(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
製造中に測定位置を通過させながらプラスチック容器の壁厚を測定するための方法であって、この方法が、
長手軸線とこの長手軸線から半径方向に間隔を隔て、互いに水平方向に間隔を隔てている少なくとも２つの側壁領域とを有してなるプラスチック容器を提供する段階であって、所定の分子吸収帯の光エネルギーを吸収する材料から側壁領域が作られている上記プラスチック容器を提供する段階と、
上記プラスチック容器を長手軸線を横切る方向に測定位置を通過させる段階と、
プラスチック容器の少なくとも２つの側壁領域を通過させるように測定位置において光源からの光エネルギーを当てる段階と、
プラスチック容器が測定位置を通過中に、プラスチック容器の少なくとも２つの側壁領域を通過した光エネルギーの部分を検出する段階と、
プラスチック容器の少なくとも２つの側壁領域の厚さを表わしている光エネルギーの検出部分から信号を発生する段階と、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項２】
光エネルギーの光源は、光エネルギーを発生させるために、白熱電球、発光ダイオード及び８００゜Ｆを越える範囲の熱を放射する熱放射手段の少なくともひとつを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
光エネルギーの光源は、プラスチック容器の側壁を形成するために使用されている樹脂材料に特徴的である分子吸収帯と一致する、赤外線波長の光エネルギーを放射することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
光エネルギーの光源は、約２．４０μｍ〜約２．５０μｍの範囲の波長に含まれるような光エネルギーを放射することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
光源からの光エネルギーを反射してプラスチック容器の側壁へ向けるための反射面を配置する段階を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
プラスチック容器を吹込み成形する機械の出口コンベアなどの、プラスチック容器製造機械のコンベアの経路に沿って、プラスチック容器を搬送する段階を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
プラスチック容器を吹込み成形する機械などのプラスチック容器製造機械の内部において実行される、光を当てる段階と、検出する段階と、発生する段階とを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
プラスチック容器が回転するときに、長手軸線を横切るような平面内においてプラスチック容器の少なくとも２つの側壁領域を通過させるように光エネルギーを当てる段階と、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
プラスチック容器の少なくとも２つの側壁を通過させるように光エネルギーを当てる前に、光エネルギーを均一に拡散させるべく、光拡散器に光エネルギーを当てる段階を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
プラスチック容器から出た光エネルギーの部分を、円周方向に延在してなる複数の細長い溝穴を有してなる回転チョッパホイールに通過させる段階を含んでいて、約１０〜約５００回／秒の範囲内の頻度にて光エネルギーの部分を遮断することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
光エネルギーの部分を板の開口に通過させる段階を含んでいて、該開口を光エネルギーの部分がプラスチック容器から出るプラスチック容器の表面の少なくとも２つの側壁領域の１つを約３００平方mm未満の面積に制限することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
光エネルギーの部分として所定の波長範囲の光エネルギーだけが検出しようとするプラスチック容器に通過できるように、光エネルギーの部分を濾過する段階を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
プラスチック容器の側壁を形成するために使用されている樹脂に特徴的である分子吸収帯と一致するような赤外線波長の光エネルギー放射に対する、少なくともひとつのセンサ応答を用いて光エネルギーの部分を検出する段階を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
反射面を有するようなセンサを含んでいて、反射面は傾斜していて、光エネルギーがプラスチック容器から離れた方向へ反射することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
少なくともひとつのセンサを較正する段階を最初に実行するように含んでいて、この較正段階が、
薄い壁の較正標準器を通過した光エネルギーの部分を検出する段階であって、薄い壁の較正標準器はプラスチック容器を形成するのに使用されている材料の２つの間隔を隔てた部分から形成されていて、標準器はプラスチック容器の側壁の所望の平均壁厚に比べて薄くなっているような上記検出段階と、
薄い壁の較正標準器の厚さを表わすものである検出された光エネルギーの部分から第１の標準信号を発生させる段階と、
厚い壁の較正標準器を通過した光エネルギーの部分を検出する段階であって、厚い壁の較正標準器はプラスチック容器を形成するのに使用されている材料の２つの間隔を隔てた部分から形成されていて、標準器はプラスチック容器の側壁の所望の平均壁厚に比べて厚くなっているような上記検出段階と、
厚い壁の較正標準器の厚さを表わすものである検出された光エネルギーの部分から第２の標準信号を発生させる段階と、
プラスチック容器の少なくとも２つの側壁領域の平均厚さを表わす信号と比較するために、第１及び第２の標準信号から２つの装置定数を計算する段階と、
を備えていることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
プラスチック容器が測定位置にないとき光エネルギーを選択的に検出する段階と、この選択して検出された光エネルギーに応答して発生した振動を調整して、光の感度変化とセンサの感度変化とを補正する段階と、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
プラスチック容器毎に約１０〜約５０回の範囲内の頻度で検出する段階を実行することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
検出した部分のうちの選択された部分から発生した信号を平均化して発生する段階を実行することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
プラスチック容器の長手軸線に対して平行に並べられた複数のセンサを用いて光エネルギーの部分を検出する段階を含んでいて、プラスチック容器の長手軸線に沿った対応している複数の位置から光エネルギーを受けることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
プラスチック容器の少なくとも２つの側壁領域の平均厚さに対応している壁厚値を操作者に対して表示する段階を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
選択した時間期間において、プラスチック容器の側壁を形成するために使用されている材料の厚さの分布の傾向に対応している値を操作者に対して表示する段階を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
プラスチック容器の測定位置の通過中に使用するためのプラスチック容器の壁厚測定装置であって、この装置が、  プラスチック容器の移動経路に向けられた光エネルギーの光源であって、プラスチック容器が光エネルギーの第１の部分を吸収する材料から形成されてなる側壁を有しているような上記光源と、
光エネルギーの第２の部分を受けるための、経路を横切って前記光源に面する光センサであって、光エネルギーの第２の部分はプラスチック容器の側壁の２つの領域を通過したものであり、光エネルギーの第２の部分に応答して信号を発生するような上記光センサと、
前記センサに接続されている計算手段であって、前記光源と前記センサとの間の経路に沿ってプラスチック容器が動いたときに前記信号に応答して、経路に沿ったプラスチック容器について選択した数の位置において発生した前記信号から平均壁厚値を計算し、前記平均壁厚値を格納された標準値と比較して、プラスチック容器を容認するか拒絶するかのいずれかを指示するような上記計算手段と、
を備えていることを特徴とするプラスチック容器の壁厚測定装置。
【請求項２３】
前記光源は、白熱電球であって、約２．４０μｍ〜約２．５０μｍの範囲の波長に含まれるような光エネルギーを放射することを特徴とする請求項２２に記載のプラスチック容器の壁厚測定装置。
【請求項２４】
プラスチック容器の側壁に通過する前の光エネルギーを拡散させる光拡散器を含んでいることを特徴とする請求項２２に記載のプラスチック容器の壁厚測定装置。
【請求項２５】
波長範囲が約２．４０μｍ〜約２．５０μｍに含まれるような波長を有する光エネルギーの第１の部分又は第２の部分のうちのいずれかを、前記センサへ透過させるような光フィルターを含んでいることを特徴とする請求項２２に記載のプラスチック容器の壁厚測定装置。
【請求項２６】
前記光エネルギーの光源は、ＤＣ電源によって駆動されることを特徴とする請求項２２に記載のプラスチック容器の壁厚測定装置。
【請求項２７】
前記光センサは、硫化鉛から作られていることを特徴とする請求項２２に記載のプラスチック容器の壁厚測定装置。
【請求項２８】
前記光センサは、高速な化学反応特性を有するような硫化鉛から作られていることを特徴とする請求項２２に記載のプラスチック容器の壁厚測定装置。
【請求項２９】
前記光センサはセレン化鉛から作られていることを特徴とする請求項２２に記載のプラスチック容器の壁厚測定装置。
【請求項３０】
前記光センサは、反射面を含んでいて、反射面は傾斜していて、光エネルギーがプラスチック容器から離れた方向へ反射することを特徴とする請求項２２に記載のプラスチック容器の壁厚測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連出願】
本願は、２０００年３月１日に出願された米国の仮出願６０／１８６，１８８号の利益を要求する。
【０００２】
【発明の属する技術分野】
本発明は、壁厚を測定するための方法及び装置に関し、特に、プラスチック容器の壁厚を製造ラインにて製造過程中に測定するための方法及び装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
プラスチック容器の吹込み成形におけるひとつの困難は、容器の高さ全体にわたって壁厚を均一に維持するという問題点である。良く作られたプリフォームにおいてさえ、プリフォームの内部が理想的な温度分布からわずかに偏差することで、不均一を生じさせて、側壁に薄い領域ないし部分を生じさせる。この問題点のために、通例、最小壁厚の仕様を維持するために理論的に必要であるのに比べて、より多くの樹脂を用いることが必要になって、製造コストを高騰させる。
【０００４】
現在のところ、担当者がコンベアの出口からサンプルの容器を採取して、それを切開いて、垂直方向の壁厚の分布を手作業で測定することが必要になっている。満足できない分布であるとき、測定値のデータは、工程をどのように調節する必要があるのかについて、指摘することができる。いくつかの事例においては、工程の進行がどうなっているかをひとつの測定値で指摘できるような重要な場所が存在する。例えば、側壁のひとつの領域が過剰に厚いとするならば、厚さが余分になっていることから、底部の付け根など厚さの測定の難しい、別のどこかの領域が薄すぎることを指摘できる。
【０００５】
壁厚の分布についての情報は、できるだけ迅速に取得できることが必要である。製造工程が仕様上の制限から逸脱したとするならば、必要な情報が取得されて修正が施される以前には、多量の廃棄物が作られてしまうことがある。切開いて壁厚の分布を手作業で測定することは、単調で退屈で、時間を要し、不正確である。この結果、製造工程において、容器の壁厚には大きなばらつきを生じることとなって、最終製品の所望の最小重量を達成するために必要とされる最適な分布にはめったに近づけない。
【０００６】
容器の様々な箇所の壁厚を測定するために使用できるような、オフライン型の光学的及び機械的な装置は数多く存在する。しかしながら、これらは一般的に、容器を製造機械から取出して、測定装置に装着ないし収容することを必要としていて、数多くの測定はオフラインで行なわれる。これらの装置は、通例は品質管理研究室に見うけられるもので、即時的なフィードバックを成形工程に提供することはできない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、製造コストを最小にできるような、プラスチック容器の壁厚測定装置を提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、製造廃棄物を最小にできるような、プラスチック容器の壁厚測定装置を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、製造ラインのダウンタイムを最小にできるような、プラスチック容器の壁厚測定装置を提供することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、オンライン動作できると共に、プラスチック容器の製造工程中にて高速に動作できるような、プラスチック容器の壁厚測定装置を提供することである。
本発明の別の目的は、容器の両側の壁を同時に測定できて、測定値を二分することで平均壁厚を決定できるような、プラスチック容器の壁厚測定装置を提供することである。
【００１０】
本発明のさらに別の目的は、容器の与えられた高さにおいて複数の厚さ測定を行なうことができるような、プラスチック容器の壁厚測定装置を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、容器の複数の高さから複数の厚さ測定を行なうことができるような、プラスチック容器の壁厚測定装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の上述した及び他の目的を容易に達成すべく、プラスチック容器の壁厚を容器の製造工程中にて測定するための方法は、長手軸線とこの長手軸線から半径方向に間隔を隔てている少なくとも２つの側壁とを有してなるプラスチック容器を提供する段階であって、所定の分子吸収帯の光エネルギーを吸収する材料から側壁が作られている上記プラスチック容器を提供する段階と、長手軸線を横切るような平面においてプラスチック容器の少なくとも２つの側壁を通過させるように光源からの光エネルギーを当てる段階と、プラスチック容器の側壁を通過した光エネルギーの部分を検出する段階と、プラスチック容器の側壁の厚さを表わしている光エネルギーの検出部分から信号を発生する段階と、を備えている。
【００１２】
また、本発明に含まれる、プラスチック容器の壁厚測定装置は、プラスチック容器の移動経路に向けられた光エネルギーの光源であって、プラスチック容器が光エネルギーの第１の部分を吸収する材料から形成されてなる側壁を有しているような上記光源と、光エネルギーの第２の部分を受けるための光センサであって、光エネルギーの第２の部分はプラスチック容器の側壁を通過したものであり、光エネルギーの第２の部分に応答して信号を発生するような上記光センサと、センサに接続されている計算手段であって、光源とセンサとの間の経路に沿ってプラスチック容器が動いたときに信号に応答して、経路に沿ったプラスチック容器について選択した数の位置における平均壁厚値を計算し、平均壁厚値を格納された標準値と比較して、プラスチック容器を容認するか拒絶するかのいずれかを指示するような上記計算手段と、を備えている。
本発明の上述した及び他の目的、特徴、及び効果に関しては、添付図面を参照しつつ、本発明の好ましい実施形態についての以下の詳細な説明から理解できるだろう。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図面のうち特に図１を参照すると、本発明の特徴を備えてなるプラスチック容器の壁厚測定装置について、その全体を参照符号１０にて示している。図２及び図３を参照すると、壁厚測定装置１０は、エミッタ組立体１２とセンサ組立体１４とを備えている。エミッタ組立体１２とセンサ組立体１４とは間隔を隔てていて、これらの間を通るようにして、プラスチック容器１６、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を吹込み成形してなる瓶が通過する。
【００１４】
エミッタ組立体１２は、アルミニウムなどの堅固な材料で作られてなる第１の支持フレーム１８を含んでいる。支持フレーム１８は、床面や関連するプラスチック容器製造機械（図示せず）などの任意の適当な面に取付けられるように構成されている。
【００１５】
さらに、エミッタ組立体１２は、少なくともひとつの白熱電灯電球２０を含んでいて、光エネルギーを放射するが、この光エネルギー出力の主たる部分は赤外線（ＩＲ）の波長範囲にある。電球２０は、約２．４０〜約２．５０μｍの範囲の光エネルギーを放射することが望ましい。支持フレーム１８には反射器２２が配置されていて、各電球２０に対して容器１６とは反対の側に位置している。反射器２２は、電球２０が放射した光エネルギーを反射して、プラスチック容器１６の方向へ向けられる光エネルギーの輝度を向上させる。また、反射器２２は、放射された赤外線光エネルギーの均一性を調整する助けにもなる。図示の実施形態においては、２つの電球２０と１つの反射器２２とを示しているけれども、１又は複数の電球２０と１又は複数の反射器２２とを任意に組合わせて使用できることを理解されたい。図１に示すように、分電箱２４は、第１のフレキシブルな電源コード２５を介して、電源（図示せず）に接続されている。電球２０は、第２のフレキシブルな電源コード２７を介して、直流（ＤＣ）電力変換器２６に接続されている。そして、ＤＣ電力変換器２６は、第３のフレキシブルな電源コード２８を介して、分電箱２６に接続されている。分電箱２４は、電球２０を駆動するために必要な電圧を供給する。
【００１６】
電球２０が発生した光エネルギーの光学経路において、反射器２２の反対側には少なくともひとつの光拡散板３０が配置されていて、密閉箱３２のひとつの壁面を形成している。望ましくは、２以上の拡散板３０を使用する。密閉箱３２は、電球２０と反射器２２とを全方向から取囲んでいて、光エネルギーが拡散板３０を通してのみ向けられるようにしている。密閉箱３２を支持フレーム１８に取付けるためには、ボルトや接着、又は溶接などの任意の適当な手段を用いる。
【００１７】
拡散板３０は均一に拡散された光の領域を提供するもので、センサ組立体１４から約４〜７インチの範囲に配置することが望ましい。拡散板３０は、検査しようとするプラスチック容器１６の最大高さにわたって光エネルギーを当てられるような適切な高さに構成されていて、測定しようとする容器１６の幅と同じ幅から１．５倍までの幅にすることが好ましい。光拡散板は好ましくは、約３〜約４インチの範囲の幅であって、約５〜約８インチの高さである。
【００１８】
容器１６は代表的には、プラスチック容器製造機械のコンベア３１に載せられているが、このコンベアは例えばプラスチック容器を吹込み成形する機械の出口コンベアなどであって、エミッタ組立体１２とセンサ組立体１４との間を均一な速度で走行する。代表的には、１秒あたり約２個〜約１２個の速度で容器１６は走行する。図示した測定装置１０はプラスチック容器を吹込み成形する機械の出口コンベアに関連させたものであるけれども、装置１０はプラスチック容器の製造工程のあらゆる段階中にて使用することができる。例えば、装置１０は、プラスチック容器製造機械の内部に組込むこともできるし、または、オフラインで使用することもできる。
【００１９】
センサ組立体１４は、アルミニウムなどの堅固な材料で作られてなる第２の支持フレーム３２を含んでいる。支持フレーム３２は、床面や関連するプラスチック容器製造機械（図示せず）などの任意の適当な面に取付けられるように構成されている。
【００２０】
さらに、センサ組立体１４は、電球２０から放射された光エネルギーを受けるためのセンサ３４を含んでいる。センサ３４は、約２．４０〜約２．５０μｍの範囲の光エネルギーに対して感度を有している必要がある。例えば、硫化鉛（ＰｂＳ）やセレン化鉛（ＰｂＳｅ）から作られたセンサ３４は、約２．４０〜約２．５０μｍの範囲内の感度を備えている。望ましくは、センサ３４は高速な化学反応特性を有するＰｂＳから作られていて、ＰｂＳのセンサ材料にドーピングして、感度よりもむしろ感応速度を高めるようにする。さらに、ＰｂＳやＰｂＳｅから作られたセンサが有利であるのは、それらは小型サイズに作ることができて、単純な電気動作を行なうためである。
【００２１】
ＰｂＳやＰｂＳｅから作られたセンサ３４は、要求される赤外線の感度範囲において、短期的にも長期的にもドリフトの影響を受けるが、いずれの問題も最小化ないし解消することができる。例えば、熱電冷却素子（図示せず）などの冷却手段によってセンサ３４の温度を制御することで、長期的なドリフトを解消できる一方で、さえぎる物の無い光路の感度をコンピュータで監視することで、短期的なドリフトを補償することができる。望ましくは、熱電冷却素子はセンサ３４を約６５゜Ｆにて動作させるだろうが、−５０゜Ｆのような低い動作温度を達成しても良い。
【００２２】
センサ３４の前面にて反射した拡散赤外線光エネルギーは、容器１６に戻って当たることのないようにすることが重要である。そのような反射光は容器１６の表面にて再び反射して、測定値に誤差を生じさせる。センサ３４の前面に光エネルギーを吸収するような材料を被覆しても良いけれども、そうした吸収はセンサ３４の熱負荷を増加させることになって望ましくない。従って、センサ３４は高い反射率の表面を有するように構成しつつ、かかる表面に傾斜を設けることで、反射したすべての光エネルギーが容器１６には向かわないようにするのが有利である。センサ３４はセンサ密閉箱３６の内部に配置される。密閉箱３６を支持フレーム３２に取付けるためには、ボルトや接着、又は溶接などの任意の適当な手段を用いる。そしてセンサ３４は、信号ライン（図示せず）を介して、信号増幅回路に結合される。
【００２３】
フレーム３２には略円形で平坦なチョッパホイール４０が配置されていて、容器１６に対して隣接して、容器１６に対して拡散板３０とは反対の側に位置している。チョッパホイール４０は、赤外線光エネルギーに対して不透過性であって、アルミニウムやプラスチックなどの堅固な材料から作製することができる。チョッパホイール４０は、円周方向に延在してなる複数の細長い溝穴４１を含んでいる。好ましい実施形態においては、２つの溝穴４１を図示している。しかしながら、チョッパホイール４０には３つ以上の溝穴４１を含んでも良いことは理解できるだろう。チョッパホイール４０を回転させるための電気駆動モータ（図示せず）は、駆動モータ密閉箱４２の内部に収容されている。駆動モータや密閉箱４２を支持フレーム３２に取付けるためには、ボルトや接着、又は溶接などの任意の適当な手段を用いる。チョッパホイール４０の溝穴４１は、電球２０からセンサ３４の方向へ放射された光エネルギーが、チョッパホイール４０が回転したときに遮断されるように配置されている。駆動モータはチョッパホイール４０を高速に回転させて、容器１６を通過する光エネルギーのチョッパホイール４０による遮断は、約１０〜約５００回／秒の範囲内になっている。望ましくは、光エネルギーの遮断の頻度は、約２００〜約３００回／秒の範囲内である。
【００２４】
フレーム３２には、チョッパホイール４０とセンサ３４との間に、板４４が配置されている。板４４に含まれている開口４６は、センサ３４に向かって光エネルギーが通過する箇所である容器１６の領域を制限するものであり、これにより容器１６における壁厚の測定される領域を限定する。図示の実施形態においては、開口４６は略矩形の形状を有していて、それぞれの辺の長さは、約２〜約１０mmの範囲内になっている。開口４６のサイズは、容器１６における壁厚の測定される領域のサイズを制限するもので、平均的には３００平方mm未満の面積である。開口４６は好ましくは、正方形の形状である開口であって、６mmの辺の長さを有していて、センサ３４からは約１〜約４インチの範囲内に位置している。
【００２５】
板４４とセンサ３４との間には、狭帯域通過の光フィルター４８が位置している。フィルター４８はセンサ３４から約１インチほどの近くに配置することが好ましく、迷走光などフィルターを通らない光がセンサ３４に到達しないようにする。フィルター４８は、容器１６の製造に使用されている樹脂の分子構造が有する吸収帯と同じである吸収帯内に含まれないような光エネルギーについては、あらゆる光エネルギーを遮蔽する。例えば、ＰＥＴ樹脂では、望ましい吸収帯は、約２．４４μｍにて生じる。２．４４μｍの吸収帯は、水蒸気や樹脂に吸収され得る他の揮発物質に対して、とりわけ感受性が低い。ＰＥＴ樹脂にあっては、望ましい吸収帯は約２．４４μｍに生じるけれども、本発明においては他の吸収帯を用いることもできる。例えば、約２．９２μｍや約１．６２μｍの吸収帯を選択して使用しても良い。
【００２６】
望ましくは、薄膜干渉フィルターを使用すれば、求められる約２．４０〜約２．５０μｍの赤外線範囲において高い透過率を有するような、最良の狭帯域通過を提供することができる。フィルター４８は十分に大きいことが必要であって、いかなる光エネルギーもフィルターの縁部を回り込むことが無いようにすると共に、ただフィルターを透過した赤外線光エネルギーだけがセンサ３４に到達できるようにしなければならない。図示の実施形態においては、フィルター４８は板４４とセンサ３４との間に配置しているけれども、フィルター４８は電球２０とセンサ３４との間における任意の箇所に配置できることを理解されたい。
【００２７】
図４は、センサ３４からの信号を調整及び増幅するために使用される電気回路を示した模式的なブロック図である。ＰｂＳセンサ３４などの固体素子センサは高抵抗デバイスであるので、増幅回路のあらゆる負荷は読取値に誤差を生じさせる。そのため、電気信号は最初に、ＤＣ電圧ブロックコンデンサ４９に導かれる。次に、信号は、高インピーダンスの接合電界効果トランジスタ（ＪＦＥＴ）のオペアンプ５０に導かれるが、このアンプは１００％の負帰還になっている。ＪＦＥＴのアンプ５０は、単位利得を提供すると共に、ほとんど無限大の入力抵抗と低い出力抵抗を提供して、この出力は次段の電圧及び電力アンプへ供給される。次に、電気信号はビデオオペアンプ５２に導かれるが、このアンプは例えば、Ａｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅ社が製造している８４７型のビデオオペアンプである。ビデオオペアンプ５２は、ＪＦＥＴアンプからの電気信号を受けるように配置されている。ビデオオペアンプ５２は、約１０〜１００倍の範囲内の電圧増幅を提供する。アンプ５２は、正確で高信頼の信号を提供すると共に、十分な電流を提供してシールド付の低ノイズライン５４を駆動するが、このラインは例えばツイストペアケーブルや終端抵抗付の同軸ケーブルであって、コンピュータ５６に接続される。ＪＦＥＴアンプ５０とビデオオペアンプ５２とは、密閉箱３６の内部に配置されていて、好ましくはセンサ３４に近接して配置される。コンピュータ５６は、第４のフレキシブルな電源コード６０を介して、分電箱２４に接続されている。コンピュータ５６で処理する前に、アンプ５２からのアナログ信号は、コンピュータ５６の内部に配置されてなるデジタル信号変換器５４によって、デジタル信号に変換される。
【００２８】
プラスチック容器の壁厚測定装置１０を動作させるには、センサ３４を容器１６の壁へ向ける。拡散板３０を通って放射された均一に拡散した赤外線光は、容器１６の両側の壁を通り抜けて、センサ３４へ至る。拡散した光は、容器１６の側壁にある隆起や線条、その他の不規則のために生じることのある、暗黒点を無視するようにふるい落すことができる。さらに、代表的な吹込み成形工程による容器１６では、円周方向の厚さは均一である傾向がある。しかしながら、そうした容器１６の垂直軸線における壁厚の変動を管理することは難しい。そのために、垂直軸線における壁厚は均一でないことがしばしばである。容器１６の両側の壁を通過する赤外線光エネルギーの光学的吸収度を、容器１６の樹脂の分子吸収帯と一致するような波長において測定してから、幾何学形状と反射による変動に関して補正することで、２枚の壁厚の有効かつ正確な値を計算することができる。２枚の壁についての値をただ２で割ることで、１枚の壁厚についての平均値が得られる。
【００２９】
図６は、本発明による検査方法のフローチャートを示している。チョッパホイール４０は好ましくは、約２５０回転／秒の速度で回転する。チョッパホイール４０が半回転する毎に、１回のチョップサイクルが生じる。それぞれのチョップサイクル中には好ましくは、１回のチョップサイクル毎に約４９回の頻度にて、センサ３４が光輝度データを受けてコンピュータ５６で処理する。それぞれのチョップサイクル中には２つのタイプの光輝度データが受取られる。第１に、チョッパホイール４１の溝穴４１を光エネルギーが通過するときに、センサ３４は複数の光読取り値を受取る。第２に、チョッパホイール４０において溝穴４１同士の間にある赤外線に対して不透明な部分が電球２０とセンサ３４との間を通るときには、センサ３４は先ほどと同一数の暗黒読取り値を受取る。
【００３０】
それぞれのチョップサイクル中に受取られた光輝度データから、コンピュータは、約５〜約７個の最も高い輝度を有する光読取り値を選択して平均化すると共に、約５〜約７個の最も低い輝度を有する暗黒読取り値を選択して平均化する。次に、光読取り値の平均値から暗黒読取り値の平均値を減算して、各チョップサイクルについての平均輝度値を得る。望ましくは、それぞれの容器１６がエミッタ組立体１２とセンサ組立体１４との間を通過するときに、それぞれの容器１６について約１０〜約５０個の範囲のそのような輝度値を決定する。
【００３１】
次に、コンピュータ５６は受取った値を格納し（６４）、約１０個〜約５０個の値のうちから、最も高い輝度の約３個〜約６個の値を選択して平均化して（６６）、各容器についての平均の輝度値を得る（６８）。コンピュータ５６は、次に、各容器についての平均輝度値を、格納されている規格測定値と比較する（７０）。格納されている規格測定値に基づいて、コンピュータ５６は次に、それぞれの容器を容認又は拒絶して（７２）、検査結果をコンピュータの表示装置７３に表示する。
【００３２】
本発明の重要な特徴として、測定装置１０を較正するための手段がある。センサ３４には幾何学的形状や感度についてわずかな差異があるため、どのような２個のセンサ３４も同一の較正定数を有することはなく、従って、各測定装置１０を較正する必要がある。さらに較正を行なうことで、本来的には壁厚の計算に際して考慮しなければならないような、多くの幾何学的な要因を解消することができる。
【００３３】
較正を行なうためには、厚さが既知である２枚の壁部分を間隔を隔てて備えているような２つのサンプルを、試料容器１６の製造に使用されるのと同一の材料から作製する。一方のサンプルは２枚の薄い壁を有していて、他方のサンプルは２枚の厚い壁を有している。図５には、較正方法のフローチャートを示している。この方法においては、最初に薄い壁のサンプルを光エネルギーの経路に配置する（７４）。そして、コンピュータ５６は所定の回数の読取りを行なって、上述の検査方法と同じように、読取り値を処理して結果を格納する（７６）。厚い壁のサンプルに関しても、同じ処理を繰返す（７８、８０）。それから、コンピュータ装置は、任意の光エネルギーの読取り値を壁厚に変換するために必要とされる２つの装置定数を計算して、較正作業を完了する。
【００３４】
較正中に定められる装置定数は、吸収係数（Ａ）と輝度係数（Ｉｏ）とである。壁厚を決定する方程式は以下の通りであって、
ｔ ＝ −１／Ａ ｌｏｇ （Ｉｏ／Ｉ）
ここで、ｔは壁厚、Ａは吸収係数、Ｉｏは輝度係数、Ｉは未知の壁厚に対して測定された輝度である。コンピュータは、較正に際して、ＡとＩｏとを計算するので、壁厚ｔは簡単に計算できる。
【００３５】
センサ３４はかなり小型であることから、複数のセンサ組立体１４を垂直方向に積重ねるようにすれば、容器１６の垂直軸線に沿った別々の位置についての複数の厚さ測定値を得ることも可能である。そのようにセンサ組立体１４を積重ねると、容器１６の重要な箇所を絶えず検査したり、垂直方向における壁厚の分布を監視したりすることができる。
本発明の方法によって得られた壁厚の平均値は、注意深い手作業によってプラスチック容器を切開いて物理的に計測した測定値に極めて良好に一致することが判明した。
【００３６】
本発明の方法の他の利点は、光学的な壁厚測定装置１０を高速型の吹込み成形機械の出口コンベアに据付け可能であることであって、容器１６の全数について、１又は複数の所定の高さにおける平均壁厚を測定することができる。
【００３７】
本発明の方法の他の利点は、光学的な壁厚測定装置１０を高速型の吹込み成形機械の内部に据付け可能であることであって、容器１６の全数について、１又は複数の所定の高さにおける平均壁厚を測定することができる。
【００３８】
本発明の方法のさらに別の利点は、光学的な壁厚測定装置１０が、各容器の両側の側壁の厚さを同時に測定できることである。
【００３９】
本発明の方法のさらに他の利点は、高速型の吹込み成形機械が最大の生産速度で動作していても、複数の壁厚の測定値を得られることである。これらのデータはコンピュータの表示装置７３に表示されるので、機械のオペレータは容易にアクセスすることができる。データの傾向が明瞭に見えるので、オペレータは不良品の容器１６が生産される前に、問題点を予測できる。コンピュータ装置は、装置を制御したり必要な計算を実行したりするだけでなく、生産の流れにおける測定値の経時的な記録を作成することもできる。
【００４０】
当業者は、以上の説明に基づいて、本発明の本質的な特徴を容易に理解できると共に、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明を様々な用途や状況に適合させるように、様々な変更や改変を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明の特徴を備えてなるプラスチック容器の壁厚測定装置について、その一部を分解して示した斜視図であって、支持フレームを取外して示している。
【図２】  図２は、図１のプラスチック容器の壁厚測定装置における、エミッタ組立体とセンサ組立体との部分を示した平面図である。
【図３】  図３は、図１のプラスチック容器の壁厚測定装置における、エミッタ組立体とセンサ組立体との部分を示した側立面図である。
【図４】  図４は、図１の壁厚測定装置における、センサからの信号を調整及び増幅するために使用される電気回路を示した模式的なブロック図である。
【図５】  図５は、図１の壁厚測定装置において使用される較正方法を示したフローチャートである。
【図６】  図６は、図１の壁厚測定装置において使用される検査方法を示したフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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