特開 2024-107594 測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024107594

(43)【公開日】2024-08-09

(54)【発明の名称】測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/02 20060101AFI20240802BHJP

【ＦＩ】

G01B11/02 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】16

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023011601

(22)【出願日】2023-01-30

(71)【出願人】

【識別番号】313005282

【氏名又は名称】東洋製罐株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002354

【氏名又は名称】弁理士法人平和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】末森 亮介

(72)【発明者】

【氏名】真能 武俊

【テーマコード（参考）】

2F065

【Ｆターム（参考）】

2F065BB08

2F065FF02

2F065FF61

2F065GG04

2F065HH05

2F065MM14

2F065MM24

2F065PP02

2F065PP13

2F065PP15

2F065PP22

2F065QQ21

2F065QQ28

2F065QQ31

(57)【要約】

【課題】筒状の測定対象物の寸法を測定する。
【解決手段】測定装置１は、筒状の測定対象物９０の一端の周の一部の位置である端部測定位置９５を測定するように端部測定位置９５を挟んで投光器１２と受光器１３とが配置されるように構成されている透過方式のレーザー測定器を含み、端部測定位置９５を示す第１の信号を出力するように構成された、第１測定器１０と、前記第１の信号に基づいて、測定対象物９０の基準位置から端部測定位置９５までの長さを算出するように構成された演算装置８２とを備える。
【選択図】図１Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状の測定対象物の一端の周の一部の位置である端部測定位置を測定するように前記端部測定位置を挟んで投光器と受光器とが配置されるように構成されている透過方式のレーザー測定器を含み、前記端部測定位置を示す第１の信号を出力するように構成された、第１測定器と、
前記第１の信号に基づいて、前記測定対象物の基準位置から前記端部測定位置までの長さを算出するように構成された演算装置と
を備える測定装置。

【請求項2】

前記投光器は、前記測定対象物の前記一端を含んで形成される面に対して傾斜してレーザー光を帯状に平行照射するように構成されている、請求項１に記載の測定装置。

【請求項3】

前記投光器と前記受光器とは、前記測定対象物の全体を挟んで前記測定対象物の外側に配置されている、請求項２に記載の測定装置。

【請求項4】

既知の位置に配置された校正部材をさらに備え、
前記校正部材の前記既知の位置は、
前記第１測定器が前記端部測定位置を特定できる測定可能位置に前記測定対象物がないときには前記投光器から照射されたレーザー光の一部を遮り、
前記測定可能位置に前記測定対象物があるときには前記測定対象物によって遮られるために前記投光器から照射されたレーザー光が当たらない
位置であり、
前記第１測定器は、前記測定可能位置に前記測定対象物がないときに少なくとも一回、前記校正部材の端部の位置を示す第２の信号を出力し、
前記演算装置は、前記長さを算出する際に、前記第２の信号に基づいた校正演算を行うように構成されている、
請求項１乃至３の何れかに記載の測定装置。

【請求項5】

前記校正部材は、複数種類の前記測定対象物に応じた互いに異なる前記既知の位置に固定された、複数の校正要素を含み、
前記投光器及び前記受光器は、複数種類の前記測定対象物に応じた互いに異なる位置に移動可能であるように構成されている、
請求項４に記載の測定装置。

【請求項6】

前記測定対象物の側面の一部である側面測定位置を測定し、前記側面測定位置を示す第３の信号を出力するように構成された第２測定器をさらに備え、
前記演算装置は、前記長さを算出する際に前記第３の信号を用いた校正演算を行う、又は、前記第３の信号に基づいて前記長さの算出の要否を判定するように構成されている、
請求項１乃至３の何れかに記載の測定装置。

【請求項7】

前記端部測定位置と前記側面測定位置とは、前記測定対象物の軸を含む同一平面に位置している、請求項６に記載の測定装置。

【請求項8】

前記第２測定器は、前記側面測定位置を挟んで前記測定対象物の外側に投光器と受光器とが配置されるように構成されている透過方式のレーザー測定器を含む、請求項６に記載の測定装置。

【請求項9】

前記投光器は、前記測定対象物の前記一端を含んで形成される面に対して平行にレーザー光を帯状に平行照射するように構成されており、
前記投光器及び前記受光器の一方は、前記測定対象物の内側に配置され、前記投光器及び前記受光器の他方は、前記測定対象物の外側に配置されるように構成されている、
請求項１に記載の測定装置。

【請求項10】

前記測定対象物を前記測定対象物の軸の周りに回転させるように構成された回転装置をさらに備え、
前記第１測定器は、一つの前記測定対象物において複数の端部測定位置を特定するように構成されており、
前記演算装置は、一つの前記測定対象物において複数の前記基準位置から前記端部測定位置までの長さを算出するように構成されている、
請求項１乃至３の何れかに記載の測定装置。

【請求項11】

前記演算装置は、前記測定対象物の一端の周に段差があるか否かを判定するように構成されている、請求項１０に記載の測定装置。

【請求項12】

複数の前記測定対象物を前記第１測定器が前記端部測定位置を特定できる測定可能位置に順次搬送するように構成された搬送装置をさらに備え、
前記第１測定器は、前記複数の測定対象物の前記端部測定位置を順次特定するように構成され、
前記演算装置は、前記複数の測定対象物の前記長さを算出し、前記複数の測定対象物の前記長さの差異を解析するように構成されている、
請求項１乃至３の何れかに記載の測定装置。

【請求項13】

前記演算装置は、前記長さの差異に基づいて、前記測定対象物の材料の状態又は前記測定対象物を加工した加工装置の状態を解析するように構成されている、請求項１２に記載の測定装置。

【請求項14】

前記測定対象物は、製缶工程において絞りしごき加工後にトリミングされた缶である、請求項１乃至３の何れかに記載の測定装置。

【請求項15】

透過方式のレーザー測定器の投光器と受光器との間に筒状の測定対象物の一端の周の一部である端部測定位置が位置するように前記測定対象物を配置することと、
前記レーザー測定器により前記端部測定位置を測定することと、
前記端部測定位置の測定結果を示す第１の信号を取得して、前記第１の信号に基づいて、前記測定対象物の基準位置から前記端部測定位置までの長さを算出することと
を含む測定方法。

【請求項16】

請求項１５に記載の測定方法を含む、缶の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、製缶工程には、多数の加工工程が含まれる。各加工工程で適切な加工が行われているか、確認作業が行われる。例えば、作業者が製造ラインの途中から定期的に缶を抽出して製造途中の缶の寸法を測定する検査などが行われている。特許文献１には、効率的に検査を行い、不良缶を早期に発見して製造ラインから排除することについて開示されている。この文献には、絞りしごき加工の後のトリミング加工を行うトリミング装置に設けられる、缶高寸法等を測定して寸法が許容範囲外である缶を排除する、測定装置及び排除装置について開示されている。上述の例のように、物品の製造工程において、加工や製品の良否等を判定するために、各種寸法の測定が求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平５－３１８００６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、筒状の測定対象物の寸法を測定することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様によれば、測定装置は、筒状の測定対象物の一端の周の一部の位置である端部測定位置を測定するように前記端部測定位置を挟んで投光器と受光器とが配置されるように構成されている透過方式のレーザー測定器を含み、前記端部測定位置を示す第１の信号を出力するように構成された、第１測定器と、前記第１の信号に基づいて、前記測定対象物の基準位置から前記端部測定位置までの長さを算出するように構成された演算装置とを備える。

【0006】

上記の測定装置において、前記投光器は、前記測定対象物の前記一端を含んで形成される面に対して傾斜してレーザー光を帯状に平行照射するように構成されていてもよい。

【0007】

上記の何れかの測定装置において、前記投光器と前記受光器とは、前記測定対象物の全体を挟んで前記測定対象物の外側に配置されていてもよい。

【0008】

上記の何れかの測定装置は、既知の位置に配置された校正部材をさらに備え、前記校正部材の前記既知の位置は、前記第１測定器が前記端部測定位置を特定できる測定可能位置に前記測定対象物がないときには前記投光器から照射されたレーザー光の一部を遮り、前記測定可能位置に前記測定対象物があるときには前記測定対象物によって遮られるために前記投光器から照射されたレーザー光が当たらない位置であってもよい。

【0009】

上記の何れかの測定装置において、前記第１測定器は、前記測定可能位置に前記測定対象物がないときに少なくとも一回、前記校正部材の端部の位置を示す第２の信号を出力し、前記演算装置は、前記長さを算出する際に、前記第２の信号に基づいた校正演算を行うように構成されていてもよい。

【0010】

上記の何れかの測定装置において、前記校正部材は、複数種類の前記測定対象物に応じた互いに異なる前記既知の位置に固定された、複数の校正要素を含み、前記投光器及び前記受光器は、複数種類の前記測定対象物に応じた互いに異なる位置に移動可能であるように構成されていてもよい。

【0011】

上記の何れかの測定装置は、前記測定対象物の側面の一部である側面測定位置を測定し、前記側面測定位置を示す第３の信号を出力するように構成された第２測定器をさらに備え、前記演算装置は、前記長さを算出する際に前記第３の信号を用いた校正演算を行う、又は、前記第３の信号に基づいて前記長さの算出の要否を判定するように構成されていてもよい。

【0012】

上記の何れかの測定装置において、前記端部測定位置と前記側面測定位置とは、前記測定対象物の軸を含む同一平面に位置していてもよい。

【0013】

上記の何れかの測定装置において、前記第２測定器は、前記側面測定位置を挟んで前記測定対象物の外側に投光器と受光器とが配置されるように構成されている透過方式のレーザー測定器を含んでいてもよい。

【0014】

上記の何れかの測定装置において、前記投光器は、前記測定対象物の前記一端を含んで形成される面に対して平行にレーザー光を帯状に平行照射するように構成されており、前記投光器及び前記受光器の一方は、前記測定対象物の内側に配置され、前記投光器及び前記受光器の他方は、前記測定対象物の外側に配置されるように構成されていてもよい。

【0015】

上記の何れかの測定装置は、前記測定対象物を前記測定対象物の軸の周りに回転させるように構成された回転装置をさらに備え、前記第１測定器は、一つの前記測定対象物において複数の端部測定位置を特定するように構成されており、前記演算装置は、一つの前記測定対象物において複数の前記基準位置から前記端部測定位置までの長さを算出するように構成されていてもよい。

【0016】

上記の何れかの測定装置において、前記演算装置は、前記測定対象物の一端の周に段差があるか否かを判定するように構成されていてもよい。

【0017】

上記の何れかの測定装置は、複数の前記測定対象物を前記第１測定器が前記端部測定位置を特定できる測定可能位置に順次搬送するように構成された搬送装置をさらに備え、前記第１測定器は、前記複数の測定対象物の前記端部測定位置を順次特定するように構成され、前記演算装置は、前記複数の測定対象物の前記長さを算出し、前記複数の測定対象物の前記長さの差異を解析するように構成されていてもよい。

【0018】

上記の何れかの測定装置において、前記演算装置は、前記長さの差異に基づいて、前記測定対象物の材料の状態又は前記測定対象物を加工した加工装置の状態を解析するように構成されていてもよい。

【0019】

上記の何れかの測定装置において、前記測定対象物は、製缶工程において絞りしごき加工後にトリミングされた缶であってもよい。

【0020】

本発明の一態様によれば、測定方法は、透過方式のレーザー測定器の投光器と受光器との間に筒状の測定対象物の一端の周の一部である端部測定位置が位置するように前記測定対象物を配置することと、前記レーザー測定器により前記端部測定位置を測定することと、前記端部測定位置の測定結果を示す第１の信号を取得して、前記第１の信号に基づいて、前記測定対象物の基準位置から前記端部測定位置までの長さを算出することとを含む。

【0021】

本発明の一態様によれば、缶の製造方法は、上記の測定方法を含む。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、筒状の測定対象物の寸法を測定できる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1A】図１Ａは、一実施形態に係る測定装置の構成例の概略を示す模式的な正面図である。

【図1B】図１Ｂは、一実施形態に係る測定装置の構成例の概略を示す模式的な右側面図である。

【図1C】図１Ｃは、一実施形態に係る測定装置の構成例の概略を示す模式的な平面図である。

【図2A】図２Ａは、第１測定器による測定について説明するための図であり、回転台の上に測定対象物が配置されてレーザー光が遮られた状態を模式的に示す正面図である。

【図2B】図２Ｂは、第２測定器による測定について説明するための図であり、回転台の上に測定対象物が配置されてレーザー光が遮られた状態を模式的に示す平面図である。

【図3】図３は、測定対象物が歪んだときの状態を説明するための図である。

【図4】図４は、測定対象物の高さを導出する方法について説明するための図である。

【図5】図５は、第１変形例に係る第１測定器に関する構成を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

一実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態は、筒状の測定対象物の一端までの基準位置からの長さを測定する測定装置及び測定方法に関する。測定対象物は、例えば製缶工程の途中で得られるトリム缶である。ここで、トリム缶は、例えば、アルミニウム合金等の板材から打ち抜かれたカップを絞りしごき加工して開口端部をトリミングした状態の缶である。トリム缶は、有底円筒形状をしている。トリム缶の板厚は、例えば０．１ｍｍ程度である。測定装置が測定する長さは、例えば、このトリム缶の高さである。したがって、この測定装置は、缶の製造に用いることもでき、この測定方法は、缶の製造方法に用いることもできる。本実施形態の測定装置は、これに限らず、各種形状の筒状物の測定にも用いられ得る。

【0025】

［測定装置の構成］
図１Ａは、本実施形態に係る測定装置１の構成例の概略を示す模式的な正面図である。図１Ｂは、測定装置１の構成例の概略を示す模式的な右側面図である。図１Ｃは、測定装置１の構成例の概略を示す模式的な平面図である。

【0026】

測定装置１において、測定は、測定対象物９０が図の二点鎖線で示された位置にあるときに行われる。すなわち、測定は、測定対象物９０が、その中心軸を鉛直方向に向けて回転装置７０の円盤状の水平な回転台７１の上に固定された状態で行われる。測定が行われるときの測定対象物９０の位置を測定可能位置と称することにする。一例としては、測定対象物９０の底部は、ドーム型に窪んでいる。回転装置７０は、回転台７１に設けられた図示しない孔を介して測定対象物９０の底のドーム部分の空気を吸引することで、測定対象物９０を平らな回転台７１上に固定する。測定対象物９０は、その中心軸が、回転台７１の中心と一致する位置で固定される。回転台７１への測定対象物９０の固定方法は、ここに例示した方法に限らず、どのような方法であってもよい。

【0027】

測定装置１は、測定対象物９０の上端の高さを測定するように構成されている。円筒形の測定対象物９０の上端は、円周状にトリミングされている。測定装置１は、この円周の一箇所の位置である端部測定位置９５を測定するように構成されている。すなわち、測定装置１は、回転台７１から端部測定位置９５までの高さを測定するように構成されている。

【0028】

回転装置７０の回転台７１は、モーター７２によって円盤の中心軸回りに回転するように構成されている。すなわち、回転装置７０は、測定対象物９０をその中心軸回りに回転させる。したがって、測定装置１は、測定対象物９０の上端の周上の各位置を端部測定位置９５として、全周の各位置の高さを測定することができる。

【0029】

測定装置１は、端部測定位置９５の測定のために、透過方式のレーザー測定器である第１測定器１０を備える。第１測定器１０は、投光器１２と受光器１３とを有する。投光器１２は、レーザー光１６を帯状に平行に照射するように構成されている。受光器１３は、レーザー光１６を受光するように構成されている。受光器１３は、受光した帯状のレーザー光１６の幅やその位置を検出できるように構成されている。投光器１２と受光器１３とは、端部測定位置９５を挟んで互いに対向するように設けられている。本実施形態では、投光器１２と受光器１３とは、測定対象物９０の全体を挟んで測定対象物９０の外側に配置されている。また、後に詳述するように、第１測定器１０が鉛直方向の位置を検出できるように、帯状のレーザー光１６が鉛直な面内に位置し、レーザー光の進行方向が水平からやや傾くように、投光器１２及び受光器１３は配置されている。

【0030】

測定装置１は、帯状のレーザー光１６のごく一部を遮蔽するように配置された校正部材３０を備える。校正部材３０は、例えばブロックゲージである。校正部材３０は、既知の位置に固定されている。校正部材３０は、測定対象物９０が回転台７１上にないときには、校正部材３０がレーザー光１６の一部を遮るが、測定対象物９０が回転台７１上にあるときには、測定対象物９０がレーザー光１６の一部を遮って校正部材３０にはレーザー光１６が当たらない位置に固定されている。

【0031】

測定装置１は、測定対象物９０の端部測定位置９５の下方の測定対象物９０の側面の位置の測定のために、透過方式のレーザー測定器である第２測定器４０を備える。第２測定器４０は、投光器４２と受光器４３とを有する。投光器４２は、レーザー光４６を帯状に平行に照射するように構成されている。受光器４３は、レーザー光４６を受光するように構成されている。受光器４３は、受光した帯状のレーザー光４６の幅やその位置を検出できるように構成されている。投光器４２と受光器４３とは、測定対象物９０の側面を挟んで互いに対向するように設けられている。第２測定器４０が水平方向位置を検出できるように、帯状のレーザー光４６が水平な面内に位置するように、投光器４２及び受光器４３は配置されている。

【0032】

測定装置１は、測定対象物９０を回転装置７０の回転台７１まで搬送し、測定後には測定対象物９０を回転台７１から搬出する、搬送装置６０を備える。搬送装置６０は、第１搬送装置６１と、第２搬送装置６２と、第３搬送装置６３とを有する。第２搬送装置６２は、水平に設けられた円弧状の搬送台６２１を有する。搬送台６２１の途中に段差なく回転台７１が設けられている。第２搬送装置６２は、モーター６２３によって水平方向に回転する搬送アーム６２２を有する。測定対象物９０は、円弧状の搬送台６２１の上を回転する搬送アーム６２２によって押されて搬送される。

【0033】

第１搬送装置６１は、例えばベルトコンベアである。第１搬送装置６１は、測定装置１の外部から直立した測定対象物９０を水平方向に測定装置１内に搬入する。第１搬送装置６１によって搬入された測定対象物９０は、第２搬送装置６２に受け渡される。第２搬送装置６２は、測定のために測定対象物９０を回転台７１上の測定可能位置に搬送する。第３搬送装置６３は、例えばベルトコンベアである。回転台７１上で測定された測定対象物９０は、第２搬送装置６２によって搬送されて第３搬送装置６３に受け渡される。第３搬送装置６３は、測定装置１の内部から直立した測定対象物９０を水平方向に測定装置１外に搬出する。

【0034】

測定装置１は、コンピューター８０を備える。コンピューター８０は、各種集積回路等を有する。コンピューター８０は、制御装置８１及び演算装置８２として機能する。制御装置８１は、測定装置１の各部の動作を制御する。演算装置８２は、第１測定器１０及び第２測定器４０から測定データを取得し、各種解析を行う。演算装置８２は、例えば、第１測定器１０から出力された信号に基づいて、測定対象物９０の回転台７１の上面から端部測定位置９５までの高さを算出する。

【0035】

［測定信号の取得について］
第１測定器１０による測定について説明する。投光器１２は、レーザー光を帯状に平行に照射する。受光器１３は、投光器１２から照射されたレーザー光を受光する。測定対象物９０は、投光器１２と受光器１３との間に、帯状のレーザー光１６のうち一部を遮るように配置される。受光器１３は、帯状のレーザー光１６のうち受光器１３に到達したレーザー光１６を検出することで、レーザー光１６を遮る測定対象物９０の大きさ、位置などを示す信号を出力できる。

【0036】

図２Ａは、第１測定器１０による測定について説明するための図であり、回転台７１の上に測定対象物９０が配置された状態を模式的に示す正面図である。図２Ａに示すように、投光器１２及び受光器１３は、帯状のレーザー光１６が鉛直な面内に位置するように配置されている。投光器１２及び受光器１３は、帯状のレーザー光１６の一部が測定対象物９０の上端部で遮られるように配置されている。また、投光器１２及び受光器１３は、レーザー光１６の進行方向が水平に対して、すなわち、測定対象物９０の上端を含んで形成される面に対して、わずかに傾くように配置されている。

【0037】

このような配置のため、投光器１２から照射された帯状のレーザー光１６は、その下側の一部が測定対象物９０の投光器１２側の外周面で遮られる。レーザー光１６のうち測定対象物９０の投光器１２側の上端９０ａよりも上側の部分は、通過して進行する。これら測定対象物９０の投光器１２側の側面で遮られなかった帯状のレーザー光１６は、その下側の一部が測定対象物９０の受光器１３側の内周面で遮られる。レーザー光１６のうち測定対象物９０の受光器１３側の上端９０ｂよりも上側の部分は、さらに通過して進行して、受光器１３に至る。

【0038】

受光器１３は、測定対象物９０が無ければ投光器１２から照射されたレーザー光１６の全てが到達する領域１７ａにおいてレーザー光１６を検出できる。受光器１３は、測定対象物９０があることで遮られなかったレーザー光１６が到達する領域１７ｂのみでレーザー光１６を検出する。受光器１３は、受光器１３上におけるレーザー光が到達して検出された位置と遮られて検出されなかった位置とのエッジの位置を示す検出結果信号を出力する。検出結果信号は、コンピューター８０に送信される。コンピューター８０は、受光器１３から取得した検出結果信号に基づいて、後述するようにして測定対象物９０の基準位置から、測定対象物９０の受光器１３側の上端９０ｂの位置、すなわち端部測定位置９５までの長さを特定する。この基準位置を測定対象物９０の最下部、すなわち、回転台７１の上面とすれば、コンピューター８０は、測定対象物９０の高さを特定することになる。なお、基準位置はどこに設けられてもよい。

【0039】

本実施形態では、第１測定器１０が水平に対して傾いて設置されている。仮に第１測定器１０を水平に設置すると、測定対象物９０の投光器１２側の上端９０ａと受光器１３側の上端９０ｂとのうち、高い方が第１測定器１０で測定されることになってしまう。本実施形態では、測定対象物９０の受光器１３側の上端９０ｂを確実に端部測定位置９５とするために、第１測定器１０の投光器１２及び受光器１３が傾いて設置されている。

【0040】

測定装置１は、回転装置７０によって測定対象物９０をその軸周りに回転させるので、測定対象物９０の上端一周にわたって各位置を端部測定位置９５とすることができる。測定対象物９０の上端を連続的に多数の位置を端部測定位置９５とすることもできるし、例えば、４５度ずつ８箇所を端部測定位置９５とすることもできる。測定する端部測定位置９５の数は、測定の目的、測定に要する時間等を勘案して適宜に決定され得る。例えば、測定する端部測定位置９５の数は、製造工程中のトリム缶の正常又は異常、あるいは、トリム缶が製造されるまでの工程の正常又は異常の判定を行うのに十分な数に決定され得る。

【0041】

第２測定器４０による測定について、図２Ｂを参照して説明する。図２Ｂは、第２測定器４０による測定について説明するための図であり、回転台７１の上に測定対象物９０が配置された状態を模式的に示す平面図である。第２測定器４０の投光器４２及び受光器４３は、それぞれ第１測定器１０の投光器１２及び受光器１３と同様のものである。

【0042】

投光器４２及び受光器４３は、帯状のレーザー光４６が水平な面内に位置するように配置されている。水平面に投影した第１測定器１０のレーザー光１６と第２測定器４０のレーザー光４６とは、直交するように配置されている。第２測定器４０の投光器４２及び受光器４３は、帯状のレーザー光４６の一部が測定対象物９０の側面で遮られるように配置されている。

【0043】

投光器４２から照射された帯状のレーザー光４６は、その一部が測定対象物９０の外周面で遮られる。レーザー光４６のうち測定対象物９０の第１測定器１０の受光器１３側の部分は、通過して進行して、第２測定器４０の受光器４３に至る。受光器４３は、測定対象物９０が無ければ投光器４２から照射されたレーザー光４６の全てが到達する領域４７ａにおいてレーザー光４６を検出できる。受光器４３は、測定対象物９０があることで遮られなかったレーザー光４６が到達する領域４７ｂのみでレーザー光４６を検出する。検出結果を示す信号は、コンピューター８０に送信される。コンピューター８０は、この信号に基づいて、測定対象物９０の側面のうち第２測定器４０が設けられた高さの第１測定器１０の受光器１３側の位置を特定する。測定対象物９０の第１測定器１０の受光器１３側の位置を、側面測定位置９６と称することにする。本実施形態では、上述のような位置関係により、端部測定位置９５と側面測定位置９６とは、測定対象物９０の軸を含む同一平面に位置することになる。

【0044】

［寸法測定について］
本実施形態に係る寸法測定についてさらに説明する。本実施形態では、第１測定器１０の投光器１２及び受光器１３を傾けて配置しているので、測定対象物９０が歪んだときに、正しい測定が行えない。このことを、図３を参照して説明する。

【0045】

例えば測定対象物９０がトリム缶であると、その円筒状の側面の板厚は上端まで薄く、その剛性は低い。このため、測定対象物９０の上端が楕円形となるように変形しやすい。図３に示すように、回転台７１の上面から測定対象物９０の上端までの高さが同じでも、測定対象物９０の直径方向の位置が異なると、受光器１３で検出されるレーザー光１６の受光と遮蔽とのエッジの位置が異なることになる。すなわち、側壁が実線９０ｃで示すように理想的に鉛直となっている場合と対比すると、側壁が破線９０ｄで示すように外側に変形した場合、受光器１３による検出に基づくと、測定対象物９０の高さが実際より高く測定される。また、側壁が点線９０ｅで示すように内側に変形した場合、受光器１３による検出に基づくと、測定対象物９０の高さが実際より低く測定される。

【0046】

そこで、本実施形態では、このような測定誤差をできるだけ小さくするために、第１測定器１０の設置の傾きをできるだけ小さくしている。この傾きの角度は、例えば、測定対象物９０に生じ得る楕円度や、測定誤差として許容できる範囲等を考慮して決定され得る。この傾きの角度は、例えば０．２～２．０°程度、あるいは、０．５～１．０°程度である。第１測定器１０の傾きの角度を十分に小さくできれば、後述する第２測定器４０を設けなくてもよい場合もある。あるいは、第２測定器４０を設けることで、第１測定器１０の傾きの角度をもう少し大きくすることもできる。

【0047】

本実施形態の測定装置１は、第２測定器４０を設けることで、測定対象物９０の側面の位置を測定し、測定対象物９０の変形に係る情報を取得する。コンピューター８０は、この変形に係る値を用いて第１測定器１０による測定結果を補正し、測定対象物９０の高さを算出する。なお、測定対象物９０の楕円度が極端に高い場合には、当該測定対象物９０を測定対象外とするようにしてもよい。すなわち、測定対象物９０の楕円度に応じて、測定そのものの要否が判定されてもよい。

【0048】

測定対象物９０の端部測定位置９５の高さを導出する方法について、図４を参照して説明する。回転台７１の中心から既知の距離において、回転台７１から鉛直に立ち上がる治具９８を用いて、第１測定器１０の設置角度θ１が決定される。すなわち、治具９８が受光器１３側に位置するときに受光器１３から出力される回転台７１の上面から治具９８の先端までの高さＤを示す値と、治具９８が投光器１２側に位置するときに受光器１３から出力される回転台７１の上面から治具９８の先端までの高さＥを示す値と、治具９８が受光器１３側に位置するときと投光器１２側に位置するときとの既知の水平距離Ｃとを用いると、設置角度θ１は、
θ１＝ｔａｎ^－１（（Ｄ－Ｅ）／Ｃ）
で得られる。

【0049】

本実施形態では、測定対象物９０が真円の場合の端部測定位置９５を基準として、すなわち、図３に実線９０ｃで示されているように側壁が理想的に鉛直となっている場合を基準として、受光器１３で検出される測定対象物９０の高さが補正されるように構成されている。

【0050】

図４に示す例において、治具９８がこの基準位置にあるとして説明する。測定装置１には、校正のために、測定対象物９０が配置される位置よりも受光器１３側の既知の位置に校正部材３０が設けられている。回転台７１の上面から校正部材３０の上端までの高さを高さＡとする。校正部材３０の水平方向位置は、上述の基準位置よりも距離Ｂだけ離れている。したがって、受光器１３から出力されるエッジ位置の値は、上述の基準位置において、
高さ＝Ａ＋Ｂｔａｎθ１
として検出される値に相当する。このような関係を用いて、回転台７１上に測定対象物９０が無いときに受光器１３で検出される値を用いて、校正演算が行われる。したがって、本実施形態の測定装置１によれば、測定対象物９０の測定と次の測定対象物９０の測定との間で毎回校正部材３０を用いた校正を行うことも可能である。校正部材３０を用いた校正は、測定対象物９０の測定の度に行われなくてもよい。必要に応じた高頻度の校正によって、測定装置１は、常に高精度で測定を行うことができる。

【0051】

本実施形態では、上述のとおり第２測定器４０が設けられており、端部測定位置９５の下方の側面測定位置９６が特定される。この位置に基づけば、端部測定位置９５の基準位置からの水平方向のずれが特定され得る。このずれの値を用いれば、上述と同様にして、受光器１３から出力されるエッジ位置の値に基づいて、回転台７１の上面から端部測定位置９５までの高さが正確に算出され得る。

【0052】

また、測定対象物９０が真円であり、測定対象物９０の側面が鉛直であるとき、上述のようにして測定される測定対象物９０の高さと測定対象物９０の側面の長手方向長さとは一致する。しかしながら、測定対象物９０が楕円に変形しているとき、測定対象物９０の側面は傾斜している。このとき、上述のようにして検出される測定対象物９０の高さと測定対象物９０の側面に沿った長手方向長さとは、一致しない。第２測定器４０によって測定される側面測定位置９６に基づけば、測定対象物９０の側面の傾斜角度が求まるので、測定対象物９０の高さに基づいて、測定対象物９０の側面の長手方向の長さを算出することも可能である。

【0053】

本実施形態では、端部測定位置９５と側面測定位置９６とは、上述のとおり測定対象物９０の軸を含む同一平面に配置されている。しかしながら、これに限らない。測定対象物９０を軸周りに回転させながら測定するので、端部測定位置９５と側面測定位置９６との位置関係を把握できれば、端部測定位置９５と側面測定位置９６とが測定対象物９０の軸を含む同一平面に配置されていなくても、データ処理によって対処することも可能である。

【0054】

第２測定器４０の測定結果から測定対象物９０の変形の程度を求め、これを解析に用いる例を示したが、第２測定器４０の測定結果から明らかになるのは測定対象物９０の変形に限らない。測定対象物９０は、その搬送状況や保持状況等によって、回転装置７０の回転台７１に、回転台７１の回転軸と測定対象物９０の中心軸とがずれた状態で設置される可能性もある。回転台７１を回転させながら第２測定器４０で測定された結果によれば、このような両者の軸のずれも検知され得る。回転台７１を回転させながら得られた測定結果に基づけば、測定対象物９０に変形が生じているのか配置のずれが生じているのかも判別され得る。例えば、回転台７１を回転させながら得られる第２測定器４０の測定結果の変化量が所定値よりも大きくなったとき、大きな変形及び／又は大きな位置ずれが生じている可能性があるので、第１測定器１０による測定が無効とされてもよい。

【0055】

［測定装置について］
本実施形態の測定装置１では、透過方式のレーザー測定器を用いることで、板厚の薄い円筒状の測定対象物９０の高さを精度よく安価に測定することができる。例えば接触式の測定では、測定対象物９０に損傷や変形を与えたり、測定子の摩耗の影響を検討したりする必要がある。これに対して、レーザー測定器を用いることで非接触に計測を行えるので、測定対象物９０に損傷を与えることなく測定が可能である。また、透過方式のレーザー測定器を用いることで、板厚が極めて薄くて上面がほとんど存在しない測定対象物９０の上端の位置について、測定が可能である。

【0056】

測定対象物９０に損傷を与えないので、例えば製缶工程において測定装置１を抜き取り検査に使用しても、計測後の測定対象物９０を製缶工程に戻すことができる。また、レーザー測定器は、高速で測定を行うことができるので、搬送装置６０や回転装置７０を適切に設計することで、測定装置１は、例えば製缶工程において全数検査にも適用され得る。

【0057】

また、トリム缶についてトリミング時の切断の始めと終わりとの高さ位置がずれて段差が生じる不良が知られている。測定装置１を用いれば、例えば、測定対象物９０としてのトリム缶の上端の高さを一周にわたって多数の位置で精密に測定することで、このような段差が生じる不良の発生の有無の検査なども行われ得る。

【0058】

製缶工程において測定装置１によって多数の例えばトリム缶といった測定対象物９０の高さ測定を行えると、コンピューター８０の演算装置８２は、その測定結果に基づいて、多数の測定対象物９０の高さの差異や高さの変化を解析することができる。コンピューター８０は、この高さの差異や高さの変化に基づいて、測定対象物９０の材料の状態、又は測定対象物９０を加工した加工装置の状態などを解析することができる。例えば、トリミング装置に異常があれば、多数のトリム缶で高さの異常が検出されるようになる。このように、同様の異常が連続的に検出されれば、トリミング装置あるいはそれ以前の工程に異常がある、あるいは材料に異常があると推定することができる。例えば、製缶工程において、多数のトリム缶を継続的に計測することで、トリミング装置やその他の装置の異常の前兆を検知することも可能になる。

【0059】

［変形例］
変形例について説明する。ここでは、上述の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。

【0060】

〈第１変形例〉
図５は、第１変形例に係る第１測定器１０に関する構成を模式的に示す図である。本変形例では、測定装置１は、高さが異なる２種類の測定対象物９０、すなわち、第１測定対象物９１と第２測定対象物９２との高さを測定できるように構成されている。

【0061】

このため、第１測定器１０を支持する測定器支持部５１は、支柱５３に対して、可動機構５２を介して上下に移動できるように構成されている。このような機構により、第１測定器１０は、第１測定対象物９１の高さを測定するのに適した位置と第２測定対象物９２の高さを測定するのに適した位置との間で上下に平行移動できる。

【0062】

また、校正部材３０は、第１測定対象物９１の高さ測定用と第２測定対象物９２の高さ測定用とのため、２つの校正部材、すなわち、第１校正要素３１と第２校正要素３２とを有する。第１校正要素３１と第２校正要素３２とは、それぞれ高さが異なる適切な位置に校正部材支持部５５を介して固定されている。第１校正要素３１と第２校正要素３２とが固定されているので、第１測定器１０の高さを変更しても、容易に適切に校正することができる。

【0063】

その他の構成は、上述の実施形態の場合と同様である。このような構成を有することで、測定装置１は、高さが異なる２種類の測定対象物９０の高さを容易に測定することができる。

【0064】

〈第２変形例〉
上述の実施形態では、第１測定器１０の投光器１２及び受光器１３は、測定対象物９０を挟んで測定対象物９０の外側に配置されているがこれに限らない。投光器１２と受光器１３とのうち、一方を測定対象物９０の内側に、他方を測定対象物９０の外側に、それぞれ配置してもよい。このような配置によれば、上述の実施形態のように投光器１２と受光器１３との間に測定対象物９０の側壁の２箇所が位置することなく、投光器１２と受光器１３との間に側壁の１箇所しか位置しない。このため、第１測定器１０は、水平に、すなわち、測定対象物９０の一端を含んで形成される面に対して平行に、配置され得る。

【0065】

第１測定器１０の投光器１２及び受光器１３を水平に近接して配置することで、第１測定器１０を傾斜して配置する上述の実施形態よりも、配置という点では本変形例の装置構成の方が測定精度において優れる可能性がある。ただし、本変形例では、第１変形例のように第１測定器１０を上下に移動させる機構が必要であり、測定の度に第１測定器１０を上下に移動させる必要がある。第１測定器１０を固定できる点では、上述の実施形態の装置構成の方が測定精度において優れる可能性がある。

【0066】

第１測定器１０を水平に配置する本変形例では、測定対象物９０が楕円になるなどによって端部測定位置９５が水平方向に変位することによる誤差は生じない。ただし、側面測定位置９６を計測するなどによって測定対象物９０の側面の傾きを測定することで、測定対象物９０の側面の長さの算出において補正を行うことは有意義である。

【0067】

〈第３変形例〉
上述の実施形態では、第２測定器４０に、第１測定器１０と同様の透過方式のレーザー測定器が用いられている。しかしながら、これに限らない。第２測定器４０が測定する側面測定位置９６には、比較的広い面が存在する。したがって、透過方式のレーザー測定器の第２測定器４０に代えて、例えば、反射方式のレーザー変位センサ、渦電流式変位センサ、超音波式変位センサ等といった各種の測定器が用いられ得る。

【0068】

以上、本発明について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明は、前述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることはいうまでもない。

【符号の説明】

【0069】

１：測定装置
１０：第１測定器、１２：投光器、１３：受光器、１６：レーザー光
３０：校正部材、３１：第１校正要素、３２：第２校正要素
４０：第２測定器、４２：投光器、４３：受光器、４６：レーザー光
５１：測定器支持部、５２：可動機構、５３：支柱、５５：校正部材支持部
６０：搬送装置、６１：第１搬送装置、６２：第２搬送装置、６２１：搬送台、６２２：搬送アーム、６２３：モーター、６３：第３搬送装置
７０：回転装置、７１：回転台、７２：モーター
８０：コンピューター、８１：制御装置、８２：演算装置
９０：測定対象物、９１：第１測定対象物、９２：第２測定対象物、９５：端部測定位置、９６：側面測定位置、９８：治具

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】