專利名稱：玻璃容器側(cè)壁厚度的測(cè)量的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)空心玻璃容器側(cè)壁厚度的測(cè)量，更具體地說涉及對(duì)多層玻璃容器層壁厚度進(jìn)行測(cè)量的方法和裝置。
在多層玻璃容器的制造中，希望對(duì)玻璃層壁的厚度進(jìn)行測(cè)量以便控制容器的質(zhì)量。在這種所謂的套色玻璃容器中，外面的相對(duì)較薄的外玻璃層將里面的相對(duì)較厚的內(nèi)玻璃層包住。內(nèi)玻璃和外玻璃的熱特性是這樣的，當(dāng)玻璃容器冷卻時(shí)，外面的外玻璃層是置于壓力下的。這種經(jīng)受了壓力的玻璃外層提高了整個(gè)容器的強(qiáng)度，并可以用更少的玻璃制造出具有所需強(qiáng)度特性的容器。
為了從造價(jià)和質(zhì)量的立場(chǎng)出發(fā)控制制造過程，需要測(cè)量和控制外玻璃層的厚度。過去，是通過從容器的側(cè)壁上割一個(gè)斷面，并用顯微鏡或類似的東西來測(cè)量玻璃層的厚度。這項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)起來很昂貴，并且其不適合用于在大量容器生產(chǎn)時(shí)的實(shí)時(shí)質(zhì)量控制技術(shù)。曾經(jīng)有人提出用電光技術(shù)通過偏振光來測(cè)量具有內(nèi)應(yīng)力的外玻璃層。偏振光沿切線方向經(jīng)過容器側(cè)壁的外玻璃層的傳播產(chǎn)生一種雙折射圖形，對(duì)其進(jìn)行分析來確定外玻璃層的厚度。將一個(gè)待測(cè)的容器垂直浸入一個(gè)油池中，將容器的瓶口與一個(gè)適當(dāng)?shù)难b置相配合用于繞其中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)容器。配置一個(gè)偏振光源，它引導(dǎo)光能量沿切線方向的軸通過油池到容器的側(cè)壁到達(dá)一個(gè)傳感器上。需要所說的油與容器側(cè)壁的折射率相配合，從而所說的光能量沿切線方向穿過容器的側(cè)壁到達(dá)傳感器，而不是由側(cè)壁反射到達(dá)容納油池的外殼的壁上。該傳感器包括響應(yīng)入射光能量中的雙折射的裝置用于測(cè)量具有內(nèi)應(yīng)力的容器的外玻璃層的厚度。
所述的技術(shù)不具有令人滿意的效果。玻璃容器并非總是關(guān)于轉(zhuǎn)軸對(duì)稱，而容器體也并非總是同容器瓶頸或瓶口共軸。這樣，如果容器不圓或者瓶體與瓶口不共軸，則當(dāng)在折射率油(index oil)中旋轉(zhuǎn)容器時(shí)容器的側(cè)壁就會(huì)在光路附近擺動(dòng)。與所需的0.001英寸數(shù)量級(jí)的測(cè)量準(zhǔn)確度相比，這一擺動(dòng)可以達(dá)到半英寸的數(shù)量級(jí)。此外，所述技術(shù)導(dǎo)致了昂貴的折射率油(index oil)的大量消耗。因而，本發(fā)明的一般目的是提供一種方法和裝置，通過測(cè)量容器側(cè)壁內(nèi)的應(yīng)力而用光學(xué)方法來測(cè)量具有所述特征的雙層玻璃瓶中外玻璃層的厚度，其中，在測(cè)量過程中，將該容器準(zhǔn)確定位并保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種具有所述特征的方法和裝置，其中折射率油(index oil)的使用量大大減少，并且它更適合于在容器軸向或繞容器的圓周方向的變化位置上測(cè)量外玻璃的厚度。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種方法和裝置，它可以達(dá)到上述目的，適于實(shí)現(xiàn)對(duì)套色玻璃厚度的快速和準(zhǔn)確的測(cè)量，并且能夠用于玻璃器具生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)控制。
用于依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例測(cè)量玻璃容器側(cè)壁的玻璃層厚度的測(cè)量裝置包括一池油，這些油的折射率與容器側(cè)壁外表面的折射率相匹配。將容器體約束在池中，以便隨著旋轉(zhuǎn)瓶口而讓容器體旋轉(zhuǎn)，同時(shí)又抑制了其側(cè)向的運(yùn)動(dòng)。引導(dǎo)光能量經(jīng)過油池沿切線方向通過容器側(cè)壁，從而得到一個(gè)為側(cè)壁層厚度函數(shù)的光能量圖形，并且將層厚度看作這樣的光圖形的函數(shù)來對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。如依據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)現(xiàn)方式的對(duì)套色玻璃容器外玻璃層厚度的測(cè)量的具體應(yīng)用，是把這個(gè)外玻璃厚度看作從油池中射出的光能量的圖形的函數(shù)來對(duì)其進(jìn)行測(cè)量的。應(yīng)用于內(nèi)玻璃和外玻璃折射率截然不同的情況下，從內(nèi)/外邊界的反射可用于直接測(cè)量厚度。應(yīng)用于玻璃折射率接近的情況下，可以將光能量起偏，從而由于外層玻璃內(nèi)的內(nèi)應(yīng)力作用得到了雙折射圖形?？梢詫?duì)這一雙折射圖形進(jìn)行分析從而確定外玻璃的厚度。
本發(fā)明的最佳實(shí)施例中的油池包括一個(gè)具有一對(duì)透明側(cè)壁的槽，測(cè)量光線就通過這一對(duì)透明側(cè)壁，還包括一對(duì)隔開的端壁、一個(gè)底面以及一個(gè)開放的頂端用于容納測(cè)試容器。在池內(nèi)用一對(duì)分開放置的支架板形式的支架支撐著該容器，每個(gè)支架板具有一個(gè)凹形的邊緣用于外表可滑動(dòng)地水平支撐容器的側(cè)壁。由折射率油(index oil)對(duì)容器側(cè)壁和支架板之間的滑動(dòng)嚙合進(jìn)行潤(rùn)滑。由池端板可轉(zhuǎn)動(dòng)地進(jìn)行支撐并與支架板相嚙合的引導(dǎo)螺桿對(duì)池內(nèi)的支架板進(jìn)行調(diào)整定位以便適應(yīng)不同長(zhǎng)度的容器。將一個(gè)突出的支架樞軸安裝在一個(gè)池端壁上，它帶有一個(gè)臂用于從外部克服容器在油中的浮力將其側(cè)壁約束在支架上。對(duì)所說的突出支架進(jìn)行定位，使得將容器置于支架上時(shí)所說突出支架與容器的底相接合，用于自動(dòng)將所說的臂進(jìn)行樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)使其與容器體相接合。當(dāng)在測(cè)量程序之后，將容器提離支架時(shí)，將突出支架用作平衡錘，用于自動(dòng)對(duì)突出支架和臂進(jìn)行樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，令其與容器脫離接合。在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，抑制臂和平衡錘的位置在突出支架上是可調(diào)的，以便適合不同尺寸的容器。
光能量從放置在油池一側(cè)的光源穿過油池的透明側(cè)壁到達(dá)一個(gè)位于油池相對(duì)一側(cè)的照相機(jī)上。在本發(fā)明最佳實(shí)施例中的光源包括一個(gè)白色光源，并且在該光線經(jīng)由油池傳輸前將其進(jìn)行垂直偏振?？梢詫?duì)測(cè)量光束的光強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)整使得其適合不同阻光度的玻璃材料(例如火石玻璃和琥珀玻璃)。為了確保測(cè)量光束在容器側(cè)壁上沿切線方向入射，可以根據(jù)光源和照相機(jī)對(duì)油池進(jìn)行垂直位置的調(diào)整。為了在容器的不同軸向位置測(cè)量外玻璃厚度，相對(duì)于光源和照相機(jī)對(duì)容器和光路進(jìn)行水平調(diào)整。在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，用一個(gè)合適的卡盤卡住容器瓶口的內(nèi)徑，用于在支架上旋轉(zhuǎn)容器體，同時(shí)調(diào)整容器瓶口和容器體之間的不同心。
通過下面的描述，所附權(quán)利要求和附圖可以很好地理解本發(fā)明以及它的目的，特征和優(yōu)點(diǎn)，其中

圖1是用于測(cè)量根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例的測(cè)量玻璃容器側(cè)壁內(nèi)的應(yīng)力的裝置的示意圖；圖2是圖1中簡(jiǎn)單描述的測(cè)量裝置的透視圖；圖3是圖2所示裝置從不同方向看的透視圖；圖4和圖5是表示圖2-3中所示的裝置的細(xì)節(jié)部分的局部透視圖；圖6是圖2到5所示裝置的端部視圖；圖7和圖8是沿圖6所示的剖線7-7和8-8的剖視圖；圖9是圖2-8所示裝置的局部端部視圖；圖10是圖1-9所示裝置中的容器卡盤的局部正視圖；圖11和圖12表示在圖1所示裝置中的容器厚度顯示；以及圖13表示一個(gè)油池，該圖表現(xiàn)了一個(gè)經(jīng)過改進(jìn)的支架板結(jié)構(gòu)。
圖1表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例構(gòu)成的用于測(cè)量一個(gè)容器22側(cè)壁內(nèi)的應(yīng)力的裝置20。在盛裝著折射率油(index oil)28的池26內(nèi)的支架24上支撐著容器22。光源30位于池26的一側(cè)用于發(fā)射光，并將通過池26側(cè)壁的一束光能量聚焦在照相機(jī)32上。對(duì)池26進(jìn)行定位，使得來自光源30的光束沿切線方向經(jīng)過容器側(cè)壁。油28與容器側(cè)壁外表面的折射率相匹配，從而光能量不會(huì)從容器側(cè)壁反射，而是沿切線方向穿過容器側(cè)壁到達(dá)照相機(jī)32。通過在油池外面用溫度控制裝置34和一個(gè)泵36循環(huán)折射率油(index oil)對(duì)油28的折射率特性進(jìn)行嚴(yán)密的控制。這樣，可以對(duì)折射率油(index oil)的折射特性進(jìn)行嚴(yán)密控制并保持與容器22的折射率特性相匹配。在光路中有選擇地放置一個(gè)起偏器38用于使入射到油池26上的光能量發(fā)生垂直偏振，以及提供一個(gè)可變的衰減器40用于適應(yīng)不同阻光度的玻璃。就是說，對(duì)衰減器40進(jìn)行調(diào)節(jié)使對(duì)于不同阻光度的玻璃來說，入射到照相機(jī)32上的光強(qiáng)度為正常，例如火石玻璃更透明而琥珀玻璃則更為不透明。一個(gè)遠(yuǎn)攝鏡頭41將照相機(jī)32的視場(chǎng)聚焦在支架24中的容器22的外表面與照射的光束在切線方向交叉的點(diǎn)上。將照相機(jī)32與顯示裝置42相連用于向操作者顯示側(cè)壁應(yīng)力信息。
參看圖2-3，油池26包括一個(gè)長(zhǎng)方形的槽，其中裝有一對(duì)透明的側(cè)壁44和46。這個(gè)槽也具有端壁48以及一個(gè)封閉的底，從而適合于封裝一定體積的折射率油(index oil)28。油槽26的頂部開放用于容納待測(cè)的容器22。一對(duì)螺桿50和52在油池端壁48之間平行于油池的軸向延伸，由一對(duì)從外面固定在端壁48上的端部突出支架54將螺桿從上方支撐在油池26的一側(cè)。螺桿50與靠近一個(gè)端壁48的把手56相連，同時(shí)螺桿52與靠近對(duì)面端壁48的把手58相連。這樣，當(dāng)將螺桿50,52保持在與油池26接近的固定位置上時(shí)，可以自如地用手轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿50,52。
支架24包括一對(duì)安置在油槽26內(nèi)的支架板60,62。每個(gè)支架板60,62具有一個(gè)凹形的邊緣與容器22的圓柱形瓶體相符合以便容納和對(duì)其進(jìn)行支撐。這些容器支撐邊緣在附圖所示的實(shí)施例中是圓形的。或者，如圖13簡(jiǎn)述的另一種形式，上述容器支撐邊緣也可以是V形的。這些V形的支架板60a,62a在旋轉(zhuǎn)中為容器提供額外的側(cè)面支撐。支架板62從固定塊64可移動(dòng)地懸臂安裝，它與螺桿50可轉(zhuǎn)動(dòng)地配合，并通過它使螺桿52自由通過。以同樣的方式，支架板60從固定塊66可移動(dòng)地懸臂安裝，它與螺桿52可轉(zhuǎn)動(dòng)地配合，而螺桿50從中自由穿過。這樣，分別通過把手58,56獨(dú)立地調(diào)整支架板60,62長(zhǎng)度方向的位置。支架板60,62可從固定塊66,64上拆卸下來，并且可以用不同凹陷的支架板來替換以適應(yīng)不同直徑的容器22。
參看圖2-4以及圖6，夾緊支架68包括一個(gè)樞軸連接在油池26的一個(gè)端壁48上的平板。支架68包括一對(duì)共面的平行腿70,86，它們從油池26向上伸出。將一個(gè)L形的臂72利用一對(duì)固定螺釘74可調(diào)節(jié)地安裝在腿70上，固定螺釘在臂70內(nèi)一對(duì)平行的狹長(zhǎng)槽76內(nèi)延伸。臂72從板68起在油槽26上方伸展。將一個(gè)塊77利用沿臂72上的狹長(zhǎng)槽75長(zhǎng)度方向延伸的螺釘可滑動(dòng)地安裝在臂72上。利用一個(gè)螺帽82將帶有螺紋軸80的襯墊78可調(diào)節(jié)地安裝在塊77上。(為了在旋轉(zhuǎn)過程中對(duì)側(cè)面進(jìn)行額外的支撐可以使用如圖13所示的V形襯墊78a。)在襯墊78和塊77之間繞軸80壓住盤卷的彈簧84。支架68的第二個(gè)腿86包括一個(gè)伸長(zhǎng)的狹槽88，在其中通過一個(gè)螺釘和螺帽92固定了一個(gè)平衡錘90。如圖4所示，將支架68的下端安裝成當(dāng)容器放置在支架24上時(shí)它能夠與容器22的底部接合的形式。將容器22裝在支架中并將容器底壓住支架68，這使得支架靠著平衡錘90從圖4所示的開啟位置沿樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其中襯墊78離開容器向上繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，到達(dá)圖2和3所示的關(guān)閉位置，在那里襯墊78與容器接合。這樣襯墊78將容器22壓在支架24上。當(dāng)希望將容器移離支架時(shí)，沿軸向?qū)⑷萜鞒槌鲋Ъ?，去掉容器頂住支?8的力，從而該支架依靠平衡錘90從圖2和3所示的位置自動(dòng)沿樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)到圖4所示的位置。將臂72可調(diào)節(jié)地安裝在支架68上，將重錘90可調(diào)節(jié)地安裝在支架68上，以便適合不同直徑和不同重量的容器22。將塊77可調(diào)節(jié)地安裝在臂72上以適應(yīng)不同長(zhǎng)度的容器。彈簧84的作用是迫使襯墊78與容器22滑動(dòng)固定而避免了過度的加緊力。與容器22和支架板60,62之間的滑動(dòng)固定一樣，由折射率油(index oil)對(duì)襯墊78和容器22外表面之間的滑動(dòng)固定進(jìn)行潤(rùn)滑。
將油池26安裝在平的油盤100上(圖2-3,6以及8-9)。將油盤100利用一對(duì)從側(cè)面配置的直線軸承104安裝在一個(gè)中間支撐板102上，直線軸承104適于使油盤100和油池26沿油池的長(zhǎng)度方向移動(dòng)，即如圖6所示，而防止了如圖6所示的油池的側(cè)向的左右移動(dòng)。直線軸承104可以是任何形式的。支撐板102帶有在長(zhǎng)度方向上配置的懸掛軸承106(圖8和圖9)，它們可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐了一個(gè)引導(dǎo)螺桿108。通過互相嚙合的正齒輪109,111將該引導(dǎo)螺桿108與裝置前面的手柄110相連。腿112通過在支撐板102中的狹槽114靠著油盤100處開始，在包住螺桿108的螺帽115處終止。這樣，可以通過轉(zhuǎn)動(dòng)手柄110和引導(dǎo)螺桿108對(duì)油盤100的水平位置進(jìn)行調(diào)整。
由位于工作表面124上的可調(diào)支腳122支撐著基板120(圖2-3,6-7和9)。在基板120上正方形(最好參看圖8)的四個(gè)角上支撐有四個(gè)引導(dǎo)螺桿126用于沿平行的垂直軸向轉(zhuǎn)動(dòng)。板102帶有的四個(gè)螺帽128(圖2以及圖6-9)可轉(zhuǎn)動(dòng)地容納引導(dǎo)螺桿126。每個(gè)螺桿126帶動(dòng)連接在基板120上的一個(gè)正齒輪130。這幾個(gè)正齒輪130與中間的正齒輪132相嚙合，正齒輪132在基板120的平面上的垂直軸上旋轉(zhuǎn)。通過斜齒輪134,136將齒輪132與一個(gè)水平軸138相連。由從基板120向上延伸的支撐板140可移動(dòng)地支撐軸138，該支撐板140與一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪142相連。通過基板120上的板146將第二手輪144與斜齒輪148,150相連。通過軸151將斜齒輪150(圖9)與齒輪132相嚙合的正齒輪149相連。這樣，通過旋轉(zhuǎn)手輪142或144中的任何一個(gè)旋轉(zhuǎn)引導(dǎo)螺桿126，將安裝板120升起或放低。輪142提供對(duì)板102垂直位置的粗調(diào)，而輪144提供對(duì)板102垂直位置的細(xì)調(diào)。利用適當(dāng)?shù)陌惭b支架將光源30(圖1)，遠(yuǎn)攝鏡頭41(圖1和圖2)以及照相機(jī)42與盤120分開安裝在工作表面124上。
在圖2-3,5-6以及10中，描述了用于固定并旋轉(zhuǎn)容器的卡盤160?？ūP160包括一個(gè)彈性材料，諸如橡膠制成的套筒162。在一對(duì)墊圈164,166之間固定住套筒162。一個(gè)拉長(zhǎng)的空心套筒168在墊圈164和一個(gè)第二墊圈170之間延伸。將螺桿172的一端固定在墊圈166上，并且螺桿172穿過套筒168的內(nèi)部延伸。在墊圈170的遠(yuǎn)端，通過一個(gè)樞軸銷釘174將螺桿172固定在卡盤杠桿176上。杠桿176具有一個(gè)拉長(zhǎng)的凸形的瓣輪178，它與對(duì)著的墊圈170的表面滑動(dòng)固定，從而與套筒162的軸向彈性共同作用形成一個(gè)曲肘夾具。在圖10所示的卡盤和夾具的開啟位置，套筒162是放松的，而杠桿176的手柄向外沿軸向延伸。當(dāng)順時(shí)針沿樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)杠桿176時(shí)(圖10方向)，將套筒162在墊圈164,166之間壓緊，直到瓣輪178的平坦部分180對(duì)著墊圈170時(shí)為止，在這一點(diǎn)，將所說曲肘夾具鎖在適當(dāng)?shù)奈恢?。為了約束容器的瓶口，使杠桿176位于圖10所述的位置，將套筒162和墊圈166插入到容器瓶口的開口端直到容器的密封表面與墊圈164接觸。于是將杠桿176沿樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)(圖10中的順時(shí)針方向)，從而沿徑向向外膨脹套筒162，并且因此緊緊約束住容器瓶口的內(nèi)徑。隨著卡盤緊緊約束住容器，而杠桿176位于圖2和圖6的鎖定位置，此時(shí)通過將其放置在與支架68相連的支架板62,66上，已經(jīng)將容器插入到裝置中。從而向下沿樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)壓緊支架68以及平坦部分78使其與容器的外部接合。將外套筒168插入卡盤安裝支架184(圖2,5和8)的V形窄縫182中，該卡盤安裝支架184自安裝板102向上延伸。如圖5所示，將一個(gè)弓形夾具186(圖5)樞軸安裝在支架184上，該弓形夾具186具有一個(gè)徑向突出的把手188，通過它可以將夾具186沿樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將固定卡盤160固定在一起。將一個(gè)正齒輪190可調(diào)節(jié)地安裝在卡盤套筒168上用于同支架184所帶的齒輪192和194相嚙合。齒輪194與裝在支架184外表面上的刻度指示器196相連。這樣，操作者可以轉(zhuǎn)動(dòng)卡盤160，并同時(shí)在測(cè)試裝置內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)容器22，于是在指示器196上向操作者顯示旋轉(zhuǎn)的角度。在卡盤160中的套筒162的彈性對(duì)容器瓶口的軸相對(duì)于容器體的軸的輕微的不重合進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而可以將容器體持續(xù)約束在油池26內(nèi)的支架24上的固定位置上。
在操作中，首先將裝置20連同一個(gè)具有已知特性的容器22升起。將卡盤160安裝到容器瓶口內(nèi)，將容器22安裝在油池26的支架24上。當(dāng)將容器安裝到支架上的時(shí)候，將支架68以及臂72向下沿樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而襯墊78與容器接合并將其約束在支架24上。于是將卡盤160放在支架184上，而將夾具186在卡盤160上關(guān)閉。隨著光源30，照相機(jī)32和顯示器42的工作，隨著油池26內(nèi)的油28處于所需的溫度，通過調(diào)節(jié)輪142,144對(duì)油池26的垂直位置進(jìn)行調(diào)整直到顯示器42顯示出光束與所研究的容器區(qū)域的交叉點(diǎn)。接著對(duì)輪110進(jìn)行調(diào)節(jié)從而使光束與容器在所需的軸向位置相交，并且轉(zhuǎn)動(dòng)卡盤160從而使光束與容器側(cè)壁在所需的角度位置相交。將裝置進(jìn)行操作設(shè)置，將待測(cè)的一個(gè)新容器放置在卡盤160上并將其插入到裝置中。
如果外玻璃和內(nèi)玻璃的折射率截然不同(如1.520比1.522)，使用從外界面/內(nèi)界面反射的光，而不需要使用起偏器38(圖1)。參看圖11，在外表面的底部切線處的輕微的折射在照相機(jī)32和顯示器42上與不同的明亮的背景相反，產(chǎn)生了一條黑線200。因?yàn)樵诮缑嫣帉⒐饩€反射離開了照相機(jī)，因此外界面/內(nèi)界面折射率的失配產(chǎn)生了第二條黑線204。外層產(chǎn)生相對(duì)厚的明亮區(qū)域202，而內(nèi)層產(chǎn)生相對(duì)薄的明亮區(qū)域206。通過將區(qū)域202的寬度與已知厚度的相應(yīng)圖象相比較可以很快地測(cè)量出外層的厚度。光束和顯示器還不夠?qū)?，所以不能顯示在內(nèi)玻璃層內(nèi)部的玻璃/空氣界面。圖12描述了一個(gè)潛在的問題，其中在外玻璃圖象202a,202b之間的線202c表示了在外玻璃層內(nèi)部的可能存在的層理。在玻璃層的折射率接近的情況下，可以使用偏振光形成一個(gè)雙折射圖形表示具有內(nèi)應(yīng)力的外玻璃層的厚度。
這樣提供了用于測(cè)量玻璃容器側(cè)壁內(nèi)的應(yīng)力一種方法和裝置，更具體地說是用于測(cè)量在套色玻璃瓶?jī)?nèi)的具有內(nèi)應(yīng)力的外玻璃層的厚度，它充分滿足了前面提到的目的和目標(biāo)?？梢栽谏a(chǎn)環(huán)境中對(duì)容器進(jìn)行快速測(cè)試用于生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)控制?？梢栽诶@容器的周圍或容器軸向的任何位置對(duì)外玻璃厚度進(jìn)行測(cè)量。通過將圓周和軸向調(diào)節(jié)與自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，諸如電動(dòng)機(jī)，相連，可以容易地對(duì)本發(fā)明在此公開的實(shí)施例進(jìn)行自動(dòng)操作。在測(cè)量過程中損失很少的折射率油(index oil)，更確切地說，本發(fā)明所述的適當(dāng)?shù)目ūP機(jī)構(gòu)不僅阻止了油流入容器，而且對(duì)容器體相對(duì)于瓶口的擺動(dòng)和失調(diào)進(jìn)行了調(diào)節(jié)，保持了測(cè)量過程的連續(xù)性。
權(quán)利要求
1．用于測(cè)量一個(gè)具有瓶體和瓶口的玻璃容器(22)側(cè)壁中玻璃層厚度的裝置，包括一池(26)油(28)，它具有與容器側(cè)壁相匹配的折射率，裝置(24)，用于在所說的池中固定容器體，從而讓所說的容器體繞其軸線旋轉(zhuǎn)，而限制了所述容器體軸線的橫向移動(dòng)，裝置(160)，用于在所述支撐裝置上旋轉(zhuǎn)所述容器，裝置(39)，用于引導(dǎo)光能量經(jīng)過所說的池并沿切線方向經(jīng)過放置在所說池中的所說支撐裝置上的所述容器體的所說側(cè)壁，從而形成一個(gè)光能量圖形，該圖形為所述容器體側(cè)壁的玻璃厚度的函數(shù)，以及裝置(32)，用于將所述容器側(cè)壁的玻璃厚度看作所說光能量圖形的函數(shù)而對(duì)其進(jìn)行確定。
2．如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于用于約束所述容器側(cè)壁的所述裝置(24)包括在所說油池內(nèi)的裝置(60,62或60c,62a)，用于從外部滑動(dòng)約束所述容器側(cè)壁，由所說的油(28)對(duì)所述的滑動(dòng)約束進(jìn)行潤(rùn)滑。
3．如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所說池中的所述的裝置(60,62或60c,62a)包括一個(gè)支架，用于從外部約束在所說池中的所述容器側(cè)壁，并且從外部滑動(dòng)支撐所說的容器側(cè)壁。
4．如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述的支架包括在所說油池內(nèi)的一對(duì)支撐板(60,62或60c,62a)，所述支撐板中的每一個(gè)具有一個(gè)凹形的邊緣，用于從外部滑動(dòng)支撐所說的容器側(cè)壁。
5．如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于用于約束所述容器側(cè)壁的所述裝置(24)進(jìn)一步包括裝置(50-66)，用于對(duì)所說油池中的所述板中的至少一個(gè)進(jìn)行調(diào)節(jié)以適合不同軸線尺寸的容器。
6．如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所說的調(diào)整位置的裝置(50-66)包括用于對(duì)所說油池內(nèi)的兩個(gè)所述板進(jìn)行相互獨(dú)立的可調(diào)定位的裝置。
7．如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所說油池(26)包括一對(duì)在分開的端壁(48)之間延伸的透光側(cè)壁(44,46)，以及，所述的可調(diào)定位裝置(50-66)包括一對(duì)在端壁之間延伸的螺桿(50,52)，由所說的端壁對(duì)該螺桿進(jìn)行可轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐，所述螺桿中的每一個(gè)與所說支架板(60,62或60a,60a)中的一個(gè)接合用于隨著所述螺桿的旋轉(zhuǎn)對(duì)所述板的縱向位置進(jìn)行調(diào)整。
8．如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述的調(diào)整位置的裝置進(jìn)一步包括一對(duì)凸塊(64,66)，它們各自與所說螺桿中的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)接合，將所述支撐板中的每一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在所說凸塊上。
9．如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，將所述的螺桿(50,52)互相平行地從上方安裝在油池(26)的一側(cè)上，所說的支撐板(60,62或60a,62a)橫向延伸向下進(jìn)入所說的油池。
10．如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所說板(60,62)的所說的凹形邊緣是弓形的。
11．如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于所說板(60a,62a)是V形的。
12．如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述的油池包括一對(duì)透光的側(cè)壁(44,46)、一對(duì)隔開的端壁(48)以及一個(gè)底面，它們共同容納一定體積的所說的油。
13．如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括安裝在所述支架上方的裝置(68)，用于在從外表滑動(dòng)約束住放在所說支架上的所述容器側(cè)壁的同時(shí)逆著在所說的油中容器的浮力將所述容器壓在所述的支架上。
14．如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述壓緊裝置(68)包括一個(gè)支架，該支架可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在所說端壁(48)的一個(gè)上，以及在所述突出支架上的裝置，用于約束在所述支架上的容器的側(cè)壁。
15．如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，對(duì)所述的支架(68)進(jìn)行安裝，使得當(dāng)將所述的容器放置在所述支架上時(shí)，它與容器(22)的底部附近接合，用于沿樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)所述在所述支架以及所述支架上的裝置，使其與所說的容器接合。
16．如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述支架上的所述裝置包括一個(gè)臂(72)，它從所說的支架延伸經(jīng)過在所述支架上的容器，以及所說的臂帶有的一個(gè)接觸裝置(78或78a)用于與所述容器接觸。
17．如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，所述接觸裝置包括一個(gè)接觸襯墊(78)和一個(gè)螺旋彈簧(84)，該螺旋彈簧壓迫所說襯墊與所述容器接合。
18．如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述在所述支架上的裝置進(jìn)一步包括裝置(74)，它用于調(diào)整在所述支架(68)上的臂(72)的位置以適合不同直徑的容器。
19．如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述壓緊裝置進(jìn)一步包括在所述支架上的平衡裝置(90)，它用于沿樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)所述的支架(68)以及所述的臂(72)，使得將所述容器移離所述的支架時(shí)，讓所述的支架(68)和所述的臂(72)與容器側(cè)壁脫離。
20．如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，所述的壓緊裝置進(jìn)一步包括裝置(86,88,92)，用于調(diào)整在支架上的所述平衡裝置的位置。
21．如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述光能量引導(dǎo)裝置(30)包括位于所述油池一側(cè)的一個(gè)光源，用以引導(dǎo)光線通過所述的透明側(cè)壁并穿過所述的油池，以及，所述的識(shí)別裝置(32)包括一個(gè)光傳感器裝置，用于接收透過所述油池的光能量。
22．如權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，所述光源包括裝置(38)，用于使進(jìn)入所述油池的光能量發(fā)生偏振。
23．如權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，所述起偏裝置(38)包括用于使所述光能量發(fā)生垂直偏振的裝置。
24．如權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，所述的光源進(jìn)一步包括裝置(40)，用于可變地削弱入射到油池內(nèi)的光能量的強(qiáng)度。
25．如權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，它進(jìn)一步包括裝置(100+)用于根據(jù)所述的光源調(diào)整所述油池的位置。
26．如權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于，所述的位置調(diào)整裝置(100+)包括用于在與所述光源垂直的兩個(gè)方向上調(diào)整所述油池位置的裝置。
27．如權(quán)利要求26所述的裝置，其特征在于，所述位置調(diào)整裝置包括一個(gè)支撐板(102)，用于對(duì)所說支撐板上的所述油池進(jìn)行水平調(diào)整定位的裝置(104-116)，以及用于垂直調(diào)整定位所述支撐板的裝置(126-150)。
28．如權(quán)利要求27所述的裝置，其特征在于，所述水平定位裝置包括一個(gè)直線軸承裝置(104)，它將所述油池固定在所說的支撐板(102)上，以及用于沿所說的直線軸承裝置移動(dòng)所述油池的裝置。
29．如權(quán)利要求28所述的裝置，其特征在于，所述用于一定所述油池的裝置包括一個(gè)與所述油池相連的引導(dǎo)螺桿(108)，以及用于旋轉(zhuǎn)所述引導(dǎo)螺桿的裝置(110)。
30．如權(quán)利要求29所述的裝置，其特征在于，所述引導(dǎo)螺桿(108)在所述的支撐板(102)的下方延伸，并通過裝置(112)與所述油池相連，該裝置(112)通過在所述支撐板內(nèi)的狹槽(114)延伸。
31．如權(quán)利要求29所述的裝置，其特征在于，所述垂直定位裝置包括一個(gè)基板(120)，在所說的基板上，有許多用于支撐所述支撐板(102)的引導(dǎo)螺釘(126)，以及用于同時(shí)旋轉(zhuǎn)所有這些引導(dǎo)螺釘?shù)难b置(128-150)。
32．如權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，所述用于旋轉(zhuǎn)所述多個(gè)螺釘?shù)难b置包括一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在所述基板(120)上的中心齒輪(132)，圍繞所說的中心齒輪(132)有許多齒輪(130)，它們將所說中心齒輪旋轉(zhuǎn)耦合到所述引導(dǎo)螺釘(126)，以及用于旋轉(zhuǎn)所說中心齒輪的裝置(134-150)。
33．如權(quán)利要求32所述的裝置，其特征在于，所述用于旋轉(zhuǎn)所述中心齒輪的裝置包括，用于以不同的傳動(dòng)比旋轉(zhuǎn)所述中心齒輪的裝置(142,144)，以便對(duì)所述支撐板的垂直位置進(jìn)行粗調(diào)和細(xì)調(diào)。
34．如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述用于旋轉(zhuǎn)所述容器的裝置(160)包括一個(gè)卡盤，它用于可放松地約束住容器的瓶口，以及用于旋轉(zhuǎn)所述卡盤的裝置。
35．如權(quán)利要求34所述的裝置，其特征在于，所述卡盤包括裝置(162)，它用于適當(dāng)?shù)丶s束住所述的容器瓶口，從而當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)所述容器時(shí)，對(duì)瓶口相對(duì)于所述容器體的擺動(dòng)進(jìn)行調(diào)整。
36．如權(quán)利要求35所述的裝置，其特征在于，所述卡盤包括一個(gè)彈性成分的套筒(162)，適用于容納在所述容器的瓶口內(nèi)，以及裝置(164-180)，用于沿軸向壓緊并沿徑向膨脹所述的彈性套筒以便與所述容器瓶口的內(nèi)徑接合。
37．如權(quán)利要求36所述的裝置，其特征在于，所述用于沿軸向壓緊所述彈性套筒并沿徑向膨脹所述彈性套筒的裝置包括一個(gè)拉長(zhǎng)的套筒(168)，它與所述彈性套筒的一端相連，一個(gè)螺桿(172)與所述彈性套筒相對(duì)的一端相連，并經(jīng)過所說拉長(zhǎng)的套筒延伸，以及一個(gè)曲肘夾具(178)，它與所說的螺桿相連，并且位于端部的所述拉長(zhǎng)的套筒遠(yuǎn)離所述彈性套筒。
38．如權(quán)利要求37所述的裝置，其特征在于，所述卡盤(160)在所述的裝置上可以可移動(dòng)定位和手動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
39．如權(quán)利要求38所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括與所述卡盤(160)相連的裝置(196)，當(dāng)將所述卡盤定位在所述裝置上時(shí)用于指示所述卡盤的角位置。
40．如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述識(shí)別裝置(32)包括用于將所述容器側(cè)壁內(nèi)的玻璃層厚度顯示給操作者的裝置(42)。
41．如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括用于控制所述油池內(nèi)所說油的溫度的裝置(34)。
42．如權(quán)利要求41所述的裝置，其特征在于，所述溫控裝置包括用于從外部循環(huán)所述油池內(nèi)的所述油的裝置(36)。
43．如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述能量引導(dǎo)裝置包括裝置(38)，它用于引導(dǎo)偏振光能量沿切線方向通過在所述油池內(nèi)的所述容器體側(cè)壁形成光能量的雙折射圖形，該光能量圖形為在所述容器體側(cè)壁內(nèi)的應(yīng)力的函數(shù)，而且，所述厚度確定裝置(32)響應(yīng)所述雙折射圖形以確定具有這種應(yīng)力的所述層面的厚度。
44．應(yīng)用于具有一個(gè)瓶口以及一個(gè)由不同成分的多層玻璃構(gòu)成的瓶體的一種玻璃容器(22)，用于測(cè)量所述至少一層的厚度的方法，包括以下步驟(a)旋轉(zhuǎn)所述容器的所述瓶口，同時(shí)在結(jié)構(gòu)上對(duì)所述的容器體進(jìn)行支撐，從而使容器體圍繞其與所述瓶口的轉(zhuǎn)軸不同的軸線旋轉(zhuǎn)，(b)引導(dǎo)光能量沿切線方向經(jīng)過容器體，從而得到光能量的圖形，該圖形為所述至少一層厚度的函數(shù)，以及(c)將其看作是所述光能量圖形的函數(shù)，對(duì)所述至少一層的厚度進(jìn)行確定。
45．如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，所述成分是這樣的，兩個(gè)這樣的層面具有不同的折射率，而其中所述的光圖形包括指示從所述層面之間的界面反射的光能量的信息。
46．如權(quán)利要求44或45所述的方法，其特征在于，所述步驟(b)包括沿與所述旋轉(zhuǎn)軸相垂直的方向使光能量發(fā)生偏振，從而所述光圖形包括了作為所述一個(gè)層面殘余應(yīng)力的函數(shù)的光能量的雙折射圖形。
47．如權(quán)利要求44,45或46所述的方法，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)軸是水平的。
48．如權(quán)利要求44,45,46或47所述的方法，其特征在于，它包括另外的步驟(d)可變地衰減在步驟(b)中透過所述容器體的所述光能量，以使用不同阻光度的玻璃。
49．如權(quán)利要求44-48中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述步驟(a)是通過將所述容器體定位在一池油中的支架上來實(shí)施的，所述的油與所述玻璃容器外表面的折射率相配合。
全文摘要
用于測(cè)量一個(gè)玻璃容器(22)的側(cè)壁中的玻璃層厚度的裝置,其中將一個(gè)容器放置在一池(26)油中,這池油具有與所述容器外側(cè)壁表面相匹配的折射率。將所述容器體約束在油池的內(nèi)部,使得當(dāng)旋轉(zhuǎn)所述容器的所述瓶口時(shí),該容器可以在油池內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)限制了其橫向的運(yùn)動(dòng)。引導(dǎo)光能量通過油池并沿切線方向透過所述容器的側(cè)壁,從而得到作為側(cè)壁層厚度的函數(shù)的光能量圖形,并且作為這個(gè)光圖形的函數(shù)對(duì)層厚度進(jìn)行確定。當(dāng)具體應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例測(cè)量雙層玻璃容器內(nèi)的外玻璃層的厚度時(shí),作為從油池透過來的光能量的圖形的函數(shù),來確定這個(gè)外玻璃厚度。
文檔編號(hào)G01N21/88GK1233747SQ9910605
公開日1999年11月3日 申請(qǐng)日期1999年4月9日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月10日
發(fā)明者R·T·邁爾斯, P·W·L·格拉哈姆 申請(qǐng)人:歐文斯-布洛克威玻璃容器有限公司