(57)【要約】【課題】従来のバネ形状測定器は、装置の小型化が難しい問題があった。【解決手段】本発明にかかるバネ形状測定器の一態様は、バネ２１の投影画像を撮影する撮影部１５と、撮影部１５の撮影面に平行な向きで撮影部１５の撮影領域に突出するように設けられ、バネ２１の内周を軸方向に沿った一部で支えるようにバネ２１を支持する支持軸１３と、支持軸１３の中心軸を中心に支持軸１３を回転させる支持軸駆動部２２と、バネ２１の異なる側面毎に撮影部１５による投影画像の撮影を行わせて複数の投影画像を取得する投影画像取得部２３と、複数の投影画像に基づきバネ２１のパラメータを演算により算出する投影画像解析部２４と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バネの形状を規定するパラメータを測定するバネ形状測定器であって、
前記バネの投影画像を撮影する撮影部と、
前記撮影部の撮影面に平行な向きで前記撮影部の撮影領域に突出するように設けられ、前記バネの内周を軸方向に沿った一部で支えるように前記バネを支持する支持軸と、
前記支持軸の中心軸を中心に前記支持軸を回転させる支持軸駆動部と、
前記バネの異なる側面毎に前記撮影部による前記投影画像の撮影を行わせて複数の前記投影画像を取得する投影画像取得部と、
複数の前記投影画像に基づき前記バネの前記パラメータを演算により算出する投影画像解析部と、
を有するバネ形状測定器。
【請求項２】
前記撮影部の前記撮影面に直交する平行光を出力する発光部をさらに有する請求項１に記載のバネ形状測定器。
【請求項３】
前記投影画像解析部は、前記バネの自由長、線径、バネピッチ、ピッチ角、及び、コイルの傾きのうち２つ以上の項目を演算により算出する請求項１又は２に記載のバネ形状測定器。
【請求項４】
前記バネの回転中心軸と、前記支持軸の回転中心軸とは、互いにずれた位置にある請求項１乃至３のいずれか１項に記載のバネ形状測定器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバネ形状測定器に関し、例えば、バネの自由長、線径等のバネの形状を規定する形状パラメータの計測を行うバネ形状測定器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
巻線バネの形状は、両端が巻線の切り落とし端があるため平坦でなく、また、バネのコイル形状は線材を複数回巻いて形成される。つまり巻線バネは形状が複雑であり、形状が規格内であるのか否かを計測することが非常に難しい。そこで、この巻線バネの計測方法の一例が特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載のコイルばねの形状測定方法は、コイルばねの両端が予め設定された回転軸上に位置すると共に、コイルばねを前記回転軸周りに回転可能となるように配置する配置工程と、配置されたコイルばねの表面形状を非接触式変位計で計測する計測工程と、を備え、前記計測工程では、コイルばねの素線の少なくとも一部の表面形状を計測するときに、同一の計測部位に複数の異なる方向から光を照射して、当該計測部位の表面形状を計測することを特徴とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１６−１０４６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のコイルばねの形状測定方法は、複数の非接触式変位計を用いて同一の計測部位に複数の異なる方向から光を照射しなければならず、装置の部品点数が増加し、装置の小型化が難しいという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成により装置の小型化を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかるバネ形状測定器の一態様は、バネの形状を規定するパラメータを測定するバネ形状測定器であって、前記バネの投影画像を撮影する撮影部と、前記撮影部の撮影面に平行な向きで前記撮影部の撮影領域に突出するように設けられ、前記バネの内周を軸方向に沿った一部で支えるように前記バネを支持する支持軸と、前記支持軸の中心軸を中心に前記支持軸を回転させる支持軸駆動部と、前記バネの異なる側面毎に前記撮影部による前記投影画像の撮影を行わせて複数の前記投影画像を取得する投影画像取得部と、複数の前記投影画像に基づき前記バネの前記パラメータを演算により算出する投影画像解析部と、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかるバネ形状測定器によれば、簡易な構成によりバネ形状測定器を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１にかかるバネ形状測定器の外観図である。
【図２】実施の形態１にかかるバネ形状測定器の処理ブロックを説明するブロック図である。
【図３】実施の形態１にかかるバネ形状測定器へのバネの設置方法を説明する図である。
【図４】実施の形態１にかかるバネ形状測定器へのバネの設置した際のバネの側面図とバネ形状測定器で得られる投影像を説明する図である。
【図５】実施の形態１にかかるバネ形状測定器の動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、様々な処理を行う機能ブロックとして図面に記載される各要素は、ハードウェア的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、その他の回路で構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
【００１１】
また、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【００１２】
実施の形態１
以下の説明では、非測定物の形状を計測する測定器について説明する。説明する測定器は、特にバネの形状を測定する場合に効果を有するため、以下では、測定器をバネ形状測定器と称す。
【００１３】
図１に実施の形態１にかかるバネ形状測定器１の外観図を示す。図１に示すように、バネ形状測定器１は、立方体形状の筐体１０にユーザーインタフェース画面及び測定結果を表示するためのディスプレイ１２がディスプレイアーム１１を介して取り付けられている。また、筐体１０には、くぼみ部分が設けられ、当該くぼみ部分に支持軸１３、発光部１４、撮影部１５が設けられる。バネ形状測定器１では、バネの形状を測定する際に、支持軸１３に非測定物となるバネを差し込むようにセットする。測定時のバネの設置方法の詳細は後述する。
【００１４】
図１に示す例では、発光部１４が下部、撮影部１５が上部に設けられる。そして、発光部１４と撮影部１５は、互いに対向するように配置される。そして、バネ形状測定器１では、撮影部１５の撮影面に平行な向きで撮影部の撮影領域に突出するように設けられる。図１に示す例では、支持軸１３は、支持軸１３が発光部１４から撮影部１５に向かう方向に直交する向きで発光部１４と撮影部１５との間に突出するように設けられる。この支持軸１３は、バネの測定時に、バネの内周を軸方向に沿った一部で支えるようにバネを支持する。
【００１５】
なお、発光部１４に関しては、撮影部１５に対向する位置に限らず、例えば、撮影部１５の外周に沿って設けられるリング型照明等、非測定物を照らす照明であれば良い。撮影部１５に対向する位置に発光部１４を設けない場合、撮影部１５の撮像面にバネ２１の投影像が形成されない。そのため、この場合、撮影部１５において撮影された画像からバネ２１の投影画像を画像処理により生成する。なお、撮影部１５に対向する位置に発光部１４を設けない場合、バネ２１の素材、光源の種類、照明光の照射方向により、バネ２１に反射が発生して、バネ２１の投影像を画像処理により生成されない可能性があり、このような反射による投影像不良を防止するための光源の調整が必要となる。一方、撮影部１５に対向する位置に発光部１４を設けた場合、バネ２１の素材によらず、反射等の現象が発生せず撮影部１５の撮影面にバネ２１の投影像が形成される。そのため、撮影部１５に対向する位置に発光部１４を設けた場合、撮影された画像をそのまま投影画像とすることができる。
【００１６】
また、バネ形状測定器１には、操作ボタン１６〜１８が設けられる。操作ボタン１６〜１８は、ディスプレイ１２に表示されたユーザーインタフェースを介さずに直接バネ形状測定器１を操作するものであり、測定の開始、中断、終了等の予め決められた操作を行うためのものである。
【００１７】
実施の形態１にかかるバネ形状測定器１は、発光部１４と撮影部１５により得られるバネの投影画像に基づきバネの形状を規定するパラメータを算出する。そこで、実施の形態１にかかるバネ形状測定器１の内部に設けられる処理ブロックについて説明する。図２に実施の形態１にかかるバネ形状測定器の処理ブロックを説明するブロック図を示す。
【００１８】
図２に示す例では、発光部１４から出力される光により形成される光束２０を示した。また、図２では、支持軸１３に非測定物（例えば、バネ２１）がセットされた状態を示した。図２に示すように、バネ２１は、光束２０に覆われるような位置にセットされる。光束２０は、発光部１４の発光面に直交し、かつ、撮影部１５に向かう方向に対して平行な平行光により形成される。また、別の観点では、発光部１４は、撮影部の前記撮影面に直交する平行光を出力する。ここで、バネ形状測定器１において、発光部１４が出力する光として平行光を用いるのは、バネ２１の投影像の大きさをバネ２１の大きさと同じ大きさとするためである。このような平行光を用いることで、バネ形状測定器１は測定精度を高めることができる。また、撮影部１５は、バネ２１の投影像を撮影して画像データを生成するカメラである。
【００１９】
図２に示すように、バネ形状測定器１は、処理ブロックとして、支持軸駆動部２２、投影画像取得部２３、投影画像解析部２４、測定制御部２５を有する。支持軸駆動部２２は、支持軸１３の中心軸を中心に支持軸１３を回転させるモータである。支持軸駆動部２２は、測定制御部２５の指示に従って支持軸１３を回転させる。また、バネ２１は、支持軸１３の回転に合わせて回転する。このとき、支持軸１３の回転中心軸と、バネ２１の回転中心軸は、ずれた位置となる。
【００２０】
投影画像取得部２３、投影画像解析部２４、測定制御部２５は、例えばマイクロプロセッサ等のプログラムを実行可能な演算装置である。投影画像取得部２３、投影画像解析部２４、測定制御部２５は、１つのマイクロプロセッサにより構成されていても良く、また、個別のマイクロプロセッサにより構成されていても良い。また、投影画像取得部２３、投影画像解析部２４、測定制御部２５は、マイクロプロセッサ上で実行されるプログラムにより実現される機能を処理ブロックとして表したものである。
【００２１】
投影画像取得部２３は、測定制御部２５の指示に基づき、撮影部１５に投影像の撮影を指示する。このとき、実施の形態１にかかるバネ形状測定器１では、支持軸駆動部２２が支持軸１３を回転させることで、バネ２１の異なる側面についての投影像が発光部１４及び撮影部１５により生成することできる。そこで、投影画像取得部２３は、バネ２１の異なる側面毎に撮影部１５による投影画像の撮影を行わせて複数の投影画像を取得する。
【００２２】
投影画像解析部２４は、投影画像取得部２３により取得された複数の投影画像に基づきバネ２１の形状を規定するパラメータを演算により算出する。この演算の一例としては、複数の投影画像から、各投影画像中のバネ２１の形状からわかる頂点を結んだ波形グラフを生成し、この波形グラフに基づきバネ２１の形状のパラメータを算出する方法がある。また、投影画像解析部２４は、バネ２１のパラメータの値、及び、解析結果をディスプレイ１２に出力する。
【００２３】
測定制御部２５は、バネ２１の投影像を複数枚取得するための制御を、支持軸駆動部２２及び投影画像取得部２３に対して行う。
【００２４】
ここで、実施の形態１にかかるバネ形状測定器１におけるバネ２１の設置方法及びバネ２１の投影像について説明する。そこで、図３に実施の形態１にかかるバネ形状測定器へのバネの設置方法を説明する図を示す。
【００２５】
図３に示すように、バネ形状測定器１では、バネ２１の測定時には、支持軸１３がバネ２１の内部を貫通するようにバネ２１が支持軸１３に設置される。また、支持軸１３にバネ２１が設置された状態では、支持軸１３は、バネの内周を軸方向に沿った一部で支える。これにより、支持軸１３にバネ２１が設置された状態では、支持軸１３の回転中心軸とバネ２１の回転中心軸にずれが生じる。このずれは、例えば、鉛直方向の異なる位置に２つの回転中心軸が位置する形態となる。そして、支持軸駆動部２２が支持軸１３を回転させると、支持軸１３は、支持軸１３の回転中心軸を中心に回転し、バネ２１は、バネ２１の回転中心軸を中心に回転する。
【００２６】
また、図４に実施の形態１にかかるバネ形状測定器へのバネの設置した際のバネの側面図とバネ形状測定器で得られる投影像を説明する図を示す。図４の側面図に示すように、実施の形態１にかかるバネ形状測定器１では、バネ２１を支持軸１３に設置した際の側面図では、バネ２１の内部を支持軸１３が貫通したものとなる。バネ形状測定器１では、支持軸１３がバネ２１の内径よりも十分に細いことで、バネ２１の側面図においてバネの巻線の形状が十分に判別可能になる。そして、図４の投影図に示すように、バネ２１を側面視した場合のバネの輪郭を表すものとなる。
【００２７】
実施の形態１にかかるバネ形状測定器１は、図４の投影図で示したような側面の投影像を複数の側面について撮影し、複数の投影画像を取得してバネの形状を表すパラメータを算出する。図４の側面図では、算出対象のパラメータの例を示した。図４に示す例では、バネ形状測定器１は、バネの自由長Ｌ、線径ｄ、バネピッチＰ、ばねの巻線のピッチ角θ１、コイルの傾きθ２を算出する。
【００２８】
続いて、実施の形態１にかかるバネ形状測定器１を用いたバネの形状測定方法について説明する。そこで、図５に実施の形態１にかかるバネ形状測定器の動作を説明するフローチャートを示す。図５に示すフローチャートは、バネ２１を支持軸１３にセットした後のバネ形状測定器１の動作を示すものである。また、図５では、バネ形状測定器１を用いてバネ２１の良品判定を行う処理までを含めた。
【００２９】
図５に示すように、バネ形状測定器１を用いたバネの形状測定では、測定を開始すると、まず、支持軸１３を回転させることでバネ２１を回転させる（ステップＳ１）。そして、回転しているバネ２１の複数の投影画像を得る（ステップＳ２）。具体的には、ステップＳ２では、支持軸駆動部２２から発光部１４を制御することで、バネ２１の複数の側面のそれぞれについて投影画像を撮影して、複数の投影画像を取得する。
【００３０】
続いて、投影画像解析部２４が、投影画像取得部２３により取得された複数の投影画像を用いてバネ２１の形状を規定するパラメータを算出する（ステップＳ３）。このステップＳ３で算出されるパラメータは、例えば、図４で説明したバネ２１の自由長Ｌ、線径ｄ、バネピッチＰ、ばねの巻線のピッチ角θ１、コイルの傾きθ２である。
【００３１】
その後、投影画像解析部２４は、算出した各パラメータが予め設定した規格の範囲内の値であるかどうかについて判定する（ステップＳ４）。そして、各パラメータの値が全て規格の範囲内であれば、ディスプレイ１２に合格判定であることを表示する（ステップＳ５）。一方、複数のパラメータのうち規格の範囲外である値があれば、そのパラメータについてはディスプレイ１２に当該パラメータが不合格判定であることを表示する（ステップＳ６）。
【００３２】
上記説明より、実施の形態１にかかるバネ形状測定器１は、支持軸１３によりバネ２１を回転させることで、１組の光源（発光部１４）及び撮影部１５によりバネ２１の複数の側面に関する投影画像を得ることができる。そして、複数の側面に対応する複数の投影画像を解析することでバネ２１の形状を規定するパラメータの値を算出する。つまり、実施の形態１にかかるバネ形状測定器１は、簡易な構成により、バネ２１の形状を示す複数のパラメータを得ることができる。これにより、バネ形状測定器１は、小型化が可能である。
【００３３】
また、実施の形態１にかかるバネ形状測定器１では、支持軸１３にバネ２１を固定することなく、支持軸１３にバネ２１を多くの自由度を持ってセットする。測定対象となるバネ２１をこのようにセットしても、実施の形態１にかかるバネ形状測定器１では高い精度でバネ２１のパラメータを算出することができる。つまり、実施の形態１にかかるバネ形状測定器１を用いることで、操作者が高度な操作技能を持つことなくバネ２１を高い精度での測定することが可能になる。
【００３４】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１  バネ形状測定器
１０  筐体
１１  ディスプレイアーム
１２  ディスプレイ
１３  支持軸
１４  発光部
１５  撮影部
１６  操作ボタン
１７  操作ボタン
１８  操作ボタン
２０  光束
２１  バネ
２２  支持軸駆動部
２３  投影画像取得部
２４  投影画像解析部
２５  測定制御部
【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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