(57)【要約】      （修正有）【課題】  不等ピッチコイルばねの方向判別精度を高めること。【解決手段】コイルばね１の径方向両側に、光センサ３の投光部３ａおよび受光部３ｂを対向配置する。光センサ３をコイルばね１の軸線方向に相対移動させたときに受光部３ｂから得られる出力値をコイルばね１の軸線方向の位置と関連付けて記憶する記憶手段５と、記憶手段５に記憶された受光部３ｂの出力値とコイルばね１の軸線方向一端から当該出力値に対応するコイルばね１の軸線方向の位置までの距離を乗算した第１の乗算値をコイルばね１の軸線方向に積分した第１の積分値、および、記憶手段５に記憶された受光部３ｂの出力値とコイルばね１の軸線方向他端から当該出力値に対応するコイルばね１の軸線方向の位置までの距離を乗算した第２の乗算値をコイルばね１の軸線方向に積分した第２の積分値をそれぞれ演算する演算手段６と、第１の積分値と第２の積分値の大小関係を判別する判別手段７を設ける。判別手段７によって、コイルばね１の方向性を判別する。【選択図】図２
2006208169.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルばねの径方向両側に対向配置される投光部および受光部を有する光センサと、
光センサをコイルばねの軸線方向に相対移動させたときに受光部から得られる出力値をコイルばねの軸線方向の位置と関連付けて記憶する記憶手段と、
記憶手段に記憶された受光部の出力値とコイルばねの軸線方向一端から当該出力値に対応するコイルばねの軸線方向の位置までの距離を乗算した第１の乗算値をコイルばねの軸線方向に積分した第１の積分値、および、記憶手段に記憶された受光部の出力値とコイルばねの軸線方向他端から当該出力値に対応するコイルばねの軸線方向の位置までの距離を乗算した第２の乗算値をコイルばねの軸線方向に積分した第２の積分値をそれぞれ演算する演算手段と、
第１の積分値と第２の積分値の大小関係を判別する判別手段と、
を備えたことを特徴とするコイルばねの方向判別装置。
【請求項２】
光センサの投光部が、コイルばねの最大径以上の所定長の帯状光をコイルばねの軸線方向と直角に投光可能であって、光センサの受光部が、コイルばねを透過した帯状光を受光可能である請求項１に記載のコイルばねの方向判別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピッチを疎密に形成した不等ピッチコイルばねの方向性を判別する方向判別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車エンジンの弁ばねなどに、ピッチを疎密に形成した不等ピッチコイルばねが使用される。不等ピッチコイルばねは多くの場合組付け方向が決まっており、誤って逆に組付けてしまうと、例えば自動車エンジンでは吸排気弁が正常に作動しないなどのトラブルの原因となる。通常、不等ピッチコイルばねは容器に多数収納した状態で出荷されるが、この際、ユーザ側の便宜のため、不等ピッチコイルばねの向きを統一して、即ち密巻側又は疎巻側を一方側へ向けて容器に収納する。そのため、出荷前に予め不等ピッチコイルばねのどちら側が密巻側か疎巻側かを正しく判別しておく必要がある。
【０００３】
従来、不等ピッチコイルばねの方向性を判別する装置として、ベルトコンベアなどで搬送されるコイルばねのピッチ間隙間をレーザセンサにて検出し、当該検出結果をコンピュータで演算処理してコイルばねの両端部分のピッチを自動的に算出し、どちら側が疎巻側か密巻側かを判別するものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３０７８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
不等ピッチコイルばねの両端には座巻部が形成される。この座巻部はばねの安定着座のためのものであるが、従来の判別装置ではこの座巻部が密巻部と誤認されるおそれがあった。また、不等ピッチコイルばね１はその円周方向の見る角度によってピッチ間隙間の大きさが微妙に変化することがある。このため、ピッチ間隙間をレーザセンサで検出する際に、円周方向のどの方向からレーザを照射するかで検出結果にばらつきが生じ、このことも誤判別の原因のひとつとなっていた。
【０００６】
本発明は斯かる事情に鑑み創案されたものであって、その目的は、コイルばねに対して円周方向のどの角度から光を照射しても精度良く疎密の方向性を判別可能な装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るコイルばねの方向判別装置は、コイルばねの径方向両側に対向配置される投光部および受光部を有する光センサと、光センサをコイルばねの軸線方向に相対移動させたときに受光部から得られる出力値をコイルばねの軸線方向の位置と関連付けて記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された受光部の出力値とコイルばねの軸線方向一端から当該出力値に対応するコイルばねの軸線方向の位置までの距離を乗算した第１の乗算値をコイルばねの軸線方向に積分した第１の積分値、および、記憶手段に記憶された受光部の出力値とコイルばねの軸線方向他端から当該出力値に対応するコイルばねの軸線方向の位置までの距離を乗算した第２の乗算値をコイルばねの軸線方向に積分した第２の積分値をそれぞれ演算する演算手段と、第１の積分値と第２の積分値の大小関係を判別する判別手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
受光部の出力値はコイルばねのピッチ間隙間の大きさに対応するもので、この出力値をコイルばねの軸線方向の位置、あるいは、コイルばねの先端が光センサに到達した後の経過時間と関連付けて波形化し、前記第１の積分値と第２の積分値を演算すると、この演算結果の大小関係から、コイルばねの軸長方向におけるコイルピッチの疎密の偏在傾向が分かる。したがって、コイルばねのいずれの端部が密巻側か疎巻側かを判別できることとなる。
【０００９】
受光部の出力値は、受光部の受光面積に直接的に影響を及ぼすコイルピッチの指標となる。受光部の出力値にコイルばねの軸線方向一端又は他端からの距離を乗算した第１及び第２の乗算値を、コイルばねの軸線方向に積分した第１及び第２の積分値は、コイルばねの軸長方向におけるコイルピッチの疎密の偏在傾向を反映するから、第１及び第２の積分値の大小関係から、コイルばねのいずれの端部が密巻側か疎巻側かを判別できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は前述の如く、コイルばねの軸長方向におけるコイルピッチの疎密の偏在傾向を反映する第１の積分値と第２の積分値の大小関係からコイルばねの方向性を判別するので、コイルばねの回転角等による局所的なコイルピッチの検出誤差に影響されることなく、コイルばねの方向性を精度よく判別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。図１は本発明に係るコイルばねの方向判別装置の概念的平面図である。同図において２はベルトコンベアなどの直線的な搬送路であって、この搬送路２によって不等ピッチコイルばね１をその軸線を搬送方向に向けた状態で一個ずつ定速で搬送する。搬送路２の幅方向中央部に、不等ピッチコイルばね１の横転を防止するための凹溝部２ａを設ける。搬送路２の下流側（図１左側）に、図示しないが、不等ピッチコイルばね１を前後反転するための方向転換装置が配置される。この方向転換装置は、例えば特許文献１に記載のものなど任意のものでよい。
【００１２】
搬送路２を直角に横断する形で光センサ３が配設される。この光センサ３は、搬送路２の両側に配設される投光部３ａおよび受光部３ｂを有する。投光部３ａは、正対する受光部３ｂに向けて帯状光Ｌを照射する。この帯状光Ｌは縦方向に所定幅を有し、この帯状光Ｌを不等ピッチコイルばね１が垂直に横断する。不等ピッチコイルばね１のピッチに加えてコイル径も検出する場合は、帯状光Ｌの縦幅を少なくともコイルばね１の直径以上にしておく。受光部３ｂは、不等ピッチコイルばね１を透過した帯状光Ｌを完全受光し、受光量に応じた電圧を発生する。
【００１３】
受光部３ｂに対して、コイルばね１の方向判別装置の本体部４が接続される。この本体部４はコンピュータ等で構成されるもので、記憶手段５、演算手段６及び判別手段７を有する。記憶手段５は、受光部３ｂから連続的に出力される電圧波形を記憶する。具体的には、コイルばね１の先端が光センサ３に到達した時点からの経過時間に対応する電圧波形を記憶手段５が記憶する。演算手段６は、記憶手段５に記憶された電圧波形から、以下の演算を行なう。すなわち、図２のように、横軸に時間を表す軸Ｔをとり、縦軸に受光部３ｂの出力電圧Ｖをとる。コイルばね１の先端が光センサに到達した後に経過した時間をｔ、時間ｔにおける出力電圧をｖとすると、図２の微小幅部分（斜線部分）の面積ｄｓは、ｖ×ｄｔと表される。軸Ｔの左端に関する面積ｄｓの回転モーメント：ｄｓ×ｔ（第１の乗算値）を時間０〜Ｔ１まで積分した値（第１の積分値）は、波形の面積重心Ｇに関するモーメントＧ×Ｌ１に等しい。また、軸Ｔの右端に関する面積ｄｓの回転モーメント：ｄｓ×（Ｔ１−ｔ）（第２の乗算値）を時間０〜Ｔ１まで積分した値（第２の積分値）は、波形の面積重心Ｇに関するモーメントＧ×Ｌ２に等しい。演算手段６は、これら第１の積分値および第２の積分値をそれぞれ演算する。
【００１４】
判別手段は、第１の積分値と第２の積分値の大小関係を判別する。すなわち、面積重心Ｇが図２のように波形中央よりも左側にある場合は、第１の積分値＜第２の積分値と判別されることから、コイルばね１の先端側がより光が透過する部分が多い疎巻部であることが判別される。この反対に、第１の積分値＞第２の積分値の場合はコイルばね１の先端側がより光を透過しない部分が多い密巻部であることが判別される。判別手段の判別結果に基づき、方向転換装置に対して必要な反転動作を行なうように指令が出される。例えばコイルばね１先端側が密巻部であると決められている場合は、図２の波形はコイルばね１が前後逆であることから、コイルばね１が方向転換装置に到着した時に、コイルばね１を前後反転させる作動指令が出される。
【００１５】
本発明の方向判別装置は前述の如く構成され、不等ピッチコイルばね１を１つずつ搬送路２に載せて搬送する間に、光センサ３の投光部３ａからの光をコイルばね１に照射することにより、コイルばね１のピッチに関する方向性が判別される。詳しくは、まず投光部３ａから出た帯状光Ｌは、コイルばね１がまだ到来していない間は全量が受光部３ｂに入射する。コイルばね１の先端が帯状光Ｌを一部でも遮ると、受光部３ｂが受光量の変化からこれを検出し、受光部３ｂの出力値を記憶し始める。受光部３ｂは、受光量に比例した電圧を出力し、この電圧値が、出力値の記憶開示時刻からの経過時間と関連付けて記録手段に記録される。この際の記録形態としては、電圧値をデジタル式に記録するのが普通であるが、光センサ３の種類によっては電流値その他をデジタル記録する方法も可能である。なお、前記出力値ないし電圧値を、記憶開示時刻からの経過時間と関連付けて記録する代わりに、光センサの前を通過するコイルばね１の軸線方向位置と関連付けて記録してもよい。コイルばね１の軸線方向位置は、搬送路２の駆動手段としてサーボモータやロータリエンコーダ付きモータを使用する場合は、それらモータからの信号で容易に検出できる。なお、正確な方向判別のためには出力値の取込数が多いほどよい。本体部４にコンピュータを使用する場合、クロック信号に同期して出力値を取込むようにする。
【００１６】
コイルばね１が光センサ３の前を通過している間、記憶手段５は出力電圧を記録し続ける。コイルばね１が完全に光センサ３を通過すると、受光部３ｂの受光量が最大に戻り、これにより出力電圧の記録サイクルが終了する。演算手段６は、記録サイクルの終了後、図２で説明したように、面積重心Ｇに関するモーメントＧ×Ｌ１、Ｇ×Ｌ２を演算し、その大小関係を判別手段７が判別する。すなわち、電圧波形の面積重心Ｇが電圧波形の横軸中央点よりも右側か左側かを判別する。これによりコイルばね１の疎密の方向性が判別され、その判別結果に基づき方向転換装置が適正に作動されてコイルばね１が正しい向きに揃えられる。
【００１７】
以上、本発明に係るコイルばねの方向判別装置の一実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えばコイルばね１のピッチの方向性の他にコイルばね１の径の方向性も判別する必要がある場合は、受光部３ｂに到達する帯状光Ｌの最上側遮光線と最下側遮光線の相互間距離を連続的に検出し、ピッチの方向性判別と同様の方法で径の方向性を判別する。これにより、軸線方向の一方側から他方側へ向かってコイル径が徐々に大きくなるテーパーコイルばねや、最大径部が軸線方向の一方側に偏った樽形コイルばねなどの方向性判別も可能となる。なお、帯状光Ｌの最上側遮光線と最下側遮光線を正確に検出するため、受光部３ｂとして例えばＣＣＤセンサが好適に使用される。
【００１８】
また、本発明の演算手段は受光部の出力波形の第１の積分値と第２の積分値の大小関係からコイルばね１のピッチの方向性を判別するが、本発明は前記第１の積分値および第２の積分値と実質的に等価な値を演算する場合もその技術的範囲に包含するものであり、さらに前記第１の積分値および第２の積分値を適当な重み付けないし強調処理を施す場合も同様に技術的範囲に包含するものである。
【００１９】
また、前記実施形態ではコイルばね１の全長にわたって受光部３ｂからの出力値を記録演算するようにしたが、コイルばね１の中間部でピッチがまったく変化しない場合は、コイルばね１の両端側であってコイルピッチの疎密の特徴が現われる所定距離についてのみ受光部３ｂからの出力値を記録演算するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る不等ピッチばねの方向判別装置の概念的平面図である。
【図２】光センサの受光部出力波形図である。
【図３】本発明に係る不等ピッチばねの方向判別装置の正面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１     不等ピッチばね
１ａ   密巻側
１ｂ   疎巻側
２     搬送路
２ａ   凹溝部
３     光センサ
３ａ   投光部
３ｂ   受光部
４     演算装置
５     記憶手段
６     演算手段
７     判別手段
【図１】
2006208169.tif 000003
【図２】
2006208169.tif 000004
【図３】
2006208169.tif 000005