(57)【要約】【課題】  不等ピッチスプリングの方向を確実に識別する方向判別装置を提供する。【解決手段】  本発明にかかる不等ピッチスプリングの方向判別装置は、一端側に粗巻部が形成されるとともに他端側に密巻部が形成された不等ピッチスプリングのいずれか一方の座巻面を軸線方向から撮像する撮像手段、撮像された座巻面から上記不等ピッチスプリングの端末部を抽出する抽出手段、抽出した端末部形状を粗巻部又は密巻部の正規の端末部形状と比較して両者の相関度を演算する演算手段を備え、前記演算手段の演算結果に基づき不等ピッチスプリングの向きを判別することを特徴とした。これにより、不等ピッチスプリングの密巻部と粗巻部でのピッチ差が小さく、あるいはピッチ間隔にばらつきがある場合であっても、その方向を確実に判別することができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側に粗巻部が形成されるとともに他端側に密巻部が形成された不等ピッチスプリングの何れか一方の座巻面を軸線方向から撮像する撮像手段、撮像された座巻面から前記不等ピッチスプリングの端末部を抽出する抽出手段、抽出した端末部形状を粗巻部又は密巻部の正規の端末部形状と比較して両者の相関度を演算する演算手段を備え、前記演算手段の演算結果に基づき不等ピッチスプリングの向きを判別するようにしたことを特徴とする不等ピッチスプリングの方向判別装置。
【請求項２】
不等ピッチスプリングを垂直に立てた状態で連続的に搬送する搬送ラインの所定位置に、前記搬送ラインの搬送方向に対して斜めに傾斜したガイドプレートを搬送ラインからわずか上方に離間させて配設し、かつ、前記ガイドプレートの上方所定位置に前記撮像手段を配設したことを特徴とする請求項１に記載の不等ピッチスプリングの方向判別装置。
【請求項３】
前記ガイドプレートの搬送ライン下流側端部に回転自在に連結される選別プレートと、前記選別プレートを前記演算手段の演算結果に基づき前記ガイドプレートに対して開閉させる駆動手段とからなる選別手段を、前記ガイドプレートの搬送ライン下流側に配設したことを特徴とする請求項２に記載の不等ピッチスプリングの方向判別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不等ピッチスプリングの方向判別装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一端側のピッチが密で他端側のピッチが粗である不等ピッチスプリングは、自動車エンジンのバルブ開閉機構等に採用される。このような方向性を有する不等ピッチスプリングには、いずれか一方の端部に目印となるマーカーが塗装されるが、その塗装工程の前段に不等ピッチスプリングの向きを自動的に判別し、一定の方向に整列させる工程がある。
【０００３】
従来、不等ピッチスプリングの方向の自動判別は、不等ピッチスプリングの密巻部と粗巻部のピッチ間隔の違いを光学センサや渦流センサ等を用いて検出することによって行われていた（例えば特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特許３１３６２１６号公報（段落［００１１］〜［００１７］、第１図）
【０００５】
【特許文献２】特開平１０−３８５０５号公報（段落［００１５］〜［００１６］、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述の判別手段は、不等ピッチスプリングの密巻部におけるピッチと粗巻部におけるピッチとの差が比較的大きい場合には有効であるが、目視でそのピッチ差が確認できないほど差が小さい場合、方向の判別が困難となる。また、ピッチ間隔にばらつきがある場合、例えば密巻部であっても、比較的ピッチ間隔が広い箇所を測定すると、密巻部を粗巻部であると誤って識別する恐れがある。
【０００７】
そこで、本発明は不等ピッチスプリングの方向を確実に識別する方向判別装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明にかかる不等ピッチスプリングの方向判別装置は、一端側に粗巻部が形成されるとともに他端側に密巻部が形成された不等ピッチスプリングのいずれか一方の座巻面を軸線方向から撮像する撮像手段、撮像された座巻面から前記不等ピッチスプリングの端末部を抽出する抽出手段、抽出した端末部形状を粗巻部又は密巻部の正規の端末部形状と比較して両者の相関度を演算する演算手段を備え、前記演算手段の演算結果に基づき不等ピッチスプリングの向きを判別することを特徴とする（請求項１）。
【０００９】
本発明は、不等ピッチスプリングの粗巻部と密巻部の端末部がそれぞれ固有の形状を成すことに着目し、前記構成に基づいて不等ピッチスプリングの端末部の形状を正規端末部形状との比較による相関度で評価することにより、その方向を判別するものであるから、不等ピッチスプリングの密巻部と粗巻部でのピッチ差が小さく、あるいはピッチ間隔にばらつきがある場合であっても、その方向を確実に判別することができる。
【００１０】
また本発明にかかる不等ピッチスプリングの方向判別装置は、不等ピッチスプリングを垂直に立てた状態で連続的に搬送する搬送ラインの所定位置に、前記搬送ラインの搬送方向に対して斜めに傾斜したガイドプレートを搬送ラインからわずか上方に離間させて配設し、かつ、前記ガイドプレートの上方所定位置に前記撮像手段を配設したことを特徴とする（請求項２）。
【００１１】
これにより、不等ピッチスプリングの方向判別をインラインで全数について迅速に実施することができる。また、既存の搬送ライン上にて検査を行うため、新たな検査スペースを設けることなく検査を行うことができる。
【００１２】
また本発明にかかる不等ピッチスプリングの方向判別装置は、前記ガイドプレートの搬送ライン下流側端部に回転自在に連結される選別プレート、前記選別プレートを前記演算手段の演算結果に基づき前記ガイドプレートに対して開閉させる駆動手段からなる選別手段を、前記ガイドプレートの搬送ライン下流側に配設することを特徴とする（請求項３）。
【００１３】
前記選別手段は、前記演算手段の演算結果に基づき不等ピッチスプリングの向きを判別した後、その判別結果に基づき駆動手段を駆動させ、選別プレートを開閉させるものであるから、不等ピッチスプリングをその判別結果に基づき搬送ライン上で選別することができる。
【００１４】
次に、本発明にかかる不等ピッチスプリングの方向判別装置の判別動作原理について、図６および図７を用いて説明する。
【００１５】
不等ピッチスプリングは、以下のコイリング工程を経てスパイラル状のコイルスプリングに成形される。この工程は、図６（ａ）に示すように、断面半円状の芯金１１に線状の不等ピッチスプリング素材２Ａをガイド１２を介して供給し、この不等ピッチスプリング素材２Ａを芯金１１とコイリングピン１３（この例では二箇所）とで保持したまま、一対の送りローラ１４によって矢印Ａの方向に送出し、かつ芯金１１の中心Ｏを回転中心として芯金１１とコイリングピン１３とを所定巻数分だけ回転させる。その間、芯金１１およびコイリングピン１３を、軸方向に、所定のピッチに対応させた移動速度で移動させることによって、両端部でのピッチがそれぞれ異なる不等ピッチスプリング２が成形される。所定巻数分だけ回転させた後、芯金１１およびコイリングピン１３の回転を停止し、芯金１１に対してカッター１５を相対移動させることで（矢印Ｂの方向）、不等ピッチスプリング素材２Ａを切断する（図６（ｂ）参照）。
【００１６】
この際、カッター１５は断面半円状の芯金１１の直径線上に沿って移動して、不等ピッチスプリング素材２Ａを切断するため、切断端部の一方、すなわち、芯金１１で下支えされない不等ピッチスプリング２の巻終り側の端末部２ａは、非直線状の複雑な切り口となる（図７（ａ）参照）。これに対して、もう一方の切断端部は、切断の際、芯金１１に下支えされているので、この巻始め側の端末部２ｂは芯金１１の中心Ｏを通る直径面１１ａに対してほぼ平行な直線状の切り口となる（図７（ｂ）参照）。
【００１７】
このように、端末部（切断端部）の巻始め側と巻終り側とではその形状が異なり、また、コイリング機の設定によって、例えば、巻始め側は密巻部で巻終り側は粗巻部と決まる。このことは、端末部の形状を見ればその端末部を含む端部が密巻部側あるいは粗巻部側の何れであるかを容易に判別できることを示しており、本発明では、この原理を不等ピッチスプリングの方向を判別する基準として利用した。よって、前記の判別基準に従い方向の判別を行えば、密巻部と粗巻部のピッチ差が小さい場合であっても、あるいはピッチ間隔がばらつく場合であっても、不等ピッチスプリングの方向を確実かつ容易に判別することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明にかかる不等ピッチスプリングの方向判別装置によれば、不等ピッチスプリングの密巻部と粗巻部でのピッチ差が小さく、あるいはピッチ間隔にばらつきがある場合であっても、その方向を確実に判別することができる。また、この方向判別手段を既存のライン上で実施することによって、搬送ライン上の全ての不等ピッチスプリングの方向について連続的かつ迅速に判別検査を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。なお、この実施形態はスプリングの直角度の自動測定装置を兼ねている。
【００２０】
不等ピッチスプリングの方向判別装置１は図１に示すように、画像認識装置３と、第一ガイドプレート４およびレーザー位置センサ５とを主要な要素として構成される。
【００２１】
画像認識装置３は、図１に示すように、搬送ライン６上に位置する不等ピッチスプリング２の上方に配置され不等ピッチスプリング２の上端座巻面を撮像する撮像手段としてのＣＣＤカメラ７と、ＣＣＤカメラ７により撮像される不等ピッチスプリング２の上端座巻面を不等ピッチスプリング２の上方から影が発生しないように一様に照射するリングライト９と、ＣＣＤカメラ７により撮像される画像に基づいて前記不等ピッチスプリング２の方向判別および直角度の測定を行うコントローラ８と、コントローラ８による処理結果を表示する表示装置１０（図２参照）とで構成される。
【００２２】
コントローラ８は、図２に示すように、不等ピッチスプリング２の方向判別のため、前記ＣＣＤカメラ７によって撮像された画像から不等ピッチスプリング２の上端座巻面の端末部を抽出する抽出手段としての第一抽出部８ａ１と、前記第一抽出部８ａ１により抽出された前記端末部の形状を不等ピッチスプリング２端末部の正規形状と比較し両者の相関度を演算する演算手段としての第一演算部８ｂ１と、前記第一演算部８ｂ１の演算結果に基づき不等ピッチスプリング２の向きを判別する第一判定部８ｃ１とを備える。
【００２３】
さらに、前記コントローラ８は、スプリングの直角度測定のため、前記ＣＣＤカメラ７によって撮像された画像から上端座巻面を抽出する第二抽出部８ａ２と、前記第二抽出部８ａ２により抽出された不等ピッチスプリング２の上端座巻面の中心を演算するとともに、後述のレーザー位置センサ５によって検出された不等ピッチスプリング２下端部の直径方向両側端位置に基づいて不等ピッチスプリング２の下端座巻面の中心を演算する第二演算部８ｂ２と、前記第二演算部８ｂ２の演算結果に基づき不等ピッチスプリング２の直角度を算出してその良否を判定する第二判定部８ｃ２とを備えるものである。なお、本文中で直角度とは、不等ピッチスプリング２の座巻面に垂直に立てた垂線に対する不等ピッチスプリング２の軸線の傾斜角を意味するものとする。
【００２４】
第一ガイドプレート４は、適当な支持部材を用いて搬送ライン６からわずか上方に浮かせた状態で、かつ搬送ライン６の搬送方向に対して傾斜させた状態で（図１参照）適当な静止側基礎面に固定される。なお、第一ガイドプレート４の高さは、この第一ガイドプレート４と不等ピッチスプリング２の下端部とが接触し、かつ前記不等ピッチスプリング２が直立した状態で第一ガイドプレート４に沿って整列する程度に設定するのが好ましい。
【００２５】
第一ガイドプレート４の搬送ライン６下流側には第一選別装置１６が配置され、さらにその下流側に第二選別装置２０が配置される。第一選別装置１６および第二選別装置２０は、図４に示すように、第一静止側基礎面２５、第二静止側基礎面２６に回転自在に支持される第一シリンダ１７、第二シリンダ２１と、第一シリンダ１７、第二シリンダ２１の長手方向にスライド可能に保持される第一ピストンロッド１８、第二ピストンロッド２２と、第一ピストンロッド１８、第二ピストンロッド２２の突出端部に回転自在に支持されるとともに、第一ガイドプレート４、第二ガイドプレート２３の搬送ライン６下流側端部に第一連結部材１９、第二連結部材２４を介して回動自在に連結される第一選別用プレート４ａ、第二選別用プレート２３ａとで構成される。第一選別装置１６および第二選別装置２０は、コントローラ８から、前記コントローラ８で判定された結果に基づいて送信された信号を受けて第一ピストンロッド１８、第二ピストンロッド２２を伸縮動させ、第一選別用プレート４ａ、第二選別用プレート２３ａの開閉動作を行うものである。
【００２６】
レーザー位置センサ５は、上述のように配置した第一ガイドプレート４の長手方向と、前記レーザー位置センサ５から照射されるビーム５ａとが直交するように（図３参照）、適当な支持部材を用いて搬送ライン６からわずか上方に離間させた状態で、もしくは搬送ライン６外に設置される。このレーザー位置センサ５は、ガイドプレート４の長手方向に座標軸をとった場合の不等ピッチスプリング２下端部の直径方向両側端位置を検出するものである。
【００２７】
上述の通り、本実施形態における不等ピッチスプリングの方向判別装置１は、不等ピッチスプリング２の方向判別を実施するための構成要素に加えて、不等ピッチスプリング２の直角度を測定するための構成要素を兼備したものである。従って、本実施形態では、不等ピッチスプリング２の方向判別、不等ピッチスプリング２の直角度の測定が同時に実施されるが、本文では以下不等ピッチスプリング２の方向判別、不等ピッチスプリング２の直角度の測定の順に各々の作用を説明する。
【００２８】
前記構成の不等ピッチスプリングの方向判別装置１を用いた、不等ピッチスプリング２の方向判別の作用について以下に述べる。
【００２９】
図６（ａ）（ｂ）の工程で所定形状にコイリング形成されかつ所定の熱処理とショットピーニング処理を施された不等ピッチスプリング２を、搬送ライン６の上流側に直立状態で連続的に載置する。これら不等ピッチスプリング２は図３のように搬送ライン６により破線矢印Ａの方向に搬送され、その後第一ガイドプレート４に接する。不等ピッチスプリング２はこのガイドプレート４によりその移動方向を変え、破線矢印Ｂの方向に移動する。
【００３０】
こうして、第一ガイドプレート４に沿って移動してきた不等ピッチスプリング２、２、…が図３点線部の位置まで移動すると、その位置情報をレーザー位置センサ５が検知する。そしてレーザー位置センサ５からコントローラ８にトリガ信号が伝達されると、このトリガ信号を受けてＣＣＤカメラ７が不等ピッチスプリング２の上端座巻面を撮像する。
【００３１】
次に、コントローラ８に備えられた第一抽出部８ａ１がＣＣＤカメラ７によって撮像された画像から不等ピッチスプリング２の端末部を抽出し、第一演算部８ｂ１が前記第一抽出部８ａ１により抽出された端末部の形状と予め登録しておいた粗巻部又は密巻部の端末部の正規形状（図７（ａ）、（ｂ）の２ａ、２ｂ参照）とを比較し両者の相関度を演算する。
【００３２】
このとき第一判定部８ｃ１は、例えば、前記第一抽出部８ａ１により抽出された端末部の形状と粗巻部側端末部の正規形状との相関度が密巻部側のそれより大きく、かつ所定の相関度（閾値）を超えている場合、不等ピッチスプリング２の上端部が粗巻部であると判定する。この反対に前記第一抽出部８ａ１により抽出された端末部の形状と密巻部側端末部の正規形状との相関度が粗巻部側のそれより大きく、かつ所定の相関度（閾値）を超えている場合は、不等ピッチスプリング２の上端部が密巻部であると判定する。
【００３３】
なお、稀にではあるが前記いずれの場合にも該当しない場合、不等ピッチスプリング２をコイリング時の切断不良品であると判定する。
【００３４】
次に前記構成の不等ピッチスプリングの方向判別装置１を用いた、不等ピッチスプリング２の直角度測定の作用について説明する。
【００３５】
上述のように、不等ピッチスプリング２が図３中点線部の位置に移動すると、レーザー位置センサ５が、第一ガイドプレート４長手方向を座標軸にとった場合の不等ピッチスプリング２下端部の直径方向両側端位置を検出する。この際、第二演算部８ｂ２は、不等ピッチスプリング２の下端部と第一ガイドプレート４との当接位置およびレーザー位置センサ５が検出した不等ピッチスプリング２下端部の前記両側端位置から、不等ピッチスプリング２の下端座巻面２ｄの中心２ｆ（図５参照）を決定する。
【００３６】
また、レーザー位置センサ５が不等ピッチスプリング２下端部の直径方向両側端位置を検出した際、前記レーザー位置センサ５からコントローラ８へトリガ信号を伝達し、ＣＣＤカメラ７が不等ピッチスプリング２上端座巻面を撮像する。その後、第二抽出部８ａ２がＣＣＤカメラ７によって撮像された画像から不等ピッチスプリング２の上端座巻面２ｃを抽出し、第二演算部８ｂ２が前記第二抽出部８ａ２により抽出された上端座巻面２ｃの中心２ｅ（図５参照）を算出する。
【００３７】
次に、第二判定部８ｃ２が、図５に示すように、不等ピッチスプリング２をＣＣＤカメラ７の撮像方向から見た場合の上端座巻面２ｃの中心２ｅと下端座巻面２ｄの中心２ｆ間の水平距離δを演算し、前記水平距離δと不等ピッチスプリング２の自由高さλの比から不等ピッチスプリング２の直角度を算出する。この際、算出した直角度が基準値（閾値）以下であれば、直角度に関して良と判定し、算出した直角度が基準値（閾値）を超えていれば、不良と判定する。
【００３８】
上述のようにして、不等ピッチスプリング２の方向判別と直角度測定が実施された結果、各不等ピッチスプリング２は、前記判定結果に基づいて次工程に搬送される。例えば、第一判定部８ｃ１で上端部が粗巻部であると判定され、かつ第二判定部８ｃ２で直角度に関して良であると判定された不等ピッチスプリング２の場合、第一判定部８ｃ１および第二判定部８ｃ２は前記判定結果に基づいた信号を第一選別装置１６に送信し、その信号を受けた第一選別装置１６は第一ピストンロッド１８を伸長させ、第一選別用プレート４ａを閉じる（図４中実線の位置）。これにより、前記不等ピッチスプリング２は、次段の塗装工程へ搬送される（図４の矢印Ａのライン）。
【００３９】
これに対して、第一判定部８ｃ１で上端部が密巻部であると判定され、かつ第二判定部８ｃ２で直角度に関して良であると判定された不等ピッチスプリング２の場合、第一判定部８ｃ１および第二判定部８ｃ２はその判定結果に基づいた信号を第一選別装置１６に送信し、その信号を受けた第一選別装置１６は第一ピストンロッド１８を収縮させ、第一選別用プレート４ａを開く（図４中一点鎖線の位置）。これにより、不等ピッチスプリング２は第一選別用プレート４ａに沿って搬送ライン６上を搬送され、搬送ライン６の下流側に設置される第二選別装置２０の第二ガイドプレート２３に接触する。さらに、第二選別装置２０が第一判定部８ｃ１および第二判定部８ｃ２より受けた信号に基づいて第二ピストンロッド２２を収縮させ、第二選別用プレート２３ａを開くことにより（図４中一点鎖線の位置）、不等ピッチスプリング２は上下方向の反転工程へ搬送される（図４の矢印Ｂのライン）。
【００４０】
なお、方向判別で切断不良と判定されるか、あるいは直角度に関して不良であると判定されると、まず、第一判定部８ｃ１および第二判定部８ｃ２から送られる信号に基づき、第一選別装置１６が第一選別用プレート４ａを開く（図４中一点鎖線の位置）。次に第二選別装置２０が、第一判定部８ｃ１および第二判定部８ｃ２より受けた信号に基づいて第二選別用プレート２３ａを閉じる（図４中実線の位置）ことにより、前記（ｃ）の不等ピッチスプリング２は図４矢印Ｃのライン上を搬送され、廃棄される。
【００４１】
前記実施例では、不等ピッチスプリング２の方向判別と直角度測定を同時かつ短時間に実施する場合について示したが、もちろん、方向判別のみを実施するものであってもよい。さらに、本実施例では、不等ピッチスプリング２を直立させた状態で方向判別および直角度測定を実施する場合を示したが、不等ピッチスプリング２を横倒しにした状態であっても実施は可能である。その場合、例えば、ＣＣＤカメラ７を、その撮像方向が不等ピッチスプリング２の何れか一方の座巻面と直交するように設置し、レーザー位置センサ５を、そのビーム５ａが不等ピッチスプリング２の軸線と直交し、かつビーム５ａが不等ピッチスプリング２の残る一方の端部を通過するように２つ設ければよい。
【００４２】
また、本実施形態では、第一ガイドプレート４長手方向とレーザー位置センサ５の軸線方向が直交するよう、第一ガイドプレート４とレーザー位置センサ５を適当な支持部材を用いて搬送ライン６からわずか上方に離間させた状態で設置しているが、この構成に限定されることはなく、例えば、第一ガイドプレート４の代わりにレーザー位置センサを、このレーザー位置センサからのビームと既設置のレーザー位置センサ５からのビーム５ａとが直交するように、新たにもう一基設けることもできる。その他、チャッキング等により、不等ピッチスプリング２を保持したままで、不等ピッチスプリング２を前工程ライン上から所定の検査位置まで移動させる治具およびその移動機構を設けるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明にかかる不等ピッチスプリングの方向判別装置１の実施形態の一例を示す正面図である。
【図２】前記不等ピッチスプリング方向判別装置１のコントローラ８を構成する処理要素を示す図である。
【図３】前記不等ピッチスプリングの方向判別装置１の実施形態の一例を示す平面図である。
【図４】前記コントローラ８による判定結果に基づき不等ピッチスプリング２を選別する第一選別装置１６、第二選別装置２０の平面図である。
【図５】不等ピッチスプリング２をＣＣＤカメラ７の撮像方向から見た場合の不等ピッチスプリング２の平面図である。
【図６】不等ピッチスプリング２のコイリング工程を概念的に示す平面図である。
【図７】不等ピッチスプリング２の粗巻部又と密巻部それぞれの端末部２ａ、２ｂを示す平面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１      不等ピッチスプリングの方向判別装置
２      不等ピッチスプリング
２Ａ    不等ピッチスプリング素材
２ａ    不等ピッチスプリングの巻終り側の端末部
２ｂ    不等ピッチスプリングの巻始め側の端末部
３      画像認識装置
４      第一ガイドプレート
４ａ    第一選別用プレート
５      レーザー位置センサ
６      搬送ライン
７      ＣＣＤカメラ
８      コントローラ
１１    芯金
１３    コイリングピン
１５    カッター
１６    第一選別装置
２０    第二選別装置
２３    第二ガイドプレート
２３ａ  第二選別用プレート
【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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【図７】
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