JP2016118550A - Shape measurement method and shape measurement device for coil spring - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To measure the shape of a coil spring in a short time with high precision.MEANS FOR SOLVING THE PROBLEM: A shape measurement method measures the shape of a coil spring. The surface shape of the strand wire of the coil spring is roughly measured while relatively linearly moving a non-contact displacement meter in an axial direction relative to the coil spring for each of a plurality of rotation angles when the non-contact displacement meter is relatively rotated with a first angle interval relative to the coil spring (S12). Next, the surface shape of the strand wire of the coil spring is measured by moving the non-contact displacement meter relative to the coil spring to the prediction position of the strand wire of the coil spring that can be predicted from measurement results of roughly measuring each of a plurality of rotation angles when the non-contact displacement meter is relatively rotated with a second angle interval smaller than the first angle interval relative to the coil spring (S14, S16).SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本明細書に開示の技術は、コイルばねの形状を測定する技術に関する。ここでいうコイルばねとは、正面視したときに、その軸方向に素線が複数回に亘って巻かれているばねを意味する。   The technique disclosed in this specification relates to a technique for measuring the shape of a coil spring. The coil spring here means a spring in which a strand is wound a plurality of times in the axial direction when viewed from the front.

コイルばねの形状を測定する装置が開発されている(例えば、特許文献1)。特許文献1の測定装置では、コイルばねを巻回軸周りに回転可能に保持すると共に、コイルばねに対向してレーザ照射装置(非接触式変位計)が配置される。レーザ照射装置は、コイルばねの巻回軸と平行な方向に直線運動可能となっている。この測定装置では、コイルばねを所定の送り角で回転させながら、各回転角について、レーザ照射装置を巻回軸に沿って移動させながらばねの表面形状を計測する。これによって、コイルばねの全体の形状が測定される。   An apparatus for measuring the shape of a coil spring has been developed (for example, Patent Document 1). In the measurement apparatus of Patent Document 1, a coil spring is rotatably held around a winding axis, and a laser irradiation device (non-contact displacement meter) is disposed facing the coil spring. The laser irradiation device can linearly move in a direction parallel to the winding axis of the coil spring. In this measuring device, while rotating the coil spring at a predetermined feed angle, the surface shape of the spring is measured for each rotation angle while moving the laser irradiation device along the winding axis. Thereby, the overall shape of the coil spring is measured.

特開2013−119088号公報JP 2013-119088 A

特許文献1の技術では、コイルばねを軸周りに回転させながら各回転角について、レーザ照射装置をコイルばねの軸方向に直線移動させてコイルばねの表面形状を計測する。このため、コイルばねの全体の形状を測定するためには、コイルばねの軸周りの回転及びレーザ照射装置の軸方向の移動を繰り返す必要がある。コイルばねの送り角を小さく設定すると、測定精度が向上するものの測定に時間がかかるという問題がある。一方、コイルばねの送り角を大きく設定すると、測定時間を短縮できるものの測定精度が低下するという問題がある。   In the technique of Patent Document 1, the surface shape of the coil spring is measured by linearly moving the laser irradiation device in the axial direction of the coil spring for each rotation angle while rotating the coil spring around the axis. For this reason, in order to measure the entire shape of the coil spring, it is necessary to repeat the rotation around the axis of the coil spring and the movement of the laser irradiation apparatus in the axial direction. If the feed angle of the coil spring is set to be small, the measurement accuracy is improved, but there is a problem that it takes time for measurement. On the other hand, if the feed angle of the coil spring is set to be large, the measurement time can be shortened but the measurement accuracy is lowered.

本明細書は、短時間で精度よくコイルばねの形状を測定することを可能とする技術を提供することを目的とする。   This specification aims at providing the technique which makes it possible to measure the shape of a coil spring accurately in a short time.

本明細書は、コイルばねの形状を測定する形状測定方法を開示する。この測定方法は、配置工程と第1計測工程と第2計測工程を備える。配置工程は、コイルばねの両端が予め設定された軸上に位置するようにコイルばねを配置する。第1計測工程は、コイルばねに対して非接触式変位計を前記軸周りに第1の角度間隔で相対的に回転させたときの複数の回転角のそれぞれについて、コイルばねに対して非接触式変位計を前記軸と平行な方向に相対的に直線移動させながらコイルばねの素線の表面形状を計測する。第2計測工程は、コイルばねに対して非接触式変位計を前記軸周りに第1の角度間隔よりも小さい第2の角度間隔で相対的に回転させたときの複数の回転角のそれぞれについて、第1計測工程の計測結果から予測されるコイルばねの素線の予測位置に、コイルばねに対して非接触式変位計を移動させてコイルばねの素線の表面形状を計測する。   This specification discloses the shape measuring method which measures the shape of a coil spring. This measurement method includes an arrangement step, a first measurement step, and a second measurement step. In the arranging step, the coil spring is arranged so that both ends of the coil spring are located on a preset axis. The first measurement step is non-contact with the coil spring for each of a plurality of rotation angles when the non-contact displacement meter is rotated relative to the coil spring at a first angular interval around the axis. The surface shape of the wire of the coil spring is measured while moving the linear displacement meter relatively linearly in a direction parallel to the axis. The second measurement step is for each of a plurality of rotation angles when the non-contact displacement meter is rotated relative to the coil spring at a second angular interval smaller than the first angular interval around the axis. The surface shape of the coil spring wire is measured by moving the non-contact displacement meter to the coil spring to the predicted position of the coil spring wire predicted from the measurement result of the first measurement step.

この形状測定方法では、第1の角度間隔で回転させたときの計測結果を利用して、第2の角度間隔で回転させたときの計測を行う。すなわち、第1の角度間隔で回転させたときの計測結果から素線の位置を予測し、その予測される位置に非接触式変位計を移動させてコイルばねの素線の表面形状を計測する。このため、第2計測工程では、コイルばねの素線の表面形状を計測しなければならない範囲を狭くすることができる。その結果、第2の角度間隔を小さく設定しても短時間で計測を行うことができる。この形状測定方法では、短時間で精度よくコイルばねの形状を測定することができる。   In this shape measuring method, measurement is performed when rotated at the second angular interval using the measurement result when rotated at the first angular interval. That is, the position of the strand is predicted from the measurement result when rotated at the first angular interval, and the surface shape of the coil spring strand is measured by moving the non-contact displacement meter to the predicted position. . For this reason, in a 2nd measurement process, the range which must measure the surface shape of the strand of a coil spring can be narrowed. As a result, measurement can be performed in a short time even if the second angular interval is set small. In this shape measuring method, the shape of the coil spring can be measured with high accuracy in a short time.

また、本明細書は、上記の形状測定方法を好適に実施することができる測定装置を開示する。すなわち、本明細書に開示する測定装置は、コイルばねの両端が予め設定された軸上に位置するようにコイルばねを保持する保持治具と、保持治具に保持されたコイルばねの表面形状を計測可能な非接触式変位計と、保持治具に保持されたコイルばねに対して非接触式変位計の位置を調整する調整機構と、を備えている。この測定装置では、コイルばねに対して非接触式変位計を前記軸周りに第1の角度間隔で相対的に回転させたときの複数の回転角のそれぞれについて、調整機構によってコイルばねに対して非接触式変位計を前記軸と平行な方向に相対的に直線移動させながら、非接触式変位計によってコイルばねの素線の表面形状を計測する。そして、コイルばねに対して非接触式変位計を前記軸周りに第1の角度間隔よりも小さい第2の角度間隔で相対的に回転させたときの複数の回転角のそれぞれについて、コイルばねの素線の表面形状の計測結果から予測されるコイルばねの素線の予測位置に、調整機構によってコイルばねに対して非接触式変位計を移動させると共に、非接触式変位計によってコイルばねの素線の表面形状を計測する。   Moreover, this specification discloses the measuring apparatus which can implement suitably said shape measuring method. That is, the measuring device disclosed in this specification includes a holding jig that holds the coil spring so that both ends of the coil spring are located on a predetermined axis, and a surface shape of the coil spring held by the holding jig. A non-contact displacement meter capable of measuring the angle, and an adjustment mechanism for adjusting the position of the non-contact displacement meter with respect to the coil spring held by the holding jig. In this measuring apparatus, an adjustment mechanism is used to adjust the rotation angle of the non-contact displacement meter relative to the coil spring with respect to each of the plurality of rotation angles when rotated relatively to the coil spring at a first angular interval. While the non-contact displacement meter is relatively linearly moved in a direction parallel to the axis, the surface shape of the wire of the coil spring is measured by the non-contact displacement meter. For each of the plurality of rotation angles when the non-contact displacement meter is rotated relative to the coil spring at a second angular interval smaller than the first angular interval around the axis, The non-contact displacement meter is moved relative to the coil spring by the adjustment mechanism to the predicted position of the coil spring wire predicted from the measurement result of the surface shape of the wire, and the coil spring element is moved by the non-contact displacement meter. Measure the surface shape of the line.

形状測定装置の構成を模式的に示す図。The figure which shows the structure of a shape measuring apparatus typically. 形状測定時のレーザ変位計の動作を説明するための図。The figure for demonstrating operation | movement of the laser displacement meter at the time of shape measurement. コイルばねの素線の位置と周方向の位置との関係を予測した図。The figure which predicted the relationship between the position of the strand of a coil spring, and the position of the circumferential direction. 形状測定装置による形状測定の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of a shape measurement by a shape measuring apparatus. 粗測定処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of a rough measurement process. 詳細測定処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of a detailed measurement process. 素線検出処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of a strand detection process. 実施例2の形状測定装置の構成を模式的に示す図。The figure which shows the structure of the shape measuring apparatus of Example 2 typically. パターン投影式センサを用いてコイルばねの形状を測定したときの視野を示すグラフ。The graph which shows a visual field when the shape of a coil spring is measured using a pattern projection type sensor. レーザ変位計を用いてコイルばねの形状を測定したときの視野を示すグラフ。The graph which shows a visual field when measuring the shape of a coil spring using a laser displacement meter. 実施例3の形状測定装置の構成を模式的に示す図。The figure which shows the structure of the shape measuring apparatus of Example 3 typically.

以下、本明細書で開示する実施例の技術的特徴の幾つかを記す。なお、以下に記す事項は、各々単独で技術的な有用性を有している。   Hereinafter, some technical features of the embodiments disclosed in this specification will be described. The items described below have technical usefulness independently.

(特徴1)本明細書が開示する測定技術では、第2計測工程では、第1計測工程の計測結果から予測されるコイル径に基づいて、コイルばねの径方向に非接触式変位計の位置を調整することで、コイルばねと非接触式変位計との距離が調整されてもよい。このような構成によると、コイルばねの径がコイルばねの軸方向に変化する場合でも、非接触式変位計とコイルばねとの距離が適切な距離に調整されるため、精度良くコイルばねの素線の表面形状を計測することができる。 (Feature 1) In the measurement technique disclosed in this specification, in the second measurement step, the position of the non-contact displacement meter in the radial direction of the coil spring is based on the coil diameter predicted from the measurement result of the first measurement step. By adjusting the distance, the distance between the coil spring and the non-contact displacement meter may be adjusted. According to such a configuration, even when the diameter of the coil spring changes in the axial direction of the coil spring, the distance between the non-contact displacement meter and the coil spring is adjusted to an appropriate distance. The surface shape of the line can be measured.

(特徴2)本明細書が開示する測定技術では、第2計測工程において、非接触式変位計の視野の中心に前記予測位置が位置するように非接触式変位計が移動してもよい。このような構成によると、非接触式変位計の視野の中心にコイルばねの素線が位置し易くなるため、精度良くコイルばねの素線の表面形状を計測することができる。 (Feature 2) In the measurement technique disclosed in this specification, in the second measurement step, the non-contact displacement meter may move so that the predicted position is located at the center of the visual field of the non-contact displacement meter. According to such a configuration, since the wire of the coil spring is easily located at the center of the field of view of the non-contact displacement meter, the surface shape of the wire of the coil spring can be accurately measured.

(特徴3)本明細書が開示する測定技術では、第1計測工程において、コイルばねに対して非接触式変位計を前記軸周りに第1の角度だけ相対的に回転させる第1ステップと、コイルばねに対して非接触式変位計を前記軸と平行な方向に相対的に直線移動させながらコイルばねの素線の表面形状を計測する第2ステップと、を繰り返し実行してもよい。このような構成によると、コイルばねの周方向に第1の角度間隔で、コイルばねの素線の表面形状を効率的に計測することができる。 (Feature 3) In the measurement technique disclosed in the present specification, in the first measurement step, a first step of rotating a non-contact displacement meter relative to the coil spring relative to the coil spring by a first angle; The second step of measuring the surface shape of the element wire of the coil spring while moving the non-contact displacement meter relatively linearly relative to the coil spring in a direction parallel to the axis may be repeatedly performed. According to such a configuration, the surface shape of the wire of the coil spring can be efficiently measured at the first angular interval in the circumferential direction of the coil spring.

(特徴4)本明細書が開示する測定技術では、第2計測工程において、非接触式変位計が、コイルばねの軸方向に沿ってコイルばねに対して相対的に直線移動すると同時に、前記軸周りをコイルばねに対して相対的に回転移動することで、前記予測位置に非接触式変位計が移動してもよい。このような構成によると、コイルばねに対して非接触式変位計が螺旋状に移動することで、コイルばねの表面形状を計測する時間を短くすることができる。 (Feature 4) In the measurement technique disclosed in the present specification, in the second measurement step, the non-contact displacement meter moves linearly relative to the coil spring along the axial direction of the coil spring, and at the same time, the shaft A non-contact displacement meter may move to the predicted position by rotating around the coil spring. According to such a configuration, the time for measuring the surface shape of the coil spring can be shortened by moving the non-contact displacement meter spirally with respect to the coil spring.

実施例の形状測定装置10について図面を参照しながら説明する。形状測定装置10は、コイルばねWの形状を計測する装置である。図1に示すように、形状測定装置10は、保持治具12,14と、保持治具12,14を駆動する駆動機構(16,18)と、レーザ変位計24と、レーザ変位計24の位置及び角度を調整する調整装置(20,22,26〜30)と、演算装置32を備えている。   The shape measuring apparatus 10 of an Example is demonstrated referring drawings. The shape measuring device 10 is a device that measures the shape of the coil spring W. As shown in FIG. 1, the shape measuring apparatus 10 includes a holding jig 12, 14, a drive mechanism (16, 18) that drives the holding jig 12, 14, a laser displacement meter 24, and a laser displacement meter 24. An adjustment device (20, 22, 26-30) for adjusting the position and angle and an arithmetic device 32 are provided.

保持治具12,14は、測定対象となるコイルばねWを保持する。保持治具12は円錐形状をしており、コイルばねWの一端を保持する。保持治具14は円錐形状をしており、コイルばねWの他端を保持する。保持治具12,14は、それぞれの軸線が同軸上となるように配置されると共に、その円錐形状の頂点が互いに対向するように配置されている。保持治具12,14は、コイルばねWを保持した状態で、その軸線周り(Z軸と平行な軸周り)に回転可能となっている。以下の説明では、保持治具12,14の回転軸を単に回転軸ということがある。   The holding jigs 12 and 14 hold the coil spring W to be measured. The holding jig 12 has a conical shape and holds one end of the coil spring W. The holding jig 14 has a conical shape and holds the other end of the coil spring W. The holding jigs 12 and 14 are arranged so that their respective axes are coaxial, and are arranged so that the apexes of the conical shape face each other. The holding jigs 12 and 14 can rotate around the axis thereof (around the axis parallel to the Z axis) while holding the coil spring W. In the following description, the rotation axis of the holding jigs 12 and 14 may be simply referred to as a rotation axis.

駆動機構(16,18)は、演算装置32によって制御され、コイルばねWを保持治具12,14に保持する状態(保持状態)と保持しない状態(非保持状態)とに切換えると共に、保持治具12,14に保持されたコイルばねWを保持治具12,14の回転軸周りに回転させる。具体的には、駆動機構(16,18)は、回転機構16と往復動機構18を備えている。回転機構16は、モータと、モータの回転動作を保持治具12に伝達する伝達機構を備えている。回転機構16が作動すると、保持治具12はその軸線周りに回転する。保持治具12,14にコイルばねWが保持された状態では、保持治具12の回転がコイルばねWにより保持治具14に伝達される。これによって、保持治具12,14及びコイルばねWが一体となってその軸線周りに回転する。モータの回転角は、エンコーダにより検出されるようになっている。演算装置32は、エンコーダで検出される回転角(保持治具12に回転角)に基づいて、保持治具12を所定の角度に位置決めすることができる。   The drive mechanism (16, 18) is controlled by the arithmetic unit 32 to switch between a state (holding state) where the coil spring W is held by the holding jigs 12, 14 and a state where the coil spring W is not held (non-holding state). The coil spring W held by the tools 12 and 14 is rotated around the rotation axis of the holding jigs 12 and 14. Specifically, the drive mechanism (16, 18) includes a rotating mechanism 16 and a reciprocating mechanism 18. The rotation mechanism 16 includes a motor and a transmission mechanism that transmits the rotation operation of the motor to the holding jig 12. When the rotation mechanism 16 operates, the holding jig 12 rotates around its axis. In a state where the coil spring W is held by the holding jigs 12 and 14, the rotation of the holding jig 12 is transmitted to the holding jig 14 by the coil spring W. As a result, the holding jigs 12 and 14 and the coil spring W are rotated together around the axis. The rotation angle of the motor is detected by an encoder. The arithmetic device 32 can position the holding jig 12 at a predetermined angle based on the rotation angle detected by the encoder (the rotation angle of the holding jig 12).

往復動機構18は、モータと、モータの回転動作を保持治具14の往復動動作に変換する変換機構を備えている。往復動機構18が作動すると、保持治具14は、保持治具12に対して軸線方向(Z軸方向)に離間した状態と、保持治具12に対して軸線方向(Z軸方向)に近接した状態とに切換えられる。保持治具12,14の間にコイルばねWを配置した状態で保持治具14が保持治具12に接近する方向に移動すると、保持治具12,14によってコイルばねWが挟持(保持)される。逆に、保持治具14が保持治具12に対して離間する方向に移動すると、保持治具12,14に保持されたコイルばねWを保持治具12,14から取外すことが可能となる。   The reciprocating mechanism 18 includes a motor and a conversion mechanism that converts the rotating operation of the motor into a reciprocating operation of the holding jig 14. When the reciprocating mechanism 18 is actuated, the holding jig 14 is separated from the holding jig 12 in the axial direction (Z-axis direction) and close to the holding jig 12 in the axial direction (Z-axis direction). The state is switched to When the holding jig 14 moves in a direction approaching the holding jig 12 with the coil spring W disposed between the holding jigs 12 and 14, the coil spring W is clamped (held) by the holding jigs 12 and 14. The Conversely, when the holding jig 14 moves in a direction away from the holding jig 12, the coil spring W held by the holding jigs 12, 14 can be removed from the holding jigs 12, 14.

レーザ変位計24は、非接触式変位計の一種であり、測定対象物(すなわち、コイルばねW)にレーザ光を照射すると共に、測定対象物から反射される光を受光して、測定対象物の表面形状を計測する。レーザ変位計24は、その測定結果を演算装置32に入力する。レーザ変位計24は、線光源を有する2次元のレーザ変位計であり、測定対象物にスリット光を照射する。レーザ変位計24から照射されるスリット光は、その光軸上に保持治具12,14の回転軸が位置し、かつ、保持治具12,14の回転軸に沿って伸びており、コイルばねWの軸方向の一部に照射される。後述するように、レーザ変位計24はZ軸方向に移動可能となっている。レーザ変位計24をZ軸方向に移動させることで、コイルばねWの軸方向の全体にレーザ光が照射される。レーザ変位計24のオン・オフは、演算装置32によって制御される。なお、レーザ変位計24には、公知のレーザ変位計を用いることができる。   The laser displacement meter 24 is a kind of non-contact displacement meter, which irradiates the measurement object (that is, the coil spring W) with laser light and receives light reflected from the measurement object, thereby measuring the measurement object. Measure the surface shape. The laser displacement meter 24 inputs the measurement result to the arithmetic device 32. The laser displacement meter 24 is a two-dimensional laser displacement meter having a line light source, and irradiates the measurement object with slit light. The slit light emitted from the laser displacement meter 24 has the rotation axis of the holding jigs 12 and 14 positioned on the optical axis thereof, and extends along the rotation axis of the holding jigs 12 and 14. A part of W in the axial direction is irradiated. As will be described later, the laser displacement meter 24 is movable in the Z-axis direction. By moving the laser displacement meter 24 in the Z-axis direction, the entire axial direction of the coil spring W is irradiated with laser light. On / off of the laser displacement meter 24 is controlled by the arithmetic unit 32. As the laser displacement meter 24, a known laser displacement meter can be used.

調整装置(20,22,26〜30)は、演算装置32によって制御され、保持治具12,14に保持されたコイルばねWに対して、レーザ変位計24の位置及びレーザ照射方向を調整する。具体的には、調整装置(20,22,26〜30)は、レーザ変位計24のZ軸方向の位置を調整するz方向位置調整装置(22,28)と、レーザ変位計24のr軸方向の位置を調整するr方向位置調整装置(20,30)と、レーザ変位計24から照射されるレーザ光の照射方向を調整する照射角調整装置26とを備えている。   The adjusting devices (20, 22, 26 to 30) are controlled by the arithmetic device 32 and adjust the position and laser irradiation direction of the laser displacement meter 24 with respect to the coil spring W held by the holding jigs 12 and 14. . Specifically, the adjustment device (20, 22, 26-30) includes a z-direction position adjustment device (22, 28) for adjusting the position of the laser displacement meter 24 in the Z-axis direction, and an r-axis of the laser displacement meter 24. An r-direction position adjusting device (20, 30) for adjusting the position of the direction and an irradiation angle adjusting device 26 for adjusting the irradiation direction of the laser light emitted from the laser displacement meter 24 are provided.

z方向位置調整装置(22,28)は、z方向ガイドレール22とz方向位置調整機構28を備えている。z方向ガイドレール22は、レーザ変位計24を案内する。z方向ガイドレール22は、保持治具12,14の回転軸と平行(即ち、Z軸方向)に伸びている。z方向位置調整機構28は、z方向ガイドレール22に沿ってレーザ変位計24を移動させる。z方向位置調整機構28は、モータと、モータの回転をレーザ変位計24のz方向の運動に変換する変換機構により構成されている。モータの回転角は、エンコーダにより検出されるようになっている。演算装置32は、エンコーダで検出される回転角(z方向位置調整機構28の駆動量)に基づいて、レーザ変位計24をz軸方向の所定の位置に位置決めすることができる。   The z-direction position adjusting device (22, 28) includes a z-direction guide rail 22 and a z-direction position adjusting mechanism 28. The z-direction guide rail 22 guides the laser displacement meter 24. The z-direction guide rail 22 extends parallel to the rotation axis of the holding jigs 12 and 14 (that is, the Z-axis direction). The z-direction position adjusting mechanism 28 moves the laser displacement meter 24 along the z-direction guide rail 22. The z-direction position adjusting mechanism 28 includes a motor and a conversion mechanism that converts the rotation of the motor into the movement of the laser displacement meter 24 in the z direction. The rotation angle of the motor is detected by an encoder. The computing device 32 can position the laser displacement meter 24 at a predetermined position in the z-axis direction based on the rotation angle (drive amount of the z-direction position adjusting mechanism 28) detected by the encoder.

r方向位置調整装置(20,30)は、r方向ガイドレール20とr方向位置調整機構30を備えている。r方向ガイドレール20は、z方向ガイドレール22と係合し、z方向ガイドレール22を案内する。r方向ガイドレール20は、z方向ガイドレール22と直交する方向で、かつ、保持治具12,14に保持されたコイルばねWに対して近接又は離間する方向に伸びている。r方向位置調整機構30は、r方向ガイドレール20に沿ってz方向ガイドレール22を移動させる。r方向位置調整機構30は、モータと、モータの回転をz方向ガイドレール22のr方向の変位に変換する変換機構により構成されている。z方向ガイドレール22がr方向ガイドレール20に沿って移動することで、レーザ変位計24がr方向に移動する。すなわち、レーザ変位計24は、保持治具12,14に保持されたコイルばねWに対して近接又は離間する方向に移動可能となっている。r方向位置調整機構30のモータの回転角は、エンコーダにより検出されるようになっている。演算装置32は、エンコーダで検出される回転角(r方向位置調整機構30の駆動量)に基づいて、レーザ変位計24をr軸方向の所定の位置に位置決めすることができる。   The r direction position adjusting device (20, 30) includes an r direction guide rail 20 and an r direction position adjusting mechanism 30. The r-direction guide rail 20 engages with the z-direction guide rail 22 and guides the z-direction guide rail 22. The r-direction guide rail 20 extends in a direction orthogonal to the z-direction guide rail 22 and in a direction approaching or separating from the coil spring W held by the holding jigs 12 and 14. The r-direction position adjusting mechanism 30 moves the z-direction guide rail 22 along the r-direction guide rail 20. The r-direction position adjusting mechanism 30 includes a motor and a conversion mechanism that converts the rotation of the motor into a displacement in the r direction of the z-direction guide rail 22. As the z-direction guide rail 22 moves along the r-direction guide rail 20, the laser displacement meter 24 moves in the r direction. That is, the laser displacement meter 24 is movable in a direction approaching or separating from the coil spring W held by the holding jigs 12 and 14. The rotation angle of the motor of the r-direction position adjusting mechanism 30 is detected by an encoder. The computing device 32 can position the laser displacement meter 24 at a predetermined position in the r-axis direction based on the rotation angle detected by the encoder (the driving amount of the r-direction position adjusting mechanism 30).

照射角調整装置26は、z方向ガイドレール22に対するレーザ変位計24の取付角度を調整する。すなわち、レーザ変位計24は、z方向ガイドレール22に案内されるスライダ(図示省略)に取付けられている。このスライダには取付軸が設けられており、この取付軸にレーザ変位計24が回転可能に取付けられている。レーザ変位計24を取付ける取付軸は、z方向ガイドレール22とr方向ガイドレール20の両者に直交している。照射角調整装置26は、この取付軸周りにレーザ変位計24を回転させることで、レーザ変位計24から照射されるレーザ光の照射方向を調整する。取付軸がZ方向及びr方向に直交するため、レーザ変位計24はr−z平面内で回転する。レーザ変位計24が回転することで、レーザ変位計24から照射されるレーザ光が、保持治具12,14の回転軸に斜めに交差する方向から照射される。したがって、保持治具12,14に保持されたコイルばねWに対して、正面(軸線と直交する方向)からレーザ光を照射でき、また、斜め上方又は斜め下方(軸線と斜めに交差する方向)からレーザ光を照射できる。   The irradiation angle adjusting device 26 adjusts the mounting angle of the laser displacement meter 24 with respect to the z-direction guide rail 22. That is, the laser displacement meter 24 is attached to a slider (not shown) guided by the z-direction guide rail 22. The slider is provided with an attachment shaft, and a laser displacement meter 24 is rotatably attached to the attachment shaft. The mounting shaft for attaching the laser displacement meter 24 is orthogonal to both the z-direction guide rail 22 and the r-direction guide rail 20. The irradiation angle adjusting device 26 adjusts the irradiation direction of the laser light emitted from the laser displacement meter 24 by rotating the laser displacement meter 24 around the mounting axis. Since the mounting axis is orthogonal to the Z direction and the r direction, the laser displacement meter 24 rotates in the rz plane. As the laser displacement meter 24 rotates, the laser light emitted from the laser displacement meter 24 is emitted from a direction that obliquely intersects the rotation axis of the holding jigs 12 and 14. Therefore, the laser beam can be irradiated from the front (direction perpendicular to the axis) to the coil spring W held by the holding jigs 12 and 14, and obliquely upward or obliquely downward (direction intersecting the axis obliquely). Can be irradiated with laser light.

演算装置32は、駆動機構(16,18)とレーザ変位計24と調整装置(20,22,26〜30)の動作を制御すると共に、レーザ変位計24の計測結果からコイルばねWの形状を算出する。すなわち、演算装置32は、駆動機構(16,18)と調整装置(20,22,26〜30)の動作を制御することで、レーザ変位計24から照射されるレーザ光がコイルばねWのどの部分に照射されているかを決定することができる。このため、演算装置32は、まず、駆動機構(16,18)と調整装置(20,22,26〜30)の作動状態と、レーザ変位計24から出力される測定結果とを関連付けて記憶し、次いで、記憶された情報からコイルばねWの形状を演算する。具体的には、演算装置32は、処理プログラムに従って、記憶された位置情報及び計測情報を処理することでコイルばねWの形状を特定する。演算装置32によって特定されたコイルばねWの形状は、図示しないディスプレイに表示される。なお、演算装置32には、公知のコンピュータを用いることができる。   The arithmetic device 32 controls the operation of the drive mechanism (16, 18), the laser displacement meter 24, and the adjustment device (20, 22, 26-30), and changes the shape of the coil spring W from the measurement result of the laser displacement meter 24. calculate. In other words, the arithmetic device 32 controls the operation of the drive mechanism (16, 18) and the adjustment device (20, 22, 26-30), so that the laser light emitted from the laser displacement meter 24 can be detected by the coil spring W. It can be determined whether the part is illuminated. For this reason, the arithmetic unit 32 first stores the operation states of the drive mechanisms (16, 18) and the adjustment devices (20, 22, 26-30) and the measurement results output from the laser displacement meter 24 in association with each other. Then, the shape of the coil spring W is calculated from the stored information. Specifically, the arithmetic unit 32 specifies the shape of the coil spring W by processing the stored position information and measurement information according to the processing program. The shape of the coil spring W specified by the arithmetic device 32 is displayed on a display (not shown). Note that a known computer can be used as the arithmetic device 32.

次に、上述した形状測定装置10を用いたコイルばねWの形状測定の流れを説明する。形状測定装置10は、図4に示す各工程を実施することで、コイルばねWの形状を算出する。先ず、図4のステップS10において、形状測定装置10にコイルばねWをセットする。すなわち、演算装置32は、往復動機構18を駆動して保持治具14を保持治具12に対して離間する位置に移動させ、保持治具12,14にコイルばねWをセット可能な状態とする。コイルばねWの一端を保持治具12にセットすると、演算装置32は、往復動機構18を駆動し、保持治具14を保持治具12に対して近接する方向に移動させる。これによって、コイルばねWが保持治具12,14に保持される。   Next, the flow of measuring the shape of the coil spring W using the shape measuring apparatus 10 described above will be described. The shape measuring apparatus 10 calculates the shape of the coil spring W by performing each process shown in FIG. First, in step S <b> 10 of FIG. 4, the coil spring W is set in the shape measuring apparatus 10. That is, the arithmetic unit 32 drives the reciprocating mechanism 18 to move the holding jig 14 to a position away from the holding jig 12 so that the coil spring W can be set on the holding jigs 12 and 14. To do. When one end of the coil spring W is set on the holding jig 12, the arithmetic device 32 drives the reciprocating mechanism 18 to move the holding jig 14 in a direction close to the holding jig 12. As a result, the coil spring W is held by the holding jigs 12 and 14.

図4のステップS12に進むと、形状測定装置10は、コイルばねWの概略形状を測定する粗測定処理を実施する。粗測定処理において、形状測定装置10は、コイルばねWの概略形状を測定し、測定したコイルばねWの概略形状から詳細な測定を行う際のレーザ変位計24の移動軌跡等を作成する。粗測定処理について図5を参照して説明する。   If it progresses to step S12 of FIG. 4, the shape measuring apparatus 10 will implement the rough measurement process which measures the approximate shape of the coil spring W. FIG. In the rough measurement process, the shape measuring apparatus 10 measures the approximate shape of the coil spring W, and creates a movement locus of the laser displacement meter 24 when performing detailed measurement from the measured approximate shape of the coil spring W. The rough measurement process will be described with reference to FIG.

(粗測定処理)
図5に示すように粗測定処理では、まず、演算装置32は回転機構16及び調整装置(20,22,26〜30)を駆動して、レーザ変位計24の位置及びレーザ照射角度を調整しながら、レーザ変位計24によりコイルばねWの表面形状を測定する(ステップS20)。図2を参照して具体的に説明する。演算装置32は、まず、回転機構16を駆動して保持治具12,14及びコイルばねWを所定の回転角θ(保持治具12,14の回転軸周りの回転角θ)に位置決めする。また、演算装置32は、z方向位置調整機構28及びr方向位置調整機構30を駆動して、レーザ変位計24を初期位置に位置決めする。さらに、演算装置32は、レーザ変位計24から照射されるレーザ光が保持治具12,14の回転軸と直交する角度となるように照射角調整装置26を駆動する。これにより、レーザ変位計24は、初期状態にセットされる。レーザ変位計24が初期状態(図2のAに示す状態)とされると、レーザ変位計24は、保持治具12よりZ方向外側の位置(図2では下方の位置)に位置決めされ(すなわち、コイルばねWと対向していない)、また、保持治具12,14の回転軸から所定の距離の位置にレーザ変位計24がセットされている。
(Coarse measurement process)
As shown in FIG. 5, in the rough measurement process, first, the arithmetic device 32 drives the rotating mechanism 16 and the adjusting devices (20, 22, 26 to 30) to adjust the position of the laser displacement meter 24 and the laser irradiation angle. However, the surface shape of the coil spring W is measured by the laser displacement meter 24 (step S20). This will be specifically described with reference to FIG. First, the arithmetic device 32 drives the rotation mechanism 16 to position the holding jigs 12 and 14 and the coil spring W at a predetermined rotation angle θ (rotation angle θ around the rotation axis of the holding jigs 12 and 14). Further, the arithmetic device 32 drives the z-direction position adjustment mechanism 28 and the r-direction position adjustment mechanism 30 to position the laser displacement meter 24 at the initial position. Further, the arithmetic device 32 drives the irradiation angle adjusting device 26 so that the laser light emitted from the laser displacement meter 24 becomes an angle orthogonal to the rotation axis of the holding jigs 12 and 14. Thereby, the laser displacement meter 24 is set to an initial state. When the laser displacement meter 24 is in the initial state (the state shown in FIG. 2A), the laser displacement meter 24 is positioned at a position outside the holding jig 12 in the Z direction (a position below in FIG. 2) (that is, a lower position). The laser displacement meter 24 is set at a predetermined distance from the rotation axis of the holding jigs 12 and 14.

次に、演算装置32は、z方向位置調整機構28を駆動してレーザ変位計24をz方向に移動させながら、レーザ変位計24によってコイルばねWの表面形状を計測する。この計測は、レーザ変位計24が保持治具14よりZ方向外側の位置(図2のBに示す位置)に移動するまで行われる。これによって、コイルばねWの軸方向の全体に亘って、回転軸の周方向の所定の回転角の位置におけるコイルばねWの表面形状(素線の位置)が計測される。レーザ変位計24で計測された表面形状は、演算装置32に記憶される。なお、レーザ変位計24は、図2に示すAの位置(保持治具12の下方の位置)からBの位置(保持治具14の上方の位置)まで移動するため、レーザ変位計24で計測された計測結果には保持治具12,14の表面形状を計測した結果も含まれている。   Next, the computing device 32 measures the surface shape of the coil spring W with the laser displacement meter 24 while driving the z-direction position adjusting mechanism 28 to move the laser displacement meter 24 in the z direction. This measurement is performed until the laser displacement meter 24 moves to a position outside the holding jig 14 in the Z direction (position indicated by B in FIG. 2). Thereby, the surface shape (position of the strand) of the coil spring W at the position of the predetermined rotation angle in the circumferential direction of the rotating shaft is measured over the entire axial direction of the coil spring W. The surface shape measured by the laser displacement meter 24 is stored in the arithmetic device 32. The laser displacement meter 24 moves from a position A (a position below the holding jig 12) to a position B (a position above the holding jig 14) shown in FIG. The measured results include the results of measuring the surface shapes of the holding jigs 12 and 14.

以下、回転機構16を駆動することによる保持治具12,14及びコイルばねWの所定の回転角θへの位置決め、及び、z方向位置調整機構28を駆動しながらのレーザ変位計24による計測を繰り返し実行する。これによって、回転軸の周方向の複数の回転角におけるコイルばねWの表面形状が計測され、その計測結果が演算装置32に記憶される。粗測定では、例えば、コイルばねWの周方向の4箇所の表面形状を計測する。この場合、回転機構16による保持治具12,14及びコイルばねWの回転は90°間隔で行われる。粗測定処理では、角度間隔を広く設定することで、短い時間でコイルばねWの概略形状が計測される。   Hereinafter, the holding jigs 12 and 14 and the coil spring W are positioned to a predetermined rotation angle θ by driving the rotating mechanism 16 and the measurement by the laser displacement meter 24 while driving the z-direction position adjusting mechanism 28 is performed. Run repeatedly. Thereby, the surface shape of the coil spring W at a plurality of rotation angles in the circumferential direction of the rotating shaft is measured, and the measurement result is stored in the arithmetic unit 32. In the rough measurement, for example, the surface shapes at four locations in the circumferential direction of the coil spring W are measured. In this case, the holding jigs 12 and 14 and the coil spring W are rotated by the rotation mechanism 16 at intervals of 90 °. In the rough measurement process, the rough shape of the coil spring W is measured in a short time by setting the angular interval wide.

図5のステップS22に進むと、演算装置32は、ステップS20で得られた測定結果を解析して、保持治具12,14の位置を検出する。上述したように、ステップS20で得られた測定結果には、コイルばねWの形状と保持治具12,14の形状とが含まれている。保持治具12,14の形状は円錐形状であり、その側面は直線として計測されることが予め分かっている。このため、演算装置32は、予め与えられた保持治具12,14の形状情報を用いて、ステップS20で得られた測定結果から保持治具12,14の位置を特定する。   When proceeding to step S22 of FIG. 5, the arithmetic unit 32 analyzes the measurement result obtained in step S20 and detects the positions of the holding jigs 12 and. As described above, the measurement result obtained in step S20 includes the shape of the coil spring W and the shapes of the holding jigs 12 and 14. It is known in advance that the holding jigs 12 and 14 have a conical shape and the side surfaces thereof are measured as straight lines. For this reason, the arithmetic unit 32 specifies the positions of the holding jigs 12 and 14 from the measurement result obtained in step S20 using the shape information of the holding jigs 12 and 14 given in advance.

次に、演算装置32は、コイルばねWのばね素線の形状を検出する(ステップS24)。すなわち、本実施例において測定対象となるコイルばねWは、断面円形のばね鋼線をコイリングすることにより形成されている。ステップS24では、ステップS20の測定結果からコイルばねWの形状を抽出し、その抽出した測定結果からばね素線の形状を特定する。ステップS24の処理については、図7を参照して説明する。   Next, the computing device 32 detects the shape of the spring wire of the coil spring W (step S24). That is, the coil spring W to be measured in this embodiment is formed by coiling a spring steel wire having a circular cross section. In step S24, the shape of the coil spring W is extracted from the measurement result of step S20, and the shape of the spring wire is specified from the extracted measurement result. The process of step S24 will be described with reference to FIG.

図7に示すように素線検出処理では、まず、ステップS20の測定結果から、保持治具12,14の形状を測定したデータを消去する(ステップS40)。上述したように、ステップS20で得られた測定結果には、コイルばねWの形状と保持治具12,14の形状とが含まれている。ここで、ステップS22で検出した保持治具12,14の位置から、ステップS20で得られた測定結果(データ)が、保持治具12,14の形状を表すデータか、コイルばねWの形状を表すデータであるかを判別することができる。ステップS40では、演算装置32は、ステップS22で検出した保持治具12,14の位置を用いて、ステップS20の測定結果から保持治具12,14の形状データを削除する。   As shown in FIG. 7, in the strand detection process, first, data obtained by measuring the shape of the holding jigs 12 and 14 is deleted from the measurement result in step S20 (step S40). As described above, the measurement result obtained in step S20 includes the shape of the coil spring W and the shapes of the holding jigs 12 and 14. Here, from the position of the holding jigs 12 and 14 detected in step S22, the measurement result (data) obtained in step S20 is data representing the shape of the holding jigs 12 and 14, or the shape of the coil spring W. It is possible to determine whether the data is data to be represented. In step S40, the arithmetic unit 32 deletes the shape data of the holding jigs 12 and 14 from the measurement result of step S20 using the positions of the holding jigs 12 and 14 detected in step S22.

次に、演算装置32は、ステップS20で得られた測定データ(コイルばねWの形状データ)のデータ抜けを補間する(ステップS42)。すなわち、測定データに抜けが生じている場合、その抜けが生じた測定データの前後の測定データを利用してデータ抜けを補間する。次に、ステップS42で得られた測定データ群の間隔を均一化し(S44)、それらのデータ群を平滑化する(S46)。そして、得られたデータ群を円形状にフィッティングすることで、コイルばねWの素線を検出する(S48)。   Next, the arithmetic unit 32 interpolates the data omission of the measurement data (shape data of the coil spring W) obtained in step S20 (step S42). That is, when there is a gap in the measurement data, the data gap is interpolated using the measurement data before and after the measurement data where the gap has occurred. Next, the intervals of the measurement data groups obtained in step S42 are made uniform (S44), and the data groups are smoothed (S46). And the strand of the coil spring W is detected by fitting the obtained data group in a circular shape (S48).

ステップS48でコイルばねWの素線を検出すると、図5のステップS26に戻り、コイルばねWのコイル径を推定する(S26)。すなわち、ステップS20の測定結果から、コイルばねWのばね素線が検出されている。上述したように、ステップS20の測定は、コイルばねWの周方向の4ヶ所で行われており、コイルばねWを周方向に連続して計測しているわけではない。このため、ステップS24において検出したコイルばねWのばね素線の形状(周方向4ヶ所の形状)から、演算装置32は、コイルばねWのコイル径を推定する。なお、測定対象となるコイルばねWには、コイル径が一定の円筒コイルばねの他、コイル径が軸方向に変化するばね(例えば、たる型ばね、円錐ばね等)がある。円筒コイルばねの場合、ステップS26で推定されるコイル径は一定値となり、たる型ばねのようなばねでは、ステップS26で推定されるコイル径は軸方向の位置によって変化する。   When the strand of the coil spring W is detected in step S48, the process returns to step S26 in FIG. 5 to estimate the coil diameter of the coil spring W (S26). That is, the spring element wire of the coil spring W is detected from the measurement result of step S20. As described above, the measurement in step S20 is performed at four locations in the circumferential direction of the coil spring W, and the coil spring W is not continuously measured in the circumferential direction. For this reason, the computing device 32 estimates the coil diameter of the coil spring W from the shape of the spring wire of the coil spring W detected in step S24 (the shape of the four circumferential directions). The coil spring W to be measured includes a cylindrical coil spring having a constant coil diameter and a spring (for example, a barrel spring, a conical spring, etc.) whose coil diameter changes in the axial direction. In the case of a cylindrical coil spring, the coil diameter estimated in step S26 is a constant value, and in the case of a spring such as a barrel spring, the coil diameter estimated in step S26 varies depending on the position in the axial direction.

(素線位置予測処理)
ステップS26でコイルばねWのコイル径を推定すると、図4のステップS14に戻り、次のステップS16の詳細測定時に測定されるであろう、コイルばねWの素線予測位置(θ,z,r)を算出する(S14)。ここで、θは詳細測定時にコイルばねWを位置決めする回転角であり、zは詳細測定時に測定されるばね素線のz方向の予測位置(予想高さ)であり、rは詳細測定時に測定されるばね素線のr方向の予測位置(予想コイル径に相当)である。演算装置32は、ステップS12の粗測定処理によって取得したコイルばねWの素線位置(θ,zij,rij)を用いて、詳細測定時におけるコイルばねWの素線予測位置(θ,z,r)を算出する。
(Wire position prediction process)
When the coil diameter of the coil spring W is estimated in step S26, the process returns to step S14 in FIG. 4 and the predicted wire position (θ s , z s) of the coil spring W that will be measured during the detailed measurement in the next step S16. , R s ) is calculated (S14). Here, theta s is the angle of rotation for positioning the coil spring W during detailed measurement, z s is the predicted position in the z direction of the spring wire which is measured during detailed measurement (expected height), r s details This is the predicted position (corresponding to the predicted coil diameter) of the spring element wire measured at the time of measurement. The computing device 32 uses the strand position (θ i , z ij , r ij ) of the coil spring W acquired by the rough measurement process in step S12 to predict the strand position (θ s ) of the coil spring W during the detailed measurement. , Z s , r s ).

ステップS14の処理を詳細に説明する。ステップS12の粗測定処理によって、演算装置32は、コイルばねWの概略形状を取得している。すなわち、粗測定を行った回転角θ(i=1〜n(例えば、4))のそれぞれについて、コイルばねWの素線位置(θ,zij,rij)を取得している。(ijは回転角θのときの素線検出順番j(j巻目)を表している。)コイルばねWは、ばね線材を螺旋状に巻回して形成されているため、演算装置32は、まず、粗測定処理によって取得したコイルばねWの素線位置(θ,zij,rij)を、コイルばねWの素線に沿った順番に並べ替える。具体的には、コイルばねWの端末に相当する素線位置から順に、コイルばねの素線に沿ってその素線位置と隣接する素線位置を特定し、以下、コイルばねWの他端に到達するまで同様の処理を繰り返す。これによって、ステップS12で取得した素線位置(θ,zij,rij)のそれぞれが隣接する素線位置と関連付けられる。 The process of step S14 will be described in detail. The arithmetic device 32 obtains the approximate shape of the coil spring W by the rough measurement process in step S12. That is, the wire position (θ i , z ij , r ij ) of the coil spring W is acquired for each of the rotation angles θ i (i = 1 to n (for example, 4)) for which the rough measurement was performed. (Ij represents the wire detection order j (j-th winding) at the rotation angle θ i .) Since the coil spring W is formed by spirally winding a spring wire, the arithmetic unit 32 is First, the strand positions (θ i , z ij , r ij ) of the coil spring W acquired by the rough measurement process are rearranged in the order along the strands of the coil spring W. Specifically, in order from the position of the wire corresponding to the end of the coil spring W, the position of the wire adjacent to the position of the wire along the wire of the coil spring is specified. The same process is repeated until it reaches. Thereby, each of the strand positions (θ i , z ij , r ij ) acquired in step S12 is associated with the adjacent strand position.

図3を用いて具体的に説明する。図3には、粗測定処理によって4つの回転角について取得された素線位置(θ,zij,rij)のうち高さ方向の位置zijが、コイルばねWの素線に沿って並べ替えられている。すなわち、ステップS12では、回転角90°についてz11,・が取得され、回転角180°についてz21,z22,・・が取得され、回転角270°についてz31,z32,・・が取得され、回転角360°についてz41,z42,・・が取得されている。そして、コイルばねWの一端に位置するz21から順にz31、z41、z11、z22、z32・・と特定される。これによって、例えば、z11に隣接する点はz41とz22であることが判明する。 This will be specifically described with reference to FIG. In FIG. 3, the position z ij in the height direction among the strand positions (θ i , z ij , r ij ) acquired for the four rotation angles by the rough measurement process is along the strand of the coil spring W. Sorted. That is, in step S12, z 11 ,... Is acquired for a rotation angle of 90 °, z 21 , z 22 ,... Are acquired for a rotation angle of 180 °, and z 31 , z 32 ,. .., And z 41 , z 42 ,... Are acquired for a rotation angle of 360 °. Then, z 31 , z 41 , z 11 , z 22 , z 32 ... Are specified in order from z 21 located at one end of the coil spring W. Thus, for example, it is found a point adjacent to the z 11 is the z 41 and z 22.

上記のように、粗測定処理によって取得したコイルばねWの素線位置(θ,zij,rij)をコイルばねWの素線に沿って並べ替えると、次に、詳細測定時に計測を行う各回転角θについて、その回転角θにおいて計測されるであろう素線予測位置(θ,z,r)を算出する。すなわち、回転角θが決まると、その回転角θにおいて計測されるコイルばねWの素線は、粗測定処理によって取得した素線位置(θ,zij,rij)のうちいずれの2点間に位置するかが特定できる。例えば、図3に示すように、回転角θが180°〜270°の間に位置するとき、コイルばねWの素線は、点z21と点z31の間で計測され、また、点z22と点z32の間で計測されることが分かる。このように、コイルばねWの素線予測位置(θ,z,r)が存在する区間(すなわち、2つの素線位置(θ,zij,rij)で規定される区間)が特定されると、2つの素線位置(θ,zij,rij)のデータを用いて素線予測位置(θ,z,r)を内挿法(補間法)により算出する。例えば、2つの素線位置(θ,zij,rij)で特定される区間では、rとzが直線的に変化すると仮定し、予測位置rとzを算出する。これにより、詳細測定時の素線予測位置(θ,z,r)が算出される。 As described above, if the strand positions (θ i , z ij , r ij ) of the coil spring W acquired by the coarse measurement process are rearranged along the strands of the coil spring W, then the measurement is performed during the detailed measurement. for each rotation angle theta s performed, the will be measured in the rotation angle theta s strand predicted position (θ s, z s, r s) is calculated. That is, when the rotation angle θ s is determined, the wire of the coil spring W measured at the rotation angle θ s is any of the wire positions (θ i , z ij , r ij ) acquired by the rough measurement process. Whether it is located between two points can be specified. For example, as shown in FIG. 3, when the rotation angle θ s is located between 180 ° and 270 °, the wire of the coil spring W is measured between the point z 21 and the point z 31. it can be seen that measured between the z 22 and the point z 32. Thus, strands predicted position of the coil spring W (θ s, z s, r s) exist to interval (i.e., two strands position (theta i, z ij, interval defined by r ij)) calculated but Once identified, the two strands positions (θ i, z ij, r ij) strand predicted position using the data of (θ s, z s, r s) of interpolation (interpolation) To do. For example, two strands positions (θ i, z ij, r ij) in section specified in, r s and z s is assumed to vary linearly, and calculates the predicted position r s and z s. Thereby, the strand predicted position (θ s , z s , r s ) at the time of detailed measurement is calculated.

(詳細測定処理)
ステップS14の素線位置予測処理が終了すると、次に、演算装置32は、コイルばねWの全体の形状を詳細に測定する詳細測定処理を実行する(ステップS16)。詳細測定処理について図5を参照して説明する。
(Detailed measurement process)
When the strand position prediction process in step S14 ends, the arithmetic device 32 then executes a detailed measurement process that measures the entire shape of the coil spring W in detail (step S16). The detailed measurement process will be described with reference to FIG.

図6に示すように詳細測定処理では、まず、演算装置32は、ステップS14で算出した素線予測位置(θ,z,r)に基づいて回転機構16及び調整装置(20,22,26〜30)を駆動して、レーザ変位計24の位置及びレーザ照射角度を調整しながら、レーザ変位計24によりコイルばねWの表面形状を測定する(S30)。ステップS14によってコイルばねWの素線予測位置(θ,z,r)が算出されているため、ステップS30では、レーザ変位計24を素線予測位置(θ,z,r)に対応する位置に順に位置決めすることで、コイルばねWの表面形状を測定する。 In detail the measurement processing as shown in FIG. 6, first, the arithmetic unit 32, wire predicted position calculated in step S14 (θ s, z s, r s) rotating mechanism 16 and the adjustment device based on the (20, 22 , 26 to 30), and the surface shape of the coil spring W is measured by the laser displacement meter 24 while adjusting the position and laser irradiation angle of the laser displacement meter 24 (S30). Since the wire predicted position of the coil spring W by the step S14 (θ s, z s, r s) is computed, at step S30, the laser displacement gauge 24 wire predicted position (θ s, z s, r s ) In order, the surface shape of the coil spring W is measured.

具体的には、演算装置32は、まず、ステップS14によって算出された素線予測位置(θ,z,r)を、コイルばねWの素線に沿った順番に並べ替える。並べ替える方法は、上述したステップS14における方法と同一の方法で行われる。これによって、素線予測位置(θ,z,r)は、コイルばねWの一端側から他端側に向かって順番に並ぶこととなる。次に、並び替えられた順に各素線予測位置(θ,z,r)のコイルばねWを測定するときの、レーザ変位計24の位置(z方向及びr方向)並びに回転機構16の回転角を算出する。すなわち、レーザ変位計24の視野の中心に素線予測位置(θ,z,r)が位置するように、レーザ変位計24の位置(z方向及びr方向)並びに回転機構16の回転角を算出する。具体的には、レーザ変位計24のz方向の位置を予測位置zとし、レーザ変位計24のr方向の位置を予測位置rから所定距離(計測に適した距離)だけ離れた位置とし、回転機構16の回転角をコイルばねWの回転角θの位置がレーザ変位計24と対向するような回転角とする。なお、上述の説明から明らかなように、素線予測位置rが変化する場合(円筒コイルばねでない場合)は、レーザ変位計24がr方向に変位することで、コイルばねWとの距離が適切な距離に維持される。 Specifically, the arithmetic unit 32 first strand predicted position calculated in step S14 (θ s, z s, r s) and to the order along the wire of the coil spring W. The rearranging method is performed by the same method as that in step S14 described above. Thereby, the strand predicted positions (θ s , z s , r s ) are arranged in order from one end side to the other end side of the coil spring W. Next, the position (z direction and r direction) of the laser displacement meter 24 and the rotation mechanism 16 when measuring the coil springs W at the respective predicted wire positions (θ s , z s , r s ) in the rearranged order. The rotation angle of is calculated. That is, the position of the laser displacement meter 24 (z direction and r direction) and the rotation of the rotation mechanism 16 so that the predicted wire position (θ s , z s , r s ) is positioned at the center of the field of view of the laser displacement meter 24. Calculate the corner. Specifically, the position in the z direction of the laser displacement meter 24 and the predicted position z s, and left the position of r direction of the laser displacement gauge 24 from the predicted position r s by a predetermined distance (distance suitable for measurement) position The rotation angle of the rotation mechanism 16 is set so that the position of the rotation angle θ s of the coil spring W faces the laser displacement meter 24. As is apparent from the above description, (if not cylindrical coil spring) may change the wire predicted position r s, by the laser displacement meter 24 is displaced in the direction r, the distance between the coil spring W Maintained at an appropriate distance.

次に、演算装置32は、回転機構16及び調整装置(20,22,26〜30)を駆動して、並び替えられた素線予測位置(θ,z,r)の順に、その素線予測位置(θ,z,r)と対応する位置にレーザ変位計24を順に位置決めし、コイルばねWの表面形状を測定する。ここで、素線予測位置(θ,z,r)がコイルばねWの素線に沿った順番に並べ替えられ、レーザ変位計24は、並び替えられた素線予測位置(θ,z,r)の順に対応する位置に位置決めされるため、レーザ変位計24はコイルばねWに対して螺旋状に相対移動しながらコイルばねWの表面形状を計測することとなる。その結果、詳細測定処理における回転角θの角度間隔を小さく設定しても、コイルばねWの表面形状の計測に要する時間が長時間となることが抑制される。なお、ステップS30においては、レーザ変位計24から照射されるレーザ光の照射角度は、ステップS20と同様に、保持治具12,14の回転軸と直交する角度となるように調整される。 Next, the arithmetic unit 32 drives the rotating mechanism 16 and the adjustment device (20,22,26~30), rearranged strand predicted position (θ s, z s, r s) in this order, the The laser displacement meter 24 is sequentially positioned at a position corresponding to the predicted wire position (θ s , z s , r s ), and the surface shape of the coil spring W is measured. Here, the strand predicted positions (θ s , z s , r s ) are rearranged in the order along the strands of the coil spring W, and the laser displacement meter 24 has the rearranged strand predicted positions (θ s , Z s , r s ) in order, the laser displacement meter 24 measures the surface shape of the coil spring W while moving relative to the coil spring W in a spiral manner. As a result, setting small angular interval of the rotation angle theta s in detail the measurement process, it is possible to suppress the time required to measure the surface shape of the coil spring W becomes long. In step S30, the irradiation angle of the laser light emitted from the laser displacement meter 24 is adjusted so as to be an angle orthogonal to the rotation axis of the holding jigs 12 and 14, as in step S20.

次に、演算装置32は、ステップS30の測定結果を処理して、コイルばねWのばね素線の形状を検出する(ステップS32)。ステップS32の処理は、既に説明したステップS24の処理(すなわち、図7の処理)と同様に行われる。次に、演算装置32は、ステップS32で検出したコイルばねWの素線データによりばね形状データを更新する(S34)。これによって、ばね形状データは、ステップS16で詳細に測定した測定データに置き換えられる。   Next, the computing device 32 processes the measurement result of step S30 and detects the shape of the spring element wire of the coil spring W (step S32). The process of step S32 is performed in the same manner as the process of step S24 already described (that is, the process of FIG. 7). Next, the computing device 32 updates the spring shape data with the wire data of the coil spring W detected in step S32 (S34). As a result, the spring shape data is replaced with the measurement data measured in detail in step S16.

(形状データ出力処理)
ステップS16の詳細測定処理が終了すると、演算装置32は、作成したコイルばねWの形状データを出力する形状データ出力処理を実行する(ステップS18)。具体的には、演算装置32は、作成した形状データを図示しないモニタに出力する。モニタには、作成された形状データに基づいてコイルばねWが表示される。したがって、オペレータは、モニタに表示されるコイルばねWから、コイルばねWの全体形状を把握することができる。
(Shape data output processing)
When the detailed measurement process in step S16 ends, the arithmetic device 32 executes a shape data output process for outputting the created shape data of the coil spring W (step S18). Specifically, the arithmetic unit 32 outputs the created shape data to a monitor (not shown). The monitor displays the coil spring W based on the created shape data. Therefore, the operator can grasp the overall shape of the coil spring W from the coil spring W displayed on the monitor.

上述したように、本実施例の形状測定装置10では、粗測定処理で取得された素線位置(θ,zij,rij)を用いて素線予測位置(θ,z,r)を算出し、算出した素線予測位置(θ,z,r)に基づいて、コイルばねWに対してレーザ変位計24を移動させてコイルばねWの形状を詳細に計測する。このため、詳細測定処理を小さな回転角間隔で行うこととしても、コイルばねWの表面形状の計測が長時間化することを抑制することができる。したがって、短時間で精度よくコイルばねWの形状を測定することができる。さらに、詳細測定処理では、素線予測位置(θ,z,r)がレーザ変位計24の視野の中心となるように制御され、また、レーザ変位計24とコイルばねWとの距離が適切な距離となるように制御される。これによっても、コイルばねWの形状を精度よく測定することができる。 As described above, in the shape measuring apparatus 10 of the present embodiment, the predicted strand position (θ s , z s , r) using the strand position (θ i , z ij , r ij ) acquired in the rough measurement process. s ), and based on the calculated strand predicted position (θ s , z s , r s ), the laser displacement meter 24 is moved with respect to the coil spring W to measure the shape of the coil spring W in detail. . For this reason, even if it performs a detailed measurement process with a small rotation angle space | interval, it can suppress that the measurement of the surface shape of the coil spring W takes long time. Therefore, the shape of the coil spring W can be accurately measured in a short time. Further, in detail the measurement process, strand predicted position (θ s, z s, r s) is controlled so that the center of the field of view of the laser displacement meter 24, also the distance between the laser displacement meter 24 and the coil spring W Is controlled to be an appropriate distance. This also makes it possible to accurately measure the shape of the coil spring W.

次に、図8を参照して実施例2の形状測定装置130について説明する。以下では、実施例1と相違する点についてのみ説明し、実施例1と同一の構成についてはその詳細な説明を省略する。実施例3についても同様である。本実施例の形状測定装置130は、レーザ変位計24の代わりに、非接触式変位計の一種であるパターン投影式センサ144を用いる。パターン投影式センサ144は、面光源を有する3次元のセンサであり、測定対象物に対して互いに交差する2つの方向から面状のパターン光を照射する。   Next, the shape measuring apparatus 130 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. Hereinafter, only differences from the first embodiment will be described, and detailed description of the same configurations as those of the first embodiment will be omitted. The same applies to Example 3. The shape measuring apparatus 130 of the present embodiment uses a pattern projection sensor 144 that is a kind of a non-contact displacement meter, instead of the laser displacement meter 24. The pattern projection type sensor 144 is a three-dimensional sensor having a surface light source, and irradiates the measurement target with planar pattern light from two directions intersecting each other.

具体的には、パターン投影式センサ144は、Z軸方向に間隔を空けて配置された2つの照射部146a,146bと、2つの照射部146a,146bの間に配置された受光面148と、プロセッサ(図示省略)を有する。2つの照射部146a,146bは、コイルばねWの同一部位にパターン光をそれぞれ照射する(厳密には、2つのパターン光がコイルばねWの少なくとも一部で重複するように照射する)。パターン光はストライプパターンを有する面状の光であり、パターン光の光軸(面状のパターン光の中心軸であり、図8に破線で示す)上には保持治具12,14の回転軸が位置している。パターン投影式センサ144をZ軸方向に移動させることで、コイルばねWの軸方向の全体にパターン光が照射される。
受光面148は、CMOS等の受光素子を有しており、コイルばねWからの反射光(すなわち、照射部146a,146bから照射され、コイルばねWの同一部位で反射されたパターン光)を受光する。照射部146a,146bから照射される光の光軸は、受光面148に直交する軸線に対して斜めに交差している。受光面148は保持治具12,14の回転軸に対して平行とされており、コイルばねWからの反射光を正面(軸線と直交する方向)から受光する。
プロセッサは、受光面148が受光した反射光を解析して、パターン光の照射部位におけるコイルばねWの3次元形状をリアルタイムで生成する。演算装置32は、駆動機構(16,18)と調整装置(20,22,26〜30)の作動状態と、パターン投影式センサ144から出力される測定結果とを関連付けて記憶し、記憶された情報からコイルばねWの形状を3次元で生成する。
実施例1の形状測定装置10と同様に、形状測定装置130も、図4に示す各工程を実施することで、コイルばねWの形状を算出する。
Specifically, the pattern projection sensor 144 includes two irradiation units 146a and 146b that are spaced apart in the Z-axis direction, and a light receiving surface 148 that is disposed between the two irradiation units 146a and 146b, It has a processor (not shown). The two irradiation units 146a and 146b respectively irradiate the same part of the coil spring W with pattern light (strictly, the two pattern lights irradiate at least part of the coil spring W). The pattern light is a planar light having a stripe pattern, and on the optical axis of the pattern light (the central axis of the planar pattern light, indicated by a broken line in FIG. 8), the rotation axes of the holding jigs 12 and 14 Is located. By moving the pattern projection type sensor 144 in the Z-axis direction, the pattern light is irradiated to the entire axial direction of the coil spring W.
The light receiving surface 148 includes a light receiving element such as a CMOS, and receives light reflected from the coil spring W (that is, pattern light irradiated from the irradiation units 146a and 146b and reflected from the same portion of the coil spring W). To do. The optical axes of the light emitted from the irradiation units 146 a and 146 b cross obliquely with respect to the axis perpendicular to the light receiving surface 148. The light receiving surface 148 is parallel to the rotation axis of the holding jigs 12 and 14 and receives reflected light from the coil spring W from the front (in a direction orthogonal to the axis).
The processor analyzes the reflected light received by the light receiving surface 148, and generates the three-dimensional shape of the coil spring W at the irradiation site of the pattern light in real time. The calculation device 32 stores the operation state of the drive mechanism (16, 18) and the adjustment device (20, 22, 26-30) and the measurement result output from the pattern projection sensor 144 in association with each other and stored. The shape of the coil spring W is generated in three dimensions from the information.
Similar to the shape measuring apparatus 10 of the first embodiment, the shape measuring apparatus 130 also calculates the shape of the coil spring W by performing each step shown in FIG.

本実施例の形状測定装置130によると、実施例1の形状測定装置10と同様の作用効果を奏することができる。また、レーザ変位計24が(z,r)の2次元データを取得するのに対し、パターン投影式センサ144は(θ,z,r)(又は(x,z,r))の3次元データを取得することができる。即ち、パターン投影式センサ144は、一回の照射で複数角度のデータを取得することができる(図9、図10参照)。このため、パターン投影式センサ144を用いることで測定角度間隔を大きくして回転ステージの駆動回数を低減させることができる。結果として測定時間をさらに短縮できる。
なお、パターン投影式センサ144に搭載されるパターン光投影装置としては、様々な種類がある。例えば、パターン光投影装置として、ラインレーザーの出力を変調しながら一次元の共振型スキャナで走査することにより格子状の光(以下、単に格子ということがある)を投影する「レーザ変調格子投影装置」を搭載したパターン投影光センサを用いてもよい。また、光源に複数のLEDを用いて、それらをスイッチングすることにより高速に格子の位相をシフトする「複数ラインLED格子投影装置」や「複数光路格子投影装置」を搭載したパターン投影光センサを用いてもよい。また、ビームスプリッタで2分割したビームを重ね合わせることで発生する干渉縞を投影する「干渉縞投影装置」を搭載したパターン投影光センサを用いてもよい。また、液晶プロジェクタにより縞パターンを投影する装置を搭載したパターン投影光センサを用いてもよい。 また、パターン投影・解析方法としては空間コード符号化法を用いてもよいし、位相シフト法を用いてもよいし、その2つを併用して高精度な解析を行ってもよい。また、縞パターンを画像解析する演算装置はパターン投影式センサに内蔵されていてもよいし、パターン投影式センサに接続されたコンピュータを演算装置として用いてもよい。また、パターン光として複数の波長の光を混合したものを投影し、それぞれの波長に対応した受光センサにより反射光を受光し、計測精度を高精度化することも考えられる。例えば、投影光として赤色光(R)、緑色光(G)、青色光(B)を適宜混合して作られた縞パターンを投影し、RGB素子を持つカラーCCDカメラで受光し、R素子で受光した画像、G素子で受光した画像、B素子で受講した画像を組み合わせて解析し、2次元距離解析精度を向上させることも考えられる。これらの投影方式・画像解析アルゴリズムを適宜組み合わせることで、レーザ変位計よりも高精度・高速測定できるパターン投影式センサを構成できる。
なお、本実施例ではパターン投影式センサの照射部146a,146bと受光面148とをZ軸方向に沿って配置したが、照射部146a,146bと受光面148との位置関係はこれに限られない。例えば、照射部146a,146bと受光面148とを水平(即ち、Z軸と略直交する平面上)に配置する構成としてもよい。
According to the shape measuring apparatus 130 of the present embodiment, the same effects as the shape measuring apparatus 10 of the first embodiment can be achieved. In addition, the laser displacement meter 24 acquires two-dimensional data of (z, r), whereas the pattern projection sensor 144 has three-dimensional data of (θ, z, r) (or (x, z, r)). Can be obtained. That is, the pattern projection type sensor 144 can acquire data of a plurality of angles by one irradiation (see FIGS. 9 and 10). For this reason, by using the pattern projection type sensor 144, it is possible to increase the measurement angle interval and reduce the number of times the rotary stage is driven. As a result, the measurement time can be further shortened.
Note that there are various types of pattern light projectors mounted on the pattern projection sensor 144. For example, as a pattern light projection device, a “laser modulation grating projection device that projects lattice-like light (hereinafter sometimes simply referred to as a grating) by scanning with a one-dimensional resonant scanner while modulating the output of a line laser. May be used. Also, use a pattern projection light sensor equipped with "multi-line LED grating projector" or "multi-path grating projector" that shifts the phase of the grating at high speed by using multiple LEDs as light source and switching them May be. Alternatively, a pattern projection light sensor equipped with an “interference fringe projection device” that projects interference fringes generated by superimposing beams divided into two by a beam splitter may be used. Further, a pattern projection light sensor equipped with a device for projecting a stripe pattern by a liquid crystal projector may be used. Further, as a pattern projection / analysis method, a spatial code encoding method may be used, a phase shift method may be used, or high accuracy analysis may be performed using the two in combination. An arithmetic device for analyzing the image of the fringe pattern may be incorporated in the pattern projection type sensor, or a computer connected to the pattern projection type sensor may be used as the arithmetic device. It is also conceivable to increase the measurement accuracy by projecting a mixture of light of a plurality of wavelengths as the pattern light and receiving the reflected light by a light receiving sensor corresponding to each wavelength. For example, a fringe pattern formed by appropriately mixing red light (R), green light (G), and blue light (B) as projection light is projected, received by a color CCD camera having RGB elements, and received by R elements. It is also conceivable to improve the two-dimensional distance analysis accuracy by combining and analyzing the received light image, the image received by the G element, and the image taken by the B element. By appropriately combining these projection methods and image analysis algorithms, it is possible to configure a pattern projection type sensor that can measure with higher accuracy and higher speed than a laser displacement meter.
In this embodiment, the irradiation units 146a and 146b and the light receiving surface 148 of the pattern projection type sensor are arranged along the Z-axis direction. However, the positional relationship between the irradiation units 146a and 146b and the light receiving surface 148 is limited to this. Absent. For example, the irradiation units 146a and 146b and the light receiving surface 148 may be arranged horizontally (that is, on a plane substantially orthogonal to the Z axis).

次に、図11を参照して実施例3の形状測定装置230について説明する。本実施例の形状測定装置230は、レーザ変位計24の代わりに、波長コンフォーカル方式を用いた光学センサ244を用いる。光学センサ244は非接触式変位計の一種であり、測定対象物に対して白色光(図11に破線で図示)を照射する。   Next, the shape measuring apparatus 230 according to the third embodiment will be described with reference to FIG. The shape measuring apparatus 230 of this embodiment uses an optical sensor 244 using a wavelength confocal method instead of the laser displacement meter 24. The optical sensor 244 is a kind of non-contact displacement meter, and irradiates the measurement target with white light (illustrated by a broken line in FIG. 11).

光学センサ244は、その内部に光源246、複数のレンズ(図示省略)、コンフォーカルフィルタ(図示省略)、分光器(図示省略)を有する。光源246は、光学センサ244の軸方向(r軸方向)の一端に設けられており、他端に向かって軸方向に白色光を放射する。複数のレンズは、光学センサ244の内部に軸方向に並んで配置されている。コンフォーカルフィルタは、測定対象物(コイルばねW)からの反射光(後述)の経路上に設けられている。分光器は、反射光の進行方向においてコンフォーカルフィルタよりも後方(すなわち、コンフォーカルフィルタに関してコイルばねWが配置されている側とは反対側)に設けられている。
光源246から放射された白色光は、上記複数のレンズを通ることでレンズの色収差により複数の単色光に分解される。複数の単色光に分解された白色光は、コイルばねWの表面に照射される。白色光は、その光軸上に保持治具12,14の回転軸が位置する方向に照射される。光学センサ244をZ軸方向に移動させることで、コイルばねWの軸方向の全体に白色光が照射される。コイルばねWの表面で反射した反射光(図示省略)のうち、コイルばねWの表面で焦点が合った波長を有する単色光のみがコンフォーカルフィルタを通過し、焦点が合わなかった単色光はコンフォーカルフィルタで全て遮られる。コンフォーカルフィルタを通過した光は分光器で検出され、検出結果が演算装置32に出力される。演算装置32は、駆動機構(16,18)と調整装置(20,22,26〜30)の作動状態と、光学センサ244から出力される検出結果とを関連付けて記憶し、記憶された情報からコイルばねWの形状を生成する。
光学センサ244は、保持治具12,14の回転軸と直交する方向からコイルばねWに白色光を照射する。実施例1の形状測定装置10と同様に、形状測定装置230も、図4に示す各工程を実施することで、コイルばねWの形状を算出する。
The optical sensor 244 includes therein a light source 246, a plurality of lenses (not shown), a confocal filter (not shown), and a spectrometer (not shown). The light source 246 is provided at one end of the optical sensor 244 in the axial direction (r-axis direction), and emits white light in the axial direction toward the other end. The plurality of lenses are arranged in the axial direction inside the optical sensor 244. The confocal filter is provided on the path of reflected light (described later) from the measurement object (coil spring W). The spectroscope is provided behind the confocal filter in the traveling direction of the reflected light (that is, the side opposite to the side where the coil spring W is disposed with respect to the confocal filter).
The white light emitted from the light source 246 passes through the plurality of lenses and is decomposed into a plurality of monochromatic lights by the chromatic aberration of the lenses. The white light decomposed into a plurality of monochromatic lights is applied to the surface of the coil spring W. White light is irradiated in the direction in which the rotation axes of the holding jigs 12 and 14 are positioned on the optical axis. By moving the optical sensor 244 in the Z-axis direction, white light is irradiated to the entire axial direction of the coil spring W. Of the reflected light (not shown) reflected from the surface of the coil spring W, only the monochromatic light having the wavelength focused on the surface of the coil spring W passes through the confocal filter, and the monochromatic light that is not focused is the confocal light. All are blocked by the focal filter. The light that has passed through the confocal filter is detected by the spectroscope, and the detection result is output to the arithmetic unit 32. The arithmetic device 32 stores the operating state of the drive mechanism (16, 18) and the adjusting device (20, 22, 26-30) and the detection result output from the optical sensor 244 in association with each other, and from the stored information The shape of the coil spring W is generated.
The optical sensor 244 irradiates the coil spring W with white light from a direction orthogonal to the rotation axis of the holding jigs 12 and 14. Similar to the shape measuring apparatus 10 of the first embodiment, the shape measuring apparatus 230 also calculates the shape of the coil spring W by performing each step shown in FIG.

本実施例の形状測定装置230によっても、実施例1の形状測定装置10と同様の作用効果を奏することができる。また、波長コンフォーカル方式を用いた光学センサ244を用いることにより、コイルばねWの表面が鏡面又は粗面である場合にも適切に測定できる。また、コイルばねWの表面に合焦した反射光のみから形状測定を行うため、周囲光の影響をほとんど受けることなく優れた空間解像度を得ることができる。なお、複数の波長コンフォーカル方式の点測定センサを、測定光が相互に干渉しないように間隔をおいて直線状に配置するとラインセンサとなり、面状に配置するとエリアセンサとなる。これらのラインセンサ及びエリアセンサを非接触式変位計として搭載することが可能である。また、波長コンフォーカル方式(クロマティック共焦点方式)センサは、測定光の入射角と反射角がほぼ等しくなるように設計されている。   Also with the shape measuring apparatus 230 of the present embodiment, the same operational effects as those of the shape measuring apparatus 10 of the first embodiment can be achieved. Further, by using the optical sensor 244 using the wavelength confocal method, it is possible to appropriately measure even when the surface of the coil spring W is a mirror surface or a rough surface. Further, since the shape measurement is performed only from the reflected light focused on the surface of the coil spring W, an excellent spatial resolution can be obtained with little influence from ambient light. When a plurality of wavelength confocal point measurement sensors are arranged linearly at intervals so that measurement light does not interfere with each other, a line sensor is formed, and when a plurality of wavelength confocal point measurement sensors are arranged in a plane, an area sensor is formed. These line sensors and area sensors can be mounted as non-contact displacement meters. Further, the wavelength confocal (chromatic confocal) sensor is designed so that the incident angle and the reflection angle of the measurement light are substantially equal.

以上、本実施例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。   Although the present embodiment has been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.

例えば、上記の実施例においては、詳細測定処理においてレーザ変位計24をコイルばねWに対して螺旋状に移動させたが、レーザ変位計24の駆動方法はこのような方法に限られない。例えば、ステップS12の粗測定処理と同様に、コイルばねWの回転角θの位置決めと、レーザ変位計24のz方向の移動とを別々に行ってもよい。このような駆動方法であっても、素線予測位置(θ,z,r)以外ではコイルばねWの形状を計測する必要がないため、隣接する素線予測位置間の移動を高速で行うことができる。このため、このような駆動方法でレーザ変位計24を駆動しても、計測時間が長時間化することを抑制することができる。これは、その他の非接触式変位計についても同様である。 For example, in the above embodiment, the laser displacement meter 24 is moved spirally with respect to the coil spring W in the detailed measurement process, but the driving method of the laser displacement meter 24 is not limited to such a method. For example, similarly to the coarse measurement process of step S12, the positioning of the rotation angle theta s of the coil spring W, it may be performed separately and movement in the z direction of the laser displacement gauge 24. Even in such a driving method, since wire predicted position (θ s, z s, r s) is other than it is not necessary to measure the shape of the coil spring W, high-speed movement between adjacent strands predicted position Can be done. For this reason, even if the laser displacement meter 24 is driven by such a driving method, it is possible to suppress an increase in measurement time. The same applies to other non-contact displacement gauges.

また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は、複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。   In addition, the technical elements described in the present specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.

10:形状測定装置
12,14:保持治具
16:回転機構
18:往復動機構
20:r方向ガイドレール
22:z方向ガイドレール
24:レーザ変位計
26:照射角調整機構
28:z方向位置調整機構
30:r方向位置調整機構
32:演算装置
34:36,38,40,42,44,46:測定範囲
50:校正用治具
W:コイルばね
10: shape measuring device 12, 14: holding jig 16: rotating mechanism 18: reciprocating mechanism 20: r direction guide rail 22: z direction guide rail 24: laser displacement meter 26: irradiation angle adjusting mechanism 28: z direction position adjustment Mechanism 30: r-direction position adjustment mechanism 32: arithmetic unit 34: 36, 38, 40, 42, 44, 46: measurement range 50: calibration jig W: coil spring

Claims (6)

コイルばねの形状を測定する形状測定方法であり、
コイルばねの両端が予め設定された軸上に位置するようにコイルばねを配置する配置工程と、
コイルばねに対して非接触式変位計を前記軸周りに第1の角度間隔で相対的に回転させたときの複数の回転角のそれぞれについて、コイルばねに対して非接触式変位計を前記軸と平行な方向に相対的に直線移動させながらコイルばねの素線の表面形状を計測する第1計測工程と、
コイルばねに対して非接触式変位計を前記軸周りに第1の角度間隔よりも小さい第2の角度間隔で相対的に回転させたときの複数の回転角のそれぞれについて、前記第1計測工程の計測結果から予測されるコイルばねの素線の予測位置に、コイルばねに対して非接触式変位計を移動させてコイルばねの素線の表面形状を計測する第2計測工程と、
を備えるコイルばねの形状測定方法。
A shape measuring method for measuring the shape of a coil spring,
An arrangement step of arranging the coil spring so that both ends of the coil spring are located on a preset axis;
For each of a plurality of rotation angles when the non-contact type displacement meter is rotated relative to the coil spring at a first angular interval around the axis, the non-contact type displacement meter is arranged with respect to the coil spring. A first measurement step of measuring the surface shape of the wire of the coil spring while relatively moving linearly in a direction parallel to
The first measurement step for each of a plurality of rotation angles when the non-contact displacement meter is rotated relative to the coil spring at a second angular interval smaller than the first angular interval around the axis. A second measuring step of measuring the surface shape of the coil spring wire by moving the non-contact displacement meter to the coil spring to the predicted position of the coil spring wire predicted from the measurement result of
A method for measuring the shape of a coil spring.
第2計測工程では、第1計測工程の計測結果から予測されるコイル径に基づいて、コイルばねの径方向に非接触式変位計の位置を調整することで、コイルばねと非接触式変位計との距離が調整される、請求項1に記載のコイルばねの形状測定方法。   In the second measurement step, the coil spring and the non-contact displacement meter are adjusted by adjusting the position of the non-contact displacement meter in the radial direction of the coil spring based on the coil diameter predicted from the measurement result of the first measurement step. The shape measuring method of the coil spring according to claim 1, wherein the distance to the coil spring is adjusted. 第2計測工程では、非接触式変位計の視野の中心に前記予測位置が位置するように非接触式変位計が移動する、請求項1又は2に記載のコイルばねの形状測定方法。   The shape measuring method of the coil spring according to claim 1 or 2, wherein, in the second measuring step, the non-contact displacement meter moves so that the predicted position is located at the center of the visual field of the non-contact displacement meter. 第1計測工程では、
コイルばねに対して非接触式変位計を前記軸周りに第1の角度だけ相対的に回転させる第1ステップと、
コイルばねに対して非接触式変位計を前記軸と平行な方向に相対的に直線移動させながらコイルばねの素線の表面形状を計測する第2ステップと、
を繰り返し実行する、請求項1〜3のいずれか一項に記載のコイルばねの形状測定方法。
In the first measurement process,
A first step of rotating a non-contact displacement meter relative to a coil spring relative to the axis by a first angle;
A second step of measuring the surface shape of the wire of the coil spring while linearly moving the non-contact displacement meter relative to the coil spring in a direction parallel to the axis;
The method of measuring the shape of the coil spring according to any one of claims 1 to 3, wherein the step is repeatedly executed.
第2計測工程では、非接触式変位計が、コイルばねの軸方向に沿ってコイルばねに対して相対的に直線移動すると同時に、前記軸周りをコイルばねに対して相対的に回転移動することで、前記予測位置に非接触式変位計が移動する、請求項1〜4のいずれか一項に記載のコイルばねの形状測定方法。   In the second measurement step, the non-contact displacement meter moves linearly relative to the coil spring along the axial direction of the coil spring and simultaneously rotates relative to the coil spring around the axis. The shape measurement method of the coil spring according to claim 1, wherein a non-contact displacement meter moves to the predicted position. コイルばねの形状を測定する形状測定装置であり、
コイルばねの両端が予め設定された軸上に位置するようにコイルばねを保持する保持治具と、
保持治具に保持されたコイルばねの表面形状を計測可能な非接触式変位計と、
保持治具に保持されたコイルばねに対して非接触式変位計の位置を調整する調整機構と、を備え、
コイルばねに対して非接触式変位計を前記軸周りに第1の角度間隔で相対的に回転させたときの複数の回転角のそれぞれについて、調整機構によってコイルばねに対して非接触式変位計を前記軸と平行な方向に相対的に直線移動させながら、非接触式変位計によってコイルばねの素線の表面形状を計測し、
コイルばねに対して非接触式変位計を前記軸周りに第1の角度間隔よりも小さい第2の角度間隔で相対的に回転させたときの複数の回転角のそれぞれについて、前記コイルばねの素線の表面形状の計測結果から予測されるコイルばねの素線の予測位置に、調整機構によってコイルばねに対して非接触式変位計を移動させると共に、非接触式変位計によってコイルばねの素線の表面形状を計測する、コイルばねの形状測定装置。
A shape measuring device for measuring the shape of a coil spring;
A holding jig for holding the coil spring so that both ends of the coil spring are located on a preset axis;
A non-contact displacement meter capable of measuring the surface shape of the coil spring held by the holding jig;
An adjustment mechanism for adjusting the position of the non-contact displacement meter with respect to the coil spring held by the holding jig,
For each of a plurality of rotation angles when the non-contact displacement meter is rotated relative to the coil spring at a first angular interval around the axis, the non-contact displacement meter is adjusted with respect to the coil spring by the adjusting mechanism. Measuring the surface shape of the wire of the coil spring with a non-contact displacement meter, while relatively linearly moving in the direction parallel to the axis,
For each of a plurality of rotation angles when a non-contact displacement meter is rotated relative to the coil spring at a second angular interval smaller than the first angular interval around the axis, The non-contact displacement meter is moved relative to the coil spring by the adjusting mechanism to the predicted position of the coil spring strand predicted from the measurement result of the surface shape of the wire, and the coil spring strand is also moved by the non-contact displacement meter. Coil spring shape measuring device that measures the surface shape of
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