JP3000544B2 - 不等ピッチばねの方向判別装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、巻ピッチが軸方向
に不均一で粗巻部と密巻部とを有する不等ピッチばねの
方向判別装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コイルばねの一種として、例えば図６に
示すように、自動車の弁ばねとして使用される不等ピッ
チばね（１）（以下、単に不等ばねと称す。）がある。
上記不等ばね（１）は、小さいピッチ（Pa）の密巻部
（1a）と、大きいピッチ（Pb）の粗巻部（1b）とを一体
成形したもので、完成品は輸送容器に立てた状態で多数
収納され、出荷される。輸送容器内の不等ばね（１）は
ユーザー側の便宜を考慮して密巻部（1a）又は粗巻部
（1b）の何れかを統一的に上にして収納される。そのた
め、出荷に先立ってどちら側が密巻部（1a）か粗巻部
（1b）かの判別が必要であり、その自動方向判別装置の
一例を図７を参照して次に示す。図において（１）は不
等ばね、（２）は水平搬送路、（３）はレーザセンサ、
（3a）（3b）はその投受光部である。上記不等ばね
（１）は外径ゲージ等により同一形状のものが一個ずつ
切り出されて端部を先頭にして搬送路（２）上を横倒し
で搬送される。レーザセンサ（３）はその投受光部（3
a）（3b）が搬送路（２）の途中に搬送路（２）を挟ん
で対向させて設置される。

【０００３】上記構成において搬送路（２）を所定方向
（Ａ）に水平に定速度で駆動制御して不等ばね（１）を
定速搬送し、レーザセンサ設置位置に到達すると、側方
から不等ばね（１）の側面にレーザ光（Ｌ）を照射す
る。そうすると、ばね線と線間の隙間部分とでレーザ光
（Ｌ）の遮光部分（ばね線）と透光部分（線間の隙間）
とが生じる。且つ、不等ばね（１）は定速搬送されて一
定幅のレーザ光（Ｌ）が照射されるため、遮光部分及び
透光部分の各幅はそれぞればね線幅及び線間の隙間幅に
対応し、これより遮光部分のセンター位置間距離からピ
ッチ（Pa）又は（Pb）を自動的に検知出来る。そこで、
先端から後端まで各ピッチ（Pa）（Pb）を連続的に検知
し、例えば最初と最後のピッチ（Pa）（Pb）を比較して
両者の差を算出し、その正負により不等ばね（１）の先
端が密巻部（1a）であるか粗巻部（1b）であるかばね方
向を自動判別する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする課題
は、不等ばね（１）の巻き終わり端（1c）（図６を参
照）は装着用としてフラットに成形され、そのピッチ距
離はコイルピッチ（Pa）（Pb）と異なるため、不等ばね
（１）の円周方向の回転角度のバラツキにより方向判別
時に巻き終わり端（1c）を検知すると、そのピッチは粗
巻部（1b）のピッチ（Pb）よりも小さいため、例えば先
端が粗巻部（1b）側であっても密巻部（1a）側であると
誤判断し、結果としてばね方向を誤判断することがあ
り、判別精度が低い点である。

【０００５】又、搬送路（２）の搬送速度を一定制御し
なければならないこと、又、作業現場には油の塵埃等が
浮遊していて汚れ易いため、常にレーザセンサ（３）の
投受光部（3a）（3b）を清浄にしておく必要があり、品
質保証のためのメインテナンスが面倒であること、又、
レーザセンサ（３）の検出精度に限界があるため、ピッ
チ（Pa）（Pb）の粗密比が小さい場合、方向を誤判断す
ることがある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、粗巻部と密巻
部とを有する不等ばねをその軸線方向に一個ずつ搬送す
る搬送路と、上記搬送路途中に中心軸を搬送方向に合わ
せて設置された渦流センサと、上記渦流センサ出力波形
を演算処理して直線近似化し、その直線の正負傾きによ
り不等ばねの方向を判別する判別部とを具備し、又、方
向判別された不等ばねを方向に応じて振り分けて後工程
に搬送する振り分け部を渦流センサ出口に連続して付設
したことを特徴とする。又、判別部は渦流センサ出力波
形を最小二乗法で演算処理して直線近似化する。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明に係る不等ばねの方向判別
装置の実施の形態を図１〜図５を参照して以下に説明す
る。本発明は、図１に示すように、不等ばね（４）をそ
の軸線方向に一個ずつ搬送する搬送路（５）（９）と、
搬送路（９）の途中に中心軸を搬送方向に合わせて設置
された渦流センサ（６）と、上記渦流センサ出力波形を
演算処理して直線近似化し、その直線の正負傾きにより
不等ばね（４）の方向を判別する判別部（Ｃ）とを具備
し、渦流センサ（６）と判別部（Ｃ）とで不等ばね
（４）の方向を判別するものである。又、方向判別され
た不等ばね（４）を方向に応じて振り分ける振り分け部
（Ｙ）を渦流センサ（６）の出口に連続して付設する。

【０００８】上記不等ばね（４）は鋼線を密巻と粗巻に
一体成形した不等ピッチのコイルばねである。搬送路
（５）は広幅のゴムベルトを水平に設置したもので、こ
の搬送路（５）の上流側に、図１及び図２に示すよう
に、不等ばね（４）の搬送用として傾斜した床面（9a）
を有する自然滑落式搬送路（９）が接続されている。
尚、床面（9a）は非磁性硬質プラスチック製にして渦流
センサ（６）の出力波形にノイズが加わらないように
し、側方のガイドについても同様に非磁性材にする。こ
の搬送路（９）は搬送路（５）の側方に立設した支持体
（10）…により固定的に支持されている。或いは、搬送
路（９）を垂直に立設しても良く、この場合、不等ばね
（４）が真っすぐ落下し、傾斜した搬送路（９）に比し
搬送速度が速くなり、スペースも小さく出来る。又は、
搬送路（９）を水平に設置しても良く、上記同様、ノイ
ズが加わらないように渦流センサ（６）に近接する搬送
ベルトやガイドを非磁性にする。

【０００９】自然滑落式搬送路（９）の上端直前には外
径ゲージ（11）が配置され、この外径ゲージ（11）によ
り異品種の不等ばねを排除して同一形状の不等ばね
（４）…だけを搬送路（９）に供給する。又、搬送路
（９）の途中にエアシリンダ（12）（13）によって突出
退入するストッパ（Sa）（Sb）を設置し、両ストッパ
（Sa）（Sb）を交互に開閉し、搬送された不等ばね
（４）…を順次、一個ずつ切り出して後述の渦流センサ
（６）へ滑落供給する。

【００１０】渦流センサ（６）はリング状容器内に電磁
コイルを収納したもので、リング内空間に不等ばね
（４）等の導体が入ると、導体表面に渦電流が発生する
と共に、渦流センサ（６）の電磁コイルにリング内空間
における導体の充填率に対応した電流変化が生じ、この
電流変化を電圧に変換してアナログ電圧波形として出力
する。渦流センサ（６）を自然滑落式搬送路（９）の中
間にリング中心軸を搬送方向に合わせて設置し、リング
内空間を不等ばね（４）…が先端から通過するようにす
る。渦流センサ（６）のアナログ電圧出力は例えば0.03
〜0.05秒毎にサンプリングされ、判別部（Ｃ）のコンピ
ュータによって図４のような電圧波形（Va）が描かれ
る。

【００１１】図４に示す電圧波形（Va）が得られると、
コンピュータの判別部（Ｃ）において電圧波形（Va）を
演算処理する。その際、まず立ち上がり部分は不等ばね
（４）の不規則なピッチの前端部が渦流センサ内に入っ
た直後の波形で、立ち下がり部分は同様に不規則なピッ
チの後端部が渦流センサ（６）から出る直前の波形で、
両者共に不等ばね（４）の粗密巻部が渦流センサ（６）
内に十分に入っていない状態であるため、波形（Va）の
前後一定時間（前35%、後30%）を足切りする。そして、
中間の時間（Ta）における波形（Vb）を有効データ部と
し、最小二乗法により波形（Vb）の各点との偏差の二乗
の総和を最小にする直線を算出し、波形傾向を変えずに
波形（Vb）を平均して直線近似化する。そうすると、不
等ばね（４）の先端が粗巻部であるか密巻部であるかに
より近似化直線（Vo）の傾きが正負に、即ち右上がりか
右下がりかに分かれるため、直線（Vo）の正負傾きから
粗巻部又は密巻部の何れが先端に位置するか方向を判別
する。例えば、不等ばね（４）が密巻側から通過すれ
ば、直線（Vo）の傾きは負となり、これよりばね方向を
判別する。尚、渦流センサ（６）の入口端にレーザセン
サ（14）を設置し、図５に示すように、不等ばね（４）
の先端が渦流センサ（６）の入口端に到達したことをレ
ーザセンサ（14）で検知して判別部（Ｃ）で読み取り、
この時より渦流センサ（６）の前回測定結果をリセット
して渦流センサ出力のサンプリングを開始する。このレ
ーザセンサ（14）はリミットスイッチなどの機械式のス
イッチに置替えても良い。

【００１２】振り分け部（Ｙ）は、図１及び図３に示す
ように、側板ガイド（７）と方向反転器（８）とを具備
する。上記側板ガイド（７）は、搬送路（５）上の渦流
センサ（６）の出口に連続して設置されたばね案内用非
磁性側板で、上記出口付近で分岐路（7a）（7b）に二股
分岐した後、所定位置（Pa）で合流する。この時、分岐
点（Pb）に上記判別部出力に連動して不等ばね（４）…
をその密巻部又は粗巻部の何れが先端に位置するかの方
向により分岐路（7a）又は（7b）に振り分けるばね振り
分けゲート（15）が設置され、例えば分岐路（7a）側に
先端が密巻部の不等ばね（４）を供給し、分岐路（7b）
側に先端が粗巻部の不等ばね（４）を供給する。

【００１３】方向反転器（８）は、図３に示すように、
回転体（8b）に円周方向に90゜間隔で４個のばね収納部
（8a）…を組み込んだもので、分岐路（7b）の途中に設
置され、判別部（Ｃ）の判別結果に連動して例えば分岐
路（7b）側に振り分けられた負方向の不等ばね（４）の
方向を180゜反転させて正しい方向に修正した後、合流位
置（Pa）で分岐路（7a）側の正しい方向の不等ばね
（４）に合流させ、全ばねを一定方向に揃える。

【００１４】又、図１及び図３に示すように、搬送路
（５）の後端に落下シュート（16）とそれに連続した搬
送路（17）を設置し、搬送路（５）から送られた不等ば
ね（４）を落下シュート（16）に落下させて横倒しから
先頭端を下側にした直立姿勢に修正して搬送路（17）に
より搬送し、搬送路（17）の途中にマーキング部（18）
を設ける。上記マーキング部（18）は、図３に示すよう
に、回転円板（18a）の周側面を色付きブラシ（19）に
より着色したもので、方向判別された不等ばね（４）の
例えば粗巻側先端部を回転円板（18a）の周側面に接触
させてマーキングし、整列箱詰して出荷する。尚、
（Ｇ）はマーキング時の不等ばね（４）を案内するガイ
ドである。

【００１５】上記構成に基づき本発明の動作を次に説明
する。まずストッパ（Sa）（Sb）を閉じ、搬送路（９）
の始端において外径ゲージ（11）により選別して同一形
状の不等ばね（４）を順次、搬送路（９）に供給する。
そこで、不等ばね（４）がストッパ（Sa）に到達する
と、ストッパ（Sa）を開いて一個の不等ばね（４）をス
トッパ（Sb）で係止する。次に、ストッパ（Sa）を閉じ
て後続の不等ばね（４）を塞き止めた状態で、ストッパ
（Sb）を開いて一個の不等ばね（４）を渦流センサ
（６）のリング内空間を通過させる。以後、ストッパ
（Sa）（Sb）を交互に開閉して不等ばね（４）を一個ず
つレーザセンサ（14）を経て渦流センサ（６）を通過さ
せる。

【００１６】そこで、図５に示すように、不等ばね
（４）の先端がレーザセンサ（14）に達したことを判別
部（Ｃ）で読み取ると、この時より渦流センサ（６）の
アナログ電圧出力波形のサンプリングを開始する。又、
波形より不等ばね（４）が渦流センサ（６）を通過した
ことを読み取ると、サンプリングを終了する。そして、
サンプリングデータの有効データ部を判別部（Ｃ）で直
線近似化処理して不等ばね（４）の方向を判別すると、
判別部出力に連動してシーケンサ（Ｑ）を経てばね振り
分けゲート（15）を作動させる。そして、側板ガイド
（７）の搬送路（５）上に送られた不等ばね（４）…を
方向に応じて分岐路（7a）又は（7b）に振り分け、同時
に分岐路（7b）側に振り分けられた負方向の不等ばね
（４）については方向反転器（８）で方向修正した後、
正しい方向の不等ばね（４）に合流させ、全不等ばね
（４）…を一定方向に揃える。次に、方向が揃った不等
ばね（４）…を搬送路（５）から落下シュート（16）及
び搬送路（17）を経てマーキング部（18）まで搬送して
上述のように先端部を所定色にマーキングして出荷す
る。

【００１７】尚、上記実施の形態では不等ばねの粗密に
よる方向を判別したが、それに限らず、導電性材料で構
成されているものであれば、例えばボルトや穴開き板、
或いは網目の不均一なメッシュ部材などの方向性も検出
出来る。又、不等ばねの先端部に限らず、中間部が密或
いは粗の場合、その前後への偏り具合による方向性も検
出出来る。又、導電部材と非導電部材とを一体に組み合
わせた部材の方向判別や溶接箇所の検知等にも適用出来
る。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、密巻部と粗巻部とを一
体成形した不等ばねの方向を判別する際、不等ばねを渦
流センサを通過させ、その出力波形の近似化直線の傾き
によって方向を判別したから、ばねの円周方向の回転角
度バラツキによる誤判断、並びに汚れによる判別精度劣
化がなくなり、更に粗密比の小さなばねでも方向を判別
出来て判別精度及び信頼性が大幅に向上し、メインテナ
ンスも簡便になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る不等ピッチばねの方向判別装置の
実施の形態を示す側面図。

【図２】本発明に係る不等ピッチばねの方向判別装置の
一部を示す渦流センサ部分の側面図。

【図３】本発明に係る不等ピッチばねの方向判別装置の
振り分け部とマーキング部を示す平面図。

【図４】本発明に係る渦流センサ出力のサンプリングデ
ータ波形図。

【図５】本発明に係る渦流センサ出力信号の流れを示す
ブロック図。

【図６】不等ピッチばねの一例を示す正面図。

【図７】従来の不等ピッチばねの方向判別装置の一例を
示す平面図。

【符号の説明】

４ 不等ピッチばね ５ 搬送路 ６ 渦流センサ ９ 搬送路 Ｃ 判別部 Ｙ 振り分け部 ７ 側板ガイド ８ 方向反転器 15 ばね振り分けゲート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 7/00 - 7/34

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粗巻部と密巻部とを有する不等ピッチば
   ねをその軸線方向に一個ずつ搬送する搬送路と、上記搬
   送路途中に中心軸を搬送方向に合わせて設置された渦流
   センサと、上記渦流センサ出力波形を演算処理して直線
   近似化し、その直線の正負傾きにより不等ピッチばねの
   方向を判別する判別部とを具備したことを特徴とする不
   等ピッチばねの方向判別装置。
2. 【請求項２】 方向判別された不等ピッチばねを方向に
   応じて振り分けて後工程に搬送する振り分け部を渦流セ
   ンサ出口に連続して付設したことを特徴とする請求項１
   記載の不等ピッチばねの方向判別装置。
3. 【請求項３】 振り分け部は、搬送路上の渦流センサ出
   口に連続して設置され、上記出口付近で二股に分岐した
   後、所定位置で合流する不等ピッチばね案内用側板ガイ
   ドと、上記ガイドの分岐点に設置され、判別部出力に連
   動して上記ばねを方向により各分岐路に振り分けるばね
   振り分けゲートと、上記分岐路の一方に設置され、ばね
   方向を反転させて一定方向に修正する方向反転器とを具
   備したことを特徴とする請求項２記載の不等ピッチばね
   の方向判別装置。
4. 【請求項４】 判別部は渦流センサ出力波形を最小二乗
   法で演算処理して直線近似化することを特徴とする請求
   項１、２、３の何れかに記載の不等ピッチばねの方向判
   別装置。