画像処理装置及びばね成形機
【課題】コイルばねにおける計測位置を安定させることが可能な画像処理装置と、その画像処理装置を用いてコイルばねの歩留まりをよくすることが可能なばね成形機とを提供する。
【解決手段】本発明によれば、コイルばね９１の先頭部分における線材９０の先端切り口９２が第１基準線Ｌ１と第２基準線Ｌ２との間に位置して交点間ずれ量Ｚｐが閾値Ｓｋ１以上になったことを条件にして、コイルばね９１のばね長及び線材９０の送給量を計測するので、計測時におけるコイルばね９１の回転位置が安定し、従来より正確な計測が可能になる。これにより、コイルばねのばね長及びコイル径のばらつきが抑えられ、歩留まりを向上させることができる。
【解決手段】本発明によれば、コイルばね９１の先頭部分における線材９０の先端切り口９２が第１基準線Ｌ１と第２基準線Ｌ２との間に位置して交点間ずれ量Ｚｐが閾値Ｓｋ１以上になったことを条件にして、コイルばね９１のばね長及び線材９０の送給量を計測するので、計測時におけるコイルばね９１の回転位置が安定し、従来より正確な計測が可能になる。これにより、コイルばねのばね長及びコイル径のばらつきが抑えられ、歩留まりを向上させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形中のコイルばねの画像をカメラを通して随時取り込み画像処理を行う画像処理装置と、その画像処理装置から取得した情報に応じて工具の位置を補正するばね成形機とに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なコイルばねに比べて、ばね長が比較的長く、ピッチが比較的粗く、さらに、線径ｄに対するコイル径Ｄの比率（＝Ｄ／ｄ）が比較的大きいコイルばねは、形状がばらつき易く、歩留まりが悪い。これに対し、光学式のばね長計測装置を備えると共に、線材の基準送給量とコイルばねの基準ばね長とを予め対応させて記憶したばね成形装置が知られている。このばね成形機では、線材の送給量が基準送給量に達すると、その基準送給量に対応した基準ばね長と、実測したばね長とのずれ量を求め、そのずれ量に応じてピッチ工具の位置を補正していた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭５３−１２３３６３号公報（請求項１及び２、第４ページ右上欄、第５頁左下欄２〜１０行目、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、コイルばねが回転しながら成長していく途中で線材の送給量が基準送給量に達したときに、図１８に示すように線材１の先端切り口１Ａの位置が巻回方向（図１８の上下方向）でばらつき得る。このため、従来の構成では、基準ばね長と実測したばね長との間で、先端切り口１Ａの位置、即ち、巻き数が異なった条件の下、それら基準ばね長と実測したばね長とのずれ量を求めてピッチ工具の位置の補正を行うことになっていた。このため、補正が的確に行われず、コイルばねの形状がばらついて歩留まりが悪くなっていた。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、コイルばねにおける計測位置を安定させることが可能な画像処理装置と、その画像処理装置を用いてコイルばねの歩留まりをよくすることが可能なばね成形機との提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る画像処理装置は、ばね成形機によって線材から成形されかつガイドバーの外側に挿通されて回転しながら成長していくコイルばねの画像を、逐次、側方からカメラを通して取り込んで画像処理を行う画像処理装置において、コイルばねの巻回軸方向に延びかつ所定の間隔を開けて平行になった第１基準線及び第２基準線が、コイルばねの画像のうちガイドバーを背景にした線材の側部輪郭線を横切るように設定され、第１基準線と線材の側部輪郭線との交点のうちコイルばねの先頭に位置した第１先頭交点と、第２基準線と線材の側部輪郭線との交点のうちコイルばねの先頭に位置した第２先頭交点とを同一画像上で検出する先頭交点検出手段と、それら第１先頭交点と第２先頭交点との巻回軸方向におけるずれ量を交点間ずれ量として検出する交点間ずれ量検出手段と、線材の先端切り口が、第１基準線と第２基準線との間に位置して交点間ずれ量が所定の閾値以上になった状態を計測可能状態として検出する計測可能状態検出手段とを備えたところに特徴を有する。
【０００６】
請求項２の発明に係るばね成形機は、線材を送給する線材送給装置と、コイルばねのピッチを変更可能なピッチ工具と、予め設定された目標位置データに基づいてサーボモータにてピッチ工具の位置を制御する制御部と、請求項１に記載の画像処理装置と、画像処理装置が計測可能状態を検出したことを条件にして、コイルばねのばね長を計測するばね長計測手段と、ばね長計測手段にて計測した実際のばね長と理論上のばね長とのずれ量を低減させるように目標位置データを補正するばね長補正手段とを備えたところに特徴を有する。
【０００７】
請求項３の発明に係るばね成形機は、線材を送給する線材送給装置と、コイルばねのコイル径を変更可能な成形工具と、予め設定された目標位置データに基づいてサーボモータにて成形工具の位置を制御する制御部と、請求項１に記載の画像処理装置と、コイルばねの成形を開始したこと、又は、画像処理装置が計測可能状態を検出したことを開始条件にして、線材の送給量の計測を開始し、それから所定の巻回数分の線材が送給された後、画像処理装置が計測可能状態を検出したことを終了条件にして計測を終了し、開始条件から終了条件までの間に計測された実際の送給量と理論上の送給量とのずれ量を求める送給ずれ量計測手段と、送給ずれ量計測手段が求めた実際の送給量と理論上の送給量とのずれ量を低減させるように目標位置データを補正するコイル径補正手段とを備えたところに特徴を有する。
【０００８】
請求項４の発明に係るばね成形機は、線材を送給する線材送給装置と、コイルばねのコイル径を変更可能な成形工具と、コイルばねのピッチを変更可能なピッチ工具と、予め設定された目標位置データに基づいてサーボモータにて成形工具及びピッチ工具の位置を制御する制御部と、請求項１に記載の画像処理装置と、画像処理装置が計測可能状態を検出したことを条件にして、コイルばねのばね長を計測するばね長計測手段と、ばね長計測手段にて計測した実際のばね長と理論上のばね長とのずれ量を低減させるように目標位置データを補正するばね長補正手段と、コイルばねの成形を開始したこと、又は、画像処理装置が計測可能状態を検出したことを開始条件にして、線材の送給量の計測を開始し、それから所定の巻回数分の線材が送給された後、画像処理装置が計測可能状態を検出したことを終了条件にして計測を終了し、開始条件から終了条件までの間に計測された実際の送給量と理論上の送給量とのずれ量を求める送給ずれ量計測手段と、送給ずれ量計測手段が求めた実際の送給量と理論上の送給量とのずれ量を低減させるように目標位置データを補正するコイル径補正手段とを備えたところに特徴を有する。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項２又は４に記載のばね成形機において、ばね長計測手段は、ガイドバーから側方にオフセットした走査ラインに沿ってレーザ光を走査するレーザ投光器と、レーザ投光器に対向配置されて、レーザを受光するレーザ受光器と、レーザ投光器からレーザ受光器へのレーザ光がコイルばねの先頭によって遮られた位置に基づいて、コイルばねのばね長を検出する演算処理部とを備えてなるところに特徴を有する。
【００１０】
請求項６の発明は、請求項３又は４に記載のばね成形機において、制御部は、開始条件又は終了条件が成立する手前で、線材送給装置による線材送給速度を減速するように構成したところに特徴を有する。
【００１１】
請求項７の発明は、請求項３又は４に記載のばね成形機において、開始条件から終了条件までに送給される理論上の線材の送給量をＬｒとし、コイルばねの１巻き分より短く設定された所定の基準送給量をＳｒとすると、制御部は、開始条件からＬｒ−Ｓｒを目標送給量として線材を送給した基準位置で線材送給速度を減速し、送給ずれ量計測手段は、基準位置から画像処理装置が計測可能状態を検出した終了位置までの間の実際の送給量を計測すると共に、その実際の送給量をＳｊとすると、Ｓｊ−Ｓｒを実際の送給量と理論上の送給量とのずれ量として求めるように構成されたところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１２】
［請求項１の発明］
請求項１に係る画像処理装置では、コイルばねの画像のうちガイドバーを背景にした線材の側部輪郭線を横切るように第１基準線と第２基準線とが設定される。そして、第１基準線と線材の側部輪郭線との交点のうちコイルばねの先頭に位置した第１先頭交点と、第２基準線と線材の側部輪郭線との交点のうちコイルばねの先頭に位置した第２先頭交点との間の巻回軸方向におけるずれ量が交点間ずれ量として検出される。ここで、ガイドバーを背景にしたコイルばねの先頭部分のシルエットは、線材の先端切り口を挟んで段差状になるから、線材の先端切り口が第１基準線と第２基準線との間に位置した場合には、それ以外の場合に比べて交点間ずれ量が大きくなって所定の閾値以上になり、この状態が計測可能状態として検出される。即ち、本発明の画像処理装置によれば、コイルばねがガイドバーの回りに回転しながら成長していく過程で、コイルばねの先端切り口がガイドバーの回りの一定の回転位置に位置した場合のみを計測可能状態として検出する。これにより、画像処理装置が計測可能状態を検出したことを条件にして、コイルばねのばね長又は線材の送給量等を計測すれば、コイルばねにおける計測位置が安定し、従来より正確な計測が可能になる。
【００１３】
［請求項２の発明］
請求項２に係るばね成形機では、上記した請求項１に係る画像処理装置が計測可能状態を検出したことを条件にしてばね長を実測して理論値と比較し、ピッチ工具の目標位置データを補正するので従来より的確な補正が可能になり、ばね長のばらつきが抑えられ、歩留まりを向上させることができる。
【００１４】
［請求項３の構成］
請求項３の構成では、コイルばねの成形を開始したこと、又は、上記した請求項１に係る画像処理装置が計測可能状態を検出したことを開始条件にして送給ずれ量計測手段が線材の送給量の計測を開始し、その後所定の巻回数分の線材を送給して画像処理装置が計測可能状態を検出したことを終了条件にして線材の送給量の計測を終了する。ここで、請求項１に係る画像処理装置は、コイルばねの先端切り口がガイドバーの回りの一定の回転位置に位置した場合にのみ計測可能状態を検出するので、開始条件から終了条件までの間に実際に成形された巻回数のばらつきは抑えられる。また、線材の送給量Ｌは、コイル径をＤ、ピッチをＰ、巻回数をＮ、座巻き部分の線材長さをａとすると、
Ｌ＝（（π・Ｄ）２＋Ｐ２）０．５×Ｎ＋ａ
であるから、上記の如く巻回数のばらつきが小さいと、線材の送給量の理論値と実測値とのずれ量にピッチ又は／及びコイル径のばらつきが反映される。そして、そのうちコイル径のずれ量を低減させるように成形工具の目標位置データを補正するので、コイルばねのコイル径のばらつきが抑えられ、従来より歩留まりを向上させることができる。
【００１５】
［請求項４の発明］
請求項４の構成では、コイルばねの成形を開始したこと、又は、上記した請求項１に係る画像処理装置が計測可能状態を検出したことを条件にしてばね長を実測し、その実測値と理論値とを比較してピッチ工具の目標位置データを補正するので、従来より的確な補正が可能になり、ばね長のばらつきが抑えられる。また、画像処理装置が計測可能状態を検出したことを開始条件とし、その後に画像処理装置がまた計測可能状態を検出したことを終了条件にして、それら開始条件と終了条件の間に成形された所定の巻回数分の線材の送給量を実測する。そして、線材送給量の実測値と理論値とを比較して成形工具の目標位置データを補正するので、コイルばねのコイル径のばらつきが従来より抑えられる。これらにより、従来より歩留まりを向上させることができる。
【００１６】
［請求項５の発明］
請求項５の構成によれば、コイルばねのばね長をレーザを用いて非接触で計測することが可能になる。
【００１７】
［請求項６の発明］
請求項６の構成によれば、開始条件又は終了条件が成立する手前で、線材送給装置による線材送給速度を減速するので、線材の先端切り口が第１基準線と第２基準線との間に比較的ゆっくり進入し、画像処理装置が計測可能状態を検出する際のコイルばねの回転位置がより一層安定する。これにより、より精度が高い計測を行うことが可能になる。
【００１８】
［請求項７の発明］
請求項７の構成では、開始条件から終了条件までに送給される理論上の線材の送給量Ｌｒから所定の基準送給量Ｓｒを減算したＬｒ−Ｓｒを目標送給量として線材を送給した基準位置で線材送給速度を減速する。そして、その基準位置から画像処理装置が計測可能状態を検出した終了位置までの間の実際の送給量と理論上の送給量とのずれ量として求める。この構成によっても、開始条件から終了条件までに送給される理論上の線材の送給量と実際の線材の送給量とのずれ量を求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る一実施形態を図１〜図１６に基づいて説明する。
図１に示したばね成形機１０は、鉛直に起立した基台１１に、線材送給装置２０、１対の上下直動機構３０，３０、１対の傾斜直動機構４０，４０等を組み付けてなる。線材送給装置２０は、基台１１の前面に配置されて、上下に並んだ１対のローラ２１，２１を備えている。線材送給装置２０のうちローラ２１，２１同士の接合部分からは水平方向の一方側（図１の右側）に線材ガイド１２（一般に、「クイル」と呼ばれている）が延ばされ、その線材ガイド１２には、両ローラ２１，２１の共通した接線上に線材挿通孔（図示せず）が貫通形成されている。そして、ローラ２１，２１の間に線材９０を挟持し、送給用サーボモータ２２（図５参照）を駆動源にしてこれらローラ２１，２１を対称回転することで、線材９０が図１における右側に送給されて線材ガイド１２の先端から送り出される。なお、本実施形態のばね成形機１０で成形する線材９０は、断面が円形になっている。
【００２０】
図２に示すように線材ガイド１２に対して線材送給方向の前方には、基台１１から心金工具１３が突出している。心金工具１３は、断面半円形の棒状をなし、その平坦な側面１３Ａが、線材ガイド１２側を向いている。
【００２１】
図１に示すように１対の傾斜直動機構４０，４０は、基台１１の前面に固定された増設板４１，４１に取り付けられている。そして、一方の傾斜直動機構４０は、心金工具１３から線材送給装置２０と反対側の斜め上方に延び、他方の傾斜直動機構４０は、一方の傾斜直動機構４０の下方に配置されて、心金工具１３から離れるに従って斜め上方に向かうように延びている。各傾斜直動機構４０には、それらが延びた方向に直動するスライダ４３が備えられている。スライダ４３のうち心金工具１３から離れた側の端部にはリンク部材４２の一端部が回動可能に連結され、そのリンク部材４２の他端部が、回動円盤４５の偏心軸４５Ｊに回動可能に連結されている。回動円盤４５は、増設板４１に対して回動可能に軸支され、その回転中心から偏心した位置に偏心軸４５Ｊが配置されている。そして、増設板４１の裏面側に取り付けられた上下動用サーボモータ４６によって回動円盤４５が回転駆動され、これによりスライダ４３が直動する。
【００２２】
各傾斜直動機構４０のスライダ４３の心金工具１３側には工具取付具４３Ａが取り付けられており、この工具取付具４３Ａには成形工具１６がそれぞれ固定されている。図２に示すように、一方の傾斜直動機構４０に備えた成形工具１６は、心金工具１３に対して斜め上方から突き合わされ、他方の傾斜直動機構４０に備えた成形工具１６が、心金工具１３に対して斜め下方から突き合わされている。また、これら成形工具１６，１６の先端面には、図示しない丸溝が上下方向に延びている。そして、線材送給装置２０から送給された線材９０が各成形工具１６，１６の丸溝に案内されて上方に向けられ、これにより線材９０が心金工具１３を取り囲むように円弧状に成形されてコイルばね９１になり、図４に示すようにそのコイルばね９１が基台１１から離れる方向に成長していく。
【００２３】
図１及び図３に示すように上下直動機構３０，３０は、心金工具１３を間に挟んで上下に対称に配置されている。各上下直動機構３０には、傾斜直動機構４０のスライダ４３と同様にスライダ３１が備えられ、そのスライダ３１が、リンク部材３２を介して回動円盤３４の偏心軸３４Ｊに連結されている。そして、サーボモータ３５にて回動円盤３４を回転駆動することでスライダ３１が直動する。
【００２４】
上側の上下直動機構３０におけるスライダ３１には工具取付金具３１Ａが固定され、工具取付金具３１Ａには切断工具１５が固定されている。切断工具１５は角柱状をなし、工具取付金具３１Ａから鉛直下方に延びている。そして、切断工具１５を降下すると心金工具１３の平坦な側面１３Ａに隣接して擦れ違い、切断工具１５のエッジと心金工具１３のエッジとの間で線材９０が切断される。
【００２５】
下側の上下直動機構３０におけるスライダ３１には工具取付金具３１Ａが固定され、工具取付金具３１Ａには、ピッチ工具１４が固定されている。図４に示すようにピッチ工具１４の先端部のうち基台１１と反対側には、鉛直方向に対して傾斜した傾斜面１４Ａが備えられ、この傾斜面１４Ａがコイルばね９１を構成する線材９０に対して巻回軸方向で基台１１側から当接している。そして、ピッチ工具１４を上方に移動することで、コイルばね９１を構成する線材９０を基台１１から離れる方向に押して、コイルばね９１のピッチを大きくすることができる。
【００２６】
図３及び図４に示すように心金工具１３の同軸延長線上には、ガイドバー１７が設けられて心金工具１３の先端面に突き合わされている。このガイドバー１７は、断面円形をなしかつ先端にはテーパー部１７Ａを備えている。また、ガイドバー１７の基端部は、例えば、図示しない架台に着脱可能かつ心金金具１３に向かって前後移動可能に取り付けられている。そして、基台１１から離れるように成長したコイルばね９１がガイドバー１７の外側に挿通され、そのガイドバー１７の回りを回転しながら成長していく（図１６参照）。
【００２７】
なお、コイルばね９１が完成して、切断工具１５により後続の線材９０から切り離されると、ガイドバー１７が高速で後退し、コイルばね９１はガイドバー１７から外され自然落下する。
【００２８】
図５には、ばね成形機１０を駆動するための制御装置６０が示されている。制御装置６０の制御回路６０Ｃ（本発明に係る「制御部」に相当する）にはＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３、フラッシュメモリ６４が備えられている。そして、フラッシュメモリ６４に記憶したＮＣプログラムを実行することで、線材送給装置２０、上下直動機構３０，３０、傾斜直動機構４０，４０等が駆動されて線材９０からコイルばね９１が成形される。図６には、そのＮＣプログラムの一部の一例が示されている。同図に示すように、ＮＣプログラムでは、工具の移動コマンドである「ＧＯ１」に、指定工具番号「Ｚ１」〜［Ｚ３］と、その指定された工具の目標位置データＤ１〜Ｄ３とが並記されている。ここで、例えば、「Ｚ１」は一方の成形工具１６を指し、「Ｚ２」は他方の成形工具１６を指し、「Ｚ３」はピッチ工具１４を指している。そして、指定工具番号「Ｚ１」の右横には、目標位置データＤ１から補正値Ｈ１を減算する補正演算式が記載され、指定工具番号「Ｚ２」の右横には、目標位置データＤ２から補正値Ｈ２を減算する補正演算式が記載され、さらに、指定工具番号「Ｚ３」の右横には、目標位置データＤ３から補正値Ｈ３を減算する補正演算式が記載されている。そして、この補正演算式の演算結果の数値で特定される位置に、各指定工具番号「Ｚ１」〜「Ｚ３」の工具が位置決め制御される。即ち、目標位置データＤ１〜Ｄ３が、補正値Ｈ１〜Ｈ３の減算により補正可能な構成になっている。
【００２９】
制御回路６０Ｃは、本発明に係る「送給ずれ量計測手段」に相当し、送給用サーボモータ２２に備えた回転センサ（図示せず）の検出値を受け、計測開始から計測終了までの間における検出値の差分に基づいて線材９０の送給量を計測し、制御回路６０Ｃに備えたＣＰＵ６１が、後述するコイル径補正プログラムＰＧ４のステップＳ４５を実行することで、実際の送給量と理論上の送給量とのずれ量を求める。
【００３０】
図１に示すように、このばね成形機１０には、ガイドバー１７を挟んでレーザ投光器５３とレーザ受光器５４とが設けられ、これらレーザ投光器５３とレーザ受光器５４とが制御装置６０に備えた投受光制御部５５に接続されてばね長計測装置５６（本発明に係る「ばね長計測手段」に相当する）が構成されている。このばね長計測装置５６では、図４に示すようにガイドバー１７から側方にオフセットした走査ラインＬ３に沿ってコイルばね９１の線材９０を横切るように、レーザ投光器５３がレーザ光を走査する。すると、そのレーザ光をレーザ受光器５４が受光し、コイルばね９１によってレーザ光が遮られた位置に基づいて、投受光制御部５５がコイルばね９１のばね長を検出する。
【００３１】
このばね成形機１０には、画像処理用のカメラ５０（具体的には、ＣＣＤカメラ）が備えられている。カメラ５０は、ガイドバー１７の軸方向と直交する方向に光軸を有し、ガイドバー１７に対して斜め上方に配置されている。そして、カメラ５０は、図１４に示すようにガイドバー１７に沿って成長していくコイルばね９１を、逐次、側方から撮影する。なお、このカメラ５０には、環状の照明器５１（図１参照）が図示しないブラケットにて一体に固定されている。
【００３２】
カメラ５０で撮影した画像は制御装置６０に備えた画像処理装置５２に取り込まれる。その画像は縦横に複数の画素データをマトリックス状に並べてなり、各画素データは、「白」と「黒」とからなる２値信号の情報を有している。そして、画素データの「黒」の画素データの密集度により、画像上における影の濃淡が表されている。画像処理装置５２には、取り込んだ画像を視認可能とするためのモニタ５２Ｍが接続されている。図７及び図８には、画像処理装置５２が取り込んだ画像が概念的に示されている。ここで、コイルばね９１は、断面円形であるから、カメラ５０側の照明器５１からコイルばね９１に向かった光は、コイルばね９１の周方向における位置の相違により反射の程度が異なる。そして、カメラ５０側から見て線材９０の幅方向の中央部分では、カメラ５０への反射光が強いために明るくなる。また、ガイドバー１７も断面円形であるから、ガイドバー１７の幅方向の両側部分でカメラ５０への反射光が弱くなり、暗くなる。また、コイルばね９１は、ガイドバー１７に比べて径が大きいため、ガイドバー１７の両側の黒い部分の画像上にはコイルばね９１の中央部の白い部分が写し出される。これにより、そのガイドバー１７を背景にして線材９０の側部輪郭線Ｒ１が明確に区別可能になっている。
【００３３】
画像処理装置５２は、図１０に示した画像処理プログラムＰＧ１を実行して、画像処理を行う。すると、まず基準線設定処理（Ｓ１１）を実行して、図７に示すように、取り込んだ画像上に、第１基準線Ｌ１及び第２基準線Ｌ２を設定する。具体的には、例えば、ガイドバー１７の幅方向における両側部の輪郭線（図７のＲ３）からガイドバー１７の幅方向の中心線を求め、その中心線を上下にオフセットして、これら第１基準線Ｌ１及び第２基準線Ｌ２を設定する。これにより、第１基準線Ｌ１及び第２基準線Ｌ２は、コイルばね９１の巻回軸方向に延びかつ、ガイドバー１７を背景にした線材９０の側部輪郭線Ｒ１を横切った状態になる。
【００３４】
次いで、画素データ抽出処理（図１０のＳ１２）を実行して、第１基準線Ｌ１及び第２基準線Ｌ２に沿って並んだ画素データ群を取り出す。具体的には、例えば、１ビットの幅で、第１基準線Ｌ１に沿って並んだ画素データ群を取り込むと共に、１ビットの幅で、第２基準線Ｌ２に沿って並んだ画素データ群を取り込む。図９には、第１基準線Ｌ１に沿って並んだ１ビット幅の線状の画素データ群の一部が示されている。同図において、正方形の升の１つが１つの画素データＧ１に相当する。
【００３５】
次いで、先頭交点特定処理（図１０のＳ１３：本発明に係る「先頭交点検出手段」に相当する）を実行して、第１基準線Ｌ１と線材９０の側部輪郭線Ｒ１との交点のうちコイルばね９１の先頭に位置した第１先頭交点Ｐ１を求めると共に、第２基準線Ｌ２と線材９０の側部輪郭線Ｒ１との交点のうちコイルばね９１の先頭に位置した第２先頭交点Ｐ２を求める。具体的には、第１基準線Ｌ１に沿って並んだ１ビット幅の線状の画素データ群に対して、基台１１から離れた側から所定のビットパターンを検索していく。その一例としては、例えば、図９に示すように基台１１から離れた側（図９の右側）から検索していき、同図の符号Ａ１で示した部位のように、「黒」の画素データが３ビット以上連続した後、「白」の画素データが３ビット以上連続したビットパターンを最初に認定した場合に、それら連続した「白」の画素データの先頭の画素データＧ１の位置を、第１先頭交点Ｐ１として求める。第２先頭交点Ｐ２に関しても同様にして求める。
【００３６】
次いで、交点間ずれ量演算処理（図１０のＳ１４：本願発明に係る「交点間ずれ量検出手段」に相当する）を実行して、第１先頭交点Ｐ１と第２先頭交点Ｐ２との間でコイルばね９１の巻回軸方向におけるずれ量を、交点間ずれ量Ｚｐとして求める。具体的には、第１基準線Ｌ１及び第２基準線Ｌ２において上記した所定のビットパターンの検索開始位置を、コイルばね９１の巻回軸方向における同一位置に設定しておき、その検索開始位置から第１先頭交点Ｐ１までのビット長と、検索開始位置から第２先頭交点Ｐ２までのビット長との差分を上記した交点間ずれ量Ｚｐとして求める。
【００３７】
次いで、状態検出処理（Ｓ１５：本発明に係る「計測可能状態検出手段」に相当する）を実行して、交点間ずれ量Ｚｐが、予め設定された所定の閾値以上であるか否かを判別し、閾値以上であった場合を計測可能状態として検出して状態検出信号Ｊｋを制御回路６０Ｃに出力する。
【００３８】
ここで、図７に示すようにコイルばね９１の先頭部分のシルエットは、線材９０の先端切り口９２を挟んで段差状になるから、線材の先端切り口９２が第１基準線Ｌ１と第２基準線Ｌ２との間に位置した場合には（図８参照）、それ以外の場合（図７参照）に比べて交点間ずれ量Ｚｐが大きくなる。そこで、上記閾値は、先端切り口９２が第１基準線Ｌ１と第２基準線Ｌ２との間に位置した場合（図８参照）の交点間ずれ量Ｚｐより常に小さく、先端切り口９２が第１基準線Ｌ１と第２基準線Ｌ２との間に位置しなかった場合（図７参照）の交点間ずれ量Ｚｐより常に大きな値に設定されている。そして、交点間ずれ量Ｚｐが閾値以上であった場合に、状態検出信号Ｊｋを出力し、そうではなかった場合には状態検出信号Ｊｋを出力しない。
【００３９】
なお、図１４には、横軸を例えば線材９０の送給量Ｘに対する、コイルばね９１の基端部から第１先頭交点Ｐ１までの巻回軸方向における距離Ｙ１のグラフＧｆ１と、コイルばね９１の基端部から第２先頭交点Ｐ２までの巻回軸方向における距離Ｙ２のグラフＧｆ２とが示されている。同図では、一定の間隔で両グラフＧｆ１，Ｇｆ２の縦軸方向の間隔が広がり、この広がるタイミングで、線材９０の先端切り口９２が第１基準線Ｌ１と第２基準線Ｌ２との間を通過してコイルばね９１が１回転することが分かる。
【００４０】
制御装置６０の制御回路６０Ｃは、画像処理装置５２から状態検出信号Ｊｋを取得したことを条件にして、コイルばね９１のばね長Ｂｊと線材９０の送給量Ｘｊとを実測する。具体的には、制御回路６０ＣのＣＰＵ６１が、前記したＮＣプログラムにより線材９０を１つずつ成形する毎に、図１０〜図１３に示したカウンタ更新プログラムＰＧ２と、ばね長補正プログラムＰＧ３と、コイル径補正プログラムＰＧ４とをマルチタスク機能により同時に実行する。
【００４１】
そして、カウンタ更新プログラムＰＧ２を実行すると、図１１に示すように、検出信号カウンタＮが初期値の「０」にリセットされ（Ｓ２１）、その後、画像処理装置５２から状態検出信号Ｊｋを取得する度に（Ｓ２２：ＹＥＳ）、検出信号カウンタＮを１つインクリメントする（Ｓ２３）。これにより、コイルばね９１が、ガイドバー１７の回りを１回転して、先端切り口９２が所定の位置（第１基準線Ｌ１と第２基準線Ｌ２との間）を通過する度に検出信号カウンタＮがインクリメントされていく。
【００４２】
また、ばね長補正プログラムＰＧ３を実行すると、図１２に示すように、カウンタｉが初期値の「０」にリセットされると共に、成形前のばね長Ｂｊ（０）が「０」に設定される（Ｓ３１）。そして、検出信号カウンタＮが、「２」、「５」、「８」又は「１２」の何れかの値になるまで待機し（Ｓ３２：ＮＯのループ）、何れかの値になったときに（Ｓ３２：ＹＥＳ）に、カウンタｉを１つインクリメントして（Ｓ３３）、ばね長計測装置５６にてばね長の計測を行い、その計測結果をＢｊ（ｉ）に取り込む（Ｓ３４）。
【００４３】
次いで、そのばね長Ｂｊ（ｉ）からその前に計測したばね長Ｂｊ（ｉ−１）を減算し、或いは、最初に計測したばね長Ｂｊ（１）の場合には、成形前のばね長Ｂｊ（０）を減算して区間ばね長Ｂｊを求める（Ｓ３５）。
【００４４】
次いで、予めデータテーブルに記憶しておいた区間ばね長の理論値Ｂｒ（ｉ）を、区間ばね長Ｂｊから減算して実測値と理論値とのずれ量ΔＢを求める（Ｓ３６）。ここで、区間ばね長の理論値Ｂｒ（ｉ）は、例えば、コイルばね９１の一部の区間に含まれる巻回数と設計上のピッチとの積として求めることができる。そして、ずれ量ΔＢに所定の係数Ｋ３を乗じた値を、前記したＮＣプログラムにおける補正値Ｈ３に設定し（Ｓ３７）、上記ステップＳ３２に戻る。これにより、１つのコイルばね９１の成形中において、検出信号カウンタＮが、「２」、「５」、「８」又は「１２」になる計４回のタイミングで、ピッチ工具１４の目標位置データＤ３が補正される。
【００４５】
コイル径補正プログラムＰＧ４が実行されると、図１３に示すように検出信号カウンタＮが「２」になるまで待機し（Ｓ４１：ＮＯのループ）、検出信号カウンタＮが「２」になったこと（Ｓ４１：ＹＥＳ）を開始条件にして、線材送給装置２０により線材９０の送給量Ｘｊの計測を開始する（Ｓ４２）。そして、検出信号カウンタＮが「５」になるまで送給量を計測し続け（Ｓ４３：ＮＯのループ）、検出信号カウンタＮが「５」になったこと（Ｓ４３：ＹＥＳ）を終了条件にして送給量Ｘｊの計測を終了する（Ｓ４４）。
【００４６】
次いで、予めデータテーブルに記憶しておいた線材９０の理論上の送給量Ｘｒ（ｉ）を、実測した送給量Ｘｊから減算してずれ量ΔＸを求める（Ｓ４５）。ここで、理論上の送給量Ｘｒ（ｉ）は、検出信号カウンタＮが「２」から「５」になるまでの巻回数「３」を設計上のコイル径とピッチとの関数に乗じて求めることができる。そして、ずれ量ΔＸに所定の係数Ｋ１を乗じた値を、前記したＮＣプログラムにおける補正値Ｈ１に設定すると共に、ずれ量ΔＸに所定の係数Ｋ２を乗じた値を補正値Ｈ２に設定し（Ｓ４６）、このコイル径補正プログラムＰＧ４を終了する。これにより、１つのコイルばね９１の成形中において初期の段階で成形工具１６，１６の目標位置データＤ１，Ｄ２が補正される。
【００４７】
本実施形態のばね成形機１０の構成は以上である。
ばね成形機１０の動作を説明する。ばね成形機１０は、ＮＣプログラムを繰り返して実行することで線材９０からコイルばね９１を成形して後続の線材９０から切り離す動作を繰り返す。このとき、各コイルばね９１は、ガイドバー１７の外側に挿通されて、ガイドバー１７の回りを回転しながら成長し、コイルばね９１の先頭部分が基台１１から離れる方向に移動していく。そして、この成長していくコイルばね９１の画像が、所定周期で、逐次、側方からカメラ５０により撮影され、それら撮影された画像が、逐次、画像処理装置５２に取り込まれる。
【００４８】
画像処理装置５２は、取り込んだ画像を、所定周期で、順次、以下のように処理していく。即ち、取り込んだ画像のうちガイドバー１７を背景にした線材９０の側部輪郭線Ｒ１を横切るように第１基準線Ｌ１と第２基準線Ｌ２とを設定する（図７参照）。そして、第１基準線Ｌ１と線材９０の側部輪郭線Ｒ１との交点のうちコイルばね９１の先頭に位置した第１先頭交点Ｐ１と、第２基準線Ｌ２と線材９０の側部輪郭線Ｒ１との交点のうちコイルばね９１の先頭に位置した第２先頭交点Ｐ２とを特定し、それら第１先頭交点Ｐ１と第２先頭交点Ｐ２との間で巻回軸方向における交点間ずれ量Ｚｐを求める。ここで、コイルばね９１の先頭部分のシルエットは、線材９０の先端切り口９２を挟んで段差状になるから、図８に示すように、先端切り口９２が第１基準線Ｌ１と第２基準線Ｌ２との間に位置した場合には、図７に示すように先端切り口９２が第１基準線Ｌ１と第２基準線Ｌ２との間から外れた場合に比べて交点間ずれ量Ｚｐが大きくなって閾値以上になる。そして、交点間ずれ量Ｚｐが閾値以上になった状態を計測可能状態として検出し、状態検出信号Ｊｋを出力する。
【００４９】
ここで、本実施形態では、図１５の最下段に示すように、コイルばね９１全体で少なくとも１２巻き以上巻回される。換言すれば、コイルばね９１はガイドバー１７の回りを１２回以上回転して先端切り口９２が第１基準線Ｌ１を１２回以上通過し、ばね成形機１０の制御回路６０Ｃは画像処理装置５２から１２回以上の状態検出信号Ｊｋを受信する。そして、制御回路６０ＣのＣＰＵ６１は、コイルばね９１の成形開始から所定番目の状態検出信号Ｊｋを受けたことを条件にして、コイルばね９１の成形開始から終了迄の間に、コイルばね９１のばね長Ｂｊをばね長計測装置５６にて複数回計測する。そして、ばね長Ｂｊの計測を行った各区間毎の区間ばね長を求めて理論値と比較し、ピッチ工具１４の目標位置データＤ３を補正するから、成形されたコイルばね９１のばね長のばらつきが抑えられる。
【００５０】
また、ＣＰＵ６１は、コイルばね９１の成形開始から所定番目の状態検出信号Ｊｋを受けたことを開始条件にして、線材９０の送給量Ｘｊの計測を開始し、その後所定の巻回数分の線材９０を送給してから状態検出信号Ｊｋを受けたことを終了条件にして送給量Ｘｊの計測を終了する。ここで、画像処理装置５２は、コイルばね９１がガイドバー１７の回りの一定の回転位置に位置した場合にのみ状態検出信号Ｊｋを出力する（即ち、計測可能状態を検出する）ので、開始条件から終了条件までの間に実際に成形された巻回数のばらつきは抑えられる。また、線材の送給量Ｌは、コイル径をＤ、ピッチをＰ、巻回数をＮ、座巻き部分の線材長さをａとすると、
Ｌ＝（（π・Ｄ）２＋Ｐ２）０．５×Ｎ＋ａ
であるから、上記の如く巻回数のばらつきが小さいと、線材９０の送給量の理論値と実測値とのずれ量ΔＸにコイル径及びピッチのばらつきが反映される。そして、そのずれ量を低減させるように成形工具１６，１６の目標位置データＤ１，Ｄ２を補正するから、成形された線材９０のコイル径のばらつきも抑えられる。
【００５１】
上記の如く、線材９０は成形中に形状がばらついても、ピッチ工具１４の目標位置データＤ３及び／又は成型工具１６，１６の位置データＤ１，Ｄ２を補正することにより、そのばらつきの要因が迅速に排除される。そして、１２回以上の所定回数分巻回されてからコイルばね９１を後続の線材９０から切断することでコイルばね９１が完成する。
【００５２】
このように本実施形態のばね成形機１０によれば、コイルばね９１の先頭部分における線材９０の先端切り口９２が第１基準線Ｌ１と第２基準線Ｌ２との間に位置して交点間ずれ量Ｚｐが閾値以上になったことを条件して、コイルばね９１のばね長又は線材９０の送給量Ｘｊを計測するので、計測時におけるコイルばね９１の回転位置が安定し、従来より正確な計測が可能になる。これにより、コイルばね９１の形状のばらつきが抑えられ、歩留まりを向上させることができる。
【００５３】
［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００５４】
（１）前記実施形態において、送給量Ｘｊを計測するための開始条件及び終了条件が成立する手前で線材送給装置２０による線材送給速度を減速することが好ましい。これにより、線材９０の先端切り口９２が第１基準線Ｌ１と第２基準線Ｌ２との間に比較的ゆっくり進入し、画像処理装置５２が計測可能状態を検出する際のコイルばね９１の回転位置がより一層安定し、より精度が高い計測を行うことが可能になる。
【００５５】
（２）前記実施形態では、コイル径補正のために、制御回路６０ＣのＣＰＵ６１が、画像処理装置５２から状態検出信号Ｊｋを取得したことを開始条件にして送給量Ｘｊの計測を開始したが、新たにコイルばね９１の成形を開始したことを開始条件にして送給量Ｘｊの計測を開始する構成にしてもよい。
【００５６】
（３）前記実施形態では、開始条件から終了条件までに送給される理論上の線材９０の送給量Ｘｒ（ｉ）と実際の送給量Ｘｊとのずれ量ΔＸを求め、そのずれ量ΔＸに基づいてコイル径を補正していたが、以下のように構成してしてもよい。即ち、コイルばね９１の成形を開始したことを開始条件にして線材９０の送給量Ｘｊの計測を開始し、図１７（Ａ）に示すように、線材９０の送給量Ｘｊが終了条件に至る長さより理論上、所定の基準送給量Ｓｒだけ不足した長さになる基準位置Ｑ１まで通常の送給速度で線材９０を送給する。そして、基準位置Ｑ１から低速で線材９０を送給して、画像処理装置５２が状態検出信号Ｊｋを出力した終了位置（先端切り口９２が第１基準線Ｌ１に達した位置）までの間の実際の送給量Ｓｊを計測すると共に、実際の送給量Ｓｊと理論上の送給量Ｓｒとのずれ量ΔＳ（＝Ｓｊ−Ｓｒ）を求め、このずれ量ΔＳに基づいてコイル径を補正する。次いで、その終了位置の通過を開始条件にして、そこから、図１７（Ｂ）に示すように、線材９０の送給量Ｘｊが終了条件に至る長さより理論上、所定の基準送給量Ｓｒだけ不足した基準位置Ｑ１まで通常の送給速度で線材９０を送給し、その基準位置Ｑ１から低速で線材９０を送給して終了位置までの間の実際の送給量Ｓｊと理論上の送給量Ｓｒとのずれ量ΔＳを求め、このずれ量ΔＳに基づいてコイル径を補正する。以下、これを繰り返す。
【００５７】
（４）前記実施形態では、ばね長計測装置５６によりコイルばね９１のばね長を計測していたが、画像処理にてばね長を計測してもよい。
【００５８】
（５）前記実施形態のばね成形機１０は、ピッチ工具１４及び成形工具１６，１６の目標位置データＤ１〜Ｄ３の全部を補正していたが、何れか１つ又は２つの目標位置データを補正する構成にしてもよい。そのために、例えば、コイルばねのばね長のみを計測する構成、線材の送給量のみを計測する構成にしてもよい。
【００５９】
（６）前記実施形態の理論値には、設計上の数値から算出された値のみならず、良品のコイルばねを成形する過程において求められた経験値も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施形態に係るばね成形機の正面図
【図２】ばね成形機の一部を拡大した部分拡大正面図
【図３】ばね成形機の側面図
【図４】ばね成形機の一部を拡大した部分拡大側面図
【図５】ばね成形機の制御上の構成を示した概念図
【図６】ＮＣプログラムの一部を示したプログラムリスト
【図７】ガイドバーとコイルばねの画像の概念図
【図８】ガイドバーとコイルばねの画像の概念図
【図９】第１基準線に沿った画素データ群の概念図
【図１０】画像処理プログラムのフローチャート
【図１１】カウンタ更新プログラムのフローチャート
【図１２】ばね長補正プログラムのフローチャート
【図１３】コイル径補正プログラムのフローチャート
【図１４】送給量と第１先頭交点及び第２先頭交点との位置関係を示したグラフ
【図１５】送給量と各先頭交点の位置と関係を示したグラフ
【図１６】送給量とばね長との関係を示したグラフ
【図１７】他の実施形態のばね成形機の一部を拡大した部分拡大側面図
【図１８】コイルばねの側面図
【符号の説明】
【００６１】
１０ ばね成形機
１１ 基台
１４ ピッチ工具
１６ 成形工具
１７ ガイドバー
２０ 線材送給装置
５０ カメラ
５２ 画像処理装置
５３ レーザ投光器
５４ レーザ受光器
５６ ばね長計測装置（ばね長計測手段）
６０ 制御装置
６０Ｃ 制御回路（制御部）
９０ 線材
９１ コイルばね
９２ 先端切り口
Ｄ１〜Ｄ３ 目標位置データ
Ｌ１ 第１基準線
Ｌ２ 第２基準線
Ｌ３ 走査ライン
Ｐ１ 第１先頭交点
Ｐ２ 第２先頭交点
Ｒ１ 側部輪郭線
Ｚｐ 交点間ずれ量
ΔＢ，ΔＸ、ΔＳ ずれ量
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形中のコイルばねの画像をカメラを通して随時取り込み画像処理を行う画像処理装置と、その画像処理装置から取得した情報に応じて工具の位置を補正するばね成形機とに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なコイルばねに比べて、ばね長が比較的長く、ピッチが比較的粗く、さらに、線径ｄに対するコイル径Ｄの比率（＝Ｄ／ｄ）が比較的大きいコイルばねは、形状がばらつき易く、歩留まりが悪い。これに対し、光学式のばね長計測装置を備えると共に、線材の基準送給量とコイルばねの基準ばね長とを予め対応させて記憶したばね成形装置が知られている。このばね成形機では、線材の送給量が基準送給量に達すると、その基準送給量に対応した基準ばね長と、実測したばね長とのずれ量を求め、そのずれ量に応じてピッチ工具の位置を補正していた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭５３−１２３３６３号公報（請求項１及び２、第４ページ右上欄、第５頁左下欄２〜１０行目、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、コイルばねが回転しながら成長していく途中で線材の送給量が基準送給量に達したときに、図１８に示すように線材１の先端切り口１Ａの位置が巻回方向（図１８の上下方向）でばらつき得る。このため、従来の構成では、基準ばね長と実測したばね長との間で、先端切り口１Ａの位置、即ち、巻き数が異なった条件の下、それら基準ばね長と実測したばね長とのずれ量を求めてピッチ工具の位置の補正を行うことになっていた。このため、補正が的確に行われず、コイルばねの形状がばらついて歩留まりが悪くなっていた。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、コイルばねにおける計測位置を安定させることが可能な画像処理装置と、その画像処理装置を用いてコイルばねの歩留まりをよくすることが可能なばね成形機との提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る画像処理装置は、ばね成形機によって線材から成形されかつガイドバーの外側に挿通されて回転しながら成長していくコイルばねの画像を、逐次、側方からカメラを通して取り込んで画像処理を行う画像処理装置において、コイルばねの巻回軸方向に延びかつ所定の間隔を開けて平行になった第１基準線及び第２基準線が、コイルばねの画像のうちガイドバーを背景にした線材の側部輪郭線を横切るように設定され、第１基準線と線材の側部輪郭線との交点のうちコイルばねの先頭に位置した第１先頭交点と、第２基準線と線材の側部輪郭線との交点のうちコイルばねの先頭に位置した第２先頭交点とを同一画像上で検出する先頭交点検出手段と、それら第１先頭交点と第２先頭交点との巻回軸方向におけるずれ量を交点間ずれ量として検出する交点間ずれ量検出手段と、線材の先端切り口が、第１基準線と第２基準線との間に位置して交点間ずれ量が所定の閾値以上になった状態を計測可能状態として検出する計測可能状態検出手段とを備えたところに特徴を有する。
【０００６】
請求項２の発明に係るばね成形機は、線材を送給する線材送給装置と、コイルばねのピッチを変更可能なピッチ工具と、予め設定された目標位置データに基づいてサーボモータにてピッチ工具の位置を制御する制御部と、請求項１に記載の画像処理装置と、画像処理装置が計測可能状態を検出したことを条件にして、コイルばねのばね長を計測するばね長計測手段と、ばね長計測手段にて計測した実際のばね長と理論上のばね長とのずれ量を低減させるように目標位置データを補正するばね長補正手段とを備えたところに特徴を有する。
【０００７】
請求項３の発明に係るばね成形機は、線材を送給する線材送給装置と、コイルばねのコイル径を変更可能な成形工具と、予め設定された目標位置データに基づいてサーボモータにて成形工具の位置を制御する制御部と、請求項１に記載の画像処理装置と、コイルばねの成形を開始したこと、又は、画像処理装置が計測可能状態を検出したことを開始条件にして、線材の送給量の計測を開始し、それから所定の巻回数分の線材が送給された後、画像処理装置が計測可能状態を検出したことを終了条件にして計測を終了し、開始条件から終了条件までの間に計測された実際の送給量と理論上の送給量とのずれ量を求める送給ずれ量計測手段と、送給ずれ量計測手段が求めた実際の送給量と理論上の送給量とのずれ量を低減させるように目標位置データを補正するコイル径補正手段とを備えたところに特徴を有する。
【０００８】
請求項４の発明に係るばね成形機は、線材を送給する線材送給装置と、コイルばねのコイル径を変更可能な成形工具と、コイルばねのピッチを変更可能なピッチ工具と、予め設定された目標位置データに基づいてサーボモータにて成形工具及びピッチ工具の位置を制御する制御部と、請求項１に記載の画像処理装置と、画像処理装置が計測可能状態を検出したことを条件にして、コイルばねのばね長を計測するばね長計測手段と、ばね長計測手段にて計測した実際のばね長と理論上のばね長とのずれ量を低減させるように目標位置データを補正するばね長補正手段と、コイルばねの成形を開始したこと、又は、画像処理装置が計測可能状態を検出したことを開始条件にして、線材の送給量の計測を開始し、それから所定の巻回数分の線材が送給された後、画像処理装置が計測可能状態を検出したことを終了条件にして計測を終了し、開始条件から終了条件までの間に計測された実際の送給量と理論上の送給量とのずれ量を求める送給ずれ量計測手段と、送給ずれ量計測手段が求めた実際の送給量と理論上の送給量とのずれ量を低減させるように目標位置データを補正するコイル径補正手段とを備えたところに特徴を有する。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項２又は４に記載のばね成形機において、ばね長計測手段は、ガイドバーから側方にオフセットした走査ラインに沿ってレーザ光を走査するレーザ投光器と、レーザ投光器に対向配置されて、レーザを受光するレーザ受光器と、レーザ投光器からレーザ受光器へのレーザ光がコイルばねの先頭によって遮られた位置に基づいて、コイルばねのばね長を検出する演算処理部とを備えてなるところに特徴を有する。
【００１０】
請求項６の発明は、請求項３又は４に記載のばね成形機において、制御部は、開始条件又は終了条件が成立する手前で、線材送給装置による線材送給速度を減速するように構成したところに特徴を有する。
【００１１】
請求項７の発明は、請求項３又は４に記載のばね成形機において、開始条件から終了条件までに送給される理論上の線材の送給量をＬｒとし、コイルばねの１巻き分より短く設定された所定の基準送給量をＳｒとすると、制御部は、開始条件からＬｒ−Ｓｒを目標送給量として線材を送給した基準位置で線材送給速度を減速し、送給ずれ量計測手段は、基準位置から画像処理装置が計測可能状態を検出した終了位置までの間の実際の送給量を計測すると共に、その実際の送給量をＳｊとすると、Ｓｊ−Ｓｒを実際の送給量と理論上の送給量とのずれ量として求めるように構成されたところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１２】
［請求項１の発明］
請求項１に係る画像処理装置では、コイルばねの画像のうちガイドバーを背景にした線材の側部輪郭線を横切るように第１基準線と第２基準線とが設定される。そして、第１基準線と線材の側部輪郭線との交点のうちコイルばねの先頭に位置した第１先頭交点と、第２基準線と線材の側部輪郭線との交点のうちコイルばねの先頭に位置した第２先頭交点との間の巻回軸方向におけるずれ量が交点間ずれ量として検出される。ここで、ガイドバーを背景にしたコイルばねの先頭部分のシルエットは、線材の先端切り口を挟んで段差状になるから、線材の先端切り口が第１基準線と第２基準線との間に位置した場合には、それ以外の場合に比べて交点間ずれ量が大きくなって所定の閾値以上になり、この状態が計測可能状態として検出される。即ち、本発明の画像処理装置によれば、コイルばねがガイドバーの回りに回転しながら成長していく過程で、コイルばねの先端切り口がガイドバーの回りの一定の回転位置に位置した場合のみを計測可能状態として検出する。これにより、画像処理装置が計測可能状態を検出したことを条件にして、コイルばねのばね長又は線材の送給量等を計測すれば、コイルばねにおける計測位置が安定し、従来より正確な計測が可能になる。
【００１３】
［請求項２の発明］
請求項２に係るばね成形機では、上記した請求項１に係る画像処理装置が計測可能状態を検出したことを条件にしてばね長を実測して理論値と比較し、ピッチ工具の目標位置データを補正するので従来より的確な補正が可能になり、ばね長のばらつきが抑えられ、歩留まりを向上させることができる。
【００１４】
［請求項３の構成］
請求項３の構成では、コイルばねの成形を開始したこと、又は、上記した請求項１に係る画像処理装置が計測可能状態を検出したことを開始条件にして送給ずれ量計測手段が線材の送給量の計測を開始し、その後所定の巻回数分の線材を送給して画像処理装置が計測可能状態を検出したことを終了条件にして線材の送給量の計測を終了する。ここで、請求項１に係る画像処理装置は、コイルばねの先端切り口がガイドバーの回りの一定の回転位置に位置した場合にのみ計測可能状態を検出するので、開始条件から終了条件までの間に実際に成形された巻回数のばらつきは抑えられる。また、線材の送給量Ｌは、コイル径をＤ、ピッチをＰ、巻回数をＮ、座巻き部分の線材長さをａとすると、
Ｌ＝（（π・Ｄ）２＋Ｐ２）０．５×Ｎ＋ａ
であるから、上記の如く巻回数のばらつきが小さいと、線材の送給量の理論値と実測値とのずれ量にピッチ又は／及びコイル径のばらつきが反映される。そして、そのうちコイル径のずれ量を低減させるように成形工具の目標位置データを補正するので、コイルばねのコイル径のばらつきが抑えられ、従来より歩留まりを向上させることができる。
【００１５】
［請求項４の発明］
請求項４の構成では、コイルばねの成形を開始したこと、又は、上記した請求項１に係る画像処理装置が計測可能状態を検出したことを条件にしてばね長を実測し、その実測値と理論値とを比較してピッチ工具の目標位置データを補正するので、従来より的確な補正が可能になり、ばね長のばらつきが抑えられる。また、画像処理装置が計測可能状態を検出したことを開始条件とし、その後に画像処理装置がまた計測可能状態を検出したことを終了条件にして、それら開始条件と終了条件の間に成形された所定の巻回数分の線材の送給量を実測する。そして、線材送給量の実測値と理論値とを比較して成形工具の目標位置データを補正するので、コイルばねのコイル径のばらつきが従来より抑えられる。これらにより、従来より歩留まりを向上させることができる。
【００１６】
［請求項５の発明］
請求項５の構成によれば、コイルばねのばね長をレーザを用いて非接触で計測することが可能になる。
【００１７】
［請求項６の発明］
請求項６の構成によれば、開始条件又は終了条件が成立する手前で、線材送給装置による線材送給速度を減速するので、線材の先端切り口が第１基準線と第２基準線との間に比較的ゆっくり進入し、画像処理装置が計測可能状態を検出する際のコイルばねの回転位置がより一層安定する。これにより、より精度が高い計測を行うことが可能になる。
【００１８】
［請求項７の発明］
請求項７の構成では、開始条件から終了条件までに送給される理論上の線材の送給量Ｌｒから所定の基準送給量Ｓｒを減算したＬｒ−Ｓｒを目標送給量として線材を送給した基準位置で線材送給速度を減速する。そして、その基準位置から画像処理装置が計測可能状態を検出した終了位置までの間の実際の送給量と理論上の送給量とのずれ量として求める。この構成によっても、開始条件から終了条件までに送給される理論上の線材の送給量と実際の線材の送給量とのずれ量を求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る一実施形態を図１〜図１６に基づいて説明する。
図１に示したばね成形機１０は、鉛直に起立した基台１１に、線材送給装置２０、１対の上下直動機構３０，３０、１対の傾斜直動機構４０，４０等を組み付けてなる。線材送給装置２０は、基台１１の前面に配置されて、上下に並んだ１対のローラ２１，２１を備えている。線材送給装置２０のうちローラ２１，２１同士の接合部分からは水平方向の一方側（図１の右側）に線材ガイド１２（一般に、「クイル」と呼ばれている）が延ばされ、その線材ガイド１２には、両ローラ２１，２１の共通した接線上に線材挿通孔（図示せず）が貫通形成されている。そして、ローラ２１，２１の間に線材９０を挟持し、送給用サーボモータ２２（図５参照）を駆動源にしてこれらローラ２１，２１を対称回転することで、線材９０が図１における右側に送給されて線材ガイド１２の先端から送り出される。なお、本実施形態のばね成形機１０で成形する線材９０は、断面が円形になっている。
【００２０】
図２に示すように線材ガイド１２に対して線材送給方向の前方には、基台１１から心金工具１３が突出している。心金工具１３は、断面半円形の棒状をなし、その平坦な側面１３Ａが、線材ガイド１２側を向いている。
【００２１】
図１に示すように１対の傾斜直動機構４０，４０は、基台１１の前面に固定された増設板４１，４１に取り付けられている。そして、一方の傾斜直動機構４０は、心金工具１３から線材送給装置２０と反対側の斜め上方に延び、他方の傾斜直動機構４０は、一方の傾斜直動機構４０の下方に配置されて、心金工具１３から離れるに従って斜め上方に向かうように延びている。各傾斜直動機構４０には、それらが延びた方向に直動するスライダ４３が備えられている。スライダ４３のうち心金工具１３から離れた側の端部にはリンク部材４２の一端部が回動可能に連結され、そのリンク部材４２の他端部が、回動円盤４５の偏心軸４５Ｊに回動可能に連結されている。回動円盤４５は、増設板４１に対して回動可能に軸支され、その回転中心から偏心した位置に偏心軸４５Ｊが配置されている。そして、増設板４１の裏面側に取り付けられた上下動用サーボモータ４６によって回動円盤４５が回転駆動され、これによりスライダ４３が直動する。
【００２２】
各傾斜直動機構４０のスライダ４３の心金工具１３側には工具取付具４３Ａが取り付けられており、この工具取付具４３Ａには成形工具１６がそれぞれ固定されている。図２に示すように、一方の傾斜直動機構４０に備えた成形工具１６は、心金工具１３に対して斜め上方から突き合わされ、他方の傾斜直動機構４０に備えた成形工具１６が、心金工具１３に対して斜め下方から突き合わされている。また、これら成形工具１６，１６の先端面には、図示しない丸溝が上下方向に延びている。そして、線材送給装置２０から送給された線材９０が各成形工具１６，１６の丸溝に案内されて上方に向けられ、これにより線材９０が心金工具１３を取り囲むように円弧状に成形されてコイルばね９１になり、図４に示すようにそのコイルばね９１が基台１１から離れる方向に成長していく。
【００２３】
図１及び図３に示すように上下直動機構３０，３０は、心金工具１３を間に挟んで上下に対称に配置されている。各上下直動機構３０には、傾斜直動機構４０のスライダ４３と同様にスライダ３１が備えられ、そのスライダ３１が、リンク部材３２を介して回動円盤３４の偏心軸３４Ｊに連結されている。そして、サーボモータ３５にて回動円盤３４を回転駆動することでスライダ３１が直動する。
【００２４】
上側の上下直動機構３０におけるスライダ３１には工具取付金具３１Ａが固定され、工具取付金具３１Ａには切断工具１５が固定されている。切断工具１５は角柱状をなし、工具取付金具３１Ａから鉛直下方に延びている。そして、切断工具１５を降下すると心金工具１３の平坦な側面１３Ａに隣接して擦れ違い、切断工具１５のエッジと心金工具１３のエッジとの間で線材９０が切断される。
【００２５】
下側の上下直動機構３０におけるスライダ３１には工具取付金具３１Ａが固定され、工具取付金具３１Ａには、ピッチ工具１４が固定されている。図４に示すようにピッチ工具１４の先端部のうち基台１１と反対側には、鉛直方向に対して傾斜した傾斜面１４Ａが備えられ、この傾斜面１４Ａがコイルばね９１を構成する線材９０に対して巻回軸方向で基台１１側から当接している。そして、ピッチ工具１４を上方に移動することで、コイルばね９１を構成する線材９０を基台１１から離れる方向に押して、コイルばね９１のピッチを大きくすることができる。
【００２６】
図３及び図４に示すように心金工具１３の同軸延長線上には、ガイドバー１７が設けられて心金工具１３の先端面に突き合わされている。このガイドバー１７は、断面円形をなしかつ先端にはテーパー部１７Ａを備えている。また、ガイドバー１７の基端部は、例えば、図示しない架台に着脱可能かつ心金金具１３に向かって前後移動可能に取り付けられている。そして、基台１１から離れるように成長したコイルばね９１がガイドバー１７の外側に挿通され、そのガイドバー１７の回りを回転しながら成長していく（図１６参照）。
【００２７】
なお、コイルばね９１が完成して、切断工具１５により後続の線材９０から切り離されると、ガイドバー１７が高速で後退し、コイルばね９１はガイドバー１７から外され自然落下する。
【００２８】
図５には、ばね成形機１０を駆動するための制御装置６０が示されている。制御装置６０の制御回路６０Ｃ（本発明に係る「制御部」に相当する）にはＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３、フラッシュメモリ６４が備えられている。そして、フラッシュメモリ６４に記憶したＮＣプログラムを実行することで、線材送給装置２０、上下直動機構３０，３０、傾斜直動機構４０，４０等が駆動されて線材９０からコイルばね９１が成形される。図６には、そのＮＣプログラムの一部の一例が示されている。同図に示すように、ＮＣプログラムでは、工具の移動コマンドである「ＧＯ１」に、指定工具番号「Ｚ１」〜［Ｚ３］と、その指定された工具の目標位置データＤ１〜Ｄ３とが並記されている。ここで、例えば、「Ｚ１」は一方の成形工具１６を指し、「Ｚ２」は他方の成形工具１６を指し、「Ｚ３」はピッチ工具１４を指している。そして、指定工具番号「Ｚ１」の右横には、目標位置データＤ１から補正値Ｈ１を減算する補正演算式が記載され、指定工具番号「Ｚ２」の右横には、目標位置データＤ２から補正値Ｈ２を減算する補正演算式が記載され、さらに、指定工具番号「Ｚ３」の右横には、目標位置データＤ３から補正値Ｈ３を減算する補正演算式が記載されている。そして、この補正演算式の演算結果の数値で特定される位置に、各指定工具番号「Ｚ１」〜「Ｚ３」の工具が位置決め制御される。即ち、目標位置データＤ１〜Ｄ３が、補正値Ｈ１〜Ｈ３の減算により補正可能な構成になっている。
【００２９】
制御回路６０Ｃは、本発明に係る「送給ずれ量計測手段」に相当し、送給用サーボモータ２２に備えた回転センサ（図示せず）の検出値を受け、計測開始から計測終了までの間における検出値の差分に基づいて線材９０の送給量を計測し、制御回路６０Ｃに備えたＣＰＵ６１が、後述するコイル径補正プログラムＰＧ４のステップＳ４５を実行することで、実際の送給量と理論上の送給量とのずれ量を求める。
【００３０】
図１に示すように、このばね成形機１０には、ガイドバー１７を挟んでレーザ投光器５３とレーザ受光器５４とが設けられ、これらレーザ投光器５３とレーザ受光器５４とが制御装置６０に備えた投受光制御部５５に接続されてばね長計測装置５６（本発明に係る「ばね長計測手段」に相当する）が構成されている。このばね長計測装置５６では、図４に示すようにガイドバー１７から側方にオフセットした走査ラインＬ３に沿ってコイルばね９１の線材９０を横切るように、レーザ投光器５３がレーザ光を走査する。すると、そのレーザ光をレーザ受光器５４が受光し、コイルばね９１によってレーザ光が遮られた位置に基づいて、投受光制御部５５がコイルばね９１のばね長を検出する。
【００３１】
このばね成形機１０には、画像処理用のカメラ５０（具体的には、ＣＣＤカメラ）が備えられている。カメラ５０は、ガイドバー１７の軸方向と直交する方向に光軸を有し、ガイドバー１７に対して斜め上方に配置されている。そして、カメラ５０は、図１４に示すようにガイドバー１７に沿って成長していくコイルばね９１を、逐次、側方から撮影する。なお、このカメラ５０には、環状の照明器５１（図１参照）が図示しないブラケットにて一体に固定されている。
【００３２】
カメラ５０で撮影した画像は制御装置６０に備えた画像処理装置５２に取り込まれる。その画像は縦横に複数の画素データをマトリックス状に並べてなり、各画素データは、「白」と「黒」とからなる２値信号の情報を有している。そして、画素データの「黒」の画素データの密集度により、画像上における影の濃淡が表されている。画像処理装置５２には、取り込んだ画像を視認可能とするためのモニタ５２Ｍが接続されている。図７及び図８には、画像処理装置５２が取り込んだ画像が概念的に示されている。ここで、コイルばね９１は、断面円形であるから、カメラ５０側の照明器５１からコイルばね９１に向かった光は、コイルばね９１の周方向における位置の相違により反射の程度が異なる。そして、カメラ５０側から見て線材９０の幅方向の中央部分では、カメラ５０への反射光が強いために明るくなる。また、ガイドバー１７も断面円形であるから、ガイドバー１７の幅方向の両側部分でカメラ５０への反射光が弱くなり、暗くなる。また、コイルばね９１は、ガイドバー１７に比べて径が大きいため、ガイドバー１７の両側の黒い部分の画像上にはコイルばね９１の中央部の白い部分が写し出される。これにより、そのガイドバー１７を背景にして線材９０の側部輪郭線Ｒ１が明確に区別可能になっている。
【００３３】
画像処理装置５２は、図１０に示した画像処理プログラムＰＧ１を実行して、画像処理を行う。すると、まず基準線設定処理（Ｓ１１）を実行して、図７に示すように、取り込んだ画像上に、第１基準線Ｌ１及び第２基準線Ｌ２を設定する。具体的には、例えば、ガイドバー１７の幅方向における両側部の輪郭線（図７のＲ３）からガイドバー１７の幅方向の中心線を求め、その中心線を上下にオフセットして、これら第１基準線Ｌ１及び第２基準線Ｌ２を設定する。これにより、第１基準線Ｌ１及び第２基準線Ｌ２は、コイルばね９１の巻回軸方向に延びかつ、ガイドバー１７を背景にした線材９０の側部輪郭線Ｒ１を横切った状態になる。
【００３４】
次いで、画素データ抽出処理（図１０のＳ１２）を実行して、第１基準線Ｌ１及び第２基準線Ｌ２に沿って並んだ画素データ群を取り出す。具体的には、例えば、１ビットの幅で、第１基準線Ｌ１に沿って並んだ画素データ群を取り込むと共に、１ビットの幅で、第２基準線Ｌ２に沿って並んだ画素データ群を取り込む。図９には、第１基準線Ｌ１に沿って並んだ１ビット幅の線状の画素データ群の一部が示されている。同図において、正方形の升の１つが１つの画素データＧ１に相当する。
【００３５】
次いで、先頭交点特定処理（図１０のＳ１３：本発明に係る「先頭交点検出手段」に相当する）を実行して、第１基準線Ｌ１と線材９０の側部輪郭線Ｒ１との交点のうちコイルばね９１の先頭に位置した第１先頭交点Ｐ１を求めると共に、第２基準線Ｌ２と線材９０の側部輪郭線Ｒ１との交点のうちコイルばね９１の先頭に位置した第２先頭交点Ｐ２を求める。具体的には、第１基準線Ｌ１に沿って並んだ１ビット幅の線状の画素データ群に対して、基台１１から離れた側から所定のビットパターンを検索していく。その一例としては、例えば、図９に示すように基台１１から離れた側（図９の右側）から検索していき、同図の符号Ａ１で示した部位のように、「黒」の画素データが３ビット以上連続した後、「白」の画素データが３ビット以上連続したビットパターンを最初に認定した場合に、それら連続した「白」の画素データの先頭の画素データＧ１の位置を、第１先頭交点Ｐ１として求める。第２先頭交点Ｐ２に関しても同様にして求める。
【００３６】
次いで、交点間ずれ量演算処理（図１０のＳ１４：本願発明に係る「交点間ずれ量検出手段」に相当する）を実行して、第１先頭交点Ｐ１と第２先頭交点Ｐ２との間でコイルばね９１の巻回軸方向におけるずれ量を、交点間ずれ量Ｚｐとして求める。具体的には、第１基準線Ｌ１及び第２基準線Ｌ２において上記した所定のビットパターンの検索開始位置を、コイルばね９１の巻回軸方向における同一位置に設定しておき、その検索開始位置から第１先頭交点Ｐ１までのビット長と、検索開始位置から第２先頭交点Ｐ２までのビット長との差分を上記した交点間ずれ量Ｚｐとして求める。
【００３７】
次いで、状態検出処理（Ｓ１５：本発明に係る「計測可能状態検出手段」に相当する）を実行して、交点間ずれ量Ｚｐが、予め設定された所定の閾値以上であるか否かを判別し、閾値以上であった場合を計測可能状態として検出して状態検出信号Ｊｋを制御回路６０Ｃに出力する。
【００３８】
ここで、図７に示すようにコイルばね９１の先頭部分のシルエットは、線材９０の先端切り口９２を挟んで段差状になるから、線材の先端切り口９２が第１基準線Ｌ１と第２基準線Ｌ２との間に位置した場合には（図８参照）、それ以外の場合（図７参照）に比べて交点間ずれ量Ｚｐが大きくなる。そこで、上記閾値は、先端切り口９２が第１基準線Ｌ１と第２基準線Ｌ２との間に位置した場合（図８参照）の交点間ずれ量Ｚｐより常に小さく、先端切り口９２が第１基準線Ｌ１と第２基準線Ｌ２との間に位置しなかった場合（図７参照）の交点間ずれ量Ｚｐより常に大きな値に設定されている。そして、交点間ずれ量Ｚｐが閾値以上であった場合に、状態検出信号Ｊｋを出力し、そうではなかった場合には状態検出信号Ｊｋを出力しない。
【００３９】
なお、図１４には、横軸を例えば線材９０の送給量Ｘに対する、コイルばね９１の基端部から第１先頭交点Ｐ１までの巻回軸方向における距離Ｙ１のグラフＧｆ１と、コイルばね９１の基端部から第２先頭交点Ｐ２までの巻回軸方向における距離Ｙ２のグラフＧｆ２とが示されている。同図では、一定の間隔で両グラフＧｆ１，Ｇｆ２の縦軸方向の間隔が広がり、この広がるタイミングで、線材９０の先端切り口９２が第１基準線Ｌ１と第２基準線Ｌ２との間を通過してコイルばね９１が１回転することが分かる。
【００４０】
制御装置６０の制御回路６０Ｃは、画像処理装置５２から状態検出信号Ｊｋを取得したことを条件にして、コイルばね９１のばね長Ｂｊと線材９０の送給量Ｘｊとを実測する。具体的には、制御回路６０ＣのＣＰＵ６１が、前記したＮＣプログラムにより線材９０を１つずつ成形する毎に、図１０〜図１３に示したカウンタ更新プログラムＰＧ２と、ばね長補正プログラムＰＧ３と、コイル径補正プログラムＰＧ４とをマルチタスク機能により同時に実行する。
【００４１】
そして、カウンタ更新プログラムＰＧ２を実行すると、図１１に示すように、検出信号カウンタＮが初期値の「０」にリセットされ（Ｓ２１）、その後、画像処理装置５２から状態検出信号Ｊｋを取得する度に（Ｓ２２：ＹＥＳ）、検出信号カウンタＮを１つインクリメントする（Ｓ２３）。これにより、コイルばね９１が、ガイドバー１７の回りを１回転して、先端切り口９２が所定の位置（第１基準線Ｌ１と第２基準線Ｌ２との間）を通過する度に検出信号カウンタＮがインクリメントされていく。
【００４２】
また、ばね長補正プログラムＰＧ３を実行すると、図１２に示すように、カウンタｉが初期値の「０」にリセットされると共に、成形前のばね長Ｂｊ（０）が「０」に設定される（Ｓ３１）。そして、検出信号カウンタＮが、「２」、「５」、「８」又は「１２」の何れかの値になるまで待機し（Ｓ３２：ＮＯのループ）、何れかの値になったときに（Ｓ３２：ＹＥＳ）に、カウンタｉを１つインクリメントして（Ｓ３３）、ばね長計測装置５６にてばね長の計測を行い、その計測結果をＢｊ（ｉ）に取り込む（Ｓ３４）。
【００４３】
次いで、そのばね長Ｂｊ（ｉ）からその前に計測したばね長Ｂｊ（ｉ−１）を減算し、或いは、最初に計測したばね長Ｂｊ（１）の場合には、成形前のばね長Ｂｊ（０）を減算して区間ばね長Ｂｊを求める（Ｓ３５）。
【００４４】
次いで、予めデータテーブルに記憶しておいた区間ばね長の理論値Ｂｒ（ｉ）を、区間ばね長Ｂｊから減算して実測値と理論値とのずれ量ΔＢを求める（Ｓ３６）。ここで、区間ばね長の理論値Ｂｒ（ｉ）は、例えば、コイルばね９１の一部の区間に含まれる巻回数と設計上のピッチとの積として求めることができる。そして、ずれ量ΔＢに所定の係数Ｋ３を乗じた値を、前記したＮＣプログラムにおける補正値Ｈ３に設定し（Ｓ３７）、上記ステップＳ３２に戻る。これにより、１つのコイルばね９１の成形中において、検出信号カウンタＮが、「２」、「５」、「８」又は「１２」になる計４回のタイミングで、ピッチ工具１４の目標位置データＤ３が補正される。
【００４５】
コイル径補正プログラムＰＧ４が実行されると、図１３に示すように検出信号カウンタＮが「２」になるまで待機し（Ｓ４１：ＮＯのループ）、検出信号カウンタＮが「２」になったこと（Ｓ４１：ＹＥＳ）を開始条件にして、線材送給装置２０により線材９０の送給量Ｘｊの計測を開始する（Ｓ４２）。そして、検出信号カウンタＮが「５」になるまで送給量を計測し続け（Ｓ４３：ＮＯのループ）、検出信号カウンタＮが「５」になったこと（Ｓ４３：ＹＥＳ）を終了条件にして送給量Ｘｊの計測を終了する（Ｓ４４）。
【００４６】
次いで、予めデータテーブルに記憶しておいた線材９０の理論上の送給量Ｘｒ（ｉ）を、実測した送給量Ｘｊから減算してずれ量ΔＸを求める（Ｓ４５）。ここで、理論上の送給量Ｘｒ（ｉ）は、検出信号カウンタＮが「２」から「５」になるまでの巻回数「３」を設計上のコイル径とピッチとの関数に乗じて求めることができる。そして、ずれ量ΔＸに所定の係数Ｋ１を乗じた値を、前記したＮＣプログラムにおける補正値Ｈ１に設定すると共に、ずれ量ΔＸに所定の係数Ｋ２を乗じた値を補正値Ｈ２に設定し（Ｓ４６）、このコイル径補正プログラムＰＧ４を終了する。これにより、１つのコイルばね９１の成形中において初期の段階で成形工具１６，１６の目標位置データＤ１，Ｄ２が補正される。
【００４７】
本実施形態のばね成形機１０の構成は以上である。
ばね成形機１０の動作を説明する。ばね成形機１０は、ＮＣプログラムを繰り返して実行することで線材９０からコイルばね９１を成形して後続の線材９０から切り離す動作を繰り返す。このとき、各コイルばね９１は、ガイドバー１７の外側に挿通されて、ガイドバー１７の回りを回転しながら成長し、コイルばね９１の先頭部分が基台１１から離れる方向に移動していく。そして、この成長していくコイルばね９１の画像が、所定周期で、逐次、側方からカメラ５０により撮影され、それら撮影された画像が、逐次、画像処理装置５２に取り込まれる。
【００４８】
画像処理装置５２は、取り込んだ画像を、所定周期で、順次、以下のように処理していく。即ち、取り込んだ画像のうちガイドバー１７を背景にした線材９０の側部輪郭線Ｒ１を横切るように第１基準線Ｌ１と第２基準線Ｌ２とを設定する（図７参照）。そして、第１基準線Ｌ１と線材９０の側部輪郭線Ｒ１との交点のうちコイルばね９１の先頭に位置した第１先頭交点Ｐ１と、第２基準線Ｌ２と線材９０の側部輪郭線Ｒ１との交点のうちコイルばね９１の先頭に位置した第２先頭交点Ｐ２とを特定し、それら第１先頭交点Ｐ１と第２先頭交点Ｐ２との間で巻回軸方向における交点間ずれ量Ｚｐを求める。ここで、コイルばね９１の先頭部分のシルエットは、線材９０の先端切り口９２を挟んで段差状になるから、図８に示すように、先端切り口９２が第１基準線Ｌ１と第２基準線Ｌ２との間に位置した場合には、図７に示すように先端切り口９２が第１基準線Ｌ１と第２基準線Ｌ２との間から外れた場合に比べて交点間ずれ量Ｚｐが大きくなって閾値以上になる。そして、交点間ずれ量Ｚｐが閾値以上になった状態を計測可能状態として検出し、状態検出信号Ｊｋを出力する。
【００４９】
ここで、本実施形態では、図１５の最下段に示すように、コイルばね９１全体で少なくとも１２巻き以上巻回される。換言すれば、コイルばね９１はガイドバー１７の回りを１２回以上回転して先端切り口９２が第１基準線Ｌ１を１２回以上通過し、ばね成形機１０の制御回路６０Ｃは画像処理装置５２から１２回以上の状態検出信号Ｊｋを受信する。そして、制御回路６０ＣのＣＰＵ６１は、コイルばね９１の成形開始から所定番目の状態検出信号Ｊｋを受けたことを条件にして、コイルばね９１の成形開始から終了迄の間に、コイルばね９１のばね長Ｂｊをばね長計測装置５６にて複数回計測する。そして、ばね長Ｂｊの計測を行った各区間毎の区間ばね長を求めて理論値と比較し、ピッチ工具１４の目標位置データＤ３を補正するから、成形されたコイルばね９１のばね長のばらつきが抑えられる。
【００５０】
また、ＣＰＵ６１は、コイルばね９１の成形開始から所定番目の状態検出信号Ｊｋを受けたことを開始条件にして、線材９０の送給量Ｘｊの計測を開始し、その後所定の巻回数分の線材９０を送給してから状態検出信号Ｊｋを受けたことを終了条件にして送給量Ｘｊの計測を終了する。ここで、画像処理装置５２は、コイルばね９１がガイドバー１７の回りの一定の回転位置に位置した場合にのみ状態検出信号Ｊｋを出力する（即ち、計測可能状態を検出する）ので、開始条件から終了条件までの間に実際に成形された巻回数のばらつきは抑えられる。また、線材の送給量Ｌは、コイル径をＤ、ピッチをＰ、巻回数をＮ、座巻き部分の線材長さをａとすると、
Ｌ＝（（π・Ｄ）２＋Ｐ２）０．５×Ｎ＋ａ
であるから、上記の如く巻回数のばらつきが小さいと、線材９０の送給量の理論値と実測値とのずれ量ΔＸにコイル径及びピッチのばらつきが反映される。そして、そのずれ量を低減させるように成形工具１６，１６の目標位置データＤ１，Ｄ２を補正するから、成形された線材９０のコイル径のばらつきも抑えられる。
【００５１】
上記の如く、線材９０は成形中に形状がばらついても、ピッチ工具１４の目標位置データＤ３及び／又は成型工具１６，１６の位置データＤ１，Ｄ２を補正することにより、そのばらつきの要因が迅速に排除される。そして、１２回以上の所定回数分巻回されてからコイルばね９１を後続の線材９０から切断することでコイルばね９１が完成する。
【００５２】
このように本実施形態のばね成形機１０によれば、コイルばね９１の先頭部分における線材９０の先端切り口９２が第１基準線Ｌ１と第２基準線Ｌ２との間に位置して交点間ずれ量Ｚｐが閾値以上になったことを条件して、コイルばね９１のばね長又は線材９０の送給量Ｘｊを計測するので、計測時におけるコイルばね９１の回転位置が安定し、従来より正確な計測が可能になる。これにより、コイルばね９１の形状のばらつきが抑えられ、歩留まりを向上させることができる。
【００５３】
［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００５４】
（１）前記実施形態において、送給量Ｘｊを計測するための開始条件及び終了条件が成立する手前で線材送給装置２０による線材送給速度を減速することが好ましい。これにより、線材９０の先端切り口９２が第１基準線Ｌ１と第２基準線Ｌ２との間に比較的ゆっくり進入し、画像処理装置５２が計測可能状態を検出する際のコイルばね９１の回転位置がより一層安定し、より精度が高い計測を行うことが可能になる。
【００５５】
（２）前記実施形態では、コイル径補正のために、制御回路６０ＣのＣＰＵ６１が、画像処理装置５２から状態検出信号Ｊｋを取得したことを開始条件にして送給量Ｘｊの計測を開始したが、新たにコイルばね９１の成形を開始したことを開始条件にして送給量Ｘｊの計測を開始する構成にしてもよい。
【００５６】
（３）前記実施形態では、開始条件から終了条件までに送給される理論上の線材９０の送給量Ｘｒ（ｉ）と実際の送給量Ｘｊとのずれ量ΔＸを求め、そのずれ量ΔＸに基づいてコイル径を補正していたが、以下のように構成してしてもよい。即ち、コイルばね９１の成形を開始したことを開始条件にして線材９０の送給量Ｘｊの計測を開始し、図１７（Ａ）に示すように、線材９０の送給量Ｘｊが終了条件に至る長さより理論上、所定の基準送給量Ｓｒだけ不足した長さになる基準位置Ｑ１まで通常の送給速度で線材９０を送給する。そして、基準位置Ｑ１から低速で線材９０を送給して、画像処理装置５２が状態検出信号Ｊｋを出力した終了位置（先端切り口９２が第１基準線Ｌ１に達した位置）までの間の実際の送給量Ｓｊを計測すると共に、実際の送給量Ｓｊと理論上の送給量Ｓｒとのずれ量ΔＳ（＝Ｓｊ−Ｓｒ）を求め、このずれ量ΔＳに基づいてコイル径を補正する。次いで、その終了位置の通過を開始条件にして、そこから、図１７（Ｂ）に示すように、線材９０の送給量Ｘｊが終了条件に至る長さより理論上、所定の基準送給量Ｓｒだけ不足した基準位置Ｑ１まで通常の送給速度で線材９０を送給し、その基準位置Ｑ１から低速で線材９０を送給して終了位置までの間の実際の送給量Ｓｊと理論上の送給量Ｓｒとのずれ量ΔＳを求め、このずれ量ΔＳに基づいてコイル径を補正する。以下、これを繰り返す。
【００５７】
（４）前記実施形態では、ばね長計測装置５６によりコイルばね９１のばね長を計測していたが、画像処理にてばね長を計測してもよい。
【００５８】
（５）前記実施形態のばね成形機１０は、ピッチ工具１４及び成形工具１６，１６の目標位置データＤ１〜Ｄ３の全部を補正していたが、何れか１つ又は２つの目標位置データを補正する構成にしてもよい。そのために、例えば、コイルばねのばね長のみを計測する構成、線材の送給量のみを計測する構成にしてもよい。
【００５９】
（６）前記実施形態の理論値には、設計上の数値から算出された値のみならず、良品のコイルばねを成形する過程において求められた経験値も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施形態に係るばね成形機の正面図
【図２】ばね成形機の一部を拡大した部分拡大正面図
【図３】ばね成形機の側面図
【図４】ばね成形機の一部を拡大した部分拡大側面図
【図５】ばね成形機の制御上の構成を示した概念図
【図６】ＮＣプログラムの一部を示したプログラムリスト
【図７】ガイドバーとコイルばねの画像の概念図
【図８】ガイドバーとコイルばねの画像の概念図
【図９】第１基準線に沿った画素データ群の概念図
【図１０】画像処理プログラムのフローチャート
【図１１】カウンタ更新プログラムのフローチャート
【図１２】ばね長補正プログラムのフローチャート
【図１３】コイル径補正プログラムのフローチャート
【図１４】送給量と第１先頭交点及び第２先頭交点との位置関係を示したグラフ
【図１５】送給量と各先頭交点の位置と関係を示したグラフ
【図１６】送給量とばね長との関係を示したグラフ
【図１７】他の実施形態のばね成形機の一部を拡大した部分拡大側面図
【図１８】コイルばねの側面図
【符号の説明】
【００６１】
１０ ばね成形機
１１ 基台
１４ ピッチ工具
１６ 成形工具
１７ ガイドバー
２０ 線材送給装置
５０ カメラ
５２ 画像処理装置
５３ レーザ投光器
５４ レーザ受光器
５６ ばね長計測装置（ばね長計測手段）
６０ 制御装置
６０Ｃ 制御回路（制御部）
９０ 線材
９１ コイルばね
９２ 先端切り口
Ｄ１〜Ｄ３ 目標位置データ
Ｌ１ 第１基準線
Ｌ２ 第２基準線
Ｌ３ 走査ライン
Ｐ１ 第１先頭交点
Ｐ２ 第２先頭交点
Ｒ１ 側部輪郭線
Ｚｐ 交点間ずれ量
ΔＢ，ΔＸ、ΔＳ ずれ量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ばね成形機によって線材から成形されかつガイドバーの外側に挿通されて回転しながら成長していくコイルばねの画像を、逐次、側方からカメラを通して取り込んで画像処理を行う画像処理装置において、
前記コイルばねの巻回軸方向に延びかつ所定の間隔を開けて平行になった第１基準線及び第２基準線が、前記コイルばねの画像のうち前記ガイドバーを背景にした前記線材の側部輪郭線を横切るように設定され、
前記第１基準線と前記線材の側部輪郭線との交点のうち前記コイルばねの先頭に位置した第１先頭交点と、前記第２基準線と前記線材の側部輪郭線との交点のうち前記コイルばねの先頭に位置した第２先頭交点とを同一画像上で検出する先頭交点検出手段と、
それら第１先頭交点と第２先頭交点との前記巻回軸方向におけるずれ量を交点間ずれ量として検出する交点間ずれ量検出手段と、
前記線材の先端切り口が、前記第１基準線と前記第２基準線との間に位置して前記交点間ずれ量が所定の閾値以上になった状態を計測可能状態として検出する計測可能状態検出手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
線材を送給する線材送給装置と、
前記コイルばねのピッチを変更可能なピッチ工具と、
予め設定された目標位置データに基づいてサーボモータにて前記ピッチ工具の位置を制御する制御部と、
請求項１に記載の画像処理装置と、
前記画像処理装置が前記計測可能状態を検出したことを条件にして、前記コイルばねのばね長を計測するばね長計測手段と、
前記ばね長計測手段にて計測した実際のばね長と理論上のばね長とのずれ量を低減させるように前記目標位置データを補正するばね長補正手段とを備えたことを特徴とするばね成形機。
【請求項３】
線材を送給する線材送給装置と、
前記コイルばねのコイル径を変更可能な成形工具と、
予め設定された目標位置データに基づいてサーボモータにて前記成形工具の位置を制御する制御部と、
請求項１に記載の画像処理装置と、
前記コイルばねの成形を開始したこと、又は、前記画像処理装置が前記計測可能状態を検出したことを開始条件にして、前記線材の送給量の計測を開始し、それから所定の巻回数分の線材が送給された後、前記画像処理装置が前記計測可能状態を検出したことを終了条件にして前記計測を終了し、前記開始条件から前記終了条件までの間に計測された実際の送給量と理論上の送給量とのずれ量を求める送給ずれ量計測手段と、
前記送給ずれ量計測手段が求めた実際の送給量と理論上の送給量とのずれ量を低減させるように前記目標位置データを補正するコイル径補正手段とを備えたことを特徴とするばね成形機。
【請求項４】
線材を送給する線材送給装置と、
前記コイルばねのコイル径を変更可能な成形工具と、
前記コイルばねのピッチを変更可能なピッチ工具と、
予め設定された目標位置データに基づいてサーボモータにて前記成形工具及び前記ピッチ工具の位置を制御する制御部と、
請求項１に記載の画像処理装置と、
前記画像処理装置が前記計測可能状態を検出したことを条件にして、前記コイルばねのばね長を計測するばね長計測手段と、
前記ばね長計測手段にて計測した実際のばね長と理論上のばね長とのずれ量を低減させるように前記目標位置データを補正するばね長補正手段と、
前記コイルばねの成形を開始したこと、又は、前記画像処理装置が前記計測可能状態を検出したことを開始条件にして、前記線材の送給量の計測を開始し、それから所定の巻回数分の線材が送給された後、前記画像処理装置が前記計測可能状態を検出したことを終了条件にして前記計測を終了し、前記開始条件から前記終了条件までの間に計測された実際の送給量と理論上の送給量とのずれ量を求める送給ずれ量計測手段と、
前記送給ずれ量計測手段が求めた実際の送給量と理論上の送給量とのずれ量を低減させるように前記目標位置データを補正するコイル径補正手段とを備えたことを特徴とするばね成形機。
【請求項５】
前記ばね長計測手段は、前記ガイドバーから側方にオフセットした走査ラインに沿ってレーザ光を走査するレーザ投光器と、前記レーザ投光器に対向配置されて、前記レーザを受光するレーザ受光器と、前記レーザ投光器から前記レーザ受光器へのレーザ光が前記コイルばねの先頭によって遮られた位置に基づいて、前記コイルばねのばね長を検出する演算処理部とを備えてなることを特徴とする請求項２又は４に記載のばね成形機。
【請求項６】
前記制御部は、前記開始条件又は前記終了条件が成立する手前で、前記線材送給装置による線材送給速度を減速するように構成したことを特徴とする請求項３又は４に記載のばね成形機。
【請求項７】
前記開始条件から前記終了条件までに送給される理論上の前記線材の送給量をＬｒとし、前記コイルばねの１巻き分より短く設定された所定の基準送給量をＳｒとすると、前記制御部は、前記開始条件からＬｒ−Ｓｒを目標送給量として線材を送給した基準位置で前記線材送給速度を減速し、
前記送給ずれ量計測手段は、前記基準位置から前記画像処理装置が前記計測可能状態を検出した終了位置までの間の実際の送給量を計測すると共に、その実際の送給量をＳｊとすると、Ｓｊ−Ｓｒを前記実際の送給量と理論上の送給量とのずれ量として求めるように構成されたことを特徴とする請求項３又は４に記載のばね成形機。
【請求項１】
ばね成形機によって線材から成形されかつガイドバーの外側に挿通されて回転しながら成長していくコイルばねの画像を、逐次、側方からカメラを通して取り込んで画像処理を行う画像処理装置において、
前記コイルばねの巻回軸方向に延びかつ所定の間隔を開けて平行になった第１基準線及び第２基準線が、前記コイルばねの画像のうち前記ガイドバーを背景にした前記線材の側部輪郭線を横切るように設定され、
前記第１基準線と前記線材の側部輪郭線との交点のうち前記コイルばねの先頭に位置した第１先頭交点と、前記第２基準線と前記線材の側部輪郭線との交点のうち前記コイルばねの先頭に位置した第２先頭交点とを同一画像上で検出する先頭交点検出手段と、
それら第１先頭交点と第２先頭交点との前記巻回軸方向におけるずれ量を交点間ずれ量として検出する交点間ずれ量検出手段と、
前記線材の先端切り口が、前記第１基準線と前記第２基準線との間に位置して前記交点間ずれ量が所定の閾値以上になった状態を計測可能状態として検出する計測可能状態検出手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
線材を送給する線材送給装置と、
前記コイルばねのピッチを変更可能なピッチ工具と、
予め設定された目標位置データに基づいてサーボモータにて前記ピッチ工具の位置を制御する制御部と、
請求項１に記載の画像処理装置と、
前記画像処理装置が前記計測可能状態を検出したことを条件にして、前記コイルばねのばね長を計測するばね長計測手段と、
前記ばね長計測手段にて計測した実際のばね長と理論上のばね長とのずれ量を低減させるように前記目標位置データを補正するばね長補正手段とを備えたことを特徴とするばね成形機。
【請求項３】
線材を送給する線材送給装置と、
前記コイルばねのコイル径を変更可能な成形工具と、
予め設定された目標位置データに基づいてサーボモータにて前記成形工具の位置を制御する制御部と、
請求項１に記載の画像処理装置と、
前記コイルばねの成形を開始したこと、又は、前記画像処理装置が前記計測可能状態を検出したことを開始条件にして、前記線材の送給量の計測を開始し、それから所定の巻回数分の線材が送給された後、前記画像処理装置が前記計測可能状態を検出したことを終了条件にして前記計測を終了し、前記開始条件から前記終了条件までの間に計測された実際の送給量と理論上の送給量とのずれ量を求める送給ずれ量計測手段と、
前記送給ずれ量計測手段が求めた実際の送給量と理論上の送給量とのずれ量を低減させるように前記目標位置データを補正するコイル径補正手段とを備えたことを特徴とするばね成形機。
【請求項４】
線材を送給する線材送給装置と、
前記コイルばねのコイル径を変更可能な成形工具と、
前記コイルばねのピッチを変更可能なピッチ工具と、
予め設定された目標位置データに基づいてサーボモータにて前記成形工具及び前記ピッチ工具の位置を制御する制御部と、
請求項１に記載の画像処理装置と、
前記画像処理装置が前記計測可能状態を検出したことを条件にして、前記コイルばねのばね長を計測するばね長計測手段と、
前記ばね長計測手段にて計測した実際のばね長と理論上のばね長とのずれ量を低減させるように前記目標位置データを補正するばね長補正手段と、
前記コイルばねの成形を開始したこと、又は、前記画像処理装置が前記計測可能状態を検出したことを開始条件にして、前記線材の送給量の計測を開始し、それから所定の巻回数分の線材が送給された後、前記画像処理装置が前記計測可能状態を検出したことを終了条件にして前記計測を終了し、前記開始条件から前記終了条件までの間に計測された実際の送給量と理論上の送給量とのずれ量を求める送給ずれ量計測手段と、
前記送給ずれ量計測手段が求めた実際の送給量と理論上の送給量とのずれ量を低減させるように前記目標位置データを補正するコイル径補正手段とを備えたことを特徴とするばね成形機。
【請求項５】
前記ばね長計測手段は、前記ガイドバーから側方にオフセットした走査ラインに沿ってレーザ光を走査するレーザ投光器と、前記レーザ投光器に対向配置されて、前記レーザを受光するレーザ受光器と、前記レーザ投光器から前記レーザ受光器へのレーザ光が前記コイルばねの先頭によって遮られた位置に基づいて、前記コイルばねのばね長を検出する演算処理部とを備えてなることを特徴とする請求項２又は４に記載のばね成形機。
【請求項６】
前記制御部は、前記開始条件又は前記終了条件が成立する手前で、前記線材送給装置による線材送給速度を減速するように構成したことを特徴とする請求項３又は４に記載のばね成形機。
【請求項７】
前記開始条件から前記終了条件までに送給される理論上の前記線材の送給量をＬｒとし、前記コイルばねの１巻き分より短く設定された所定の基準送給量をＳｒとすると、前記制御部は、前記開始条件からＬｒ−Ｓｒを目標送給量として線材を送給した基準位置で前記線材送給速度を減速し、
前記送給ずれ量計測手段は、前記基準位置から前記画像処理装置が前記計測可能状態を検出した終了位置までの間の実際の送給量を計測すると共に、その実際の送給量をＳｊとすると、Ｓｊ−Ｓｒを前記実際の送給量と理論上の送給量とのずれ量として求めるように構成されたことを特徴とする請求項３又は４に記載のばね成形機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００７−２１２３６２（Ｐ２００７−２１２３６２Ａ）
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４４１０（Ｐ２００６−３４４１０）
【出願日】平成１８年２月１０日（２００６．２．１０）
【出願人】（０００１１６９７６）旭精機工業株式会社 (56)
【出願人】（５９１０１２２００）株式会社東海スプリング製作所 (12)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月１０日（２００６．２．１０）
【出願人】（０００１１６９７６）旭精機工業株式会社 (56)
【出願人】（５９１０１２２００）株式会社東海スプリング製作所 (12)
【Ｆターム（参考）】
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