特許 6568906 コイルばね検長装置及びコイルばね製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6568906

(24)【登録日】2019年8月9日

(45)【発行日】2019年8月28日

(54)【発明の名称】コイルばね検長装置及びコイルばね製造装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/02 20060101AFI20190819BHJP

【ＦＩ】

   G01B11/02 H

【請求項の数】8

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2017-155452(P2017-155452)

(22)【出願日】2017年8月10日

(65)【公開番号】特開2019-35604(P2019-35604A)

(43)【公開日】2019年3月7日

【審査請求日】2017年10月25日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000004640

【氏名又は名称】日本発條株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】誠真ＩＰ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】岩間 浩明

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 隆一

【審査官】 河内 悠

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５２−０２９４６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３３１３１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２７４５１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１１０２０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１０９４３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ １１／００−１１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コイリングマシンから送り出されるコイルばねに向けて、前記コイルばねのエッジを含むばね長さ方向範囲に亘って光ビームを照射するための光照射部と、
前記コイルばねを挟んで前記光照射部に対向して前記コイルばねの長さ方向に沿って配置され、前記光ビームを検出するように構成されたラインセンサと、
前記ラインセンサの延在範囲のうち一部であって前記エッジを含む検長範囲内における前記ラインセンサの検出信号の信号レベルの変化位置を前記コイルばねの前記エッジの位置として特定するように構成された信号処理部と、を備え、
前記コイルばねが前記光照射部と前記ラインセンサとの間に存在しない期間において、前記検長範囲内に前記ラインセンサの検出信号の前記信号レベルの変化がある場合にアラームを出力し、
前記コイルばねが前記光照射部と前記ラインセンサとの間に存在しない期間において、前記検長範囲外に前記ラインセンサの検出信号の前記信号レベルの変化があっても前記アラームを出力しない
ように構成されたアラーム信号生成部をさらに備える
ことを特徴とするコイルばね検長装置。

【請求項2】

前記信号処理部は、前記検長範囲内で検出された前記検出信号の前記信号レベルの変化位置であって、且つ、該変化位置よりもばね送り方向の上流側における規定範囲に亘って前記信号レベルが閾値以下である条件を満たす前記変化位置を前記エッジの位置として特定するように構成された
ことを特徴とする請求項１に記載のコイルばね検長装置。

【請求項3】

前記信号処理部は、
前記ラインセンサの検出信号データの受信開始タイミングを示す第１タイミング信号を受け取り、
前記第１タイミング信号の受取り時点から、前記規定範囲に対応する時間だけ遅延した第１時点を求め、
前記検出信号データの受信期間中における前記変化位置に対応するデータの受信時点の後、前記規定範囲に対応する時間を経過後の第２時点を求め、
前記第１時点と前記第２時点との間の期間の長さから、前記変化位置の座標を求める
ように構成されたことを特徴とする請求項２に記載のコイルばね検長装置。

【請求項4】

前記アラーム信号生成部は、
前記コイリングマシンの前記コイルばねの切断タイミングを示す切断タイミング信号を受け取り、
前記切断タイミング信号に基づいて、前記コイルばねが前記光照射部と前記ラインセンサとの間に存在しない前記期間に対応した前記ラインセンサの前記検出信号を得る
ように構成されたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のコイルばね検長装置。

【請求項5】

前記信号処理部により得られた前記コイルばねの長さの検出結果と前記コイルばねの目標長さとの偏差に基づいて、前記コイリングマシンを制御するためのフィードバック信号を生成するためのフィードバック信号生成部をさらに備える
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のコイルばね検長装置。

【請求項6】

前記信号処理部により得られた前記コイルばねの長さの検出結果に基づいて、前記コイルばねを振分ける振分け機に対して振分け信号を出力するための振分け信号生成部をさらに備える
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のコイルばね検長装置。

【請求項7】

コイリングマシンと、
前記コイリングマシンにより送り出される前記コイルばねの長さを検出するための請求項１乃至６の何れか一項に記載のコイルばね検長装置と、
を備えることを特徴とするコイルばね製造装置。

【請求項8】

コイリングマシンから送り出されるコイルばねに向けて、前記コイルばねのエッジを含むばね長さ方向範囲に亘って光ビームを照射するための光照射部と、
前記コイルばねを挟んで前記光照射部に対向して前記コイルばねの長さ方向に沿って配置され、前記光ビームを検出するように構成されたラインセンサと、
ＰＬＤ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅ）を用いて構成され、前記ラインセンサの延在範囲のうち一部であって前記エッジを含む検長範囲内における前記ラインセンサの検出信号の信号レベルの変化位置を前記コイルばねの前記エッジの位置として特定するように構成された信号処理部と、を備え、
前記信号処理部は、
前記検長範囲内で検出された前記検出信号の前記信号レベルの変化位置であって、且つ、該変化位置よりもばね送り方向の上流側における規定範囲に亘って前記信号レベルが閾値以下である条件を満たす前記変化位置を前記エッジの位置として特定するように構成されるとともに、
前記ラインセンサの発信回路から送信されるクロック信号を受信してカウントするカウンタと、
前記カウンタによるカウント値を示す信号と前記ラインセンサの検出信号データ又は該検出信号データの受信開始タイミングを示す第１タイミング信号とを受信する検長範囲指定回路と、
前記第１タイミング信号の受取り時点から、前記規定範囲に対応する時間だけ遅延した第１時点を求め、前記検出信号データの受信期間中における前記変化位置に対応するデータの受信時点の後、前記規定範囲に対応する時間を経過後の第２時点を求め、前記第１時点と前記第２時点との間の期間の長さから、前記変化位置の座標を求めるように構成されたエッジ位置判定部と、を含む
ことを特徴とするコイルばね検長装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コイルばね検長装置及びコイルばね製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、各種製品やその構成部品の製造過程や品質検査に用いられ、該製品及び／又は部品を被測定物としてその寸法を測定するための検長装置が知られている。

【0003】

例えば、特許文献１には、投光部と、一次元受光センサ（ラインセンサ）である受光部とを備えた寸法測定装置が開示されている。この特許文献１に記載の寸法測定装置は、投光部から照射した平行光を受光部で受光して得られた受信信号を二値データに変換することにより、投光部と受光部との間に存在する被測定物を特定してその寸法を測定するように構成されている。

【0004】

なお、ラインセンサを用いた検長装置ではないが、静電容量式の検長器を用いたコイルばね製造装置が特許文献２に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平６−３３１３１７号公報

【特許文献2】特開２００３−３４０５４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、上記特許文献１の記載によれば、受光部の延在範囲の全域について走査が行われて二値データが作成される。このため、被測定物のエッジ近傍から離れた寸法測定への影響が小さい位置で被測定物以外の異物（例えば、塵や油滴等の汚れ）が検出された際にも寸法測定装置全体を停止させたり異物を除去したりしなければならならず、異物付着に起因した誤検知の頻度が増加して製造装置の稼働率が低下してしまうという問題があった。また、特許文献１、２の何れにも、ラインセンサを用いたコイルばね検長装置の具体的な構成について何ら開示されていない。

【0007】

上記問題に鑑み、本発明の少なくとも幾つかの実施形態は、ラインセンサを用いたコイルばね検長装置における異物付着に起因した誤検知を低減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るコイルばね検長装置は、
コイリングマシンから送り出されるコイルばねに向けて、前記コイルばねのエッジを含むばね長さ方向範囲に亘って光ビームを照射するための光照射部と、
前記コイルばねを挟んで前記光照射部に対向して前記コイルばねの長さ方向に沿って配置され、前記光ビームを検出するように構成されたラインセンサと、
前記ラインセンサの延在範囲のうち一部であって前記エッジを含む検長範囲内における前記ラインセンサの検出信号の信号レベルの変化位置を、前記コイルばねの長さ方向における前記エッジの位置として特定するように構成された信号処理部と、を備え、
前記信号処理部は、前記検長範囲内で検出された前記検出信号の前記信号レベルの変化位置であって、且つ、該変化位置よりもばね送り方向の上流側における規定範囲に亘って前記信号レベルが閾値以下である条件を満たす前記変化位置を前記エッジの位置として特定するように構成される。

【0009】

汎用のラインセンサを使用する場合、ラインセンサの検出範囲がコイルばねの検長の目的からして過大となり、ラインセンサの異物付着（例えば油汚れ）に起因した誤検知が問題となり得る。この点、上記（１）の構成によれば、ラインセンサの延在範囲の一部である検長範囲内における検出信号の信号レベルの変化位置を、コイルばねの長さ方向におけるエッジ位置として特定するようにしたので、ラインセンサの検長範囲外における異物付着に起因した誤検知を防止でき、誤検知の頻度を低減できる。
また、本発明者らの知見によれば、コイルばね検長装置の受光部としてのラインセンサを覆う受光側筐体に付着する異物は、コイリングマシンの稼働時に発生する油煙等の細かい汚れが殆どである。そこで、上記（１）の構成によれば、ラインセンサの検出信号の変化位置よりもばね送り方向上流側における規定範囲に亘って検出信号が低レベルである場合にのみ、当該変化位置をエッジ位置として特定することで、ラインセンサの検長範囲内における異物付着に起因したエッジ誤検知の可能性を低減できる。

【0010】

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載のコイルばね検長装置であって、
前記信号処理部は、
前記ラインセンサの検出信号データの受信開始タイミングを示す第１タイミング信号を受け取り、
前記第１タイミング信号の受取り時点から、前記規定範囲に対応する時間だけ遅延した第１時点を求め、
前記検出信号データの受信期間中における前記変化位置に対応するデータの受信時点の後、前記規定範囲に対応する時間を経過後の第２時点を求め、
前記第１時点と前記第２時点との間の期間の長さから、前記変化位置の座標を求める
ように構成される。

【0011】

コイルばねの長さ測定に際して該コイルばねのエッジ位置を検出する際、ラインセンサによる検出信号の信号レベルの変化位置を含む検出信号データを信号処理部が受信した後、継続して受信される規定範囲に対応する検出信号データの信号レベルを考慮することで、エッジに起因する信号レベルの変化か異物に起因する信号レベルの変化かを判別することができる。
この点、上記（２）の構成によれば、信号処理部が、検出信号データの受信期間中における変化位置に対応するデータを受信した後、該受信時点から規定範囲に対応する時間を経過後の第２時点まで検出信号データを受信するように構成することにより、異物に起因する検出信号を排除してエッジに起因する変化位置を高精度に検出することができる。そして、第１タイミング信号の受け取り時点から規定範囲に対応する時間だけ遅延した第１時点と上記第２時点との間の期間の長さから、変化位置の座標を適切に求めることができ、ラインセンサの検長範囲内における異物付着に起因したエッジ誤検知の可能性を低減することができる。

【0012】

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載のコイルばね検長装置であって、
前記コイルばねが前記光照射部と前記ラインセンサとの間に存在しない期間において、前記検長範囲内に前記ラインセンサの検出信号の前記信号レベルの変化がある場合にアラームを出力し、
前記コイルばねが前記光照射部と前記ラインセンサとの間に存在しない期間において、前記検長範囲外に前記ラインセンサの検出信号の前記信号レベルの変化があっても前記アラームを出力しないように構成されたアラーム信号生成部をさらに備える。

【0013】

上記（３）の構成によれば、検長範囲外に異物（例えば、油汚れ）が付着した場合であってもアラームを出力しないため、コイリングマシンの稼働率を向上させることができる。一方、検長範囲内に付着した異物はコイルばねのエッジの誤検知の原因となり得るから、検長範囲内に異物が付着した場合にはアラームを出力することで、コイリングマシンの稼働率を低下させることなく適切なタイミングで異物の除去を行うことが可能になり、異物付着に起因したコイルばねのエッジの誤検知の頻度を低減できる。

【0014】

（４）幾つかの実施形態では、上記（３）に記載のコイルばね検長装置であって、
前記アラーム信号生成部は、
前記コイリングマシンの前記コイルばねの切断タイミングを示す切断タイミング信号を受け取り、
前記切断タイミング信号に基づいて、前記コイルばねが前記光照射部と前記ラインセンサとの間に存在しない前記期間に対応した前記ラインセンサの前記検出信号を得るように構成される。

【0015】

上記（４）の構成によれば、アラーム信号生成部は、切断タイミング信号に基づいて、光照射部とラインセンサとの間にコイルばねが存在しない期間に対応したラインセンサの検出信号を得ることができる。

【0016】

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れか一つに記載のコイルばね検長装置であって、
前記信号処理部により得られた前記コイルばねの長さの検出結果と前記コイルばねの目標長さとの偏差に基づいて、前記コイリングマシンを制御するためのフィードバック信号を生成するためのフィードバック信号生成部をさらに備える。

【0017】

上記（５）の構成によれば、信号処理部により得られたコイルばねの長さの検出結果とコイルばねの目標長さとの偏差に基づいてコイリングマシンを制御するためのフィードバック信号がフィードバック信号生成部により生成される。したがって、上記偏差に基づいてコイルばねの送り出し量を補正するフィードバック信号をフィードバック信号生成部がコイリングマシンに送信することにより、コイリングマシンによるコイルばねの送り出し量を適切に補正してコイルばねの長さを目標長さに近づけることができ、コイルばねの品質の向上を図ることができる。

【0018】

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れか一つに記載のコイルばね検長装置において、
前記信号処理部により得られた前記コイルばねの長さの検出結果に基づいて、前記コイルばねを振分ける振分け機に対して振分け信号を出力するための振分け信号生成部をさらに備える。

【0019】

上記（６）の構成によれば、信号処理部によって得られたコイルばねの長さの検出結果に基づいて、振分け信号生成部が振分け信号を生成し、振分け機に対して振分け信号を出力する。従って、コイリングマシンから送り出されて形成されたコイルばねを、該コイルばねの長さに応じて振分け機によって適切に振分けることができる。

【0020】

（７）本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係るコイルばね製造装置は、
コイリングマシンと、
前記コイリングマシンにより送り出される前記コイルばねの長さを検出するための上記（１）乃至（６）の何れか一つに記載のコイルばね検長装置と、
を備える。

【0021】

上記（７）の構成によれば、ラインセンサの延在範囲の一部である検長範囲内における検出信号の信号レベルの変化位置をエッジ位置として特定するように構成されたコイルばね検長装置とコイリングマシンとにより、ラインセンサの検長範囲外における異物付着（油汚れ）に起因した誤検知の頻度を低減して稼働率が改善されたコイルばね製造装置を得ることができる。

【0022】

（８）本発明の少なくとも一実施形態に係るコイルばね検長装置は、
コイリングマシンから送り出されるコイルばねに向けて、前記コイルばねのエッジを含むばね長さ方向範囲に亘って光ビームを照射するための光照射部と、
前記コイルばねを挟んで前記光照射部に対向して前記コイルばねの長さ方向に沿って配置され、前記光ビームを検出するように構成されたラインセンサと、
前記ラインセンサの延在範囲のうち一部であって前記エッジを含む検長範囲内における前記ラインセンサの検出信号の信号レベルの変化位置を前記コイルばねの前記エッジの位置として特定するように構成された信号処理部と、を備え、
前記コイルばねが前記光照射部と前記ラインセンサとの間に存在しない期間において、前記検長範囲内に前記ラインセンサの検出信号の前記信号レベルの変化がある場合にアラームを出力し、
前記コイルばねが前記光照射部と前記ラインセンサとの間に存在しない期間において、前記検長範囲外に前記ラインセンサの検出信号の前記信号レベルの変化があっても前記アラームを出力しない
ように構成されたアラーム信号生成部をさらに備えることを特徴とする。

【0023】

上記（８）の構成によれば、検長範囲外に異物（例えば、油汚れ）が付着した場合であってもアラームを出力しないため、コイリングマシンの稼働率を向上させることができる。一方、検長範囲内に付着した異物はコイルばねのエッジの誤検知の原因となり得るから、検長範囲内に異物が付着した場合にはアラームを出力することで、コイリングマシンの稼働率を低下させることなく適切なタイミングで異物の除去を行うことが可能になり、異物付着に起因したコイルばねのエッジの誤検知の頻度を低減できる。

【発明の効果】

【0024】

本発明の幾つかの実施形態によれば、ラインセンサを用いたコイルばね検長装置における異物付着に起因した誤検知を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】一実施形態に係るコイルばね製造装置の構成例を示す概略図である。

【図2】一実施形態に係るコイリングマシンの構成例を示す概略図である。

【図3】一実施形態における制御部の構成を示すブロック図である。

【図4】一実施形態における検長範囲指定処理の概要を示す模式図である。

【図5A】一実施形態における制御部の構成を示す図である。

【図5B】一実施形態における制御部（ＦＰＧＡ）の論理ブロックの構成例を示す図である。

【図5C】一実施形態における制御部（ＦＰＧＡ）による処理の概要を示す説明図である。

【図6】一実施形態における検長範囲指定処理を示すフローチャートである。

【図7】他の実施形態における制御部の構成を示すブロック図である。

【図8】他の実施形態におけるデバウンス処理の概要を示す模式図である。

【図9】他の実施形態におけるデバウンス処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

【0027】

図１は、本発明の幾つかの実施形態に係るコイルばね製造装置の構成を示す概略図である。図２は、一実施形態におけるコイリングマシンの構成例を示す概略図である。
図１及び図２に示すように、本発明の少なくとも一実施形態に係るコイルばね製造装置１は、コイリングマシン１０と、該コイリングマシン１０により送り出される被測定物としてのコイルばね２の長さを検出するためのコイルばね検長装置２０とを備えている。また、幾つかの実施形態において、コイルばね製造装置１は、コイリングマシン１０により生成されるコイルばね２をコイルばね検長装置２０による測定結果に応じて振分ける振分機１１（後述）と、コイルばね２の画像を撮影する不図示の撮像装置（例えば、カメラ）と、コイルばね２の画像を表示するモニタ１２（図３及び図７参照）と、を備えていてもよい。

【0028】

図２に示すように、コイリングマシン１０は、複数対のフィードローラ１０Ａにより鋼線材Ｗを供給する線材供給機構１０Ｂと、鋼線材Ｗをコイル状に成形するコイリング機構１０Ｃと、所定巻数コイリングされた鋼線材Ｗを後方の鋼線材Ｗと切離する切断機構１０Ｄとを備えていてもよく、ばね長さ方向に鋼線材Ｗを送り出しながら該鋼線材Ｗをコイル状に成型してコイルばね２を生成する。

【0029】

図３は、一実施形態における制御部の構成を示すブロック図である。図４は、一実施形態における検長範囲指定処理の概要を示す模式図である。
図３及び図４に示すように、本発明の少なくとも一実施形態に係るコイルばね検長装置２０は、コイリングマシン１０から送り出されるコイルばね２に向けて、該コイルばね２のエッジ４を含むばね長さ方向範囲Ｄ１に亘って光ビーム４４を照射するための光照射部４０と、コイルばね２を挟んで光照射部４０に対向してコイルばね２の長さ方向（ばね長さ方向）に沿って配置され、光ビーム４４を検出するように構成された受光部としてのラインセンサ５０（以下、受光部５０ともいう）と、該ラインセンサ５０の延在範囲のうち一部であって上記エッジ４を含む検長範囲Ｄ２内におけるラインセンサ５０の検出信号の信号レベルの変化位置１２２Ａを、コイルばね２の長さ方向におけるエッジ４の位置（以下、エッジ位置６とする）として特定するように構成された信号処理部１０１と、を備えている。以下、光照射部４０及びラインセンサ５０について説明した後、信号処理部１０１について説明する。

【0030】

光照射部４０は、図示しない光源と、この光源から照射されたレーザ光を平行な光の束（平行光）である光ビーム４４として照射するレンズ４２と、を備えている。光照射部４０は、上記のばね長さ方向範囲Ｄ１を含むばね長さ方向の所定範囲に亘って延在しており、ばね長さ方向範囲Ｄ１内のコイルばね２に向けて平行な光ビーム４４を照射する。なお、レンズ４２を通過した光ビーム４４は、光照射部４０の筐体の一部を構成するガラス窓４６を通って照射される（図４参照）。

【0031】

ラインセンサ５０は、上記光照射部４０に対向して該光照射部４０と略平行に配置されており、光照射部４０から照射された光ビーム４４を検出する受光素子としてのイメージセンサ５１を備えている。幾つかの実施形態において、イメージセンサ５１は、コイルばね２のばね長さ方向に沿って直線状に配置されたリニアイメージセンサであってもよく、例えば、ばね長さ方向に沿って並べて配置された１〜１０２４（又は１〜２０４８）ピクセル（ｐｉｘ）の受光素子を含んで構成されていてもよい。このイメージセンサ５１は、例えば、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ＭＯＳ）を用いて構成されていてもよい。なお、他の実施形態では、例えば、イメージセンサ５１としてＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）を適用してもよい。このイメージセンサ５１は、受光部を覆う筐体の一部を構成するガラス窓５４を介して入射した光ビーム４４を受光してそのエネルギーを電気信号（受信信号）に変換し、ビデオ信号１２２として信号処理部１０１に送信する。また、受光部５０は発振回路（不図示）を備えていてもよく、この発振回路により所定の周期でクロック信号１２１を生成して信号処理部１０１とイメージセンサ５１とに送信するように構成されていてもよい。さらに、ラインセンサ５０は、後述する信号処理部１０１がビデオ信号１２２の受信を開始するための受信開始タイミングを示すフレーム開始信号１２３（タイミング信号）を生成し、信号処理部１０１に送信するように構成されていてもよい。

【0032】

幾つかの実施形態において、上記の光照射部４０及びラインセンサ５０は、互いに対向配置されてデジタルセンサヘッド３０（ヘッド部）を構成するように一体に組み込まれていてもよい。そして、コイルばね検長装置２０は、コイリングマシン１０により生成されたコイルばね２の自由長を測定し、測定された自由長に基づき振分機１１に振分け信号１２５を送信する（図１、図３及び図７参照）。なお、例えば、製品公差が±０．２ｍｍの場合、上記の検長範囲Ｄ２は、例えば、コイルばね２の目標長さを中心に±２ｍｍを含む範囲に設定してもよい。幾つかの実施形態において、コイルばね検長装置２０は、コイルばね検長装置２０による検長結果に応じてコイリングマシン１０を制御するためのフィードバック信号１２６、及び／又は、上記検長結果に応じてコイリングマシン１０を停止したり警報を出力したりするためのアラーム信号１２７を生成してコイリングマシン１０に送信してもよい。

【0033】

次に、信号処理部１０１について詳しく説明する。
幾つかの実施形態における信号処理部１０１は、コイルばね検長装置２０のコントローラとして機能するものであり、例えば、デジタルセンサヘッド３０の上記光照射部４０及びラインセンサ５０による被測定物の長さ測定の処理を統括的に司る制御部１００（演算処理部）の一部として機能する。

【0034】

幾つかの実施形態において、信号処理部１０１は、例えば、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）、或いは、ＣＰＬＤ（ｃｏｍｐｌｅｘ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅ：結合プログラム可能論理回路）等のＰＬＤ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅ）を用いて構成されていてもよい。

【0035】

図５Ａは、一実施形態における制御部の構成を示す図であり、図５Ｂは、一実施形態における制御部（ＦＰＧＡ）の論理ブロックの構成例を示す図であり、図５Ｃは、一実施形態における制御部（ＦＰＧＡ）による処理の概要を示す説明図である。
例えば、ＦＰＧＡは、格子状に配置された配線１３２と、該配線１３２の間に配置されたセル１３１と（図５Ａ参照）を備えており、セル１３１内のスイッチ１３３（図５Ｂ参照）と配線用素子とを論理回路で構成したＬＳＩとして構成され得る。このＦＰＧＡは、ＬＳＩ内部の論理回路を繰り返し書き換え（プログラミング）可能な半導体デバイスである。かかるＦＰＧＡ（又はＣＰＬＤ）によれば、複数の処理（例えば、処理Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥ）の全部又は一部を並列処理することができる（図５Ｃ参照）。従って、ＦＰＧＡを用いた制御部１００により、従来の、例えば、ＣＰＵを用いた信号処理に比べて、ラインセンサ５０から入力される検出信号の処理速度の高速化を図ることができる。また、ＦＰＧＡを用いた制御部１００は、各種演算のための処理プログラムやデータを格納する記憶領域としてのメモリを備えていてもよい。幾つかの実施形態では、上記メモリ内に、例えば、コイリングマシン１０により生成されるコイルばね２の長さを測定するための一般的な処理を行うための信号処理プログラムの他、ラインセンサ５０によるコイルばね２の長さの測定範囲（検長範囲Ｄ２）を指定可能な検長範囲指定プログラムが格納されていてもよい。また、幾つかの実施形態では、上記メモリ内に、例えば、後述するデバウンス処理プログラム、アラーム信号生成プログラム、振分け信号生成プログラム、及び／又は、フィードバック信号生成プログラムが格納されていてもよい。
また、幾つかの実施形態において、制御部１００には、上記のばね長さ方向範囲Ｄ１や検長範囲Ｄ２を外部からの入力により設定可能な入力部が接続されていてもよい。入力部は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル又は専用の入力ボタン等のうち一又は複数の組み合わせにより構成されていてもよい。

【0036】

幾つかの実施形態において、信号処理部１０１は、ラインセンサ５０の発振回路から送信されるクロック信号１２１を受信してカウントするカウンタ１０２と、該カウンタ１０２によるカウント値を示す信号とラインセンサ５０のイメージセンサ５１から送信されるビデオ信号１２２、及び／又は、ビデオ信号１２２の受信を開始するためのフレーム開始信号１２３とを受信する検長範囲指定回路１０３とを備えていてもよい。
図６は、一実施形態における検長範囲指定処理を示すフローチャートである。図６に示すように、幾つかの実施形態において、信号処理部１０１は、上記の検長プログラムを実行することにより、ばね長さ方向においてコイルばね２の長さ測定に供するラインセンサ５０の範囲を指定する検長範囲指定処理を実行してもよい。例えば、信号処理部１０１は、コイリングマシン１０を駆動してコイルばね２を生成し（図６：ステップＳ１）、生成されて送り方向に送り出されるコイルばね２に光照射部４０により光ビーム４４の照射を開始する（図６：ステップＳ２）。そして、信号処理部１０１は、タイミング信号１２３の信号レベルがＨ（Ｈｉｇｈ）となったタイミングで、カウンタ１０２によるクロック信号１２１のカウントを開始する。カウンタ１０２によりカウントされたカウント値（クロック数）は、１クロックを１ピクセル（１クロック＝１ｐｉｘ）として時間と距離との換算に用いられてもよい。
さらに、信号処理部１０１は、エッジ検出部１０４と、フレーム開始信号検出部１０５と、エッジ位置判定部１０６と、切断タイミング同期用レジスタ１１２とを備えていてもよい。具体的に、信号処理部１０１は、エッジ検出部１０４によりビデオ信号１２２（検出信号）の信号レベルを監視して該ビデオ信号１２２のＨ期間（Ｈｉｇｈ：受光期間）をカウントし、ビデオ信号１２２がＬ（Ｌｏｗ：影）となった位置（信号レベルの変化位置１２２Ａ）を検出する。そして、検出された変化位置１２２Ａを、クロック信号１２１のカウント値をもとにエッジ位置判定部１０６においてエッジ位置６（ｐｉｘ）として特定してもよい（図６：ステップＳ３）。

【0037】

ラインセンサ５０の延在範囲のうち一部を検長範囲Ｄ２として測定範囲を指定し、該検長範囲Ｄ２内における検出信号の信号レベルの変化位置１２２Ａを、コイルばね２のエッジ位置６として特定するように構成することにより、ラインセンサ５０の検長範囲Ｄ２外における異物８の付着に起因した誤検知を防止できるため、誤検知の頻度を低減することができる。即ち、上記構成のコイルばね検長装置２０は、検長範囲Ｄ２以外の範囲に付着した異物による検長への影響を排除（キャンセル）する機能を有している。
なお、制御部１００は、例えば、演算処理部としてのＣＰＵ、該ＣＰＵに各種の処理を行わせるための種々のプログラムを記憶した記憶部としてのＲＯＭ、ＲＯＭに格納された各種プログラムを展開するワークエリアとして機能するＲＡＭ、入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）及び、これらを電気的に接続するバス等を備えて構成されていてもよい。

【0038】

次に、幾つかの実施形態におけるコイルばね検長装置２０でデバウンス処理を行うための構成について説明する。図７は、他の実施形態における制御部の構成を示すブロック図である。図８は、幾つかの実施形態におけるデバウンス処理の概要を示す模式図である。図９は、他の実施形態におけるデバウンス処理を示すフローチャートである。
上記のように、検長範囲Ｄ２内における検出信号の信号レベルの変化位置１２２Ａをエッジ位置６として特定する構成によれば、ラインセンサ５０の検長範囲Ｄ２外における異物８の付着に起因した誤検知を防止できるが、検長範囲Ｄ２内に付着した異物８についてはその大きさに関わらずエッジ位置６として検出する可能性が必ずしもないとは言えない場合がある。

【0039】

そこで、幾つかの実施形態において、信号処理部１０１は、例えば図８に示すように、検長範囲Ｄ２内で検出された検出信号の信号レベルの変化位置１２２Ａであって、且つ、該変化位置１２２Ａよりもばね送り方向の上流側における規定範囲Ｄ３に亘って信号レベルが閾値以下である条件を満たす変化位置１２２Ａをエッジ位置６として特定するように構成されていてもよい。
具体的には、上記のデバウンス処理にあたり、幾つかの実施形態における信号処理部１０１は、当該信号処理部１０１内にデバウンス処理部１１０とディレイ回路１１１とを備えていてもよい（図７参照）。デバウンス処理部１１０は、検長範囲指定回路１０３とエッジ検出部１０４との間に配置されてもよく、ディレイ回路１１１は検長範囲指定回路１０３とフレーム開始信号検出部１０５との間に配置されてもよい。
そして、信号処理部１０１は、例えば図９に示すように、コイリングマシン１０を駆動してコイルばね２を生成し（図９：ステップＳ１１）、ばね送り方向に送り出されたコイルばね２に向けて光照射部４０から光ビーム４４を照射（図９：ステップＳ１２）する。そして、信号処理部１０１は、変化位置１２２Ａよりもばね送り方向の上流側における規定範囲Ｄ３に亘ってビデオ信号１２２の信号レベルが閾値以下であるか否かを監視し（図９：ステップＳ１３）、ビデオ信号１２２が連続してＬ（Ｌｏｗ：影）となった時間（クロック数）をカウントしてカウント値を求め、カウント値が、規定範囲Ｄ３に対応する予め設定した値よりも少なかった場合はエッジ４とみなさずに無視する処理を実行する。

【0040】

ここで、本発明者らの知見によれば、コイルばね検長装置２０の受光部５０を覆う筐体に付着する異物８は、コイリングマシン１０の稼働時に発生する油煙等の細かい汚れが殆どである。そこで、上記のように、ラインセンサ５０による検出信号の信号レベルの変化位置１２２Ａよりもばね送り方向の上流側における規定範囲Ｄ３に亘って信号レベルが閾値以下である条件を満たす変化位置１２２Ａをエッジ位置６として特定するように構成することにより、上記規定範囲Ｄ３に亘って検出信号が低レベルである場合にのみ、当該変化位置１２２Ａをエッジ位置６として特定することができる（図９：ステップＳ１４）。これにより、ラインセンサ５０の検長範囲Ｄ２内における異物８付着に起因したエッジ誤検知の可能性を低減することができるのである。コイルばね検長装置２０の場合、油煙などの微細な汚れが多いので、上記のデバウンス処理により誤検知の低減を図ることは特に有効である。

【0041】

幾つかの実施形態において、信号処理部１０１は、例えば図８に示すように、上記のデバウンス処理に際してラインセンサ５０の検出信号データの受信開始タイミングを示す第１タイミング信号ＳＴ１を受け取り、該第１タイミング信号ＳＴ１の受取り時点から、上記規定範囲Ｄ３に対応する時間だけ遅延した第１時点Ｔ１を求め、検出信号データの受信期間中における変化位置１２２Ａに対応するデータの受信時点Ｔｒの後、規定範囲Ｄ３に対応する時間を経過後の第２時点Ｔ２を求め、第１時点Ｔ１と第２時点Ｔ２との間の期間の長さから、変化位置１２２Ａの座標を求めるように構成されてもよい。

【0042】

コイルばね２の長さ測定に際して該コイルばね２のエッジ位置６を検出する際、ラインセンサ５０による検出信号の信号レベルの変化位置１２２Ａを含む検出信号データを信号処理部１０１が受信した後、継続して受信される規定範囲Ｄ３に対応する検出信号データの信号レベルを考慮することで、エッジ４に起因する信号レベルの変化か異物８に起因する信号レベルの変化かを判別することができる。
この点、上記のように、第１時点Ｔ１と第２時点Ｔ２との間の期間の長さから、変化位置１２２Ａの座標を求める構成によれば、信号処理部１０１が、検出信号データの受信期間中における変化位置１２２Ａに対応するデータを受信した後、該受信時点Ｔｒから規定範囲Ｄ３に対応する時間を経過後の第２時点Ｔ２まで検出信号データを受信するように構成することにより、異物８に起因する検出信号を排除してエッジ４に起因する変化位置１２２Ａを高精度に検出することができる。そして、第１タイミング信号ＳＴ１の受け取り時点から規定範囲Ｄ３に対応する時間だけ遅延した第１時点Ｔ１と、設定した時間（規定範囲Ｄ３）と同じだけタイミング信号１２３にディレイをかけて遅延時間をオフセットした上記第２時点Ｔ２との間の期間の長さから、変化位置１２２Ａの座標を適切に求めることができ、ラインセンサの検長範囲Ｄ２内における異物８の付着に起因したエッジ誤検知の可能性を低減することができる。

【0043】

幾つかの実施形態において、上記コイルばね検長装置２０は、被測定物（ワーク）としてのコイルばね２が光照射部４０とラインセンサ５０との間に存在しない期間において、検長範囲Ｄ２内にラインセンサ５０の検出信号の信号レベルの変化がある場合にアラーム信号１２７を出力し、コイルばね２が光照射部４０とラインセンサ５０の間に存在しない期間において、検長範囲Ｄ２外にラインセンサ５０の検出信号の信号レベルの変化があってもアラーム信号１２７を出力しないように構成されたアラーム信号生成部１０７をさらに備えていてもよい（図３及び図７参照）。アラーム信号１２７が出力されると、コイリングマシンは停止し、アラームを発する。当該アラームは、例えば、音、光或いは動作等によって作業者に注意喚起するものであってもよい。また、コイルばね検長装置２０から直接アラームを発するように構成してもよい。
例えば、公差付近に汚れが付着している場合は、コイルばね２の品質に影響する可能性がある。この点、コイルばね検長装置２０を、上記のように構成されたアラーム信号生成部１０７を備えた構成とすれば、検長範囲Ｄ２外に異物８（例えば、油汚れ）が付着した場合であってもアラームを出力しないため、コイリングマシン１０の稼働率を向上させることができる。一方、検長範囲Ｄ２内に付着した異物８はコイルばね２のエッジ４の誤検知の原因となり得るから、検長範囲Ｄ２内に異物８が付着した場合には上記のように構成されたコイルばね検長装置２０の異物チェック機能を発揮させてアラームを出力することで、コイリングマシン１０の稼働率を低下させることなく適切なタイミングで異物８の除去を行うことが可能になり、異物８付着に起因したコイルばね２のエッジ４の誤検知の頻度を低減することができる。

【0044】

幾つかの実施形態において、アラーム信号生成部１０７は、コイリングマシン１０のコイルばね２の切断タイミングを示す切断タイミング信号１２４を受け取り、該切断タイミング信号１２４に基づいて、コイルばね２が光照射部４０とラインセンサ５０との間に存在しない期間に対応したラインセンサ５０の検出信号を得るように構成されてもよい。このようにすれば、アラーム信号生成部１０７は、切断タイミング信号１２４に基づいて、光照射部４０とラインセンサ５０との間にコイルばね２が存在しない期間に対応したラインセンサ５０の検出信号を得ることができる。
なお、切断タイミング信号１２４は、コイリングマシンから切断のタイミングで出力される。また、切断タイミング信号１２４は、生成されたコイルばね２を切断する切断刃（図示略）の近傍に設けた近接センサ６０（図３及び図７参照）の検出信号（切断タイミング信号１２４）を遅延させて得られる信号であってもよい。

【0045】

幾つかの実施形態において、コイルばね製造装置１は、コイルばね検長装置２０により測定されたコイルばね２の長さに応じてコイルばね２を振分ける振分機１１をさらに備えていてもよい（図１、図３及び図７参照）。そして、コイルばね検長装置２０は、信号処理部１０１により得られたコイルばね２の長さの検出結果に基づいて、振分機１１に対して振分け信号１２５を出力するための振分信号生成部１０８（良否判定部）をさらに備えていてもよい。具体的に、振分信号生成部１０８は、コイルばね検長装置２０によって測定されたコイルばね２の自由長が目標長さの公差内であるか否かを比較判断することにより、生成されたコイルばね２の良否を判定してもよい。そして、振分信号生成部１０８は、コイルばね検長装置２０により測定されたコイルばね２の長さと目標長さとの偏差に応じて、例えば、短い、やや短い、適切、やや長い、長い……等の複数段階に応じてコイルばね２を振分けたり、適／不適の２段階にコイルばね２を振分けたりするための振分け信号１２５を振分機１１に送信するように構成されてもよい。
この構成によれば、信号処理部１０１によって得られたコイルばね２の長さの検出結果に基づいて、振分信号生成部１０８が振分け信号１２５を生成し、コイリングマシン１０の振分機１１に対して振分け信号１２５を出力することにより、コイリングマシン１０から送り出されて形成されたコイルばね２を、該コイルばね２の長さに応じて振分機１１によって適切に振分けることができる。

【0046】

幾つかの実施形態において、上記コイルばね検長装置２０は、信号処理部１０１により得られたコイルばね２の長さの検出結果とコイルばね２の目標長さとの偏差に基づいて、コイリングマシン１０を制御するためのフィードバック信号１２６を生成するためのフィードバック信号生成部１０９をさらに備えていてもよい（図１、図３及び図７参照）。
具体的に、フィードバック信号生成部１０９は、例えば、信号処理部１０１により得られたコイルばね２の長さの検出結果がコイルばね２の目標長さよりも所定長さ短い場合、例えば、当該コイルばね２の生成時よりも上記所定長さ分だけ長くコイルばね２を形成することを指示するフィードバック信号１２６をコイリングマシン１０に送信する。一方、フィードバック信号生成部１０９は、例えば、信号処理部１０１により得られたコイルばね２の長さの検出結果がコイルばね２の目標長さよりも所定長さ長い場合、例えば、当該コイルばね２の生成時よりも上記所定長さ分だけ短くコイルばね２を形成することを指示するフィードバック信号１２６をコイリングマシン１０に送信する。なお、上記偏差が適切な公差範囲内である場合は、フィードバック信号１２６を送信しないか、又は、設定値を維持するフィードバック信号１２６を送信する構成としてもよい。
この構成によれば、信号処理部１０１により得られたコイルばね２の長さの検出結果とコイルばね２の目標長さとの偏差に基づいてコイリングマシン１０を制御するためのフィードバック信号１２６がフィードバック信号生成部１０９により生成される。したがって、上記偏差に基づいてコイルばね２の送り出し量を補正するフィードバック信号１２６をフィードバック信号生成部１０９がコイリングマシン１０に送信することにより、コイリングマシン１０によるコイルばね２の送り出し量を適切に補正してコイルばね２の長さを目標長さに近づけることができ、コイルばね２の品質の向上を図ることができる。

【0047】

以上述べた構成によれば、ラインセンサ５０を用いたコイルばね検長装置２０における異物８付着に起因した誤検知を効果的に低減することができる。また、以上に述べた構成により、ラインセンサ５０の延在範囲の一部である検長範囲Ｄ２内における検出信号の信号レベルの変化位置１２２Ａをエッジ位置６として特定するように構成されたコイルばね検長装置２０とコイリングマシン１０とにより、ラインセンサ５０の検長範囲Ｄ２外における異物８の付着に起因した誤検知の頻度を低減して稼働率が改善されたコイルばね製造装置１を得ることができる。

【0048】

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変更を加えた形態や、これらの形態を組み合わせた形態も含む。

【符号の説明】

【0049】

１ コイルばね製造装置
２ コイルばね（被測定対象物／ワーク）
４ エッジ
６ エッジ位置
８ 異物（塵、油汚れ等）
１０ コイリングマシン
１０Ａ フィードローラ
１０Ｂ 線材供給機構
１０Ｃ コイリング機構
１０Ｄ 切断機構
１１ 振分機
１２ モニタ
２０ コイルばね検長装置
３０ デジタルセンサヘッド
４０ 光照射部
４２ レンズ
４４ 光ビーム（レーザ光）
４６ ガラス窓
５０ 受光部（ラインセンサ）
５１ イメージセンサ
５４ ガラス窓
６０ 近接センサ
１００ 制御部
１０１ 信号処理部
１０２ カウンタ
１０３ 検長範囲指定回路
１０４ エッジ検出部
１０５ フレーム開始信号検出部
１０６ エッジ位置判定部
１０７ アラーム信号生成部
１０８ 振分け信号生成部（良否判定部）
１０９ フィードバック信号生成部
１１０ デバウンス処理部
１１１ ディレイ回路
１１２ 切断タイミング同期用レジスタ
１２１ クロック信号
１２２ ビデオ信号
１２２Ａ 変化位置
１２３ フレーム開始信号（タイミング信号）
１２４ 切断タイミング信号
１２５ 振分け信号
１２６ フィードバック信号
１２７ アラーム信号
１３１ セル
１３２ 配線
１３３ スイッチ
Ｄ１ ばね長さ方向範囲
Ｄ２ 検長範囲
Ｄ３ 規定範囲
ＳＴ１ 第１タイミング信号
Ｔ１ 第１時点
Ｔ２ 第２時点
Ｔｒ 受信時点
Ｗ 鋼線材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】