(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
タイヤを取り付けて回転駆動させるスピンドル軸と、前記スピンドル軸に取り付けられたタイヤに近接離反可能とされた負荷ドラムと、前記スピンドル軸及び負荷ドラムの動作を制御する駆動制御部とを備えたタイヤ試験装置であって、
前記スピンドル軸上で回転するタイヤの表面形状を検出する形状センサと、
タイヤ試験を行う際の検査条件、前記形状センサを用いて実施される検査項目、及び前記形状センサのセンシング位置の少なくとも一つ以上の情報が記録されたPLCと、
前記タイヤ試験に先だって前記PLC内の情報を変更乃至は登録可能とされたコンピュータからなるインターフェースと、
を有していることを特徴とするタイヤ試験装置。
【背景技術】
【0002】
タイヤは、ゴムや合成繊維、スチールコード等の各種材料が積層された複雑な構造を有している。その複雑な積層構造を有するタイヤでは、タイヤの回転時に発生する力のうねり(ランナウト、Runout)を防止しなくてはならない。このため、接地面のうねり(ランナウト、Runout)を評価し、うねりを所定の範囲内に抑え、タイヤ形状の均一性を確保することが必要となる。
【0003】
そこで、実際のタイヤ製造ラインでは、製造されたタイヤに対して接地面のランナウトを検査し、大きなランナウトが生じていると判断されたタイヤを出荷対象から除外するといった対策が講じられている。
なお、タイヤの形状(特にトレッド面やサイドウォール面)の評価には、ランナウト以外にも、凹凸(Bulge/Dent)などの特性値が用いられることがある。これら凹凸(Bulge/Dent)などの特性値もランナウト同様にタイヤ製造ラインで試験される。このようなランナウト(Runout)や凹凸(Bulge/Dent)の計測(以降、これらを合わせて形状測定という)は、タイヤユニフォミティの試験装置に設けられた形状測定装置を用いて行われることが多い。
【0004】
例えば、特許文献1の形状測定装置は、回転するタイヤTのトレッド面(タイヤ接地部分の表面)にスポット状の照射光を照射し、この照射光の反射光を受光素子によって検出することで、タイヤ表面の高さの変位(高さ変位)を計測したり、計測した高さからタイヤのトレッド面の形状を評価したりする構成となっている。具体的には、この特許文献1の形状測定装置は、タイヤユニフォミティの試験装置に対して上述した照射部や受光部を付属的に設けたものであり、タイヤユニフォミティを計測する際にトレッド面やサイドウォール面の形状も合わせて測定する構成となっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、上述した形状測定を実施する際の測定条件(試験条件)には、タイヤの種類やサイズに合わせてさまざまなものがあり、タイヤユニフォミティを計測する際の試験条件と大きく異なる試験条件で形状測定を行うことが必要な場合も起こり得る。
しかしながら、タイヤを回転させる際の回転速度やその際のタイヤの空気圧、負荷ドラムからタイヤに加わる荷重などは予めタイヤユニフォミティ試験用の試験条件として駆動制御部にパラメータとしてプログラムされており、予めプログラムされている試験条件を変更することはユーザにとっては困難なことが多い。タイヤの回転速度、タイヤの空気圧、負荷ドラムからタイヤへの荷重などは、PLC(Programmable Logic Controller)を用いて予め試験装置内にプログラムされており、タイヤ試験装置のユーザでは簡単に駆動制御部内のプログラムを書き換えることができないからである。
【0007】
また、このようなプログラムの書き換えは製造元のメーカであれば十分に対応可能であるが、メーカによる書き換え作業には費用と時間がかかることが多く、迅速な対応が望まれる生産現場からの要望には応えられない場合も少なくない。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、タイヤユニフォミティなどの測定に合わせて、形状測定の試験条件を用途や目的に合わせて自在に変更することができるタイヤ試験装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するため、本発明のタイヤ試験装置は以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明のタイヤ試験装置は、タイヤを取り付けて回転駆動させるスピンドル軸と、前記スピンドル軸に取り付けられたタイヤに近接離反可能とされた負荷ドラムと、前記スピンドル軸及び負荷ドラムの動作を制御する駆動制御部とを備えたタイヤ試験装置であって、前記スピンドル軸上で回転するタイヤの表面形状を検出する形状センサと、タイヤ試験を行う際の検査条件、前記形状センサを用いて実施される検査項目、及び前記形状センサのセンシング位置の少なくとも一つ以上の情報を前記タイヤ試験に先だって登録可能とされたインターフェースと、を有していることを特徴とするものである。
【0009】
なお、好ましくは、前記インターフェースを介して入力された前記情報が前記駆動制御部に転送されて登録される構成とされているとよい。
なお、好ましくは、
前記インターフェースには、前記形状センサで得られた結果を基に、前記
タイヤの中心から外周面までの半径値を求め、求められた半径値が周方向にどのように変化するかをトレッド面の形状を画像化して表示すると共に、求められた半径値からランアウト又は凹凸といった特性値を算出するという処理を行う処理部が設けられ
ているとよい。
【0010】
なお、好ましくは、前記インターフェースにおいては、前記タイヤ毎に前記情報を登録可能とされているとよい。
なお、好ましくは、前記形状センサに、ポイントセンサ又はラインセンサが用いられているとよい。
また、本発明に係るタイヤ試験装置の最も好ましい形態は、タイヤを取り付けて回転駆動させるスピンドル軸と、前記スピンドル軸に取り付けられたタイヤに近接離反可能とされた負荷ドラムと、前記スピンドル軸及び負荷ドラムの動作を制御する駆動制御部とを備えたタイヤ試験装置であって、前記スピンドル軸上で回転するタイヤの表面形状を検出する形状センサと、タイヤ試験を行う際の検査条件、前記形状センサを用いて実施される検査項目、及び前記形状センサのセンシング位置の少なくとも一つ以上の情報が記録されたPLCと、前記タイヤ試験に先だって前記PLC内の情報を変更乃至は登録可能とされたコンピュータからなるインターフェースと、を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
本発明のタイヤ試験装置によれば、タイヤユニフォミティなどの測定に合わせて、形状測定を効率的に且つ精度良く実施することができる。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明のタイヤ試験装置の実施形態を、図面に基づき詳しく説明する。
図1は、本実施形態のタイヤ試験装置1を模式的に示したものである。
図1に示すように、本実施形態のタイヤ試験装置1は、タイヤTを取り付けて回転駆動させるスピンドル軸2を備えている。このスピンドル軸2の側方には、スピンドル軸2に取り付けられたタイヤTに近接離反可能とされた負荷ドラムが設けられている。また、タイヤ試験装置1には、スピンドル軸2及び負荷ドラムの動作を制御する駆動制御部4が設けられており、この駆動制御部4を用いてスピンドル軸2に取り付けられたタイヤTを回転させると共に負荷ドラムをタイヤTに対して近接または離反させることで、タイヤユニフォミティ試験を実施できるようになっている。
【0014】
また、上述したタイヤ試験装置1には、スピンドル軸2に取り付けられたタイヤTに対してトレッド面の形状測定を行う形状測定装置5が設けられている。この形状測定装置5は、スピンドル軸2上で回転するタイヤTの表面形状(トレッド面の形状)を検出する形状センサ6と、形状センサ6が検出を行っている箇所がタイヤTの周方向のどの部分に位置しているかを計測するエンコーダ7と、を備えている。また、形状測定装置5には、形状センサ6とエンコーダ7とで計測されたデータを用いて計算を行うことにより、トレッド面の形状を画像化したり解析したりする画像処理装置8が設けられている。
【0015】
次に、本実施形態のタイヤ試験装置1を構成するスピンドル軸2、負荷ドラム、駆動制御部4、形状センサ6、エンコーダ7及び画像処理装置8について説明する。
図1に示すように、スピンドル軸2は上下方向に軸心を向けるようにして起立した長尺円筒状の部材であり、リムなどを用いてスピンドル軸2の上端側にタイヤTを取り付けられるようになっている。また、スピンドル軸2の下側には、スピンドル軸2及びスピンドル軸2に取り付けられたタイヤTを、上下方向を向く軸回りに回転させる駆動モータ9が設けられている。
【0016】
負荷ドラムは、図示は省略するが、スピンドル軸2と同様に上下方向に軸心を向けるようにして配備された短尺大径の円筒状の部材であり、スピンドル軸2の側方に配備されている。この負荷ドラムは、レールなどを用いて支持機構ごと水平方向に移動可能に配備されており、スピンドル軸2の軸心に対して接離自在となっている。そして、スピンドル軸2に対して負荷ドラムを最も近接させた際には負荷ドラムの外周面がタイヤTに接触し、スピンドル軸2から負荷ドラムを最も引き離した際には負荷ドラムの外周面がタイヤTから離反するようになっている。
【0017】
負荷ドラムには、負荷ドラムの軸部に作用する荷重を計測可能なロードセルが設けられており、ロードセルで計測した荷重に基づいてタイヤユニフォミティを評価できるようになっている。
駆動制御部4は、上述したスピンドル軸2及び負荷ドラムに対して指令を送信して、駆動モータ9によるスピンドル軸2の回転動作や、水平方向に沿った負荷ドラムの移動動作を制御している。具体的には、この駆動制御部4は、PLC10(Programable Logic Contoroller)を備えている。
【0018】
駆動制御部4(PLC10)からスピンドル軸2に送信される指令には、スピンドル軸2を正逆いずれに回転させるかという回転方向に関する指令、スピンドル軸2の回転速度(回転数)をどの程度に設定するかという回転速度に関する指令、スピンドル軸2に取り付けられるタイヤTの空気圧に関する指令などがある。このようなスピンドル軸2の回転方向や回転速度に関する指令は上述したスピンドル軸2の駆動モータ9に出力されており、またタイヤTの空気圧に関する指令はタイヤT内に空気を供給する空気供給配管の圧力調整弁(図示略)などに出力されている。
【0019】
また、駆動制御部4には、上述したPLC10以外にも、モーションコントローラ11が設けられている。具体的には、PLC10に登録された回転方向や回転速度などの動作の情報はPLC10からモーションコントローラ11に送られる。そして、モーションコントローラ11では入力された動作を実現するための制御量、つまり駆動モータ9の電流値をどの程度にするかといった制御量や圧力調整弁の弁開度をどの程度にするかといった制御量を算出し、算出された制御量を制御信号として駆動モータ9や圧力調整弁などに出力している。
【0020】
形状センサ6は、タイヤTのトレッド面の形状を計測する部材であり、スピンドル軸2の側方、より正確にはタイヤTのトレッド面の側方に配備されている。形状センサ6は、板状の外観を備えており、トレッド面の側方から照射光を照射可能となっている。この形状センサ6におけるトレッド面側に面する表面には、タイヤTのトレッド面に測定光Lを照射する照射部と、タイヤTのトレッド面で反射した測定光Lの反射光を計測する計測部とが設けられている。つまり、形状センサ6では、計測部で計測された反射光の計測結果に基づいて、形状センサ6からタイヤTのトレッド面までの距離を計算し、計算された距離を画像処理装置8に送ってトレッド面の形状を解析している。
【0021】
また、形状センサ6における照射部及び計測部が設けられた側とは反対側の表面(反タイヤT側の表面)には、形状センサ6の位置を変更可能なアーム部材12が設けられている。具体的には、このアーム部材12は形状センサ6の表面から反タイヤT側に向かって突出するように形成されており、アーム部材12の突端にはアーム部材12を上下方向(ラテラル方向)や前後方向(ラジアル方向)移動させるセンサ移動手段(図示略)が設けられている。このセンサ移動手段は、上述した駆動制御部4からの信号に従って、アーム部材12を上下方向または前後方向に所定量だけ移動できるようになっており、形状センサ6をトレッド面上の所望の位置に移動させることができるようになっている。
【0022】
なお、上述した形状センサ6の照射部から照射される測定光Lには、焦点がスポット状のスポットレーザが用いられている。このようなスポットレーザは、焦点の径が数十mm程度のものであり、タイヤTのトレッド面を、複数箇所に分けて検査することを可能としている。このようなスポットレーザを用いれば、ラインレーザに比べて受光部などが簡便な機器を用いることができ、形状センサ6の価格を低く抑えることが可能となる。
【0023】
エンコーダ7は、スピンドル軸2の下端側に設けられており、スピンドル軸2の回転速度、言い換えればタイヤTの回転位相を計測可能とされている。エンコーダ7で計測されたタイヤTの回転位相は画像処理装置8に送られている。
画像処理装置8は、形状センサ6からタイヤTのトレッド面までの距離、及びエンコーダ7で計測されたタイヤTの回転位相に基づいて、タイヤTのトレッド面の形状を画像化したり解析したりするものである。具体的には、この画像処理装置8では、
図3に示すように、X軸に「タイヤTの回転位相」、Y軸に「形状センサ6からタイヤTのトレッド面までの距離」をプロットして示すことで、タイヤTの中心から外周面までの半径値が周方向に亘ってどのように変化するか曲線として表示することができるようになっている。また、画像処理装置8では、上述した曲線の作成に合わせて、タイヤTの中心から外周面までの半径値の分布を示す「ランナウト(Runout)」や空気充填時に形成される隆起部と凹み部との比である「凹凸(Bulge/Dent)」などの形状を示す特性値を算出することもでき、トレッド面の形状を解析できるようになっている。
【0024】
このようにして上述したタイヤ試験装置1では、予めPLC10に入力された試験条件に従ってタイヤTが取り付けられたスピンドル軸2を回転させ、負荷ドラムを所定の押し付け荷重でタイヤTに押し付けてタイヤユニフォミティが計測される。また、形状センサ6で計測されたタイヤTまでの距離とエンコーダ7で計測されたタイヤTの回転位相とを用いて、画像処理装置8でタイヤTの「ランナウト(Runout)」や「凹凸(Bulge/Dent)」などの特性値、あるいはトレッド面の半径値の変化などが評価される。
【0025】
ところで、本発明のタイヤ試験装置1は、従来であればユーザー側で変更が困難であった検査条件、形状測定の検査項目、及び形状センサ6のセンシング位置について、これらのうち少なくとも一つ以上の情報をタイヤ試験に先だって登録可能とされたインターフェース13を有していることを特徴としている。
このインターフェース13は、上述した検査条件、形状測定の検査項目、及び形状センサ6のセンシング位置の少なくとも1つ以上の情報を入力可能な機器であり、入力された情報を駆動制御部4のPLC10に転送可能とされている。このようなインターフェース13としては、キーボード、マウス、デスクトップ型、ノート型、またはタブレット型のパソコン、あるいは携帯情報端末(PDA)などを用いることができる。なお、以降の説明では、
図2に示すようにデスクトップ型のパソコンとキーボード及びマウスとを用いて情報を入力する例を挙げて、本発明のタイヤ試験装置1を説明する。
【0026】
図2の上段に示されているものは、主に「検査条件」を入力するためのメインの入力画面である。また、
図2の下段に示されているものは、主に、個々の「検査条件」ごとの「検査項目」を入力するためのサブの入力画面である。
サブの入力画面は、メインの入力画面上で「No.1」等の番号を付した個々の「検査条件」ごとに用意される。すなわち、「No.1」の第1回転目から「No.4」の第4回転目までの各々の回転の段階ごとに、複数の「検査項目」のうち、「センサ位置F6」、「計測項目F7」といった「検査項目」が設定されうるように構成されている。そのため、「No.1」の第1回転目から「No.4」の第4回転目までの各々の段階に応じて、サブの入力画面を切り替えられるよう、「1回転目」から「4回転目」までを択一的に選択できるようになっている。
【0027】
上述した「検査条件」は、タイヤ試験を行う際の試験条件である。具体的には、「検査条件」には、「回転方向F1」、「回転速度F2」、「圧力F3」、「荷重F4」、「回数F5」などが挙げられる。
「回転方向F1」は、上方から見た場合にタイヤTが時計回り方向に回転しているか、反時計方向に回転しているかを示すものである。
図2に示す例では、このタイヤTの「回転方向F1」では、「正転」と「逆転」とを択一的に選択できるようになっている。
【0028】
「回転速度F2」、「圧力F3」、及び「荷重F4」は、タイヤTが取り付けられたスピンドル軸2の回転速度、スピンドル軸2に取り付けられたタイヤTの空気圧、負荷ドラムからタイヤTに加わる荷重を示したものである。回転速度、圧力、荷重などを上げたり下げたりする場合には、キーボードなどを用いて画面内の所定欄に数値などを打ち込むとよい。
【0029】
「回数F5」は、タイヤTが取り付けられたスピンドル軸2を何回転させるかを示す数である。この「回数F5」に入力される数は一般に整数であり、一般的なタイヤユニフォミティ試験の場合であればタイヤTを1回転させる間にタイヤユニフォミティが計測されるため、「1」という回数が入力される。
上述した「検査項目」は、タイヤ試験に行う際に検査の対象とする項目である。具体的には、「検査項目」には、「Fv」、「Geo」、「センサ位置F6」、「計測項目F7」などが挙げられる。
【0030】
「Fv」及び「Geo」は、タイヤユニフォミティ試験や形状測定の試験を行うかどうかを選択する項目である。これらの項目には、「ON」(試験を実施する)という選択肢と、「OFF」(試験を実施しない)という選択肢とがあり、いずれかの選択肢が択一的に選択される。
「センサ位置F6」は、形状センサ6の照射光を照射する位置を、タイヤTの幅方向で、つまり上下方向の位置として定めたものである。上述したように、本実施形態では形状センサ6の照射部にはスポット状のレーザが用いられており、照射部の位置を変更すれば形状測定を行うタイヤTの位置を変更することができる。
図2の例では、「センサ位置F6」には、「上側(上サイドウォール)」、「中央(トレッド)」、「下側(下サイドウォール)」の3種類があり、これら3種類のうちから1つを選択して入力する。このように「センサ位置F6」を選択できるようにすれば、タイヤの上サイドウォール、トレッド、下サイドウォールのいずれかに対して形状測定を行う必要がある場合に、「センサ位置F6」の指定が確実に行えるので、形状測定を正確にかつ確実に行うことが可能となる。
【0031】
「計測項目F7」は、形状測定で測定される特性値を示しており、図例では上述した「Runout」と「Bulge/Dent」の2つが挙げられている。これらの「計測項目F7」には、いずれもチェックボックスが設けられており、チェックボックスにチェックを入れることで「計測項目F7」を計測するかどうかを適宜選択できるようになっている。
「アーム位置F8」は、形状センサ6のアーム部材12の位置を表したものであり、スピンドル軸2に取り付けられるタイヤTのサイズに合わせて変更可能とされている。
【0032】
具体的には、「アーム位置F8」には、「水平位置」と「垂直位置」との2つの数値を入力可能となっている。「水平位置」は、形状センサ6の水平方向に沿った位置であり、スピンドル軸2に取り付けられるタイヤTのサイズが大きい場合には、「水平位置」にも大きい数値が入力される。
また、「垂直位置」は、上下方向に沿った形状センサ6の位置、つまり形状センサ6の取付高さを示している。スピンドル軸2に取り付けられるタイヤTの幅が変化した場合には、この「垂直位置」に通常と異なる数値が入力される。
【0033】
上述した検査条件、形状測定の検査項目、及び形状センサ6のセンシング位置は、インターフェース13であるモニタ画面に表形式で表示されており、キーボードやマウスなどを用いて使用者が入力したり選択したりできるようになっている。
また、検査条件、形状測定の検査項目、及び形状センサ6のセンシング位置などからなる情報は、いずれもタイヤTの回転順番に紐付けられている。つまり、第1回転目の情報には、第1回転目のタイヤTの回転で行われるタイヤ試験の試験条件が登録されており、第2回転目の情報には、第2回転目のタイヤTの回転で行われるタイヤ試験の試験条件が登録されている。そして、このようなタイヤTの回転順番は、自由に増やせるようになっており、必要であれば第3回転目や第4回転目、あるいはそれ以降の回転順番に対しても情報を割り当てることができるようになっている。
【0034】
次に、インターフェース13を実際に用いた入力例を挙げて、本発明のタイヤ試験装置1に対する検査条件の変更方法を説明する。
図2に示すように、本発明のタイヤ試験方法は、「No.1」の第1回転目〜「No.4」の第4回転目の4段階に分けて試験が行われるようになっている。
つまり、
図2の「No.1」に示すように、第1回転目では、0.400MPaの空気圧になるように圧縮空気を供給したタイヤTを60rpmで時計回りに回転させ、このタイヤTに負荷ドラムを4700Nで押し付けて、1回転だけ回転させる。なお、この第1回転目の回転でタイヤ
はトレッド面とサイドウォール面の計測が同時に行われる。
【0035】
また、
図2の「No.2」に示すように、第2回転目では、0.300MPaの空気圧になるように圧縮空気を供給したタイヤTを60rpmで反時計回りに回転させ、このタイヤTに負荷ドラムを5200Nで押し付けて、1回転だけ回転させる。なお、この第2回転目の回転では、タイヤTの上下方向の位置を「No.1」から変更して形状計測が行われる。
次に、
図2の「No.3」に示すように、第3回転目では、0.200MPaの空気圧になるように圧縮空気を供給したタイヤTを30rpmで時計回りに回転させ、このタイヤTに負荷ドラムを5700Nで押し付けて、1回転だけ回転させる。なお、この第3回転目の回転では、タイヤTの位置を「No.2」から変更して形状計測が行われる。
【0036】
最後に、
図2の「No.4」に示すように、第4回転目では、0.200MPaの空気圧になるように圧縮空気を供給したタイヤTを60rpmで時計回りに回転させ、このタイヤTに負荷ドラムを4700Nで押し付けて、1回転だけ回転させる。なお、この第4回転目の回転では、タイヤTの位置を「No.3」から変更して形状計測が行われる。
このようにしてインターフェース13を用いてタイヤ試験前に予め所望の検査条件を登録しておけば、通常は行わないような試験条件、言い換えれば当初に登録されていた試験条件を別の試験条件に書き換えなくてはならなくなったような場合に、書き換えを簡便に行うことが可能となる。
【0037】
例えば、タイヤユニフォミティ試験時よりタイヤTの空気圧が高くなるような試験条件で形状測定を行う場合、タイヤTを回転させる際の回転速度やその際のタイヤTの空気圧、負荷ドラムからタイヤTに加わる荷重などは予めタイヤユニフォミティ試験用の試験条件として駆動制御部4にプログラムされているため、タイヤユニフォミティの試験条件とは異なる試験条件に変更した上で形状測定を行うことが必要となる。
【0038】
ところが、タイヤユニフォミティの試験装置では、タイヤTの回転速度、タイヤTの空気圧、負荷ドラムからタイヤTへの荷重などは、PLC10を用いて予め試験装置内にパラメータとしてプログラムされており、タイヤ試験装置1のユーザでは簡単に駆動制御部4のプログラムを書き換えることができない。
しかし、上述したインターフェース13を設けておけば、試験条件のパラメータの組み替えが容易に行えるようになり、ユーザの要望に沿った試験条件でタイヤユニフォミティの試験や形状測定を行うことが可能となる。
【0039】
特に、タイヤユニフォミティの試験条件とは大きく異なるような試験条件で形状測定を行う際に、登録されていた試験条件を変更したり、新たに回転を増やして形状測定のみを行ったりする場合に、試験条件の変更や追加登録が簡便に行えるため、タイヤ試験装置1の利便性と自動化を大きく向上させることができる。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
【0040】
なお、上述した実施形態では形状センサ6の照射部にポイントレーザを用いた例を挙げたが、本発明のタイヤ試験装置1は照射部にラインレーザを用いても良い。ラインレーザを用いれば、タイヤTのトレッド面を全面に亘って漏らさず形状測定できるため、形状測定の精度をより高めることができるからである。
また、上述した画像処理装置8がパソコンなどで構成されている場合は、画像処理装置8に用いられる表示画面(モニタ)やキーボードを上述したインターフェース13としてもよい。