JP5825400B1 - 円筒状部材の検査方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯状部材を円筒状に成形した円筒状部材の幅方向ずれを精度よく把握できる円筒状部材の検査方法および装置を提供する。【解決手段】帯状部材８ａを成形ドラム５に巻き付けて、帯状部材８ａの長手方向先端Ｅ１と長手方向後端Ｅ２とを突き合わせて円筒状に成形した円筒状部材９ａを検査する際に、成形ドラム５に巻き付けた帯状部材８ａのドラム幅方向端位置Ｌ１を帯状部材８ａの長手方向全長さに渡って位置センサ２により検知し、位置センサ２による検知データと、成形ドラム５のドラム軸心ＤＸに直交するドラム幅方向端面ＤＬの位置データとに基づいて、制御部４により成形ドラム５に巻き付けた帯状部材８ａの幅方向ずれ程度を算出し、この算出結果に基づいて帯状部材８ａの幅方向ずれが許容範囲内か否かを判断する。【選択図】図３

Description

本発明は、円筒状部材の検査方法および装置に関し、さらに詳しくは、帯状部材を円筒状に成形した円筒状部材の幅方向ずれを精度よく把握できる円筒状部材の検査方法および装置に関するものである。

タイヤ等のゴム製品の製造工程では、所定のコード角度で並列させた多数のスチールコードをゴムで被覆した帯状のベルト材が使用されている。このベルト材は、並列したスチールコードをゴム被覆した部材を、コード角度に合わせて設定された所定角度で、所定長さに切断し、切断した多数の部材どうしを接合することによって形成されている（例えば、特許文献１参照）。この帯状のベルト材は成形ドラムに巻き付けられて円筒状に成形される。また、タイヤのトレッドを構成するトレッドゴムは帯状の未加硫ゴムが成形ドラムに巻き付けられて円筒状に成形される。

帯状のベルト材や帯状の未加硫ゴムが蛇行して成形ドラムに巻き付けられると、ドラム幅方向に歪みがある円筒状部材が成形されることになる。また、複数の帯状部材を成形ドラムに巻き付けて成形した円筒状部材において、互いの帯状部材が設定値を超えて幅方向にずれてオフセットしている場合も円筒状部材にドラム幅方向に歪みが生じる。このような歪みがある円筒状部材を用いてタイヤを製造すると、一定のタイヤ品質を確保することが困難になる。そのため、帯状部材を円筒状に成形した円筒状部材の幅方向ずれを精度よく把握することが重要である。

特開２００９−２２６８１７号公報

本発明の目的は、帯状部材を円筒状に成形した円筒状部材の幅方向ずれを精度よく把握できる円筒状部材の検査方法および装置を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の円筒状部材の検査方法は、帯状部材を成形ドラムに巻き付けて、この帯状部材の長手方向先端と長手方向後端とを突き合わせて円筒状に成形した円筒状部材の検査方法において、前記成形ドラムに巻き付けた前記帯状部材のドラム幅方向端位置をこの帯状部材の長手方向全長さに渡って位置センサにより検知し、この位置センサによる検知データと、前記成形ドラムのドラム軸心に直交するドラム幅方向端面の位置データとに基づいて、制御部により前記成形ドラムに巻き付けた帯状部材の幅方向ずれ程度を算出し、この算出結果に基づいてこの帯状部材の幅方向ずれが許容範囲内か否かを判断することを特徴とする。

本発明の円筒状部材の検査装置は、帯状部材を成形ドラムに巻き付けて、この帯状部材の長手方向先端と長手方向後端とを突き合わせて円筒状に成形した円筒状部材の検査装置において、前記成形ドラムに巻き付けた前記帯状部材のドラム幅方向端位置をこの帯状部材の長手方向全長さに渡って検知する位置センサと、この位置センサの検知データが入力される制御部とを備え、この制御部に前記成形ドラムのドラム軸心に直交するドラム幅方向端面の位置データが予め入力されていて、前記位置センサによる検知データと前記成形ドラムのドラム幅方向端面の位置データとに基づいて、前記制御部により前記成形ドラムに巻き付けた帯状部材の幅方向ずれ程度を算出し、この算出結果に基づいてこの帯状部材の幅方向ずれが許容範囲内か否かを判断する構成にしたことを特徴とする。

本発明によれば、成形ドラムに巻き付けた前記帯状部材のドラム幅方向端位置をこの帯状部材の長手方向全長さに渡って位置センサにより検知し、この検知データと、前記成形ドラムのドラム軸心に直交するドラム幅方向端面の位置データとに基づいて、制御部により前記成形ドラムに巻き付けた帯状部材の幅方向ずれ程度を算出し、この算出結果に基づいてこの帯状部材の幅方向ずれが許容範囲内か否かを判断するので、円筒状部材の幅方向ずれを精度よく把握できる。

ここで、前記円筒状部材の外周面に別の帯状部材を積層して巻き付けて円筒状に成形する際に、前記成形ドラムの前記ドラム幅方向端面に対するこの別の帯状部材のドラム幅方向端位置をこの別の帯状部材の長手方向全長さに渡って前記位置センサにより検知し、この位置センサによる検知データと、前記成形ドラムに先に巻き付けた前記帯状部材の前記位置センサによる検知データと、前記成形ドラムの前記ドラム幅方向端面の位置データとに基づいて、前記制御部によりこの別の帯状部材の幅方向ずれ程度を算出し、この算出結果に基づいてこの別の帯状部材の幅方向ずれが許容範囲内か否かを判断することもできる。これにより、成形ドラムに形成されている円筒状部材に対して、後から積層する別の帯状部材の先に巻き付けた帯状部材に対する幅方向ずれを精度よく把握できる。即ち、帯状部材を複数積層して形成された円筒状部材の幅方向の歪みの程度を精度よく把握できる。

前記成形ドラム上で円筒状の成形した帯状部材の長手方向先端の位置と長手方向後端の位置とを前記位置センサにより検知し、この位置センサによる検知データに基づいて前記制御部により、この帯状部材の長手方向先端と長手方向後端との一致長さを算出し、この算出結果に基づいてこの帯状部材のスプライス状態が適正か否か判断することもできる。即ち、長手方向先端（先端辺の位置データ）と長手方向後端（後端辺の位置データ）とを比較して両者が一致している（同じ位置に配置されている）長さが長い程、適正なスプライス状態であると判断できる。

前記成形ドラム上で円筒状に成形した帯状部材の長手方向先端と長手方向後端とが対向する周辺範囲のこの帯状部材の厚さを厚さセンサにより検知し、この厚さセンサによる検知データに基づいてこの帯状部材のスプライス状態が適正か否か判断することもできる。即ち、長手方向先端と長手方向後端とが重なっていれば、この周辺範囲の帯状部材の厚さ（重なった厚さ）が帯状部材の本来の厚さに比して過大になる。一方、長手方向先端と長手方向後端とが離れていて突き合っていなければ、この周辺範囲の帯状部材の厚さは実質的にゼロになる。それ故、厚さセンサによる検知データに基づいてこの帯状部材のスプライス状態の適正さを精度よく把握することができる。

本発明の円筒状部材の検査装置を側面視で例示する説明図である。 図１のＡ矢視図である。 円筒状に成形した帯状部材をドラム正面視で例示する説明図である。 成形ドラムに巻き付けた帯状部材の幅方向ずれをドラム正面視で誇張して例示する説明図である。 成形ドラムに巻き付けた帯状部材のスプライスの状態を正面視で誇張して例示する説明図である。 成形ドラムに巻き付けた帯状部材のスプライスの状態を断面視で例示し、図６（ａ）は図５のＰ１に相当する範囲、図６（ｂ）は図５のＰ２に相当する範囲の状態である。 別の帯状部材を円筒状部材の外周面に巻き付ける工程を側面視で例示する説明図である。 積層した帯状部材どうしの幅方向ずれを誇張して例示する説明図である。

以下、本発明の円筒状部材の検査方法および装置を図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１、図２に例示する本発明の円筒状部材の検査装置１（以下、検査装置１という）は、帯状部材８（８ａ、８ｂ）を成形ドラム５に外周面に巻き付けて成形される円筒状部材９（９ａ、９ｂ）の幅方向ずれを検査する。帯状部材８はその長手方向先端（先端辺）と長手方向後端（後端辺）とを突き合わせて円筒状に成形される。

帯状部材８としては、タイヤ等のゴム製品の補強材として使用されるベルト材、空気入りタイヤのトレッドゴムやサイドゴム等の様々なゴム押し出し部材等を例示できる。ベルト材は、所定のコード角度で並列させた多数のスチールコードをゴムで被覆した部材である。

検査装置１は、成形ドラム５の外周面に巻き付けた帯状部材８のドラム幅方向端ＤＬ位置をこの帯状部材８の長手方向全長さに渡って検知する位置センサ２と、この位置センサ２の検知データが入力される制御部４とを備えている。この実施形態ではさらに成形ドラム５に巻き付けた帯状部材８の長手方向先端Ｅ１と長手方向後端Ｅ２とが対向する周辺範囲のこの帯状部材８の厚さを検知する厚さセンサ３を備えている。厚さセンサ３による検知データも制御部４に入力される。

成形ドラム５は円筒体であり、成形ドラム５を回転駆動させる駆動機構７が備わっている。駆動機構７として各種モータ等を用いることができる。成形ドラム５の下方位置まで搬送コンベヤベルト６が延設されている。搬送コンベヤベルト６は、その搬送方向が成形ドラム５のドラム軸心ＤＸに直交した配置になっている。帯状部材８は、搬送コンベヤベルト６に載置されて成形ドラム５に搬送される。駆動機構７の動き（成形ドラム５の回転速度）および搬送コンベヤベルト６の搬送速度は制御部４によって制御される。

この制御部４には成形ドラム５のドラム軸心ＤＸに直交するドラム幅方向端面ＤＬの位置データが予め入力されている。また、帯状部材８の厚さデータも制御部４に予め入力されている。さらに、帯状部材８の幅方向ずれの許容範囲か否かを判断する指標（閾値）、帯状部材８のスプライス状態が適正か否か判断する指標（閾値）および帯状部材８のスプライス状態が適正か否か判断する指標（閾値）が入力されている。

次に、本発明の円筒状部材の検査方法の手順の一例を説明する。

図１、図２に例示するように、帯状部材８ａを載置した搬送コンベヤベルト６の搬送速度と、成形ドラム５の外周面での周速度を同じ速度にして稼働させることにより、帯状部材８ａを成形ドラム５の外周面に転写するように移動させて巻き付ける。これにより、図３に例示するように、帯状部材８ａの長手方向先端Ｅ１と長手方向後端Ｅ２とを突き合わせた円筒状部材９ａを成形する。この際に、帯状部材８ａを成形ドラム５に巻き付けながら、成形ドラム５に巻き付けた帯状部材８ａのドラム幅方向端位置Ｌ１、Ｌ２をこの帯状部材８ａの長手方向全長さに渡って位置センサ２により検知する。

制御部４では、この位置センサ２による検知データと、予め入力されている成形ドラム５のドラム幅方向端面ＤＬの位置データとに基づいて、成形ドラム５に巻き付けた帯状部材８ａの幅方向ずれ程度を算出する。例えば、図４に例示するように、帯状部材８ａのドラム幅方向端位置Ｌ１、Ｌ２を全周に渡って平均化した平均ラインＡＬを算出する。この平均ラインＡＬの位置データとドラム幅方向端面ＤＬの位置データとを比較して、両者の幅方向離間距離に関する指標（最大値、平均値、最大値と最小値との差、標準偏差の少なくも１指標）を算出する。

この算出結果に基づいて、この帯状部材８ａの幅方向ずれが許容範囲内か否かを判断する。この算出結果が、制御部４に予め入力されている幅方向ずれの許容範囲内であれば、幅方向ずれが無視できる程度であり、問題がないと判断する。一方、この算出結果が、制御部４に予め入力されている幅方向ずれの許容範囲外であれば、幅方向ずれが過大であり、問題があり（製造に使用できない規格外）と判断する。

ドラム幅方向端面ＤＬは、成形ドラムのドラム軸心ＤＸに直交した直線である。したがって、ドラム幅方向端面ＤＬを基準にして、成形ドラム５に巻き付けた帯状部材８ａの幅方向ずれ程度を算出すれば、円筒状部材９ａの幅方向ずれを精度よく把握できる。これに伴い、幅方向ずれが許容範囲内の円筒状部材９ａを用いて空気入りタイヤを製造できるので、ユニフォミティ等、一定のタイヤ品質を確保するには有利になる。

この実施形態では、帯状部材８ａの上記した幅方向ずれだけでなく、帯状部材８ａの長手方向先端面Ｅ１と長手方向後端面Ｅ２とのスプライス状態の適否を検査する。この検査をするには、成形ドラム５上で円筒状に成形した帯状部材８ａの長手方向先端Ｅ１の位置と長手方向後端Ｅ２の位置とを位置センサ２により検知する。この位置センサ２による検知データに基づいて、制御部４により帯状部材８ａの長手方向先端Ｅ１と長手方向後端Ｅ２との一致長さを算出する。

即ち、この算出結果に基づいて、長手方向先端Ｅ１（先端辺の位置データ）と長手方向後端Ｅ２（後端辺の位置データ）とを比較して両者が一致している（同じ位置に配置されている）長さが長い程、適正なスプライス状態であると判断する。例えば、帯状部材８ａがベルト材の場合は、その厚さが小さいので、この方法を用いるとよい。

帯状部材８ａの長手方向先端面Ｅ１と長手方向後端面Ｅ２とのスプライス状態の適否は以下の方法によって検査することもできる。成形ドラム５上で円筒状に成形した帯状部材８ａの長手方向先端Ｅ１と長手方向後端Ｅ２とが対向する周辺範囲のこの帯状部材８ａの厚さ（総厚さ）を厚さセンサ３により検知する。

即ち、図５に例示するように帯状部材８ａの長手方向先端Ｅ１と長手方向後端Ｅ２とが周方向に重なっていれば、その周辺範囲Ｐ１の帯状部材８ａの厚さ（重なった厚さ）が図６（ａ）に例示するように帯状部材８ａの本来の厚さに比して過大になる。一方、図５に例示するように長手方向先端Ｅ１と長手方向後端Ｅ２とが離れていて突き合っていなければ、その周辺範囲Ｐ２の帯状部材８ａの厚さは図６（ｂ）に例示するように実質的にゼロになる。それ故、厚さセンサ３による検知データに基づいて帯状部材８ａのスプライス状態の適正さを精度よく把握することができる。例えば、帯状部材８ａがトレッドゴムの場合は、その厚さが大きいので、この方法を用いるとよい。

次に、この成形した円筒状部材９ａの外周面に別の帯状部材８ｂを積層して巻き付けて円筒状に成形する際に、この別の帯状部材８ｂの幅方向ずれが許容範囲内か否かを判断する検査の手順の一例を説明する。

図７に例示するように搬送コンベヤベルト６の搬送速度と、成形ドラム５の外周面での周速度を同じ速度にして稼働させることにより、搬送コンベヤベルト６に載置した帯状部材８ｂを円筒状部材９ａの外周面に転写するように移動させて巻き付ける。尚、より好ましくは、搬送コンベヤベルト６の搬送速度と、円筒状部材９の外周面での周速度を同じ速度にして稼働させることにより、搬送コンベヤベルト６に移動させた帯状部材８ｂを円筒状部材９の外周面に転写するように移動させて巻き付ける。即ち、成形ドラム５の外周面よりも帯状部材８ａの厚みだけ外周側に位置する円筒状部材９の外周面での周速度を制御部４により算出して、この算出した周速度で成形ドラム５を回転させる。

このようにして先の帯状部材８ａと同様に、帯状部材８ｂの長手方向先端Ｅ１と長手方向後端Ｅ２とを突き合わせた円筒状部材９ｂを成形する。この際に、帯状部材８ｂを成形ドラム５に巻き付けながら、成形ドラム５に巻き付けた帯状部材８ｂのドラム幅方向端位置Ｌ３、Ｌ４をこの帯状部材８ｂの長手方向全長さに渡って位置センサ２により検知する。

制御部４では、この位置センサ２による検知データと、成形ドラム５に先に巻き付けた帯状部材８ａの位置センサ２による検知データと、成形ドラム２のドラム幅方向端面ＤＬの位置データとに基づいて、この別の帯状部材８ｂの幅方向ずれ程度を算出する。

例えば、図８に例示するように、帯状部材８ｂのドラム幅方向端位置Ｌ３、Ｌ４を全周に渡って平均化した平均ラインＢＬを算出する。この平均ラインＢＬの位置データと、ドラム幅方向端面ＤＬの位置データとを比較して、両者の幅方向離間距離に関する指標（最大値、平均値、最大値と最小値との差、標準偏差の少なくも１指標）を算出する。

この算出結果に基づいて、この帯状部材８ｂの幅方向ずれ（蛇行）が許容範囲内か否かを判断する。この算出結果が、制御部４に予め入力されている幅方向ずれの許容範囲内であれば、蛇行が無視できる程度であり、蛇行については問題がないと判断する。一方、この算出結果が、制御部４に予め入力されている幅方向ずれの許容範囲外であれば、蛇行が過大であり、問題があり（製造に使用できない規格外）と判断する。

さらに、算出した平均ラインＢＬの位置データと、先に算出した帯状部材８ａのドラム幅方向端位置Ｌ１、Ｌ２を全周に渡って平均化した平均ラインＡＬの位置データとを比較して、両者の幅方向離間距離に関する指標（最大値、平均値、最大値と最小値との差、標準偏差の少なくも１指標）を算出する。

この算出結果に基づいて、この帯状部材８ｂの帯状部材８ａ（円筒状部材９ａ）に対する幅方向ずれ（オフセット量）が許容範囲内か否かを判断する。この算出結果が、制御部４に予め入力されている幅方向ずれ（オフセット量）の許容範囲内であれば、オフセット量が無視できる程度であり、問題がないと判断する。一方、この算出結果が、制御部４に予め入力されている幅方向ずれ（オフセット量）の許容範囲外であれば、オフセット量が過大であり、問題があり（製造に使用できない規格外）と判断する。

このように、先に成形ドラム５に巻き付けて成形した円筒状部材９ａを基準にして、後から積層して巻き付ける帯状部材８ｂの幅方向ずれを検知するので、帯状部材８ａ、８ｂとの積層体としての円筒状部材の幅方向ずれを精度よく把握することができる。これに伴い、幅方向ずれが許容範囲内の帯状部材８ａ、８ｂとの積層体である円筒状部材を用いて空気入りタイヤを製造できるので、ユニフォミティ等、一定のタイヤ品質を確保するには有利になる。

この帯状部材８ｂについても、幅方向ずれだけでなく、上述した帯状部材８ａと同様に長手方向先端面Ｅ１と長手方向後端面Ｅ２とのスプライス状態の適否を検査することができる。

本発明は、例えば、空気入りタイヤの製造工程において、円筒状のベルト材を成形する際に適用することができる。即ち、成形ドラム５にまず、一層目の帯状のベルト材（帯状部材８ａ）を巻き付けて円筒状部材９ａを成形し、この円筒状部材９ａの幅方向ずれおよびスプライス状態を検査する。次いで、この円筒状部材９ａの外周面に二層目の帯状のベルト材（帯状部材８ｂ）を巻き付けて円筒状に成形し、この円筒状部材９ｂの幅方向ずれおよびスプライス状態を検査する。次いで、この円筒状部材９ｂの外周面に帯状のトレッドゴムを巻き付けて円筒状に成形し、この円筒状に成形したトレッドゴムの幅方向ずれおよびスプライス状態を検査する。

１ 検査装置
２ 位置センサ
３ 厚さセンサ
４ 制御部
５ 成形ドラム
６ 搬送コンベヤベルト
７ 駆動機構
８ａ、８ｂ 帯状部材
９ａ、９ｂ 円筒状部材
ＤＬ ドラム幅方向端面
ＤＸ ドラム軸心
Ｅ１ 帯状部材の長手方向先端
Ｅ２ 帯状部材の長手方向後端
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４ 帯状部材の幅方向端面

Claims (8)

1. 帯状部材を成形ドラムに巻き付けて、この帯状部材の長手方向先端と長手方向後端とを突き合わせて円筒状に成形した円筒状部材の検査方法において、
   前記成形ドラムに巻き付けた前記帯状部材のドラム幅方向端位置をこの帯状部材の長手方向全長さに渡って位置センサにより検知し、この位置センサによる検知データと、前記成形ドラムのドラム軸心に直交するドラム幅方向端面の位置データとに基づいて、制御部により前記成形ドラムに巻き付けた帯状部材の幅方向ずれ程度を算出し、この算出結果に基づいてこの帯状部材の幅方向ずれが許容範囲内か否かを判断することを特徴とする円筒状部材の検査方法。
2. 前記円筒状部材の外周面に別の帯状部材を積層して巻き付けて円筒状に成形する際に、前記成形ドラムの前記ドラム幅方向端面に対するこの別の帯状部材のドラム幅方向端位置をこの別の帯状部材の長手方向全長さに渡って前記位置センサにより検知し、この位置センサによる検知データと、前記成形ドラムに先に巻き付けた前記帯状部材の前記位置センサによる検知データと、前記成形ドラムの前記ドラム幅方向端面の位置データとに基づいて、前記制御部によりこの別の帯状部材の幅方向ずれ程度を算出し、この算出結果に基づいてこの別の帯状部材の幅方向ずれが許容範囲内か否かを判断する請求項１に記載の円筒状部材の検査方法。
3. 前記成形ドラム上で円筒状に成形した帯状部材の長手方向先端の位置と長手方向後端の位置とを前記位置センサにより検知し、この位置センサによる検知データに基づいて前記制御部により、この帯状部材の長手方向先端と長手方向後端との一致長さを算出し、この算出結果に基づいてこの帯状部材のスプライス状態が適正か否か判断する請求項１または２に記載の円筒状部材の検査方法。
4. 前記成形ドラム上で円筒状に成形した帯状部材の長手方向先端と長手方向後端とが対向する周辺範囲のこの帯状部材の厚さを厚さセンサにより検知し、この厚さセンサによる検知データに基づいてこの帯状部材のスプライス状態が適正か否か判断する請求項１〜３のいずれかに記載の円筒状部材の検査方法。
5. 帯状部材を成形ドラムに巻き付けて、この帯状部材の長手方向先端と長手方向後端とを突き合わせて円筒状に成形した円筒状部材の検査装置において、
   前記成形ドラムに巻き付けた前記帯状部材のドラム幅方向端位置をこの帯状部材の長手方向全長さに渡って検知する位置センサと、この位置センサの検知データが入力される制御部とを備え、この制御部に前記成形ドラムのドラム軸心に直交するドラム幅方向端面の位置データが予め入力されていて、前記位置センサによる検知データと前記成形ドラムのドラム幅方向端面の位置データとに基づいて、前記制御部により前記成形ドラムに巻き付けた帯状部材の幅方向ずれ程度を算出し、この算出結果に基づいてこの帯状部材の幅方向ずれが許容範囲内か否かを判断する構成にしたことを特徴とする円筒状部材の検査装置。
6. 前記円筒状部材の外周面に別の帯状部材を積層して巻き付けて円筒状に成形する際に、この別の帯状部材のドラム幅方向端位置をこの別の帯状部材の長手方向全長さに渡って前記位置センサにより検知し、この位置センサによる検知データと、前記成形ドラムに先に巻き付けた前記帯状部材の前記位置センサによる検知データと、前記成形ドラムのドラム幅方向端面の位置データとに基づいて、前記制御部によりこの別の帯状部材の幅方向ずれ程度を算出し、この算出結果に基づいてこの別の帯状部材の幅方向ずれが許容範囲内か否かを判断する構成にした請求項５に記載の円筒状部材の検査装置。
7. 前記成形ドラム上で円筒状の成形した帯状部材の長手方向先端の位置と長手方向後端の位置とを前記位置センサにより検知し、この位置センサによる検知データに基づいて前記制御部により、この帯状部材の長手方向先端と長手方向後端との一致長さを算出し、この算出結果に基づいてこの帯状部材のスプライス状態が適正か否か判断する請求項５または６に記載の円筒状部材の検査装置。
8. 前記成形ドラム上で円筒状に成形した帯状部材の長手方向先端と長手方向後端とが対向する周辺範囲のこの帯状部材の厚さを検知する厚さセンサを備え、この厚さセンサによる検知データに基づいてこの帯状部材のスプライス状態が適正か否か判断する構成にした請求項５〜７のいずれかに記載の円筒状部材の検査装置。

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