JP7031106B2 - タイヤ内面形状測定装置およびタイヤ内面形状測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤの内周面からスチールコードまでの距離を測定することによりタイヤ内面形状を測定するタイヤ内面形状測定装置、および前記タイヤ内面形状測定装置を用いて行うタイヤ内面形状測定方法に関する。

空気入りタイヤは、インナーライナー、カーカスプライ、ブレーカーやトレッドなど、種々の材料を貼り重ねることにより製造されており、品質保証上これらの厚み管理が重要である。

特に、最内周面に配置されたインナーライナーの厚みが薄い場合には、気密保持性が確保できないだけではなく、カーカスプライのスチールコードがタイヤの内周面に浮き出て不良タイヤになる。このため、製品検査でタイヤの内腔部の形状（タイヤ内面形状）を測定して、インナーライナーの厚み（インナーゲージ）を確認している。具体的には、タイヤ内周面からカーカスプライのスチールコードまでの距離を測定することによりタイヤ内面形状を測定し、得られた距離をインナーゲージとしている。

タイヤの表面からスチールコードまでの距離の測定には一般的に渦電流式変位センサー（以下、「渦電流センサー」ともいう）が用いられており、外周面側の測定については例えばトレッド部分のゴム層の厚みを自動測定可能なタイヤ表面ゴム厚さ測定装置が開発されている（例えば特許文献１参照）。

特開平８－３０４００９号公報

しかしながら、タイヤはそのサイズによって外径、幅が異なり、内面形状も異なるため、多岐に亘るサイズの空気入りタイヤに合わせて内面形状を自動化により測定することは困難であった。

そこで、従来は、作業者が渦電流センサーをタイヤの内周面の各測定点に手で押しつけて測定していたが、この方法でタイヤの全周に亘って測定を実施しようとすると、測定に多大な時間と労力が費やされるという問題があった。また、その精度も十分高いものとは言えなかった。

そこで、本発明は、多岐に亘るサイズの空気入りタイヤの内面を精度良く自動測定することができるタイヤ内面形状測定技術を提供することを課題とする。

本発明者は、鋭意検討を行い、以下に記載する発明により上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

請求項１に記載の発明は、
横置き状態で搬送されてきたスチールコードを有する空気入りタイヤの内面形状を測定するタイヤ内面形状測定装置であって、
搬送されてきた前記空気入りタイヤを、測定台の所定の位置に固定して載置するタイヤ固定手段と、
載置された前記空気入りタイヤを、等角度に配置された３本以上のバーローラーを用いて、外周側から内周側に押し付けることによりセンタリングするタイヤセンタリング手段と、
センタリングされた前記空気入りタイヤを回転させながら、前記空気入りタイヤの内面形状を測定するタイヤ内面形状測定手段とを備えており、
前記タイヤ内面形状測定手段が、タイヤ内面検出センサーとして渦電流センサーを用いて、前記タイヤ内面検出センサーを前記空気入りタイヤの内腔部に挿入してタイヤ表面に押し付け、前記空気入りタイヤの内周面に対する上下角度を変更させながら、前記空気入りタイヤの内表面から前記スチールコードまでの距離を測定することにより、タイヤ内面形状を測定するように構成されており、
前記タイヤセンタリング手段は、前記測定台の上方に設置され、
前記バーローラーは、それぞれセンタリングされたタイヤを測定する際の測定中心Ｃを中心とする円の円周上に等間隔に位置し、測定中心Ｃを中心として内外方に拡縮し、
センタリングされた前記空気入りタイヤは、測定中心Ｃを中心として回転し、
前記タイヤ内面形状測定手段は、前記測定台の載置面の下方に設置され、前記タイヤ内面検出センサーを備える測定ヘッドと、前記測定ヘッドを支持する測定ヘッド支持機構を備えており、前記測定ヘッド支持機構は、前記測定中心Ｃに配置され、
前記タイヤ内面検出センサーが、タイヤ内面形状の測定時には、前記測定台の上方まで上昇するように構成されていることを特徴とするタイヤ内面形状測定装置である。

請求項２に記載の発明は、
前記タイヤセンタリング手段が、載置された前記空気入りタイヤを前記測定台の下方から上昇するフリーボールベアリングによって下支えして保持するタイヤ下支え機構を有していることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ内面形状測定装置である。

請求項３に記載の発明は、
前記タイヤ内面形状測定手段が、前記測定台に配置されたコンベアローラーを用いて前記空気入りタイヤを回転させるタイヤ回転機構を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタイヤ内面形状測定装置である。

請求項４に記載の発明は、
前記タイヤ内面検出センサーが、センタリングされた前記タイヤの中心位置で、前記測定台の下方に配置されており、タイヤ内面形状の測定時には、前記測定台の上方まで上昇するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のタイヤ内面形状測定装置である。

請求項５に記載の発明は、
前記タイヤ内面形状測定手段が、
前記タイヤ内面検出センサーを備えた測定ヘッドと、
前記測定ヘッドを前記空気入りタイヤの内周面まで水平方向に移動させて、上下１８０°可変に支持する測定ヘッド支持機構とを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のタイヤ内面形状測定装置である。

請求項６に記載の発明は、
前記測定ヘッドが、
前記空気入りタイヤの内周面に沿って回転走行させるためのローラーと、
前記ローラーに内蔵されている渦電流センサーとを備えており、
前記渦電流センサーは先端が一定方向に向くように前記ローラーの回転走行とは独立して固定されており、
前記タイヤ内面形状の測定時には、前記渦電流センサーの先端を前記空気入りタイヤの内周面に対向させた状態で、前記ローラーを前記空気入りタイヤの内周面に沿って走行させることにより、前記渦電流センサーにより前記空気入りタイヤの内面形状の測定を行うように構成されていることを特徴とする請求項５に記載のタイヤ内面形状測定装置である。

請求項７に記載の発明は、
前記測定ヘッドが、前記ローラーを支持する回転軸を備えており、
前記渦電流センサーが前記ローラーの回転軸に取り付けられて、前記渦電流センサーが前記ローラーの回転走行とは独立して固定されていることを特徴とする請求項６に記載のタイヤ内面形状測定装置である。

請求項８に記載の発明は、
前記測定ヘッドが、前記ローラーの内部の幅方向の中央部に、前記ローラーの外表面に向けて凹んだ溝が設けられており、
前記渦電流センサーが前記溝に収容されて、前記ローラーに内蔵されていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載のタイヤ内面形状測定装置である。

請求項９に記載の発明は、
前記ローラーが、非金属製であることを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載のタイヤ内面形状測定装置である。

請求項１０に記載の発明は、
前記ローラーが、ポリアセタール樹脂製、ポリカーボネート樹脂製、ポリエチレン樹脂製のいずれかであることを特徴とする請求項９に記載のタイヤ内面形状測定装置である。

請求項１１に記載の発明は、
トラックバス用タイヤの内面形状を測定する装置であることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載のタイヤ内面形状測定装置である。

請求項１２に記載の発明は、
請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載のタイヤ内面形状測定装置を用いて、横置き状態で搬送されてきたスチールコードを有する空気入りタイヤの内面形状を測定するタイヤ内面形状測定方法であって、
搬送されてきた前記空気入りタイヤを、測定台の所定の位置に固定して載置するタイヤ固定工程と、
載置された前記空気入りタイヤを、等角度に配置された３本以上のバーローラーを用いて、外周側から内周側に押し付けることによりセンタリングするタイヤセンタリング工程と、
センタリングされた前記空気入りタイヤを回転させながら、前記空気入りタイヤの内面形状を測定するタイヤ内面形状測定工程とを備えており、
前記タイヤ内面形状測定工程が、タイヤ内面検出センサーとして渦電流センサーを用いて、前記タイヤ内面検出センサーを前記空気入りタイヤの内腔部に挿入してタイヤ表面に押し付け、前記空気入りタイヤの内周面に対する上下角度を変更させながら、前記空気入りタイヤの内表面から前記スチールコードまでの距離を測定することにより、タイヤ内面形状を測定することを特徴とするタイヤ内面形状測定方法である。

請求項１３に記載の発明は、
前記タイヤセンタリング工程において、載置された前記空気入りタイヤを前記測定台の下方から上昇するフリーボールベアリングによって下支えして保持することを特徴とする請求項１２に記載のタイヤ内面形状測定方法である。

請求項１４に記載の発明は、
前記タイヤ内面形状測定工程において、前記測定台に配置されたコンベアローラーを用いて前記空気入りタイヤを回転させることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載のタイヤ内面形状測定方法である。

請求項１５に記載の発明は、
前記タイヤ内面形状測定工程において、センタリングされた前記タイヤの中心位置で、前記測定台の下方に配置されていた前記タイヤ内面検出センサーを、タイヤ内面形状の測定時には、前記測定台の上方まで上昇させることを特徴とする請求項１２ないし請求項１４のいずれか１項に記載のタイヤ内面形状測定方法である。

請求項１６に記載の発明は、
前記タイヤ内面形状測定工程が、
前記タイヤ内面検出センサーの先端部分に取り付けられた測定ヘッドを前記空気入りタイヤの内周面まで水平方向に移動させて、上下１８０°可変に支持する測定ヘッド支持機構とを備えていることを特徴とする請求項１２ないし請求項１５のいずれか１項に記載のタイヤ内面形状測定方法である。

請求項１７に記載の発明は、
前記空気入りタイヤが、トラックバス用タイヤであることを特徴とする請求項１２ないし請求項１６のいずれか１項に記載のタイヤ内面形状測定方法である。

本発明によれば、多岐に亘るサイズの空気入りタイヤの内面を精度良く自動測定することができるタイヤ内面形状測定技術を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係るタイヤ内面形状測定装置の側面図である。 本発明の一実施の形態に係るタイヤ内面形状測定装置の正面図である。 本発明の一実施の形態に係るタイヤ内面形状測定装置の測定台の平面図である。 本発明の一実施の形態に係るタイヤ内面形状測定装置のセンタリング機構の平面図である。 タイヤ下支え機構の平面図である。 タイヤ下支え機構の正面図である。 タイヤ下支え機構の側面図である。 タイヤ内面形状測定手段の構成を示す正面図である。 （１）本発明の一実施の形態に係るタイヤ内面形状測定装置の測定ヘッドの側面図である。（２）本発明の一実施の形態に係るタイヤ内面形状測定装置の測定ヘッドの正面図である。 （１）拡径状態のセンタリング機構の平面図である。（２）拡径状態のセンタリング機構のＡ－Ａ矢視図である。 （１）縮径状態のセンタリング機構の平面図である。（２）縮径状態のセンタリング機構のＡ－Ａ矢視図である。 タイヤ内面形状測定ヘッドの位置調整を説明する模式図である。 タイヤ内面形状測定方法を示す模式図である。

［１］本発明の概要
本発明に係るタイヤ内面形状測定装置は、横置き状態で搬送されてきたスチールコードを有する空気入りタイヤの内面形状を測定する装置であって、ベルトコンベアなどの搬送手段によって搬送されてきたタイヤを測定台に載置して、タイヤセンタリング手段により当該装置の中心にセンタリングした後、タイヤ内面検出センサー（渦電流センサー）をタイヤの内腔部に挿入して、タイヤを回転させながら、スチールコードまでの距離を測定することを、上下角度を変更させながら繰り返すことにより、タイヤ内面形状を自動で測定するように構成されている。

そして、本発明に係るタイヤ内面形状測定装置は、等角度に配置された３本以上のバーローラーを用いて、外周側から内周側に押し付けることによりセンタリングするように構成されているため、どのようなサイズのタイヤであっても、確実にセンタリングして、精度高くタイヤの内面形状を測定することができる。

［２］本発明の実施の形態
以下、本発明の実施の形態に基づき、図面を参照しながら、本発明を具体的に説明する。

Ａ．タイヤ内面形状測定装置
１．装置の基本的な構成
図１Ａはタイヤ内面形状測定装置の側面図、図１Ｂは正面図である。図において、１はタイヤ内面形状測定装置であり、２は測定台であり、３ａはセンタリング機構であり、３ｂはタイヤ下支え機構、４はタイヤ内面形状測定手段である。図１Ａの白抜き太矢印はタイヤの搬送方向を示す。測定台２の上面にはコンベアローラー２１が、測定台２の下方にはタイヤ下支え機構３ｂが設けられている。また、測定台２の上方にはセンタリング機構３ａが設けられている。

センタリング機構３ａは、天井に取り付けられたフレーム３２、３３、これらのフレーム３２、３３から等角度に配置されて垂下された３本以上（図では４本）のバーローラー３４、そしてフレーム３２、３３の上部に設けられた拡縮径駆動装置３５から構成されている。タイヤ内面形状測定手段４は測定台２の中央部下方に昇降移動も水平移動も可能な状態で設置されている。なお、これらは、図示を省略した制御手段によりその作動が制御されている。以下、タイヤ内面形状測定装置のそれぞれの構成について詳述する。

２．測定台
図１Ｃは、本実施の形態に係るタイヤ内面形状測定装置の測定台の平面図である。図１Ｃに示すように、測定台２は、水平に且つ矢印で示すタイヤ搬送方向に対して垂直に所定の隙間を隔てて並設された複数本のコンベアローラー２１で水平な載置面を構成している。そして、載置面の幅方向及び長手方向の中央は、センタリングされたタイヤを測定する際の中心（測定中心）Ｃと一致している。

載置面は、幅方向の中央および長手方向の中央で区画されており、それぞれの中央にコンベアローラー２１が存在しない空間が設けられている。なお、この空間は、後記するようにタイヤ内面形状測定手段４の測定ヘッドを昇降させる際の通路として利用される。

また測定台２は長手方向の空間で載置面が幅方向に２つに区画されており、両側に配置された２組のコンベアローラー２１を互いに逆方向に回転できるように構成されている。この構成は、タイヤ内面形状測定の際にタイヤ回転機構として機能する。具体的には、タイヤ内面形状測定の際には、センタリングに続いて、２組のコンベアローラー２１を互いに逆方向に回転させることにより、タイヤが測定中心Ｃを中心にして測定台上を回転する。なお、上記タイヤ回転機構は、図１Ａのモーター２２によって駆動される。タイヤ回転機構にはコンベアローラー２１に換えてコンベアベルトを用いることもできる。

また、測定台２の長手方向の中央部の隙間の両側下方には、幅方向に延びるタイヤ下支え機構３ｂが設けられている。タイヤ下支え機構３ｂは後述のタイヤセンタリング手段３を構成する一部材として機能する。

３．タイヤセンタリング手段
タイヤセンタリング手段３は、センタリング機構３ａとタイヤ下支え機構３ｂから構成されている。センタリング機構３ａとタイヤ下支え機構３ｂが協働することにより、載置されたタイヤを速やかにセンタリングさせることができる。

（１）センタリング機構
図１Ｄは、本実施の形態に係るタイヤ内面形状測定装置のセンタリング機構の平面図である。前記したように、センタリング機構３ａは、測定台２の上方に設置されておりハウジング３６の天井に取り付けられている（図１Ａ、Ｂ参照）。図１Ｄに示すように、このセンタリング機構３ａは、水平方向を十字状に延びるフレーム３２を備えている。このとき、十字の中心は測定中心Ｃの直上に位置しており、十字の各先端はタイヤの搬送方向に対して４５°の角度を形成するように延びている。そして、十字の各先端にはそれぞれ１本、合計４本のバーローラー３４が各先端に沿って摺動可能、且つ回転可能に取り付けられている。それぞれのバーローラー３４はフレーム３２から下向きに、垂下されている。

また、フレーム３２の下側には小サイズの十字形のフレーム３３が水平に取り付けられている。フレーム３３は、十字の中心が測定中心Ｃの直上に位置しており、測定中心Ｃに鉛直に設けられた回転軸で支持されている。

フレーム３３の下側には同一形状、同一寸法の４本のアーム３１が設置されており、それぞれのアーム３１の一方の端部（先端端部）３１ａは、フレーム３２の十字の各先端に設けられた長穴に沿って摺動できるように、４本のバーローラー３４のそれぞれの付け根に連結されており、他方の端部（後端端部）３１ｂは、フレーム３３の十字の先端に連結されて固定されている。４個の先端端部３１ａと後端端部３１ｂはそれぞれ測定中心Ｃを中心とする円の円周上に等間隔で位置している。

ハウジング３６の上側には拡縮径駆動装置３５が取りつけられており、拡縮径駆動装置３５は前記回転軸に連結されて、フレーム３３を前記回転軸を中心として所定の角度回転させるように構成されている。この回転に伴い、アーム３１の先端端部３１ａが連結されたバーローラー３４が、フレーム３２に沿って同期して摺動し、測定中心Ｃを中心として内外方に拡縮する。このとき、４本のバーローラー３４により形成される円の径は、フレーム３３の回転角度の大きさを調整することにより調整される。バーローラー３４が縮径時にタイヤを外周側から内径側へと押し付けて、４本のバーローラー３４の全てがタイヤの外周面に接した時点で、タイヤが測定中心Ｃを中心として配置されるため、センタリングが完了する。

以上のように、本実施の形態のセンタリング機構３ａは、等角度に配置された４本のバーローラー３４を縮径させることにより、タイヤを外周側から内周側に押し付けてセンタリングするように構成されているため、どのようなサイズのタイヤであっても、確実に、センタリングすることができる。

（２）タイヤ下支え機構
タイヤ下支え機構３ｂは、センタリングされるタイヤを下方から保持するために設けられており、図１Ｃに示すように、４個に分割された測定台２の載置面のそれぞれの区画にコンベアローラー２１と平行に設置された多数のボールベアリングが直線状に一列に配置されたフリーボールベアリングを備えている。

図２はタイヤ下支え機構３ｂの構成を示す図であり、図２Ａ、２Ｂ、２Ｃはそれぞれ平面図、正面図及び側面図である。図において、３７はフリーボールベアリングであり、３８は昇降装置であり、３９は支持バーである。フリーボールベアリング３７は、支持バー３９で水平に支持されており、昇降装置３８によって昇降する。非稼働時には測定台２の載置面の下側に収納されており、稼働時にはコンベアローラー２１の隙間を通って４個のフリーボールベアリング３７が同期して載置面の上まで上昇し、タイヤを水平方向の全方向に移動可能に、且つ回転可能に下支えする。

以上のようにタイヤ下支え機構３ｂは、上昇したフリーボールベアリングによってタイヤを下支えすることにより、タイヤを水平方向の全方向に移動可能、且つ回転可能に支持するため、タイヤのセンタリングがさらに円滑に行われる。

４．タイヤ内面形状測定手段
本実施の形態のタイヤ内面形状測定手段は、タイヤ内面検出センサーをタイヤの内腔部に挿入してタイヤの内周面に沿わせた後、タイヤを回転させて、タイヤの内表面からスチールコードまでの距離を測定することを、上下角度を変更させながら繰り返すことにより、タイヤ内面形状を測定するように構成されている。

図３はタイヤ内面形状測定手段の構成を示す正面図である。タイヤ内面形状測定手段４は測定台２の載置面の下方に設置されている。このように、タイヤ内面形状測定手段４を載置面の下方に設置することにより、センタリング機構３ａと互いに干渉することなく、タイヤ内面形状測定手段４を測定中心Ｃに設置することができる。

図３に示すように、タイヤ内面形状測定手段４は、測定ヘッド４３と測定ヘッド支持機構とを備えている。測定ヘッド支持機構は、上端部分に測定ヘッド４３が取り付けられた昇降部材４１、水平バー４２および測定ヘッドを支持する測定ヘッド支持アーム４４を備えている。

水平バー４２は測定台２の長手方向の中央に幅方向に沿って設けられた空間の直下に設置されている。昇降部材４１は水平移動機構により水平バー４２に沿って移動可能に、且つ昇降機構により昇降可能に水平バー４２で支持されている。測定時には昇降部材４１が上昇し、測定ヘッド４３が前記空間を通って測定に必要な高さにまで上昇し、測定終了後は下降して、載置面の下方で待機する。なお、水平移動機構には例えばリニアアクチュエーター、および昇降機構には例えばシリンダ等の公知の機構が用いられる。

また、測定ヘッド支持アーム４４は、水平バー４２の直上、即ち前記空間の直下に前記空間と平行な向きで昇降部材４１の上端部分に取り付けられている。測定ヘッド支持アーム４４は、伸縮機構により伸縮可能であり、先端部分に測定ヘッド４３が取り付けられている。なお、伸縮機構にはエアシリンダー等の公知の機構が用いられる。先端部分には首振り機構が設けられており、測定ヘッド４３は、上向きと下向きの間で略１８０°に亘って自在に角度を変えることができる。なお、首振り機構にはロータリーアクチュエーター等の公知の機構が用いられる。

以上のように本実施の形態のタイヤ内面形状測定手段は、水平移動機構および昇降機構、伸縮機構、および首振り機構を備えているため、様々なサイズのタイヤに対応して、内面形状を測定することができる。

図４は測定ヘッド４３の構成を示す図であり、図４（１）、（２）はそれぞれ側面図および正面図である。図４に示すように、本実施の形態の測定ヘッド４３は、ローラー４３ｂと渦電流センサー４３ａとを備えており、渦電流センサー４３ａはローラー４３ｂに内蔵されている。具体的には、ローラー４３ｂは、例えば、一対の円盤状回転部４３ｃから構成されて、一対の円盤状回転部４３ｃの間に渦電流センサー４３ａが配置されて内蔵されている。

渦電流センサー４３ａは、先端が一定方向に向くようにローラー４３ｂの回転走行とは独立して固定されている。そして、測定ヘッド４３ではローラー４３ｂの内部に回転軸４３ｄを設けている。回転軸４３ｄ自身は回転せず、円盤状回転部４３ｃを回転可能に支持する。一方、渦電流センサー４３ａは、回転軸４３ｄの中央に取り付けられた支持部材４３ｅで回転軸を支点として一定の向き、例えば測定ヘッド４３の先端側に向けた状態で支持されており、向きは一定である。なお、円盤状回転部４３ｃは、例えばセラミック製等測定を阻害しない材料で作製されたボールベアリングを用いた軸受け等を介して回転軸４３ｄに回転可能に支持されている。また、４５は配線であり、４６は測定部である。

このように、ローラー４３ｂを１個とすることによって測定ヘッド４３とタイヤ内面との接触箇所を１箇所に限定し、且つローラー４３ｂの外周面を中央部が出っ張った曲面とすることにより、タイヤ内面の曲面に対しても最小限の接触面積の下で測定ヘッドを走査させることができる。また、渦電流センサー４３ａの向きは一定である。このため、測定中の渦電流センサー４３ａとタイヤ内面との距離の変動が最小限に抑えられ、この結果、タイヤ内面を精度良く測定することができる。また、ローラー４３ｂの外周面の形状が曲面上の回転走行に適した形状であるため、回転するタイヤの内面上を振動を伴わずにスムーズに自動走行させることができる。

また、渦電流センサー４３ａは先端がタイヤ面に対向するように固定されていることが好ましく、そのためには渦電流センサー４３ａは、必要に応じて向きを調整可能に回転軸４３ｄに取り付けできることが好ましい。

なお、一対の円盤状回転部４３ｃの間に渦電流センサー４３ａを配置する図４に示す構成に替えて、幅のある１個のローラーの内部の中央部分に所定の幅で、ローラー表面に向かって凹んだ溝を形成させて、この溝に渦電流センサーを配置してもよい。これにより、過電流センサーとスチールコードとをより近づけた状態で測定を行うことができるため、測定精度を向上させることができる。

そして、本実施の形態において、ローラーとしては、測定対象であるスチールコード以外から渦電流が発生して誤検出となることを防止する観点から非金属製が好ましく、具体的には、ポリアセタール樹脂製、ポリカーボネート樹脂製、ポリエチレン樹脂製のいずれかであることが好ましい。

また、本実施の形態において、渦電流センサー４３ａとしては、内部先端部のセンサコイルに発生させた磁界に金属が近づくことにより金属表面に発生する渦電流が、金属までの距離により変化することに基づいて金属までの距離を測定することができればよく、一般的な渦電流センサーを用いることができる。

５．制御手段
制御手段には、予め、タイヤサイズ毎に、内面の高さ方向の位置データ、測定中心Ｃからの距離、および水平面とのなす角度等、内面形状の測定において必要な各パラメーターが記憶されており、タイヤサイズに対応する各パラメーターを選択して、タイヤ内面形状測定手段の動作を制御する。

具体的には、測定対象のタイヤサイズが制御手段に入力された時点で、制御手段は記憶された全データの中から該当するサイズのタイヤのデータを求め、そのデータに基づいて水平移動機構、昇降機構および首振り機構を駆動させ、測定ヘッド４３がタイヤ内面に押し当てられるよう測定ヘッド４３の高さ方向の位置、水平方向の位置および水平面とのなす角度を調整する。

Ｂ．タイヤ内面形状測定方法
本実施の形態のタイヤ内面形状測定装置を用いた測定方法は、搬入されたタイヤのタイヤセンタリング工程、およびそれに続くタイヤ内面形状測定工程の２工程で行われる。なお、以下の説明においてタイヤ内面形状測定装置はタイヤ製造ラインに組み込まれたものを説明している。それぞれの工程について以下に詳述する。

１．タイヤセンタリング工程
図５、図６はセンタリング機構の動作を示す図であって、図５（１）は拡径状態のセンタリング機構の平面図、図５（２）は（１）のＡ－Ａ矢視図である。一方、図６（１）は縮径状態のセンタリング機構の平面図、図６（２）は（１）のＡ－Ａ矢視図である。最大径と最小径の大きさはそれぞれ多種多様なタイヤの外径の大きさを考慮して、いずれのサイズのタイヤでもセンタリングが可能な大きさに設定されている。

タイヤが測定台２に搬入される前には、センタリング機構３ａは測定台２の上方に待機して拡径している。図５に示す状態は、最大限に拡径した状態を示している。先端端部３１ａの摺動可能範囲は前記最大径と最小径に応じて設定されており、これに対応して、後端端部３１ｂの回転可動範囲が決められている。図５では各アーム３１の先端端部３１ａは、摺動可能範囲の測定中心Ｃから最も遠い外端に位置している。また、後端端部３１ｂは回転可動範囲の外端に最も近い位置に位置している。このとき、隣り合うバーローラー３４の間隔は、タイヤの外径より大きく、測定台２に搬入されたタイヤは、４本のバーローラー３４に内接する円の内側に搬入される。

タイヤは測定台２の上流に接続されたコンベアにより横置き状態で搬入され、４本のバーローラー３４に内接する円の内側まで搬入される。タイヤの搬入をセンサーが検出するとコンベアが停止し、タイヤが測定台２上に固定して載置される。その後、センタリング機構３ａが下降して、４本のバーローラー３４がタイヤの外方に位置する。その後、拡縮径駆動装置３５が駆動してフレーム３３が回転し、各アーム３１の後端端部３１ｂが同期して前記外端から遠ざかる。これに伴って、先端端部３１ａがフレーム３２に沿って測定中心Ｃに向けて同期して移動し、４本のバーローラー３４により形成される円が縮径する。この時、バーローラー３４がタイヤの外周面を外側から内径側へ押し、タイヤの径方向の中心が測定中心Ｃの直上に位置するようにタイヤを移動させる。

タイヤの径方向の中心が測定中心Ｃの直上に近づいたとき、具体的には、タイヤのサイドウォールが４本のフリーボールベアリング３７に掛かる位置に来たときに、昇降装置３８を駆動させてフリーボールベアリング３７を測定台２の載置面より上まで上昇させ、タイヤを４本のフリーボールベアリング３７で下支えする。この後、４本のバーローラー３４が垂下されている円をさらにゆっくりと縮径してタイヤの位置を微調整する。最終的に４本のバーローラー３４に内接する円の直径がタイヤの外径に等しくなった時点でセンタリングを終了する。これにより、タイヤの径方向の中心を精度良く測定中心Ｃの直上に位置させることができる。

図６は最小限にまで縮径した状態を示しており、各アーム３１の先端端部３１ａは、摺動可能範囲の中心Ｃに最も近い内端に位置している。また、後端端部３１ｂは回転可動範囲の前記内端に最も近い位置に位置している。図５に示した最大径と図６に示した最小径の大きさはそれぞれ多種多様なタイヤの外径の大きさを考慮していずれのサイズのタイヤでもセンタリングが可能な大きさに設定されている。

また、センタリング機構の動作に伴って、非稼働時には測定台２の載置面の下側に収納されているタイヤ下支え機構３ｂが、コンベアローラー２１の隙間を通って４個のフリーボールベアリング３７が同期して載置面の上に上昇し、タイヤを水平方向の全方向に移動可能に、且つ回転可能に下支えする。

２．タイヤ内面形状測定工程
タイヤのセンタリングが終了すると、続いてタイヤ内面形状測定工程が行われる。図７はタイヤ内面形状測定ヘッドの位置調整を説明する模式図である。タイヤＴはセンタリングされ、バーローラー３４により回転可能に支持されている。先ず、タイヤ回転機構である測定台２上の一方側と他方側のコンベアローラーが逆回転に回転を開始し、タイヤＴが所定の速度で回転する。それと並行して測定ヘッド４３が所定の高さまで上昇する。

次に、制御手段からの指令により昇降部材４１の昇降機構、水平移動機構が作動して測定ヘッド４３の高さ方向の位置および水平方向の位置調整が行われ、さらに測定ヘッド支持アーム４４の首振り機構が作動して測定ヘッド４３の向きが調整されて測定ヘッド４３の先端がタイヤの内面に押し当てられる。タイヤ内面形状測定は、例えば上側のサイドウォール部、上側のショルダー部、トレッド部、下側のショルダー部、下側のサイドウォール部の順に、測定ヘッド４３の向き（角度）を上下に変更して自動で行われる。

また、トレッド部のように高さ方向に幅がある部分の測定に際しては、測定ヘッド４３の走査中に昇降機構により測定ヘッド４３の高さの変更が行われ、サイドウォール部のように径方向に幅がある部分の測定に際しては、測定ヘッド支持アーム４４の伸縮機構により水平方向の位置の変更が行われる。また、サイドウォール部やショルダー部のような曲面の測定に際しては首振り機構により測定ヘッド４３の上下方向の向きの変更が行われる。

図８はタイヤ内面形状測定方法を示す模式図である。図８において、ＩＬはインナーライナーであり、ＣＰはカーカスプライであり、ＳＣはスチールコードである。前記調整により図８に示すように、渦電流センサー４３ａが常にインナーライナーＩＬに対向するように測定ヘッド４３をタイヤ内面に押し当てながらタイヤ内面を走査させて、タイヤ内面形状を測定することができる。このため、精度良くタイヤ内面形状測定を行うことができる。

タイヤ内面形状測定が終わると、コンベアローラー２１は回転を停止し、センタリング機構３ａは拡径しタイヤから離れる。また下支え機構３ｂも測定台の下部に収納される。測定が終わったタイヤは、通常、コンベアの下流に送られる。また、タイヤ内面形状測定により不良品であることが分かったタイヤは製造ラインから取り除かれる。

以上の様に、本実施の形態のタイヤ内面形状測定装置および方法は、そのタイヤセンタリング手段は複数のバーローラーにより構成されタイヤの外周側から内周側へ押すことによりセンタリングするため、また、タイヤ内面形状測定手段が昇降、水平移動可能、さらに首振り機構により上下に回転可能であるため、タイヤ外径、幅、内面形状が異なる様々なサイズのタイヤの様々な部位の測定に対応することができる。また、コンベアによって搬送されるタイヤを横置き状態のままで自動測定するため、タイヤ製造ラインの過程に組み込むことができる。測定に際してタイヤを横置きから縦置きにし、再度横置きに戻す作業や、設備等を付設することなく非常に効率的である。

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることができる。

１ タイヤ内面形状測定装置
２ 測定台
３ タイヤセンタリング手段
３ａ センタリング機構
３ｂ タイヤ下支え機構
４ タイヤ内面形状測定手段
２１ コンベアローラー
２２ モーター
３１ アーム
３１ａ 先端端部
３１ｂ 後端端部
３２、３３ フレーム
３４ バーローラー
３５ 拡縮径駆動装置
３６ ハウジング
３７ フリーボールベアリング
３８ 昇降装置
３９ 支持バー
４１ 昇降部材
４２ 水平バー
４３ 測定ヘッド
４３ａ 渦電流センサー
４３ｂ ローラー
４３ｃ 円盤状回転部
４３ｄ 回転軸
４３ｅ 支持部材
４４ 測定ヘッド支持アーム
４５ 配線
４６ 測定部
Ｃ 測定中心
ＣＰ カーカスプライ
ＩＬ インナーライナー
ＳＣ スチールコード
Ｔ タイヤ

Claims (17)

1. 横置き状態で搬送されてきたスチールコードを有する空気入りタイヤの内面形状を測定するタイヤ内面形状測定装置であって、
   搬送されてきた前記空気入りタイヤを、測定台の所定の位置に固定して載置するタイヤ固定手段と、
   載置された前記空気入りタイヤを、等角度に配置された３本以上のバーローラーを用いて、外周側から内周側に押し付けることによりセンタリングするタイヤセンタリング手段と、
   センタリングされた前記空気入りタイヤを回転させながら、前記空気入りタイヤの内面形状を測定するタイヤ内面形状測定手段とを備えており、
   前記タイヤ内面形状測定手段が、タイヤ内面検出センサーとして渦電流センサーを用いて、前記タイヤ内面検出センサーを前記空気入りタイヤの内腔部に挿入してタイヤ表面に押し付け、前記空気入りタイヤの内周面に対する上下角度を変更させながら、前記空気入りタイヤの内表面から前記スチールコードまでの距離を測定することにより、タイヤ内面形状を測定するように構成されており、
   前記タイヤセンタリング手段は、前記測定台の上方に設置され、
   前記バーローラーは、それぞれセンタリングされたタイヤを測定する際の測定中心Ｃを中心とする円の円周上に等間隔に位置し、測定中心Ｃを中心として内外方に拡縮し、
   センタリングされた前記空気入りタイヤは、測定中心Ｃを中心として回転し、
   前記タイヤ内面形状測定手段は、前記測定台の載置面の下方に設置され、前記タイヤ内面検出センサーを備える測定ヘッドと、前記測定ヘッドを支持する測定ヘッド支持機構を備えており、前記測定ヘッド支持機構は、前記測定中心Ｃに配置され、
   前記タイヤ内面検出センサーが、タイヤ内面形状の測定時には、前記測定台の上方まで上昇するように構成されていることを特徴とするタイヤ内面形状測定装置。
2. 前記タイヤセンタリング手段が、載置された前記空気入りタイヤを前記測定台の下方から上昇するフリーボールベアリングによって下支えして保持するタイヤ下支え機構を有していることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ内面形状測定装置。
3. 前記タイヤ内面形状測定手段が、前記測定台に配置されたコンベアローラーを用いて前記空気入りタイヤを回転させるタイヤ回転機構を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタイヤ内面形状測定装置。
4. 前記タイヤ内面検出センサーが、センタリングされた前記タイヤの中心位置で、前記測定台の下方に配置されており、タイヤ内面形状の測定時には、前記測定台の上方まで上昇するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のタイヤ内面形状測定装置。
5. 前記タイヤ内面形状測定手段が、
   前記タイヤ内面検出センサーを備えた測定ヘッドと、
   前記測定ヘッドを前記空気入りタイヤの内周面まで水平方向に移動させて、上下１８０°可変に支持する測定ヘッド支持機構とを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のタイヤ内面形状測定装置。
6. 前記測定ヘッドが、
   前記空気入りタイヤの内周面に沿って回転走行させるためのローラーと、
   前記ローラーに内蔵されている渦電流センサーとを備えており、
   前記渦電流センサーは先端が一定方向に向くように前記ローラーの回転走行とは独立して固定されており、
   前記タイヤ内面形状の測定時には、前記渦電流センサーの先端を前記空気入りタイヤの内周面に対向させた状態で、前記ローラーを前記空気入りタイヤの内周面に沿って走行させることにより、前記渦電流センサーにより前記空気入りタイヤの内面形状の測定を行うように構成されていることを特徴とする請求項５に記載のタイヤ内面形状測定装置。
7. 前記測定ヘッドが、前記ローラーを支持する回転軸を備えており、
   前記渦電流センサーが前記ローラーの回転軸に取り付けられて、前記渦電流センサーが前記ローラーの回転走行とは独立して固定されていることを特徴とする請求項６に記載のタイヤ内面形状測定装置。
8. 前記測定ヘッドが、前記ローラーの内部の幅方向の中央部に、前記ローラーの外表面に向けて凹んだ溝が設けられており、
   前記渦電流センサーが前記溝に収容されて、前記ローラーに内蔵されていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載のタイヤ内面形状測定装置。
9. 前記ローラーが、非金属製であることを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載のタイヤ内面形状測定装置。
10. 前記ローラーが、ポリアセタール樹脂製、ポリカーボネート樹脂製、ポリエチレン樹脂製のいずれかであることを特徴とする請求項９に記載のタイヤ内面形状測定装置。
11. トラックバス用タイヤの内面形状を測定する装置であることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載のタイヤ内面形状測定装置。
12. 請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載のタイヤ内面形状測定装置を用いて、横置き状態で搬送されてきたスチールコードを有する空気入りタイヤの内面形状を測定するタイヤ内面形状測定方法であって、
    搬送されてきた前記空気入りタイヤを、測定台の所定の位置に固定して載置するタイヤ固定工程と、
    載置された前記空気入りタイヤを、等角度に配置された３本以上のバーローラーを用いて、外周側から内周側に押し付けることによりセンタリングするタイヤセンタリング工程と、
    センタリングされた前記空気入りタイヤを回転させながら、前記空気入りタイヤの内面形状を測定するタイヤ内面形状測定工程とを備えており、
    前記タイヤ内面形状測定工程が、タイヤ内面検出センサーとして渦電流センサーを用いて、前記タイヤ内面検出センサーを前記空気入りタイヤの内腔部に挿入してタイヤ表面に押し付け、前記空気入りタイヤの内周面に対する上下角度を変更させながら、前記空気入りタイヤの内表面から前記スチールコードまでの距離を測定することにより、タイヤ内面形状を測定することを特徴とするタイヤ内面形状測定方法。
13. 前記タイヤセンタリング工程において、載置された前記空気入りタイヤを前記測定台の下方から上昇するフリーボールベアリングによって下支えして保持することを特徴とする請求項１２に記載のタイヤ内面形状測定方法。
14. 前記タイヤ内面形状測定工程において、前記測定台に配置されたコンベアローラーを用いて前記空気入りタイヤを回転させることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載のタイヤ内面形状測定方法。
15. 前記タイヤ内面形状測定工程において、センタリングされた前記タイヤの中心位置で、前記測定台の下方に配置されていた前記タイヤ内面検出センサーを、タイヤ内面形状の測定時には、前記測定台の上方まで上昇させることを特徴とする請求項１２ないし請求項１４のいずれか１項に記載のタイヤ内面形状測定方法。
16. 前記タイヤ内面形状測定工程が、
    前記タイヤ内面検出センサーの先端部分に取り付けられた測定ヘッドを前記空気入りタイヤの内周面まで水平方向に移動させて、上下１８０°可変に支持する測定ヘッド支持機構とを備えていることを特徴とする請求項１２ないし請求項１５のいずれか１項に記載のタイヤ内面形状測定方法。
17. 前記空気入りタイヤが、トラックバス用タイヤであることを特徴とする請求項１２ないし請求項１６のいずれか１項に記載のタイヤ内面形状測定方法。

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