JP2004299184A - プロファイル測定装置とそのプロファイル測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】迅速に帯状ゴム材料の巻き付けで成形されたプロファイルの計測と成形の良否判定を行うことができるプロファイル測定装置とそのプロファイル測定方法を提供する。
【解決手段】帯状ゴム材料１１の巻き付け直後の変位量Ｚｍを計測する変位センサ２と、前記タイヤ成形ドラム１３の回転位置θｍを検出する回転位置センサ４と、前記変位センサ２のトラバース位置Ｘｍを検出するトラバース位置検出センサ３と、前記回転位置θｍと前記トラバース位置Ｘｍから前記タイヤ成形ドラム１３上における計測位置（Ｘｐ，Ｙｐ）を算出し、該計測位置（Ｘｐ，Ｙｐ）と前記計測された変位量Ｚｍから巻き付けられた帯状ゴム材料１１のプロファイルＺｐ（Ｘｐ，Ｙｐ）を算出するプロファイル算出手段５ａを有する演算装置５を備えて構成する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯状ゴム材料をタイヤ成形ドラムに巻き付けて成形する工程で、成形された帯状ゴム材料のプロファイルを計測するプロファイル測定装置とそのプロファイル測定方法に関するものであり、より詳細には、帯状ゴム材料の巻き付け動作と同時に計測し、巻き付け作業終了時にプロファイル測定を終了することができるプロファイル測定装置とそのプロファイル測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤ製造においては、射出成形機から未加硫の帯状ゴム材料（押出し物）を連続的に射出供給すると共に、この帯状ゴム材料をタイヤ成形ドラムに巻付け、その積層構造に基づいて、キャップトレッド、アンダートレッド、サイドトレッド、リムクッションゴム等のタイヤ構成部材を直接成形し、タイヤの製造効率を高めると共に、省スペース化を図り、製造コストを低減している。
【０００３】
これらのタイヤ成形方法では、タイヤ構成部材の重量及び形状を精度良く製造するために、巻取りに際しては、射出成形機で射出された帯状ゴム材料の移動速度にタイヤ成形ドラムの表面速度を一致させる制御をしたり、張力（テンション）制御したりしている。
【０００４】
また、射出成形機をトラバース装置の上に配設して、トラバース装置をタイヤ成形ドラムの回転に同期させて、タイヤ成形ドラムの幅方向に往復運動させることにより、射出成形機から送り出される帯状ゴム材料を所定の形状になるように巻き付けてタイヤを成形している。
【０００５】
そして、多種多様なタイヤを成形するときに，それぞれのタイヤのプロファイルに対応するために、トラバース装置の送りピッチを設定変更しているが、この設定を間違えると、巻き付けた帯状ゴム材料の幅が開いたり、狭くなったりして、目標のプロファイルと異なったプロファイルのタイヤが成形されてしまうことになる。
【０００６】
このタイヤ成形工程においては、成形の良否を判定するために、帯状ゴム材料を巻き付けた後に、成形されたタイヤのプロファイル（外形形状）を、画像計測による方法（光切断）やレーザー式変位センサ等を断面方向に走査させることによって測定し、成形の良否を判定している。
【０００７】
なお、トレッドの押出工程における測定ではあるが、レーザー発振器と反射光を受けるイメージセンサを一体に有する測定ヘッドを、トレッドの幅方向に走査して、走査位置毎に測定し、トレッド上の所定の位置の厚みを測定しているものもある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭５７−１１０９０７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のプロファイル測定では、タイヤ成形終了後にプロファイル測定を行うために、この計測と成形の良否判定に時間が係り、成形工程の時間が長くなるという問題がある。
【００１０】
特に、巻き付け成形においては、タイヤ成形ドラムの幅方向に往復運動させながら巻き付けていくため、また、横方向（幅方向）のみならず、周方向（回転方向）のプロファイルも必要になるため、計測に時間が係る。
【００１１】
また、従来のプロファイル測定では、巻き付け途中で成形の良否を知ることができないので、タイヤ成形終了後の良否判定で不良となった場合には、材料や作業時間が無駄になってしまうという問題がある。
【００１２】
本発明の目的は、タイヤ成形ドラムとこのタイヤ成形ドラムの幅方向に往復移動するトラバース装置に搭載した帯状ゴム材料送り出し装置とからなる成形装置において、帯状ゴム材料送り出し装置と共に移動する変位センサから入力したデータをリアルタイムで処理することにより、迅速に帯状ゴム材料の巻き付けで成形されたプロファイルの計測と成形の良否判定を行うことができるプロファイル測定装置とそのプロファイル測定方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためのプロファイル測定装置は、往復移動するトラバース装置に搭載した帯状ゴム材料送り出し装置から送り出される帯状ゴム材料をタイヤ成形ドラムに巻き付ける工程で、前記タイヤ成形ドラムに形成される成形品のプロファイルを計測するプロファイル測定装置であって、前記帯状ゴム材料送り出し装置の送り出し口の近傍に配置され、巻き付け直後の帯状ゴム材料部位の変位量を計測する変位センサと、前記タイヤ成形ドラムの回転位置を検出する回転位置センサと、前記トラバース装置に配設され、前記変位センサのトラバース位置を検出するトラバース位置検出センサと、前記計測された変位量と前記回転位置と前記トラバース位置を入力し、前記回転位置と前記トラバース位置から前記タイヤ成形ドラム上における計測位置を算出し、該計測位置と前記計測された変位量から成形された帯状ゴム材料のプロファイルを算出するプロファイル算出手段を有する演算装置を備えて構成される。
【００１４】
本発明によれば、帯状ゴム材料の巻き付けと共に、帯状ゴム材料の巻き付け直後の帯状ゴム材料部分の変位量を計測すると共に、タイヤ成形ドラム上の計測位置を算出して、プロファイルのデータを成形開始後から成形終了後までリアルタイムで得ることができる。
【００１５】
そして、更に、前記算出されたプロファイルのデータを蓄積し、巻き付け終了時に、該蓄積されたプロファイルのデータと、所定の基準プロファイルデータとを比較して、成形の良否の判定を行う成形良否判定手段を備えて構成することにより、巻き付け動作終了と略同時に、成形の良否を判定でき、巻き付け工程を迅速に処理できるようになる。
【００１６】
また、巻き付け途中において、前記算出されたプロファイルのデータと、所定の成形途中基準プロファイルデータとを比較して、帯状ゴム材料の巻き付け途中における成形の良否の判定を行う成形途中良否判定手段を備えて構成することにより、成形途中でも、成形の良否を判定することが可能となる。
【００１７】
また、上記目的を達成するためのプロファイル測定方法は、上記のプロファイル測定装置において成形された帯状ゴム材料のプロファイルを測定する方法であって、前記変位センサで、巻き付け直後の帯状ゴム材料部位の変位量を計測するステップと、前記回転位置センサで検出された回転位置と、前記トラバース位置検出センサで検出された前記変位センサのトラバース位置から前記タイヤ成形ドラム上における計測位置を算出するステップと、前記算出された計測位置と前記計測された変位量から成形された帯状ゴム材料のプロファイルを算出するステップを有する方法として構成される。
【００１８】
この変位センサには、例えば、レーザーセンサ、静電容量センサ、超音波センサ等の非接触式センサや、例えば、ポテンショメータ等の接触式センサ等も含まれる。
【００１９】
そして、このプロファイル測定方法のプロファイルの算出において、横方向プロファイルと周方向プロファイルを算出することにより、プロファイルの表示や基準プロファイルデータとの比較をより容易とすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、この本発明の実施の形態のプロファイル測定装置とそのプロファイル測定方法について説明する。
【００２１】
図１に示すように、タイヤ成形装置は、帯状ゴム材料１１を射出する一対の射出成形機（帯状ゴム材料送り出し装置）１２と、タイヤ成形ドラム１３とを備えている。
【００２２】
図２に示すように、一対の射出成形機１２は、タイヤ成形ドラムの幅方向に並列に配置された一対のトラバース装置１５にそれぞれ搭載されている。このトラバース装置１５は、タイヤ成形ドラム１３の回転に同期して、タイヤ成形ドラム１３の左右方向（Ｘ’−Ｘ）に往復移動する。また、タイヤ成形ドラム１３にはタイヤ成形ドラム１３の回転位置θｍを検出するエンコーダ等で形成される回転位置センサ４が設けられている。
【００２３】
そして、この射出成形機１２から送り出された帯状ゴム材料１１は、ローラ１４によって回転しているタイヤ成形ドラム１３に押し付けられて積層される。つまり、左右２条の帯状ゴム材料１１，１１が同時にタイヤ成形ドラム１３に巻き付けられて貼り付き積層される。
【００２４】
このトラバース装置１５には、トラバース位置を検出するために、エンコーダ等で形成されるトラバース位置検出センサ３に加えて、変位センサ２が、帯状ゴム材料１１の巻き付け直後の部分、即ち、タイヤ成形ドラム１３に巻かれた状態の変位量Ｔｍを計測できるように、射出成形機１２の帯状ゴム材料１１の射出ノズル近傍に配置される。
【００２５】
この変位センサ２は、作業スペースや作業の邪魔にならず、帯状ゴム材料１１に影響を及ぼさないように、光学式センサや超音波式センサや渦流式センサ等の非接触型のセンサが好ましく、ここでは、レーザー変位センサを用いる。このレーザー変位センサは、投光部から帯状ゴム材料１１の表面にレーザー光を放射し、反射した光を受光部で受け、この受光部の位置検出素子等における光スポットの位置から三角測量法の原理に基づいて、帯状ゴム材料１１の表面までの距離を算出して測定値とするセンサである。
【００２６】
本発明のプロファイル測定装置１は、これらのレーザー変位センサ２とトラバース位置検出センサ３と回転位置センサ４と、これらのセンサ２，３，４で検出される変位量Ｔｍと、トラバース位置Ｘｍと、回転位置Ｒｍとを入力して、プロファイルＺｐ（Ｘｐ，Ｙｐ）を算出し、成形の良否を判定する演算装置５とから構成される。
【００２７】
この演算装置５は、パーソナルコンピュータ等で、プロファイル算出手段５ａと成形良否判定手段５ｂと成形途中良否判定手段５ｃとを有して構成される。
【００２８】
このプロファイル算出手段５ａは、レーザー変位センサ２が変位量Ｔｍを検出したタイヤ成形ドラム１３上の位置（Ｘｐ，Ｙｐ）を、検出時のトラバース位置Ｘｍと、回転位置θｍから算出すると共に、検出した変位量Ｔｍから、プロファイルＰ（Ｘｐ，Ｙｐ）を算出する。
【００２９】
この算出は、次のようにして行われる。先ず、タイヤ成形ドラム１３の表面をタイヤ横方向座標であるＸ座標（Ｘｐ）とタイヤ成形ドラム１３の表面（タイヤ成形ドラム１３の回転中心を中心とする半径Ｒの基準円筒Ｐｓ）に沿って成形中のタイヤ周方向座標であるＹ座標（Ｙｐ）で表現し、プロファイルＺｐ（Ｘｐ，Ｙｐ）を基準円筒Ｐｓからの距離を表すＺ座標（Ｚｐ）で表現する。
【００３０】
そして、レーザー変位センサ２は、トラバース装置１５上で、図３に示すようにＸ’−Ｘ方向に移動するが、タイヤ成形ドラム１３が回転しているので、表面上の計測位置即ちセンサの軌跡は、（Ｘｐ＝Ｘｍ＋Ｘ０，Ｙｐ＝θｍ×Ｒ）となる。
【００３１】
また、タイヤ成形中からタイヤ成形ドラム１３に巻き付けられた直後に計測された帯状ゴム材料１１の変位量Ｘｍから、積層厚みに相当するＺｐは、レーザー変位センサ２で検出された変位量Ｚｍと基準円Ｐｓまでの変位量Ｚｓとから、Ｚｐ＝Ｚｓ−Ｚｍとして算出され、巻き付けられた帯状ゴム材料１１の形状Ｚｐ（Ｘｐ，Ｙｐ）はプロファイルデータとして、演算装置２０内のメモリに記憶され蓄積される。
【００３２】
このプロファイルの算出及び蓄積においては、データの管理を容易にするために、図４に示すように、算出されたプロファイルデータＺｐ（Ｘｐ，Ｙｐ）を更に計測位置に関して内外挿して、所定の位置（Ｙ＝Ｙｃｉ，Ｘ＝Ｘｃｊ：ｉ＝１〜Ｉ，ｊ＝１〜Ｊ）、即ち、Ｙ座標固定（Ｙ＝Ｙｃｉ）における横方向プロファイルＺｐ（Ｘｐ，Ｙｃｉ）と、Ｘ座標固定（Ｘ＝Ｘｃｊ）の周方向プロファイルＺｐ（Ｘｃｊ，Ｙｐ）を算出し、これらのデータで扱うことが好ましい。
【００３３】
そして、以前の計測位置に重なる部分のデータが算出された場合には、最新のデータが最も外側のプロファイルデータとなる。従って、巻き終わり時のプロファイルデータは，最新の横方向プロファイルＺｐ（Ｘｐ，Ｙｃｉ）と周方向プロファイルＺｐ（Ｘｃｊ，Ｙｐ）のデータで代表されることになる。
【００３４】
成形良否判定手段５ｂは、成形動作を終了し、タイヤを成形し終わった時点で、蓄積された最新の横方向プロファイルＺｐ（Ｘｐ，Ｙｃｉ）と周方向プロファイルＺｐ（Ｘｃｊ，Ｙｐ）のデータを、規格（仕様値）である所定の基準プロファイルデータＺｓ（Ｘｐ，Ｙｃｉ），Ｚｓ（Ｘｃｊ，Ｙｐ）と比較して、タイヤ成形の良否を判定する。
【００３５】
この所定の基準プロファイルデータＺｓ（Ｘ，Ｙ）は、予め計測又は巻き付け前に計測したタイヤ成形ドラム１３のプロファイルＺｄ（Ｘ，Ｙ）に、あらかじめ決められた規格（仕様）の巻き付け厚さＤｓ（Ｘ，Ｙ）を加えて予め用意しておく。
【００３６】
あるいは、計測したプロファイルデータＺｐ（Ｘｐ，Ｙｐ）から予め計測又は巻き付け前に計測したタイヤ成形ドラム１３のプロファイルＺｄ（Ｘｐ，Ｙｐ）を減算して巻き付け厚さＤｐ（Ｘｐ，Ｙｐ）を算出し、あらかじめ決められた規格（仕様）の巻き付け厚さＤｓ（Ｘｐ，Ｙｐ）と比較して、巻き付け状態の良否を判定してもよい。
【００３７】
この良否判定は、例えば、最大偏差が所定の判定値を超えた場合に不良と判定したり、所定の数の各位置における偏差を最小自乗した総和が所定の判定値を超えた場合に不良であると判定したりすることで行う。
【００３８】
この成形良否判定手段５ｂを備えることにより、成形終了と略同時に成形の良否判定の結果を知ることができるので、成形工程の作業時間を短縮できる。また、良否判定の結果を見てから次の成形作業に移行できるので、不良品の継続的な発生を防止することができる。
【００３９】
また、成形途中良否判定手段５ｃは、成形中において、算出され蓄積されつつあるプロファイルデータＺｐ（Ｘｐ，Ｙｃｉ，Ｎ），Ｚｐ（Ｘｃｊ，Ｙｐ，Ｎ）と、所定の基準プロファイルデータＺｓｔ（Ｘｐ，Ｙｃｉ，ｎ），Ｚｓｔ（Ｘｃｊ，Ｙｐ，ｎ）とを比較して、タイヤ成形途中における成形の良否を判定する。なお、ｎ（＝１〜Ｎ）は、タイヤ成形ドラムの成形開始からの回転回数であり、最終回はＮとなる。
【００４０】
この良否判定は、例えば、偏差が所定の判定値を超えた場合に不良と判定したり、比較した偏差の最小自乗平均が所定の判定値を超えた場合に不良であると判定したりすることで行う。
【００４１】
この成形途中良否判定手段５ｃを備えることにより、成形終了前であっても、成形不良を検出することができるようになるので、成形不良の程度に応じて、タイヤ成形ドラム１３の成形回転速度やトラバース装置１５のトラバース速度等を調整制御したり、運転を停止したりすることができる。
【００４２】
なお、プロファイルの測定値Ｚｐと基準値Ｚｓの比較は、実際の計測位置で測定されたプロファイルデータＺｐ（Ｘｐ，Ｙｐ）と、その位置に換算された所定の基準プロファイルデータＺｓ（Ｘｐ，Ｙｐ）とを比較して、タイヤ成形の良否の判定をしてもよい。
【００４３】
このプロファイル測定装置１とそのプロファイル測定方法によれば、トラバースしながら射出成形機１２から射出された帯状ゴム材料１１が巻き付けられた直後のプロファイルをレーザー変位センサ２で測定しているので、巻き付けを終了した時点では、測定を終了していることになる。即ち、プロファイル測定のための時間を新たに確保する必要が無いので、成形工程の時間を短縮できる。
【００４４】
また、周方向に回転しているタイヤ成形ドラム１３に対して横方向にトラバースしながら測定しているため、１回の回転で得られるプロファイルは、不完全であっても、巻き付けている帯状ゴム材料１１の後を追跡しているので、最終的には帯状ゴム材料１１によって形成されるプロファイルを全部計測したことになり、タイヤ成形の良否判定に十分なデータを得ることができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のプロファイル測定装置とそのプロファイル測定方法によれば、帯状ゴム材料の巻き付け動作と共に、巻き付け直後の帯状ゴム材料の変位量を計測し、プロファイルデータを算出及び蓄積するので、巻き付け終了と同時に計測したプロファイルデータを得ることができ、成形の良否の判定を下すことができる。
【００４６】
そのため、成形工程を迅速化して成形工程の時間を短縮できるので、作業効率を向上できる。
【００４７】
更に，巻取り途中でプロファイルの計測値と基準値を比較して、成形の良否を判定することにより、成形終了前であっても、成形不良を検出することができるようになるので、成形不良の程度に応じて、タイヤ成形ドラムの回転速度やトラバース装置のトラバース速度等を調整制御したり、運転を停止したりすることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のプロファイル測定装置を備えたタイヤ成形装置の概略構成図を示す。
【図２】本発明の実施の形態におけるレーザー変位センサと帯状ゴム材料の巻き付けの関係を示す模式的な図である。
【図３】トラバース装置の移動とレーザー変位センサの軌跡と、測定点との関係を示す図である。
【図４】タイヤ成形における周方向のプロファイルと横方向のプロファイルを示す図である。
【符号の説明】
１ プロファイル測定装置
２ レーザー変位センサ
３ トラバース位置検出センサ
４ 回転位置センサ
５ 演算装置
５ａ プロファイル算出手段
５ｂ 成形良否判定手段
５ｃ 成形途中良否判定手段
１１ 帯状ゴム材料
１２ 射出成形機（帯状ゴム材料送り出し装置）
１３ タイヤ成形ドラム
１５ トラバース装置

Claims (5)

1. 往復移動するトラバース装置に搭載した帯状ゴム材料送り出し装置から送り出される帯状ゴム材料をタイヤ成形ドラムに巻き付ける工程で、前記タイヤ成形ドラムに形成される成形品のプロファイルを計測するプロファイル測定装置であって、前記帯状ゴム材料送り出し装置の送り出し口の近傍に配置され、巻き付け直後の帯状ゴム材料部位の変位量を計測する変位センサと、前記タイヤ成形ドラムの回転位置を検出する回転位置センサと、前記トラバース装置に配設され、前記変位センサのトラバース位置を検出するトラバース位置検出センサと、前記計測された変位量と前記回転位置と前記トラバース位置を入力し、前記回転位置と前記トラバース位置から前記タイヤ成形ドラム上における計測位置を算出し、該計測位置と前記計測された変位量から成形された帯状ゴム材料のプロファイルを算出するプロファイル算出手段を有する演算装置を備えたプロファイル測定装置。
2. 前記算出されたプロファイルのデータを蓄積し、巻き付け終了時に、該蓄積されたプロファイルのデータと、所定の基準プロファイルデータとを比較して、成形の良否の判定を行う成形良否判定手段を備えた請求項１記載のプロファイル測定装置。
3. 巻き付け途中において、前記算出されたプロファイルのデータと、所定の成形途中基準プロファイルデータとを比較して、帯状ゴム材料の巻き付け途中における成形の良否の判定を行う成形途中良否判定手段を備えた請求項１又は２に記載のプロファイル測定装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のプロファイル測定装置において成形された帯状ゴム材料のプロファイルを測定する方法であって、前記変位センサで、巻き付け直後の帯状ゴム材料部位の変位量を計測するステップと、前記回転位置センサで検出された回転位置と、前記トラバース位置検出センサで検出された前記変位センサのトラバース位置から前記タイヤ成形ドラム上における計測位置を算出するステップと、前記算出された計測位置と前記計測された変位量から成形された帯状ゴム材料のプロファイルを算出するステップを有するプロファイル測定方法。
5. 前記プロファイルの算出において、横方向プロファイルと周方向プロファイルを算出する請求項４記載のプロファイル測定方法。

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