JP2005501245A - タイヤを検査する機械および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤの静止時または回転時、静的または動的、荷重下または非荷重下の任意の状態下に対応するパラメータを測定してタイヤの特徴が所望値と一致しているか否かを検査できる単一検査機。
【解決手段】タイヤの回転軸線を検査機内で水平にしてタイヤを垂直に配置することによって従来の検査機の較正の問題は全て解決する。特に、力を測定する圧電セル（Y,Z）をタイヤと接触するローラ(22)に設け、検査機を支持する力を測定するために検査機自体を圧電セルを備えたパッド(17、18)上に載せる。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤ外皮を検査するための機械と方法に関するものである。
本発明の目的はタイヤ外皮（enveloppe、裸のタイヤ（pneus nus）ともよばれる。以下、単に「タイヤ」という）の特性をより正確に測定することにある。
【背景技術】
【０００２】
タイヤの検査機としては下記文献のものがよく知られている。
【特許文献１】
米国特許第 6,016,695号明細書
【０００３】
この検査機ではコンベヤーベルトによってタイヤが測定装置まで運ばれ、測定装置に到着したタイヤのサイドウォールには２つのフランジが押し当てられる。次いでタイヤの使用条件に対応した状態に膨張された後に、タイヤの幾何学的特徴が測定される。この幾何学的特徴の測定はタイヤを回転させて測定される。この回転は一方のフランジを自由回転させた状態で他方フランジのをモータで駆動して行う。幾何学的特徴は荷重下で測定され、この荷重はローラまたは荷重ホイールをタイヤに当ててタイヤに加えられる。
【０００４】
測定時にはタイヤ表面を感知するために被測定タイヤの周囲に各種センサ（フィーラ）が配置され、これらのセンサによってタイヤの幾何学的特徴が測定される。種々のタイヤを測定できるようにするためにフィーラ自体は移動自在で、被測定タイヤの表面にできるだけ接近できるようになっている。しかし、この方法にはいくつかの欠点がある。
【０００５】
第1の欠点はこの検査機を用いてタイヤの幾何学的特徴と、その他の特徴、例えば静的アンバランスおよび動的アンバランスとを同時に測定できない点にある。第２の欠点は測定系の較正をフルスケールでできず、また、測定ヒステリシスが考慮されていない点にある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者は上記欠点の全てが測定方法に起因するということに着目して問題を解決した。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の対象は、タイヤを保持する手段と保持されたタイヤの特徴を測定する手段とを有するタイヤ検査機において、測定手段のセンサが検査機を地面上に支持している基部の内部に配置されていることを特徴とする検査機にある。
【０００８】
本発明の別の対象は、タイヤを保持する手段と保持されたタイヤの特徴を測定する手段とを有するタイヤ検査方法において、検査機を地面上に支持している基部の内部に測定装置が配置されていることを特徴とする方法にある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実用上の理由からタイヤは常に平らな状態で運搬され、測定も平らな状態で行なわれている。しかし、本発明ではタイヤを垂直にする。そうすることによってタイヤの静的変形度の測定は真の変形度すなわち使用時のタイヤの変形度に対応するようになる。本発明の検査機はタイヤの半径方向および横方向の荷重下ならびに垂直方向のリアクション荷重下で測定を行う。従って、検査機またはその一部を計量装置、特に高精度圧電計量装置上に載せることができ、さらに、これらの計量装置からの信号を測定することによって検査機自体またはその一部の振動を表示することができる。これらの振動は被測定タイヤの欠陥によって生じる挙動変化のイメージである。
【００１０】
本発明の検査機は計量装置上に支持されているので、検査機に較正用の力を特定方向に加え、計量装置から送られる信号を測定することによって一度（あるいは必要に応じて定期的に、例えば偏差のために年に1回）だけ較正するだけで十分である。一般的な単純な変換器を使用できる。さらに、測定はタイヤの特徴が測定に影響する動的測定になるが、この動的測定は検査機の較正には影響しない。
【００１１】
検査機の感度を高めるの上で重要なことは被測定タイヤを従来技術で通常用いる速度よりも速い速度で回転させることである。例えば、従来用いられている60回転／分の速度を150回転／分にする。同様に、タイヤの実際の使用時に対応する公称タイヤ圧にタイヤを膨張させるのではなく、タイヤの欠陥を容易に測定できるようにタイヤの欠陥を拡大させるのが好ましい。そのためには検査時のタイヤ圧を例えば４バールに上げる。
【００１２】
さらに、タイヤを２つの垂直フランジの間に垂直に保持することによってフランジをそれぞれモータで駆動できる。タイヤ内に捩れ力を生じさせないようにするために、両方のタイヤフランジを同一方向に駆動し、両方のモータの速度および位置を調節する。これに対して従来技術では一方のフランジを駆動し、他方のフランジは自由回転させ、タイヤは片側のフランジとの摩擦で引張られてそれと同一方向に駆動されていた。
本発明は添付図面を参照した以下の説明からより良く理解できよう。本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００１３】
［図1］は本発明のタイヤ検査機を示している。タイヤ(図示せず)はタイヤの特徴を測定するための手段と対向した状態でこの検査機1の保持装置２に取付けられる。特徴測定手段に関しては後で説明する。本発明のタイヤ保持装置２の特徴はタイヤを検査機に垂直に保持できる点にある。
本発明の検査機1は基部４を介して地面３上に支持されている。保持装置２はタイヤを保持するための２つの垂直フランジ５および６を左右に有し、これらのフランジ５、６は取付けられる垂直なタイヤの両側から、好ましくは検査機１の垂直対称面に対して対称に、接近できるように設計されている。「垂直」とは走行する車両におけるタイヤの通常使用状態に対応した位置でタイヤが検査機1に設置されるということを意味する。実際にはタイヤはセンタリング装置８によって適当な高さに設置される。このセンタリング装置８は例えばハンドル９を用いて操作されて、タイヤを適当な高さに調節する。そのために、センタリング装置８はクランクハンドル９によって操作される脚部11に支持されたプレート10を有している。センタリング装置８は測定を終えたタイヤをタイヤトレッド上を回転しながら放出させるタイヤ開放手段、例えば傾斜プレートを有しているのが好ましい。
【００１４】
センタリング装置8のフランジ５および６は、タイヤ両側の各円形開口中に横方向から挿入される、タイヤを自動的にセンタリングさせるための斜面リム（cale chanfreinees）12を有するのが好ましい。センタリング装置８はこの斜面リムの斜面の凸凹形状に対応した公差でタイヤに接近するようになっている。実際には被測定タイヤがフランジ５および６に対する正確な位置にくるようにクランクハンドル９を割出し装置と組合せ、各タイヤ毎に予め決められた位置に被測定タイヤが割出すことができる。
【００１５】
タイヤが定位置に来ると、フランジ５および６が対称に水平移動する。すなわち面７に対して互いに直角に移動する。各フランジ５、６が定位置にくると、タイヤを膨張させる（例えば一方のフランジの壁を介して空気をタイヤ中に送る）。既に述べたように、本発明の一つの実施例ではタイヤ圧をタイヤの公称使用圧よりも高くする。一般には、測定のためにタイヤ圧を４バールにするか、公称使用圧の約２倍、例えばプラスまたはマイナス15％にする。一方、フランジ５および６をモータ13および14によってそれぞれ駆動する。これらのモータ13および14の速度および角位置を互いに同調させて、２つのモータによってタイヤに捩れ力が加って誤った測定値が生じないようにするのが好ましい。そうすることで２つのフランジが一つの共通ホイールの各片側ホイールを形成する。
【００１６】
モータ13および14は各フランジの回転位置を常に知るための割出し装置15を備えている。すなわち、この割出し装置15を用いることによって、各種のパラメータ値を測定すべきタイヤの角度座標を測定中に表すことができるようになっている。この割出し装置を用いることによって所定パラメータの変化を角度の関数で表すことができる。モータ13および14によって回転されたタイヤが誤って飛び出した時にオペレータを保護するために、タイヤおよびフランジは丈夫な防護壁16の裏側に配置する。［図1］で破線で示されている部品はこの防護壁16で覆われている部品である。
【００１７】
基部４は計量装置17および18のセットを有している。計量装置17および18は電気信号を送るセンサからなる高精度の動的な圧電センサを有し、この圧電センサの電気信号の強度、電圧または周波数はセンサに加わる機械的な力の関数である。この圧電センサは検査機1を支持する他に基部４の瞬間的なミクロ変位の測定も行う。本発明の一つの実施例では２つの計量装置が設けられ、各計量装置17、18は面7に対して対称に配置されている。図1に示していないが、非動的な測定パッド（第３の計量装置を有てもよい）を手前からみて計量装置17および18の面より奥に配置することもできる。検査機1が右から左および左から右へ交互に揺動運動すると計量装置17および18から方向の異なる信号が出る。一方、検査機1が前後へ交互揺動運動すると、計量装置17および18から方向が同じ信号が出る。従って、計量装置17および18から送られた信号を加減算処理することによって所望の測定値の全てを得ることがでる。左右の揺動運動および前後の揺動運動を測定するための計量装置の数は最低２つであるが、必要に応じてより多くの計量装置を使用することもできる。この計量装置を用いて裸のタイヤの動的特徴を測定することができる。
【００１８】
［図２］は前方の計量装置17および18に対して後方にある後方パッドを示す側面図である。この［図２］は面７に沿った断面図で、［図２］にはフランジ５および６の回転軸線(［図1］)を示す点20も示してある。［図2］からさらに、支持体10が被測定タイヤの回転をシミュレートするためのローラ22をタイヤに押圧していることがわかる。ローラ22は基本的に軸受23に保持され、この軸受23は検査機1のコンソール24等に堅固に保持されている。図示したローラ22は凹ローラである。
【００１９】
検査機1は測定装置を構成する公知の各種測定要素をさらに備えている。すなわち、真円度センサ25を備え、この真円度センサ25はクランクハンドル26等によってタイヤトレッドの近くに位置決めすることができる。この種のセンサは測定要素（例えばロッド）をタイヤの表面に所定の曲げ応力で押し当てて測定する原理になっている。すなわち、ロッドの弾性部分にセンサ（特に応力ゲージ）を配置してロッドの曲げの変化を測定することによってロッドが押し当てられたタイヤ表面の空間の変位を求めることができる。真円度の測定では真円からのタイヤズレすなわち楕円度を測定する。同様なセンサをサイドウォールの変形量の測定に使用することもできる。この場合にはロッド端部をタイヤのサイドウォールに当接させる。1つの真円度センサFRとタイヤ両側の変形量を測定するための２つのサイドウォール変形センサDFとを同時に使用するのが好ましい。これら真円度センサFRおよびイドウォール変形センサDFの測定は非荷重下（すなわちローラ22がタイヤを押圧していないとき）に行うのが好ましい。
【００２０】
タイヤの剛性はタイヤにローラを押し当てた状態で測定する。剛性を測定する目的はタイヤ製造時にタイヤを構成する各種エラストマー層および補強プライがタイヤ全周に製造規格に従って規則的に配置、分布されたか否かを判断することにある。この剛性の測定はタイヤの角度位置の割出し角度の関数で行われる。剛性はローラ22（特にその軸受23）に加わるタイヤの反作用に反映される。従って、静的測定のために軸受23に複数のセンサを設ける。これらのセンサは、ローラ22の半径に沿ったＺ方向（荷重方向）（図示した実施例では略水平方向）と軸受23の軸線内の線Ｚに対して直角な方向Ｙの力が測定されるように軸受23に取付けられる。
【００２１】
この目的のために加圧装置２7によって公称荷重に対応する力をコンソール24に加える。回転してタイヤがローラ22と接触する位置での剛性が小さくなった時には、コンソール24すなわちＺ方向のセンサ（これは圧電ゲージにするのが好ましい）もミクロ変位（図２の場合には右側へ移動）するのが好ましい。逆に、剛性が大きくなった場合にはローラ22が押し戻され、センサＺが測定する信号の符号が変わる。
【００２２】
回転中の（好ましくはさらに荷重下の）タイヤの特徴を測定する場合には、回転抵抗を測定しないで自由回転時のズレを求めるようにしなければならない。自由走行に起因するズレ（このズレが車両が走行する地面に横方向傾斜があるために加わる場合がある）によってローラ22は全体として［図２］の面より奥の面へ向かって押されるか、あるいは逆に図の手前へ向かって押される。すなわち、軸受23の測定バーにＹ方向センサ（これも圧電センサであるのが好ましい）を取り付けて、図の面に対して直角な方向へのローラ22の変位を測定する。
【００２３】
図のようにローラ22のスピンドルとその軸受23とにセンサを取付けることによって被測定タイヤの形式に依存する各センサの位置関係を無関係にすることができる。すなわち、被測定タイヤのタイプは機構27のみで考慮する。この機構27はタイヤの直径に応じて前後に移動し、その支持力は加わる使用応力に応じて変化する。これに対して、ローラ22に組み込まれたセンサの種類によってセンサはタイヤの寸法と無関係になる。
【００２４】
さらに、較正のためにローラを検査機1に当接させた状態でその支持体に対して変位させることができるようになっているのが有利である。このために較正装置２8（可動）によってローラ22に荷重を加えて保持装置２のセンサを較正する。この較正装置２8によってコンソール24に力（すなわち較正変位量）を加えて、センサＺからの対応信号を測定する。較正表はこの測定結果から簡単に作成できる。同じ操作をセンサＹについても行うことができる。計量装置17および18に対しても同様な較正を行うことができる。この場合には検査機1全体に力を加える。
【００２５】
［図３］はこの場合を示すための平面図で、センサＹおよびＺの較正に使用する揺動機構29を示している。この揺動機構29は較正後にローラ22から取り外す必要があるということは理解できよう。揺動機構29は引張装置30（較正後に取外し可能）によって所定位置へ（または所定の力で）Ｙ方向に引張られるようになっている。
【００２６】
［図３］にはさらにモータ13および14も示されている。。各モータ13、14は減速歯車を介してフランジ５および６を駆動するシャフトに連結され、制御装置を介して互いに同期している。上記シャフトには突き出しタブ31およびタイヤ存在検出用フィーラ32も取り付けられている。突き出しタブ31は測定終了後にフランジ５および６からタイヤを取外す際に用いられる。
【００２７】
ローラ22を被測定タイヤに対して荷重位置に維持するということは、荷重によってタイヤが実際に撓んだときに、一定の撓み半径で荷重下での測定を行うということを意味する。撓み半径とは荷重によってタイヤが撓んだ点でのタイヤ半径である。この撓み半径は公称半径よりも短い。実際にタイヤに生じる現象では、荷重の増加によって撓み半径がさらに短くなる。本発明では軸受23中にセンサＹおよびＺが配置されて一定の撓み半径で可変の荷重または剛性が測定され、得られる関数は所望の関数に対して逆の相関をしており、従って、その測定値が有意であるということは容易に理解できよう。逆に、一定の変形半径でタイヤの特徴を測定することはこの検査機で行う測定の精度および信頼性に対してより好ましいことである。
【００２８】
上記の測定は全て回転するタイヤに対するものであるが、計量装置17、18またはセンサＹおよびＺを備えた本発明の検査機の特徴を用いて、同じ検査機を用いて、検査機内の単一位置に上記と同様に配置したタイヤの動的測定を行うことができ、特に静的アンバランスまたは動的アンバランスを測定することもできる。従って、同じ機械で静的／動的の２種類の測定が行える。これに対して従来技術ではそれぞれ別の検査機が必要であった。
【００２９】
センサが軸受23中または計量装置17および18中に位置しているために測定に問題が生じることがある。この問題を解決するためには検査機の構造に生じるヒステリシスを考慮に入れて検査機を較正する。ものためにはＹまたはＺの一つの方向に加わる力の第1の所定の方向のセンサの応答性を測定し、次に同じ方向の逆向きのセンサの応答性を測定する。そうすることによって検査機を正確に較正でき、検査機の応答性が測定された力の方向の関数として得られる。そのためには各パラメータ毎、実際には各センサ毎に、力の代数値（符号あり）とセンサからの対応信号との関係を示すテーブルを作ればよい。
【００３０】
本発明の検査機1は圧電センサを使用しており、従って検査機の精度が向上したので、使用公称速度よりも速いタイヤ速度（例えば公称速度の2.5倍の速度）および公称タイヤ圧よりも高いタイヤ圧で動的測定を行うたとができる。また、非荷重下および荷重下でのタイヤ形状および反作用の測定ははるかに容易に行える。速度および圧力の増加によって検査機1の最終感度も向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明のタイヤ検査機の正面図。
【図２】図1の検査機の側面図。
【図３】上記装置の平面図。

Claims (19)

1. タイヤの保持装置(5、6)と、保持されたタイヤの特徴を測定するための手段（17〜19、Z、Y）とを有するタイヤ検査機(1)において、
   上記測定手段のセンサ(17〜18)が検査機を地面上に支持している基部(4)の内部に配置されていることを特徴とする検査機。
2. タイヤに押し当てられるローラ(22)と、このローラ(22)にタイヤを接触させるための手段(27)と、ローラの軸受け(23)内に配置された接触したタイヤの特徴を測定するための(Ｙ，Ｚ)センサとを有する請求項１に記載の検査機。
3. ローラ(22)が凸状をしている請求項２に記載の検査機。
4. センサがローラによって加えられる(Ｙ，Ｚ)力を測定する定位置のセンサである請求項２または３に記載の検査機。
5. タイヤ保持装置が検査機内でタイヤを垂直(7)に保持する請求項１〜４のいずれか一項に記載の検査機。
6. 測定手段が圧電センサを有する請求項１〜５のいずれか一項に記載の機械。
7. タイヤを回転させる、好ましくは約150回転／分で回転させる手段を有する請求項１〜６のいずれか一項に記載の検査機。
8. タイヤを回転させる手段が、タイヤの両側でタイヤと接触する２つのフランジ(5、6)と、これらのフランジをそれぞれ駆動するモータと、２つのモータを互いに同調させる装置とを有する請求項７に記載の検査機。
9. 測定装置が真円度センサおよび／または1つまたは２つの横方向変形センサを有する請求項１〜８のいずれか一項に記載の検査機。
10. 測定装置が検査機内でのタイヤの回転位置の測定装置(15)を有する請求項１〜９のいずれか一項に記載の検査機。
11. タイヤの保持装置と保持されたタイヤの特徴を測定する装置とを有する検査機でタイヤを検査方法において、
    検査機を地面上に支持している基部(17、18)の内部に測定装置が配置することを特徴とする方法。
12. ローラをタイヤに押し当て、ローラと接触させた状態でタイヤを回転させ、ローラに組み込まれたセンサ(23)を用いて回転するタイヤの特徴を測定する請求項１１に記載の方法。
13. タイヤを約150回転／分で回転させる請求項１２に記載の方法。
14. センサをローラの軸受(23)の内部に配置する請求項１２または１３に記載の方法。
15. タイヤの両側に押し当てられる２つのフランジとこれらのフランジをそれぞれ回転させるモータとによってタイヤを回転させ、２つのモータの速度および／または位置を同調させる請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 測定時にタイヤを検査機内部で垂直に保持する請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 検査機に較正用の力を加え(28、29)てセンサからの対応信号を測定することによって静止時に測定装置を較正する請求項１１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 測定装置のヒステリシスを測定する請求項１７に記載の方法。
19. タイヤを４バールに膨張させる請求項１１〜１８のいずれか一項に記載の方法。