JP2006023151A

JP2006023151A - 環状測定物の寸法測定方法とその装置

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Publication number: JP2006023151A
Application number: JP2004200382A
Authority: JP
Inventors: Yukio Fujiyama; 幸雄藤山
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2004-07-07
Filing date: 2004-07-07
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2024-07-07
Also published as: JP4391901B2

Abstract

【課題】簡単な構成で、タイヤやタイヤ構成部品などの環状測定物の寸法を測定する方法とその装置を提供する。
【解決手段】タイヤＴを搬送するローラーコンベヤ１０の幅方向の中心線に対して対称な位置に一対のストッパ部材２２Ｌ，２２Ｒを配設し、搬送されるタイヤＴの中心が上記コンベヤ１０の幅方向の中心線上に位置されるように停止させた後、アクチュエータ３２に搭載され、上記ストッパ部材２２Ｌ，２２Ｒの中心線に沿って移動する距離センサ３３を、上記タイヤＴの外周部の上記ストッパ部材２２Ｌ，２２Ｒ側の端部から、内周部の上記ストッパ部材２２Ｌ，２２Ｒ側とは反対側の端部間まで一定速度にて走査させて、上記距離センサ３３の出力の時間変化波形を取出し、この時間変化波形の立ち下がりの点及び立ち上がりの点の時間と上記距離センサ３３の走査速度とからタイヤＴの内径と外径を求めるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、タイヤやタイヤ構成部品などの環状測定物の寸法を測定する方法とその装置に関するもので、特に、コンベヤなどで搬送される環状測定物の外径と内径とを測定する方法とその装置に関する。

従来、タイヤの内径を測定する方法としては、図７（ａ）に示すように、コンベヤ１０により搬送されるタイヤＴの上方で、上記タイヤＴの搬送方向に直交する方向に複数の光電スイッチ１ａ〜１ｋから成る光電スイッチ群を設置して、上記各光電スイッチ１ａ〜１ｋの出力信号の継続時間を定数変換手段２でパルスに変換し、積算手段３にて上記パルスを積算して当該タイヤＴの内周部の面積を求めたり、図７（ｂ）に示すように、テレビカメラ４により上記タイヤＴの画像を撮影し、上記撮影されたタイヤＴの内縁部に対応する出力信号の時間長を積算して上記タイヤＴの面積を推定し、上記面積から上記タイヤＴの内径を算出する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、図８（ａ）に示すように、測定タイヤＴの搬送方向と直交する方向に一定の幅Ｐで一対の光電検出器５ａ，５ｂを設置し、この光電検出器５ａ，５ｂから搬送方向に所定の距離Ｌを隔てて、上記幅Ｐと同じ幅で、更にもう一対の光電検出器５ｃ，５ｄを設置するとともに、上記タイヤＴを搬送するコンベヤ１０の下部の、上記光電検出器５ａ，５ｂ及び光電検出器５ｃ，５ｄに対応する位置に反射板６ａ，６ｂを配置し、上記幅Ｐと、上記距離Ｌと、上記光電検出器５ａ，５ｂ及び光電検出器５ｃ，５ｄによる上記タイヤＴの内径の測定時間と、上記タイヤＴの搬送速度ｖとから、図８（ｂ）に示すような、上記タイヤＴに内接する台形の寸法（ｉ，ｈ，Ｐ）を求めて上記台形の面積Ｓａを演算し、この面積Ｓａから上記タイヤＴの内径を算出する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
あるいは、投光手段によりタイヤ表面にスリット光を照射しながら、ラインカメラとタイヤとを相対的に回転移動させて上記タイヤを撮影し、この撮影されたタイヤの画素データと、上記タイヤの回転角とから上記タイヤの３次元座標を算出して上記タイヤの形状を検出する方法も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特開昭５１−９３２５４号公報特許第２９７９２６２号公報特開２００３−２４０５２１号公報

しかしながら、上記面積からタイヤ内径を求める方法では、光電スイッチ群を構成する光電スイッチ１ａ〜１ｋの数をある程度以上多くしないと精度のよい測定ができないといった問題点がある。また、光電検出器５ａ〜５ｄ及び反射板６ａ，６ｂを用いた測定でも、測定に使用する素子数が多いだけでなく、精度のよい測定を行うためには、上記光電検出器５ａ〜５ｄ及び反射板６ａ，６ｂ間の位置精度が要求される。
また、上記の方法では、いずれもタイヤ内径または外径の測定しか意図していないため、タイヤの厚みについては、別途測定しなければならなかった。
一方、上記ラインカメラを用いてタイヤの３次元画像を測定する方法では、タイヤの正確な３次元画像を得ることはできるが、カメラなどの装置が高価なことや、画像処理装置や複雑な演算を行うための演算装置が必要であるだけでなく、タイヤを１本ずつ回転装置に搭載して測定するため、タイヤの寸法のみを簡易にかつ効率的に測定するのに適した方法とはいえなかった。

本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたもので、簡単な構成で、タイヤやタイヤ構成部品などの環状測定物の寸法を測定する方法とその装置を提供することを目的とする。

本願の請求項１に記載の発明は、コンベヤにより搬送される環状測定物の寸法を測定する方法であって、上記コンベヤの幅方向に所定の距離離隔した一対のストッパ部材を設けて、上記搬送される環状測定物を一旦停止させた後、上記環状測定物の上方に設置された距離センサを、上記一対のストッパ部材の中心を通り上記コンベヤの搬送方向に平行な方向に走査して上記距離センサの出力の時間変化波形を求め、この時間変化波形を用いて、上記環状測定物の内径及び外径を測定するようにしたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の環状測定物の寸法測定方法において、上記距離センサを、少なくとも上記環状測定物の外周部の上記ストッパ部材側に位置する端部から内周部の上記ストッパ部材側とは反対側の端部間まで走査させて、上記環状測定物の内径及び外径を測定するようにしたことを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の環状測定物の寸法測定方法において、上記環状測定物をタイヤとするとともに、上記時間変化の波形の立ち上がりの点または立ち下がりの点から、上記タイヤのストッパ部材側の端部とビード部前端とビード部後端の位置を特定するようにしたことを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の環状測定物の寸法測定方法において、上記環状測定物をタイヤとするとともに、上記距離センサと上記コンベヤ面との距離をベースラインとして、上記ベースラインとタイヤ上面との距離から上記タイヤのタイヤ幅を算出するようにしたことを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、コンベヤにより搬送される環状測定物の寸法を測定する装置であって、上記コンベヤの幅方向に所定の距離離隔して設置された一対のストッパ部材と、上記環状測定物の上方に設置された距離センサと、この距離センサを上記一対のストッパ部材の中心を通り上記コンベヤの搬送方向に平行な方向に移動させる移動手段と、上記距離センサの出力の時間変化波形と上記距離センサの移動速度とから、上記環状測定物の内径及び外径を算出する寸法算出手段とを備えたものである。

本発明によれば、コンベヤにより搬送されるタイヤなどの環状測定物の寸法を測定する際に、コンベヤの幅方向に所定の距離離隔した一対のストッパ部材を設けて、上記コンベヤで搬送されるタイヤを一旦停止させることにより、上記搬送されるタイヤの中心が上記一対のストッパ部材の中心とが一致するように停止させた後、上記環状測定物の上方に設置された距離センサを上記一対のストッパ部材の中心を通り上記コンベヤの搬送方向に平行な方向に走査させて上記距離センサの出力の時間変化波形を求め、この時間変化波形を用いて、上記環状測定物の内径、外径、及び、厚みを測定するようにしたので、簡単な構成で、環状測定物と上記距離センサとの距離を環状測定物の中心線に沿って計測することができ、タイヤの内径、外径、及び、幅を容易にかつ短時間で測定することができる。
また、上記走査範囲を、上記環状測定物の外周部の上記ストッパ部材側とは反対側の端部まで広げることなくタイヤの内径及び外径を測定できるので、被測定物の後ろに次の環状測定物が接触している場合でも環状測定物の外径を測定することができる。したがって、測定する環状測定物を１つずつ分離する必要がなく、測定効率が向上する。

以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本最良の形態に係るタイヤ寸法の測定方法を示す図で、図２は、タイヤ寸法測定装置３０の構成を示すブロック図である。各図において、１０はローラー１０Ｒを回転させて寸法測定用のタイヤＴを搬送するローラーコンベヤ（以下、コンベヤという）、２０は上記コンベヤ１０の外側に設置された支柱２１Ｌ，２１Ｒと、上記コンベヤ１０の幅方向に所定の距離離隔した左右一対のストッパ部材２２Ｌ，２２Ｒと、それぞれの一端が上記支柱２１Ｌ，２１Ｒに取付けられ、他端側が上記各ストッパ部材２２Ｌ，２２Ｒを支持する腕部２３Ｌ，２３Ｒとを備えたタイヤ停止手段である。
本例では、上記ストッパ部材２２Ｌ，２２Ｒを、上記コンベヤ１０の幅方向の中心線に対して対称な位置に配設している。また、上記一対の腕部２３Ｌ，２３Ｒは、上記コンベヤ１０の搬送方向に幅が狭くなるような略ハの字状になるように上記支柱２１Ｌ，２１Ｒに取付けるとともに、上記支柱２１Ｌ，２１Ｒと上記腕部２３Ｌ，２３Ｒとを図示しない開閉装置を介して取付けて、上記ストッパ部材２２Ｌ，２２Ｒを開閉可能としている。
３１は図示しない保持部材により上記コンベヤ１０の上面と一定の距離離隔して保持されたアクチュエータ３２と、このアクチュエータ３２に取付けられ距離センサ３３とを備えた距離測定手段である。上記アクチュエータ３２としては、例えば、レールとこのレール上を往復するガイド部材とから構成されたものや、シリンダとシリンダロッドとから構成されたものなど、周知のリニアアクチュエータを用いることができる。このとき、上記距離センサ３３は、その検出面が上記コンベヤ１０の幅方向の中心線に沿って移動するように上記アクチュエータ３２の可動部に取付けられる。
また、３４は上記距離センサ３３の出力の時間変化波形のデータを、上記コンベヤ１０の上面との距離をベースラインとしてデータ変換する出力波形変換手段、３５は上記変換された出力波形から、上記ベースラインとタイヤＴの表面に相当する最小距離を求めてタイヤ幅を算出するタイヤ幅算出手段、３６は上記変換された出力波形の立ち上がりの点または立ち下がりの点から、上記タイヤのストッパ部材側端部の位置とビード部前端の位置とビード部後端の位置とを特定するタイヤ端部特定手段、３７は上記各端部の位置と、上記距離センサ３３の移動速度（アクチュエータ３２の稼動速度）とから、当該タイヤＴの内径と外径とを算出するタイヤ内外径算出手段である。

次に、本発明によるタイヤ寸法の測定方法について説明する。
図１に示すように、コンベヤ１０により搬送されたタイヤＴの中心は、一般にはコンベヤ１０の中心に一致しておらず少しずれているので、上記タイヤＴは、図３（ａ）に示すように、タイヤ停止手段２０の一方のストッパ部材（例えば、ストッパ部材２２Ｌ）に当たった後，図３（ｂ）に示すように回転して、左右のストッパ部材２２Ｌ，２２Ｒの両方に当接して停止する。上記ストッパ部材２２Ｌ，２２Ｒは、上記コンベヤ１０の幅方向の中心線に対して対称な位置に配設されているので、上記停止されたタイヤＴの中心は、上記ストッパ部材２２Ｌ，２２Ｒの中点を通る、上記コンベヤ１０の幅方向の中心線Ｌ０上に位置される。すなわち、上記のように配置されたストッパ部材２２Ｌ，２２Ｒを備えたタイヤ停止手段２０を用いてコンベヤ上を搬送されるタイヤＴを停止させることにより、上記アクチュエータ３２に搭載された距離センサ３３は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、上記タイヤＴの上方を、上記タイヤＴの中心線に沿って移動することになる。
なお、タイヤＴがストッパ部材２２Ｌに当たった時点で、コンベヤ１０の搬送速度を下げ、タイヤＴが停止した時点でコンベヤ１０を停止させるようにすることが好ましい。これにより、タイヤＴの中心をスムースにコンベヤ１０の幅方向の中心線上に位置させることができるとともに、測定時にはタイヤＴには不用な力が作用しないので、測定精度が向上する。

タイヤＴの停止後には、アクチュエータ３２を稼動して距離センサ３３を、上記タイヤＴの外周部の上記ストッパ部材２２Ｌ，２２Ｒ側の端部から、内周部の上記ストッパ部材２２Ｌ，２２Ｒ側とは反対側の端部間まで一定速度Ｖにて走査させる。これにより、上記距離センサ３３からは、図５（ａ）に示すような、距離センサ３３で測定された距離センサ３３からの距離Ｈに相当する出力の時間変化波形が出力される。
ところで、上記距離センサ３３はコンベヤ１０の上面から一定の距離を隔てた位置に取付けられているので、距離センサ３３とコンベヤ１０の上面、すなわち、図５（ａ）の下に凸な距離変化を示すロール１０Ｒの上面との距離は常に一定である。したがって、上記ロール１０Ｒの上面を結んだ線をベースラインとすれば、図５（ｂ）に示すような、平面上に環状のタイヤＴが搭載されたときのような、変換出力波形が得られる。
そして、この変換出力波形から、ベースラインＢＬと、タイヤＴの表面に相当する最小距離のライン（Ａ，Ｂを通りＢＬに平行なラインまたはＣを通りＢＬに平行なライン）との距離Ｈを求めれば、容易にタイヤの厚み（タイヤ幅）を算出することができる。

また、図４（ｂ）に示した本願の測定方法の模式図からも明らかなように、図５（ｂ）の変換出力波形の最初の立ち下がりの点Ａは、タイヤＴの外周部のストッパ部材２２Ｌ，２２Ｒ側の端部（タイヤ前端）に対応し、最初の立ち上がりの点Ｂは、タイヤＴの内周部のストッパ部材２２Ｌ，２２Ｒ側の端部（ビード部前端）に対応し、２番目の立ち下がりの点Ｃは、タイヤＴの内周部のストッパ部材２２Ｌ，２２Ｒ側とは反対側の端部（ビード部後端）に対応する。したがって、上記変換出力波形の立ち下がりの点Ａ，Ｃ及び立ち上がりの点Ｂに対応する時間から、上記距離センサ３３がタイヤ前端、ビード部前端、ビード部後端の各端部をそれぞれ計測したときの時間ｔ_Ａ，ｔ_Ｂ，ｔ_Ｃを検出し、上記時間ｔ_Ａ，ｔ_Ｂ，ｔ_Ｃと距離センサ３３の走査速度Ｖとから、次式（１），（２）により、タイヤ前端とビード部前端との間隔Ｌ１及びビード部前端とビード部後端との間隔Ｌ２を算出することができる。
Ｌ１＝（ｔ_Ｂ−ｔ_Ａ）×Ｖ ‥‥（１）
Ｌ２＝（ｔ_Ｃ−ｔ_Ｂ）×Ｖ ‥‥（２）
上記Ｌ２はタイヤＴの内径（ビード径）ｄそのものであり、また、タイヤＴの外径Ｄは、上記Ｌ１，Ｌ２を用いて、Ｄ＝２×Ｌ１＋Ｌ２と表わせるので、上記変換出力波形から、タイヤＴの外径Ｄとビード径ｄとを容易に求めることができる。

このように、本最良の形態では、タイヤＴを搬送するローラーコンベヤ１０の幅方向の中心線に対して対称な位置に、一対のストッパ部材２２Ｌ，２２Ｒを配設し、搬送されるタイヤＴの中心が上記コンベヤ１０の幅方向の中心線Ｌ０上に位置されるように停止させた後、アクチュエータ３２に搭載され、上記ストッパ部材２２Ｌ，２２Ｒの中心線に沿って移動する距離センサ３３を、上記タイヤＴの外周部の上記ストッパ部材２２Ｌ，２２Ｒ側の端部から、内周部の上記ストッパ部材２２Ｌ，２２Ｒ側とは反対側の端部間まで一定速度Ｖにて走査させて、上記距離センサの出力の時間変化波形を取出し、この時間変化波形の立ち下がりの点Ａ，Ｃ及び立ち上がりの点Ｂの時間ｔ_Ａ，ｔ_Ｂ，ｔ_Ｃと上記距離センサ３３の走査速度ＶとからタイヤＴの内径と外径を求めるようにしたので、簡単な構成で、タイヤＴの内外径を容易かつ迅速に求めることができる。
また、距離センサ３３とコンベヤ１０の上面との距離をベースラインし、このベースラインと、タイヤＴの表面に相当する最小距離のラインとの距離Ｈを求めるようにすれば、タイヤ幅についても容易に測定することができる。

なお、上記最良の形態では環状測定物をタイヤとしたが、これに限るものではなく、ビードなどのタイヤ構成部品、あるいは、テープやリールなどの環状製品にも適用可能である。
また、上記例では、コンベヤ１０の外側に支柱２１Ｌ，２１Ｒを設置し、この支柱２１Ｌ，２１Ｒにハの字状の腕部２３Ｌ，２３Ｒを介してストッパ部材２２Ｌ，２２Ｒを取付けた構成のタイヤ停止手段２０について説明したが、タイヤ停止手段としては、ストッパ部材２２Ｌ，２２Ｒを天井から吊り下げる構成など、上記コンベヤ１０の幅方向の中心線に対して対称な位置に一対のストッパ部材２２Ｌ，２２Ｒを配置する構成であればよい。

以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成で、コンベヤにより搬送される環状測定物の内径、外径、及び、幅を容易にかつ短時間で測定することができるので、タイヤやタイヤ構成部品などの寸法検査を効率よく行うことができ、生産性を向上させることができる。

本最良の形態に係るタイヤ寸法の測定方法を示す図である。本最良の形態に係るタイヤ寸法測定装置の構成を示すブロック図である。本最良の形態に係るタイヤの停止方法を説明するための図である。距離センサの走査状態を示す図である。距離センサの出力波形とその変形波形を示す図である。本発明による距離センサの走査範囲とタイヤとの関係を示す図である。従来のタイヤ内径の測定方法を示す図である。従来のタイヤ内径の他の測定方法を示す図である。

符号の説明

１０ローラーコンベヤ、１０Ｒローラー、２０タイヤ停止手段、
２１Ｌ，２１Ｒ支柱、２２Ｌ，２２Ｒストッパ部材、２３Ｌ，２３Ｒ腕部、
３０タイヤ寸法測定装置、３１距離測定手段、３２アクチュエータ、
３３距離センサ、３４出力波形変換手段、３５タイヤ幅算出手段、
３６タイヤ端部特定手段、３７タイヤ内外径算出手段、Ｔタイヤ。

Claims

コンベヤにより搬送される環状測定物の寸法を測定する方法であって、上記コンベヤの幅方向に所定の距離離隔した一対のストッパ部材を設けて、上記搬送される環状測定物を一旦停止させた後、上記環状測定物の上方に設置された距離センサを、上記一対のストッパ部材の中心を通り上記コンベヤの搬送方向に平行な方向に走査して上記距離センサの出力の時間変化波形を求め、この時間変化波形を用いて、上記環状測定物の内径及び外径のいずれか一方または両方を測定するようにしたことを特徴とする環状測定物の寸法測定方法。
上記距離センサを、少なくとも上記環状測定物の外周部の上記ストッパ部材側に位置する端部から内周部の上記ストッパ部材側とは反対側の端部間まで走査させて、上記環状測定物の内径及び外径を測定するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の環状測定物の寸法測定方法。
上記環状測定物をタイヤとするとともに、上記時間変化の波形の立ち上がりの点または立ち下がりの点から、上記タイヤのストッパ部材側の端部とビード部前端とビード部後端の位置を特定するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の環状測定物の寸法測定方法。
上記環状測定物をタイヤとするとともに、上記時間変化の波形における上記距離センサと上記コンベヤ面との距離をベースラインとして、上記ベースラインとタイヤ上面との距離から上記タイヤのタイヤ幅を算出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の環状測定物の寸法測定方法。
コンベヤにより搬送される環状測定物の寸法を測定する装置であって、上記コンベヤの幅方向に所定の距離離隔して設置された一対のストッパ部材と、上記環状測定物の上方に設置された距離センサと、この距離センサを上記一対のストッパ部材の中心を通り上記コンベヤの搬送方向に平行な方向に移動させる移動手段と、上記距離センサの出力の時間変化波形と上記距離センサの移動速度とから、上記環状測定物の内径及び外径を算出する寸法算出手段とを備えたことを特徴とする環状測定物の寸法測定装置。