JP2006051931A - 環状のトランスポンダユニットをタイヤに取り付ける固定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤと取付け工具とを相対回転運動させながら、環状のトランスポンダユニットを環状のタイヤ表面に固定する。
【解決手段】センサハウジングが環状のアンテナに連結された構造の環状のトランスポンダユニットを、環状のタイヤ表面に取り付ける装置は、環状のタイヤ表面を有するタイヤを、タイヤに接近できる配置で支持するターンテーブル１６０と、ターンテーブル１６０に近接して配置され、遠隔端部に、環状のアンテナを部分ごとに徐々に環状のタイヤ表面に取り付けるアーム工具手段を備えたアーム１７６と、タイヤとアーム工具手段とを、初期相対位置と最終相対位置との間で相対回転させる手段とを有する。
【選択図】 図８

Description

本発明は、一般的にはタイヤに通信トランスポンダを組み込む装置に関し、特に、トランスポンダに連結された環状のアンテナを部分ごとに環状のタイヤ表面に取り付けながら、トランスポンダを環状のタイヤ表面の所定の場所に取り付ける、自動化された装置に関する。

タイヤやホイールの識別情報やその他のデータを無線周波数で電子的に伝送する、アンテナを含む環状の装置が一般に用いられている。この装置は、少なくともタイヤまたはホイールの識別情報を保持するために十分なデータ容量を有するＩＣチップを備えた無線周波数のタグ、すなわちトランスポンダを含んでいる。タイヤの空気圧やトランスポンダの位置でのタイヤまたはホイールの温度のような他のデータを、トランスポンダによって識別データと共に送信することができる。

環状のアンテナはタイヤに取り付けられ、トランスポンダから、ホイール組立体上に取り付けられた読取り装置に、データを無線周波数で送信する。アンテナとトランスポンダは、タイヤの「硬化前」の工程中にタイヤに組み込むことができる。タイヤとアンテナとの結合の完全性は、硬化前組立工程中に組み込むことによって大幅に向上する。しかし、実際には、これを行うのは非常に困難である。ラジアルプライタイヤもバイアスプライタイヤも、製造工程において、実質的に直径方向に広げられる。バイアスプライタイヤは、グリーンタイヤを円環体のモールド内に押込めるブラッダを通常備える硬化用プレスに挿入されるときに、直径方向に広げられる。ラジアルプライタイヤは、タイヤ組立工程または形成工程のときに直径方向に広げられ、さらに、硬化工程で直径方向に広げられる。したがって、硬化前工程でタイヤに組み込まれる環状のアンテナおよびそれに関連する電子タグは、構成部材の故障につながる可能性のある大きな応力に耐えなければならない。特に、電子タグと、タグとアンテナとの連結部は、硬化前の組立ての際にタイヤにかかる力による損傷を受けやすい。

硬化工程中の、電子タグ、またはタグと環状アンテナとの連結部への損傷を避けるために、他の公知の手法では、タグとアンテナは、硬化後にタイヤに取り付けられる独立した環状ユニットとして組み立てられる。環状のユニットを部分ごとに徐々にタイヤに取り付けるアーム端部工具を用いた、環状のトランスポンダユニットを環状のタイヤ表面に取り付ける自動化された装置および方法が提案されている。環状のアンテナリングを取り付けるため、トランスポンダハウジングは外部のロボットアームに保持され、タイヤにあらかじめ塗布された接着剤の小さなパッチと接触させられる。ロボットアームはトランスポンダハウジングを解放し、タイヤ、またはアーム端部のロボット工具、またはその両方を回して、タイヤと工具との間で相対回転を生じさせる。環状のアンテナは工具によって部分ごとに案内され、接着剤によってタイヤ表面に取り付けられる。

この装置および方法はよく機能するが、重要なことは、環状のユニットが取り付けられるときに環状のリングがタイヤに対して半径方向に相対的に動かないようにすることである。このような動きが生じると、環状のアンテナリングとアーム端部工具の案内機構との間の摩擦によって、環状のリングがずれることがある。環状のトランスポンダユニットがタイヤの目標環状表面上の意図された位置からずれると、タイヤ監視システム性能上の作動不良や劣化につながることがあり、また、環状のトランスポンダユニットをタイヤに取り付ける工程を繰り返す必要が生じることがある。

したがって、タイヤと取付け工具とを相対回転運動させながら、環状のトランスポンダユニットを環状のタイヤ表面に固定する装置および方法が必要とされている。このような装置は、アーム端部のロボット工具により環状のトランスポンダユニットを部分ごとにタイヤに取り付ける作業に影響を与えないやり方で、環状のユニットの指定された一部をタイヤに取り付けるものでなければならない。このような手順は、さらに、電子機器の機能的な安全性を確保し、アンテナとタグ電子機器との間の電気接続を確実に維持するものでなければならない。さらに、取付け工程において環状のトランスポンダユニットをタイヤに固定するいかなる装置および方法も、人為ミスを減らし製造コストを削減するために、作業内容を最小限に抑えるものであることが望ましい。最後に、このような手順は、サイクルタイムを最小にするという形でアーム端部の取付け工具とよく調和するものであることが理想的である。

本発明の装置およびその使用方法は、センサハウジングが環状のアンテナに連結された構造の環状のトランスポンダユニットを、環状のタイヤ表面に取り付けるためのものである。本発明の一態様では、装置は、環状のタイヤ表面を有するタイヤを接近可能な位置関係で支持可能に回転させる回転ターンテーブルと、近接端部側がターンテーブルに近接して配置され、タイヤが回されながらトランスポンダユニットを部分ごとに環状のタイヤ表面に取り付けるアーム端部工具を備えたアームとを含んでいる。工具は、センサハウジングと係合し、センサハウジングを環状のタイヤ表面上のあらかじめ選択された位置に配置する把持機構と、環状のアンテナと係合し、タイヤが回されながら環状のアンテナを環状のタイヤ表面に沿って部分ごとに配置する案内機構とを含んでいる。タイヤが回されながら環状のアンテナと環状のタイヤ表面との間に接着材料を塗布する接着剤塗布ノズルを、案内機構と把持手段との間に配置することができる。本発明の他の態様では、トランスポンダユニットを支持するプレステージングステーションをさらに利用することができる。この場合、アームはプレステージングステーションとターンテーブルとの間を移動し、把持機構は、プレステージングステーションにおいてセンサハウジングと係合し、トランスポンダユニットをプレステージングステーションからターンテーブルまで移送する。

本発明の他の態様では、環状のトランスポンダユニットを環状のタイヤ表面に取り付ける方法が開示される。この方法は、
ａ．環状のタイヤ表面を有し、接近できるように配置されたタイヤを支持テーブル上に取り付けるステップと、
ｂ．遠隔端部に工具手段を有するアームを支持テーブルの近くに配置するステップと、
ｃ．トランスポンダユニットの一部を、アーム工具手段によって、環状のタイヤ表面に押し付けて支持するステップと、
ｄ．アーム工具手段とタイヤとを、初期相対位置と最終相対位置との間で相対回転させるステップと、
ｅ．タイヤとアーム工具手段とが相対的に回転しながら、トランスポンダアンテナを部分ごとに環状のタイヤ表面に徐々に取り付けるステップとを含んでいる。

本発明の方法における他の態様は、タイヤを支持するテーブルを回すことによって、アーム工具手段とタイヤとを相対回転させることである。本発明のさらに別の態様は、アームの遠隔端部に配置された把持手段によってセンサハウジングを把持するステップと、センサハウジングを環状のタイヤ表面上の標識の付けられた位置に押し付けて保持するステップと、アームの遠隔端部に配置された案内手段装置によって、環状のアンテナを部分ごとに環状のタイヤ表面に対向させながら案内するステップと、タイヤが回りながら、環状のアンテナと環状のタイヤ表面との間に接着材料を部分ごとに徐々に塗布するステップとを含んでいる。本方法に従って作られたタイヤもまた、本発明の一態様をなす。

このように、本発明は、環状のトランスポンダユニットをタイヤに取り付ける、効率的で、信頼でき、自動化され、費用効果の高い装置および方法を実現し、このようなシステムに対する産業界の要求を満たすものである。

本発明を例示により、図面を参照して説明する。本明細書では、「トランスポンダ」は、空気タイヤの空気圧などの条件を監視し、次にその情報を外部装置に送信することのできる任意の電子器具（装置）である。外部装置は、ＲＦ（無線周波数）読取り装置／呼掛け機でもよく、単なるＲＦ受信器であってもよい。単純な受信器は、トランスポンダが「能動的」であるときに使用することができ、それ自体の電源を有している。読取り装置／呼掛け機は、トランスポンダが「受動的」であるときに使用され、読取り装置／呼掛け応答機からのＲＦ信号によって駆動される。いずれの場合も、トランスポンダは外部装置と連結されて、全体的なタイヤ状態監視／警告システムの構成要素を形成する。本明細書で使用される「センサ」は、タイヤの状態を検知し、それに基づく読取り値を送信するトランスポンダである。従来のシステムでは、トランスポンダユニットを形成する１つまたは２つ以上のセンサにアンテナが結合されている。アンテナは様々な構成が可能であり、環状の本体すなわちループはその一つである。アンテナおよびセンサは、一体となって環状のトランスポンダユニットを構成する。本開示および本発明の目的からは、環状のトランスポンダユニットは特定のセンサやトランスポンダではない。すなわち、本発明の実施においては、一般に利用されている広範囲のトランスポンダ、センサ、および関連する電子機器を組み合わせて利用することができる。

上述のように、トランスポンダは、ＲＦ信号を送信または受信するためにアンテナを備えている必要がある。アンテナは、本発明では環状構成が最適であり、製造後の工程でタイヤに組み込まれることが好ましい。本明細書では、「環状のアンテナ」は、本発明の原理から逸脱しない限り、円形でも、楕円形でも、対称形でも、非対称形でもよい。ただし、アンテナの好ましい構成は円形であり、アンテナが取り付けられるタイヤサイドウォール領域と重なり合うサイズを有している。アンテナは、単一のワイヤを有していてもよく、多条撚線を有していてもよい。従来の導電材料で形成された環状のアンテナと組み合わされて利用される様々な市販のトランスポンダ、センサ、および他の電気装置は、本発明の原理に従って使用するのに適している。

アンテナワイヤとして利用できる材料には、スチール、アルミニウム、銅、または他の導電性のワイヤが含まれる。本明細書に開示されているように、ワイヤ直径は一般に、トランスポンダのアンテナとしての作動上は重要ではないと考えられている。耐久性を高めるためには、細径ワイヤの多条撚線から構成されたスチール撚線が好ましい。利用可能な他のワイヤの選択肢には、リボンケーブル、フレキシブル回路、導電性フィルム、導電性ゴムなどが含まれる。

まず図１３を参照すると、タイヤ１３４内に配置された環状のトランスポンダユニット１３２が示されている。タイヤ１３４は、従来の方法によって、ゴムやゴム合成物等の従来の材料で形成されており、ラジアルプライ構成またはバイアスプライ構成のいずれでもよい。典型的なタイヤ１３４は、トレッド１３６と、ショルダ１３８と、環状のサイドウォール１４０と、終端部のビード１４２とを有するように構成されている。インナーライナ１４４が形成されており、タイヤキャビティ１４６を画定している。タイヤ１３４は、外側リムフランジ面１５２へと延びる外周リムフランジ１５０を備えた環状リムに取付けられるようにされている。リムは従来どおりの形状で、スチール等の適切な強度を有する金属からなっている。

環状のアンテナ１５４が設けられている。アンテナ１５４は正弦曲線状の形状であるが、必ずしもその必要はない。アンテナ１５４はまた、別のパターンに形成されていてもよく、必要に応じ１本または複数本のまっすぐなワイヤでもよく、フィラメントワイヤ、コード、または撚線でもよい。ワイヤとして利用できる材料には、スチール、アルミニウム、銅、または他の導電性のワイヤが含まれる。前述のように、ワイヤ直径は一般に、アンテナとしての作動上は重要ではないと考えられており、細径ワイヤの多条撚線が好ましい。アンテナ１５４は、その曲線状の形状によって可撓性を備えており、以下に説明するタイヤ製造時および使用時の破断の危険性が最小化される。

引き続き図１３を参照すると、好ましくは四角形状のセンサハウジング１５６がトランスポンダユニット１３２に含まれている。センサハウジング１５６は、圧力や温度などのタイヤパラメータを検知する１つまたは２つ以上のセンサを収納している。図示のように環状に形成されたキャリアストリップ１５８が、装置１３２の一部として含まれている。キャリアストリップ１５８は、ゴムやプラスチックのような、産業界で一般的な、電気絶縁性を有し好ましくは半硬質(semi-rigid)のエラストマ材料で形成されている。ストリップ１５８は、アンテナワイヤ１５４の少なくとも一部およびセンサハウジング１５６の少なくとも一部を実質的に覆って、単体の環状組立体を作るように形成されている。したがって、製造後の状態では、トランスポンダユニット１３２は、アンテナ１５４と、センサハウジング１５６と、キャリアストリップ１５８とを有する、一体の概ね円形で半硬質の、タイヤ１３４への取付けのための輸送や取り扱いが容易なアセンブリである。環状のトランスポンダユニット１３２の直径は、以下から理解されるように、トランスポンダユニット１３２が取り付けられるタイヤ１３４のサイズに応じて決まる。

図１，２を参照すると、環状のトランスポンダユニットを環状のタイヤの内側表面に取り付ける工具１０が示されている。工具１０は概略的には、把持機構１２と、接着剤塗布機構１４と、案内機構１６とを有している。機構１２、１４、１６は、環状のユニットを部分ごとにタイヤに取り付ける際に協働して機能するように配置されているが、本発明の原理は、環状の装置を環状の表面に取り付けることを目的とする、当業者に明白な他の様々な用途においても有益であろう。

図３，４，５を参照すると、案内機構１６は、開状態と閉状態との間で、相互にピボット運動しあう一対のＬ字形の案内フィンガ１８、２０を含んでいる。理解されるであろうが、さらにフィンガ１８、２０は、作動時高さと待機時高さとの間を上下することができる。機構１６は、フィンガ１８、２０を、それぞれ垂直経路に沿って往復運動させ、ピボット経路に沿って動かす、市販の種類の垂直リフトシリンダ２２およびピボットシリンダ２４を含んでいる。一対の歯車２６、２７が互いに隣接して配置され、フィンガ１８、２０のピボット運動を開始し制御するように作動する。

一対の制御弁２８、３０はシリンダ２２の作動を制御し、シリンダ２２がフィンガ１８、２０の垂直移動をおこなう速度を調整する。同様に、一対の制御弁３２Ａ，３２Ｂがシリンダ２４に取り付けられ、フィンガ１８、２０が互いにピボット運動する速度を調整するように作動する。ラック３４がシリンダ２４に連結され、直線経路に沿って往復運動して歯車２６、２７に噛み合い、それによって歯車２６、２７を回転運動させ、その回転運動を制御する。近接スイッチ３６がシリンダ２４に取り付けられており、ストロークの端部条件に達したときのシリンダの直線位置を示す。スイッチ３８は同様にシリンダ２２の作動を制御し、理解されるように、運転時高さおよび待機時高さでの組立体の垂直位置を示す。

図３，４，５を引き続き参照すると、ハウジングブロック４０が設けられており、互いに隣接する一対の貫通穴４１がハウジングブロックを貫通して延びている。スリーブ４２、４４は穴４１にぴったりとはめられ、歯車２６、２７はスリーブ４２、４４の頂部にそれぞれ固定的に取り付けられている。円筒軸４６、４８はそれぞれ、歯車２６、２７およびスリーブ４２、４４を通って延びている。アームブラケット５０が組立体の上方に取り付けられている。アームブラケット５０は、軸４６、４８を貫通して延びる軸方向ボアに揃えられた一対の横向フィンガ５１、５３を含んでいる。ブラケット５０の外側端部にはクレビス５２が配置されている。各円筒軸４６、４８は、スリーブ４２、４４の内側表面に沿って軸線方向に延びるキー長穴５８、６０内にはまる、外側に突き出たキー突起５４、５６を備えている。理解されるように、軸４６、４８は、キー突起が各キー長穴内にはまりながら、スリーブ４２、４４内を往復運動する。

スペーサリング６２、６４が、穴４１に揃えられてブロック４０の底部に取り付けられており、保持リング６６、６８が、各スペーサリング６２、６４に対して、底部から取り付けられている。フィンガークランプ７０、７１が底部から取り付けられている。各クランプ７０、７１は、各軸４６、４８の下端をぴったりと受け入れるような寸法を有している。図３を見ると分かるように、案内フィンガ１８、２０は各クランプ７０、７１に取り付けられている。このようにして、案内機構１６の組立体は軸４６、４８の底端に案内フィンガ１８、２０を固定し、軸４６、４８はスリーブ４２、４４内を動きながら、往復的な垂直経路に沿って案内フィンガの垂直位置を変える。リフトシリンダ２２は、図示のようにブロック４０に取り付けられている。リフトシリンダ２２は、クレビス５２に連結されたシリンダピン６９を含んでいる。したがって、シリンダピン６９を伸縮させるとクレビス５２の直線運動が生じ、それによって軸４６、４８がスリーブ４２、４４内を垂直方向に動かされ、案内フィンガ１８、２０を上下させる。

さらに、ピボットシリンダ組立体は、外側に突き出た取付けフランジ７３を備える取付けブラケット７２を含んでいる。Ｕ字形の導通路７４がブラケット７２に沿って前方に延びており、ラック３４がブラケット７２から直線経路に沿って移動する際にラック３４を安定させる働きをする。シリンダ２４は、フランジ７３を貫通して突き出すシリンダ軸７６を含み、前方端部でラック３４に連結されている。軸７６の往復運動によってラック３４の直線運動が生じる。理解されるように、ラック３４は歯車２６、２７と噛み合うように位置合わせされている。このため、直線経路に沿ったラック３４の移動は歯車２６、２７の回転運動に変換され、スリーブ４２、４４を回転させ、それによってスリーブ４２、４４内で軸４６、４８の回転運動が生じる。軸４６、４８の回転運動は、図３に示されるように、案内フィンガ１８，２０が互いに向き合い案内フィンガ１８，２０の間に案内チャネルが形成される閉位置と開位置との間で案内フィンガ１８、２０を回転させるように作用する。弁３２Ａ，３２Ｂは、シリンダ２４の作動を制御し、ラック３４の直線運動の範囲は、近接スイッチ３６の作動によって示される。以上説明された各構成要素は市販のものである。

ナット７５はシリンダ２４をフランジ７３に取り付ける。同様に、ナット７８は垂直シリンダ２２をブロック４０に取り付ける。肩つきねじ８０は、アームブラケット５０のフランジ５１、５３を貫通して軸４６、４８の中央ボアの中まで延びて、アームブラケット５０を軸に固定する。したがって、クレビス５２の直線運動は、軸４６、４８のスリーブ４２、４４内での垂直運動に変換される。他のねじ８２（４個図示されている）を用いて、上述のように歯車２６、２７をスリーブ４２、４４に固定することができる。

図２，６を参照すると、把持機構１２は、隣接する各ピボットアーム９０、９２の下側に固定的に取り付けられた、互いに向かい合う弧状のジョー８４、８６を含んでいる。ピボットアームはＵ字形で、アーム９０、９２が、図２，６に示されている互いに平行な（「閉じた」）位置関係から、互いに外側に広がった（「開いた」）位置関係まで旋回するように、把持ブロック９３にピボット運動可能に取り付けられている。この動きによって、ジョー８４、８６は、図２，６に示されている閉位置と広がった開位置との間を動かされる。

一体に作られたアーム９４は、一端が本体９３に連結され、そこから水平方向外側に突き出ている。取付けピン９６およびねじ９８がアーム９４から延びており、機構１２を、図２に示されている取付けブラケット９９に取り付けている。近接スイッチ１００、１０２が本体９３に取り付けられており、後述のようにジョー９０、９２の開閉を示す。制御弁１０４、１０６は、本体９３内の作動シリンダ（不図示）を作動させ、それによってジョー８４、８６を開位置と閉位置との間で動かすように、作動可能に連結されている。上述の作動シリンダ、本体、および制御装置は市販のものである。

次に図２，７，９を参照すると、接着剤塗布機構１４は市販の種類の空気圧コークガン１０８を含んでいる。ガン１０８は、概ねＵ字形断面の壁付きの横方向溝１１２と連絡するノズル端部１１０を有している。ガン１０８は、弧状で半円形のシェルハウジング１１４、１１６の間に収納されている。間隔をおいて配置された支持ロッド１１８、１２０が、ハウジング１１４、１１６から前方にブラケット１２２まで延びている。市販の種類の反射型レーザ変位センサユニット１２４が、機構１４の前端部付近に配置されている。Ｔ字形の取付けブラケット１２６がハウジング１１４、１１６から突き出ている。取付けブラケット１２６は、機構１４をロボットアームの端部に取り付けるねじ１２８の形をした取付け具を含んでいる。ガンは、前端部から外側に外側部分１３０まで延びている。

図８，９，１０には、本発明のアーム端部工具を用いた代表的な作業ステーションシステムが示されている。頂面１６２を有するターンテーブル１６０は、その上に置かれたタイヤ１３４を回転させる。プレステージングステーション１６４は、事前に組み立てられた複数の環状のトランスポンダユニット１３２を受け入れ、並べて吊り下げるように構成された突き出た水平アーム１６８を有する自立スタンド１６６からなっている。スタンド１６６は、支持テーブル１７０を備えたロボットステーションに概ね面している。市販の種類の、ピボット運動をおこなうロボットアーム組立体１７２は、テーブル１７０にピボット運動可能に取り付けられ、延びるアーム１７６をプレステージングステーション１６４とタイヤ支持テーブル１６０との間で旋回させる。アーム１７６は、ピボット運動可能に連結され、遠隔端部１８０で終わる、アーム遠位端セグメント１７８を含んでいる。前述のアーム端部工具１０は、図９を見ると分かるように、Ｔ字形のブラケット１２６によってアーム端部１８０に取り付けられている。工具１０は、このように吊り下げられながら、アームセグメント１７８によって、ステーション１６０とステーション１６４との間を往復運動して移送される。

把持機構１２、接着剤塗布システム１４、および案内機構１６の相対的な配置は、図１１，１２から理解されよう。一般に、構成システム１２、１４、１６は、先頭に把持機構１２が位置し、中央に接着剤塗布システム１４が位置し、後尾に案内機構１６が位置するように順番に直列的に配置されている。接着剤ノズル端部１３０は、工業用の糊やエポキシなどの公知の種類の接着剤を必要に応じて供給する接着剤押出しシステムに連結されている。３つの基本的なモジュール、すなわちシステム１２、１４、１６は、アーム端部１８０に固定的に取り付けられており、様々なサイズのタイヤに対して動作する。これまで特定の機構１２、１４、１６について説明してきたが、本発明は、図示され説明された装置に限定されるわけではない。装置を部分ごとに配置しながら環状の装置を環状の表面に配置し貼り付けるように作動する他の機構は、本発明が意図する範囲内である。

モジュール１２、１４、１６は、図示の実施形態では、市販のロボットのアームに取り付けられている。適切なロボットとして、０６８５１、コネチカット州ノーウォーク市、５０１メリット７所在のＡＢＢ社によって製造・販売されているＡＢＢモデルＩＲＢ１４００がある。ロボットは、環状リングの直径、タイヤ環状面の角度、および接触高さに関してプログラムすることができる。ターンテーブル１６０は、タイヤ１３４を表面１６２上の固定位置に保持する、市販の従来構成のチャック・押え付け機構（不図示）をさらに含んでいる。タイヤチャックはタイヤをターンテーブルの中心に位置あわせし、固定する。

運転時には、１つ以上の環状トランスポンダユニットが、ターンテーブル１６０に隣接して配置される。環状トランスポンダユニットは、好ましくは上記に図示し説明した支持スタンド１６４に配置されるが、必ずしもその必要はない。複数の環状トランスポンダユニットを、スタンドのアーム１６８に沿って並べ、順次アームから取り外すことができる。アーム１６８上の各環状トランスポンダユニットの向きは、アーム端部工具１０が次に利用可能な環状トランスポンダユニットのセンサハウジング１５６に容易に届くような向きである。

ロボットアーム１７８は、タイヤ１３４の内側に接触するように延び、ノズル１１０を通して接着剤の小さなパッチを塗布し、以下に行なわれる環状のトランスポンダユニットの設置のために、標識の付いた位置を形成する。接着剤のパッチは、好ましくはタイヤチャックの押え付け機構の半径方向に延びた位置に配置されるが、必ずしもその必要はない。次に、ロボットアーム１７８は、タイヤから出てプレステージング固定具１６４に移動する。アーム端部工具はトランスポンダユニットの上方に移動し、把持機構アーム９０、９２が開位置にピボット運動する。ジョー８４、８６は、アームが閉位置にピボット運動しながらセンサハウジング１５６を掴み、一方、案内機構１６の案内フィンガ１８、２０は、可撓性のアンテナのハウジング１５６に近い部分を取り囲んで閉じる。すなわち、２つのワイヤフィンガ１８、２０は、それらの間に、アンテナのストリップ１５８が緩く嵌るチャネルを形成する。把持機構１２および案内機構１６にトランスポンダユニットのそれぞれの部分が嵌められると、案内機構と把持機構との間に位置するアンテナ１５４の部分は、ノズル溝１１２の中心に保持される。

次に、ロボットアーム１７２は、プレステージング固定具１６４からトランスポンダユニットを取り外し、トランスポンダユニットをターンテーブル表面１６２上のタイヤ１３４の内側に配置する。センサハウジング１５６のベースが、半径方向にタイヤチャックの押え付け機構と揃えられて、タイヤにすでに塗布されている接着剤パッチに押し付けられる。次に、ジョー８４、８６が外側にピボット運動して、把持機構１２が開かれる。押え付け機構１９２は、タイヤの内側に入り、センサハウジング１５６の頂面に接触する。

その後、接着剤がノズル１１０を通して吐出されながらターンテーブル１６２が回転し、トランスポンダアンテナを囲み、トランスポンダアンテナをタイヤの内側環状面に付着させる。ターンテーブルが回転する際、アンテナの入ってくる部分は、ガイドフィンガ１８、２０を通して引かれながら、ノズル溝１１２内に案内される。案内フィンガ１８、２０は、適切な付着を確実におこなうため、アンテナをタイヤ表面に対して適切な高さに維持する。押え付け機構は、タイヤが回転する際に、トランスポンダセンサハウジング１５６を、タイヤに相対的に固定されるように維持する。これによって、アンテナがノズル１１０および案内フィンガを通る際の引きずりによってトランスポンダセンサハウジングがタイヤ内の初期位置からずれることが防止される。

タイヤをターンテーブル上の所定の位置に保持し、タイヤが回転する際にトランスポンダを保持し、アンテナをタイヤに取り付ける１つの代表的な機構が図１４〜１９に示されている。一般に、この機構は、リング要素の設置を終えるようにタイヤが回されている間、リング要素のある部分（必ずしもそうである必要はないが、好ましくはトランスポンダパッケージ）を、一時的にタイヤの内側表面上の所定位置に保持するために設けられる。可撓性のリング構成部材を取付ける際、タイヤは水平回転ターンテーブル上に配置される。上述したより広い作動形態の一つとして、可撓性のリング構成部材がタイヤの下部内側表面上に設置され、リングの全周に接着剤が塗布され、リングがタイヤに接着させられる。リングはその最終位置で、円形形状を呈し、タイヤの回転中心と同軸となる。リングは、好ましくはタイヤのビード部のトーから約１０ｍｍの位置に配置されるが、必ずしもその必要はない。

前述のように、リングを設置するには、リングの一部であるトランスポンダハウジングは、ロボットアームによって保持され、あらかじめタイヤに塗布されている接着剤の小さなパッチに接触させられる。ロボットアームは次にトランスポンダを解放し、固定機構は所定の位置に移動し、案内部を通して部分ごとに引かれるリング構成部材の可撓性部分に接触する。リングの可撓性部分が案内部を通過しながら接着剤がリング上およびリングの周りに連続的に噴射され、リングがタイヤに固定される。固定機構は、リングがタイヤに対して半径方向に動かないようにリングのタグ部に横方向から接触する。これによって、リングの可撓性部分が案内部を通過する際の摩擦によるリングのずれが防止される。

ターンテーブル芯合わせ機構は、複数の芯合わせ固定具１８２Ａ、１８２Ｂ、１８２Ｃ、１８２Ｄを組み込んでいる。各固定具１８２Ａ、１８２Ｂ、１８２Ｃ、１８２Ｄは、エンドキャップ部１８４Ａ、１８４Ｂ、１８４Ｃ、１８４Ｄを各々備えた細長いフィンガ１８６Ａ、１８６Ｂ、１８６Ｃ、１８６Ｄを各々有している。垂直確動(positive)止め具１９０が各フィンガ１８６から延びており、ターンテーブル上面１６２からあらかじめ設定された距離に各フィンガを維持する働きをしている。フィンガ１８６は円形パターンに配置され、それぞれ、ターンテーブル１６０の中心から開口部１８８Ａ、１８８Ｂ、１８８Ｃ、１８８Ｄ内を半径方向に移動する。フィンガ１８６は、各フィンガが常にターンテーブル１６０の中心から同じ半径位置にくるような半径方向への往復運動をおこなうように、任意の一般的な従来のリンク機構（不図示）によって動かされる。タイヤ１３４はターンテーブル１６０上に配置され、次に、すべてのフィンガ１８６が下部ビード領域でタイヤの内径部に接触するように、フィンガリンク機構が動かされる。フィンガが半径方向に離れ、タイヤビードに半径方向から接触すると、フィンガは垂直方向下向きに動かされ、各フィンガ１８６上のキャップ１８４は底部ビードの頂面に接触する。各フィンガの垂直運動は、調整可能な確動止め具１９０によっても制限され、すべてのキャップの最終的な高さは共通となる。各止め具１９０は、水平支持アーム１９１によって各フィンガ１８６から延ばされている。フィンガとキャップは、タイヤをターンテーブルに固定し、タイヤをターンテーブルの中心と同軸に芯合わせし、さらに下部ビード領域の頂面全体がターンテーブルの頂面から一定の距離にある単一の平面内に位置するようにタイヤの下部ビード領域を引き下げる働きをする。この芯合わせ方法が好ましいが、本発明の実施の範囲内で必要に応じて、他の公知の固定技術および装置を使用してもよい。

図１４，１５を参照すると、固定機構１９２は１つのフィンガ１８６Ｄに取り付けられている。固定機構１９２は、それが取り付けられたフィンガと共に半径方向および垂直方向に移動する。どのようなタイヤ１３４であっても、タグまたはトランスポンダ１５６は、タイヤの下部ビードに対して既定の位置および向きに配置される。フィンガはタイヤの下部ビード領域に確実に接触するので、フィンガ１８６の形状に対するタグの所望の最終位置は既知となる。

固定機構１９２は、ターンテーブルに取り付けられて設けられ、環状リングの所定の部分（必ずしもそうである必要はないが、トランスポンダハウジングなど）をタイヤ上のある位置に固定し、タイヤがターンテーブル上を回されるときに所定のリング部をその位置に保持する手段を提供する。機構１９２は、フォークの形をしたリテーナ端部１９４を含んでいる。特定の用途における要求や必要性に応じて、他の形状のリテーナ端部を設置してもよい。機構１９２は、半径方向内側に配置され、弧状の長穴１９８を含む、弧状のブラケットアーム１９６をさらに含んでいる。取付けブラケット２００が長穴１９８に取り付けられている。取付けブラケット２００は様々な傾斜位置に調整可能であり、止めねじ２０２によってその位置に保持される。空気圧継手２０４が設けられており、ヨークを往復動直線経路に沿って半径方向外側に移動させる直線状ガイド２０６を備えた空気圧リニアシリンダに作動圧をかける。傾斜したアクチュエータ２０８がブラケット２００に取付けられており、弧状のアーム１９６に連結されている。傾斜したアクチュエータ２０８は、フォーク１９４がハウジング１５６を跨いでハウジング１５６の横方向の移動を禁止するトランスポンダハウジング１５６の保持位置まで、傾斜した経路に沿ってフォーク１９４を動かす。スライドテーブル２１０は、空気圧アクチュエータ２０６、２０８を支持するのに用いられ、図示のように適切な金具によってターンテーブルに取り付けられている。アクチュエータ２０６、２０８およびテーブル２１０は、４６２２６、インディアナ州インディアナポリス市、３０１１ Ｎ．フランクリンロード所在のＳＭＣ社によって製造されているAir Slide Table Series MKSのような組立体として市販されている種類のものである。

上記から理解されるであろうが、このように固定機構１９２は、本発明を実施するうえで必ずしも必要ではないが、２つの移動軸を含むことができる。一つの作動経路を用いて保持装置に環状のリング部を保持させる機構は、本発明の範囲内であることが意図されている。図示の種類の２軸システムでは、第１の軸は、ターンテーブル１６０の表面に平行で、かつターンテーブル１６０に取り付けられたフィンガの移動方向に沿った水平直線軸である。第２の軸は、フィンガの移動平面内にあるが、ターンテーブル表面に対して鋭角をなしている。各移動は、各々のために設けられた空気圧アクチュエータ２０６、２０８によって操作される。水平アクチュエータ２０６は直線経路に沿って作動し、本明細書では「直線アクチュエータ」と同じ意味で呼ばれる。直線アクチュエータ２０６は、フィンガ１８６Ｄに取り付けられている。傾斜アクチュエータ２０８は、作動角度を変更するように手動で調整可能なブラケット２００によって、水平アクチュエータ２０６に取り付けられている。調整ブラケットは、タイヤの底部ビード領域の「トウ」から既知の距離に位置する点の周りに回転中心が形成されるように構成されている。

作動時には、ブラケット２００は、その作動角度がトランスポンダの領域におけるタイヤの断面に概ね平行になるように調整される。フォーク固定具１９４は、傾斜アクチュエータ２０８の外側の可動部に取り付けられている。フォーク１９４は、矩形トランスポンダハウジング１５６の矩形突起の横面にぴったりと接触するように、矩形突起の上に係合するように構成されている。この接触によって、タグおよびリングがリングの設置時にタイヤに対して横移動することが防止される。

作動時には、水平アクチュエータ２０６および傾斜アクチュエータ２０８は最初、引込まれた位置にあり、したがって、機構のどの部分もフィンガの接触面の先まで突き出することはない。タイヤ１３４はターンテーブル頂部１６２に配置され、フィンガリンク機構（不図示）は、すべてのフィンガ１８６が半径方向外側に移動し、タイヤの下部ビードと向き合う位置で止まるように動かされる。その後、すべてのフィンガは、下部ビードがターンテーブルから既知の距離だけ離れた固定平面内に保持されるように、垂直方向下向きに動かされる。ロボットアーム工具は、タイヤの内側キャビティ内のトランスポンダを配置したい領域に送られる。トランスポンダの位置は、固定機構１９２が取り付けられたフィンガと同じ角度の「時計」位置に定められる。トランスポンダが配置される領域のタイヤ上に、上述のように、ロボットアーム工具を通して接着剤の小さなパッチが噴射される。次に、ロボットアームはタイヤから出て、環状の組立体１３２をトランスポンダハウジングの部位で掴み、支持しながら取り上げる。ロボットはタイヤの内側に戻り、タグを接着剤のパッチに押しつける（図１４，１５参照）。次に、ロボットアーム上の把持具が開き、トランスポンダを解放する（図１６）。

その後、固定機構１９２上の水平アクチュエータ２０６が空気圧によって動かされ、機構が半径方向外側に移動する（図１７）。次に、傾斜アクチュエータ２０８が動かされ、フォークがトランスポンダハウジングを密着して跨ぐ位置関係となる（図１８，１９）。キャリアストリップ１５８上およびキャリアストリップ１５８の周りに接着剤が噴射されながらターンテーブルが回される。フォーク１９４は、タイヤのほぼ一回転にわたり、トランスポンダハウジング１５６を保持する位置に維持される。ある程度回転が進むと、キャリアストリップと案内部との間の摩擦によってはストリップがタイヤに対して動かない程度の接着剤による十分な結合が、キャリアストリップ１５８とタイヤ１３４との間に生じる。回転中のこの時点で傾斜したアクチュエータが引き込まれ、フォークのトランスポンダハウジング１５６に対する保持・係合状態が解除される。次に、環状の組立体ユニット１３２を含むタイヤがターンテーブルから取り外され、システムは別のタイヤを受け入れられる状態となる。

以上の説明から、本発明によって、環状の組立体と環状の表面との間の結合が効率的かつ確実に実現されることが理解されよう。本発明は、環状のリングを環状の表面に取り付けることが望まれる場合、特に、センサユニットをタイヤに取り付ける場合に適用することができる。この機構は、タイヤの回転ターンテーブルへの固定と、トランスポンダのタイヤ表面への初期取付けを繰り返しおこなう。機構１９２は、環状のユニットが部分ごとにタイヤに取付けられていく間、トランスポンダをタイヤに押し続ける働きをする。機構１９２は、センサユニットに損傷を与えずに、トランスポンダをタイヤに対してしっかりとかつ自動的に所定の基準位置に維持する。

本発明によって構成されたアーム端部工具組立体の底面図である。 アーム端部工具組立体の上方からみた部分分解斜視図である。 案内機構組立体の側面図である。 図３の案内機構組立体の線４−４に沿った横断面図である。 案内機構組立体の分解斜視図である。 把持機構組立体の下方からみた斜視図である。 接着剤塗布機構組立体の左前方からみた斜視図である。 工程中の取出し段階における、本発明によって構成された環状のトランスポンダユニット組立体ステーションの斜視図である。 図８の線９−９に沿った、工程中の取出し段階におけるアーム端部工具の拡大斜視図である。 工程中の取付け段階における環状のトランスポンダユニット組立体ステーションの斜視図である。 図１０中の「図１１」と指定された部分を示す、工程中の取付け段階におけるアーム端部工具の拡大斜視図である。 取付け段階の開始時におけるアーム端部工具の拡大斜視図である。 本発明によって環状のトランスポンダユニットが内部に組み込まれている、部分的に断面図で示されているタイヤの斜視図である。 タイヤ芯合わせ・固定装置の上方からみた斜視図である。 図１４のトランスポンダ固定機構の詳細図である。 開放位置の固定フィンガと共に示されている、固定機構の上方からみた斜視図である。 ヨーク機構を所定位置につけるように水平アクチュエータが送り込まれたときの状態を示す、固定機構の上方からみた斜視図である。 ヨークがトランスポンダを跨ぐ位置関係に送り込まれたときの、傾斜アクチュエータの上方からみた斜視図である。 トランスポンダを跨いだ位置関係にあるヨークを示す、固定機構の上方からみた拡大斜視図である。

符号の説明

１０ 工具
１２ 把持機構
１４ 接着剤塗布機構
１６ 案内機構
１３２ トランスポンダユニット
１３４ タイヤ
１５４ アンテナ
１５６ センサハウジング
１６０ ターンテーブル
１６４ プレステージングステーション
１６８ 水平アーム
１７０ 支持テーブル
１７２ ロボットアーム組立体
１７６ アーム
１９２ 固定機構

Claims (3)

1. センサハウジングが環状のアンテナに連結された構造の環状のトランスポンダユニットを、環状のタイヤ表面に取り付ける装置であって、
   環状のタイヤ表面を有するタイヤを、該タイヤに接近できる配置で支持するターンテーブルと、
   前記ターンテーブルに近接して配置され、遠隔端部に、前記環状のアンテナを部分ごとに徐々に前記環状のタイヤ表面に取り付けるアーム工具手段を備えたアームと、
   前記タイヤと前記アーム工具手段とを、初期相対位置と最終相対位置との間で相対回転させる手段と、
   を有する装置。
2. 前記テーブルを前記アーム工具手段に対して回転させる手段をさらに有している、請求項１に記載の装置。
3. 前記アーム工具手段は、
   前記センサハウジングと係合し、該センサハウジングを前記環状のタイヤ表面上の標識の付けられた位置に配置する把持手段と、
   前記環状のアンテナと係合し、該環状のアンテナを前記環状のタイヤ表面に沿って部分ごとに徐々に配置する案内手段と、
   前記案内手段と前記把持手段との間に配置され、前記環状のアンテナの各部分と前記環状のタイヤ表面との間に接着材料を徐々に塗布する接着剤塗布ノズルと、
   を有している、請求項２に記載の装置。

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