JP2008026165A - タイヤ検査用基準形状データの作成装置および作成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ばらつきが存在せず、正確であり、また、人手による修正作業を必要としないタイヤ検査用基準形状データの作成方法および作成装置を提供する。
【解決手段】タイヤを加硫成型する割モールドをモールド保持手段１４に保持し、モールド保持手段１４を回転台１６に載置して、測定手段１４により割モールドの内面までの内径方向および軸心方向の距離を測定する。演算手段１７は、測定された距離から割モールド内面の２次元の形状データを取得し、さらに回転台１６を回転させて一周分の形状データを取得し、合成することにより割モールド内面の３次元の形状データを取得してタイヤ検査用基準形状データを作成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、タイヤ表面に形成された凹凸図形の形状を検査するために用いられるタイヤ検査用基準形状データの作成装置および作成方法に関するものである。

タイヤ表面に形成された凹凸図形を検査する方法として、凹凸が形成されたタイヤの表面に光を照射し、光によって形成されたタイヤ表面上の輝線を撮像カメラで撮影し、凹凸図形に相当する画像データを読み込んで画像処理を行い、予め記憶しておいた凹凸図形の画像データと比較する処理を行うことにより、凹凸が所定の位置に所定の形状で適切に表示されているかを検査するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−１１５５０８号公報

上述した従来の検査方法により、タイヤ表面に形成された凹凸図形について、その有無や配列を検査するだけではなく、図形の形状の検査、すなわち、その３次元形状の欠陥の有無を判定したり、さらには、形状欠陥の部位、程度等を判定するには、判定の基準となるタイヤ検査用基準形状データが必要となるが、タイヤ検査用基準形状データは、実際に外観を測定したタイヤの画像情報から図形部分を切り出して生成していたので、測定装置が元々持っている分解能、精度、視野、死角等の特性の影響を受け、また、測定のたびに生じる位置誤差も含んでおり、ばらつきが避けられなかった。

また、タイヤ検査用基準形状データを作るために選んだタイヤにはばらつきがあり、タイヤは規格内であっても必ずしも規格の中心ではないため、比較の中心となるタイヤ検査用基準形状データを作成することができなかった。

さらに、実際のタイヤを計測するのでバリや変形などがあるため精度に問題があり、また、人手による多くの修正作業が必要であった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ばらつきが存在せず、正確であり、また、人手による修正作業を必要としないタイヤ検査用基準形状データの作成装置および作成方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のタイヤ検査用基準形状データの作成装置は、タイヤを加硫成型する割モールドを保持するモールド保持手段と、前記割モールドの内面までの内径方向および軸心方向の距離を測定する測定手段と、前記モールド保持手段を載置して回転する回転台と、前記測定手段により測定された距離から前記割モールド内面の２次元の形状データを取得し、さらに前記回転台を回転させて一周分の形状データを取得し、合成することにより割モールド内面の３次元の形状データを取得してタイヤ検査用基準形状データを作成する演算手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明のタイヤ検査用基準形状データの作成方法は、タイヤを加硫成型する割モールドを回転台に載置して、前記割モールドの内面までの内径方向および軸心方向の距離を測定し、測定された距離から前記割モールド内面の２次元の形状データを取得し、さらに前記回転台を回転させて一周分の形状データを取得し、合成することにより割モールド内面の３次元の形状データを取得してタイヤ検査用基準形状データを作成することを特徴とする。

本発明は、実際のタイヤの代わりにタイヤを加硫成型する割モールドの内面の形状を直接計測するので、正確かつ効率的にタイヤ検査用の基準形状データを作成することができ、より高度なタイヤ外観検査の実用化が可能となる。また、実際のタイヤを計測するのではないので、人手による修正作業を必要としない。

本発明のタイヤ検査用基準形状データの作成装置について説明する前に、本発明の方法によって作成されたタイヤ検査用基準形状データが用いられるタイヤ外観検査装置についてまず説明する。

図１は、タイヤ表面に形成された凹凸図形の３次元形状を検査するのに用いるタイヤ外観検査装置を示す構成図である。タイヤ外観検査装置１０は、所定のタイヤ表面領域内の凹凸分布データを取得する凹凸データ取得手段１と、各図形の雛形となる図形のデータ（タイヤ検査用基準形状データ）と、図形の配置情報とを格納する図形データ格納手段２と、凹凸データ取得手段１より入力した凹凸分布データと図形データ格納手段２より入力した図形のデータとに基づいてこの図形に対応するタイヤ表面部分を特定し、特定されたタイヤ表面部分の凹凸分布データと図形のデータとの一致度に基づいて前記図形の３次元形状の合否を判定する演算処理手段３と、合否の判定結果を出力する結果表示手段４と、これらの手段を制御する装置全体制御手段５とを備える。

凹凸データ取得手段１は、扇状に広がる平面ビーム（シート光）１２を放射する半導体レーザ６と、シート光１２がタイヤＴの表面に形成する輝線１３を撮影する２次元カメラ７と、タイヤを所定の回転速度で回転させ、もしくは、所定のピッチで周方向にピッチ送りするタイヤ回転駆動装置８と、タイヤ周方向に所定間隔毎に撮影されたカメラ７からの画像データを入力し、それぞれの画像データから輝線１３だけを抽出して、これらの輝線１３を基に、環状のタイヤ表面領域の全域にわたって、３次元凹凸分布データを作成する形状データ作成装置９とを備えて構成される。

ワークを送りながらにシート光を照射して、ワーク上にできる輝線の像を集めてワークのプロファイル（３次元形状データ）を作成する方法は、一般的に、光切断法と呼ばれる。この実施形態の凹凸データ取得手段１は、光切断法を用いることにより、撮影画像から直接的に、３次元形状データを精度よく得ることができる。

また、図形データ格納手段２は、図形のデータ（タイヤ検査用基準形状データ）を格納する。

また、図形データ格納手段２は、検査対象となるタイヤについて、図形のデータの他に、その図形の配置位置情報を格納する。この配置位置情報は、環状のタイヤ表面領域における、図形の中心位置に関するスペックを集めたものである。

演算処理手段３は、装置全体制御装置５からの指令に基づいて、図形が含まれる、所定のタイヤ表面領域内の各面積要素についての凹凸分布データを凹凸データ取得手段１から取得し、予め用意された図形のデータと図形の配置情報とを図形データ格納手段２から取得し、タイヤ表面領域内に、図形に対して予め用意された図形の配置情報に基づいてサーチエリアを設定し、このサーチエリア内で、図形に対応付けようとするタイヤ表面部分の位置を変化させ、それぞれの位置ごとに算出された、タイヤ表面部分の凹凸分布データと図形のデータとの一致度がもっとも高くなる位置のタイヤ表面部分を、その図形に対応するものとして特定し、図形に対して、特定されたタイヤ表面部分の凹凸分布データと図形のデータとの一致度を求め、この一致度に基づいて図形の３次元形状の合否を判定する。

本発明のタイヤ検査用基準形状データの作成装置は、以上に説明した図形のデータ（タイヤ検査用基準形状データ）を、タイヤを形成するモールド（金型）から作成するものである。モールドにはばらつきがないために、本発明のタイヤ検査用基準形状データの作成装置は、ばらつきが存在せず、正確なタイヤ検査用基準形状データを作成することができる。

以下、本発明のタイヤ検査用基準形状データを作成する装置について詳細に説明する。図２は、タイヤ検査用基準形状データを作成する装置の原理と構成例を模式的に示す断面図である。このタイヤ検査用基準形状データの作成装置は、タイヤを加硫成型する割モールドを保持するモールド保持手段１４と、割モールドの内面までの内径方向および軸心方向の距離を測定する測定手段１５と、モールド保持手段１４を載置して回転する回転台１６と、測定手段１５による測定値を処理する演算手段１７とからなる。

モールド保持手段１４は、平盤状のトッププレート１９と、平盤リング状のボトムプレート２０と、押さえ手段２１とを備える。この測定装置により測定される割モールドは、リング状の上側サイドモールド２７および下側サイドモールド２８と、モールドの半径方向に多数個に分割したセグメントモールド２９とからなり、上側サイドモールド２７はトッププレート１９に取付け固定され、下側サイドモールド２８はボトムプレート２０に取付け固定される。押さえ手段２１は、内周面が下方拡大状のテーパ面を有し、押さえ手段２１が下降する（ボトムプレート２０側へ移動する）ことにより、そのテーパ面が分割状態にあるセグメントモールド２９を割モールドの軸心側へ押圧し、型閉めが行われる。なお、Ｅはモールド軸心である。

測定手段１５は、支持アーム２４の一端に支持台２３を備え、支持台２３にはレーザビームを割モールドの内面側に向けて照射するように取付けられた非接触型のレーザ変位計２２を備えている。レーザ変位計２２は、支持台２３の回転軸２５を中心にして自在に回転可能となっている。また、支持アーム２４の他端は、アーム支持台２６に固定されている。レーザ変位計２２は、レーザビームを割モールドの内面側に向けて照射し、反射したレーザ光を受光することで被照射物までの距離を測定する。支持アーム２４は、割モールドのサイズによって交換可能となっている。これにより、割モールドのサイズに制限を受けずに割モールドの形状を計測することができる。アーム支持台２６は、形状が円筒状であり、その軸心がモールド軸心と一致するようにして台座（図示せず）に固定されている。

回転台１６は、ベルト（図示せず）を介してサーボモータ（図示せず）により駆動され、レーザ変位計２２による被照射物までの距離測定に合わせて、モールド保持手段１４を所定の回転速度で回転させ、もしくは、所定のピッチで周方向にピッチ送りするように構成されている。

演算手段１７は、測定手段１５により測定されたデータからモールド断面の形状を計測する。図３は、割モールドの内面までの距離を測定する方法を説明する図である。まず、内径の方向（支持アームの軸方向）をｘ軸とし、軸心Ｅの方向をｙ軸とし、ｘ軸とｙ軸の交点の位置を基準位置（０，０）とする。レーザ変位計２２を、回転軸２５を中心にしてｘ軸方向に対して角度θ回転したときの、レーザ変位計２２により測定した割モールド内面の測定点までの距離をＬ１とし、レーザ変位計２２から回転軸２５までの距離をＬ２とし、回転軸２５からモールド軸心Ｅまでの距離をＬ３とする。Ｌ２とＬ３を既知とし、レーザ変位計２２が割モールド内面の測定点までの距離Ｌ１を測定できれば、割モールド内面の測定点のｘ軸方向の距離は（Ｌ１＋Ｌ２）ｃｏｓθ＋Ｌ３で求めることができ、ｙ軸方向の距離は（Ｌ１＋Ｌ２）ｓｉｎθで求めることができる。

演算手段１７は、レーザ変位計２２が測定した所定の角度毎の割モールド内面までのｘ軸方向（内径方向）、ｙ軸方向（軸心Ｅ方向）の距離から、２次元のモールド断面の形状データを取得する。さらに回転台１６を回転させてモールド保持手段１４を回転させ、周方向に所定間隔毎にモールド断面の形状データを取得し、この２次元の断面形状データを周方向に１周分（３６０度）取得し、合成することで、タイヤ１本分の３次元形状（凹凸高さ）データを取得する。

さらに、断面形状データ全体の上下量などから回転台のセンタリングのズレや、各断面のなす角度差を計算し、補正することで、正確な３次元形状データを作成する。最後に、得られたデータを利用し、タイヤサイド部のデザインやクラウン部のトレッドパタンなどのタイヤ検査用基準形状データを作成する。

タイヤ表面に形成された凹凸図形の３次元形状を検査するのに用いるタイヤ外観検査装置を示す構成図である。 タイヤ検査用基準形状データを作成する装置の原理と構成例を模式的に示す断面図である。 割モールドの内面までの距離を測定する方法を説明する図である。

符号の説明

１ 凹凸データ取得手段
２ 図形データ格納手段
３ 演算処理手段
４ 結果表示手段
５ 装置全体制御手段
６ 半導体レーザ
７ ２次元カメラ
８ タイヤ回転駆動装置
９ 形状データ作成装置
１０ タイヤ外観検査装置
１２ シート光
１３ 輝線
１４ モールド保持手段
１５ 測定手段
１６ 回転台
１７ 演算手段
１９ トッププレート
２０ ボトムプレート
２１ 押さえ手段
２２ レーザ変位計
２３ 支持台
２４ 支持アーム
２５ 回転軸
２６ アーム支持台
２７ 上側サイドモールド
２８ 下側サイドモールド
２９ セグメントモールド

Claims (2)

1. タイヤを加硫成型する割モールドを保持するモールド保持手段と、前記割モールドの内面までの内径方向および軸心方向の距離を測定する測定手段と、前記モールド保持手段を載置して回転する回転台と、前記測定手段により測定された距離から前記割モールド内面の２次元の形状データを取得し、さらに前記回転台を回転させて一周分の形状データを取得し、合成することにより割モールド内面の３次元の形状データを取得してタイヤ検査用基準形状データを作成する演算手段とを備えることを特徴とするタイヤ検査用基準形状データの作成装置。
2. タイヤを加硫成型する割モールドを回転台に載置して、前記割モールドの内面までの内径方向および軸心方向の距離を測定し、測定された距離から前記割モールド内面の２次元の形状データを取得し、さらに前記回転台を回転させて一周分の形状データを取得し、合成することにより割モールド内面の３次元の形状データを取得してタイヤ検査用基準形状データを作成することを特徴とするタイヤ検査用基準形状データの作成方法。

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