JP2008170180A - タイヤ検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ビードコアのタイヤ半径方向外側に配置されている金属製部材がビードコアの周面に対し所定の方向に延びているか否かを正確かつ短時間で判定する。
【解決手段】Ｘ線発生器５から放射されるＸ線の照射位置がビードコア５１の外周面５１ａに平行になるように設定する。Ｘ線検出器９の検出信号レベルが所定の閾値以下か否かに基づいて、その検出信号が検出されたときにＸ線発生器５及びＸ線検出器９が対向しているタイヤＴｙの周方向位置において、カーカスプライ５２の巻き返し部分５３がビードコア５１の外周面５１ａに沿って配置されているか否かを判定する。
【選択図】図９

Description

本発明は、タイヤの内部構造を検査する装置及び方法に関し、特に、ビードコアの外側に配置されている金属性部材がビードコアの外周面に対し、所定の方向に延びているか否かを検査する装置及び方法に関する。

空気入りタイヤでは、カーカスプライをトレッド部からサイドウォール部を経て一対のビード部迄トロイダル状に延在させるとともに、各ビード部に埋設したリング状のビードコアの周りで、タイヤ半径方向の内側から外側へ巻き返している。ここで、カーカスプライの巻き返し高さを十分に高くし、その巻き返し部分をゴム部材中に埋め込み、固定することで、タイヤが負荷転動しているときのプライコードの引き抜けを防止している。

ところが、このようなビード部構造では、カーカスプライの巻き返し部分のタイヤ半径方向外側端を境として、タイヤ半径方向の内外に剛性の段差が生じるため、負荷転動しているときのビード部からサイドウォール部にかけての撓み変形及び周方向剪断変形の繰り返しによって、前記巻き返し部分のタイヤ半径方向外側端及びその近傍に応力が集中するため、そのタイヤ半径方向外側のゴム部材からセパレーションが発生しやすいという問題がある。

そこで、このような問題を解決するため、図１１に示すようなカーカスプライ５２の巻き返し部分５３を、ビードコア５１の周面に沿わせて巻き回した空気入りタイヤが提案されている（特許文献１参照）。この空気入りタイヤを製造するときは、スチールコードが埋め込まれたカーカスプライを塑性変形させて型付けし、曲げ易い状態にしてビードコアに巻き付ける。このとき、カーカスプライ５２の巻き返し部分５３が十分に曲がらず、図１２に示すように、巻き返し部分５３の先端付近がビードコア５１の周面から離れてしまうと、所期の性能を発揮できなくなる。

そこで、巻き返し部分５３がビードコア５１の周面に沿っているか否かを非破壊で検査することが必要になる。従来、タイヤの内部構造を非破壊で検査する装置としては、回転軸を鉛直方向にした姿勢、換言すれば側面を上に向けた状態でコンベアにより搬送されているタイヤに対し、所定の搬送位置にて上方からタイヤの側面全体にＸ線を照射するとともに、タイヤを透過したＸ線をコンベアの下方に配置されたＸ線ラインセンサで検出するようにしたタイヤ内部検査装置（特許文献２参照）、回転軸を水平にした姿勢でタイヤを支持台に載せ、かつ上方から加圧するとともに、トレッドの上方からＸ線を照射し、タイヤ内で散乱したＸ線をサイドウォールの外側にて検出するようにしたタイヤ用ＣＴスキャナ装置（特許文献３参照）、回転軸を鉛直方向にした姿勢でターンテーブル上に載せられたタイヤのサイドウォール部の内面と外面とを挟んでＸ線照射器とＸ線ラインセンサとを配置し、Ｘ線照射器から放射され、サイドウォール部を透過したＸ線をＸ線ラインセンサで検出する動作をターンテーブルを回転させながら行うことにより、タイヤのプライコードの配列ピッチを測定する装置（特許文献４参照）などがある。

しかし、上記タイヤ内部検査装置では、一対のビード部を透過したＸ線を検出しているため、個々のビード部のカーカスプライの巻き返し部分の配置が適正か否かを検出することはできない。また、上記タイヤ用ＣＴスキャナ装置では、Ｘ線照射器を水平方向に移動させ、Ｘ線検出器を鉛直方向に移動させることにより断層像を生成しているため、タイヤ全体の断層像の生成に時間がかかる。さらに、上記プライコードの配列ピッチを測定する装置では、Ｘ線の照射位置、照射方向がそれぞれサイドウォール部、タイヤの回転軸に平行な方向に固定されているため、カーカスプライの巻き返し部分の位置を正確に把握することはできない。
特開２００２−３２１２８９号公報 特開２０００−２４９６６５号公報 特開平７−３２８２９号公報 特開２０００−２９２１３９号公報

本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ビードコアの外側に配置されている金属製部材がビードコアの外周面に対し所定の方向に延びているか否かを正確かつ短時間で判定できるようにすることである。

請求項１の発明は、Ｘ線発生器と、Ｘ線検出器と、前記Ｘ線発生器と前記Ｘ線検出器とを対向させ、かつ間隔を変化させることが可能な保持手段と、前記Ｘ線発生器と前記Ｘ線検出器とが検査対象タイヤのビード部の内面と外面とを挟むように前記保持手段を配置し、かつ前記保持手段を前記タイヤの回転軸に垂直な方向の回りに揺動可能に配置する配置手段と、前記検査対象タイヤと前記配置手段とを相対的にタイヤ周方向へ回転させる回転手段と、前記Ｘ線検出器の検出信号を前記タイヤの周方向位置に対応させる手段と、該手段の出力に基づいて、ビードコアの外側に配置されている金属製部材が、前記周方向位置において前記ビードコアの外周面に対し所定の方向に延びているか否かを判定する手段とを備えたことを特徴とするタイヤ検査装置である。
請求項２の発明は、請求項１記載のタイヤ検査装置において、前記Ｘ線検出器はライン状の検出部を有し、前記配置手段は前記ラインの方向がタイヤ半径方向となるように前記Ｘ線検出器を配置することを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２記載のタイヤ検査装置において、前記Ｘ線検出器の検出信号の増幅率又減衰率を前記ラインの方向の位置に応じて調整可能なレベル調整手段を備えたことを特徴とする。
請求項４の発明は、タイヤのビードコアの外側に配置されている金属性部材が前記ビードコアの外周面に対し所定の方向に延びているか否かを検査するタイヤ検査方法であって、前記タイヤのビード部の内面及び外面を挟んでＸ線発生器及びＸ線検出器を配置する工程と、前記Ｘ線発生器から前記ビードコアの外周面に対し所定の方向にＸ線を照射するとともに、前記ビード部を透過したＸ線を前記Ｘ線検出器で検出する工程と、前記Ｘ線検出器の検出信号を前記タイヤの周方向位置に対応させる工程と、前記検出信号と前記周方向位置との対応関係に基づいて、前記金属製部材が前記周方向位置において前記所定の方向に延びているか否かを判定する工程とを備えたことを特徴とするタイヤ検査方法。
請求項５の発明は、請求項４記載のタイヤ検査方法において、前記所定の方向は略平行な方向であることを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項４記載のタイヤ検査方法において、前記ビードコアの外側は、前記ビードコアのタイヤ半径方向外側であることを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項４記載のタイヤ検査方法において、前記金属性部材はカーカスプライの巻き返し部分であることを特徴とする。

（作用）本発明によれば、Ｘ線発生器からビードコアの外周面に対し所定の方向にＸ線を照射し、タイヤを透過したＸ線をＸ線検出器で検出し、Ｘ線検出器の検出信号をタイヤの周方向位置に対応させ、Ｘ線検出器の検出信号レベルとタイヤ周方向位置との対応関係に基づいて、金属製部材が前記周方向位置において前記所定の方向に延びているか否かを判定する。

本発明によれば、ビードコアの外側に配置されている金属製部材がビードコアの外周面に対し所定の方向に延びているか否かを正確かつ短時間で判定できる。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
図１は本発明の実施形態のタイヤ検査装置の概略構成を示す図である。
このタイヤ検査装置は、装置全体の制御等を行う制御装置１と、回転軸を水平にした状態で保持されているタイヤＴｙを回転させるタイヤ回転装置３と、タイヤＴｙの左右ビード部の外面に対向するように配置されているＸ線発生器５，７と、タイヤＴｙの左右ビード部の内面に対向するように配置されているＸ線検出器９，１１と、Ｘ線発生器５，７を周期的に駆動するための駆動信号を生成する駆動装置１３と、Ｘ線検出器９，１１の出力信号の増幅及びＡ／Ｄ変換を行い制御装置１に出力する増幅・Ａ／Ｄ変換器１５とを備えている。

制御装置１は、ＣＰＵ１２と、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリなどのメモリ１４とを備えている。また、ハードディスク装置などの外部記憶装置１６が接続されている。タイヤ回転装置３、駆動装置１３、及び増幅・Ａ／Ｄ変換器１５は制御装置１の制御により動作する。

図２はタイヤ回転装置３をタイヤＴｙの左側面から見た図である。タイヤ回転装置３は、それぞれが図示されていないモータにより駆動される３個のローラ３１，３３、３５を備えている。ローラ３１，３３、３５は、それらの中心が正三角形の頂点となる位置に配置されており、その三角形内にタイヤＴｙを配置し、ローラ３１，３３、３５をそれぞれの回転軸に垂直な方向へ移動させて、それぞれの外周面をタイヤＴｙのトレッドに押し当てた後、図示のように時計回りに回転させることで、タイヤＴｙを反時計回りに回転させることができる。なお、タイヤＴｙを時計回りに回転させるように構成してもよい。

図３はＸ線発生器５及びＸ線検出器９、並びにそれらの保持手段などをタイヤＴｙの半断面とともに示す図である。Ｘ線発生器５及びＸ線検出器９は、Ｘ線発生器５のＸ線放射面とＸ線検出器９のＸ線検出面とが対向するように、板状の保持体１８に保持されている。また、Ｘ線発生器５、Ｘ線検出器９は、保持体１８上でそれぞれ矢印ｂ、ｃの方向に往復移動可能であり、これによりタイヤＴｙのビード部の厚さに応じてＸ線発生器５、Ｘ線検出器９の対向する面の間隔を変化させることができる。さらに、保持体１８は第１アーム２０の一端に固定され、第１アーム２０の他端は、タイヤＴｙの回転軸に垂直な揺動軸２４を介して第２アーム２２の一端に取り付けられている。従って、第１アーム２０を矢印ｄの方向に揺動させることにより、Ｘ線発生器５からタイヤＴｙのビード部の外面に照射するＸ線の照射方向（照射角度）を変化させることができる。ここで、Ｘ線発生器５、Ｘ線検出器９の矢印ｂ、ｃの方向への移動、及び第１アーム２０を矢印ｄの方向への揺動は制御装置１により制御される。また、図示されていないが、第２アーム２２の他端は立体的（三次元的）に移動可能に構成されているので、第１アーム２０及び第２アーム２２を動作させることにより、Ｘ線発生器５、Ｘ線検出器９がタイヤＴｙのビード部を挟む位置に保持体１８を配置することができる。

図４はＸ線発生器５から放射されたＸ線ＸrがタイヤＴｙを透過してＸ線検出器９に入射する様子を示す図である。Ｘ線発生器５のＸ線放射面には、タイヤＴｙに照射するＸ線Ｘrの幅を狭くしてライン状にするためのスリット５ａが形成されている。このようにライン状に形成されたＸ線ＸrはタイヤＴｙを透過し、Ｘ線ラインセンサからなるＸ線検出器９で検出される。ここで、図４の上下方向、つまりスリット５ａの長手方向及びＸ線ラインセンサの長手方向がタイヤＴｙの半径方向となるようにＸ線発生器５及びＸ線検出器９を配置する。

図５に示すように、Ｘ線検出器９のラインセンサを構成する多数（図示は１３個）の検出素子の出力信号は増幅・Ａ／Ｄ変換器１５に個別に入力され、出力信号毎に増幅及びＡ／Ｄ変換されて、制御装置１に入力される。ここで、個々の検出素子の出力信号の増幅率は検出素子毎に設定可能であり、図６に示すように、不良品領域の増幅率βを良品領域の増幅率αよりも高めている。良品領域、不良品領域は、具体的には図７に示すように、タイヤＴｙのビード部を挟んでＸ線発生器５及びＸ線検出器９を対向させ、Ｘ線発生器５から放射されたＸ線ＸrをＸ線検出器９で検出するときに、ビードコア５１のタイヤ半径方向外側の周面５１ａに略平行な所定幅の領域を良品領域とし、そのタイヤ半径方向外側を不良品領域としている。そして、図８に示すように、タイヤＴｙの周方向位置毎に、良品領域、不良品領域の各々の全ての検出素子の出力電流を増幅して加算し、その合計値（電流値）が閾値以下の場合、不良区間とする。

ここで、不良品領域の増幅率βを良品領域の増幅率αよりも高めているので、不良品領域に金属部材（ここでは、カーカスプライの巻き返し部分の端部）が入ることによる減少するＸ線検出器９の検出電流の減少量も増幅している。これにより、Ｘ線検出器９の全ての検出素子の出力電流を増幅して加算した合計値の振れ幅が大きくなる。従って、その合計値のみを監視の対象とすることにより、容易に不良区間の判定が行える。なお、図６では、説明を分かり易くするため、良品領域の増幅率α、不良品領域の増幅率βをともに一定値としたが、実際にはタイヤＴｙのビード部の厚みがＸ線検出器９のラインセンサの配列方向で一定でないことなどの影響により良品領域内、不良品領域内で一定になるとは限らない。これらの増幅率は予めキャリブレーションを行うことにより決定し、メモリ１４に格納しておく。

以上、Ｘ線発生器５及びＸ線検出器９に関連する部分ついて説明したが、Ｘ線発生器７及びＸ線検出器１１に関連する部分も同様に構成されている。

次に、以上の構成を有するタイヤ検査装置により、タイヤＴｙのカーカスプライの巻き返し部分がビードコア５１のタイヤ半径方向外側の周面に沿って配置されているか否かを判定する手順を説明する。ここで、以下の手順の前提として、図示しないタイヤ運搬手段により、回転軸を水平にした状態のタイヤＴｙがタイヤ検査装置の所定の位置（図２参照）に配置されているものとする。

まず制御装置１の制御により、第２アーム２２を動作させて、図３に示すように、Ｘ線発生器５及びＸ線検出器９がタイヤＴｙのビード部を挟むように保持体１８を配置する。このとき、Ｘ線発生器５とＸ線検出器９との間隔はタイヤＴｙのビード部の厚さに応じて調整する。Ｘ線発生器７及びＸ線検出器１１についても同様である。次いで、第１アーム２０を動作させて、Ｘ線発生器５及びＸ線検出器９とタイヤＴｙのビード部との関係が図９Ａに示す位置関係、つまりＸ線発生器５から放射されるＸ線Ｘrの照射位置がビードコア５１のタイヤ半径方向外側の外周面５１ａのタイヤ半径方向外側の不良品領域、照射方向が外周面５１ａに略平行になるように保持体１８を配置する。

次に制御装置１の制御により、タイヤ回転装置３を一定の低速で回転させる。次いで、駆動装置１３に対し、Ｘ線発生器５及び７に周期的な駆動信号を与えるように制御するとともに、増幅・Ａ／Ｄ変換器１５に対し、上記駆動信号と同期したタイミングでＸ線検出器９及び１１の出力信号を処理するように制御する。

これにより、Ｘ線発生器５及びＸ線検出器９、並びにＸ線発生器７及びＸ線検出器１１とタイヤＴｙのビード部との関係が図９Ａに示す状態を維持したまま、タイヤＴｙが回転するとともに、Ｘ線発生器５及び７から一定周期で放射され、タイヤＴｙのビードコア５１のタイヤ半径方向外側の外周面５１ａのタイヤ半径方向外側を透過したＸ線がＸ線検出器９及び１１で検出され、増幅・Ａ／Ｄ変換器１５により、Ｘ線検出器９及び１１の各々を構成するラインセンサの素子毎に所定の増幅率で増幅され、デジタル値に変換された後に制御装置１に入力される。ここでは、Ｘ線検出器９及び１１の各々を構成するラインセンサの全ての検出素子で検出されるＸ線は不良品領域を通ったものであるから、全て増幅率βで増幅される。

このとき、図９Ａに示すように、カーカスプライ５２の巻き返し部分５３がビードコア５１の外周面５１ａに沿って配置されている（良品領域に存在する）場合は、Ｘ線発生器５から放射されたＸ線Ｘrは巻き返し部分５３を透過せずにＸ線検出器９に到達する。これに対し、図９Ｂに示すように、巻き返し部分５３がビードコア５１の外周面５１ａに沿っていない（不良品領域に存在する）場合は、Ｘ線発生器５から放射されたＸ線Ｘrは巻き返し部分５３を透過してＸ線検出器９に到達する。ここで、金属に対するＸ線透過率はゴムに対するＸ線透過率よりも小さいので、巻き返し部分５３が不良品領域に存在する場合は、良品領域に存在する場合と比べ、Ｘ線検出器９の出力電流のレベルが低下する。従って、図９Ｂの場合のＸ線検出器９を構成するラインセンサの全ての検出素子の出力電流を増幅し加算した合計値は、図９Ａの場合よりも小さくなるので、二つの合計値の間に閾値を設定することにより、巻き返し部分５３が不良品領域に存在するか否かを判定することができる。

図８を参照しながら説明したように、タイヤＴｙの周方向位置毎に、Ｘ線検出器９及びＸ線検出器１１のそれぞれのラインセンサを構成する全ての検出素子の出力電流を増幅した値（電流）の合計値と所定の閾値との大小関係に基づいて、カーカスプライ５２の巻き返し部分５３が不良か否かを判定することができるので、制御装置１は、増幅・Ａ／Ｄ変換器１５から出力されたタイヤ１周分のデータをタイヤＴｙの周方向位置と対応させることにより、図１０に示すような、タイヤＴｙの周方向位置（０〜３６０度）の全体における不良箇所の有無のデータを生成することができる。この図において、Ｌ、ＲはそれぞれタイヤＴｙの左、右のビード部のデータである。なお、増幅・Ａ／Ｄ変換器１５の出力データと、タイヤＴｙの周方向位置との対応付けは、例えば駆動装置１３がＸ線発生器５及び７に供給する駆動信号の周期及び位相をタイヤ回転装置３の回転周期及び位相と関連させることにより行うことができる。

以上説明したように、本発明の実施形態のタイヤ検査装置によれば、Ｘ線発生器からビードコア５１のタイヤ半径方向外側の外周面５１ａに対し略平行にＸ線を照射し、タイヤＴyを透過したＸ線をＸ線検出器９及び１１で検出し、Ｘ線検出器９及び１１の出力電流をタイヤＴyの周方向位置に対応させ、Ｘ線検出器９及び１１の出力電流レベルとタイヤ周方向位置との対応関係に基づいて、タイヤＴyのカーカスプライ５２の巻き返し部分５３がビードコア５１のタイヤ半径方向外側の外周面５１ａに沿って配置されているか否かを判定することにより、カーカスプライ５２の巻き返し部分５３が不良か否かを正確かつ短時間に判定することができる。

なお、以上の実施形態では、タイヤ回転装置３によりタイヤＴｙを回転させたが、タイヤＴｙを回転させる代わりに保持体１８がタイヤＴｙの周方向に回転するように構成してもよい。また、以上の実施形態では、Ｘ線検出器９及び１１の各々のラインセンサを構成する素子毎に増幅・Ａ／Ｄ変換器１５の増幅率の設定を可能にしたが、ラインセンサを構成する素子毎に減衰器を設定可能に構成してもよい。さらに、以上の実施形態では、図１０に示すような検出電流レベル対周方向位置のデータを生成しているが、そのデータに加えて、二次元の画像データを生成してもよい。さらに、以上の実施形態では、Ｘ線を用いているが、Ｘ線以外の電磁波（ミリ波など）や超音波を用いてもよい。

本発明の実施形態のタイヤ検査装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態のタイヤ回転装置をタイヤの左側面から見た図である。 本発明の実施形態のＸ線発生器及びＸ線検出器、並びにそれらの保持手段などをタイヤの半断面とともに示す図である。 本発明の実施形態のＸ線発生器から放射されたＸ線がタイヤを透過してＸ線検出器に入射する様子を示す図である。 本発明の実施形態のＸ線検出器の検出素子と増幅・Ａ／Ｄ変換器との接続関係を示す図である。 本発明の実施形態のＸ線検出器の検出素子と増幅率との関係を示す図である。 本発明の実施形態のタイヤ検査装置における良品領域及び不良品領域を示す図である。 本発明の実施形態のタイヤ検査装置において不良区間を判定する原理を説明するための図である。 本発明の実施形態のタイヤ検査装置において、Ｘ線発生器から放射されたＸ線が良品領域、不良品領域を透過してＸ線検出器に到達する様子を示す図である。 本発明の実施形態のタイヤ検査装置にて生成されるタイヤの周方向位置の全体における不良箇所の有無のデータを示す図である。 カーカスプライの巻き返し部分をビードコアの周面に沿わせて巻き回した空気入りタイヤを示す図である。 図１１に示すタイヤにおいて、巻き返し部分が十分に曲がらずビードコアの周面から離れている状態を示す図である。

符号の説明

１・・・制御装置、３・・・タイヤ回転装置、５，７・・・Ｘ線発生器、９，１１・・・Ｘ線検出器、１３・・・駆動装置、１５・・・増幅・Ａ／Ｄ変換器、１８・・・保持体、２０・・・第１アーム、２２・・・第２アーム、２４・・・揺動軸、３１，３３，３５・・・ローラ、５１・・・ビードコア、５２・・・カーカスプライ、５３・・・巻き返し部分、Ｔｙ・・・タイヤ、Ｘｒ・・・Ｘ線。

Claims (7)

1. Ｘ線発生器と、Ｘ線検出器と、前記Ｘ線発生器と前記Ｘ線検出器とを対向させ、かつ間隔を変化させることが可能な保持手段と、前記Ｘ線発生器と前記Ｘ線検出器とが検査対象タイヤのビード部の内面と外面とを挟むように前記保持手段を配置し、かつ前記保持手段を前記タイヤの回転軸に垂直な方向の回りに揺動可能に配置する配置手段と、前記検査対象タイヤと前記配置手段とを相対的にタイヤ周方向へ回転させる回転手段と、前記Ｘ線検出器の検出信号を前記タイヤの周方向位置に対応させる手段と、該手段の出力に基づいて、ビードコアの外側に配置されている金属製部材が、前記周方向位置において前記ビードコアの外周面に対し所定の方向に延びているか否かを判定する手段とを備えたことを特徴とするタイヤ検査装置。
2. 請求項１記載のタイヤ検査装置において、
   前記Ｘ線検出器はライン状の検出部を有し、前記配置手段は前記ラインの方向がタイヤ半径方向となるように前記Ｘ線検出器を配置することを特徴とするタイヤ検査装置。
3. 請求項２記載のタイヤ検査装置において、
   前記Ｘ線検出器の検出信号の増幅率又減衰率を前記ラインの方向の位置に応じて調整可能なレベル調整手段を備えたことを特徴とするタイヤ検査装置。
4. タイヤのビードコアの外側に配置されている金属性部材が前記ビードコアの外周面に対し所定の方向に延びているか否かを検査するタイヤ検査方法であって、
   前記タイヤのビード部の内面及び外面を挟んでＸ線発生器及びＸ線検出器を配置する工程と、前記Ｘ線発生器から前記ビードコアの外周面に対し所定の方向にＸ線を照射するとともに、前記ビード部を透過したＸ線を前記Ｘ線検出器で検出する工程と、前記Ｘ線検出器の検出信号を前記タイヤの周方向位置に対応させる工程と、前記検出信号と前記周方向位置との対応関係に基づいて、前記金属製部材が前記周方向位置において前記所定の方向に延びているか否かを判定する工程とを備えたことを特徴とするタイヤ検査方法。
5. 請求項４記載のタイヤ検査方法において、
   前記所定の方向は略平行な方向であることを特徴とするタイヤ検査方法。
6. 請求項４記載のタイヤ検査方法において、
   前記ビードコアの外側は、前記ビードコアのタイヤ半径方向外側であることを特徴とするタイヤ検査方法。
7. 請求項４記載のタイヤ検査方法において、
   前記金属性部材はカーカスプライの巻き返し部分であることを特徴とするタイヤ検査方法。

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