JP2009031034A - タイヤのラジアルランナウト測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】面倒な作業を不要としながら、ノイズを少なくし構造も簡単とする。
【解決手段】測定センサ36と制御部40とを信号線41のみを介して接続するようにしたので、これらの間に従来のようなセンサコントローラ、アナログ入力ユニットが介装されることはなく、ノイズが少なくなり、構造も簡単となる。しかも、制御部40は、測定センサ36からの測定結果を基に測定タイヤ22のラジアルランナウトを求めることに特化された専用のものであるため、波形解析処理プログラムをインストールする必要はなく、面倒な作業が不要となる。
【選択図】図２

Description

この発明は、タイヤのラジアルランナウトを測定する測定方法および装置に関する。

従来のタイヤのラジアルランナウト測定方法および装置としては、例えば以下の特許文献１に記載されているようなものが知られている。
特開平７−２４３９４７号公報

このものは、測定タイヤを軸線回りに回転させる回転手段と、測定タイヤの半径方向外側に静置され、回転している測定タイヤのトレッド部外周における半径方向変位を測定する測定センサと、前記測定センサからの測定結果を基に測定タイヤのラジアルランナウトを求めるユニフォミティマシンの制御部とを備えたものである。ここで、前述の制御部はＲＦＶ等の種々の値を求めるものであるため、汎用のコンピュータ、プログラマブルコントローラが使用されており、この結果、前述した測定センサと制御部との間には、通常、センサコントローラ、アナログ入力ユニットが介装される。

しかしながら、このような従来のタイヤのラジアルランナウト測定方法および装置にあっては、測定センサと制御部との間にセンサコントローラ、アナログ入力ユニットが介装されているため、ノイズが入り易く、また、構造が複雑となってしまうという課題があった。さらに、ユニフォミティマシンの制御部にラジアルランナウトを求めるための波形解析処理プログラムをインストールしなければならず、作業が面倒になってしまうという課題もあった。

この発明は、面倒な作業を不要としながら、ノイズが少なく構造も簡単であるタイヤのラジアルランナウト測定方法および装置を提供することを目的とする。

このような目的は、第１に、測定タイヤを回転手段により軸線回りに回転させながら、該測定タイヤの半径方向外側に静置された測定センサにより、測定タイヤのトレッド部外周における半径方向変位をほぼ１周分測定する工程と、前記測定センサに信号線のみを介して接続された専用の制御部に前記測定センサからの測定結果を出力し、該測定結果を基に制御部によって測定タイヤのラジアルランナウトを求めるようにしたタイヤのラジアルランナウト測定方法により、達成することができる。

第２に、測定タイヤを軸線回りに回転させる回転手段と、測定タイヤの半径方向外側に静置され、回転している測定タイヤのトレッド部外周における半径方向変位をほぼ１周分だけ測定する測定センサと、前記測定センサに信号線のみを介して接続され、前記測定センサからの測定結果を基に測定タイヤのラジアルランナウトを求めることに特化された専用の制御部とを備えたタイヤのラジアルランナウト測定装置により、達成することができる。

この発明においては、測定センサと制御部とを信号線のみを介して接続するようにしたので、これらの間にセンサコントローラ、アナログ入力ユニットが介装されている場合に比較し、ノイズが少なくなり、構造も簡単となる。しかも、制御部は、測定センサからの測定結果を基に測定タイヤのラジアルランナウトを求めることに特化された専用のものであるため、波形解析処理プログラムをインストールする必要もなく、面倒な作業が不要となる。

また、請求項２に記載のように構成すれば、小さな凹凸がラジアルランナウトに影響を与える事態を効果的に抑制することができ、また、請求項３に記載のように構成すれば、製品タイヤとして出荷できるか否かを容易に知ることができ、さらに、請求項５に記載のように構成すれば、測定精度を向上させながら、半径方向変位の測定時に測定タイヤが傷付く事態を防止することができる。

以下、この発明の実施形態１を図面に基づいて説明する。
図１において、11は床面12上に立設された門型の支持フレームであり、この支持フレーム11の一側に位置する垂直部11ａの高さ方向中央部には他側に位置する垂直部11ｂに向かって水平に延びる接離機構としてのシリンダ13が取付けられている。そして、このシリンダ13のピストンロッド14の先端部（他端部）は一側支持リム15に固定された軸受16に挿入されており、この結果、該一側支持リム15は軸受16、シリンダ13を介して支持フレーム11に回転可能に支持されることになる。なお、前記接離機構として、ねじ機構、ラック・ピニオン機構等を用いてもよい。

一方、前記垂直部11ｂの高さ方向中央部でその一側面には軸受19が固定され、この軸受19内には前記シリンダ13と同軸である回転軸20が挿入されている。また、この回転軸20の一側端には前記一側支持リム15と対をなす他側支持リム21が固定されており、この結果、この他側支持リム21は軸受19、回転軸20を介して支持フレーム11に回転可能に支持されていることになる。そして、前記シリンダ13が作動してピストンロッド14が突出したり引っ込んだりすると、一対の一側、他側支持リム15、21のうち、少なくともいずれか一方、ここでは一側支持リム15のみが軸方向に移動し、互いに接近離隔する。

また、これら一側、他側支持リム15、21はいずれも略円筒状をしたビードシート部15ａ、21ａを有する。そして、前記一側、他側支持リム15、21間に測定タイヤ（製品タイヤ）22が搬入された後、前記シリンダ13が作動して一側支持リム15が他側支持リム21に接近すると、これら一側、他側支持リム15、21のビードシート部15ａ、21ａに測定タイヤ22のビード部23がそれぞれ着座される。これにより、該測定タイヤ22は一側、他側支持リム15、21に装着されるが、その後、該測定タイヤ22の内室に内圧が充填される。

前記垂直部11ｂより他側の床面12上にはベース25および駆動モータ26が設置され、この駆動モータ26の出力軸27に固定されたプーリ28と前記回転軸20に固定されたプーリ29との間にはタイミングベルト30が掛け渡されている。この結果、前記駆動モータ26が作動して出力軸27が回転すると、一側、他側支持リム15、21および内圧が充填された測定タイヤ22は軸線回りに一体的に回転する。前述した回転軸20、駆動モータ26、プーリ28、29、タイミングベルト30は全体として、ラジアルランナウトを測定する測定タイヤ22を一側、他側支持リム15、21と共に軸線回りに回転させる回転手段31を構成する。なお、この発明においては、回転手段として、駆動モータ単体、あるいは、駆動モータおよび歯車減速機構を用いてもよい。

ここで、前述した一側、他側支持リム15、21は下記規格に記載されている適用サイズにおける標準リム（または、"DESIGN RIM"、 "Recommended Rim"）と形状が実質上同一のリムである。また、このときの内圧は下記規格に記載されている適用サイズ・プライレーティングにおける最大荷重（最大負荷能力）に対応する空気圧のことである。そして、規格とは、タイヤが生産または使用される地域に有効な産業規格によって決められており、例えば、アメリカ合衆国では「The Tire and Rim Association Inc. のYear Book」で、欧州では「The European Tire and Rim Technical Organization の Standards Manual」で、日本では「日本自動車タイヤ協会のJATMA Year Book」が相当する。

図２において、35は前記一側、他側支持リム15、21に装着されている測定タイヤ22の前方に設置された取付けプレートであり、この取付けプレート35には複数、ここでは３個の測定センサ36が取付け位置を調節可能に取付けられており、この結果、これら測定センサ36は測定タイヤ22の半径方向外側に静置されていることになる。そして、これらの測定センサ36は前記測定タイヤ22のトレッド部37外周に沿って測定タイヤ22の軸方向に離れて設置されており、ここでは、トレッドセンター38に対向して１個の測定センサ36ａが、また、ショルダー部39にそれぞれ対向して２個の測定センサ36ｂ、36ｃが設置されている。

なお、前述の測定センサ36として、測定タイヤ22のトレッド部37外周に転がり接触する検出ローラを備えた接触式センサを用いてもよいが、レーザー変位計、超音波センサ等の非接触式センサを用いると、測定精度を向上させながら、測定タイヤ22の半径方向変位の測定時に該測定タイヤ22が傷付く事態を防止することができるため、好ましい。なお、前述の測定センサ36は測定タイヤ22の軸方向に離して４個以上設置してもよい。

また、これら測定センサ36ａ、ｂ、ｃと、支持フレーム11から離れた位置に設置された１台の制御部40とは信号線41のみを介して接続されており、従来のように途中にセンサコントローラ、アナログ入力ユニットが介装されることはないため、ノイズが少なくなり、構造も簡単となる。そして、回転手段31により測定タイヤ22が軸線回りに回転しているとき、各測定センサ36ａ、ｂ、ｃはこれらから測定タイヤ22のトレッド部37、詳しくはトレッドセンター38、ショルダー部39外周までの距離、結果的には測定タイヤ22のトレッド部37外周における半径方向変位（設計値からのずれ）と同義を、ほぼ１周分だけ測定し、これらの測定結果をアナログ量で制御部40にそれぞれ出力する。このとき、測定センサ36から出力される値は、トレッド部37外周に設定値からのずれが存在しないときを、零とする。

43は駆動モータ26の出力軸27に連結されたエンコーダ（図１参照）であり、このエンコーダ43は出力軸27の回転を検出することで、測定タイヤ22の回転を検出する。そして、このエンコーダ43と前記制御部40とは信号線44により接続されており、この結果、エンコーダ43によって検出された測定タイヤ22の回転は制御部40に出力される。

前記制御部40はサンプリング手段47を有し、このサンプリング手段47は、エンコーダ43からの検出結果に基づいて測定タイヤ22が微小な一定角度だけ回転する毎に、測定センサ36の検出結果（アナログ量）からサンプリングを次々と多数回行い、その結果をサンプリングデータ（ディジタル量）として記憶手段48に格納する。ここで、前述のサンプリング回数は、測定タイヤ22の１回転当たり、数十から数千程度とすることが、多大の処理時間を要することなく、正確なラジアルランナウトを測定することができるので、好ましい。なお、図３（ａ）に前述のサンプリングデータを繋いだ曲線を示している。

次に、制御部40の演算手段49は、記憶手段48からサンプリングデータを呼び出すとともに、測定タイヤ22の半径（設計値）から各サンプリングデータを減算し、その減算結果を減算データとして記憶手段48にそれぞれ格納する。このように減算を行うことで、各測定点（トレッドセンター38、ショルダー部39）での測定タイヤ22の軸線からトレッド部37外周までの距離がほぼ１周分求められる。なお、図３（ｂ）に前述の減算データを繋いだ曲線を示している。

その後、前記演算手段49は前述した減算データを記憶手段48から呼び出して、各サンプリング位置における減算データ（測定データ）の移動平均を測定タイヤ22の１回転分だけ求め、その値を移動平均データとして記憶手段48に格納する。ここで、移動平均を求めるとは、順序よく並んだ所定の平均回数分、例えば32個の減算（測定）データを取り出してその総和を求めた後、その総和を前記平均回数で除して平均値を求める演算を、各サンプリング位置における減算（測定）データについて次々と行うことをいう。

このようにして求められた移動平均データは、減算データの曲線に対する接線（微分値）に近似した値となる。なお、図３（ｃ）に前述の移動平均データを繋いだ曲線を示している。次に、前記演算手段49は移動平均データの値が零である位置が測定タイヤ22の周上のどの位置であるかを求め、該零となった位置を中心としてある範囲Ｐ、例えば前記平均回数分と同一の32個内における減算データの値を、いずれの零となった位置においても、図３（ｃ）では４つの位置においても呼び出す。

そして、全て（４つ）の箇所での範囲Ｐ内における減算データの中で最大値と最小値とを求め、最大値から最小値を減算してその結果を測定タイヤ22のラジアルランナウトとする。このように制御部40により測定センサ36の測定結果から多数の測定データをサンプリングするとともに、所定の平均回数における前記測定データの移動平均を求め、この移動平均から測定タイヤ22のラジアルランナウトを求めるようにすれば、小さな凹凸があっても、移動平均を求める際にこれらが平均化されるため、ラジアルランナウトに影響を与える事態を効果的に抑制することができる。

また、前述した最大値、最小値、ラジアルランナウト等はディジタル量として制御部40から表示部等に出力可能である。このように制御部40は測定タイヤ22のラジアルランナウトを求めることに特化された専用のものであり、従来のように波形解析処理プログラムをインストールする必要はないため、面倒な作業が不要となる。

52は前記制御部40に信号線53を介して接続された判定部であり、この判定部52は前記制御部40から入力されたラジアルランナウトの値と予め設定された設定値とを比較し、ラジアルランナウトの値が設定値より大であるときには、測定タイヤ22が不合格であると判定し、一方、ラジアルランナウトの値が設定値より小であるときには、測定タイヤ22は合格であると判定する。このように求めた測定タイヤ22のラジアルランナウトを基にタイヤの合否を判定部52を用いて判定するようにすれば、測定タイヤ22が製品タイヤとして出荷できるか否かを容易に知ることができる。

次に、前記実施形態１の作用について説明する。
測定タイヤ22のラジアルランナウトを測定する場合には、まず、該測定タイヤ22を一側、他側支持リム15、21間に搬送装置により搬入した後、シリンダ13を作動して一側支持リム15を他側支持リム21に接近させ、これら一側、他側支持リム15、21に測定タイヤ22を装着するとともに、該測定タイヤ22の内室に内圧を充填する。

次に、駆動モータ26を作動して一側、他側支持リム15、21および内圧が充填された測定タイヤ22を軸線回りに一体的に回転させるが、このとき、各測定センサ36はこれらから測定タイヤ22のトレッド部37、詳しくはトレッドセンター38、ショルダー部39外周までの距離を測定タイヤ22のほぼ１周分、ここでは１周より若干広い範囲で測定し、これらの測定結果を制御部40に次々と出力する。

このとき、エンコーダ43からは測定タイヤ22（出力軸27）の回転を検出した結果が制御部40に出力されているので、該制御部40のサンプリング手段47はエンコーダ43からの検出結果に基づいて測定タイヤ22が微小な一定角度だけ回転する毎に、測定センサ36の検出結果からサンプリングを行い、多数個のサンプリング結果をサンプリングデータとして記憶手段48に格納する。

次に、制御部40の演算手段49は、記憶手段48からサンプリングデータを呼び出すとともに、測定タイヤ22の半径（設計値）から各サンプリングデータを減算し、その減算結果を減算データとして記憶手段48にそれぞれ格納する。その後、前記演算手段49は減算データを記憶手段48から呼び出して、各サンプリング位置おける減算データ（測定データ）の移動平均を測定タイヤ22の１回転分だけ求め、その値を移動平均データとして記憶手段48に格納する。

次に、演算手段49は移動平均データの値が零である位置が測定タイヤ22の周上のどの位置であるかを求め、該零となった位置を中心としてある範囲Ｐ内における減算データの値を、いずれの零となった位置においても呼び出す。そして、全ての箇所での範囲Ｐ内における減算データの中で最大値と最小値とを求め、最大値から最小値を減算してその結果を測定タイヤ22のラジアルランナウトとする。その後、制御部40から判定部52にラジアルランナウトの値が入力されるが、このとき、判定部52はラジアルランナウトの値と予め設定された設定値とを比較し、タイヤの合否を判定する。

この発明は、タイヤのラジアルランナウトを測定する産業分野に適用できる。

この発明の実施形態１を示す一部破断正面図である。 測定センサ近傍の平面図である。 サンプリングデータ、減算データ、移動平均データを示すグラフである。

符号の説明

22…測定タイヤ 31…回転手段
36…測定センサ 37…トレッド部
40…制御部 41…信号線

Claims (5)

1. 測定タイヤを回転手段により軸線回りに回転させながら、該測定タイヤの半径方向外側に静置された測定センサにより、測定タイヤのトレッド部外周における半径方向変位をほぼ１周分測定する工程と、前記測定センサに信号線のみを介して接続された専用の制御部に前記測定センサからの測定結果を出力し、該測定結果を基に制御部によって測定タイヤのラジアルランナウトを求めるようにしたことを特徴とするタイヤのラジアルランナウト測定方法。
2. 前記制御部によって前記測定結果から多数の測定データをサンプリングするとともに、所定の平均回数における前記測定データの移動平均を求め、この移動平均から測定タイヤのラジアルランナウトを求めるようにした請求項１記載のタイヤのラジアルランナウト測定方法。
3. 前記求めた測定タイヤのラジアルランナウトを基にタイヤの合否を判定するようにした請求項１または２記載のタイヤのラジアルランナウト測定方法。
4. 測定タイヤを軸線回りに回転させる回転手段と、測定タイヤの半径方向外側に静置され、回転している測定タイヤのトレッド部外周における半径方向変位をほぼ１周分だけ測定する測定センサと、前記測定センサに信号線のみを介して接続され、前記測定センサからの測定結果を基に測定タイヤのラジアルランナウトを求めることに特化された専用の制御部とを備えたことを特徴とするタイヤのラジアルランナウト測定装置。
5. 前記測定センサとして非接触式センサを用いた請求項４記載のタイヤのラジアルランナウト測定装置。

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