JP2010091369A

JP2010091369A - 金属検出方法及びそのシステム

Info

Publication number: JP2010091369A
Application number: JP2008260659A
Authority: JP
Inventors: Shingo Mitani; 慎吾三谷; Hiroaki Muto; 宏明武藤
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2008-10-07
Filing date: 2008-10-07
Publication date: 2010-04-22
Anticipated expiration: 2028-10-07
Also published as: JP5223580B2

Abstract

【課題】カーボンブラック配合量の多いゴムであっても検出感度を低下させずに金属異物の検出を行うことのできる金属検出方法及びそのシステムを提供する。
【解決手段】被検査ゴムＡのカーボンブラック配合量が所定の基準値よりも少ない場合は、鉄に対応する第１の位相角範囲とステンレスに対応する第２の位相角範囲でそれぞれ変化信号を検波し、被検査ゴムＡのカーボンブラック配合量が所定の基準値以上の場合は、検出波の積分値が鉄及びステンレスよりも小さくなる第３の位相角範囲で変化信号を検波するようにしているので、カーボンブラック配合量の少ないゴムの場合は、検出感度を低下させることなく金属異物の検出を行うことができ、カーボンブラック配合量の多いゴムの場合でも、カーボンブラック高配合ゴムの変化信号の影響を受けることなく金属異物の検出を行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばタイヤの製造工程において、タイヤ構成部材として成形される前のゴムに対する金属異物の有無を検査するための金属検出方法及びそのシステムに関するものである。

一般に、タイヤの製造工程において、混練機から搬送されたゴム（コンパウンド）はシート状に圧延された後、押出機によって所定のタイヤ構成部材として成形される。その際、成形前のゴムに金属異物が混入していないかを金属検出機を用いて検査するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。

この検査に用いられる金属検出機としては、所定周波数の磁界中を被検査ゴムが通過することにより生ずる磁界の変化に応じた変化信号を所定の位相角の範囲で検波し、その検波範囲における変化信号の検出波の積分値が所定の大きさ以上か否かを判定することにより金属異物を検出するようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００６−３００８１３号公報特開２００７−４７０５７号公報

ところで、タイヤの製造に用いられるゴムにはカーボンブラックが配合されており、カーボンブラック配合量はゴムの仕様によって異なるが、カーボンブラック配合量の多いゴムは導電性が高くなり、非磁性体金属に近い性状を示す場合がある。このため、前記金属検出機では、例えば鉄やステンレス等の所定の種類の金属に対応する位相角の範囲で検波する際、カーボンブラック高配合ゴムによる変化信号が発生し、検波範囲でのカーボンブラック高配合ゴムの検出波の積分値の大きさが金属の検出基準値を超えると、金属異物の検出が不可能となる。そこで、周波数を低くして検出すれば、カーボンブラック高配合ゴムによる検出波の積分値を基準値よりも小さく抑えることができるが、その分だけ鉄やステンレス等の金属異物の検出感度も低下するため、小さい金属異物を検出することができなくなるという問題点があった。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、カーボンブラック配合量の多いゴムであっても検出感度を低下させずに金属異物の検出を行うことのできる金属検出方法及びそのシステムを提供することにある。

本発明は前記目的を達成するために、所定周波数の磁界中を被検査ゴムが通過することにより生ずる磁界の変化に応じた変化信号を所定の位相角の範囲で検波し、その範囲における変化信号の検出波の積分値に基づいて金属異物の有無を判定する金属検出方法において、前記被検査ゴムのカーボンブラック配合量が所定の基準値よりも少ない場合は、変化信号を所定の種類の金属に対応する位相角の範囲で検波し、その検出波の積分値が所定の大きさ以上か否かを判定することにより金属異物を検出し、被検査ゴムのカーボンブラック配合量が前記基準値以上の場合は、変化信号を検出波の積分値が前記所定の種類の金属よりも小さくなる他の位相角の範囲で検波し、その検出波の積分値が所定の大きさ以上か否かを判定することにより金属異物を検出するようにしている。

これにより、被検査ゴムのカーボンブラック配合量が所定の基準値よりも少ない場合は、所定の種類の金属に対応する位相角の範囲で変化信号が検波されることから、所定の種類の金属の検出感度が低下することがない。また、被検査ゴムのカーボンブラック配合量が前記基準値以上の場合は、検出波の積分値が前記所定の種類の金属よりも小さくなる他の位相角の範囲で変化信号が検波されることから、カーボンブラック配合量の多いゴムであっても、検波範囲でのカーボンブラック高配合ゴムの検出波の積分値の大きさが前記所定の種類の金属を超えることがなく、金属異物の検出が可能となる。

また、本発明は前記目的を達成するために、所定周波数の磁界中を被検査ゴムが通過することにより生ずる磁界の変化に応じた変化信号を所定の位相角の範囲で検波し、その範囲における変化信号の検出波の積分値に基づいて金属異物の有無を判定する金属検出システムにおいて、前記変化信号を所定の種類の金属に対応する位相角の範囲で検波し、その検出波の積分値が所定の大きさ以上か否かを判定することにより金属異物を検出する第１の検出手段と、変化信号を第１の検出手段とは異なる他の位相角の範囲で検波し、その検出波の積分値が所定の大きさ以上か否かを判定することにより金属異物を検出する第２の検出手段と、被検査ゴムのカーボンブラック配合量が所定の基準値よりも少ない場合は第１の検出手段により金属異物の有無を判定し、被検査ゴムのカーボンブラック配合量が前記基準値以上の場合は、前記他の位相角の範囲を検出波の積分値が前記所定の種類の金属よりも小さくなる位相角の範囲に設定して第２の検出手段により金属異物の有無を判定する検出制御手段とを備えている。

これにより、被検査ゴムのカーボンブラック配合量が所定の基準値よりも少ない場合は、第１の検出手段によって所定の種類の金属に対応する位相角の範囲で変化信号が検波されることから、所定の種類の金属の検出感度が低下することがない。また、被検査ゴムのカーボンブラック配合量が前記基準値以上の場合は、第２の検出手段によって検出波の積分値が前記所定の種類の金属よりも小さくなる他の位相角の範囲で変化信号が検波されることから、カーボンブラック配合量の多いゴムであっても、検波範囲でのカーボンブラック高配合ゴムの検出波の積分値の大きさが前記所定の種類の金属を超えることがなく、金属異物の検出が可能となる。

本発明によれば、カーボンブラック配合量の少ないゴムの場合は、検出感度を低下させることなく金属異物の検出を行うことができ、カーボンブラック配合量の多いゴムの場合でも、カーボンブラック高配合ゴムの変化信号の影響を受けることなく金属異物の検出を行うことができるので、誤検出を生ずることなく小さな金属異物の検出が可能になり、金属異物混入検査の信頼性を向上させることができる。

図１乃至図７は本発明の一実施形態を示すもので、図１は金属検出システムの構成図、図２はカーボンブラック配合量に対する検出モードと位相角範囲の設定を示す図、図３及び図４は第１の検出モードにおける検出波を示す図、図５及び図６は第２の検出モードにおける検出波を示す図、図７は検出制御部の動作を示すフローチャートである。

この金属検出システムは、シート状に形成された被検査ゴムＡ（コンパウンド）が押出機Ｂに投入される前に通過する検出機１と、検出機１の検出モードを設定する検出制御部２と、検出制御部２に被検査ゴムＡのカーボンブラック配合量に関する情報を送信するゴム仕様情報送信部３と、カーボンブラック配合量に応じた検出モードの設定情報が記憶された記憶部４とを備えている。

検出機１は、所定周波数の磁界中を被検査ゴムＡが通過することにより生ずる磁界の変化に応じた変化信号を所定の位相角の範囲で検波し、その範囲における変化信号の検出波の積分値に基づいて金属異物の有無を判定する周知の機器からなり、位相角の範囲は検出制御部２によって設定される。

検出制御部２は、被検査ゴムＡのカーボンブラック配合量に応じて検出機１の検出モードを第１の検出モードと第２の検出モードの何れか一方に設定し、鉄とステンレスの二種類の金属異物の有無を判定するようになっている。第１の検出モードは、鉄に対応する第１の位相角範囲Ｌ1 （−９０゜〜９０゜）とステンレスに対応する第２の位相角範囲Ｌ2 （０゜〜１８０゜）でそれぞれ変化信号を検波し、その検出波の積分値が所定の検出基準値以上か否かを判定することにより金属異物を検出するようになっている。第２の検出モードは、第１及び第２の位相角範囲Ｌ1 ，Ｌ2 とは異なる第３の位相角範囲Ｌ3 で検波し、その検出波の積分値が所定の検出基準値以上か否かを判定することにより金属異物を検出するようになっている。

ゴム仕様情報送信部３は、押出機Ｂに投入されるゴムＡの仕様情報を各バッチごとに有しており、カーボンブラック配合量に関するゴムＡの仕様情報を各バッチごとに検出制御部２に送信するようになっている。

記憶部４は、図２に示すようにカーボンブラック配合量Ｍごとに予め設定された使用検出モードと第３の位相角範囲Ｌ3 とを記憶している。この場合、カーボンブラック配合量Ｍが第１の基準値Ｍ1 よりも少ない場合は第１の検出モード、カーボンブラック配合量Ｍが第１の基準値Ｍ1 以上の場合は第２の検出モードが使用されるように設定されている。また、カーボンブラック配合量Ｍが第１の基準値Ｍ1 以上で第２の基準値Ｍ2 よりも少ない場合は、第２の検出モードにおける第３の位相角範囲Ｌ3 がα1 〜β1 、カーボンブラック配合量Ｍが第２の基準値Ｍ2 以上の場合は、第２の検出モードにおける第３の位相角範囲Ｌ3 がα2 〜β2 に設定されている。尚、第３の位相角範囲Ｌ3 （α1 〜β1 ，α2 〜β2 ）はカーボンブラック配合量の仕様に応じてそれぞれ異なった範囲に設定されている。

ここで、検出制御部２の動作について、図７のフローチャートを参照して説明する。検出制御部２は、押出機Ｂに投入されるゴムＡの仕様情報がゴム仕様情報送信部３から送信されると（Ｓ１）、以下のようにゴムＡの仕様情報のカーボンブラック配合量Ｍに応じた記憶部４の設定情報に基づいて使用検出モードを設定し、検出機１によって被検査ゴムＡの金属異物の検出を行う。

即ち、被検査ゴムＡのカーボンブラック配合量Ｍが第１の基準値Ｍ1 よりも少ない場合は（Ｓ２）、図３及び図４に示すように第１の検出モードで金属異物の検出を行う（Ｓ３）。その際、図３(a) に示すように鉄の金属異物は変化信号の検出波Ｖ1 が位相角０゜でピーク電圧となる波形を示すことから、第１の位相角範囲Ｌ1 （−９０゜〜９０゜）での積分値（図中ハッチング部分のプラス領域からマイナス領域を減じた面積）が最大となり、その積分値が所定の検出基準値以上であれば、鉄の金属異物を検出したと判定する。また、図４(a) に示すようにステンレスの金属異物は変化信号の検出波Ｖ2 が位相角９０゜でピーク電圧となる波形を示すことから、第２の位相角範囲Ｌ2 （０゜〜１８０゜）での積分値（図中ハッチング部分）が最大となり、その積分値が所定の検出基準値以上であれば、ステンレスの金属異物を検出したと判定する。

一方、被検査ゴムＡのカーボンブラック配合量が多い場合はゴムの導電性が高くなり、非磁性体金属に近い性状を示す。このようなカーボンブラック高配合ゴムは、図３(b) 及び図４(b) に示すように検出波Ｖ3 がピーク電圧を示す位相角（例えば４５゜）が鉄やステンレスとは異なっているため、第１の検出モードにおける第１及び第２の位相角範囲Ｌ1 ，Ｌ2 での積分値は鉄やステンレスよりも小さくなるが、非磁性体金属に近い性状により検出レベル（電圧）が高くなるため、前記検出基準値以上となると、第１の検出モードでは鉄やステンレスとの判別ができなくなる。従って、第１の検出モードは、被検査ゴムＡのカーボンブラック配合量Ｍが第１の基準値Ｍ1 よりも少ない場合のみ行われる。

次に、被検査ゴムＡのカーボンブラック配合量Ｍが第１の基準値Ｍ1 以上の場合は（Ｓ３）、図５及び図６に示すように第２の検出モードで金属異物の検出を行う（Ｓ４）。その際、カーボンブラック配合量Ｍが第２の基準値Ｍ2 よりも少ない場合は（Ｓ５）、第２の検出モードにおける第３の位相角範囲Ｌ3 をα1 〜β1 に設定し（Ｓ６）、カーボンブラック配合量Ｍが第２の基準値Ｍ2 以上の場合は（Ｓ５）、第３の位相角範囲Ｌ3 をα2 〜β2 に設定する（Ｓ７）。この場合、第３の位相角範囲Ｌ3 （例えば４５゜〜２２５゜）は、カーボンブラック配合量Ｍ1 以上のゴムがピーク電圧を示す位相角（例えば４５゜）に対して９０゜だけずれた位相角範囲に設定されており、図５(b) 及び図６(b) に示すように第３の位相角範囲Ｌ3 での積分値はプラス側とマイナス側のハッチング部分が相殺されて最小（ゼロ）となる。ここで、鉄またはステンレスの金属異物が混入していた場合は、ピーク電圧を示す位相角がカーボンブラック高配合ゴムとは異なっているため、第３の位相角範囲Ｌ3 での鉄の検出波Ｖ1 またはステンレスの検出波Ｖ2 の積分値は、第１の検出モードにおける第１の位相角範囲Ｌ1 または第２の位相角範囲Ｌ2 での積分値よりも小さくなるが、その積分値が所定の検出基準値以上であれば、鉄またはステンレスの金属異物を検出したと判定する。その際、カーボンブラック高配合ゴムの検出波Ｖ3 の積分値は、第３の位相角範囲Ｌ3 では最小となるため、鉄またはステンレスの積分値を超えることはない。

このように、本実施形態によれば、被検査ゴムＡのカーボンブラック配合量Ｍが所定の基準値Ｍ1 よりも少ない場合は、鉄に対応する第１の位相角範囲Ｌ1 とステンレスに対応する第２の位相角範囲Ｌ2 でそれぞれ変化信号を検波し、被検査ゴムＡのカーボンブラック配合量Ｍが所定の基準値Ｍ1 以上の場合は、検出波の積分値が鉄及びステンレスよりも小さくなる第３の位相角範囲Ｌ3 で変化信号を検波するようにしているので、カーボンブラック配合量の少ないゴムの場合は、検出感度を低下させることなく金属異物の検出を行うことができ、カーボンブラック配合量の多いゴムの場合でも、カーボンブラック高配合ゴムの変化信号の影響を受けることなく金属異物の検出を行うことができる。これにより、誤検出を生ずることなく小さな金属異物の検出が可能になり、金属異物混入検査の信頼性を向上させることができる。

この場合、ゴム仕様情報送信部３から検出制御部２に送信された被検査ゴムＡの仕様情報と記憶部４に記憶された第３の位相角範囲Ｌ3 の設定値に基づいて、使用検出モードの設定と第３の位相角範囲Ｌ3 の設定を行うようにしたので、カーボンブラック配合量の異なる仕様の複数種類のゴムを検査する場合でも、使用検出モードの設定を自動化することができ、生産性の向上を図ることができる。

尚、前記実施形態では、金属異物として鉄及びステンレスを対象としたものを示したが、何れか一方のみを検出対象としてもよく、他の種類の金属を検出対象にすることも可能である。

本発明の一実施形態を示す金属検出システムの構成図カーボンブラック配合量に対する検出モードと位相角範囲の設定を示す図第１の検出モードにおける検出波を示す図第１の検出モードにおける検出波を示す図第２の検出モードにおける検出波を示す図第２の検出モードにおける検出波を示す図検出制御部の動作を示すフローチャート

符号の説明

１…検出機、２…検出制御部、３…ゴム仕様情報送信部、４…記憶部、Ａ…ゴム。

Claims

所定周波数の磁界中を被検査ゴムが通過することにより生ずる磁界の変化に応じた変化信号を所定の位相角の範囲で検波し、その範囲における変化信号の検出波の積分値に基づいて金属異物の有無を判定する金属検出方法において、
前記被検査ゴムのカーボンブラック配合量が所定の基準値よりも少ない場合は、変化信号を所定の種類の金属に対応する位相角の範囲で検波し、その検出波の積分値が所定の大きさ以上か否かを判定することにより金属異物を検出し、
被検査ゴムのカーボンブラック配合量が前記基準値以上の場合は、変化信号を検出波の積分値が前記所定の種類の金属よりも小さくなる他の位相角の範囲で検波し、その検出波の積分値が所定の大きさ以上か否かを判定することにより金属異物を検出する
ことを特徴とする金属検出方法。
所定周波数の磁界中を被検査ゴムが通過することにより生ずる磁界の変化に応じた変化信号を所定の位相角の範囲で検波し、その範囲における変化信号の検出波の積分値に基づいて金属異物の有無を判定する金属検出システムにおいて、
前記変化信号を所定の種類の金属に対応する位相角の範囲で検波し、その検出波の積分値が所定の大きさ以上か否かを判定することにより金属異物を検出する第１の検出手段と、
変化信号を第１の検出手段とは異なる他の位相角の範囲で検波し、その検出波の積分値が所定の大きさ以上か否かを判定することにより金属異物を検出する第２の検出手段と、
被検査ゴムのカーボンブラック配合量が所定の基準値よりも少ない場合は第１の検出手段により金属異物の有無を判定し、被検査ゴムのカーボンブラック配合量が前記基準値以上の場合は、前記他の位相角の範囲を検出波の積分値が前記所定の種類の金属よりも小さくなる位相角の範囲に設定して第２の検出手段により金属異物の有無を判定する検出制御手段とを備えた
ことを特徴とする金属検出システム。
前記検出制御手段に被検査ゴムのカーボンブラック配合量に関する仕様情報を送信するゴム仕様情報送信手段と、
前記基準値以上のカーボンブラック配合量に応じて設定された第２の検出手段の位相角の範囲が記憶された記憶手段とを備え、
前記検出制御手段を、ゴム仕様情報送信手段から送信された被検査ゴムの仕様情報と記憶手段に記憶された位相角の範囲に基づいて、検出手段の設定と第２の検出手段の位相角の範囲の設定を行うように構成した
ことを特徴とする請求項２記載の金属検出システム。