JP2011011496A - ワイヤ補強層検査装置及びワイヤ補強層検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内管の周囲に巻き付けられたワイヤの巻き付け不良をタイムリーに検出する。
【解決手段】ワイヤＷを内管ゴム１４の周囲に巻き付けるワイヤ巻き付け装置２０にはワイヤ補強層検査装置１０が設けられている。ワイヤ補強層検査装置１０は、ワイヤ補強層１６の表面形状を測定する表面形状測定装置５０と、その表面形状に基づきワイヤ補強層１６の巻き付け不良を検出するコントローラ７０とを備えている。表面形状測定装置５０は、ワイヤ補強層１６にレーザ光５４を照射するレーザ光射出部５２と、反射したレーザ光５５をイメージセンサに結像させてワイヤ補強層１６の表面形状を測定する測定部５６とを備えている。回転盤２４が９０度回転する毎に、表面形状測定装置５０でワイヤ補強層１６の表面形状を測定し、コントローラ７０に取り込まれた最新の画像データと直近の画像データとを比較することで、ワイヤＷの巻き付け不良を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワイヤ補強層検査装置及びワイヤ補強層検査方法に関する。

従来、耐圧ホースの製造方法としては、特許文献１や特許文献２に示されるように、マンドレルに支持された内管を円盤の孔部に通過させながら、円盤に取り付けられたボビンから送り出されたワイヤを内管の周囲に巻き付けることによりワイヤ補強層を形成する方法が開示されている。

また、特許文献３には、配管にレーザ光を照射してその反射レーザ光の輝度像をとり、その輝度像を解析することによって、配管に発生した損傷の形状と寸法を検出する方法が開示されている。

特開２００８−１６８４５１号公報 特開平９−２９６６０７号公報 特開平１０−１５３６７９号公報

しかし、上記の特許文献１や特許文献２に記載の構成では、内管の周囲にワイヤを巻き付ける際に、ワイヤが切れたときの対処の方法が具体的に開示されていない。

上記の特許文献３に記載の方法は、配管に発生した損傷の形状と寸法を検出するものであり、この方法を内管の周囲にワイヤを巻き付ける工程で適用することは難しい。すなわち、内管の周囲に刻一刻とワイヤが巻き付けられていく状況では、ワイヤの欠落や食込み、もしくは隆起等をタイムリーに検出して対応していくことが難しい。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、内管の周囲に巻き付けられたワイヤの巻き付け不良をタイムリーに検出することができるワイヤ補強層検査装置及びワイヤ補強層検査方法を提供することを目的とする。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明に係るワイヤ補強層検査装置は、内管が通過する中心孔が形成された回転盤と、前記回転盤に設けられワイヤが送り出されるワイヤ送り出し手段と、を備え、前記内管を前記回転盤の中心孔に通過させながら前記ワイヤ送り出し手段から送り出されたワイヤを前記内管の周囲に巻き付けるワイヤ巻き付け装置で製造されたワイヤ補強層を検査するワイヤ補強層検査装置であって、前記回転盤が一定角度回転する毎に、前記ワイヤ補強層にレーザ光を照射して前記ワイヤ補強層の表面形状を測定する表面形状測定手段と、前記表面形状測定手段で測定された前記回転盤の回転毎の前記ワイヤ補強層の表面形状を比較して、前記ワイヤ補強層の巻き付け不良を検出する検出手段と、を有している。

上記の発明によれば、回転盤の中心孔に内管を通過させながら、回転盤に設けられたワイヤ送り出し手段から送り出されたワイヤを内管の周囲に巻き付けるワイヤ巻き付け装置でワイヤ補強層を製造する際に、表面形状測定手段により回転盤が一定角度回転する毎にワイヤ補強層にレーザ光を照射してワイヤ補強層の表面形状を測定する。さらに、検出手段により表面形状測定手段で測定された回転盤の回転毎のワイヤ補強層の表面形状を比較してワイヤ補強層の巻き付け不良を検出する。すなわち、ワイヤ送り出し手段から送り出されたワイヤはほぼ同じテンションで内管の周囲に巻き付けているため、ワイヤが正常に巻き付けられている場合には、回転盤が一定角度回転する毎に表面形状測定手段で測定されるワイヤ補強層の表面形状はほぼ同じであるはずである。このため、回転盤が一定角度回転する毎に測定されたワイヤ補強層の表面形状を比較することにより、ワイヤ補強層の巻き付け不良が検出される。その際、回転盤の上記一定角度を小さく設定すれば、ワイヤ補強層の巻き付け不良をよりタイムリーに検出することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のワイヤ補強層検査装置において、前記表面形状測定手段は、前記ワイヤ補強層に前記内管の軸方向に沿ってレーザ光を照射するレーザ光射出部と、前記ワイヤ補強層で反射したレーザ光を結像させ、前記ワイヤ補強層の表面形状を測定するイメージセンサと、を有している。

上記の発明によれば、レーザ光射出部からワイヤ補強層に内管の軸方向に沿ってレーザ光を照射し、内管のワイヤ補強層で反射したレーザ光をイメージセンサに結像させてワイヤ補強層の表面形状を測定する。これによって、内管のワイヤ補強層の表面形状をより正確に測定することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のワイヤ補強層検査装置において、前記検出手段は、前記ワイヤ補強層の表面形状を画像データとして記録する記録部と、前記回転盤の回転毎の前記ワイヤ補強層の表面形状を比較して所定のしきい値になるとエラー表示する表示部と、エラーが発生すると前記回転盤の回転を停止させる制御部と、を有している。

上記の発明によれば、ワイヤ補強層の表面形状が画像データとして記録部に記録され、回転盤の回転毎のワイヤ補強層の表面形状を比較して所定のしきい値になると表示部にエラー表示される。エラーが発生すると、制御部により回転盤の回転を停止させる。これによって、ワイヤ補強層の巻き付け不良が発生したときに直ちに回転盤の回転を停止させることができる。

請求項４に記載の発明に係るワイヤ補強層検査方法は、回転盤の中心孔を通過する内管の周囲にワイヤ送り出し手段から送り出されたワイヤを巻き付けて形成されたワイヤ補強層に、前記回転盤が一定角度回転する毎に前記内管の軸方向に沿ってレーザ光を照射し、前記ワイヤ補強層で反射したレーザ光をイメージセンサに結像させて前記ワイヤ補強層の表面形状を測定し、前記回転盤の回転毎の前記ワイヤ補強層の表面形状を比較して、前記ワイヤ補強層の巻き付け不良を検出する。

上記の発明によれば、回転盤が一定角度回転する毎にワイヤ補強層の表面形状を測定し、その表面形状を比較することにより、ワイヤ補強層の巻き付け不良をタイムリーに検出することができる。

本願発明によれば、内管の周囲に巻き付けられたワイヤの巻き付け不良をタイムリーに検出することができる。

本発明の一実施形態のワイヤ補強層検査装置の全体構成を示す斜視図である。 図１に示すワイヤ補強層検査装置に用いられる表面形状測定装置及び検出装置を示す斜視図である。 表面形状測定装置に同期パルスを発信する装置を示す斜視図である。 内管のワイヤ補強層に食込みが発生した状態を示す拡大斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１には、本発明の一実施形態であるワイヤ補強層検査装置の全体構成が示されている。また、図２には、ワイヤ補強層検査装置に用いられる表面形状測定装置及び検出装置が示されている。これらの図に示されるように、ワイヤＷを内管ゴム１４の周囲に巻き付けてワイヤ補強層１６を形成するワイヤ巻き付け装置２０には、ワイヤ補強層１６を検査するワイヤ補強層検査装置１０が配設されている。

ワイヤ補強層検査装置１０は、内管ゴム１４の周囲のワイヤ補強層１６の表面形状を測定する表面形状測定手段としての表面形状測定装置５０と、この表面形状測定装置５０で測定された表面形状に基づきワイヤ補強層１６の巻き付け不良を検出する検出手段としてのコントローラ７０と、を備えている。さらに、ワイヤ補強層検査装置１０は、表面形状測定装置５０で測定されたワイヤ補強層１６の表面形状が表示される表示部としてのモニタ７４を備えている。

ワイヤ巻き付け装置２０は、上下方向に沿って立設された基台２２と、基台２２の側面に取り付けられて一定方向に回転する円形状の回転盤２４と、を備えている。回転盤２４及び基台２２の中心部には、マンドレル１２に支持された内管ゴム１４を通過させるための中心孔２６が形成されている。回転盤２４の中心孔２６の周りには、回転盤２４に形成された複数の開口２４Ａの内側にそれぞれワイヤＷが巻かれたワイヤ送り出し手段としてのボビン２８が回転可能に取り付けられている。

本実施形態では、中心孔２６と同心円状に複数のボビン２８がほぼ等間隔で配列された内周側のボビン列２９Ａと、その内周側のボビン列２９Ａのボビン２８の間に中心孔２６と同心円状に複数のボビン２８がほぼ等間隔で配列された外周側のボビン列２９Ｂと、で構成されている。このように複数のボビン２８を配置すれば、各ボビン２８からほぼ等間隔でワイヤＷが供給され、内管ゴム１４の周囲に多数のワイヤＷをほぼ同時に巻き付けることができる。

なお、ワイヤＷの材質は、要求される内管ゴム１４の補強層の強度に応じて適宜に選定することができる。また、ボビン２８の数は特に限定されず、要求されるワイヤ補強層１６の強度に応じて適宜に選定することができる。なお、ボビン２８の配置は本実施形態に限定されるものではない。

回転盤２４の中央部には図示しないギアを介してモータが接続されており、モータの駆動力がギアを介して回転盤２４に伝達されることで、基台２２に支持された回転盤２４が一定方向に回転する。回転盤２４の回転に伴って回転盤２４に取り付けられたボビン２８が回転すると共に公転し、ボビン２８から送り出されたワイヤＷが内管ゴム１４の周囲に巻き付けられる。

マンドレル１２は、内管ゴム１４に挿入されており、内管ゴム１４の周囲にワイヤＷが巻き付けられる際に、図示しない移動手段により内管ゴム１４を支持した状態で回転盤２４の中心孔２６を矢印Ａ方向に通過させる構成となっている。なお、内管ゴム１４の周囲にワイヤＷが巻き付けられる位置には、内管ゴム１４を囲むように巻き付け位置決めガイドを設けてもよい。

図２に示されるように、ワイヤ補強層検査装置１０を構成する表面形状測定装置５０は、ワイヤ巻き付け装置２０により内管ゴム１４の周囲にワイヤＷが巻き付けられる位置の下流側（内管ゴム１４の移動方向下流側）に配置されている。表面形状測定装置５０による測定位置は、内管ゴム１４の周囲にワイヤＷが巻き付けられた直後であることが好ましい。表面形状測定装置５０は、内管ゴム１４のワイヤ補強層１６に軸方向に沿ってレーザ光５４を照射するレーザ光射出部５２と、内管ゴム１４のワイヤ補強層１６から反射したレーザ光５５を結像させ、ワイヤ補強層１６の表面形状を測定する測定部５６と、を備えている。

表面形状測定装置５０としては、例えば２次元レーザ変位センサを用いることができる。この表面形状測定装置５０では、レーザ光射出部５２に半導体レーザ及びシリンドリカルレンズ（図示省略）が設けられており、半導体レーザから射出されてシリンドリカルレンズを通ることによって帯状に広げられたレーザ光５４が内管ゴム１４のワイヤ補強層１６に軸方向に沿って当たり、ワイヤ補強層１６で拡散反射する。また、この表面形状測定装置５０では、測定部５６に２Ｄエルノスターレンズ及びイメージセンサ（図示省略）が設けられており、ワイヤ補強層１６で反射したレーザ光５５を２Ｄエルノスターレンズで集光させてイメージセンサに結像させることで、ワイヤ補強層１６の表面形状を測定する。レーザ光５４を内管ゴム１４のワイヤ補強層１６の表面に対してやや角度をつけた方向から照射し、その反射したレーザ光５５を測定部５６のイメージセンサに結像させることにより、ワイヤ補強層１６のワイヤＷの位置及び形状を測定することができる。本実施形態では、表面形状測定装置５０として、株式会社キーエンス製の高精度２次元レーザ変位センサＬＪ−Ｇシリーズが用いられている。

なお、表面形状測定装置５０として、上記の２次元レーザ変位センサに代えて、内管ゴム１４のワイヤ補強層１６に軸方向に沿ってレーザ光を照射するレーザ光発生器と、そのレーザ光が内管ゴム１４のワイヤ補強層１６に照射されるのをワイヤ補強層１６の表面に対してやや角度をつけた方向から撮影するカメラ（ＣＣＤカメラなど）と、を一体又は別々に備えたものでもよい。

表面形状測定装置５０は電気配線６０を介してコントローラ７０に接続されており、モニタ７４は電気配線７２を介してコントローラ７０に接続されている。また、コントローラ７０は電気配線７６を介して回転盤２４のモータ（図示省略）に接続されている。

表面形状測定装置５０は、回転盤２４が一定角度回転する毎（本実施形態では、回転盤２４が９０度回転する毎）にワイヤ補強層１６の表面形状を測定するように制御されている。コントローラ７０は、表面形状測定装置５０で測定されたワイヤ補強層１６の表面形状を画像データとして記録する記録部と、回転盤２４が一定角度回転する毎のワイヤ補強層１６の表面形状の画像データを比較してワイヤ補強層１６の巻き付け不良を検出する検出部と、ワイヤ補強層１６の巻き付け不良が検出されたときに回転盤２４の回転を停止させる制御部と、を備えている。さらに、モニタ７４には、ワイヤ補強層１６の表面形状の画像データが表示される。

次に、ワイヤ補強層検査装置１０の動作であって、ワイヤ補強層１６のワイヤＷの巻き付け不良を検出するワイヤ補強層検査方法について説明する。

表面形状測定装置５０によるワイヤ補強層１６の表面形状の測定は、連続ではなく、回転盤２４の回転に同期させて行う。例えば、回転盤２４が１回転するときに４回測定するように設定し、回転盤２４が１／４回転するたび、すなわち回転盤２４が９０度回転する毎に瞬間的にワイヤ補強層１６の表面形状を測定する。表面形状測定装置５０で測定されたデータはコントローラ７０に送られ、画像処理により記録部に画像データとして取り込まれる。コントローラ７０に取り込まれた画像データは、モニタ７４に表示される。

図３に示されるように、表面形状測定装置５０に同期パルスを与えるために、回転盤２４の周縁に均等角度（９０度の角度）で４箇所の突起３０を設け、この突起３０を光電スイッチ３２で検出し、表面形状測定装置５０に同期パルスを発信する。これによって、回転盤２４が９０度回転する毎に表面形状測定装置５０でワイヤ補強層１６の表面形状を測定することができる。なお、光電スイッチ３に代えて、突起３０を近接スイッチで検出するようにしてもよい。また、このパルスを表面形状測定装置５０に送る方法は、他の方法で代替してもよく、例えば、エンコーダなどを用いてもよい。

回転盤２４が９０度回転する毎に表面形状測定装置５０でワイヤ補強層１６の表面形状を測定し、その画像データをコントローラ７０の記録部に取り込む。そして、得られた最初の画像データをＡ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１・・・とし、回転盤２４が９０度回転した次の画像データをＡ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２・・・とする。以下、順次回転盤２４が９０度回転する毎に画像データをＡｎ、Ｂｎ、Ｃｎ、Ｄｎ・・・としていく。これらの画像データによって、ワイヤ補強層１６の表面形状の変位を測定することができる。その際、Ａｎ、Ｂｎ、Ｃｎ、Ｄｎ・・・は、それぞれ同じボビン２８から送り出されたワイヤＷとなるように設定している。

仮に内管ゴム１４に理想的なテンションでワイヤＷが巻き付けられたホースがあるとすれば、Ａ１の画像とＡ２・・・Ａｎの画像は全く同じになるはずである。したがって、Ａ１とＡ２、Ａ２とＡ３・・・Ａｎ-１とＡｎの画像を順次比較していけば、ワイヤ補強層１６に図２に示されるような欠落１６Ａや、図４に示されるようなワイヤＷの食込み１６Ｂ等の巻き付け不良が発生した場合に、直ちに検出することができる。これは、Ｂｎ、Ｃｎ、Ｄｎ・・・についても同じである。

表面形状測定装置５０で内管ゴム１４のワイヤ補強層１６の表面形状が測定され、その測定値が画像データとしてコントローラ７０の記録部に取り込まれる。さらに、回転盤２４が９０度回転したとき、表面形状測定装置５０でワイヤ補強層１６の表面形状が測定され、同様に画像データとしてコントローラ７０の記録部に取り込まれる。そして、コントローラ７０の検出部での演算により、このワイヤ補強層１６の表面形状の最新の画像データが、直近の画像データ（回転盤２４が９０度回転する前の画像データ）と比較される。すなわち、ワイヤ補強層１６の表面形状の最新の画像データと直近の画像データとの差が所定のしきい値を超えるかどうかでワイヤＷの巻き付け不良を検出する。ワイヤ補強層１６にワイヤＷの巻き付け不良がない場合には、ワイヤ補強層１６の表面形状の最新の画像データと直近の画像データはほぼ同じであり、最新の画像データと直近の画像データとの差は、予め設定された許容限界値である所定のしきい値より小さい。画像データと直近の画像データとの差が、所定のしきい値以上となると、ワイヤ補強層１６にワイヤＷの巻き付け不良が発生したことが検出される。

図２に示されるように、ワイヤ補強層１６の表面形状は、画像データとしてモニタ７４に表示されている。ワイヤ補強層１６にワイヤＷの巻き付け不良が発生したとき、モニタ７４にワイヤ補強層１６のワイヤＷの欠落部分がエラー表示される。

回転盤２４が９０度回転する毎に、表面形状測定装置５０でワイヤ補強層１６の表面形状を測定し、コントローラ７０に取り込まれた最新の画像データと直近の画像データとを比較することで、ワイヤ補強層１６のワイヤＷの巻き付け不良をタイムリーに検出することができる。ワイヤ補強層１６のワイヤＷの巻き付け不良が検出されたときは、コントローラ７０の制御部により回転盤２４を回転させるモータの駆動を停止させる。

このようなワイヤ補強層検査装置１０では、内管ゴム１４の周囲に巻き付けられたワイヤＷの巻き付け不良をタイムリーに検出することができる。また、同じボビン２８から送り出されたワイヤＷの表面形状を回転盤２４が一定回転する毎に表面形状測定装置５０で測定するので、誤認が少ない。

また、回転盤２４が９０度回転する毎に表面形状測定装置５０で測定されたワイヤ補強層１６の表面形状の最新の画像データと直近の画像データとを比較するため、ワイヤＷの切断が発生した場合のみならず、ワイヤＷの内管ゴム１４への食込み量が予め定められた量（所定のしきい値）以上のときも検出することができる。例えば、ワイヤＷが周囲の部材に引っ掛かって過大なテンションがかかり、ワイヤＷが内管ゴム１４へ食い込んだ場合も比較的容易に検出することができる。

図４に示されるように、ワイヤＷに過大なテンションが発生し、ワイヤＷの内管ゴム１４への食込み量が大きくなった場合、後工程で内管ゴム１４上のワイヤ補強層１６に外皮ゴムを被せて加硫を行っても、製品のホースにくっきりと過大テンションが起こったワイヤＷの食込み跡が残り、外観不良や品質不良となる可能性がある。これに対して、本実施形態では、ワイヤＷの内管ゴム１４への食込み量が予め定められた量（所定のしきい値）以上のときにタイムリーに検出することができるので、製品のホースの外観不良や品質不良の発生を防止することができる。

さらに、ワイヤ補強層検査装置１０では、以下のようなメリットを有している。

（１）回転盤２４上に何も構造物を設置しないので、遠心力等により構造物が動作不良を起こす恐れがない。

（２）ワイヤ補強層１６のワイヤＷの巻き付け不良を電気信号として取り出すことができるので、巻き付け不良の発生時に直ちにワイヤ巻き付け装置２０のラインを停止させることができる。

（３）ワイヤＷの巻き付け不良を画像データとして記憶させることができるので、巻き付け不良が発生した場合、後で製品のホースの不良原因の追跡が可能となる。

（４）画像処理の演算は連続ではなく、ワイヤ巻き付け装置２０の回転盤２４の１回転毎に数回（本実施形態では４回）の画像処理を行うので、データ量が膨大とならない。したがって、汎用の小型のＣＰＵで充分に画像処理が可能である。

（５）さらに、コントローラ７０での画像処理をさらに発展させることにより、以下のような解析にも使用することができる。すなわち、連続したワイヤＷのピッチを測定することができるので、ホースの単位長さ当たりのワイヤＷの打ち込み数の検査を行うことが可能となる。また、連続したワイヤＷのピッチを測定することで、各打ち込みピッチのばらつきの測定を行うことが可能となる。

なお、上記実施形態では、回転盤２４が９０度回転する毎にワイヤ補強層１６の表面形状を測定したが、これに限定するものではない。ワイヤ補強層１６の表面形状の測定間隔を短くすれば（回転盤２４の回転角度を小さく設定すれば）、よりタイムリーにワイヤＷの巻き付け不良を検出することができる。また、一定時間経過する毎にワイヤ補強層１６の表面形状を測定する構成でもよい。

なお、上記実施形態では、ワイヤ補強層１６の表面形状の測定でＡｎ、Ｂｎ、Ｃｎ、Ｄｎ・・・は、それぞれ同じボビン２８から送り出されたワイヤＷとなるように設定しているが、これに限定するものではなく、異なるボビン２８から送り出されたワイヤＷとしてもよい。

１０ ワイヤ補強層検査装置
１４ 内管ゴム（内管）
１６ ワイヤ補強層
２０ ワイヤ巻き付け装置
２４ 回転盤
２６ 中心孔
２８ ボビン（ワイヤ送り出し手段）
５０ 表面形状測定装置
５２ レーザ光射出部
５４ レーザ光
５５ 反射したレーザ光
５６ 測定部（イメージセンサ）
７０ コントローラ（検出手段）
７４ モニタ（表示部）
Ｗ ワイヤ

Claims (4)

1. 内管が通過する中心孔が形成された回転盤と、前記回転盤に設けられワイヤが送り出されるワイヤ送り出し手段と、を備え、前記内管を前記回転盤の中心孔に通過させながら前記ワイヤ送り出し手段から送り出されたワイヤを前記内管の周囲に巻き付けるワイヤ巻き付け装置で製造されたワイヤ補強層を検査するワイヤ補強層検査装置であって、
   前記回転盤が一定角度回転する毎に、前記ワイヤ補強層にレーザ光を照射して前記ワイヤ補強層の表面形状を測定する表面形状測定手段と、
   前記表面形状測定手段で測定された前記回転盤の回転毎の前記ワイヤ補強層の表面形状を比較して、前記ワイヤ補強層の巻き付け不良を検出する検出手段と、
   を有するワイヤ補強層検査装置。
2. 前記表面形状測定手段は、前記ワイヤ補強層に前記内管の軸方向に沿ってレーザ光を照射するレーザ光射出部と、前記ワイヤ補強層で反射したレーザ光を結像させ、前記ワイヤ補強層の表面形状を測定するイメージセンサと、を有する請求項１に記載のワイヤ補強層検査装置。
3. 前記検出手段は、前記ワイヤ補強層の表面形状を画像データとして記録する記録部と、前記回転盤の回転毎の前記ワイヤ補強層の表面形状を比較して所定のしきい値になるとエラー表示する表示部と、エラーが発生すると前記回転盤の回転を停止させる制御部と、を有する請求項１又は請求項２に記載のワイヤ補強層検査装置。
4. 回転盤の中心孔を通過する内管の周囲にワイヤ送り出し手段から送り出されたワイヤを巻き付けて形成されたワイヤ補強層に、前記回転盤が一定角度回転する毎に前記内管の軸方向に沿ってレーザ光を照射し、前記ワイヤ補強層で反射したレーザ光をイメージセンサに結像させて前記ワイヤ補強層の表面形状を測定し、
   前記回転盤の回転毎の前記ワイヤ補強層の表面形状を比較して、前記ワイヤ補強層の巻き付け不良を検出するワイヤ補強層検査方法。

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