JP2013022818A

JP2013022818A - ウェーブドベルトの波形計測方法及びウェーブドベルトの波形計測装置

Info

Publication number: JP2013022818A
Application number: JP2011159413A
Authority: JP
Inventors: Koji Maegaki; 光志前垣
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2011-07-20
Filing date: 2011-07-20
Publication date: 2013-02-04

Abstract

【課題】タイヤ成型用ドラムに巻き回された状態での、隣接するウェーブドベルトの波形の位相の状態をモニタリングし、空気入りタイヤの製品性能を向上させることが可能な、ウェーブドベルトの波形計測方法を提供する。
【解決手段】波状のコードを備えたストリップをタイヤ成型用ドラムに沿って巻きつけたウェーブドベルトの、隣接する複数の帯状領域を検出するステップと、検出した各帯状領域の波状のコードの波形の頂点を複数検出するステップと、検出した隣接する各帯状領域の頂点のタイヤ成型用ドラムの周方向における相対位置に基づいて、各帯状領域内の波状のコードの波形の位相の近接度を判定するステップと、を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、ウェーブドベルトの波形計測方法及びウェーブドベルトの波形計測装置に関するものである。

波付けされたスチールコードを複数有するベルトであるウェーブドベルト（ＷＡＶＥＤベルト）が空気入りタイヤを構成するベルトとして多用されている。ウェーブドベルトは、空気入りタイヤの周方向に数十周にわたって巻き回されている。空気入りタイヤは、通常内圧充填によって径成長をするため、径成長時にウェーブドベルトが長手方向（周方向）に延ばされることで子午線方向（幅方向）に波形変化をする。この波形変化によってウェーブドベルトの内側に配置したカーカス層に対して幅方向の力が付与され、この結果、該カーカス層が幅方向に交互に変位し、カーカス層に多数の波打ち（凹凸）が生じる。また相互に隣接するウェーブドベルトの波形の位相が揃うことで、この幅方向への力が積算され、カーカス層の凹凸が増幅する。カーカス層の凹凸が大きいことで、サイドウォール部はこの影響を受けてトレッド端とタイヤ最大幅位置との間のサイドウォール部外表面に周方向の凹凸が発生してしまい、空気入りタイヤの外観を著しく低下させてしまう。

しかし、空気入りタイヤの製造段階で位相が揃うことを予防することは困難である。これは、例えば、ウェーブドベルトを巻きつける際の張力等、空気入りタイヤの製造条件には、僅かなばらつきが生じることが一般的だからである。製造条件の僅かなばらつきに起因して、サイド凹凸は生じる。そして、一旦サイド凹凸が発生すると、同じ製造ロットで製造される複数の空気入りタイヤに対して連続的にサイド凹凸が発生してしまうおそれがある。

通常、製造された空気入りタイヤにおけるサイド凹凸等の欠陥は、空気入りタイヤが完成した後の検査によって検出される。つまり、製造過程中にサイド凹凸が発生した段階では、欠陥は検出されないというのが現状である。したがって、例えば、特定の製造ロットで製造された複数の空気入りタイヤにサイド凹凸が発生していたとしても、製造工程中でサイド凹凸が発生した製品を排除することはできない。さらに、製品の完成後に検出されたサイド凹凸のある空気入りタイヤは、修理や再製造するとはできず、廃棄するしかない。このように、空気入りタイヤの製造工程におけるサイド凹凸の発生は、製造ロスの一因となっていた。

従来、ウェーブドベルトの製造方法において、ウェーブドベルトに含まれるコードの波形を予め設定された形状に調整することで空気入りタイヤの製品性能を維持する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この製造方法によれば、ウェーブドベルトの製造にあたって、コードに加える張力を制御してベルト成型用ドラムに巻きつけることで、容易にウェーブドベルトに含まれるコードの波形を調整することが可能である。

さらに、従来、ウェーブドベルトの製造方法において、ウェーブドベルトを撮影した画像に基づく画像処理により、ウェーブドベルトの波形を計測する波形計測方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。この波形計測方法によれば、ウェーブドベルトの製造にあたって、ウェーブドベルトの周期長と波長高の値を精度良く求めることができる。

さらに、従来、ウェーブドベルトをタイヤ成型用ドラムに巻きまわす際に、空気入りタイヤに巻き回された隣接するウェーブドベルトの位相が逆位相となるように、隣接するウェーブドベルトの波形を調節する技術が知られている。これにより、隣接するウェーブドベルトの波形の波長および位相が揃ってしまうことに起因するサイド凹凸を回避することができる。

特開２００８−３０７７７８号公報特開２００９−３１２１１号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２は、いずれも、ウェーブドベルトの製造方法に関するものであって、ウェーブドベルトをタイヤ成型用ドラムに巻きまわす際のウェーブドベルトの波形等を調整ないし計測するための方法ではない。さらに、たとえ特許文献１に係るウェーブドベルトの製造方法を用いてコードの波形を予め設定された波形に調整したとしても、製品性能上の制約が生じてしまう。すなわち、一般的に、ウェーブドベルトの波形の振幅が小さい場合には、ウェーブドベルトの耐久性能が悪化してしまう。そのため、高水準のベルト耐久性能が必要となる空気入りタイヤに関しては、ウェーブドベルトの振幅を大きくすることが好ましい。その一方で、ウェーブドベルトの振幅が大きくなると、空気入りタイヤの径成長が大きくなり、溝底クラックや接地形状が悪化するおそれがある。このように、ウェーブドベルトの波形は製品性能に対して大きな影響を及ぼす。そのため、各製品性能の間のバランスをとる必要がある。

さらに、ウェーブドベルトをタイヤ成型用ドラムに巻きまわす際に、隣接するウェーブドベルトが相互に逆位相となるような状態とすると、必然的にウェーブドベルトの間隔が広い領域と狭い領域が混在してしまう。しかし、ウェーブドベルトの間隔が広い領域では、空気入りタイヤにてウェーブドベルトよりも内側に備えられるカーカスプライに断裂が生じやすくなり、空気入りタイヤの耐久性能を劣化させるおそれがある。

さらに、特許文献２に係る波形計測方法を用いたとしても、ウェーブドベルト自体の波形を把握することはできるが、空気入りタイヤの周方向に数十周にわたって巻き回された状態での、隣接するウェーブドベルトの波形の位相の状態をモニタリングすることはできない。

そこで、本発明の目的は、タイヤ成型用ドラムに巻き回された状態での、隣接するウェーブドベルトの波形の位相の状態をモニタリングし、空気入りタイヤの製品性能を向上させることが可能な、ウェーブドベルトの波形計測方法及びウェーブドベルトの波形計測装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明によるウェーブドベルトの波形計測方法は、
波状のコードを備えたストリップをタイヤ成型用ドラムに沿って巻きつけたウェーブドベルトの、隣接する複数の帯状領域を検出するステップと、
前記検出した各帯状領域の前記波状のコードの波形の頂点を複数検出するステップと、
前記検出した隣接する各帯状領域の前記頂点の前記タイヤ成型用ドラムの周方向における相対位置に基づいて、前記各帯状領域内の前記波状のコードの波形の位相の近接度を判定するステップと、
を含むことを特徴とするものである。

上記目的を達成するため、本発明によるウェーブドベルトの波形計測装置は、
波状のコードを備えたストリップをタイヤ成型用ドラムに沿って巻きつけたウェーブドベルトの、隣接する複数の帯状領域を検出する帯状領域検出部と、
前記検出した各帯状領域での前記波状のコードの波形の頂点を複数検出する頂点検出部と、
前記検出した隣接する各帯状領域の前記頂点の前記タイヤ成型用ドラムの周方向における相対位置に基づいて、前記各帯状領域内の前記波状のコードの位相の近接度を判定する位相判定部と、
を備えることを特徴とするものである。

また、本発明によるウェーブドベルトの波形計測装置は、前記位相判定部の判定に基づいて、警報を発報する警報発報部をさらに備えることを特徴とするものである。

本発明によれば、タイヤ成型用ドラムに巻き回された状態での、隣接するウェーブドベルトの波形の位相の状態をモニタリングすることが可能になる。これにより、空気入りタイヤの製品性能を向上させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係るウェーブドベルトの波形計測装置の概要を示す図である。本発明の一実施形態に係るウェーブドベルトの波形計測装置の概略構成を示す図である。本発明の一実施形態に係るウェーブドベルトの波形計測装置の動作を説明するフローチャートである。図３に示す波形計測装置のカメラにより取得した画像の一例を示す図である。図３に示す波形計測装置の動作の１ステップを説明するための図である。図３に示す波形計測装置の動作の１ステップを説明するための図である。図３に示す波形計測装置の動作の１ステップを説明するための図である。

以下、本発明による一実施形態のウェーブドベルトの波形計測装置について、図を参照して説明する。また、本発明によるウェーブドベルトの波形計測方法についても、本発明による位置実施形態の波形計測装置についての説明により明らかになる。

図１は、ウェーブドベルトの波形計測装置の概略構成を示す図である。図１に示す波形計測装置１０は、タイヤ成型用ドラム１１と、複数のカメラ１２と、画像処理装置１３とを備える。タイヤ成型用ドラム１１には、数十周にわたってウェーブドベルトが巻きまわされている。図中、このウェーブドベルトに対応する、タイヤ成型用ドラム１１の周方向に沿って整列された複数の帯状領域を、帯状領域１４として示す。

複数のカメラ１２は、例えば、タイヤ成型用ドラム１１に巻きつけられたウェーブドベルトの両端（以下、ショルダー部分と称する）の近傍を撮影するように配置される。複数のカメラ１２は、それぞれ、ショルダー部分近傍の複数の帯状領域１４の画像を取得するように構成される。すなわち、複数のカメラ１２の撮像範囲は、タイヤ成型用ドラム１１に巻きまわされたウェーブドベルトにより構成される帯状領域を複数撮像できるように設定される。複数のカメラ１２の解像度は、ウェーブドベルトの各帯状領域１４について、ウェーブドベルトに含まれるコードの１本１本が判別可能な程度の解像度を有する。さらに、複数のカメラ１２は、それぞれウェーブドベルトの画像を取得し、画像処理装置１３に伝送する。

画像処理装置１３は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を有するコンピュータにより構成される。以下、画像処理装置１３は、ＣＰＵを有するコンピュータであるものとして説明する。図２に示すように、画像処理装置１３は、帯状領域検出部１５と、頂点検出部１６と、位相判定部１７とを備える。帯状領域検出部１５は、波状のコードを備えたストリップをタイヤ成型用ドラムに沿って巻きつけたウェーブドベルトの、隣接する複数の帯状領域を検出する。帯状領域は、波形状に形成されたスチールコードまたはスチールフィラメントを複数本並べて、これらをゴムで被覆したものにより構成される。頂点検出部１６は、検出した各帯状領域１４での波状のコードの波形の頂点を複数検出する。波状のコードの波形に含まれる複数の頂点は、波形の山部や谷部の頂点であり、それぞれ、当該波形に含まれる複数の変曲点に対応する。換言すれば、頂点とは、略正弦波の形状をなす波形状に形成されたコードの波形の各ピーク点である。位相判定部１７は、検出した隣接する各帯状領域１４の各頂点のタイヤ成型用ドラム１１の周方向における相対位置に基づいて、各帯状領域１４に対応するウェーブドベルトの位相の近接度を判定する。ここで、近接度とは、複数の位相が相互にどれだけ近接（一致）しているかを示すものであり、複数の検出した帯状領域１４内の各頂点のタイヤ成型用ドラム１１の周方向におけるずれを示す。

以下、図３〜７を参照して、本実施形態に係る波形計測装置１０の動作について詳述する。ここでは、タイヤ成型用ドラム１１に巻きつけられた帯状領域１４は幅２０ｍｍであるものとする。図３は、本発明の一実施形態に係るウェーブドベルトの波形計測装置の動作を説明するフローチャートである。画像処理装置１３の帯状領域検出部１５は、複数のカメラ１２のうちの少なくとも１つから取得した画像に基づいて、ウェーブドベルトの複数の帯状領域１４を検出する（ステップＳ０１）。例えば、ウェーブドベルトの幅が２０ｍｍ、ウェーブドベルトピッチが１８ｍｍの場合は、帯状領域検出部１５は、ショルダー部分のウェーブドベルトの端から１０ｍｍ、２８ｍｍ、４６ｍｍ、６４ｍｍと、１８ｍｍおきに位置指定を予め設定して、各帯状領域１４を検出する。

図４は、複数のカメラ１２のうちの少なくとも１つから取得した画像の一例を示す図である。帯状領域検出部１５は、ショルダー部分近傍のウェーブドベルトの端２１を認識し、そこから１０ｍｍの位置Ｓ１、２８ｍｍの位置Ｓ２、４６ｍｍの位置Ｓ３、６４ｍｍの位置Ｓ４を位置指定するように予め設定されており、各位置に対応する帯状領域１４をそれぞれ特定する。

帯状領域検出部１５は、所定数以上の帯状領域１４が特定されたか否かを判定する（ステップＳ０２）。具体的には、帯状領域検出部１５は、ショルダー部分のウェーブドベルトの帯状領域１４を含めて、これに隣接する最低２本の帯状領域１４が特定されたか否かを判定する。ここで、特定する帯状領域１４の最小数は、３本には限られず、例えば、４本であっても良い。

帯状領域検出部１５により所定数以上の帯状領域１４が特定されたと判定された場合、頂点検出部１６は、特定した各帯状領域１４の指定範囲内のコードを認識する（ステップＳ０２のＹｅｓ、ステップＳ０３）。具体的には、図５に示すように、頂点検出部１６は、上述の各指定位置（例えば、Ｓ１）から帯状領域１４の幅方向（すなわち、タイヤ成型用ドラムの回転軸方向）に１０ｍｍ範囲内を探索し、その範囲内の複数のコード（例えば、Ｃ１及びＣ２）を認識する。範囲を１０ｍｍ以内に限ったのは、隣接する各帯状領域１４のコードを相互に誤って認識しないようにするためである。

そして、頂点検出部１６は、認識した複数のコードのそれぞれについて、所定範囲の波形の頂点座標を算出する（ステップＳ０４）。具体的には、頂点検出部１６は、ステップＳ０３で認識した帯状領域１４の各コードの、ウェーブドベルトの端２１側に凸である頂点のタイヤ成型用ドラムの周方向の位置座標を平均して、頂点座標として算出する。ここで、頂点座標は、タイヤ成型用ドラム１１の周方向に、各コードにつき３点以上算出することが望ましい。このため、波長が３０ｍｍ程度のウェーブドベルトの場合には、頂点検出部１６は、タイヤ成型用ドラム１１の周方向に１００ｍｍ範囲の波形の頂点座標を算出する。例えば、頂点検出部１６は、コードＣ１の３つの頂点ａ_(1-1)L、ａ_(1-2)L、ａ_(1-3)L、及びコードＣ２の３つの頂点ａ_(1-1)R、ａ_(1-2)R、ａ_(1-3)Rを特定した場合には、コードＣ１の頂点ａ_(1-1)L及びコードＣ２の頂点ａ_(1-1)Rの頂点座標を平均して、頂点座標ａ１を算出する。頂点座標ａ２、ａ３についても同様にして算出する。

そして、頂点検出部１６は、各帯状領域１４について所定数以上の頂点を算出したか否かを判定する（ステップＳ０５）。判定の結果がＹｅｓの場合、位相判定部１７は、所定の帯状領域１４と、その他の帯状領域１４との位相比較処理を行う（ステップＳ０６）。具体的には、図７に示すように、位相判定部１７は、ショルダー部分のウェーブドベルトの帯状領域１４の頂点座標（ａ１、ａ２、ａ３）を基準として、基準とする頂点座標（ａ１、ａ２、ａ３）を中心として、タイヤ成型用ドラム１１の周方向に６ｍｍ以内（波長３０ｍｍの約２０％に相当）に他の帯状領域１４の頂点座標（例えば、ａ_(2-1)、ａ_(3-1)、ａ_(4-1)）が存在するか否かを判定する。

判定の結果、各帯状領域１４の頂点座標が全て所定範囲内に入っている場合には、位相判定部１７は、図示しない警報発報部に通知して、警報発報部を作動させる。この警報により、作業者等は、ウェーブドベルトのショルダー部分近傍において位相が揃ってしまったことを認識し、製品性能に影響が無い範囲でタイヤ成型用ドラム１１の周長を、例えば、６ｍｍ程度調節して、位相が揃わないようにする。

次に、本実施形態に係るウェーブドベルトの波形計測装置を用いて波形計測を行い、その結果に対応して警報発報部で警報を発した場合と、従来の生産方法、すなわち、波形計測を行わずにタイヤを成形した場合の、それにおけるタイヤ生産のシミュレーション結果を表１に示す。従来は、タイヤ成型用ドラム１１の周長は、２９８０ｍｍと固定して生産を行っていたが、本実施形態に係る波形計測装置を使用する場合は、警報発報部による発報があった際に、周長を２９８０ｍｍと２９８６ｍｍとの間で切り替える。

生産するタイヤのウェーブドベルトの波長、生産本数等の生産条件は本実施形態に係る波形計測装置を用いた場合と、従来の生産方法による場合とで同一である。表１に示すように、従来の生産方法の場合、全生産本数５００本のうちの３．６％である１８本のタイヤにサイド凹凸が発生する。他方、本実施形態による波形計測装置を用いた場合は、サイド凹凸の発生が回避される。この場合、警報発報部による発報の生じる確率は１．２％である。これは、発報のあった場合に、ドラムの周長を適宜調節して、タイヤ成型用ドラム上で隣接するウェーブドベルトの位相が揃わないように調節が行われるため、従来の生産方法でウェーブドベルトの位相が自然と揃ってしまう確率である３．６％よりも、位相が揃う確率自体が低減されるからである。

このように、本実施形態に係る波形計測装置によれば、画像処理装置１３に備えられた帯状領域検出部１５にてタイヤ成型用ドラム１１に巻きつけられたウェーブドベルトの、複数の隣接する帯状領域１４を検出し、頂点検出部１６によって検出した各帯状領域１４の波形の頂点を複数検出し、位相判定部１７によって検出した各頂点についてタイヤ成型用ドラム１１の周方向における相対位置を判定し、その結果に基づいて位相の近接度を判定する。このため、タイヤ成型用ドラム１１に巻き回された状態での、隣接するウェーブドベルトの帯状領域のコードの波形の位相の状態をモニタリングすることができる。このように、完成品に近い状態（すなわち、空気入りタイヤに巻きまわされた状態）での、ウェーブドベルトのコードの波形の位相の近接度を、空気入りタイヤの製造時に随時把握することができる。

さらに、本実施形態に係る波形計測装置によれば、位相判定部１７による位相の近接度の判定に基づいて、警報を発報することにより、完成製品にサイド凹凸が生じる確率を製造段階で低減することができる。さらに、本実施形態に係る波形計測装置は警報を発報することにより、空気入りタイヤに巻きまわされた状態でウェーブドベルトの位相が揃う確率自体を低減できると。これにより、本実施形態に係る波形計測装置は空気入りタイヤの製品性能を向上させることができる。

本発明の一実施形態について説明したが、特許請求の範囲において種々の変更を加えることができる。例えば、画像処理装置１３の各機能部は、独立したＣＰＵに搭載されていても、単一のＣＰＵに搭載されていても良い。さらに、上述の実施形態では、警報発報部による発報があった際に、作業者が製品性能に影響が無い範囲でタイヤ成型用ドラム１１の周長を調節して、位相が揃わないようにするものとして説明した。しかし、本発明に係る波形計測装置は、警報発報部による発報があった際に、自動でタイヤ成型用ドラムの周長を切り替えるように構成されることも可能である。

１０波形計測装置
１１タイヤ成型用ドラム
１２カメラ
１３画像処理装置
１４帯状領域
１５帯状領域検出部
１６頂点検出部
１７位相判定部

Claims

波状のコードを備えたストリップをタイヤ成型用ドラムに沿って巻きつけたウェーブドベルトの、隣接する複数の帯状領域を検出するステップと、
前記検出した各帯状領域の前記波状のコードの波形の頂点を複数検出するステップと、
前記検出した隣接する各帯状領域の前記頂点の前記タイヤ成型用ドラムの周方向における相対位置に基づいて、前記各帯状領域内の前記波状のコードの波形の位相の近接度を判定するステップと、
を含むウェーブドベルトの波形計測方法。
波状のコードを備えたストリップをタイヤ成型用ドラムに沿って巻きつけたウェーブドベルトの、隣接する複数の帯状領域を検出する帯状領域検出部と、
前記検出した各帯状領域での前記波状のコードの波形の頂点を複数検出する頂点検出部と、
前記検出した隣接する各帯状領域の前記頂点の前記タイヤ成型用ドラムの周方向における相対位置に基づいて、前記各帯状領域内の前記波状のコードの位相の近接度を判定する位相判定部と、
を備える、ウェーブドベルトの波形計測装置。
前記位相判定部の判定に基づいて、警報を発報する警報発報部をさらに備える、請求項２に記載のウェーブドベルトの波形計測装置。