JP2017003352A - トッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トッピングゴムシートの製造工程において発生したゴム付き不良箇所を正確に検出することにより、裁断工程においてゴム付き不良箇所の除去を確実に行えるようにして生産性の低下を防止するトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置を提供する。
【解決手段】トッピングゴムシートの画像データを取得する画像データ取得手段と、画像データを画像処理してゴム付き不良箇所を検出する検出手段と、トッピングゴムシートのゴム付き不良箇所の位置を特定する不良位置特定手段と、ゴム付き不良箇所の位置を表示・記録する表示記録手段とを備えており、画像データ取得手段がトッピングゴムシートの表面に光を照射する照明装置と、トッピングゴムシートを挟んで表面側および裏面側のそれぞれに配置されてトッピングゴムシートで反射された光により画像データを取得するラインカメラ２，２ａとを有しているトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、トッピングゴムシートの製造工程において発生するゴム付き不良箇所を検出するトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置に関する。

一般に、タイヤの製造工程においては、カレンダーロールによって繊維状材料にトッピングゴムを連続して被覆することによりトッピングゴムシートを製造する工程がある（例えば、特許文献１）。

このトッピングゴムシートの製造工程において、トッピングゴムのスチールコードへの付着が不十分でスチールコードが均一に被覆されず、スチールコードの一部が露出する不具合（ゴム付き不良）が発生する場合がある。

このようなゴム付き不良が発生した箇所は除去する必要がある。しかしながら、ゴム付き不良箇所を検出する毎にカレンダーロールを停止させて除去した場合、生産ラインが安定せず、トッピングゴムシートの品質の低下や生産性の低下を招いてしまうため、簡単に生産ラインを停止させることができない。

そこで、従来より、作業者がトッピングゴムシートの製造中にゴム付き不良を発見してもラインを停止することはせず、チケットに手書きしたメモでゴム付き不良の発生をマーキングし、後工程の裁断工程において、このマーキングに従ってゴム付き不良箇所を除去している。

特開平７−１６７７９２号公報

しかしながら、連続してトッピングゴムシートを製造する工程において、作業者が目視によってゴム付き不良箇所を検出することは、目視判別の限界が最小１０ｃｍ角であることや他の作業との兼ね合いもあり、作業者にとって負荷が大きく、トッピングゴムシートにゴム付き不良箇所があっても見落とす場合があり、その場合には、ゴム付き不良箇所にマーキングされないまま裁断工程に送られるため、裁断工程でマーキングされていない異常箇所が見逃されてしまう。

また、作業者が目視によってゴム付き不良箇所を発見しても、マーキングにずれが生じて裁断工程でゴム付き不良箇所が見逃されてしまう恐れもある。

そして、ゴム付き不良が見逃され、後工程の裁断工程において除去されないまま製造されたタイヤは、スクラップとせざるを得ず、生産性も低下する。

そこで、本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑み、トッピングゴムシートの製造工程において発生したゴム付き不良箇所を正確に検出することにより、裁断工程においてゴム付き不良箇所の除去を確実に行えるようにして生産性の低下を防止するトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置を提供することを課題とする。

本発明者は、鋭意検討を行い、以下に記載する発明により上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

請求項１に記載の発明は、
カレンダーロールより連続して搬送されてくるトッピングゴムシートに発生したゴム付き不良箇所を検出するトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置であって、
前記トッピングゴムシートの幅方向全域にわたる画像データを取得する画像データ取得手段と、
前記画像データ取得手段により取得された画像データを画像処理して、前記ゴム付き不良箇所を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出されたトッピングゴムシートのゴム付き不良箇所の位置を特定する不良位置特定手段と、
前記不良位置特定手段で特定されたゴム付き不良箇所の位置を表示・記録する表示記録手段とを備えており、
前記画像データ取得手段が、前記トッピングゴムシートの表面に光を照射する照明装置と、前記トッピングゴムシートを挟んで表面側および裏面側のそれぞれに配置されて前記トッピングゴムシートで反射された光により画像データを取得するラインカメラとを有していることを特徴とするトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置である。

請求項２に記載の発明は、
前記ラインカメラが、前記トッピングゴムシートの表面に対して略直角に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置である。

請求項３に記載の発明は、
前記照明装置から照射された光の前記トッピングゴムシートの表面における反射角が、４５〜７５°であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置である。

本発明によれば、トッピングゴムシートの製造工程において発生したゴム付き不良箇所を正確に検出することにより、裁断工程においてゴム付き不良箇所の除去を確実に行えるようにして生産性の低下を防止するトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係るトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置の構成図である。 本発明の一実施の形態に係るトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置が設けられた空気入りタイヤの製造ラインの概略図である。 本発明の一実施の形態に係るトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置のラインカメラの配置図であり、（ａ）は第１のラインカメラの配置図、（ｂ）は第２のラインカメラの配置図である。 ゴム付き不良発生位置の演算を説明する図である。 本発明の一実施の形態に係るトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置により印刷された製品チケットを示す図である。 トッピングゴムシートのゴム付き不良箇所を模式的に示す図である。

以下、本発明を実施の形態に基づき、図面を用いて説明する。

１．トッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置の概要
図１は本実施の形態に係るトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置の構成図である。

本実施の形態に係るトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置は、トッピングゴムシートの幅方向全域にわたる画像データを取得する画像データ取得手段と、画像データ取得手段により取得された画像データを画像処理して、前記ゴム付き不良箇所を検出する検出手段と、検出手段によって検出されたトッピングゴムシートのゴム付き不良箇所の位置を特定する不良位置特定手段と、不良位置特定手段で特定されたゴム付き不良箇所の位置を表示・記録する表示記録手段とを備えている。

そして、本実施の形態においては、画像データ取得手段として、図１に示すように、トッピングゴムシート（図示せず）の表面側を撮影する第１のラインカメラ２と、裏面側を撮影する第２ラインカメラ２ａと、トッピングゴムシートの表面に光を当てる照明装置（図示せず）とが設けられている点に特徴がある。

即ち、ゴム付き不良が生じた部分では繊維状材料（スチールコードなど）が露出しているため、ゴムが適切に被覆された正常な部分よりもトッピングゴムシートで反射された反射光の光量が大きくなった状態で、ラインカメラ２、２ａに画像データが取得される。そして、取得された画像データを画像処理してこのような光量の違いを判別することにより、ゴム付き不良箇所を正確に識別して検出することができる。

このように、本実施の形態によれば、従来の作業者が目視によって検出する方法と異なり、ゴム付き不良箇所を正確かつ自動的に検出することができ、次工程の裁断工程においてゴム付き不良箇所の除去を確実に行えるようになるため、生産性の低下を防止することができる。

２．トッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置の各構成
次に、上記したトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置の各構成について説明する。図２は本実施の形態に係るトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置が設けられた空気入りタイヤの製造ラインの概略図である。

（１）画像データ取得手段
画像データ取得手段は、照明装置により照らされたトッピングゴムシートの表面をラインカメラにより幅方向全体に沿って画像データを取得する。本実施の形態においては、ラインカメラおよび照明装置が図２に示す冷却ドラムｂの近傍に設けられている。詳しくは、トッピングゴムシートの表側を撮像する第１のラインカメラが図２中のＸの位置に配置されており、裏側を撮像する第２のラインカメラがＹの位置に配置されている。

（ａ）ラインカメラ
ラインカメラは、トッピングゴムシートからの反射光に基づいて画像データを取得する。図３は本実施の形態に係るトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置のラインカメラの配置図であり、（ａ）は第１のラインカメラの配置図、（ｂ）は第２のラインカメラの配置図である。

図３に示すように、第１のラインカメラ２は、トッピングゴムシートＡの上方に配置されており、照明装置１から照射されトッピングゴムシートＡ表面で反射した光が入光される。そして、第１のラインカメラ２は、この反射光に基づいて画像データを取得する。また、裏側に配置された第２のラインカメラ２ａも同様に反射光に基づいて画像データを取得する。また、それぞれのラインカメラ２、２ａは、搬送中のトッピングゴムシートＡの幅方向の中央部の上方においてトッピングゴムシートＡ表面に略垂直に配置されている。

ラインカメラ２、２ａからトッピングゴムシートＡ表面までの距離は、カメラの画素数と検出精度の関係を考慮して設定される。例えば、トッピングゴムシートＡの幅が１５００ｍｍの場合、幅方向の全域を撮像できるように１５００ｍｍ程度離してラインカメラが配置される。

また、ラインカメラ２、２ａは、搬送ロール７の間に配置することが好ましい。搬送ロール７上方に配置した場合、トッピングゴムシートＡの幅が若干狭くなり、搬送ロールの付着物やロール表面の光沢が映り込んで誤検知が生じる恐れがある。また、同様の理由により、視野範囲に過度に反射する部材が配置されないようにすることが好ましい。

（ｂ）照明装置
照明装置１、１ａは、トッピングゴムシートＡの幅方向の全域にわたって均等に光が照射されるように配置されて、反射光がラインカメラ２、２ａに適切に届くように、光の反射角が４５〜７５°になるように向きや位置が調整されていることが好ましい。

また、照射する光量を大きくするという観点からトッピングゴムシートＡに近づける方がよいが、近づけすぎるとトッピングゴムシートＡに付着した異物と衝突して破損する恐れがある。

また、外乱光による誤検知を防止するという観点から、遮光板や赤外カットフィルタをトッピングゴムシートＡの周囲に設置することが好ましく、可能な限り外光が照射されない位置に設置することが好ましい。なお、検出精度向上の観点から、照明装置１、１ａとしてはＬＥＤ照明器が好ましく、白色よりも赤色の方が好ましい。

（２）検出手段
検出手段は、上記で取得した画像データを画像処理装置で画像処理することによりゴム付き不良箇所を検出する。以下、図１に基づいて検出手段を説明する。

ラインカメラ２、２ａにより取得された画像データは、画像処理装置３に送信される。画像処理装置３は、上記したように、ゴムが適切に被覆された正常な位置とゴム付き不良が生じた位置とでは光の反射量が異なることに基づいて、得られた画像データの光量を解析することによりゴム付き不良の発生の有無を判断することができる。なお、ゴム付き不良箇所の検出精度は適宜調整することができ、５ｍｍ角を最小とすることが好ましい。

そして、画像処理装置３は、ゴム付き不良を検出した場合にＮＧ信号をＰＬＣ４に向けて発信する。このように、本実施の形態においては、ラインカメラ２、２ａによって取得された画像データによってゴム付き不良を検出するため、作業者が目視によってゴム付き不良箇所を発見する従来の方法に比べて、ゴム付き不良箇所を正確に検出することができる。

（３）不良位置特定手段
不良位置特定手段は、巻き取り装置に巻き取られた後のトッピングゴムシートにおいて、画像処理装置３で検出されたゴム付き不良箇所がどの位置にあるかを演算、算出により特定する。

即ち、図２に示すように、本実施の形態においては、カレンダーロールにおいて作製されたトッピングゴムシートＡは、冷却ドラムｂおよびアキューム装置ｃを経由して巻取り装置ｄに巻取られている。アキューム装置ｃを開閉させることにより、巻取り装置ｄにおける巻取り抵抗が制御されてスムーズに巻取りを行うことができるが、このアキューム装置ｃの開閉によりトッピングゴムシートＡの長さが変化する。

このため、画像処理装置３によりゴム付き不良の発生が検出されても、このゴム付き不良が巻き取り装置に到達するまでにトッピングゴムシートＡの長さが変化してしまい、巻き取られた後のトッピングゴムシートにおけるゴム付き不良の位置を特定するためには、上記したアキューム装置ｃの開閉による長さの変化を考慮する必要がある。

そこで、本実施の形態においては、図１に示すように、第１のＰＧ（パルスジェネレータ）５を巻き取り装置の近傍の位置Ｗ（図２参照）に、また、第２のＰＧ５ａをアキューム装置の近傍の位置Ｚ（図２参照）に配置している。そして、第１のＰＧ５は巻き取り装置における巻き取り量をカウントし、第２のＰＧ５ａはアキューム装置における開閉量をカウントする。

そして、巻き取られた後のトッピングゴムシートにおけるゴム付き不良の位置の特定は、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）４を用いて行われる。ＰＬＣ４には前記した第１のＰＧ５、第２のＰＧ５ａに加えて、画像処理装置３とも電気的に接続されている。

ＰＬＣ４が画像処理装置３からのＮＧ信号を受信すると、第１のＰＧ５から送信された巻き取り量と、第２のＰＧ５ａから送信されたアキューム開閉量とに基づいて、巻取後のトッピングゴムシートにおけるゴム付き不良発生の位置を演算により特定する。

図４は、このＰＬＣ４によるゴム付き不良発生位置の演算を説明するための図である。図４に示すように、ＮＧ信号を受信した際に第１のＰＧ５により測定された巻き取り量をＬ（ｍ）、アキューム閉（アキューム量０）のときの長さをＮ、アキューム開のときの長さをＯとすると、双方向矢印で示された部分はアキューム開閉に伴う長さの変化であるため、（Ｎ＋Ｏ）で示すことができる。この結果、巻取後のトッピングゴムシートにおけるゴム付き不良発生の位置Ｍ（ｍ）は下式により求めることができる。
Ｍ（ｍ）＝Ｌ（ｍ）＋（Ｎ（ｍ）＋Ｏ（ｍ））

そして、図１に示すように、ＰＬＣ４は、ＰＣ６と通信回線を介して電気的に接続されており、得られたゴム付き不良の位置情報をＰＣ６に送信する。

（４）表示記録手段
表示記録手段は、ＰＬＣにより算出されたゴム付き不良箇所の位置を表示・記録することにより、ゴム付き不良の正確な位置を作業者に伝える。

図１に示すように、本実施の形態においては、表示記録手段としてＰＣ６およびプリンタが用いられており、ＰＬＣ４から送信されたゴム付き不良箇所の位置をＰＣ６に表示すると共に、プリンタにより製品チケットにプリントする。

プリンタにより印刷された製品チケットの例を図５に示す。図５の製品チケットでは、巻き取り開始後３１６ｍの裏面、３２４ｍの表面、３２８ｍの裏面の３つの位置にゴム付き不良が発生していることが示されている。

このようなゴム付き不良箇所の位置が記載された製品チケットは、巻取られたトッピングゴムシートと共に、裁断工程に送られる。そして、裁断工程では、この製品チケットの記載に基づいてゴム付き不良箇所の除去を行う。

このように、本実施の形態においては、ゴム付き不良箇所を自動的に検出して、その正確な位置を記録して裁断工程に送るため、裁断工程でこのゴム付き不良箇所を確実に除去することができ、ゴム付き不良によるタイヤスクラップが削減されて、生産性の低下を招くことがない。

以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明する。

１．実施例と比較例
（１）実施例
幅１５００ｍｍのトッピングゴムシートを搬送速度４０ｍ／ｍｉｎで搬送し、搬送中のトッピングゴムシートのゴム付き不良箇所を上記した実施形態に係るトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置を用いて検出した。

なお、具体的に用いた装置は以下の通りである。
ラインカメラ：キーエンス社製 ＸＧ−ＨＬ０４Ｍ
画像処理装置：キーエンス社製 ＸＧ８７００Ｌ
照明装置 ：アイテックシステム社製 ＴＬＡ８０５ｘ２５-２２ＲＤ−４
（発光色：赤、長さ８０５ｍｍの照明を２本横並びに配置）
ＰＧ ：ＫＯＹＯ社製 ＴＲＤ−ＧＫ１００−ＲＺ

（２）比較例１〜３
比較例１〜３として、実施例のゴム付き不良検出装置から一部の構造を除いたゴム付き不良検出装置を用いてゴム付き不良箇所を検出した。なお、比較例１〜３においてトッピングゴムシートの条件は実施例と同様である。

具体的には、比較例１として、アキューム開閉量を測定する第２のＰＧを設けていないことを除いて、実施例と同様の構造のゴム付き不良検出装置を用いた。

比較例２として、巻取り長さを測定する第１のＰＧを設けていないことを除いて、実施例と同様の構造のゴム付き不良検出装置を用いた。

比較例３として、照明装置を設けていないことを除いて、実施例と同様の構造のゴム付き不良検出装置を用いた。

２．評価
第２のＰＧを設けていない比較例１では、ラインカメラにてゴム付き不良箇所を検出できるものの、不良位置を特定する精度が極端に悪くなり、１０〜３０ｍ程度のズレが発生した。これはアキューム開閉量による影響が大きいためと考えられる。

また、第１のＰＧを設けていない比較例２では、ゴム付き不良箇所の検出は可能だが、ゴム付き不良の位置が特定できず、発生箇所をチケットに印字できないため、作業者の作業はなくならず、システム自体が成り立たない。

照明装置を設けていない比較例３では、画像処理装置において正常な位置とゴム付き不良箇所との光量の違いを判断できないことが確認できた。

これに対して、実施例においては、ラインカメラにてゴム付き不良位置を検出して、検出されたゴム付き不良位置を正確に特定して作業者に伝えることができることを確認できた。具体的には、図６に示すようなゴム付き不良位置（大きさ５ｍｍ角以上）をほぼ１００％の確率で検出して、その位置を正確に特定することができた。

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることができる。

１、１ａ 照明装置
２、２ａ ラインカメラ
３ 画像処理装置
４ ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）
５、５ａ ＰＧ（パルスジェネレータ）
６ ＰＣ（パーソナルコンピュータ）
７ 搬送ロール
Ａ トッピングゴムシート
ｂ 冷却ドラム
ｃ アキューム装置
ｄ 巻取り装置
Ｗ 第１のＰＧの配置位置
Ｘ 第１のラインカメラの配置位置
Ｙ 第２のラインカメラの配置位置
Ｚ 第２のＰＧの配置位置

Claims (3)

1. カレンダーロールより連続して搬送されてくるトッピングゴムシートに発生したゴム付き不良箇所を検出するトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置であって、
   前記トッピングゴムシートの幅方向全域にわたる画像データを取得する画像データ取得手段と、
   前記画像データ取得手段により取得された画像データを画像処理して、前記ゴム付き不良箇所を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出されたトッピングゴムシートのゴム付き不良箇所の位置を特定する不良位置特定手段と、
   前記不良位置特定手段で特定されたゴム付き不良箇所の位置を表示・記録する表示記録手段とを備えており、
   前記画像データ取得手段が、前記トッピングゴムシートの表面に光を照射する照明装置と、前記トッピングゴムシートを挟んで表面側および裏面側のそれぞれに配置されて前記トッピングゴムシートで反射された光により画像データを取得するラインカメラとを有していることを特徴とするトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置。
2. 前記ラインカメラが、前記トッピングゴムシートの表面に対して略直角に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置。
3. 前記照明装置から照射された光の前記トッピングゴムシートの表面における反射角が、４５〜７５°であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置。

Images