JP2017042971A - ゴム積層体の形状測定方法及びそれを用いた空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安価な構成で精度よく、ゴム積層体の表面形状を測定できる形状測定方法を提供する。
【解決手段】ゴム積層体の形状測定方法は、成形ドラム２に巻き付けられた第１の幅Ｗ１を有するゴム積層体１０の表面形状を測定するための方法であって、第１の幅Ｗ１よりも小さい第２の幅Ｗ２を有するレーザー光Ｌ１をゴム積層体１０に照射し、予め定められた基準点からゴム積層体１０の表面１０Ａまでの距離データを取得する第１測定工程と、第１測定工程では測定できなかったゴム積層体１０の残りの領域Ｒが、レーザー光Ｌ１に対向するように、成形ドラム２を軸方向３Ｘに移動させる移動工程と、残りの領域Ｒに、レーザー光Ｌ１を照射して、基準点から表面１０Ａまでの距離データを取得する第２測定工程とを含む。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ゴム積層体の形状測定方法及びそれを用いた空気入りタイヤの製造方法に関する。

従来、空気入りタイヤの製造方法においては、成形ドラムの外周面に帯状のゴムストリップが螺旋状に巻き付けられることにより、トレッドゴム等のゴム積層体を形成する工法が知られている。

ゴム積層体の断面プロファイルは、加硫タイヤの外観やユニフォミティに影響を及ぼすため、成形ドラムに巻き付けられたゴム積層体の表面形状を測定するための方法として、種々の形状測定方法が提案されている。タイヤの製造工程において、成形ドラムに巻き付けられたゴム積層体は、形状が不安定な未加硫状態にあることから、その測定にあたっては、レーザー光を用いる等、非接触の測定手法を用いるのが望ましい。

例えば、下記特許文献１では、幅広形状のトレッドゴムに対応するように、複数の二次元のレーザー変位計を成形ドラムの軸方向に配置して、ゴム積層体の表面形状を測定する技術が開示されている。

特開２００７−１０６０９０号公報

上記レーザー変位計とは、測定対象物にレーザー光を照射し、その反射光を光電変換することにより、予め定められた基準点からゴム積層体の表面までの距離データを取得する光学式の非接触センサーである。レーザー変位計は、精度よく対象物の形状を測定できる反面、高価であるのが難点とされている。そうしたところ、上記特許文献１に記載された方法では、複数のレーザー変位計を必要とするため、コストが嵩むという問題があった。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、安価な構成で精度よく、ゴム積層体の表面形状を測定できる形状測定方法及びそれを用いた空気入りタイヤの製造方法を提供することを主たる目的としている。

本願の第１発明は、成形ドラムに巻き付けられた第１の幅を有するゴム積層体の表面形状を測定するための方法であって、前記第１の幅よりも小さい第２の幅を有するレーザー光を前記ゴム積層体に照射し、予め定められた基準点から前記ゴム積層体の表面までの距離データを取得する第１測定工程と、前記第１測定工程では測定できなかった前記ゴム積層体の残りの領域が、前記レーザー光に対向するように、前記成形ドラムを軸方向に移動させる移動工程と、前記ゴム積層体の前記残りの領域に、前記レーザー光を照射して、前記基準点から前記ゴム積層体の表面までの距離データを取得する第２測定工程とを含むことを特徴とする。

本発明に係る前記形状測定方法において、前記第１測定工程及び前記第２測定工程において、前記距離データを、前記成形ドラムの回転軸を含む平面内で測定することが望ましい。

本発明に係る前記形状測定方法において、前記第１測定工程及び前記第２測定工程は、前記ゴム積層体の円周方向の４〜１２箇所において、前記距離データを測定することが望ましい。

本発明に係る前記形状測定方法において、前記ゴム積層体は、空気入りタイヤのトレッドゴムを含むことが望ましい。

本願の第２発明は、空気入りタイヤの製造方法であって、前記ゴム積層体の形状測定方法によって得られたゴム積層体の断面プロファイルに基づいて、前記ゴム積層体の成形の良否を判断する工程を含むことを特徴とする。

第１発明の形状測定方法は、レーザー光を前記ゴム積層体に照射し、予め定められた基準点からゴム積層体の表面までの距離データを取得する第１測定工程と、ゴム積層体の残りの領域に、レーザー光を照射して、基準点からゴム積層体の表面までの距離データを取得する第２測定工程とを含む。さらに、前記残りの領域にレーザー光を照射するために、成形ドラムを軸方向に移動させる移動工程を含む。これにより、第１測定工程では測定できなかった前記残りの領域をレーザー光に対向させることができ、高価なレーザー変位計を複数個用いることなく、ゴム積層体の全領域にわたって表面形状を測定できる。

第２発明の製造方法は、ゴム積層体の形状測定方法によって得られたゴム積層体の断面プロファイルに基づいて、ゴム積層体の成形の良否を判断する工程を含むので、安価な構成により、加硫タイヤの外観不良やユニフォミティの悪化を抑制することができる。

本発明の一実施形態である形状測定方法を実施するための形状測定装置の概略構成を示す側面図である。 本形状測定方法の手順を示すフローチャートである。 図１の形状測定装置の断面図である。 図２の形状測定方法によって測定された距離データをプロットしたグラフである。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本発明の一実施形態である形状測定方法を実施するための形状測定装置１を示している。

形状測定装置１は、円筒状の成形ドラム２と、成形ドラム２の回転軸３と、ゴム積層体１０の表面形状を測定するレーザー変位計４と、回転軸３を軸心３Ａ方向に移動させるための移動手段５等を備える。形状測定装置１は、例えば、空気入りタイヤの成形装置の一部に含まれる。生タイヤの成形にあたって、成形ドラム２を軸心３Ａ方向に移動させるための機構が既に存在している場合、この機構を移動手段５として流用できる。

成形ドラム２の外周面には、ゴム積層体１０が巻き付けられる。本実施形態では、ゴム積層体１０は、例えば、空気入りタイヤのトレッドゴムを構成する。すなわち、形状測定装置１は、成形ドラム２に巻き付けられたトレッドゴムの表面形状を測定する。測定されるゴム積層体１０は、トレッドゴムに限られることなく、例えば、サイドウォールゴムやインナーランナーゴム等であってもよい。

回転軸３は、成形ドラム２を回転可能に支持する。成形ドラム２が回転することにより、成形ドラム２の外周面にゴム積層体１０が巻き付けられ、トレッドゴムが形成される。ゴム積層体１０は、ベース層を構成するゴムストリップ及びキャップ層を構成するゴムストリップが別々に巻き付けられる形態であってもよい。

レーザー変位計４は、測定対象物であるゴム積層体１０の表面にレーザー光Ｌ１を照射し、その反射光Ｌ２を光電変換することにより、予め定められた基準点からゴム積層体１０の表面までの距離データを取得する光学式の非接触センサーである。本実施形態のレーザー変位計４は、形状測定装置１の設置面２０に固定されている。

移動手段５は、回転軸３を支持し、成形ドラム２及び回転軸３を軸心３Ａ方向に移動させる。このため、移動手段５は、設置面２０に対して回転軸３の軸心３Ａ方向に移動可能に構成されている。例えば、移動手段５は、設置面２０に回転軸３の軸心３Ａに沿って平行に敷設されたレール２１上を移動可能なスライドユニット６の上に搭載されている。

図２は、本発明の形状測定方法の手順を示すフローチャートである。形状測定方法は、第１測定工程Ｓ１と、移動工程Ｓ２と、第２測定工程Ｓ３とを含む。

第１測定工程Ｓ１は、レーザー光Ｌ１をゴム積層体１０に照射し、予め定められた基準点からゴム積層体１０の表面１０Ａまでの距離データを取得する。基準点とは、レーザー変位計４に定められている距離測定のための原点であり、例えば、レーザー変位計４に設けられているレーザー光源の位置である。

図３は、第１測定工程Ｓ１でゴム積層体１０の表面形状が測定される様子を示している。本実施形態では、成形ドラム２の外周面に、ベルト補強層１１及びジョイントレスバンド補強層１２が順次巻き付けられ、それらの半径方向外側に、ゴム積層体１０が巻き付けられる。

ゴム積層体１０は、例えば、帯状のゴムストリップ１０Ｂが螺旋状に巻き付けられることにより形成されうる。ゴム積層体１０の幅は、第１の幅Ｗ１であり、例えば、２００mm以上である。一方、レーザー光Ｌ１の照射幅は、レーザー変位計４の仕様によって異なり、大きい照射幅（測定領域）で精度よく距離を測定できるレーザー変位計４は、一般的に高価である。そのため、本実施形態では、測定領域が第１の幅Ｗ１よりも小さい第２の幅Ｗ２であるレーザー光Ｌ１を照射するレーザー変位計４が適用されている。これにより、形状測定装置１のコストダウンを図ることができる。

既に述べたように、レーザー変位計４の測定領域である第２の幅Ｗ２は、ゴム積層体１０の幅である第１の幅Ｗ１よりも小さい。このため、第１測定工程Ｓ１では測定できなかったゴム積層体１０の残りの領域Ｒが生ずる。

この後、移動工程Ｓ２では、残りの領域Ｒがレーザー光Ｌ１に対向するように、成形ドラム２が軸方向３Ｘに移動される。これにより、ゴム積層体１０の軸方向３Ｘの全領域にわたって、レーザー光Ｌ１が照射可能とされる。

そして、第２測定工程Ｓ３では、ゴム積層体１０の残りの領域Ｒに、レーザー光Ｌ１が照射され、基準点からゴム積層体１０の表面１０Ａまでの距離データが取得される。第１測定工程Ｓ１及び第２測定工程Ｓ３によって、ゴム積層体１０の軸方向３Ｘの全領域にわたって、表面１０Ａの形状が測定可能とされる。

図４は、第１測定工程Ｓ１及び第２測定工程Ｓ３によって測定された距離データをプロットしたグラフである。図４において、横軸は軸方向３Ｘの距離（ゴム積層体１０の幅）であり、縦軸は径方向の距離（ゴム積層体１０の厚さ）である。

移動工程Ｓ２と、第２測定工程Ｓ３とは、同時に実行されていてもよい。この場合、移動工程Ｓ２で、成形ドラム２が軸方向３Ｘに移動されながら、第２測定工程Ｓ３で、ゴム積層体１０の残りの領域Ｒの距離データが取得される。従って、短時間でゴム積層体１０の表面１０Ａの形状を測定することが可能となる。

第１測定工程Ｓ１及び第２測定工程Ｓ３では、成形ドラム２の回転を停止して、成形ドラム２の回転軸３の軸心３Ａを含む平面内に、レーザー光Ｌ１が照射されるのが望ましい。これにより、軸心３Ａを含む平面内で、基準点からゴム積層体１０の表面１０Ａまでの距離データが取得されうる。これにより、ゴム積層体１０の軸心３Ａに沿った断面プロファイルが短時間で正確に測定されうる。

本形状測定方法によれば、第１測定工程Ｓ１では測定できなかった残りの領域Ｒをレーザー光Ｌ１に対向させることができ、高価なレーザー変位計４を複数個用いることなく、ゴム積層体１０の全領域にわたって表面形状を測定できる。

なお、レーザー変位計４を軸方向３Ｘに移動させることにより、残りの領域Ｒにレーザー光Ｌ１を照射して距離データを取得することも可能である。しかしながら、この場合、レーザー変位計４の移動に伴って、レーザー変位計４が振動し、距離データに影響を及ぼすおそれがある。本実施形態では、成形ドラム２が軸方向３Ｘに移動され、レーザー変位計４は設置面２０に固定される構成であるため、ゴム積層体１０に対してレーザー光Ｌ１を相対的に移動させる際のレーザー変位計４の振動を抑制できる。これにより、表面形状の測定精度をより一層高めることが可能となる。

本実施形態では、ゴム積層体１０を成形ドラム２の外周面に容易に巻き付けるために、成形ドラム２が回転軸３の回りに回転可能に構成されている。そこで、ゴム積層体１０が巻き付けられた成形ドラム２を所定の角度回転させて、第１測定工程Ｓ１乃至第２測定工程Ｓ３を繰り返すことにより、ゴム積層体１０の円周方向の複数箇所において、距離データが測定されうる。複数箇所の距離データを測定することにより、その平均値や標準偏差を計算し、ゴム積層体１０の成形の良否を統計的に判断することが可能となる。

ゴム積層体１０の円周方向の測定箇所は、４〜１２箇所が望ましい。測定箇所が４箇所未満の場合、隣り合うゴムストリップ１０Ｂの段差によって測定値の平均値にばらつき生じ易く、ゴム積層体１０の成形の良否を正確に判断するのが困難となるおそれがある。一方、測定箇所が１２箇所を超える場合、形状測定に要する時間が長くなり、生産性が低下する。

本形状測定方法を含む空気入りタイヤの製造方法では、上述のごとく測定されたゴム積層体１０の断面プロファイルに基づいて、ゴム積層体１０の成形の良否を判断し、良品のみを下流工程に移行させることができる。すなわち、本発明の空気入りタイヤの製造方法は、ゴム積層体１０の断面プロファイルに基づいて、ゴム積層体１０の成形の良否を判断する判断工程を含む。この判断工程では、測定されたゴム積層体１０の断面プロファイルを目標とする断面プロファイルとを比較して、ゴム積層体１０の成形の良否を判断することができる。成形不良が生じたゴム積層体１０は、ゴムストリップ１０Ｂを成形ドラム２等から引き剥がして、再度巻き付ける等の作業を行なうことにより、良品のみを次の工程に移行させることができる。このような空気入りタイヤの製造方法によれば、成形不良が生じた生タイヤの加硫等を行なうことが抑制され、生産性の向上と、加硫タイヤの外観不良やユニフォミティの悪化が抑制されうる。

以上、本発明の実施形態が詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。

図１乃至３に示される形状測定方法を含む空気入りタイヤの製造方法にて、サイズ２３５／４５Ｒ１８の空気入りタイヤが、表１の仕様に基づいて、各例毎に１００本ずつ製造され、生産性、外観性能及びユニフォミティ性能が評価された。トレッド部の表面形状を測定した結果、その断面プロファイルの平均値が、目標とする断面プロファイルから基準値（０．６mm）以上離れている場合は、ゴムストリップが成形ドラム等から引き剥がされた。そして、再度別のゴムストリップが巻き付けられることにより、基準値を満たす良品のみが次の工程に移行された。テスト方法は、以下の通りである。

＜生産性＞
各例毎に、生タイヤの成形に要した時間が測定された。結果は、実施例１を１００とする指数で表され、数値が小さいほど生タイヤの生産性が優れていることを示す。

＜外観性能＞
加硫タイヤのトレッド部の外観が目視にて確認され、ベア発生率が計算された。結果は、実施例１を１００とする指数で表され、数値が小さいほど外観性能が優れていることを示す。

＜ユニフォミティ性能＞
加硫タイヤのＲＦＶが測定され、その１次成分の標準偏差が計算された。数値が小さいほどユニフォミティ性能が優れていることを示す。

表１から明らかなように、実施例の形状測定方法は、比較例に比べて生産性を妨げることなく、外観性能及びユニフォミティ性能が有意に向上していることが確認できた。

２ 成形ドラム
１０ ゴム積層体
１０Ａ 表面
Ｌ１ レーザー光
Ｓ１ 第１測定工程
Ｓ２ 移動工程
Ｓ３ 第２測定工程

Claims (5)

1. 成形ドラムに巻き付けられた第１の幅を有するゴム積層体の表面形状を測定するための方法であって、
   前記第１の幅よりも小さい第２の幅を有するレーザー光を前記ゴム積層体に照射し、予め定められた基準点から前記ゴム積層体の表面までの距離データを取得する第１測定工程と、
   前記第１測定工程では測定できなかった前記ゴム積層体の残りの領域が、前記レーザー光に対向するように、前記成形ドラムを軸方向に移動させる移動工程と、
   前記ゴム積層体の前記残りの領域に、前記レーザー光を照射して、前記基準点から前記ゴム積層体の表面までの距離データを取得する第２測定工程とを含むことを特徴とするゴム積層体の形状測定方法。
2. 前記第１測定工程及び前記第２測定工程において、前記距離データを、前記成形ドラムの回転軸を含む平面内で測定する請求項１記載のゴム積層体の形状測定方法。
3. 前記第１測定工程及び前記第２測定工程は、前記ゴム積層体の円周方向の４〜１２箇所において、前記距離データを測定する請求項１又は２に記載のゴム積層体の形状測定方法。
4. 前記ゴム積層体は、空気入りタイヤのトレッドゴムを含む請求項１乃至３のいずれかに記載のゴム積層体の形状測定方法。
5. 空気入りタイヤの製造方法であって、
   請求項４に記載されたゴム積層体の形状測定方法によって得られたゴム積層体の断面プロファイルに基づいて、前記ゴム積層体の成形の良否を判断する工程を含むことを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。

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