JP2018072042A - トレッド形状測定方法及びトレッド形状測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】周方向溝によって区分される陸部の側壁領域でのデータの欠落を抑制できるトレッド形状測定方法を提供する。【解決手段】トレッド形状測定方法は、レーザー出射光の軸線がタイヤ赤道面に対して正の角度で傾けられた第１レーザー変位計と、レーザー出射光の軸線がタイヤ赤道面に対して負の角度で傾けられた第２レーザー変位計とを含む複数のレーザー変位計を、タイヤ子午線断面内で、タイヤ軸方向に移動させながら、各変位計から前記トレッド部の表面までの距離データを測定する測定工程Ｓ１、及び、前記第１レーザー変位計によって測定された第１距離データと、前記第２レーザー変位計によって測定された第２距離データとを合成して、前記トレッド部の表面形状を表す距離データを得る計算工程Ｓ２とを含む。【選択図】 図４

Description

本発明は、非接触式のレーザー変位計を用いてタイヤのトレッド表面形状を測定するトレッド形状測定方法及びトレッド形状測定装置に関する。

従来、レーザー変位計を用いてタイヤのトレッド部の表面形状を計測する装置が、種々提案されている。例えば、下記特許文献１では、レーザー変位計をタイヤ軸方向に移動させながら、測定された距離データに基づいてトレッド部の形状を測定する装置が開示されている。

特開２００１−５６２１５号公報

上記特許文献１に記載された装置では、レーザー光の軸線がタイヤ赤道面と平行になるように、レーザー変位計が配されている。このため、トレッド部の表面に形成されている周方向溝によって区分される陸部の側壁とレーザー出射光の軸線とが略平行となることから、該側壁にレーザー光を照射しその反射光を検知することができないことがある。これに伴い、側壁領域で距離データの欠落が生じ（図９参照）、陸部の形状を精密に測定できないことがあり、さらなる改善が要望されていた。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、周方向溝によって区分される陸部の側壁領域でのデータの欠落を抑制できるトレッド形状測定方法及びトレッド形状測定装置を提供することを主たる目的としている。

本発明の第１発明は、タイヤのトレッド部の表面形状を測定するための方法であって、レーザー出射光の軸線がタイヤ赤道面に対して正の角度で傾けられた第１レーザー変位計と、レーザー出射光の軸線がタイヤ赤道面に対して負の角度で傾けられた第２レーザー変位計とを含む複数のレーザー変位計を、タイヤ子午線断面内で、タイヤ軸方向に移動させながら、各変位計から前記トレッド部の表面までの距離データを測定する測定工程、及び、前記第１レーザー変位計によって測定された第１距離データと、前記第２レーザー変位計によって測定された第２距離データとを合成して、前記トレッド部の表面形状を表す距離データを得る計算工程とを含むことを特徴とする。

本発明に係る前記トレッド形状測定方法において、前記正の角度と前記負の角度とは、絶対値が等しいことが望ましい。

本発明に係る前記トレッド形状測定方法において、前記正の角度は、前記第１レーザー変位計の前記レーザー出射光とレーザー入射光とのなす角度θであることが望ましい。

本発明に係る前記トレッド形状測定方法において、前記計算工程は、前記第１距離データを前記正の角度に応じて補正し、前記第２距離データを前記負の角度に応じて補正する補正工程を含むことが望ましい。

本発明に係る前記トレッド形状測定方法において、前記補正工程は、下記式を用いて前記距離データを補正することが望ましい。
タイヤ半径方向の補正
Ｌ２＝Ｌ１×cosθ
Ｌ１：前記レーザー変位計によって測定された前記レーザー変位計の基準位置から前記トレッド部の表面までの距離
Ｌ２：前記レーザー変位計の前記基準位置から測定箇所までのタイヤ半径方向の距離
タイヤ軸方向の補正
Ｙ２＝Ｙ１＋α
α＝Ｌ１×sinθ
Ｙ１：タイヤ軸方向に移動する前の前記レーザー変位計の前記基準位置から、移動中の前記レーザー変位計の前記基準位置までのタイヤ軸方向の距離
Ｙ２：前記レーザー変位計の前記基準位置から測定箇所までのタイヤ軸方向の距離

本発明の第２発明は、タイヤのトレッド部の表面形状を測定するための装置であって、レーザー出射光の軸線がタイヤ赤道面に対して正の角度で傾けられた第１レーザー変位計と、レーザー出射光の軸線がタイヤ赤道面に対して負の角度で傾けられた第２レーザー変位計とを含む複数のレーザー変位計と、各レーザー変位計をタイヤ子午線断面内で、タイヤ軸方向に移動させる移動手段と、前記第１レーザー変位計によって測定された前記第１レーザー変位計から前記トレッド部の表面までの第１距離データと、前記第２レーザー変位計によって測定された前記第２レーザー変位計から前記トレッド部の表面までの第２距離データとを合成して、前記トレッド部の表面形状を表す距離データを得る計算手段とを含むことを特徴とする。

本発明の第１発明は、測定工程で第１レーザー変位計及び第２レーザー変位計を用いて、各レーザー変位計からトレッド部の表面までの距離データが測定される。第１レーザー変位計は、レーザー出射光の軸線がタイヤ赤道面に対して正の角度で傾けられ、第２レーザー変位計は、レーザー出射光の軸線がタイヤ赤道面に対して負の角度で傾けられる。これにより、トレッド部でタイヤ周方向にのびる周方向溝によって区分される陸部のうち、一方の側壁の形状が第１レーザー変位計によって、他方の側壁が第２レーザー変位計によってそれぞれ測定される。そして、計算工程では、第１レーザー変位計によって測定された第１距離データと、第２レーザー変位計によって測定された第２距離データとが合成されて、トレッド部の表面形状を表す距離データが得られる。これにより、陸部の側壁領域での距離データの欠落が抑制され、側壁領域を含むトレッド部の表面形状が測定されうる。

本発明の第２発明は、第１レーザー変位計及び第２レーザー変位計を用いて、各レーザー変位計からトレッド部の表面までの距離データが測定される。第１レーザー変位計は、レーザー出射光の軸線がタイヤ赤道面に対して正の角度で傾けられ、第２レーザー変位計は、レーザー出射光の軸線がタイヤ赤道面に対して負の角度で傾けられる。これにより、トレッド部でタイヤ周方向にのびる周方向溝によって区分される陸部のうち、一方の側壁の形状が第１レーザー変位計によって、他方の側壁が第２レーザー変位計によってそれぞれ測定される。そして、計算手段は、第１レーザー変位計によって測定された第１距離データと、第２レーザー変位計によって測定された第２距離データとを合成し、トレッド部の表面形状を表す距離データを取得する。これにより、陸部の側壁領域での距離データの欠落が抑制され、側壁領域を含むトレッド部の表面形状が測定されうる。

本発明のトレッド形状測定方法に使用されるトレッド形状測定装置の一実施形態を示す斜視図である。 上記トレッド形状測定装置の形状測定部を示す側面図である。 上記トレッド形状測定装置の形状測定部を示す別の側面図である。 本発明のトレッド形状測定方法の処理手順を示すフローチャートである。 補正前後における第１距離データを示すグラフである。 補正前後における第２距離データを示すグラフである。 第１距離データを補正する要領を示す形状測定部の側面図である。 第１距離データ及び第２距離データを合成することにより得られた距離データを示すグラフである。 従来のトレッド形状測定装置によって得られた距離データを示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は、本発明のトレッド形状測定方法（第１発明）に使用されるトレッド形状測定装置１（第２発明）の一実施形態を示している。

本実施形態のトレッド形状測定装置１は、トレッド部１０１の表面形状が測定されるタイヤ１００を支持するタイヤ支持部２と、タイヤ１００のトレッド部１０１の表面形状を測定するための形状測定部３と、形状測定部３から出力されたデータを処理するデータ処理部４とを有する。

トレッド形状測定装置１は、タイヤ周方向にのびる周方向溝１０２を有するトレッド部１０１の形状測定に好適である。

タイヤ支持部２は、タイヤ１００をタイヤ軸廻りに回転可能に支持する。タイヤ支持部２は、タイヤ１００に装着される測定用リム（図示せず）と、測定用リムをタイヤ軸廻りに回転可能に支持する支持軸２２と、支持軸２２を一定の角速度で回転駆動する駆動手段（図示せず）等を有している。測定用リムに装着されたタイヤ１００の内腔空間には、適宜内圧が充填されている。

形状測定部３は、非接触式のレーザー変位計３１、３２を含む。レーザー変位計３１、３２は、測定対象物にレーザー光を照射してその反射光を電気信号に変換することにより、レーザー変位計３１、３２から測定対象物までの距離データを測定する。

各レーザー変位計３１、３２とデータ処理部４とは、有線又は無線による通信手段（図示せず）によって接続されている。各レーザー変位計３１、３２によって測定された距離に相当する電気信号（距離データ）は、データ処理部（計算手段）４に転送される。

データ処理部４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、ハードディスク装置等を有するコンピューター装置が適用されうる。データ処理部４は、ハードディスク装置等に格納されているプログラムに応じて動作する。例えば、データ処理部４は、各レーザー変位計３１、３２から転送された距離データ等を記憶し、ＣＰＵが各種の演算処理、情報処理等を実行することにより、トレッド部の表面形状を取得する。

図２、３は、形状測定部３を示している。レーザー変位計３１、３２は、支持部３３によって支持されている。支持部３３は、レーザー変位計３１、３２をタイヤ１００の子午線断面内で支持する。

支持部３３は、タイヤ１００の軸方向に配されたレール３４に沿って移動可能に構成されている。支持部３３は、駆動手段（図示せず）によって駆動され、レーザー変位計３１、３２をタイヤ軸方向に移動させる。駆動手段は、レーザー変位計３１、３２のタイヤ軸方向の移動距離に応じた電気信号をデータ処理部４に出力する。駆動手段が出力する電気信号は、トレッド部１０１の形状の計算に用いられる。

タイヤ１００を回転させながら、レーザー変位計３１、３２をタイヤ軸方向に例えばタイヤ軸方向に１mmずつ移動させることにより、トレッド部１０１の全周の形状データに相当する距離データが取得される。

図１に示されるように、レール３４は、タイヤ１００のサイズに応じて、タイヤ１００のタイヤ半径方向に位置調整可能に構成されているのが望ましい。これにより、種々のサイズのタイヤ１００について、トレッド部１０１の形状を迅速に測定可能となる。

図２に示されるように、本実施形態の第１レーザー変位計３１は、例えば、レーザー光を照射部３１ａから出射させ、測定対象物によって拡散反射されたレーザー光を受光部３１ｂから入射させ、受光素子（図示せず）で検出し光電変換する。照射部３１ａから測定対象物までの距離が変動すると、受光素子上での受光位置が変動する。従って、レーザー変位計３１は、照射部３１ａから測定対象物までの距離に対応する電気信号を出力する。

第１レーザー変位計３１は、レーザー照射光Ｌの軸線がタイヤ赤道面Ｃに対して正の角度で傾くように配されている。正の角度で傾くとは、図２において、第１レーザー変位計３１のレーザー照射光Ｌがタイヤ赤道面Ｃに対して反時計回りに傾いていることを意味する。第１レーザー変位計３１が、レーザー照射光Ｌの軸線がタイヤ赤道面Ｃに対して正の角度で傾くように配されているので、周方向溝１０２によって区分される陸部１０３のタイヤ軸方向一方側の側壁１０３ａにレーザー照射光Ｌが入射され、その反射光が受光部３１ｂによって検出されやすくなる。

図３に示されるように、本実施形態の第２レーザー変位計３２は、第１レーザー変位計３１と同等の構成、すなわち、照射部３２ａ及び受光部３２ｂを有している。

第２レーザー変位計３２は、レーザー照射光Ｌの軸線がタイヤ赤道面Ｃに対して負の角度で傾くように配されている。負の角度で傾くとは、図３において、第２レーザー変位計３２のレーザー照射光Ｌがタイヤ赤道面Ｃに対して時計回りに傾いていることを意味する。第２レーザー変位計３２が、レーザー照射光Ｌの軸線が負の角度で傾くように配されているので、周方向溝１０２によって区分される陸部１０３のタイヤ軸方向一方側の側壁１０３ｂにレーザー照射光Ｌが入射され、その反射光が受光部３２ｂによって検出されやすくなる。

第１レーザー変位計３１のレーザー照射光Ｌの軸線の上記正の角度と、第２レーザー変位計３２のレーザー照射光Ｌの軸線の上記負の角度は、絶対値が等しいことが望ましい。これにより、陸部１０３のタイヤ軸方向一方側の側壁１０３ａ及び他方側の側壁１０３ｂにレーザー照射光Ｌが照射され易くなる。また、第１レーザー変位計３１及び第２レーザー変位計３２の角度調整が容易に行える。

第１レーザー変位計３１のレーザー照射光Ｌの軸線の上記正の角度は、第１レーザー変位計３１の照射部３１ａから出射された出射光と受光部３１ｂに入射する入射光とのなす角度θ以上であることが望ましい。より望ましい上記正の角度は、上記出射光と入射光とのなす角度θである。これにより、周方向溝１０２の幅が小さい場合であっても、側壁１０３ａ及びに溝底に第１レーザー変位計３１のレーザー照射光Ｌを入射させやすくなり、距離データの欠落がより一層抑制される。

第２レーザー変位計３２のレーザー照射光Ｌの軸線の上記負の角度の絶対値についても、上記正の角度と同様である。すなわち、第２レーザー変位計３２のレーザー照射光Ｌの軸線の上記負の角度の絶対値は、第２レーザー変位計３２の照射部３２ａから出射された出射光と受光部３２ｂに入射する入射光とのなす角度θ以上であることが望ましい。より望ましい上記負の角度は、上記出射光と入射光とのなす角度θである。

なお、形状測定部３は、第１レーザー変位計３１及び第２レーザー変位計３２に加えて別のレーザー変位計を含んでいてもよい。例えば、当該別のレーザー変位計は、レーザー照射光Ｌの軸線がタイヤ赤道面Ｃに対して平行に配されていてもよい。このようなレーザー変位計によれば、溝底の形状を容易に測定することが可能となる。

図４は、本発明のトレッド形状測定方法の処理手順を示している。トレッド形状測定方法は、測定工程Ｓ１と計算工程Ｓ２とを含む。

測定工程Ｓ１では、第１レーザー変位計３１と、第２レーザー変位計３２とをタイヤ子午線断面内で、タイヤ軸方向に移動させながら、各レーザー変位計３１、３２からトレッド部１０１の表面までの距離データが測定される。

図５は、第１レーザー変位計３１によって測定された第１距離データＤ１が示されている。第１レーザー変位計３１が、レーザー照射光Ｌの軸線がタイヤ赤道面Ｃに対して正の角度θで傾くように配されているので、陸部１０３の一方側の側壁１０３ａが測定されている。第１距離データＤ１では、陸部１０３の他方側の側壁１０３ｂのデータは欠落している。

図６は、第２レーザー変位計３２によって測定された第２距離データＤ２が示されている。第２レーザー変位計３２が、レーザー照射光Ｌの軸線がタイヤ赤道面Ｃに対して負の角度−θで傾くように配されているので、陸部１０３の他方側の側壁１０３ｂが測定されている。第２距離データＤ２では、陸部１０３の一方側の側壁１０３ａのデータは欠落している。

計算工程Ｓ２では、データ処理部４が、第１距離データＤ１と第２距離データＤ２とを合成する。これにより、トレッド部１０１の表面形状を表す一つの距離データが得られる。

本実施形態では、第１レーザー変位計３１及び第２レーザー変位計３２がタイヤ赤道面Ｃに対して傾けて配されているので、第１レーザー変位計３１及び第２レーザー変位計３２から出力された値を、レーザー照射光Ｌの軸線の傾きに応じて補正した後、合成するのが望ましい。

すなわち、計算工程Ｓ２は、第１レーザー変位計３１によって測定された第１距離データＤ１を正の角度θに応じて補正し、第２レーザー変位計３２によって測定された第２距離データＤ２を負の角度−θに応じて補正する補正工程を含む。

図７は、第１レーザー変位計３１によって測定される第１距離データＤ１を補正する要領を示している。補正工程では、データ処理部４が、下記式を用いて第１距離データＤ１を補正する。
タイヤ半径方向の補正
Ｌ２＝Ｌ１×cosθ
Ｌ１：測定中のレーザー変位計の基準位置Ｏ’からトレッド部の表面までの距離（補正前の距離）
Ｌ２：測定中のレーザー変位計の基準位置Ｏ’から測定箇所までのタイヤ半径方向の距離（補正後の距離）
タイヤ軸方向の補正
Ｙ２＝Ｙ１＋α
α＝Ｌ１×sinθ
Ｙ１：タイヤ軸方向に移動する前のレーザー変位計の基準位置Ｏから、測定中のレーザー変位計の基準位置Ｏ’までのタイヤ軸方向の距離（補正前の距離）
Ｙ２：測定中のレーザー変位計の基準位置Ｏ’から測定箇所までのタイヤ軸方向の距離（補正後の距離）
第２距離データＤ２に関しても、第１距離データＤ１と同様に補正される。

図５及び図６では、補正前の第１距離データＤ１及び第２距離データＤ２と共に、補正後の第１距離データＤ１１及び第２距離データＤ１２が示されている。そして、データ処理部４は、補正後の第１距離データＤ１１と補正後の第２距離データＤ１２とを合成して、トレッド部１０１の表面形状を表す一つの距離データを計算する。

図８は、データ処理部４によって計算されたトレッド部１０１の表面形状を表す距離データＤ２０を示している。本実施形態では、第１レーザー変位計３１及び第２レーザー変位計３２がタイヤ赤道面Ｃに対して互いに逆向きに傾けて配されているので、陸部の側壁領域での欠落の生じない距離データＤ２０が取得される。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

図１に示されるトレッド形状測定装置を用い、サイズ：２５５／５５Ｒ１８の空気入りタイヤが９×１８のリムに装着され、内圧：２５０ｋPaの条件で、トレッド部の形状が測定された。第１レーザー変位計及び第２レーザー変位計には、キーエンス社製のレーザー変位計：ＬＫＧ−１５０が用いられた。第１レーザー変位計は、レーザー出射光の軸線がタイヤ赤道面に対して＋１７゜で傾けられ、第２レーザー変位計は、レーザー出射光の軸線がタイヤ赤道面に対して−１７゜で傾けられた。第１レーザー変位計及び第２レーザー変位計によって、タイヤ一周あたり４０９６点の第１距離データ及び第２距離データが測定され、図８に示されるトレッド部の表面形状を表す距離データが取得された。比較例として、レーザー光の軸線がタイヤ赤道面と平行になるように配された単一のレーザー変位計を用いて測定された距離データが図９に示される。

図８、９から明らかなように、本発明のトレッド形状測定方法は、比較例と比べて陸部の側壁領域で欠落の生じない距離データが取得できることが確認された。

１ トレッド形状測定装置
３１ 第１レーザー変位計
３２ 第２レーザー変位計
Ｓ１ 測定工程
Ｓ２ 計算工程

Claims (6)

1. タイヤのトレッド部の表面形状を測定するための方法であって、
   レーザー出射光の軸線がタイヤ赤道面に対して正の角度で傾けられた第１レーザー変位計と、レーザー出射光の軸線がタイヤ赤道面に対して負の角度で傾けられた第２レーザー変位計とを含む複数のレーザー変位計を、タイヤ子午線断面内で、タイヤ軸方向に移動させながら、各変位計から前記トレッド部の表面までの距離データを測定する測定工程、及び、
   前記第１レーザー変位計によって測定された第１距離データと、前記第２レーザー変位計によって測定された第２距離データとを合成して、前記トレッド部の表面形状を表す距離データを得る計算工程とを含むことを特徴とするトレッド形状測定方法。
2. 前記正の角度と前記負の角度とは、絶対値が等しい請求項１記載のトレッド形状測定方法。
3. 前記正の角度は、前記第１レーザー変位計の前記レーザー出射光とレーザー入射光とのなす角度θである請求項２記載のトレッド形状測定方法。
4. 前記計算工程は、前記第１距離データを前記正の角度に応じて補正し、前記第２距離データを前記負の角度に応じて補正する補正工程を含む請求項３に記載のトレッド形状測定方法。
5. 前記補正工程は、下記式を用いて前記距離データを補正する請求項４に記載のトレッド形状測定方法。
   タイヤ半径方向の補正
   Ｌ２＝Ｌ１×cosθ
   Ｌ１：前記レーザー変位計によって測定された前記レーザー変位計の基準位置から前記トレッド部の表面までの距離
   Ｌ２：前記レーザー変位計の前記基準位置から測定箇所までのタイヤ半径方向の距離
   タイヤ軸方向の補正
   Ｙ２＝Ｙ１＋α
   α＝Ｌ１×sinθ
   Ｙ１：タイヤ軸方向に移動する前の前記レーザー変位計の前記基準位置から、移動中の前記レーザー変位計の前記基準位置までのタイヤ軸方向の距離
   Ｙ２：前記レーザー変位計の前記基準位置から測定箇所までのタイヤ軸方向の距離
6. タイヤのトレッド部の表面形状を測定するための装置であって、
   レーザー出射光の軸線がタイヤ赤道面に対して正の角度で傾けられた第１レーザー変位計と、レーザー出射光の軸線がタイヤ赤道面に対して負の角度で傾けられた第２レーザー変位計とを含む複数のレーザー変位計と、
   各レーザー変位計をタイヤ子午線断面内で、タイヤ軸方向に移動させる移動手段と、
   前記第１レーザー変位計によって測定された前記第１レーザー変位計から前記トレッド部の表面までの第１距離データと、前記第２レーザー変位計によって測定された前記第２レーザー変位計から前記トレッド部の表面までの第２距離データとを合成して、前記トレッド部の表面形状を表す距離データを得る計算手段とを含むことを特徴とするトレッド形状測定装置。

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