JP2018119806A - インフレート設備およびガス漏れ検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤの製造においてゴム弾性体をインフレートする際に、インフレートガスによる内圧の管理に加えて、ガス漏れの発生についても検知することができるインフレート設備およびガス漏れ検知方法を提供する。【解決手段】空気入りタイヤの製造においてゴム弾性体をインフレートする際に用いられるインフレート設備であって、ゴム弾性体を密閉された状態で保持する保持機構を有するゴム弾性体保持部と、ゴム弾性体の内部にインフレートガスを供給するインフレートガス供給部と、インフレートガスが供給されたゴム弾性体の内圧を圧力計により計測して内圧を一定の圧力に制御する内圧制御部と、インフレートガス供給部に設けられてインフレートガスの流量を計測するガス流量計測部と、計測されたインフレートガスの流量に基づいてガス漏れの発生を検知するガス漏れ検知部とを備えているインフレート設備。【選択図】図１

Description

本発明は空気入りタイヤの製造において使用されるゴム弾性体のインフレート設備および前記インフレート設備を用いたゴム弾性体のインフレート時におけるガス漏れ検知方法に関する。

空気入りタイヤの製造においては、例えば、生タイヤの成形、加硫後の冷却、製品タイヤ（リム付きタイヤ）の組立工程および製品タイヤの試験・検査など多くの工程でゴム弾性体のインフレートが行われている（例えば特許文献１〜３参照）。

このとき、ゴム弾性体を所定の形状に維持するために、ゴム弾性体の内部にガスを注入しながら、インフレート設備に設けられた内圧計によって、ゴム弾性体の内部が一定の圧力に管理されている。

特開２０１３−１１１８７５号公報 特開２０１３−１２６７２６号公報 特開２００７−７８６４９号公報

しかしながら、従来のインフレート設備は、設備やゴム弾性体に異常があってガス漏れが発生していても、それを感知する方法がなかったため、ガス漏れに気付かずにインフレートを続けている場合があった。

そこで本発明は、タイヤの製造においてゴム弾性体をインフレートする際に、インフレートガスによる内圧の管理に加えて、ガス漏れの発生についても検知することができるインフレート設備およびガス漏れ検知方法を提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、
空気入りタイヤの製造において、ゴム弾性体をインフレートする際に用いられるインフレート設備であって、
ゴム弾性体を密閉された状態で保持する保持機構を有するゴム弾性体保持部と、
前記ゴム弾性体の内部にインフレートガスを供給するインフレートガス供給部と、
インフレートガスが供給された前記ゴム弾性体の内圧を圧力計により計測して、前記内圧を一定の圧力に制御する内圧制御部と、
前記インフレートガス供給部に設けられて、前記インフレートガスの流量を計測するガス流量計測部と、
計測された前記インフレートガスの流量に基づいて、ガス漏れの発生を検知するガス漏れ検知部とを備えていることを特徴とするインフレート設備である。

請求項２に記載の発明は、
前記ガス漏れ検知部が、
計測された前記インフレートガスの流量が予め設定された閾値を超えた場合に、ガス漏れが発生したと判定するガス漏れ検知部であることを特徴とする請求項１に記載のインフレート設備である。

請求項３に記載の発明は、
前記ガス漏れ検知部が、プログラムロジックコントローラーまたはパーソナルコンピュータであり、前記閾値が予め記憶されていることを特徴とする請求項２に記載のインフレート設備である。

請求項４に記載の発明は、
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のインフレート設備を用いて、ゴム弾性体をインフレートする際に発生するガス漏れを検知するガス漏れ検知方法であって、
前記保持機構により、ゴム弾性体を密閉された状態で保持するゴム弾性体保持工程と、
保持された前記ゴム弾性体の内部にインフレートガスを供給するインフレートガス供給工程と、
インフレートガスが供給された前記ゴム弾性体の内圧を圧力計により計測して、前記内圧を一定の圧力に制御する内圧制御工程と、
前記ガス流量計測部により、前記インフレートガスの流量を計測するガス流量計測工程と、
計測された前記インフレートガスの流量に基づいて、ガス漏れの発生を検知するガス漏れ検知工程とを備えていることを特徴とするガス漏れ検知方法である。

請求項５に記載の発明は、
前記ガス漏れ検知工程が、計測された前記インフレートガスの流量が予め設定された閾値を超えた場合に、ガス漏れが発生したと判定するガス漏れ検知工程であることを特徴とする請求項４に記載のガス漏れ検知方法である。

請求項６に記載の発明は、
前記ガス漏れ検知工程が、前記閾値が予め記憶されたプログラムロジックコントローラーまたはパーソナルコンピュータを用いて自動的にガス漏れを検知するガス漏れ検知工程であることを特徴とする請求項５に記載のガス漏れ検知方法である。

本発明によれば、タイヤの製造においてゴム弾性体をインフレートする際に、インフレートガスによる内圧の管理に加えて、ガス漏れの発生についても検知することができるインフレート設備およびガス漏れ検知方法を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係るインフレート設備の構成を示すと共に、インフレート設備の異常によって発生したガス漏れの検知方法を説明する図である。 本発明の一実施の形態に係るインフレート設備の構成を示すと共に、ゴム弾性体の異常によって発生したガス漏れの検知方法を説明する図である。 従来のインフレート設備の構成を示す図である。

［１］本発明の概要
最初に、本発明の概要について説明する。

前記したように、インフレート設備は、ゴム弾性体の内部にガスを注入しながら内圧計で計測することにより一定の内圧に管理して、ゴム弾性体を所定の形状に維持している。

本発明者は、このようなインフレート設備において、設備やゴム弾性体に異常があってガス漏れが発生した場合、一定の内圧を保とうとするとガス漏れ量に対応したガスを余分に注入する必要があることから、インフレートガスの流量を計測して、その異常を知ればガス漏れの検知が可能になると考え、本発明を完成するに至った。

［２］本発明の実施の形態
以下、本発明の実施の形態に基づいて、具体的に説明する。

１．本実施の形態に係るインフレート設備
図１は、本実施の形態に係るインフレート設備の構成を示すと共に、インフレート設備の異常によって発生したガス漏れの検知方法を説明する図である。そして、図２は、本実施の形態に係るインフレート設備の構成を示すと共に、ゴム弾性体の異常によって発生したガス漏れの検知方法を説明する図である。また、図３は、従来のインフレート設備の構成を示す図であり、ゴム弾性体の異常によってガス漏れ発生したときの様子を示している。なお、以下では、具体的なゴム弾性体として製品タイヤを例に挙げて説明している。

なお、図１〜図３において、１はインフレート設備、２はゴム弾性体としての製品タイヤ、１１はインフレートガス供給部（図示せず）から製品タイヤ２の内部にインフレートガスを供給して充填するための一次配管、１２は一次配管１１の途中に配置されてインフレートガスの流量を計測する流量計、１３は製品タイヤ２を密閉された状態で保持するゴム弾性体保持部、１４はゴム弾性体保持部１３に設けられて製品タイヤ２を嵌合して固定する嵌合リム、１５は一次配管１１の終端近傍に配置されて製品タイヤ２の内圧を計測する圧力計である。

図１、図２に示すように、本実施の形態に係るインフレート設備は、流量計１２が設けられていることを除いては、図３に示す従来のインフレート設備と基本的には同様の構成となっている。

（１）ゴム弾性体保持部
ゴム弾性体保持部１３は、インフレート対象である製品タイヤ２を水平方向に保持する。具体的には、嵌合リム１４に製品タイヤ２を嵌合することにより保持する。

（２）インフレートガス供給部
インフレートガス供給部は、ゴム弾性体保持部１３に保持された製品タイヤ２の内部にインフレートガスを供給する。具体的には、一次配管１１から製品タイヤ２の内部に向けてインフレートガスを送って供給することにより、製品タイヤ２の内部にインフレートガスが充填される。

（３）内圧制御部
内圧制御部は、製品タイヤ２の内部における圧力（内圧）を一定の圧力に制御する。具体的には、一次配管１１のゴム弾性体保持部１３の終端部近傍に圧力計１５を配置して、内圧を測定して、常時一定の圧力となるように、インフレートガスの供給を制御する。

（４）ガス流量計測部
本実施の形態に係るインフレート設備には、従来のインフレート設備にもある上記（１）〜（３）に加えて、ガス流量計測部およびガス漏れ検知部が設けられている。

ガス流量計測部は、製品タイヤ２の内部に供給されるインフレートガスの流量を計測する。具体的には、インフレートガス供給部の一次配管１１の途中に取付けられた流量計１２により、インフレートガスの流量を計測する。

また、ガス漏れはインフレート設備１の一次配管１１の上流側で発生する恐れは殆どないが、設備の上流側のガス漏れの影響を除き、ガス流量に基づいて製品タイヤ２とゴム弾性体保持部とを一体にした気密性管理をより確実に行うためには流量計１２をできるだけ圧力計１５側に設置することが好ましい。

なお、流量計１２としては市販の流量計を用いることができ、具体的な流量計１２として、例えばＳＭＣ社製のＰＦ２Ａタイプの流量計を挙げることができる。

（５）ガス漏れ検知部
ガス漏れ検知部は、計測されたインフレートガスの流量に基づいて、ガス漏れの発生を検知する。

設備やゴム弾性体に異常があってガス漏れが発生した場合、ガス漏れ量に対応したインフレートガスを余分に供給しなければ、一定の内圧を維持することができない。即ち、図１や図２に示すように、ガス漏れが発生すると、インフレートガスの流量が増加する。

このため、ガス漏れ検知部において、流量計１２における流量の変化を捉えることにより、ガス漏れの発生を検知することができる。

このようなガス漏れ検知部としては、計測されたインフレートガスの流量が予め設定された閾値を超えた場合にガス漏れが発生したと判定するガス漏れ検知部を挙げることができ、プログラムロジックコントローラーまたはパーソナルコンピュータに閾値が予め記憶されていれば容易にガス漏れの検知を行うことができる。

２．本実施の形態に係るガス漏れ検知方法
次に、上記インフレート設備を用いて、ゴム弾性体をインフレートする際に発生するガス漏れを検知するガス漏れ検知方法について、工程順に説明する。

（１）ゴム弾性体保持工程
最初に、ゴム弾性体保持部１３に製品タイヤ２を嵌合して保持する。

（２）インフレートガス供給工程
次に、一次配管１１を経由してインフレートガス供給部から、保持された製品タイヤ２の内部にインフレートガスを供給して充填する。

（３）内圧制御工程
次に、インフレートガスが供給、充填された製品タイヤ２の内圧を圧力計１５により計測して、その結果に基づいて、インフレートガスの流量を調整して製品タイヤ２の内圧を一定の圧力に制御する。

（４）ガス流量計測工程
次に、インフレートガスの供給、充填に合わせて、流量計１２によりインフレートガスの流量を計測する。

（５）ガス漏れ検知工程
次に、流量計１２により計測されたインフレートガスの流量に基づいて、ガス漏れの発生を検知する。

具体的には、ガス漏れが発生していると判断してもよいインフレートガスの流量を、予め、閾値として設定しておき、流量計１２により計測されたインフレートガスの流量がこの閾値を超えている場合、ガス漏れが発生していると判断する。

上記した閾値の設定は、具体的には、以下のようにして行う。

（ａ）インフレート時におけるインフレートガスの流量値の取得
先ず、インフレート時におけるインフレートガスの流量値を取得する。具体的には、気密性が正常な場合と異常な場合とのそれぞれについて所定のインフレート実施条件下でインフレートを実施し、正常状態での流量値および異常状態での流量値を取得する。

（ｂ）流量閾値の設定
次に、取得された流量値に基づいて流量閾値を設定する。具体的には、例えば、異常状態で流量値の平均値を算出して、その値を流量閾値とする。

なお、閾値の決定は、正常状態での流量値の平均値Ａおよび標準偏差σ_Ａを算出して、Ａ±３σ_Ａを閾値とする変動閾値とすることもできる。

また、先に取得された正常状態での流量値のＳ本分の移動平均Ｂとその標準偏差σ_Ｂを算出してＢ＋３σ_Ｂを閾値とする変動閾値とすることもできる。なお、このときの本数Ｓは、多いほど検知精度が高くなるが、処理に時間が掛かるため、通常は、１０〜３０本程度とすることが好ましい。

３．ガス漏れが発生し易い箇所
インフレートを行ったときのガス漏れの要因は、インフレート設備１、即ち設備側の不具合によるものと製品タイヤ２の不具合によるものとに分類される。

このうち、設備側の不具合によるものは製品タイヤ２の取付け、取外しが行われるゴム弾性体保持部１３に集中し易い。具体的には嵌合リム１４の歪み、傷、ゴム弾性体保持部１３のガスケット不良などである。図１にこれらの不具合によるガス漏れ発生箇所を例示する。嵌合リム１４に歪み、傷が存在する場合にはゴム弾性体本体部分２１のビード部と嵌合リム１４の間からガス漏れが発生する。また、ゴム弾性体保持部１３にガスケット不良が存在する場合にはゴム弾性体保持部１３と嵌合リム１４の間からガス漏れが発生する。

一方、製品タイヤの不具合によるものは、主にゴム弾性体本体部分２１の穴開き、例えばピンホールの存在、ビード部の歪みなどである。図２にゴム弾性体本体部分２１の穴開きによるガス漏れを示す。また、ビード部に歪が存在する場合には図１で示したビード部と嵌合リム１４の間からガス漏れが発生する。

４．ガス漏れの要因の推測
上記のようにガス漏れには、設備側の不具合によるものと製品タイヤの不具合によるものとがあるが、これらはインフレートガスの流量からある程度推測することができる。即ち、複数の製品タイヤ２について連続してガス漏れが検出された場合には設備側の不具合によるものと推測される。一方、ガス漏れが散発的に検出された場合には、製品タイヤに不具合が発生していることが推測される。

５．本実施の形態に係るインフレート設備の応用例
上記したインフレート設備は、空気入りタイヤをインフレートするＤＢ（ダイナミックバランス）マシンやＰＣＩ（ポストキュアインフレーション）マシンに用いることができ、空気入りタイヤをインフレートする際に、インフレートガスによる内圧の管理に加えてガス漏れの発生についても検知することができる。

以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明する。

１．実施例と比較例
実施例として、図１に示すインフレート設備をＤＢマシンに組み込み、空気入りタイヤをインフレートする際に、インフレートガスによる内圧の管理に加えて、ガス漏れの発生についての検知を行った。

比較例として、図３に示す従来のインフレート設備をＤＢマシンに組み込み、空気入りタイヤをインフレートする際に、インフレートガスによる内圧の管理を行った。

２．空気入りタイヤの仕様
正常な空気入りタイヤと、正常な空気入りタイヤのビード部分に傷を付けガス漏れが発生する加工が施された空気入りタイヤを準備した。

３．評価実験
各空気入りタイヤを対象として、ＤＢマシンによりダイナミックバランスを測定した。実施例においては、空気入りタイヤのガス漏れを検知した時点でインフレートを中止した。そして、実施例および比較例共に、インフレート設備の消費電力量を計測した。

４．評価結果
実施例においては、ガス漏れが発生する加工を施した空気入りタイヤを全て検知することができた。そして、インフレート設備の消費電力量は実施例の方が比較例より少なかった。このことは、ガス漏れが発生した空気入りタイヤを検知できない比較例において、過剰なエア供給が必要であったことを示している。

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可能である。

１ インフレート設備
２ 製品タイヤ（ゴム弾性体）
１１ 一次配管
１２ 流量計
１３ ゴム弾性体保持部
１４ 嵌合リム
１５ 圧力計
２１ 弾性体本体部分

Claims (6)

1. 空気入りタイヤの製造において、ゴム弾性体をインフレートする際に用いられるインフレート設備であって、
   ゴム弾性体を密閉された状態で保持する保持機構を有するゴム弾性体保持部と、
   前記ゴム弾性体の内部にインフレートガスを供給するインフレートガス供給部と、
   インフレートガスが供給された前記ゴム弾性体の内圧を圧力計により計測して、前記内圧を一定の圧力に制御する内圧制御部と、
   前記インフレートガス供給部に設けられて、前記インフレートガスの流量を計測するガス流量計測部と、
   計測された前記インフレートガスの流量に基づいて、ガス漏れの発生を検知するガス漏れ検知部とを備えていることを特徴とするインフレート設備。
2. 前記ガス漏れ検知部が、
   計測された前記インフレートガスの流量が予め設定された閾値を超えた場合に、ガス漏れが発生したと判定するガス漏れ検知部であることを特徴とする請求項１に記載のインフレート設備。
3. 前記ガス漏れ検知部が、プログラムロジックコントローラーまたはパーソナルコンピュータであり、前記閾値が予め記憶されていることを特徴とする請求項２に記載のインフレート設備。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のインフレート設備を用いて、ゴム弾性体をインフレートする際に発生するガス漏れを検知するガス漏れ検知方法であって、
   前記保持機構により、ゴム弾性体を密閉された状態で保持するゴム弾性体保持工程と、
   保持された前記ゴム弾性体の内部にインフレートガスを供給するインフレートガス供給工程と、
   インフレートガスが供給された前記ゴム弾性体の内圧を圧力計により計測して、前記内圧を一定の圧力に制御する内圧制御工程と、
   前記ガス流量計測部により、前記インフレートガスの流量を計測するガス流量計測工程と、
   計測された前記インフレートガスの流量に基づいて、ガス漏れの発生を検知するガス漏れ検知工程とを備えていることを特徴とするガス漏れ検知方法。
5. 前記ガス漏れ検知工程が、計測された前記インフレートガスの流量が予め設定された閾値を超えた場合に、ガス漏れが発生したと判定するガス漏れ検知工程であることを特徴とする請求項４に記載のガス漏れ検知方法。
6. 前記ガス漏れ検知工程が、前記閾値が予め記憶されたプログラムロジックコントローラーまたはパーソナルコンピュータを用いて自動的にガス漏れを検知するガス漏れ検知工程であることを特徴とする請求項５に記載のガス漏れ検知方法。

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