JP2023124308A - タイヤ研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤの研磨量を正確に計測することが可能なタイヤ研磨装置を提供する。【解決手段】実施形態の一例であるタイヤ研磨装置１０は、タイヤ１を回転させる駆動装置１５と、タイヤ１の表面を研磨する研磨装置２０と、タイヤ研磨量を計測するための計測装置３０とを備える。タイヤ研磨装置１０は、計測装置３０により、タイヤ１の接地面４および溝底６にそれぞれレーザー光を照射し、接地面４および溝底６における測定値の差分からタイヤ研磨量を計測するように構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤ研磨装置に関する。

従来、タイヤを回転させながらタイヤ表面に研磨ベルト等の研磨部材を押し当てることにより、タイヤ表面を研磨するタイヤ研磨装置が知られている（特許文献１～４等参照）。特許文献１～３に記載されるように、タイヤ研磨装置は、例えば、スタッドレスタイヤの表面を研磨して活性化し、グリップ性能を回復させるために使用される。

特許文献１には、ユーザーがハンドル機構を操作することにより、研磨ベルトを含む研磨装置をタイヤ軸方向に移動させることが可能な装置が開示されている。特許文献２には、変位センサを用いてタイヤの形状を検出し、検出した形状から研磨部材の移動軌跡を演算する方法が開示されている。また、特許文献３には、研磨部材を自動で移動させながらタイヤ表面の研磨を行う装置が開示されている。

特許文献４の装置は、車両の実走行試験を行う前に、試験に使用するタイヤを実走行状態に合わせて摩耗させるために使用される。特許文献４には、制御手段により研磨部材の移動を制御し、レーザー等の非接触端子を用いてタイヤ表面の形状を読み取りながら自動で研磨を行うことが開示されている。

特開２００７－１９６３４７号公報 特開２００４－９４８４号公報 特開２０１２－１３５８２９号公報 特開平９－１３２０１３号公報

ところで、タイヤの研磨量を正確に計測でき、研磨量を目的とする値に高精度で調整できるタイヤ研磨装置が求められている。しかし、研磨量の正確な計測は容易ではない。本発明者らの検討の結果、タイヤを研磨する際に発生する熱によってタイヤが膨張し、この熱膨張が正確な研磨量の計測を妨げる一因になっていることが判明した。

本発明の目的は、タイヤの研磨量を正確に計測することが可能なタイヤ研磨装置を提供することである。

本発明に係るタイヤ研磨装置は、タイヤを回転させる駆動装置と、タイヤ表面を研磨する研磨装置と、タイヤ表面にレーザー光を照射し、タイヤ表面からの反射光を検出して距離を測定することにより、タイヤ研磨量を計測するための計測装置とを備え、前記計測装置により、タイヤの接地面および溝底にそれぞれ前記レーザー光を照射し、前記接地面および前記溝底における測定値の差分から前記タイヤ研磨量を計測するように構成されていることを特徴とする。

本発明に係るタイヤ研磨装置によれば、タイヤの研磨量を正確に計測することが可能である。そして、正確な研磨量の計測結果に基づき、精度の高い研磨を実現できる。

実施形態の一例であるタイヤ研磨装置を模式的に示す平面図である。 タイヤ研磨装置の概略構成を示すブロック図である。 研磨装置を示す図である。 研磨装置を示す図である。 タイヤ研磨量の測定ポイントを示す図である。 タイヤ研磨量の計測装置を示す図である。 タイヤ研磨プロセスにおける制御手順の一例を示すフローチャートである。 研磨パターンの一例を示す図である。 研磨パターンの他の一例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係るタイヤ研磨装置の実施形態の一例について詳細に説明する。以下で説明する実施形態はあくまでも一例であって、本発明は以下の実施形態に限定されない。また、以下で説明する複数の実施形態および変形例の各構成要素を選択的に組み合わせてなる形態は本発明に含まれている。

図１は実施形態の一例であるタイヤ研磨装置１０の平面図、図２はタイヤ研磨装置１０の概略構成を示すブロック図である。なお、図１では、研磨装置２０の図示を省略している。

図１および図２に示すように、タイヤ研磨装置１０は、タイヤ１を回転させる駆動装置１５と、タイヤ１の表面を研磨する研磨装置２０とを備える。研磨装置２０は、タイヤ軸方向に移動しながらタイヤ表面を研磨できるように構成されている。研磨装置２０は、研磨部材として、タイヤ表面に当接する研磨ベルト２１（後述の図３等参照）を有する。タイヤ研磨装置１０は、タイヤ１を回転させながら、タイヤ表面に研磨ベルト２１を押し当ててタイヤ表面の研磨を行う。

タイヤ研磨装置１０により研磨されるタイヤ１は、特に限定されず、装置に取り付け可能なものであればよい。タイヤ１は、例えば、夏用タイヤ、冬用タイヤ（スタッドレスタイヤ）、又はオールシーズンタイヤであってもよい。また、タイヤ１は、乗用車用タイヤに限定されず、二輪車用タイヤ、重荷重用タイヤ等であってもよい。タイヤ１は、複数のブロック３と溝５が形成されたトレッド２を有する。ブロック３は、複数の溝５により区画されてタイヤ径方向に突出した部分であって、一般的に陸とも呼ばれる。使用時に路面に接するブロック３の接地面４が、研磨ベルト２１により研磨される。

タイヤ研磨装置１０は、例えば、タイヤ１の性能評価に使用される。タイヤ研磨装置１０によれば、目的とするレベルの摩耗状態を正確かつ容易に実現できるので、種々の摩耗状態における性能評価に好適である。また、タイヤ研磨装置１０は、タイヤ１の活性化、仕上げ等に使用されてもよい。

タイヤ研磨装置１０は、駆動装置１５、研磨装置２０等を支持する架台１１を備える。架台１１は、キャスターを有していてもよい。架台１１には、タイヤ１を回転可能な状態で支持し、駆動装置１５の機能により回転するタイヤ支持軸１２が設けられている。タイヤ１は、例えば、ホイールに装着された状態でタイヤ支持軸１２に取り付けられる。即ち、ホイールがタイヤ支持軸１２に取り付けられることになる。タイヤ支持軸１２は、軸受けを介して架台１１に設置されている。

タイヤ研磨装置１０は、さらに、タイヤ１の研磨量を計測するための計測装置３０を備える。計測装置３０は、タイヤ表面にレーザー光を照射し、タイヤ表面からの反射光を検出して距離を測定することによりタイヤ研磨量を計測する。詳しくは後述するが、タイヤ研磨装置１０は、計測装置３０により、タイヤ１の接地面４と溝底６にそれぞれレーザー光を照射し、接地面４と溝底６における測定値の差分からタイヤ研磨量を計測するように構成されている。この場合、研磨によりタイヤ１が熱膨張しても、正確な研磨量を計測することが可能である。

タイヤ研磨装置１０は、研磨装置２０を移動させる移動機構４０と、装置全体を統合的に制御するコントローラー５０とを備える。移動機構４０は、複数のリンクと、複数のシリンダ（第１シリンダ４６および第２シリンダ４７）とを有する。コントローラー５０は、例えば、研磨装置２０および移動機構４０の動作を制御し、予め設定された研磨パターンに基づいてタイヤ１の研磨を実行する。また、タイヤ研磨装置１０は、タイヤ１の研磨により発生するゴムカスを吹き飛ばすための送風機３４を備える。送風機３４は、送風機本体と、送風機本体から延びるエアノズルとを有する。

本実施形態において、タイヤ１は回転軸が水平方向に沿った状態で装置に取り付けられる。移動機構４０は、研磨装置２０を水平方向に沿ったＸＹ方向に移動させるように構成されている。本明細書において、「Ｘ方向」とはタイヤ軸方向に沿った方向を意味し、「Ｙ方向」とはＸ方向に直交する方向（タイヤ径方向）であって、かつ水平方向に沿った方向を意味する。研磨ベルト２１は、移動機構４０の機能により、タイヤ表面に当接した状態で、タイヤ軸方向に移動しながらタイヤ表面を研磨する。

図２に示すように、駆動装置１５、研磨装置２０、計測装置３０、および移動機構４０は、コントローラー５０に接続されている。コントローラー５０には、一連のタイヤ研磨プロセスを実行するためのソフトウェア（プログラム）がインストールされたコンピューターを用いることができる。また、タイヤ研磨装置１０は、エンコーダー６０を備える。詳しくは後述するが、計測装置３０は、エンコーダー６０により取得される情報に基づいて、レーザー光が照射されるタイヤ研磨量の測定ポイントＧ１，Ｇ２にレーザー光を照射する。エンコーダー６０は、タイヤ１の回転角度を測定できるものであればよく、検出方式等は特に限定されない。

駆動装置１５は、例えば、モーター１６と、モーター１６の回転をタイヤ支持軸１２に伝える伝達機構とを有する。伝達機構には、歯車、チェーン、ベルト等を用いることができる。また、エンコーダー６０は、タイヤ支持軸１２に接続されていてもよい。タイヤ支持軸１２に取り付けられたタイヤ１は、モーター１６を駆動させることにより回転する。モーター１６の駆動は、コントローラー５０により制御される。なお、研磨中にタイヤ１がタイヤ支持軸１２から脱落しないように、タイヤ１は図示しない着脱構造によってタイヤ支持軸１２に固定されている。研磨装置２０、計測装置３０、および移動機構４０の詳細については後述する。

コントローラー５０は、例えば、研磨パターンを含む各種設定情報、制御プログラム等を記憶するメモリ、およびユーザーが指定した研磨パターンに基づき、制御プログラムを読み出して研磨を実行するプロセッサを有する。コントローラー５０は、各装置から情報を取得し、また各装置に制御指令を送信して、一連の研磨プロセスを実行する。コントローラー５０は、複数のコンピューターで構成されていてもよく、広域通信網を介して接続されたサーバー等を含んでいてもよい。

コントローラー５０は、例えば、架台１１に設置された第１のコンピューターと、第１のコンピューターに接続される第２のコンピューターとを含む。第１のコンピューターは、タッチパネルを有していてもよい。タッチパネルは、ユーザーにより操作される入力インターフェイスとして、また種々の情報が表示されるモニターとして使用される。第２のコンピューターは、タイヤ研磨装置１０の専用装置であってもよく、他のシステムと兼用される装置であってもよい。研磨パターンの設定情報は、第２のコンピューターのメモリに保存され、研磨プロセスを実行する際に第２のコンピューターから第１のコンピューターに送信されてもよい。

本実施形態では、計測装置３０に送風機３４を構成するエアノズルが一体化されている。送風機３４は、測定ポイントＧ１，Ｇ２にエアを吹き付ける。これにより、測定ポイントＧ１，Ｇ２に付着するゴムカスを除去できる。送風機３４には、例えば、ゴムカスを吹き飛ばすことができる圧縮エアを供給可能なブロワが用いられる。詳しくは後述するが、送風機３４は、タイヤ表面にエアを吹き付けるための第１の吹き出し口を含み、さらに、計測装置３０におけるレーザー光の出射口にエアを吹き付けるための第２の吹き出し口を含むことが好ましい。

以下、図３および図４と共に、図１および図２を適宜参照しながら、研磨装置２０および移動機構４０の構成について詳説する。図３および図４は、研磨装置２０と、移動機構４０の一部を示す図である。

図３および図４に示すように、研磨装置２０は、研磨ベルト２１と、研磨ベルト２１が架け渡される２つのプーリと、研磨ベルト２１を回転させるためのモーター２６と、モーター２６等を支持する支持枠２７とを有する。研磨ベルト２１は、例えば、ベルト表面に砥粒がコーティングされた無端帯ベルトであって、駆動プーリ２２と従動プーリ２３に架け渡されている。駆動プーリ２２は、支持枠２７に対して回転可能に固定され、モーター２６の動力により回転する。また、駆動プーリ２２と従動プーリ２３の間には、支持枠２７に固定されたバネ２４が設けられている。従動プーリ２３は、バネ２４により駆動プーリ２２から離れる方向に付勢されており、これにより研磨ベルト２１のテンションが保持される。

詳しくは後述するが、研磨装置２０は、予め設定された研磨パターンに基づいて、タイヤ軸方向に移動しながらタイヤ表面を研磨するように構成されている。また、タイヤ表面の研磨は、タイヤ１を回転させながら行う。ユーザーは、例えば、タイヤ１の種類、評価項目等に応じて複数の研磨パターンを設定できる。或いは、ユーザーは予め設定された研磨パターンから選択可能であり、パターンを選択後、研磨に必要なパラメータを入力する。コントローラー５０のメモリには、複数の研磨パターンの情報が記憶されていてもよい。研磨装置２０は、トレッド２のタイヤ軸方向両側において、タイヤ軸方向内側から外側に移動しながらタイヤ表面を研磨する。この場合、目的とする研磨レベルを高精度で実現でき、所望の研磨範囲の全体を研磨ムラなく綺麗に研磨できる。

研磨ベルト２１は、トレッド２と対向する位置において、鉛直方向に延びた状態で配置されている。バネ２４には、圧縮バネが用いられる。駆動プーリ２２と従動プーリ２３は鉛直方向に間隔をあけて配置され、バネ２４の反力により従動プーリ２３が駆動プーリ２２と反対の方向に押圧されることで研磨ベルト２１のテンションが保持可能となっている。本実施形態では、従動プーリ２３の軸受けに対して、バネ２４の反力が加わるように構成されている。研磨装置２０には、研磨ベルト２１を交換する際に使用されるレバー２５が設けられている。レバー２５を持ち上げると、バネ２４が圧縮されて従動プーリ２３が下がり研磨ベルト２１が緩むため、ベルトの交換が可能になる。

研磨ベルト２１は、移動機構４０の機能によりトレッド２の表面に押し付けられる。本実施形態では、移動機構４０により付与される押圧力を変更することで、タイヤ１を研磨する際の研磨圧力を調整できる。

研磨ベルト２１は、駆動プーリ２２の回転に伴って回転する。駆動プーリ２２はモーター２６により回転させられるので、モーター２６を制御することで研磨ベルト２１の回転方向および回転速度を調整できる。研磨ベルト２１は、タイヤ表面に当接する部分において、タイヤ１の回転方向と逆方向に回転することが好ましい。また、研磨ベルト２１の回転速度は、タイヤ１の回転速度よりも速いことが好ましい。この場合、タイヤ表面を効率良く綺麗に研磨することができる。なお、タイヤ１についても、その回転方向および回転速度を調整できる。

研磨ベルト２１の幅Ｗは、特に限定されないが、トレッド２の接地幅（左右の接地端間距離）よりも小さいことが好ましい。研磨ベルト２１の幅Ｗの一例は、８０～１２０ｍｍである。研磨ベルト２１は、タイヤ軸方向に移動しながらタイヤ表面を研磨するが、タイヤ１回転につき幅Ｗの５０％に相当する長さ以下の移動速度でタイヤ軸方向に移動することが好ましい。なお、駆動プーリ２２と従動プーリ２３の回転軸は、互いに平行で、研磨ベルト２１がトレッド２の赤道上に位置するときにタイヤ軸方向に沿った状態となる。

研磨装置２０は、移動機構４０のリンクの自由端に設置されたベース基板４４に対して、所定角度範囲で回転する首振りが可能な状態で取り付けられている。本実施形態では、研磨装置２０の支持枠２７に設けられた孔に、ベース基板４４上に立設した支持軸４５が挿入されている。支持軸４５は、円柱形の軸であって鉛直方向に延びている。研磨装置２０は支持軸４５の周方向に回転するので、研磨ベルト２１の首振りが可能である。このため、湾曲の程度が大きくなるトレッド２のタイヤ軸方向両端部分においても、研磨ベルト２１がトレッド２の表面に沿うように当接する。

研磨装置２０の首振り角度（上記所定角度）は、ベース基板４４に形成された長孔４４ａにより制限される。長孔４４ａは、支持軸４５の軸芯を中心とする円弧に沿って形成された貫通孔である。研磨装置２０の支持枠２７には、長孔４４ａに挿入されるカムフォロア２８が設けられている。カムフォロア２８は長孔４４ａの長さ方向一端から他端まで移動可能である。なお、ベース基板４４には、カムフォロア２８を挟んで長孔４４ａの中央に移動させるための一対の挟持リンクが設けられていてもよい。一対の挟持リンクは、互いに接近する方向に付勢されている。

図１に示すように、移動機構４０は、Ｙ方向に延びる第１リンク４１と、第１リンク４１の自由端に軸支された第２リンク４２および第３リンク４３とを有する。図１、図３、および図４に示すように、第２リンク４２と第３リンク４３の自由端には、研磨装置２０を取り付けるためのベース基板４４が設けられている。第１リンク４１の基端は、架台１１に対して回転可能な状態で取り付けられている。

移動機構４０は、リンクを動かすための第１シリンダ４６と第２シリンダ４７を有する。例えば、第１シリンダ４６はサーボシリンダであり、第２シリンダ４７はエアシリンダである。第１シリンダ４６は、コントローラー５０の制御に基づき任意の速度で移動、停止可能であって、研磨装置２０（研磨ベルト２１）をＸ方向に移動させる。第２シリンダ４７は、研磨ベルト２１をＹ方向に移動させ、研磨ベルト２１がタイヤ表面に当接する状態、又は研磨ベルト２１がタイヤ表面から離れた状態とする。

移動機構４０では、第１シリンダ４６のロッドが第１リンク４１に固定され、第１シリンダ４６の駆動により、第１リンク４１が基端を中心に回転して第１リンク４１の自由端がＸ方向に移動するようになっている。また、第２シリンダ４７のシリンダチューブが第１リンク４１に固定され、第２シリンダ４７のピストンロッドが第２リンク４２に固定されている。第２シリンダ４７を駆動させることにより、第２リンク４２が基端（第１リンク４１との連結部分）を中心として回転し、第３リンク４３は第２リンク４２と連動して動く。

即ち、第２シリンダ４７の駆動により、研磨装置２０がＹ方向に移動して、研磨ベルト２１がタイヤ表面に押し当てられる、或いは研磨ベルト２１がタイヤ表面から離れた状態となる。また、第１シリンダ４６の駆動により、研磨装置２０がＸ方向（タイヤ軸方向）に移動する。研磨装置２０のモーター２６、および移動機構４０の第１シリンダ４６、第２シリンダ４７は、コントローラー５０の制御下で駆動する（図２参照）。

以下、図５および図６と共に、図１および図２を適宜参照しながら、計測装置３０の構成について詳説する。図５は、トレッド表面における研磨量の測定ポイントを示す図である。図６は、計測装置３０の一部を示す図である。

図５および図６に示すように、タイヤ研磨量を計測するための計測装置３０は、タイヤ表面の測定ポイントＧ１，Ｇ２にレーザー光を照射し、タイヤ表面からの反射光を検出して距離を測定することにより、タイヤ研磨量に関する情報を取得する。計測装置３０は、測定ポイントＧ１，Ｇ２について、当該装置からタイヤ表面までの距離を測定する。タイヤ研磨量が多くなると、計測装置３０からタイヤ表面までの距離が長くなるため、レーザー光を用いて当該距離を測定することによりタイヤ研磨量を計測することができる。

タイヤ研磨装置１０は、計測装置３０により、トレッド表面の測定ポイントＧ１，Ｇ２にそれぞれレーザー光を照射し、各ポイントにおける測定値の差分からタイヤ研磨量を計測するように構成されている。計測装置３０は、例えば、測定ポイントＧ１，Ｇ２についての測定値（距離）をコントローラー５０に出力し、コントローラー５０が当該測定値の差分からタイヤ研磨量を算出する。或いは、計測装置３０において測定値の差分、又はタイヤ研磨量が算出されてもよい。本実施形態では、第１の測定ポイントＧ１がブロック３の接地面４に設定され、第２の測定ポイントＧ２が溝底６に設定される。

接地面４は、研磨装置２０により研磨される領域であり、溝底６は研磨されない領域である。即ち、計測装置３０は、研磨装置２０により研磨される第１の領域と、研磨されない第２の領域とにレーザー光を照射する。トレッド表面の研磨により発生する熱でタイヤ１が膨張し、この熱膨張が研磨量の正確な計測を妨げる一因になるが、接地面４と溝底６における上記測定値の差分から研磨量を求めることにより、正確な研磨量を計測することが可能になる。接地面４と溝底６のいずれにおいてもタイヤ１は同様に熱膨張するため、上記測定値の差分を用いれば、熱膨張の影響を効果的に排除できる。

なお、タイヤ１の接地面４と溝５がタイヤ周方向に沿って均一な状態で連続している場合は、接地面４と溝底６の特定箇所に測定ポイントＧ１，Ｇ２を設定しなくても、タイヤ研磨量を計測することが可能である。しかし、スタッドレスタイヤのようにトレッドパターンが複雑である場合は、接地面４に照射されるべきレーザー光が溝５に照射されること、また溝底６に照射されるべきレーザー光が接地面４に照射されることが起こり得る。そのような場合には、特定箇所に測定ポイントＧ１，Ｇ２を設定し、エンコーダー６０を用いて計測を行うことが好ましい。

測定ポイントＧ１，Ｇ２は、例えば、ユーザーにより手動で設定される。ユーザーは、コントローラー５０の入力インターフェイスにより、ブロック３の接地面４の特定箇所を測定ポイントＧ１に設定し、溝底６の特定箇所を測定ポイントＧ２に設定する。本実施形態では、測定ポイントＧ１，Ｇ２が近接し、タイヤ軸方向に並んでいる。タイヤ研磨装置１０は、例えば、測定ポイントＧ１，Ｇ２がレーザー光の照射位置に存在する状態でエンコーダー６０の原点をリセットし、レーザー光の照射位置に対する測定ポイントＧ１，Ｇ２の位置関係を検知可能とする。

タイヤ研磨装置１０は、タイヤ１の研磨を行う前に、計測装置３０がタイヤ表面からの距離を測定し、測定ポイントＧ１，Ｇ２を決定するように構成されていてもよい。コントローラー５０は、例えば、駆動装置１５を制御してタイヤ１を回転させ、計測装置３０を制御して距離を測定し、自動で測定ポイントＧ１，Ｇ２を設定する。一般的に、トレッド表面において測定される距離が最も小さくなる箇所が接地面４、距離が最も大きくなる箇所が溝底６である。コントローラー５０は、計測装置３０による測定値に基づいて、接地面４と溝底６の各々に測定ポイントＧ１，Ｇ２を設定してもよい。

計測装置３０は、レーザー光を出射するレーザー素子と、タイヤ表面で反射したレーザー光（反射光）を受光する受光素子とを含むレーザー装置（センサとも呼ばれる）を有する。レーザー装置には、レーザー距離計に搭載される従来公知の装置を用いることができる。レーザー装置は、一般的に、レーザー素子、受光素子の他に、レーザードライバ、受光回路、およびレンズを含む。

計測装置３０は、接地面４にレーザー光を照射する第１のレーザー装置と、溝底６にレーザー光を照射する第２のレーザー装置とを有する。計測装置３０には２個のレーザー装置３１ａ，３１ｂが設けられており、レーザー装置３１ａにより接地面４にレーザー光が照射され、レーザー装置３１ｂにより溝底６にレーザー光が照射される。なお、レーザー装置３１ａが溝底６にレーザー光を照射してもよく、レーザー装置３１ｂが接地面４にレーザー光を照射してもよい。

本実施形態では、２個のレーザー装置３１ａ，３１ｂを用いてタイヤ研磨量を計測するが、１個のレーザー装置を用い、これをタイヤ軸方向に移動させて接地面４と溝底６にレーザー光を照射し、各測定ポイントで距離を測定することも可能である。或いは、３個以上のレーザー装置を用いてもよい。また、接地面４の２箇所以上に測定ポイントを設定して距離測定を行い、各測定値の平均値、中央値、又は最頻値からタイヤ研磨量を算出してもよい。溝底６についても同様に、その２箇所以上に測定ポイントを設定してもよい。

レーザー装置３１ａ，３１ｂは、レーザー光が出射される開口３２ａ，３２ｂを有する。開口３２ａ，３２ｂは、レーザー光の出射口であり、反射光が入射する入射口でもある。開口３２ａ，３２ｂには、例えば、ガラスカバー等の透光性カバーが設けられている。詳しくは後述するが、開口３２ａ，３２ｂのカバーには、タイヤ１を研磨した際に発生するゴムカスが付着することがあるため、計測装置３０には、当該ゴムカスを吹き飛ばすためのエアノズル３６ａ，３６ｂが設けられている。

計測装置３０は、レーザー装置３１ａ，３１ｂをそれぞれ保持するフレーム３３ａ，３３ｂを有する。図６に示す例では、プレート形状を有するフレーム３３ａ，３３ｂの下部に、レーザー装置３１ａ，３１ｂがそれぞれ固定されている。また、フレーム３３ａ，３３ｂの上部には、２本ずつ合計４本のエアノズルが設けられている。図６では、タイヤ１の方向に向いた計測装置３０の前側部分のみを図示しているが、フレーム３３ａ，３３ｂの後側には、例えば、送風機本体とエアノズルを接続する管、後述のガイドレール３８に対する取り付け金具等が設けられている。

計測装置３０は、レーザー装置３１ａ，３１ｂをＸＹ方向に移動させるための移動手段を有する。図１に示す例では、移動手段として、２本のガイドレール３７，３８が設けられている。ガイドレール３７はＹ方向に延び、ガイドレール３８はＸ方向に延びている。ガイドレール３８には、フレーム３３ａ，３３ｂがＸ方向にスライド可能に取り付けられ、ガイドレール３７には、ガイドレール３８がクランプ等を用いてＹ方向にスライド可能に取り付けられている。このため、ＸＹ方向に沿ってレーザー装置３１ａ，３１ｂを移動させることができる。なお、モーターを用いて、レーザー装置３１ａ，３１ｂを移動させてもよい。

フレーム３３ａ，３３ｂは、互いに連結されておらず、独立してＸ方向に移動可能である。これにより、レーザー装置３１ａ，３１ｂの一方をブロック３と対向する位置に、レーザー装置３１ａ，３１ｂの他方を溝５と対向する位置にそれぞれ配置することが容易になり、様々なトレッドパターンに対応できるようになる。Ｙ方向については、ガイドレール３７に沿ってガイドレール３８をスライドさせることにより、レーザー装置３１ａ，３１ｂとタイヤ表面との距離を変更できる。この距離には、一般的に、レーザー装置の種類等に応じて適切な範囲が存在する。タイヤ研磨量の分解能を０．１ｍｍ以下に設定する場合、当該距離の好適な一例は１００±３０ｍｍである。

計測装置３０は、タイヤ１を挟んで研磨装置２０と反対側に配置されている。即ち、研磨装置２０と計測装置３０は、タイヤ径方向に並んで配置され、トレッド２の表面と対向する位置において互いに最も離れた位置に存在している。この場合、測定ポイントＧ１，Ｇ２がレーザー光の照射位置に到達するまでの間に、研磨装置２０で発生したゴムカスを測定ポイントＧ１，Ｇ２から取り除くことが容易になる。タイヤ表面にエアを吹き付けるためのエアノズル３５ａ，３５ｂの吹き出し口は、レーザー光の照射位置よりもタイヤ回転方向前方側に配置されている。

本実施形態では、レーザー装置３１ａと２本のエアノズル３５ａ，３６ａが、フレーム３３ａに固定されて一体化されている。この場合、レーザー装置とエアノズルが別々に配置される場合と比べて、装置のセッティングが容易である。同様に、レーザー装置３１ｂと２本のエアノズル３５ｂ，３６ｂが、フレーム３３ｂに固定されて一体化されている。エアノズル３５ａ，３５ｂの先端には、タイヤ表面にエアを吹き付けるための第１の吹き出し口が形成され、エアノズル３６ａ，３６ｂの先端には、レーザー光の出射口である開口３２ａ，３２ｂにエアを吹き付けるための第２の吹き出し口が形成されている。

計測装置３０のレーザー装置３１ａ，３１ｂ、および送風機３４は、コントローラー５０の制御下で動作する（図２参照）。送風機３４は、エアノズル３５ａ，３５ｂから常時、又は適当なタイミングでエアを吹き出すように構成されていてもよいが、制御された特定のタイミングでタイヤ表面にエアを吹き付けることが好ましい。本実施形態では、測定ポイントＧ１，Ｇ２が研磨装置２０による研磨位置を通過後、計測装置３０によるレーザー光の照射位置に到達する前に、測定ポイントＧ１，Ｇ２にエアを吹き付ける。

エアノズル３５ａ，３５ｂからエアを噴射するタイミングは、タイヤ１の回転数、ノズルの吹き出し口と計測装置３０によるレーザー照射位置との関係等を考慮して決定される。本実施形態では、エアノズル３５ａ，３５ｂがレーザー装置３１ａ，３１ｂに近接配置されているため、例えば、測定ポイントＧ１，Ｇ２が研磨位置を通過した後、所定時間経過してからエアを噴射する。この場合、より効率良く測定ポイントＧ１，Ｇ２にエアを吹き付けることができる。

具体的には、測定ポイントＧ１，Ｇ２がレーザー光の照射位置に存在する状態をタイヤ１の回転角度０°とした場合に、測定ポイントが照射位置の手前の回転角度９０°の位置に到達したときに、エアノズル３５ａ，３５ｂからエアを噴射させてもよい。送風機３４は、遅くとも測定ポイントＧ１，Ｇ２が照射位置の手前１０°の位置に到達したときに、エアノズル３５ａ，３５ｂからエアを噴射させる。送風機３４は、例えば、測定ポイントＧ１，Ｇ２が照射位置の手前１０°～９０°の位置に到達したタイミングで、エアノズル３５ａ，３５ｂから１秒～１０秒間、タイヤ表面に対しエアを吹き付ける。

送風機３４は、少なくともタイヤ表面にエアを吹き付けるときに、エアノズル３６ａ，３６ｂからエアを噴射して、レーザー装置３１ａ，３１ｂのレーザー光の出射口である開口３２ａ，３２ｂにエアを吹き付ける。開口３２ａ，３２ｂに設けられるカバーには、上述の通り、タイヤ１を研磨した際に発生するゴムカスが付着することがある。特に、タイヤ表面から吹き飛ばされたゴムカスがカバーに付着し易いため、エアノズル３６ａ，３６ｂからエアを噴射するタイミングを、エアノズル３５ａ，３５ｂからエアを噴射するタイミングと同期させることが好ましい。

以下、図７～図９を参照しながら、タイヤ表面の研磨パターンについて詳説する。図７は、タイヤ研磨プロセスにおける制御手順の一例を示すフローチャートである。

図７に示すように、タイヤ研磨装置１０によるタイヤ研磨プロセスを開始するにあたり、ホイールに装着された空気入りのタイヤ１がタイヤ支持軸１２に取り付けられる（ステップＳ１）。タイヤ支持軸１２は、タイヤ１を回転可能な状態で支持する。タイヤ１は、駆動装置１５がタイヤ支持軸１２を回転させることで回転する。タイヤ研磨装置１０は、例えば、タイヤ１を回転させながら、トレッド２の表面のうち左右の接地端の間に位置する領域を研磨する。

次に、トレッド２の表面において研磨量を計測する測定ポイントＧ１，Ｇ２を設定すると共に、トレッド表面の研磨パターンを設定する（ステップＳ２，Ｓ３）。なお、ステップＳ２，Ｓ３の順序は逆であってもよい。測定ポイントＧ１，Ｇ２は、上述のように、ユーザーの操作に基づいて設定されてもよく、自動的に設定されてもよい。いずれの場合も、ブロック３の接地面４と溝底６の各々に測定ポイントＧ１，Ｇ２が設定される。

測定ポイントＧ１，Ｇ２の設定情報は、コントローラー５０のメモリに記憶される。このとき、測定ポイントＧ１，Ｇ２がレーザー光の照射位置に存在する状態でエンコーダー６０の原点をリセットし、エンコーダー６０によりレーザー光の照射位置と測定ポイントＧ１，Ｇ２の相対的な位置関係を検知可能とする。エンコーダー６０により取得される情報は、コントローラー５０に送信されてもよく、コントローラー５０を介して又は直接、計測装置３０に送信されてもよい。コントローラー５０は、エンコーダー６０の情報に基づいて計測装置３０を制御し、タイヤ研磨量を計測してもよい。

タイヤ１のトレッド表面は、研磨装置２０により研磨される。研磨装置２０は、ステップＳ３で設定された研磨パターン、或いは設定済みの研磨パターンから選択されたパターンに基づいて動作し、トレッド表面を研磨する（ステップＳ４）。研磨装置２０は、コントローラー５０の制御下で、ステップＳ３において予め設定された研磨パターンに基づき、タイヤ軸方向に移動しながらトレッド表面を研磨するように構成されている。

研磨ベルト２１は、回転するタイヤ１のトレッド表面に当接した状態で、タイヤ軸方向に移動し、かつ当接部分でタイヤ１の回転方向と逆方向に回転しながらトレッド表面の研磨を行う。タイヤ１の回転速度、研磨ベルト２１の移動速度、回転速度等は、任意に設定可能であるが、研磨ベルト２１の回転速度は、タイヤ１の回転速度よりも速いことが好ましい。研磨ベルト２１とタイヤ１の周速比（研磨ベルト２１の周速度／タイヤ１の周速度）は、例えば、数倍～１５０倍程度に設定される。

続いて、測定ポイントＧ１，Ｇ２が研磨装置２０による研磨位置から計測装置３０によるレーザー光の照射位置に到達する前に、測定ポイントＧ１，Ｇ２に圧縮エアを吹き付けて、研磨により発生したゴムカスを除去する（ステップＳ５）。本実施形態では、測定ポイントＧ１，Ｇ２が研磨位置を通過後、レーザー光の照射位置に到達する前に、エアノズル３５ａ，３５ｂからエアを噴射して測定ポイントＧ１，Ｇ２にエアを吹き付ける。これと同時に、エアノズル３６ａ，３６ｂからエアを噴射して、レーザー装置３１ａ，３１ｂのレーザー光の出射口にエアを吹き付ける。

続いて、レーザー装置３１ａ，３１ｂが測定ポイントＧ１，Ｇ２にレーザー光を照射し、各レーザー装置から測定ポイントＧ１，Ｇ２までの距離を測定する。そして、測定ポイントＧ１，Ｇ２における測定値の差分からタイヤ研磨量を算出する（ステップＳ６）。本実施形態では、研磨を開始する前に当該測定値の差分を０とし、差分の変化をモニタリングする。コントローラー５０は、タッチパネル等のモニターに、計測装置３０による測定値の差分から算出されたタイヤ研磨量を表示してもよい。

ステップＳ４～Ｓ６は、タイヤ研磨量が目標値に達するまで繰り返される（ステップＳ７のＮｏ）。目標値は、例えば、研磨パターンと共に、コントローラー５０のメモリに記憶されている。タイヤ研磨量が目標値に達した場合（ステップＳ７のＹｅｓ）、研磨装置２０によるトレッド表面の研磨を停止して研磨プロセスを終了する（ステップＳ８）。このとき、研磨ムラの発生を防止するため、一連の研磨パターンが終了するまで研磨を継続することが好ましい。即ち、タイヤ研磨量が目標値に達しても、研磨パターンの途中で研磨を終了しないことが好ましい。

図８および図９に、ステップＳ３で設定される研磨パターンの一例を示す。図中のＺは、トレッド２の表面（接地面４）に沿ったプロファイル面を示す。タイヤ研磨装置１０は、上述のように、予め設定された研磨パターンに基づいて、タイヤ軸方向に移動しながらトレッド表面の研磨を実行する。

図８に例示する研磨パターンは、トレッド表面におけるＸ２の位置をスタート地点として、研磨ベルト２１がＸ２→Ｘ６→Ｘ７→Ｘ２→Ｘ１の順でタイヤ軸方向に移動しながら研磨を行うパターンである。図９に例示する研磨パターンは、Ｘ２とＸ６の間にＸ５が挿入されたパターンであって、研磨ベルト２１はＸ２→Ｘ５→Ｘ６→Ｘ７→Ｘ２→Ｘ１の順でタイヤ軸方向に移動する。なお、研磨ベルト２１がＸ７からＸ２に移動する際には、トレッド表面に対する研磨ベルト２１の押圧力を小さくし、研磨ベルト２１がトレッド表面に触れている程度とする。或いは、研磨ベルト２１をトレッド表面から離してもよい。

図８および図９に示すいずれの研磨パターンも、トレッド２のタイヤ軸方向両側において、研磨ベルト２１がタイヤ軸方向内側から外側に移動しながらトレッド表面を研磨するパターンとなっている。本発明者らの検討の結果、接地端の近傍で、研磨ベルト２１をＸ１→Ｘ２のようにタイヤ軸方向外側から内側に移動させて研磨を行うと、研磨ムラが発生し易いことが分かった。これに対し、研磨ベルト２１をＸ６→Ｘ７、Ｘ２→Ｘ１のように移動させながら研磨を行えば、研磨ムラが効果的に低減され、トレッド表面の研磨状態が大きく改善されることが分かった。この研磨パターンによれば、所望の研磨範囲の全体を研磨ムラなく綺麗に研磨できる。

トレッド表面におけるＸ１、Ｘ２、Ｘ５、Ｘ６、Ｘ７は、トレッド表面に当接する研磨ベルト２１の位置を制御するための座標（Ｘ座標）であって、任意の位置に設定することができる。研磨ベルト２１は、ベルトの幅方向中央が指定のＸ座標上に位置するようにタイヤ軸方向に移動する。研磨パターンを規定するＸ座標の数は、例えば４～７である。Ｘ１，Ｘ７の一例は、トレッド２の左右の接地端に対応する位置である。Ｘ２，Ｘ６の一例は、左右の接地端とトレッドの赤道との間において、プロファイル面Ｚの曲率が変化する位置である。

研磨パターンには、例えば、タイヤ軸方向への研磨ベルト２１の移動パターン（Ｘ座標、研磨順序等）の他に、タイヤ１の回転方向と回転数、研磨ベルト２１の回転方向と回転数、トレッド２の表面に対する研磨ベルト２１の押圧力、目標研磨量などが含まれる。本実施形態では、ユーザーによる入力インターフェイスの操作により、研磨パターンを構成する上記各パラメータが設定されてメモリに記憶される。メモリには、複数の研磨パターンが記憶されていてもよい。タイヤ研磨装置１０では、ユーザーによる入力インターフェイスの操作により、複数の研磨パターンから目的とする研磨パターンを選択できる。

図８に示す圧力Ｐ２は、研磨ベルト２１がＸ２からＸ６に移動する際のトレッド表面に対する研磨ベルト２１の押圧力（研磨圧力）である。圧力Ｐ１は、研磨ベルト２１がＸ６からＸ７、およびＸ２からＸ１に移動する際の研磨ベルト２１の押圧力である。Ｐ１，Ｐ２は、同じ値に設定されてもよく、異なる値に設定されてもよい。

研磨回数Ｎ２は、研磨ベルト２１が位置Ｘ２からＸ６に移動するまでの間における研磨回数、即ち当該移動中にタイヤ１が回転する回数を意味する。研磨回数Ｎ１は、研磨ベルト２１がＸ６からＸ７、およびＸ２からＸ１に移動するまでの間における研磨回数である。Ｎ１，Ｎ２は、同じ値に設定されてもよく、異なる値に設定されてもよい。

研磨装置２０は、Ｘ２→Ｘ６→Ｘ７→Ｘ２→Ｘ１の移動パターンを繰り返してトレッド表面を研磨してもよいが、第２の移動パターンを組み合わせることがより好ましい。好適な第２の移動パターンとしては、Ｘ６の位置をスタート地点として、研磨ベルト２１がＸ６→Ｘ２→Ｘ１→Ｘ６→Ｘ７のように移動するパターンである。この場合も、Ｘ１からＸ６に移動する際には、研磨ベルト２１の押圧力が小さく設定され、実質的にトレッド表面は研磨されない。

即ち、研磨装置２０は、トレッド２のタイヤ軸方向中央における移動方向が逆方向である第１および第２の研磨パターンを交互に繰り返してトレッド表面を研磨することがより好ましい。第１の研磨パターンでは、トレッド２のタイヤ軸方向中央において、研磨ベルト２１は第１の接地端側から第２の接地端側に移動する（Ｘ２→Ｘ６）。第２の研磨パターンでは、トレッド２のタイヤ軸方向中央において、研磨ベルト２１は第２の接地端側から第１の接地端側に移動する（Ｘ６→Ｘ２）。この場合、研磨ムラの抑制効果がより顕著になり、研磨精度をさらに高めることができる。

第１の研磨パターンから第２の研磨パターンに切り替わる際、即ちＸ１からＸ６に研磨ベルト２１が移動する際には、実質的にトレッド表面が研磨されないように、研磨ベルト２１の押圧力を小さく設定する（第２の研磨パターンから第１の研磨パターンに切り替わる際も同様）。コントローラー５０のメモリには、例えば、第１および第２の研磨パターンを一組とし、１つの研磨パターンとして記憶される。

研磨装置２０は、タイヤ表面の研磨範囲の端に移動したときに、タイヤ１が少なくとも１回転するまで研磨を継続することが好ましい。研磨ベルト２１が研磨範囲の端に到達した時点では、当該端におけるタイヤ表面はタイヤ周方向の一部のみが研磨された状態であるから、少なくともタイヤ１回転分の研磨を行うことで、より均一な研磨が可能になる。図８に示す例では、研磨ベルト２１がＸ１又はＸ７に到達したときに、タイヤ１が少なくとも１回転するまで研磨ベルト２１を移動させることなく研磨を行う。

研磨装置２０は、上述のように、タイヤ１回転につき研磨ベルト２１の幅Ｗの５０％に相当する長さ以下の移動速度でタイヤ軸方向に移動しながら研磨を行うことが好ましい。研磨ベルト２１の移動速度をこのように制御すれば、研磨精度をさらに高めることができる。図８に示す研磨パターンでは、例えば、研磨ベルト２１がＸ２からＸ６に移動する際の移動速度が、タイヤ１回転につき研磨ベルト２１の幅Ｗの５０％に相当する長さ以下に制限される。

以上のように、上記構成を備えたタイヤ研磨装置１０によれば、タイヤ１の研磨量を正確に計測することが可能であり、正確な計測結果に基づいて高い研磨精度を実現できる。タイヤ研磨装置１０は、計測装置３０によりタイヤ１の接地面４と溝底６にそれぞれレーザー光を照射し、それぞれの測定値の差分からタイヤ研磨量を計測するため、研磨による熱膨張の影響を効果的に排除でき、正確な研磨量を計測することが可能である。

また、上記研磨パターンに基づいて、タイヤ軸方向に移動しながらタイヤ表面を研磨することにより、所望の研磨範囲の全体を研磨ムラなく綺麗に研磨でき、目的とする研磨レベルを高精度で実現できる。タイヤ研磨装置１０は、予め設定された研磨パターンに基づいて自動でタイヤ表面を研磨するように構成されているため、高い研磨精度を実現できるだけでなく、ユーザーの作業負担の軽減にも大きく寄与する。

なお、上記実施形態は、本発明の目的を損なわない範囲で適宜設計変更できる。例えば、研磨装置２０、計測装置３０、および移動機構４０の上記構造は一例であり、各々の構造は上記構造に限定されない。また、上記研磨パターンは、目的とする研磨レベルを高精度で実現する上で有効であるが、例えば、本発明の目的を損なわない範囲で、トレッドのタイヤ軸方向両側においてタイヤ軸方向外側から内側に移動しながらタイヤ表面を研磨してもよい。

１ タイヤ、２ トレッド、３ ブロック、４ 接地面、５ 溝、６ 溝底、１０ タイヤ研磨装置、１１ 架台、１２ タイヤ支持軸、１５ 駆動装置、１６，２６ モーター、２０ 研磨装置、２１ 研磨ベルト、２２ 駆動プーリ、２３ 従動プーリ、２４ バネ、２５ レバー、２７ 支持枠、２８ カムフォロア、３０ 計測装置、３１ａ，３１ｂ レーザー装置、３２ａ，３２ｂ 開口、３３ａ，３３ｂ フレーム、３４ 送風機、３５ａ，３５ｂ，３６ａ，３６ｂ エアノズル、３７，３８ ガイドレール、４０ 移動機構、４１ 第１リンク、４２ 第２リンク、４３ 第３リンク、４４ ベース基板、４４ａ 長孔、４５ 支持軸、４６ 第１シリンダ、４７ 第２シリンダ、５０ コントローラー、６０ エンコーダー、Ｇ１，Ｇ２ 測定ポイント

Claims (8)

1. タイヤを回転させる駆動装置と、
   タイヤ表面を研磨する研磨装置と、
   タイヤ表面にレーザー光を照射し、タイヤ表面からの反射光を検出して距離を測定することにより、タイヤ研磨量を計測するための計測装置と、
   を備え、
   前記計測装置により、タイヤの接地面および溝底にそれぞれ前記レーザー光を照射し、前記接地面および前記溝底における測定値の差分から前記タイヤ研磨量を計測するように構成されている、タイヤ研磨装置。
2. 前記計測装置は、前記接地面に前記レーザー光を照射する第１のレーザー装置と、前記溝底に前記レーザー光を照射する第２のレーザー装置とを有する、請求項１に記載のタイヤ研磨装置。
3. エンコーダーをさらに備え、
   前記計測装置は、前記エンコーダーにより取得される情報に基づいて、前記レーザー光が照射されるタイヤ研磨量の測定ポイントに前記レーザー光を照射する、請求項１又は２に記載のタイヤ研磨装置。
4. タイヤの研磨を行う前に、前記計測装置がタイヤ表面からの距離を測定し、前記測定ポイントを決定するように構成されている、請求項３に記載のタイヤ研磨装置。
5. 前記計測装置は、タイヤを挟んで前記研磨装置と反対側に配置されている、請求項１～４のいずれか一項に記載のタイヤ研磨装置。
6. タイヤ表面にエアを吹き付けるための第１の吹き出し口を含む送風機をさらに備え、
   前記送風機は、前記レーザー光が照射されるタイヤ研磨量の測定ポイントが前記研磨装置による研磨位置を通過後、前記レーザー光の照射位置に到達する前に、前記測定ポイントにエアを吹き付ける、請求項１～５のいずれか一項に記載のタイヤ研磨装置。
7. 前記送風機は、前記計測装置における前記レーザー光の出射口にエアを吹き付けるための第２の吹き出し口を含む、請求項６に記載のタイヤ研磨装置。
8. 前記送風機は、少なくともタイヤ表面にエアを吹き付けるときに、前記レーザー光の出射口にエアを吹き付ける、請求項７に記載のタイヤ研磨装置。
   

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