JP3802452B2 - タイヤ試験機とこれに用いるスピンドル装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ試験機とこれに用いるスピンドル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤのユニフォミティ（タイヤ特性の周上での静的及び動的均一性）を測定するタイヤ試験機は、通常、タイヤを上下方向の軸心回りに回転自在に保持するスピンドル装置と、このスピンドル装置の上下リムに装着されたタイヤの外周面に回転ドラムを押し付けるドラム装置とを同じメインフレーム内にに装着することによって構成されている。
【０００３】
かかるタイヤ試験機のスピンドル装置としては、従来より、次の二つのタイプのものが知られている。
（１） 上リムを下端部に有する上下方向の軸心回りに回転自在な上主軸と、下リムを上端部に有する上下方向の軸心回りに回転自在な下主軸と、下主軸を上下動させる昇降機構とを備え、上主軸の下端面に形成したテーパー凹部に下主軸の上端面に突設したテーパー突部を嵌合することにより、両主軸を同軸心状に位置決めするようにしたもの（例えば、特開平７−１９０８９８号公報参照：以下、上下軸タイプという。）。
（２） 上リムを上端部に有する上下方向の軸心回りに回転自在に設けられた主軸と、この主軸に対して外嵌可能となるように同軸心状に配置されかつ下リムを上端部に有する筒軸と、主軸を上下動させる昇降機構と、上リムと下リムとでタイヤを装着できる状態になるまで主軸を筒軸に外嵌させたときにその両軸の上下方向における相対位置を位置決めする位置決め機構と、を備えたもの（例えば、特開平１１−２２３５７１号公報参照：以下、内外軸タイプという。）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種のタイヤ試験機では、通常、タイヤの回転速度が約６０ｒｐｍ程度に設定されており、この場合のスピンドル装置の固有振動数は４０Ｈｚになるとされている。そして、タイヤの回転速度がそれより大きくなる高速回転での測定を行う場合には、スピンドル装置の固有振動数と測定周波数が重なって測定精度に影響する恐れがあるため、この場合には、スピンドル装置の固有振動数を通常より増大させる必要がある。
【０００５】
しかし、従来の上下軸タイプのスピンドル装置では、上主軸の下端面に形成したテーパー凹部に下主軸の上端面に突設したテーパー突部を嵌合させて両主軸を同軸心状に位置決めしているので、上下主軸の接続端部でのぶれが生じやすく、両軸を一体化した場合の剛性が比較的低いものであった。
また、従来の内外軸タイプのスピンドル装置では、位置決め機構によって両軸の上下方向における相対位置を位置決めしているだけであるから、主軸と筒軸が径方向にがたつきやすく、この場合においても、両軸を一体化した場合の剛性が比較的低いものであった。
【０００６】
このため、前記従来のスピンドル装置では、上下軸タイプ及び内外軸タイプのいずれにおいても、その固有振動数をそれほど増大させることができず、タイヤを高速回転させた状態では測定の周波数と共振してしまい、ユニフォミティの測定を正確に行うことができなかった。
本発明は、このような実情に鑑み、両軸を一体化した場合のスピンドル装置の固有振動数を向上できるようにして、高速回転域でのユニフォミティの測定を正確に行うことができるタイヤ試験機とこれに用いるスピンドル装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は次の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明は、上下方向の軸心回りに回転自在に設けられかつ上リム及び下リムのうちの一方を有する主軸と、この主軸に対して外嵌可能となるように同軸心状に配置されかつ前記上リム及び下リムのうちの他方を有する筒軸と、前記筒軸と主軸との間の上下方向における相対距離を変更するための昇降機構と、前記上リムと下リムとでタイヤを装着できる状態になるまで前記筒軸を前記主軸に外嵌させたときにその両軸の上下方向における相対位置を位置決めする位置決め機構と、を備えているタイヤ試験機のスピンドル装置において、前記主軸の外周面と筒軸の内周面との間で径方向に膨張してこれら両軸を固定するチャック機構が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
上記の本発明によれば、チャック機構が主軸の外周面と筒軸の内周面との間で径方向に膨張してこれら両軸を固定するようになっているので、両軸を一体化した場合のスピンドル装置の固有振動数が通常（４０Ｈｚ）よりも大幅に向上し、タイヤを通常（６０ｒｐｍ）よりも高速に回転させた状態であっても、そのユニフォミティを正確に測定することができる。
【０００９】
本発明において、上記チャック機構は、より具体的には、外テーパー面を外周側に有する第一スリーブと、前記外テーパー面に摺接する内テーパー面を内周側に有する第二スリーブと、これら第一スリーブと第二スリーブとの間の上下方向における相対位置を変更するための締め付け手段とから構成することができる。
さらに好ましくは、上下方向の軸心回りに回転自在に設けられかつ上リム及び下リムのうちの一方を有する主軸と、この主軸に対して外嵌可能となるように同軸心状に配置されかつ前記上リム及び下リムのうちの他方を端部に有する筒軸と、前記筒軸と主軸との間の上下方向における相対距離を変更するための昇降機構と、前記上リムと下リムとでタイヤを装着できる状態になるまで前記筒軸を前記主軸に外嵌させたときにその両軸の上下方向における相対位置を位置決めする位置決め機構と、前記主軸の外周面と筒軸の内周面との間で径方向に膨張してこれら両軸を固定するチャック機構と、を備えているタイヤ試験機のスピンドル装置であって、前記チャック機構は、外テーパー面を外周側に有する第一スリーブと、前記外テーパー面に摺接する内テーパー面を内周側に有する第二スリーブと、これら第一スリーブと第二スリーブとの上下方向における相対位置を変更し、両スリーブのテーパー面による楔作用によって前記主軸と筒軸との一体化を行う締め付け手段と備え、前記締め付け手段は、前記第一スリーブ又は第二スリーブのいずれか一方を押圧して上下動させる一対のリングピストンを前記主軸と筒軸との間で当該スリーブの上下に分けて備えているとよい。
【００１０】
加えて、前記第一スリーブは、第二スリーブより上下方向の長さが長くなるように形成され、且つ第一スリーブの上端部及び下端部が第二スリーブの上端部及び下端部から突出するように第二スリーブ内に嵌り込んでおり、前記第一スリーブの上端部及び下端部に、前記上下一対のリングピストンが当接する構成となっているようにするとよい。
【００１１】
また、前記第一スリーブ及び第二スリーブの内周面の略中央部に、凹部が形成される構成とするとよい。
また、本発明は、メインフレームと、このフレーム内においてタイヤを上下方向の軸心回りに回転自在に保持するスピンドル装置と、このスピンドル装置の上下リムに装着されたタイヤの外周面に回転ドラムを押し付けるドラム装置と、タイヤをメインフレーム内に搬入してスピンドル装置にセットするためのコンベア装置と、を備えているタイヤ試験機において、前記スピンドル装置として前述したチャック機構付きのものが採用され、回転ドラムを駆動する駆動モータが前記ドラム装置に設けられているとともに、タイヤのユニフォミティを測定するための荷重センサが前記スピンドル装置に設けられていることを特徴とする。
【００１２】
この場合、ドラム装置の回転ドラムが駆動側でかつスピンドル装置に装着されたタイヤが従動側となり、しかも、その従動側のスピンドル装置においてタイヤのユニフォミティを直接測定することになるので、駆動モータの動力が荷重センサの測定値に影響を及ぼさなくなり、高速回転時におけるタイヤのユニフォミティの測定をより正確に行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
図３及び図４は本発明を採用したタイヤ試験機１の全体構造を示している。
かかるタイヤ試験機１は、メインフレーム２と、このフレーム２内においてタイヤを上下方向の軸心回りに回転自在に保持するスピンドル装置３と、このスピンドル装置３の上下リム４，５に装着されたタイヤ（図示せず）の外周面に回転ドラム６を押し付けるドラム装置７と、タイヤをメインフレーム２内に搬入してスピンドル装置３にセットするためのコンベア装置８とから主構成されている。
【００１４】
このうち、メインフレーム２は、ほぼ長方形状の中空架台よりなるベース１０と、このベース１０上の左右両側（図３の左右両側）に立設された左右一対の支柱１１，１１と、この両支柱１１，１１の上端部同士に架設された上ビーム１２と、この上ビーム１２の中央部から前方（図４の左側）に片持ち状に突設された天板１３と、を備えている。
【００１５】
前記スピンドル装置３は、メインフレーム２内における左右方向（図３の左右方向）中央部でかつ前後方向（図４の左右方向）前部側に配置されている。このスピンドル装置３は、上下方向の軸心回りに回転自在となるようにベース１０に取り付けられかつ下リム５を上端部に有する主軸１４と、この主軸１４に対して外嵌可能となるように同軸心状に配置されかつ上リム４を下端部に有する筒軸１５と、この筒軸１５を上下方向に昇降させて主軸１４に着脱する昇降機構１６と、を備えている。
【００１６】
上記昇降機構１６は、メインフレーム２の天板１３上に立設された上部昇降シリンダ１７と、このシリンダ１７の下端から上下方向に出退自在となるように同シリンダ１７に挿通された昇降ロッド１８と、この昇降ロッド１８の下端に取り付けられた吊り上げ部材１９とから構成されている。吊り上げ部材１９は、筒軸１５の外周面に形成された係合溝２０に係脱する可動フック２１を備えており、この可動フック２１で筒軸１５を掴んだ状態で昇降ロッド１８を昇降させることにより、筒軸１５を主軸１４の上端部に対して挿脱できるようになっている。
【００１７】
前記コンベア装置８は、メインフレーム３内におけるスピンドル装置３とほぼ重なる位置に配置されている。このコンベア装置８は、スピンドル装置３の主軸１４を前後から挟む状態で配置された前後一対のベルトコンベア２２，２２と、この各コンベア２２，２２の駆動プーリ２３を駆動する搬送モータ２４と、同各コンベア２２，２２を同時に昇降させる下部昇降シリンダ２５と、を備えている。
【００１８】
この下部昇降シリンダ２５は、コンベア２２がベース１０上面にほぼ近接する最下位置（図１の状態）と、コンベア２２がスピンドル装置３の主軸１４の上端よりも若干上方に来る最上位置の間を行き来できるように、そのストローク量が設定されている。
前記ドラム装置７は、メインフレーム２内における左右方向中央部でかつ前後方向（図４の左右方向）後部側に配置されている。このドラム装置７は、メインフレーム２のベース１０に対して前後方向に摺動自在に設けられた可動フレーム２６と、上下方向の軸心回りに回転自在となるように可動フレーム２６に取り付けられた前記回転ドラム６と、メインフレーム２内に設けられた前記スピンドル装置３に装着されているタイヤに向かって回転ドラム６を進退させる進退機構２８と、を備えている。
【００１９】
本実施形態のタイヤ試験機１では、タイヤ回転駆動力による測定値の影響をなくして、高速回転時におけるタイヤのユニフォミティの測定を正確に行うべく、回転ドラム６の駆動力によってタイヤを回転させ、従動側となるスピンドル装置３において荷重を測定するようにしている。このため、上記ドラム装置７の可動フレーム２６の下部には、回転ドラム６を駆動するドラムモータ２９が吊り下げ状に設けられており、タイヤのユニフォミティを測定するための三軸ロードセル等よりなる荷重センサ３０がスピンドル装置３の主軸１４に設けられている。
【００２０】
図１及び図２に示すように、前記スピンドル装置３の主軸１４は、通気路３２を中心部に有する下部軸３３と、この下部軸３３の上端に連結されかつ後述する位置決め機構４２を内部に有する上部軸３４とからなり、下部軸３３はベース１０の上面に固定された支持筒３５内に回転自在に挿通されている。下部軸３３の下部は、支持筒３５内に収納された軸受けスリーブ３６内に設けられた下部ベアリング３７によって回転自在に支持され、同下部軸３３の上部は、軸受けスリーブ３６の上端に連結された軸受けリング３８内に設けられた上部ベアリング３９によって回転自在に支持されている。
【００２１】
下部軸３４の上端部には取付フランジ４０が一体に形成され、このフランジ４０に前記下リム５が取り付けられている。スピンドル装置３の筒軸１５は、主軸１４の上半部分を構成する前記上部軸３４に対して挿脱自在となっている。この筒軸１５の下端部にも取付フランジ４１が一体に形成され、このフランジ４１に前記上リム４が取り付けられている。
【００２２】
前記通気路３２は、下部軸３３の中心部を上下方向に貫通して上部軸３４の下端部に至り、その位置で径外方向に分岐して上下リム４，５間の接続部分に至っている。このため、通気路３２の下端部から圧縮空気を供給することで、上下リム３，４に装着されたタイヤ内に空気を入れることができる。なお、前記荷重センサ３０は、軸受けリング３８の外周部に取り付けられている。
【００２３】
本実施形態のスピンドル装置３は、上リム４と下リム５とが互いに接合してタイヤを装着できる状態（図１の状態）になるまで筒軸１５が下降したとき、その筒軸１５と主軸１４の上下方向における相対位置を位置決めする位置決め機構４２を備えている。この位置決め機構４２は、上部軸３４の上端部に収納された径方向に出退自在なロック部材４３と、このロック部材４３を径外側に突出するロック位置と径内側に没入するアンロック位置のいずれかに切り換える切り換え部材４４と、この切り換え部材４４を主軸１４の上端側から操作するための操作ロッド４５とから構成されている。
【００２４】
このうち、ロック部材４３は、筒軸１５の内周面に形成されたロック溝４６に嵌合する係合突起を径外側端部に備えている。また、操作ロッド４５は上部軸３４の上端から更に上方に突出しており、かかる操作ロッド４５の突出端部を一回押す毎に、切り換え部材４４を介してロック部材４３をロック位置又はアンロック位置のいずれかに切り換えられるようになっている。なお、操作ロッド４５の突出端部に対する押動操作は、前記昇降機構１６の吊り上げ部材１９によって行われる。
【００２５】
本実施形態のスピンドル装置３は、両軸１４，１５間の上下方向の相対移動を規制することを主目的とする上記位置決め機構４２に加えて、主軸１４の外周面と筒軸１５の内周面との間で径方向に膨張してこれら両軸１４，１５の固定をより確実にするチャック機構４７を筒軸側のリム（上リム４）の近傍に備えている。
【００２６】
図２に示すように、このチャック機構４７は、主軸１５の外周面に当接する内周面を有しかつ外テーパー面４８を外周側に有する第一スリーブ４９と、その外テーパー面４８に摺接する内テーパー面５０が内周側に形成されかつ筒軸１５の内周面に当接する外周面を有する第二スリーブ５１と、これら第一スリーブ４９と第二スリーブ５１との間の上下方向における相対位置を変更するための締め付け手段５２とから構成されている。
【００２７】
互いに摺接する両テーパー面４８，５０のうち、第一スリーブ４９の外テーパー面４８は上方に向かうに従って先細り状となっており、第二スリーブ５１の内テーパー面５０は下方に向かうに従って先細り状となっている。また、第二スリーブ５１は、その下端に形成された固定フランジ５３を介して上下方向に相対移動しないように筒軸１５に位置決めされている。
【００２８】
本実施形態の締め付け手段５２は、第一スリーブ４９を油圧力で上下動させる上下一対のリングピストン５４，５５から構成されている。すなわち、第一スリーブ４９は第二スリーブ５１よりもやや大きい上下方向長さに形成され、この第一スリーブ４９の上端縁に上リングピストン５４が当接し、同スリーブ４９の下端縁に下リングピストン５５が当接している。
【００２９】
また、この上リングピストン５４の上部と下リングピストン５５の下部には、それぞれ油室５６，５７が形成されており、この各油室５６，５７に対して、筒軸１５の壁部内に形成した油路５８を介して作動油を供給又は排出できるようになっている。このため、下側の油室５７に作動油を供給して下リングピストン５５を上昇させると、第一スリーブ４９が第二スリーブ５１に対して相対的に上昇し、この両スリーブ４９，５１のテーパー面４８，５０による楔作用によって、主軸１４の外周面と筒軸１５の内周面が同時に締め付けられて、これら両軸１４，１５が互いに一体化される。
【００３０】
他方、上側の油室５６に作動油を供給して上リングピストン５４を下降させると、第一スリーブ４９が第二スリーブ５１に対して下降し、上記テーパー面４８，５０による楔作用が生じなくなり、主軸１４の外周面と筒軸１５の内周面に対する締め付けが解除される。
次に、上記構成を有するタイヤ試験機１の使用方法と作用を説明する。
【００３１】
まず、本実施形態のタイヤ試験機１を用いてタイヤのユニフォミティを測定するには、昇降機構１６の吊り上げ部材１９を上昇させて筒軸１５を主軸１４から抜き取っておき、この状態で、最上位置にされたベルトコンベア２２によってタイヤをメインフレーム２内に搬入してセンタリングし、同コンベア２２を最下位置に下降してタイヤを主軸１４の下リム５にセットする。
【００３２】
その後、昇降機構１６の吊り上げ部材１９を下降させて筒軸１５を主軸１４の上半部分に嵌め込み、上下リム４，５が接合した時点で前記位置決め機構４２とチャック機構４７を作動させて両軸１４，１５をロックするとともに、ドラム装置７の可動フレーム２６を前方に移動させて回転ドラム６を所定の荷重でタイヤに押し付ける。
【００３３】
そして、ドラム装置７のドラムモータ２９を作動してタイヤを高速で回転させ、この状態でタイヤのユニフォミティを測定する。なお、この測定が終わったあとは、各装置を上記と逆に操作することにより、測定済みのタイヤを機外に搬出することができる。
この際、本実施形態のタイヤ試験機１によれば、チャック機構４７が主軸１４の外周面と筒軸１５の内周面との間で弾性変形により径方向に膨張してこれら両軸１４，１５とチャック機構４７との相対的な径方向隙間をなくすことで、両軸１４、１５を固定するようになっているので、両軸１４，１５を一体化した場合のスピンドル装置３の固有振動数が通常（４０Ｈｚ）よりも大幅に向上し、タイヤを通常（６０ｒｐｍ）よりも高速に回転させた状態であっても、そのユニフォミティを正確に測定することができる。
【００３４】
また、本実施形態では、ドラム装置７の回転ドラム６が駆動側でかつスピンドル装置３に装着されたタイヤが従動側となり、しかも、その従動側のスピンドル装置３においてタイヤのユニフォミティを直接測定するようにしているので、タイヤの遠心力が荷重センサの測定値に影響を及ぼさなくなり、この点においても、高速回転時におけるタイヤのユニフォミティの測定を正確に行うことができる。
【００３５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、前記チャック機構４７において、第一スリーブ４９を上下不動にして第二スリーブ５１を上下動させることにより、楔作用に伴う締め付け力の発現及び解除を行うようにすることもできる。
また、かかるチャック機構４７は、図例のようないわゆるコレットチャック式のものだけでなく、筒軸側のリム近傍において径内方向に直線的に突出して主軸１４の外周面を押圧する押圧体を有する油圧ピストンを筒軸１５に固定することによって構成することもできる。
【００３６】
更に、主軸１４及び筒軸１５と上下リム４，５との取付関係も図例のものに限られるものではなく、逆に、主軸１４に上リム４を取り付けかつ筒軸１５に下リム５を取り付けてもよいし、筒軸１５を上下不動のものにして主軸１４を昇降させるようにしてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、両軸を一体化した場合のスピンドル装置の固有振動数が向上するので、高速回転域でのユニフォミティの測定を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 スピンドル装置の正面断面図である。
【図２】 スピンドル装置のチャック機構部分を拡大した拡大断面図である。
【図３】 タイヤ試験機の正面図である。
【図４】 タイヤ試験機の側面図である。
【符号の説明】
１ タイヤ試験機
２ メインフレーム
３ スピンドル装置
４ 上リム
５ 下リム
６ 回転ドラム
７ ドラム装置
８ コンベア装置
１４ 主軸
１５ 筒軸
１６ 昇降機構
２９ ドラムモータ（駆動モータ）
３０ 荷重センサ
４２ 位置決め機構
４７ チャック機構
４８ 外テーパー面
４９ 第一スリーブ
５０ 内テーパー面
５１ 第二スリーブ
５２ 締め付け手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ試験機とこれに用いるスピンドル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤのユニフォミティ（タイヤ特性の周上での静的及び動的均一性）を測定するタイヤ試験機は、通常、タイヤを上下方向の軸心回りに回転自在に保持するスピンドル装置と、このスピンドル装置の上下リムに装着されたタイヤの外周面に回転ドラムを押し付けるドラム装置とを同じメインフレーム内にに装着することによって構成されている。
【０００３】
かかるタイヤ試験機のスピンドル装置としては、従来より、次の二つのタイプのものが知られている。
（１） 上リムを下端部に有する上下方向の軸心回りに回転自在な上主軸と、下リムを上端部に有する上下方向の軸心回りに回転自在な下主軸と、下主軸を上下動させる昇降機構とを備え、上主軸の下端面に形成したテーパー凹部に下主軸の上端面に突設したテーパー突部を嵌合することにより、両主軸を同軸心状に位置決めするようにしたもの（例えば、特開平７−１９０８９８号公報参照：以下、上下軸タイプという。）。
（２） 上リムを上端部に有する上下方向の軸心回りに回転自在に設けられた主軸と、この主軸に対して外嵌可能となるように同軸心状に配置されかつ下リムを上端部に有する筒軸と、主軸を上下動させる昇降機構と、上リムと下リムとでタイヤを装着できる状態になるまで主軸を筒軸に外嵌させたときにその両軸の上下方向における相対位置を位置決めする位置決め機構と、を備えたもの（例えば、特開平１１−２２３５７１号公報参照：以下、内外軸タイプという。）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種のタイヤ試験機では、通常、タイヤの回転速度が約６０ｒｐｍ程度に設定されており、この場合のスピンドル装置の固有振動数は４０Ｈｚになるとされている。そして、タイヤの回転速度がそれより大きくなる高速回転での測定を行う場合には、スピンドル装置の固有振動数と測定周波数が重なって測定精度に影響する恐れがあるため、この場合には、スピンドル装置の固有振動数を通常より増大させる必要がある。
【０００５】
しかし、従来の上下軸タイプのスピンドル装置では、上主軸の下端面に形成したテーパー凹部に下主軸の上端面に突設したテーパー突部を嵌合させて両主軸を同軸心状に位置決めしているので、上下主軸の接続端部でのぶれが生じやすく、両軸を一体化した場合の剛性が比較的低いものであった。
また、従来の内外軸タイプのスピンドル装置では、位置決め機構によって両軸の上下方向における相対位置を位置決めしているだけであるから、主軸と筒軸が径方向にがたつきやすく、この場合においても、両軸を一体化した場合の剛性が比較的低いものであった。
【０００６】
このため、前記従来のスピンドル装置では、上下軸タイプ及び内外軸タイプのいずれにおいても、その固有振動数をそれほど増大させることができず、タイヤを高速回転させた状態では測定の周波数と共振してしまい、ユニフォミティの測定を正確に行うことができなかった。
本発明は、このような実情に鑑み、両軸を一体化した場合のスピンドル装置の固有振動数を向上できるようにして、高速回転域でのユニフォミティの測定を正確に行うことができるタイヤ試験機とこれに用いるスピンドル装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は次の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明は、上下方向の軸心回りに回転自在に設けられかつ上リム及び下リムのうちの一方を有する主軸と、この主軸に対して外嵌可能となるように同軸心状に配置されかつ前記上リム及び下リムのうちの他方を有する筒軸と、前記筒軸と主軸との間の上下方向における相対距離を変更するための昇降機構と、前記上リムと下リムとでタイヤを装着できる状態になるまで前記筒軸を前記主軸に外嵌させたときにその両軸の上下方向における相対位置を位置決めする位置決め機構と、を備えているタイヤ試験機のスピンドル装置において、前記主軸の外周面と筒軸の内周面との間で径方向に膨張してこれら両軸を固定するチャック機構が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
上記の本発明によれば、チャック機構が主軸の外周面と筒軸の内周面との間で径方向に膨張してこれら両軸を固定するようになっているので、両軸を一体化した場合のスピンドル装置の固有振動数が通常（４０Ｈｚ）よりも大幅に向上し、タイヤを通常（６０ｒｐｍ）よりも高速に回転させた状態であっても、そのユニフォミティを正確に測定することができる。
【０００９】
本発明において、上記チャック機構は、より具体的には、外テーパー面を外周側に有する第一スリーブと、前記外テーパー面に摺接する内テーパー面を内周側に有する第二スリーブと、これら第一スリーブと第二スリーブとの間の上下方向における相対位置を変更するための締め付け手段とから構成することができる。
さらに好ましくは、上下方向の軸心回りに回転自在に設けられかつ上リム及び下リムのうちの一方を有する主軸と、この主軸に対して外嵌可能となるように同軸心状に配置されかつ前記上リム及び下リムのうちの他方を端部に有する筒軸と、前記筒軸と主軸との間の上下方向における相対距離を変更するための昇降機構と、前記上リムと下リムとでタイヤを装着できる状態になるまで前記筒軸を前記主軸に外嵌させたときにその両軸の上下方向における相対位置を位置決めする位置決め機構と、前記主軸の外周面と筒軸の内周面との間で径方向に膨張してこれら両軸を固定するチャック機構と、を備えているタイヤ試験機のスピンドル装置であって、前記チャック機構は、外テーパー面を外周側に有する第一スリーブと、前記外テーパー面に摺接する内テーパー面を内周側に有する第二スリーブと、これら第一スリーブと第二スリーブとの上下方向における相対位置を変更し、両スリーブのテーパー面による楔作用によって前記主軸と筒軸との一体化を行う締め付け手段と備え、前記締め付け手段は、前記第一スリーブ又は第二スリーブのいずれか一方を押圧して上下動させる一対のリングピストンを前記主軸と筒軸との間で当該スリーブの上下に分けて備えているとよい。
【００１０】
加えて、前記第一スリーブは、第二スリーブより上下方向の長さが長くなるように形成され、且つ第一スリーブの上端部及び下端部が第二スリーブの上端部及び下端部から突出するように第二スリーブ内に嵌り込んでおり、前記第一スリーブの上端部及び下端部に、前記上下一対のリングピストンが当接する構成となっているようにするとよい。
【００１１】
また、前記第一スリーブ及び第二スリーブの内周面の略中央部に、凹部が形成される構成とするとよい。
また、本発明は、メインフレームと、このフレーム内においてタイヤを上下方向の軸心回りに回転自在に保持するスピンドル装置と、このスピンドル装置の上下リムに装着されたタイヤの外周面に回転ドラムを押し付けるドラム装置と、タイヤをメインフレーム内に搬入してスピンドル装置にセットするためのコンベア装置と、を備えているタイヤ試験機において、前記スピンドル装置として前述したチャック機構付きのものが採用され、回転ドラムを駆動する駆動モータが前記ドラム装置に設けられているとともに、タイヤのユニフォミティを測定するための荷重センサが前記スピンドル装置に設けられていることを特徴とする。
【００１２】
この場合、ドラム装置の回転ドラムが駆動側でかつスピンドル装置に装着されたタイヤが従動側となり、しかも、その従動側のスピンドル装置においてタイヤのユニフォミティを直接測定することになるので、駆動モータの動力が荷重センサの測定値に影響を及ぼさなくなり、高速回転時におけるタイヤのユニフォミティの測定をより正確に行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
図３及び図４は本発明を採用したタイヤ試験機１の全体構造を示している。
かかるタイヤ試験機１は、メインフレーム２と、このフレーム２内においてタイヤを上下方向の軸心回りに回転自在に保持するスピンドル装置３と、このスピンドル装置３の上下リム４，５に装着されたタイヤ（図示せず）の外周面に回転ドラム６を押し付けるドラム装置７と、タイヤをメインフレーム２内に搬入してスピンドル装置３にセットするためのコンベア装置８とから主構成されている。
【００１４】
このうち、メインフレーム２は、ほぼ長方形状の中空架台よりなるベース１０と、このベース１０上の左右両側（図３の左右両側）に立設された左右一対の支柱１１，１１と、この両支柱１１，１１の上端部同士に架設された上ビーム１２と、この上ビーム１２の中央部から前方（図４の左側）に片持ち状に突設された天板１３と、を備えている。
【００１５】
前記スピンドル装置３は、メインフレーム２内における左右方向（図３の左右方向）中央部でかつ前後方向（図４の左右方向）前部側に配置されている。このスピンドル装置３は、上下方向の軸心回りに回転自在となるようにベース１０に取り付けられかつ下リム５を上端部に有する主軸１４と、この主軸１４に対して外嵌可能となるように同軸心状に配置されかつ上リム４を下端部に有する筒軸１５と、この筒軸１５を上下方向に昇降させて主軸１４に着脱する昇降機構１６と、を備えている。
【００１６】
上記昇降機構１６は、メインフレーム２の天板１３上に立設された上部昇降シリンダ１７と、このシリンダ１７の下端から上下方向に出退自在となるように同シリンダ１７に挿通された昇降ロッド１８と、この昇降ロッド１８の下端に取り付けられた吊り上げ部材１９とから構成されている。吊り上げ部材１９は、筒軸１５の外周面に形成された係合溝２０に係脱する可動フック２１を備えており、この可動フック２１で筒軸１５を掴んだ状態で昇降ロッド１８を昇降させることにより、筒軸１５を主軸１４の上端部に対して挿脱できるようになっている。
【００１７】
前記コンベア装置８は、メインフレーム３内におけるスピンドル装置３とほぼ重なる位置に配置されている。このコンベア装置８は、スピンドル装置３の主軸１４を前後から挟む状態で配置された前後一対のベルトコンベア２２，２２と、この各コンベア２２，２２の駆動プーリ２３を駆動する搬送モータ２４と、同各コンベア２２，２２を同時に昇降させる下部昇降シリンダ２５と、を備えている。
【００１８】
この下部昇降シリンダ２５は、コンベア２２がベース１０上面にほぼ近接する最下位置（図１の状態）と、コンベア２２がスピンドル装置３の主軸１４の上端よりも若干上方に来る最上位置の間を行き来できるように、そのストローク量が設定されている。
前記ドラム装置７は、メインフレーム２内における左右方向中央部でかつ前後方向（図４の左右方向）後部側に配置されている。このドラム装置７は、メインフレーム２のベース１０に対して前後方向に摺動自在に設けられた可動フレーム２６と、上下方向の軸心回りに回転自在となるように可動フレーム２６に取り付けられた前記回転ドラム６と、メインフレーム２内に設けられた前記スピンドル装置３に装着されているタイヤに向かって回転ドラム６を進退させる進退機構２８と、を備えている。
【００１９】
本実施形態のタイヤ試験機１では、タイヤ回転駆動力による測定値の影響をなくして、高速回転時におけるタイヤのユニフォミティの測定を正確に行うべく、回転ドラム６の駆動力によってタイヤを回転させ、従動側となるスピンドル装置３において荷重を測定するようにしている。このため、上記ドラム装置７の可動フレーム２６の下部には、回転ドラム６を駆動するドラムモータ２９が吊り下げ状に設けられており、タイヤのユニフォミティを測定するための三軸ロードセル等よりなる荷重センサ３０がスピンドル装置３の主軸１４に設けられている。
【００２０】
図１及び図２に示すように、前記スピンドル装置３の主軸１４は、通気路３２を中心部に有する下部軸３３と、この下部軸３３の上端に連結されかつ後述する位置決め機構４２を内部に有する上部軸３４とからなり、下部軸３３はベース１０の上面に固定された支持筒３５内に回転自在に挿通されている。下部軸３３の下部は、支持筒３５内に収納された軸受けスリーブ３６内に設けられた下部ベアリング３７によって回転自在に支持され、同下部軸３３の上部は、軸受けスリーブ３６の上端に連結された軸受けリング３８内に設けられた上部ベアリング３９によって回転自在に支持されている。
【００２１】
下部軸３４の上端部には取付フランジ４０が一体に形成され、このフランジ４０に前記下リム５が取り付けられている。スピンドル装置３の筒軸１５は、主軸１４の上半部分を構成する前記上部軸３４に対して挿脱自在となっている。この筒軸１５の下端部にも取付フランジ４１が一体に形成され、このフランジ４１に前記上リム４が取り付けられている。
【００２２】
前記通気路３２は、下部軸３３の中心部を上下方向に貫通して上部軸３４の下端部に至り、その位置で径外方向に分岐して上下リム４，５間の接続部分に至っている。このため、通気路３２の下端部から圧縮空気を供給することで、上下リム３，４に装着されたタイヤ内に空気を入れることができる。なお、前記荷重センサ３０は、軸受けリング３８の外周部に取り付けられている。
【００２３】
本実施形態のスピンドル装置３は、上リム４と下リム５とが互いに接合してタイヤを装着できる状態（図１の状態）になるまで筒軸１５が下降したとき、その筒軸１５と主軸１４の上下方向における相対位置を位置決めする位置決め機構４２を備えている。この位置決め機構４２は、上部軸３４の上端部に収納された径方向に出退自在なロック部材４３と、このロック部材４３を径外側に突出するロック位置と径内側に没入するアンロック位置のいずれかに切り換える切り換え部材４４と、この切り換え部材４４を主軸１４の上端側から操作するための操作ロッド４５とから構成されている。
【００２４】
このうち、ロック部材４３は、筒軸１５の内周面に形成されたロック溝４６に嵌合する係合突起を径外側端部に備えている。また、操作ロッド４５は上部軸３４の上端から更に上方に突出しており、かかる操作ロッド４５の突出端部を一回押す毎に、切り換え部材４４を介してロック部材４３をロック位置又はアンロック位置のいずれかに切り換えられるようになっている。なお、操作ロッド４５の突出端部に対する押動操作は、前記昇降機構１６の吊り上げ部材１９によって行われる。
【００２５】
本実施形態のスピンドル装置３は、両軸１４，１５間の上下方向の相対移動を規制することを主目的とする上記位置決め機構４２に加えて、主軸１４の外周面と筒軸１５の内周面との間で径方向に膨張してこれら両軸１４，１５の固定をより確実にするチャック機構４７を筒軸側のリム（上リム４）の近傍に備えている。
【００２６】
図２に示すように、このチャック機構４７は、主軸１５の外周面に当接する内周面を有しかつ外テーパー面４８を外周側に有する第一スリーブ４９と、その外テーパー面４８に摺接する内テーパー面５０が内周側に形成されかつ筒軸１５の内周面に当接する外周面を有する第二スリーブ５１と、これら第一スリーブ４９と第二スリーブ５１との間の上下方向における相対位置を変更するための締め付け手段５２とから構成されている。
【００２７】
互いに摺接する両テーパー面４８，５０のうち、第一スリーブ４９の外テーパー面４８は上方に向かうに従って先細り状となっており、第二スリーブ５１の内テーパー面５０は下方に向かうに従って先細り状となっている。また、第二スリーブ５１は、その下端に形成された固定フランジ５３を介して上下方向に相対移動しないように筒軸１５に位置決めされている。
【００２８】
本実施形態の締め付け手段５２は、第一スリーブ４９を油圧力で上下動させる上下一対のリングピストン５４，５５から構成されている。すなわち、第一スリーブ４９は第二スリーブ５１よりもやや大きい上下方向長さに形成され、この第一スリーブ４９の上端縁に上リングピストン５４が当接し、同スリーブ４９の下端縁に下リングピストン５５が当接している。
【００２９】
また、この上リングピストン５４の上部と下リングピストン５５の下部には、それぞれ油室５６，５７が形成されており、この各油室５６，５７に対して、筒軸１５の壁部内に形成した油路５８を介して作動油を供給又は排出できるようになっている。このため、下側の油室５７に作動油を供給して下リングピストン５５を上昇させると、第一スリーブ４９が第二スリーブ５１に対して相対的に上昇し、この両スリーブ４９，５１のテーパー面４８，５０による楔作用によって、主軸１４の外周面と筒軸１５の内周面が同時に締め付けられて、これら両軸１４，１５が互いに一体化される。
【００３０】
他方、上側の油室５６に作動油を供給して上リングピストン５４を下降させると、第一スリーブ４９が第二スリーブ５１に対して下降し、上記テーパー面４８，５０による楔作用が生じなくなり、主軸１４の外周面と筒軸１５の内周面に対する締め付けが解除される。
次に、上記構成を有するタイヤ試験機１の使用方法と作用を説明する。
【００３１】
まず、本実施形態のタイヤ試験機１を用いてタイヤのユニフォミティを測定するには、昇降機構１６の吊り上げ部材１９を上昇させて筒軸１５を主軸１４から抜き取っておき、この状態で、最上位置にされたベルトコンベア２２によってタイヤをメインフレーム２内に搬入してセンタリングし、同コンベア２２を最下位置に下降してタイヤを主軸１４の下リム５にセットする。
【００３２】
その後、昇降機構１６の吊り上げ部材１９を下降させて筒軸１５を主軸１４の上半部分に嵌め込み、上下リム４，５が接合した時点で前記位置決め機構４２とチャック機構４７を作動させて両軸１４，１５をロックするとともに、ドラム装置７の可動フレーム２６を前方に移動させて回転ドラム６を所定の荷重でタイヤに押し付ける。
【００３３】
そして、ドラム装置７のドラムモータ２９を作動してタイヤを高速で回転させ、この状態でタイヤのユニフォミティを測定する。なお、この測定が終わったあとは、各装置を上記と逆に操作することにより、測定済みのタイヤを機外に搬出することができる。
この際、本実施形態のタイヤ試験機１によれば、チャック機構４７が主軸１４の外周面と筒軸１５の内周面との間で弾性変形により径方向に膨張してこれら両軸１４，１５とチャック機構４７との相対的な径方向隙間をなくすことで、両軸１４、１５を固定するようになっているので、両軸１４，１５を一体化した場合のスピンドル装置３の固有振動数が通常（４０Ｈｚ）よりも大幅に向上し、タイヤを通常（６０ｒｐｍ）よりも高速に回転させた状態であっても、そのユニフォミティを正確に測定することができる。
【００３４】
また、本実施形態では、ドラム装置７の回転ドラム６が駆動側でかつスピンドル装置３に装着されたタイヤが従動側となり、しかも、その従動側のスピンドル装置３においてタイヤのユニフォミティを直接測定するようにしているので、タイヤの遠心力が荷重センサの測定値に影響を及ぼさなくなり、この点においても、高速回転時におけるタイヤのユニフォミティの測定を正確に行うことができる。
【００３５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、前記チャック機構４７において、第一スリーブ４９を上下不動にして第二スリーブ５１を上下動させることにより、楔作用に伴う締め付け力の発現及び解除を行うようにすることもできる。
また、かかるチャック機構４７は、図例のようないわゆるコレットチャック式のものだけでなく、筒軸側のリム近傍において径内方向に直線的に突出して主軸１４の外周面を押圧する押圧体を有する油圧ピストンを筒軸１５に固定することによって構成することもできる。
【００３６】
更に、主軸１４及び筒軸１５と上下リム４，５との取付関係も図例のものに限られるものではなく、逆に、主軸１４に上リム４を取り付けかつ筒軸１５に下リム５を取り付けてもよいし、筒軸１５を上下不動のものにして主軸１４を昇降させるようにしてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、両軸を一体化した場合のスピンドル装置の固有振動数が向上するので、高速回転域でのユニフォミティの測定を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 スピンドル装置の正面断面図である。
【図２】 スピンドル装置のチャック機構部分を拡大した拡大断面図である。
【図３】 タイヤ試験機の正面図である。
【図４】 タイヤ試験機の側面図である。
【符号の説明】
１ タイヤ試験機
２ メインフレーム
３ スピンドル装置
４ 上リム
５ 下リム
６ 回転ドラム
７ ドラム装置
８ コンベア装置
１４ 主軸
１５ 筒軸
１６ 昇降機構
２９ ドラムモータ（駆動モータ）
３０ 荷重センサ
４２ 位置決め機構
４７ チャック機構
４８ 外テーパー面
４９ 第一スリーブ
５０ 内テーパー面
５１ 第二スリーブ
５２ 締め付け手段
Claims (4)
- 上下方向の軸心回りに回転自在に設けられかつ上リム及び下リムのうちの一方を有する主軸と、この主軸に対して外嵌可能となるように同軸心状に配置されかつ前記上リム及び下リムのうちの他方を端部に有する筒軸と、前記筒軸と主軸との間の上下方向における相対距離を変更するための昇降機構と、前記上リムと下リムとでタイヤを装着できる状態になるまで前記筒軸を前記主軸に外嵌させたときにその両軸の上下方向における相対位置を位置決めする位置決め機構と、前記主軸の外周面と筒軸の内周面との間で径方向に膨張してこれら両軸を固定するチャック機構と、を備えているタイヤ試験機のスピンドル装置であって、
前記チャック機構は、外テーパー面を外周側に有する第一スリーブと、前記外テーパー面に摺接する内テーパー面を内周側に有する第二スリーブと、これら第一スリーブと第二スリーブとの上下方向における相対位置を変更し、両スリーブのテーパー面による楔作用によって前記主軸と筒軸との一体化を行う締め付け手段と備え、
前記締め付け手段は、前記第一スリーブ又は第二スリーブのいずれか一方を押圧して上下動させる一対のリングピストンを前記主軸と筒軸との間で当該スリーブの上下に分けて備えていることを特徴とするタイヤ試験機のスピンドル装置。 - 前記第一スリーブは、第二スリーブより上下方向の長さが長くなるように形成され、且つ第一スリーブの上端部及び下端部が第二スリーブの上端部及び下端部から突出するように第二スリーブ内に嵌り込んでおり、
前記第一スリーブの上端部及び下端部に、前記上下一対のリングピストンが当接する構成となっていることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ試験機のスピンドル装置。 - 前記第一スリーブ及び第二スリーブの内周面の略中央部に、凹部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のタイヤ試験機のスピンドル装置。
- メインフレームと、このフレーム内においてタイヤを上下方向の軸心回りに回転自在に保持するスピンドル装置と、このスピンドル装置の上下リムに装着されたタイヤの外周面に回転ドラムを押し付けるドラム装置と、タイヤをメインフレーム内に搬入してスピンドル装置にセットするためのコンベア装置と、を備えているタイヤ試験機において、
前記スピンドル装置は請求項１〜３のいずれかに記載のスピンドル装置よりなり、回転ドラムを駆動する駆動モータが前記ドラム装置に設けられているとともに、タイヤのユニフォミティを測定するための荷重センサが前記スピンドル装置に設けられていることを特徴とするタイヤ試験機。
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