JP3840228B2

JP3840228B2 - タイヤ成形用型の周面測定装置及びその周面測定方法

Info

Publication number: JP3840228B2
Application number: JP2004091962A
Authority: JP
Inventors: 美行中井
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2006-11-01
Anticipated expiration: 2024-03-26
Also published as: KR20050095548A; CN100498219C; CN1673675A; KR100679557B1; TWI251072B; JP2005271536A; TW200532167A

Description

本発明は、タイヤ成形用型の周面測定装置及びその周面測定方法に関するものである。

ユニフォーミティの良いタイヤを製造するために、タイヤ加硫用金型としては、一般的に割モールドが採用されている。割モールドは、上下サイドモールドと、径方向分割面を形成するよう複数に分割されたセグメントモールドと、を備えている。
また、成型されるタイヤのＲＲＯ（Radial Runout ）と、セグメントモールドのクラウン内面（トレッドセグメントの内面）の真円度振れ（偏心量）及び凹凸量とは、高い相関関係を有しており、モールドのＲＲＯに対する十分な配慮が不可欠とされている。
そのため、従来では、これらトレッドセグメントを、加硫機装着状態と同じ状態である環状として有底短円筒形状の保持ケースに保持させ、内周側からセンサにて 360°内周面を連続的に測定している（例えば、特許文献１参照）。
または、加硫成型状態に近い加圧状態とするために、割モールド（トレッドセグメント）を上下から加圧し、その内周側からセンサにて 360°内周面を連続的に測定している（特許文献２参照）。
特開２００２−２５７５３７号公報特開２００３−２６６４４５号公報

トレッドセグメント全体(360°) の真円度振れ等の測定は、トレッドセグメントを環状に並べ、ダイヤルゲージにてピーク位置を捉えたり、レーザ測定器にて測定してデータ処理することで可能であるが、従来の装置では、トレッドセグメントを、製作途中のために（合わせ面である側面や、外周面が未加工で完成していないために）１周並べることができない時は、全体としての測定が不可能であった。
さらに、金型の製造工程において、鋳型やマスターモデルについて、セグメント単位で形状、寸法の測定が必要となる場合があり、このような場合には、従来の装置では対応できない。

本発明に係るタイヤ成形用型の周面測定装置は、複数のセグメントにて環状に構成されるタイヤ成形に用いる型の周面の形状を測定する測定装置に於て、複数の上記セグメントの内の一つを載置させる基板と、該基板に載置させた該セグメントの円弧面に対面状とされ該円弧面の形状を円弧方向に沿って測定する非接触式計測器と、該非接触式計測器による各セグメント毎の円弧面の測定データを全てのセグメントについて取得して上記タイヤ成形用型の一周分の周面データとして合成する演算手段と、を備えるものである。
また、上記基板には、鉛直基準線から放射方向に移動自在とされた当接子を有し載置させた上記セグメントに該当接子を当接させて該鉛直基準線から該セグメントまでの距離を調整することで該セグメントの芯合わせを行うためのリニアスケールが２台配設され、また、該基板には、水平度を調整する水平調整器が付設されている。

また、本発明に係るタイヤ成形用型の周面測定方法は、複数のセグメントにて環状に構成されるタイヤ成形に用いる型の周面の形状を測定する測定方法に於て、複数の上記セグメントの個々について該セグメント毎に一つずつ周面測定装置の基板に載置させて該セグメントの円弧面の形状を測定し、該セグメント毎に取得した測定データを、全てのセグメントについて、演算手段にて合成して上記タイヤ成形用型の一周分の周面データを得る。

本発明によれば、使用状態である正規の環状とはできない未完成の（半製品状態にある）セグメントについても測定が可能であり、しかも、セグメント毎の測定データを合成することで１周全体（環状）としての解析が可能となる。また、成型用金型のセグメントモールドのみならず、鋳型やマスターモデルの型成型用製品に対しても適用可能である。
半製品状態にあるセグメントにより測定を行い、全周としての形状を解析できるため、その後に、セグメントの形状修正・調整が可能となり、より精度の高い金型を構成することができる。よって、より性能の良い（ユニフォーミティの良い）タイヤを得ることが可能となる。
また、セグメント毎の測定で済み、測定データの集計も自動化され、測定作業の省力化が図れる。また、人為的要因による測定値のバラツキが無くなり、正確で信頼性のある結果が得られる。セグメント完成状態にて 360°測定を行う場合と同等の精度の高い結果が得られ、比較検討が行い易い。

図１と図２は、本発明に係るタイヤ成形用型の周面測定装置の実施の一形態を示す一部断面側面図と平面図であり、この測定装置は、複数のセグメントＳにて環状に構成されるタイヤ成形に用いる型の周面（ 360°一周）の形状（特性）を測定する装置である。
なお、本発明において、上記のタイヤ成形に用いる型には、タイヤ加硫機に装着されてゴム製タイヤを加硫成型するための加硫金型（トレッドセグメント）、及び、加硫金型を製造するために用いられる鋳型やマスターモデル等のタイヤ形状型（型成型用製品）が含まれる。さらに、これら型は完成品のみならず、合わせ面である側面や、背面に未加工部分の残る半製品であってもよい。

図１と図２にて説明する測定装置におけるタイヤ成形に用いる型は、加硫金型の場合であり、複数のトレッドセグメント（セグメントＳ）にて一つの環状の金型が構成される。そして、この金型の内周面の形状を測定する装置について説明する。
測定装置は、複数のセグメントＳの内の一つを載置させる基板１と、基板１に載置させたセグメントＳの円弧面４に対面状とされ円弧面４の形状を円弧方向に沿って測定する非接触式計測器２と、非接触式計測器２による各セグメントＳ毎の円弧面４の測定データを取得（蓄積）しこれらを合成処理する演算手段３と、を備える。

この測定装置は、タイヤ成形に用いるための環状の型が径方向分割面を有するよう複数のセグメントＳに分割されたものに対して適用できる。セグメントＳは、環状の型が円周方向に複数分割され、複数体得られたものであり、例えば、８〜９個のセグメントＳにて一つの環状の型が構成される。従って、セグメントＳは、平面視円弧形状のブロックとされ、その内周にタイヤのトレッド面を形成する円弧面４が形成されている。

基板１は、これらセグメントＳの内の一つを載置させる部材であり、基板１は、上面がセグメントＳの載置面となる載置板８と、載置板８を下面側から保持するベース板部材９と、を有する。載置板８の載置面は機械加工されて平滑平面とされている。また、基板１は、複数台の水平調整器７を介して床面（作業台）10に略水平状となるよう設置されている。

平面視において、載置板８は略等脚台形とされ、平行な一対の底辺のうちの短辺側を鉛直基準線Ｃ側とし、載置板８はベース板部材９の一部に固着されている。さらに、載置板８の両脚辺の近傍で載置板８を挟むように（載置板８の両側方に）、リニアスケール６，６が配設され、しかも、２台のリニアスケール６，６は、夫々、鉛直基準線Ｃを中心とする仮想放射線に平行となるよう配設されている。そして、リニアスケール６が有しセグメントＳに当接させる当接子５が仮想放射線に沿って移動するよう構成されている。そして、この２台のリニアスケール６，６がセグメントＳの芯合わせ手段となる。なお、図において、鉛直基準線Ｃは、基板１（ベース板部材９）上に立設するよう存在している。

従って、載置板８上において、半径（曲率半径）の小さいセグメントＳは、鉛直基準線Ｃを中心として短辺寄りに載置され（実線にて示すセグメントＳ）、半径（曲率半径）の大きいセグメントＳは、鉛直基準線Ｃを中心として長辺寄りに載置される（二点鎖線にて示すセグメントＳ）。

次に、基板１に配設された芯合わせ手段について説明すると、基板１には、鉛直基準線Ｃから放射方向に移動自在とされた当接子５を有し載置させたセグメントＳに当接子５を当接させて鉛直基準線ＣからセグメントＳまでの距離を調整することでセグメントＳの芯合わせ（芯出し）を行うためのリニアスケール６が２台配設され、これらにて芯合わせ手段が構成される。

リニアスケール６は、例えば、直線変位を測定するパルスエンコーダであり、図２と、図３の断面図（図２のＶ矢視）に示すように、光学的または磁気的に記録された等間隔の目盛り線を持つ基準尺19と、基準尺19上を相対的に移動する検出ヘッド20と、を有するものである。そして、検出ヘッド20に平面視円形の当接子５が取着されており、当接子５がセグメントＳに点接触する。さらに、リニアスケール６は、検出ヘッド20を直線ガイドするガイドレール21を有している。
そして、一対のリニアスケール６，６において、セグメントＳの内周面側の円弧方向の一端縁部と他端縁部とに当接子５，５を、両リニアスケール６，６の値が同じでかつセグメントＳの設計半径寸法となるようにして、当接させて芯合わせを行う。これにより、平面視円弧形状のセグメントＳは、鉛直基準線Ｃを中心とした芯合わせ状態となる。

さらに、基板１に付設した水平調整器７について説明すると、水平調整器７は、水平度を調整するものであり、図１と図２のように、基板１（ベース板部材９）の下面から下方へ突出状に設けた脚部材であり、基板１の少なくとも４角に脚部材が設けられている。なお、図２では基板１が平面視６角形であり、６角に夫々脚部材を設けている。
脚部材は雄ネジ杆22を有し、下端に円盤状の座板が取着され、上端が基板１に螺着され、雄ネジ杆22を基板１に対して螺進退させて各脚部材の長さを調整し、載置させたセグメントＳまたは基板１の載置面の水平度を調整する。

非接触式計測器２は、例えばレーザ変位計とすることができ、基板１に載置させた一つのセグメントＳの円弧面４（内周円弧面）に対面するよう配設されている。具体的には、図１に示すように、基板１のベース板部材９には、鉛直基準線Ｃを中心として鉛直軸11が立設され、鉛直軸11に外嵌する円筒状のボス部材12からアーム部材13が鉛直基準線Ｃに直交方向に向かって配設され、アーム部材13の先端側にて非接触式計測器２が連結され、非接触式計測器２の検出部が円弧面４に対面状となる。
そして、この非接触式計測器２は、鉛直基準線Ｃを中心とする円弧軌道に沿って、鉛直基準線Ｃ廻りに揺動自在とされている。つまり、鉛直基準線Ｃが揺動中心である。

非接触式計測器２としてレーザ変位計（レーザ変位センサ）を用いることで、ダイヤルゲージと比べて解析精度、作業効率が向上する。ダイヤルゲージでは、作業に手間がかかり、小さな変形や表面粗さ等の影響を受けにくくするためには多くのデータを取得する必要があり、また、それにより作業の手間が増大してしまうという問題点がある。

なお、図１では、基板１のベース板部材９に立設させた鉛直ガイド柱14に上記鉛直軸11が回転自在に支持され、非接触式計測器２は鉛直軸11と一体となって、鉛直基準線Ｃ廻りに揺動自在である。また、鉛直軸11の端部（下端）には、エンコーダ（ロータリエンコーダ）15が接続され、非接触式計測器２の揺動による非接触式計測器２の位相が、デジタル信号として、演算手段３に送られる。つまり、非接触式計測器２がセグメントＳの円弧面４のどの位置に対応して測定したかの検出ができる。エンコーダ15は、測定ピッチ検出が可能で、多くの測定ポイントを自動でデータ取りできる。
また、エンコーダ15（の入力軸）と鉛直軸11とは、エンコーダ15に不要な荷重をかけないよう、ベローズカップリング16を介して連結されている。

非接触式計測器２は、鉛直軸11に沿って取り付け高さ位置が変更自在とされ、セグメントＳの円弧面４の高さ方向任意位置の形状を、揺動により円弧方向に沿って測定することができる。さらに、アーム部材13の鉛直基準線Ｃに直交する方向の長さが調整自在とされ、載置板８の様々な位置に載置される────つまり、半径の大小異なる────セグメントＳに対応できる。

そして、セグメントＳが、芯合わせ手段にて芯合わせが行われて鉛直基準線Ｃを中心とする所定位置に載置され、非接触式計測器２が図２の矢印ａに示すように鉛直基準線Ｃを中心として揺動して、セグメントＳの円弧面４の形状を、円弧方向に沿って一端縁側から他端縁側まで測定する。
非接触式計測器２により検知された円弧面４の形状────（鉛直基準線Ｃから）円弧面４までの距離────はデジタル信号として演算手段３へ送られ、かつ、同時に非接触式計測器２の円弧方向の位置（位相）が上記エンコーダ15によりデジタル信号として、演算手段３へ送られ、円弧面４の円弧方向に沿った各測定位置に対応するデータ（鉛直基準線Ｃから円弧面４までの距離データ）が得られる。

演算手段３は、非接触式計測器２による各セグメントＳ毎の円弧面４の測定データを、全てのセグメントＳについて取得し、タイヤ成形用型の一周分の周面データとして合成する演算処理装置である。演算手段３は、このような演算処理を行い、モニター表示し、プリント出力等させるコンピュータにて構成させればよい。

演算手段３は、非接触式計測器２及びエンコーダ15からの各セグメントＳの円弧面４に対応する測定データを保存する記憶部（メモリ部）17を有し、全てのセグメントＳについての測定データを、セグメントＳ毎に蓄積する。
そして、演算手段３が有する演算部18にて、セグメントＳ毎に得た測定データを実際のセグメントＳの配置と対応付けて、円環状となるよう並べる処理を行う。

つまり、この測定装置にて行われる測定方法は、基板１上にて一つのセグメントＳを芯合わせ手段（及び水平調整器７）により芯合わせし、複数のセグメントＳの個々についてセグメントＳ毎にセグメントＳの円弧面４の形状を、非接触式計測器２にて円弧方向に沿って非接触測定する。そして、セグメントＳ毎に取得した測定データを、全てのセグメントＳについて、演算手段３にて合成してタイヤ成形用型の一周分の周面データを得る。

その動作を図４と図５と図６により説明すると、型は９分割されて９個のセグメントＳ（Ｓ₁〜Ｓ₉）で一つの環状の型とされており、セグメントＳ₁〜Ｓ₉までを一つずつ測定装置の基板１に載置させ、芯合わせ手段にて芯合わせを行い、セグメントＳ毎に非接触式計測器２にて円弧面４の測定を行い、演算手段３の記憶部17にセグメントＳ毎に測定データを記憶させる。つまり、この状態では、演算手段３の内部において、図４に示すように、９個の夫々独立した（離れた）データが得られる。

また、演算手段３には、セグメントＳ₁〜Ｓ₉の各配置位置の角度が入力される。演算手段３の記憶部17では、セグメントＳ₁〜Ｓ₉の各配置位置と、それに対応した各セグメントＳの測定データと、が対応付けられて記憶（蓄積）される。
そして、これらの測定データを演算手段３の演算部18により、各セグメントＳ₁〜Ｓ₉の各配置位置に対応させて、図５のように合成する（コンピュータ上で円形に並べる）。セグメントＳ₁〜Ｓ₉の各々は、基板１上にて鉛直基準線Ｃを中心として測定が行われたため、図５のように、夫々独立した９個の測定データは一続きの環状データ（周面データ）とされる。合成された一周分の周面データは、分割されたセグメントＳが環状に組まれた状態として推定されたものであり、このデータから、鉛直基準線Ｃを中心とする 360°周面（トレッド面）の偏心量、真円度、及び、凹凸量が得られる。

演算手段３の演算部18は波形アナライザの機能を有し（又は演算部18とは別の波形アナライザにより）、一周分の測定データをその周期で次数解析（フーリエ解析）する。そして、図６のように、次数解析した１次波形、２次波形等が得られ、さらには、１次から高次（20次）までの合成波形や、各次振幅、ピーク位置、合成波形の振幅等が得られる。そして、溝の除去処理及びフーリエ解析した低次数成分のみでＲＲＯを判定することが可能となる。

図７と図８は、本発明に係るタイヤ成形用型の周面測定装置の他の実施の形態を示す平面図と断面側面図である。この装置においても、図１と図２に示したものと同様の基板１と、非接触式計測器２と、演算手段３（図示省略）と、を有しているが、この測定装置は、セグメントＳの外周円弧面について測定するものである。従って、非接触式計測器２は、鉛直基準線Ｃを中心として揺動自在とされているが、非接触式計測器２を取着するアーム部材23は、鉛直基準線Ｃ側から基板１に載置させたセグメントＳを迂回するよう構成され、セグメントＳの外周円弧面に対面する。なお、非接触式計測器２を固定し、基板１側を鉛直基準線Ｃ廻りに回転させ、測定を行ってもよい。

また、芯合わせ手段については、セグメントＳの外周面側の円弧方向の一端縁寄り部と他端縁寄り部とに当接子５，５を、両リニアスケール６，６の値が同じでかつセグメントＳの設計半径寸法となるようにして当接させて芯合わせを行っている。
また、リニアスケール６はセグメントＳの載置面内に設けられ、リニアスケール６の検出ヘッド20は、基板１に設けた直線ガイド孔24に沿って移動する。
さらに、水平調整器７については、床面10に載置する豆ジャッキ25とされている。

以上のように、本発明によれば、複数のセグメントＳにて環状に構成されるタイヤ成形に用いる型の周面の形状を測定する測定装置に於て、複数のセグメントＳの内の一つを載置させる基板１と、基板１に載置させたセグメントＳの円弧面４に対面状とされ円弧面４の形状を円弧方向に沿って測定する非接触式計測器２と、非接触式計測器２による各セグメントＳ毎の円弧面４の測定データを全てのセグメントＳについて取得してタイヤ成形用型の一周分の周面データとして合成する演算手段３と、を備えるため、使用状態である正規の環状とはできない未完成のセグメントＳについても測定が可能であり、しかも、セグメントＳ毎の測定データを合成することで１周全体（環状）としての解析が可能となる。

また、成型用金型のセグメントモールドのみならず、鋳型やマスターモデルの型成型用製品に対しても適用可能である。
半製品状態にあるセグメントＳにより測定を行い、全周としての形状を解析できるため、その後に、セグメントＳの形状修正・調整が可能となり、より精度の高い金型を構成することができる。よって、より性能の良い（ユニフォーミティの良い）タイヤを得ることが可能となる。

また、基板１には、鉛直基準線Ｃから放射方向に移動自在とされた当接子５を有し載置させたセグメントＳに当接子５を当接させて鉛直基準線ＣからセグメントＳまでの距離を調整することでセグメントＳの芯合わせを行うためのリニアスケール６が２台配設されているため、セグメントＳの各々は、芯合わせされ（基板１上にて鉛直基準線Ｃを中心として）測定が行われるため、得られた夫々の測定データは正確な一続きの環状データとできる。
さらに、基板１には、水平度を調整する水平調整器７が付設されているため、測定作業する際に水平芯出しが行え、特に、セグメントＳに水平基準面がまだ無い場合や、セグメントＳが半製品（中間製品）である場合に好適である。

また、複数のセグメントＳにて環状に構成されるタイヤ成形に用いる型の周面の形状を測定する測定方法に於て、複数のセグメントＳの個々についてセグメントＳ毎に一つずつ周面測定装置の基板１に載置させてセグメントＳの円弧面４の形状を測定し、セグメントＳ毎に取得した測定データを、全てのセグメントＳについて、演算手段３にて合成してタイヤ成形用型の一周分の周面データを得る方法であるため、使用状態である正規の環状とはできない未完成の半製品状態にあるセグメントＳについても測定が可能であり、しかも、セグメントＳ毎の測定データを合成することで１周全体（環状）としての解析が可能となる。

また、成型用金型のセグメントモールドのみならず、鋳型やマスターモデルの型成型用製品に対しても適用可能である。半製品状態にあるセグメントＳにより測定を行い、全周としての形状を解析できるため、その後に、セグメントＳの形状修正・調整が可能となり、より精度の高い金型を構成することができる。よって、より性能の良い（ユニフォーミティの良い）タイヤを得ることが可能となる。
また、セグメントＳ毎の測定で済み、測定データの集計も自動化され、測定作業の省力化が図れる。また、人為的要因による測定値のバラツキが無くなり、正確で信頼性のある結果が得られる。セグメント完成状態にて 360°測定を行う場合と同等の精度の高い結果が得られ、比較検討が行い易い。

本発明に係るタイヤ成形用型の周面測定装置の実施の一形態を示す一部断面側面図である。図１の平面図である。リニアスケールを説明する断面図である。演算手段にて測定データを合成する前の状態を説明する説明図である。演算手段にて測定データを合成した状態を示す説明図である。演算手段にて測定データを合成し演算処理した結果を示す説明図である。タイヤ成形用型の周面測定装置の他の実施の形態を示す平面図である。図７の断面側面図である。

符号の説明

１基板
２非接触式計測器
３演算手段
４円弧面
５当接子
６リニアスケール
７水平調整器
Ｃ鉛直基準線
Ｓセグメント

Claims

複数のセグメント（Ｓ）にて環状に構成されるタイヤ成形に用いる型の周面の形状を測定する測定装置に於て、複数の上記セグメント（Ｓ）の内の一つを載置させる基板（１）と、該基板（１）に載置させた該セグメント（Ｓ）の円弧面（４）に対面状とされ該円弧面（４）の形状を円弧方向に沿って測定する非接触式計測器（２）と、該非接触式計測器（２）による各セグメント（Ｓ）毎の円弧面（４）の測定データを全てのセグメント（Ｓ）について取得して上記タイヤ成形用型の一周分の周面データとして合成する演算手段（３）と、を備えることを特徴とするタイヤ成形用型の周面測定装置。
上記基板（１）には、鉛直基準線（Ｃ）から放射方向に移動自在とされた当接子（５）を有し載置させた上記セグメント（Ｓ）に該当接子（５）を当接させて該鉛直基準線（Ｃ）から該セグメント（Ｓ）までの距離を調整することで該セグメント（Ｓ）の芯合わせを行うためのリニアスケール（６）が２台配設され、また、該基板（１）には、水平度を調整する水平調整器（７）が付設されている請求項１記載のタイヤ成形用型の周面測定装置。
複数のセグメント（Ｓ）にて環状に構成されるタイヤ成形に用いる型の周面の形状を測定する測定方法に於て、複数の上記セグメント（Ｓ）の個々について該セグメント（Ｓ）毎に一つずつ周面測定装置の基板（１）に載置させて該セグメント（Ｓ）の円弧面（４）の形状を測定し、該セグメント（Ｓ）毎に取得した測定データを、全てのセグメント（Ｓ）について、演算手段（３）にて合成して上記タイヤ成形用型の一周分の周面データを得ることを特徴とするタイヤ成形用型の周面測定方法。