JP3961163B2 - タイヤ検査装置及びタイヤ検査方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ検査装置及びタイヤ検査方法に関し、特に、その内部の欠陥、不具合を検出するためのタイヤ検査装置及びタイヤ検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤは、部分トーラス面で囲まれる形状を有し、且つ、ゴム製の柔層と金属製の剛層により多層化された複雑な構造を有している。このような多層構造は、接地面側部分と側面側部分とで異なり、更に複雑である。このようなタイヤには、信頼性が高い検査が行われる必要がある。接地面側部分と側面側部分に共通して、特に、気密性の確保の点で重要な内膜の検査が重要である。内膜には、厚さに関する均一性、内部層との接着に関する良好性が要求される。中間層であるコード層と内面側層との接着が不十分であったり、膜内にボイドが発生したり、その膜厚が均一でなかったりした場合、タイヤ内表面に膨れが生じ、内表面からコードが観察される現象が現れる。均一性、良好性に関して、慎重な検査が行われている。
【０００３】
従来の検査方法は、熟練検査員の官能検査による。検査員は、タイヤを回転させながら、内表面を指先で撫でることにより、局部的膨らみを調べる触覚検査、内表面の凹凸、模様の局部的変化、異なる模様の有無を肉眼で観察する視覚検査を行って、内表面部に現れる不具合を検査している。
【０００４】
熟練検査員が、その能力を遺憾なく発揮することができる連続時間には限りがあり、最高の検査能力を発揮することができる持続時間は短い。検査精度を一定に保持するためには、多くの検査員が必要である。
【０００５】
超音波診断、電気導通性診断のような慣用の物性検出方法、形状を検出する画像認識方法は、大域的に且つ局所的に複雑な構造に複雑に現れる不具合部を高信頼度で検出することが困難である。
【０００６】
官能試験に代わる自動化された検査方法の確立が望まれる。検査員による最高の検査能力に匹敵する物理的検査方法の確立が望まれる。更に、タイヤの複雑な構造に適した検査方法の確立が望まれ、種別に関係しないで不具合を検出し、更には、その不具合の種別を判別することができ、更には、その検査・判別の高速化が望まれる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、官能試験に代わる自動化されたタイヤ検査装置及びタイヤ検査方法を提供することにある。
本発明の他の課題は、官能試験に代わる物理的方法による自動化されたタイヤ検査装置及びタイヤ検査方法を提供することにある。
本発明の更に他の課題は、不具合の種別を分別してその存在を検出することができるタイヤ検査装置及びタイヤ検査方法を提供することにある。
本発明の更に他の課題は、官能試験に代わる物理的方法により自動化・高速化されたタイヤ検査装置及びタイヤ検査方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によるタイヤ検査装置は、被検査タイヤに対して温度変化検出装置を適正に位置づけるための走査機構と、その被検査タイヤに温度変化を発生させるための温度変化付与装置と、被検査タイヤの表面から放射される熱線を光学的に検出するための光学装置とからなる。温度変化は、物性の絶対値を厳密に知らせることはないが、物性差をよく反映させる物理的現象である。タイヤのような層構造の欠陥は、忠実に表面温度の相対的変化になって現れる。その表面の温度変化による表面温度分布から、内部欠陥の存否を明確に確認することができる。その存否、場所、広がりは相対差として知られればよく、温度の絶対的な測定は不要である。
【０００９】
測定される被検査タイヤの表面は、内表面であることが好ましい。この場合、温度変化付与装置は、被検査タイヤの内表面の側に配置される。温度変化付与装置は、加熱装置又は冷却装置である。温度変化付与装置が被検査タイヤに対して部分的に加熱しながらその加熱位置が変化する場合は、温度変化が激しい時間帯の温度分布を検出することが望ましい。
【００１０】
光学装置は、被検査タイヤの表面から放射される熱を部分的に検出する。この場合、温度変化を顕著にするためにその検出位置を走査することが有効である。検出位置の変化は連続的であることが好ましい。検出位置の走査は、タイヤを回転させないで軽い光学ミラーを回転させることの方が有利である。反射面が平面であるミラーとシリンドリカルレンズとの併用により、線状領域を同時的に測定することができ、反射面が円錐面であるミラーとシリンドリカルレンズとの併用により、円弧状領域を同時的に測定することができる。レンズの焦点位置の変更により円領域を同時的に測定することができる。同時的測定は、無走査測定を意味する。
【００１１】
加熱方法としては、全体的（大域的）加熱が有効である。均一温度分布のタイヤの自然冷却により、温度変化が生じることにより生じる表面温度分布は、そのタイヤの内部構造をよく反映する。温度変化の発生を時間的に促進する強制冷却は、高速検査を促進する。積極的加熱は、必ずしも必要ではない。測定前に試験室の自然温度になっているタイヤは、自然加熱されているものとみなすことができる。この場合、積極的加熱、又は、積極的冷却は、温度変化付与とみなすことができる。
【００１２】
加熱又は冷却は、積極的温度変化付与である。即ち、自然加熱と積極冷却の組合せ、自然冷却と積極加熱の組合せ、積極加熱と積極冷却の組合せは、積極的温度変化付与である。積極的温度変化付与は、大域的に、又は、局所的に行われる。大域的加熱・冷却と局所的加熱・冷却の組合せも自由に行うことができる。そのような組合せの中で、更に、加熱と冷却に時差を与えることができる。
【００１３】
光学装置は、３次元走査機構により被検査タイヤの内表面の側に位置づけられる。光学的検出系とタイヤ内表面との相対的位置関係は、温度変化の検出精度、温度変化速度の点で重要である。タイヤの種類が変われば、その種類に対応する最適位置に、温度変化付与系、温度測定系（光学系）の座標位置が走査機構により変更される。
【００１４】
光学装置は、これが被検査タイヤの中央位置から偏寄した位置に配置される場合、被検査タイヤの表面から放射される熱を部分的に検出しながら、その検出位置を変える。点状領域、線状領域、面状領域、全体領域の選択は、光学系の設定変更により可能である。光学装置は、球面レンズ、リニア・シリンドリカルレンズ、サーキュラー・シリンドリカルレンズから選択されるレンズと、平面状反射面鏡、円錐状反射面鏡から選択されるミラーとの組合せにより構成され、焦点位置の調整により、点状領域、線状領域、面状領域の選択が更に可能である。
【００１５】
光学装置が被検査タイヤの中央位置に配置される場合には、被検査タイヤの表面から放射される熱を全面的に検出し、その検出位置は変化されない。光学装置は、受光装置と、被検査タイヤの内表面の熱線放射領域と受光装置との間に介設されるミラー装置とを備え、ミラー装置はその反射面を回転させる回転装置を具備することになる。
【００１６】
本発明によるタイヤ検査方法は、内側層と熱伝導率がその内側層よりも高い外側層とから形成されるタイヤの検査方法であり、内側層に温度変化を生じさせるステップと、温度変化中の内側層の内表面から放射する熱線の熱線量を検出するためのステップとからなる。熱線量分布は、温度分布によい近似で対応する。温度の厳密な測定は不要である。温度差が現れる温度分布は、その絶対値はあいまいであるが、不都合部分の存在とその存在領域とを明白に教える。
【００１７】
温度変化付与装置が被検査タイヤに対して部分的に加熱しながらその加熱位置が変化する場合は、温度変化が激しい時間帯の温度分布を検出することが望ましく、本発明によるタイヤ検査方法は、タイヤの表面の第１局所的領域を加熱するためのステップと、第１局所的領域から離れたタイヤ表面の第２局所的領域から放射される放射光を計測するためのステップと、第１局所領域の加熱の第１走査と第２局所領域の計測の第２走査を行うことによりタイヤの不具合を判定するためのステップとからなる。第１局所的領域と第２局所的領域との間の距離を適正に設定することにより、変化が激しい時間帯の温度の測定が厳正化される。空間的距離であるそのような距離は、走査速度の関数である。
【００１８】
走査は連続的である。その連続は、デジタル化された運動を含む。両走査は、同期した走査速度で行われる。局所的加熱のための好適な手段は、レーザーである。レーザーと放射光が同一光軸上を光学的に通過するように光学系を構成することによりその光学系をシンプルにすることができる。光学系は、レンズ、プリズム、反射鏡、光ファイバー、フィルターにより形成される。
【００１９】
両走査は２次元的に行われることが望ましい。２次元的走査の１次元分は、レーザーの光軸の回転により行われ、２次元的走査の他の１次元分はタイヤの回転により行われることが装置系の機構をシンプルにする。第１局所領域と第２局所領域の間の離隔距離は可変であることが好ましい。第２局所領域の計測による異なる２位置の計測値の差分がとられる。差分は、タイヤ固有の温度分布の影響を少なくすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図に一致対応して、本発明によるタイヤ検査装置の実施の形態は、制御装置が設けられている。制御装置６は、図１に示されるように、タイヤ設置テーブル１、温度変化付与装置２、温度変化検出装置３、走査機構４、信号処理装置５とともに設けられている。
【００２１】
制御装置６は、タイヤ設置テーブル１に対しては電気・機械的に、温度変化付与装置２に対しては電気的に、温度変化検出装置３に対しては電気的に又は機械的に、走査機構４に対しは電気・機械的に、信号処理装置５に対しては電気的に、それぞれに接続している。タイヤ設置テーブル１には、被検査対象である１つの被検査タイヤ７が載置される。
【００２２】
図２は、本発明によるタイヤ検査装置の実施の形態を示している。回転軸８が、タイヤ設置テーブル１に回転自在に支持されている。回転軸８は、制御装置６により制御されて、任意の回転速度で回転し、且つ、任意の回転位置で停止してその停止位置で固定され得る。回転軸８は、更に、タイヤ設置テーブル１に対して昇降可能である。回転軸８に、タイヤ設置台９が結合している。
【００２３】
設置台９の上面に、移動台１１が載置されている。移動台１１は、１軸方向に移動可能である。移動台１１の移動位置は、設置台９に支持されているボルト１２により調整が可能である。タイヤ７は、移動台１１に固定されている４体の回転自在なローラ１３により移動台１１上で位置固定がなされている。ローラ１３は、それぞれに移動台１１上で回転可能である。
【００２４】
タイヤ７は、移動台１１に対して回転可能である。タイヤ７の移動台１１に対する回転位置は、自由に設定され得る。タイヤ設置テーブル１に、複数・支柱１４が立ち上がっている。複数・支柱１４の間に水平方向にＸ軸・Ｙ軸走査用レール１５が懸架されている。Ｘ軸・Ｙ軸走査用レール１５のＸ軸方向部分が、複数・支柱１４の間に水平方向に懸架されている。
【００２５】
走査機構４は、Ｘ軸方向に延びるＸ軸方向レール上で移動するＸ軸方向移動体と、そのＸ軸方向移動体に固定されＹ軸方向に延びるＹ軸方向レール上で移動するＹ軸方向移動体とから構成され、そのＹ軸方向移動体はＸ−Ｙ平面上の任意の位置に移動しその移動位置で固定され得る慣用手段である。このような走査機構が、制御装置６により制御される。
【００２６】
走査機構４には、鉛直方向に延びる支持腕１６（後述するＺ軸走査用レール）が固定されている。支持腕１６は、走査機構４の既述のＹ軸方向移動体に支持され、そのＹ軸方向移動体に対してＸ−Ｙ平面に直交する方向であるＺ軸方向（鉛直方向）に昇降してその任意の昇降位置でＹ軸方向移動体に固定され得る。
【００２７】
支持腕１６の下端部に温度変化付与装置２と温度変化検出装置３とが固定されて設けられている。走査機構４により位置制御される支持腕１６の３次元的位置制御により、温度変化付与装置２と温度変化検出装置３は、被検査タイヤ７に対する好ましい位置関係を調整自在に保持することができる。
【００２８】
降下位置の回転軸８に支持される移動台１１の上面に被検査タイヤ７をローラ１３により固定し、回転軸８を上昇させ、更に、走査機構４により支持腕１６を２次元的に走査して、温度変化付与装置２と温度変化検出装置３を被検査タイヤ７の中心領域に位置づける。走査機構４は、温度変化検出装置３が被検査タイヤ７の内側表面に対する距離、それに向かう方向を調整することができる。
【００２９】
温度変化付与装置２により被検査タイヤ７の内側表面部分を局所的に加熱して、その内側表面部分の温度を変化させる。温度変化付与装置２に近接する温度変化検出装置３は、そのように局所的に温度変化しながら回転する内側表面部分の温度及びその温度変化を検出する。
【００３０】
このように検出されたその内側表面部分の温度は、温度変化検出装置３に属する信号変換器により電気信号に変換されて信号処理装置５に伝達される。信号処理装置５は、受信したその電気信号の変化から温度変化に対応する温度変化データである温度分布データに変換する。信号処理装置５は、その受信信号の処理を行う機能を有している。そのための処理装置は、不要な信号を低減し必要な信号を強調するためのフィルタ、増幅装置などからなる慣用の信号処理装置である。
【００３１】
このように処理された信号に基づいて、信号処理装置５は被検査タイヤ７の不具合を評価・判定する。その評価・判定の方法は、後述される。温度変化付与装置２、温度変化検出装置３に対する被検査タイヤ７の回転は相対的でよく、走査機構４に回転走査機構を付与して支持腕１６を回転軸化することができる。
【００３２】
図３は、本発明によるタイヤ検査装置実施の他の形態を示している。この実施の形態が、図２の実施の形態と異なる点は、温度変化付与装置２が省略され、温度変化付与装置２の代わりに均等型温度変化付与装置２’が設けられていることである。Ｘ軸・Ｙ軸走査用レール１５のＸ軸方向部分に、更に、第２走査機構４’（以下、既述の走査機構４を第１走査機構という）が設けられている。
【００３３】
第２走査機構４’は、Ｘ軸・Ｙ軸走査用レール１５に懸架されている。第２走査機構４’は、Ｘ軸・Ｙ軸走査用レール１５のＸ軸方向部分上で位置制御されて水平方向に運動するＸ軸方向移動体と、そのＸ軸方向移動体に固定されているＹ軸方向レールに案内されて移動するＹ軸方向移動体とから構成されている。第２走査機構４’は、制御装置６により電気的に制御されて移動する。
【００３４】
第２走査機構４’のＹ軸方向移動体には、鉛直方向に延びる第２支持腕１６’が昇降自在に支持されている。第２支持腕１６’の下端部に第２温度変化付与装置２’が固定されて設けられている。第２温度変化付与装置２’は、被検査タイヤ７に対する好ましい方向関係、位置関係を調整自在に保持することができる。
【００３５】
第２温度変化付与装置２’は、全域均一加熱装置として設けられている。第１走査機構４を動作させ第１支持腕１６を昇降移動させて温度変化検出装置３を被検査タイヤ７から抜き取り、その代わりに、第２走査機構４’を動作させ第２支持腕１６’を移動させて、第２温度変化付与装置２’を被検査タイヤ７の中心領域に位置づけ、制御装置６により制御して第２温度変化付与装置２’により、被検査タイヤ７の内側表面部分である内側全周域面を概ね均等に加熱する。
【００３６】
逆順により、第２温度変化付与装置２’と温度変化検出装置３の位置交換を行って、既述の通りの評価・判定を行う。前段のステップで加熱庫の中で多数の検査対象タイヤを同時に加熱して、順次にその加熱庫からその１つを取り出して、移動台１１上に載置するようにすることもできる。
【００３７】
図４は、本発明によるタイヤ検査装置の実施の更に他の形態を示している。この実施の形態が、図２の実施の形態と異なる点は、温度変化付与装置２が省略され、温度変化付与装置２の代わりに局部冷却装置２１が設けられていることであり、第２走査機構４’、温度変化付与装置２’については、図３の実施の形態に全く同じである。
【００３８】
温度変化により被検査タイヤ７の評価・判定を行うのであるから、その温度付与は、その温度がその対象物に対して正であるか負であるかは実質的に均等・等価である。この実施の形態では、前工程で加熱した被検査タイヤ７を局所的に又は全域的に冷却することが好ましい。評価・判定の方法は、既述の通りである。回転に関して相対的である点も、既述の通りである。
【００３９】
図５は、タイヤ設置台９の回転に関する実施の形態を示している。回転軸８には、駆動モータ２２が設けられている。タイヤ設置テーブル１に固定されて支持されている駆動モータ２２は、可変速度機能が与えられていることが望ましい。タイヤ設置台９の上面に摺動自在に載置されている既述の移動台１１は、２体の対称移動台１１Ａ，１１Ｂとから形成されている。
【００４０】
ボルト１２は、調芯用ねじ軸１２として形成されている。調芯用ねじ軸１２は、ねじ部を有している。そのねじ部は、その一方側と他方側とで逆ねじに形成されている。調芯用ねじ軸１２は、対称移動台１１Ａ，１１Ｂに共軸的に貫通し、その一方側のねじ部が一方側対称移動台１１Ａに螺合して貫通し、その他方側のねじ部が他方側対称移動台１１Ｂに螺合して貫通している。
【００４１】
調芯用ねじ軸１２が回転するとき、両側対称移動台１１Ａ，１１Ｂは互いに逆方向に運動する。このように逆方向に運動する両側対称移動台１１Ａ，１１Ｂの中心線は不動である。タイヤ設置台９が回転軸８に対して一旦位置調整された後は、調芯用ねじ軸１２を駆動してローラ１３で任意の直径のタイヤを挟持したとき、そのタイヤの中心点は必ず回転軸８の回転軸心線上にある。タイヤの中心位置を不変化するこのような調芯機構は、任意の直径のタイヤの検査時間を短縮することができる。
【００４２】
図６（ａ），（ｂ）は、図２に示される温度変化付与装置２の実施の形態を示している。温度変化付与装置２には、円柱形状のケーシング３１が設けられている。ケーシング３１は、断熱材で形成されている。ケーシング３１は、カバー３２で覆われている。
【００４３】
ケーシング３１の中には、円板状空域３３が形成されている。円板状空域３３は、ケーシング３１の弦月状部分３４の区切平面３５で区切られている。区切平面３５は、被検査タイヤ７の軸心線に概ね平行な線の集合として形成され、且つ、その状態で被検査タイヤ７の内周面の近くに位置づけられる。
【００４４】
円板状空域３３は、区切平面３５に直交し互いに平行な２平面によっても区切られている。その２平面に光又は熱線３７を反射させる反射鏡又は反射体３６Ａ，Ｂが接合している。反射体３６Ａ，Ｂは、対向していてその間の熱線３７を繰り返し反射させることができる。ケーシング３１には、円板状空域３３に連続する円柱状空域３８が形成されている。区切平面３５にも、他の反射鏡４０が接合している。
【００４５】
円柱状空域３８に電源部３９が挿入されている。反射体３６Ａ，Ｂの中心域には穴が開けられ、その穴に軸対称な熱線放射体４１が貫通している。熱線放射体４１の中心域に発熱体４２が装着されている。発熱体４２は、電源部３９に接続されこれにより加熱される。電源部３９は、外部の制御装置６から電線４３を介して電力の供給を受ける。
【００４６】
円板状空域３３の周域に、熱線放射体４１と同心に、シリンドリカル・サーキュラー・レンズ４４が配置され、止めねじ４５によりケーシング３１に固着されている。シリンドリカル・サーキュラー・レンズ４４は、シリンドリカル・レンズ（リニア）を円形・リング状に曲げて作成した熱に強い光学部品である。
【００４７】
ケーシング３１の外周域は、走査機構４により被検査タイヤ７の内側表面の近くに位置づけられる。電源部３９に電気を供給し、発熱体４２（例示：セラミック・ヒータ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、タングステン発光体、レーザ、マイクロ波）を発熱させて熱線放射体４１を加熱すると、熱線放射体４１の周面から熱線が放射される。
【００４８】
その熱線３７は、反射体３６Ａ，Ｂの対向面で複数回以内の反射を繰り返し、シリンドリカル・サーキュラー・レンズ４４を通る際に、熱線放射体４１の中心軸に対して放射方向にある広がり角度を持たせられ、且つ、集束させられながらシリンドリカル・サーキュラー・レンズ４４から放射され、被検査タイヤ７のある回転角度範囲の内側表面を局所的に加熱することができる。回転する被検査タイヤ７の内側表面は、全周域で加熱される。
【００４９】
図７は、図３に示される温度変化付与装置２’の変形例を示している。その温度変化付与装置２’は、サイズの点を除き、図６に示した温度変化付与装置２に全く同じである。温度変化付与装置２’は、温度変化付与装置２が相似的に拡大されたものである。温度変化付与装置２’の外形の直径は、被検査タイヤ７の中心穴の直径Ｄより僅かに小さい。
【００５０】
温度変化付与装置２’は、概ね、被検査タイヤ７の中心領域に位置づけられる。被検査タイヤ７の内側表面部は、温度変化付与装置２’のシリンドリカル・サーキュラー・レンズ４４から放射される熱線３７により、同時的に熱せられ、その大域的加熱のために第２支持腕１６’の回転を必要としない。被検査タイヤ７の検査方法は、図３に示される実施の形態のそれに全く同じである。
【００５１】
図８（ａ），（ｂ）は、図４に示される温度変化付与装置２１の実施の形態を示している。温度変化付与装置２１には、円柱形状のケーシング３１’が設けられている。ケーシング３１’は、断熱材で形成されている。ケーシング３１’は、カバー３２’で覆われている。ケーシング３１’の中には、円板状空域３３’が形成されている。
【００５２】
円板状空域３３’は、ケーシング３１’の弦月状部分３４’の区切平面３５’で区切られている。区切平面３５’は、被検査タイヤ７の軸心線に概ね平行な線の集合として形成され、且つ、その状態で被検査タイヤ７の内周面の近くに位置づけられる。
【００５３】
円板状空域３３’は、区切平面３５’に直交し互いに平行な２平面によっても区切られている。その２平面に冷風５１を反射させる案内板５２が接合している。案内板５２は、対向していてその間の冷風５１を放射方向に案内する。ケーシング３１’には、円板状空域３３’に連続する円柱状空域３８’が形成されている。区切平面３５’にも、他の案内板５３が接合している。
【００５４】
円柱状空域３８’に通じる空気導入管５４が、ケーシング３１’を貫通している。案内板５２の一方の中心域には穴５５が開けられている。案内板５２の他方の中心域には、コーン面形状の突起面５６が設けられている。制御装置６により温度制御された冷風は、空気導入管５４、円柱状空域３８’、穴５５を介して、円板状空域３３’に導入される。
【００５５】
このように導入された冷風は、突起面５６で放射方向に向くように整流され、両案内板５２の間で放射方向に流れを形成し、円板状空域３３’の外側縁から概ね放射方向に噴出する流れ５７を形成し、被検査タイヤ７の内側表面部を局所的に冷却する。
【００５６】
温度変化付与装置２１は、これ自体が加熱装置になりうる。冷風５１に代えて熱風を送り込むことにより、被検査タイヤ７を加熱することができる。その加熱の後に冷風を送れば、加熱工程と冷却工程との間で、装置、タイヤを移送する必要がない。温度変化付与装置２１は、これのサイズが拡大されれば、大域的加熱装置として用いることができる。
【００５７】
図９は、温度変化検出装置３の実施の形態を示している。温度変化検出装置３は、被検査タイヤ７の軸心線に直交する線に平行な光軸Ｌを持つ光学的検出系として提供されている。光学的検出系は、一体のセンサホルダ６１を備えている。光軸Ｌに一致する回転軸心線を持つ回転軸６２が、ミラー回転用モータ６３により回転駆動される。
【００５８】
ミラー回転用モータ６３は、センサホルダ６１に嵌めこまれて固定されている。走査型検出用ミラー６４が、回転軸６に固定され取り付けられている。走査型検出用ミラー６４の平面である反射面は、その放線方向が回転軸６２の回転軸心線である光軸Ｌに対して適正な角度（概ね４５度）で交叉している。
【００５９】
光学的検出器６５が、センサホルダ６１に嵌め込まれて取り付けられている。光学的検出器６５は、スポット型赤外センサ６６と光電子増倍管（図示せず）のような増幅器とから形成されている。スポット型赤外センサ６６は、赤外線、遠赤外線、マイクロ波を検出する光電子素子を備えている。スポット型赤外センサ６６の前面部に、集光レンズ（図示せず）を位置づけることがある。
【００６０】
走査型検出用ミラー６４の反射面は、光学的にスポット型赤外センサ６６に対向している。集光レンズ６７が、スポット型赤外センサ６６と走査型検出用ミラー６４との間に介設されてセンサホルダ６１に固定されている。センサホルダ６１は、連結具６８を介して図２に示される支持腕１６又は温度変化付与装置２に連結している。センサホルダ６１は、連結具６８の延び分の距離だけ、即ち、被検査タイヤ７の回転に支障が生じない程度の距離だけ、被検査タイヤ７の内側表面部に接近することができる。
【００６１】
被検査タイヤ７の内側内周面の１点Ｐから反射した円錐状光束の光軸線Ｌ’は、走査型検出用ミラー６４の概ねの中心点（走査型検出用ミラー６４の反射面と光軸Ｌが交わる交点）を通る。そのように、センサホルダ６１の位置が走査機構４などにより調整されている。点Ｐから放射される光エネルギー・コーンは、走査型検出用ミラー６４で反射し、集光レンズ６７で集光される。スポット型赤外センサ６６の受光面は、点Ｐに関して焦点位置に位置づけられている。
【００６２】
このようにスポット型赤外センサ６６で集光された光エネルギーは光電変換され、その光電変換信号は、電圧的増幅を受けて信号処理装置５に伝送される。光エネルギーの大きさは、点Ｐの温度の関数であるので、その光電変換信号は温度変化に対応するデータを含んでいる。
【００６３】
走査型検出用ミラー６４を回転させることにより、被検査タイヤ７の円周方向に直交する方向Ａを持つ微少線領域を走査してその微少領域の温度変化を連続的に検出することができる。更に被検査タイヤ７を回転させることにより、その円周方向に走査して、内表面の全域で温度変化を検出することができる。
【００６４】
図１０は、温度変化検出装置３の実施の他の形態を示している。温度変化検出装置３は、タイヤの軸心線に平行な光軸Ｌ’を持つ光学的検出系として提供されている。その光学的検出系は、一体のセンサホルダ６１’を備えている。光軸Ｌ’に直交する回転軸心線を持つ揺動軸６２’が、ミラー揺動用モータ６３’により振動的に回転駆動される。
【００６５】
ミラー揺動用モータ６３’は、センサホルダ６１’に固定されている。走査型検出用ミラー６４’が、揺動軸６２’に固定され取り付けられている。走査型検出用ミラー６４’の平面である反射面は、その放線方向が揺動軸６２’の回転軸心線に直交している。揺動軸６２’の揺動軸心線は、被検査タイヤ７の軸心線に概ね平行である。
【００６６】
球面型レンズ７１が、センサホルダ６１’に固着されている。球面型レンズ７１の光軸Ｌ’は、揺動軸６２’の揺動軸心線に直交している。光学的検出器が、センサホルダ６１’に嵌め込まれて取り付けられている。光学的検出器は、リニアアレイ型赤外線センサ７２と光電子増倍管（図示せず）のような増幅器とから形成されている。
【００６７】
リニアアレイ型赤外線センサ７２は、走査型検出用ミラー６４’の反射面に平行であり光軸Ｌ’に直交する方向に光検出素子（光電変換素子）が並ぶ光検出器である。リニアアレイ型赤外線センサ７２は、赤外線、遠赤外線、マイクロ波を検出する光電子素子を備えている。走査型検出用ミラー６４’とリニアアレイ型赤外線センサ７２の間に球面型レンズ７１が介設されている。連結具６８の機能は、既述の通りである。
【００６８】
この実施の形態は、点ごとに走査するのではなく、線単位で走査することができる。被検査タイヤ７の内表面の線領域Ｐ’は、走査型検出用ミラー６４’と被検査タイヤ７からなる光学系により、リニアアレイ型赤外線センサ７２の光電変換素子面上に実像として写像される。
【００６９】
このような温度変化検出走査系は、被検査タイヤ７の円周方向に直交する方向に線単位で被検査タイヤ７の内側表面部の温度変化を連続的に検出することができる。更に被検査タイヤ７を回転させることにより、その円周方向に走査して、内表面の全域で温度変化を検出することができる。
【００７０】
図１１は、温度変化検出装置３の実施の更に他の形態を示している。温度変化検出装置３は、軸心線に直交する光軸Ｌ”を持つ光学的検出系として提供されている。その光学的検出系は、一体のセンサホルダ６１”を備えている。光学的検出器６５”が、センサホルダ６１”に嵌め込まれて取り付けられている。
【００７１】
光学的検出器６５”は、２次元赤外線センサ８２と光電子増倍管（図示せず）のような増幅器とから形成されている。光軸Ｌ”は、被検査タイヤ７の外周部の内周面８１に概ね直交している。球面型レンズ８３は、被検査タイヤ７の外周部の内周面８１と２次元赤外線センサ８２との間に介設されている。
【００７２】
このような光学系は、通常のカメラに一致している。この実施の形態は、被検査タイヤ７の内部表面部のある回転角度範囲の平均的温度を検出し、その検出範囲である局部的範囲が既述の実施の形態のものに比べて２次元的に拡大され、タイヤの底部を主として検査する場合に適している。
【００７３】
図１２は、温度変化検出装置３の実施の更に他の形態を示している。温度変化検出装置３は、その構造が図１１に示されるそれと全く同じであり、被検査タイヤ７に対する配置関係も図１１に示されるそれと全く同じである。更に、球面型レンズ８３と被検査タイヤ７の外周部の内周面８１との間に、１組の透過型反射ミラー９１が介設されている。
【００７４】
透過型反射ミラー９１は、互いに直交する反射面９１Ａ，９１Ｂを持ち、反射面９１Ａは内周面８１の半分側に対向し、反射面９１Ｂは内周面８１の他の半分側に対向している。被検査タイヤ７の側周部の片側の内周面９２Ａは反射面９１Ａに対して概ね４５度の傾斜角で傾斜し、被検査タイヤ７の側周部の他の片側の内周面９２Ｂは反射面９１Ｂに対して概ね４５度の傾斜角で傾斜している。
【００７５】
内周面９２Ａから放射される熱線９３は透過型反射ミラー９１の反射面９１Ａで反射して２次元赤外線センサ８２で結像し、内周面９２Ｂから放射される熱線９４は透過型反射ミラー９１の反射面９１Ｂで反射して２次元赤外線センサ８２で結像し、内周面８１から放射される熱線９５は透過型反射ミラー９１の反射面９１Ａ、反射面９１Ｂを透過して２次元赤外線センサ８２で結像する。この実施の形態は、被検査タイヤ７の内側内面部の３つの領域面を一時にカバーしたより広域の局所領域の温度変化を検出することができる。
【００７６】
図１３は、温度変化検出装置３の実施の更に他の形態を示している。温度変化検出装置３は、図１２の透過型反射ミラー９１に代えられて、コーン（円錐）形状反射面を持つ全反射ミラー１１１に置換されている。図１３は、他の構成については、温度変化検出装置３の被検査タイヤ７に対する光軸方向を除き図１２に全く同じである。光軸方向Ｍは、被検査タイヤ７の中心軸心線に直交している。
【００７７】
全反射ミラー１１１の反射面である円錐面１１２の中心対称軸線は、概ね、光軸Ｍに一致している。被検査タイヤ７の内側内面部のトーラス断面上の近似円弧領域Ｎの任意の点Ｐ”から放射される熱線１１３は、２次元赤外線センサ８２上に集光する。
【００７８】
被検査タイヤ７の円周方向に直交する方向に線単位で被検査タイヤ７の内側表面部の温度変化を連続的に検出することができる。更に被検査タイヤ７を回転させることにより、その円周方向に走査して、内表面の全域で温度変化を検出することができる。
【００７９】
図１４は、温度変化検出装置３の実施の更に他の形態を示している。温度変化検出装置３は、図１３の全反射ミラー１１１を用いる点では、図１３の実施の形態に共通している。一体のセンサホルダ１１３の光軸Ｋは、被検査タイヤ７の中心線に概ね一致している。
【００８０】
全反射ミラー１１２は、コーン状反射面１１５を有している。コーン状反射面１１５の中心対称軸心線は、概ね、光軸Ｋに一致している。被検査タイヤ７の内周面の全域の任意の１点から放射される熱線１１６は、レンズ８３を介して、概ね、微少領域である２次元赤外線センサ８２の光電変換面に集束（収束）する。
【００８１】
この実施の形態は、被検査タイヤ７を回転させずに、被検査タイヤ７の底部の全域の温度変化を同時に検出することができる。結像はリング状に形成されることができ、ＣＣＤの番地により同時的に全域の各点の温度変化を検出することができる。
【００８２】
図１５は、走査機構４の詳細を示している。走査機構４は、Ｘ軸・Ｙ軸走査用レール１５と支持腕１６を含む。Ｘ軸・Ｙ軸走査用レール１５と支持腕１６は、Ｘ軸走査用レール１２１、Ｙ軸走査用レール１２２、Ｚ軸走査用レール１２３にそれぞれに対応している。Ｘ軸方向移動体１２４は、Ｘ軸走査用レール１２１に案内されて移動し、Ｘ軸走査用レール１２１の任意のＸ座標位置で固定されるように内部に移動位置制御機構を含んでいる。このような移動位置制御機構としては、歯車噛合構造、スクリュー螺合機構、磁気的無接触位置決め機構などの慣用技術が適用されうる。
【００８３】
Ｙ軸走査用レール１２２は、Ｘ軸走査用レール１２１に直交する座標指標を有し、Ｘ軸走査用レール１２１に直交する方向に延びてＸ軸方向移動体１２４に固定されている。Ｙ軸方向移動体１２５は、Ｙ軸走査用レール１２２に案内されて移動し、Ｙ軸走査用レール１２２の任意のＹ座標位置で固定されるように内部に他の移動位置制御機構を含んでいる。
【００８４】
Ｚ軸方向移動体１２６は、Ｙ軸走査用レール１２２に直交して鉛直方向に向き、相対的にＹ軸方向移動体１２５に案内されて移動し、自己の任意のＺ座標位置でＹ軸方向移動体１２５に対して相対的に固定されるように内部に更に他の移動位置制御機構を含んでいる。Ｚ軸方向移動体１２６は、Ｚ軸走査用レール１２３に同一である。
【００８５】
Ｚ軸方向移動体１２６の下端部は、既述の温度変化付与装置２（図２，３参照）、温度変化検出装置３（図２，３参照）、局部冷却装置２１（図４参照）が取り付けられる取付座１２７として形成されている。温度変化付与装置２と温度変化検出装置３は、このような走査機構４により３次元座標系の中で任意の位置に移動し、その位置で固定され、そのための各位置制御機構は、制御装置６により制御されている。
【００８６】
図１６は、図１に示される信号処理装置５の実施の形態を示している。信号処理装置５は、信号処理部１３１を含む。信号処理部１３１には、外部からＩ／Ｏ装置１３７とメモリ装置１２９を介して、タイヤ設置テーブル１の回転角度位置信号１３３、温度変化付与装置２が出力する温度エネルギー信号１３４、温度変化検出装置３が検出する温度信号（又は温度変化信号）１３５、３次元走査機構４が出力する取付座１２７又は取付座１２７に対して相対的に位置決めされている温度変化付与装置２，温度変化検出装置３の３次元座標位置信号１３６がそれぞれに入力される。
【００８７】
これら信号が信号処理部１３１で処理され、信号処理部１３１による処理済み信号は、出力装置１３８に出力される。物理量検出系１３９は、制御装置６と信号処理装置５とでループを形成している。Ｉ／Ｏ装置１３７は、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器を含み、位置信号と組を形成する温度信号１３５をデジタル信号に変換し、又は、逆変換する。
【００８８】
信号処理部１３１は、３次元座標位置信号１３６と回転角度位置信号とから温度信号１３５が急変する温度変化位置を割り出す。信号処理部１３１は、被検査タイヤ７の温度急変部の有無、温度急変部の位置、その温度急変部の大きさを検出し、且つ、これらの位置、大きさを計算する計算部（図示せず）を備えている。
【００８９】
制御装置６は、タイヤ設置テーブル１、温度変化付与装置２、温度変化検出装置３、走査機構４のそれぞれの動作を制御する。制御装置６は、タイヤ設置テーブル１に設置される被検査タイヤ７の中心位置をタイヤ設置テーブル１の回転中心位置に一致させるための第１位置制御、加熱すべき被検査タイヤ７の内側表面部に対する適正位置に温度変化検出装置３を位置づけるために第２位置制御、その内側表面部の温度が適正な値になった後にその後の温度を検出する温度変化付与装置２の適正な位置を制御するための第３位置制御、温度変化検出装置３が放出する加熱量を適正に制御するための熱量供給制御、温度測定の完了後に運動系、加熱系を原点復帰させる原点復帰制御を担当している。
【００９０】
図２０は、検査対象のタイヤを例示している。タイヤは、一般に、接地面部と側面部とで異なる構造を有し、接地面側では、外周面から内周面に向かって、ゴム・トレッド部１４１と、外側コード部１４２、スティール・コード部１４３、内側コード部１４４、ゴム・内膜部１４５とから形成される多層構造を備えている。そのタイヤは、その側面側では、外側から内側に向かって、外側ゴム部１４５と、コード部１４６、内側ゴム部１４７とから形成される多層構造を備えている。このような多層構造は、それぞれの層間が強靱に接着・接合されている。
【００９１】
このようなタイヤを内表面から加熱すると、加熱エネルギーが内表面から内部に向かって滲入するにしたがって、温度分布が現れる。その温度分布は、ゴム・内膜部１４５、内側ゴム部１４７の厚さ、材質、表面から内部に向かう断面構造の違いに対応して相違する。表面下に空気層などがあると、その空気層は、ゴムに比べて熱伝導率が低いので、加熱エネルギーは内部に向かって滲入することなく表面部に貯留され、その貯留部の表面温度はその周囲部分よりも高くなる傾向を示す。
【００９２】
温度分布検出方法：
また、タイヤを構成する外側コード部１４２、スティール・コード部１４３、内側コード部１４４、コード部１４５、コード部１４６は、合成繊維で形成され、ゴムとは異なった熱伝導率を有するので、それらのコードを覆う内膜が薄い部分では表面温度が他の部分に比べて異なる傾向を示す。このような相違傾向を反映する温度分布は、そのタイヤの不具合部分の存在、その位置、その大きさに対応している。
【００９３】
タイヤへの加熱エネルギーは、既述の複数の実施の形態で示されるように、局所的に、又は、全体的にタイヤ表面（内面、外面、両面）に与えられる。図１７（ａ），（ｂ）は、被検査タイヤ７の不具合事象による表面温度変化を示している。同図（ａ）は表面のみ加熱したときの表面温度変化を示し、同図（ｂ）は全体を一様に加熱した後に局部冷却を行ったときの表面温度変化を示している。
【００９４】
図１７（ａ）に示されるように、ボイド１５１が存在する領域のタイヤ内面では、加熱による入力エネルギー１５２の反射・放出量が多く、その領域の表面温度は高く（１５５）なって現れる。冷却式の実施の形態では、図１７（ｂ）に示されるように、加熱により内部に貯蔵された入熱エネルギー１５３のうちの内表面からの放出エネルギーは、ボイド１５１が存在する領域のタイヤ内面で少なく、その領域の表面温度は低く（１５６）なって現れる。
【００９５】
加熱時間が長くなると、内部まで加熱エネルギーが滲入して飽和状態になり、表面温度の差がなくなる。表面下の不具合の検出は、加熱エネルギーの入熱・入射後の適正な時間内で行うことは重要である。加熱エネルギーの入力の停止後は、その停止直後から、表面の狭い領域に発生した温度変化部で、その部分の熱流が拡散して、不具合部との温度差が減少する。図２０に示される小さいボイド１５７の検出の際にも、加熱エネルギーの入熱・入射後の適正な時間内で行うことが重要である。
【００９６】
このように、タイヤ内表面、内表面近傍の不具合事象の検出のためには、タイヤ内表面を短時間で加熱してその直後にその温度分布を検出することが有効であるが、タイヤ表面を十分に一定温度になるように加熱した後に、局所的に又は全域的に同時に冷却して、その冷却直後に表面温度の分布を検出することは、不具合部分の発見のために有効である。この場合、その不具合部分の検出も、冷却後の適正な時間内に行われることが特に好ましい。
【００９７】
このような局所的加熱・冷却、全域的加熱・冷却のような入熱方法の多様性は、既述の諸装置により達成されうることが明らかである。図２〜４に示される諸装置は、不具合部分の連続的な検出をも可能にしている。タイヤ内表面の連続的加熱、加熱位置を変更しながら局所的加熱を実行し、加熱により発生した温度変化を連続的に検出することも可能である。
【００９８】
図３に示される装置は、タイヤ内表面全域を同時加熱し、その直後に、タイヤ内表面全域の表面温度分布を検出することにより、不具合事象を検出している。図４に示される装置は、表面温度検出センサに近接して冷却装置を置き、タイヤ内表面を局部的に冷却しながら表面温度の変化を検出することにより、不具合事象の検出を可能にしている。
【００９９】
タイヤ内表面全域の表面温度の検出のためには、温度変化付与装置でタイヤの内面全域に温度変化を発生させるとともに、被検査タイヤが温度変化検出装置の温度変化検出位置に位置決めされていることが重要であり、更に、温度変化の検出センサがポイント状、直線状、面状であって、内表面全域の温度情報が同時に得られない場合には、そのセンサのみの移動、タイヤの移動、これら両方の移動により内表面全域の温度変化を測定することが必要であり、このような必要性は、図５に示されるタイヤ設置テーブル１によって充足されている。
【０１００】
図６に示される温度変化付与装置は、タイヤの回転方向に直交する断面を線状に全域を加熱することができ、タイヤ又は温度変化付与装置を回転させることにより、そのタイヤの円周方向全域で急激な熱流を生じさせ、その表面温度の急変を発生させることができるため、その表面及びその近傍のタイヤの性質の差異を顕著に検出することができる。更に、加熱エネルギーを反射ミラー、レンズにより集束することにより、異なった直径のタイヤについても、その内表面で温度変化の付与エネルギーの変動を少なくして、その不具合の検出に良好で安定した条件を維持することができる。
【０１０１】
図７に示される温度変化付与装置は、タイヤの内面全域に同時に加熱エネルギーを付与することができ、タイヤ、当該装置を回転させる必要がなく、当該検査装置の簡単化と検査速度の向上の点で特に好ましい。
【０１０２】
図８に示されるタイヤ検査装置は、加熱源として熱風、冷風を用いており、熱風を吹き出すことにより、図６に示される装置と同等の作用を得ることができ、図７に示される装置との組合せにより、冷風を吹き出すことにより、タイヤ内表面で局部的な温度変化を付与することができ、図６に示される装置と同等の作用効果を得ることができる。更に、冷却空気の吹き出しノズルがガイド板のみであるため、当該装置の小型化が達成される。
【０１０３】
図９に示される温度変化検出装置は、タイヤの円周方向に直交する断面の線状部分の温度変化を検出することができる。図１８は、適正な信号処理が行われた検出信号を示している。横軸はトーラス部分の回転方向角度位置を示している。その小型化が可能である図９に示される当該装置は、タイヤの内部に位置づけされて、タイヤの回転、又は、当該装置のタイヤの内周に沿う走査により、内表面全域について、不具合事象の発見が可能である。
【０１０４】
図１０に示される温度変化検出装置は、タイヤの断面について帯状の温度変化を検出することができる。当該装置は、図９に示される装置に比べて、温度変化を高速に検出することができる。
【０１０５】
図１１に示される温度変化検出装置は、タイヤを回転させることなく、タイヤ内表面のある区画の温度変化を検出することができる。図１０に示される装置に比べて、温度変化を更に高速に検出することができる。この場合、極めて広角のレンズを適用することにより、側面、底面の全域の温度変化の検出が、タイヤを回転させ、又は、当該装置を回転させることにより可能である。
【０１０６】
図１２，１３に示される反射ミラーを用いることにより、タイヤを回転させ、又は、当該装置を回転させることにより、タイヤ内表面の全域について、その温度変化の検出が可能である。この場合、比較的大型の赤外線カメラによりタイヤの狭い領域についてその検出が可能である。
【０１０７】
図１４に示される温度変化検出装置は、図１３に示される装置と同様な構成の円錐状反射ミラーと赤外線カメラにより、観察方向を変更することにより、タイヤ内周にわたって、主として、底面全域の温度変化の検出が可能である。図９，１０，１２，１３，１４に示される複数・装置を構成する反射ミラーには、冷却装置を備えさせることが好ましい。その冷却は、反射ミラーから放射される熱エネルギーを低減させ、タイヤ内表面温度変化の検出分解能を向上させることができる。
【０１０８】
走査機構４は、レンズの焦点位置の位置合わせ、反射ミラーの位置決め、それらとタイヤ内表面との相対的距離の調整、既述の位置制御のために重要であり、このような位置調整は入熱エネルギーの一定性を確保する点でも重要であり、結局、温度変化の検出分解能の向上に特に重要である。更には、反射ミラーなどの部品を狭い空間中に位置決めするためにも重要である。
【０１０９】
タイヤの断面は、既述の通り、位置場所により相違している。内表面に均一に加熱エネルギーが入力されたとしても、図１８に示されるように、その表面温度は均一ではない。信号処理装置５は、タイヤの種類と表面温度付与装置との関係により検出される表面温度分布と、ボイドなどタイヤの不具合事象を含む場合の温度分布との差異を取り出すことができる機能を有している。
【０１１０】
そのような差異は、図１９（ａ），（ｂ）に示されるように、取り出されている。図１９（ａ）は、その温度が検出される２つの走査線Ａ，Ｂを示し、走査線Ａ上にボイド１５７が存在している。図１９（ｂ）は、走査線Ａ，Ｂ上の温度分布曲線ＴＡ，ＴＢを示している。温度分布曲線ＴＡ，ＴＢは、メモリ装置１２９に記憶されている。同図中に、信号処理結果である差分（ＴＡ−ＴＢ）が書き込まれている。
【０１１１】
差分曲線の膨張部は、ボイドの存在を示し、膨張部の横座標間隔はボイドのその方向の大きさと発生位置を示す。２次元赤外線センサにより得られる情報・データは、区画分割された区域の中のデータを平均した平均値を取ることにより、２次元分布の温度変化部分を計算により検出することができる。制御装置は既述の各種の制御を行うほかに、調芯テーブルの動作の制御、それの回転速度、その停止、タイヤの回転速度に関係するエネルギーの入熱速度の制御も行うことができる。
【０１１２】
図２１は、本発明によるタイヤ検査装置の実施の他の形態を示している。そのタイヤ検査装置は、既述の実施の複数・形態と同じく温度変化検出装置である光学装置と温度変化付与装置を含んでいる。この実施の形態では、温度変化付与装置は、図３に示されるように、温度変化付与光源装置を含んでいる。その温度変化付与光源装置２１１は、光学的熱線放出源を含んでいる。その光学的熱線放出源には、熱線誘導ファイバー２１２の一端が接続している。熱線誘導ファイバー２１２の他端は、コリメータ２１３に接続されている。
【０１１３】
コリメータ２１３は、熱線誘導ファイバー２１２の端面からコーン状に放射される熱線束を複数・レンズを用いてある有効直径の熱線ビームに変換する。コリメータ２１３の光軸上に透過型反射鏡２１４が配置されている。その光軸は、９０度回転して、回転型反射ミラー２１５に向かう。回転型反射ミラー２１５は、駆動モータ２１６の出力軸２１７に取り付けられている。
【０１１４】
回転型反射ミラー２１５の反射面（平面）は、出力軸２１７の回転軸心線に対して４５度の角度を有している。透過型反射鏡２１４により回転変換を受けた主光軸２１８は、概ね、出力軸２１７の回転軸心線に一致している。回転型反射ミラー２１５にはその中心領域に、組プリズム２１９が取り付けられている。組プリズム２１９は、主光軸２１８をシフト光軸２２０に位置シフトさせる複反射機能を有している。シフト光軸２２０は、主光軸２１８に平行である。組プリズム２１９に代えて、組反射鏡を用いることができる。
【０１１５】
シフト光軸２２０は、回転型反射ミラー２１５の平面により９０度の回転変換を受け、入射光軸２２１に変換される。入射光軸２２１は、被検査タイヤ７の内（周）面に概ね直角に入射する。その入射点は、Ｐで示されている。入射点Ｐから距離ΔＲだけ離れた位置に放射点Ｐ’が採られている。点Ｐと点Ｐ’を結ぶ線分は、被検査タイヤ７の中心線を含む平面と被検査タイヤ７の内周面が交叉する概円弧２２２の部分である。回転型反射ミラー２１５の中心点は、被検査タイヤ７の円周中心線上にあり、且つ、特定の１本の概円弧２２２の概ねの中心点に一致している。
【０１１６】
放射点Ｐ’から放射される熱線の一部は、入射光軸２２１に平行な戻り光軸２２３上にある。戻り光軸２２３は、回転型反射ミラー２１５の中心点を通っている。戻り光軸２２３は９０度の回転変換を受け戻り主光軸２２４に変換される。戻り主光軸２２４は、主光軸２１８に一致している。
【０１１７】
戻り主光軸２２４は、透過型反射鏡２１４を透過して赤外線センサ２２５に入射する。赤外線センサ２２５の前方に集光用レンズ２２６が配置されている。赤外線センサ２２５の受光信号は、プリアンプ２２７により増幅される。赤外線センサ２２５としては、熱型ボロメータ、焦電検出装置、量子型の光導電装置、光起電力装置、不純物型装置のような検出装置が、冷却型、非冷却型により用いることができる。集光用レンズ２２６は、被検査タイヤ７から放射される赤外線に対して実用的な透過率が得られる材料が用いられる。そのような材料は、Ｇｅ、Ｓｉを含有している。
【０１１８】
駆動モータ２１６と赤外線センサ２２５を受容している受容器２２８は、１体の枠体２２９に取り付けられている。枠体２２９は、図１５の取付座１２７に固定されて取り付けられる。枠体２２９に、基準熱源２３１が取り付けられている。基準熱源２３１は、基準熱線２３２を放出する。基準熱線２３２は、回転型反射ミラー２１５の中心点に常態的に入射し、その中心点近傍の温度を一定に維持することができる。
【０１１９】
集光用レンズ２２６の前方に、フィルタ２３３が配置されている。フィルタ２３３としては、温度変化付与光源装置２１１が放出する光学的熱線を透過させず、被検査タイヤ７が放射する熱線、基準熱源２３１が放射する基準熱線２３２を透過させるものが選択されている。
【０１２０】
図２２は、図２１の装置に対応する制御装置６の実施の形態を示している。この制御装置６は、これに接続される装置として基準熱源２３１が追加されている点で、図１の制御装置と異なっている。図２２では、タイヤ設置テーブル１は省略されている。温度変化検出装置３から出力される信号に対応する温度が急減する場合には、加熱用の熱線ビームは被検査タイヤ７からはずれている。検出温度が低いこのような期間は、制御装置６は温度変化付与光源装置２１１からの加熱用熱線の放出を停止させる。
【０１２１】
コリメータ２１３を通過した熱線ビームは、主光軸２１８、シフト光軸２２０、入射光軸２２１を通過して被検査タイヤ７の内表面の点Ｐに入射する。このような入射ビームを受ける点Ｐの近傍では、急激にその温度が上昇する。点Ｐの入熱エネルギーは速やかにその周囲に拡散する。その拡散は、面上拡散と面内拡散がある。点Ｐの近傍の点Ｐ’の温度は、点Ｐの温度上昇に僅かに遅延して急激に上昇する。点Ｐが熱を受ける以前から既に点Ｐの温度は上昇しつつあり、同時的に、点Ｐ’の温度も上昇しつつある。
【０１２２】
点Ｐに加熱ビームが入射する時刻で点Ｐ’から放射する放射熱線は、戻り光軸２２３、戻り主光軸２２４、主光軸２１８を通り、更に、透過型反射鏡２１４を透過して、集光用レンズ２２６で集光され、赤外線センサ２２５に入射する。赤外線センサ２２５が発生しプリアンプ２２７で増幅され制御装置６に入力される電気信号は、その瞬間の点Ｐ’の温度に比例している。
【０１２３】
回転型反射ミラー２１５が回転していれば、連続的に加熱され温度が急上昇する微少領域は、温度検出系に対しては一定速度で移動していることになる。このような移動する微少領域に含まれる放射点Ｐ’の温度は、被検査タイヤ７の内表面が一様であれば、一定である。現実の被検査タイヤ７の内表面は完全な円筒面でなく変形円筒面である。複数の被検査タイヤ７が同一であれば、１概円弧２２２上の温度パターンは、複数の被検査タイヤ７で同一である。レーザー加熱が行われる本実施の形態では、局所的に急激に温度上昇する。
【０１２４】
局所的に急激に温度上昇するということは、局所的に急激に温度低下することを意味する。このような局所的温度上昇の領域を常態的に観測するので、外界の影響を受けにくく、且つ、その局所領域の温度（絶対値ではない）を正確に計測することができる。もし、被検査タイヤ７の内面に異常があれば、温度の急激な変化が局所領域で起こる。その急激な変化の幅の絶対値が大きいので、本実施の形態は高精度な欠陥発見を可能にしている。
【０１２５】
図２４は、温度変化検出装置により検出された温度変化を例示している。この温度変化は、被検査タイヤ７の内表面の温度変化である。図２３は、被検査タイヤ７の内表面の座標系の設定を示している。円周方向の座標はθで表され、被検査タイヤ７の円周中心線の回りの角度をφで表せば、ａφ（＝Ｒ）は、被検査タイヤ７の中心軸心線を含む平面と被検査タイヤ７の内表面の交叉線である概円弧の座標を示している。
【０１２６】
図２４は、被検査タイヤ７の内表面に関して、ある角度θの位置のＲ方向の温度分布を示している。Ｒの範囲は、φに関して概ね１２０度である。そのθの座標位置では、不具合部分が１カ所ある。その不具合部分は、急激に温度が高くなっている部分２５１として現れている。
【０１２７】
図２５（ａ），（ｂ），（ｃ）は、信号処理装置５がＲ方向の温度分布を差分処理する方法を示している。図２５（ａ）は、θがθ１である位置のＲ方向の温度分布Ｔθ１を示している。図２５（ｂ）は、θがθ２である位置のＲ方向の温度分布Ｔθ２を示している。図２５（ｃ）は、ΔＴθ１を示している。
ΔＴθ１＝Ｔθ２−Ｔθ１．
ここで、θ２はθ１の近傍の位置座標である。
【０１２８】
被検査タイヤ７に不具合がなければ、近傍領域にあるθ１とθ２の両位置で、温度分布は同じであるから、ΔＴθ１はほとんど零である。図２４に示される不具合があれば、その不具合がある位置Ｒで、電気信号が零でない値として現れる。θの値が更新され、制御装置６は被検査タイヤ７をΔθだけ回転させる。次に、Ｔθ３とＴθ２との差分ΔＴθ２が計算される。このように被検査タイヤ７の全周について差分がとられ、不具合がある２次元面上の範囲Ｓ（Ｒ，θ）が特定される。
【０１２９】
図２６（ａ），（ｂ），（ｃ）は、信号処理装置５がθ方向の温度分布を差分処理する方法を示している。図２６（ａ）は、ＲがＲ１である位置のθ方向の温度分布ＴＲ１を示している。図２６（ｂ）は、ＲがＲ２である位置のθ方向の温度分布ＴＲ２を示している。図２６（ｃ）は、ΔＴＲ１を示している。
ΔＴＲ１＝ＴＲ２−ＴＲ１．
ここで、Ｒ２はＲ１の近傍の位置座標である。
【０１３０】
被検査タイヤ７に不具合がなければ、近傍領域にあるＲ１とＲ２の両位置で、温度分布は同じであるから、ΔＴＲ１はほとんど零である。θ方向に不具合があれば、その不具合がある位置Ｒで、電気信号が零でない値として現れる。Ｒの値が更新され、制御装置６は回転型反射ミラー２１５をΔＲだけ回転させる。次に、ＴＲ３とＴＲ２との差分ΔＴＲ２が計算される。このようにＲ方向の全領域について差分がとられ、不具合がある２次元面上の範囲Ｓ（Ｒ，θ）が特定される。
【０１３１】
図２５（ｂ）に示されるように、不具合箇所がない場合にも、温度変化が現れる。この温度変化は、その被検査タイヤ７に固有のものである。近接２点で差分をとることにより、その被検査タイヤ７に固有の温度変化を除去することができる。更に、図２６（ｂ）に示されるように、Ｒ方向にも固有の温度変化が現れる。Ｒ方向の近接２点の差分をとることにより、固有の温度変化を除去することができる。Ｒ方向及びθ方向の差分をとることにより、タイヤ種類固有の表面温度分布の違いによる影響をより一層に軽減することができるので、片方の差分に基づく判断よりも、より一層に正しい判断が行われ得る。
【０１３２】
図２７と図２８は、熱伝導の相違に基づく２通りの加熱方法を示している。図２７に示されるように、外部から表面に一様に供給された熱は、表面に沿う熱伝導はなく、深部に向かう熱伝導２５２のみが起こる。一部にボイド２５３があれば、熱分布は図２７（ｂ）に示されるような対称熱分布が現れる。このような入熱方法を、面外加熱方法と呼ぶ。図２８に示されるように、外部から表面に局所的に供給された熱は、表面に沿う熱伝導２５４及び深部に向かう熱伝導２５５の両方が起こる。一部に割れ２５６があれば、迂回熱伝導が更に現れ、熱分布は図２８（ｂ）に示されるような非対称熱分布が現れる。このような入熱方法を、面内加熱方法と呼ぶ。
【０１３３】
本発明が面外加熱の場合にも面内加熱の場合にも適用されうることが、図２９〜図３１に示されている。図２９（ａ）に示されるように、加熱入力点Ｐが低速で矢方向に移動するので、不具合箇所がなく、加熱表面に固有の非対称性がなくても、計測点Ｐ’は入熱点Ｐより移動方向にΔＬだけずれていて、Ｒ方向の表面温度分布には非対称性が現れる。この温度分布は、加熱点Ｐの通過直後の位置で最高値を示す非対称性を示す。
【０１３４】
図３０は、ボイド２５３がある場合を示している。計測される熱分布は、移動方向に後方に熱伝導量がより多くなり、ボイドがない場合の熱分布２５７よりも温度が高くなる熱分布２５８を示す。この温度分布は、加熱点Ｐの通過直後の位置で最高値を示す非対称性を示し、且つ、ピーク値比較で、ΔＴの差が生じて全体に温度が高くなる。図３１に示されるような割れ２５６があると、面内加熱が行われ、移動方向に前方で割れがない場合の温度分布よりも高い温度分布２５９が現れる。面内加熱が行われ、加熱点Ｐの後ろの位置での温度変化は、加熱点の直前に割れがあれば、温度が高くなる変化であり、加熱点の直後に割れがあれば、温度が低くなる変化である。このように、加熱点に近接した一定の位置の温度変化を連続的に検出することにより、剥離も割れも同じ検査工程で同時的に発見することができる。
【０１３５】
【発明の効果】
本発明によるタイヤ検査装置は、タイヤの不具合を有効に検出することができ、更には、高速に検出することができる。更には、不具合の種別を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明によるタイヤ検査装置の実施の形態を示す回路ブロック図である。
【図２】図２は、本発明によるタイヤ検査装置の実施の形態を示す射軸投影図である。
【図３】図３は、本発明によるタイヤ検査装置の実施の他の形態を示す射軸投影図である。
【図４】図４は、本発明によるタイヤ検査装置の実施の更に他の形態を示す射軸投影図である。
【図５】図５は、タイヤ設置テーブルの実施の形態を示す射軸投影図である。
【図６】図６は、温度変化付与装置の実施の形態を示す断面図である。
【図７】図７は、温度変化付与装置の実施の他の形態を示す断面図である。
【図８】図８は、温度変化付与装置の実施の更に他の形態を示す断面図である。
【図９】図９は、温度変化検出装置の実施の形態を示す射軸投影図である。
【図１０】図１０は、温度変化検出装置の実施の他の形態を示す射軸投影図である。
【図１１】図１１は、温度変化検出装置の実施の更に他の形態を示す射軸投影図である。
【図１２】図１２は、温度変化検出装置の実施の更に他の形態を示す射軸投影図である。
【図１３】図１３は、温度変化検出装置の実施の更に他の形態を示す射軸投影図である。
【図１４】図１４は、温度変化検出装置の実施の更に他の形態を示す射軸投影図である。
【図１５】図１５は、走査機構の実施の更に他の形態を示す射軸投影図である。
【図１６】図１６は、温度変化付与・検出のための回路の実施の形態を示す回路ブロック図である。
【図１７】図１７（ａ），（ｂ）は、温度変化を示すグラフである。
【図１８】図１８は、他の温度変化を示すグラフである。
【図１９】図１９（ａ），（ｂ）は、タイヤの不具合の発生と温度変化を示す射軸投影図、グラフである。
【図２０】図２０は、タイヤの多層構造を示す断面図である。
【図２１】図２１は、本発明によるタイヤ検査装置の実施の更に他の形態を示す射軸投影図である。
【図２２】図２２は、制御系の実施の他の形態を示す回路ブロック図である。
【図２３】図２３は、タイヤの座標系を示す射軸投影図である。
【図２４】図２４は、温度分布を示すグラフである。
【図２５】図２５（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれに温度分布を示すグラフである。
【図２６】図２６（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれに他の温度分布を示すグラフである。
【図２７】図２７（ａ），（ｂ）は、温度変化の現れの相関を示す解析図である。
【図２８】図２８（ａ），（ｂ）は、温度変化の他の現れの相関を示す解析図である。
【図２９】図２９（ａ），（ｂ）は、温度変化の更に他の現れの相関を示す解析図である。
【図３０】図３０（ａ），（ｂ）は、温度変化の更に他の現れの相関を示す解析図である。
【図３１】図３１（ａ），（ｂ）は、温度変化の更に他の現れの相関を示す解析図である。
【符号の説明】
２…温度変化付与装置
３…温度変化検出装置
４…走査機構
７…被検査タイヤ
４１，２１１…熱線放射体（加熱装置）
４２…発熱体（加熱装置）
４４…シリンドリカル・サーキュラー・レンズ（光学装置、光学系）
５１…冷風（冷却装置）
５４…空気導入管（冷却装置）
６３’…ミラー揺動用モータ（光学装置、光学系）
６４…走査型検出用ミラー（光学装置、光学系）
６７，２２６…集光レンズ（光学装置、光学系）
６６，２２５…スポット型赤外センサ（光学装置、光学系）
８２…次元赤外線センサ８２（光学装置、光学系）
８３…球面型レンズ（光学装置、光学系）
９１…透過型反射ミラー（光学装置、光学系）
１１１…全反射ミラー（光学装置、光学系）
１１２…円錐面（光学装置、光学系）
１１５…コーン状反射面（光学装置、光学系）
１５１，１５７…ボイド（不具合部分）

Claims (25)

1. 被検査タイヤに対して温度変化検出装置を適正に位置づけるための走査機構と、
   前記被検査タイヤに温度変化を発生させるための温度変化付与装置と、
   前記被検査タイヤの内表面から放射される熱線を光学的に検出するための前記温度変化検出装置たる光学装置とを具え、
   前記被検査タイヤの内表面に２次元座標系が設定され、被検査タイヤの円周方向の座標はθで表され、被検査タイヤ７の中心軸心線を含む平面と被検査タイヤ７の表面の交叉線である概円弧の座標はＲで表され、
   前記被検査タイヤ７の内表面に関して、θがθ１である位置のＲ方向の温度分布はＴθ１で表され、θがθ２である位置のＲ方向の温度分布はＴθ２で表され、θ２はθ１の近傍の座標を示し、座標θ１の差分ΔＴθ１はＴθ２−Ｔθ１で表され、
   被検査タイヤ７の内表面に関して、ＲがＲ１である位置のθ方向の温度分布はＴＲ１で表され、ＲがＲ２である位置のθ方向の温度分布はＴＲ２で表され、Ｒ２はＲ１の近傍の座標を示し、座標Ｒの差分ΔＴＲ１はＴＲ２−ＴＲ１で表され、
   前記温度変化検出装置は、前記差分ΔＴθ１が零でない範囲Ｓ（Ｒ，θ）と前記差分ΔＴＲ１が零でない範囲Ｓ（Ｒ，θ）とを検出する
   タイヤ検査装置。
2. 請求項１において、
   前記温度変化付与装置は、前記被検査タイヤの内表面の側に配置される
   ことを特徴とするタイヤ検査装置。
3. 請求項２において、
   前記温度変化付与装置は加熱装置である
   ことを特徴とするタイヤ検査装置。
4. 請求項２において、
   前記温度変化付与装置は、前記被検査タイヤに対して部分的に加熱しながらその加熱位置が変化する
   ことを特徴とするタイヤ検査装置。
5. 請求項４において、
   前記光学装置は前記被検査タイヤの表面から放射される熱を部分的に検出しながらその検出位置が変化する
   ことを特徴とするタイヤ検査装置。
6. 請求項５において、
   前記検出位置の変化は連続的である
   ことを特徴とするタイヤ検査装置。
7. 請求項１において、
   前記温度変化付与装置は、前記被検査タイヤに対して全面的に加熱する
   ことを特徴とするタイヤ検査装置。
8. 請求項２において、
   前記温度変化付与装置は冷却装置である
   ことを特徴とするタイヤ検査装置。
9. 請求項１において、
   前記光学装置の受光面は、前記被検査タイヤの内表面の側に配置される
   ことを特徴とするタイヤ検査装置。
10. 請求項１において、
    前記光学装置は、３次元走査機構により前記被検査タイヤの内表面の側に位置づけられる
    ことを特徴とするタイヤ検査装置。
11. 請求項１０において、
    前記光学装置は、前記被検査タイヤの中央位置から偏寄した位置に配置され、前記被検査タイヤの表面から放射される熱を部分的に検出しながらその検出位置が変化する
    ことを特徴とするタイヤ検査装置。
12. 請求項１１において、
    前記検出位置は線状領域である
    ことを特徴とするタイヤ検査装置。
13. 請求項１１において、
    前記検出位置は面状領域である
    ことを特徴とするタイヤ検査装置。
14. 請求項１０において、
    前記光学装置は、前記被検査タイヤの中央位置に配置され、前記被検査タイヤの表面から放射される熱を全面的に検出しその検出位置は変化しない
    ことを特徴とするタイヤ検査装置。
15. 請求項１において、
    前記光学装置は、
    受光装置と、
    前記被検査タイヤの内表面の熱線放射領域と前記受光装置との間に介設されるミラー装置とを備え、
    前記ミラー装置はその反射面を回転させる回転装置を具備する
    ことを特徴とするタイヤ検査装置。
16. 請求項１において、
    前記光学装置は、
    受光装置と、
    前記被検査タイヤの内表面の熱線放射領域と前記受光装置との間に介設されるミラー装置とを備え、前記ミラー装置のミラーは反射面を備え、前記反射面は円錐状面である
    ことを特徴とするタイヤ検査装置。
17. 内側層と熱伝導率が前記内側層よりも高い外側層とから形成されるタイヤの検査方法であり、
    前記内側層に温度変化を生じさせるステップと、
    前記温度変化中の前記内側層の内表面から放射する熱線の熱線量を光学的に検出するためのステップとを具え、
    前記被検査タイヤの内表面に２次元座標系が設定され、被検査タイヤの円周方向の座標はθで表され、被検査タイヤ７の中心軸心線を含む平面と被検査タイヤ７の表面の交叉線である概円弧の座標はＲで表され、
    被検査タイヤ７の内表面に関して、θがθ１である位置のＲ方向の温度分布はＴθ１で表され、θがθ２である位置のＲ方向の温度分布はＴθ２で表され、θ２はθ１の近傍の座標を示し、座標θ１の差分ΔＴθ１はＴθ２−Ｔθ１で表され、
    被検査タイヤ７の内表面に関して、ＲがＲ１である位置のθ方向の温度分布はＴＲ１で表され、ＲがＲ２である位置のθ方向の温度分布はＴＲ２で表され、Ｒ２はＲ１の近傍の座標を示し、座標Ｒの差分ΔＴＲ１はＴＲ２−ＴＲ１で表され、
    前記差分ΔＴθ１が零でない範囲Ｓ（Ｒ，θ）と、前記差分ΔＴＲ１が零でない範囲Ｓ（Ｒ，θ）とを検出するステップを更に具える
    タイヤ検査方法。
18. タイヤの内表面の第１局所的領域を加熱するためのステップと、
    前記第１局所的領域から僅かに離れた前記タイヤ表面の第２局所的領域から放射される熱線を放射光として光学的に計測するためのステップと、
    前記第１局所領域の加熱の第１走査と前記第２局所領域の計測の第２走査を行うステップを具え、
    前記被検査タイヤの内表面に２次元座標系が設定され、被検査タイヤの円周方向の座標はθで表され、被検査タイヤ７の中心軸心線を含む平面と被検査タイヤ７の表面の交叉線である概円弧の座標はＲで表され、
    被検査タイヤ７の内表面に関して、θがθ１である位置のＲ方向の温度分布はＴθ１で表され、θがθ２である位置のＲ方向の温度分布はＴθ２で表され、θ２はθ１の近傍の座標を示し、座標θ１の差分ΔＴθ１はＴθ２−Ｔθ１で表され、
    被検査タイヤ７の内表面に関して、ＲがＲ１である位置のθ方向の温度分布はＴＲ１で表され、ＲがＲ２である位置のθ方向の温度分布はＴＲ２で表され、Ｒ２はＲ１の近傍の座標を示し、座標Ｒの差分ΔＴＲ１はＴＲ２−ＴＲ１で表され、
    前記第１と第２の走査を行うことにより前記差分ΔＴθ１が零でない範囲Ｓ（Ｒ，θ）と、前記差分ΔＴＲ１が零でない範囲Ｓ（Ｒ，θ）とを検出して前記タイヤの不具合を判定するためのステップ
    を更に具えるタイヤ検査方法。
19. 請求項１８において、
    前記両走査は連続的である
    ことを特徴とするタイヤ検査方法。
20. 請求項１９において、
    前記両走査は同期した走査速度で行われる
    ことを特徴とするタイヤ検査方法。
21. 請求項１９において、
    前記加熱はレーザーにより行われる
    ことを特徴とするタイヤ検査方法。
22. 請求項２１において、
    前記レーザーと前記放射光は同一光軸上を光学的に通過する
    ことを特徴とするタイヤ検査方法。
23. 請求項１９において、
    前記両走査は２次元的に行われる
    ことを特徴とするタイヤ検査方法。
24. 請求項２３において、
    前記２次元的走査の１次元分は、前記レーザーの光軸の回転により行われ、前記２次元的走査の他の１次元分はタイヤの回転により行われる
    ことを特徴とするタイヤ検査方法。
25. 請求項１９において、
    前記第１局所領域と前記第２局所領域の間の離隔距離は可変である
    ことを特徴とするタイヤ検査方法。

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