JP4142677B2 - タイヤの外径異常検出方法、および外径異常検出装置 - Google Patents

タイヤの外径異常検出方法、および外径異常検出装置 Download PDF

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Description

本発明は、インフレートすることによるタイヤの半径方向膨張量によって、タイヤの異常の有無を検出するタイヤの外径異常検出方法、および外径異常検出装置に関する。
空気入りラジアルタイヤでは、タイヤの骨格をなすカーカスの半径方向外側かつトレッド部内に、タガ効果を有してトレッド部を補強するベルト層を形成している。このベルト層は、スチールコード等のベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば10〜40°の角度で傾斜配列した通常2枚のベルトプライからなり、各ベルトコードがプライ間相互で交差してベルト剛性を高めるべく、各ベルトプライは、コードの傾斜の向きを互いに違えて重ね置きされる。
しかし、このベルトプライは、コード角度及びプライ巾がほぼ同じであり、しかもトッピングゴムによりコードが被覆されているため見分けが付きにくい。従って、タイヤ製造工程において、一方のベルトプライが表裏反対に貼り付けられてしまい、プライ間相互でベルトコードが互いに平行配列してしまう不良タイヤ、或いは2枚のベルトプライのうちの一方が貼り忘れられてしまう不良タイヤが発生する恐れがある。
この不良タイヤでは、ベルト層による補強効果やタガ効果に劣るため、インフレート時、タイヤの半径方向膨張率が例えば5.0%と大きく、またトレッド面が丸く湾曲してトレッド曲率半径が小さくなるという特徴を有する。又タイヤ製造ラインの検査工程では、通常、ユニフォミティー測定装置を用いて例えばRFV,TFV,LFV等のFVや重量アンバランス等のユニフォミティを全数検査している。しかし、この不良タイヤは、前記特徴を有するとはいえ、ユニフォミティーに関しては、特に低下するものではなく、従って、このユニフォミティー測定装置による検査工程によって不良タイヤの識別は困難である。
そこで従来、前記不良タイヤを識別するため、ユニフォミティー測定装置に、図5に示す構造のRRO測定器aを付設している。このRRO測定器aでは、タイヤ赤道位置とショルダ位置との3位置に、トレッド面に接触しながら転動しうるRRO測定センサb1、b2、b2をタイヤ半径方向内外に移動可能に配している。そして、タイヤのRROを測定する際、中央のセンサb1と外側のセンサb2との間のタイヤ半径方向の相対距離L1を測定し、そこから演算したインフレート状態のタイヤのトレッド曲率半径を、予めタイヤサイズや種類に応じて定めた基準値と比較することにより識別している。なお図6(A)は良品タイヤ、図6(B)は不良タイヤの場合を示している。
しかし斯かる方法では、全タイヤに対してRROの測定が必要となるため、検査工程時間の大幅な延長を招く。又各センサb1、b2からのアナログ入力信号による演算処理となるため、トレッド曲率半径の算出に際しての補正が必要となるなど処理が複雑であり、又識別の精度や信頼性を不充分なものとしていた。
そこで本発明は、タイヤがセンサ光を遮ることによりタイヤを検出しうる2つの光検出器を、所定の検定距離を隔ててタイヤ半径方向の内外(前後)に設けることを基本として、インフレート時のタイヤの半径方向膨張率の差異を利用して、良品タイヤと不良タイヤとの識別を、検査工程時間の大幅な延長を招くことなく、優れた精度を有して容易かつ迅速に行うことができるタイヤの外径異常検出方法、および外径異常検出装置を提供することを目的としている。
特開平1−176911号公報
前記目的を達成するために、本願請求項1の発明は、インフレートによるタイヤの半径方向膨張量により、タイヤの異常の有無を検出するタイヤ異常検出方法であって、
タイヤ巾を超える間隔を隔てた2位置間を通るセンサ光が該タイヤにより遮られることによってタイヤを検出でき、かつタイヤ側に位置する前の光検出器と、この前の光検出器からタイヤ半径方向外側に検定距離を隔てて配される後の光検出器とからなる光検出器セットを用い、
前記前の光検出器を、インフレート前の基準状態でのタイヤのトレッド面の半径方向外端で該トレッド面を検出する基準位置に位置させるとともに、
前記検定距離を、前記後の光検出器が、正常タイヤのトレッド面の前記半径方向外端がインフレートにより膨張する正常半径方向膨張位置を半径方向外方に越え、かつ異常タイヤのトレッド面の前記半径方向外端がインフレートにより膨張する異常半径方向膨張位置より半径方向内方に控える距離としたことを特徴としている。
又請求項2の発明では、前記光検出器セットは、タイヤのトレッド面に接する転動体と、この転動体を回転自在に支持する支持枠と、該支持枠をタイヤに対して前後移動させる前後移動手段とを少なくとも具え、前記転動体によりタイヤのユニフォミティを測定するユニフォミティー測定手段の前記支持枠に、非回転に設けられたことを特徴としている。 又請求項3の発明では、前記前の光検出器を、前記基準位置に予め位置させた後、タイヤに規定内圧をインフレートすることを特徴としている。
又請求項4の発明は、インフレートによるタイヤの半径方向膨張量により、タイヤの異常の有無を検出するタイヤ異常検出装置であって、
タイヤを装着する測定リムを有するタイヤ支持手段、
前記装着されたタイヤに、規定内圧をインフレートする内圧充填手段、
及びタイヤ巾を超える間隔を隔てた2位置間を通るセンサ光が該タイヤにより遮られることによってタイヤを検出でき、かつタイヤ側に位置する前の光検出器と、この前の光検出器からタイヤ半径方向外側に検定距離を隔てて配される後の光検出器とからなる光検出器セットを具えるとともに、
前記前の光検出器を、インフレート前の基準状態でのタイヤのトレッド面の半径方向外端で該トレッド面を検出する基準位置に位置させ、
前記検定距離を、前記後の光検出器が、正常タイヤのトレッド面の前記半径方向外端がインフレートにより膨張する正常半径方向膨張位置を半径方向外方に越え、かつ異常タイヤのトレッド面の前記半径方向外端がインフレートにより膨張する異常半径方向膨張位置より半径方向内方に控える距離としたことを特徴としている。
本発明は叙上の如く構成しているため、インフレート時のタイヤの半径方向膨張率の差異を利用して、良品タイヤと不良タイヤとの識別を、検査工程時間の大幅な延長を招くことなく、優れた精度を有して容易かつ迅速に行うことができる。
以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。
図1は、本発明のタイヤ異常検出装置が、タイヤの全数検査を行うためにタイヤ製造ラインの検査工程に投入されるユニフォミティー測定装置に組み込まれた場合を例示する側面図である。
図1において、ユニフォミティー測定装置1は、回転可能な測定リム3を有するタイヤ支持手段4と、この測定リム3に装着されたタイヤTに規定内圧をインフレートする内圧充填手段5と、インフレートされたタイヤTのユニフォミティーを測定するユニフォミティー測定手段8とを具える。
又このユニフォミティー測定装置1に組み込まれたタイヤ異常検出装置2は、前記ユニフォミティー測定装置1と兼用のタイヤ支持手段4及び内圧充填手段5、並びにタイヤTを検出しうる前後の光検出器7、8からなる光検出器セット9を具え、インフレートによるタイヤTの半径方向膨張量によってタイヤの異常の有無を検出する。
前記タイヤ支持手段4は、タイヤTを装着する高精度の測定リム3と、この測定リム3を回転可能に支持する上下のスピンドル10,11とを具える。
前記測定リム3は、2つ割リムであって、図2の如く、上下に分割可能な上のハーフリム3Uと、下のハーフリム3Lとから形成される。前記上のハーフリム3Uは、前記フレーム16のスピンドルホルダ18に回転自在に支持される垂直な前記上のスピンドル10の下端に固定される。なお上のスピンドル10の回転角度(回転回数を含む)は、例えばエンコーダなどの周知の角度センサ19により測定できる。又前記下のハーフリム3Lは、前記上のスピンドル10と同心をなす上下動自在な下のスピンドル11の上端に保持される。従って、前記下のハーフリム3Lは、下のスピンドル11とともに上昇し、上方で待機する上のハーフリム3Uと連結することにより、上下のハーフリム3U,3L間でタイヤTを挟んで高精度で保持する。
又前記内圧充填手段5は、図2の如く、本例では、コンプレッサなどの内圧供給手段23と、この内圧供給手段23からの高圧空気を前記装着されたタイヤTの内腔内に導く空気流路24とを具える。この空気流路24は、本例では、前記上のスピンドル10の中心孔、及び前記上下のハーフリム3U、3L間の凹溝をへてタイヤ内腔内に導通している。
次に、前記ユニフォミティー測定手段8は、タイヤTのトレッド面Tsに接する転動体30と、この転動体30を回転自在に支持する支持枠31と、該支持枠31をタイヤTに対して前後移動させる前後移動手段32とを少なくとも具える。
ここで前記転動体30は所謂ロードホイールであり、前記支持枠31はその上下の支持枠片31U、31L間で、前記転動体30をタイヤTと平行な軸心周りで回転自在に支持する。又前記支持枠31には、前記転動体30を、所望の速度で回転させるモータ33が取り付けられる。又前記前後移動手段32は、本例では周知のボールネジ機構からなり、ネジ軸34に連結するモータ35を回転制御することにより、前記支持枠31を、該ネジ軸34の回転回数に応じた距離でタイヤTに対して前後移動させることができる。なお符号36は、前後(タイヤ半径方向内外)にのびる案内レールであり、前記支持枠31は、この案内レール36に沿って摺動する直線軸受けを有するとともに、前記ネジ軸34と螺合するネジ孔を具えている。
従って転動体30は、前記支持枠31と一体に前後移動しうるとともに、前記タイヤのトレッド面Tsに圧接することにより、該タイヤTを、例えばJIS等で規定する荷重の負荷状態で回転駆動させることができる。なお転動体30の支軸には、タイヤTへの負荷荷重の大きさを測定するロードセル(図示しない)が取り付くとともに、前記上のスピンドル10には、前記荷重負荷状態でのタイヤ回転において、タイヤ軸に生じる軸力の変動を測定するためのFVセンサである本例では6分力計37を取り付けている。この6分力計37は、タイヤ軸(本例ではスピンドル10)に作用する3軸方向(X方向、Y方向、Z方向)の力の変動と、各軸周りのモーメントを検出でき、又そのときの角度の位相は、前記角度センサ19により測定される。なお転動体30の側に、FVセンサである前記6分力計37を取り付けることもできる。
従って、前記ユニフォミティー測定手段8は、RFV,LFV,TFV,コニシティのうちの少なくとも一つのユニフォミティーを測定することができる。
又例えば前記RFV,LFV,TFV,コニシティ等を測定した後、転動体30を後退させてタイヤTから離間し、タイヤへの駆動と荷重付加とを断つことにより、無負荷の惰性回転状態におけるタイヤのRFVを測定することもできる。この惰性回転状態でのRFVは、静アンバランスに基づく遠心力によって生じる変動であるため、このときのRFV一次から、他のユニフォミティーである静アンバランスを逆に求めることもできる。
そして本実施形態のタイヤ異常検出装置2では、前述のユニフォミティーの測定に先駆け、インフレートによる半径方向膨張量の差異によってタイヤの異常の有無を検出する。
このタイヤ異常検出装置2の前記光検出器セット9は、図3に示すように、タイヤ側に位置する前の光検出器6と、この前の光検出器6からタイヤ半径方向外側に検定距離Hを隔てて配される後の光検出器7とからなり、前記支持枠31に、非回転に取り付けられる。なお前記転動体30は、前記後の光検出器7よりもタイヤ半径方向外側に配されている。
各光検出器6,7は、タイヤ巾を超える間隔を隔て対向する2位置P1,P2間を通るセンサ光が、タイヤTにより遮られることによってタイヤTを検出しうる。具体的には、各光検出器6,7は、レーザ光であるセンサ光をタイヤ軸方向に発する例えば半導体レーザなどの光電管からなる発光部40と、このセンサ光を受光する受光部41とを有する周知構造の光センサであり、本例では、発光部40と受光部41とが分離したセパレート型のものを使用している。斯かる場合には、対向する一方の位置P1に例えば発光部40が、他方の位置P2に受光部41が取り付けられる。なお検出精度を高めるために、前記センサ光のスポット径(直径)は、3.0mm以下でより小なことが好ましい。
又前記検定距離Hとしては、前記前の光検出器6が、インフレート前の基準状態でのタイヤTのトレッド面Tsの半径方向外端Esで該トレッド面Tsを検出する基準位置Y1に、該前の光検出器6を位置させたとき、前記後の光検出器7が下記の状態となりうる距離として設定される。即ち、前記前の光検出器6が前記基準位置Y1に位置するとき、前記後の光検出器7が、正常タイヤTAの前記半径方向外端Esがインフレートによって膨張する正常半径方向膨張位置JAを半径方向外方に越え、かつ異常タイヤTBの前記半径方向外端Esがインフレートによって膨張する異常半径方向膨張位置JBよりも半径方向内方に控える状態となりうる距離として、前記検定距離Hが設定される。
ここで、前記基準位置Y1は、センサ光が、インフレート前のタイヤTのトレッド面Tsの半径方向外端Esによって遮られることにより、該タイヤTが検出される位置であり、好ましくは、タイヤTの検出/非検出の境界位置J0となる前記半径方向外端Esの位置J0から、少距離dを半径方向内方に隔たる位置とするのが好ましい。この少距離dは、前記検出を確実とするための安全距離であって、1.0〜1.5mmの範囲とするのが望ましい。しかし、要求により前記少距離dを1.0mmより小、或いは0mmとすることもできる。
なお、前記正常半径方向膨張位置JAは、正常タイヤTAの前記半径方向外端Esがインフレートによって膨張する半径方向膨張量DAを、前記境界位置J0から半径方向外方に隔たる位置に実質的に一致し、又前記異常半径方向膨張位置JBは、異常タイヤTBの前記半径方向外端Esがインフレートによって膨張する半径方向膨張量DBを、前記境界位置J0から半径方向外方に隔たる位置に実質的に一致する。従って、前記検定距離Hは、(d+DA)<H<(d+DB)とすることができる。なお正常タイヤの半径方向膨張量DAは、例えば1.5mm程度と小さく、又前述の如くベルトプライの貼付けミスによる異常タイヤの半径方向膨張量DBは例えば15mm程度と大きい。従って、この半径方向膨張量DA、DBの差異から、タイヤの外径異常を検出することが可能となる。なお膨張量DA、DBは、複数のサンプルタイヤを測定することにより予め求めることができ、又タイヤのスペックに応じて特定しうるため、前記膨張量DA、DB、及びこの膨張量DA、DBから設定される前記検定距離Hは、タイヤスペックの規格値として、データバンクに記憶させておくこともできる。
次に、前記タイヤ異常検出装置2を用いたタイヤ異常検出方法を説明する。
前記タイヤ異常検出方法は、図4に示すように、
(1)タイヤTを測定リム3に装着するタイヤ装着ステップと;
(2)光検出器セット9を前後移動し、前の光検出器6が基準位置Y1となる位置に、前記光検出器セット9を位置合わせする位置合わせステップと;
(3)前記位置合わせした状態において、前記タイヤTに、規定内圧をインフレートする内圧充填ステップと;
(4)後の光検出器7により、インフレート後のタイヤTのトレッド面Tsを検出し、検出したとき異常タイヤと判定し、検出されないとき正常タイヤと判定する、検出識別ステップと;
を具える。
前記タイヤ装着ステップでは、搬送コンベヤ(図示しない)にて搬送されるタイヤTを所定位置で停止させ、この停止したタイヤTを、タイヤ支持手段4を用いて測定リム3に装着する。前記タイヤ支持手段4は、前述の如く、前記下のスピンドル11に伴って上昇する下のハーフリム3Lにより、タイヤTを転動体30と同高さの上昇位置まで持ち上げ、上方で待機する上のハーフリム3Uとの間で前記タイヤTを挟持しワンタッチでリム組みする。
又前記位置合わせステップは、本例では、ユニフォミティー測定手段8の前後移動手段32により、光検出器セット9を待機位置から前方移動させ、前記前の光検出器6が前記基準位置Y1となる位置に、光検出器セット9を位置合わせする。この位置合わせステップでは、本例の如く、前記基準位置Y1を予め設定せず、前記リム組みしたタイヤTに対して前記光検出器セット9をゆっくりと前方移動させ、前の光検出器6が前記タイヤTを検出したときの位置を基準位置Y1と定めて、この位置で光検出器セット9の移動を停止しても良い。
又前記内圧充填ステップでは、前記位置合わせ状態において、タイヤTに規定内圧をインフレートする。この規定内圧は、特に規制されないが、前記ユニフォミティ測定のためにJIS、JATMA等の規格で定めた内圧を採用するのが好ましい。
次に、前記検出識別ステップでは、規定内圧インフレート後のタイヤTのトレッド面Tsを、後の光検出器7によって検出する。ここで、前記後の光検出器7は、前の光検出器6から半径方向外側に検定距離Hを隔てて取り付けられる。ここで前記検定距離Hは、前述の如く(d+DA)より大かつ(d+DB)より小に設定されている。従って、前記後の光検出器7が前記トレッド面Tsを検出した場合には、タイヤTが、少なくとも正常タイヤの半径方向膨張量DAを超えて膨張しているため正常タイヤではなく、従って異常タイヤTBとして判定される。又前記後の光検出器7が前記トレッド面Tsを検出しない場合には、タイヤTが、少なくとも異常タイヤの半径方向膨張量DBよりも小な範囲で膨張しているため異常タイヤではなく、従って正常タイヤTAとして判定される。
そして前記検出識別ステップによりタイヤTが正常タイヤTAと判定された場合には、前記前後移動手段32の作動により、ロードホイールである前記転動体30を、トレッド面Tsに圧接するまで前方移動させ、従来的なユニフォミティー測定が行われる。
このように本実施形態のタイヤ異常検出装置1及び検出方法は、ユニフォミティ測定のためのインフレートを利用して容易に行うことができるため、検査工程時間の大幅な延長を招くことなく、異常タイヤを迅速に検出できる。特に、光検出器セット9を、転動体30(ロードホイール)移動用の支持枠31に取り付けることにより、異常タイヤの検出を、従来的なユニフォミティー測定の準備段階として該ユニフォミティー測定に連動させることができ、検査工程効率をより高めることができる。
又前記検出が、2つの光検出器6,7による明/暗、或いはON/OFFのデジタル信号の組み合わせで判断できるなど、装置構造及び信号の演算処理を簡易化でき、測定装置や演算処理装置のコスト低減、及び演算時間の短縮化を図ることができる。又デジタル信号による演算処理であるため、検出精度、及び信頼性を高めうる。
なお光検出器6,7としては、発光部40と受光部41との間を通るセンサ光Xは、タイヤ軸心と平行、即ち垂直とする必要はなく、図5に示すように、センサ光Xをタイヤ軸芯iと傾斜させることもできる。なお図5は、発光部40、受光部41と、タイヤTとの位置関係を例示する三面図であって、発光部40と受光部41とは、タイヤ軸心iに対して傾斜する直線(センサ光Xに相当)上で互いに向かい合って配置している。
斯かる場合には、トレッド面Tsが半径方向外側に最も突出する位置Qを、センサ光Xで正確に捉えることが可能となり、測定精度を高めることができる。このとき、下側に設置する発光部40(又は受光部41)を、タイヤ搬入方向の上流側に変位させ、上側に設置する受光部41(又は発光部40)を、タイヤ搬入方向の下流側に変位させるのが好ましい。これにより、タイヤ搬出時、前記発光部40及び受光部41を取り付けるブラケットと、タイヤTとの干渉を防ぐことが可能となり、検査工程作業を円滑に行うことができる。
又光検出器6,7としては、前記セパレート型のもの以外にも、発光部40と受光部41とが一体の一体型のものも使用でき、斯かる場合には、一方の位置P1に光検出器6,7を取り付け、対向する他方の位置P2に反射板を取り付ける。
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。
本発明のタイヤ異常検出装置が、タイヤの全数検査を行うためにタイヤ製造ラインの検査工程に投入されるユニフォミティー測定装置に組み込まれた場合を例示する側面図である。 タイヤ支持手段、及び内圧充填手段を示す断面図である。 光検出器セットを示す断面図である。 タイヤ異常検出方法を説明するフローチャートである。 発光部、受光部とタイヤとの位置関係を例示する三面図である。 (A)、(B)は従来の不良タイヤの検出装置を示す概念図である。
符号の説明
1 ユニフォミティー測定装置
2 タイヤ異常検出装置
3 測定リム
4 タイヤ支持手段
5 内圧充填手段
6 前の光検出器
7 後の光検出器
9 光検出器セット
30 転動体
31 支持枠
32 前後移動手段
Es トレッド面の半径方向外端
H 検定距離
JA 正常半径方向膨張位置
JB 異常半径方向膨張位置
P1、P2 2位置
TA 正常タイヤ
TB 異常タイヤ
TS トレッド面
Y1 基準位置

Claims (4)

  1. インフレートによるタイヤの半径方向膨張量により、タイヤの異常の有無を検出するタイヤ異常検出方法であって、
    タイヤ巾を超える間隔を隔てた2位置間を通るセンサ光が該タイヤにより遮られることによってタイヤを検出でき、かつタイヤ側に位置する前の光検出器と、この前の光検出器からタイヤ半径方向外側に検定距離を隔てて配される後の光検出器とからなる光検出器セットを用い、
    前記前の光検出器を、インフレート前の基準状態でのタイヤのトレッド面の半径方向外端で該トレッド面を検出する基準位置に位置させるとともに、
    前記検定距離を、前記後の光検出器が、正常タイヤのトレッド面の前記半径方向外端がインフレートにより膨張する正常半径方向膨張位置を半径方向外方に越え、かつ異常タイヤのトレッド面の前記半径方向外端がインフレートにより膨張する異常半径方向膨張位置より半径方向内方に控える距離としたことを特徴とするタイヤ異常検出方法。
  2. 前記光検出器セットは、タイヤのトレッド面に接する転動体と、この転動体を回転自在に支持する支持枠と、該支持枠をタイヤに対して前後移動させる前後移動手段とを少なくとも具え、前記転動体によりタイヤのユニフォミティを測定するユニフォミティー測定手段の前記支持枠に、非回転に設けられたことを特徴とする請求項1記載のタイヤ異常検出方法。
  3. 前記前の光検出器を、前記基準位置に予め位置させた後、タイヤに規定内圧をインフレートすることを特徴とする請求項1又は2記載のタイヤ異常検出方法。
  4. インフレートによるタイヤの半径方向膨張量により、タイヤの異常の有無を検出するタイヤ異常検出装置であって、
    タイヤを装着する測定リムを有するタイヤ支持手段、
    前記装着されたタイヤに、規定内圧をインフレートする内圧充填手段、
    及びタイヤ巾を超える間隔を隔てた2位置間を通るセンサ光が該タイヤにより遮られることによってタイヤを検出でき、かつタイヤ側に位置する前の光検出器と、この前の光検出器からタイヤ半径方向外側に検定距離を隔てて配される後の光検出器とからなる光検出器セットを具えるとともに、
    前記前の光検出器を、インフレート前の基準状態でのタイヤのトレッド面の半径方向外端で該トレッド面を検出する基準位置に位置させ、
    前記検定距離を、前記後の光検出器が、正常タイヤのトレッド面の前記半径方向外端がインフレートにより膨張する正常半径方向膨張位置を半径方向外方に越え、かつ異常タイヤのトレッド面の前記半径方向外端がインフレートにより膨張する異常半径方向膨張位置より半径方向内方に控える距離としたことを特徴とするタイヤ異常検出装置。
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