JP4470720B2 - タイヤ表面ゴム厚さ測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ表面ゴム厚さ測定装置に関し、更に詳しくは、トレッド面からベルトまでのゴム厚さを容易に測定することができるタイヤ表面ゴム厚さ測定装置に関する。

従来、渦電流式センサーを使用して、タイヤのトレッド部におけるベルトまでのゴム厚さを測定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。更生タイヤを製造する工程において、バフ加工後におけるトレッド部の表面からベルトまでのゴム厚さを測定するのに好ましく使用することができる。また、摩耗後のトレッド面からベルトまでのゴム厚さを測定し、その厚さと予め取得しておいた摩耗前のトレッド面からベルトまでのゴム厚さとを用いて、トレッド面の摩耗量を容易に得ることができる。

しかしながら、渦電流の影響によりベルトを構成するスチールコードが加熱され、しかも数メガＨｚの交流電源が必要になるため、装置が高価になるという問題があった。
特開平８−３０４００９号公報

本発明の目的は、装置コストを低減し、かつ加熱の問題もなくトレッド面からベルトまでのゴム厚さを容易に測定することが可能なタイヤ表面ゴム厚さ測定装置を提供することにある。

上記目的を達成する本発明のタイヤ表面ゴム厚さ測定装置は、タイヤのトレッド部に埋設されるスチールコードを配列したベルトに対面してトレッド面側に配置される磁石と、該磁石と前記ベルトとの間に作用する磁力により前記磁石が前記ベルトに吸引される引力を測定する引力測定手段と、該引力測定手段により測定した引力のデータに基づいて前記トレッド面から前記ベルトまでのゴム厚さを求める演算処理手段と、前記ベルトを脱磁する脱磁手段とを具備することを特徴とする。

上述した本発明によれば、磁石とベルトとの間に作用する磁力を利用してトレッド面からベルトまでのゴム厚さを求めるようにしたので、トレッド面からベルトまでのゴム厚さを容易に測定することができる一方、ベルトを構成するスチールコードが加熱される問題もなく、また数メガＨｚの交流電源が必要になることもないため、装置コストを低減することができる。

以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１，２は本発明のタイヤ表面ゴム厚さ測定装置の一実施形態を示し、このタイヤ表面ゴム厚さ測定装置１Ａは、タイヤＴのトレッド部２のゴム層２Ａに埋設されるスチールコードを配列したベルト３に対面してトレッド面４側に配置される磁石５と、この磁石５とベルト３との間に作用する磁力により磁石５がベルト３に吸引される引力を測定する引力測定手段６を備えている。また、後述する、ベルト３を脱磁する脱磁手段２０を備えている。

磁石５は永久磁石から構成されている。引力測定手段６が支持体７に取り付けられ、その引力測定手段６の下側に磁石５が支持体７の下面７ａから所定の距離ｎ(mm)をあけるようにして取り付けられている。

引力測定手段６は、磁石５とベルト３との間に作用する磁力により磁石５がベルト３に吸引された時の引力を測定できるものであれば、いずれの手段を用いてもよく、例えば、ロードセルや、歪みゲージを用いたもの、圧電素子を利用したものなどを好ましく挙げることができる。また、吸引される時の引力をバネなどの変位として測定するようにした手段であってもよい。

引力測定手段６にパソコン８が接続されている。パソコン８は、演算処理手段（ＣＰＵ）９、表示部１０、メモリ１１、キーボード１２を備えている。演算処理手段９は、予めインストールされたプログラムに従って、引力測定手段６から入力された引力のデータに基づいてトレッド面４からベルト３までの距離（ゴム厚さ）を算出するようになっている。

即ち、磁石５がベルト３に吸引される引力は、図３に示すように、トレッド面４に対面する磁石５の磁極面５ａからベルト３までの距離ｒの二乗に反比例する関係にあり、磁石５とベルト３の磁力と引力が分かると、磁極面５ａからベルト３までの距離ｒを求めることができる。

トレッド面４からベルト３までの距離（ゴム厚さ）をｓ(mm)とすると、距離ｓは磁石５の磁極面５ａからベルト３までの距離ｒ(mm)から距離ｎ(mm)を引くことで算出される。

キーボード１２から予め磁石５の磁力、ベルト３の磁力、距離ｎ等の各データがインプットされ、メモリ１１に記憶されており、演算処理手段９は、引力測定手段６から引力の測定信号が入力されると、メモリ１１に記憶された各データを用いてトレッド面４からベルト３までの距離ｓを算出する。

また、メモリ１１には、タイヤ新品時の摩耗前のトレッド面４からベルト３までの距離（ゴム厚さ）ｑ(mm)のデータが記憶されており、演算処理手段９は、この予めインプットされた距離ｑのデータと算出された距離ｓのデータとの差（ｑ−ｓ）を演算し、トレッド面３の摩耗量を算出できるようになっている。距離ｑのデータは、各タイヤ毎のデータであってもよく、また摩耗前のトレッド面４からベルト３までの距離（ゴム厚さ）が同じ種類のタイヤ毎のデータであってもよい。算出された距離ｓのデータ及び摩耗量のデータは、表示部１０に表示されると共に、メモリ１１に記憶されるようになっている。

以下、 図４を参照しながら、上述した装置によるタイヤ表面ゴム厚さ測定方法について説明する。

図１に示すように、支持体７の下面７ａをトレッド面４に当接させる。これにより、スチールコードを配列したベルト３に対面してトレッド面４側に磁石５が配置される（ステップ１）。磁石５が配置されると、磁石５とベルト３との間に作用する磁力により磁石５がベルト３に吸引され、その吸引された引力が引力測定手段６で測定される（ステップ２）。

引力測定手段６から引力の測定信号が演算処理手段９に入力され、その引力の値に基づいてトレッド面４からベルト３までの距離ｓを演算処理手段９が算出し、距離ｓを求める（ステップ３）。

次いで、測定開始時にトレッド面４の摩耗量の測定が選択されている場合には、演算処理手段９が求められた距離ｓのデータと予め取得してインプットされた摩耗前のトレッド面からベルト３までの距離ｑとの差（ｑ−ｓ）を演算し、トレッド面４の摩耗量を算出する（ステップ４）。算出された距離ｓと摩耗量のデータは、表示部１０に表示され、かつメモリ１１に記憶される（ステップ５）。

測定開始時にトレッド面４の摩耗量の測定が選択されていない場合には、ステップ３からステップ５に飛び、算出された距離ｓのデータが表示部１０に表示され、かつメモリ１１に記憶される。

上述した本発明によれば、磁石５とベルト３との間に作用する磁力を利用してトレッド面４からベルト３までの距離を求めるようにしたので、トレッド面４からベルト３までの距離ｓであるゴム厚さの測定を容易に行いながら、ベルトを構成するスチールコードが加熱される問題もなく、また数メガＨｚの交流電源が必要になることもないため、装置コストを低く抑えることができる。

また、求められた距離ｓのデータと予め取得した摩耗前のトレッド面からベルト３までの距離ｑのデータからトレッド面の摩耗量も容易に測定することができる。

図５，６は、本発明のタイヤ表面ゴム厚さ測定装置の他の実施形態を示す。このタイヤ表面ゴム厚さ測定装置１Ｂは、トレッド面４を１周にわたって測定する際に使用され、上述したタイヤ表面ゴム厚さ測定装置１Ａにおいて、更に支持体７の下端部に車輪（移動手段）１３が設置され、支持体７に装着した磁石５と引力測定手段６を含む装置本体１８がトレッド面４上をトレッド面４に沿って移動可能になっている。

また、ロータリーエンコーダ（パルス発生手段）１４が１つの車輪１３に対面して支持体７に取り付けられている。支持体７に面する車輪１３の側面には周方向に一定の間隔で複数の検知用突起（不図示）が突設され、この検知用突起がロータリーエンコーダ１４の検知部（不図示）の近傍を通過する毎にパルス信号を発生するようになっている。ロータリーエンコーダ１４はパソコン８に接続されている。

演算処理手段９は引力測定手段６から連続的に入力される測定信号を、ロータリーエンコーダ１４からパルス信号が入力される毎にサンプリングし、各サンプリング位置での距離ｓを算出するようになっている。なお、ここで用いられる距離ｎは、磁石５の下端からトレッド面４までの距離である。

更に、トレッド面４の摩耗量を測定する場合には、タイヤ１周分の得られた距離ｓのデータ群のフィルター処理を行う。これは、トレッド面４に形成される溝などに車輪１３が入った状態で測定された正確でないデータを排除するものである。このフィルター処理は、必ずしも行う必要はないが、データ精度を高める上で行うのが好ましい。フィルター処理に代えて、平均処理（ある位置のデータを含む連続した複数のデータの平均値をある位置のデータとする処理）を行うようにしてもよい。

フィルター処理後、演算処理手段９は、各サンプリング位置で得られた距離ｓのデータにおいて差（ｑ−ｓ）を演算し、トレッド面４の摩耗量を各位置でそれぞれ算出するが、更に各サンプリング位置での摩耗量の差が予めメモリ１１に入力された設定閾値より大きい値が予め設定した所定数連続して発生しているか否か判定する。発生していると判定した場合には、フラットスポット（部分的にトレッド面４がフラット状に摩耗した部分）の発生があると判断し、フラットスポットの発生あることを表示部１０に表示するようになっている。

上述したタイヤ表面ゴム厚さ測定装置１Ｂは、タイヤを回転可能に支持するタイヤ回転支持装置にタイヤを取り付けてタイヤ表面ゴム厚さを測定したり、あるいは車両にタイヤを取り付けた状態でタイヤ表面ゴム厚さを測定することができる。

タイヤ回転支持装置にタイヤを取り付けてタイヤ表面ゴム厚さを測定する場合には、先ず、タイヤ回転支持装置に取り付けたタイヤＴのトレッド面４に、図５に示すように車輪１３を当接させる。これにより、スチールコードを配列したベルト３に対面してトレッド面４側に磁石５が配置される（図７のステップ１０１）。好ましくは、トレッド面４の測定開始位置に印を付し、その位置に磁石５を配置するのがよい。これにより、ロータリーエンコーダ１４から出力されるパルス信号を用いて、得られた各距離ｓ及び各摩耗量のデータの測定位置を容易に知ることができる。

磁石５が配置されると、磁石５とベルト３との間に作用する磁力により磁石５がベルト３に吸引され、その吸引された引力が引力測定手段６で測定される。タイヤ回転支持装置によりタイヤＴを１回転させることにより、装置本体１８をトレッド面４に沿って１周移動させ、引力測定手段６によりトレッド面４を１周にわたって磁石５がベルト３に吸引される引力を連続的に測定する（図７のステップ１０２）。

演算処理手段９では、引力測定手段６から連続して逐次入力される引力の測定信号をロータリーエンコーダ１４からパルス信号が入力される毎にサンプリングし、各サンプリング位置でトレッド面４からベルト３までの距離ｓを算出し、タイヤ１周にわたってトレッド面４の各位置での距離ｓを求める（図７のステップ１０３）。

次いで、測定開始時にトレッド面４の摩耗量の測定が選択されている場合には、タイヤ１周分の得られた距離ｓのデータ群のフィルター処理を行い、得られたフィルター処理後の距離ｓの各データと予め取得してインプットされた摩耗前のトレッド面からベルト３までの距離ｑとの差（ｑ−ｓ）を演算し、タイヤ１周にわたって各位置でのトレッド面４の摩耗量の値を算出する（図７のステップ１０４）。算出された距離ｓと摩耗量のデータは、表示部１０に表示され、かつメモリ１１に記憶される（図７のステップ１０５）。

また、演算処理手段９では、各位置でのトレッド面４の摩耗量の値が算出されると、各摩耗量の値の差が予めメモリ１１に入力された設定閾値より大きい値が予め設定した所定数連続して発生しているか否か判定する（図７のステップ１０６）。

発生していると判定した場合には、フラットスポットの発生があると判断し、フラットスポットの発生があることを表示部１０に表示させる。（図７のステップ１０７）。

車両にタイヤを取り付けた状態でタイヤ表面ゴム厚さを測定する場合には、図８に示すように、測定するタイヤＴのサイドウォール面Ｔ１に反射テープ３０を少なくとも１つ、好ましくは所定の間隔（フラットスポットの発生位置を容易に検知するため）で貼り付け、フォトセンサーなどにより反射テープ３０の通過を検知してタイヤＴが１回転したことを分かるようにする。後は、図７に示す工程と同様の工程で行われる。

図５，６に示す実施形態では、上述した効果に加えて、トレッド面４からベルト３までの距離ｓをタイヤ１周にわたって容易に測定することができる。また、フラットスポットの発生の有無も容易に検知することが可能になる。

図９，１０は本発明のタイヤ表面ゴム厚さ測定装置の更に他の実施形態を示す。このタイヤ表面ゴム厚さ測定装置１Ｃは、上述したタイヤ表面ゴム厚さ測定装置１Ｂにおいて、磁石５に電磁石５Ｘを用いたものである。電磁石５Ｘには電源１５と電磁石５Ｘのコイルに流れる電流を検知する電流検出手段１６が接続され、電流検出手段１６がパソコン８に接続されている。

電磁石５Ｘのコイルを流れる電流の大きさと電磁石５Ｘの磁力とは比例関係にある。そこで、電流検出手段１５で検出された電流値に基づき、演算処理手段９がメモリ１１に予め記憶させた電流値に対応する磁力のデータテーブルから電磁石５Ｘの磁力の値を求め、それを使ってトレッド面４からベルト３までの距離ｓを算出するようになっている。

この図９，１０に示す実施形態では、上述した図５，６に示す実施形態で述べた効果に加えて、必要に応じて磁力の大きさを調整することができる利点がある。

本発明において、磁石５は、その磁束密度が３００ｍＴ以上、トレッド面４に対面する磁石５の磁極面５ａの面積が１ｃｍ² 以上となるものを使用するのが、測定の際に十分な引力を得る上で好ましい。磁束密度は、より好ましくは、４００ｍＴ以上がよい。磁束密度の上限値は特に限定されるものではないが、実際に入手可能な範囲としては、６００ｍＴ程度である。また、磁極面５ａの面積の上限値は、測定精度を損なわないために５００ｃｍ² 以下にするのがよい。

上述した各タイヤ表面ゴム厚さ測定装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、ベルト３を脱磁する脱磁手段２０を備えているが、それは磁石５を用いて測定するため、測定終了後にベルト３が着磁する可能性があり、そこで、測定が完了した後、脱磁手段２０によりベルト３を脱磁するのである。

他方、スチールコードを配列したベルト３は、使用環境によっては、着磁している場合がある。着磁していると、予めメモリ１１に記憶させたベルト３の磁力のデータと相違するため、正確な測定ができない。そこで、磁石５を配置する前に脱磁手段２０によりベルト３を脱磁することができる。

また、通常、ベルト面の磁力変動は数ｍＴ×１０^-1と非常に小さいため、上述した測定では影響がないと考えられるが、それを排除するためにも、磁石５を配置する前に脱磁手段２０によりベルト３を脱磁するようにしてもよい。

脱磁手段２０としては、従来公知のものが使用でき、例えば、交流減衰脱磁法を用いたものを好ましく挙げることができる。脱磁手段２０をタイヤＴのトレッド面４に対面して配置し、タイヤＴを回転させる一方、脱磁手段２０のコイルに交流電流を流して交流磁場を発生さえ、その交流磁場を次第に減衰させることにより、ベルト３を脱磁する。

また、上述した実施形態では、トレッド面４からベルト３までの距離ｓを測定した引力から演算により求めるようにしたが、予め実験により距離と引力の関係を示すデータを各種取得し、それをテーブルにしてメモリ１１に記憶させ、そのデータテーブルを参照して測定された引力から対応する距離ｒを得、その距離ｒから距離ｓを算出するようにしてもよい。

また、図５，９に示す実施形態では、トレッド面４をタイヤ周方向に沿って測定する例を示したが、タイヤ幅方向に装置本体１８を移動させ、タイヤ幅方向におけるトレッド面４からベルト３までの距離（ゴム厚さ）ｓ及び摩耗量を測定するようにしてもよい。

本発明のタイヤ表面ゴム厚さ測定装置の一実施形態を示す正面説明図である。 図１の装置のブロック図である。 引力と距離の関係を示すグラフ図である。 本発明のタイヤ表面ゴム厚さ測定装置の一実施形態における測定方法を示すフロー図である。 本発明のタイヤ表面ゴム厚さ測定装置の他の実施形態を示す正面説明図である。 図５の装置のブロック図である。 本発明のタイヤ表面ゴム厚さ測定装置の他の実施形態における測定方法を示すフロー図である。 車両にタイヤを取り付けた状態で表面ゴム厚さを測定する場合のタイヤの説明図である。 本発明のタイヤ表面ゴム厚さ測定装置の更に他の実施形態を示す正面説明図である。 図９の装置のブロック図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ タイヤ表面ゴム厚さ測定装置
２ トレッド部
３ ベルト
４ トレッド面
５ 磁石
５Ｘ 電磁石
５ａ 磁極面
６ 引力測定手段
９ 演算処理手段
１３ 車輪（移動手段）
１４ ロータリーエンコーダ（パルス発生手段）
１８ 装置本体
２０ 脱磁手段
Ｔ タイヤ
ｒ 距離
ｓ 距離（ゴム厚さ）

Claims (6)

1. タイヤのトレッド部に埋設されるスチールコードを配列したベルトに対面してトレッド面側に配置される磁石と、該磁石と前記ベルトとの間に作用する磁力により前記磁石が前記ベルトに吸引される引力を測定する引力測定手段と、該引力測定手段により測定した引力のデータに基づいて前記トレッド面から前記ベルトまでのゴム厚さを求める演算処理手段と、前記ベルトを脱磁する脱磁手段とを具備するタイヤ表面ゴム厚さ測定装置。
2. 前記演算処理手段は、前記求められたゴム厚さのデータと予めインプットされた摩耗前のトレッド面から前記ベルトまでのゴム厚さのデータとからトレッド面の摩耗量を算出する請求項１に記載のタイヤ表面ゴム厚さ測定装置。
3. 前記磁石と前記引力測定手段を含む装置本体を前記トレッド面上で移動可能な移動手段を具備する請求項１または２に記載のタイヤ表面ゴム厚さ測定装置。
4. 前記磁石は、磁束密度が３００ｍＴ以上で、かつ前記トレッド面に対面する磁極面の面積が１ｃｍ ² 以上である請求項１，２または３に記載のタイヤ表面ゴム厚さ測定装置。
5. 前記磁石が永久磁石である請求項１，２，３または４に記載のタイヤ表面ゴム厚さ測定装置。
6. 前記磁石が電磁石である請求項１，２，３または４に記載のタイヤ表面ゴム厚さ測定装置。

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