JP4532368B2 - 製造途中の空気入りタイヤの検査方法および検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、製造途中の空気入りタイヤについて、そのビードの偏心を検査する方法および装置に関するものである。本発明はまた、該検査方法を利用した空気入りタイヤの製造方法に関する。

空気入りタイヤにおいては、そのユニフォミティが悪いと車両振動の原因となる。そのため、タイヤの製造後に、その回転時の力変動を計測し、変動が大きいタイヤは不良品として処理している。

かかるユニフォミティの悪化は、タイヤ製造時の工程において、製造中の部材のばらつきが原因の一つとなっている。かかるばらつきの一つとして、ビードセット時のビードワイヤとタイヤボディとの中心のずれがあり、このようなずれが生じると製品になったときのユニフォミティに大きな影響を与える。

しかしながら、従来は、このようなユニフォミティの観点から工程を管理するシステムがなく、製品になってから計測したユニフォミティにより不良が発見され、その後、各工程の原因調査がなされ、その結果、ようやく、この部位の機械精度に原因があることが判明することがよくあった。

このため、製品検査で不良が発見されるまでに、この工程を通過した製品が全て不良になって大量の不良が発生したり、不良の原因が確認できるまで生産が再開できないという問題があった。

ところで、下記特許文献１には、タイヤ成形ドラム上に、短冊状シート部材を周方向に継ぎ合わせたベルトプライを巻き付けておき、この状態で、タイヤ成形ドラムを回転させつつ、一次元のレーザセンサによりベルトプライの周方向における径変動を計測することで、シート部材の端部同士の接合部を検査する方法が記載されている。また、下記特許文献２には、タイヤ成形ドラム上に形成されたトレッドゴムに対し、レーザセンサを用いて輪郭形状を検査する方法が開示されている。これらはともに製造途中における空気入りタイヤの検査方法を開示するものではあるが、ビードの偏心量を対象としたものではない。

また、下記特許文献３には、渦電流式変位センサを用いてブレーカのＲＲＯを高精度でかつ能率よく測定する方法が開示されているが、これは製品としてのタイヤを検査対象とするものであり、またビードの偏心量を計測するものでもない。
特開２００４−３５４２５８号公報 特開２００４−３５４２５９号公報 特開２００４−１０１４３３号公報

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、ビードの偏心量をビードセット後に計測管理することにより、ユニフォミティによる不良の発生量を大幅に減らすことができ、また、製造再開までの時間を短縮することができる、検査方法および検査装置を提供することを目的とする。

本発明に係る検査方法は、空気入りタイヤの製造途中において、タイヤ成形ドラム上に設けられたビードを検査する方法であって、前記タイヤ成形ドラムを回転させながら、ドラム軸方向両側のビードにつき半径方向における変位量をそれぞれ非接触式の距離センサにより測定する。そして、得られた両側の変位量を合成し、合成した変位量を次数分析することにより前記ビードの半径方向における変位量の次数成分を算出する。その際、通常は、上記で得られた変位量を前記両側のビードで平均化し、平均化した変位量を次数分析する。その後、上記で算出した次数成分の大きさが予め定められた範囲内であるかを判定する。

また、本発明に係る検査装置は、空気入りタイヤの製造途中において、タイヤ成形ドラム上に設けられたビードを検査するための装置であって、前記タイヤ成形ドラムの軸方向両側に設けられたビードの半径方向における変位量を検出する非接触式の距離センサと、前記距離センサにより、前記ビードの半径方向における変位量に関する前記ドラム１回転分のデータを取得するデータ取得手段と、前記データを用いて前記両側のビードの変位量を合成し、合成した変位量を次数分析することにより前記ビードの半径方向における変位量の次数成分を算出するデータ処理手段と、前記変位量の次数成分の大きさが予め定められた範囲内であるかを判定する判定手段と、を備えるものである。

上記本発明においては、前記距離センサが渦電流式センサであり、該センサからビードワイヤまでの距離を計測することで、該ビードワイヤの半径方向における変位量を測定することが好ましい。すなわち、距離センサとしては、レーザセンサなどを用いることもできるが、レーザセンサの場合、ビードワイヤがカーカスプライやリムストリップ等のゴムで覆われているとゴム表面までの距離を測定することになるため、ビードワイヤの偏心量を正確に計測することができない。これに対し、渦電流式センサであれば、ゴムによって覆われている場合でも、金属製のビードワイヤまでの距離を計測することができるので、ユニフォミティに影響を与えるビードワイヤの偏心量を正確に測定することができる。但し、カーカスプライが金属製コードを含む場合には渦電流式センサによってもビードワイヤまでの距離を計測することができないので、渦電流式センサはカーカスプライが非導電性コードのみからなるものである場合に有効である。

このように渦電流式センサを用いる場合、ビードワイヤがドラム軸方向にずれていると計測値が実際の半径方向における変位量とは異なることになる。そのため、本発明においては、前記ビードワイヤのドラム軸方向におけるずれ量を非接触式の距離センサを用いて測定し、測定したずれ量に基づいて前記渦電流式センサによる計測値を補正して前記ビードワイヤの前記半径方向における変位量を求めることが好ましく、これによりビードワイヤの偏心量を一層精度よく測定することができる。

本発明はまた、タイヤ成形ドラム上にカーカスプライを形成し、その上にビードをセットし、前記タイヤ成形ドラムを回転させながら、ドラム軸方向両側のビードにつき半径方向における変位量をそれぞれ非接触式の距離センサにより測定し、得られた両側の変位量を合成し、合成した変位量を次数分析することにより前記ビードの半径方向における変位量の次数成分を算出し、該次数成分の大きさが予め定められた範囲内であるかを判定し、前記次数成分の大きさが前記予め定められた範囲内にあると判定した前記ビードを用いてグリーンタイヤを作製し、該グリーンタイヤを加硫成形することを特徴とする空気入りタイヤの製造方法を提供するものである。

本発明によれば、タイヤ成形ドラム上でビードを設けた後に、ユニフォミティへの影響が大きいビートの偏心量を検査するので、製造途中で不良を検出することができる。そのため、不良の発生量を大幅に減らし、材料費を削減することができる。また、機械設備の不良箇所を早く確認でき、対応がスムーズに行え、機械停止時間を短縮できる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、実施形態の検査装置１０の模式的な構成図である。この検査装置１０は、タイヤ成形ドラム５０上にセットされたビード５２に対しその半径方向における変位量を検出する左右一対の第１及び第２距離センサ１２，１４と、該ビード５２のドラム軸方向におけるずれ量を検出する左右一対の第３及び第４距離センサ１６，１８と、コンピュータ２０とを備えてなる。

タイヤ成形ドラム５０上には、インナーライナー５８が巻き付けられ、その上にカーカスプライ６０が巻き付けられた後、ドラム軸方向両側にビード５２がセットされ、更にカーカスプライ６０の両端部でビード５２を包み込むように軸方向内側に折り返すこと（ターンアップ）により製造途中の中間品７０が成形されており、本実施形態ではこれを検査対象とする。ビード５２は、金属線を束ねて環状に成形してなるビードワイヤ５４と、該ビードワイヤ５４の半径方向外周に配されるゴム製のビードフィラー５６とで構成されている。

なお、検査対象となる中間品としては、ビード５２のセット後であって、加硫成形前のものであれば、限定されないが、不良をできるだけ早い段階で発見するため、上記のターンアップ直後、あるいはこれにリムストリップ６２やサイドウォール６４（図４参照）を巻き付けた直後のものが好ましい。

タイヤ成形ドラム５０は、回転駆動手段としてのモータ８０を備え、該モータ８０により回転可能となっている。また、タイヤ成形ドラム５０には、その回転位置を検知する回転検知手段として回転パルスエンコーダなどの回転位置センサ８２が設けられている。ドラム５０の回転軸８４には周方向に等間隔にギアなどの角度情報が設けられ、この角度情報を回転位置センサ８２で検知しながら、その間隔で後述するデータのサンプリングをすることが好ましい。このような回転位置センサ８２を用いて１回転の位置情報を得ながらサンプリングすることにより、ドラム５０に回転むらがあってもサンプリングすることができ、ドラム５０が一定速度で回転するまで待つ必要がなくなる。

第１及び第２距離センサ１２，１４は非接触式の変位センサであり、本実施形態は渦電流式センサを用いている。渦電流式センサは、センサからの交流磁界によって測定対象（金属製のビードワイヤ５４）に渦電流を発生させ、これによる電圧を検知することにより、センサと測定対象との間の距離を測定する変位センサである。図１，２に示すように、距離センサ１２，１４は、上記中間品７０の軸方向両端部の内周側において、ビードワイヤ５４に対し半径方向に対向する位置に近接して設けられており、ビードワイヤ５４までの距離αを計測することで、ビードワイヤ５４の半径方向における変位量を検知する。なお、第１距離センサ１２はセリアル側のビードワイヤ５４の変位量を測定し、第２距離センサ１４は反セリアル側のビードワイヤ５４の変位量を測定するものである。

第３及び第４距離センサ１６，１８も非接触式の変位センサである。上記第１及び第２距離センサ１２，１４では、ビードワイヤ５４がドラム軸方向にずれると（例えば、図２の二点鎖線５４’の状態）、検知電圧が異なることになる。そこで、本実施形態では、ビードワイヤ５４のドラム軸方向（即ち、横方向）におけるずれ量を検出できる第３及び第４距離センサ１６，１８を設けており、測定したずれ量に基づいて第１及び第２距離センサ１２，１４による計測値を補正するようにしている。該センサ１６，１８は、図１，２に示すように、上記中間品７０の両端の軸方向外方において、ビードワイヤ５４に対し軸方向に対向する位置に近接して設けられており、ビードワイヤ５４までの距離βを計測することで、その軸方向におけるずれ量を検知する。これらセンサ１６，１８としては、レーザセンサを用いることもできるが、ここでは渦電流式センサを用いている。なお、第３距離センサ１６はセリアル側のビードワイヤ５４のずれ量を測定し、第４距離センサ１８は反セリアル側のビードワイヤ５４のずれ量を測定するものである。

上記第１〜４距離センサ１２，１４，１６，１８、モータ８０および回転位置センサ８２に接続されるコンピュータ２０としては、例えば、通常のパソコンや工程制御用マイコン装置などが用いられる。コンピュータ２０の演算処理部（ＣＰＵ）２２は、コンピュータ２０の起動時に、メモリ２４から処理プログラムを読み込み、データ取得手段２６、データ処理手段２８および判定手段３０などとして作用する。

データ取得手段２６は、第１及び第２距離センサ１２，１４からの変位信号（センサからビードワイヤ５４までの距離を表す信号）を受けて、ビードワイヤ５４の半径方向における変位量のドラム１回転分のデータを取得する。例えば、回転位置センサ８２を用いて、周方向における所定角度毎の複数点（例えば、５°間隔で７２点）の変位信号をサンプリングして、これを１回転分のデータとして取得する。

また、データ取得手段２６は、第３及び第４距離センサ１６，１８からの変位信号を受けて、ビードワイヤ５４の軸方向におけるずれ量のドラム１回転分のデータも併せて取得する。

更に、データ取得手段２６は、上記ずれ量のデータに基づき、第１及び第２距離センサ１２，１４による計測値を補正する。詳細には、上記ずれ量が所定範囲（例えば、１ｍｍ）内にあるかどうか判定し、所定範囲内であれば軸方向のずれは無視できるので、上記補正は行わない。一方、ずれ量が所定範囲を超えた場合、予め求めておいた補正式を用いて、上記第１及び第２距離センサ１２，１４による計測値を補正する。一例として、該センサ１２，１４の出力電圧（Ｖ）と上記距離αとの関係につき、軸方向のずれがない場合と、ずれ量が６ｍｍの場合を図５に示す。このような関係を各ずれ量について求めておき、これに従って補正する。

以上のようにして、データ取得手段２６は、ビードワイヤ５４の半径方向における変位量のドラム１回転分のデータを、セリアル側と反セリアル側の両側についてそれぞれ取得する。

データ処理手段２８は、上記で得られたビードワイヤ５４の半径方向における変位量のデータを用いて、セリアル側のビード５２と反セリアル側のビード５２とで平均化処理を行う。すなわち、両者の波形を合成してその中間値を算出する。このように両側のビード５２のデータを合成し平均化することで、タイヤ成形ドラム５０に対する中間品７０の傾きによる影響を取り除くことができる。このような中間品７０の全体的な傾きは、製品タイヤでの径変動（ＲＲＯ：ラジアル・ランアウト）やＲＦＶ（ラジアルフォースバリエーション）には影響を与えないので、平均化することにより、ユニフォミティに影響を与えるビード５２の偏心量のみを求めることができる。

データ処理手段２８は、また、上記で平均化した変位量のデータ、即ちビードワイヤ５４の半径方向における変位量のビード周方向での変動データを用いて、フーリエ解析などの次数分析を行い、例えば１次の次数成分を算出する。

判定手段３０は、上記で算出した変位量の次数成分の大きさが予め定められた範囲内（例えば２．５ｍｍ以下）であるかを判定する。すなわち、該次数成分の大きさと製品タイヤとしてのユニフォミティ（ＲＦＶ，ＲＲＯ）との関係を予め求めておき、この関係を基準として合否を判定する。

このようにして判定した結果は、表示部３４に表示される。具体的には、判定結果が上記範囲内になく不良である場合には、モニターにその旨を表示したり、警報装置により警告を発する。

次に、図３のフローチャートに基づいて、検査処理の流れの一例について、更に説明する。

まず、ステップａ１において、モータ８０に信号を出力して、上記中間品７０を備えるタイヤ成形ドラム５０を回転させる。

次いで、ステップａ２において、上記データ取得手段２６により、両側のビード５２について、それぞれドラム１回転分のデータを取得する。より詳細には、回転位置センサ８２で回転位置を検出しながら、所定角度毎での変位信号を第１，２距離センサ１２，１４からサンプリングして、これを１回転分のデータとして取得する。その際、ドラム１回転のみのデータを取得してもよいが、好ましくは、複数回転分測定して平均化することである。

また、ステップａ３において、上記データ取得手段２６により、回転位置センサ８２で回転位置を検出しながら、所定角度毎でのずれ量に関する変位信号を第３，４距離センサ１６，１８からサンプリングして、これを１回転分のデータとして取得する。このステップａ３は、通常はステップａ２と同時に行われる。

そして、ステップａ４において、上記ステップａ３で取得したずれ量のデータに基づき、上記ステップａ２で取得した半径方向の変位量のデータを補正する。具体的には、ステップａ３で取得したずれ量のデータが、入力部３２を介して予め入力された所定範囲内か否かを判定し、所定範囲内でなければ、ステップａ２で取得したデータを該ずれ量に従って補正する。一方、所定範囲内であれば、補正はしない。以上のようにして、ビードワイヤ５４の半径方向における変位量のドラム１回転分のデータを、セリアル側と反セリアル側の両側についてそれぞれ取得し、取得したデータは、一旦、メモリ２４に記憶される。

次いで、ステップａ５では、上記データ処理手段２８により、メモリ２４に記憶されたビードワイヤ５４の半径方向における変位量のデータを用いて、セリアル側のビード５２と反セリアル側のビード５２とで平均化処理を行う。例えば、図６（ａ）がセリアル側の変位量のデータであり、図６（ｂ）が反セリアル側の変位量のデータであり、両者を平均化して図６（ｃ）に示す平均波形を得る。

次いで、ステップａ６では、上記で得られた平均波形を次数分析して、ビードワイヤ５４の半径方向における変位量の次数成分を算出する。一例として、図６（ｄ）に、図６（ｃ）の平均波形を次数分析することで得られた１次成分のグラフを示す。

その後、ステップａ７において、上記判定手段３０により、上記次数成分の大きさが、入力部３２を介して予め入力された所定範囲内であるかどうかを判定し、所定範囲内にあれば合格であり、検査を終了する。一方、該所定範囲を超える場合には不合格と判定し、その旨を表示部３４により表示する。

そして、以上の検査に合格したものについてのみ、その後のタイヤ成形工程に進み、即ち、上記中間品７０を用いてこれにベルト６６およびトレッド６８を巻き付けてグリーンタイヤを作製し、最終的に加硫成形することにより、空気入りタイヤが得られる。

以上説明した本実施形態であると、タイヤのユニフォミティへの影響が大きいビードセット後のビードワイヤ５４の偏心量を、タイヤ製造途中で計測することができる。特に、第３，４距離センサ１６，１８を用いてドラム軸方向へのビードワイヤ５４のずれ量を測定し、該ずれ量に基づいて第１及び第２距離センサ１２，１４の計測値を補正するので、ビードワイヤ５４の偏心量を精度良く計測することができる。

一例として、図７は、タイヤサイズがＬＴ２３５／８５Ｒ１６ １２０Ｑのラジアルタイヤについて、上記実施形態に従い、ターンアップ後のビードワイヤ５４の半径方向における変位量の１次成分を求め、その１次成分の大きさと、製品タイヤのＲＦＶ１次成分の大きさとの関係を示したものである。ここで、ＲＦＶ計測時のタイヤの空気圧は３００ｋＰａとし、同計測時のタイヤに対する荷重は７５５１Ｎとした。図７（ａ）が第３，４距離センサ１６，１８を用いて上記ステップａ４の補正をした場合であり、図７（ｂ）がこのような補正をしなかった場合である。これにより明らかなように、補正をした場合の相関係数はＲ＝０．９２５と、補正をしなかった場合の相関係数Ｒ＝０．８８３よりも高く、従って、補正により一層精度の高い不良検出が可能であることが分かる。

以上のように、本実施形態であると、製造途中での不良を検出することができるので、対応が早くなり、不良の発生量を大幅に減らし、材料費を削減することができる。また、機械設備の不良箇所の特定が容易であり、対応がスムーズに行えるので、機械停止時間を短縮できる。

本発明は、製品タイヤのユニフォミティへの影響が大きい製造途中の中間品でのビードの偏心に起因する不良を検出することができるので、各種空気入りタイヤの製造においてその工程を管理するために利用することができる。

本発明の一実施形態に係る検査装置の模式的な構成図である。 図１の要部拡大断面図である。 同実施形態の処理の流れを示すフローチャートである。 空気入りタイヤのトレッド幅方向での断面図である。 距離センサの出力電圧（Ｖ）と検出距離αとの関係を示すグラフである。 ビードワイヤの半径方向における変位量を示すグラフであり、（ａ）はセリアル側のデータ、（ｂ）が反セリアル側のデータ、（ｃ）は両者を平均化した平均波形、（ｄ）は平均波形の１次成分の波形である。 中間品でのビード部の変位量の１次成分の大きさと、製品タイヤでのＲＦＶ１次成分の大きさとの関係を示すグラフであり、（ａ）は補正ありの場合、（ｂ）は補正なしの場合を示す。

符号の説明

１０…検査装置、１２…第１距離センサ、１４…第２距離センサ、１６…第３距離センサ、１８…第４距離センサ、２０…コンピュータ、２２…演算処理部、２６…データ取得手段、２８…データ処理手段、２８…判定手段、５０…タイヤ成形ドラム、５２…ビード、５４…ビードワイヤ、６０…カーカスプライ、８０…モータ、８２…回転位置センサ

Claims (5)

1. 空気入りタイヤの製造途中において、タイヤ成形ドラム上に設けられたビードを検査する方法であって、
   前記タイヤ成形ドラムを回転させながら、ドラム軸方向両側のビードにつき半径方向における変位量をそれぞれ非接触式の距離センサにより測定し、
   得られた両側の変位量を合成し、合成した変位量を次数分析することにより前記ビードの半径方向における変位量の次数成分を算出し、該次数成分の大きさが予め定められた範囲内であるかを判定する
   ことを特徴とする製造途中の空気入りタイヤの検査方法。
2. 前記距離センサが渦電流式センサであり、該センサからビードワイヤまでの距離を計測することで、該ビードワイヤの半径方向における変位量を測定することを特徴とする請求項１記載の検査方法。
3. 前記ビードワイヤのドラム軸方向におけるずれ量を非接触式の距離センサを用いて測定し、測定したずれ量に基づいて前記渦電流式センサによる計測値を補正して前記ビードワイヤの前記半径方向における変位量を求めることを特徴とする請求項２記載の検査方法。
4. 空気入りタイヤの製造途中において、タイヤ成形ドラム上に設けられたビードを検査するための装置であって、
   前記タイヤ成形ドラムの軸方向両側に設けられたビードの半径方向における変位量を検出する非接触式の距離センサと、
   前記距離センサにより、前記ビードの半径方向における変位量に関する前記ドラム１回転分のデータを取得するデータ取得手段と、
   前記データを用いて前記両側のビードの変位量を合成し、合成した変位量を次数分析することにより前記ビードの半径方向における変位量の次数成分を算出するデータ処理手段と、
   前記変位量の次数成分の大きさが予め定められた範囲内であるかを判定する判定手段と、を備える製造途中の空気入りタイヤの検査装置。
5. タイヤ成形ドラム上にカーカスプライを形成し、その上にビードをセットし、
   前記タイヤ成形ドラムを回転させながら、ドラム軸方向両側のビードにつき半径方向における変位量をそれぞれ非接触式の距離センサにより測定し、
   得られた両側の変位量を合成し、合成した変位量を次数分析することにより前記ビードの半径方向における変位量の次数成分を算出し、該次数成分の大きさが予め定められた範囲内であるかを判定し、
   前記次数成分の大きさが前記予め定められた範囲内にあると判定した前記ビードを用いてグリーンタイヤを作製し、該グリーンタイヤを加硫成形する
   ことを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
   

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