JP4533320B2 - ベルト特性検出方法、及び、ベルト特性検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤを構成するベルトについてのベルト特性検出方法、及び、ベルト特性検出装置、更に詳細には、特に重荷重用の空気入りタイヤを製造するのに最適なベルト特性検出方法、及び、ベルト特性検出装置に関する。

空気入りタイヤを製造する際、ベルトをドラム上に巻き付けることによりドラム上に貼付し、未加硫タイヤを製造している。

このようにベルトを貼付する際、例えば特許文献１や２では、図１４に示すように、貼付するベルト８２を搬送する途中で、搬送方向Ｕに対するベルト８２の先端側の端縁８２Ｅが搬送方向Ｕに対し右上がりか左上がりかを検出することにより、搬送方向Ｕに対するベルト８２の端縁８２Ｅの傾斜方向が正しいか否かを貼付前に判定することが開示されている。

しかし、従来、ベルト８２の貼付後に、上記の傾斜方向が正しいか否かを判定することは行われていない。従って、例えば、ベルト８２を貼付した後に剥す必要があり、その後、更に人手によってこのベルトを再貼付した場合、ベルトの外周面、内周面の向きが間違って貼付されていても、このまま空気入りタイヤの製造が続行されて不良品の空気入りタイヤが製造されてしまう。このため、製品タイヤの品質管理が不充分であるという問題があった。そして、この問題は、重荷重用の空気入りタイヤで特に深刻なものになっていた。

なお、このように端縁８２Ｅの傾斜方向を間違えて（すなわち、予め決められたベルト８２の表裏を逆向きにして）ベルト８２を貼付してしまうことは、通常の成形作業において予め準備したベルトを搬送して貼付する場合に生じる確率よりも、人手によって貼付する等の例外的な作業を行った場合に生じる確率のほうが遥かに高い。

また、従来、ベルト８２に貼付忘れがないか、を判定することも行われておらず、製品タイヤの品質管理のために、貼付されたベルトの枚数を確実に検出できる実用的な検出手段の出現が望まれていた。
特開平９−２０１８８５号公報 特開平７−３２３４９０号公報

本発明は、上記事実を考慮して、製品タイヤの品質管理を高めることができるベルト特性検出方法、及び、ベルト特性検出装置を提供することを課題とする。

本発明者は、実験等により検討した結果、ベルトの貼り付け方向の違い、すなわち右上がりか左上がりかの違いによって、タイヤを回転させた際にベルトに生じるラテラル方向成分の極性に違いが生じることを見い出した。そして、更に検討を重ね、本発明を完成するに至った。

請求項１に記載の発明は、タイヤを回転させることにより前記タイヤに生じる力のラテラル方向成分を測定し、前記タイヤの回転方向の正逆と、前記ラテラル方向成分の極性の正負と、に基づいて、前記ベルトの向きを検出することを特徴とする。

これにより、ベルトが誤った向きに貼付されていた場合（例えば、予め決められているベルトの表裏を逆向きにして貼付してしまった場合）、これを短時間で簡易に検出することができる。

請求項２に記載の発明は、ユニフォミティマシンに前記タイヤを取付けて回転させることにより前記ラテラル方向成分を測定することを特徴とする。

これにより、生産ライン等に設けられる既存の装置を用いてラテラル方向成分を測定することができ、既存の試験機を大幅改造する必要がない。

請求項３に記載の発明は、前記ラテラル方向成分の大きさに基づいて、前記ベルトの有無を検出することを特徴とする。

これにより、ベルトが貼付されていない場合、これを短時間で簡易に検出することができる。

請求項４に記載の発明は、ドラム上に貼付されたベルトの特性を検出するベルト特性検出装置であって、ドラム回転軸に沿ったドラム外周面上の直線上の２点の照射位置にレーザ光をそれぞれ照射し、各反射光を計測することにより前記２点の照射位置の半径方向変位を計測するレーザ変位計と、前記レーザ変位計から計測信号を受信し、前記２点の照射位置の半径方向変位の差分を算出する演算部と、前記演算部で算出された差分の正負と、前記ドラムの回転方向の正逆と、に基づいて、前記ベルトの周方向端縁の向きが右上がりか左上がりかを検出する検出部と、を備えたことを特徴とする。

本明細書で差分とは正負も含めた値を意味する。ベルトの周方向端縁が右上がりである場合と左上がりである場合とで、上記差分の正負が逆となる。従って、差分の正負と、前記ドラムの回転方向の正逆とによって、周方向端縁が右上がりか左上がりかを容易に検出することができる。

請求項５に記載の発明は、前記２点の照射位置は互いに０．５ｃｍ以上離れていることを特徴とする。

これにより、周方向端縁が右上がりか左上がりかを確実に検出することができる。

請求項６に記載の発明は、前記ベルトの周方向端縁の設定向きが右上がりか左上がりかが予め入力される入力部と、前記入力部からの入力データが送信される判定部と、が設けられ、前記判定部は、前記検出部からの信号と前記入力データとに基づいて、前記ベルトの周方向端縁の向きが正常か異常かを判定することを特徴とする。

これにより、ベルトの周方向端縁の向きが正常か異常かをベルト特性検出装置が判定するので、検出部で検出されたデータに基づいてオペレータが判断する必要がない。

請求項７に記載の発明は、オペレータに異常を知らせる端縁方向警告手段が設けられ、前記判定部は、検出された前記周方向端縁の向きが前記設定向きと異なると、前記端縁方向警告手段に信号を送信して作動させることを特徴とする。

これにより、判定部が異常と判定したことが、オペレータに確実に伝達される。

請求項８に記載の発明は、前記レーザ変位計が前記２点の照射位置のうちの少なくとも１点からの反射光を前記ドラムの所定周長にわたって計測することにより、ドラム外周面の半径方向高さの最大値が計測され、前記判定部は、前記ベルトの貼付動作が行われた旨の信号を受信する毎に、前記最大値がベルト厚だけ増大することによって前記ベルトが貼付されたと判定することを特徴とする。

これにより、貼付の欠落があった場合、これをベルト特性検出装置で検出することができる。

請求項９に記載の発明は、前記ドラム外周面が複数のセグメントの外周面によって構成され、前記所定周長が、一のセグメントの外周面の周長からドラム全周までの範囲内の長さとされたことを特徴とする。

これにより、隣り合うセグメント間に凹凸があること等によりドラム外周面の断面が真円でなくても、請求項９に記載の効果を確実に奏することができる。

請求項１０に記載の発明は、オペレータに異常を知らせる貼付警告手段を備え、前記判定部は、前記ベルトの貼付動作が行われた旨の信号を受信しても前記最大値がベルト厚だけ増大しないと、前記貼付警告手段に信号を送信して作動させることを特徴とする。

これにより、貼付の欠落があって判定部で異常と判定したことが、オペレータに確実に伝達される。

本発明は上記構成としたので、製品タイヤの品質管理を高めることができるベルト特性検出方法、及び、ベルト特性検出装置を実現させることができる。

第１実施形態で、ベルトの向きが正しい方向であることを示す平面図である。 第１実施形態で、ベルトの向きが正しい方向である場合に、ユニフォミティマシンによって得られるＬＦ値を示すグラフ図である。 第１実施形態で、ベルトの向きが誤った方向であることを示す平面図である。 第１実施形態で、ベルトの向きが誤った方向である場合に、ユニフォミティマシンによって得られるＬＦ値を示すグラフ図である。 第２実施形態に係るベルト特性検出装置の構成を示すブロック図である。 第２実施形態で、ドラムに貼付されたベルトの向きが正しい方向であることを示す、ドラム外周面側から見た部分側面図である。 第２実施形態で、レーザ変位計によって得られる半径方向高さＨの値を示すグラフ図である。 第２実施形態で、レーザ変位計によって得られた半径方向高さＨの差分を示すグラフ図である。 第２実施形態で、ドラムに貼付されたベルトの向きが誤った方向であることを示す、ドラム外周面側から見た部分側面図である。 第２実施形態で、レーザ変位計によって得られる半径方向高さＨの値を示すグラフ図である。 第２実施形態で、レーザ変位計によって得られた半径方向高さＨの差分を示すグラフ図である。 第２実施形態で、レーザ変位計によって得られるドラム表面における半径方向高さＨの値を示すグラフ図である。 第２実施形態で、レーザ変位計によって得られるドラム表面、１枚目のベルト表面、及び、２枚目のベルト表面の各半径方向高さＨの値を重ねて表示した状態を示すグラフ図である。 従来、搬送されてくるベルトの先端側の端縁が右上がりか左上がりかを判定していることを示す平面図である。

以下、実施形態を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。

［第１実施形態］
まず、第１実施形態について説明する。本実施形態では、製品タイヤ１本毎に取付けられたバーコードにより検査仕様が決められている。

本実施形態では、一般的なユニフォミティマシン（図示せず）に製品タイヤを取付け、ユニフォミティマシンによって、タイヤを構成するベルト１２（図１、図３参照）に生じる力のラテラル方向成分（以下、ＬＦ値という）を測定する。なお、このベルト１２は、同方向に配列された複数のプライ片１４によって構成されている。

具体的に説明すると、図１に示すように、ベルト１２の向きが正常に設けられている場合（すなわち、ベルト１２の表裏が予め決められている表裏と一致する場合であり、進行方向Ｒの先端部の端縁１２Ｅが、ドラム外周面側からベルト面と直交する方向に見て右上がりとなっている場合）、図２に示すように、ＬＦ値の極性は、タイヤの正転時で正、逆転時で負となる。図３に示すように、ベルト１２の向きが逆向きである場合（すなわち、ベルト１２の表裏予め決められている表裏と一致しない場合であり、進行方向Ｒの先端部の端縁１２Ｅが左上がりとなっている場合）、図４に示すように、ＬＦ値の極性は、ベルト１２が正常に設けられている場合に比べて極性が逆となる。

一方、ユニフォミティマシンには、ベルト１２の向きが正常である場合に測定されるラテラル方向成分の極性が正負の何れであるかを予め入力しておく操作画面が設けられており、オペレータは、バーコードで読み取ったタイヤサイズ、タイヤ種別等に基づき、この極性を予め入力しておく。なお、ユニフォミティマシンがバーコードにより自動的に読み取って入力するようにしてもよい。

ユニフォミティマシンは、タイヤの回転方向（すなわちベルト１２の進行方向Ｒ）と、測定したＬＦ値の極性と、予め入力しておいたＬＦ値の極性と、に基づいて、ベルト１２の向きに異常がないかを判定する判定部（図示せず）を備えており、異常があると判定すると、その旨を操作画面に表示する。

このように、本実施形態により、量産工場内で稼動しているユニフォミティマシンでＬＦ値を測定し、ＬＦ値の極性や大きさに異常があるか否かをチェック（ＬＦチェック）することにより、ベルト１２の向きの誤りや貼付忘れ等の異常があるか否かを簡易に短時間で検査することができる。従って、新たに検出器を設けたり、既存の試験機を大幅改造したりする必要がない。

なお、ユニフォミティマシンに警報装置を接続し、このような異常が検出された場合にアラームが鳴ってオペレータに注意を促すようにしてもよい。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。図５に示すように、本実施形態に係るベルト特性検出装置２０は、未加硫タイヤを形成するためにドラム２１上に貼付されたベルト２２（図６、図９参照）の特性を判定する装置である。

このベルト特性検出装置２０は、ドラム外周面の半径方向の変位を計測するレーザ変位計２６を備えている。レーザ変位計２６は、ドラム回転軸２１Ａに沿ったドラム外周面上の直線上の２点の照射位置２８Ｒ、２８Ｌにそれぞれレーザ光３０Ｒ、３０Ｌを照射し、各反射光を計測することにより、ドラム外周面上の半径方向のそれぞれの高さを計測するようになっている。照射位置２８Ｒ、２８Ｌは、互いに０．５ｃｍ離れている。

また、ベルト特性検出装置２０は、レーザ変位計２６から増幅器３２を経由して伝達された２つの半径方向高さの差分を算出する演算部３４と、ドラム２１の回転方向を検出する回転方向検出部３６と、を備えている。

更に、ベルト特性検出装置２０は、演算部３４と回転方向検出部３６とからデータを受信して、貼付されたベルト２２の端縁２２Ｅが、ドラム外周面側からベルト面と直交する方向に見て右上がりか左上がりか（以下、ベルト２２の検出向きという）を検出する検出部３８を備えている。

また、ベルト特性検出装置２０は、ベルト２２の回転方向先端側の端縁２２Ｅが右上がりとなるべきか左上がりとなるべきか（以下、ベルト２２の設定向きという）、が入力部４４の操作画面によって予め入力されるシーケンサ４０を備えている。更に、ベルト特性検出装置２０は、シーケンサ４０からデータを受信する判定部４２を備えており、判定部４２は、ベルト２２の検出向きと、ベルト２２の設定向きとを照らし合わせ、貼付されたベルト２２の向きに異常があると判定すると、その旨を操作画面に表示すると共に、ベルト特性検出装置２０に設けられた警報装置４６を鳴らすようになっている。

また、検出部３８は、レーザ変位計２６からのデータに基づいてベルト２２の貼付枚数を検出しており、判定部４２は、検出部３８からのデータを受信し、ベルト２２が貼付されなかったと判定したときには、向きの異常と判定したときとは別の音種で警報装置４６を鳴らすようになっている。

以下、ベルト特性検出装置２０の作用について説明する。

（ベルトの検出向きについて正誤を判定する作用）
ドラム２１を正方向（すなわち図５に矢印で示す回転方向）に回転させた状態でレーザ変位計２６から２本のレーザ光３０Ｒ、３０Ｌを照射すると、照射位置２８Ｒ、２８Ｌからのそれぞれの反射光がレーザ変位計２６で計測され、照射位置２８Ｒ、２８Ｌの半径方向高さがモニタされる。

ここで、図６に示すように、貼付されたベルト２２の向きが設定向きと同じ向きである場合、ドラム２１の回転によるベルト２２の進行方向Ｒに対し、ベルト２２の回転方向先端側の端縁２２Ｅが右回りに角度θ（θは、０°＜θ＜９０°の範囲内の値）だけ傾いているので、照射位置２８Ｌのほうが照射位置２８Ｒよりも先に半径方向高さが高くなる。従って、照射位置２８Ｒの半径方向高さＨと経過時間ｔとの関係は図７で示すようなライン５０Ｒのようになり、照射位置２８Ｌの半径方向高さＨと経過時間ｔとの関係は図７で示すようなライン５０Ｌのようになる。この結果、演算部３４で算出される照射位置２８Ｒと照射位置２８Ｌとの高さ差Ｇは、図８のようになり、端縁２２Ｅが照射位置２８を通過する際の高さ差Ｇは正の値となる。

一方、図９に示すように、貼付されたベルト２２の向きが設定向きと逆向きである場合、ドラム２１の回転によるベルト２２の進行方向Ｒに対し、ベルト２２の回転方向先端側の端縁２２Ｅが左回りに角度θ（すなわち右回りに角度−θ）だけ傾いているので、照射位置２８Ｒのほうが照射位置２８Ｌよりも先に半径方向高さが高くなる。従って、照射位置２８Ｒの半径方向高さＨと経過時間ｔとの関係は図１０で示すようなライン５２Ｒのようになり、照射位置２８Ｌの半径方向高さＨと経過時間ｔとの関係は図１０で示すようなライン５２Ｌのようになる。この結果、演算部３４で算出される照射位置２８Ｒと照射位置２８Ｌとの高さ差Ｇは、図１１のようになり、端縁２２Ｅが照射位置２８を通過する際の高さ差Ｇは負の値となる。

判定部４２には、ベルト２２が正しい向きで貼付されている場合には、ベルト２２の設定向きが正であることが予め入力されている。従って、ドラム２１の回転方向と、算出された高さ差Ｇの正負とによって、貼付されたベルト２２の向きの正誤を瞬時に判断することができる。すなわち、ドラム２１の回転方向が正方向である場合、高さ差Ｇが正である場合にはベルト２２は正しい向きに貼付されたと判定し、高さ差Ｇが負である場合にはベルト２２は誤った向きに貼付されたと判定する。

なお、ドラム２１を逆方向に回転させた場合、正方向に回転させた場合に比べ、高さ差Ｇの値が逆向きに算出される。判定部４２は、ドラム２１の回転方向が逆方向である場合、高さ差Ｇの正負による上記正誤の判定を、正方向の場合とは逆にして判定する。すなわち、本実施形態では、ドラム２１の回転方向を逆方向にした場合、高さ差Ｇが負である場合にはベルト２２は正しい向きに貼付され、高さ差Ｇが正である場合にはベルト２２は誤った向きに貼付されたと判定する。そして、警報装置４６を鳴らし、オペレータに注意を促す。

このように、２つの照射位置２８Ｒ、２８Ｌの反射光をレーザ変位計２６のセンサ（図示せず）で測定し、差分を求めて判定することにより、空気入りタイヤの寸法が異なっても、また、ベルトの積層枚数が何枚になっても、単一ロジック及び単一しきい値で判定することができる。

（貼付されたベルトの枚数について正誤を判定する作用）
また、レーザ変位計２６は、照射位置２８Ｒからの反射光をドラム全周にわたって計測している。ここで、ドラム２１は複数のセグメント２１Ｐ（図５参照）で構成されており、ドラム外周面の断面は必ずしも真円にはなっておらず、照射位置２８Ｒで計測される半径方向高さＨと経過時間ｔとの関係は図１２に示すライン５４Ｒのようになる。このドラム外周面に例えば厚み１ｍｍのベルト２２を貼付すると、照射位置２８Ｒで計測される半径方向高さと経過時間ｔとの関係は図１３に示すライン５６Ｒのようになる（図１３では、ドラム２１自体の外周面の半径方向高さも示している）。更にこの上に厚み１ｍｍのベルト２２を貼付すると、照射位置２８Ｒで計測される半径方向高さＨと経過時間ｔとの関係は図１３に示すライン５８Ｒのようになる。

従って、ドラム表面の最大高さ（半径方向高さＨの最大ピーク値）をＨＤ、１枚目のベルト２２の最大高さをＨ１、２枚目のベルト２２の最大高さをＨ２とすると、ＨＤ、Ｈ１、及び、Ｈ２は必ず下記の関係式を満たす。

ＨＤ ＜ Ｈ１ ＜ Ｈ２
判定部４２は、レーザ変位計２６で計測されたドラム外周面の最大高さに基づき、ベルト２２の貼付枚数を判定している。

そして、判定部４２は、ベルト２２の貼付動作が行われる毎にその旨の信号を受信するようになっており、この信号を受信しても上記の最大高さがゲージ厚分（ベルト厚分）だけ増大しない場合、警報装置４６を鳴らすようになっている。なお、その際の音種（音階、音色等）を、ベルト２２の向きが誤っていると判定して鳴らす音種とは違う音種にしてもよい。

このようにドラム外周面の最大高さに基づいてベルト２２の貼付枚数を判定することにより、１枚目のベルト２２でＨＤよりも高さが低い部位６１や、２枚目のベルト２２でＨ１よりも高さが低い部位６２があっても、ベルト２２の貼付枚数を確実に測定することができる。

また、本実施形態のベルト特性検出装置２０は、定長サーバー方式、巻付けカット方式、後方手貼り方式、といった部材の供給方式に関わらず、全てのタイヤ成形機のベルト貼付ステーションで貼付確認を行う装置として使用することができ、サーバー形態の制約を受けない。

更に、ドラム外周面の半径方向高さの変化（ゲージの変化）を常にモニタしているので、予め想定した貼付動作のみならず、人手による手直し作業が行われても、ベルト２２の向きの確認や貼付枚数の確認を確実に行うことができる。

また、このように最大高さで判定することにより、ドラム２１を構成する隣り合うセグメントの間に凹凸があったり、ドラム２１のセグメント自体に凹凸や偏心があっても、貼付枚数を確実に検出することができる。

なお、本実施形態では照射位置２８Ｒからの反射光をドラム全周にわたって計測することによりベルト２２の貼付枚数を判定しているが、照射位置２８Ｌからの反射光をドラム全周にわたって計測することにより判定してもよい。

以上説明したように、本実施形態により、ベルト２２を貼付するタイヤ成形工程で、ベルト２２の向きや貼付枚数が間違っていると、これを検出して除外することができる。従って、その後の工程で不良品が流出していくことが防止される。

以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。

以上のように、本発明にかかるベルト特性検出方法及びベルト特性検出装置は、製品タイヤの品質管理を高めることができるベルト特性検出方法、及び、ベルト特性検出装置として用いるのに好適である。

符号の説明

１２ ベルト
１２Ｅ 端縁
２０ ベルト特性検出装置
２１ ドラム
２１Ａ ドラム回転軸
２１Ｐ セグメント
２２ ベルト
２２Ｅ 端縁
２６ レーザ変位計
２８Ｒ、Ｌ 照射位置
３４ 演算部
３８ 検出部
４２ 判定部
４４ 入力部
４６ 警報装置（端縁方向警告手段、貼付警告手段）
８２ ベルト
８２Ｅ 端縁

Claims (10)

1. タイヤを回転させることにより前記タイヤに生じる力のラテラル方向成分を測定し、
   前記タイヤの回転方向の正逆と、前記ラテラル方向成分の極性の正負と、に基づいて、前記ベルトの向きを検出することを特徴とするベルト特性検出方法。
2. ユニフォミティマシンに前記タイヤを取付けて回転させることにより前記ラテラル方向成分を測定することを特徴とする請求項１に記載のベルト特性検出方法。
3. 前記ラテラル方向成分の大きさに基づいて、前記ベルトの有無を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載のベルト特性検出方法。
4. ドラム上に貼付されたベルトの特性を検出するベルト特性検出装置であって、
   ドラム回転軸に沿ったドラム外周面上の直線上の２点の照射位置にレーザ光をそれぞれ照射し、各反射光を計測することにより前記２点の照射位置の半径方向変位を計測するレーザ変位計と、
   前記レーザ変位計から計測信号を受信し、前記２点の照射位置の半径方向変位の差分を算出する演算部と、
   前記演算部で算出された差分の正負と、前記ドラムの回転方向の正逆と、に基づいて、前記ベルトの周方向端縁の向きが右上がりか左上がりかを検出する検出部と、
   を備えたことを特徴とするベルト特性検出装置。
5. 前記２点の照射位置は互いに０．５ｃｍ以上離れていることを特徴とする請求項４に記載のベルト特性検出装置。
6. 前記ベルトの周方向端縁の設定向きが右上がりか左上がりかが予め入力される入力部と、
   前記入力部からの入力データが送信される判定部と、が設けられ、
   前記判定部は、前記検出部からの信号と前記入力データとに基づいて、前記ベルトの周方向端縁の向きが正常か異常かを判定することを特徴とする請求項４又は５に記載のベルト特性検出装置。
7. オペレータに異常を知らせる端縁方向警告手段が設けられ、
   前記判定部は、検出された前記周方向端縁の向きが前記設定向きと異なると、前記端縁方向警告手段に信号を送信して作動させることを特徴とする請求項６に記載のベルト特性検出装置。
8. 前記レーザ変位計が前記２点の照射位置のうちの少なくとも１点からの反射光を前記ドラムの所定周長にわたって計測することにより、ドラム外周面の半径方向高さの最大値が計測され、
   前記判定部は、前記ベルトの貼付動作が行われた旨の信号を受信する毎に、前記最大値がベルト厚だけ増大することによって前記ベルトが貼付されたと判定することを特徴とする請求項６又は７に記載のベルト特性検出装置。
9. 前記ドラム外周面が複数のセグメントの外周面によって構成され、
   前記所定周長が、一のセグメントの外周面の周長からドラム全周までの範囲内の長さとされたことを特徴とする請求項８に記載のベルト特性検出装置。
10. オペレータに異常を知らせる貼付警告手段を備え、
    前記判定部は、前記ベルトの貼付動作が行われた旨の信号を受信しても前記最大値がベルト厚だけ増大しないと、前記貼付警告手段に信号を送信して作動させることを特徴とする請求項８又は９に記載のベルト特性検出装置。

Images