JP4611393B2 - タイヤ試験装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ試験装置及び方法に関し、特に、干渉測定法によるものに関する。

タイヤや使用時に荷重が作用している他の部品が、品質管理目的を達成することと安全性に関するリスクを減らすことのために、材料試験に供される。これら材料試験によって、欠陥のある領域（欠陥として知られている部分）が特定される。何よりも、使用済みタイヤがリモジュールされるときには、一般に、比較的急速な連続試験が可能な非破壊型の試験が用いられる。

光学的測定方法は産業界の慣行としてよく見受けられる。例えば、ホログラフィやシアログラフィ(ｓｈｅａｒｏｇｒａｐｈｙ)であり、スペックルパターン・シアリング干渉としても一般的に知られている。シアログラフィ(ｓｈｅａｒｏｇｒａｐｈｙ)は、試験対象物の２つの時間的に互い違いの条件同士の違いを示す結果画像を生み出す相対干渉測定方法である。電子画像センサ（例えば、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサ）の適用を考慮して、今日一般に用いられている結果ディジタル画像を生成するために、機械的、熱的、気体による力によって、試験対象物の条件を２つの測定間で異ならせる必要がある。この目的のために、知られた装置には圧力室が設けられており、圧力室は排気されたりまたは加圧されたりして、室内の試験対象物は圧力変化の結果として変形して、そのため第１基準状態から第２測定可能状態に変形される。

ホログラフィとは異なり、シアログラフィ(ｓｈｅａｒｏｇｒａｐｈｙ)は試験対象物の表面における変形を判断せず、変形の勾配を測定する。これは、シアログラフィ(ｓｈｅａｒｏｇｒａｐｈｙ)がいわゆるシアリング部材を用いているからである。シアリング部材はシア光学を利用しており、例えば、光学くさび、光学バイプリズムまたはマイケルソン干渉計であり、それらは画像の複製を生成する。シアリング部材の結果、試験対象の２つのわずかに空間的にシフトした画像が生成され、互いに重ねられ、その結果、得られた干渉からインターフェログラムを生成する。変形の勾配によって特徴付けられたシアログラム(ｓｈｅａｒｏｇｒａｍ)は、標準状態と測定された状態で得られたインターフェログラムの強度の引き算によって創り出される。シアログラム(ｓｈｅａｒｏｇｒａｍ)は、あるポイントの近傍のポイントに対する位置が試験対象物の変形の結果として変化したか否かを示す。変化している場合は、この位置の違いが強度分布の局所変化となって、さらにこれが欠陥情報をもたらす。このスペックル干渉計に基づく干渉測定法は、特許文献１と特許文献２に記載されている。

干渉測定法によって試験対象物を試験するために用いられた装置は、一般に、少なくとも一つの測定ヘッドを備えており、測定ヘッドには照明ユニットと画像獲得ユニットが設けられている。照明ユニットはコヒーレント光発射レーザまたはレーザ・ダイオードからなることが多い。画像獲得ユニットは、通常、カメラである。カメラは、画像センサ、すなわち、光検出半導体センサ、例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサである。意義のある測定結果を得るためには、カメラの光角と試験対象である試験対象物のセクションを調整することが必要である。一般に、このような調整は、測定ヘッドを測定位置に位置決めして、それを観察方向に向けさせることで行われる。それによって、一つには、試験対象である試験対象物のセクションがカメラの光角内に完全に入った状態に位置しており、他には、テスト対象のセクションと順番に測定されたセクションが互いに十分に重なることが確実になり、その結果、完全で徹底した試験を可能としている。

測定ヘッドの測定位置および観察方向は、試験対象物の測定ヘッドの寸法によって変わる。したがって、特許文献３によって知られる装置は、例えばいわゆる光セクションによって試験対象物を光学的に測定可能である。この結果、測定ヘッドは、このようにして得られたデータに基づいて位置決めされ、向きを決められる。
ホイールやリムがない試験対象のタイヤが圧力室内に横たわった状態で配置されるタイヤ試験装置が、特許文献４に開示されている。タイヤ試験装置にはいくつかの測定ヘッドが設けられており、ヘッドはタイヤの内側面から所定の距離だけ離れて位置して、タイヤの側壁ばかりでなく、タイヤの下部構造の内側部分、すなわち、骨組み、骨組みとトレッド部分の間に組み込まれることが多いベルト、トレッド部分を測定できる。各測定ヘッドは、照明ユニットと画像獲得ユニットを有しており、それらは、タイヤの異なるセクションが同時にテストされそれにより試験が比較的早く行われるように、互いに角度を形成している。

測定ヘッドは位置決め手段に連結されており、位置決め手段は、測定ヘッドをタイヤ外側の停止位置（そこでは、試験用タイヤを交換できる）から、タイヤ内の測定位置に移動させることができる。この目的のために、位置決め手段には、タイヤの長手方向軸回りに移動可能であり、測定ヘッドが取りつけられるアームが設けられている。アームによって、測定ヘッドが必要な位置に運ばれ、さらに望ましい観察方向に向けられる。測定ヘッドは、タイヤの半径方向に移動可能であり、アーム上に取りつけられたピボット軸回りに旋回運動可能である。
ＤＥ４２３１５７８Ａ１ ＥＰ１０１４０３６Ｂ１ ＥＰ１２８４４０９Ａ１ ＥＰ１０４３５７８Ｂ１

従来のタイヤ試験装置は以下の不利な点を有している。タイヤ内の測定位置に配置された測定ヘッドの配置の結果、比較的大きな内径を有するタイヤだけが試験可能である。さらには、ピボット軸回りの測定ヘッドの配置が、これはタイヤの内側面をすべて検査するために絶対必要であるが、不利な点であることが分かっている。測定ヘッドのピボット可能な配置が、機械的工夫と制御技術の高度なレベルを要求しており、これはコストがかかる製造につながるからである。

本発明の目的は、タイヤの試験を素早くかつ完全に実施可能にするタイヤを試験するための試験配置並びに装置及び方法を提供することにある。

この目的は、請求項１に係る装置、請求項２４に係る試験配置およびクレーム２５に係る方法によって実現される。本発明の好ましい実施形態は、請求項２〜２３および２６〜３０に定義されている。
本発明に係るタイヤ試験装置は、タイヤをスキャンして測定結果を生成するための測定ユニットを有している。測定ユニットは、少なくとも３つの測定ヘッドを有している。測定ヘッドは、干渉計による測定手続を用いてタイヤを試験できるように、例えば特許文献２に記載されているように配置することができる。原則として、測定ヘッドは、他の非破壊試験手続が実行され得るように配置することもできる。例えば、超音波検査やＸ線を用いた放射線透過検査である。本発明に係る装置は位置決め手段を有しており、位置決め手段は、各測定ヘッドを各測定位置に位置決めしてさらに各測定方向に向けることができる。

位置決め手段は、測定ユニットの少なくとも２つの測定ヘッドが測定方向を向けられて、それによりタイヤの側壁の外側面がスキャンされ得るように、設計されている。位置決め手段は、測定ユニットの少なくとも一つの測定ヘッドが一つの測定方向を向けられてタイヤの内側面（少なくともトレッド部分の領域）がスキャンされ得るように、設計されている。

本発明に係る方法によって、測定ユニットが少なくとも３つの測定ヘッドを有していれば、タイヤは迅速にかつ完全に試験される。第１測定ヘッドと第２測定ヘッドは、側壁の外側面がスキャン可能なように、位置決めされかつ向きを決められている。それに反して、第３測定ヘッドは、内側面（少なくともタイヤのトレッド部分）がスキャンされ得るように、位置決めされかつ向きを決められている。第１試験段階では、タイヤは回転軸回りを間欠的に測定ヘッドに対して回転させられ、測定ヘッドによって連続してセクションをスキャンされる。この手順において、第１測定ヘッドは、第１側壁の外側面における測定対象のセクションの半分の一方をスキャンする。第２測定ヘッドは、第１側壁の外側面における測定対象のセクションの半分の他方をスキャンする。第３測定ヘッドは、内側面における測定対象のセクションの半分の一方をスキャンする。第１試験段階の完了後に、タイヤはひっくり返され、その後に、第２試験段階において、タイヤは回転軸回りに測定ヘッドに対して断続的に回転させられ、測定ヘッドによってセクションをスキャンされる。次に、第１測定ヘッドは、第２側壁の外側面において測定対象のセクションの半分の一方をスキャンする。第２測定ヘッドは、第２側壁の外側面における測定対象のセクションの半分の他方をスキャンする。第３測定ヘッドは、内側面における測定対象のセクションの半分の残りをスキャンする。

したがって、第２試験手続が終了すると、両第１及び第２側壁の外側面およびタイヤの少なくともトレッド部分の内側面が完全にスキャンされ、このようにしてタイヤが十分に試験されている。本発明は、タイヤのフルテスト（すなわち、ビードからビードまでのテスト）は、側壁を外側からトレッド部分を内側から試験することで得られるという知識を活用している。この動作に際して、側壁は２つの測定ヘッドを用いて試験されるが、内側面をスキャンするのにはただ一つの測定ヘッドが必要とされる。本発明は、試験対象のタイヤが横たわった位置にあり、その結果試験の第１段階中には下側にある側壁を外側から試験することができるようにタイヤをひっくり返すことが必要な場合に、大変に重要である。このような場合、２つの試験段階が必要であれば、トレッド部分の試験を２つの試験段階によって分けることが大変に有利になる。この分割の結果、２つの測定ヘッドによって外側から側壁をスキャンするのと同じ時間で、トレッド部分は単一の測定ヘッドによって完全に試験されることができる。特許文献４から知られる従来技術とは異なり、本発明に係る装置を用いると、比較的小さな内径を有するタイヤを試験することが可能となる。

上記の説明から、タイヤのほとんどの種類を試験するために最適な測定ヘッドの数は３であるということになるが、本発明に係る装置は、必要に応じて、３を超えた数の測定ヘッドを備えることも可能である。例えば、比較的大きなタイヤ（例えば、オフザロード（ＯＴＲ)タイヤ）が試験されるときには、２ではなく４つまたはそれ以上の測定ヘッドを用いて側壁を外側からスキャンして、試験を短時間で行うことが得策である。この方法に固有の有利な点は、２つの試験段階に対して走行面試験を分配するためのタイヤ反転から生じる２つの試験段階を用いることにあるのだが、側壁の外側を試験する測定ヘッドの配置および走行面の内側部分を試験する測定ヘッドの配置を、一つの試験段階において、側壁の外側面全体と走行表面の内側面の半分を試験するように選ぶことで、実現される。

３を超える数の測定ヘッド想定する別の理由は、フェール・セーフ構造を確実にするための冗長性を提供することにある。さらに、それは、もしタイヤが全体を試験されず単にトレッド部分領域が試験される場合は、しばしば、十分である。このような場合に試験時間を短くするためには、本発明に係る装置の好ましい実施形態における測定ユニットは、トレッド部分の少なくとも内側面をスキャンするための第４の測定方向を向いた第４測定ヘッドが設けられていることが好ましい。第４測定方向と第３測定方向（第３測定ヘッドが向けられている方向）は、好ましくは、タイヤの半径方向に向けられており、先に述べた目的のためには互いに反対の方向を向いていることが好ましい。用途に応じて、第３および第４測定方向をタイヤの中間レベル（ｍｉｄ-ｌｅｖｅｌ）に対して角度をなすように向けることもできる。タイヤの中間レベルは、対称的に構成されたタイヤ内の対称面に対応している。

第１測定方向および第２測定方向は好ましくはタイヤの軸方向に向いている。用途に応じて、しかし、第１及び第２測定方向を軸方向に伸びる軸平面に対して角度をなすように向けることもできる。
本発明に係る方法にかなりの程度一致する一つの試験は、上述したように、横たわった（例えば、水平に寝かされた）位置にある試験対象タイヤに適用できる。この場合、軸方向は鉛直であり、半径方向は水平方向である。しかし、場合によっては、立てられた（例えば、直立した）位置でのタイヤを試験することが都合良く、例えばＤＥ２０３１４９３９Ｕ１から知られるように、そのとき軸方向は水平方向である。

本発明に係る装置の好ましい実施形態では少なくとも一つの測定ヘッドは、測定方向に対して姿勢変化しないように配置されている。全ての測定ヘッドがそれぞれの対応測定方向に対して姿勢変化しないように配置されていることが好ましい。測定ヘッドの姿勢変化しないようなに配置、すなわち、測定ヘッドが測定方向に直角なピボット軸の回りの測定位置においてスイングできる可能性がない状態であり、単純で低コストの構成という利点を有する。先行技術とは異なり、例えば特許文献４から知られるように、測定ヘッドの姿勢変化しないような配置は、摩耗が少なくメンテナンスが少なくて済む構成の有利な点を提供する。

本発明に係る装置の別の実施形態では、少なくとも一つの測定ヘッド（好ましくは全ての測定ヘッド）は、測定方向に直角な軸の回りを回転可能である。単純でかつ普遍的な構成を目的とし、ただ一つの測定ヘッドが軸回りに回転可能であることが有利でありしかも十分であることが分かっている。
本発明に係る装置の好ましい実施形態では、測定ヘッドは、第１測定位置と第２測定位置の間で旋回することができる。正確で再現可能な旋回運動を実現するために、第１測定位置から第２測定位置まで、作用、例えばバネ部材から生じる反力に抗して回転可能である。第１測定位置から第２測定位置までの動きは、例えば、空気作動アクチュエータによって生じさせられる。

測定ヘッドは、第１測定位置で実質的にタイヤの軸方向に延びる測定方向を向いていることが好ましく、第２測定位置でタイヤの半径方向に延びる測定方向を向いていることが好ましい。第１測定位置では、測定ヘッドはタイヤの側壁を外側から試験することに用いることができる。第２測定位置では、測定ヘッドは、タイヤのトレッド部分を内側から試験することに用いることができる。第１測定ヘッドまたは第２測定ヘッドが回転可能に取りつけられた測定ヘッドである場合は、完全なタイヤ試験が不要である場合には、この第２位置にあるヘッドが第３測定ヘッドとともにトレッド部分を比較的短時間の試験でスキャンすることができる。ただ一つの測定ヘッドが回転可能な配置によって、本発明に係る装置が普遍的に応用できることを確実にする。

本発明に係る装置のさらに好ましい実施形態では、測定ヘッドは、第１測定位置ではタイヤの半径方向に一致する測定方向に向けられており、第２測定位置ではこの半径方向に所定角度をなす方向に向けられるように旋回される。このような構造は、特に、比較的幅広いタイヤの試験（寸法のせいで、トレッド部分の全体が測定ヘッドの光角によって覆われることができない）に向いている。測定ヘッドを所定角度まで回すことによって、いわゆる分割クラウンショットを記録することができる。つまり、測定ヘッドは、トレッド部分の一部と、側壁への移行部付きのショルダー・セクションが、測定ヘッドの光角にとらえられるように、向けられる。この目的のために、タイヤの赤道面に対する所定角度が０〜±３０度の範囲にあることが好ましく、さらには０〜±１５度の範囲にあることが好ましい。タイヤの内側面が分割クラウンショットを用いて試験される場合は、本発明に係る装置の有利な点は、タイヤの内側面が２つの測定ヘッドによって同時にスキャンされるときに実現される。

さらに好ましい実施形態では、本発明に係る装置は圧力室を有しており、その中には試験対象のタイヤが所定の圧力にさらされる。圧力室によって、干渉計による（特にシアログラフィック(ｓｈｅａｒｏｇｒａｐｈｉｃ)による）測定手続きが適切に実行される。
本発明に係る装置が試験中にタイヤが位置決めされ得るサブフレームをさらに有していることが好ましい。サブフレームは、振動（例えば、空気及び構造を介しての振動であり、測定結果を誤らせるかもしれないもの）を最小限にするようにも機能している。位置決め手段および／または圧力室がサブフレームに支持されていることが好ましい。

本発明に係る装置の別の好ましい実施形態では、少なくとも一つの測定ヘッドは位置決め手段によって軸方向および／または半径方向に回転可能である。この点では、位置決め手段が少なくとも一つの軸方向調整ユニットを有しており、このユニットが測定ヘッドを軸方向に動かすことができ、少なくとも一つの半径方向調整ユニットを有しており、このユニットが測定ヘッドを半径方向に動かすことができることが好ましい。各測定ヘッドは、一つの軸方向調整ユニットおよび一つの半径方向調整ユニットに割り当てられていることが好ましい。その結果、測定ヘッドは、互いに全く独立しており、それらの個々の測定位置に位置決めされ、さらにそれらの個々の測定方向に向けられることができる。調整ユニットは、例えば、リニアガイドまたはリニアモータとして構成され、さらに互いに連結可能である。単純で低コストの構成は、少なくとも２つの半径方向調整ユニットおよび／または少なくとも２つの軸方向ユニットが互いに連結され共通の駆動装置によって駆動され得る場合に、実現される。

さらに、測定ユニットがタイヤに対して回転軸回りまたはタイヤの軸方向に延びるロール軸回りに旋回できたりすることでこのようにしてタイヤは円周方向に全体がスキャンされることができれば、有利である。この点では、サブフレームにタイヤを回転軸回りに回転可能にする回転機構を設けることも有利である。それとは別にまたは追加して、タイヤと測定ユニットの間の相対運動は、位置決め手段の回転可能な構造によって実現される。しかし、この後者の構造は、かなり多くの技術的努力を必要とするし、さらに広大な空間を必要とする。

干渉計による（特に、シアログラフィック(ｓｈｅａｒｏｇｒａｐｈｉｃ)による）測定方法を実行するためには、各測定ユニットが、試験対象のタイヤを照らす照明部材と、干渉を得るためにタイヤから反射してきた光ビームを用いるシアリング部材と、シアリング部材の光路内に配置され干渉光ビームを記録する電子的画像センサとを備えていることが有利である。照明部材は、例えばレーザ・ダイオードからなり、測定ヘッドに一体的な構成であってもよいし、それとは別体であってもよい。

実際的構成を目的として、本発明に係る装置が制御・評価ユニットを有することが有利である。このユニットによって、測定ユニットおよび／または位置決め手段および／または回転機構および／または圧力室内の圧力が制御されて、さらに測定結果が評価されることができる。この点で、制御・評価ユニットに画像獲得システムが設けられることが好ましいことが分かっている。このシステムは、フレーム又はビデオグラバーとして知られている装置であり、それによって測定ヘッドの画像センサによってキャプチャーされた画像が記録可能である。実際的な目的のために、測定ヘッドの画像を同時に記録するために、フレームグラバーには複数のチャンネルが設けられている。特に経済的な構造は、測定ユニットが３つの測定ヘッドを有しており、したがって、画像を同時に記録するために３チャンネル・フレームグラバーが必要とされている。３チャンネル・フレームグラバーは、従来のカラーカメラからのビデオ信号の処理のために用いられており、そのため、市場で低価格にて得られる。用途に応じて、画像センサからの画像信号を同時に記録することが好ましくなく、むしろ順番に記録することが好ましい。例えば、とても多くの測定ヘッドがあるときは、簡単でかつ低コストのフレームグラバーを使用することができる。

本発明に係る方法の好ましい実施形態では、タイヤの側壁とトレッド部分はそれぞれ測定対象の偶数のセクションに分割されている。８つの測定セクションに分割されることが、タイヤのほとんどの種類にとって好ましいことが分かっている。
本発明に係る方法の特に有利な実施形態では第１試験段階は一つの試験装置で実行され、第２試験段階は第２装置で実行される。このような手順で、タイヤ試験を相当に早く実行できるようになる。

本発明に係る方法の他の好ましい実施形態では、測定対象のセクションは測定ヘッドによって同時にスキャンされる。一方、この目的のために、タイヤは圧力室内で所定の圧力にさらされ、その結果測定ヘッドは圧力室内の圧力変化から生じるタイヤの変形を干渉を用いて記録できる。

試験目的の対象物はタイヤであるが、他の部品も本発明に係る装置を用いて試験可能である。タイヤを試験する測定方法は、特に、干渉測定法である。しかし、他の非破壊測定方法を実行することも可能である。例えば、超音波検査やＸ線を用いた放射線透過検査である。本装置は、タイヤをスキャン可能な測定ユニットを有しており、それにより測定結果を出すことができる。装置には位置決め手段が設けられており、それにより測定ユニットを測定位置に位置決めしてさらに測定方向に向けることができる。

図１に示す装置は、タイヤ１０を干渉測定法によって試験する。試験装置１は、測定ユニット２０を有しており、それはタイヤ１０をスキャンして測定結果を生成できる。測定ユニット２０は、３つの測定ヘッド２１、２２、２３を有しており、それらは各々ＥＰ１０１４０３６Ｂ１から知られる形態で構成されており、干渉計による（特に、シアログラフィック(ｓｈｅａｒｏｇｒａｐｈｉｃ)による）測定方法によってタイヤを試験することができる。したがって、各測定ヘッド２１、２２、２３は、タイヤ１０を照らす照明部材を有しており、照明部材は、例えば、複数のレーザ・ダイオードから構成されている。各測定ヘッド２１、２２、２３はさらにシアリング部材を有しており、これはタイヤ１０から反射した光ビームに干渉を生じさせる。シアリング部材は、例えば、ビーム分割器、可動ミラー及び静止ミラーから構成されている。各測定ヘッド２１、２２、２３はさらにカメラを有している。カメラには、電子的画像センサ、例えＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサが備えられている。画像センサは、シアリング部材の光路内に配置され、干渉光ビームを記録する機能を有している。

図１から分かるように、試験装置１は位置決め手段３０を有している。この手段は、各測定ヘッド２１、２２、２３を測定位置に位置決めでき、さらにそれらを測定方向に向けることができる。この目的のため、位置決め手段３０は軸方向調整ユニット３１、３２、３３を有している。これらユニットは、各測定ヘッド２１、２２、２３をタイヤ１０の軸方向ｚに動かすことができる。さらに、位置決め手段３０は半径方向調整ユニット３５、３６、３７を有している。これらユニットは、各測定ヘッド２１、２２、２３をタイヤ１０の半径方向ｒ（軸方向ｚに対して直角である）に動かすことができる。軸方向調整ユニット３１、３２、３３および半径方向調整ユニット３５、３６、３７の両方は、例えば、リニアガイドまたはリニアモータとして構成されており、そのため測定ヘッド２１、２２、２３を直線上に軸方向ｚと半径方向ｒに動かすことができる。軸方向調整ユニット３１、３２、３３のうち一つと半径方向調整ユニット３５、３６、３７のうち一つが、各測定ヘッド２１、２２、２３に割り当てられ、互いに接続されている。このため、例えば、測定ヘッド２１に割り当てられた調整ユニット３１、３５同士は、調整ユニット３１が調整ユニット３５によって半径方向ｒに移動可能となるように、互いに接続されている。さらには、異なる測定ヘッド２１、２２、２３に割り当てられた調整ユニット３１、３２、３３、３５、３６、３７も互いに接続されており、そのために、例えば、駆動装置の数を減らして、さらに低コスト構造を確実にする。このようにして、例えば、軸方向調整ユニット３１、３２は互いに接続され、そのため両者は共通の駆動装置によって軸方向ｚに移動可能である。

試験装置１はさらに圧力室４０を有しており、その中ではタイヤ１０が所定の圧力にさらされることができる。圧力室４０内の圧力は通常の大気圧より高くても低くても良い。安全バルブ(図示せず)によって、過剰に高かったり低かったりする圧力（これが圧力室４０の変形や損傷を招くのであるが）が生じないことが確実になる。シアログラフィック(ｓｈｅａｒｏｇｒａｐｈｉｃ)測定方法に関しては、大気圧を標準状態として選んで、測定条件として圧力室４０が排気されてそこまで落ちる低い圧力を予測することが好ましい。

装置はさらにサブフレーム５０を備えている。サブフレーム５０の上には、タイヤ１０が試験中に配置され、さらに位置決め手段３０が支持されている。図１から分かるように、タイヤ１０は横たわった位置に配置することができるし、または、ＤＥ２０３１４９３９Ｕ１に開示されているように、立てられた位置で配置することもできる。もしタイヤ１０が横たわった位置に配置されると、軸方向ｚは鉛直方向に延びて、半径方向ｒは水平方向に延びる。サブフレーム５０には回転装置５１が設けられており、この装置によってタイヤ１０は回転軸Ｒの回りを旋回する。回転軸Ｒは軸方向ｚに延びている。

図２から分かるように、タイヤ１０は、一般に、２つの側壁１１、１３と、２つの側壁１１、１３を互いに接続するトレッド部分１５を有している。トレッド部分１５から側壁１１、１３への移行領域は、一般に、ショルダー・セクションまたはショルダー１６と呼ばれる。自由端側の、側壁１１，１３のしばしば厚い端部は、タイヤ１０とホイールのリムとを強く接合することを確実にし、一般にビードコアまたはビード１７と呼ばれる。タイヤ１０の基礎構造は骨組み１８からなり、それは一般にゴム内に埋め込まれた合成繊維または鋼線からなる織り込まれた複数の層からなる一つ又は複数の重ね層である。骨組み１８は、タイヤ１０の基本的な構造であり、剛性をもたらし、トレッド部分１５の下地となるベルト構造１９によって補強されている。

シアログラフィック(ｓｈｅａｒｏｇｒａｐｈｉｃ)測定方法を用いてタイヤ１０を試験するために、第一に、全ての測定ヘッド２１、２２、２３は調整ユニット３１、３２、３３、３５、３６、３７によって、それらの対応測定位置に位置決めされ、測定方向に向けられなければならない。側壁１１の外側面１２（第１試験段階では最も上に位置する部分）をスキャンするために用いられる測定ヘッド２１、２２は、軸方向ｚに延びる測定方向に向けられ、外側面１２が分割された（本ケースでは）８つの測定セグメントまたはセクションの一つを各測定ヘッド２１、２２の光角αが完全にスキャンする測定位置に位置決めされる。それとは異なり、トレッド部分１５の内側面１４をスキャンするのに用いられる測定ヘッド２３は、半径方向ｒに延びる測定方向に向けられ、内側面１４が分割された（本ケースでは）８つの測定セクションの一つを測定ヘッド２３の光角αが完全にスキャンする測定位置に位置決めされる。外側面１２および内側面１４上の測定セクションは、各測定ユニット２１、２２、２３の対応照明部材によって光を当てられる。タイヤ１０の表面から反射する光ビームは、各測定ヘッド２１、２２、２３に設けられたレンズによって記録され、さらに測定ヘッド２１、２２、２３の対応シアリング部材によって獲得される。干渉は、シアリング部材の助けによって得られる。干渉光ビームは、シアリング部材の光路内に配置された測定ヘッドのカメラの対応画像センサによって記録される。そのため、インターフェログラムが生成される。測定ヘッド２１、２２、２３は制御・評価ユニット(図示せず)に接続され、このユニットは、画像（すなわち、対応する測定ヘッド２１、２２、２３の画像センサによってキャプチャーされたインターフェログラム）を獲得して、同時に記録するための複数チャンネルのフレームグラバーを有している。インターフェログラムは制御・評価ユニットにおいて処理され、例えば、圧力室４０内の圧力変化の結果から生じるタイヤ１０の異なる条件から、シアログラム(ｓｈｅａｒｏｇｒａｍ)を構成する。シアログラムはタイヤ１０表面における変形を示している。制御・評価ユニットは、位置決め手段３０、回転装置５１および圧力室４０内の圧力を制御する機能も有している。

図３から分かるように、第１試験段階の間は、最も上の側壁１１の外側面１２における全ての測定セクションと、トレッド部分１５の内側面１４における測定セクションの半分が試験される。このプロセスにおいて、外側面１２における測定セクション１ａ〜４ａは連続して測定ヘッド２２にスキャンされ、測定セクション５ａ〜８ａは連続して測定ヘッド２１にスキャンされ、内側面１４における測定セクション１〜４は連続して測定ヘッド２３にスキャンされる。およそ４５度の測定セクションが連続してスキャンされるためには、タイヤ１０は回転軸Ｒ回りを断続的に回される。第１試験段階が完了すると、側壁１１の外側面１２全てとトレッド部分１５の内側面１４の半分の試験が終了している。次に、タイヤ１０はひっくり返される。第２試験段階では、次に、最も上の側壁１３の外側面１２が測定ヘッド２１、２２によって試験され、トレッド部分１５の内側面１４は測定ヘッド２３によって試験される。このプロセスにおいて、外側面１２の測定セクション１ｂ〜４ｂは連続して測定ヘッド２１によってスキャンされ、測定セクション５ｂ〜８ｂは連続して測定ヘッド２２によってスキャンされる。同時に、測定ヘッド２３は連続して内側面１４の測定セクション５〜８（ここは第１試験段階中にスキャンされていない）をスキャンする。第２試験段階が終了するときには、タイヤ１０は完全に、つまり、ビードからビードまで試験されている。

図４の試験配置は２つの試験装置１ａ、１ｂを示している。これら試験装置は、すでに述べた試験装置１と同じ構造を有しており、それらは試験手順Ｐにしたがって順番に配置されている。試験手順Ｐでは、ひっくり返し装置２が試験装置１ａと１ｂの間に配置されており、この装置２によって、タイヤ１０は軸Ｗ回りを回転させられる。軸Ｗは、この事例では、水平方向に延びており、そのためタイヤ１０はひっくり返される。図５から分かるように、すでに述べた第１試験段階が第１試験装置１ａで試験手順Ｐによって実行され、第２試験段階が第２試験装置１ｂで試験手順Ｐによって実行される。したがって、試験装置１ａの測定ヘッド２１、２２、２３が、側壁１１の外側面１２における測定セクション１ａ〜８ａと、トレッド部分１５の内側面１４における測定セクション１〜４を試験する。反対に、タイヤ１０がひっくり返し装置２によってひっくり返された後に、試験装置１ｂの測定ヘッド２１、２２、２３が側壁１３の外側面１２における測定セクション１ｂ〜８ｂと、トレッド部分１５の内側面１４における測定セクション５〜８をテストする。２つの試験段階を試験装置１ａ、１ｂに分けることによって、実施される一連のタイヤ１０の試験が非常に迅速に行われる。

図６および７に示された試験装置１ｃは、試験装置１に比べて、測定ヘッド２１が軸Ｓ回りに回転可能に取りつけられている点が異なる。しかし、試験装置１ｃの測定ヘッド２２、２３は、試験装置１の全ての測定ヘッド２１、２２、２３と同じように、対応測定方向に対して姿勢変化しないように取りつけられている。回転可能な取付の結果、測定ヘッド２１は調整角度φまで回ることができ、その角度は本ケースではおおよそ９０度である。このようにして、測定ヘッド２１を第１測定位置Ｉ（図６に示す）と、第２測定位置ＩＩ（図７に示す）との間で旋回させることができる。第１測定位置Ｉでは、測定ヘッド２１は軸方向ｚに向けられており、したがって、側壁１１、１３の外側面１２を試験することができる。反対に、第２測定位置では、測定ヘッド２１は半径方向ｒに向けられており、したがって、トレッド部分１５の内側面１４を試験することができる。測定ヘッド２１の回転可能な配置は、タイヤ１０がトレッド部分１５の領域のみかつそれだけを試験される必要があるときに、特に有用である。このような場合、図７に示すように、測定ヘッド２１、２３の両方は、トレッド部分１５を単一の試験段階においてトレッド部分１５を同時にスキャンするために、両方ともタイヤ１０の内部に配置して直径方向反対側に向けられることができる。

図８に示す試験装置１ｄは、試験装置１とは、何よりも、測定ユニット２０が第４測定ヘッド２４を有している点で異なる。さらに、位置決め手段３０は軸方向調整ユニット３４と半径方向調整ユニット３８を有しており、測定ヘッド２４を望ましい測定位置に位置決めできる。測定ヘッド２４は、測定ヘッド２１、２２、２３と同じ構造を有しており、半径方向ｒでかつ測定ヘッド２３と直径方向に対向するように向けられている。このようにして、トレッド部分１５の内側面１４は、測定ヘッド２３、２４によって同時にスキャンされて、その結果試験は特に迅速に行われる。

図９および１０に示す試験装置１ｅは、試験装置１ｄとは、測定ヘッド２３、２４が回転可能に取りつけられており、そのため調整角度φまで旋回できる点が異なる。本ケースでは、調整角度φは、図２に示されたタイヤの赤道面Ｅまたは赤道面に平行な平面Ｅに対しておよそ±２５度である。図９では、測定ヘッド２３、２４は各々が上を向くように回され、したがって、分割クラウンショットを最上部のショルダー１６を含むトレッド部分１５に施すことができる。図１０では、測定ヘッド２３は上を向くように回され、測定ヘッド２４は下を向くように回される。その結果、測定ヘッド２３は分割クラウンショットを上側ショルダー１６を含むトレッド部分１５に施すことができ、測定ヘッド２４は分割クラウンショットを下側ショルダー１６を含むトレッド部分１５に施すことができる。回転可能な測定ヘッド２３，２４の配置は、測定対象のタイヤ１０が比較的大きく及び／又は、狭いアゴ開口部を有しておりそのため半径方向ｒを向いたときの測定ヘッド２３、２４の光角αによってトレッド部分１５を完全にはカバーできない場合に、有利である。

上述のタイヤ１０を試験するための装置の実施形態は、タイヤ１０の完全な試験を迅速に行えることから見て、他の技術とは一線を画している。試験装置１、１ａ、１ｂ、１ｃは３つの測定ヘッド２１、２２、２３のみを有しており、そのため本発明に係る方法を実行することでタイヤを完全に試験するための最適な構成を有している。試験装置１ｄ、１ｅは、４つの測定ヘッド２１、２２、２３、２４を有しており、本発明に係る方法を実行可能である。この場合は、４つの測定ヘッド２４のおかげで、より優れたフェール・セーフな操作に貢献する冗長性を創り出すだけでなく、要求に応じて様々な異なる手続アプローチを実行することができる。最後に、測定ヘッド２１、２２、２３、２４のほとんどが姿勢変化しないようになっている試験装置１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅの配置は、単純で低コストの構成に貢献しており、さらには摩耗が少なくしかもメンテナンスも少なくなる。

３つの測定ヘッドを有するタイヤ試験装置の第１実施形態の側面図である。 タイヤの断面図である。 図１による、試験装置の測定ヘッドによって測定されているタイヤのセクションの説明である。 図１による２つの試験装置とひっくり返し装置を備えている試験配置の説明である。 図４による試験装置の測定ヘッドによって測定されているタイヤのセクションの説明である。 第１測定位置に回転可能に取り付けられた測定ヘッドを示す、タイヤ試験装置の第２実施形態の側面図である。 図６による側面図であり、第２測定位置における回転可能に取りつけられた測定ヘッドを示す図である。 ４つの測定ヘッドを有するタイヤ試験装置の第３実施形態の側面図である。 測定方向に対して姿勢変化しないように取りつけられた２つの測定ヘッドと、２つの回転可能に取りつけられた測定ヘッドを有するタイヤ試験装置の第４実施形態を示す側面図である。 図９による側面図であり、測定方向に所定の角度で向けられ回転可能に取りつけられた測定ヘッドを示す図である。

符号の説明

１ 試験装置
１ａ 試験装置
１ｂ 試験装置
１ｃ 試験装置
１ｄ 試験装置
１ｅ 試験装置
２ ひっくり返し装置
１０ タイヤ
１１ 側壁
１２ 外側面
１３ 側壁
１４ 内側面
１５ トレッド部分
１６ ショルダー
１７ ビード
１８ 骨組み
１９ ベルト
２０ 測定ユニット
２１ 測定ヘッド
２２ 測定ヘッド
２３ 測定ヘッド
２４ 測定ヘッド
３０ 位置決め手段
３１ 軸方向調整ユニット
３２ 軸方向調整ユニット
３３ 軸方向調整ユニット
３４ 軸方向調整ユニット
３５ 半径方向調整ユニット
３６ 半径方向調整ユニット
３７ 半径方向調整ユニット
３８ 半径方向調整ユニット
４０ 圧力室
５０ サブフレーム
５１ 回転装置
Ｅ 赤道面
Ｐ 試験段階／手続
Ｒ 回転軸
Ｓ 旋回軸
Ｗ 回転軸(回り軸)
ｒ 半径方向
ｚ 軸方向
α 光角
φ 調整角度
Ｉ 測定位置
ＩＩ 測定位置

Claims (30)

1. 第１側壁と第２側壁とトレッド部分とを有し、前記第１側壁と前記第２側壁と前記トレッド部分は各々が外側面と内側面と有する、タイヤを干渉測定法によって試験する装置であって、
   測定結果を生成する測定ユニットと、
   前記測定ユニットを位置決めするように構成された位置決め手段と、
   第１試験段階と第２試験段階とで前記タイヤをひっくり返すように構成されたひっくり返し装置とを備え、
   前記測定ユニットは、
   第１測定方向に向けられ、前記第１試験段階では前記第１側壁の前記外側面の一部をスキャンするように、前記第２試験段階では前記第２側壁の前記外側面の一部をスキャンするように構成された第１測定ヘッドと、
   第２測定方向に向けられ、前記第１試験段階では前記第１側壁の前記外側面の残りの部分をスキャンするように、前記第２試験段階では前記側壁の前記外側面の残りの部分をスキャンするように構成された第２測定ヘッドと、
   第３測定方向に向けられ、前記第１試験段階では少なくとも前記トレッド部分の前記内側面の一部をスキャンするように前記第２試験段階では少なくとも前記トレッド部分の前記内側面の残りの部分をスキャンするように構成された第３測定ヘッドとを有している、
   装置。
2. 前記測定ユニットは、少なくとも前記トレッド部分の前記内側面をスキャンするように構成された第４測定ヘッドを有しており、前記第４測定ヘッドは第４測定方向に向けられている、請求項１に記載の装置。
3. 前記第１測定方向および前記第２測定方向は、前記タイヤの軸方向を向いている、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記第３測定方向および／または前記第４測定方向は、前記タイヤの半径方向を向いている、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
5. 前記軸方向は鉛直方向に延びており、前記半径方向は水平方向に延びている、請求項４に記載の装置。
6. 少なくとも一つの測定ヘッドは、前記測定方向に対して姿勢変化しないように配置されている、請求項１〜５のいずれかに記載の装置。
7. 少なくとも一つの測定ヘッドは、前記測定方向に対して直角に延びる旋回軸回りを回ることができる、請求項１〜５のいずれかに記載の装置。
8. 前記測定ヘッドの１つだけが前記旋回軸の回りを回ることができる、請求項７に記載の装置。
9. 前記測定ヘッドは、第１測定位置および第２測定位置の間で回ることができ、それにより前記測定ヘッドは、前記第１測定位置から前記第２測定位置に、戻り力の作用に反して、回ることができる、請求項７または８に記載の装置。
10. 前記測定ヘッドは、前記第１測定位置において軸測定方向に向けられており、前記第２測定位置において半径測定方向に向けられている、請求項９に記載の装置。
11. 前記測定ヘッドは、前記第１測定位置において半径測定方向に向けられており、前記第２測定位置において前記半径測定方向に調整角度をなす測定方向に向けられている、請求項９に記載の装置。
12. 前記調整角度は０〜±３０度の範囲にある、請求項１１に記載の装置。
13. 前記タイヤが所定の圧力にさらされる圧力室をさらに備えている、請求項１〜１２のいずれかに記載の装置。
14. 前記タイヤが置かれるサブフレームをさらに備えている、請求項１〜１３のいずれかに記載の装置。
15. 前記位置決め手段および／または前記圧力室は、前記サブフレームに支持されている、請求項１４に記載の装置。
16. 少なくとも一つの測定ヘッドは、軸方向および／または半径方向に前記位置決め手段によって移動可能である、請求項１〜１５のいずれかに記載の装置。
17. 前記位置決め手段は、前記測定ヘッドを軸方向に移動するように構成された少なくとも一つの軸方向調整ユニットと、前記測定ヘッドを半径方向に移動するように構成された少なくとも一つの半径方向調整ユニットを有している、請求項１６に記載の装置。
18. 少なくとも２つの軸方向調整ユニットおよび／または少なくとも２つの半径方向調整ユニットを備え、それらは互いに連結されている、請求項１７に記載の装置。
19. 前記測定ユニットは、前記タイヤに対して、前記タイヤの軸方向に延びる回転軸回りに回転可能である、請求項１〜１８に記載の装置。
20. 前記サブフレームには回転装置が設けられ、前記回転装置は前記タイヤを前記回転軸回りで回すように構成されている、請求項１９に記載の装置。
21. 前記測定ヘッドの各々は、
    前記タイヤを照らすための照明部材と、
    前記タイヤから反射してきた光ビームに干渉を生じさせるように構成されたシアリング部材と、
    前記シアリング部材の光路内に配置され、前記干渉光ビームを記録するための電子的画像センサとを有している、請求項１〜２０のいずれかに記載の装置。
22. 前記測定ユニットおよび／または前記位置決め手段および／または前記回転装置および／または前記圧力室内の圧力を制御し、さらに前記測定結果を評価するように構成された制御・評価ユニットをさらに備えている、請求項１に記載の装置。
23. 前記制御・評価ユニットはフレームグラバーを有しており、前記フレームグラバーは前記測定ヘッドの前記画像センサによってキャプチャされた前記画像を記憶するように構成されている、請求項２２に記載の装置。
24. タイヤを試験するための試験配置であっって、
    試験手順にしたがって順番に配置されている請求項１〜２３のいずれか一つに係る少なくとも２つの試験装置を有する試験装置と、
    前記タイヤをひっくり返すことができるひっくり返し装置とを備え、
    前記ひっくり返し装置は、前記２つの試験装置間で試験手順にしたがって配置されている、試験配置。
25. 請求項１〜２３に係る少なくとも一つの試験装置によってタイヤを試験する方法であって、
    ａ) 多くの測定セクションに分割される第１側壁、第２側壁およびトレッド部分を有し、試験対象のタイヤが試験装置に配置され、
    ｂ)前記第１測定ヘッドが、前記両側壁の前記外側面をスキャンできるように、測定位置に位置決めされ、さらに第１測定方向に向けられ、
    ｃ)前記第２測定ヘッドが、前記両側壁の前記外側面をスキャンできるように、測定位置に位置決めされ、さらに第２測定方向に向けられ、
    ｄ)前記第３測定ヘッドが、少なくとも前記トレッド部分の前記内側面をスキャンできるように、測定位置に位置決めされ、さらに第３測定方向に向けられ、
    ｅ)第１試験段階では、前記タイヤは前記回転軸回りを前記測定ヘッドに対して断続的に回らされ、前記測定ヘッドによってセクションごとにスキャンされ、
    前記第１測定ヘッドが、前記第１側壁の前記外側面における測定セクションの一部分をスキャンし、
    前記第２測定ヘッドが、前記第１側壁の前記外側面における測定セクションの残りの部分をスキャンし、
    前記第３測定ヘッドが、少なくとも前記トレッド部分における前記内側面における測定セクションの一部分をスキャンし、
    ｆ)前記タイヤがひっくり返され、
    ｇ)第２試験段階では、前記タイヤが前記回転軸の回りを前記測定ヘッドに対して回らされ、前記測定ヘッドによってセクションごとにスキャンされ、
    前記第１測定ヘッドが、前記第２側壁の前記外側面における測定セクションの一部分をスキャンし、
    前記第２測定ヘッドが、前記第２側壁の前記外側面における測定セクションの残りの部分をスキャンし、
    前記第３測定ヘッドが、少なくとも前記トレッド部分の前記内側面の測定セクションの残りの部分をスキャンする、
    方法。
26. 前記測定セクションが偶数である、請求項２５に記載の方法。
27. 前記第１試験段階は第１試験装置で実行され、前記第２試験段階は第２試験装置で実行される、請求項２５または２６に記載の方法。
28. 前記測定セクションは、前記測定ヘッドによって同時にスキャンされる、請求項２５〜２７のいずれかに記載の方法。
29. 前記タイヤは、圧力室内に配置され、所定の圧力にさらされる、請求項２５〜２８のいずれかに記載の方法。
30. 前記測定ヘッドは、前記圧力室内の圧力変化の結果として生じる前記タイヤの変形の干渉計による記録をキャプチャする、請求項２９に記載の方法。

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