JP4818924B2 - 帯状部材の測長方法および装置 - Google Patents

Description

この発明は、２次元レーザー変位センサを用いて帯状部材の測長を行う測長方法および装置に関する。

従来の帯状部材の測長方法・装置としては、例えば、特開２００３−２８６３０号公報に記載されているようなものが知られている。

特開２００３−２８６３０号公報では、コンベアによって搬送されている連続帯状ゴム部材をカッターにより順次切断して、定尺帯状ゴム部材を次々と切り出すとともに、連続帯状ゴム部材と定尺帯状ゴム部材との間に設けられた隙間を、コンベアの上方に設置された１個のレーザーセンサで次々と検出し、これら検出結果を基に隙間間の距離を制御手段により算出することで定尺帯状ゴム部材を測長している。

しかしながら、このような従来の帯状部材の測長方法・装置にあっては、１本の光線をレーザーセンサから帯状ゴム部材に照射して隙間を検出するようにしているため、定尺帯状ゴム部材の長さを特定の幅方向位置（１点）でしか測定することができず、この結果、帯状ゴム部材の切断後に、定尺帯状ゴム部材が部分的に収縮したり、あるいは、コンベア間の移載時に部分的に変形して長さに変更があったとしても、これを検出することができないという課題があった。

この発明は、簡単な構成でありながら帯状部材の長さを所定の幅方向領域の全位置において測定することができる帯状部材の測長方法および装置を提供することを目的とする。

このような目的は、帯状部材の長手方向に対して所定角度で傾斜したレーザー光を照射する２次元レーザー変位センサと前記帯状部材とを該帯状部材の長手方向に相対的に移動させながら、該相対移動距離が一定値となる毎に前記２次元レーザー変位センサによってレーザー光と交差する帯状部材の始端および終端の位置を繰り返しそれぞれ検出し、これら検出結果から帯状部材の始端および終端の各幅方向位置における位置情報を求める工程と、前記求めた帯状部材の始端および終端の各幅方向位置における位置情報を基に各幅方向位置における帯状部材の長さを求める工程とを備えた帯状部材の測長方法により、達成することができる。

また、このような目的は、帯状部材の長手方向に対して所定角度で傾斜したレーザー光を照射することができる２次元レーザー変位センサと、該２次元レーザー変位センサと前記帯状部材とを該帯状部材の長手方向に相対的に移動させる相対移動手段と、前記相対移動手段による相対移動距離が一定値となる毎にレーザー光と交差する帯状部材の始端および終端の位置を繰り返しそれぞれ検出した検出結果が２次元レーザー変位センサから入力されると、これら検出結果から帯状部材の始端および終端の各幅方向位置における位置情報を求めるとともに、前記求めた帯状部材の始端および終端の各幅方向位置における位置情報を基に各幅方向位置における帯状部材の長さを求める制御手段とを備えた帯状部材の測長装置により、達成することもできる。

この発明においては、帯状部材に対して傾斜したレーザー光を照射する２次元レーザー変位センサと前記帯状部材とを相対移動させながら、移動距離が一定値となる毎にレーザー光と交差する帯状部材の始、終端の位置を繰り返し検出し、これら検出結果から始、終端の各幅方向位置における位置情報を求めた後、これら位置情報を基に各幅方向位置における帯状部材の長さを求めるようにしたので、レーザー光と交差する幅方向領域内の帯状部材の長さをいずれの幅方向位置においても求めることができる。しかも、この際、従来の測長装置のレーザーセンサに代えて２次元レーザー変位センサを設けるという簡単な構成で前記効果を達成することができる。

また、請求項２に記載のように構成すれば、帯状部材を成形ドラムの周囲に貼付けたときの接合部の各幅方向位置におけるラップ量を簡単な構成で容易かつ確実に求めることができる。
さらに、請求項３に記載のように構成すれば、２次元レーザー変位センサによって帯状部材の始、終端の位置を検出するときのタイミング（移動距離が一定値毎）を簡単な構成でありながら高精度とすることができる。

また、請求項４に記載のように構成すれば、帯状部材が弧状に変形していることによる誤差の発生を防止することができる。
さらに、請求項５に記載のように構成すれば、検出結果間の位置情報を簡単かつ高精度で求めることができる。

この発明の第１の実施の形態を示す帯状部材の始端を検出しているときの概略側面図である。 図１のＩ−Ｉ矢視図である。 求めた帯状部材の始、終端の位置情報を示す平面図である。 帯状部材の終端を検出しているときの概略側面図である。 図４のII−II矢視図である。 この発明の第２の実施の形態を示す帯状部材の始端を検出しているときの概略側面図である。 図６のIII−III矢視図である。

本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１〜６は、この発明の第２の実施の形態を示す図である。図１、２において、11はタイヤ成形機12の水平な主軸を表し、この主軸11は図示していない駆動モータにより必要に応じて一定速度で駆動回転される。13は前記主軸11の先端部に連結された拡縮径可能な円筒状を呈する成形ドラムを表し、この成形ドラム13の後方には前後方向に延びる水平な搬送コンベア14が設置されている。15は前記搬送コンベア14上に載置されるとともに該搬送コンベア14に平行に延びる、例えば、カーカスプライ等のタイヤ構成部材から構成された一定長の帯状部材を表し、この帯状部材15は前記搬送コンベア14が走行することで成形ドラム13に向かって、即ち、前方に搬送される。

そして、前記成形ドラム13が主軸11と共に駆動モータにより、例えば図１において反時計回りに回転されているとき、前記成形ドラム13の周速と等速で走行する搬送コンベア14によって帯状部材15が成形ドラム13の頂上に搬送されると、該帯状部材15は押付けローラ16により成形ドラム13に押し付けられ、その周囲に次々と貼付けられる。このようにして帯状部材15が成形ドラム13の周囲に貼付けられると、該帯状部材15は成形ドラム13の回転により円弧状に屈曲しながらその長手方向に移動する。

18、19は前記成形ドラム13の回転軸を含む水平面内で該成形ドラム13の前方に設置された複数、ここでは２個の２次元レーザー変位センサ（例えば、ｓｕｎｘ社製、型式ＢＬ−Ｄ１）を表し、これら２次元レーザー変位センサ18、19は成形ドラム13から前方に等距離離れて配置されるとともに、成形ドラム13の回転軸方向に一定距離離れて配置されている。この結果、前記帯状部材15が貼付けられた成形ドラム13が回転すると、該帯状部材15は２次元レーザー変位センサ18、19に対して帯状部材15の長手方向に移動することになる。前述した主軸11、成形ドラム13は全体として、２次元レーザー変位センサ18、19と前記帯状部材15とを該帯状部材15の長手方向に相対的に移動させる相対移動手段20を構成する。

ここで、前述した２次元レーザー変位センサ18、19からは直線状ではなく扇形に拡がったカーテン状（平面状）のレーザー光が照射されるため、レーザー光22、23が当たった対象物の表面には光った線（成形ドラム13の周囲に貼付けられた帯状部材15のように表面が円弧状であるときには略円弧状の曲線）が形成される。

そして、これら２次元レーザー変位センサ18、19は、レーザー光22、23、詳しくは上記光った線と交差する位置に段差、この実施の形態では帯状部材15の始端15ａまたは終端15ｂが存在していると、これら始、終端15ａ、15ｂからの反射光に基づいて該始、終端15ａ、15ｂの位置（上記光った線上での座標）が検出される。このように２次元レーザー変位センサ18、19はレーザー光22、23の範囲内（上記光った線の範囲内）に段差が入ってくると、該段差の位置を検出することができるのである。

また、上記各２次元レーザー変位センサ18、19はレーザー光22、23が成形ドラム13に貼付けられた帯状部材15の長手方向（成形ドラム13の周方向）に対して同一の所定角度Ａで傾斜配置されており、この結果、各２次元レーザー変位センサ18、19は帯状部材15の広い幅方向範囲で上記段差（始、終端15ａ、15ｂ）の位置を検出することができる。

この実施の形態では、一側の２次元レーザー変位センサ18のレーザー光22による光った線が帯状部材15の一側半分をカバーし、他側の２次元レーザー変位センサ19のレーザー光23による光った線が帯状部材15の他側半分をカバーするよう各２次元レーザー変位センサ18、19が配置され、この結果、帯状部材15は幅方向全範囲で光った線と交差することができ、これにより、始、終端15ａ、15ｂを全ての幅方向位置で検出することができる。

26は前記主軸11を介して成形ドラム13に取付けられたエンコーダを示し、このエンコーダ26は成形ドラム13の回転を検出するとともに、成形ドラム13が所定角度だけ回転し、その外周の移動距離が一定値となる毎に、パルス信号を同期信号として制御手段27に出力する。ここで、前記制御手段27はエンコーダ26から前記パルス信号が入力される毎に、具体的には入力された各パルス信号の立ち上がり時に２次元レーザー変位センサ18、19からの検出結果をサンプリングし、これら検出結果を記憶するとともに、これら記憶した検出結果を基に始、終端15ａ、15ｂの各幅方向位置における位置情報を求める。

このように成形ドラム13にエンコーダ26を取付け、該エンコーダ26からのパルス信号が入力される毎に２次元レーザー変位センサ18、19から検出結果をサンプリングすることで、２次元レーザー変位センサ18、19と前記帯状部材15との相対移動距離が一定値となる毎に帯状部材15の始、終端15ａ、15ｂの位置を繰り返しそれぞれ検出するようにすれば、２次元レーザー変位センサ18、19によって帯状部材15の始、終端15ａ、15ｂの位置を検出するときのタイミング（移動距離が一定値毎）を、簡単な構成でありながら高精度とすることができる。

ここで、前述した始端15ａの各幅方向位置における位置情報は、以下のようにして求める。即ち、図２に示すように成形ドラム13に貼付けられた帯状部材15の始端15ａが貼付け直後に成形ドラム13の回転により回転位置K1まで到達すると、エンコーダ26からのパルス信号が制御手段27に入力され、これにより、制御手段27は２次元レーザー変位センサ18、19からの検出結果をサンプリングして、この検出結果を記憶する。

具体的には、このとき、始端15ａが２次元レーザー変位センサ18、19から照射されたレーザー光22、23の他側端と交差しているため、２次元レーザー変位センサ18、19はこれら交点における始端15ａの位置P1、Q1、例えばＸＹ座標上での値を検出し、このようにして検出された始端15ａの位置P1、Q1が検出結果として制御手段27に記憶される。

その後、成形ドラム13が回転することで、成形ドラム13の外周が一定距離Ｌだけ移動し、これにより、始端15ａが回転位置K2に到達すると、前述と同様に始端15ａとレーザー光22、23との交点における位置P2、Q2が検出されて制御手段27に記憶される。その後、同様に成形ドラム13の外周が一定距離Ｌだけ移動して始端15ａが回転位置K3〜回転位置K7に到達する毎に、始端15ａとレーザー光22、23との交点における位置P3、Q3〜P7、Q7が繰り返し検出されて制御手段27に記憶される。このように制御手段27には、２次元レーザー変位センサ18、19の相対移動距離が一定値となる毎に、レーザー光22、23と交差する帯状部材15の始端15ａの位置を繰り返し検出した検出結果が入力されて記憶される。

ここで、上記位置P2、Q2〜P7、Q7の値は、回転位置K1から帯状部材15の長手方向に一定距離Ｌの１〜６倍だけずれているため、このようなずれを無くす（これら位置P2、Q2〜P7、Q7の値も回転位置K1上に位置している）よう補正する。また、２次元レーザー変位センサ18、19が検出した始端15ａは成形ドラム13の円周上において検出したものであるため、制御手段27は前述した位置P1、Q1〜P7、Q7を平面上における位置に補正する。これにより、帯状部材15が弧状に変形していることによる誤差の発生を防止することができる。このときの始端15ａにおける位置P1、Q1〜P7、Q7の値が図３に13個の点（位置P1と位置Q7とは同一点）で示されているが、これら位置P1、Q1〜P7、Q7は始端15ａの全幅をカバーしている。

次に、制御手段27は前述した複数、この実施の形態では13点の検出結果（位置P1、Q1〜P7、Q7の値）を基に最小２乗法を用いて前記検出結果（位置P1、Q1〜P7、Q7）間の位置情報を求め、帯状部材15の始端15ａの各幅方向位置における位置情報を求める。その結果が図３に、位置P1、Q1〜P7、Q7を繋ぐ曲線として表されている。このようにすれば、検出結果間の位置情報を近似的な補完を用いて簡単かつ高精度で求めることができ、例えば、前記一定距離Ｌ（サンプリング周期）が 5mmであっても、位置P1、Q1〜P7、Q7間の位置情報を 0.3mm以下の精度で求めることができる。

そして、成形ドラム13がさらに回転すると、成形ドラム13の１周長とほぼ等長である帯状部材15は成形ドラム13の周囲に全周に亘って貼付けられ、この結果、帯状部材15の始端15ａと終端15ｂとにより接合部31（図４参照）が形成されるが、この接合部31には始端15ａと終端15ｂとの間に所定の間隙が形成されたアンダーラップと、始端15ａと終端15ｂとが突き合わされているゼロラップと、始端15ａと終端15ｂとが重なり合っているオーバーラップとがある。

その後、成形ドラム13がさらに回転して貼付け直後の帯状部材15の終端15ｂが、図４、５に示すように、２次元レーザー変位センサ18、19からのレーザー光22、23と交差するようになると、制御手段27は成形ドラム13の外周が一定距離Ｌだけ移動することで始端15ａが回転位置M1〜M7に到達する毎に、２次元レーザー変位センサ18、19から終端15ｂの検出結果（位置R1、S1〜R7、S7）をサンプリングして記憶した後、これら記憶した検出結果を基に、既に説明したのと同様の演算を行って、終端15ｂの各幅方向位置における位置情報を求める。

次に、制御手段27は、図３に示すように、これら始、終端15ａ、15ｂの各幅方向位置における位置情報を基に、即ち、同一の幅方向位置における終端15ｂの位置情報の値から始端15ａの位置情報の値を減ずることを多数の幅方向位置で行うことで、各幅方向位置における帯状部材15の長さＦを求める。ここで、上記のように２次元レーザー変位センサ18、19から照射されるレーザー光22、23を帯状部材15の長手方向に対して所定角度Ａで傾斜させたので、レーザー光22、23と交差する幅方向領域、この実施の形態では帯状部材15の全幅内において、その長さＦをいずれの幅方向位置においても高精度で求めることができる。しかも、この際、従来の測長装置のレーザーセンサに代えて２次元レーザー変位センサ18、19を設けるという簡単な構成で前記効果を達成することができる。

このようにして帯状部材15の長さＦが求められると、制御手段27はこれら各幅方向位置における帯状部材15の長さＦと予め計測されている成形ドラム13の外周の１周長との差から、成形ドラム13に貼付けられた帯状部材15の接合部31の各幅方向位置におけるラップ量Ｙを求める。ここで、ラップ量Ｙとしては、上記のようなアンダー、ゼロ、オーバーラップ量があるが、このラップ量Ｙの値が許容値を超えていると、制御手段27は図示していない警報手段に信号を出力する。

ここで、例えば、特開平９−５２４６号公報に記載されているように、接合部31を監視用ＴＶカメラで撮影し、得られた映像信号を基にラップ量Ｙを求めることも可能であるが、このようにすると、装置が複雑、高価となるとともに、オーバーラップの場合には、始端15ａが終端15ｂにより隠されるため、ラップ量Ｙの測定精度が低下するという不都合がある。これに対し、上記のように各幅方向位置における帯状部材15の長さＦと成形ドラム13の１周長との差から接合部31の各幅方向位置におけるラップ量Ｙを求めるようにすれば、帯状部材15を成形ドラム13の周囲に貼付けたときの接合部31の各幅方向位置におけるラップ量Ｙを簡単な構成で容易かつ確実に求めることができる。

図６、７は、この発明の第２の実施の形態を示す図である。この実施の形態においては、水平な直線状に延びるベルトコンベア35によって帯状部材15を長手方向に搬送する一方、このベルトコンベア35の直上に２個の２次元レーザー変位センサ18、19を帯状部材15の幅方向に離して設置するとともに、これら２次元レーザー変位センサ18、19のレーザー光22、23を帯状部材15の長手方向に対して所定角度Ａで傾斜させている。

この場合には、ベルトコンベア35の作動走行により帯状部材15は２次元レーザー変位センサ18、19に対して移動するが、この移動の途中で２次元レーザー変位センサ18、19により始、終端15ａ、15ｂの位置が繰り返し検出され、その後、これら検出結果から帯状部材15の始、終端15ａ、15ｂの各幅方向位置における位置情報を求めるとともに、前記求めた帯状部材15の始、終端15ａ、15ｂの各幅方向位置における位置情報を基に各幅方向位置における帯状部材15の長さＦを求める。このように平坦なベルトコンベア35によって搬送中の帯状部材15に対してもその長さＦを容易に求めることができる。

なお、上記実施の形態においては、２次元レーザー変位センサ18、19を２個設置するようにしたが、この設置個数に特に制限はなく、長さを測定する帯状部材の幅方向範囲に合わせればよい。また、上記実施の形態においては、２次元レーザー変位センサ18、19を固定する一方、相対移動手段20によって帯状部材15をこれら２次元レーザー変位センサ18、19に対して相対移動させるようにしたが、この発明においては、帯状部材15を静止させる一方、相対移動手段により２次元レーザー変位センサ18、19を帯状部材15に対して相対的に移動させるようにしてもよい。

この発明は、帯状部材の測長を行う産業分野に適用できる。

Claims (6)

1. 帯状部材の長手方向に対して所定角度で傾斜したレーザー光を照射する２次元レーザー変位センサと前記帯状部材とを該帯状部材の長手方向に相対的に移動させながら、該相対移動距離が一定値となる毎に前記２次元レーザー変位センサによってレーザー光と交差する帯状部材の始端および終端の位置を繰り返しそれぞれ検出し、これら検出結果から帯状部材の始端および終端の各幅方向位置における位置情報を求める工程と、前記求めた帯状部材の始端および終端の各幅方向位置における位置情報を基に各幅方向位置における帯状部材の長さを求める工程とを備えたことを特徴とする帯状部材の測長方法。
2. 前記帯状部材が周囲に貼付けられた成形ドラムを回転させることで、２次元レーザー変位センサと前記帯状部材とを相対移動させているときに、成形ドラムに貼付けられた直後の帯状部材の始端および終端の位置をそれぞれ検出して各幅方向位置における帯状部材の長さを求め、これら各幅方向位置における帯状部材の長さと成形ドラムの１周長との差から成形ドラムに貼付けられた帯状部材の接合部の各幅方向位置におけるラップ量を求めるようにした請求項１記載の帯状部材の測長方法。
3. 前記成形ドラムにエンコーダを取付け、該エンコーダからのパルス信号が入力される毎に２次元レーザー変位センサから検出結果をサンプリングすることで、２次元レーザー変位センサと前記帯状部材との相対移動距離が一定値となる毎に帯状部材の始端および終端の位置を繰り返しそれぞれ検出するようにした請求項２記載の帯状部材の測長方法。
4. 前記成形ドラムの円周上において検出した帯状部材の始端および終端の位置を、平面上における位置に補正するようにした請求項２または３記載の帯状部材の測長方法。
5. 前記２次元レーザー変位センサによって検出した複数の検出結果を基に最小２乗法を用いて前記検出結果間の位置情報を求め、帯状部材の始端および終端の各幅方向位置における位置情報を求めるようにした請求項１〜４のいずれかに記載の帯状部材の測長方法。
6. 帯状部材の長手方向に対して所定角度で傾斜したレーザー光を照射することができる２次元レーザー変位センサと、該２次元レーザー変位センサと前記帯状部材とを該帯状部材の長手方向に相対的に移動させる相対移動手段と、前記相対移動手段による相対移動距離が一定値となる毎にレーザー光と交差する帯状部材の始端および終端の位置を繰り返しそれぞれ検出した検出結果が２次元レーザー変位センサから入力されると、これら検出結果から帯状部材の始端および終端の各幅方向位置における位置情報を求めるとともに、前記求めた帯状部材の始端および終端の各幅方向位置における位置情報を基に各幅方向位置における帯状部材の長さを求める制御手段とを備えたことを特徴とする帯状部材の測長装置。

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