JP5039358B2 - スチールコード配列方向の検査方法およびそれに用いられる装置 - Google Patents

Description

本発明は、平行に配列されたスチールコードよりなるベルトプライを１枚以上積層してなるベルトを有するタイヤの、前記スチールコードの配列方向を判別してベルト構造の良否を検査する方法およびそれに用いられるスチールコード配列方向判別装置に関し、特に、簡易にスチールコードの配列方向を判別することのできるものに関する。

タイヤ製造工程において、万一、ベルトを構成する複数のベルトプライのどれかを貼り忘れたり、その種類を間違えて貼り付けたりした場合、その間違いの発見は、タイヤを加硫したあとの最終工程における、タイヤのユニフォーミエィ検査や、X線による透過検査によっており、ベルト構造の合否を専用に検査する工程は設けられていなかった。

しかしながら、これでは、不良タイヤが無駄に複数の工程を経たあとやっと工程から排除されることになるので、生産効率を阻害する。そこで、ベルトを形成した工程のすぐあとの工程で前記間違いの有無を検査することが求められていたが、安価な装置でこれを検査する方法がなく、不良タイヤがずっと後の工程で排除されることによる損失と、不良タイヤをすぐ排除するための投資コストとを比較すると、十分にペイさせることができず実用化に至っていない。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、生タイヤの状態で、ベルトプライのスチールコードの配列方向を判別するに際し、これを、簡易な方法で、しかも安価な装置で実現することのできるベルト構造の検査方法およびそれに用いられる装置を提供することを目的とする。

＜１＞は、平行に配列されたスチールコードよりなるベルトプライを１枚以上積層してなるベルトを有するタイヤの、前記スチールコードの配列方向を判別してベルト構造の良否を検査する方法において、
形成途中の生タイヤを所定軸線上に配置した後、
この状態の生タイヤの仕様に合致する仮想生タイヤを前記所定軸線上に配置した場合に、前記判別の対象となるベルトプライが最外層に位置するタイヤ幅方向領域で、このベルトプライに含まれる１本のスチールコードが延在するであろう面内に磁路を形成するよう配置された交番磁界発生手段を用いて所定の強度の交番磁界を発生させ、
前記磁路中に配置された磁気センサでこの磁路の交番磁束密度を測定し、
前記測定された交番磁束密度の周波数スペクトルにおいて、３次成分のピーク磁束密度が所定の閾値よりも小さい場合に前記ベルト構造が不良であると判定する、ベルト構造の検査方法である。

＜２＞は、＜１＞において、生タイヤを成型する工程において、所定軸線上に配置されたカーカスバンドをトロイダル状にシェーピングし、カーカスバンドにベルトプライを貼り付けたあと、前記判別を行うベルト構造の検査方法である。

＜３＞は、＜１＞もしくは＜２＞において、前記配列方向が赤道面に対する相互に逆向きであり、内側の層の幅が外側の層の幅より広い２層のベルトプライよりなるベルトを有するタイヤに対して、前記仮想生タイヤにおけるそれぞれのベルトプライのスチールコードの延在方向に磁路を形成するよう配置された２台の交番磁界発生手段を用いて両方の層に対する前記判別を行うベルト構造の検査方法である。

＜４＞は、＜１＞〜＜３＞のいずれかのベルト構造の検査方法に用いられるスチールコード配列方向判別装置であって、
前記交番磁界発生手段と、この交番磁界発生手段によって形成される磁路中に設けられ、この磁路の交番磁束密度を測定する磁気センサと、磁気センサからの交番出力波形を処理して、３次高調波成分を取り出すフィルタリング機能を有し、ベルトプライのスチールコードの配列方向を判別する判別手段とを具えるスチールコード配列方向判別装置である。

＜１＞によれば、形成途中の生タイヤを所定軸線上に配置した後、この状態のタイヤの仕様に合致する仮想タイヤを前記所定軸線上に配置した場合に、前記判別の対象となるベルトプライが最外層に位置するタイヤ幅方向領域で、このベルトプライに含まれる１本のスチールコードが延在するであろう面内に磁路を形成するよう配置された交番磁界発生手段を用いて所定の強度の交番磁界を発生させ、前記磁路中に配置された磁気センサでこの磁路の交番磁束密度を測定し、この測定結果に基づいて、前記判別の対象となるベルトプライのスチールコードの配列方向を判別するので、ベルトプライの種類の選択間違いや、ベルトプライの貼り忘れを安価な装置で実現することができる。
また、前記測定された交番磁束密度の周波数スペクトルにおいて、３次成分のピーク磁束密度が所定の閾値よりも小さい場合に前記ベルト構造が不良であると判定するので、詳細を後述するように、スチールコードの方向判別を確実に行うことができる。

＜２＞によれば、生タイヤを成型する工程において、所定軸線上に配置されたカーカスバンドをトロイダル状にシェーピングし、カーカスバンドにベルトプライを貼り付けたあと、前記判別を行うので、もし、ベルトプライの貼り間違いや貼り忘れがあった場合、すぐこれを発見することができ、工程が非効率になるのを防止することができる。

＜３＞によれば、前記配列方向が赤道面に対する相互に逆向きであり、内側の層の幅が外側の層の幅より広い２層のベルトプライよりなるベルトを有するタイヤに対して、前記仮想生タイヤにおけるそれぞれのベルトプライのスチールコードの延在方向に磁路を形成するよう配置された２台の交番磁界発生手段を用いて両方の層に対する前記判別を行うので、効率よく両方のベルトプライの方向判別を行うことができる。

＜４＞によれば、前記交番磁界発生手段と、この交番磁界発生手段によって形成される磁路中に設けられ、この磁路の交番磁束密度を測定する磁気センサと、磁気センサからの交番出力波形を処理してベルトプライのスチールコードの配列方向を判別する判別手段とを具えるので、簡易で安価な構成の装置を構成することができる。

本発明の実施形態について、図を参照して説明する。図１（ａ）は、本実施形態に係るスチールコード配列方向判別装置を示す概略平面図、図１（ｂ）は、これに対応する概略正面図であり、スチールコード配列方向判別装置１は、生タイヤ２０の周囲に形成されたベルト２１を構成する１枚以上のベルトプライ２１Ａ、２１Ｂのそれぞれのスチールコードの、タイヤ赤道面Ｅに対する配列方向を判別するよう機能し、交番磁界を形成する交番磁界発生手段２と、この交番磁界発生手段２によって形成される磁路１３中に設けられ、この磁路１３の交番磁束密度を測定する磁気センサ３と、磁気センサ３からの交番出力波形を処理して、スチールコードの方向判別を行う判別手段１１と、を具えて構成される。

ここで、磁気センサ３としてば、例えば、微少の磁束密度の変化を捉えることのできるホール素子を組み込んだセンサを用いることができる。

交番磁界発生手段２は、所定の軸線Ｌ上に配置された形成途中の生タイヤ２０の外周に近接して配置されるとともに、交番磁界を発生して磁路１３を形成する一対のヨーク４Ａ、４Ｂと、磁界生成回路５と、これらを収納するケース６とを具えて構成され、ケース６は、固定アーム７により支持されている。

ここで、ケース６は、固定アーム７に対して、回動軸Ｐの周りに回動可能に取り付けられており、前記判別の対象となっている生タイヤ２０の状態（例えば、図示の場合は、トロイダル状に形成されたカーカスバンド上にベルト２１を貼り付けた後、トレッドゴムを貼り付ける前の状態）における生タイヤ仕様に合致する仮想生タイヤを軸線Ｌ上に配置した場合の、判別対象となるベルトプライ（例えばベルトプライ２１Ａ）に含まれるスチールコードが延在するであろう面Ｆ、すなわち、軸線Ｌに直交する赤道面Ｅに対してθだけ傾斜した面の内に磁路を形成されるようセットされており、したがって、ケース６は、ヨーク４Ａ、４Ｂを結ぶ直線が赤道面Ｅに対してθだけ傾斜した面Ｆ内に含まれるようにその方向が固定される。

また、同時に、ケース６は、固定アーム７に対して、軸線Ｌ上を移動可能に取り付けられていて、前記仮想生タイヤの仕様において、判別対象にするベルトプライ（例えば内側のベルトプライ２１Ａ）が最外層となっているタイヤ幅方向領域に磁路１３が形成されるようセットされており、すなわち、図示の場合、ケース６は、ヨーク４Ａ、４Ｂを結ぶ直線が、外側のベルトプライ２１Ｂが存在しないタイヤ幅方向領域に含まれるように軸線Ｌ上の位置が固定される。

図２は、判別対象となる生タイヤ２０の状態例を示す図であり、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のｂ−ｂ断面に対応する断面図であり、また、図３（ａ）は、この状態の生タイヤ２０を半径方向外側の上方から見た平面図、図３（ｂ）は、これを半径方向外側の正面から見た正面図であり、この例の生タイヤ２０の状態は、シェーピングドラム２５上でトロイダル状に膨らんだカーカスバンド２４にベルトプライ２１Ａ、２１Ｂを、それぞれのスチールコードが、赤道面Ｅに対してθ、θ₁だけ傾斜するように貼り付けたあとの状態で、かつ、トレッドゴムＴＲが貼り付けられる前の状態の生タイヤ２０を、スチールコードの方向判別の対象とした場合の例である。

そして、この場合、内側ベルトプライ２１Ａのスチールコード方向判別のための交番磁界発生手段２と、外側ベルトプライ２１Ｂのスチールコード方向判別のための交番磁界発生手段２Ａとが相互に干渉しないよう、生タイヤ２０上の異なる周方向位置に、生タイヤ２０の外周に近接して配置される。

上記説明においては、判別対象を、トレッドゴムＴＲを貼り付ける前の状態としたが、本発明の判別方法は、磁気的測定により判別するものであるから、これを、トレッドゴムＴＲを貼り付けたあとの生タイヤとすることもできる。

図４は、本発明に係るベルト構造の検査方法の原理を示す概念図であり、図４（ａ）に示すように、ヨーク４Ａと４Ｂとを結ぶ直線を含む平面（紙面）内にスチールコード２８が延在していれば、スチールコードが透磁率の高い強磁性体であることから、磁路１３の磁束密度は高くなり、一方、図４（ｂ）に示すように、ヨーク４Ａと４Ｂとを結ぶ直線を含む平面（紙面）内に対してスチールコード２８が大きな角度で交差していたり、スチールコード２８が存在していなかったりした場合には、磁束密度は低くなり、その結果、磁路１３中に配置された磁気センサ３で検出される磁束密度には、これらの場合に応じて大きさの違いが生じる。

本発明のベルト構造の検査方法は、この原理を利用して、形成途中の生タイヤ２０を所定軸線L上に配置したあと、前述のように配置された交番磁界発生手段２を用いて所定の強度の交番磁界を発生させ、磁路１３中に配置された磁気センサ３でこの磁路１３の交番磁束密度を測定し、この測定結果に基づいて、判別の対象となるベルトプライ（例えばベルトプライ２１Ａ）のスチールコードの配列方向を判別して、ベルト構造の良否を検査するものであり、例えば、磁束密度が所定の閾値より小さければ、仕様通りの方向にスチールコードが配列されていないとしてそのベルトプライが存在しないか、もしくは、貼られるべきベルトプライの種類が間違っていると判定し、一方、磁束密度が所定の閾値より大きい場合には、仕様通りのベルトプライが形成されていると判定することができ、このようにしてベルト構造の良否の判定を行うことができる。

図５は、このようにして測定された磁気センサ３から出力される波形の周波数スペクトルを示すグラフであり、図５（ａ）は、ベルトプライのスチールコードが、磁路１３を含む平面Ｆ内に延在する場合のスペクトルであり、図５（ｂ）は、ベルトプライのスチールコードが、平面Ｆと直交する方向に延在している場合のスペクトルであり、これらのグラフによると、３次高調波成分の磁束密度の強さは、図５（ａ）のグラフではA₁と大きいのに対して、図５（ｂ）のグラフではA₂と小さく、少なくとも３次高調波成分の磁束密度の強さは、スチールコードの方向判別に利用することができることがわかる。したがって、本発明における具体的なスチールコードの方向判別方法としては、交番磁束密度における３次成分の磁束密度が、所定の閾値以上であれば、ベルト構造は「合格」で、これがこの閾値未満であれば「不合格」であると判定するのが好ましい。

ここで、スチールコードが磁路１３を含む平面F内にある場合と、ない場合とで、特に、３次高調波成分の磁束密度の強さに大きな差が生じることが実験でわかっている。すなわち、強い交番磁界をスチールコードにかけることにより、スチールコード内は飽和磁束密度に達するが、このときの磁束線は透過磁束により重畳され、高調波成分がスチールコード方向の漏れ磁束として現れ、実験結果ではスチールコードの有無による、２〜５次の範囲、特に3次の高調波成分の磁束密度の差が他の次数に比較して大きいことがわかっている。

なお、３次高調波成分の磁束密度の強さを比較するために、判別手段１１としては、磁気センサ３からの出力波形から３次高調波成分を取り出すフィルタリング機能を具えるよう構成するのが好ましい。

本発明に係る実施形態のスチールコード配列方向判別装置を示す概略図である。 判別対象となる生タイヤの状態例を示す図である。 生タイヤを半径方向外側見た図である。 本発明に係るベルト構造の検査方法の原理を示す概念図である。 磁気センサから出力される波形の周波数スペクトルを示すグラフである。

符号の説明

１ スチールコード配列方向判別装置
２、２Ａ 交番磁界発生手段
３ 磁気センサ
４Ａ、４Ｂ ヨーク
５ 磁界生成回路
６ ケース
７ 固定アーム
８ 第３層
８ａ 第３層のコード
９ 交差層
１１ 判別手段
１３ 磁路
２０ 生タイヤ
２１ ベルト
２１Ａ、２１Ｂ ベルトプライ
２４ カーカスバンド
２５ シェーピングドラム
２８ スチールコード
Ｅ タイヤ赤道面
Ｆ 磁路が形成される面
Ｌ 軸線
Ｐ 回動軸
ＴＲ トレッドゴム

Claims (4)

1. 平行に配列されたスチールコードよりなるベルトプライを１枚以上積層してなるベルトを有するタイヤの、前記スチールコードの配列方向を判別してベルト構造の良否を検査する方法において、
   形成途中の生タイヤを所定軸線上に配置した後、
   この状態の生タイヤの仕様に合致する仮想生タイヤを前記所定軸線上に配置した場合に、前記判別の対象となるベルトプライが最外層に位置するタイヤ幅方向領域で、このベルトプライに含まれる１本のスチールコードが延在するであろう面内に磁路を形成するよう配置された交番磁界発生手段を用いて所定の強度の交番磁界を発生させ、
   前記磁路中に配置された磁気センサでこの磁路の交番磁束密度を測定し、
   前記測定された交番磁束密度の周波数スペクトルにおいて、３次成分のピーク磁束密度が所定の閾値よりも小さい場合に前記ベルト構造が不良であると判定する、ベルト構造の検査方法。
2. 生タイヤを成型する工程において、所定軸線上に配置されたカーカスバンドをトロイダル状にシェーピングし、カーカスバンドにベルトプライを貼り付けたあと、前記判別を行う請求項１に記載のベルト構造の検査方法。
3. 前記配列方向が赤道面に対する相互に逆向きであり、内側の層の幅が外側の層の幅より広い２層のベルトプライよりなるベルトを有するタイヤに対して、前記仮想生タイヤにおけるそれぞれのベルトプライのスチールコードの延在方向に磁路を形成するよう配置された２台の交番磁界発生手段を用いて両方の層に対する前記判別を行う請求項１もしくは２に記載のベルト構造の検査方法。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載されたベルト構造の検査方法に用いられるスチールコード配列方向判別装置であって、
   前記交番磁界発生手段と、この交番磁界発生手段によって形成される磁路中に設けられ、この磁路の交番磁束密度を測定する磁気センサと、磁気センサからの交番出力波形を処理して、３次高調波成分を取り出すフィルタリング機能を有し、ベルトプライのスチールコードの配列方向を判別する判別手段とを具えるスチールコード配列方向判別装置。

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