JP5322764B2

JP5322764B2 - タイヤ成型装置

Info

Publication number: JP5322764B2
Application number: JP2009110345A
Authority: JP
Inventors: 真治味野
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2009-04-30
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2029-04-30
Also published as: JP2010260178A

Description

本発明は、成型ドラムにタイヤの構成部材としての帯状部材が巻付けられる位置を合わせて成型するタイヤ成型装置及びその方法に関する。

従来、タイヤの成型工程では、例えば、タイヤの幅寸法とほぼ同じ幅に形成された帯状部材であるカーカス、ベルト、トレッド、ビードなどのタイヤの構成部材としての帯状部材が成型ドラムに多層に巻付けられ、生タイヤとして成型されている。
例えば、成型ドラムにカーカスが巻付けられたのちに、ベルトが巻付けられ、さらにトレッドが巻付けられて重ねられて成型される。これら各タイヤ構成部材の重ね合わせは、成型ドラムの幅方向の中心と一致するように巻付けて行われる。その結果として各帯状部材同士の幅方向の中心がそれぞれ重なり、生タイヤとして成型をされる。
成型ドラムの回転軸延長方向の中心と各帯状部材が巻付けられる幅方向中心を一致させるために、従来は各帯状部材の中心位置を成型ドラムの中心位置に合わせるためのガイドが搬送装置に設けられていた。
特許文献１では、上記帯状部材の巻付けにおける中心位置の位置合わせを行う装置が公開されている。

特開平４−１４７８３５号公報

しかし、成型ドラムの回転軸延長方向の中心位置と各帯状部材の中心位置を一致させるガイドを搬送装置に設けた場合、搬送装置のガイドから成型ドラムの巻付けが開始される位置までに距離があるため、ゴムからなる帯状部材に撓みなどが生じ、成型ドラムの中心位置と帯状部材の中心位置にずれが生じてしまうおそれがある。このため、各帯状部材の層間の重なりにおいて帯状部材同士の中心位置にずれが生じてしまい、タイヤを成型する上で左右の対称性が失われてしまう。
さらに、一連の巻付けが終了した後に巻付けのサンプリング検査を行うときには、実際に巻付け終了後のタイヤをカットして断面を目視によって検査を行わなければならないなどの課題がある。

本発明は、前記課題を解決するため、タイヤを構成する帯状部材の中心位置と成型ドラムの中心位置を位置合わせするタイヤ成型装置及びその方法を提供する。

本発明の第１の形態として、タイヤを構成する帯状部材を成型ドラムの回転軸に対し交差する方向から巻付けて成型するタイヤ成型装置であって、成型ドラムに巻付けられる前の帯状部材の両縁部の位置を測定する位置測定手段と、位置測定手段により測定された両縁部の位置から帯状部材の幅方向の中心位置を算出する算出手段と、算出手段によって算出された帯状部材の中心位置と成型ドラムの回転軸延長方向の中心位置とのずれ量を検出するずれ検出手段と、ずれ検出手段により検出されたずれ量が零となるように成型ドラムと帯状部材との回転軸延長方向の相対位置を移動させる移動手段と、移動手段の移動を制御する制御手段とを備え、前記成型ドラムを前記帯状部材の搬送方向に対し傾斜するように回動させて移動させる構成とした。
本発明によれば、タイヤ成型装置が、成型ドラムに巻付けられる前の帯状部材の両縁部の位置を測定する位置測定手段と、位置測定手段により測定された両縁部の位置から帯状部材の幅方向の中心位置を算出する算出手段と、算出手段によって算出された帯状部材の中心位置と成型ドラムの回転軸延長方向の中心位置とのずれ量を検出するずれ検出手段と、ずれ検出手段により検出されたずれ量が零となるように成型ドラムと帯状部材との回転軸延長方向の相対位置を移動させる移動手段と、移動手段の移動を制御する制御手段とを備えることにより、巻付け前のずれ量を検出して成型ドラムを移動させることができるので、ゴムからなる帯状部材の撓みなどの影響を受けずに帯状部材の幅方向の中心位置と成型ドラムの回転軸延長方向の中心位置を一致させることができるとともに、成型ドラムを帯状部材の搬送方向に対し傾斜するように回動させて移動させたので、帯状部材の幅方向の中心が成型ドラムの回転軸延長方向に対し傾斜して搬送されるときに、成型ドラムを回動させて成型ドラムの中心位置を帯状部材の中心と平行にすることで成型ドラムの中心位置と帯状部材の中心位置のずれを零にするように巻付けることができる。

本発明の第２の形態として、位置測定手段は、画像を検知するカメラからなる構成とした。
本発明によれば、位置測定手段が画像センサを有するカメラからなることにより、撮像した画像に基づいて帯状部材の両縁部の位置を測定することができる。さらに、撮像された画像の範囲の中からこの部位と他の縁部の部位を同時に使用すれば、帯状部材と成型ドラムのずれ量が予測できるので、成型ドラムを移動させるときにフィードフォワードの制御を行うことができる。

本発明の第３の形態として、タイヤ成型装置は、帯状部材が成型ドラムに巻付けられる巻付けの開始から終了まで連続的に成型ドラムと帯状部材との相対位置を制御する構成とした。
本発明によれば、タイヤ成型装置が帯状部材が成型ドラムに巻付けられる巻付けの開始から終了まで連続的に成型ドラムと帯状部材との相対位置を制御することにより、帯状部材は成型ドラムの中心位置からほとんどずれることがなく自動的に巻付けられる。

本発明の第４の形態として、帯状部材を搬送する搬送手段が帯状部材の搬送方向に対して直角方向に移動する構成とした。
本発明によれば、帯状部材を搬送する搬送手段が帯状部材の搬送方向に対して直角方向に移動することにより、成型ドラムの中心位置に対して帯状部材を移動させて帯状部材の中心位置とのずれを零とすることができる。

実施の形態に係るタイヤ成型装置概略図。実施の形態に係るタイヤ成型装置側面図。実施の形態に係る位置測定手段の測定概念図。実施の形態に係るタイヤ成型装置のコンピューターのブロック図。実施の形態に係るタイヤ成型装置の処理部のフローチャート。実施の形態に係る移動手段によるずれ量の補正図。実施の形態に係る移動手段の他の形態を示す図。実施の形態に係る移動手段の他の形態を示す図。

図１は、本発明のタイヤ成型装置５０を示し、図２は、図１の側面図を示す。
図１においてタイヤ成型装置５０は、帯状部材１０を搬送する搬送手段９の長手方向の搬送ラインの搬送終端に配置され、この帯状部材１０の搬送方向Ａがタイヤ成型装置５０の成型ドラム５１の回転軸５２の延長方向Ｄに対し直交するように設置される。
本発明のタイヤ成型装置５０は、成型ドラム５１を帯状部材１０の搬送方向Ａに対して、直交方向に、すなわち、成型ドラム５１の回転軸５２の延長方向に移動させ、帯状部材１０の幅方向Ｋの中心位置Ｃ１に成型ドラム５１の上記回転軸５２の延長方向Ｄの中心位置Ｃ２とのずれ量が零となるように自動制御を行うものである。以下、これら各構成について説明する。

帯状部材１０は、所定幅でかつ所定長さのカーカス、ベルト、トレッド、ビードなどを成型ドラム５１の外周に多層に巻付けて筒状の生タイヤを構成する。
上記帯状部材１０の巻付け成型を行うタイヤ成型装置５０は、概略、ドラムベース５６と成型ドラム５１と支持脚５５とドラム回転機構６０によって構成される。
ドラムベース５６は、平面状に形成された載置面を有し、定盤などのように表面が金属で覆われた台座である。ドラムベース５６の載置面には、成型ドラム５１やドラム回転機構６０など実質的な成型を行う構成が設けられる。
２本の支持脚５５，５５は、互いに対向するようにドラムベース５６の載置面に対して垂直方向に立設される。支持脚５５，５５の下方の端部５５ａは、載置面に固定され、上方の端部５５ｂ側は、成型ドラム５１の回転軸５２を軸支する機構を備える。
成型ドラム５１は、上記支持脚５５，５５の間に位置される回転軸５２を備える。回転軸５２は、一方の支持脚５５に、回転軸５２の一端５２ａが支持され、他方の支持脚５５に、回転軸５２の他端５２ｂが支持脚５５から突出するように支持される。この他方の支持脚５５から突出した他端５２ｂには、ドラムプーリー５４が取り付けられる。

ドラム回転機構６０は、概略、回転モーター６１とモータープーリー６２とベルト６３で構成される。
回転モーター６１は、出力軸６１ａが成型ドラム５１の回転軸５２と平行になるように固定される。さらに、出力軸６１ａには、モータープーリー６２が取付けられ、ドラムプーリー５４とモータープーリー６２が一直線上になるようにドラムベース５６に固定される。
ドラムプーリー５４とモータープーリー６２には、ベルト６３が掛け渡される。
上記構成により、回転モーター６１が回転することにより、ベルト６３を介して成型ドラム５１が回転することで帯状部材１０の巻付けが行われる。なお、回転モーター６１は、図示しない制御装置によって回転が制御される。

タイヤ成型装置５０は、移動手段３０、位置測定手段２０、算出手段６とずれ検出手段７及び制御手段８によって構成される。
まず移動手段３０について説明する。
移動手段３０は、概略、リニアガイド３１と駆動モーター３４によって構成される。
リニアガイド３１は、帯状部材１０が搬送される搬送方向Ａに対し、直交する方向すなわち回転軸５２の延長方向Ｄに複数、例えば工場の床面に２本平行に敷設される。リニアガイド３１は、リニアレール３２とスライダ３３によって構成される。スライダ３３は、一本のリニアレール３２に対して２個設けられる。これらスライダ３３が、上記ドラムベース５６の四隅を支持するよう配設され、ドラムベース５６が固定される。
つまり、ドラムベース５６が、リニアガイド３１に固定され、スライダ３３がリニアレール３２上をスライドすると、成型ドラム５１が、帯状部材１０の幅方向Ｋすなわち回転軸５２の延長方向Ｄに平行に移動できる。

リニアガイド３１のスライダ３３を駆動させる駆動機構は、図外のボールネジ機構と駆動モーター３４とモーターコントローラー３５によって構成される。
図外のボールネジ機構は、ボールナットとボールネジの組み合わせによって構成され、ボールナットが上記スライダ３３の少なくとも一つと固定され、ボールネジと駆動モーター３４とが結合する。
モーターコントローラー３５は、駆動モーター３４と後述の制御手段８と接続され、制御手段８の出力する信号に従って駆動モーター３４に回転信号３５ａを出力して回転を制御する。
なお、スライダ３３の駆動方法をボールネジ機構としたが、例えば油圧装置や空圧装置などを駆動方法として構成しても良い。

次に、位置測定手段２０は、例えば２台のＣＣＤカメラ２１，２２によって構成される。
２台のＣＣＤカメラ２１，２２は、対向する支持脚５５，５５それぞれの上部から上方に向けて延設される支柱２６，２６と、支柱２６，２６の上端側に掛け渡されるフレーム２７に固定される。フレーム２７は、成型ドラム５１の回転軸５２に対して平行になるように固定される。
図２に示すように、ＣＣＤカメラ２１，２２は、帯状部材１０が回転可能な成型ドラム５１の最上面部位の巻付け開始位置５１ａのほぼ手前に位置するようにフレーム２７に取付けられる。
一方のＣＣＤカメラ２１は、帯状部材１０の一方の縁部１１を撮像し、他方のＣＣＤカメラ２２は、他方の縁部１２を撮像するように所定の間隔に離間されてフレーム２７に取付けられる。
上記のようにＣＣＤカメラ２１，２２が配置されることにより搬送される帯状部材１０の中心位置Ｃ１を測定することができる。
なお、ＣＣＤカメラは２台に限らず、幅狭の帯状部材であれば、縁部１１と縁部１２の両方を検知する１台のカメラでも良い。さらにカメラをＣＣＤカメラとしたが、撮像した画像をデジタルデータに変換できるものであればどのようなタイプのものでも良い。

算出手段６とずれ検出手段７及び制御手段８は、コンピューター１００からなり、上記ＣＣＤカメラ２１，２２が接続される。
算出手段６では、図３に示すように、ＣＣＤカメラ２１，２２の撮像した画像を処理して巻付け開始位置５１ａの手前の帯状部材１０の幅方向に延長する一点鎖線で示す線分と帯状部材１０の縁部１１，１２との交点Ｕ１，Ｕ２の位置を算出し、この縁部１１，１２の位置から帯状部材１０の中心位置Ｃ１が算出される。
例えば、画像の解析方法として、撮像した画像からエッジ処理などにより、縁部１１，１２を検出し、検出された両縁部１１，１２の位置と撮像した画像範囲の画像中心との距離などを求めることにより中心位置Ｃ１を算出することができる。なお、縁部１１，１２の検出方法は上記に限らない。

ずれ検出手段７は、算出手段６によって算出された帯状部材１０の中心位置Ｃ１の情報に基づき、成型ドラム５１の中心位置Ｃ２と帯状部材１０の中心位置Ｃ１の幅方向のずれ量δを検出する。

制御手段８は、ずれ検出手段７によって検出されたずれ量δに基づき移動手段３０にずれ量δを補正するための信号をモーターコントローラー３５に出力する。
図３に示すように、成型ドラム５１側から見て、成型ドラム５１に対し帯状部材１０がずれ量δだけ右方向にずれた状態で長手方向に搬送される状態では、ずれ量δを零とするように成型ドラム５１を右方向に移動させて、常に帯状部材１０の中心位置Ｃ１と成型ドラム５１の中心位置Ｃ２とを一致させて、多重巻きされる帯状部材１０が常に成型ドラム５１の中心に巻かれるように成型ドラム５１を制御する。

図４は、巻付けの位置合わせを行うコンピューター１００のブロック図である。
以下、図４を用いて位置合わせをする制御手段について説明する。なお、適宜図１乃至図３を用いて説明する。
コンピューター１００は、入力部１０１と、記憶手段としての記憶部１０２と、処理手段としての処理部１０４と、出力部１１０とを有する。

入力部１０１には、例えば入力手段としての図外のキーボードとＣＣＤカメラ２１，２２が接続される。

記憶部１０２は、成型ドラム５１の中心位置Ｃ２を記憶する。
例えば、図３に示すように、あらかじめ成型ドラム５１の中心位置Ｃ２に表面上にマーカーとなるラインを引いておき、このライン（中心位置Ｃ２）をＣＣＤカメラ２１，２２によって撮像することで、成型ドラム５１の中心位置Ｃ２とＣＣＤカメラ２１，２２の位置をキャリブレーションして、中心位置Ｃ２を記憶部１０２に記憶させておけば良い。

処理部１０４は、算出手段６とずれ検出手段７と制御手段８に該当する。
算出手段６を備える処理部１０４は、図３に示すように、ＣＣＤカメラ２１，２２の撮像した画像を処理して巻付け開始位置５１ａにおける帯状部材１０の縁部１１，１２の位置を検出し、この算出された縁部１１，１２の位置から帯状部材１０の中心位置Ｃ１を算出する。
また、ずれ検出手段７としての処理部１０４は、記憶部１０２の記憶する中心位置Ｃ２と中心位置Ｃ１とのずれを検出し、制御手段８がずれ量δを補正する補正信号１００ａを出力部１１０に出力する。
なお、処理部１０４については下記に詳述する。

出力部１１０は、処理部１０４によって求められたずれ量δに基づき中心位置Ｃ１と中心位置Ｃ２を一致させるための補正信号１００ａをモーターコントローラー３５に出力する。

図５は、上記構成からなる本発明の位置合わせ制御を行う処理部１０４の処理を示すフローチャートである。
図５に示すように位置合わせ制御を行う処理部１０４には、ＣＣＤカメラ２１，２２が撮像した画像が入力部１０１を介して入力される。
まず、ステップＳ１では、画像に基づいて帯状部材１０の両縁部１１，１２を検出し、検出された両縁部１１，１２の位置から中心位置Ｃ１を算出する。

次にステップＳ２では、記憶部１０２から成型ドラム５１の中心位置Ｃ２を読み出して、ステップＳ１で算出された中心位置Ｃ１とのずれの有無を検出する。ずれがある場合にはステップＳ３に進み、また、ずれがない場合にはステップＳ１に戻る。

ステップＳ３では、ずれがあった場合にはずれ量δを算出してそのずれ量δを補正信号１００ａとしてモーターコントローラー３５に出力する。

ステップＳ４では、ずれ量δを示す補正信号１００ａに基づいてモーターコントローラー３５が回転信号３５ａに変換して、駆動モーター３４を回転させて中心位置Ｃ１と中心位置Ｃ２が一致するように成型ドラム５１を例えば図３中の矢印方向Ｅに移動させてずれ量δが零となるように制御し、ステップＳ１に戻る。

つまり、巻付けの開始手前から終了までの間、ステップＳ１からステップＳ４を繰り返すことにより、帯状部材１０の中心位置Ｃ１と成型ドラム５１の中心位置Ｃ２とが常に一致するように制御される。
従って、例えば図３に示すように帯状部材１０が搬送方向に対し、成型ドラム５１側から見て右方向にずれ量δだけずれて搬送されると、成型ドラム５１が右方向にずれ量δだけ移動されるので帯状部材１０の中心位置Ｃ１と成型ドラム５１の中心位置Ｃ２を一致させることができる。
また、図６に示すように帯状部材１０が長手状の搬送方向に対し後部が左方向にやや傾斜して搬送されるような場合、巻付けの最初の補正として図中矢印Ｅ方向に移動し、その後、成型ドラム５１が徐々に左方向（図中矢印Ｆ方向）に移動されるので、帯状部材１０に幅方向に生じる撓みとあいまって、この左方向の傾斜θを修復できる。

また、移動手段３０の他の形態として、図７に示すように、帯状部材１０の中心位置Ｃ１が、搬送方向Ａに対して角度θずれるように帯状部材が１０が搬送される場合には、成型ドラム５１は回転軸５２の延長方向の移動に加えて、さらに、単独で回動可能となるようにドラムベース５６を回転機構３６で支持して図７中のＧ方向（帯状部材１０に対し巻付け角度が変更される方向）に回転して角度θのずれと一致するように回転軸５２の角度を変更するものであっても良い。
なお、本実施形態では、成型ドラム５１を移動するとして説明したが成型ドラム５１に対して搬送手段９が移動しても良い。

また、例えば、図８に示すように、タイヤ成型装置５０に移動手段３０を設けるのではなく、搬送手段９に移動手段３０を設けて帯状部材１０と成型ドラム５１の中心位置Ｃ２を一致させるようにしても良い。つまり、搬送手段９の脚１９を例えばリニアガイド３１などの上に設け、搬送手段９が帯状部材１０の搬送方向Ａに対して直角方向に移動できるようにすれば良い。このように構成しても成型ドラム５１と帯状部材１０の中心位置を一致させることができる。

なお、以上の説明において帯状部材１０を所定の幅及び所定の長さの部材としたが、本発明によれば、搬送される部材の両縁部を用いて幅方向の中心位置を算出しているので、一定の幅でなくても利用することができる。また、上記実施形態で示した複数の形態の移動手段３０をそれぞれ組み合わせることにより精度の良い制御を行うこともできる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能である。

６算出手段、７ずれ検出手段、８制御手段、９搬送手段、１０帯状部材、
１１，１２縁部、２０位置測定手段、２１，２２ＣＣＤカメラ、
３０移動手段、３１リニアガイド、３２リニアレール、３３スライダ、
３４駆動モーター、３５モーターコントローラー、５０タイヤ成型装置、
５１成型ドラム、５２回転軸、５６ドラムベース、１００コンピューター、
Ｃ１中心位置、Ｃ２中心位置。

Claims

タイヤを構成する帯状部材を成型ドラムの回転軸に対し交差する方向から巻付けて成型するタイヤ成型装置であって、
前記成型ドラムに巻付けられる前の前記帯状部材の両縁部の位置を測定する位置測定手段と、
前記位置測定手段により測定された前記両縁部の位置から前記帯状部材の幅方向の中心位置を算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出された帯状部材の中心位置と前記成型ドラムの回転軸延長方向の中心位置とのずれ量を検出するずれ検出手段と、
前記ずれ検出手段により検出されたずれ量が零となるように成型ドラムと帯状部材との前記回転軸延長方向の相対位置を移動させる移動手段と、
前記移動手段の移動を制御する制御手段とを備え、
前記成型ドラムを前記帯状部材の搬送方向に対し傾斜するように回動させて移動させることを特徴とするタイヤ成型装置。
前記位置測定手段は、画像を検知するカメラからなることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ成型装置。
前記タイヤ成型装置は、前記帯状部材が前記成型ドラムに巻付けられる巻付けの開始から終了まで連続的に成型ドラムと帯状部材との前記相対位置を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のタイヤ成型装置。
前記帯状部材を搬送する搬送手段が前記帯状部材の搬送方向に対して直角方向に移動することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ成型装置。