JP5489697B2 - タイヤ用ダイナミックバランス検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤのダイナミックバランスを検査するための検査装置に関する。

従来から、タイヤの重量バランスを検査するための検査装置（タイヤバランサ）が公知である（例えば特許文献１及び２参照）。このような検査装置においては、リムが固定された回転軸が垂直に立設されており、リムにタイヤを取り付けた状態で回転軸を回転させながら、タイヤの重量のアンバランスによる回転軸の不釣合い力（振れ力）を回転軸の上下２箇所に設けられた２つのロードセルで検出することにより、タイヤのダイナミックバランスを測定している。

このような検査装置においては、ロードセルで検出されたアナログデータが回転軸及び回転軸の駆動部から離間した位置に設けられた演算装置に送られ、当該演算装置において増幅及びデジタル化されている。さらに、上下のロードセルで検出されたデータについて回転軸の回転位置を一致させる（上下のロードセルで検出されたそれぞれのデータを同じ回転位置に対応付ける）必要があるため、回転軸の回転位置を検出するエンコーダの出力が演算装置に入力されており、当該演算装置において、エンコーダの出力に基づいて上下のロードセルで検出されたデータの同期を取っている。

特開平４−１７２２２７号公報 特開平８−１５０７４号公報

しかしながら、上下のロードセルは、回転軸の不釣合い力を微小な電圧として検出しているため、各ロードセルで検出されたアナログデータは、ノイズの影響を受け易く測定誤差が大きくなる問題があった。すなわち、従来の検査装置においては、ロードセルから制御装置までの距離が長く、測定精度を高めることができない問題があった。特に、リムが固定された回転軸を回転させる駆動源としては、一般的に交流電動機が用いられており、このような駆動源の近くは多くのノイズが発生し得るため、タイヤのダイナミックバランスを高精度に演算するためには、ノイズの影響を無視することはできない。また、重量検出装置として、検出されたアナログデータをデジタル化して出力するデジタルロードセルも公知であるが、タイヤ用ダイナミックバランス検査装置は、前述の通り、上下のロードセルで検出されたデータ同士を同期させる必要があるため、従来のデジタルロードセルをそのまま適用することはできない。

本発明は、以上のような課題を解決すべくなされたものであり、ロードセルで検出されたデータにノイズが重畳するのを防止して測定誤差を小さくすることができるタイヤ用ダイナミックバランス検査装置を提供することを目的とする。

本発明に係るタイヤ用ダイナミックバランス検査装置は、タイヤを取り付けるリムと、前記リムに同軸状に固定され、前記リムをその中心軸回りに回転させる鉛直な回転軸と、前記回転軸の所定の第１位置において前記タイヤの重量のアンバランスによる前記回転軸の不釣合い力（以下、第１不釣合い力）を計測する第１計測ユニットと、前記第１位置と前記回転軸の軸方向に離間した、前記回転軸の第２位置において前記タイヤの重量のアンバランスによる前記回転軸の不釣合い力（以下、第２不釣合い力）を計測する第２計測ユニットと、前記回転軸の回転位置を検出し、前記第１計測ユニット及び前記第２計測ユニットのそれぞれに出力するエンコーダとを備え、前記第１計測ユニット及び前記第２計測ユニットは、前記第１不釣合い力及び前記第２不釣合い力をそれぞれ検出する第１ロードセル及び第２ロードセルと、前記第１ロードセル及び第２ロードセルでそれぞれ検出された前記第１不釣合い力及び第２不釣合い力を前記エンコーダで検出された前記回転軸の回転位置にそれぞれ対応付けられた第１及び第２デジタルデータとしてそれぞれ出力する第１制御器及び第２制御器とをそれぞれ有し、前記第１制御器と前記第２制御器とは前記エンコーダで検出された前記回転軸の回転位置に基づいて同期されているように構成されている。

上記構成によれば、回転軸の不釣合い力をそれぞれ検出する第１計測ユニット及び第２計測ユニットの第１制御器及び第２制御器のそれぞれにおいて、回転軸の第１位置及び第２位置に設けられた第１ロードセル及び第２ロードセルでそれぞれ検出された第１不釣合い力及び第２不釣合い力が入力されるとともに、回転軸の回転位置を検出するエンコーダの出力が入力されるため、第１制御器及び第２制御器のそれぞれにおいて、第１ロードセル及び第２ロードセルでそれぞれ検出された第１不釣合い力及び第２不釣合い力についてのデータを回転軸の回転位置に基づいて互いに同期させた状態でデジタルデータとして出力することができる。従って、第１計測ユニット及び第２計測ユニットからそれぞれ出力される第１及び第２デジタルデータが既に回転軸の回転位置情報を含んだデジタルデータとなる。これにより、第１計測ユニット及び第２計測ユニットと第１不釣合い力及び第２不釣合い力に基づいてダイナミックバランスを演算する演算装置との間はデジタルデータを用いてデータ送信されるため、第１計測ユニット及び第２計測ユニットと演算装置との距離に拘わらず、ロードセルで検出されたデータにノイズが重畳するのが防止され、測定誤差を小さくすることができる。

前記第１制御器及び前記第２制御器は、それぞれ、前記エンコーダで検出された前記回転軸の回転位置のうち、所定の原点位置を検出し、前記第１制御器は、計測命令を受けてから前記原点位置を検出した場合に、前記第２制御器に同期信号を出力し、前記第１制御器及び前記第２制御器は、再び前記原点位置を検出した場合に、前記第１ロードセル及び前記第２ロードセルでそれぞれ検出されたデータのサンプリングをそれぞれ開始するように構成されてもよい。

これによれば、第１制御器が計測命令を受けてから回転軸の原点位置を検出した後、１回転遅れて再度回転軸の原点位置が検出されたことにより、第１制御器及び第２制御器がともにデータのサンプリングを開始する。従って、第１制御器は、計測命令を受けた後に回転軸の原点位置を初めて検出してからデータのサンプリングを開始するまでの間に第２制御器に同期信号を出力し、第２制御器が同期信号を受けてから次に回転軸の原点位置が検出された際に第２制御器がデータのサンプリングを確実に開始させることができるため、第１制御器と第２制御器とを確実に同期させて、データのサンプリングを確実に開始させることができる。

前記第１計測ユニット及び前記第２計測ユニットからそれぞれ出力される前記第１及び第２デジタルデータに基づいて、ダイナミックバランスを演算する演算装置を備え、前記第１計測ユニット及び前記第２計測ユニットは、前記第１計測ユニット及び前記第２計測ユニットからそれぞれ出力される前記第１及び第２デジタルデータをデジタル通信線を介して前記演算装置に入力するように構成されてもよい。

これによれば、第１計測ユニット及び第２計測ユニットから出力されてから演算装置に入力されるまで、全てデジタルデータで通信されるため、第１計測ユニット及び第２計測ユニットと演算装置との間の距離に拘わらずノイズによる検出データの影響を少なくしてダイナミックバランスを高精度に演算することができる。

本発明は以上に説明したように構成され、ロードセルで検出されたデータにノイズが重畳するのを防止して測定誤差を小さくすることができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るタイヤ用ダイナミックバランス検査装置の概略構成を示す側面図である。 図１のタイヤ用ダイナミックバランス検査装置の制御系を示す概略ブロック図である。 タイヤのダイナミックバランスの態様を示す概略図である。 図１のタイヤ用ダイナミックバランス検査装置の各計測ユニットの計測タイミングを示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

図１は本発明の一実施形態に係るタイヤ用ダイナミックバランス検査装置（以下、タイヤバランサとも称する）の概略構成を示す側面図である。図１に示すように、本実施形態におけるタイヤバランサは、検査対象であるタイヤＴを取り付けるリム１を備えており、リム１に同軸状に固定された鉛直な回転軸２の回転によりタイヤＴがリム１とともに回転するように構成されている。リム１は、水平面（地面）に対して垂直（鉛直）な方向に中心軸Ｐが配置されている。

詳しくは、回転軸２は、鉛直な中心軸Ｐ回り回転可能に円筒状の筐体３に支持されている。ただし、回転軸２の支持機構は、周知であるので、簡単に説明する。回転軸２は、リム１に取り付けられたタイヤＴの重量のアンバランスに応じて中心軸Ｐが水平面に対して垂直な方向から水平面に向けて傾くことが許容されている。具体的には、筐体３は、内部に該筐体３と同軸状に設けられた軸受（図示せず）によって回転軸２を回動自在に支持している。そして、この筐体３は、タイヤＴに重量のアンバランスがない状態（タイヤＴをリム１から取り外した状態）で中心軸Ｐが水平面に対して垂直になるように、複数のトーションバー等の弾性部材４によって水平面に載置された架台（図示せず）の内壁５に弾性支持されている。この構成により、タイヤＴに重量のアンバランスがあると、回転軸２に不釣合い力（振れ力）が生じ、タイヤＴを回転させたときの遠心力が回転軸２から筐体３に伝わり、筐体３が傾く（振れる）こととなる。

回転軸２は、ベルト及びプーリ等で構成される駆動部６を介してモータ等の駆動源７に接続されている。従って、駆動源７の回転によりリム１及び回転軸２が鉛直な中心軸Ｐ回りに回転する。

さらに、本実施形態のタイヤバランサには、回転軸２の所定の第１位置２ａにおいてタイヤＴの重量のアンバランスによる回転軸２の不釣合い力（以下、第１不釣合い力）を計測する第１計測ユニット８ａと、第１位置２ａと回転軸２の中心軸Ｐ方向に離間した（第１位置２ａより下方に設けられた）、回転軸２の第２位置２ｂにおいてタイヤＴの重量のアンバランスによる回転軸２の不釣合い力（以下、第２不釣合い力）を計測する第２計測ユニット８ｂとが設けられている。また、タイヤバランサには回転軸２の回転位置を検出するエンコーダ９が設けられている。本実施形態においては、エンコーダ９は、インクリメンタル方式のロータリエンコーダが用いられる。なお、エンコーダ９は、所定の位置（例えば原点位置）に対する相対位置が検出可能である限り、例えば回転軸２の回転角度を検出してもよいし、回転時間を検出してもよいし、回転位置自体を検出してもよい。また、本実施形態におけるエンコーダ９は、ベルト及びプーリ等からなる回転伝達部２０を介して回転軸２に接続されているが、回転軸２に直接設けられていてもよいし、駆動源７の出力軸（モータ軸）に設けられていてもよい。駆動源７の出力軸の回転数と回転軸２の回転数とが異なる場合には、エンコーダ９で検出された回転位置に応じて回転軸２の回転位置が演算される。

図２は図１のタイヤ用ダイナミックバランス検査装置の制御系を示す概略ブロック図である。図１及び図２に示されるように、第１計測ユニット８ａ及び第２計測ユニット８ｂには、それぞれの位置２ａ，２ｂで回転軸２の第１及び第２不釣合い力をそれぞれ検出する第１ロードセル１０ａ及び第２ロードセル１０ｂが設けられている。第１及び第２ロードセル１０ａ，１０ｂは、各ロードセル１０ａ，１０ｂの先端部が回転軸２の各位置２ａ，２ｂに対応する筐体３の第１及び第２不釣合い力により歪みを生じる起歪体及び起歪体で生じた歪み量を電気的に検出する歪みゲージ（図示せず）をそれぞれ有している。なお、第１及び第２ロードセル１０ａ，１０ｂは回転軸２の第１及び第２不釣合い力をそれぞれ電気的に検出可能な限り、歪みゲージを用いた構成に限られず、例えば磁歪式、静電容量式、ジャイロ式等の種々のロードセルを採用可能である。

さらに、第１計測ユニット８ａ及び第２計測ユニット８ｂには、図２に示すように、第１ロードセル１０ａ及び第２ロードセル１０ｂでそれぞれ検出された第１及び第２不釣合い力をエンコーダ９で検出された回転軸２の回転位置に対応付けられた第１及び第２デジタルデータとしてそれぞれ出力する第１制御器１１ａ及び第２制御器１１ｂが設けられている。第１及び第２制御器１１ａ，１１ｂは、第１及び第２ロードセル１０ａ，１０ｂでそれぞれ検出された第１及び第２不釣合い力に関するアナログデータをそれぞれデジタル化するＡ／Ｄ変換器１２ａ，１２ｂと、当該Ａ／Ｄ変換器１２ａ，１２ｂでそれぞれ変換されたデジタルデータをエンコーダ９からの出力に基づいてそれぞれサンプリングして第１及び第２デジタルデータを生成する演算部１３ａ，１３ｂと、演算部１３ａ，１３ｂでの演算結果を後述する演算装置１５にそれぞれ送信するための通信回路１４ａ，１４ｂとを備えている。演算部１３ａ，１３ｂは、複数のデジタル入力をエンコーダ９からの出力に基づいて演算して１のデジタル出力（第１及び第２デジタルデータ）を得られるものであれば特に限定されないが、例えばエンコーダ出力に基づいて動作するＡ／Ｄ変換器を備えたプロセッサにより構成される。演算部１３ａ，１３ｂは、デジタルデータを一時記憶するメモリを備えてもよい。

演算部１３ａ，１３ｂで回転軸２の回転位置に応じてそれぞれサンプリングされた回転軸２の第１及び第２不釣合い力（タイヤＴの重量のアンバランス）に基づいた第１及び第２デジタルデータは、通信回線１４ａ，１４ｂのそれぞれから当該デジタルデータに基づいてダイナミックバランスを演算する演算装置１５にデジタル通信線１６を介して送られる。本実施形態におけるデジタル通信線１６は、例えば、バス型のマルチポイント接続が可能なデジタル通信線であるＲＳ４８５通信線を例示している。ＲＳ４８５通信線を用いた場合、演算装置１５と何れか一方の計測ユニット（本実施形態においては第１計測ユニット８ａ）とが一のＲＳ４８５通信線によって接続されるとともに、第１及び第２計測ユニット８ａ，８ｂ同士が別のＲＳ４８５通信線によって接続される。演算装置１５は、第１及び第２計測ユニット８ａ，８ｂの通信回路１４ａ，１４ｂに対してそれぞれＩＤを割り当て、当該割り当てられたＩＤを用いて通信することにより、送信時に何れの通信回路１４ａ，１４ｂへの命令かを区別するとともに受信時に何れの通信回路１４ａ，１４ｂから送られたデータであるかを認識している。なお、デジタル通信線１６であれば、その他の通信線を用いてもよいし、異なる種類の通信線を組み合わせて用いてもよい。

演算装置１５は、上記のようにして各計測ユニット８ａ，８ｂからそれぞれ得られた第１及び第２デジタルデータに基づいて、タイヤＴのダイナミックバランスを演算する。より詳しくは、回転軸２の複数回転分のデジタルデータを当該回転数で平均化し、デジタルフィルタによりノイズを除去する。ノイズが除去されたデジタルデータを後述するようにベクトル化して、タイヤＴのダイナミックバランスを演算する。

なお、演算装置１５は、タイヤＴをリム１に取り付けていない状態におけるリム１及び回転軸２のアンバランスを計測し、これを零ベクトルとして記憶しておき、タイヤＴをリム１に取り付けた状態においてそれぞれ検出された第１及び第２デジタルデータをベクトル化した際に、当該零ベクトルを差し引く演算を行うことが好ましい。これにより、リム１及び回転軸２自体が経年変化等によりアンバランスとなった場合でも、タイヤＴのダイナミックバランスを高精度に演算することができる。

タイヤＴのダイナミックバランスは、具体的には、タイヤＴの装着状態における上側のアンバランス量を示す上側アンバランス、同じく下側のアンバランス量を示す下側アンバランス、タイヤＴの静止状態におけるタイヤＴ全体のアンバランス量を示すスタティックアンバランス、及び、タイヤＴを回転軸２の中心軸Ｐ回りに回転させたときに発生するモーメントを示すカップルアンバランスが含まれる。

図３はタイヤのダイナミックバランスの態様を示す概略図である。図３（ａ）に示すように、タイヤＴを静止させた状態でタイヤＴ全体としてアンバランス重量Ａ１が生じた場合、タイヤＴのアンバランス重量Ａ１によって回転軸２にはモーメントＭ１が働くため、回転軸２の中心軸Ｐは水平面に垂直な位置よりタイヤＴのアンバランス重量Ａ１が存在する箇所が水平面に近づく方向に傾く。演算装置１５は、このようなタイヤＴの静止状態における重量のアンバランスをスタティックアンバランスとして演算する。

一方、図３（ｂ）に示すように、タイヤＴの設置状態においてタイヤＴの上面のある回転位置にアンバランス重量Ａ２が生じ且つ同じくタイヤＴの下面においてアンバランス重量Ａ２と中心軸Ｐを基準にして反対側にアンバランス重量Ａ３が生じた場合には、タイヤＴを静止させた状態ではタイヤＴ全体としてアンバランス重量Ａ１は生じない。しかし、このようなアンバランス重量Ａ２，Ａ３が存在すると、タイヤＴが回転した際に、アンバランス重量Ａ２，Ａ３のそれぞれに径方向外方への遠心力Ｆ２，Ｆ３が生じるため、タイヤＴの回転にぶれ（振れ力、すなわち不釣合い力）が生じてしまい問題となる。そこで、演算装置１５は、図３（ｃ）に示すように、これらのアンバランス重量Ａ２，Ａ３のそれぞれを上側アンバランス及び下側アンバランスとして演算するとともに、タイヤＴを回転軸２の中心軸Ｐ回りに回転させた際に生じる遠心力Ｆ２，Ｆ３により発生するモーメントＭ２をカップルアンバランスとして演算する。

上側アンバランス及び下側アンバランスについて、演算装置１５は、第１及び第２のロードセル１０ａ，１０ｂで検出された値（第１及び第２デジタルデータ）をエンコーダ９の出力に基づいてベクトル化（第１及び第２検出ベクトルＰｕ，Ｐｌを演算）し、当該第１及び第２検出ベクトルＰｕ，Ｐｌから回転軸２の中心軸Ｐの各位置２ａ，２ｂから径方向に延びる上側及び下側アンバランスベクトルＵｕ，Ｕｌを求めることにより演算する。すなわち、上側アンバランスベクトルＵｕ及び下側アンバランスベクトルＵｌは以下のように示される。

Ｕｕ＝δ_１Ｐｌ＋δ_２Ｐｕ
Ｕｌ＝γ_１Ｐｌ＋γ_２Ｐｕ
ただし、δ_１＝−Ｚｌ／ｒω^２（Ｚｕ−Ｚｌ）
δ_２＝（Ｌ−Ｚｌ）／ｒω^２（Ｚｕ−Ｚｌ））
γ_１＝Ｚｕ／ｒω^２（Ｚｕ−Ｚｌ）
γ_２＝−（Ｌ−Ｚｕ）／ｒω^２（Ｚｕ−Ｚｌ））
ここで、Ｚｌは第２位置２ｂとタイヤＴの下端面との間の距離を示し、Ｚｕは第２位置２ｂとタイヤＴの上端面との間の距離を示し、Ｌは第１位置２ａと第２位置２ｂとの間の距離を示し、ωは回転軸２の回転によるタイヤＴの角速度を示し、ｒはタイヤＴの内径（上側及び下側アンバランスの位置）を示している。

上記Ｕｕ，Ｕｌ，Ｐｕ，Ｐｌは、リム１の上面（半径ｒ’）の位置にＷｕの重りを取り付けたときのＰｕ，Ｐｌの値Ｐｕｕ，Ｐｌｕと、リム１の下面（半径ｒ’）の位置にＷｌの重りを取り付けたときのＰｕ，Ｐｌの値Ｐｌｕ，Ｐｌｌとを用いて係数δ_１，δ_２，γ_１，γ_２を演算することにより求められる。

さらに、スタティックアンバランスについて、演算装置１５は、上記で演算された上側及び下側アンバランスベクトルＵｕ，Ｕｌを用いて演算する。具体的には、スタティックアンバランスベクトルＳはＳ＝Ｕｕ＋Ｕｌで示される。

また、カップルアンバランスについても、演算装置１５は、上記で演算された上側及び下側アンバランスベクトルＵｕ，Ｕｌを用いて演算する。具体的には、カップルアンバランスベクトルＣ＝（Ｕｕ−Ｕｌ）・１／ｒ’・ｄ／２，−Ｃ＝−（Ｕｕ−Ｕｌ）・１／ｒ’・ｄ／２で示される。ここで、ｄはタイヤＴの上端面と下端面との間の距離を示す。

以上のようにダイナミックバランスに関する各アンバランス量は、ベクトル演算により求められるため、第１ロードセル１０ａ及び第２ロードセル１０ｂのそれぞれで検出された第１及び第２デジタルデータの値がタイヤＴの中心軸Ｐ回りのどの回転位置における値であるのかを正確に知る必要がある。すなわち、第１計測ユニット８ａで出力されたデータと第２計測ユニット８ｂで出力されたデータとにおいて、タイヤＴの回転位置が一致していないと、スタティックアンバランス及びカップルアンバランスの値が大きく変わってしまうため好ましくない。従って、タイヤ用のダイナミックバランス検査装置においては、上下のロードセル１０ａ，１０ｂで検出されたデータ同士を高精度に同期させる必要がある。

本実施形態においては、第１制御器１１ａと第２制御器１１ｂとがエンコーダ９で検出された回転軸２の回転位置に基づいて同期されており、第１ロードセル１０ａ及び第２ロードセル１０ｂで検出された回転軸２の第１及び第２不釣合い力（検出ベクトルＰｕ，Ｐｌ）をエンコーダ９で検出された回転軸２の回転位置に対応付けられたデジタルデータとして出力されるように構成されている。具体的には、エンコーダ９で出力されたトリガ信号（原点信号）及びクロック信号（原点位置からの変位を表す信号）がそれぞれトリガ信号送信線１８ａ，１８ｂ及びクロック信号送信線１９ａ，１９ｂを介して第１制御器１１ａ及び第２制御器１１ｂに送信される。各信号送信線１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂには、何れもデジタル通信線が用いられる。第１制御器１１ａは、エンコーダ９から送られたトリガ信号に基づいて同期信号を同期信号通信線１７を介して第２制御器１１ｂへ送信する。同期信号通信線１７には、デジタル通信線が用いられる。

上記構成によれば、回転軸２の第１及び第２不釣合い力をそれぞれ検出する第１計測ユニット８ａ及び第２計測ユニット８ｂの第１制御器１１ａ及び第２制御器１１ｂのそれぞれにおいて、回転軸２の第１位置２ａ及び第２位置２ｂに設けられた第１ロードセル１０ａ及び第２ロードセル１０ｂでそれぞれ検出された回転軸２の第１及び第２不釣合い力が入力されるとともに、回転軸２の回転位置を検出するエンコーダ９の出力が入力されるため、第１制御器１１ａ及び第２制御器１１ｂのそれぞれにおいて、第１ロードセル１０ａ及び第２ロードセル１０ｂでそれぞれ検出された回転軸２の第１及び第２不釣合い力についてのデータを回転軸２の回転位置に基づいて互いに同期させた状態で第１及び第２デジタルデータとして出力することができる。

従って、第１計測ユニット１１ａ及び第２計測ユニット１１ｂからそれぞれ出力される第１及び第２デジタルデータが既に回転軸２の回転位置情報を含んだデジタルデータとなる。これにより、第１計測ユニット８ａ及び第２計測ユニット８ｂと回転軸２の第１及び第２不釣合い力に基づいてダイナミックバランスを演算する演算装置１５との間はデジタルデータを用いてデータ送信されるため、第１計測ユニット８ａ及び第２計測ユニット８ｂと演算装置１５との距離に拘わらず、ロードセル１０ａ，１０ｂでそれぞれ検出されたデータにノイズが重畳するのが防止され、測定誤差を小さくすることができる。

さらに、第１計測ユニット８ａ及び第２計測ユニット８ｂから出力されてから演算装置１５に入力されるまで、デジタル通信線１６を介して全てデジタルデータで通信されるため、第１計測ユニット８ａ及び第２計測ユニット８ｂと演算装置１５との間の距離に拘わらずノイズによる検出データの影響を少なくしてダイナミックバランスを高精度に演算することができる。

ここで、本実施形態における第１計測ユニット８ａと第２計測ユニット８ｂとの同期方法についてより詳しく説明する。図４は図１のタイヤ用ダイナミックバランス検査装置の各計測ユニットの計測タイミングを示すグラフである。

図４に示すように、第１及び第２計測ユニット８ａ，８ｂのそれぞれは、エンコーダ９から原点位置を示すトリガ信号及び当該原点位置からの変位を表すクロック信号を受け取っている。

具体的には、例えば、トリガ信号は、回転軸２が１回転する毎に１回発振するパルス波形を有している。エンコーダ９としてインクリメンタル方式のロータリエンコーダを用いた場合、トリガ信号は回転軸２と同軸回転するエンコーダ９の回転円板の周方向に１つ設けられたスリットを通じて透過した光を受光した結果のパルス信号であるＺ相から得ることができる。本実施形態においては、パルスが立ち下がった瞬間を原点位置としている。そして、第１制御器１１ａ及び第２制御器１１ｂは、それぞれ、エンコーダ９で検出された回転軸２の回転位置のうち、所定の原点位置を計測開始のトリガ信号として検出する。

また、クロック信号は、回転軸２が１度回転する毎に１回発振するパルス波形を有している。すなわち、クロック信号は、回転軸２が１回転する毎に３６０回パルスを発振しており、原点位置からクロック信号のパルスをカウントすることにより、回転軸２（リム１に取り付けたタイヤＴ）の原点位置からの回転位置（回転角度）が検出される。エンコーダ９としてインクリメンタル方式のロータリエンコーダを用いた場合、クロック信号は回転軸２と同軸回転するエンコーダ９の回転円板の周方向に３６０個設けられたスリットを通じて透過した光を受光した結果のパルス信号であるＡ相又はＢ相から得ることができる。

第１及び第２制御器１１ａが計測を開始していない（サンプリングを行っていない）待機中において、演算装置１５は、第１制御器１１ａに対し、計測命令を送信する。そして、第１制御器１１ａは、計測命令を受けてから初めて原点位置（トリガ信号）を検出した場合に、第２制御器１１ｂに同期信号を出力し、第１制御器１１ａ及び第２制御器１１ｂは、再び原点位置（トリガ信号）を検出した場合に、第１ロードセル１０ａ及び第２ロードセル１０ｂでそれぞれ検出されたデータのサンプリングをそれぞれ開始するように構成されている。

より具体的には、計測命令を受信した第１制御器１１ａは、エンコーダ９から出力されるトリガ信号のパルスの立ち下がり（原点位置）を検出するまで待機する（同期待ち状態となる）。トリガ信号のパルスの立ち下がりを検出すると、第１制御器１１ａは、第２制御器１１ｂへ同期信号を送信する（同期信号の信号レベルを変化させる）。この際、第１制御器１１ａは計測を開始することなく、引き続き待機する（計測開始待ち状態となる）。第１制御器１１ａから同期信号を受けた第２制御器１１ｂは、次回のトリガ信号の立ち下がりに基づいて計測を開始すべく待機する（計測開始待ち状態となる）。

この後、第１及び第２制御器１１ａ，１１ｂは、次回のトリガ信号の立ち下がりをそれぞれ検出すると、同時に計測を開始する（計測中状態となる）。具体的には、第１及び第２制御器１１ａ，１１ｂトリガ信号の立ち下がりの後のクロック信号の立ち下がりに応じて、第１及び第２ロードセル１０ａ，１０ｂの各データをそれぞれサンプリングする。このように、第１及び第２制御器１１ａ，１１ｂがともに計測開始待ち状態となることにより、次回のトリガ信号の立ち下がりに基づいて同時に計測を開始することができる。

さらに、サンプリング開始後、予め設定されたサンプリング期間を経過した後は、第１及び第２制御器１１ａ，１１ｂは同時に計測を終了する（終了状態となる）。本実施形態におけるサンプリング期間は、サンプリング開始後にそれぞれ検出されたクロック信号のパルスの立ち下がりが予め定められた数だけ検出されたときをもって終了する。例えば、８回転分サンプリングし、演算装置１５においてフィルタリング及び平均値処理を行う場合、クロック信号の立ち下がり回数（サンプリング数）が３６０×８＝２８８０回検出されたときをもって終了する。なお、サンプリング期間は、クロック信号に加えて又は代えてサンプリング開始後にそれぞれ検出されたトリガ信号のパルスの数に基づいてもよい（上記例においてはトリガ信号の立ち下がり回数が７回検出された後さらにクロック信号の立ち下がり回数が３６０回検出されたときをもって終了することとしてもよい）し、別途演算装置１５等でサンプリング期間を計時又はカウントしておき、計測停止命令を第１及び／又は第２制御器１１ａ，１１ｂに送ることとしてもよい。

以上のように、第１制御器１１ａが計測命令を受けてから回転軸２の原点位置を初めて検出した後、１回転遅れて再度回転軸２の原点位置が検出されてから第１制御器１１ａ及び第２制御器１１ｂがともにデータのサンプリングを開始する。従って、第１制御器１１ａは、計測命令を受けた後に回転軸２の原点位置を初めて検出してからデータのサンプリングを開始するまでの間に第２制御器１１ｂに同期信号を出力し、第２制御器１１ｂが同期信号を受けてから次に回転軸２の原点位置が検出された際に第２制御器１１ｂがそれぞれのデータのサンプリングを確実に開始させることができるため、第１制御器１１ａと第２制御器１１ｂとを確実に同期させて、データのサンプリングを確実に開始させることができる。

本実施形態において、同期信号は、信号レベル変化後、第１制御器１１ａが検出すべき最後のクロック信号の立ち下がりを検出するまで信号レベルが維持されている。これにより、第２制御器１１ｂにおいて検出すべき最後のクロック信号の立ち下りを検出した際に、同期信号の信号レベルが計測開始前の信号レベルに復帰していない場合や、最後のクロック信号の立ち下がりを検出する前に同期信号の信号レベルが計測開始前の信号レベルに復帰した場合に、第１制御器１１ａと第２制御器１１ｂとの間で同期が取れていない（エラーが発生している）ことを検知することができる。なお、同期信号として第１制御器１１ａがトリガ信号に基づいて計測開始待ち状態になった際にパルス状の信号を第２制御器１１ｂに送信することとしてもよい。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更、修正が可能である。

本発明のタイヤ用ダイナミックバランス検査装置は、ロードセルで検出されたデータにノイズが重畳するのを防止して測定誤差を小さくするために有用である。

１ リム
２ 回転軸
２ａ 第１位置
２ｂ 第２位置
３ 筐体
４ 弾性部材
５ 架台
６ 駆動部
７ 駆動源
８ａ 第１計測ユニット
８ｂ 第２計測ユニット
９ エンコーダ
１０ａ 第１ロードセル
１０ｂ 第２ロードセル
１１ａ 第１制御器
１１ｂ 第２制御器
１２ａ，１２ｂ Ａ／Ｄ変換器
１３ａ，１３ｂ 演算部
１４ａ，１４ｂ 通信回路
１５ 演算装置
１６ デジタル通信線
１７ 同期信号通信線
１８ａ，１８ｂ トリガ信号送信線
１９ａ，１９ｂ クロック信号送信線
Ｐ 中心軸
Ｔ タイヤ

Claims (3)

1. タイヤを取り付けるリムと、
   前記リムに同軸状に固定され、前記リムをその中心軸回りに回転させる鉛直な回転軸と、
   前記回転軸の所定の第１位置において前記タイヤの重量のアンバランスによる前記回転軸の不釣合い力（以下、第１不釣合い力）を計測する第１計測ユニットと、
   前記第１位置と前記回転軸の軸方向に離間した、前記回転軸の第２位置において前記タイヤの重量のアンバランスによる前記回転軸の不釣合い力（以下、第２不釣合い力）を計測する第２計測ユニットと、
   前記回転軸の回転位置を検出し、前記第１計測ユニット及び前記第２計測ユニットのそれぞれに出力するエンコーダとを備え、
   前記第１計測ユニット及び前記第２計測ユニットは、前記第１不釣合い力及び前記第２不釣合い力をそれぞれ検出する第１ロードセル及び第２ロードセルと、前記第１ロードセル及び第２ロードセルでそれぞれ検出された前記第１不釣合い力及び前記第２不釣合い力を前記エンコーダで検出された前記回転軸の回転位置にそれぞれ対応付けられた第１及び第２デジタルデータとしてそれぞれ出力する第１制御器及び第２制御器とをそれぞれ有し、
   前記第１計測ユニット及び前記第２計測ユニットは、それぞれ、前記エンコーダから前記回転軸の回転位置のうちの所定の原点位置を示すトリガ信号及び当該原点位置からの変位を表すクロック信号を受け取るように構成され、
   前記第１制御器は、計測命令を受けてから前記トリガ信号が前記原点位置を示すまで待機する同期待ち状態と、前記トリガ信号が前記原点位置を示した場合に、前記第２制御器に同期信号を出力し、引き続き待機する計測開始待ち状態と、前記回転軸が１回転することにより前記トリガ信号が再び前記原点位置を示した場合に、前記原点位置を示した後の前記クロック信号に基づいて前記第１ロードセルで検出されたデータのサンプリングを行う計測中状態とを取り得るように構成され、
   前記第２制御器は、前記同期信号を受信した後、前記トリガ信号が前記原点位置を示すまで待機する計測開始待ち状態と、前記トリガ信号が前記原点位置を示した場合に、前記原点位置を示した後の前記クロック信号に基づいて前記第２ロードセルで検出されたデータのサンプリングを行う計測中状態とを取り得るように構成されることにより、
   前記第１制御器と前記第２制御器とが前記エンコーダで検出された前記回転軸の回転位置に基づいて同期される、タイヤ用ダイナミックバランス検査装置。
2. 前記同期信号は、前記第１制御器が前記同期待ち状態である場合において前記トリガ信号が前記原点位置を示した場合に第１の信号レベルから当該第１の信号レベルとは異なる第２の信号レベルに遷移するような信号であり、前記第２の信号レベルに遷移した後、前記第１制御器が前記計測中状態において検出すべき最後のデータをサンプリングするまで当該信号レベルが維持されるような信号である、請求項１に記載のタイヤ用ダイナミックバランス検査装置。
3. 前記第１計測ユニット及び前記第２計測ユニットからそれぞれ出力される前記第１及び第２デジタルデータに基づいて、ダイナミックバランスを演算する演算装置を備え、
   前記第１計測ユニット及び前記第２計測ユニットは、前記第１計測ユニット及び前記第２計測ユニットからそれぞれ出力される前記第１及び第２デジタルデータをデジタル通信線を介して前記演算装置に入力する、請求項１又は２に記載のタイヤ用ダイナミックバランス検査装置。

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