JP5628668B2 - 円筒形状の被測定体の測定装置及び測定方法並びにタイヤ外観検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、円筒形状の被測定体の寸法及び形状測定に関するもので、例えばタイヤの寸法や形状などを自動で測定し算出する装置とその方法に関する。

従来、タイヤの寸法を測定する場合には、ものさし、三角定規や巻尺などを用いて手作業でタイヤの各部の寸法を測定していた。また、タイヤの寸法を測定する手段として、特許文献１に提案されているような、ＣＣＤカメラを用いて画像処理を施し、あらかじめ識別装置に記憶させた複数のパターンと画像処理により得られた所定のパターンとを比較しタイヤを識別することによりタイヤの寸法を測定する方法がある。

特開平７−３９８２７号公報

しかしながら、ものさし等の測定器を用いた人の手による測定では、測定器の読取りの誤り、被測定物に測定器をあてがう測定位置の位置決め誤差など測定のばらつきが避けられないだけでなく測定における作業時間が長くなってしまう。さらに測定が接触によって行われるため、タイヤの測定においてはタイヤが変形し測定が正しく行われないなどの問題があった。また測定された寸法を別途記録媒体に入力しなくてはならないために入力忘れや入力ミスなどが生じることもある。

また、特許文献１の方法によれば人の手によるミスは回避されるが、タイヤの寸法パターンなどをあらかじめ識別装置に入力しなければならず、容易にタイヤ寸法の情報を得ることができない。

本発明は、前記課題を解決するため、タイヤの正確な寸法及び形状を自動で測定することを可能にする測定装置及び測定方法を提供する。

本発明に係る第一の形態として、円筒形状の被測定体を測定する測定装置であって、該測定装置は、支持軸を有する測定ヘッドと、前記支持軸の上下方向の可動を支持する位置決めガイドと、前記位置決めガイドの上端に取り付けられた滑車に掛け渡され、一端が前記支持軸の上端に取り付けられたワイヤーロープの他端に、前記支持軸の可動の動力として取り付けられたカウンターウェイトと、前記測定ヘッドに保持され、前記支持軸の軸心に対して測定方向が放射状に、かつ互いの測定方向が同一平面となるように、互いに所定間隔を隔てて配置される複数の第１の距離センサを備え、当該第１の距離センサから前記被測定体の中空内面までの距離を測定する内面測定器と、前記測定ヘッドに保持され、前記内面測定器の第１の距離センサのいずれか一つと測定方向が対向し、当該測定方向が対向する第１の距離センサと同一平面上に配置されるとともに前記複数の第１の距離センサに囲まれる領域の外側に当該領域より所定の距離を隔てて位置する第２の距離センサを備え、当該第２の距離センサから前記被測定体の外面までの距離を測定する外面測定器と、前記測定ヘッドの高さ方向の変位を測定する第３の距離センサを備える変位測定器と、前記内面測定器による出力に基づいて前記被測定体の中心位置を算出する位置算出手段と、前記位置算出手段の出力結果と外面測定器と変位測定器からの測定出力結果とに基づいて被測定体の寸法を算出する寸法算出手段と、内面測定器と外面測定器と変位測定器による測定出力結果から被測定体の形状を測定する形状測定手段とを備える。これにより、被測定体の寸法を測定することが可能となる。特に放射状に配置される複数の第１の距離センサを３つとすれば最小の距離センサの数で必要にして十分な測定を被測定体の内面に対して行うことができる。また、３つの距離センサの測定値を位置算出手段により処理することで被測定体の中心が求められる。さらに、前記内面測定器と外面測定器及び変位測定器の測定値と前記位置算出手段により求められた被測定体の中心とから寸法算出手段の処理により被測定体の各部寸法を測定することが可能となる。位置算出手段や寸法算出手段にコンピュータを用いると測定を行いながら算出、演算処理及びその結果をモニターに出力することが可能となり測定が可視なものとなる。また、内面測定器と変位測定器との測定値からは被測定体の内面形状を、また外面測定器と変位測定器との測定値からは被測定体の外面形状を測定することが可能となる。内面測定器と前記外面測定器と変位測定器による測定出力結果を処理する形状測定手段にコンピュータを用いると、測定を行いながら被測定体の形状をモニターに出力することが可能となる。

本発明の第一の形態に係る他の形態として、前記第１，第２及び第３の距離センサは、少なくとも１つがレーザー距離計からなる。これにより、測定点までの距離が瞬時に測定される。距離センサすべてをレーザー距離計とすることによりすべての点において正確に距離を測定することが可能となる。

本発明の第一の形態に係る他の形態として、前記測定ヘッドは、上下可動手段を備え、被測定体の上下軸方向の下端から上端まで移動する。これにより、被測定体の内、外面の形状及び寸法を立体的に測定することができる。特に内面の形状及び寸法の測定を容易に行うことが出来る。また、測定ヘッドの移動手段におもりなどを用いることで移動可能とすれば測定にかかる動力を必要としないため測定装置の設置および移動が容易となる。

本発明の第一の形態に係る他の形態として、前記第１，第２及び第３の距離センサは、互いに同期して測定を行う。これにより、各距離センサにより測定された測定値は時系列を同じくする。例えば測定の進行とともに測定値の結果を処理することが可能となる。

本発明の第一の形態に係る他の形態として、前記構成からなる測定装置を備えることを特徴とするタイヤ外観検査装置とした。
本構成からなるタイヤ外観検査装置によれば、カメラの焦点をタイヤの表面と一致させることにより得られる高精度の画像に基づいてタイヤの外観を検査する装置においてタイヤの寸法（特にタイヤの外径及び内径）を正確に測定できることからタイヤの外観検査の精度を向上させることができる。また、タイヤの外観検査においてタイヤの内面を測定する際にはカメラをタイヤ内部に挿入する必要があり、タイヤの寸法測定が不正確である場合、カメラがタイヤと接触し、カメラの破損を招く。よって、タイヤ寸法を正確に測定する装置を備えることによりカメラが損傷することを防止できる。

本発明に係る第二の形態としては、円筒形状の被測定体を測定する測定方法であって、支持軸を有する測定ヘッドと、前記支持軸の上下方向の可動を支持する位置決めガイドと、前記位置決めガイドの上端に取り付けられた滑車に掛け渡され、一端が前記支持軸の上端に取り付けられたワイヤーロープの他端に、前記支持軸の可動の動力として取り付けられたカウンターウェイトとを備え、前記測定ヘッドに保持され、前記支持軸の軸心に対して測定方向が放射状に、かつ互いの測定方向が同一平面となるように、互いに所定間隔を隔てて配置される複数の第１の距離センサを備える内面測定器により第１の距離センサから被測定体の中空内面までの距離を測定する内面測定ステップと、前記測定ヘッドに保持され、前記内面測定器の第１の距離センサのいずれか一つと測定方向が対向し、当該測定方向が対向する第１の距離センサと同一平面上に配置されるとともに、前記複数の第１の距離センサによって囲まれる領域の外側に、当該領域より所定の距離を隔てて配置する第２の距離センサを備える外面測定器により第２の距離センサから前記被測定体の外面までの距離を測定する外面測定ステップと、第３の距離センサを備える変位測定器により測定ヘッドの高さ方向の変位を測定する変位測定ステップと、前記内面測定器による測定結果から被測定体の中心位置を算出する位置算出ステップと、前記算出された被測定体の中心位置と、前記外面測定器及び第３の距離センサの測定結果とに基づいて被測定体の寸法を算出する寸法算出ステップと、内面測定器と外面測定器と変位測定器による測定出力結果から被測定体の形状を測定する形状測定ステップと、を備える。これにより、被測定体の寸法を測定することが可能となる。特に放射状に配置される複数の第１の距離センサを３つとすれば最小の距離センサの数で必要にして十分な測定を被測定体に対して測定することができる。内面測定器の内面測定ステップからの測定値を演算処理することにより被測定体の中心が求められる。また、前記内面測定ステップと外面測定ステップ及び変位測定ステップを同期して測定することで被測定体の軸高さ方向の寸法を測定することが可能となる。位置算出ステップや演算ステップをコンピュータで行うと測定を行いながら位置算出・演算ステップの結果をモニターに出力することが可能となり測定が可視なものとなる。また、被測定体の寸法及び形状を測定することが可能となる。特に放射状に配置される複数の第１の距離センサを３つとすれば最小の距離センサの数で必要にして十分な測定を被測定体の内面に対して測定することができる。また、前記内面測定ステップと外面測定ステップ及び変位測定ステップを同期して測定することで被測定体の軸高さ方向の形状を測定することが可能となる。形状測定ステップをコンピュータで行うと測定を行いながら被測定体の内面及び外面の形状をモニターに出力することが可能となる。

実施の形態に係る測定装置の外観図。 実施の形態に係る測定装置の構成図。 実施の形態に係る距離センサの配置図。 実施の形態に係る測定センサの配置図。 算出されるタイヤ寸法値を示す図。 一般化した算出方法の概念を示す測定センサ配置からタイヤ中心を導出する図。 レーザー距離計による測定概念図。 内面及び外面測定器による測定結果を示す図。 演算処理装置の処理流れ図。 他の形態に係る測定装置の構成図。

図１は本発明に係る寸法及び形状測定装置の外観図を、図２は寸法及び形状測定装置の構成図を示す。測定装置１０は、測定台１、測定ヘッド２、演算処理装置８とを備える。

測定台１は、タイヤ等の円筒形状物体Ｔを載置する載置面１ａと、高さ変位測定器６と、下部ストッパ１ｄと支柱１ｃとを備える。載置面１ａは、測定台１の上面に位置し、その中央部に逃げ部１ｉを備える。逃げ部１ｉには、下部ストッパ１ｄが設けられる。支柱１ｃは、測定台１の側方に上下方向に延在しガイド支持ステー１ｇと滑車ステー１ｈとを備える。ガイド支持ステー１ｇは、一端が支柱１ｃに固定され他端に位置決めガイド１ｂが固定される。位置決めガイド１ｂは、円筒を成し載置面１ａに対して上下方向に延在し、円筒の中心軸を載置面１ａに対して垂直となるように固定する。この位置決めガイド１ｂの中心軸の延長と、載置面１ａの交点は後述の測定における仮想の測定原点Ｏとなり、本発明の測定の基準となる。
また、滑車ステー１ｈは、支柱１ｃの上端に設けられ支柱１ｃと直交するように延在し、両端には滑車５ｂ，５ｂを備える。滑車５ｂ，５ｂにはワイヤーロープ５ａが掛け渡され、一端にカウンターウェイト（おもり）５が取付けられ、他端が測定ヘッド２の一端に取付けられる。これにより測定ヘッド２は、位置決めガイド１ｂに沿って上下方向に可動となる。また、カウンターウェイト５の重さは、本発明の測定器移動の動力となる。

測定ヘッド２は、測定ヘッド支持軸２ａと外面測定器支持アーム２ｂからなる。測定ヘッド支持軸２ａは、一端がワイヤーロープ５ａに連結され、載置面１ａに対して垂直に延出し、他端部に内面測定器３を備える。外面測定支持アーム２ｂは、Ｌ字状を呈し、Ｌ字の長片が載置面１ａと平行となるように測定ヘッド支持軸２ａと一体に組みつけられる。前記Ｌ字状の長片の端部は、後述の高さ変位測定器６と対応する被測定端部２ｄとして構成される。Ｌ字状の短片は、載置面１ａに対して垂直に延在し、端部に外面測定器４を備える。

図３は本発明に係る内面測定器３と外面測定器４を構成する距離センサの配置を示す。
内面測定器３は、３つのレーザー距離計３ａ，レーザー距離計３ｂ，レーザー距離計３ｃによって構成される。レーザー距離計３ａ，３ｂ，３ｃは、測定ヘッド支持軸２ａに対して測定方向が放射状に、かつ互いの測定方向が同一平面となるように配置される。内面測定器３のレーザー距離計３ａ，３ｂ，３ｃのうち例えばレーザー距離計３ａは、測定方向を外面測定器４に向けて取付けられる。他の２つのレーザー距離計３ｂとレーザー距離計３ｃは、互いの測定方向が相反する方向を向き、かつレーザー距離計３ａに対して直角となるように配置する。例えば、図４（ａ）に示すようにレーザー距離計３ａとレーザー距離計３ｂとをｙ軸に対して対称に配置し、レーザー距離計３ｃを前記レーザー距離計３ａ，３ｂに対して直角となるように配置してもよい。また、図４（ｂ）に示すようにレーザー距離計３ａ乃至３ｃを互いに所定間隔を隔てるように配置してもよい。即ち、内面測定器３としてのレーザー距離計３ａ，３ｂ，３ｃの配置において重要なことは、測定原点Ｏに対するレーザー距離計３ａ，３ｂ，３ｃの配置位置及び向きをあらかじめ設定し、また、レーザー距離計３ａ，３ｂ，３ｃの測定する方向を同一平面上とし、かつ放射状に向くように設置することにある。

外面測定器４は、レーザー距離計４ａにより構成される。レーザー距離計４ａは、内面測定器３としてのレーザー距離計３ａ，３ｂ，３ｃの測定する平面と同じ平面上に測定方向を向け、そのうちの１つ、例えば図３に示すようにレーザー距離計３ａと測定方向が向かい合うように配置される。本例においては、内面測定器３としてのレーザー距離計３ａと、外面測定器４としてのレーザー距離計４ａとが、タイヤＴの半径以上の距離を隔てて配置される。

高さ変位測定器６は、レーザー距離計６ａにより構成される。レーザー距離計６ａは、載置面１ａから突出しないように測定台１内部に固定され、測定方向が上方に位置する外面測定器支持アーム２ｂの被測定端部２ｄに向けられる。本構成によれば、測定ヘッド２が上下動した場合に、タイヤ高さ方向の変位を測定することができる。

即ち、内面測定器３と外面測定器４とによって測定される測定値と高さ変位測定器６によって測定されるタイヤＴの高さ方向の変位を一致させ、タイヤＴの高さ方向の形状変化を測定可能にする。
なお、高さ変位測定器６は、測定台１内部に取付けているが、測定ヘッド２の移動にともなう高さ方向の変位を測定可能な位置であれば何れに設置されても良い（図１０参照）。
なお、本実施の形態において、内面測定器３，外面測定器４及び高さ変位測定器６に用いた距離測定器の距離センサとして、レーザー距離計を用いたが、距離センサはこの限りではない。

上記構成により行われる測定は、内面測定器３のレーザー距離計３ａ，３ｂ，３ｃ、外面測定器４のレーザー距離計４ａ、高さ変位測定器６のレーザー距離計６ａがすべて同期して測定を行い、各レーザー距離計３ａ，３ｂ，３ｃ，４ａ，６ａの測定による測定値は時系列を同じくして演算処理装置８に転送される。

図５はタイヤの測定寸法及び演算寸法により定まる寸法位置を示す。
演算処理装置８は、タイヤの寸法測定において、タイヤＴのタイヤ中心Ｏ′が測定原点Ｏと一致しなくても自動的にタイヤ中心Ｏ′を測定する算出式を記憶装置内に格納し、それに基づき各部寸法を算出する。

例えば、図５に示すタイヤ外半径Ｔ１，タイヤ内半径Ｔ２，タイヤ総幅Ｔ３、タイヤ断面幅Ｔ４、タイヤトレッド幅Ｔ５、タイヤ高さＴ６及びタイヤトレッド面厚さＴ７、などを自動で演算し寸法を算出する。本実施形態では、演算処理装置８にはコンピュータを用い、算出式などを内蔵することでタイヤの寸法測定を行ったが、コンピュータ以外の演算処理装置でも、入出力、演算及び記憶を備えた装置であれば良く、前記すべてのレーザー距離計３ａ，３ｂ，３ｃ，４ａ及び６ａからの出力情報を入力、処理、演算、記憶及び出力し、各レーザー距離計３ａ，３ｂ，３ｃ，４ａ及び６ａを制御する機能を備えた機器であれば本形態と同様に自動で被測定体の寸法及び形状の測定が可能である。

図１０は他の測定装置の形態を示す。なお、上記実施形態と同一構成については同符号を用いて説明を省略する。

本例において支持部材１ｊは一端がレール９に固定され、載置面１ａに向かって延在する。支持部材１ｊは、上記実施の形態と同様に滑車ステー１ｈ、ガイド支持ステー１ｇを有し、これに加え変位測定器支持アーム１ｋを備える。ガイド支持ステー１ｇには位置決めガイド１ｂが取付けられ測定ヘッド２を支持する。また、滑車ステー１ｈの両端に取付けられた滑車５ｂ，５ｂに掛け渡されたワイヤーロープ５ａの一端は、測定ヘッド２に取付けられ、他端はカウンターウェイト５に取付けられて測定ヘッド２は上下に可動する。変位測定器支持アーム１ｋは、測定方向を測定台１方向に向けた高さ変位測定器６を備える。高さ変位測定器６は、測定ヘッド２の変位を上方から測定する。測定ヘッド２の測定ヘッド支持軸２ａは、位置決めガイド１ｂを挟んで上方及び下方にストッパを備える。上方のストッパ１ｍは、測定ヘッド２による測定の測定開始位置を規定する位置決めストッパで、下方のストッパ１ｎは、測定終了位置を規定する位置決めストッパである。上方のストッパ１ｍは、下面にスイッチ１ｆを備える。スイッチ１ｆは、測定ヘッド２が押し下げられて、測定開始位置に達した際に上方のストッパ１ｍが位置決めガイド１ｂに当接することにより押される。スイッチ１ｆは、スイッチ１ｆが開放されることにより測定開始の信号を演算処理装置８に発する。以下測定については上記実施の形態と同じである。本実施例のような測定装置２０によっても上記実施形態と同様の測定を行うことができる。但し、被測定体を載せる測定台１の載置面１ａには測定ヘッド２の備える内面測定器３が載置面１ａに位置できる逃げ部１ｉが設けられていることと、このときに外面測定器４が測定台１に接触しない大きさの測定台１を用いる必要がある。

図６は３つのレーザー距離計３ａ，３ｂ，３ｃの測定方向を放射状に向けて配置し、被測定体としてのタイヤ中心Ｏ′を算出する一般化した算出方法の概念を示す。
レーザー距離計の配置から、各レーザー距離計３ａ，３ｂ，３ｃにより測定された測定値からタイヤＴの測定点Ａ，測定点Ｂ，測定点Ｃの位置は容易に求められる。
内面測定器３により測定される測定値から、タイヤＴの中心Ｏ′を求める算出式を以下に説明する。一般に円の中心を求めるためには少なくとも同一円周上の３点の位置を特定することにより求められる。３つのレーザー距離計３ａ，３ｂ，３ｃにより測定されるタイヤＴ内面の測定点をそれぞれ、測定点Ａ，測定点Ｂ，測定点Ｃとする。図６に示すように内面測定器３のレーザー距離計３ａ，３ｂ，３ｃの各々により測定される各レーザー距離計３ａ，３ｂ，３ｃから測定点Ａ，測定点Ｂ，測定点Ｃまでの距離と、測定原点Ｏからの各レーザー距離計３ａ，３ｂ，３ｃまでの距離との和をＬａ，Ｌｂ，Ｌｃとする。測定原点Ｏから測定点Ａ，測定点Ｂ，測定点Ｃを結んだ直線とｘ軸正方向との侠角をα，β，γ（但し、−π≦α，β，γ≦π）とする。また、ｙ軸の正方向は、ｘ軸正方向から反時計周り側をｙ軸の正方向とする。

各測定点Ａ，測定点Ｂ，測定点Ｃは同一円の円周上にあるとすれば、各レーザー距離計３ａ，３ｂ，３ｃにより測定される測定原点Ｏからの測定点Ａ，Ｂ，Ｃの位置は、次のように表される。
レーザー距離計３ａの測定による測定点Ａは、Ａ(Ｘa,Ｙa)＝Ａ(Ｌa×cosα,Ｌa×sinα)、
レーザー距離計３ｂの測定による測定点Ｂは、Ｂ(Ｘb,Ｙb)＝Ｂ(Ｌb×cosβ,Ｌb×sinβ)、
レーザー距離計３ｃの測定による測定点Ｃは、Ｃ(Ｘc,Ｙc)＝Ｃ(Ｌc×cosγ,Ｌc×sinγ)、
となる。

以上から、求めるべきタイヤＴの中心をタイヤ中心Ｏ′(Ｘ,Ｙ)とすれば、タイヤ中心Ｏ′と測定点Ａ、タイヤ中心Ｏ′と測定点Ｂ、タイヤ中心Ｏ′と測定点Ｃとの距離はすべて等しいから、
まず、Ｏ′Ａ＝Ｏ′Ｂの関係から、測定点Ａと測定点Ｂからの距離が等しい直線を求めると、
ａ１Ｘ＋ｂ１Ｙ＋ｃ１＝０
と表すことができる。
ここで、ａ１＝２(Ｘa−Ｘｂ),ｂ１＝２(Ｙa−Ｙｂ),ｃ１＝Ｘｂ２−Ｘa２＋Ｙｂ２−Ｙa２
次に、Ｏ′Ｂ＝Ｏ′Ｃの関係から、同様に、測定点Ｂと測定点Ｃからの距離が等しい直線を求めると
ａ２Ｘ＋ｂ２Ｙ＋ｃ２＝０
と表される。
ここで、ａ２＝２(Ｘｂ−Ｘｃ),ｂ２＝２(Ｙｂ−Ｙｃ),ｃ２＝Ｘｃ２−Ｘｂ２＋Ｙｃ２−Ｙｂ２
上記Ｏ′Ａ＝Ｏ′Ｂ、Ｏ′Ｂ＝Ｏ′Ｃの関係から測定点Ａ，Ｂと測定点Ｂ，Ｃそれぞれの点から距離が等しい２つの直線の式により、その交点を求めることで、タイヤ中心Ｏ′の位置が定まる。
Ｘ＝（ｃ２ｂ１−ｃ１ｂ２）/（ａ１ｂ２−ａ２ｂ１）
Ｙ＝（ｃ２ａ１−ｃ１ａ２）/（ａ２ｂ１−ａ１ｂ２）
となり、上記式により求められる値はタイヤ中心Ｏ′(Ｘ,Ｙ)の位置を表している。

本形態では上記に示した円の中心を求める一般式(Ｘ,Ｙ)の演算を簡素化するために、図３に示すようにレーザー距離計３ａ，３ｂ，３ｃを配置する。

レーザー距離計３ａ，３ｂ，３ｃのうち、レーザー距離計３ａは外面測定器４のレーザー距離計４ａと対向するように配置し、このレーザー距離計３ａとレーザー距離計４ａを結ぶ直線の延長が測定台１の測定原点Ｏを通るようにレーザー距離計３ａとレーザー距離計４ａとを配置する。前記延長線上をｘ軸とし、測定原点Ｏからレーザー距離計４ａの位置する向きをｘ軸正方向とし、ｘ軸と直交し測定原点Ｏを通過する直線をｙ軸とする。図３に示すようにレーザー距離計３ｂ及びレーザー距離計３ｃはｙ軸上に位置し、ｘ軸に対して対称となるように配置され、互いに測定方向がタイヤ内面を向くように配置される。

上記配置により、測定点Ａ、測定点Ｂ、測定点Ｃは次のように表すことができる。
測定点Ａは、Ａ(Ｘa,Ｙa)＝Ａ(Ｌa,０)、
測定点Ｂは、Ｂ(Ｘb,Ｙb)＝Ｂ(０,Ｌb)、
測定点Ｃは、Ｃ(Ｘc,Ｙc)＝Ｃ(０,-Ｌc)、
上記条件を先で導いた円の中心を求める一般式に代入すると
ここでａ１＝２×(Ｘa),ｂ１＝２×(−Ｙｂ) ,ｃ１＝−Ｘa２＋Ｙｂ２
ａ２＝０ ,ｂ２＝２×(Ｙｂ−Ｙｃ),ｃ２＝ Ｙc２−Ｙｂ２
となり、簡素化されて上記式を下記式に代入することによりタイヤ中心Ｏ′を求めることが可能となる。
Ｘ＝（ｃ２ｂ１−ｃ１ｂ２）/（ａ１ｂ２）
Ｙ＝（ｃ２ａ１）/（−ａ１ｂ２）
ゆえに
Ｏ′(Ｘ,Ｙ)＝Ｏ′(（ｃ２ｂ１−ｃ１ｂ２）/（ａ１ｂ２）, （ｃ２ａ１）/（−ａ１ｂ２）)
で表される。

以上より、一般式に比べ演算項目を減少させることができる。特に、演算寸法を用いる場合には演算の必要回数が少ないほどその精度は向上する。さらに図６に示すような配置などの場合には、演算に三角関数を用いる必要があるため一般化した算出式を用いるよりも図３に示したレーザー距離計３ａ，３ｂ，３ｃのような配置を用いることが望ましい。

上記算出式により、タイヤ中心Ｏ′はレーザー距離計３ａ，３ｂ，３ｃの測定値から算出可能となる。算出された結果に基づいて、各測定点と、新たに定まったタイヤ中心Ｏ′との距離を演算処理装置８により求めることでタイヤＴの諸寸法（図５）を算出することができる。

図７は内面測定器３及び外面測定器４によりタイヤＴが測定される測定の概念を示す。また、図９は測定における測定開始から演算処理装置８への測定処理の流れを示す。以下に測定の手順を示す。

第一に測定者がタイヤＴを測定台１の載置面１ａ上に載せる。この場合、タイヤＴの中心Ｏ′と、測定原点Ｏとを一致させる必要はない。次に、測定員が測定ヘッド２を測定待機位置から測定開始位置まで押し下げる。このとき測定ヘッド２に設置された内面測定器３は、測定台１の逃げ部１ｉまで下降し、測定開始位置である下部ストッパ１ｄに当接する。これにより内面測定器３と外面測定器４とが、載置面１ａよりも下方に位置するため、タイヤＴの下端から測定を行うことが可能となる。

測定員によって押し下げられた測定ヘッド２が、測定台１の載置面１ａより下方の測定開始位置に到達すると下部ストッパ１ｄに設けられた測定開始のためのスイッチ１ｆが押下される。一度押下されたスイッチ１ｆはスイッチが開放されることにより演算処理装置８がすべてのレーザー距離計３ａ，３ｂ，３ｃ，４ａ，６ａに測定開始の信号を送り、測定が同期して開始される。

この状態において測定員が手を放すことにより、測定ヘッド２は、カウンターウェイト５の重さにより徐々に上昇する。この上昇により内面測定器３は、タイヤＴの載置面１ａとの接触面側を測定し、タイヤ側面からビード形状、タイヤ内面形状を測定し、載置面側と対をなすビード形状及びタイヤ側面の距離を測定する。
なお、内面測定器３と外面測定器４及び高さ変位測定器６としてのレーザー距離計３ａ，３ｂ，３ｃ，４ａ，６ａによる測定は、測定ヘッド２の上昇速度の高低により測定の精度が決定される。このため、必要とする測定精度に合わせて測定ヘッド２とカウンターウェイト５の力の釣り合いからカウンターウェイト５の重さを調節して測定ヘッド２の上昇速度を適宜定めれば良い。

図８は、レーザー距離計３ａ或いは３ｂ，３ｃにより出力される内面測定の測定結果とレーザー距離計４ａにより測定される外面測定の結果を示す。
前記タイヤ内面の測定により、タイヤ中心Ｏ′が、演算処理装置８に内蔵した位置算出式により算出される。この算出した演算値に基づきタイヤ内径（Ｔ２×２）及び、タイヤ奥行きＴ８が算出される。また、内面測定器３の上方への移動により、測定点の位置が変化するため、各測定点Ａ，Ｂ，Ｃにおけるタイヤ横断面方向の形状を得ることができる。これにより、タイヤＴが図外のホイールに密着する部分のビード形状が測定される。さらにタイヤトレッド面の裏面の奥行き形状を測定することができる（図８（ｂ）参照）。

一方、外面測定器４は、測定ヘッド２の上昇に従いタイヤ側面からショルダー部及びトレッド面の形状を測定し、載置面側と対をなすショルダー部及びタイヤ側面を測定する。

外面測定器４のタイヤ外面の測定により、タイヤ表面形状を測定して（図８（ａ）参照）トレッド面幅Ｔ５、タイヤ断面幅Ｔ４及びタイヤ総幅Ｔ３を測定することができる。また、外面測定器４のレーザー距離計４ａの位置と測定原点Ｏとの関係は測定ヘッド２へのレーザー距離計４ａの取付けにより決まるので、測定原点Ｏから外面測定器４までの距離から、測定原点Ｏから測定点Ａまでの距離Ｌａと、外面測定器４によって測定された距離Ｌｄとを減じることで測定点Ａにおける近似のタイヤトレッド面厚さＴ７及びタイヤ外径（Ｔ１×２）が測定できる。さらに算出されたタイヤ外径と内面測定器３の測定によるタイヤ内径によってタイヤ高さＴ６が算出される（図５参照）。

高さ変位測定器６は、上記測定においてレーザー距離計３ａ，３ｂ，３ｃ及び４ａの測定値を高さ方向の変化と一致させ、測定値をタイヤ幅方向の測定に変換する。

演算処理装置８は、タイヤＴの幅方向の変位に伴う内面測定器３のレーザー距離計３ａ，３ｂ，３ｃと外面測定器４のレーザー距離計４ａと、高さ変位測定器６のレーザー距離計６ａとにより同期して出力される測定値を、測定とともに演算処理装置８内に格納される位置及び寸法算出式により演算を行って測定値を所定の出力値に変換する。なお、上記測定において演算処理装置８は、著しく変化した測定値については無視をする。

上記説明のように、算出式によりタイヤ中心Ｏ′を求め、タイヤの諸寸法情報を算出或いは処理した後、後工程の検査器に転送する。

以上の過程を経て、内面測定器３と外面測定器４の測定平面がタイヤＴの上端面側の測定が終了した後に、測定ヘッド２はさらに上昇し上部ストッパ１ｅに当接して静止する。測定ヘッド２の静止によりレーザー距離計６ａの測定値が変化ゼロになると、演算処理装置８は測定終了の信号を内面測定器３、外面測定器４及び高さ変位測定器６に送りタイヤＴの測定が完了する。

なお、本実施形態では演算手段と形状測定手段の両方を付加して、寸法と形状の両方を測定するとして説明したが、何れか一方の手段を付加に、いずれか一方を測定するようにしても良い。

以上説明したように、本発明の装置によればタイヤに限らず配管、フランジ等の中空の、つまり被測定体の中心軸に対してその横断面が円により内面及び外面が形成されるものであれば、装置の測定台に載せ、測定ヘッドを下げるだけで内径、外径及び幅などの所定の寸法及び形状の測定を自動で精度良く行うことが可能であり、本装置では測定機器にかかる電源以外に電気的な動力を必要としないため静粛に設置場所を選ばず測定を行うことができる。

１ 測定台、１ａ 載置面、１ｂ 位置決めガイド、１ｃ 支柱、
１ｄ 下部ストッパ、１ｅ 上部ストッパ、１ｆ スイッチ、
１ｇ ガイド支持ステー、１ｈ 滑車ステー、ｉ 逃げ部、
１ｊ 支持部材、１ｋ 変位測定器支持アーム、１ｍ 上方のストッパ、
１ｎ 下方のストッパ、２ 測定ヘッド、２ａ 測定ヘッド支持軸、
２ｂ 外面測定器支持アーム、２ｄ 被測定端部、３ 内面測定器、
３ａ レーザー距離計、３ｂ レーザー距離計、３ｃ レーザー距離計、
４ 外面測定器、４ａ レーザー距離計、５ カウンターウェイト、
５ａ ワイヤロープ、５ｂ 滑車、６ 高さ変位測定器、
６ａ レーザー距離計、８ 演算処理装置、９ レール、１０ 測定装置、
２０ 他の形態の測定装置、Ｏ 測定原点、Ｏ′ タイヤ中心、
Ｔ タイヤ、Ｔ１ タイヤ外半径、Ｔ２ タイヤ内半径、
Ｔ３ タイヤ総幅、Ｔ４ タイヤ断面幅、Ｔ５ タイヤトレッド幅、
Ｔ６ タイヤ高さ、Ｔ７ タイヤトレッド面厚さ、Ｔ８ タイヤ奥行き、
Ｔ９ リム接触面幅。

Claims (6)

1. 円筒形状の被測定体を測定する測定装置であって、
   該測定装置は、支持軸を有する測定ヘッドと、
   前記支持軸の上下方向の可動を支持する位置決めガイドと、
   前記位置決めガイドの上端に取り付けられた滑車に掛け渡され、一端が前記支持軸の上端に取り付けられたワイヤーロープの他端に、前記支持軸の可動の動力として取り付けられたカウンターウェイトと、
   前記測定ヘッドに保持され、前記支持軸の軸心に対して測定方向が放射状に、かつ互いの測定方向が同一平面となるように、互いに所定間隔を隔てて配置される複数の第１の距離センサを備え、当該第１の距離センサから前記被測定体の中空内面までの距離を測定する内面測定器と、
   前記測定ヘッドに保持され、前記内面測定器の第１の距離センサのいずれか一つと測定方向が対向し、当該測定方向が対向する第１の距離センサと同一平面上に配置されるとともに前記複数の第１の距離センサに囲まれる領域の外側に当該領域より所定の距離を隔てて位置する第２の距離センサを備え、当該第２の距離センサから前記被測定体の外面までの距離を測定する外面測定器と、
   前記測定ヘッドの高さ方向の変位を測定する第３の距離センサを備える変位測定器と、
   前記内面測定器による出力に基づいて前記被測定体の中心位置を算出する位置算出手段と、
   前記位置算出手段の出力結果と外面測定器と変位測定器からの測定出力結果とに基づいて被測定体の寸法を算出する寸法算出手段と、
   内面測定器と外面測定器と変位測定器による測定出力結果から被測定体の形状を測定する形状測定手段と、
   を備えることを特徴とする測定装置。
2. 前記第１，第２及び第３の距離センサは、少なくとも１つがレーザー距離計からなることを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
3. 前記測定ヘッドは、上下可動手段を備え、被測定体の上下軸方向の下端から上端まで移動することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の測定装置。
4. 前記第１，第２及び第３の距離センサは、互いに同期して測定を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の測定装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の測定装置を備えることを特徴とするタイヤ外観検査装置。
6. 円筒形状の被測定体を測定する測定方法であって、
   支持軸を有する測定ヘッドと、前記支持軸の上下方向の可動を支持する位置決めガイドと、前記位置決めガイドの上端に取り付けられた滑車に掛け渡され、一端が前記支持軸の上端に取り付けられたワイヤーロープの他端に、前記支持軸の可動の動力として取り付けられたカウンターウェイトとを備え、前記測定ヘッドに保持され、前記支持軸の軸心に対して測定方向が放射状に、かつ互いの測定方向が同一平面となるように、互いに所定間隔を隔てて配置される複数の第１の距離センサを備える内面測定器により第１の距離センサから被測定体の中空内面までの距離を測定する内面測定ステップと、
   前記測定ヘッドに保持され、前記内面測定器の第１の距離センサのいずれか一つと測定方向が対向し、当該測定方向が対向する第１の距離センサと同一平面上に配置されるとともに、前記複数の第１の距離センサによって囲まれる領域の外側に、当該領域より所定の距離を隔てて配置する第２の距離センサを備える外面測定器により第２の距離センサから前記被測定体の外面までの距離を測定する外面測定ステップと、
   第３の距離センサを備える変位測定器により測定ヘッドの高さ方向の変位を測定する変位測定ステップと、
   前記内面測定器による測定結果から被測定体の中心位置を算出する位置算出ステップと、
   前記算出された被測定体の中心位置と、前記外面測定器及び第３の距離センサの測定結果とに基づいて被測定体の寸法を算出する寸法算出ステップと、
   内面測定器と外面測定器と変位測定器による測定出力結果から被測定体の形状を測定する形状測定ステップと、
   を備えることを特徴とする測定方法。

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