JP5749042B2 - グリーンタイヤのキャップトレッドのオフセットを測定する測定方法、測定装置及び測定プログラム - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ成型機リボン製法におけるグリーンタイヤのキャップトレッドのオフセットを測定する測定方法、測定装置及び測定プログラムに関する。

グリーンタイヤ製造において従来からリボン製法が用いられている。このリボン製法は、所定の断面形状の口金から連続して押し出されるゴムリボンを、円筒状またはトロイダル状成型ドラムを回転させながら、リボン貼付装置でその位置と角度を制御しつつ前記成型ドラム上で螺旋状に巻回し、これを所定の断面形状に積層して組み付ける方法である（特許文献１参照）。
この方法によれば、同じ断面形状のゴムリボンを用いて、幅及び厚さの異なる積層体を形成することができる。

ところで、前記リボン製法で製造されたグリーンタイヤには、そのプロセス或いは設備に起因するトレッド部キャップ（キャップトレッド）のオフセットにより製品不良が発生することが知られている。
そのため、従来からグリーンタイヤが成型された段階で、キャップトレッドのオフセットの検査が行われている。ただ、その検査は人の目視で確認し、オフセットがあれば、作業員が手直しをするものである。

特開２００８−２７９６０５号公報 特開２００４−１７４７６５号公報

しかしながら、センターオフセット、つまり、キャップトレッドのセンターオフセットはそれぞれ±１．５ｍｍ、±３ｍｍが限度とされており、人の目視でキャップトレッドのセンターオフセットを検査するのは作業負担が大きく作業効率上問題がある。
しかも、従来の目視による検査では、目の前にあるグリーンタイヤの検査は可能であるが、異常オフセットの兆候を経時的に掴むことはできず、またそのための手法も現在のところ確立していない。
したがって、本発明の目的はこれらの問題を解決することである。具体的にはグリーンタイヤのセンターオフセットを人の目視に頼ることなく自動的に検査し、従来のような作業負担および作業効率の低下の問題を解決することである。また、異常オフセットの兆候を経時的に把握できるようにすることである。

本発明は、回転自在なドラム上に載置されリボン製法で製造されたグリーンタイヤのキャップトレッドの形状を計測する工程と、計測結果に基づきグリーンタイヤの基準高さを算出する工程と、基準高さにおけるキャップトレッドの幅をセリアル側及び反セリアル側で算出する工程と、算出したキャップトレッドの幅に基づきキャップトレッドのセンターオフセットの異常を判断する工程と、を有し、前記基準高さを算出する工程は、グリーンタイヤの厚み値から、グリーンタイヤサイズ毎に予め決められた基準高さオフセット量を減算する工程であることを特徴とするグリーンタイヤのキャップトレッドのオフセットを測定する測定方法である。

本発明によれば、トレッド部のキャップトレッドのセット位置が変動した場合にそのオフセットを自動的に測定出来るとともに、タイヤ成型設備において、異常オフセットの兆候を経時的に把握することができる。

グリーンタイヤを製造するための従来のタイヤ成型装置の平面配置図である。 本発明の実施形態に係るグリーンタイヤのキャップトレッドのオフセットを測定する測定装置全体を模式的に示す図面であり、図２Ａは形状測定装置を、図２Ｂは制御部をそれぞれ模式的に示した図である。 形状測定装置から取り込んだ測定データに基づき制御部で行う処理を説明するため、表示部に表示した処理画面を示す図である。 制御部における処理の説明とその結果を表した表示部の表示画面である。 特定の成型ドラムで成型したグリーンタイヤについて行った、反セリアル側（OffsetL）及びセリアル側（OffsetR）のオフセット位置のデータをそれぞれ縦軸にオフセット位置、横軸にタイヤ番号を取ってグラフで表した図である。

以下、本発明のグリーンタイヤのキャップトレッドのセンターオフセットの検知をその実施形態について説明する。
本発明の実施形態の説明を行う前に、まず、本発明の適用対象を明らかにするため、一例として、従来のタイヤ成型装置について概略的に説明する。なお、説明するタイヤ成型装置自体は、例えば、特許文献２によって既に知られたものである。

図１は、従来のタイヤ成型装置の平面配置図である。タイヤ成型装置２は、互いに隣接して配置された第一の成型ユニット４と第二の成型ユニット５とからなり、第一の成型ユニット４は、三つの作業ステーションＣ１、Ｃ２、Ｃ３と、円筒状成型ドラム１１を支持するとともにこの円筒状成型ドラム１１を主軸の周りに回転する第一の成型台車１２と、トランスファ台車１４と、第一の成型台車１２を作業ステーションＣ１、Ｃ２、Ｃ３の間で移動させる直線軌道１３とを備えている。

第二の成型ユニット５は、９個の作業ステーションＦ１〜Ｆ９と、トロイダル状成型ドラム２１を支持するとともにこのトロイダル状成型ドラム２１を主軸の周りに回転させる第二の成型台車２２と、第二の成型台車２２を作業ステーションＦ１〜Ｆ９の間で移動させる無限軌道２３と、グリーンタイヤ移載台車２４と、グリーンタイヤを加硫装置に搬送するグリーンタイヤ搬送コンベア２５と、を備えている。

円筒状成型ドラム１１を搭載した第一の成型台車１２は、作業ステーションＣ１から作業ステーションＣ２、作業ステーションＣ２から作業ステーションＣ３、作業ステーションＣ３から作業ステーションＣ１と所定のタクトタイムで循環する。トランスファ台車１４は、作業ステーションＣ３と作業ステーションＦ１との間を往復する。また、トロイダル状成型ドラム２１を搭載した第二の成型台車２２は、作業ステーションＦ１からＦ９までそれぞれの作業ステーション間を時計回りで移動して循環する。ここで、図に示したタイヤ成型装置２の例では、第一の成型台車１２が１台、第二の成型台車２２が８台設けられている。

各成型台車１２、２２はともに図示しない駆動装置により各作業ステーション間を移動し、またそれぞれの作業ステーションで停止した後、各作業ステーションに設けられた位置決め装置により位置決めされる。
ここで、１５はインナーライナ部材組み付け装置、１６はキャンバスチェーファ部材組み付け装置、１７はスキージ部材組み付け装置、１８はカーカス部材組み付け装置である。トランスファ台車１４を作業ステーションＣ１、Ｃ２、Ｃ３に移動させて、その後トロイダル状成型ドラム２１が待機中の作業ステーションＦ１に移動させる。

作業ステーションＦ１では、プリセットビードおよびカーカスバンドをトロイダル状成型ドラム２１に移載する。作業ステーションＦ２では、カーカスバンドの幅方向中央部をトロイダル状に膨出させ、カーカス部材の側部を半径方向外側に巻き返す。作業ステーションＦ３では内側層ベルト部材を組み付ける。作業ステーションＦ４では、外側層ベルト部材を組み付け、作業ステーションＦ５では、スパイラルレイヤ部材を組み付け、次いで、その半径方向外側にトレッドアンダクッション部材を組み付ける。

作業ステーションＦ６では、タイヤ軸方向両側に配置されるベーストレッド部材を組み付ける。作業ステーションＦ７では、キャップトレッド部材を組み付ける。作業ステーションＦ８では、成型中のタイヤの両側面に、サイドウォール部材を組み付け、次いで、その半径方向内側にゴムチェーファ部材を組み付ける。

作業ステーションＦ９では、以上の工程を経て成型されたグリーンタイヤにバーコードを貼り付ける等の作業を行い、その後、トロイダル状成型ドラム２１から完成したグリーンタイヤを取り出してグリーンタイヤ移載台車２４に移載する。
以上が、一例として示す従来のグリーンタイヤ成型装置の概要であるが、本発明は、この例では、作業ステーションＦ９においてバーコードを貼り付けた後、グリーンタイヤにおけるキャップトレッドのオフセット位置測定を実施して異常なオフセットの有無を検知する。

即ち、成型されたグリーンタイヤを形状測定装置、例えば２次元変位レーザ測定装置で測定して、キャップトレッドのセンターオフセットを検知する。その検知結果を記憶しておき、オフセット量が所定量を越える場合は異常として例えば警報（アラーム）等で通報すると共に、その記憶データから、どの成型ドラムでオフセット量の異常変動が発生したのかを明らかにすることができる。
なお、当然のことながら、本発明の適用対象は前記システムに限定されず、他のシステム、例えばタイヤ構成部材のドラムへの巻き付けを人手によって行うようなシステムであってもよいことは勿論である。
以下、本発明のオフセットの測定装置について説明する。

図２は、本発明の実施形態に係るグリーンタイヤのキャップトレッドのオフセットを測定する測定装置全体を模式的に示す図面であり、図２Ａは形状測定装置３０を、図２Ｂは制御部４０をそれぞれ模式的に示した図である。
ここで、この測定装置は形状測定装置３０と制御部４０とからなっている。
形状測定装置３０は、例えば２次元変位レーザ測定装置であって、そのヘッド３２が、図示のように回転自在なドラム上に載置されたグリーンタイヤのセリアル側と反セリアル側のそれぞれのキャップトレッドに対向して配置されている。
測定時には、形状測定装置３０は、グリーンタイヤの外周面に沿った子午線方向の一定の軌道上を相対移動しながら、レーザ光を送受し、その時間差に基づいて、そのヘッド３２のレーザ光送出部から反射位置までの距離を演算し、その演算に基づいてグリーンタイヤのキャップトレッドの形状データ（ここではグリーンタイヤの厚み値という）を得ることが出来る。得られたキャップトレッドの形状データは、次に制御部４０に入力される。
なお、形状測定装置３０は、撮影されたグリーンタイヤの画像からグリーンタイヤの厚み値を得るようにしてもよい。また、撮影した形状は、タイヤサイズと、センサとタイヤ間の距離で変わるので、センサをタイヤ方向に移動可能にする必要がある。

制御部４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４０１と、測定プログラムなどの各種のプログラムを格納するＲＯＭ(Read Only Memory)４０２と、ＣＰＵ４０１の動作領域を提供するＲＡＭ(Random Access Memory)４０３とから成るコンピュータ４００と、ＣＰＵ４０１での演算結果などを表示する例えば液晶などの表示手段を備えた表示部４０４と、例えば、後述する基準高さオフセット量のパラメータ設定などの設定やその他の入力操作を行う操作部４０５と、必要に応じて設けられる記憶部（外部記憶部）４０６、及び通信部（又はインターフェース(Ｉ／Ｆ)部）４０７を備えている。
またＣＰＵ４０１は、測定プログラムによる機能実現手段として、後述する計算部４０１ａとオフセット異常判断部４０１ｂを有している。また、測定プログラムは周知のコンピュータ読取可能な記憶媒体に記憶させておく。

次に、図３を参照して、制御部４０で行う、本実施形態の前記キャップトレッドのオフセットを測定するために必要な、キャップトレッドの幅（距離）を算出する手法を説明する。
２次元変位レーザ測定装置３０による測定は、まずその前提としてセンサとドラムのセンターラインを合わせ、測定すべきタイヤのサイズに応じて（センサ）ヘッド３２を横行させる。ここで、例えば前記ヘッド３２の視野中心（図３のｍの点：なお、測定は、必ずしもこの位置に限定されない）での当該グリーンタイヤの厚み値（ここでは、深度限界（カメラで撮影した画面の枠を構成する下のライン）からグリーンタイヤのキャップブレードの計測波形ＣＷまでの距離）を周方向複数箇所において測定する（ミリ単位で測定する）。次に、２次元変位レーザ測定装置３０は、当該グリーンタイヤの反セリアル側とセリアル側についてそれぞれ取得した測定結果を制御部４０へ出力する。

再び図２において、制御部４０の計算部４０１ａは、測定した厚み値を平均して得た厚み値ｔに対し、当該グリーンタイヤのタイヤサイズごとに設定された所定の基準高さオフセット量δに基づき、つまり、測定した平均厚み値ｔから前記基準高さオフセット量δを減算して得た値（ｈ＝ｔ−δ：つまり、タイヤ周方向の平均厚み値から基準高さオフセット量だけ下がったところ）を、セリアル側（装着されたとき車体の外側となる側）及び反セリアル側（同車体の内側となる側）の基準高さｈとしてそれぞれ求める。求めた基準高さは、制御部４０の記憶部４０６（ＲＯＭ４０２又はＲＡＭ４０３でもよい）にセット（又は記憶）される。
なお、基準高さオフセット量δは、基準高さを出すためにタイヤサイズ毎に設定される値であって、厚み値から前記オフセット量δを引いた値が、グリーンタイヤのキャップブレードの計測波形ＣＷのタイヤ半径方向内側で、かつ画面内におさまるように設定される。また、図３中、交点Ｐ（基準高さｈと、キャップトレッド計測波形ＣＷとの交点）が得られない場合は、基準高さオフセット位置δのパラメータを０．１ｍｍ単位で変えて前記基準高さｈを再度算出する。

図４は、制御部４０における上記処理の説明とその結果を表した表示部４０４の表示画面である。
図４は、グリーンタイヤのキャップトレッドの計測波形ＣＷと、反セリアル側及びセリアル側におけるそれぞれの基準高さｈ_１，ｈ_２と、キャップトレッド計測波形ＣＷとの交点Ｐ_１、Ｐ_２とセンサの視野範囲の端（ここでは、キャップトレッドの中心位置とする）との距離（トレッド幅Ｗ_１、Ｗ_２）を表している。

制御部４０の計算部４０１ａは、その基準高さｈ_１（反セリアル側），ｈ_２（セリアル側）を通る当該グリーンタイヤの中心線に平行な直線Ｌ_１、Ｌ_２と、当該グリーンタイヤのキャップトレッドの計測波形ＣＷとの交点Ｐ_１、Ｐ_２を求め、その交点Ｐ_１、Ｐ_２と２次元変位レーザ測定装置３０のヘッド３２の視野範囲の端（例えばトレッド部のセンタ位置とする）との距離（トレッド幅Ｗ_１、Ｗ_２）を求める。

計算部４０１ａは、この演算を当該グリーンタイヤの反セリアル側とセリアル側の複数箇所（本実施形態では２００断面）でそれぞれ行う。次に、算出した距離のそれぞれタイヤ１周分（２００断面）のトレッド幅Ｗ_１の平均値（反セリアル側）、トレッド幅Ｗ_２の平均値（セリアル側）を算出する。

制御部４０は、前記算出結果を例えばその記憶部４０６へ記憶する。これにより制御部４０は前記結果履歴を収集し、その判定機能、兆候管理などに応用できる。例えば、このオフセット位置とバーコードを手掛かりに、異常が発生したトロイダル状成型ドラム２１を特定することができる。以下その点について説明する。

図５は、特定のドラム（例えば、ＮＯ．１成型ドラム）で成型したグリーンタイヤについて行った、反セリアル側（OffsetL）及びセリアル側（OffsetR）のオフセット位置（前記トレッド幅Ｗ_１，Ｗ_２の平均値：単位ｍｍ）のデータ（過去のある特定の日に収集したデータ）をそれぞれ縦軸にオフセット位置、横軸にタイヤ番号（バーコード番号）を取ってグラフで表したものである。

ここでは測定対象のグリーンタイヤは横軸のバーコードナンバーで表し、それぞれのグリーンタイヤの反セリアル側及びセリアル側におけるオフセット位置が示されている。
このグラフから、例えばバーコード８及び５０のタイヤの辺りでオフセット位置がセリアル側及び反セリアル側とで変化したこと、つまりグリーンタイヤのセンタのオフセット位置の変化点がある（ここでは、例えばバーコード５０のタイヤのところで反セリアル側が延び、セリアル側が縮んで、グリーンタイヤのセンタが反セリアル側にオフセットしている）ことが読み取れる。

このようにして、本実施形態によれば、グリーンタイヤのキャップトレッドのセンターオフセット量が容易に読み取れるだけではなく、例えば記憶部４０６に記憶した履歴データから、フローしている複数個（例えば、本実施形態では８個）の成型ドラム（トロイダル状成型ドラム２１）中どの成型ドラムで異常なオフセットが発生しているかも突き止めることができる。例えば、図１の作業ステーションＦ７におけるキャップトレッド成型用リボンゴムの貼り付け工程で、ＮＯ．１成型ドラムにおいてバーコード５０のタイヤを貼り付ける際にオフセット位置の変動が発生したことが分かる。

制御部４０のオフセット異常判断部４０１ｂでは、前記オフセット量が予め設定した許容値（閾値）以内であるかそれを越えるか判断し、検知されたオフセット量（反セリアル側とセリアル側とのオフセット位置の差）が許容値を越えたときは、既に述べたように警報（アラーム）を発する等して異常事態発生を報知する。

以上、説明したように、本実施形態によれば、トレッド幅Ｗを算出するに当たって、例えばヘッド３２の視野中心（トレッド表面の高さが分かればよいので、必ずしも視野中心でなくてもよい）でのグリーンタイヤの厚み値を測定してグリーンタイヤの周方向の複数箇所でのグリーンタイヤの厚み値ｔの平均値を求め、タイヤサイズごとに設けた基準高さオフセット量δを前記測定した厚みから減算することで基準高さｈを求め、タイヤサイズに応じた基準高さｈでの当該グリーンタイヤのトレッド幅Ｗを算出する。そのため、トレッド幅のオフセット位置の算出を各グリーンタイヤについて常に同じ条件で行うことができ、トレッド幅のオフセットについて正確なデータを得ることができる。これをグリーンタイヤの反セリアル側及びセリアル側で行うことにより、グリーンタイヤのキャップトレッドのセンターオフセット位置を正確に算出し、センターオフセット（量）が異常であるときは警報を発し、或いはセンターオフセットの変化の推移から異常オフセットの兆候やトレッドオフセットの変化点を検出することができる。

２・・・タイヤ成型装置、４・・・第一の成型ユニット、５・・・第二の成型ユニット、１１、２１・・・成型ドラム、１２・・・第一の成型台車、２２・・・第二の成型台車、２３・・・無限軌道、３０・・・形状測定装置（２次元変位レーザ測定装置）、３２・・・ヘッド、４０・・・制御部、４０１・・・ＣＰＵ、４０１ａ・・・計算部、４０１ｂ・・・オフセット異常判断部、４０２・・・ＲＯＭ、４０３・・・ＲＡＭ、４０４・・・表示部、４０５・・・操作部、４０６・・・記憶部、４０７・・・通信部、ｔ（ｔ_１、ｔ_２）・・・グリーンタイヤの厚み値、δ（δ_１，δ_２）・・・基準高さオフセット量、Ｃ１〜Ｃ３、Ｆ１〜Ｆ９・・・作業ステーション、ｈ（ｈ_１，ｈ_２）・・・基準高さ、Ｗ（Ｗ_１、Ｗ_２）・・・トレッド幅、Ｐ（Ｐ_１、Ｐ_２）・・・交点、ＣＷ・・・キャップトレッドの計測波形。

Claims (7)

1. 回転自在なドラム上に載置されリボン製法で製造されたグリーンタイヤのキャップトレッドの形状を計測する工程と、計測結果に基づきグリーンタイヤの基準高さを算出する工程と、基準高さにおけるキャップトレッドの幅をセリアル側及び反セリアル側で算出する工程と、算出したキャップトレッドの幅に基づきキャップトレッドのセンターオフセットの異常を判断する工程と、を有し、
   前記基準高さを算出する工程は、グリーンタイヤの厚み値から、グリーンタイヤサイズ毎に予め決められた基準高さオフセット量を減算する工程であることを特徴とするグリーンタイヤのキャップトレッドのオフセットを測定する測定方法。
2. 請求項１に記載されたグリーンタイヤのキャップトレッドのオフセットを測定する測定方法において、
   前記基準高さにおけるキャップトレッドの幅をセリアル側及び反セリアル側で算出する工程は、基準高さにおけるグリーンタイヤの軸と平行な直線とキャップトレッドの測定形状波形との交点と、センサの視野範囲の端間のトレッド幅を算出する工程であることを特徴とするグリーンタイヤのキャップトレッドのオフセットを測定する測定方法。
3. 請求項１又は２に記載されたグリーンタイヤのキャップトレッドのオフセットを測定する測定方法において、
   前記算出された前記トレッド幅と予め定めた基準トレッドの幅とを比較し、前記トレッドの幅が基準トレッドの幅を越えるとき異常と判断する工程を有することを特徴とするグリーンタイヤのキャップトレッドのオフセットを測定する測定方法。
4. 回転自在なドラム上に載置されリボン製法で製造されたグリーンタイヤのキャップトレッドの形状を計測する計測手段と、計測結果に基づきグリーンタイヤの基準高さを算出し、かつ基準高さにおけるキャップトレッドの幅をセリアル側及び反セリアル側で算出する計算部と、算出したキャップトレッドの幅に基づきキャップトレッドのセンターオフセットの異常を判断する判断部と、を有し、
   前記計算部は、グリーンタイヤの厚み値から、グリーンタイヤサイズ毎に予め決められた基準高さオフセット量を減算して基準高さを算出することを特徴とするグリーンタイヤのキャップトレッドのオフセットを測定する測定装置。
5. 請求項４に記載されたグリーンタイヤのキャップトレッドのオフセットを測定する測定装置において、
   前記基準高さにおけるキャップトレッドの幅をセリアル側及び反セリアル側で算出する計算部は、基準高さにおけるグリーンタイヤの軸と平行な直線とキャップトレッドの測定形状波形との交点と、前記センサの視野範囲の端間のトレッドの幅を算出する処理を行うグリーンタイヤのキャップトレッドのオフセットを測定する測定装置。
6. 請求項４又は５に記載されたグリーンタイヤのキャップトレッドのオフセットを測定する測定装置において、
   前記算出された前記トレッドの幅と予め定めた基準トレッドの幅とを比較し、前記トレッドの幅が基準トレッドの幅を越えるとき異常と判断する判断手段を有することを特徴とするグリーンタイヤのキャップトレッドのオフセットを測定する測定装置。
7. 回転自在なドラム上に載置されリボン製法で製造されたグリーンタイヤのキャップトレッドのオフセットを測定する測定装置のコンピュータを、センサの計測結果に基づき取得したグリーンタイヤの厚み値から、グリーンタイヤサイズ毎に予め決められた基準高さオフセット量を減算してグリーンタイヤの基準高さを算出し、基準高さにおけるキャップトレッドの幅をセリアル側及び反セリアル側で算出する計算部と、算出したキャップトレッドの幅に基づきキャップトレッドのセンターオフセットの異常を判断する判断部として機能させるための測定プログラム。

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