JP5749525B2

JP5749525B2 - タイヤ寸法測定方法及びタイヤ寸法測定装置

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Publication number: JP5749525B2
Application number: JP2011052049A
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Inventors: 直大杉山
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2011-03-09
Filing date: 2011-03-09
Publication date: 2015-07-15
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Description

本発明は、寸法測定方法及び寸法測定装置に関し、特に、タイヤの外径及び幅の寸法を正確に寸法測定することが可能なタイヤ寸法測定方法及びタイヤ寸法測定装置に関する。

従来、製品として成型されたタイヤは、タイヤ製造工程における搬送経路上に設けられたタイヤ測定装置によりタイヤ幅とタイヤ直径が測定されている。特許文献１には、コンベア上面を水平に載置された状態で搬送されるタイヤに対して、コンベアの幅方向中央部の上方に配置した非接触式の第１のセンサからタイヤの上側の側面までの距離をタイヤ１本分にわたり連続的に測定し、この測定した距離の最小値と、第１のセンサとコンベア上面との間の距離に相当する第１の基準長さとの差を求めることによりコンベア上のタイヤの幅を測定し、タイヤを挟んで水平な対向位置にそれぞれ配置した非接触式の第２のセンサ及び第３のセンサからタイヤの外周面までの各々の距離をタイヤ１本分にわたり連続的に測定し、この測定した各々の距離の和の最小値と、第２のセンサと第３のセンサとの間の距離に相当する第２の基準長さとの差を求めることによりタイヤの外径を測定する方法が提案されている。
しかしながら、コンベア上を搬送されるタイヤは、内圧が印加されていないため、寸法測定における精度が安定しない。また、外径を測定するセンサがタイヤの幅方向において固定されているため、被測定対象のトレッド溝部を測定してしまうことにより、外径を正確に測定できない場合があった。さらに、タイヤ幅の測定では、タイヤ側面の１箇所しか測定していないため、タイヤ側面に刻印された文字などの影響を受けてしまい、タイヤ最大幅やタイヤトレッド幅等のタイヤ幅を正確に測定できない虞がある。

特開平８−０１４８７９号公報

本発明は、上記課題を解決するため、タイヤの寸法測定において、正確かつ確実にタイヤ幅及びタイヤ外径を測定することを可能とするタイヤ寸法測定方法及びタイヤ寸法測定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する形態として、タイヤをリム組みし、内圧が印加されたタイヤと、当該タイヤの幅方向に互いに対向して配置される第１の測定手段及びタイヤの半径方向外側においてトレッド面と対向して配置される第２の測定手段とを相対的に回転させながら、第１の測定手段を、タイヤが１回転する間にタイヤ側面におけるタイヤトレッドからビードまでの範囲をタイヤ半径方向に沿って走査させ、第２の測定手段を、トレッド面における円周方向に沿って連続する溝を避けて走査させ、第１の測定手段からタイヤ側面までの距離の変位量に基づいてタイヤ幅寸法を測定するとともに第２の測定手段によりタイヤ外径寸法を測定するようにした。
本形態によれば、タイヤが１回転する間に測定手段をタイヤトレッドからビードまでの範囲をタイヤ半径方向に沿って走査させることにより、測定手段がタイヤ側面における最大幅の位置を通過するので、必ず最大幅を検出することができ、検出された最大幅の位置におけるタイヤ側面から測定手段までの距離に基づいてタイヤ幅を測定することができる。また、上記効果に加え、タイヤ幅の測定と同時にタイヤ外径寸法を測定することができる。また、円周方向に沿って連続する溝を避けて走査することにより、確実にタイヤ外径寸法を測定することができる。
また、本発明の他の形態として、測定手段は、タイヤが複数回回転する間にタイヤ側面におけるタイヤトレッドからビードまでの範囲をタイヤ半径方向に沿って複数回走査するようにした。
本形態によれば、タイヤが複数回回転する間にタイヤトレッドからビードまでの範囲をタイヤ半径方向に沿って複数回走査させることにより、タイヤ側面における測定箇所を多くすることができるので、より正確にタイヤ幅を測定することができる。
また、本発明の他の形態として、複数回の走査が、各走査ごとにタイヤ側面を円周方向に分割した異なる領域で実行されるようにした。
本形態によれば、タイヤ側面を円周方向に分割した異なる領域を走査して測定手段からタイヤ側面までの距離を測定することにより、タイヤ側面の測定位置におけるばらつきの影響を受けることなく正確にタイヤ幅を測定することができる。
また、本発明の他の形態として、前記領域は、タイヤ側面において円周方向に均等に分割されるようにした。
本形態によれば、走査する領域を円周方向に均等に分割することにより、タイヤ側面全体を均等に測定することができるので、より正確にタイヤ幅を測定することができる。

上記課題を解決する構成として、内圧を印加した状態でタイヤを回転可能に保持するタイヤ保持手段と、タイヤの幅方向に互いに対向して配置される第１の測定手段と、タイヤの半径方向外側においてトレッド面と対向して配置される第２の測定手段と、第１の測定手段をタイヤが１回転する間にタイヤ側面におけるタイヤトレッドからビードまでの範囲をタイヤ半径方向に沿って走査させる第１の移動手段と、第２の測定手段をトレッド面における円周方向に沿って連続する溝を避けて走査させる第２の移動手段と、第１の測定手段から出力される、第１の測定手段からタイヤ側面までの距離の変位量に基づいてタイヤ幅寸法を算出するとともに、第２の測定手段による測定に基づいてタイヤ外形寸法を算出する算出処理手段とを備える構成とした。
本構成によれば、タイヤに内圧を印加した状態でタイヤを回転させて、測定手段をタイヤトレッドからビードまでの間を移動させることにより、タイヤ幅のうちタイヤの最大幅に相当する位置を検出し、タイヤ幅寸法を正確かつ確実に測定することができる。

タイヤ寸法測定装置の概略構成図。幅測定センサ及び外径測定センサの位置決め設定外略図。幅測定センサによるタイヤ寸法側定の概念図。幅測定センサが各測定領域を測定するときの測定タイミングチャート。上面側の有効計測データα、下面側の有効計測データβ、外径計測データγの波形図。タイヤ寸法測定装置による寸法測定動作を示すフローチャート。

以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。

図１は、タイヤ寸法測定装置１の概略構成図を示す。以下、本発明のタイヤ寸法測定装置１の一例について説明する。
タイヤ寸法測定装置１は、概略、内圧を印加した状態で被測定対象のタイヤＴを回転可能に保持するタイヤ保持装置２と、タイヤＴの寸法を測定する寸法測定装置４と、寸法測定装置４を制御し、測定結果からタイヤ寸法を算出する制御装置１００とにより構成される。
タイヤ保持装置２は、工場の検査領域に配置されるベース２１と、ベース２１から鉛直上方に延長する支柱２２と、製品として成型された検査対象のタイヤＴを保持する一対のリム体２３Ａ，２３Ｂと、リム体２３Ａ、２３Ｂを回転させる駆動機構２４とを備える。

リム体２３Ａ，２３Ｂは、タイヤＴの内部空間を封止可能に中実円板状に形成される。リム体２３Ａ，２３Ｂは、タイヤＴのビード部Ｂと当接して密着する保持面２３ａを備え、保持面２３ａ同士が互いに対向するように配置される。一方のリム体２３Ａは、工場の検査領域に配置されるベース２１と、ベース２１に立設された支柱２２の上端に、例えばベアリングを介して回転可能に取着され、他方のリム２３Ｂは、図外の昇降装置のシリンダ２５の下端に、例えばベアリングを介して回転可能に取着される。保持面２３ａには、タイヤＴのビードＢと当接するビードシートＣ１とリムフランジＣ２とが外周面側に形成される。ビードシートＣ１とリムフランジＣ２は、ホイールのリム形状に相当する形状である。よって、リム体２３Ａ，２３Ｂに保持されたタイヤＴのビードＢは、リム体２３Ａ，２３Ｂの外周縁からリムガードが視認できる形状である。
また、一方のリム体２３Ａには、当該リム体２３Ａの厚さ方向に貫通する配管２６を備える。配管２６の下端側には、空気供給装置３０から延長する配管３１が接続され、上端側には、タイヤ内に空気を供給するための空気供給口２７を備える。空気供給装置３０は、制御装置１００から出力される信号に基づいてタイヤＴ内に供給する空気の圧力を調整する図外の制御バルブを備える。空気供給装置３０は、例えば、コンプレッサにより構成される。

駆動機構２４は、支柱２２の上端側に取り付けられ、例えば、モータにプーリを取り付け、当該プーリとリム体２３Ａとにベルトを掛け渡すことによりリム体２３Ａを回転させる機構が挙げられる。また、駆動機構２４には、モータの回転に対応したリム体２３Ａの回転角度を検出するエンコーダ２８が取り付けられる。
駆動機構２４のモータと、エンコーダ２８とは、後述の制御装置１００と接続される。モータの回転速度Ｖｔは、制御装置１００から出力される回転・停止信号に基づいて制御され、エンコーダ２８は、制御装置１００にリム体２３Ａの回転角度信号を出力する。

タイヤＴの保持は、まず、リム体２３Ａに被検体であるタイヤＴを横向きに配置し、タイヤＴをホイールに装着するときの最適なリム幅となるように、一方のリム体２３Ａに対して他方のリム体２３Ｂを下降させて配置する。そして、タイヤＴのビードＢにビードシートＣ１とリムフランジＣ２とが密着するようにタイヤ内に空気を供給してビードシーティングを行う、所謂リム組みが行われる。リム組みされたタイヤＴには、タイヤ内圧が例えば、０．２ＭＰａの内圧が印加される。当該タイヤ内圧は、ＪＩＳＤ４２３３及びＪＡＴＭＡ規格により規定される内圧であって、外径寸法及び幅寸法の測定時には、上記内圧となるように設定される。よって、リム体２３Ａ，２３ＢにタイヤＴにリム組みした後に、所定内圧を印加することにより、タイヤＴが回転可能に保持される。

寸法測定装置４は、タイヤ保持装置２により保持されたタイヤＴを断面方向に囲むように配置される。寸法測定装置４は、タイヤ幅Ｗを測定するタイヤ幅測定手段４１と、タイヤ外径Ｄを測定するタイヤ外径測定手段４２とにより構成される。

タイヤ幅測定手段４１は、内圧が印加されたタイヤＴを挟むように配置され、タイヤ幅Ｗを測定するための一対の幅測定センサ４３，４４と、当該幅測定センサ４３，４４をタイヤＴの側面に対して径方向及び幅方向に移動させる移動手段とにより構成される。移動手段は、幅測定センサ４３，４４をタイヤ幅方向に移動させる幅方向移動機構４６，４７と、幅測定センサ４３，４４をタイヤ径方向に移動させる径方向移動機構４８，４９とにより構成される。幅方向移動機構４６，４７と径方向移動機構４８，４９とがそれぞれタイヤＴを挟んでタイヤ幅方向に互いに対向するように配置される。具体的には、幅方向移動機構４６と径方向移動機構４８とが下側のタイヤ側面に対して幅測定センサ４３を移動可能とし、幅方向移動機構４７と径方向移動機構４９とが上側のタイヤ側面に対して幅測定センサ４４を移動可能とする。幅方向移動機構４６，４７及び径方向移動機構４８，４９は、例えば、ボールネジ機構により構成される。

幅方向移動機構４６，４７は、ボールネジ５１の延長方向がタイヤ保持装置２のシリンダ２５の中心軸と平行に配置される。ボールネジ５１の一端には、ボールネジ５１を回転させるサーボモータ５３，５４が取り付けられる。ボールネジ５１上を移動するボールナット５２には、径方向移動機構４８，４９を駆動するサーボモータ５５，５６が取り付けられ、当該サーボモータ５５，５６を介して径方向移動機構４８，４９がそれぞれ配設される。

径方向移動機構４８，４９は、当該径方向移動機構４８，４９のボールネジ５７の延長方向が幅方向移動機構４６，４７のボールネジ５１の延長方向と直交し、かつ、タイヤ径方向となるように取り付けられる。径方向移動機構４８，４９のボールナット５８には、測定方向がタイヤ側面と対向し、タイヤ側面から所定距離離間するように幅測定センサ４３，４４が取り付けられる。
サーボモータ５３乃至５６は、それぞれ、後述の制御装置１００と接続される。径方向移動機構４８，４９を駆動するサーボモータ５５，５６は、上，下の幅測定センサ４３，４４が同期して同一方向に移動するように制御装置１００により制御される。また、上，下に配置される幅方向移動機構４６，４７を駆動するサーボモータ５３，５４が同期して異なる方向に移動するように制御される。具体的には、一方の幅測定センサ４３が一方のタイヤ側面に対して近接方向（上方）に移動すると、他方の幅測定センサ４４も他方のタイヤ側面に対して近接方向（下方）に移動するように制御される。

タイヤ外径測定手段４２は、リム組みされたタイヤＴの径方向外側に配置され、タイヤ外径寸法を測定するための外径測定センサ６１と、当該外径測定センサ６１をタイヤＴのトレッド面に対して径方向及び幅方向に移動させる移動手段とにより構成される。移動手段は、外径測定センサ６１をタイヤ幅方向に移動させる幅方向移動機構６２と、外径測定センサ６１をタイヤ径方向に移動させる径方向移動機構６３とにより構成される。幅方向移動機構６２と径方向移動機構６３とは、それぞれ、例えば、ボールネジ機構により構成される。幅方向移動機構６２は、ボールネジ６４の延長方向がタイヤ保持装置２のシリンダ２５の中心軸と平行となるように配置される。ボールネジ６４の一端にはサーボモータ６６が取り付けられる。ボールネジ６４上を移動するボールナット６５には、径方向移動機構６３を駆動するサーボモータ６７が取り付けられ、当該サーボモータ６７を介して径方向移動機構６３が配設される。径方向移動機構６３は、当該径方向移動機構６３のボールネジ６８の延長方向が幅方向移動機構６２のボールネジ６４の延長方向と直交し、かつ、タイヤ径方向となるように取り付けられる。径方向移動機構６３のボールナット６９には、測定方向がトレッド面と対向し、トレッド面から所定距離離間するように外径測定センサ６１が取り付けられる。
なお、上記タイヤ幅測定手段４１及びタイヤ外径測定手段４２は、図外のフレームなどにより支持される。
また、幅方向移動機構と径方向移動機構とをボールナット機構として説明したが、リニアガイド等の他の直動機構により構成しても良い。

幅測定センサ４３，４４及び外径測定センサ６１には、例えば、非接触のレーザ変位センサが適用される。幅測定センサ４３，４４及び外径測定センサ６１をレーザ変位センサとすることで測定の応答速度を高速化することができる。レーザ変位センサは、変位量の測定可能な範囲が設定されるため、当該レーザ変位センサから測定対象までの距離である測定基準距離Ｇが設定される。レーザ変位センサから測定対象までの距離を測定基準距離Ｇとなるように離間させることにより、当該測定基準距離Ｇを変位量の測定可能な範囲の中心に設定することができ、変位測定の中心をゼロに設定して測定を行うことができる。よって、本例では、幅測定センサ４３，４４及び外径測定センサ６１をタイヤ表面の所定の位置に対して測定基準距離Ｇ離間するように配置する。なお、幅測定センサ４３，４４及び外径測定センサ６１は、それぞれ、センサアンプと接続され、センサアンプを介して制御装置１００と接続される。
このように、幅測定センサ４３が下側のタイヤ側面におけるタイヤトレッドのタイヤ踏面からビードまでの範囲をタイヤ半径方向に沿って走査し、幅測定センサ４４が上側のタイヤ側面におけるタイヤトレッドのタイヤ踏面からビードまでの範囲をタイヤ半径方向に沿って走査することにより、タイヤトレッドからビードまでの間における下側のタイヤ側面の変位量の変化と、上側のタイヤ側面の変位量の変化とを測定することができる。また、外径測定センサ６１が、回転するタイヤＴに対してタイヤ外周面を円周方向に沿って走査することによりタイヤ半径方向の変位量の変化を測定することができる。

制御装置１００は、例えば、ソフトウェアを実行するコンピュータであり、演算処理手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭ，ＲＡＭ及びＨＤＤ、通信手段としてのインターフェイスを含み、記憶手段に格納されたプログラムに基づいて動作し、タイヤ保持装置２及び寸法測定装置４による測定動作と、測定動作により得られた幅測定データと外径測定データとに基づいてタイヤ幅Ｗとタイヤ外径Ｄとを算出する。
制御装置１００には、マウスやキーボード等の入力手段とディスプレー等の表示手段とが接続され、入力手段を介して測定対象となるタイヤＴの設計上の寸法、タイヤ側面の測定箇所数Ｎ、タイヤＴの一定の回転速度Ｖｔ等が入力される。
制御装置１００は、測定動作を制御する測定制御手段１１０と、幅測定データ及び外径測定データに基づいてタイヤ幅Ｗとタイヤ外径Ｄとを算出する算出処理手段１２０とを備える。

測定制御手段１１０は、タイヤ保持装置２に対する幅測定センサ４３，４４及び外径測定センサ６１による測定の基準となる位置を記憶する基準位置記憶手段１０１と、タイヤＴに対する幅測定センサ４３，４４及び外径測定センサ６１の測定に関する位置及び範囲を設定・記憶する測定位置設定記憶手段１０２と、測定箇所数Ｎに応じてタイヤ側面における測定領域を設定する測定領域設定手段１０３と、タイヤＴの回転速度Ｖｔに基づいて幅測定センサ４３，４４が測定領域を移動する速度を設定するセンサ移動速度設定手段１０４と、幅測定センサ４３，４４が移動開始するタイミングと回転するタイヤＴにおける測定領域の位置とを同期させる同期測定制御手段１０５とを有する。

図２は、タイヤ保持装置２に対して幅測定センサ４３，４４及び外径測定センサ６１を位置決め設定するときの概略図である。
基準位置記憶手段１０１は、例えば、タイヤ保持装置２の下側に位置するリム体２３Ａの保持面２３ａの中心Ｏを基準としたときの、中心Ｏに対する幅測定センサ４３，４４及び外径測定センサ６１の位置を記憶する。
詳細には、下側のリム体２３Ａに替えて位置決め治具８０を配設し、当該位置決め治具８０に対して幅測定センサ４３，４４及び外径測定センサ６１の位置を設定することにより、タイヤ保持装置２に対する幅測定センサ４３，４４及び外径測定センサ６１の位置が設定される。
位置決め治具８０は、リム体２３Ａの保持面２３ａの中心Ｏが基準となるように複数の指標が形成される。指標には、幅測定センサ４３，４４及び外径測定センサ６１から照射されるレーザの方向を規定するための方向指標８１と、下面側の幅測定センサ４３を位置決めするための下側指標８２、上面側の幅測定センサ４４を位置決めするための上側指標８３、外径測定センサ６１を位置決めするための半径側指標８４とが形成される。方向指標８１は、幅測定センサ４３，４４から照射されるレーザの照射方向を規定するための幅方向指標８１Ａと、外径測定センサ６１から照射されるレーザの照射方向を規定するための径方向指標８１Ｂとが直交するように印付けされる。また、下側指標８２、上側指標８３、半径側指標８４は、それぞれ中心Ｏを基準として既知の距離、幅方向及び径方向に離間した位置に印付けされる。

当該位置決め治具８０を用いて、幅測定センサ４３，４４及び外径測定センサ６１は次のように位置決めされる。まず、幅測定センサ４３，４４から照射されるレーザが幅方向指標８１Ａに沿うように照射方向を調整し、外径測定センサ６１から照射されるレーザが径方向指標８１Ｂに沿うように照射方向を調整する。次に、幅測定センサ４３のレーザが下側指標８２を照射するように幅測定センサ４３を径方向に移動させるとともに幅測定センサ４３が測定基準距離Ｇ離間するように幅方向に移動させる。次に、幅測定センサ４４のレーザが上側指標８３を照射するように幅測定センサ４４を径方向に移動させるとともに幅測定センサ４４が測定基準距離Ｇ離間するように幅方向に移動させる。次に、半径側指標８４をレーザが照射するように外径測定センサ６１を幅方向に移動させるとともに外径測定センサ６１が測定基準距離Ｇ離間するように移動させる。
よって、幅測定センサ４３，４４及び外径測定センサ６１は中心Ｏを基準として配置され、中心Ｏから幅測定センサ４３までの幅方向距離Ｒ１と径方向距離Ｚ１、中心Ｏから幅測定センサ４４までの幅方向距離Ｒ２と径方向距離Ｚ３、中心Ｏから外径測定センサ６１までの幅方向距離Ｒ３と径方向距離Ｚ３とが既知に設定される。そして、各幅方向距離Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と径方向距離Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３とが幅測定センサ４３，４４及び外径測定センサ６１の基準位置として基準位置記憶手段１０１に記憶される。なお、幅測定センサ４３，４４の径方向距離Ｒ１，Ｒ２は中心Ｏに対して等しく設定される。

測定位置設定記憶手段１０２は、入力手段から入力されるタイヤ寸法に応じて、幅測定センサ４３，４４及び外径測定センサ６１をタイヤＴに対して所定の位置に配置する。
図３は、幅測定センサ４３，４４による測定動作の概念図を示す。
詳細には、幅測定センサ４３，４４はそれぞれタイヤ側面から測定基準距離Ｇ離間するとともにタイヤ半径方向に所定の位置となるように測定開始位置Ｋ１に配置される。また、外径測定センサ６１はトレッド面から測定基準距離Ｇ離間するとともに周方向に延長する溝を避けるように測定位置Ｊ１に配置される。溝を避けるように測定位置Ｊ１を設定するには、トレッド表面における任意の位置で複数回外径測定センサ６１をタイヤ幅方向に走査させて、トレッド表面から外径測定センサ６１までの距離が近くなるときの変位量が測定された位置を測定位置Ｊ１とすれば良い。
本例では、図３に示すように、タイヤトレッド側の所定の位置が測定開始位置Ｋ１に設定され、ビード側の所定の位置が測定停止位置Ｋ２に設定され、測定開始位置Ｋ１から測定停止位置Ｋ２まで一方向に幅測定センサ４３，４４が移動するときにレーザを照射してタイヤ側面を走査するように幅測定センサ４３，４４が位置決めされる。なお、ビード側の所定の位置を測定開始位置Ｋ１に設定し、タイヤトレッド側の所定の位置を測定停止位置Ｋ２に設定し、ビードからタイヤトレッドまで走査するようにしても良い。また、測定位置設定記憶手段１０２は、外径測定センサ６１から照射されるレーザがトレッド面の溝を避けるように測定位置Ｊ１を設定する。
測定領域設定手段１０３は、入力手段から入力される測定箇所数Ｎに基づいて、例えば、測定箇所が均等な大きさの異なる領域となるように設定する。本例では、タイヤ側面の異なる位置を測定するように、タイヤ側面を円周方向に沿って均等に、例えば３箇所に分割する。つまり、１つの測定箇所あたりの測定領域が円周方向に１２０°となるように設定される。なお、測定箇所数Ｎは、上記数値に限らず、適宜設定すれば良い。例えば、タイヤ側面の測定箇所が異なるようにタイヤ１周分を均等に９０°ずつに分けて、各測定領域を測定するようにしても良い。また、測定領域に重なりが生じるように、測定領域を分割しても良い。

センサ移動速度設定手段１０４は、幅測定センサ４３，４４が径方向に移動する移動速度Ｖｓを設定する。具体的には、センサ移動速度設定手段１０４は、タイヤＴが１２０°回転する間に幅測定センサ４３，４４が、測定開始位置Ｋ１から測定停止位置Ｋ２まで移動する移動速度Ｖｓを設定する。本例では、測定開始位置Ｋ１のタイヤトレッド側から測定を開始して１２０°回転したときに、ちょうど測定停止位置Ｋ２のビード側に到達するように移動速度Ｖｓ、即ち、レーザの走査する速度が設定される。
よって、幅測定センサ４３，４４から照射されるレーザが測定領域を走査する軌跡は、図３に示すように、円弧状となる。
なお、移動速度Ｖｓは、測定開始位置Ｋ１から測定を開始してタイヤＴが１２０°回転したときにちょうど測定停止位置Ｋ２に到達するように設定したが、１２０°回転する前に測定停止位置Ｋ２に到達するようにしても良い。

図４は、幅測定センサ４３，４４が各測定領域を測定するときの測定タイミングチャートを示す。
同期測定制御手段１０５は、測定全般を制御する。同期測定制御手段１０５は、タイヤ側面に幅測定センサ４３，４４が照射するタイミングと、測定領域における測定の開始位置を示すタイヤＴの回転角度と、幅測定センサ４３，４４を測定開始位置Ｋ１から移動を開始してレーザを走査させるタイミングとを同期させる制御を行う。具体的には、図４に示すように、タイヤＴが連続的に回転している状態において、１回目の測定が停止した後に、エンコーダ２８から出力されるタイヤＴの回転角度が、１回目の測定が停止した角度となったときに、２回目の測定を開始する。そして、２回目の測定が停止した後に、エンコーダ２８から出力されるタイヤＴの回転角度が、２回目の測定が停止した角度となったときに、３回目の測定を開始するようにサーボモータ５５，５６を制御する。つまり、各測定領域の測定が停止するごとに、タイヤＴの回転する角度が１つの測定領域分に相当する角度にタイヤ１周分（３６０°）の角度を加算した角度となったときに、次の測定領域の測定が開始される。
また、同期測定制御手段１０５は、幅測定センサ４３，４４から照射されるレーザが測定停止位置Ｋ２まで走査したときに、レーザの照射を停止して、幅測定センサ４３，４４を測定停止位置Ｋ２から測定開始位置Ｋ１まで移動する制御を行う。
よって、回転するタイヤＴにおいて、測定領域が測定開始位置Ｋ１に到達したときに同期測定制御手段１０５がセンサアンプと幅方向移動機構４６，４７のサーボモータ５３，５４とに信号を出力することにより精度良く測定することができる。

以上説明したように、測定制御手段１１０は、駆動機構２４のモータに駆動信号を出力し、測定位置設定記憶手段１０２により幅測定センサ４３，４４をタイヤＴに対して所定の位置に位置決めした後に、幅測定センサ４３，４４のセンサアンプにレーザ照射信号を出力すると同時に、径方向移動機構４８，４９のサーボモータ５５，５６に駆動信号を出力することにより、タイヤ幅Ｗを算出するための上面側及び下面側の幅測定データを個別に取得することができる。また、外径測定センサ６１のセンサアンプにレーザ照射信号を出力して、回転するタイヤＴのトレッド表面に対してレーザを照射させて、トレッド表面を円周方向に走査させることにより、トレッド表面の半径方向の変位量を測定することができる。

算出処理手段１２０は、タイヤ幅Ｗ及びタイヤ外径Ｄを算出するための幅寸法処理部１２１及び外径寸法処理部１２２を備え、幅測定センサ４３，４４及び外径測定センサ６１により測定された幅測定データと、外径測定データとを処理してタイヤ幅Ｗ及びタイヤ外径Ｄを算出する。
幅寸法処理部１２１は、幅測定センサ４３，４４により測定されたタイヤ側面の上側及び下側の異なる測定領域ごとに取得された幅測定データから幅測定センサ４３，４４の測定レンジ範囲外のデータを除去し、有効測定データを抽出する有効データ抽出手段１２３と、有効測定データにおけるノイズ成分を除去するノイズ除去手段１２４と、ノイズ成分が除去された上面側及び下面側の複数の有効測定データを合成する測定データ合成手段１２５と、測定データ合成手段１２５により合成された有効測定データに基づいてタイヤ幅を算出するタイヤ幅算出手段１２６と、タイヤ幅算出手段１２６により算出されたタイヤ幅がタイヤ断面幅かタイヤ最大幅かの判定を行う幅寸法判定手段１２７とにより構成される。

有効測定データ抽出手段１２３は、幅測定センサ４３，４４により測定された幅測定データに記録されるセンサの測定範囲外の出力を除去し、各測定データからタイヤ側面の変位に相当する有効測定データを抽出する。また、抽出した有効測定データにビード近傍に成型されるリムガードの有無を検出する。
ノイズ除去手段１２４は、タイヤ成型時にタイヤ表面に成型されたスピュー、ゴムバリ、タイヤ表面に付着するゴムカス等を有効測定データから除去する。具体的には、有効測定データにおいて所定の閾値以上の高さデータを有するノイズ領域を検出し、当該ノイズ領域を覆う大きさの矩形領域を有効測定データ上に設定する。また、ノイズ領域が複数ある場合には、ノイズ領域ごとに矩形領域を個別に設定する。なお、ノイズ領域の大きさが、所定の範囲以上のときには、異常有りとして出力するようにしても良い。
次に、有効測定データ内に設定された矩形領域内の有効測定データに対する回帰曲線を算出する。回帰曲線は、例えば、３次の回帰曲線を適用することで、タイヤＴの元の表面形状を逸脱することなく平滑化することができる。
次に、矩形領域内の有効測定データから上記回帰曲線を減じることにより、回帰曲線よりも大きな領域、又は、小さな領域を抽出した残差データを作成する。そして、残差データにおいて閾値よりも大きな高さを有する範囲を文字やスピューやバリ等の突起領域として判定して、当該突起領域の前後の高さにより平均化する。平均化には、例えば、前後測定データから算術平均により補間すれば良い。
次に、突起領域の処理後の残差データに回帰曲線を加算し、矩形領域内の有効測定データをタイヤ側面の有効測定データに合成する。

図５（ａ）は、測定データ合成手段１２５により合成された上面側の有効計測データα、図５（ｂ）は、下面側の有効計測データβ、図５（ｃ）は、外径計測データγを示す。
測定データ合成手段１２５は、凹凸処理後の異なる位置で測定された上面側の有効測定データを重ね合わせて移動平均を計算することにより、上面側の１つの有効計測データαに合成する。また、凹凸処理後の異なる位置で測定された下面側の有効測定データを重ね合わせて移動平均を計算することにより、下面側の１つの有効計測データβに合成する。
タイヤ幅算出手段１２６は、タイヤ最大幅の検出を行う。
まず、合成されたタイヤ側面の上側及び下側の有効計測データα，βから変位量が最も大きい位置及びその変位量をそれぞれ検出する。
次に、中心Ｏから下面側の幅測定センサ４３の基準位置までの幅方向距離Ｒ１に、幅測定センサ４３がタイヤＴのサイズに応じて基準位置から幅方向に移動した距離を加算し、下面側の有効計測データβの最も大きい変位量を減じることにより、中心Ｏから下側タイヤ側面の最大幅位置までの距離が算出される。
次に、中心Ｏから上面側の幅測定センサ４４の基準位置までの幅方向距離Ｒ２に、幅測定センサ４４がタイヤＴのサイズに応じて基準位置から幅方向に移動した距離を加算し、上面側の有効計測データαの最も大きい変位量を減じることにより、中心Ｏから上側タイヤ側面の最大幅位置までの距離が算出される。
よって、中心Ｏから下側タイヤ側面の最大幅位置までの距離と、中心Ｏから上側タイヤ側面の最大幅位置までの距離とを加算することによりタイヤ最大幅を検出することができる。
幅寸法判定手段１２７は、有効データ抽出手段１２３により検出されたリムガードの有無により、タイヤ幅算出手段１２６で算出されたタイヤＴの幅寸法がタイヤ断面幅かタイヤ最大幅かの判定を行う。なお、タイヤ断面幅とは、タイヤ側面においてタイヤＴの側面の文字や、模様を含まない寸法を示し、タイヤ最大幅とはタイヤ側面においてタイヤＴの側面の文字や、模様を含む寸法を示すが、リムガードを備えるタイヤＴの場合リムガード間の距離がタイヤ最大幅である。

外径寸法処理部１２２は、移動平均算出手段１３１と、溝消し処理手段１３２と、測定感度調節手段１３３と、径寸法変換手段１３４と、外径寸法算出手段１３５とを備え、タイヤＴの外径寸法を算出する。
移動平均算出手段１３１は、測定された外径測定データの移動平均を算出して外径測定データを平均化する。
溝消し処理手段１３２は、平均化された外径測定データからトレッド幅方向に成型される溝を外径測定データから除去して、あたかもトレッドに溝が無いように処理を行う。具体的には、溝に相当する範囲を外径測定データから閾値を用いて抽出し、当該範囲が前後の測定データと滑らかに接続するように非線形近似した曲線により補間を行う。
測定感度調節手段１３３は、溝消し処理後の外径測定データの移動平均を計算することにより外径測定データを円滑化して測定感度を調整することにより、外形測定データから外径計測データγを生成する。
径寸法変換手段１３４は、中心Ｏから外径測定センサ６１の基準位置までの径方向距離Ｒ３に、外径測定センサ６１がタイヤＴのサイズに応じて基準位置から径方向に移動した距離とを加算し、測定感度調節手段１３３により平均化された外径計測データγを減じることにより、外径計測データγを半径寸法データに変換する。次に、半径寸法データの１８０°ずれた位置のデータを加算して直径寸法データに変換する。
外径寸法算出手段１３５は、タイヤ最大直径の算出を行う。具体的には、径寸法変換手段１３４により変換された直径寸法データの平均を演算することにより、直径寸法を算出する。

図６は、タイヤ寸法測定装置１による寸法測定動作を示すフローチャートを示す。以下、タイヤ寸法の測定動作について説明する。
まず、操作パネルに寸法測定を行うタイヤＴのタイヤサイズと、測定箇所数Ｎと、タイヤＴの回転速度Ｖｔが入力される。
次に、操作パネルから測定開始信号が制御装置１００の測定制御手段１１０に入力されると、測定制御手段１１０は、被検体のタイヤＴのタイヤサイズに応じたタイヤ幅の測定開始位置Ｋ１と測定停止位置Ｋ２、タイヤ外径の測定位置Ｊ１を算出する。
また、測定箇所数Ｎに基づいてタイヤ側面を均等に測定領域を分割し、測定領域の測定角度とタイヤＴの回転速度Ｖｔとに基づき、幅測定センサ４３，４４が測定開始位置Ｋ１から測定停止位置Ｋ２まで移動する移動速度Ｖｓを算出する。

次に、幅測定センサ４３，４４を測定開始位置Ｋ１に移動させる。そして、タイヤＴを所定の回転速度Ｖｔで開始させ、幅測定センサ４３，４４による測定を開始する。
幅測定センサ４３，４４は、レーザをタイヤトレッド側の測定開始位置Ｋ１に照射しつつタイヤＴの径方向に移動してタイヤ側面を走査し、幅測定センサ４３，４４からタイヤ側面までの変位の測定を開始する。ビード側の測定停止位置Ｋ２まで幅測定センサ４３，４４のレーザによる走査が行われると、レーザの照射を停止させて、幅測定センサ４３，４４を測定開始位置Ｋ１まで移動させる。

次に、タイヤＴが１回転に１回目の測定領域の測定角度を加えた角度回転すると、次の測定領域のタイヤ側面を測定開始位置Ｋ１から測定停止位置Ｋ２まで移動させて、１回目の測定領域とは異なる測定領域を走査して幅測定センサ４３，４４からタイヤ側面までの変位を測定し、レーザの照射を停止させて、幅測定センサ４３，４４を測定開始位置Ｋ１まで移動させる。

次に、タイヤＴが１回転に２回目の測定領域の測定角度を加えた角度回転すると、次の測定領域のタイヤ側面を測定開始位置Ｋ１から測定停止位置Ｋ２まで移動させて、１回目及び２回目の測定領域とは異なる測定領域を走査して幅測定センサ４３，４４からタイヤ側面までの変位を測定し、レーザの照射を停止させて、幅測定センサ４３，４４を測定開始位置Ｋ１まで移動させる（図４参照）。

次に、測定回数が測定箇所数Ｎと一致するかどうかの判定を行い、測定回数が測定箇所数Ｎでないときには、幅測定センサ４３，４４を測定開始位置Ｋ１に移動して再び測定を開始し、測定回数が測定箇所数Ｎであるときには、幅測定センサ４３，４４による測定を終了する。なお、この時点では、タイヤＴの回転は停止せず、外径の寸法測定が継続される。

次に、外径測定センサ６１を測定位置Ｊ１に移動して測定を開始する。外径測定センサ６１からレーザを照射してタイヤ円周方向に沿って走査して、回転するタイヤＴにおける外径測定センサ６１からタイヤ表面までの変位量の変化を測定する。なお、外径測定において、外径測定センサ６１からタイヤ表面までの変位は、タイヤＴの回転角度とともに記憶され、測定開始からタイヤ１周分測定したときに、レーザの照射を停止し、タイヤＴの回転を停止させる。
以上の工程によりタイヤ幅及びタイヤ外径を算出するための測定動作が終了する。

次に、上面及び下面のタイヤ側面の幅測定データ及び外径測定データが、算出処理手段１２０により処理される。
まず、幅測定データを有効データ抽出手段１２３により有効測定データの抽出と、リムガードの検出を行い、ノイズ除去手段１２４により有効測定データ内に含まれるスピューや文字等のタイヤ側面の凸部を消去し、測定データ合成手段１２５により上面側の複数の有効測定データと下面側の複数の有効測定データとをそれぞれ合成した後に、タイヤ幅算出手段１２６によりタイヤ幅が算出される。タイヤ幅の算出が終了すると有効データ抽出手段１２３により検出されるリムガードの有無により、タイヤ幅算出手段１２６により算出されたタイヤ幅が、タイヤ断面幅かタイヤ最大幅かの判定を行う。詳細には、リムガードが“あり”と検出されたときには、算出されたタイヤ幅Ｗはタイヤ最大幅であると判定し、リムガードが“なし”と検出されたときには、算出されたタイヤ幅はタイヤ断面幅であると判定する。

次に、外径寸法処理部１２２では、外径測定データを移動平均算出手段１３１により移動平均を演算することにより外径測定データを平滑化する。そして、平滑化された外径測定データからタイヤ幅方向の溝を溝消し処理手段１３２により溝消し処理を行った後に、測定感度調節手段１３３によって測定感度を調節して外径測定データから外径計測データγに変換し、当該外径計測データγにタイヤ半径の変位量を加算してタイヤＴの実際の半径寸法を算出した後に、半径寸法に変換された外径計測データγのうち半周分の外径計測データγに対して１８０°位置ズレした半径寸法を加算してタイヤＴの直径寸法を算出する。そして、直径寸法の平均を求めることによりタイヤ外径Ｄが算出される。

以上、説明したように、タイヤＴを回転させながら、幅測定センサをタイヤ側面に対してタイヤ径方向に移動させて、タイヤ側面の異なる箇所をレーザにより走査するとともに、外径測定センサによりタイヤの外周面であるトレッド表面の円周方向に連続する溝を避けて、外径測定センサからレーザを照射して円周方向に沿って走査することにより、タイヤ幅寸法及びタイヤ径寸法を精度良く測定することができる。

なお、上記実施形態では、幅測定センサ４３，４４が測定開始位置Ｋ１から測定停止位置Ｋ２まで移動するごとに、測定開始位置Ｋ１まで戻り、タイヤＴと幅測定センサ４３，４４とを相対的に移動させて測定するように説明したが、幅測定センサ４３，４４による測定が、測定開始位置Ｋ１→測定停止位置Ｋ２→測定開始位置Ｋ１→測定停止位置Ｋ２・・・となるように測定開始位置Ｋ１から測定停止位置Ｋ２との間を連続的に往復させつつタイヤ側面を走査するようにしても良い。測定開始位置Ｋ１から測定停止位置Ｋ２との間を連続的に往復させつつタイヤ側面を走査することにより、短時間に測定箇所数Ｎを増やすことができるので、効率よく、また、より精度良くタイヤ幅寸法を測定することができる。なお、この場合の算出処理手段１２０では、有効測定データを算出するときに、測定開始位置Ｋ１から測定停止位置Ｋ２に向かうときに測定された測定データに対して、測定停止位置Ｋ２から測定開始位置Ｋ１に向かうときに測定された測定データを反転させて、測定開始位置を基準に重ね合わせることにより上記処理方法と同様にタイヤ幅Ｗを測定することができる。
また、タイヤ幅の寸法測定を行った後に、タイヤ外径の寸法測定を行うように説明したが、タイヤ幅の寸法測定とタイヤ外径の寸法測定とを同時に行うようにしても良い。

また、タイヤＴの回転速度Ｖｔと、測定間隔とを同期させることにより、タイヤＴを円周方向に均等分割してタイヤ幅Ｗ及びタイヤ外径寸法の寸法測定を行うようにしても良い。例えば、幅測定センサ４３，４４による１回の測定に要する時間を既知のものとして設定し、当該時間とタイヤＴの回転速度Ｖｔとに基づいてタイヤＴの測定領域を均等分割してタイヤ幅Ｗを測定すれば良い。この測定方法によれば、タイヤＴの回転角度が不明の場合でもタイヤ幅Ｗ及びタイヤ外径Ｄを測定することができる。よって、タイヤＴの製造工程における他の検査工程であるＲＦＶ検査等の装置に、本発明のタイヤ寸法測定装置を別途設けることにより、ＲＦＶ検査とともにタイヤ寸法測定を同時に行うことができるので、検査工程を効率化させることが可能となる。

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。

１タイヤ寸法測定装置、２タイヤ保持装置、４寸法測定装置、２１ベース、
２２支柱、２３ａ保持面、２３Ａ；２３Ｂリム体、２４駆動機構、
２５シリンダ、２６配管、２７空気供給口、２８エンコーダ、
３０空気供給装置、３１配管、４１タイヤ幅測定手段、
４２タイヤ外径測定手段、４３；４４幅測定センサ、
４６；４７；６２幅方向移動機構、４８；４９；６３径方向移動機構、
５１；５７；６４；６８ボールネジ、５２；５８；６５；６９ボールナット、
５３；５４，５５；５６，６６；６７サーボモータ、６１外径測定センサ、
８０位置決め治具、８１方向指標、８１Ａ幅方向指標、８１Ｂ径方向指標、
８２下側指標、８３上側指標、８４半径側指標、
１００制御装置、１０１基準位置記憶手段、１０２測定位置設定記憶手段、
１０３測定領域設定手段、１０４センサ移動速度設定手段、
１０５同期測定制御手段、１１０測定制御手段、１２０算出処理手段、
１２１幅寸法処理部、１２２外径寸法処理部、１２３有効データ抽出手段、
１２４ノイズ除去手段、１２５測定データ合成手段、１２６タイヤ幅算出手段、
１２７幅寸法判定手段、１３１移動平均算出手段、１３２溝消し処理手段、
１３３測定感度調節手段、１３４径寸法変換手段、１３５外径寸法算出手段、
α；β 有効計測データ、γ 外径計測データ、Ｃ１ビードシート、
Ｃ２リムフランジ、Ｄタイヤ外径、Ｇ測定基準距離、Ｊ１測定位置、
Ｋ１測定開始位置、Ｋ２測定停止位置、Ｎ測定箇所数、Ｏ中心、
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３幅方向距離、Ｔタイヤ、Ｖｔ回転速度、Ｖｓ移動速度、
Ｗタイヤ幅、Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３径方向距離。

Claims

タイヤをリム組みし、内圧が印加されたタイヤと、当該タイヤの幅方向に互いに対向して配置される第１の測定手段及び前記タイヤの半径方向外側においてトレッド面と対向して配置される第２の測定手段とを相対的に回転させながら、
前記第１の測定手段を、前記タイヤが１回転する間にタイヤ側面におけるタイヤトレッドからビードまでの範囲をタイヤ半径方向に沿って走査させ、
前記第２の測定手段を、前記トレッド面における円周方向に沿って連続する溝を避けて走査させ、
前記第１の測定手段からタイヤ側面までの距離の変位量に基づいてタイヤ幅寸法を測定するとともに前記第２の測定手段によりタイヤ外径寸法を測定するタイヤ寸法測定方法。
前記第１の測定手段は、前記タイヤが複数回回転する間にタイヤ側面におけるタイヤトレッドからビードまでの範囲をタイヤ半径方向に沿って複数回走査する請求項１記載のタイヤ寸法測定方法。
前記複数回の走査が、各走査ごとにタイヤ側面を円周方向に分割した異なる領域で実行される請求項２記載のタイヤ寸法測定方法。
前記領域は、タイヤ側面において円周方向に均等に分割される請求項３記載のタイヤ寸法測定方法。
内圧を印加した状態でタイヤを回転可能に保持するタイヤ保持手段と、
前記タイヤの幅方向に互いに対向して配置される第１の測定手段と、
前記タイヤの半径方向外側においてトレッド面と対向して配置される第２の測定手段と、
前記第１の測定手段を前記タイヤが１回転する間にタイヤ側面におけるタイヤトレッドからビードまでの範囲をタイヤ半径方向に沿って走査させる第１の移動手段と、
前記第２の測定手段を前記トレッド面における円周方向に沿って連続する溝を避けて走査させる第２の移動手段と、
前記第１の測定手段から出力される、前記第１の測定手段からタイヤ側面までの距離の変位量に基づいてタイヤ幅寸法を算出するとともに、前記第２の測定手段による測定に基づいてタイヤ外形寸法を算出する算出処理手段とを備えるタイヤ寸法測定装置。