JP6299766B2

JP6299766B2 - スタッドピンの打ち込み装置およびスタッドタイヤの製造方法

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Publication number: JP6299766B2
Application number: JP2015547171A
Authority: JP
Inventors: 拡太郎多田
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2014-09-26
Filing date: 2015-09-25
Publication date: 2018-03-28
Anticipated expiration: 2035-09-25
Also published as: EP3199376A1; EP3199376B1; JPWO2016047759A1; RU2667810C1; EP3199376A4; WO2016047759A1

Description

本発明は、タイヤのトレッド部に設けられたスタッド打込用穴にスタッドピンを打ち込む打ち込み装置およびスタッドタイヤの製造方法に関する。

従来、氷雪路用タイヤでは、タイヤのトレッド部にスタッドピンが装着され、氷上路面においてグリップが得られるようになっている。
一般に、スタッドピンは、トレッド部に設けられたスタッドピン取付用孔に埋め込まれる。スタッドピン取付用孔にスタッドピンを埋め込むとき、スタッドガンを用いてスタッドピン取付用孔の孔径を拡張してからスタッドピンを挿入する。これにより、スタッドピンがスタッドピン取付用孔にきつく埋め込まれる。

また、スタッドピンが取り付けられるタイヤを支持した状態で回転させる回転機構、タイヤにスタッド打込用穴を形成するドリルユニット、および、スタッドピンの打ち込みユニットを備え、回転機構によりタイヤを回転させてタイヤの周方向の位置を変えるとともに、打ち込みユニットのタイヤ幅方向の位置を調節しながらタイヤにスタッドピンを打ち込む打ち込み装置も知られている（例えば、米国特許第３４８７５２７号明細書参照）。

ところで、あらかじめスタッド打込用穴が形成されたタイヤにスタッドピンを打ち込む場合、タイヤの種類毎にスタッド打込用穴の位置を予め登録し、打ち込み動作を打ち込み装置に実行させるためのレシピデータを作成する、ティーチング作業を行う必要がある。
ティーチング作業では、実際に打ち込み装置に打ち込み動作を行い、その動作を記録することで、記録された動作を再生させるためのレシピデータを作成する。このため、ティーチング作業には時間がかかり、また、ティーチング作業の間に打ち込み装置を用いることができないという課題がある。

そこで、本発明は、ティーチング作業を要することなくスタッドピンの打ち込み動作を行うことができるスタッドピンの打ち込み装置およびスタッドタイヤの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、タイヤのトレッド部に設けられたスタッド打込用穴にスタッドピンを打ち込む打ち込み装置であって、
タイヤのトレッド部の表面形状を測定する第１の形状測定デバイスを有する形状測定ユニットと、
測定した前記表面形状に基づいて、前記スタッドピン打込用穴のタイヤ周方向の位置およびタイヤ幅方向の位置を特定する穴位置特定ユニットと、
前記位置を特定した前記スタッドピン打込用穴にスタッドピンを打ち込む打ち込みユニットと、
を含み、
前記穴位置特定ユニットは、内部に記憶したスタッド打込用穴の形状の情報を記憶しており、
前記形状測定ユニットにより測定されたタイヤのトレッド部の表面形状と前記スタッド打込用穴の形状の情報とのパターンマッチングを行うことにより、前記スタッドピン打込用穴のタイヤ周方向の位置およびタイヤ幅方向の位置を特定する。

上述の態様によれば、形状測定ユニットにより測定したタイヤのトレッド部の表面形状に基づき、穴位置特定ユニットによりスタッドピン打込用穴のタイヤ周方向の位置およびタイヤ幅方向の位置を特定し、位置を特定したスタッドピン打込用穴に打ち込みユニットによりスタッドピンを打ち込むため、ティーチング作業を要することなくスタッドピンの打ち込み動作を行うことができる。

前記トレッド部をタイヤ周方向に回転させる回転機構をさらに含み、
前記第１の形状測定デバイスは回転中の前記トレッド部のタイヤ幅方向に沿った表面形状を測定することにより、前記トレッド部の全表面形状を測定することが好ましい。

前記穴位置特定ユニットは、前記トレッド部の回転中に、前記トレッド部の表面形状が測定された部分における前記スタッド打込用穴のタイヤ周方向の位置およびタイヤ幅方向の位置を特定することが好ましい。

前記回転機構は前記トレッド部をタイヤ周方向に少なくとも２回転させ、
前記第１の形状測定デバイスは回転中の前記トレッド部のタイヤ幅方向に沿った表面形状を測定することにより、前記トレッド部の全表面形状を２回測定し、
前記打ち込みユニットは、前記トレッド部の全表面形状の１回目の測定後、２回目の測定前に、前記スタッドピン打込用穴にスタッドピンを打ち込み、
前記穴位置特定ユニットは、さらに、１回目に測定した前記トレッド部の全表面形状と、２回目に測定した前記トレッド部の全表面形状とを比較することにより、前記スタッドピン打込用穴にスタッドピンが打ち込まれたか否かを判定することが好ましい。

上記構成によれば、トレッド部の全表面形状の１回目の測定後、２回目の測定前に、スタッドピン打込用穴にスタッドピンを打ち込み、１回目に測定したトレッド部の全表面形状と、２回目に測定したトレッド部の全表面形状とを比較することにより、スタッドピン打込用穴にスタッドピンが打ち込まれたか否かを判定するため、スタッドピンの打ち込み処理後、ただちにスタッドピンが適切にタイヤに打ち込まれているかの検査を行うことができる。

本発明の第２の態様は、タイヤのトレッド部に設けられたスタッド打込用穴にスタッドピンを打ち込む打ち込み装置であって、
タイヤのトレッド部の表面形状を測定する第１の形状測定デバイスを有する形状測定ユニットと、
測定した前記表面形状に基づいて、前記スタッドピン打込用穴のタイヤ周方向の位置およびタイヤ幅方向の位置を特定する穴位置特定ユニットと、
前記位置を特定した前記スタッドピン打込用穴にスタッドピンを打ち込む打ち込みユニットと、
を含み、
前記形状測定ユニットは、前記トレッド部のタイヤ幅方向に沿った表面形状を測定する第２の形状測定デバイスをさらに有し、
前記打ち込みユニットによるスタッドピンの打ち込み位置は、前記第１の形状測定デバイスによる前記トレッド部の第１の測定位置と前記第２の形状測定デバイスによる前記トレッド部の第２の測定位置との間に設けられ、
前記回転機構は、前記トレッド部を前記第１の測定位置から前記打ち込み位置に向けて前記トレッド部を回転させ、
前記打ち込みユニットは、前記第１の形状測定デバイスによる前記トレッド部の表面形状の測定後、前記第２の形状測定デバイスによる前記トレッド部の表面形状の測定前に、前記スタッドピン打込用穴にスタッドピンを打ち込み、
前記穴位置特定ユニットは、さらに、前記第１の形状測定デバイスにより測定した前記トレッド部の全表面形状と、前記第２の形状測定デバイスにより測定した前記トレッド部の全表面形状とを比較することにより、前記スタッドピン打込用穴にスタッドピンが打ち込まれたか否かを判定する。

上記構成によれば、トレッド部の全表面形状の第１の形状測定デバイスによる測定後、第２の形状測定デバイスによる測定前に、スタッドピン打込用穴にスタッドピンを打ち込み、第１の形状測定デバイスにより測定したトレッド部の全表面形状と、第２の形状測定デバイスにより測定したトレッド部の全表面形状とを比較することにより、スタッドピン打込用穴にスタッドピンが打ち込まれたか否かを判定するため、スタッドピンの打ち込み処理後、ただちにスタッドピンが適切にタイヤに打ち込まれているかの検査を行うことができる。

前記穴位置特定ユニットは、内部に記憶したスタッド打込用穴の形状の情報を記憶しており、
前記形状測定ユニットにより測定されたタイヤのトレッド部の表面形状と前記スタッド打込用穴の形状の情報とのパターンマッチングを行うことにより、前記スタッドピン打込用穴のタイヤ周方向の位置およびタイヤ幅方向の位置を特定する、ことが好ましい。

前記打ち込みユニットは、トレッド部をタイヤ周方向に回転させる回転機構と、
前記スタッドピン打込用穴にスタッドピンを打ち込む打ち込みヘッドと、
前記打ち込みヘッドとトレッド部とのタイヤ幅方向の相対位置を調整する幅方向駆動機構と、
前記打ち込みヘッドとトレッド部とのタイヤ径方向の距離を調整する径方向駆動機構と、
を備えることが好ましい。

前記回転機構は、前記穴位置特定ユニットにより特定された、前記スタッドピン打込用穴のタイヤ周方向の位置が前記打ち込みヘッドの位置と同じ位置となるようにトレッド部を回転させ、
前記幅方向駆動機構は、前記穴位置特定ユニットにより特定された、前記スタッドピン打込用穴のタイヤ幅方向の位置に前記打ち込みヘッドを移動させる、ことが好ましい。

本発明の第３の態様は、タイヤのトレッド部に設けられたスタッド打込用穴にスタッドピンを打ち込むことでスタッドタイヤを製造するスタッドタイヤの製造方法であって、
タイヤのトレッド部の表面形状を測定する形状測定処理、
測定した前記表面形状に基づいて、前記スタッドピン打込用穴のタイヤ周方向の位置およびタイヤ幅方向の位置を特定する穴位置特定処理、
前記位置を特定した前記スタッドピン打込用穴にスタッドピンを打ち込む打ち込み処理、
を含み、
前記穴位置特定処理では、前記形状測定処理により測定されたタイヤのトレッド部の表面形状と、コンピュータの内部に記憶したスタッド打込用穴の形状の情報とのパターンマッチングを行うことにより、前記スタッドピン打込用穴のタイヤ周方向の位置およびタイヤ幅方向の位置を特定する。

上述の態様によれば、測定したタイヤのトレッド部の表面形状に基づき、スタッドピン打込用穴のタイヤ周方向の位置およびタイヤ幅方向の位置を特定し、位置を特定したスタッドピン打込用穴にスタッドピンを打ち込むため、ティーチング作業を要することなくスタッドピンの打ち込み動作を行うことができる。

前記トレッド部をタイヤ周方向に回転させる回転処理をさらに含み、
前記形状測定処理では回転中の前記トレッド部のタイヤ幅方向に沿った表面形状を測定することにより、前記トレッド部の全表面形状を測定することが好ましい。

前記穴位置特定処理では、前記トレッド部の回転中に、前記トレッド部の表面形状が測定された部分における前記スタッド打込用穴のタイヤ周方向の位置およびタイヤ幅方向の位置を特定することが好ましい。

前記形状測定処理では回転中の前記トレッド部のタイヤ幅方向に沿った表面形状を測定することにより、前記トレッド部の全表面形状を２回測定し、
前記トレッド部の全表面形状の１回目の測定後、２回目の測定前に、前記打ち込み処理を行い、
さらに、１回目に測定した前記トレッド部の全表面形状と、２回目に測定した前記トレッド部の全表面形状とを比較することにより、前記スタッドピン打込用穴にスタッドピンが打ち込まれたか否かを判定する判定処理を含むことが好ましい。

前記回転処理では前記トレッド部をタイヤ周方向に少なくとも２回転させ、
前記形状測定処理では前記トレッド部の１回転目に前記１回目の測定を行い、前記トレッド部の２回転目に前記２回目の測定を行ってもよい。

上記構成によれば、トレッド部の全表面形状の１回転目の測定後、２回転目の測定前に、スタッドピン打込用穴にスタッドピンを打ち込み、１回転目に測定したトレッド部の全表面形状と、２回転目に測定したトレッド部の全表面形状とを比較することにより、スタッドピン打込用穴にスタッドピンが打ち込まれたか否かを判定するため、スタッドピンの打ち込み処理後、ただちにスタッドピンが適切にタイヤに打ち込まれているかの検査を行うことができる。

本発明の第４の態様は、タイヤのトレッド部に設けられたスタッド打込用穴にスタッドピンを打ち込むことでスタッドタイヤを製造するスタッドタイヤの製造方法であって、
前記トレッド部をタイヤ周方向に回転させる回転処理、
タイヤのトレッド部の表面形状を測定する形状測定処理、
測定した前記表面形状に基づいて、前記スタッドピン打込用穴のタイヤ周方向の位置およびタイヤ幅方向の位置を特定する穴位置特定処理、
前記位置を特定した前記スタッドピン打込用穴にスタッドピンを打ち込む打ち込み処理、
を含み、
前記形状測定処理では回転中の前記トレッド部のタイヤ幅方向に沿った表面形状を測定することにより、前記トレッド部の全表面形状を２回測定し、
前記測定ユニットによる前記トレッド部の全表面形状の１回目の測定後、２回目の測定前に、前記打ち込み処理を行い、
さらに、１回目に測定した前記トレッド部の全表面形状と、２回目に測定した前記トレッド部の全表面形状とを比較することにより、前記スタッドピン打込用穴にスタッドピンが打ち込まれたか否かを判定する判定処理を含み、
前記形状測定処理では、前記スタッドピンの打ち込み位置よりもタイヤ回転方向の上流側にある第１の形状測定デバイスで前記１回目の測定を行うとともに、前記スタッドピンの打ち込み位置よりもタイヤ回転方向の下流側にある前記第１の形状測定デバイスと異なる第２の形状測定デバイスで前記２回目の測定を行う。

上記構成によれば、スタッドピンの打ち込み位置よりもタイヤ回転方向の上流側におけるトレッド部の表面形状の測定後、スタッドピンの打ち込み位置よりもタイヤ回転方向の下流側におけるトレッド部の表面形状の測定前に、スタッドピン打込用穴にスタッドピンを打ち込み、上流側で測定したトレッド部の全表面形状と、下流側で測定したトレッド部の全表面形状とを比較することにより、スタッドピン打込用穴にスタッドピンが打ち込まれたか否かを判定するため、スタッドピンの打ち込み処理後、ただちにスタッドピンが適切にタイヤに打ち込まれているかの検査を行うことができる。

前記穴位置特定処理では、前記形状測定処理により測定されたタイヤのトレッド部の表面形状と、コンピュータの内部に記憶したスタッド打込用穴の形状の情報とのパターンマッチングを行うことにより、前記スタッドピン打込用穴のタイヤ周方向の位置およびタイヤ幅方向の位置を特定することが好ましい。

上述の態様によれば、ティーチング作業を要することなくスタッドピンの打ち込み動作を行うことができる。

本発明の第１実施形態の打ち込み装置１を示す立面図である。打ち込み装置１を図１の矢印II方向から見た模式図である。打ち込み装置１の制御システムの構成を示すブロック図である。タイヤのトレッド部と打ち込み装置１との位置関係を示すためのトレッド部の展開図である。タイヤのトレッド部と打ち込み装置１との位置関係を示すためのトレッド部の展開図である。タイヤのトレッド部と打ち込み装置１との位置関係を示すためのトレッド部の展開図である。タイヤのトレッド部と打ち込み装置１との位置関係を示すためのトレッド部の展開図である。

以下、本発明の実施形態に係るスタッドピンの打ち込み装置およびスタッドタイヤの製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係るスタッドピンの打ち込み装置１を示す立面図であり、図２は図１の打ち込み装置１を矢印II方向から見た模式図である。
図１に示すように、打ち込み装置１は、タイヤ支持部１０と、打ち込みユニット２０とを備える。タイヤ支持部１０は、スタッドピンが打ち込まれるタイヤ１００が取り付けられるリム１１を備える。タイヤ支持部１０には、リム１１をタイヤ周方向Ｃ（Ｃ１又はＣ２）（図２参照）に回転させる回転機構１２が設けられている。なお、リム１１にタイヤ１００が取り付けられ、タイヤ１００とリム１１との間のタイヤ空洞領域に空気が充填された状態でリム１１を回転させることが好ましい。

打ち込みユニット２０は、幅方向駆動機構２１と、径方向駆動機構２２と、打ち込みヘッド２３（スタッドガン）とを備える。
幅方向駆動機構２１は打ち込みヘッド２３とトレッド部とのタイヤ１００の幅方向Ｗ（図１参照）の相対位置を調整する装置である。
径方向駆動機構２２は打ち込みヘッド２３とトレッド部とのタイヤ１００の径方向Ｒ（図１、図２参照）の距離を調整する装置である。例えば打ち込みヘッド２３がリム１１の上方に設けられている場合、打ち込みヘッド２３の昇降機を径方向駆動機構２２に採用してもよい。
打ち込みヘッド２３はタイヤ１００のトレッド部に設けられたスタッド打込用穴（図４〜図７参照）にスタッドピンを打ち込む装置である。

打ち込み装置１は、さらに、図２に示すように、第１撮像素子３１、第２撮像素子３２を備える。第１撮像素子３１および第２撮像素子３２は、タイヤのトレッド部の全表面形状を測定する形状測定デバイスである。第１撮像素子３１および第２撮像素子３２は、例えば、カメラ、２次元レーザ変位計である。例えば、第１撮像素子３１および第２撮像素子３２によりトレッド部のタイヤ幅方向に沿った表面形状を測定しながら、タイヤ１００を回転させることにより、トレッド部の全表面形状を測定することができる。

第１撮像素子３１および第２撮像素子３２は、図２に示すように、タイヤ回転方向に離れた位置に配置されており、第１撮像素子３１と第２撮像素子３２との間に打ち込みヘッド２３が配置されている。図２では、打ち込みヘッド２３からＣ１方向（上流側）に離れた位置に第１撮像素子３１が配置され、打ち込みヘッド２３からＣ２方向（下流側）に離れた位置に第２撮像素子３２が配置されている。

図３は打ち込み装置１の制御システムの構成を示すブロック図である。図３に示すように、打ち込み装置１の制御システムは、演算装置２と、制御装置３とを備える。
演算装置２は、第１撮像素子３１および第２撮像素子３２を制御し、第１撮像素子３１および第２撮像素子３２から入力される撮像信号に基づき、トレッド部の表面形状を測定する。演算装置２として、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）を用いることができる。

演算装置２は、第１撮像素子３１および第２撮像素子３２は、タイヤのトレッド部の表面形状を測定する形状測定デバイスを有する形状測定ユニットを構成する。
演算装置２には、後述するように、制御装置３からタイヤ１００の回転角度の情報が入力される。演算装置２は、回転角度の情報および第１撮像素子３１および第２撮像素子３２から入力される信号に基づき、タイヤのトレッド部の表面形状の情報を作成する。

また、演算装置２は、スタッド打込用穴の座標（タイヤ周方向の位置およびタイヤ幅方向の位置）を特定する穴位置特定ユニットを構成する。具体的には、演算装置２は、作成したタイヤのトレッド部の表面形状の情報を参照し、内部に記憶したスタッド打込用穴の形状の情報（例えば直径５ｍｍの穴の画像情報）とパターンマッチングを行うことにより、トレッド部におけるスタッド打込用穴の座標を特定する。パターンマッチングを行うことで、スタッド打込用穴をトレッド部の他の構造（溝やサイプ等）と区別することができる。
演算装置２は、特定したスタッド打込用穴の座標の情報を制御装置３に出力する。

さらに、演算装置２は、スタッドピン打込用穴にスタッドピンが打ち込まれたか否かを判定する機能を有していてもよい。例えば、演算装置２は、内部にスタッドピンが打ち込まれた状態のスタッド打込用穴の形状の情報を演算装置２の内部に記憶しておき、上述したように特定されたスタッド打込用穴の座標におけるトレッド部の表面形状の情報とパターンマッチングを行うことにより、当該スタッド打込用穴にスタッドピンが打ち込まれたか否かを判定することができる。
あるいは、スタッドピンの打ち込み動作を行う前のスタッド打込用穴の形状の情報と、スタッドピンの打ち込み動作を行った後のスタッド打込用穴の形状の情報との差分情報を取得し、これを用いてスタッド打込用穴にスタッドピンが打ち込まれたか否かを判定してもよい。例えば、内部にスタッドピンが打ち込まれた状態のスタッド打込用穴の形状の情報とスタッドピンが打ち込まれていない状態のスタッド打込用穴の形状の情報との差分情報をあらかじめ演算装置２の内部に記憶しておき、取得した差分情報と記憶していた差分情報とを比較することで、スタッド打込用穴にスタッドピンが打ち込まれたか否かを判定することができる。

制御装置３は、演算装置２の演算結果に基づき、回転機構１２および打ち込みユニット２０（幅方向駆動機構２１、径方向駆動機構２２、および、打ち込みヘッド２３）を制御する。また、制御装置３は、回転機構１２による回転角度の情報（打ち込みヘッド２３のトレッド部に対するタイヤ周方向Ｃの位置情報）、打ち込みヘッド２３のトレッド部に対するタイヤ幅方向Ｗの位置情報、打ち込みヘッド２３のトレッド部に対するタイヤ径方向Ｒの位置情報、および、打ち込みヘッド２３が後述する打ち込み動作を行っているか否かの情報を演算装置２に出力する。制御装置３として、例えばプログラマブルロジックコントローラ（Programmable Logic Controller；ＰＬＣ）を用いることができる。
回転機構１２はサーボモータ１２ａおよびサーボコントローラ１２ｂを備える。サーボコントローラ１２ｂは制御装置３から入力される制御信号に基づきサーボモータ１２ａを回転させる。これにより、リム１１の回転角度が調整され、リム１１に取り付けられたタイヤ１００のトレッド部の、打ち込みヘッド２３に対するタイヤ周方向Ｃの位置が調整される。

幅方向駆動機構２１はサーボモータ２１ａおよびサーボコントローラ２１ｂを備える。サーボコントローラ２１ｂは制御装置３から入力される制御信号に基づきサーボモータ２１ａを回転させる。これにより、トレッド部に対する打ち込みヘッド２３のタイヤ幅方向Ｗの位置が調整される。

径方向駆動機構２２はサーボモータ２２ａおよびサーボコントローラ２２ｂを備える。サーボコントローラ２２ｂは制御装置３から入力される制御信号に基づきサーボモータ２２ａを回転させる。これにより、打ち込みヘッド２３のタイヤ１００の径方向Ｒの位置が調整される。

打ち込みヘッド２３は制御装置３から入力される制御信号に基づき、径方向駆動機構２２と連動してスタッド打込用穴へのスタッドピンの打ち込み動作を行う。打ち込み動作は、具体的には、以下の通りである。

〔打ち込み動作〕
まず、トレッド部に対する打ち込みヘッド２３のタイヤ１００の周方向Ｃおよび幅方向Ｗの位置がスタッド打込用穴の位置に調整された状態で、径方向駆動機構２２により打ち込みヘッド２３をタイヤ径方向内側に移動させる。このとき、打ち込みヘッド２３の先端に設けられ、閉じた状態の複数の爪がスタッド打込用穴に挿入される。次に、制御装置３から入力される制御信号に基づき、打ち込みヘッド２３は、スタッド打込用穴に挿入された、閉じた状態の複数の爪を広げることにより、スタッド打込用穴を拡大する。次に、広げた爪の間から、拡大されたスタッド打込用穴の内部にスタッドピンを供給する。その後、スタッド打込用穴の内部にスタッドピンを残した状態で、径方向駆動機構２２により打ち込みヘッド２３をタイヤ径方向外側に移動させることで、スタッド打込用穴から複数の爪を抜く。すると、爪により拡大されていたスタッド打込用穴が元に戻り、トレッド部のゴムの弾性力によりスタッドピンがスタッド打込用穴の内部に固定される。
以上により打ち込みヘッド２３による打ち込み動作が終了する。

次に、打ち込み装置１を用いてスタッドピンをタイヤ１００へ打ち込むことでスタッドタイヤを製造する方法について図４〜図７を用いて説明する。
〔スタッド打込用穴の座標特定〕
まず、回転機構１２を駆動して、リム１１に取り付けられたタイヤ１００の図２のＣ２方向への回転を開始する。同時に、第１撮像素子３１によるトレッド部のタイヤ幅方向に沿った表面形状の測定を開始する。ここで、タイヤ１００の回転を開始するときにおける第１撮像素子３１の位置と対応する位置におけるトレッド部のタイヤ周方向の位置を基準位置Ｙ００とする。

タイヤ１００を回転させると、複数のスタッド打込用穴が第１撮像素子３１による撮像範囲を順に通過する。すると、第１撮像素子３１により得られたトレッド部の表面形状の情報に基づき、演算装置２が順にスタッド打込用穴の座標（タイヤ幅方向の位置、タイヤ周方向の位置）を特定する。例えば、図４に示すように、スタッド打込用穴Ｈ０１のタイヤ幅方向の位置がＸ０１、タイヤ周方向の位置がＹ０１であると特定される。ここで、Ｘ０１はタイヤ赤道線ＣＬからスタッド打込用穴Ｈ０１の中心までの距離であり、Ｙ０１は基準位置Ｙ００からスタッド打込用穴Ｈ０１の中心までのタイヤ外周面に沿った距離である。
以後、同様に、基準位置Ｙ００からタイヤ外周面に沿って順にスタッド打込用穴Ｈ０２、Ｈ０３、Ｈ０４、…、Ｈ５６の座標が特定される。
タイヤ１００が３６０°回転したら、第１撮像素子３１による撮像を停止する。この時点で、タイヤ１００に設けられた全てのスタッド打込用穴Ｈ０１〜Ｈ０５６（図７参照）の座標が特定される。

〔スタッドピンの打ち込み〕
ここで、図２に示すように、タイヤ１００の回転軸と垂直な平面において、打ち込みヘッド２３とタイヤの回転中心とを結ぶ直線と、第１撮像素子３１とタイヤ１００の回転中心とを結ぶ直線とのなす角をαとし、打ち込みヘッド２３とタイヤの回転中心とを結ぶ直線と、第２撮像素子３２とタイヤ１００の回転中心とを結ぶ直線とのなす角をβとする。また、基準位置Ｙ００とタイヤの回転中心とを結ぶ直線と、スタッド打込用穴Ｈｎ（ｎ＝０１、０２、０３、…、５６）とタイヤ１００の回転中心とを結ぶ直線とのなす角をθ_ｎ（０°＜θ_ｎ＜３６０°）とする。なお、図４〜図７で説明する例では、Ｈ０１〜Ｈ５６までの５６個のスタッド打込用穴がタイヤ１００のトレッド部に存在する。

タイヤ１００を回転開始からα＋θ１の角度まで回転させると、図５に示すように、打ち込みヘッド２３がスタッド打込用穴Ｈ０１のタイヤ周方向の位置Ｙ０１に到達する。このとき、幅方向駆動機構２１を駆動して打ち込みヘッド２３をスタッド打込用穴Ｈ０１のタイヤ幅方向の位置Ｘ０１に移動させる。その後、上述した打ち込み動作を行い、スタッド打込用穴Ｈ０１の内部にスタッドピンを固定する。
以後、同様に、タイヤを回転開始からα＋θ_ｎの角度まで回転させ、打ち込みヘッド２３をタイヤ幅方向の位置Ｘｎに移動させ、打ち込み動作を行う処理を、最後のスタッド打込用穴（図７ではＨ５６）まで行う。最後のスタッド打込用穴Ｈ５６への打ち込み動作が終了した時点で、タイヤ１００は回転開始からα＋θ_５６の角度まで回転している。

なお、第２撮像素子３２を用いて、以下に説明するスタッドピン打ち込み後の確認を行ってもよい。
〔スタッドピン打ち込み後の確認〕
タイヤ１００を回転開始からα＋βの角度まで回転させると、第２撮像素子３２が基準位置Ｙ００に到達する。このとき、第２撮像素子３２によるトレッド部のタイヤ幅方向に沿った表面形状の測定を開始する。
タイヤ１００を回転開始からα＋β＋θ_１の角度まで回転させると、図６に示すように、第２撮像素子３２がスタッド打込用穴Ｈ０１のタイヤ周方向の位置Ｙ０１に到達する。このとき、第２撮像素子３２により得られたトレッド部の表面形状の情報に基づき、演算装置２がスタッド打込用穴Ｈ０１にスタッドピンが打ち込まれたか否かを判定する。演算装置２は、内部にスタッドピンが打ち込まれた状態のスタッド打込用穴の形状の情報とのパターンマッチングによりスタッドピンが打ち込まれたか否かを判定してもよい。また、第２撮像素子３２により得られたトレッド部の表面形状の情報と第１撮像素子３１により得られたトレッド部の表面形状の情報との差分情報に基づいてスタッドピンが打ち込まれたか否かを判定してもよい。
以後、同様に、スタッド打込用穴Ｈ０２、Ｈ０３、Ｈ０４、…Ｈ５６にスタッドピンが打ち込まれたか否かを判定することができる。

最後のスタッド打込用穴Ｈ５６にスタッドピンが打ち込まれたか否かを判定した時点で、全てのスタッド打込用穴Ｈ０１〜Ｈ０５６にスタッドピンが打ち込まれているか否かの確認が完了する。この時点で、図７に示すように、タイヤ１００は回転開始からα＋β＋θ_５６の角度まで回転している。
タイヤ１００が回転開始からα＋β＋３６０°回転したら、第２撮像素子３２による撮像を停止する。この時点で、タイヤ１００に設けられた全てのスタッド打込用穴Ｈ０１〜Ｈ０５６にスタッドピンが打ち込まれたか否かを判定することができる。全てのスタッド打込用穴Ｈ０１〜Ｈ０５６にスタッドピンが打ち込まれていれば、スタッドピンのタイヤ１００への打ち込みが完了する。

もし、スタッド打込用穴Ｈ０１〜Ｈ０５６のいずれかにスタッドピンが打ち込まれていないと判定された場合、そのスタッド打込用穴が打ち込みヘッド２３の位置に一致するようにタイヤ１００を回転させるとともに打ち込みヘッド２３の位置を移動させ、再び打ち込み動作を行うことで、全てのスタッド打込用穴Ｈ０１〜Ｈ０５６にスタッドピンを固定することができる。また、手持ちのスタッドガンを用いてスタッドピンが打ち込まれていないと判定されたスタッド打込用穴に打ち込み動作を行ってもよい。以上により、スタッドピンのタイヤ１００への打ち込みが完了し、スタッドタイヤが完成する。

上述したスタッドタイヤの製造方法によれば、第１撮像素子３１により測定したタイヤのトレッド部の表面形状に基づき、スタッドピン打込用穴のタイヤ周方向の位置およびタイヤ幅方向の位置を特定し、位置を特定したスタッドピン打込用穴に打ち込みユニット２３によりスタッドピンを打ち込むため、ティーチング作業を要することなくスタッドピンの打ち込み動作を行うことができる。

この際、回転中のトレッド部のタイヤ幅方向に沿った表面形状を測定するため、位置を特定したスタッドピン打込用穴から順にスタッドピンを打ち込むことができる。このため、タイヤ１００を回転開始からα＋３６０°の角度まで回転させる間に、全てのスタッド打込用穴Ｈ０１〜Ｈ０５６にスタッドピンを固定することができる。

さらに、第２撮像素子３２により測定したタイヤのトレッド部の表面形状に基づき、スタッドピン打込用穴にスタッドピンが打ち込まれたか否かを判定することで、タイヤ１００を回転開始からα＋β＋３６０°の角度まで回転させる間に、全てのスタッド打込用穴Ｈ０１〜Ｈ０５６にスタッドピンが打ち込まれたか否かを確認することができる。

（変形例）
上記実施形態においては、第１撮像素子３１とは別に第２撮像素子３２を設けた場合について説明したが、本発明はこれに限らない。
例えば、第１撮像素子３１のみで、スタッドピン打込用穴にスタッドピンを打ち込む前のトレッド部の表面形状の情報、および、スタッドピン打込用穴にスタッドピンを打ち込んだ後のトレッド部の表面形状の情報を取得し、両情報を対比することにより全てのスタッド打込用穴Ｈ０１〜Ｈ０５６にスタッドピンが打ち込まれたか否かを確認してもよい。この場合、タイヤ１００を回転開始から３６０°の角度まで回転させる間に、スタッドピン打込用穴にスタッドピンを打ち込む前のトレッド部の表面形状の情報を第１撮像素子３１により取得し、その後、タイヤ１００をさらに３６０°回転させる間に、スタッドピン打込用穴にスタッドピンを打ち込んだ後のトレッド部の表面形状の情報を第１撮像素子３１により取得すればよい。これにより、タイヤ１００を回転開始から７２０°の角度まで回転させる間（すなわち、２回転させる間）に、全てのスタッド打込用穴Ｈ０１〜Ｈ０５６にスタッドピンが打ち込まれたか否かを確認することができる。

以上、本発明のスタッドピンの打ち込み装置およびスタッドタイヤの製造方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。例えば、上記実施形態では撮像素子を用いてトレッド部の表面形状を測定する例について説明したが、本発明はこれに限らず、光切断法を用いてトレッド部の表面形状を測定し、スタッド打込用穴の位置の特定やスタッドピンが打ち込まれたか否かの確認をしてもよい。

１打ち込み装置
２演算装置
３制御装置
１０タイヤ支持部
１１リム
１２回転機構
１２ａ、２１ａ、２２ａサーボモータ
１２ｂ、２１ｂ、２２ｂサーボコントローラ
２０打ち込みユニット
２１幅方向駆動機構
２２径方向駆動機構
２３打ち込みヘッド
３１第１撮像素子
３２第２撮像素子
１００タイヤ
Ｈ０１〜Ｈ０５６スタッド打込用穴

Claims

タイヤのトレッド部に設けられたスタッド打込用穴にスタッドピンを打ち込む打ち込み装置であって、
タイヤのトレッド部の表面形状を測定する第１の形状測定デバイスを有する形状測定ユニットと、
測定した前記表面形状に基づいて、前記スタッドピン打込用穴のタイヤ周方向の位置およびタイヤ幅方向の位置を特定する穴位置特定ユニットと、
前記位置を特定した前記スタッドピン打込用穴にスタッドピンを打ち込む打ち込みユニットと、
を含み、
前記穴位置特定ユニットは、内部に記憶したスタッド打込用穴の形状の情報を記憶しており、
前記形状測定ユニットにより測定されたタイヤのトレッド部の表面形状と前記スタッド打込用穴の形状の情報とのパターンマッチングを行うことにより、前記スタッドピン打込用穴のタイヤ周方向の位置およびタイヤ幅方向の位置を特定する、打ち込み装置。
前記打ち込みユニットは、トレッド部をタイヤ周方向に回転させる回転機構をさらに含み、
前記第１の形状測定デバイスは回転中の前記トレッド部のタイヤ幅方向に沿った表面形状を測定することにより、前記トレッド部の全表面形状を測定する、請求項１に記載の打ち込み装置。
前記穴位置特定ユニットは、前記トレッド部の回転中に、前記トレッド部の表面形状が測定された部分における前記スタッド打込用穴のタイヤ周方向の位置およびタイヤ幅方向の位置を特定する、請求項２に記載の打ち込み装置。
前記回転機構は前記トレッド部をタイヤ周方向に少なくとも２回転させ、
前記第１の形状測定デバイスは回転中の前記トレッド部のタイヤ幅方向に沿った表面形状を測定することにより、前記トレッド部の全表面形状を２回測定し、
前記打ち込みユニットは、前記トレッド部の全表面形状の１回目の測定後、２回目の測定前に、前記スタッドピン打込用穴にスタッドピンを打ち込み、
前記穴位置特定ユニットは、さらに、１回目に測定した前記トレッド部の全表面形状と、２回目に測定した前記トレッド部の全表面形状とを比較することにより、前記スタッドピン打込用穴にスタッドピンが打ち込まれたか否かを判定する、請求項２又は３に記載の打ち込み装置。
タイヤのトレッド部に設けられたスタッド打込用穴にスタッドピンを打ち込む打ち込み装置であって、
タイヤのトレッド部の表面形状を測定する第１の形状測定デバイスを有する形状測定ユニットと、
測定した前記表面形状に基づいて、前記スタッドピン打込用穴のタイヤ周方向の位置およびタイヤ幅方向の位置を特定する穴位置特定ユニットと、
前記位置を特定した前記スタッドピン打込用穴にスタッドピンを打ち込む打ち込みユニットと、
を含み、
前記形状測定ユニットは、前記トレッド部のタイヤ幅方向に沿った表面形状を測定する第２の形状測定デバイスをさらに有し、
前記打ち込みユニットによるスタッドピンの打ち込み位置は、前記第１の形状測定デバイスによる前記トレッド部の第１の測定位置と前記第２の形状測定デバイスによる前記トレッド部の第２の測定位置との間に設けられ、
前記回転機構は、前記トレッド部を前記第１の測定位置から前記打ち込み位置に向けて前記トレッド部を回転させ、
前記打ち込みユニットは、前記第１の形状測定デバイスによる前記トレッド部の表面形状の測定後、前記第２の形状測定デバイスによる前記トレッド部の表面形状の測定前に、前記スタッドピン打込用穴にスタッドピンを打ち込み、
前記穴位置特定ユニットは、さらに、前記第１の形状測定デバイスにより測定した前記トレッド部の全表面形状と、前記第２の形状測定デバイスにより測定した前記トレッド部の全表面形状とを比較することにより、前記スタッドピン打込用穴にスタッドピンが打ち込まれたか否かを判定する、打ち込み装置。
前記穴位置特定ユニットは、内部に記憶したスタッド打込用穴の形状の情報を記憶しており、
前記形状測定ユニットにより測定されたタイヤのトレッド部の表面形状と前記スタッド打込用穴の形状の情報とのパターンマッチングを行うことにより、前記スタッドピン打込用穴のタイヤ周方向の位置およびタイヤ幅方向の位置を特定する、請求項５に記載の打ち込み装置。
前記打ち込みユニットは、トレッド部をタイヤ周方向に回転させる回転機構と、
前記スタッドピン打込用穴にスタッドピンを打ち込む打ち込みヘッドと、
前記打ち込みヘッドとトレッド部とのタイヤ幅方向の相対位置を調整する幅方向駆動機構と、
前記打ち込みヘッドとトレッド部とのタイヤ径方向の距離を調整する径方向駆動機構と、
を備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の打ち込み装置。
前記回転機構は、前記穴位置特定ユニットにより特定された、前記スタッドピン打込用穴のタイヤ周方向の位置が前記打ち込みヘッドの位置と同じ位置となるようにトレッド部を回転させ、
前記幅方向駆動機構は、前記穴位置特定ユニットにより特定された、前記スタッドピン打込用穴のタイヤ幅方向の位置に前記打ち込みヘッドを移動させる、請求項７に記載の打ち込み装置。
タイヤのトレッド部に設けられたスタッド打込用穴にスタッドピンを打ち込むことでスタッドタイヤを製造するスタッドタイヤの製造方法であって、
タイヤのトレッド部の表面形状を測定する形状測定処理、
測定した前記表面形状に基づいて、前記スタッドピン打込用穴のタイヤ周方向の位置およびタイヤ幅方向の位置を特定する穴位置特定処理、
前記位置を特定した前記スタッドピン打込用穴にスタッドピンを打ち込む打ち込み処理、
を含み、
前記穴位置特定処理では、前記形状測定処理により測定されたタイヤのトレッド部の表面形状と、コンピュータの内部に記憶したスタッド打込用穴の形状の情報とのパターンマッチングを行うことにより、前記スタッドピン打込用穴のタイヤ周方向の位置およびタイヤ幅方向の位置を特定する、スタッドタイヤの製造方法。
前記トレッド部をタイヤ周方向に回転させる回転処理をさらに含み、
前記形状測定処理では回転中の前記トレッド部のタイヤ幅方向に沿った表面形状を測定することにより、前記トレッド部の全表面形状を測定する、請求項９に記載のスタッドタイヤの製造方法。
前記穴位置特定処理では、前記トレッド部の回転中に、前記トレッド部の表面形状が測定された部分における前記スタッド打込用穴のタイヤ周方向の位置およびタイヤ幅方向の位置を特定する、請求項１０に記載のスタッドタイヤの製造方法。
前記形状測定処理では回転中の前記トレッド部のタイヤ幅方向に沿った表面形状を測定することにより、前記トレッド部の全表面形状を２回測定し、
前記測定ユニットによる前記トレッド部の全表面形状の１回目の測定後、２回目の測定前に、前記打ち込み処理を行い、
さらに、１回目に測定した前記トレッド部の全表面形状と、２回目に測定した前記トレッド部の全表面形状とを比較することにより、前記スタッドピン打込用穴にスタッドピンが打ち込まれたか否かを判定する判定処理を含む、請求項１０又は１１に記載のスタッドタイヤの製造方法。
前記回転処理では前記トレッド部をタイヤ周方向に少なくとも２回転させ、
前記形状測定処理では前記トレッド部の１回転目に前記１回目の測定を行い、前記トレッド部の２回転目に前記２回目の測定を行う、請求項１２に記載のスタッドタイヤの製造方法。
タイヤのトレッド部に設けられたスタッド打込用穴にスタッドピンを打ち込むことでスタッドタイヤを製造するスタッドタイヤの製造方法であって、
前記トレッド部をタイヤ周方向に回転させる回転処理、
タイヤのトレッド部の表面形状を測定する形状測定処理、
測定した前記表面形状に基づいて、前記スタッドピン打込用穴のタイヤ周方向の位置およびタイヤ幅方向の位置を特定する穴位置特定処理、
前記位置を特定した前記スタッドピン打込用穴にスタッドピンを打ち込む打ち込み処理、
を含み、
前記形状測定処理では回転中の前記トレッド部のタイヤ幅方向に沿った表面形状を測定することにより、前記トレッド部の全表面形状を２回測定し、
前記測定ユニットによる前記トレッド部の全表面形状の１回目の測定後、２回目の測定前に、前記打ち込み処理を行い、
さらに、１回目に測定した前記トレッド部の全表面形状と、２回目に測定した前記トレッド部の全表面形状とを比較することにより、前記スタッドピン打込用穴にスタッドピンが打ち込まれたか否かを判定する判定処理を含み、
前記形状測定処理では、前記スタッドピンの打ち込み位置よりもタイヤ回転方向の上流側にある第１の形状測定デバイスで前記１回目の測定を行うとともに、前記スタッドピンの打ち込み位置よりもタイヤ回転方向の下流側にある前記第１の形状測定デバイスと異なる第２の形状測定デバイスで前記２回目の測定を行う、スタッドタイヤの製造方法。
前記穴位置特定処理では、前記形状測定処理により測定されたタイヤのトレッド部の表面形状と、コンピュータの内部に記憶したスタッド打込用穴の形状の情報とのパターンマッチングを行うことにより、前記スタッドピン打込用穴のタイヤ周方向の位置およびタイヤ幅方向の位置を特定する、請求項１４に記載のスタッドタイヤの製造方法。