JP6457894B2 - トレッド形状測定方法及びトレッド形状測定装置 - Google Patents

トレッド形状測定方法及びトレッド形状測定装置 Download PDF

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Description

本発明は、非接触式の変位計を用いてタイヤのトレッド表面形状を測定するトレッド形状測定方法及びトレッド形状測定装置に関する。
従来、非接触式の変位計を用いてタイヤのトレッド部の表面形状を効率よく計測する装置が、種々提案されている。トレッド部のタイヤ軸方向の長さが大きいタイヤでは、形状の測定に複数の変位計が用いられる。例えば、下記特許文献1では、複数の撮影手段で撮影された画像を予め作成されている良品タイヤの画像に合わせるように回転・合体させてトレッド部全体の画像を作成する技術が開示されている。
特許第5116537号公報
上記トレッド形状測定装置は、例えば、加硫直後のタイヤのトレッド部の形状を測定しうるように、生タイヤを加硫成形するタイヤ加硫装置の近傍に設置されている。生タイヤの加硫に必要な温度は、通常150℃前後とされている。従って、トレッド形状測定装置は、加硫直後の高温のタイヤのトレッド部の形状を精度よく測定するように構成されているのが望ましい。
ところで、上記非接触式の変位計は、一般に雰囲気温度の影響を受けやすい傾向を有する。そうしたところ、加硫装置の近傍で、複数の変位計を有するトレッド形状測定装置が用いられる場合、それぞれの変位計の設置位置で雰囲気温度が異なることが少なくない。このような場合、それぞれの変位計で、雰囲気温度の影響度合いが異なり、トレッド部の形状を精度よく測定することが困難となる。
上記非接触式の変位計では、雰囲気温度の影響を抑制するために、通常、変位計から既知の距離データに配置した平板状の較正具等を用いて、それぞれの変位計の測定値が較正される。しかしながら、例えば、加硫金型の開閉の前後等加硫装置の動作に応じて局所的に雰囲気温度が変動する環境では、その都度変位計を較正する必要があり、効率よく加硫直後のタイヤのトレッド部の形状を測定することが困難であった。
一方、上記特許文献1に開示されている技術では、予め良品タイヤの画像を準備する必要があり、さらなる改善が要望されていた。
本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、雰囲気温度の影響を受けやすい環境下であっても、複数の変位計の測定値を迅速に較正し、測定精度を高めることができるトレッド形状測定方法を提供することを主たる目的としている。
本発明の第1発明は、複数の非接触式の変位計を用いて被測定タイヤのトレッド部の表面形状を測定するトレッド形状測定方法であって、各変位計をタイヤ軸方向に間隔を隔てて、かつ、それぞれの測定領域の一部である較正用測定領域が互いに重複するように配置する配置工程と、前記各変位計によって前記各変位計から被測定タイヤのトレッド部の表面までの距離データを測定する測定工程と、前記較正用測定領域で各変位計によって測定された距離データを基準として、少なくとも一方の変位計の測定領域の全体で測定された距離データを較正する較正工程とを含むことを特徴とする。
本発明に係る前記トレッド形状測定方法において、前記較正工程は、前記較正用測定領域で一方の変位計によって測定された距離データが他方の変位計によって測定された距離データと一致するように、一方の変位計によって測定領域の全体で測定された距離データを較正することが望ましい。
本発明に係る前記トレッド形状測定方法において、前記配置工程は、タイヤ軸を含む任意の平面上に、前記各変位計の前記測定領域を位置させる工程を含むことが望ましい。
本発明に係る前記トレッド形状測定方法において、前記較正用測定領域のタイヤ軸方向の長さは、3〜20mmであることが望ましい。
本発明に係る前記トレッド形状測定方法において、前記測定工程は、前記被測定タイヤをタイヤ軸の廻りに一定速度で回転させる回転工程を含むことが望ましい。
本発明に係る前記トレッド形状測定方法において、前記測定工程は、前記被測定タイヤの1回転あたり100〜10000回にわたって前記トレッド部の表面までの距離データを測定することが望ましい。
本発明に係る前記トレッド形状測定方法において、前記測定工程で測定された前記表面までの距離データのタイヤ周方向での移動平均を計算する計算工程を含むことが望ましい。
本発明に係る前記トレッド形状測定方法において、前記計算工程は、前記被測定タイヤの1回転あたりの測定回数の0.15%〜5.00%の標本数で、移動平均を計算することが望ましい。
本発明の第2発明は、複数の非接触式の変位計を用いて被測定タイヤのトレッド部の表面形状を測定するトレッド形状測定装置であって、各変位計は、タイヤ軸方向に間隔を隔てて、かつ、それぞれの測定領域の一部である較正用測定領域が互いに重複するように配置され、前記較正用測定領域で各変位計によって測定された距離データを基準として、少なくとも一方の変位計の測定領域の全体で測定された距離データを較正する較正手段を含むことを特徴とする。
本発明に係る前記トレッド形状測定装置において、前記較正手段は、前記較正用測定領域で一方の変位計によって測定された距離データが他方の変位計によって測定された距離データと一致するように、一方の変位計によって測定領域の全体で測定された距離データを較正することが望ましい。
本発明に係る前記トレッド形状測定装置において、前記変位計は、レーザー変位計を含むことが望ましい。
本発明の第1発明は、複数の非接触式の変位計を用いて被測定タイヤのトレッド部の表面形状を測定するトレッド形状測定方法であって、配置工程と、測定工程と、較正工程とを含む。配置工程では、各変位計が、タイヤ軸方向に間隔を隔てて、かつ、それぞれの測定領域の一部である較正用測定領域が互いに重複するように配置される。測定工程では、各変位計によって各変位計から被測定タイヤのトレッド表面までの距離データが測定される。そして較正工程では、較正用測定領域で各変位計によって測定された距離データを基準として、少なくとも一方の変位計の測定領域の全体で測定された距離データが較正される。
本第1発明では、各変位計の測定領域の一部である較正用測定領域で測定された距離データが、較正工程での較正の基準として用いられる。すなわち、トレッド部の一部の表面形状の測定値そのものが、各変位計の測定値の較正に用いられる。これにより、上述した平板状の較正具や良品タイヤの画像を準備することなく、複数の変位計の測定値を迅速に較正し、測定精度を高めることが可能となる。
本発明の第2発明は、複数の非接触式の変位計を用いて被測定タイヤのトレッド部の表面形状を測定するトレッド形状測定装置であって、各変位計は、タイヤ軸方向に間隔を隔てて、かつ、それぞれの測定領域の一部である較正用測定領域が互いに重複するように配置され、較正手段を含む。較正手段は、較正用測定領域で各変位計によって測定された距離データを基準として、少なくとも一方の変位計の測定領域の全体で測定された距離データを較正する。
本第2発明では、各変位計の測定領域の一部である較正用測定領域で測定された距離データが、較正手段での較正の基準として用いられる。すなわち、トレッド部の一部の表面形状の測定値そのものが、各変位計の測定値の較正に用いられる。これにより、上述した平板状の較正具や良品タイヤの画像を準備することなく、複数の変位計の測定値を迅速に較正し、測定精度を高めることが可能となる。
本発明のトレッド形状測定方法に使用されるトレッド形状測定装置の一実施例を示す斜視図である。 上記トレッド形状測定方法の処理手順を示すフローチャートである。 上記トレッド形状測定装置の形状測定部を示す側面図である。 較正用測定領域の距離データを基準として、測定された距離データを較正する要領を時系列で示す図である。 較正用測定領域の距離データを基準として、測定された距離データを較正する別の要領を時系列で示す図である。 上記トレッド形状測定方法の別の処理手順を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図1は、本発明の第1発明のトレッド形状測定方法に使用されるトレッド形状測定装置1を示している。
本発明の第2発明であるトレッド形状測定装置1は、被測定タイヤ100を支持するタイヤ支持部2と被測定タイヤ100のトレッド部101の表面形状を測定するための形状測定部3と、形状測定部3から出力されたデータを処理するデータ処理部4とを有する。
タイヤ支持部2は、被測定タイヤ100をタイヤ軸廻りに回転可能に支持する。タイヤ支持部2は、被測定タイヤ100に装着される測定用リム21と、測定用リム21をタイヤ軸廻りに回転可能に支持する支持軸22と、支持軸22を回転駆動する駆動手段(図示せず)等を有している。測定用リム21に装着された被測定タイヤ100の内腔空間には、適宜内圧が充填されている。
形状測定部3は、複数の非接触式の変位計31、32を含む。本実施形態では、一対の変位計31、32が適用されている。変位計31、32の位置は、被測定タイヤ100のサイズに応じて、被測定タイヤ100のタイヤ半径方向及びタイヤ軸方向に調整可能に構成されているのが望ましい。
被測定タイヤ100のサイズ及び変位計の測定領域に応じて、3以上の変位計が適用されていてもよい。以下、一対の変位計31、32が適用されている場合について説明するが、3以上の変位計が適用されている場合についても同様である。
本実施形態では、各変位計31、32として、レーザー変位計33が適用されている。レーザー変位計33は、測定対象物にレーザー光Lを照射してその反射光を電気信号に変換することにより、レーザー変位計33から測定対象物までの距離データを測定する。本実施形態のレーザー変位計33は、例えば、シリンドリカルレンズによって帯状に広げられたレーザー光Lを出射部33aから出射させ、測定対象物によって拡散反射されたレーザー光Lを入射部33bから入射させ、受光素子で光電変換する。各変位計31、32によって測定された距離に相当する電気信号(距離データ)は、データ処理部4に転送される。
データ処理部4は、例えば、各変位計31、32から転送された距離データ等を記憶するメモリ及び各種の演算処理、情報処理等を実行するCPU(Central Processing Unit)等を有している。データ処理部4は、各変位計31、32から転送された距離データに基づいて、測定対象物の形状データを計算する。各変位計31、32は、被測定タイヤ100のトレッド部101に正対するように配置されているので、データ処理部4によって計算された形状データは、被測定タイヤ100のトレッド部101の形状に相当する。計算によって得られた形状データは、例えば、メモリやハードディスク等の記憶手段に記憶される。
データ処理部4は、変位計31、32によって測定された距離データを較正する較正手段41を含む。較正手段41は、例えば、上記メモリ及びCPU等によって構成される。本実施形態のデータ処理部4には、作業者がトレッド形状測定装置1を操作するための操作部42が設けられている。さらに、データ処理部4には、例えば、表示部5が接続されている。表示部5は、例えば、トレッド形状測定装置1の運転状態や被測定タイヤ100のトレッド部101の形状等が表示される。
図2は、本発明の第1発明のトレッド形状測定方法の手順を示すフローチャートである。トレッド形状測定方法は、配置工程S1と、測定工程S2と、較正工程S4とを含む。
配置工程S1では、各変位計31、32が、被測定タイヤ100のトレッド部101に正対するように配置される。より具体的には、各変位計31、32は、図1に示されるように、タイヤ軸方向に間隔を隔てて配置される。
図3は、被測定タイヤ100に対する各変位計31、32の配置を示す側面図である。本実施形態で適用されているレーザー変位計33は、扇状のレーザー光Lを出射する。このため、各変位計31、32は、測定対象物までの距離に応じて、それぞれタイヤ軸方向に測定領域R31、R32を有している。変位計31は、測定領域R31で予め定められた間隔で、変位計31からトレッド部101のまでの距離を測定する。同様に、変位計32は、測定領域R32で予め定められた間隔で、変位計32からトレッド部101のまでの距離を測定する。
本発明では、それぞれの測定領域R31、R32は、一部において重複する。測定領域R31と、測定領域R32とが重複する領域は、各変位計31、32を較正するための較正用測定領域R34として用いられる。すなわち、配置工程S1では、各変位計31、32が、それぞれの測定領域R31、R32の一部である較正用測定領域R34が互いに重複するように配置される。
測定工程S2では、各変位計31、32から被測定タイヤ100のトレッド部101の表面までの距離が、各変位計31、32によって測定され、距離データとしてデータ処理部4に転送される。既に述べたように、各変位計31、32の周辺の雰囲気温度が異なる環境下では、各変位計31、32によって測定された距離データの較正が必要となる。
較正工程S4では、各変位計31、32によって測定された距離データが較正される。較正工程S4では、較正手段41が各変位計31、32によって測定された距離データを較正する。
較正手段41は、較正用測定領域R34で各変位計31、32によって測定された距離データを基準として、測定領域R31、R32で測定された距離データを較正する。このとき、較正手段41は、変位計31の測定領域R31の全体で測定された距離データを較正してもよく、変位計32の測定領域R32の全体で測定された距離データを較正してもよい。
図4、5は、較正用測定領域R34で各変位計31、32によって測定された距離データを基準として、較正手段41が、各変位計31、32によって測定された距離データを較正する要領を時系列で示している。図4、5中、変位計31によって測定された較正前の距離データD1の集合が一点鎖線で、変位計32によって測定された較正前の距離データD2の集合が破線で、較正手段41によって較正された距離データD4の集合が、実線で示される。
図4(a)は、変位計31の測定領域R31の全体で測定された距離データD1及び変位計32の測定領域R32の全体で測定された距離データD2を示している。変位計31によって測定領域R31の全体で測定された距離データD1には、較正用測定領域R34で測定された距離データD14が含まれる。同様に、変位計32によって測定領域R32の全体で測定された距離データD2には、較正用測定領域R34で測定された距離データD24が含まれる。なお、図4、5では、変位計31によって測定された距離データD1と変位計32によって測定された距離データD2との差が誇張して記載されている。
図4に示される手法では、較正用測定領域R34で、一方の変位計32によって測定された距離データD24が他方の変位計31によって測定された距離データD14と一致するように、一方の変位計32によって測定領域R32の全体で測定された距離データD2を較正する。図4(b)で示されるように、例えば、較正用測定領域R34で、距離データD24と距離データD14との差がΔdであったとすると、変位計32によって測定領域R32の全体で測定された距離データD2のそれぞれにΔdを加えられる。これにより、図4(c)で示されるように、距離データD2が較正され、較正された距離データD4が得られる。距離データD24又は距離データD14に係数を乗じて、距離データD24と距離データD14とを一致させることにより、距離データD2が較正されてもよい。
図5(a)は、変位計31の測定領域R31の全体で測定された距離データD1及び変位計32の測定領域R32の全体で測定された距離データD2を示している。図5に示される手法では、較正用測定領域R34で、一方の変位計32によって測定された距離データD24が他方の変位計31によって測定された距離データD14と一致するように、測定領域R31の全体で測定された距離データD1及び測定領域R32の全体で測定された距離データD2を較正する。例えば、較正手段41は、図5(b)で示されるように、一方の変位計32によって測定された距離データD24が他方の変位計31によって測定された距離データD14との平均値DAを計算する。そして、較正手段41は、距離データD24及び距離データD14が上記平均値DAと一致するように、測定領域R32の全体で測定された距離データD2及び測定領域R31の全体で測定された距離データD1を較正する。これにより、図5(c)で示されるように、距離データD1及びD2が較正され、較正された距離データD4が得られる。
以上のように、本発明では、各変位計31、32の測定領域R31、R32の一部である較正用測定領域R34で測定された距離データD14、D24が、較正手段41での較正の基準として用いられる。すなわち、被測定タイヤ100のトレッド部101の一部の表面形状の測定値そのものが、各変位計31、32の測定値の較正に用いられる。これにより、上述した平板状の較正具や良品タイヤの画像を準備することなく、複数の変位計31、32の測定値を迅速に較正し、測定精度を高めることが可能となる。
図2に示される配置工程S1は、被測定タイヤ100のタイヤ軸102を含む任意の平面上に、各変位計31、32の測定領域R31、R32を位置させる工程を含む。これにより、被測定タイヤ100のタイヤ軸方向に測定領域R31、R32が配置され、測定領域R31とR32とが重複する較正用測定領域R34のタイヤ軸方向の長さを大きくすることが可能となる。従って、較正の基準として用いられる距離データD14、D24の数を増加させて、距離データの較正精度を高めることが可能となる。
図4又は5に示される較正された距離データD4の集合は、距離データD1と距離データD2とを相対的に較正したものであるため、タイヤ軸102からの距離が必ずしも正確とはいえない。しかしながら、被測定タイヤ100のタイヤ軸102を含む任意の平面上に測定領域R31、R32が位置するように、各変位計31、32を配置することにより、距離データD4から任意の子午線断面でのトレッド部101の表面形状が得られる。従って、任意の子午線断面でのトレッドラジアスを測定することが可能となる。
較正用測定領域R34のタイヤ軸方向の長さは、例えば、3〜20mmが望ましい。上記長さが3mm未満の場合、較正の基準として用いられる距離データD14、D24の数が不足し、距離データの較正精度を十分に高められないおそれがある。一方、上記長さが20mmを超える場合、較正に要する時間が増大し、効率よくトレッド形状測定することが困難となるおそれがある。
図2に示される測定工程S2は、図1に示されるように、被測定タイヤ100をタイヤ軸102の廻りに一定速度で回転させる回転工程を含むのが望ましい。そして、各変位計31、32は、被測定タイヤ100の回転と同期して、距離データD1、D2を測定する。このような測定工程S2によれば、トレッド形状の周方向の分布、すなわちRRO(Radial Run Out)に関するデータが得られ、被測定タイヤ100のユニフォミティ性能を測定することが可能となる。また、タイヤ軸方向に測定領域R31、R32が配置されているので、タイヤ赤道から任意の距離だけ離れた位置でのRROに関するデータが得られ、被測定タイヤ100のユニフォミティ性能を詳細に測定することが可能となる。
上記回転工程を含む測定工程では、被測定タイヤ100の1回転あたり、例えば、100〜10000回にわたってトレッド部101の表面までの距離データD1及びD2を測定するのが望ましい。上記距離データD1及びD2の測定回数が100未満の場合、距離データD1及びD2の標本数が不足して、トレッド部101の詳細な形状が測定できないおそれがある。一方、上記距離データD1及びD2の測定回数が10000回を超える場合、距離データD1及びD2の測定及び較正に要する時間が増大し、効率よくトレッド部101の形状を測定することが困難となるおそれがある。
図6は、図2に示されるトレッド形状測定方法の変形例を示している。このトレッド形状測定方法では、測定工程S2と較正工程S4との間に計算工程S3を含む点で図2に示されるトレッド形状測定方法とは異なる。
計算工程S3では、測定工程S2で測定された各変位計31及び32からトレッド部101表面までの距離データD1及びD2のタイヤ周方向での移動平均が計算される。上記移動平均は、例えば、データ処理部4のCPU等によって計算される。
被測定タイヤ100のトレッドパターンによっては、トレッド部101にサイプと称される細溝が形成されている。また、トレッド部101の表面には、加硫金型に設けられているベントホールによって成形されたスピューゴムが形成されている場合がある。このような細溝やスピューゴムは、トレッド部101の表面形状の一部として測定される。そして、測定された細溝やスピューゴムの形状は、距離データD1及びD2中にノイズとして混在し、被測定タイヤ100のRROの評価に影響を及ぼすおそれがある。本実施形態によれば、上記計算工程S3で距離データD1及びD2のタイヤ周方向での移動平均を計算することにより、細溝やスピューゴムが、被測定タイヤ100のRROの評価に及ぼす影響を抑制できる。
計算工程S3では、被測定タイヤ100の1回転あたりの測定回数の0.15%〜5.00%の標本数で、移動平均を計算するのが望ましい。標本数が被測定タイヤ100の1回転あたりの測定回数の0.15%未満である場合、細溝やスピューゴムが、被測定タイヤ100のRROの評価に及ぼす影響を十分に抑制できないおそれがある。一方、標本数が被測定タイヤ100の1回転あたりの測定回数の5.00%を超える場合、トレッド部101の表面の凹凸の情報が正確に反映されないおそれがある。
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。
図1に示されるトレッド形状測定装置を用い、一方の変位計で、被測定タイヤのトレッド部の表面形状が、表1の仕様にて測定され、タイヤ赤道での距離Daの標準偏差σaが計算された。さらに、他方の変位計で、被測定タイヤのトレッド部の表面形状が、表1の仕様にて測定され、タイヤ赤道からタイヤ軸方向に100mm離れた位置での距離Dbの標準偏差σbが計算された。被測定タイヤは、サイズ:11R22.5、5本リブパターンの空気入りタイヤである。一方及び他方の変位計には、キーエンス社製のレーザー変位計:LJ−V7300が用いられた。
Figure 0006457894
Figure 0006457894
Figure 0006457894
表1から明らかなように、本発明のトレッド形状測定方法は、比較例と比べてトレッド部の表面形状を精度よく測定できることが確認された。
1 トレッド形状測定装置
31 変位計
32 変位計
33 レーザー変位計
41 較正手段
100 被測定タイヤ
101 トレッド部
R31 測定領域
R32 測定領域
R34 較正用測定領域
S1 配置工程
S2 測定工程
S3 計算工程
S4 較正工程

Claims (11)

  1. 複数の非接触式の変位計を用いて被測定タイヤのトレッド部の表面形状を測定するトレッド形状測定方法であって、
    各変位計を、雰囲気温度が異なる位置で、タイヤ軸方向に間隔を隔てて、かつ、それぞれの測定領域の一部である較正用測定領域が互いに重複するように配置する配置工程と、
    前記各変位計によって前記各変位計から被測定タイヤのトレッド部の表面までの距離データを測定する測定工程と、
    前記較正用測定領域で各変位計によって測定された距離データを基準として、少なくとも一方の変位計の測定領域の全体で測定された距離データを較正する較正工程とを含むことを特徴とするトレッド形状測定方法。
  2. 前記較正工程は、前記較正用測定領域で一方の変位計によって測定された距離データが他方の変位計によって測定された距離データと一致するように、一方の変位計によって測定領域の全体で測定された距離データを較正する請求項1記載のトレッド形状測定方法。
  3. 前記配置工程は、タイヤ軸を含む任意の平面上に、前記各変位計の前記測定領域を位置させる工程を含む請求項1又は2に記載のトレッド形状測定方法。
  4. 前記較正用測定領域のタイヤ軸方向の長さは、3〜20mmである請求項1乃至3のいずれかに記載のトレッド形状測定方法。
  5. 前記測定工程は、前記被測定タイヤをタイヤ軸の廻りに一定速度で回転させる回転工程を含む請求項1乃至4のいずれかに記載のトレッド形状測定方法。
  6. 前記測定工程は、前記被測定タイヤの1回転あたり100〜10000回にわたって前記トレッド部の表面までの距離データを測定する請求項5記載のトレッド形状測定方法。
  7. 前記測定工程で測定された前記表面までの距離データのタイヤ周方向での移動平均を計算する計算工程を含む請求項6記載のトレッド形状測定方法。
  8. 前記計算工程は、前記被測定タイヤの1回転あたりの測定回数の0.15%〜5.00%の標本数で、移動平均を計算する請求項7記載のトレッド形状測定方法。
  9. 複数の非接触式の変位計を用いて被測定タイヤのトレッド部の表面形状を測定するトレッド形状測定装置であって、
    各変位計は、雰囲気温度が異なる位置で、タイヤ軸方向に間隔を隔てて、かつ、それぞれの測定領域の一部である較正用測定領域が互いに重複するように配置され、
    前記較正用測定領域で各変位計によって測定された距離データを基準として、少なくとも一方の変位計の測定領域の全体で測定された距離データを較正する較正手段を含むことを特徴とするトレッド形状測定装置。
  10. 前記較正手段は、前記較正用測定領域で一方の変位計によって測定された距離データが他方の変位計によって測定された距離データと一致するように、一方の変位計によって測定領域の全体で測定された距離データを較正する請求項9記載のトレッド形状測定装置
  11. 前記変位計は、レーザー変位計を含む請求項9又は10に記載のトレッド形状測定装置。
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