JP6739750B2 - インナーゲージ測定装置および測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤの内周面に配置されているインナーライナーの厚みを測定するインナーゲージ測定装置、および前記インナーゲージ測定装置を用いたインナーゲージ測定方法に関する。

空気入りタイヤは、インナーライナー、カーカスプライ、ブレーカーやトレッドなど、種々の材料を貼り重ねることにより製造されている。

このとき、製造された空気入りタイヤにおいて、最内周面に配置されたインナーライナーが薄くなると、カーカスプライのスチールコードがタイヤの内周面に浮き出て不良タイヤになる恐れがあるため、従来より、製造後にインナーライナーの厚み（インナーゲージ）の測定をする製品検査が行われている。

このインナーゲージの測定には、従来より、図１０（ａ）に示すような渦電流センサー２０が用いられている。具体的には、作業者が渦電流センサー２０をタイヤＴの内周面の測定点Ａ（図１０（ｂ）参照）に手で押しつけ、渦電流センサー２０の先端からカーカスプライのスチールコードまでの距離を測定し、この値をインナーゲージの厚みとする。

測定点Ａは、従来、タイヤＴの内周面の周方向に４箇所程度設定されていたが、近年は、測定点を増やして、図１０（ｃ）に示すように、タイヤＴの内周面の全周に亘って測定することにより、より正確な検査を行うことが望まれている。

しかし、従来の渦電流センサーを手で押しつける方法でタイヤＴの全周に亘って測定を行おうとすると、測定に時間が掛かって作業ロスの発生を招いてしまう。

そこで、特許文献１、２に記載されているような治具をインナーゲージ測定装置として使用することが検討されている。この治具は、鋼床版などの平面状の構造物の欠陥の検査に用いられている治具であり、図１１や図１２に示すように、フレーム５１で連結された複数のローラー５２の間に渦電流センサー２０が配置されており、そして、このローラー５２を検査対象の表面上に走行させることにより、渦電流センサー２０による測定が行われるようになっている。

特開２００８−１５１５８８号公報 特開２００８−２４９６８２号公報

しかしながら、タイヤの内周面は、上記した特許文献１、２における平面状の測定対象（鋼床版など）と異なり、湾曲しているため、図１１や図１２に示すような治具を空気入りタイヤのインナーゲージ測定に用いた場合には、複数のローラー５２を支持する大きなフレーム５１が、湾曲したタイヤの内周面に接触して正確な距離測定ができなくなる恐れがある。

また、タイヤの内周面を走行させる際に、複数のローラー５２の一部が、タイヤの内周面から浮いてしまうことがある。このようなローラー５２の浮きが生じると、渦電流センサー２０の先端からタイヤの内周面までの距離が変化してインナーゲージの測定結果にばらつきが生じるため、正確な距離測定ができなくなる。

そこで、本発明は、内周面が大きく湾曲したタイヤであっても、タイヤのインナーゲージを全周に亘って短時間で正確に測定することができるインナーゲージ測定技術を提供することを課題とする。

本発明者は、鋭意検討を行い、以下に記載する発明により上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

請求項１に記載の発明は、
スチールコードを有する空気入りタイヤのインナーゲージを測定するインナーゲージ測定装置であって、
前記空気入りタイヤの内周面に沿って回転走行させるためのローラーと、
前記ローラーに内蔵されている渦電流センサーとを備えており、
前記渦電流センサーは先端が一定方向に向くように前記ローラーの回転走行とは独立して固定されており、
前記インナーゲージの測定時には、前記渦電流センサーの先端を前記空気入りタイヤの内周面に対向させた状態で、前記ローラーを前記タイヤの内周面に沿って走行させることにより、前記渦電流センサーにより前記インナーゲージの測定を行い、
前記ローラーが一対の円盤状回転部から構成されており、前記一対の円盤状回転部の間に前記渦電流センサーが前記円盤状回転部の回転走行とは独立して固定されており、
前記一対の円盤状回転部の間に配置された前記渦電流センサーを保護する保護テープが、前記一対の円盤状回転部の外周部に巻付けられていることを特徴とするインナーゲージ測定装置である。

請求項２に記載の発明は、
前記ローラーを支持する回転軸を備えており、
前記渦電流センサーが前記ローラーの回転軸に取り付けられて、前記渦電流センサーが前記ローラーの回転走行とは独立して固定されていることを特徴とする請求項１に記載のインナーゲージ測定装置である。

請求項３に記載の発明は、
前記ローラーと前記回転軸との間に、セラミック製のボールベアリングが配置されており、前記渦電流センサーが前記ローラーの回転から独立して固定されていることを特徴とする請求項２に記載のインナーゲージ測定装置である。

請求項４に記載の発明は、
前記ローラーに、前記渦電流センサーの取り付け方向を調整して固定するセンサー方向調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のインナーゲージ測定装置である。

請求項５に記載の発明は、
前記センサー方向調整手段が、前記ローラーの下半分１８０°の範囲で前記渦電流センサーの取り付け方向を調整して固定するセンサー方向調整手段であることを特徴とする請求項４に記載のインナーゲージ測定装置である。

請求項６に記載の発明は、
前記ローラーが、非金属製であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のインナーゲージ測定装置である。

請求項７に記載の発明は、
前記ローラーが、ポリアセタール樹脂製、ポリカーボネート樹脂製、ポリエチレン樹脂製のいずれかであることを特徴とする請求項６に記載のインナーゲージ測定装置である。

請求項８に記載の発明は、
前記ローラーが２個以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のインナーゲージ測定装置である。

請求項９に記載の発明は、
前記空気入りタイヤがＴＢタイヤであることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のインナーゲージ測定装置である。

請求項１０に記載の発明は、
請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のインナーゲージ測定装置を用いて、空気入りタイヤのインナーゲージを測定するインナーゲージ測定方法であって、
前記渦電流センサーの前記先端を前記空気入りタイヤの内周面に対向させた状態で、前記ローラーを前記タイヤの内周面に沿って走行させることにより、前記渦電流センサーにより前記インナーゲージの測定を行うことを特徴とするインナーゲージ測定方法である。

本発明によれば、内周面が湾曲したタイヤであっても、タイヤのインナーゲージを全周に亘って短時間で正確に測定することができるインナーゲージ測定技術を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係るインナーゲージ測定装置の斜視図である。 本発明の一実施の形態に係るインナーゲージ測定装置の構成を模式的に示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。 本発明の一実施の形態に係るインナーゲージ測定装置の側面拡大斜視図である。 本発明の一実施の形態に係るインナーゲージ測定方法を説明する図である。 実施例を説明する斜視図である。 実施例における渦電流センサーからの出力を示す図である。 実施例における渦電流センサーの出力とワイヤからの距離との関係を示す図である。 エンズが１４の場合の渦電流センサーの出力とワイヤからの距離との関係を示す図である。 エンズが３２の場合の渦電流センサーの出力とワイヤからの距離との関係の他の例を示す図である。 従来のインナーゲージの測定を説明する図である。 渦電流センサーを備えた測定装置の例を示す側面図である。 渦電流センサーを備えた測定装置の他の例を示す側面図である。

１．インナーゲージ測定装置
（１）概要
図１は本実施の形態に係るインナーゲージ測定装置の外観を示す斜視図である。そして、図２は本実施の形態に係るインナーゲージ測定装置の構成を模式的に示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。また、図３は本実施の形態に係るインナーゲージ測定装置の側面拡大斜視図である。

図１、図２に示すように、本実施の形態に係るインナーゲージ測定装置は、ローラー１０と渦電流センサー２０とを備えており、渦電流センサー２０はローラー１０に内蔵されている。

ローラー１０は空気入りタイヤの内周面に沿って回転走行させることができる。一方、渦電流センサー２０は、先端が一定方向に向くようにローラー１０の回転走行とは独立して固定されており、これにより、渦電流を検知する渦電流センサー２０の先端を空気入りタイヤの内周面に対向させて固定させることができる。

このような構成のインナーゲージ測定装置を用いて、ローラー１０をタイヤの内周面に沿って全周を走行させることにより、タイヤの内周面の全周に亘って、渦電流センサー１０の先端をタイヤの内周面に対向させた状態でインナーゲージの測定を行うことができる。

このため、作業者がタイヤの内周面の全周に亘って手で押さえながらインナーゲージの測定を行う従来の場合に比べて遥かに短時間でインナーゲージの測定を行うことができる。

そして、本実施の形態においては、図１１や図１２に示した測定装置と異なり、ローラー間に渦電流センサーを設けるのではなく、渦電流センサー２０がローラー１０に内蔵されているため、測定装置のサイズをφ８ｍｍ程度までコンパクト化することができる。この結果、大きく湾曲するタイヤの内周面に渦電流センサーを支持するローラー１０の支持部材が接触するようなことが発生せず、インナーゲージを正確に測定することができる。

（２）具体的な構成
以下、本実施の形態に係るインナーゲージ測定装置を構成する部材について具体的に説明する。

（ａ）ローラーおよび渦電流センサー
本実施の形態において、ローラー１０は、例えば、図２に示すように、一対の円盤状回転部１１から構成されて、一対の円盤状回転部１１の間に渦電流センサー２０が配置されて内蔵されている。そして、渦電流センサー２０は、先端が一定方向に向くようにローラー１０の回転走行とは独立して固定されている。このような構成とすることにより、渦電流センサー２０の先端を空気入りタイヤの内周面に対向させた状態でローラー１０をタイヤの内周面に沿って全周を走行させることができるため、インナーゲージを正確に測定することができる。

即ち、渦電流センサー２０が回転走行するローラー１０と同調して回転すると、渦電流センサー２０と測定対象であるスチールコードとの距離が変化して、正確な測定結果が得られなくなるため、本実施の形態においては、渦電流センサー２０はローラー１０の回転から独立して、図３の矢印に示すように、先端が空気入りタイヤの内周面に対向するように固定されている。

なお、一対の円盤状回転部１０の間に渦電流センサー２０を配置することに替えて、幅のある１個のローラーの内部の中央部分に所定の幅で、ローラー表面に向かって凹んだ溝を形成させて、この溝に渦電流センサーを配置してもよい。これにより、過電流センサーとスチールコードとをより近づけた状態で測定を行うことができるため、測定精度を向上させることができる。

そして、本実施の形態において、ローラーとしては、測定対象であるスチールコード以外から渦電流が発生して誤検出となることを防止する観点から非金属製が好ましく、具体的には、ポリアセタール樹脂製、ポリカーボネート樹脂製、ポリエチレン樹脂製のいずれかであることが好ましい。

また、本実施の形態において、渦電流センサー２０としては、内部先端部のセンサコイルに発生させた磁界中に金属が近づくことにより金属表面に発生する渦電流が、金属までの距離により変化することに基づいて金属までの距離を測定することができればよく、一般的な渦電流センサーを用いることができる。

（ｂ）保護テープ
上記した一対の円盤状回転部１１の間に渦電流センサー２０が配置されて内蔵されているローラー１０においては、渦電流センサー２０を保護する保護テープ１２が、一対の円盤状回転部１０の外周部に巻付けられていることが好ましい。

このような保護テープ１２が巻き付けられていることにより、渦電流センサー２０がタイヤの内周面に直接接触することがないため、渦電流センサー２０の損傷を防止することができる。また、保護テープ１２は可撓性であるため、タイヤ内面に凹凸がある場合でも、その凹凸に合わせて変形してローラーの浮き上がりを抑制することができ、スムーズにインナーゲージの測定を行うことができる。

このため、保護テープ１２は、渦電流センサーによる測定に影響を与えない特性を有していることが好ましく、このような特性を有する保護テープとしては、ポリアセタール樹脂製、ポリカーボネート樹脂製、ポリエチレン樹脂製の保護テープを挙げることができる。

（ｃ）回転軸
前記したように、本実施の形態においては、渦電流センサー２０はローラー１０の回転から独立して、先端がタイヤの内周面に対向するように固定されている必要がある。

そこで、例えば、ローラーを支持する回転軸１３が回転するローラー１０と同調して回転しないように、ローラー１０と回転軸１３との間にセラミック製などのボールベアリングが配置されていることが好ましい。そして、渦電流センサー２０はこの回転軸１３にボルト締めなどによって固定される。これにより、渦電流センサー２０はローラー１０の回転から独立して固定されるため、インナーゲージの測定中、渦電流センサー２０の先端を常にタイヤの内周面に対向させて固定することができ、正確なインナーゲージ測定を行うことができる。

（ｄ）センサー方向調整手段
本実施の形態においては、ローラー１０をタイヤの内周面に沿って回転走行させることにより全周に亘ってインナーゲージの測定を行うが、タイヤのサイズなどによっては、ローラー１０をタイヤの内周面にセットする際、渦電流センサー２０をタイヤの内周面に対して垂直にセットし難い場合がある。

このため、本実施の形態に係るインナーゲージ測定装置には、渦電流センサー２０の先端がタイヤの内周面を対向するように渦電流センサーの取り付け方向を調整して、ローラー１０の回転軸１３に固定するセンサー方向調整手段が設けられていることが好ましい。

このようなセンサー方向調整手段を設けることにより、図３の矢印に示すように、タイヤの内周面の湾曲面に適切に対応して、渦電流センサー２０の先端をタイヤの内周面に対して垂直に対向させることができるため、正確なインナーゲージ測定を行うことができる。

なお、渦電流センサー２０の先端が対向する方向を調整する際の具体的な調整角度としては、渦電流センサー２０から測定部１５へと延びる配線１４の断線を防止するという観点から、ローラー１０を空気入りタイヤの内周面の底面に置いた状態でローラー１０の下半分１８０°の範囲であることが好ましく、この範囲の調整であっても十分にタイヤの内周面の湾曲面に適切に対応して、正確なインナーゲージ測定を行うことができる。

具体的なセンサー方向調整手段としては、例えば、回転軸１３上に配置されて渦電流センサー２０を固定しているボルト１６を緩めることにより、渦電流センサー２０を所望する角度まで回転させた後、再びボルト１６を締め付けて渦電流センサー２０を固定する方法を挙げることができる。

２．インナーゲージ測定方法
次に、上記の構成のインナーゲージ測定装置を用いて行うインナーゲージ測定方法について、図４に基づいて説明する。

まず、製造されたタイヤを回転可能な治具にセットした後、本実施の形態のローラーの外周面をセットされたタイヤの内周面に沿わせる。

次に、タイヤを回転させる。これにより、図４に示すように、ローラー１０がタイヤＴの内周面に沿って回転しながら走行して、ローラー１０に内蔵された渦電流センサー２０が、タイヤＴの内周面の全周に亘って、インナーライナーＩＬ内側に位置するカーカスプライＣＰのスチールコードＳＣまでの距離を測定することができる。

ここで、上記した本実施の形態に係るインナーゲージ測定方法の有効性を確認するための実験について図５〜図７を用いて説明する。

本実験においては、上記した本実施の形態に係るインナーゲージ測定装置を用いて、図５に示すように、ワイヤ３０としてピアノ線（径０．７ｍｍ）が５ｍｍ間隔で張られたフィルム上を矢印方向に走行させて、走行中の過電流センサーの出力を測定した。なお、インナーゲージ測定装置において、ローラー１０に内蔵された渦電流センサーは、先端がワイヤ３０に対向するように、予め下方に向けて調整されている。

測定結果を図６に示す。なお、図６において、縦軸は渦電流センサーの出力（Ｖ）を、横軸はインナーゲージ測定装置の走行開始からの経過時間（ｍｓ）を示している。図６より、回転するローラーに内蔵された渦電流センサーがワイヤ３０の上を通過した際にピークが確認されることが分かり、本実施の形態に係るインナーゲージ測定装置を用いることによりインナーゲージの測定が可能であることが確認できた。

即ち、測定されたピーク値（ピークの出力）は、渦電流センサーからワイヤ３０までの距離と関係しているため、ピーク値から渦電流センサーからワイヤ３０までの距離を求めることができる。

具体的には、ワイヤ３０と渦電流センサーとの距離を様々に変化させて、各距離でのピーク値を測定することにより、ワイヤ３０と渦電流センサーとの距離と、測定値であるピーク値（Ｖ）との関係を示す図７に示すグラフを作成することができる。図７より、測定値であるピーク値（Ｖ）と、ワイヤ３０と渦電流センサーとの距離（ｍｍ）とがほぼ直線的な関係を有していることが分かる。この測定結果に基づいて、渦電流センサーのワイヤ３０からの距離（ｍｍ）とピーク値（Ｖ）の関係式を算出することができる。そして、この関係式を用いて、測定値であるピーク値（Ｖ）を渦電流センサーのワイヤ３０からの距離（ｍｍ）に換算することができる。なお、図７では、ワイヤ３０の直上における測定値（●）とワイヤ３０間における測定値（○）とを記載している。

なお、上記した図７では、ピーク値（Ｖ）と距離（ｍｍ）とがほぼ直線的な関係を示していたが、ワイヤ３０の間隔（エンズ）やワイヤ３０の種類によって得られる特性値に差があるため、エンズやワイヤ３０の種類に応じて、ピーク値から渦電流センサーからワイヤ３０までの距離を求めるための式を求める必要がある。

例えば、ピーク値（Ｖ）と距離（ｍｍ）との関係について、図８（エンズ１４の測定例）および図９（エンズ３２の測定例）に示すような関係が得られることがある。この場合には、直線的な傾向として捉えることができる領域（図８では３つの領域）に分割し、各々の領域におけるピーク値（Ｖ）と距離（ｍｍ）の関係式として補正式１〜３を作成する。

３．本実施の形態による効果
以上のように、本実施の形態においては、作業者が手で押さえながら測定、検査を行うのではなく、ローラーをタイヤの内周面に沿って回転走行させながら、測定、検査を行うため、タイヤの内周面の全周に亘るインナーゲージ測定を短時間で行うことができ、作業ロスが発生しない。

そして、ローラーに渦電流センサーを内蔵させることにより、コンパクト化されたインナーゲージ測定装置を提供することができるため、支持部材などがタイヤ内周面に接触する恐れがない。

また、インナーゲージ測定に際しては、渦電流センサーが内蔵されたローラー１個だけで十分であるため、２個のローラーの間にセンサーを設ける場合と異なり、ローラーの浮きが発生して測定結果がばらつく恐れもない。

なお、上記においてはローラーは１個としているが、角度変位を抑制する場合など、必要に応じて２個以上のローラーを使用してもよい。この場合にも、ローラーの間にセンサーを設けるスペースが不要で、ローラー同士を近接して配置できるため、ローラーの浮きの発生を抑制することができる。

そして、ＴＢタイヤはプライ（ケース）の繊維が全てスチールコードであるため、過電流センサーでスチールコードまでの距離を測ることができる本実施の形態に係るインナーゲージ測定装置およびインナーゲージ測定方法を適用した場合、特に顕著な効果を発揮する。

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることができる。

１０、５２ ローラー
１１ 円盤状回転部
１２ 保護テープ
１３ 回転軸
１４ 配線
１５ 測定部
１６ ボルト
２０ 渦電流センサー
３０ ワイヤ
５１ フレーム
Ａ 測定点
ＣＰ カーカスプライ
ＩＬ インナーライナー
ＳＣ スチールコード
Ｔ タイヤ

Claims (10)

1. スチールコードを有する空気入りタイヤのインナーゲージを測定するインナーゲージ測定装置であって、
   前記空気入りタイヤの内周面に沿って回転走行させるためのローラーと、
   前記ローラーに内蔵されている渦電流センサーとを備えており、
   前記渦電流センサーは先端が一定方向に向くように前記ローラーの回転走行とは独立して固定されており、
   前記インナーゲージの測定時には、前記渦電流センサーの先端を前記空気入りタイヤの内周面に対向させた状態で、前記ローラーを前記タイヤの内周面に沿って走行させることにより、前記渦電流センサーにより前記インナーゲージの測定を行い、
   前記ローラーが一対の円盤状回転部から構成されており、前記一対の円盤状回転部の間に前記渦電流センサーが前記円盤状回転部の回転走行とは独立して固定されており、
   前記一対の円盤状回転部の間に配置された前記渦電流センサーを保護する保護テープが、前記一対の円盤状回転部の外周部に巻付けられていることを特徴とするインナーゲージ測定装置。
2. 前記ローラーを支持する回転軸を備えており、
   前記渦電流センサーが前記ローラーの回転軸に取り付けられて、前記渦電流センサーが前記ローラーの回転走行とは独立して固定されていることを特徴とする請求項１に記載のインナーゲージ測定装置。
3. 前記ローラーと前記回転軸との間に、セラミック製のボールベアリングが配置されており、前記渦電流センサーが前記ローラーの回転から独立して固定されていることを特徴とする請求項２に記載のインナーゲージ測定装置。
4. 前記ローラーに、前記渦電流センサーの取り付け方向を調整して固定するセンサー方向調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のインナーゲージ測定装置。
5. 前記センサー方向調整手段が、前記ローラーの下半分１８０°の範囲で前記渦電流センサーの取り付け方向を調整して固定するセンサー方向調整手段であることを特徴とする請求項４に記載のインナーゲージ測定装置。
6. 前記ローラーが、非金属製であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のインナーゲージ測定装置。
7. 前記ローラーが、ポリアセタール樹脂製、ポリカーボネート樹脂製、ポリエチレン樹脂製のいずれかであることを特徴とする請求項６に記載のインナーゲージ測定装置。
8. 前記ローラーが２個以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のインナーゲージ測定装置。
9. 前記空気入りタイヤがＴＢタイヤであることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のインナーゲージ測定装置。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のインナーゲージ測定装置を用いて、空気入りタイヤのインナーゲージを測定するインナーゲージ測定方法であって、
    前記渦電流センサーの前記先端を前記空気入りタイヤの内周面に対向させた状態で、前記ローラーを前記タイヤの内周面に沿って走行させることにより、前記渦電流センサーにより前記インナーゲージの測定を行うことを特徴とするインナーゲージ測定方法。

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