JPH0820228B2 - タイヤ外周面のプロファイル測定方法及びその装置 - Google Patents

タイヤ外周面のプロファイル測定方法及びその装置

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JPH0820228B2
JPH0820228B2 JP2022553A JP2255390A JPH0820228B2 JP H0820228 B2 JPH0820228 B2 JP H0820228B2 JP 2022553 A JP2022553 A JP 2022553A JP 2255390 A JP2255390 A JP 2255390A JP H0820228 B2 JPH0820228 B2 JP H0820228B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、タイヤ外周面のプロファイル測定方法及び
その装置に関する。
（従来の技術） タイヤトレッドのラジアス（半径）を測定する装置と
して、例えば、実開昭62−102110号公報に記載のものが
公知である。
この従来のものは、「エアを充填したタイヤの軸線方
向にタイヤに対して相対的に変位可能に配置され、タイ
ヤのクラウン部までの距離を非接触で光学的に測定する
光学式センサと、この光学式センサをタイヤの軸線方向
にタイヤに対して相対的に変位させたときの光学式セン
サからの出力信号を受けてタイヤのクラウン部のプロフ
ァイルを求める手段と、このプロファイル上の少なくと
も３点からクラウン部の半径を求める手段とを備えるこ
とを特徴とするタイヤのクラウン半径の測定装置。」で
あった。
（発明が解決しようとする課題） 前記従来のクラウン半径測定装置は、プロファイル上
の３点からクラウン半径を求めるものであるから、トレ
ッドショルダー部の半径を正確且つ迅速に求める事は不
可能であり、又、３点の取り方によって、クラウン半径
が異なるものとなり、高精度な測定が期待できないもの
であった。
そこで、本発明は、タイヤトレッドのクラウン部とシ
ョルダー部との夫々の半径を高精度に求めることができ
るタイヤ外周面のプロファイル測定方法及びその装置を
提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明は次の手段を講じ
た。即ち、第１の発明の特徴とするところは、タイヤト
レッドのクラウン部とショルダー部の夫々のラジアスを
求めるタイヤ外周面のプロファイル測定方法であって、
（ａ）タイヤの軸心をＸ軸とし、該Ｘ軸に直交する軸を
Ｙ軸としたとき、前記Ｘ軸に平行に移動し、且つ、タイ
ヤの外周面からＹ方向の距離を測定するＹ検出手段と、
該Ｙ検出手段のＸ方向の位置を検出するＸ検出手段とを
具備したタイヤのプロファイル測定装置に、タイヤを取
り付ける工程と、（ｂ）測定されるタイヤの、赤道から
のクラウン部の両端部の位置及び赤道からのショルダー
部の両端部の位置をＸ基準値として、ショルダー部の両
端部のＹ方向の位置をＹ基準値として記憶手段に入力す
る工程と、（ｃ）Ｙ検出手段をＸ方向に所定量づつ移動
させて、前記タイヤの外周面からのＹ方向の距離をＹ検
出手段で測定する工程と、（ｄ）前記Ｙ方向の距離を測
定したときのＹ検出手段のＸ方向の位置をＸ検出手段で
検出する工程と、（ｅ）前記（ｃ）（ｄ）の工程で得ら
れた一対のＸ、Ｙの値を一組として、多数組の測定デー
タを記憶手段に記憶する工程と、（ｆ）前記多数組の測
定データの中から、そのＹの値が前記Ｙ基準値を越え
る、上限及び下限の２組の測定データを抽出する工程
と、（ｇ）前記上限及び下限の組のＸデータ間の中央値
を求める工程と、（ｈ）前記Ｘデータの中央値が前記Ｘ
基準値のタイヤ赤道値となるように、各組のＸデータを
座標変換する工程と、（ｉ）前記座標変換された各組の
Ｘデータと、前記Ｘ基準値とを比較して、各組をクラウ
ン部とショルダー部とに区分する工程と、（ｊ）前記区
分されたクラウン部の組のデータを用いてクラウン部の
ラジアスを求め、ショルダー部の組のデータを用いてシ
ョルダー部のラジアスを求める工程とを具備している点
にある。
第２の発明の特徴とするとこは、タイヤの軸心をＸ軸
とし、該Ｘ軸に直交する軸をＹ軸としたとき、前記Ｘ軸
に平行に移動し、且つ、タイヤの外周面からＹ方向の距
離を測定するＹ検出手段と、該Ｙ検出手段のＸ方向の位
置を検出するＸ検出手段と、前記各検出手段により検出
したＸ、Ｙのデータを記憶する記憶手段と、該記憶手段
のＸ、Ｙデータを用いてタイヤのラジアスを計算するラ
ジアス計算手段とを具備し、前記ラジアス計算手段は、
予め与えられた基準値を基にしてＸ、Ｙデータをタイヤ
のクラウン部とショルダー部に区分する区分手段と、該
区分手段により区分されたデータにより、クラウン部の
ラジアスとショルダー部のラジアスとを求める演算手段
とを有する点にある。
（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。
第１図は、タイヤのプロファイル測定装置の構成図で
あり、同図に於いて、１は、ベースであり、該ベース１
は、フロアーに載置されている。
前記ベース１上には、タイヤ取付台２が固定されてい
る。タイヤ取付台２には、垂直姿勢のシャフト３が回転
可能に取り付けられている。このシャフト３に、リム組
みされたタイヤ４が、タイヤ軸心とシャフト軸心（以
下、この軸心を「Ｘ軸」という。）を一致させて、着脱
自在に取り付けられている。前記シャフト３の上端に
は、ハンドル５が固定され、該シャフト３、即ちタイヤ
４を回転操作可能としている。シャフト３の下端には、
シャフト３、即ちタイヤ４の回転角Ｒを検出するＲ検出
手段６が設けられている。このＲ検出手段６は、ポテン
ションメーターから構成されている。
前記ベース１にレール（図示省略）が設けられ、該レ
ールに移動台7aが、前記Ｘ軸方向に直交する水平方向
（以下、この方向を「Ｙ軸」方向という。）に、摺動可
能に設けられている。この移動台7aは、ハンドル7bを回
してネジ軸（図示省略）を回転させる事により移動可能
とされている。
前記移動台7aに測定部７が固定されている。該測定部
７に、フィードスクリュー８がＸ軸に平行に且つ回動自
在に設けられている。このフィードスクリュー８を回動
させるモータ９が、測定部７の下部に設けられている。
このフィードスクリュー８には、Ｙ検出手段10が螺合さ
れており、フィードスクリュー８の回動により、Ｘ検出
手段10が上下動するよう構成されている。このＹ検出手
段10は、レーザーセンサーからなり、非接触でタイヤ４
の外周面からのＹ方向の距離Yiを測定するものである。
前記フィードスクリュー８は、Ｙ検出手段10のＸ方向
の位置Xiを検出するためのＸ検出手段11が結合されてい
る。このＸ検出手段11は、フィードスクリュー８の回転
数を検出するロータリーエンコーダからなり、フィード
スクリュー８のネジピッチと回転数を掛ける事により、
Ｙ検出手段10のＸ方向の位置を検出するものである。
尚、Ｘ方向（タイヤ幅方向）の検出領域は、全てのカ
テゴリーのタイヤが計れる大きさとされている。
12は、パソコンであり、該パソコン12は、前記Ｘ、
Ｙ、Ｒ検出手段11、10、６からのデータを記憶するデー
タ記憶手段13と、Xi、Yiデータを用いてタイヤトレッド
ラジアスを計算するラジアス計算手段14とを具備する。
前記計算手段14は、Xi、Yiデータを例えばタイヤのクラ
ウン部のものとショルダー部のものとの様に複数の部分
に区分する区分手段15と、該区分手段15により区分され
たデータにより、クラウン部とショルダー部とのラジア
スを求める演算手段16とから成る。
このパソコン12には、測定したタイヤのプロファイル
やラジアスを表示するためのディスプレイ17や、Ｘ−Ｙ
プロッター18が接続されている。更に、前記データ記憶
手段13のＹ、Ｒデータを用いて、タイヤのRROを求めて
表示するRRO表示手段19が接続されている。このRRO表示
手段19は、Ｘ−Ｙレコーダから構成されている。
尚、符号20はパソコン12の入力装置である。
前記構成のプロファイル測定装置を用いて、タイヤの
ラジアスを測定する方法は、次のとおりである。
先ず測定用のタイヤ４をリムに取り付け、リム組され
たタイヤ４をシャフト３に取り付ける。このシャフト３
を回転しないよう固定する。
次に移動台7aをＹ方向に移動させて、タイヤ４の外周
面とＹ検出手段10との距離Yiを所定距離に調整する。
次に、モータ９を連続駆動してフィードスクリュー８
を連続回転させ、Ｙ検出手段10を連続的に移動させなが
ら、所定ピッチ毎に測定値をサンプリングする。その場
合に於いて、Ｙ検出手段10により、Ｙ検出手段10とタイ
ヤ４の外周面との距離Yiを測定すると共に、Ｘ検出手段
11により、Ｙ検出手段10のＸ方向の位置Xiを測定する。
前記一対のXi、Yiのデータは、点の座標値としてパソ
コン12のデータ記憶手段13により記憶される。この様に
して記憶された多数の点のデータを用いて、パソコン12
でタイヤ４のプロファイルを求め、このプロファイルを
第２図の（イ）に示すように、ディスプレイ17上にモニ
ター表示する事が出来る。また、Ｘ−Ｙプロッター18に
表示する事も出来る。
前記プロファイルデータは、1cm当たり５個以上とさ
れている。
次にデータ記憶手段13のKi、Yiのデータを用いて、ト
レッドラジアスを求める手順を第３図に基づき説明す
る。
まず、データ記憶手段13のデータは、区分手段15によ
りタイヤクラウン部のデータと、ショルダー部のデータ
に区分される 以下、この区分の仕方について説明する。
先ず最初に、データの両端値を検出する。データの両
端値とは、タイヤ断面の両端部分のXi、Yiデータを意味
する。
この両端値の検出は、Ｙの値がある基準値以上になっ
たＸの点をもって行う。即ち、Ｙの値を所定の基準値と
比較し、そのＹの値が基準値以上になったＸの値を、デ
ータの両端値とする。
この様にしてデータの両端のＸの点が求められると、
次に両端間の中点のＸの値を求める。このデータの中心
点は、タイヤ赤道を意味し、タイヤ４のトレッドを、ク
ラウン部とショルダー部とに区別するときに必要とな
る。即ち、タイヤ赤道中心からプラス・マイナス幾らの
所がクラウン部であり、中心からプラス幾らから幾らま
で、マイナス幾らから幾らまでがショルダー部であると
定義するので、データの中心点の検出が必要となるので
ある。
次に、入力手段20により、基準値（計算する幅及び位
置を示す値）の入力を行う。即ち、基準値（ベース）と
は、クラウン部やショルダー部の幅をいい、前述の如
く、中心から幾らと言うように入力する。
このベース（基準値）の入力により、前記両端間に存
在するデータは、クラウン部のものとショルダー部のも
のとに区分される。
即ち、クラウン部のベースが、−ｐから＋ｐと入力さ
れているとすると、両端間に存在するデータのうち、そ
のＸデータが−ｐから＋ｐまでのものが、クラウン部の
データとされる。また、ショルダー部のベースが、−ｑ
から−ｐまでと＋ｐから＋ｑまでと入力されているとす
ると、両端間に存在するデータのうち、そのＸデータが
−ｑから−ｐまで及び＋ｐから＋ｑまでのものが、ショ
ルダー部のデータとされる。
以上のようにして、区分手段15により、記憶されたデ
ータをクラウン部のものとショルダー部のものに区分す
る。
次に、前記データに存在する溝底データの削除を行
う。この溝底データとは、タイヤトレッドに形成された
溝部の部分を検出したデータである。この溝底のデータ
は、タイヤクラウン部やショルダー部のラジアスを計算
するのに邪魔となるので、削除する必要がある。
この溝底のデータであるか否かは、Ｙの値をもって判
断する。
そのために、まずタイヤの頂点のデータの検出が行わ
れる。（このタイヤ頂点のデータの検出は、前記データ
の両端値及び中央値の検出時に引き続いて行われてい
る。） そして、Ｙのデータが、前記頂点のＹのデータYiより
ある基準値以上のものを溝底データとする。この基準値
は、クラウン部とショルダー部とで異なる値を持つ。こ
のようにして溝底データであると判断されたデータは、
以後の計算に用いないよう削除される。
次に、データに存在する溝壁部のデータ及びノイズの
削除を行う。これらのデータも、以下のタイヤラジアス
の計算の邪魔になるからである。
このデータの削除は、連続する４つのＹの値が滑らか
な値であるか否かに依って判断される。
即ち、Yi、Yi＋１、Yi＋２、Yi＋３の連続する４つの
データのうち、 {Yi-Yi+1}2≦ｄ {Yi-Yi+2}2≦ｅ {Yi-Yi+3}2≦ｆ 但し、ｄ、ｅ、ｆは予め定めた基準値の条件式を全て
満たすYiを採用データとする。
前記条件式を満たさないものは、不適正データとして
削除する。
以上のようにしてデータ群において、溝底、溝壁、及
び、ノイズとして削除を行った結果、空白になった部分
（採用されなかった部分）が、ある値以上になった場
合、この間のデータを補完する。
即ち、連続したデータ群の中で、削除された空白区間
が所定値以上に長くなった場合、この空白区間に、補完
データを補充して、データの連続性を保つのである。
即ち、第４図に示すように、ｉ番目のデータとｉ＋ｎ
番目のデータとの間が削除されて、所定値以上に長い空
白区間となった場合、ｉ＋n/2の位置にYi＋h/2のデータ
を入れるのである。
以上のようにして区分手段15により、データを区分し
且つ採用データが決定された後、演算手段16により、ク
ラウン部及びショルダー部のラジアスが計算される。
この計算は、前記Ｘ、Ｙのデータを用いて、円の方程
式x2+y2＋ax＋by＋ｃ＝０の係数ａ、ｂ、ｃを求め、 円の中心（−a/2,−b/2） 半径{(a/2)2+(b/2)2-c}1/2 を求めるのである。
前記係数ａ、ｂ、ｃを求める方法として、最小２乗近
似法がある。即ち、 円の方程式：x2＋y2＋ax＋by＋ｃ＝０ 円からのずれ（誤差）:Sとしたとき、 （但しＳは、前記方程式に実際のXi、Yiのデータを代入
したもの） ベース間の全ての有効データ（Ｘ、Ｙ）におけるS2の総
和ΣS2が最小となるａ、ｂ、ｃを求めるのである。
以上のようにして求められたラジアスは、第２図の
（ロ）に示すクラウン部トレッドラジアスとして、また
（ハ）に示すショルダー部トレッドラジアスとして、デ
ィスプレイ17上に表示される。
この方法によれば、どの領域のラジアスでも求める事
が出来、少なくともトレッドクラウン部ラジアスと、ト
レッドショルダー部ラジアスを同時に求める事が出来
る。
次にRRO表示に付いて説明する。
先ずシャフト３の固定を解除し、ハンドル５によりタ
イヤ４を回転させる。そしてその回転角Ｒを、Ｒ検出手
段により検出すると同時に、Ｙ検出手段10により、タイ
ヤ外周面からの距離Ｙを測定し、点（Ｒ、Ｙ）をデータ
記憶手段13に記憶する。この様な点を、タイヤ外周面の
全周にわたって測定し、且つ記憶する。
そてし前記Ｒ、ＹのデータをRRO表示手段19に送り、
第５図に示すようなグラフを表示させる。
尚、第６図（イ）（ロ）に示すように、Ｙ検出手段10
の固有の焦点距離ｍ±15mmの範囲にタイヤ表面を位置づ
け、測定範囲を規制する目的で、位置決め治具（ストッ
パー）21を測定部７に立設している。そして、測定部７
をタイヤ方向に移動させたとき、ストッパー21の先端が
タイヤ表面に当接したところで測定部７を停止固定する
ようにしている。
尚、本発明は、前記実施例に限定されるものではな
く、いかなる物品、特に各種の円形物品に適用する事が
できる。
（発明の効果） 本発明によれば、タイヤトレッドのクラウン部とショ
ルダー部との夫々の半径を高精度に求めることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図（イ）は、本発明の実施例を示すタイヤプロファ
イル測定装置の全体構成図、第１図（ロ）は同装置の基
本概念図、第２図は、タイヤのプロファイル及びラジア
スを示すディスプレイ上のグラフ、第３図は、ラジアス
測定の手順を示すフローチャート、第４図は、データの
補完方法を示す説明図、第５図は、タイヤのRROを示す
グラフ、第６図（イ）は測定部の位置決め機構の説明
図、第６図（ロ）は第６図（イ）のＺ−Ｚ線断面図であ
る。 ４……タイヤ、６……Ｒ検出手段、10……Ｙ検出手段、
11……Ｘ検出手段、13……データ記憶手段、14……ラジ
アス計算手段、15……区分手段、16……演算手段、19…
…RRO表示手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｂ 21/20 Ｃ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】タイヤトレッドのクラウン部とショルダー
    部の夫々のラジアスを求めるタイヤ外周面のプロファイ
    ル測定方法であって、 （ａ）タイヤの軸心をＸ軸とし、該Ｘ軸に直交する軸を
    Ｙ軸としたとき、前記Ｘ軸に平行に移動し、且つ、タイ
    ヤの外周面からＹ方向の距離を測定するＹ検出手段と、
    該Ｙ検出手段のＸ方向の位置を検出するＹ検出手段とを
    具備したタイヤのプロファイル測定装置にタイヤを取付
    ける工程と、 （ｂ）測定されるタイヤの、赤道からのクラウン部の両
    端部の位置及び赤道からのショルダー部の両端部の位置
    をＸ基準値とし、ショルダー部の両端部のＹ方向の位置
    をＹ基準値として記憶手段に入力する工程と、 （ｃ）Ｙ検出手段をＸ方向に所定量づつ移動させて、前
    記タイヤの外周面からのＹ方向の距離をＹ検出手段で測
    定する工程と、 （ｄ）前記Ｙ方向の距離を測定したときのＹ検出手段の
    Ｘ方向の位置をＸ検出手段で検出する工程と、 （ｅ）前記（ｃ）（ｄ）の工程で得られた一対のＸ、Ｙ
    の値を一組として、多数組の測定データを記憶手段に記
    憶する工程と、 （ｆ）前記多数組の測定データの中から、そのＹの値が
    前記Ｙ基準値を越える、上限及び下限の２組の測定デー
    タを抽出する工程と、 （ｇ）前記上限及び下限の組のＸデータ間の中央値を求
    める工程と、 （ｈ）前記Ｘデータの中央値が前記Ｘ基準値のタイヤ赤
    道値となるように、各組のＸデータを座標変換する工程
    と、 （ｉ）前記座標変換された各組のＸデータと、前記Ｘ基
    準値とを比較して、各組をクラウン部とショルダー部と
    に区分する工程と、 （ｊ）前記区分されたクラウン部の組のデータを用いて
    クラウン部のラジアスを求め、ショルダー部の組のデー
    タを用いてショルダー部のラジアスを求める工程と、 を具備したことを特徴とするタイヤ外周面のプロファイ
    ル測定方法。
  2. 【請求項２】タイヤの軸心をＸ軸とし、該Ｘ軸に直交す
    る軸をＹ軸としたとき、前記Ｘ軸に平行に移動し、且
    つ、タイヤの外周面からＹ方向の距離を測定するＹ検出
    手段と、 該Ｙ検出手段のＸ方向の位置を検出するＸ検出手段と、 前記各検出手段により検出したＸ、Ｙのデータを記憶す
    る記憶手段と、 該記憶手段のＸ、Ｙデータを用いてタイヤのラジアスを
    計算するラジアス計算手段とを具備し、 前記ラジアス計算手段は、予め与えられた基準値を基に
    してＸ、Ｙデータをタイヤのクラウン部とショルダー部
    に区分する区分手段と、該区分手段により区分されたデ
    ータにより、クラウン部のラジアスとショルダー部のラ
    ジアスとを求める演算手段とを有することを特徴とする
    タイヤ外周面のプロファイル測定装置。
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