TWI658880B - 輪胎鋼絲環帶之角度及間距測量方法 - Google Patents

Abstract

本發明主要係提供一種輪胎鋼絲環帶之角度及間距測量方法，其步驟包含有：(a)立體掃描，(b)輪胎切片，(c)製作支撐框架，(d)固定切片，(e)量測鋼絲對應點，(f)立體掃描切片，(g)代入運算公式；其係先以一雷射掃描裝置將預設胎壓之一輪胎，完整掃描其外觀形狀，再將該輪胎切出預設厚度之一輪胎切片，並製造可提供該輪胎切片以預設胎壓輪廓下組設定位之一支撐框架，接著利用一三用電錶接觸各該鋼絲於該輪胎切片兩側之切點，以搜尋同一條鋼絲兩端相對應之切點，然後以該雷射掃描裝置量測出同一條鋼絲兩端相對應兩切點之各別座標，最後將各該鋼絲兩端相對應之切點座標數值，代入運算公式，即能求得各該鋼絲之角度數值及間距數值；藉由上述步驟，以建置輪胎鋼絲環帶之角度及間距測量之標準流程，以提升量測品質，增進量測之精準度，降低人為誤差，同時可節省人力及縮短時間，有效降低成本者。

Description

輪胎鋼絲環帶之角度及間距測量方法

本發明係有關輪胎量測之方法，特別是指使用於具有鋼帶結構之輪胎，以量測其鋼帶內層鋼絲角度及間距者。

輪胎是許多交通工具或搬運機具之必要零件，舉凡汽車、機車、腳踏車、堆高機等等，其應用相當廣泛；一般而言輪胎主要提供前述交通工具或搬運機具四大功能性，包括：負重性、制動與驅動性、緩衝性及操控性，其中「負重性」係指輪胎需能負荷及支撐車體及車體內乘客與物品之所有重量；「制動與驅動性」則是指能將引擎傳送來的動力，如起步、加速度、減速與煞車等動力，能有效地傳達至地面；「緩衝性」主要為行駛時吸收來自地面衝擊力之緩衝功能；「操控性」指行駛之轉彎與直線，能有效且穩定維持路徑方向的效果。

為達到前述性能，輪胎應用橡膠材質製成以具有緩衝效果；並於其兩側內部埋設胎唇鋼絲，以及於胎面內部埋設有鋼絲環帶與簾紗層，則可增加輪胎的剛性及負重性；於胎面以預設排列及預設形狀，設置有大大小小的胎塊或胎紋，則可維持輪胎的「操控性」。

針對埋設於胎面內部之鋼絲環帶作進一步分析，其主要設於生胎外徑緣之胎冠部位，以作為強化整體輪胎胎面的剛性、抗壓力及強軔性，同時可防止輪胎遭受外物刺穿。習知鋼絲環帶層之製作，係在貼覆在生胎外徑緣之前，先預先獨立製造完成，其製造過程係先將呈圈狀之若干鋼絲，以預設數量依序排列，接著將其上膠後，經裁切作業形成薄層狀之鋼絲環帶層。

鋼絲環帶層之製作依其技術可分為「層狀式」及「纏繞式」兩大類，其中「層狀式」之製程，係當鋼絲環帶層設置於生胎上時，係將整片之鋼絲環帶層貼覆於生胎之胎面外徑緣部位，再以一角度裁切多餘部 位，並將鋼絲環帶層裁切後之兩端接點相互貼接，即貼覆鋼絲環帶層完成。依需求可貼覆多層以上，每層則會分別產生貼接點。此類技術如國內第079208885號新型專利所揭露之「輪胎之鋼帶保護結構改良」；及美國第3,677,319號發明專利所揭露之輪胎結構。

「纏繞式」之鋼絲環帶層製法，則係將至少一條鋼絲條連續纏繞於旋轉狀態之生胎外徑緣部位，而於生胎胎面上形成具預設間距之軸向排列者。此類技術如美國第US 8,075,718號發明專利所揭露之輪胎鋼絲環帶層技術，其主要係於輪胎配有環帶層部，所述環帶層部包括通過在纏繞於成型筒上的第二環帶層與第三環帶層之間纏繞鋼絲簾線而形成的加強帶，所述製造方法包括：將上表面附連有下橡膠片的所述第二環帶層纏繞到所述成型筒上；通過在所述下橡膠片上同時供應並纏繞多股無塗層鋼絲簾線而形成加強帶；將緯紗以波浪形的形式設置在所述加強帶上；以及將預先附連至所述第三環帶層的上橡膠片安裝在所述加強帶和所述緯紗上。

前述鋼絲環帶層製法中，無論是「層狀式」或「纏繞式」，於硫化製程後，將使各該鋼絲被周圍的橡膠完整地一體包覆，各該鋼絲則以預設角度及預設間距於胎面內部呈繞設狀態，以形成一層可增加胎面支撐性及剛性，也能加強輪胎的操控性及耐用性，同時可保護胎體之鋼絲環帶層。

然而於貼覆鋼絲環帶層或纏繞鋼絲的作業時，才能得知各該鋼絲之數量、傾斜角度及間距；於硫化製程後，鋼絲已完整埋設於胎冠及胎體間，因此於後續的輪胎半成品或成品，均無法直接由肉眼觀察或儀器量測出內部鋼絲之數量、傾斜角度及間距。

因品質檢測或研發需求必須得知輪胎半成品或成品，其內部該鋼絲環帶層之鋼絲數量、傾斜角度及間距時，習知作法為將輪胎由外向內層層剝開至各該鋼絲外露，再以量具或儀器測量其傾斜角度及間距，當具有多層的鋼絲環帶層時，因每層的鋼絲數量、傾斜角度及間距均會不同，因此必須要逐層剝除，各層分別測量。

惟，鋼絲環帶層於硫化作業後，該層的橡膠已與胎體橡膠融 為一體，如按照前述以層層剝除方式讓各層之各該鋼絲露出，於剝除作業中容易因為施力不當，或剝除過程中因胎體受剝除施力變形，恐會使得鋼絲產生移位，造成量測精準度降低之人為誤差；且剝除的動作相當耗費時間與人力；同時，當鋼帶層數為多層時，習知以剝除的方式其通常會產生的撕裂面無法呈平整狀，且可能在剝除作業中將下一層的鋼絲環帶層意外剝離，以致影響後續量測作業之精度；另一方面，習知以剝除鋼絲環帶的作業及量測流程均未能標準化。故本案發明人針對習知輪胎鋼絲環帶之量測方式所產生的問題，提供可解決之量測方法。

有鑑於此，本發明所揭露輪胎鋼絲環帶之角度及間距測量方法，其步驟包含有：(a)立體掃描，(b)輪胎切片，(c)製作支撐框架，(d)固定切片，(e)量測鋼絲對應點，(f)立體掃描切片，(g)代入運算公式；其係先以一雷射掃描裝置將預設胎壓之一輪胎，完整掃描其外觀形狀，再將該輪胎切出預設厚度之一輪胎切片，並製造可提供該輪胎切片以預設胎壓輪廓下組設定位之一支撐框架，接著利用一三用電錶接觸各該鋼絲於該輪胎切片兩側之切點，以搜尋同一條鋼絲兩端相對應之切點，然後以該雷射掃描裝置量測出同一條鋼絲兩端相對應兩切點之各別座標，最後將各該鋼絲兩端相對應之切點座標數值，代入運算公式，即能求得各該鋼絲之角度數值及間距數值；藉由上述步驟，以建置輪胎鋼絲環帶之角度及間距測量之標準流程，以提升量測品質，增進量測之精準度，降低人為誤差，同時可節省人力及縮短時間，有效降低成本者。

本發明之主要目的即在提供一種輪胎鋼絲環帶之角度及間距測量方法，係利用精密的量測儀器，由輪胎切片中尋找出各該鋼絲對應點座標，並代入公式中運算的方式，獲得鋼絲環帶之傾斜角度及間距，可提升量測之精準度，降低量測誤差。

本發明之次一目的即在提供一種輪胎鋼絲環帶之角度及間距測量方法，其具有完整的量測作業步驟，以建置輪胎鋼絲環帶之測量標準流程， 使量測作業標準化及統一化。

本發明之再一目的即在提供一種輪胎鋼絲環帶之角度及間距測量方法，係配合立體掃描器及三用電錶的使用，求得各該鋼絲對應點座標，並代入公式中運算的方式，可縮短量測時間及節省人力，以降低成本。

本發明之更一目的即在提供一種輪胎鋼絲環帶之角度及間距測量方法，為適用各種胎壓下之輪胎鋼絲環帶的各該鋼絲之傾斜角度及間距均能量測，為具有相容性之測量方法。

[本發明]

(10)‧‧‧輪胎

(11)‧‧‧輪胎切片

(21)(22)‧‧‧鋼絲

(211)(212)(221)(222)‧‧‧切點

(30)‧‧‧支撐框架

(31)‧‧‧組接部

(60)‧‧‧雷射掃描裝置

(70)‧‧‧三用電錶

第一圖為本發明一較佳實施例之量測流程圖。

第二圖為本發明一較佳實施例之步驟(a)立體掃描示意圖。

第三圖為本發明一較佳實施例之步驟(b)輪胎切片示意圖一。

第四圖為本發明一較佳實施例之步驟(b)輪胎切片示意圖二。

第五圖本發明一較佳實施例之步驟(c)製作支撐框架示意圖。

第六圖本發明一較佳實施例之步驟(d)固定輪胎切片示意圖。

第七圖本發明一較佳實施例之步驟(e)量測鋼絲對應點示意圖。

第八圖本發明一較佳實施例之步驟(f)立體掃描切片示意圖。

第九圖本發明一較佳實施例之步驟(g)代入運算公式示意圖。

首先請參照第一圖，本發明所提供之一種輪胎鋼絲環帶之角度及間距測量方法，其步驟包含有：(a)立體掃描；(b)輪胎切片；(c)製作支撐框架；(d)固定切片；(e)量測鋼絲對應點；(f)立體掃描切片；(g)代入運算公式。

於步驟(a)立體掃描：以一雷射掃描裝置(60)將預設胎壓之一輪胎(10)，完整掃描其外觀形狀。

於步驟(b)輪胎切片：將該輪胎(10)切出預設厚度之一輪胎切片(11)，該輪胎切片(11)之兩側面可分別見有若干鋼絲(21)(22)之切點(211) (212)(221)(222)。

於步驟(c)製作支撐框架：依預設胎壓之該輪胎切片(11)外緣形狀，製作出一支撐框架(30)，其具有一組接部(31)，提供該輪胎切片(11)組設之部位；可依需求將該輪胎切片(11)依不同胎壓狀態之輪廓，分別製作該支撐框架(30)。

於步驟(d)固定輪胎切片：將該輪胎切片(11)組設於該支撐框架(30)上，並使該輪胎切片(11)之外緣貼合於該組接部(31)。

於步驟(e)量測鋼絲對應點：利用一三用電錶(70)並將其切換為歐姆量測，以接觸各該鋼絲於該輪胎切片(11)兩側之鋼絲(21)(22)，當搜尋同一條鋼絲兩端相對應之切點(211)(212)(221)(222)之時，於該三用電錶(70)上顯示數值或發出聲響。

於步驟(f)立體掃描切片：以該雷射掃描裝置(60)掃描相對應切點(211)(212)(221)(222)之各該鋼絲(21)(22)量測出同一條鋼絲兩端相對應兩切點端(211)(212)或(221)(222)之各別座標；可依序量測出X，Y之二維座標，或X，Y，Z之三維座標。

於步驟(g)代入運算公式：將該鋼絲(21)(22)兩端相對應之切點(211)(212)(221)(222)座標數值，代入運算公式，即能求得各該鋼絲(21)(22)之角度數值及間距數值；其中係以方向餘弦定理求得各該鋼絲(21)(22)之角度；將於同一切面上相臨之各該鋼絲(21)(22)的切點(211)(221)或(212)(222)，所分別測出之座標，求得各該鋼絲(21)(22)之間距。

藉由上述步驟，以建置輪胎鋼帶其內部各該鋼絲(21)(22)之角度及間距測量之標準流程，以提升量測品質，增進量測之精準度，降低人為誤差，同時可節省人力及縮短時間，有效降低成本者。

為供進一步瞭解本發明構造特徵、運用技術手段及所預期達成之功效，茲將本發明使用方式加以敘述如下：因輪胎之胎壓產生變化時，會使得胎面及胎側之外形不同，亦會使得埋設於胎面內部之鋼絲環帶產生不同程度之變形，以致各該鋼絲(21)(22)的角度及間距數值會因胎壓之變化而不同。因此本發明主要使該輪胎(10)以一預設胎壓之設定條件下，係先以該雷射掃描裝置(60)完整掃描該輪胎(10)之外觀形狀，以作為此一預設胎壓之基準形狀，再將該輪胎(10)切 出預設厚度之一輪胎切片(11)，並製造一支撐框架(30)，與該輪胎切片(11)相互組設定位，使該輪胎切片(11)形成該預設胎壓下之正常外觀狀態，接著利用一三用電錶(70)接觸各該鋼絲(21)(22)於該輪胎切片(11)兩側之切點(211)(212)(221)(222)，以搜尋同一條鋼絲兩端相對應之切點，然後以該雷射掃描裝置(60)量測出同一條鋼絲(21)(22)兩端相對應兩切點(211)(212)(221)(222)之各別座標，最後將各該鋼絲(21)(22)兩端相對應之切點(211)(212)(221)(222)座標數值，代入運算公式，即能求得各該鋼絲(21)(22)之角度數值及間距數值。

本發明於步驟(a)立體掃描，請參照第二圖，可將該輪胎(10)之胎壓設定為正常胎壓或其他所需的風壓條件數值設定；接著利用該雷射掃描裝置(60)將該輪胎(10)進行立體外觀輪廓掃描，將其外形、大小相關資訊建置於電腦中，此時於電腦內該輪胎(10)的相關數據資料將為後續製作該支撐框架(30)的參考依據。另一方面，可利用該雷射掃描裝置(60)的輔助，於該輪胎(10)上繪製切割線，以作為後續切割時平整度之依據。

本發明於步驟(b)輪胎切片(11)，請參照第三圖至第四圖，可預先將該輪胎(10)之輪圈拆除，再依步驟(a)以該雷射掃描裝置(60)輔助繪製的切割線，進行切割，以形成該輪胎切片(11)，此時可見其兩側切面分別具有各該鋼絲(21)(22)之二端切點(211)(221)(212)(222)。此外，該輪胎切片(11)水平擺放，其平整精度如於預設範圍內，可視為同一厚度。

本發明於步驟(c)製作支撐框架(30)，請參照第五圖，係依據步驟(a)所掃描出該輪胎(10)之完整外觀形狀資料數據，可得之於此一設定胎壓狀態下該輪胎(10)外緣面之形狀製造該支撐框架(30)，其具有一組接部(31)，其內形輪廓可對應該輪胎切片(11)之外緣面。

本發明於步驟(d)固定輪胎切片(11)，請參照第六圖，利用步驟(a)所繪製之切割線為依據，將各該輪胎切片(11)及支撐框架(30)相互組合，此時該輪胎切片(11)之外緣面將完整貼合於該組接部(31)之內緣面。

本發明於步驟(e)量測鋼絲(21)(22)對應點，請參照第七圖，係預先將該三用電錶(70)切換為歐姆量測後，再利用該三用電錶(70)之紅、黑測試棒，分別靠近該輪胎切片(11)之兩側切面處，將其一測試棒固定接觸 於其一該鋼絲(21)之切點(211)上，另一測試棒則逐一接觸另側之各該切點(212)(222)，當兩側各該切點(211)(212)於接觸測試後，該三用電錶(70)上顯示數值或提示聲響時，即表示此二切點(211)(212)為同一條鋼絲(21)之對應兩端，並於切點上作標記；反覆前述動作將各該鋼絲(21)(22)之兩端切點分別找出，並作上標記。

本發明於步驟(f)立體掃描切片(11)，請參照第八圖，依該輪胎切片(11)上各該切點(211)(212)(221)(222)之標示，以該雷射掃描裝置(60)掃描各該鋼絲(21)(22)兩端相對應之切點(211)(212)(221)(222)位置，並利用電腦及其內建程式運算出同一鋼絲(21)(22)兩端各該切點之座標(x，y，z)。

本發明於步驟(g)代入運算公式，請參照第九圖，將前述步驟所得之其一鋼絲(21)(22)兩端之各該切點(211)(212)(221)(222)座標分別為：切點1(211)座標(x1，y1，z1)與切點3(212)座標(x2，y2，z2)；及與該切點1同側並相鄰之另一鋼絲之切點2(221)座標(x3，y3，z3)。

將前述座標數值代入下列公式：

則可依方向餘弦定理與距離公式求得該鋼絲之傾斜角度(θ z)，及兩各該鋼絲(21)(22)間之距離(S)。

本發明提供一輪胎之鋼絲環帶其內鋼絲之角度及間距的測量方法，係利用各該雷射掃描裝置(60)將預設胎壓之該輪胎(10)其外形輪廓，進行完整地立體掃描並輸入電腦以作為依據標準；於切割出該輪胎切片(11)後以該三用電錶(70)量測各該鋼絲(21)(22)兩端對應點；並再次立體掃描該輪胎切片(11)兩側各該切點(211)(212)(221)(222)位置以分別取得座標，最後代入公式進行運算，即能求得各該鋼絲(21)(22)之傾斜角度及間距數值的量測技術應用，可達到下列功效：

一、本發明之輪胎鋼絲環帶角度及間距量測方法，係利用該雷射掃描裝置(60)進行該輪胎(10)之外觀掃描，以及該輪胎切片(11)兩側之切點(211)(212)(221)(222)位置掃描，並配合該三用電錶(70)進行各該鋼絲(21)(22)兩端切點之對應量測，因此為結合精密的量測儀器之測量方法，相較習知的任意剝除胎面使各該鋼絲外露之方式，本發明可提升量測之精準度，降低人為量測誤差。

二、結合方向餘弦定理與距離公式，將該輪胎切片(11)兩側之切點(211)(212)(221)(222)位置掃描所得之座標代入公式中，所獲得各該鋼絲(21)(22)之角度及間距數值，可縮短量測時間及節省人力，以降低成本。

三、本發明該支撐框架(30)之製作，使該輪胎切片(11)以其預設胎壓之正常狀態與外觀形狀下，進行各該鋼絲之相關量測，可獲得較為精準之座標數據，並能有效排除因胎壓不同使得胎面及內部鋼絲環帶產生變形，導致各該鋼絲角度及間距因而變動的因素。

四、本發明結合各該雷射掃描裝置(60)及三用電錶(70)等精密量測儀器的使用，求得各該鋼絲(21)(22)對應點座標，並代入公式中運算的方式，可縮短量測時間及節省人力，以降低成本，解決習知剝除作業所造成耗費時間及人力的問題。

五、具有完整的該輪胎之胎壓、外觀形狀等資料數據建立，以及該輪胎切片之外觀形狀、切點位置等資料數據建立，最後運算出各該鋼絲之角度及間距數據建立等功效。

六、本發明具有完整的量測作業步驟，以建置輪胎鋼絲環帶之測量標準流程，使量測作業標準化及統一化。

七、本發明可依照不同胎壓狀態，製作出該組接部(31)分別呈不同形狀之該支撐框架(30)，再分別量測出各該鋼絲(21)(22)於不同胎壓下之角度及間距變化，故為適用各種胎壓下之輪胎鋼絲環帶的各該鋼絲(21)(22)之傾斜角度及間距均能量測，為具有相容性之測量方法。

八、本發明之輪胎鋼絲環帶之角度及間距測量方法可應用於輪胎之逆向工程，或品管檢驗用途，實用性高。

綜合上述，本發明所揭露之「輪胎鋼絲環帶之角度及間距測 量方法」，係提供一種可提升量測精度、節省人力、縮短時間，且具相容性及實用性之鋼絲環帶內部鋼絲測量方法，係利用該雷射掃描裝置進行該輪胎之外觀掃描，以及該三用電錶進行各該鋼絲兩端切點之對應量測，並配合該輪胎切片之切點座標位置掃描，最後代入公式取得各該鋼絲之角度及間距數值，可將量測的作業標準化，同時可分別量測不同胎壓下各該鋼絲之角度及間距數值變化，而具有相容性，所獲致一實用性高之測量方法，俾使整體確具產業實用性及成本效益，且其測量方法又未曾見於諸書刊或公開使用，誠符合發明專利申請要件，懇請 鈞局明鑑，早日准予專利，至為感禱。

需陳明者，以上所述乃是本發明之具體實施例及所運用之技術原理，若依本發明之構想所作之改變，其所產生之功能作用仍未超出說明書及圖式所涵蓋之精神時，均應在本發明之範圍內，合予陳明。

Claims (8)

1. 一種輪胎鋼絲環帶之角度及間距測量方法，其步驟包含有：(a)立體掃描：以一雷射掃描裝置將預設胎壓之一輪胎，完整掃描其外觀形狀，並利用該雷射掃描裝置來輔助於該輪胎上繪製切割線，以作為步驟(b)輪胎切片之切割時平整度依據；(b)輪胎切片：將該輪胎切出預設厚度之一輪胎切片，該輪胎切片之兩側面可分別見有若干鋼絲之切點；(c)製作支撐框架：依預設胎壓之該輪胎外緣形狀，製作出一支撐框架，其具有一組接部，提供該輪胎切片組設之部位；(d)固定切片：將該輪胎切片組設於該支撐框架上，並使該輪胎切片之外緣貼合於該組接部；(e)量測鋼絲對應點：利用一三用電錶並將其切換為歐姆量測，以接觸各該鋼絲於該輪胎切片兩側之切點，當搜尋同一條鋼絲兩端相對應之切點時，於該三用電錶上顯示數值；(f)立體掃描切片：以該雷射掃描裝置掃描相對應切點之各該鋼絲，以量測出同一條鋼絲兩端相對應兩切點之各別座標；(g)代入運算公式：將各該鋼絲兩端相對應之切點座標數值，代入一運算公式，即能求得各該鋼絲之角度數值及間距數值。
2. 依據申請專利範圍第1項所述輪胎鋼絲環帶之角度及間距測量方法，其中步驟(d)可利用步驟(a)所繪製之切割線為依據，將各該輪胎切片及支撐框架組合。
3. 依據申請專利範圍第1項所述輪胎鋼絲環帶之角度及間距測量方法，其中於步驟(b)輪胎切片，利用步驟(a)所繪製之切割線為依據，將該輪胎切片水平擺放，其平整精度於預設範圍內，可視為同一厚度。
4. 依據申請專利範圍第1項所述輪胎鋼絲環帶之角度及間距測量方法，其中步驟(g)代入運算公式，係以方向餘弦定理求得各該鋼絲之角度。
5. 依據申請專利範圍第1項所述輪胎鋼絲環帶之角度及間距測量方法，其中步驟(g)代入運算公式，將於同一切面上相臨之各該鋼絲切點，所分別測出之座標，求得各該鋼絲之間距。
6. 依據申請專利範圍第1項所述輪胎鋼絲環帶之角度及間距測量方法，其中步驟(c)製作支撐框架，係可將該切片依不同胎壓狀態之輪廓，分別製作該支撐框架。
7. 依據申請專利範圍第1項所述輪胎鋼絲環帶之角度及間距測量方法，其中步驟(f)立體掃描切片，可量測出X，Y，Z之三維座標或X，Y之二維座標其中一種。
8. 依據申請專利範圍第1項所述輪胎鋼絲環帶之角度及間距測量方法，其中步驟(e)量測鋼絲對應點，當搜尋同一條鋼絲兩端相對應之切點時，該三用電錶將發出聲響。