(57)【要約】【課題】タイヤを破壊することなく、タイヤの断面形状を短時間で正確に計測できるタイヤ形状計測装置、それに使用されるタイヤ固定具、および、そのようなタイヤ形状計測方法を提供する。【解決手段】タイヤ９のトレッド部のタイヤ径方向外側を経由し、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との間を延びるＣ字状経路に沿って変位センサ１を移動させ、そのＣ字状経路に沿って移動する変位センサ１によりタイヤ外面に対する距離を測定する。また、その変位センサ１の移動とは別個に、Ｃ字状経路に平行な面内で測定の向きを変えるように変位センサ１を回転させ、第１領域Ａ１や第２領域Ａ２で回転する変位センサ１によりタイヤ内面に対する距離を測定する。変位センサ１により測定した距離と、Ｃ字状経路に対する変位センサ１の位置と、変位センサ１の回転角度とに基づいて、タイヤ９の断面形状を演算する。【選択図】図１
2015121445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤとの距離を測定する非接触型の変位センサと、
前記タイヤのトレッド部のタイヤ径方向外側を経由し、そのタイヤのビード部よりもタイヤ径方向内側で且つタイヤ赤道面を挟んで両側に位置する第１領域と第２領域との間を延びるＣ字状経路に沿って、前記変位センサを移動させる周回動作機構と、
前記周回動作機構による前記変位センサの移動とは別個に、前記Ｃ字状経路に平行な面内で測定の向きを変えるように前記変位センサを回転させる回転動作機構と、
前記変位センサにより測定した距離と、前記Ｃ字状経路に対する前記変位センサの位置と、前記変位センサの回転角度とに基づいて、前記タイヤの断面形状を演算する演算処理器とを備え、
前記Ｃ字状経路に沿って移動する前記変位センサによりタイヤ外面に対する距離を測定し、前記第１領域および前記第２領域の少なくとも一方で回転する前記変位センサによりタイヤ内面に対する距離を測定するタイヤ形状計測装置。
【請求項２】
前記変位センサが、前記Ｃ字状経路に沿って設けられたガイドレール上を走行する請求項１に記載のタイヤ形状計測装置。
【請求項３】
前記ガイドレールが周方向の１箇所に欠落部を有し、その欠落部を通じてタイヤを挿入可能に構成されている請求項２に記載のタイヤ形状計測装置。
【請求項４】
前記タイヤのトレッド部のタイヤ径方向外側で、前記Ｃ字状経路がタイヤ幅方向に直線状に延びる請求項１〜３いずれか１項に記載のタイヤ形状計測装置。
【請求項５】
床面に設置される基台と、
同一水平面上で互いに平行に延びるとともに、長手方向から見て互いに間隔を設けて配置される一対のタイヤ支持棒と、
前記基台から上方に延びて前記一対のタイヤ支持棒に連結され、前記一対のタイヤ支持棒の間隔を調整可能なアームとを備え、
前記一対のタイヤ支持棒にタイヤを掛け吊るすことにより、タイヤ軸を水平方向に向けた状態でタイヤを支持固定するタイヤ固定具。
【請求項６】
前記タイヤのビード部のズレを防止するストッパーが前記タイヤ支持棒に設けられている請求項５に記載のタイヤ固定具。
【請求項７】
タイヤのトレッド部のタイヤ径方向外側を経由し、そのタイヤのビード部よりもタイヤ径方向内側で且つタイヤ赤道面を挟んで両側に配置された第１領域と第２領域との間を延びるＣ字状経路に沿って変位センサを移動させ、タイヤ外面に対する距離を測定する外面測定工程と、
前記第１領域および前記第２領域の少なくとも一方で、前記Ｃ字状経路に平行な面内で測定の向きを変えるように前記変位センサを回転させ、タイヤ内面に対する距離を測定する内面測定工程と、
前記変位センサにより測定した距離と、前記Ｃ字状経路に対する前記変位センサの位置と、前記変位センサの回転角度とに基づいて、前記タイヤの断面形状を演算する演算工程とを備えるタイヤ形状計測方法。
【請求項８】
前記変位センサが、前記Ｃ字状経路に沿って設けられたガイドレール上を走行する請求項７に記載のタイヤ形状計測方法。
【請求項９】
前記外面測定工程にて、前記タイヤのトレッド部のタイヤ径方向外側で、前記変位センサをタイヤ幅方向に直線状に移動させる請求項７または８に記載のタイヤ形状計測方法。
【請求項１０】
前記タイヤが未加硫タイヤである請求項７〜９いずれか１項に記載のタイヤ形状計測方法。
【請求項１１】
前記外面測定工程と前記内面測定工程の前に、請求項５または６に記載のタイヤ固定具を用いて、タイヤ軸を水平方向に向けた状態で前記タイヤを支持固定する工程を備える請求項７〜１０いずれか１項に記載のタイヤ形状計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤの断面形状を計測するためのタイヤ形状計測装置と、それに使用されるタイヤ固定具と、タイヤ形状計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤの断面形状には、タイヤの厚さ分布（タイヤ子午線断面における各部位の厚さ）に加え、タイヤ外面の輪郭形状と、タイヤ内面の輪郭形状が含まれる。従来は、タイヤを切断してカットサンプルを作成し、それに基づいて断面形状を計測していたが、そのタイヤは廃棄となるため不経済であった。また、未加硫タイヤは柔軟で形状が崩れやすいことから、カットサンプルの利用が困難であるとともに、短時間で計測を済ませる必要がある。無論、加硫後のタイヤを対象とする場合でも、計測が短時間で済む方が好都合である。
【０００３】
特許文献１〜３には、図７に示すような装置が開示されている。この装置では、互いに対向する変位センサ７１，７２が、一対の軸６１，６２の先端側に取り付けられるとともに、それぞれタイヤの内部と外部に配置され、それらの間隔Ｄｘと計測距離Ｄｙ，Ｄｚとに基づいてタイヤの厚さが算出される。しかし、タイヤの厚さ分布を取得するには、変位センサ７１，７２の位置に注意しつつ、基体６を上下左右に動かしたり回転させたりする必要がある。そのため、成型工程条件に応じてタイヤ形状が大きく異なる場合、特に未加硫タイヤを対象とする場合には、正確な計測が困難になることが懸念される。
【０００４】
特許文献４では、タイヤの内部に配置した光照射手段とカメラとによりタイヤ内面の輪郭形状を測定するとともに、タイヤの外部に配置した光照射手段とカメラとによりタイヤ外面の輪郭形状を測定し、それらに基づいてタイヤ形状を計測する方法が提案されている。しかし、この方法では、タイヤ外面とタイヤ内面の輪郭形状を一連の作業で測定できないうえ、それらのデータを合成するための煩雑な作業を必要とする。それ故、タイヤ形状を計測するのに時間が掛かり、特に未加硫タイヤを対象とする場合には不都合である。
【０００５】
特許文献５には、アームの先端側に取り付けられた変位センサを、タイヤに対して水平方向に且つ所定の径で円弧状に旋回移動させることにより、未加硫タイヤのタイヤ外面の輪郭形状を測定する装置が記載されている。しかしながら、この装置では、タイヤの厚さ分布やタイヤ内面の輪郭形状を測定できないことから、タイヤの断面形状の計測には利用することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−５０１２３号公報
【特許文献２】特開２００６−２９０２９０号公報
【特許文献３】特開２００８−１９６８８１号公報
【特許文献４】特開２０１１−１９６７３４号公報
【特許文献５】特開２０１３−１９０２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、タイヤを破壊することなく、タイヤの断面形状を短時間で正確に計測できるタイヤ形状計測装置、それに使用されるタイヤ固定具、および、そのようなタイヤ形状計測方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、下記の如き本発明により達成することができる。即ち、本発明に係るタイヤ形状計測装置は、タイヤとの距離を測定する非接触型の変位センサと、前記タイヤのトレッド部のタイヤ径方向外側を経由し、そのタイヤのビード部よりもタイヤ径方向内側で且つタイヤ赤道面を挟んで両側に位置する第１領域と第２領域との間を延びるＣ字状経路に沿って、前記変位センサを移動させる周回動作機構と、前記周回動作機構による前記変位センサの移動とは別個に、前記Ｃ字状経路に平行な面内で測定の向きを変えるように前記変位センサを回転させる回転動作機構と、前記変位センサにより測定した距離と、前記Ｃ字状経路に対する前記変位センサの位置と、前記変位センサの回転角度とに基づいて、前記タイヤの断面形状を演算する演算処理器とを備え、前記Ｃ字状経路に沿って移動する前記変位センサによりタイヤ外面に対する距離を測定し、前記第１領域および前記第２領域の少なくとも一方で回転する前記変位センサによりタイヤ内面に対する距離を測定するものである。
【０００９】
この装置では、タイヤの外回りに設定されたＣ字状経路に沿って変位センサが移動し、その移動の際にタイヤ外面に対する距離が測定される。また、第１領域や第２領域では、変位センサが回転して測定の向きを変えることにより、タイヤ内面に対する距離が測定される。その変位センサにより測定した距離（タイヤ外面に対する距離、タイヤ内面に対する距離）と、Ｃ字状経路に対する変位センサの位置と、その変位センサの回転角度とに基づき、タイヤの厚さ分布、タイヤ外面の輪郭形状およびタイヤ内面の輪郭形状が算出され、延いてはタイヤの断面形状が計測される。
【００１０】
変位センサの移動と回転は、いずれもＣ字状経路において行われるため、タイヤ外面に対する距離とタイヤ内面に対する距離とを一連の作業によって測定でき、したがって変位センサの動作や制御が簡易となる。加えて、変位センサをタイヤの内部に配置する必要がないので、未加硫タイヤのように成型工程条件に応じてタイヤ形状が大きく異なる場合であっても、計測に支障が出ない。その結果、タイヤを破壊することなく、タイヤの断面形状を短時間で正確に計測できる。また、加硫後のタイヤだけでなく、未加硫タイヤにも適切に利用できる。
【００１１】
本発明の計測装置では、前記変位センサが、前記Ｃ字状経路に沿って設けられたガイドレール上を走行するものが好ましい。このようなガイドレールによれば、変位センサの走行（前進と後退）を制御するだけで、Ｃ字状経路内の所望の位置に変位センサを配置できる。しかも、湾曲した経路に沿って変位センサを移動させることが簡単になる。したがって、周回動作機構に必要なモータの数を減らしたり、その制御を簡略化したりすることができ、計測時間を短縮するうえで有効である。
【００１２】
上記において、前記ガイドレールが周方向の１箇所に欠落部を有し、その欠落部を通じてタイヤを挿入可能に構成されているものが好ましい。これによって、装置に対するタイヤの出入が簡単になるため、例えばタイヤ製造ライン内でのタイヤ形状の計測が可能となり、実用性に優れたものとなる。
【００１３】
本発明の計測装置では、前記タイヤのトレッド部のタイヤ径方向外側で、前記Ｃ字状経路がタイヤ幅方向に直線状に延びるものが好ましい。このような直線状に延びる部分をＣ字状経路が有しない場合には、トレッド部に形成された溝の内部に対して、変位センサによる測定が行き届かない恐れがある。それに対し、上記の構成によれば、変位センサがタイヤ幅方向に直線状に移動しうるため、溝の内部まで測定が行き届きやすくなり、タイヤの断面形状を精度良く計測することができる。
【００１４】
また、本発明に係るタイヤ固定具は、床面に設置される基台と、同一水平面上で互いに平行に延びるとともに、長手方向から見て互いに間隔を設けて配置される一対のタイヤ支持棒と、前記基台から上方に延びて前記一対のタイヤ支持棒に連結され、前記一対のタイヤ支持棒の間隔を調整可能なアームとを備え、前記一対のタイヤ支持棒にタイヤを掛け吊るすことにより、タイヤ軸を水平方向に向けた状態でタイヤを支持固定するものである。
【００１５】
このタイヤ固定具によれば、計測対象となるタイヤ断面への干渉を避けながら、リムに組み付けられていないタイヤ単体を支持固定することができる。また、本発明者の研究によれば、タイヤ支持棒の間隔を適度に調整したうえで、タイヤ軸を水平方向に向けてタイヤを掛け吊るすことにより、柔軟な未加硫タイヤであっても形状の崩れを抑制しやすいことが判明した。よって、このタイヤ固定具は、上述したタイヤ形状計測装置を用いてタイヤの断面形状を計測するうえで非常に有用である。
【００１６】
本発明のタイヤ固定具では、前記タイヤのビード部のズレを防止するストッパーが前記タイヤ支持棒に設けられているものが好ましい。これにより、計測中のタイヤのズレを防止して、タイヤの断面形状を精度良く計測することができる。特に、未加硫タイヤは柔軟で形状が崩れやすいことから、このようなストッパーによりズレを防止することが有効である。
【００１７】
また、本発明に係るタイヤ形状計測方法は、タイヤのトレッド部のタイヤ径方向外側を経由し、そのタイヤのビード部よりもタイヤ径方向内側で且つタイヤ赤道面を挟んで両側に配置された第１領域と第２領域との間を延びるＣ字状経路に沿って変位センサを移動させ、タイヤ外面に対する距離を測定する外面測定工程と、前記第１領域および前記第２領域の少なくとも一方で、前記Ｃ字状経路に平行な面内で測定の向きを変えるように前記変位センサを回転させ、タイヤ内面に対する距離を測定する内面測定工程と、前記変位センサにより測定した距離と、前記Ｃ字状経路に対する前記変位センサの位置と、前記変位センサの回転角度とに基づいて、前記タイヤの断面形状を演算する演算工程とを備えるものである。
【００１８】
上記の方法では、外面測定工程と内面測定工程とを一連の作業で実行であり、その両工程によってタイヤ外面とタイヤ内面に対する距離が測定されることから、変位センサの動作や制御が簡易となる。加えて、変位センサをタイヤの内部に配置する必要がないので、未加硫タイヤのように成型工程条件に応じてタイヤ形状が大きく異なる場合であっても、計測に支障が出ない。その結果、タイヤを破壊することなく、タイヤの断面形状を短時間で正確に計測できる。また、加硫後のタイヤだけでなく、未加硫タイヤにも適切に利用できる。
【００１９】
本発明の計測方法では、前記変位センサが、前記Ｃ字状経路に沿って設けられたガイドレール上を走行することが好ましい。このようなガイドレールによれば、変位センサの走行（前進と後退）を制御するだけで、Ｃ字状経路内の所望の位置に変位センサを配置できる。しかも、湾曲した経路に沿って変位センサを移動させることが簡単になる。したがって、変位センサを走行させるのに必要なモータの数を減らしたり、その制御を簡略化したりすることができ、計測時間を短縮するうえで有効である。
【００２０】
本発明の計測方法では、前記外面測定工程にて、前記タイヤのトレッド部のタイヤ径方向外側で、前記変位センサをタイヤ幅方向に直線状に移動させることが好ましい。このように変位センサを直線状に移動させない場合には、トレッド部に形成された溝の内部に対して、変位センサによる測定が行き届かない恐れがある。それに対し、上記の方法では、変位センサをタイヤ幅方向に直線状に移動させることで、溝の内部まで測定が行き届きやすくなり、タイヤの断面形状を精度良く計測することができる。
【００２１】
本発明の計測方法では、前記外面測定工程と前記内面測定工程の前に、上述したタイヤ固定具を用いて、タイヤ軸を水平方向に向けた状態で前記タイヤを支持固定する工程を備えることが好ましい。これにより、上記の計測方法に適した状態でタイヤを支持固定できるため、実用性に優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係るタイヤ形状計測装置の一例を概略的に示す正面図
【図２】図１の計測装置を側方から見たときの概略図
【図３】タイヤ内面に対する距離を測定する様子を示す図
【図４】計測器の側面図
【図５】測定箇所の座標を求める関係式を説明するための図
【図６】加硫後のタイヤを計測する様子を概念的に示す図
【図７】タイヤ厚さ分布を測定するための従来の装置を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１，２に示したタイヤ形状計測装置は、タイヤ９との距離を測定する非接触型の変位センサ１と、その変位センサ１をＣ字状経路に沿って移動させる周回動作機構と、その変位センサ１を回転させる回転動作機構と、ＣＰＵにより構成される不図示の演算処理器とを備える。本実施形態では、高精度な測定を実現できるようにレーザー式の変位センサ１を採用しているが、これに限られず、ＬＥＤ式や超音波式の変位センサを採用することも可能である。
【００２５】
タイヤ９は、図３に拡大して示すように、環状をなす一対のビード部９１と、そのビード部９１の各々からタイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部９２と、そのサイドウォール部９２の各々のタイヤ径方向外側端に連なるトレッド部９３とを備える。本実施形態では、タイヤ９が未加硫タイヤである例を示すが、後述するように、これに限定されるものではない。
【００２６】
Ｃ字状経路は、タイヤ９のトレッド部９３のタイヤ径方向外側を経由し、そのタイヤのビード部９１よりもタイヤ径方向内側で且つタイヤ赤道面９ｅを挟んで両側に位置する第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との間を延びる。したがって、Ｃ字状経路はタイヤ９の外回りに設定され、タイヤ子午線断面を外周側から取り囲むようにして配置される。本実施形態では、Ｃ字状経路が鉛直面と平行に設定され、その鉛直面に平行なタイヤ９の断面形状が計測される。
【００２７】
本実施形態ではＣ字状経路がガイドレール２によって構成されており、変位センサ１は、そのＣ字状経路に沿って設けられたガイドレール２上を走行する。ガイドレール２は、床面８に立てられた支柱２３で支えられ、タイヤ９に跨るようにして設けられている。ガイドレール２は周方向の１箇所に欠落部２０を有し、その欠落部２０を通じてタイヤ９を挿入可能に構成されている。ガイドレール２の端部２ａ，２ｂは、ビード部９１よりもタイヤ幅方向外側に位置し、それぞれが第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とに配置されている。
【００２８】
変位センサ１は、図４のような計測器１０のヘッド部１１に設けられている。計測器１０は、ヘッド部１１に加えて、ガイドレール２に取り付けられたパネル部１２と、モータ部とを有する。モータ部は、計測器１０の走行（即ち、変位センサ１の走行）に使用される走行用サーボモータ１３と、ヘッド部１１の回転（即ち、変位センサ１の回転）に使用される回転用サーボモータ１４とを備える。このようなガイドレール２を利用した周回動作機構は、例えばＬＭガイド（登録商標）を使って構成できる。
【００２９】
変位センサ１は、Ｃ字状経路に平行な面内（図１では紙面と平行な面内、図２では上下方向に延びて紙面に垂直な面内）で、そのＣ字状経路に沿って移動しながら、タイヤ９の表面にレーザー光Ｌを照射してタイヤ９との距離を測定する。ガイドレール２は、外周側に位置する外側レール２１と、内周側に位置する内側レール２２とからなる２本のレールを有し、図４の右側が常にタイヤ９の方を向く。本実施形態では、Ｃ字状経路に対する変位センサ１の位置に関係なく、変位センサ１による測定の向きは常にタイヤ９に向けられるが、これに限られるものではない。
【００３０】
このようなガイドレール２を利用することで、周回動作機構に必要なモータが走行用サーボモータ１３だけで足り、それに伴って制御を簡略化できるため、計測時間を短縮するうえで有益である。これに対し、何の変哲もないアクチュエータで周回動作機構を構成する場合には、計測器１０を高さ方向に移動させるためのモータと、計測器１０を水平方向に移動させるためのモータと、変位センサ１による測定の向きをタイヤ９に向けるためのモータとが必要になり、制御が煩雑になって計測時間が長引くことになる。
【００３１】
本実施形態では、タイヤ９のトレッド部９３のタイヤ径方向外側で、Ｃ字状経路がタイヤ幅方向に直線状に延びている。また、Ｃ字状経路は、その直線状に延びた部分の両側から、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２の各々に向かって円弧状に延びている。同様に、ガイドレール２は、トレッド部９３のタイヤ径方向外側でタイヤ幅方向に直線状に延びた部分と、その両側で円弧状に延びた部分とを有する。かかる形状は、トレッド部に溝が形成されている加硫後のタイヤを計測する場合に、特に有用となる。
【００３２】
回転動作機構は、周回動作機構による変位センサ１の移動とは別個に、Ｃ字状経路に平行な面内で測定の向きを変えるように変位センサ１を回転させる。具体的には、上述した回転用サーボモータ１４によりヘッド部１１が回転し、それにより図３のように測定の向きを変えることができる。回転動作機構による変位センサ１の回転は、周回動作機構による変位センサ１の移動とは独立して別個に行われるため、Ｃ字状経路に沿った変位センサ１の移動を停止して、或いは移動させながらでも、変位センサ１を回転できる。変位センサ１の回転は、一定の角度だけ回るものでも構わない。
【００３３】
この計測装置によれば、Ｃ字状経路に沿って移動する変位センサ１によりタイヤ外面に対する距離を測定できる。具体的には、図１のようにタイヤ外面にレーザー光Ｌを照射しながら、変位センサ１をＣ字状経路に沿って移動させて、タイヤ子午線断面における各部位でのタイヤ９との距離（タイヤ外面との距離）を測定する。レーザー式の変位センサ１においては、タイヤ表面上の１箇所のみを測定するポイントセンサに代えて、複数箇所（例えば５箇所）を測定するラインセンサを採用することも可能であり、それによって計測時間を大幅に短縮できる。
【００３４】
また、この計測装置によれば、第１領域Ａ１や第２領域Ａ２で回転する変位センサ１によりタイヤ内面に対する距離を測定できる。具体的には、図３のようにタイヤ内面にレーザー光Ｌを照射しながら、変位センサ１による測定の向きを変えて、タイヤ子午線断面における各部位でのタイヤ９との距離（タイヤ内面との距離）を測定する。変位センサ１の回転は、第１領域Ａ１および第２領域Ａ２の少なくとも一方で行われ、タイヤ内面に対してレーザー光Ｌを広範囲に照射できる状況であれば、片方の領域だけでも構わない。変位センサ１が回転する位置は、端部２ａ，２ｂから離れていても構わない（図６参照）。
【００３５】
演算処理器は、変位センサ１により測定した距離と、Ｃ字状経路に対する変位センサ１の位置と、変位センサ１の回転角度とに基づいて、タイヤ９の断面形状を演算する。この変位センサ１により測定した距離には、上述の要領で測定したタイヤ外面に対する距離とタイヤ内面に対する距離とが含まれる。Ｃ字状経路に対する変位センサ１の位置は、例えば、変位センサ１の走行距離として、走行用サーボモータ１３に内蔵されたエンコーダにより検出される。変位センサ１の回転角度は、例えば、回転用サーボモータ１４に内蔵されたエンコーダにより検出される。
【００３６】
上記のエンコーダには、サーボモータの回転方向、回転位置および回転速度を計測するロータリーエンコーダなどを使用できる。かかるエンコーダは、サーボモータと同期して回転することにより、一定角度間隔でカウントパルス（エンコーダパルス）を発生させる。カウントパルスは、１パルスあたりの重み付け（距離、角度）を考慮して適宜に選定される。なお、エンコーダとしては、サーボモータに内蔵されたものに限らず、別個に設けられたサーボモータの駆動軸に取り付けられたものでも構わない。
【００３７】
図３，５では、変位センサ１が移動する平面上の直交座標系における原点Ｏを示している。原点Ｏは、タイヤ赤道面９ｅ上に設定されているが、これに限られず、その直交座標系における任意の位置に設定できる。原点ＯとＣ字状経路との位置関係は事前に分かっているので、Ｃ字状経路に対する変位センサ１の位置が分かれば、原点Ｏに対する変位センサ１の座標が求められる。また、変位センサ１により測定した距離と、そのときの変位センサ１の回転角度とが分かれば、三角関数を利用して、原点Ｏに対する測定箇所の座標が求められる。
【００３８】
図５のように、座標（ｘ，ｙ）において回転角度α（変位センサによる測定の向きとｙ軸とがなす角度）の変位センサによりタイヤ外面に対する距離Ｄを測定した場合、その測定箇所の座標（Ｘ，Ｙ）は、Ｘ＝ｘ−Ｄｓｉｎα、Ｙ＝ｙ＋Ｄｃｏｓαの関係式により算出できる。また、座標（ａ，ｂ）において回転角度β（変位センサによる測定の向きとｙ軸とがなす角度）の変位センサによりタイヤ内面に対する距離Ｇを測定した場合、その測定箇所の座標（Ａ，Ｂ）は、Ａ＝ａ−Ｇｓｉｎβ、Ｂ＝ｂ＋Ｇｃｏｓβの関係式により算出できる。変位センサと測定箇所の象限に応じて符号の逆転は生じるが、このように三角関数を利用して測定箇所の座標が求められる。
【００３９】
タイヤ外面とタイヤ内面における測定箇所の各々の座標が求められることにより、タイヤ９の厚さ分布、タイヤ外面の輪郭形状およびタイヤ内面の輪郭形状が算出される。その結果、タイヤ９を破壊することなく、タイヤ９の断面形状を短時間で正確に計測できる。タイヤ外面とタイヤ内面に対する距離は一連の作業で測定されるため、変位センサ１の動作や制御が簡単で済む。また、タイヤ９の内部に変位センサ１が配置されないので、成型工程条件に応じてタイヤ形状が大きく異なる場合でも計測に支障が出ない。
【００４０】
変位センサ１や周回動作機構、回転動作機構の動作は、演算処理器によって、或いは別個に設けた不図示の制御装置によって制御される。また、この計測装置には、演算処理器とともに、計測されたタイヤの断面形状のデータを記憶するための記憶部や、その断面形状を画像化するための画像処理部、その画像を表示させるための表示部などを適宜に備えることができる。或いは、計測装置をＬＡＮなどでＰＣに接続し、そのＰＣにデータをコピーして同様の画像処理や表示を行うようにしてもよい。
【００４１】
上述のようにしてタイヤ内面に対する距離を測定するには、リムに組み付けていないタイヤ単体を支持する必要があり、しかも計測対象となるタイヤ断面への干渉を避けなければならない。そこで、この計測装置は、そのようなタイヤ９の支持固定に適したタイヤ固定具３を更に具備している。タイヤ固定具３は、床面８に設置された基台３１と、タイヤ９を支持する一対のタイヤ支持棒３２と、基台３１から上方に延びて一対のタイヤ支持棒３２に連結されたアーム３３とを備える。タイヤ９は、一対のタイヤ支持棒３２に掛け吊るされ、タイヤ軸を水平方向に向けた状態で支持固定されている。
【００４２】
基台３１は、リニアガイドを介して床面８に取り付けられ、タイヤ９の前後方向（図２の左右方向）に移動可能に構成されている。床面８は、その場所に設置された台車の上面であっても構わない。一対のタイヤ支持棒３２は、同一水平面上で互いに平行に延びるとともに、図２のように長手方向から見て互いに間隔を設けて配置される。アーム３３は、タイヤ軸を通る鉛直面を挟んで両側に位置する一対の調整ロッド３３ａ，３３ｂを有し、これらの傾斜角度を変えることで、一対のタイヤ支持棒３２の間隔を調整できる。
【００４３】
一対のタイヤ支持棒３２は、タイヤ軸を通る鉛直面を挟むようにして、タイヤ９の前後方向に互いに離れている。タイヤ固定具３は、タイヤ支持棒３２（および後述するストッパー３４）でのみタイヤ９と接している。本発明者の研究によれば、タイヤ支持棒３２の間隔を適度に調整したうえで、タイヤ軸を水平方向に向けてタイヤ９を掛け吊るすことにより、柔軟な未加硫タイヤであっても形状の崩れを抑制しやすいことが判明した。よって、このタイヤ固定具３は、本発明のタイヤ形状計測装置を用いてタイヤ９の断面形状を計測するうえで非常に有用である。
【００４４】
このタイヤ固定具３は、一対のタイヤ支持棒３２の高さを調整可能に構成されているため、Ｃ字状経路に対してタイヤ９を適度な高さに配置でき、様々なタイヤサイズにも対応できる。本実施形態の調整ロッド３３ａ，３３ｂは、それぞれ外筒に可動棒を収納してなる伸縮構造を有し、それによりタイヤ支持棒３２の高さを調整できる。これに限らず、タイヤ支持棒３２の高さを調整する機構を基台３１に設けてもよい。タイヤ支持棒３２を追加することも可能であり、例えば、図２の破線箇所にもタイヤ支持棒を配置し、４本のタイヤ支持棒３２でタイヤ９を支持するようにしても構わない。
【００４５】
タイヤ支持棒３２には、必要に応じて、タイヤ９のビード部９１のズレを防止するストッパー３４が設けられる。ストッパー３４は、タイヤ幅方向の外側または内側からタイヤ９のビード部９１に当接する。未加硫タイヤは柔軟で形状が崩れやすいため、タイヤの断面形状を精度良く計測するうえで、このようなストッパー３４によりズレを防止することが有効である。ストッパー３４の位置はタイヤ支持棒３２に沿って調整でき、タイヤ支持棒３２に目盛を表示しておけば、そのストッパー３４の位置決めに役立てられる。
【００４６】
以下、タイヤ９の断面形状を計測する方法について説明する。まずは、タイヤ固定具３を用いて、タイヤ軸を水平方向に向けた状態でタイヤ９を支持固定する。このとき、タイヤ固定具３を図２の左側に移動させておくことで、作業を行いやすくなる。タイヤ９を支持固定させたら、タイヤ固定具３を図２の右側に向けて前進させる。基台３１は、タイヤ軸を通る鉛直面が変位センサ１に合致する位置で、それ以上に移動しないように構成されている。よって、基台３１を押し進めるだけで、ガイドレール２に対する所定の位置関係でタイヤ固定具３がセッティングされる。
【００４７】
次に、タイヤ外面に対する距離を測定する外面測定工程と、タイヤ内面に対する距離を測定する内面測定工程とを実行する。既述のように、外面測定工程は、Ｃ字状経路に沿って変位センサ１を移動させて行われ、内面測定工程は、第１領域Ａ１および第２領域Ａ２の少なくとも一方で、Ｃ字状経路に平行な面内で測定の向きを変えるように変位センサ１を回転させて行われる。これらの順序に制約はなく、どちらが先でも構わない。したがって、例えば、第１領域Ａ１での内面測定工程の後、外面測定工程を経たうえで、第２領域Ａ２での内面測定工程を行うこともできる。
【００４８】
本実施形態では、外面測定工程において、タイヤ９のトレッド部９３のタイヤ径方向外側で、変位センサ１をタイヤ幅方向に直線状に移動させる。これにより、トレッド部９３の表面に溝が形成されている場合に、つまりは加硫後のタイヤを計測する場合に、その溝の内部まで変位センサ１による測定が行き届きやすくなり、タイヤの断面形状を精度良く計測することができる。外面測定工程では変位センサ１の回転は不要であるが、必要に応じて実施しても構わない。
【００４９】
内面測定工程では、Ｃ字状経路に沿った変位センサ１の移動を停止した状態で、即ちガイドレール２に対する変位センサ１の位置を変えない状態で、変位センサ１を回転させる。但し、これに限られるものではなく、第１領域Ａ１や第２領域Ａ２で変位センサ１を少しずつ移動させながら、その変位センサ１を回転させることも可能である。
【００５０】
タイヤ外面に対する距離とタイヤ内面に対する距離を測定したら、その変位センサ１により測定した距離と、Ｃ字状経路に対する変位センサ１の位置と、変位センサ１の回転角度とに基づき、既述のようにしてタイヤ９の断面形状を演算する。変位センサ１が測定を開始してから計測を完了するまでの時間は、例えば１断面あたり数分となるため、タイヤ９の断面形状が短時間で正確に計測される。
【００５１】
本実施形態ではタイヤ９が未加硫タイヤである例を示したが、これに限られず、製品タイヤなどの加硫後のタイヤであっても計測対象にできる。加硫後のタイヤではビード部の間隔が狭くなるため、タイヤ内面に対して距離を測定することが難しくなる場合があるものの、図６のように、片方の領域における複数の位置で変位センサ１を回転させることで、タイヤ内面に対してレーザー光Ｌを広範囲に照射できる。未加硫タイヤであってもビード部の間隔が狭い場合があるが、これと同様にしてタイヤ形状を計測可能である。
【００５２】
前述の実施形態では、Ｃ字状経路を鉛直方向に設定した例を示したが、これを水平方向に設定したり、鉛直方向に対して斜めに設定したりしても構わない。また、タイヤ周方向の複数箇所にＣ字状経路を設定し、複数の断面形状を一度に計測することも可能である。複数の断面形状を計測する場合には、Ｃ字状経路（ガイドレール２）に対して相対的にタイヤ９を回転させることもあり得る。その場合、タイヤ固定具３にタイヤ９を回転させる機構を備えてもよく、例えばタイヤ支持棒３２を回転させる構成が考えられる。
【００５３】
前述の実施形態では、図４の左右方向においてＣ字状経路に対する変位センサ１の位置が不変である例を示したが、これに限定されない。変位センサ１は、外側レール２１の外周側または内側レール２２の内周側に配置されても構わない。前述の実施形態では、Ｃ字状経路に沿って１つの変位センサ１が移動する構成であったが、同じＣ字状経路を複数の変位センサが移動する構成でもよい。但し、制御を簡易にするうえでは、１つのＣ字状経路に対して１つの変位センサ１が用いられることが好ましい。
【００５４】
前述の実施形態では、変位センサ１がガイドレール２上を走行する例を示したが、Ｃ字状経路に沿って変位センサを移動させうる構成であれば、これに限られない。例えば、アームの先端側に変位センサを取り付け、その変位センサがタイヤの外回りとなるＣ字状経路に沿って移動するように、アームを旋回させる構成でも構わない。但し、上述のようなタイヤ幅方向に直線状に延びる部分をＣ字状経路が有するように構成するには、アームよりもガイドレールを利用する方が遥かに簡便である。
【００５５】
本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１      変位センサ
２      ガイドレール
３      タイヤ固定具
８      床面
９      タイヤ
９ｅ    タイヤ赤道面
１０    計測器
２０    欠落部
３１    基台
３２    タイヤ支持棒
３３    アーム
３４    ストッパー
９１    ビード部
９３    トレッド部
Ａ１    第１領域
Ａ２    第２領域
【図１】
2015121445.tif 000003
【図２】
2015121445.tif 000004
【図３】
2015121445.tif 000005
【図４】
2015121445.tif 000006
【図５】
2015121445.tif 000007
【図６】
2015121445.tif 000008
【図７】
2015121445.tif 000009