(57)【要約】【課題】タイヤの幅方向に延びる横溝と位置合わせする必要なしに、タイヤ横溝を測定する。【解決手段】レーザ変位センサ１４は、測定対象のタイヤ２２の円周方向に沿ってタイヤのトレッドブロックの円周方向長さよりも長い測定範囲を持つ。スライド機構は、レーザ変位センサ１４をタイヤの幅方向に移動させる。センター合わせ棒１８は、一端が路面と垂直な面内で回転可能に本体２８に取り付けられ、他端が自由端とされている。スライド機構は、センター合わせ棒１８の長軸方向とレーザ変位センサ１４の測定方向とが略平行になるようにセンター合わせ棒１８に取り付けられている。タイヤ２２の中心を通過するようにセンター合わせ棒１８の自由端を固定した後、レーザ変位センサ１４を動かして測定を開始する。【選択図】図１
2008196962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象のタイヤの円周方向に沿ってトレッド面上に一定長さの測定範囲を持つ変位計をタイヤの幅方向に移動させて、トレッド面の三次元形状データを取得することを特徴とするタイヤ測定装置。
【請求項２】
路面に載置される本体と、
一端が路面と垂直な面内で回転可能に前記本体に取り付けられ他端が自由端であるセンター合わせ棒と、をさらに備え、
前記変位計の測定方向と前記センター合わせ棒の長軸方向とが略平行になるように前記変位計が前記センター合わせ棒に取り付けられており、
前記センター合わせ棒の自由端が測定対象のタイヤの中心を通過するように固定された後、前記変位計による測定が開始されることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ測定装置。
【請求項３】
前記変位計は二次元レーザ変位センサであることを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤ測定装置。
【請求項４】
前記変位計は単一のレーザスポットを照射するレーザセンサであり、レーザスポットをタイヤ円周方向に沿って移動可能な機構をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤ測定装置。
【請求項５】
路面に載置される本体と、
測定対象のタイヤの円周方向に沿って該タイヤのトレッドブロックの円周方向長さよりも長い測定範囲を持つレーザ測定手段と、
前記レーザ測定手段を搭載し該レーザ測定手段を前記タイヤの幅方向に移動させる移動手段と、
前記レーザ測定手段からの出力信号を処理してトレッド面の三次元形状を求めるデータ処理部と、
を備えることを特徴とするタイヤ測定装置。
【請求項６】
前記タイヤの中心軸と前記レーザ測定手段の移動方向とを略平行に配置させる位置決め手段をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載のタイヤ測定装置。
【請求項７】
前記位置決め手段は、前記本体から路面と略平行に延び出す二本の等長の縦棒と、前記レーザ測定手段の移動方向と略平行に延び前記縦棒の間を連結する横棒とから構成されることを特徴とする請求項６に記載のタイヤ測定装置。
【請求項８】
一端が路面と垂直な面内で回転可能に前記本体に取り付けられ他端が自由端であるセンター合わせ棒と、をさらに備え、
前記移動手段は、前記センター合わせ棒の長軸方向と前記レーザ測定手段の測定方向とが略平行になるように前記センター合わせ棒に取り付けられており、
前記センター合わせ棒の自由端が測定対象のタイヤの中心を通過するように固定された後、前記レーザ測定手段による測定が開始されることを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載のタイヤ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤ溝の残量を測定するタイヤ測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤ溝の摩耗状態を測定し、摩耗限界まで摩耗したタイヤや片減りやセンター摩耗などの異常摩耗したタイヤを発見することは、車両の安全な走行のために重要である。また、タイヤの摩耗状態の把握はタイヤ開発に不可欠である。
【０００３】
タイヤ溝の測定は、通常、タイヤが車両に装着されている状態で実施される。そのため、作業員の測定作業は手間のかかるものとなり、多数のデータを取得することが困難である。
【０００４】
そこで、従来よりレーザ等を使用してタイヤの摩耗状態を自動的に測定する装置が知られている。例えば、特許文献１には、所定の台上に車輪を載置したうえでレーザ変位計などの測定手段をタイヤの幅方向に移動させて、タイヤ溝の残量を測定する装置が開示されている。
【特許文献１】特開平８−１２２０４３号公報
【特許文献２】特表２０００−５１４５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１のように単一のレーザスポットがタイヤを横切るように走査する構成では、タイヤの幅方向に延びる横溝については、横溝とレーザスポットの位置を合わせないと溝深さを測定することができない。位置合わせをするためにはレーザ変位計を移動させたりまたはタイヤを回転させたりしなければならず、作業工数が増加するという問題がある。
【０００６】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、位置合わせをすることなくタイヤ幅方向に延びるタイヤ溝を測定可能であるタイヤ測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様は、測定対象のタイヤの円周方向に沿ってトレッド面上に一定長さの測定範囲を持つ変位計をタイヤの幅方向に移動させてトレッド面の三次元形状データを取得するタイヤ測定装置である。
【０００８】
この態様によると、タイヤ円周方向に一定長さの測定範囲を持つ変位計をタイヤ幅方向に移動させることで、タイヤトレッド面の二次元領域を一回で測定することができる。
【０００９】
路面に載置される本体と、一端が路面と垂直な面内で回転可能に前記本体に取り付けられ他端が自由端であるセンター合わせ棒と、をさらに備えてもよい。前記変位計の測定方向と前記センター合わせ棒の長軸方向とが略平行になるように前記変位計が前記センター合わせ棒に取り付けられており、前記センター合わせ棒の自由端が測定対象のタイヤの中心を通過するように固定された後、前記変位計による測定が開始されてもよい。これによると、変位計の測定方向をタイヤのトレッド面と略垂直に合わせることが容易になる。
【００１０】
前記変位計は二次元レーザ変位センサであってもよい。前記変位計は単一のレーザスポットを照射するレーザセンサであり、レーザスポットをタイヤ円周方向に沿って移動可能な機構をさらに備えてもよい。
【００１１】
本発明の別の態様もまた、タイヤ測定装置である。この装置は、路面に載置される本体と、測定対象のタイヤの円周方向に沿って該タイヤのトレッドブロックの円周方向長さよりも長い測定範囲を持つレーザ測定手段と、前記レーザ測定手段を搭載し該レーザ測定手段を前記タイヤの幅方向に移動させる移動手段と、前記レーザ測定手段からの出力信号を処理してトレッド面の三次元形状を求めるデータ処理部と、を備える。
【００１２】
単一のレーザスポットをタイヤ軸方向に移動してタイヤ溝深さを測定する装置では、レーザスポットの位置と溝の位置を一致させる必要がある。この態様によると、トレッドブロックの円周方向長さよりも長い測定範囲長を持つレーザ測定手段を用いるので、トレッド面の縦溝だけでなく横溝についても、レーザスポットの位置合わせなどをする必要なく測定できる。つまり、位置合わせをするためにタイヤ測定装置を移動させたりまたはタイヤを回転させたりする必要がない。
【００１３】
前記タイヤの中心軸と前記レーザ測定手段の移動方向とを略平行に配置させる位置決め手段をさらに備えてもよい。前記位置決め手段は、前記本体から路面と略平行に延び出す二本の等長の縦棒と、前記レーザ測定手段の移動方向と略平行に延び前記縦棒の間を連結する横棒とから構成されてもよい。これによると、レーザ測定手段の移動方向がトレッド面と略平行となるようにタイヤ測定装置を設置することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、タイヤの幅方向に延びる横溝と位置合わせする必要なしに、タイヤ横溝を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本実施形態に係るタイヤ測定装置１０を車両側面から見た図である。タイヤ測定装置１０は、タイヤ２２のトレッド面３６にレーザを照射して、トレッド溝の深さを測定する装置である。タイヤ測定装置１０は、本体２８と、本体２８の一側面に取付け部２６を介して取り付けられるセンター合わせ棒１８と、本体２８の一側面から延び出す平行棒１２と、レーザ変位センサ１４とを含む。
【００１６】
本体２８は、測定対象のタイヤ２２の近傍の路面上に載置される。本体２８の高さは、車体２４と路面との距離未満とされ、図１の奥行方向の幅は、測定対象のタイヤ２２の幅よりも長い寸法とされる。これは、後述するように、レーザ変位センサ１４をタイヤ幅の全体にわたって移動させるためである。
【００１７】
センター合わせ棒１８は、路面と垂直な面内で回転自在となるようにその一端が本体２８に取り付けられ、他端が自由端とされた片持ちの直棒である。センター合わせ棒１８の長さは、本体２８をタイヤ２２近傍の路面上に載置したときに、自由端がタイヤ２２のホイール２０の中心に届くような長さに設定される。
【００１８】
レーザ変位センサ１４は、センター合わせ棒１８の一部から図１の奥行方向に延び出すスライド機構上に搭載される。レーザ変位センサ１４は、投光レンズから発せられるレーザ１６の向きが、センター合わせ棒１８の長手方向と略平行になるように取り付けられる。こうすることで、センター合わせ棒１８の自由端１８ａをホイール２０の中心と合わせて固定したとき、レーザ１６がタイヤのトレッド面３６に対して略垂直に照射されるようになる。レーザ変位センサとスライド機構の詳細については後述する。なお、センター合わせ棒１８は、その軸がホイール２０の中心を通過すればよいので、必ずしもホイール２０の中心まで届かなくてもよいし、または中心より長くてもよい。
【００１９】
本体２８は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）６０等の外部機器とケーブル接続され、レーザ変位センサ１４で測定された変位情報を出力する。
【００２０】
図２は、図１のタイヤ測定装置のＡ−Ａ線での断面図である。図示するように、平行棒１２は、本体２８の一側面、すなわちレーザ変位センサ１４をトレッド面３６に向けたときにタイヤ２２側にある面２８ａから路面と略平行に延び出す二本の等長の縦棒１２ａと、これら縦棒の間を連結する横棒１２ｂとから構成される。平行棒１２は全体としてコの字形状をなしており、横棒１２ｂと側面２８ａとは略平行に配置されている。タイヤ測定装置１０の本体２８を路面に載置した後、図中の６２の方向に本体２８を押して横棒１２ｂをタイヤ２２のトレッド面３６に押し当てるようにする。こうすることで、本体２８をトレッド面３６に対して平行に配置することができる。したがって、レーザ１６がトレッド面３６と略垂直に照射されるようになる。
【００２１】
図３は、タイヤ測定装置１０の斜視図である。スライド機構３０は、センター合わせ棒１８からタイヤ幅方向に延び出すように取り付けられる。レーザ変位センサ１４は、スライド機構３０のスリット３４上に配置され、スリット３４に沿ってスライド機構３０上をタイヤ幅方向に移動可能に構成される。スライド機構３０は、スリット３４の長さが少なくとも測定対象のタイヤ２２の幅よりも長くなるような寸法とされる。
【００２２】
スライド機構３０の内部には、レーザ変位センサ１４をスリット３４に沿って移動させるための構造が収容されている。一例として、スリット３４を通してレーザ変位センサ１４に台座が取り付けられ、スリット３４の方向に延びるガイドレールに対してこの台座を摺動可能に取り付ける。台座にはさらに駆動ベルトが取り付けられる。この駆動ベルトをモータによって駆動することで、レーザ変位センサ１４を移動させることができる。
【００２３】
レーザ変位センサ１４は、タイヤの円周方向に沿って所定幅の測定範囲３２を計測可能なタイプの二次元センサである。レーザ変位センサ１４をスリット３４に沿って移動させると、測定範囲３２もトレッド面上をタイヤ幅方向に移動する。したがって、タイヤ測定装置１０は、トレッド面３６上の長方形領域内の変位データを一回で測定することができる。
【００２４】
レーザ変位センサ１４は、投光レンズ１４ａと受光レンズ１４ｂとを備える。発光素子である半導体レーザ（図示せず）の光は投光レンズ１４ａを通して集光され、図中に１６ａで示すように測定対象であるトレッド面に照射される。トレッド面から拡散反射された光の一部が、図中に１６ｂで示すように受光レンズ１４ｂに入り、受光レンズによって光位置検出素子（図示せず）上にスポットを結ぶ。このスポットの位置を検出することで、対象物の変位量を求める。また、このレーザ変位センサ１４は、投光レンズ１４ａから照射されるレーザの方向を変化させることで、タイヤ円周方向に沿った測定範囲３２を計測する。
【００２５】
測定された変位データは、レーザ変位センサ１４または本体２８内部のメモリにバッファされた後、ＰＣ等の外部機器に出力される。レーザ変位センサ１４としては、例えばＳＵＮＸ株式会社の二次元レーザ変位センサであるＨＬ−Ｄ１シリーズを採用することができる。
【００２６】
出力された変位データをＰＣ内の専用ソフトウェアによって解析することで、タイヤトレッド面の三次元形状が求められる。こうして、タイヤ溝深さのデータを得ることができる。レーザによる変位データを元に三次元形状解析をするソフトウェアは、任意のものを使用できる。
【００２７】
なお、変位データをＰＣ等の外部機器で処理する代わりに、タイヤ測定装置１０の本体２８に三次元形状解析用のハードウェアおよびソフトウェアを内蔵しておいてもよい。また、解析結果を表示するためのディスプレイを本体２８に設けておいてもよい。解析結果をプリント出力するためのプリンタを設けておいてもよい。
【００２８】
図４は、タイヤのトレッド面３６とレーザ変位センサの測定範囲３２との関係を説明する図である。タイヤのトレッド面３６には、多数のトレッドブロック３６ａが形成されている。したがって、単一のレーザスポットを図中の矢印３７のようにタイヤ幅方向に移動させた場合には、縦溝（リブ溝）の深さについては測定できるものの、横溝（ラグ溝）の深さについては測定することができない。そのため、従来ではレーザスポットの位置を横溝に合わせるようにしていた。これに対し、本実施形態のタイヤ測定装置１０では、タイヤ円周方向に沿って所定の長さのある測定範囲３２をタイヤ幅方向に移動させて、一回の測定でトレッド面上の長方形領域の深さデータを取得する。したがって、レーザスポットの位置合わせといった作業が不要となる。
【００２９】
なお、上記を実現するためには、測定範囲３２がトレッドブロック３６ａの円周方向長さＢよりも長くなければならないことは言うまでもない。したがって、測定対象となるタイヤ２２のトレッドブロックの形状を確認し、レーザ変位センサ１４の測定範囲がトレッドブロックの円周方向長さよりも長いものを採用する必要がある。
【００３０】
図５は、本実施形態に係るタイヤ測定装置を用いたタイヤ溝測定プロセスのフローチャートである。まず、上述したように、タイヤのトレッド面３６に対して平行棒１２を押し付けることによって、タイヤ測定装置１０を測定対象のタイヤ２２に対して平行に設置する（Ｓ１０）。続いて、センター合わせ棒１８の自由端をホイール２０の中心を通るように固定する（Ｓ１２）。その後、レーザ変位センサ１４をタイヤ幅方向に移動させてトレッド面３６を計測する（Ｓ１４）。計測終了後、タイヤ測定装置１０にＰＣ６０を接続して計測データを出力する（Ｓ１６）。ＰＣ６０で計測データを解析して三次元形状を求め（Ｓ１８）、ディスプレイにトレッド溝深さを表示させる（Ｓ２０）。
【００３１】
以上説明したように、本実施の形態のタイヤ測定装置によれば、タイヤ円周方向に幅のある測定範囲を持つレーザ変位センサをタイヤ幅方向に移動させることで、タイヤトレッド面の二次元領域を一回で測定することができる。また、トレッドブロックの円周方向長さよりも長い測定範囲長を持つレーザ変位センサを採用することで、トレッド面の縦溝だけでなく横溝についても、レーザスポットの位置合わせなどをする必要なく測定できる。言い換えると、位置合わせをするためにタイヤ測定装置を移動させたりまたはタイヤを回転させたりする必要がない。
【００３２】
また、レーザ変位センサをタイヤ幅方向に移動させるスライド機構をセンター合わせ棒から延び出すように取り付けたので、センター合わせ棒をタイヤのホイール中心に合わせることで、レーザの照射方向をトレッド面と略垂直に合わせることができる。また、タイヤ測定装置本体から延び出す平行棒をトレッド面に押し付けるように本体を設置することで、レーザ変位センサの移動方向がトレッド面と略平行となるようにタイヤ測定装置を設置することができる。
【００３３】
以上、本発明をいくつかの実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態はあくまで例示であり、実施の形態どうしの任意の組合せ、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスの任意の組合せなどの変形例もまた、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００３４】
本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能である。
【００３５】
図６は、レーザ変位センサの別の例を示す図である。レーザ変位センサ４０は、上述の実施の形態と同様にスライド機構のスリット３４に沿って移動する。レーザ変位センサ４０には、単一のレーザスポットを照射するための投光レンズ４２と、測定面で反射されたレーザを受け取る受光レンズ４４とがそれぞれ列状に配置されている。投光レンズ４２と受光レンズ４４はそれぞれ一対一に設けられる。この構成によって、測定範囲内の複数のスポットの深さデータを一度に取得することができる。
【００３６】
図７は、レーザ変位センサのさらに別の例を示す図である。レーザ変位センサ５０は、上述の実施の形態と同様にスライド機構のスリット３４に沿って移動する。この例では、レーザ変位センサ５０は、図中の上下方向、つまりタイヤ円周に沿った方向に所定の角度だけ回転可能に構成された首振りヘッド５２とレーザの受光レンズ５６を備える。首振りヘッド５２内には、半導体レーザ（図示せず）と単一のレーザスポットを照射するための投光レンズ５４が組み込まれている。首振りヘッド５２を上下に回転させることで、測定範囲内の複数のスポットの深さデータを取得することができる。
【００３７】
実施の形態では、レーザ変位センサをタイヤ幅方向に移動させるスライド機構としてベルト駆動によるものを述べたが、これ以外にも種々の駆動手段を採用することができる。一例として、ピニオン・ラック構造、ボールネジと直動ガイドの組合せ、ピストンとシリンダ、または平面モータなどを用いてもよい。
【００３８】
レーザ変位センサの代わりに、超音波センサなどの非接触タイプの他の変位センサを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係るタイヤ測定装置を車両側面から見た図である。
【図２】図１のタイヤ測定装置のＡ−Ａ線での断面図である。
【図３】図１のタイヤ測定装置の斜視図である。
【図４】タイヤのトレッド面とレーザ変位センサの測定範囲との関係を説明する図である。
【図５】タイヤ測定装置を用いたタイヤ溝測定プロセスのフローチャートである。
【図６】レーザ変位センサの別の例を示す図である。
【図７】レーザ変位センサのさらに別の例を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  タイヤ測定装置、  １２  平行棒、  １４  レーザ変位センサ、  １４ａ  投光レンズ、  １４ｂ  受光レンズ、  １６  レーザ、  １８  センター合わせ棒、  ２０  ホイール、  ２２  タイヤ、  ２４  車体、  ２６  取付け部、  ２８  本体、  ３０  スライド機構、  ３４  スリット、  ３６  トレッド面、  ４０  レーザ変位センサ、  ４２  投光レンズ、  ４４  受光レンズ、  ５０  レーザ変位センサ、  ５２  首振りヘッド、  ５４  投光レンズ、  ５６  受光レンズ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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