(57)【要約】【課題】ホイールにタイヤを挿入する際に、タイヤが受ける負荷、及びその位置を正確に測定することができるようにする。【解決手段】ホイール４を、切断面ａで上下に分割して上ホイール１０と下ホイール１３とし、且つ上ホイール１０を切断面ｂでリング状に分割して外側上ホイール１２と内側上ホイール１１とするとともに、更に外側上ホイール１２を切断面ｃで放射状に分割して扇状の外側上ホイール１２とし、各外側上ホイール１２と下ホイール１３に補強板１４，１５を取り付ける。各外側上ホイール１２間及び各外側上ホイール１２と下ホイール１１との間に隙間１７、１８を各々形成するようにして、各外側上ホイール１２と下ホイール１１との間にそれぞれ負荷測定手段としてのロードセル２１を配置する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤマウンタを用いてホイールにタイヤを挿入する際に、前記タイヤが受ける負荷を測定するタイヤ挿入負荷測定装置において、
前記タイヤマウンタのホイール固定台に載置される下ホイールと、
前記下ホイール上に配置され、放射状に分割された上ホイールと、
前記上ホイールと下ホイールとの間を所定距離だけ離間させるように、前記分割された各上ホイールと下ホイールとの間にそれぞれ配置された負荷測定手段と、
とを備えることを特徴とするタイヤ挿入負荷測定装置。
【請求項２】
前記上ホイールは、当該上ホイールをリング状に分割して得られる外側上ホイールと、内側上ホイールとから構成され、且つ、前記外側上ホイールは放射状に分割されるとともに、
前記分割された各外側上ホイール相互間、及び前記各外側上ホイールと前記内側上ホイールとの間を所定間隔だけ離間させるように、前記負荷測定手段を配置したことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ挿入負荷測定装置。
【請求項３】
前記分割された外側上ホイールの分割位置は、ライン進行方向と平行、及び直交する向きに設定されることを特徴とする請求項２に記載のタイヤ挿入負荷測定装置。
【請求項４】
前記負荷測定手段の下端と、前記下ホイールの下端との間に、所定距離以上のクリアランスを設けることを特徴とする請求項１又は３に記載のタイヤ挿入負荷測定装置。
【請求項５】
前記分割された各外側上ホイールには、扇状に形成された第１補強板が設けられ、且つ、前記下ホイールには、断面略Ｌ字形に形成されたリング状の第２補強板が設けられるとともに、
前記負荷測定手段は、前記分割された各外側上ホイールと前記下ホイールとの間を所定距離だけ離間させるように、前記第１補強板と前記第２補強板とを介して、前記分割された各外側上ホイールと前記下ホイールに連結されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のタイヤ挿入負荷測定装置。
【請求項６】
前記第２補強板は、外周部が下ホイールの内周面に固定され、上面部が内側上ホイールに固定されることを特徴とする請求項５に記載のタイヤ挿入負荷測定装置。
【請求項７】
前記分割された各外側上ホイール間の隙間を埋めるように、低弾性の樹脂部材を形成したことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項に記載のタイヤ挿入負荷測定装置。
【請求項８】
前記負荷測定手段は、３軸方向の負荷Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚの荷重を検出して、歪み検知信号として出力することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のタイヤ挿入負荷測定装置。
【請求項９】
前記タイヤマウンタの有するアームには角速度センサが取り付けられ、前記負荷測定手段から出力される歪み検知信号の値を解析する際には、前記角速度センサから出力される角速度を積分して得られる角度情報と、前記歪み検知信号の解析結果とをリンクさせることを特徴とする請求項８に記載のタイヤ挿入負荷測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホイールにタイヤを挿入するときに、タイヤが受ける負荷を測定するタイヤ挿入負荷測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホイールにタイヤを挿入するときに、タイヤが受ける負荷を測定することは、タイヤを効率良くホイールに組み込む工法を検討する上で重要なファクターになっている。ところが、タイヤはゴム製であって、負荷による変形が大きいため、タイヤで直接負荷を測定することは困難である。
【０００３】
そこで、従来より、代用の測定として、種々のタイヤ挿入負荷測定方法が用いられている。例えば、ホイールに歪みゲージを貼り付け、このホイールにタイヤを挿入する際に、この歪みゲージから出力される歪み検知信号の大きさに基づいて、ホイールが受ける負荷を測定し、間接的にタイヤが受ける負荷を測定するタイヤ挿入負荷測定方法（第１の従来例）や、タイヤ組み込み設備のマウンタアーム部に歪みゲージを貼り付け、ホイールにタイヤを挿入させる際に、この歪みゲージより出力される歪み検知信号の大きさに基づいて、マウンタアーム部が受ける負荷を測定し、この測定結果から間接的にタイヤが受ける負荷を求めるタイヤ挿入負荷測定方法（第２の従来例）が知られている。更に、ホイールにタイヤを挿入させる際に、タイヤ組み込み設備の動力源（モータなど）の負荷トルクを測定し、この測定結果から間接的にタイヤが受ける負荷を求める方法（第３の従来技術）等が知られている。
【０００４】
なお、上記第２の従来例に相当する従来技術として、ホイールにタイヤを挿入する際に、タイヤにかかる負荷を測定するセンサをロボットアーム先端のビード取り付け工具に取り付け、測定負荷が所定値を超えた場合は作業を停止するようにした装置が開示されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特表２００２−５２８３１１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、第１の従来例による方法では、ホイールに貼り付けた各歪みゲージより出力される歪み検知信号の大きさに基づいて、負荷の大きさと方向とを特定する際に、有限要素法等を用いて、事前に各歪みと、各方向の負荷との関係を求めておかなければならず、その準備と解析に多大な時間が必要になる。
【０００６】
更に、高い剛性を持つホイールに歪みゲージを貼り付けることから、歪みゲージから出力される歪み検知信号の値が小さく、高い測定精度を得ることが困難となる。
【０００７】
また、第２及び第３の従来例による方法では、設備に加えられる負荷の大きさを測定する方法であるので、タイヤが受ける負荷とその位置を直接測定することができず、タイヤの負荷状況を正確に把握するのが困難となる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係わるタイヤ挿入負荷測定装置は、タイヤマウンタを用いてホイールにタイヤを挿入する際に、前記タイヤが受ける負荷を測定するタイヤ挿入負荷測定装置において、前記タイヤマウンタのホイール固定台に載置される下ホイールと、前記下ホイール上に配置され、平面的に放射状に分割された上ホイールと、前記上ホイールと下ホイールとの間を所定距離だけ離間させるように、前記分割された各上ホイールと下ホイールとの間にそれぞれ配置された負荷測定手段としてのロードセルとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ホイールにタイヤを挿入する際に、タイヤのどの部分を挿入しているときに、どの程度の負荷が加えられるのかを高精度に測定することができるため、タイヤをホイールに効率良く組み込む工法を検討する際に、正確な資料を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係わるタイヤ挿入負荷測定装置を実施するための最良の形態として、ホイールにタイヤを挿入する際に、タイヤが受ける負荷、及びその位置を正確に測定することができるタイヤ挿入負荷測定装置の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本実施例に係わるタイヤ挿入負荷測定装置の概略構成図、図２は、本装置の主要部分における概略断面図である。
【００１２】
タイヤ挿入負荷測定装置１は、後述する下ホイール１３、外側上ホイール１２、及び内側上ホイール１１で構成されるホイール４と、このホイール４内部に設置された負荷測定手段として、タイヤマウンタ２のホイール固定台３にホイール４を取り付けて、ホイール４にタイヤ５を挿入した際にホイール４が受ける負荷、ひいてはタイヤ５が受ける負荷を測定するためのロードセル２１（図２参照）とを備えている。
【００１３】
また、ロードセル２１から出力される複数の歪み検知信号を信号線２２を通じて取り込んで増幅する歪みアンプ７と、タイヤマウンタ２のアーム８に取り付けられ、アーム８を回転させながら、ホイール４にタイヤ５を挿入させている際の角速度を検知する角速度センサ９と、この角速度センサ９から出力される角速度検知信号を信号線２３を通じて取り込むとともに、歪みアンプ７から出力される歪み検知信号を信号線２４を通じて取り込んで、予め設定されている信号処理アルゴリズムにより、ホイール４にタイヤ５を挿入させる際の、ホイール４が受ける負荷（ひいてはタイヤ５が受ける負荷）を解析するパソコン装置２５とを備えている。
【００１４】
上記構成において、ホイール固定台３に固定されたホイール４上にタイヤ５をセットし、タイヤマウンタ２のアーム８とともに押えローラ６を回転させることにより、ホイール４にタイヤ５が挿入される。この間、アーム８に取り付けられた角速度センサ９から出力される角速度検知信号と、ロードセル２１から出力され、歪みアンプ７で増幅された歪み検知信号とをパソコン装置２５でデータ処理することにより、ホイール４が受ける負荷、ひいてはタイヤ５が受ける負荷を求める。
【００１５】
ホイール４は、図２に示すように、切断面ａで上下に分割することにより得られる上ホイール１０と下ホイール１３とから構成され、更に、上ホイール１０は、切断面ｂでリング状に分割することにより得られる内側上ホイール１１と、外側上ホイール１２とから構成されている。
【００１６】
図３は、分割された上ホイール１０の概略平面図である。本実施例における上ホイール１０は、上述したように切断面ｂでリング状に分割されるとともに、切断面ｃで放射状に４分割され、それぞれ扇形の外側上ホイール１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ（以下、総称１２）として構成されている。上ホイール１０の分割位置は、図３の矢印で示すライン進行方向と平行、及び直交する向きに設定される。これによって、ロードセル２１で検出された荷重と、その検出位置とを関連付けることができる。
【００１７】
下ホイール１３の内側には、図２に示すように、断面略Ｌ字形に形成されたリング状部材からなる補強板１４（第２補強板）が配置されている。この補強板１４において、リング状の外周部は下ホイール１３の内周面に固定され、Ｌ字形の上面部は内側上ホイール１１に固定されている。一方、外側上ホイール１２ａ〜１２ｄの内側には、扇形の補強板１５（第１補強板）がそれぞれ固定されている。そして、下ホイール１３に固定された補強板１４と外側上ホイール１２ａ〜１２ｄの内側に固定された各補強板１５との間には、ロードセル２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ（以下、総称２１）がそれぞれ配置され、上下が固定ボルト１６により補強板１４，１５に固定されている。
【００１８】
ここで、各ロードセル２１の下端は、下ホイール１３の下端から所定距離Ｌ（例えば６０ｍｍ以上）のクリアランスが形成されるように固定される。また、各外側上ホイール１２と下ホイール１３との間には数ｍｍ程度の隙間１７が形成され、更に、隣接する各外側上ホイール１２間、並びに各外側上ホイール１２と内側上ホイール１１との間には数ｍｍ程度の隙間１８が形成されるように固定される。
【００１９】
図２に示すように、内側上ホイール１１の中心部１１ａには、タイヤマウンタ２のセンターコン２６が挿入され、このセンターコン２６により、ホイールを固定するための荷重が下方向に加えられる。このとき加えられる荷重は、内側上ホイール１１→補強板１４→下ホイール１３と伝わるため、ホイール４はホイール固定台３に押しつけられて固定される。ただし、内側上ホイール１１と各外側上ホイール１２との間は隙間１８により分離されているため、このとき加えられる荷重が各ロードセル２１に伝達されることはない。一方、ホイール４にタイヤ５を挿入する際に、各外側上ホイール１２に加わる荷重は、補強板１５からロードセル２１に伝達される。このとき、各ロードセル２１の下部は補強板１４に固定されているため、各外側上ホイール１２に加わった荷重は、他の部位に分散することなく、すべてロードセル２１に伝達されることになる。
【００２０】
ロードセル２１は、図４の概略斜視図に示すように、補強板１４，１５と固定するための固定部１９と、歪み検出部２０により構成されている。歪み検出部２０は、外側上ホイール１２と下ホイール１３との間に生じる歪みを検出する負荷検出手段であり、ホイール４に加えられる３分力（３軸方向の負荷Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ）の荷重を検出して、歪み検知信号として出力する。
【００２１】
次に、本実施例に係るタイヤ挿入負荷測定装置１の作用について説明する。
【００２２】
まず、タイヤマウンタ２の、ホイール固定台３上にホイール４を設置する。ホイール４は、外側上ホイール１２の分割位置がライン進行方向と平行、及び直交するように配置される。次いで、図１に示すように、ホイール固定台３に対し傾斜させた状態で、タイヤ５の一部（図中左側）をホイール４にセットする。
【００２３】
その後、タイヤマウンタ２に備えられたセンターコン２６により、内側上ホイール１１の中心部１１ａを固定し、この状態で、タイヤマウンタ２のアーム８を回転させる。すると、アーム８に取り付けられた押えローラ６により、タイヤ５のビード部５ａが下方に押し付けられ、徐々にビード部５ａがホイール４に挿入される。
【００２４】
タイヤ挿入時における荷重の入力位置を図５に示す。アーム８に取り付けられた押えローラ６により押さえ付けられたビード部５ａは、挿入の過程でタイヤ上側接触部２７、タイヤ下側接触部２８の順にそれぞれ外側上ホイール１２と接触する。このとき、ロードセル２１により、外側上ホイール１２、及び下ホイール１３の間に加えられる荷重が検出され、外側上ホイール１２が受ける負荷、即ち、図１に示すＸ軸方向に向かう負荷Ｆｘ、Ｙ軸方向に向かう負荷Ｆｙ、及び、Ｚ軸方向に向かう負荷Ｆｚによる歪み検知信号が出力される。そして、各ロードセル２１より出力される歪み検知信号は、信号線２２を介して歪みアンプ７に供給され、増幅される。
【００２５】
また、この動作と並行し、パソコン装置２５では、アーム８に取り付けられた角速度センサ９より出力される角速度検知信号を信号線２３を介して取り込み、この角速度検知信号を積分して、タイヤ５の、どの部分がホイール４に押し込まれているかを示す角度情報を得る。更に、予め設定されている信号処理アルゴリズムで、歪みアンプ７より出力される各歪み検知信号を処理し、上述の角度情報に基づいた３軸方向の負荷Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚを解析する。
【００２６】
上記実施例によれば、タイヤ挿入時に、センターコン２６により加えられる負荷と、タイヤ挿入による負荷とを分離させた状態で、ホイール４が受ける３軸方向の負荷、ひいてはタイヤ５が受ける３軸方向の負荷状況を高精度に測定することができるため、ホイール４にタイヤ５を組み込む工法を検討させる際の、正確な資料を得ることができる。この場合、測定される荷重は、タイヤの剛性、タイヤマウンタの組み込み条件、タイヤ挿入部に塗布する潤滑剤により変化するものであるため、荷重を測定することにより、タイヤを効率良くホイールに組み込む工法を検討することができる。
【００２７】
また、本実施例では、ロードセル２１の下端と下ホイール１３の下端との間に所定距離Ｌ（例えば、Ｌ＝６０ｍｍ）以上のクリアランスを設けているので、センターコン２６を有するタイヤマウンタ２のみならず、ホイール４の下端の内面を外方向に向けて押さえることにより固定するタイプのタイヤマウンタ等、各種のタイヤマウンタに適用することができる。
【００２８】
これにより、既に設置されているタイヤマウンタにホイール４を取り付けるだけで、本実施例に係るタイヤ挿入負荷測定装置１を構築することができる。従って、装置の改良等に係る手間を省くことができ、装置の構築コストを低減することができる。
【００２９】
また、本実施例では、内側上ホイール１１と、外側上ホイール１２と、下ホイール１３とに補強板１４、１５を取り付けると共に、複数の固定ボルト１６によって、これら各補強板１４、１５にロードセル２１を取り付けるようにしているので、分割前の実際のホイールと同等の剛性を維持でき、また、ホイール４のサイズに応じて、補強板１４，１５の大きさを変更することにより、同一のロードセル２１を複数種類のホイールに対して適用することができる。したがって、コスト的に高価なロードセルをホイールサイズ毎に複数種類用意する必要がない。
【００３０】
また、本実施例では、タイヤマウンタ２のアーム８に角速度センサ９を取り付け、パソコン装置２５によって、ロードセル２１から出力される各歪み検知信号の値を解析する際に、角速度センサ９より出力される角速度を積分して得られた角度情報と、各歪み検知信号の解析結果とをリンクさせており、また、上ホイール１０の分割位置をライン進行方向と平行及び直交する向きに設定することにより、ロードセル２１で検出された荷重と、その検出位置とを関連付けるようにしているため、ホイール４にタイヤ５を挿入する際に、タイヤ５のどの部分を挿入しているときに、タイヤ５にどの程度の負荷が加えられるのか、といったデータを高精度に得ることができる。更に、このデータによって、ホイール４への負荷が、タイヤの上側ビードの接触によるものか、或いはタイヤの下側ビードの接触によるものかを判断することができる。したがって、ホイール４にタイヤ５を組み込む工法を検討する際に、より正確な資料を提示することができる。
【００３１】
更に、本実施例では、タイヤマウンタ２として、シングルアーム形式のタイヤマウンタを使用し、ロードセル２１に３軸方向の負荷Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚを計測しているので、シングルアーム形式のタイヤマウンタを使用して、ホイール４にタイヤ５を挿入するときに必要、且つ十分な負荷データを求めることができる。
【００３２】
また、分割された外側上ホイール１２間の隙間を、図６に示すようなシリコンゴムなどの低弾性の樹脂部材２９で埋めた構造とすることにより、タイヤ挿入時に分割部分で生じるタイヤの引っかかりを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施例１に係わるタイヤ挿入負荷測定装置の概略構成図。
【図２】実施例１に係わるタイヤ挿入負荷測定装置の主要部分における概略断面図。
【図３】分割された上ホイールの概略平面図。
【図４】ロードセルの概略斜視図。
【図５】タイヤ挿入時における荷重の入力位置を示す説明図。
【図６】外側上ホイールの分割部分を示す説明図。
【符号の説明】
【００３４】
１…タイヤ挿入負荷測定装置
２…タイヤマウンタ
３…ホイール固定台
４…ホイール
５…タイヤ
５ａ…ビード部
６…押えローラ
７…歪みアンプ
８…アーム
９…角速度センサ
１０…上ホイール
１１…内側上ホイール
１２（ａ〜ｄ）…外側上ホイール
１３…下ホイール
１４…補強板（第２補強板）
１５…補強板（第１補強板）
１６…固定ボルト
１７，１８…隙間
１９…固定部
２０…歪み検出部
２１（ａ〜ｄ）…ロードセル（負荷測定手段）
２２，２３，２４…信号線
２５…パソコン装置
２６…センターコン
２７…タイヤ上側接触部
２８…タイヤ下側接触部
２９…樹脂部材
【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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