(57)【要約】【課題】より簡易にかつ正確にシート材の内部に配される金属材の位置を計測する。【解決手段】非導電性材料からなるシート材Ｙ３の内部に配される複数の金属材Ｚの位置を計測する装置であって、上記シート材Ｙ３の表面位置を示す第１信号ａを生成する第１センサ部１７ａ１，１７ｂ１と、自らが発生する磁場によって上記金属材に電流を生じさせ、この電流に基づいて第２信号ｂを生成する第２センサ部１７ａ２，１７ｂ２と、上記第１信号ａから上記シート材Ｙ３の厚みを算出し、この結果得られたシート材Ｙ３の厚みと上記第２信号ａと予め記憶された上記第２信号ａを補正するための補正係数とから上記シート材Ｙ３における上記金属材Ｚの位置を算出する演算手段１９とを備える。【選択図】            図５
2005030903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非導電性材料からなるシート材の内部に配される複数の金属材の位置を計測する装置であって、
前記シート材の表面位置を示す第１信号を生成する第１センサ部と、
自らが発生する磁場によって前記金属材に電流を生じさせ、該電流に基づいて第２信号を生成する第２センサ部と、
前記第１信号から前記シート材の厚みを算出し、この結果得られたシート材の厚みと前記第２信号と予め記憶された前記第２信号を補正するための補正係数とから前記シート材における前記金属材の位置を算出する演算手段と
を備えることを特徴とする金属材位置計測装置。
【請求項２】
前記補正係数は、前記金属材の形状及び配置パターンによって規定されることを特徴とする請求項１記載の金属材位置計測装置。
【請求項３】
前記演算手段は、複数の前記第２信号が示す値を平均化し、この平均値を示す平均化信号と前記シート材の厚みと前記補正係数とから前記シート材における前記金属材の位置を算出することを特徴とする請求項１または２記載の金属材位置計測装置。
【請求項４】
前記第１センサ部と前記第２センサ部とは単一のセンサユニットとして構成されていることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の金属材位置計測装置。
【請求項５】
前記支持体を前記シート材の幅方向に移動する移動手段を備えることを特徴とする請求項４記載の金属材位置計測装置。
【請求項６】
前記第１センサ部及び前記第２センサ部が前記シート材の両面に対して各々配されることを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の金属材位置計測装置。
【請求項７】
前記金属材は、前記シート材の長さ方向に延在しかつ所定間隔で配置される複数の金属ワイヤであることを特徴とする請求項１〜６いずれかに記載の金属材位置計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属材位置計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、タイヤの製造工程において、タイヤの内部に金属ワイヤを配置する工程がある。通常、この工程では、ゴム材等からなるシート材を２枚形成し、このどちらか一方のシート材に複数の金属ワイヤをシート材の延在方向に配置し、その後２枚のシート材を貼り合せている。このような複数の金属ワイヤは、タイヤの性能を確保するために、貼り合わされたシート材の厚み方向に対して中央部に配置されていることが好ましいため、タイヤの製造装置にシート材における金属ワイヤの位置を計測する装置を備える必要がある。
【０００３】
ところで、特開平３−２０２７１０号公報には、導電性のキャリア上に載置された非導電性のシート材の厚みを計測する技術が開示されている。この技術は、シート材の表面位置をレーザ式センサ部で検出し、キャリアの表面位置を渦電流式センサ部で検出し、これらのセンサ部から得られる信号の差分によってシート材の厚みを算出するものである。この技術を応用すれば、シート材の内部に配される金属ワイヤの位置を計測することができそうであるが、実際には、うまく計測できない。これは、渦電流式センサ部の計測対象となる導電性物質が金属ワイヤであることに起因しており、渦電流式センサ部の計測範囲、すなわち渦電流が生じる範囲全てに導電性材料が存在しないためである。このような状態では、渦電流式センサ部の計測範囲の抵抗率が上昇し、金属ワイヤの位置が実際よりも遠くに認識されてしまい、正確な金属ワイヤの位置を計測することができない。
このため、従来、シート材の内部に配される金属ワイヤの位置を計測する場合には、Ｘ線をシート材に対して照射し、この透過光を検出することによって金属ワイヤの位置を計測していた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平３−２０２７１０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、Ｘ線を使用するとなると、当然その使用環境に気を配る必要がある。具体的には、法律で定められる通りに立ち入り禁止区域を設ける必要がある。また、このようなＸ線を使用する装置の立ち上がり時やメンテナンス時には、Ｘ線資格を有する者が必要であり、その人材の確保に手間がかかる。これに加え、Ｘ線には半減期があり、定期的に装置を較正する必要もある。
このような使用条件を満たすことは、装置の使用者からすれば非常な負担となるため、Ｘ線を使用せずに金属ワイヤの位置を計測する技術が求められている。
【０００６】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、より簡易にかつ正確にシート材の内部に配される金属材の位置を計測することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、第１の手段として、非導電性材料からなるシート材の内部に配される複数の金属材の位置を計測する装置であって、上記シート材の表面位置を示す第１信号を生成する第１センサ部と、自らが発生する磁場によって上記金属材に電流を生じさせ、この電流に基づいて第２信号を生成する第２センサ部と、上記第１信号から上記シート材の厚みを算出し、この結果得られたシート材の厚みと上記第２信号と予め記憶された上記第２信号を補正するための補正係数とから上記シート材における上記金属材の位置を算出する演算手段とを備えるという構成を採用する。
【０００８】
第２の手段として、上記第１の手段において、上記補正係数は、上記金属材の形状及び配置パターンによって規定されるという構成を採用する。
【０００９】
第３の手段として、上記第１または第２の手段において、上記演算手段は、複数の上記第２信号が示す値を平均化し、この平均値を示す平均化信号と上記シート材の厚みと上記補正係数とから上記シート材における上記金属材の位置を算出するという構成を採用する。
【００１０】
第４の手段として、上記第１〜第３いずれかの手段において、上記第１センサ部と上記第２センサ部とは単一のセンサユニットとして構成されているという構成を採用する。
【００１１】
第５の手段として、上記第４の手段において、上記支持体を上記シート材の幅方向に移動する移動手段を備えるという構成を採用する。
【００１２】
第６の手段として、上記第１〜第５いずれかの手段において、上記第１センサ部及び上記第２センサ部が上記シート材の両面に対して各々配されるという構成を採用する。
【００１３】
第７の手段として、上記第１〜第６いずれかの手段において、上記金属材は、上記シート材の長さ方向に延在しかつ所定間隔で配置される複数の金属ワイヤであるという構成を採用する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る金属材位置計測装置の一実施形態について説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態に係るシート材計測装置１を備えるタイヤ製造装置Ｘの一部を示した概略図である。
タイヤ製造装置Ｘは、複数のカレンダロールＸ１、ワイヤ用ロールＸ２、第１送出し用ロールＸ３、第２送出し用ロールＸ５を備えている。これらの複数のカレンダロールＸ１は、各々独立したモータ（不図示）に接続されており、図１に示す矢印方向に回転する。また、ワイヤ用ロールＸ２、第１送出し用ロールＸ３及び第２送出し用ロールＸ５は、後述するシート材の移動に伴って回転する。
そして、複数のカレンダロールＸ１は、例えば、１００℃程度に温調されており、また、不図示のフレームによって支持されている。
【００１６】
具体的には、カレンダロールＸ１１の右斜め下方に当該カレンダロールＸ１１との間にギャップＧ１が形成されるようにカレンダロールＸ１２が配置される。そして、カレンダロールＸ１２の下方に当該カレンダロールＸ１２との間にギャップＧ２が形成されるようにカレンダロールＸ１３が配置される。そして、カレンダロールＸ１３の右斜め下方に当該カレンダロールＸ１３との間にギャップＧ３が形成されるようにカレンダロールＸ１４が配置される。
【００１７】
ワイヤ用ロールＸ２は、カレンダロールＸ１３とカレンダロールＸ１４とに圧延されることによって形成されるシート材Ｙ２に金属ワイヤを配置するためのものであり、カレンダロールＸ１３の左側に当該カレンダロールＸ１３との間にギャップＧ４が形成されるように配置されている。このワイヤ用ロールＸ２には、金属ワイヤＺを配置するための複数（例えば、１０００本）の溝が所定間隔で形成されている。そして、この溝に配置された金属ワイヤＺは、シート材Ｙ２に押し付けられることによって、シート材Ｙ２に所定間隔で配置される。第１送出し用ロールＸ３及び第２送出し用ロールＸ５は、後述するシート材Ｙ３を送出すための経路を形成するためのものであり、第１送出し用ロールＸ３がギャップＧ２の右側に配置され、第２送出し用ロールＸ５が第１送出し用ロールＸ３の後段に配置されている。
そして、カレンダロールＸ１１，Ｘ１３は、図１の紙面に対して右回転され、カレンダロールＸ１２，Ｘ１４は、図１の紙面に対して左回転される。
【００１８】
このような、構成を備えるタイヤ製造装置Ｘにおいて、加熱状態のゴム材Ｙは、ギャップＧ１とギャップＧ３に入り込むように、カレンダロールＸ１１，Ｘ１２及びカレンダロールＸ１３，１４上に配置される。そして、カレンダロールＸ１１，Ｘ１２上に配置されたゴム材Ｙは、カレンダロールＸ１１，Ｘ１２の回転によってギャップＧ１に誘導されて入り込み、カレンダロールＸ１１とカレンダロールＸ１２とによって圧延されることによってシート材Ｙ１として形成される。そして、シート材Ｙ１は、カレンダロールＸ１２の回転によって誘導され、ギャップＧ２に入り込む。
【００１９】
また、カレンダロールＸ１３，Ｘ１４上に配置されたゴム材Ｙは、カレンダロールＸ１３，Ｘ１４の回転によってギャップＧ３に誘導されて入り込み、カレンダロールＸ１３とカレンダロールＸ１４とによって圧延されることによってシート材Ｙ２として形成される。そして、シート材Ｙ２は、カレンダロールＸ１３の回転によって誘導され、ギャップＧ２に入り込む。なお、シート材Ｙ２は、ギャップＧ３からギャップＧ２に誘導される間に、ギャップＧ４を通過する。そして、シート材Ｙ２は、この際にワイヤ用ロールＸ２によって金属ワイヤＺを配置され、後段のギャップＧ２に入り込む。
【００２０】
このようにして、ギャップＧに入り込んだシート材Ｙ１とシート材Ｙ２は、ギャップＧ２において、カレンダロールＸ１２とカレンダロールＸ１３とによって押し付けられることで一体化され、金属ワイヤを内部に配されるシート材Ｙ３として、排出される。その後シート材Ｙ３は、第１送出しロールＸ３及び第２送出し用ロールＸ５を介してさらに後段側に送られる。
【００２１】
本実施形態に係る金属材位置計測装置１は、このようなシート材Ｙ３の内部に配された金属ワイヤＺの位置を計測するためのものであり、第２送出し用ロールＸ５の後段側に配置されている。図２は、本実施形態に係る金属材位置計測装置１の概略構成図である。また、図３は、図２におけるＡ−Ａ矢視図、図４は図３におけるＢ−Ｂ矢視図である。
【００２２】
金属材位置計測装置１は、図３に示すような、開口部２１ａを有した枠体であるフレーム２１を備えている。そして、このフレーム２１の開口部２１ａ内には、シート材Ｙ３の搬送経路を形成するための、１対の搬送用ロール１２が水平に配されている。この１対の搬送用ロール１２は、支持部２２によって各々フレーム２１の下部２１ｃに固定されている。なお、図２においては、説明の便宜上、フレーム２１、ガイドレール２３及び支持部２２を図示していない。
【００２３】
これらの搬送用ロール１２によって、シート材Ｙ３は、図２における紙面左側から右側に向けて搬送される。そして、この搬送用ロール１２，１２間において、シート材Ｙ３内部の金属ワイヤＺの位置を計測するべく、シート材Ｙ３の上面及び下面の各々に対向するようにセンサ部１７ａ，１７ｂが配置されている。これらのセンサ部１７ａ，１７ｂは、フレーム２１に固定されたレールガイド２３と、当該レールガイド２３に沿って移動する移動子（不図示）とによって各々シート材Ｙ３の幅方向に移動可能に支持されている。そしてこれらのセンサ部１７ａ，１７ｂは、レールガイド２３及び移動子によって同期して移動される。なお、本実施形態において、本発明に係る移動手段は、レールガイド２３及び移動子によって構成されている。
【００２４】
図５は、金属材位置計測装置１における信号の流れを示したフロー図である。この図に示すように、センサ部１７ａは、レーザ式センサ部１７ａ１と渦電流式センサ部１７ａ２とを備えるセンサユニットとして構成されている。また、センサ部１７ｂも同様にレーザ式センサ部１７ｂ１と渦電流式センサ部１７ｂ２とを備えるセンサユニットとして構成されている。
【００２５】
センサ部１７ａに備えられたレーザ式センサ部１７ａ１は、シート材Ｙ３の上面に対してレーザ光を出射しこの反射光を受光して、シート材Ｙ３の上面位置を示す第１信号ａ１を生成して出力するものである。また、センサ部１７ａに備えられた渦電流式センサ部１７ａ２は、自らが発生する磁場によって金属ワイヤＺに渦電流を生じさせ、この渦電流に基づいた第２信号ｂ１を生成して出力するものである。
【００２６】
センサ部１７ｂに備えられたレーザ式センサ部１７ｂ１及び渦電流式センサ部１７ｂ２も、センサ部１７ａに備えられたレーザ式センサ部１７ａ１および渦電流式センサ部１７ａ２と同様の構成を有しており、レーザ式センサ部１７ｂ１はシート材Ｙ３の下面位置を示す第１信号ａ２を生成して出力し、渦電流式センサ部１７ｂ２は、自らが発生する磁場によって金属ワイヤＺに生じる渦電流に基づいた第２信号ｂ２を生成して出力する。なお、渦電流式センサ部１７ａ２が発生する磁場と渦電流式センサ部１７ｂ２が発生する磁場とが互いに影響しないように、渦電流式センサ部１７ａ２と渦電流式センサ部１７ｂ２とは、シート材Ｙ３の厚み方向に対してずらされた状態で配置されている。
【００２７】
信号処理部１８は、この第１信号ａ（ａ１，ａ２）及び第２信号ｂ（ｂ１，ｂ２）に対して所定の処理（増幅処理等）を施すことによって第１位置検出信号Ａ（Ａ１，Ａ２）及び第２位置検出信号Ｂ（Ｂ１，Ｂ２）を生成して出力するものである。
【００２８】
演算装置１９（演算手段）は、第１位置検出信号Ａ（Ａ１，Ａ２）からシート材Ｙ３の厚みを算出し、この結果得られたシート材Ｙ３の厚みと第２位置検出信号Ｂ（Ｂ１，Ｂ２）と予め記憶された当該第２位置検出信号Ｂ（Ｂ１，Ｂ２）を補正するための補正係数とからシート材Ｙ３における金属ワイヤＹ３の位置を計測するためのものである。
上述のように、渦電流式センサ部１７ａ２，１７ｂ２の計測対象である金属材が複数の金属ワイヤＺであるために、渦電流式センサ部１７ａ２，１７ｂ２によって生成される第２信号ｂ（ｂ１，ｂ２）が示す金属ワイヤＺの位置は、実際の金属ワイヤＺの位置よりも遠く示される。そこで、演算装置１９に、第２信号ｂ（ｂ１，ｂ２）、すなわち第２位置検出信号Ｂ（Ｂ１，Ｂ２）が実際の金属ワイヤＺの位置を示す信号となるような補正係数を予め記憶させる。そして、演算装置１９は、当該補正係数を用いて第２位置検出信号Ｂ（Ｂ１，Ｂ２）を補正する。この補正係数は、金属ワイヤＺが上述したワイヤ用ロールＸ２によってシート材Ｙ２に所定間隔で配置するため、金属ワイヤの形状及び配置パターンによって容易に規定することができる。このため、上記タイヤ製造装置Ｘにおいて、金属ワイヤＺの形状が変更された場合や、金属ワイヤＺの配置ピッチが変更された場合であっても、これに対応した補正係数を演算装置１９に記憶させる、または予め記憶させておくだけで、シート材Ｙ３の内部に配される金属ワイヤＹ３の位置が正確に算出される。
【００２９】
ただし、シート材Ｙ３の材質が均一でないような場合には、第２信号ｂ（ｂ１，ｂ２）が示す値そのものに誤差が含まれている可能性があるので、演算装置１９に第２位置検出信号Ｂ（Ｂ１，Ｂ２）を複数回入力し、さらにこれらの第２位置検出信号Ｂ（Ｂ１，Ｂ２）が示す値を平均化させ、この平均値を示す平均化第２位置検出信号（平均化第２信号）を第２位置検出信号Ｂ（Ｂ１，Ｂ２）の代わりに用いることが好ましい。なお、上記第１位置検出信号Ａ（Ａ１，Ａ２）に対しても同様に、第１位置検出信号Ａ（Ａ１，Ａ２）が示す値を平均化し、この平均値を示す平均化第１位置検出信号を用いても良い。
【００３０】
そして、表示装置２０は、演算装置１９において算出されたシート材Ｙ３の厚み及びシート材Ｙ３における金属ワイヤＺの位置を、例えば文字情報として画面上に表示するものである。
【００３１】
次に、このように構成された本実施形態に係る金属材位置計測装置１における金属材位置計測方法について説明する。
【００３２】
まず、金属材位置計測装置１は、レーザ式センサ部１７ａ１，１７ｂ１から第１信号ａ１，ａ２を取得する。この第１信号ａ１，ａ２は、信号処理部１８において増幅等の処理が施された後、第１位置検出信号Ａ１，Ａ２として演算装置１９に入力される。また、金属材位置計測装置１は、これと同時に渦電流式センサ部１７ｂ１，１７ｂ２から第２信号ｂ１，ｂ２を取得する。この第２信号ｂ１，ｂ２も第１信号ａ１，ａ２と同様、信号処理部１８において増幅等の処理が施された後、第２位置検出信号Ｂ１，Ｂ２として演算装置１９に入力される。そして、金属材位置計測装置１は、レーザ式センサ部１７ａ１，１７ｂ１から第１信号ａ１，ａ２を複数回取得し、渦電流式センサ部１７ｂ１，１７ｂ２から第２信号ｂ１，ｂ２を複数回取得する。したがって、演算装置１９には、複数の第１位置検出信号Ａ１，Ａ２及び複数の第２位置検出信号Ｂ１，Ｂ２が入力される。
【００３３】
このようにして、複数の第１位置検出信号Ａ１，Ａ２及び複数の第２位置検出信号Ｂ１，Ｂ２が入力されると、演算装置１９は、複数の第１位置検出信号Ａ１，Ａ２が示す値を平均化し、この平均値を示す平均化第１検出信号を生成する。また、演算装置１９は、第２位置検出信号Ｂ１，Ｂ２からも同様に平均化第２位置検出信号を生成する。
そして、演算装置１９は、平均化第１位置検出信号からシート材Ｙ３の厚みを算出し、このシート材Ｙ３の厚みと平均化第２位置検出信号と予め記憶された補正係数とからシート材Ｙ３における金属ワイヤＺの位置を算出する。
【００３４】
金属材位置計測装置１は、移動手段によってセンサ部１７ａ，１７ｂを同期して、シート材Ｙ３の幅方向に移動させつつ、上述のようにシート材Ｙ３における金属ワイヤＺの位置を算出することによって、シート材Ｙ３の幅方向の全領域において金属ワイヤＺの位置を算出する。
そして、この算出結果は、表示装置２０において、例えば、文字情報として画面上に表示される。
【００３５】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る金属材位置計測装置の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３６】
例えば、上記演算装置１９に、金属ワイヤＺがシート材Ｙ３の上面及び下面から５０％の位置に存在することを示す基準値を予め記憶させておき、この基準値に基づいて実際に計測した金属ワイヤＺの位置の偏差を算出させても良い。
また、実際に製造されたシート材Ｙ３を切り取り、上下を逆さまにして再び金属材位置計測装置１で金属ワイヤＺの位置を計測することによって、金属材位置計測装置１の計測誤差が得られる。これを利用して、上記補正係数や基準値を補正しても良い。これによって、より正確にシート材Ｙ３における金属ワイヤＺの位置が計測される。
【００３７】
また、上記実施形態において、シート材Ｙ３における金属ワイヤＺの位置をシート材Ｙ３の製造過程において計測した。しかしながら、これに限定されるものではなく、例えば、製造されたシート材Ｙ３を１日放置し、このシート材Ｙ３に対して本実施形態に係る金属材位置計測装置１を用いてシート材Ｙ３における金属ワイヤＺの位置を計測しても良い。なお、この場合には、上記実施形態で示したように、本実施形態に係る金属材位置計測装置１をタイヤ製造装置Ｘと接続させる必要はない。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る金属材計測装置は、非導電性材料からなるシート材の内部に配される複数の金属材の位置を計測する装置であって、上記シート材の表面位置を示す第１信号を生成する第１センサ部と、自らが発生する磁場によって上記金属材に電流を生じさせ、この電流に基づいて第２信号を生成する第２センサ部と、上記第１信号から上記シート材の厚みを算出し、この結果得られたシート材の厚みと上記第２信号と予め記憶された上記第２信号を補正するための補正係数とから上記シート材における上記金属材の位置を算出する演算手段とを備える。このため、Ｘ線を使用することなく、金属材の位置を計測することができ、より簡易にかつ正確にシート材の内部に配される金属材の位置を計測することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る金属材位置計測装置１を備えるタイヤ製造装置Ｘの一部を示した概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る金属材位置計測装置１の概略構成図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ矢視図である。
【図４】図３におけるＢ−Ｂ矢視図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る金属材位置計測装置１における信号の流れを示したフロー図である。
【符号の説明】
１……金属材位置計測装置
１７（１７ａ，１７ｂ）……センサ部
１７ａ１，１７ｂ１……レーザ式センサ部（第１センサ部）
１７ａ２，１７ｂ２……渦電流式センサ部（第２センサ部）
１９……演算装置
Ｙ３……シート材６
Ｚ……金属ワイヤ（金属材）
【図１】
2005030903.tif 000003
【図２】
2005030903.tif 000004
【図３】
2005030903.tif 000005
【図４】
2005030903.tif 000006
【図５】
2005030903.tif 000007