トレッド厚さ測定方法
【課題】超音波測定によりベルトの素材に関わらずタイヤの最外に位置するベルト表面からトレッド表面までのトレッド厚さを精度良く測定することを可能にするトレッド厚さ測定方法を提供する。
【解決手段】トレッド表面の外形形状を測定する形状測定工程と、形状測定工程により得られた外形形状からタイヤ円周方向に延長する溝の溝底を特定する溝底位置特定工程と、溝底特定工程により特定された溝底と、予め作成されたタイヤ設計データとから溝底からベルト表面までの深さを推定する深さ推定工程と、溝底位置特定工程により特定された溝底から外形形状におけるトレッド表面までの厚さと、深さ推定工程により推定された溝底からベルト表面までの深さとの関係からトレッド表面からベルト表面までの予測厚さを算出する厚さ予測工程と、受信した反射波の増幅率を予測厚さに応じて予め設定された増幅率‐厚さデータマップにより設定する増幅率設定工程とを備える。
【解決手段】トレッド表面の外形形状を測定する形状測定工程と、形状測定工程により得られた外形形状からタイヤ円周方向に延長する溝の溝底を特定する溝底位置特定工程と、溝底特定工程により特定された溝底と、予め作成されたタイヤ設計データとから溝底からベルト表面までの深さを推定する深さ推定工程と、溝底位置特定工程により特定された溝底から外形形状におけるトレッド表面までの厚さと、深さ推定工程により推定された溝底からベルト表面までの深さとの関係からトレッド表面からベルト表面までの予測厚さを算出する厚さ予測工程と、受信した反射波の増幅率を予測厚さに応じて予め設定された増幅率‐厚さデータマップにより設定する増幅率設定工程とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トレッド厚さ測定方法に関し、特に、タイヤ内において半径方向外側に位置するベルト表面からトレッド表面までのトレッド厚さを測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、使用済みタイヤをリトレッドする場合には、タイヤの摩耗したトレッドをバフ掛けにより所定形状に除去して新たなトレッドを貼着する貼着面を成形した後に、幾つかの工程を経ることで貼着面に新たなトレッドを配設するようにしている。貼着面の成形には、まず除去するトレッドの厚さを設定する必要があり、トレッド表面からタイヤの構造材であるベルト層のうち半径方向最外に位置する最外ベルトまでのトレッド厚さの測定が行なわれる。トレッド厚さの測定は、例えば、非接触式の渦電流センサにより測定される。渦電流センサは、内部に検出コイルを備え、検出コイルに高周波電流を流すことで磁束を誘起し、誘起した磁束によってベルト層に渦電流を生じさせることで検出コイルに対して磁束の変化を誘起させ、検出コイルに生じるインピーダンスの変化を検出することにより、トレッド表面から最外ベルト表面までの厚さを測定するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−８６５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、渦電流センサは、ベルトに渦電流を生じさせることでトレッド厚さを測定しているため、タイヤに使用されているベルトがスチールコードによって形成されているスチールベルト以外の場合には、トレッド厚さを測定することができなくなってしまう。即ち、ベルトが有機繊維等の非金属製の繊維コードによって形成される繊維ベルトの場合には、ベルトに磁束を誘起させることができないため、トレッド表面から最外ベルトまでの距離を測定することができなくなってしまう。このようにタイヤに使用されているベルトが繊維ベルトである場合、作業者が、タイヤの円周方向及び幅方向複数箇所において、トレッド表面から最外ベルト表面が露出するまで小さい穴を掘り、穴にデプスゲージを当てることでトレッド表面から最外ベルト表面までの深さを測定し、バフ掛けする厚さを設定する必要があるため、バフ掛けに掛かる工数が増加し、リトレッドの作業効率を悪化させている。
また、タイヤによっては、ベルト層のうち最外に位置するベルトにのみ繊維ベルトが適用される場合がある。このような場合には、渦電流センサによりスチールコードにより形成されるベルト表面までの厚さを測定し、バフ掛けにおいてトレッドとともに繊維ベルトを除去し、新たに配設されるトレッドにバフ掛けにより除去した繊維ベルトに代わる新たな繊維ベルトを含ませておくことでリトレッドが行なわれている。しかし、貼着面に新たに配設されるトレッドの製造において、繊維ベルトを含めてトレッドを製造するとトレッド製造に係るコストが増加し、ひいてはリトレッドに係る製造コストまでも増加させてしまう。
【０００５】
また、例えば、上述したような繊維コードによって形成される繊維ベルトを検出する方法として、非破壊検査として知られる超音波測定によりトレッド厚さを測定する方法が考えられる。超音波を用いてベルトを検出するためには、ベルトに対して精度良く超音波を発振することと、ベルトによって反射した反射波を精度良く受信する必要がある。このためには、超音波測定に用いられる超音波探触子をトレッド表面に接触させた状態で、タイヤ幅方向や周方向に移動させて測定すれば良いが、トレッド表面には溝などの凹凸があるため超音波探触子を凹凸に対して追従させることができない。そこで、水などの超音波を伝播する媒体を介して超音波探触子からトレッド表面に超音波を発振する方法が考えられる。超音波探触子から発振された超音波は、媒体を介してトレッド表面、トレッド内部に順に伝播し、トレッド表面やベルト層のうち最外に位置するベルト等に衝突する毎に超音波が反射し、これら反射波を超音波探触子で受信することになる。超音波探触子で受信した反射波は、トレッドゴムの特性によって減衰しているため、反射波を増幅することでトレッド表面で反射した波形と、ベルト表面で反射した波形とが検出可能となるように反射波を増幅し、この増幅された反射波におけるトレッド表面で反射した波形と、ベルト表面で反射した波形とを検出し、それぞれの波形が検出された時間差からトレッド厚さを測定することが可能となる。
しかしながら、トレッドゴムの特性による減衰は、トレッドゴムの厚さに応じて大きくなるため、受信した反射波を一律で増幅してしまうと、トレッド厚さによっては、増幅過剰となったり増幅不足となったりしてしまい、増幅後の反射波の波形において、トレッド表面やベルト表面で反射した波形かの判断が難しくなり、正確にトレッド厚さを測定できなくなってしまう。特に使用済みタイヤの場合、タイヤ幅方向においてトレッド厚さが均一ではなく、中央付近が薄く、両端側において厚くなる傾向がある。このような場合、反射波を一定の増幅率で増幅してしまうと、トレッド厚さの薄い中央付近では増幅過剰となり、トレッド厚さの厚い両端側では増幅不足となってしまう虞がある。このような場合、増幅された反射波の波形から経験等に基づいて作業者がトレッド表面やベルト表面での反射した位置を特定することでトレッド厚さを設定することとなり、このトレッド厚さに基づいて、後工程でのバフ掛けにおけるバフ掛け量を設定してしまうと、バフ掛けにおいてタイヤの両端側のベルト表面を傷つけてしまったり、必要以上のゴム厚さを残してしまう虞がある。
【０００６】
そこで、本発明は上記課題を解決すべく、超音波測定によりベルトの素材に関わらずタイヤの最外に位置するベルト表面からトレッド表面までのトレッド厚さを精度良く測定することを可能にするトレッド厚さ測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するためのトレッド厚さ測定方法の一態様として、液体に浸されたトレッド表面に超音波を発振して反射波を受信することにより、トレッド表面からタイヤ内における半径方向最外に位置するベルト表面までの厚さを測定するトレッド厚さ測定方法であって、トレッド表面の外形形状を測定する形状測定工程と、形状測定工程により得られた外形形状からタイヤ円周方向に延長する溝の溝底を特定する溝底位置特定工程と、溝底位置特定工程により特定された溝底と、予め作成されたタイヤ設計データとから溝底からベルト表面までの深さを推定する深さ推定工程と、溝底位置特定工程により特定された溝底から外形形状におけるトレッド表面までの厚さと、深さ推定工程により推定された溝底からベルト表面までの深さとの関係からトレッド表面からベルト表面までの予測厚さを算出する厚さ予測工程と、受信した反射波の増幅率を前記予測厚さに応じて予め設定された増幅率‐厚さデータマップにより設定する増幅率設定工程とを備えた態様とした。
本態様によれば、形状測定工程により測定されたトレッド表面の外形形状からタイヤ円周方向に延長する溝の溝底を溝底位置特定工程により特定し、特定された溝底と予め作成されたタイヤ設計データとから溝底からベルト表面までの深さを深さ推定工程により推定し、溝底位置特定工程により特定された溝底から外形形状におけるトレッド表面までの厚さと、深さ推定工程により推定された溝底からベルト表面までの深さとからトレッド表面からベルト表面までの予測厚さを厚さ予測工程により算出し、増幅率設定工程により超音波測定により受信した反射波の増幅率を予め設定された増幅率‐厚さデータマップを用いて、予測厚さに応じた増幅率を設定することで、増幅過剰や増幅不足を無くすことができる。例えば、反射波を増幅過剰とした場合、ノイズまでをも必要以上に増幅してしまうため、ベルト表面において反射した反射波の波形が不明確となってしまう虞がある。また、反射波を増幅不足とした場合、ベルト表面において反射した反射波の波形が表れずに、反射波として検出することができない虞が生じてしまう。このため、トレッド厚さに応じて増幅された反射波のレベルが一定となるように、トレッド厚さを予め予測しておき、予測されたトレッド厚さに対応する増幅率を増幅率‐厚さデータマップにより設定することで、反射波の増幅を過不足なく行なうことができる。そして、増幅された反射波の波形には、トレッド表面による反射波とベルト表面による反射波とが確実に表れるので、容易かつ正確にトレッド表面による反射波とベルト表面による反射波とを検出することができ、トレッド厚さを正確に測定することができる。
【０００８】
また、上記課題を解決するためのトレッド厚さ測定方法の他の態様として、超音波を発振する距離をトレッド表面に対して一定に保ちながらトレッド厚さを測定する超音波測定工程をさらに備える態様とした。
本態様によれば、超音波を発振する距離をトレッド表面に対して一定に保つことにより、トレッド表面に対して同一の強さの超音波を伝播させることができるので、より精度の良いトレッド厚さの測定をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】タイヤの断面図である。
【図２】本発明に係るトレッド厚さ測定装置の構成図である。
【図３】タイヤ昇降装置の構成図である。
【図４】水槽昇降装置の構成図である。
【図５】タイヤ固定装置の平面図である。
【図６】超音波測定器の構成を示すブロック図である。
【図７】トレッド表面Ｔｓの外形形状Ｆを示す図である。
【図８】増幅率−厚さデータマップの一例を示すグラフである。
【図９】反射波の増幅率を変化させたときの波形を示す図である。
【図１０】反射波の増幅率を変化させたときの波形を示す図である。
【図１１】増幅率が設定された反射波の増幅後の波形を示す図である。
【図１２】トレッド厚さの測定概念図及び測定部分の部分拡大図である。
【図１３】超音波探触子の測定動作を示す図である。
【図１４】測定制御装置による制御のブロック図である。
【図１５】トレッド厚さを測定する測定工程図である。
【図１６】トレッド厚さを測定する測定工程図である。
【図１７】トレッド厚さを測定する測定工程図である。
【図１８】トレッド厚さを測定する測定工程図である。
【図１９】厚さ測定装置の他の形態を示す概略構成図である。
【図２０】水槽の他の形態を示す概略図である。
【００１０】
以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、被検体であるタイヤＴの断面図を示す。図２は、トレッド厚さ測定装置１の概略構成図を示す。
まず、本発明のトレッド厚さ測定装置１によりトレッド厚さＤが測定されるタイヤＴの構造について説明する。図１に示すように、被検体であるタイヤＴは、例えば使用済みのタイヤであって、複数のベルト９１乃至９４により構成されるベルト層９０をトレッド部に有する。ベルト層９０は、タイヤ半径方向の内側に位置するベルト９１乃至９３と、タイヤ半径方向の最外に位置するベルト９４とにより構成される。ベルト９１乃至９３がスチールコードにより形成されるスチールベルト、ベルト９４が非金属の繊維コードによって形成された繊維ベルトである。本実施形態におけるトレッド厚さＤは、トレッド表面Ｔｓからベルト層９０のうち最外に位置するベルト９４のベルト表面９４ａまでの距離をいう。
【００１２】
以下、図２を用いてトレッド厚さ測定装置１について説明する。
トレッド厚さ測定装置１は、被検体であるタイヤＴを昇降させるタイヤ昇降装置２と、タイヤＴのトレッド厚さＤの測定に使用する水槽３１を昇降させる水槽昇降装置３と、被検体であるタイヤＴを固定するタイヤ固定装置４とにより構成される。
【００１３】
タイヤ昇降装置２及び水槽昇降装置３は、床面に沿って所定距離離間して敷設される一対のレール８；８上に設けられる。各レール８は、延長方向に沿って移動するスライダ９を備え、レール８とスライダ９とでリニアガイドを構成する。レール８；８は、図外のボールねじ機構を内蔵し、レール８の延長方向に沿って収容されるボールねじと、当該ボールねじに螺合するボールナットを備える。ボールナットは、スライダ９と固定され、ボールねじが回転することでレール８に沿ってスライダ９を移動させる。各ボールネジの一端には、スライダ９の駆動手段であるサーボモータ１１がそれぞれ取り付けられる。サーボモータ１１；１１は、それぞれ後述の測定制御装置１００と接続され、測定制御装置１００の信号に基づいて同期して駆動する。なお、スライダ９を駆動するための駆動手段は、上記ボールネジ機構及びサーボモータ１１に限らず、エアーシリンダ等の駆動手段によって動作させても良い。即ち、エアーシリンダをレール８；８の延長方向に沿って設け、エアーシリンダの一端をスライダ９に固定し、他端をレール８；８に固定してエアーシリンダを伸縮させることで、スライダ９；９をレール８；８に沿って移動させることができる。
【００１４】
スライダ９；９には、平板方形状の基板１２が架設され、当該基板１２上にタイヤ昇降装置２及び水槽昇降装置３が配設される。詳細には、タイヤ昇降装置２がタイヤＴの搬入側に配置され、水槽昇降装置３が搬入方向の下流側に配置される。
【００１５】
図３は、タイヤ昇降装置２の構成図である。
タイヤ昇降装置２は、被検体であるタイヤＴを搭載するタイヤ搭載部１５と、当該搭載部１５に搭載されたタイヤＴを昇降するタイヤ昇降機構１６とを備える。
タイヤ昇降機構１６は、一対のＸ字型リンク１７と、Ｘ字型リンク１７の交差角度を制御する油圧シリンダ１８とを備える。Ｘ字型リンク１７は、リンク動作をガイドする下側ガイド部材１９及び上側ガイド部材２０と、一対のリンク片２１，２２とにより構成される。下側ガイド部材１９及び上側ガイド部材２０は、断面Ｉ字状の部材によって構成される。下側ガイド部材１９及び上側ガイド部材２０は、それぞれ、一端側に円孔１９Ａ；２０Ａと、他端側から一端側に向けて延長する長孔１９Ｂ；２０Ｂとを有する。各リンク片２１；２２は、長尺な板状部材であって、延長方向の中心に中心孔２１Ｃ、一端側に軸２１Ａ；２２Ａ、他端側に長孔１９Ｂ；２０Ｂに沿って回転可能な大きさの車輪２１Ｂ；２２Ｂとを備える。一対のリンク片２１；２２は、車輪２１Ｂが同一方向に面するように重ね、互いの中心孔２１Ｃを一致させて、ボルト等の軸部材を貫通させることにより互いに回転可能に支持される。
【００１６】
そして、リンク片２１；２２は、下側ガイド部材１９の円孔１９Ａに一方のリンク片２１の軸２１Ａを嵌入させることで下側ガイド部材１９に対して一方のリンク片２１が回転可能に固定され、下側ガイド部材１９の長孔１９Ｂに他方のリンク片２２の車輪２２Ｂをはめることにより長孔１９Ｂに沿って他方のリンク片２２が移動可能に支持される。
また、上側ガイド部材２０の円孔２０Ａに他方のリンク片２２の軸２２Ａを嵌入させることで上側ガイド部材２０に対して他方のリンク片２２が回転可能に固定され、上側ガイド部材２０の長孔２０Ｂに一方のリンク片２１の車輪２１Ｂをはめることにより長孔２０Ｂに沿って一方のリンク片２１が移動可能に支持される。
【００１７】
上記構成のＸ字型リンク１７は、基板１２上において、タイヤ搬入方向の左右に所定距離離間して配置され、ボルトなどの図外の固定手段により下側ガイド部材１９が基板１２に固定される。また、左右のＸ字型リンク１７；１７は、リンク片２１；２２の下側端部が図外の連結棒によって連結され、連結棒によってリンク片２１；２２が同期して移動する。連結棒には、昇降機構の駆動源である油圧シリンダ１８の一端が固定される。油圧シリンダ１８は、基台上面１２ａの左右のＸ字型リンク１７；１７の間に配設され、他端が基板１２に固定される。油圧シリンダ１８は、後述の測定制御装置１００と接続され、測定制御装置１００の信号に基づいて動作する図外の油圧ポンプや油圧制御バルブにより伸縮する。なお、タイヤ昇降機構１６は、上記構成に限らずタイヤ搭載部１５を所定の高さまでタイヤ搭載部１５を昇降可能な機構であれば良い。また、タイヤ昇降機構１６を駆動する駆動源は、上記油圧シリンダ１８に限らず、ボールネジ機構、歯車機構、ベルト機構等の動力伝達機構を介して電動モータ等により駆動する構成としても良い。
左右のＸ字型リンク１７；１７の上側ガイド部材２０；２０には、タイヤＴを搭載するための搭載板２５が架設される。
【００１８】
搭載板２５は、被検体であるタイヤＴの重量を支持可能な強度を有する平板で、上面には、タイヤ搭載部１５が設けられる。搭載板２５の上面には、タイヤ搭載部１５を支持する支持部２９；２９がタイヤ搬入方向の左右に所定距離離間して設けられる。
タイヤ搭載部１５は、一対の支持板２７；２７と、一対の支持板２７；２７により支持される一対のローラ２８；２８とにより構成される。
支持板２７は、くの字状に形成された平板であって、延長方向がタイヤ搬入方向に沿って設けられる。支持板２７は、くの字状に突出する頂部を搭載板２５に向け、延長方向中央において搭載板２５の支持部２９；２９にそれぞれ回転自在に取り付けられる。ローラ２８は、一対の支持板２７；２７の間に挟まれ、支持板２７；２７の両端側において支持板２７；２７間を貫通する軸により回転自在に支持される。
【００１９】
一方の支持板２７の下側には、図外の移動機構により支持板２７の延長方向に沿って移動するスライダ３０が配設される。スライダ３０は、支持板２７の下面と当接し、タイヤ搭載部１５の傾斜を制御する。
具体的には、タイヤ搭載部１５にタイヤＴを搭載するときには、スライダ３０をタイヤ搬入方向上流側に移動させることで、タイヤ搭載部１５を傾斜させ、上流側に位置するローラ２８を下向き、下流側に位置するローラ２８を上向きに移動させる。そして、タイヤ搭載部１５にタイヤＴが搬入されると、スライダ３０を搬入方向下流側に移動させてタイヤ搭載部１５を水平にする。また、タイヤＴを搬出するときには、スライダ３０をタイヤ搬入側に移動させてタイヤ搭載部１５をタイヤ搬入方向に傾斜させる。
タイヤ搭載部１５が傾斜することにより、重量のあるタイヤＴであっても、タイヤ搭載部１５に容易にタイヤＴを搬入出することができる。また、タイヤ搭載部１５に搭載されたタイヤＴをタイヤ昇降装置２が昇降させることにより、後述のタイヤ固定装置４のタイヤ固定位置まで作業者の力を必要とすることなく重量の軽いタイヤから重いタイヤまでを昇降させることができる。
【００２０】
図４は、水槽昇降装置３の構成図である。
水槽昇降装置３は、水槽３１を昇降させる水槽昇降機構３２を備える。なお、水槽昇降機構３２の構成は、タイヤ昇降機構１６と同一構成のため説明を省略する。水槽昇降機構３２の搭載板３３上には、水槽３１が固定される。
【００２１】
水槽３１は、上側が開口する箱型で、内部に液体３４を貯留し、被検体であるタイヤＴのトレッド表面Ｔｓが液体３４に浸る大きさの開口部３３を有する。水槽３１に貯留される液体３４には、例えば水を用いる。なお、液体３４は、水に限らず超音波を伝播する媒体であれば良い。なお、水槽３１の他の形状として、底部３１Ｂが三角形状や円弧形状であっても良い。つまり、タイヤの曲面に沿った形状で水槽３１を形成することにより、水槽３１内に貯留する液体３４の水量を少なくすることができる。
なお、水槽３１の形状は、上記形状に限らず、図２０（ａ），（ｂ）に示すように、水槽３１の底面３１ｂを水槽昇降装置３側に窪む台形形状や三角形状に形成しても良い。底面を台形形状や三角形状とすることで、底面３１ｂがタイヤＴの円周に沿うように近似されるので、水槽３１内に貯留する液体３４の量を少なくすることができるとともに、タイヤ外径の大きなものから小さなものまでの対応を可能にする。また、底面３１ｂの窪む領域が、後述の測定装置４５によるトレッド厚さＤの測定時に、超音波探触子５９の移動の逃げ部となり、超音波探触子５９がタイヤＴのトレッド表面Ｔｓや水槽３１の底面３１ｂに接触することを防止できる。
【００２２】
図５は、タイヤ固定装置４の平面図である。
タイヤ固定装置４は、タイヤ昇降装置２がタイヤＴを昇降させる昇降位置に配置される。具体的には、タイヤ昇降装置２及び水槽昇降装置３が移動するレール８；８を跨いで配置される。
タイヤ固定装置４は、レール８；８を挟んで配設される左，右本体４０；７０と、左，右本体４０；７０にそれぞれ設けられタイヤＴを固定する一対の左右リム体４２；７２と、左右リム体４２；７２によって固定されたタイヤＴに内圧を印加する内圧印加手段４４と、内圧が印加された状態のタイヤＴのトレッド表面Ｔｓの外形形状を測定する形状測定手段４６と、タイヤＴのトレッド表面Ｔｓからベルト９４までのトレッド厚さＤを測定する厚さ測定装置４５とを備える。なお、以下の説明において、右及び左とは、図中に示す方向に従うものとする。
【００２３】
以下、タイヤ固定装置４について、左，右本体４０；７０に分けて説明する。
左本体４０は、レール８：８の延長方向に対して直交方向に延長する左主軸４１と、左主軸４１の一端に取り付けられ、タイヤＴを支持する左リム体４２と、タイヤＴを回転させるタイヤ回転手段４３と、左右リム体４２；７２に支持されたタイヤＴ内に内圧を印加する内圧印加手段４４とを備える。
左主軸４１は、中空円筒状に形成され、タイヤ昇降装置２の上方において、レール８の延長方向に対して直交方向に延長する。左主軸４１は、一端側が左本体４０内においてベアリング等により回転可能に支持され、他端側が左本体４０の一側面側から右本体７０側に突出する。左主軸４１の一端側は、内圧印加手段４４と接続される。
【００２４】
内圧印加手段４４は、コンプレッサ４７と、コンプレッサ４７の吐出口に取り付けられる圧力制御バルブ４８と、圧力制御バルブ４８と左主軸４１の一端とを接続する配管４９と、配管４９の途中に設けられ、タイヤＴ内に印加した空気圧を排気する図外の排気バルブとにより構成される。コンプレッサ４７は、タイヤＴに供給する内圧以上の圧力を常時蓄圧する。圧力制御バルブ４８は、コンプレッサ４７の吐出口に取り付けられ、コンプレッサ４７に蓄圧された空気を所定の圧力に制御する。詳細には、圧力制御バルブ４８は、測定制御装置１００と接続され、測定制御装置１００から出力される信号に基づいて吐出する空気圧を制御し、タイヤ内の空気圧が吐出する空気圧と等しくなったときに空気の吐出を停止する。配管４９は、制御バルブ４８と左主軸４１の一端側とを接続し、コンプレッサ４７から吐出される空気を制御バルブ４８を介して左主軸４１の貫通孔４１ａに供給する。図外の排気バルブは、排気口を備え、測定制御装置１００から出力される信号によりバルブを開放し、タイヤＴ内に印加された空気を排気口から排出する。なお、排気バルブの排気口は、信号の入力がない限り閉鎖状態とする。
【００２５】
左リム体４２は、円錐台状に形成され、外周面に複数の段部５１を備える。段部５１は、直径が異なるサイズのタイヤ内径寸法に対応するように階段状に形成される。段部５１は、ホイールにおけるビードシートに相当する役割を果たし、左リム体４２において同心に形成される。また、左リム体４２は、中心側に中空部５２を備える。中空部５２は、左リム体４２の小径面から大径面への窪みとして筒状に形成され、左主軸４１の貫通孔４１ａと連通する。よって、コンプレッサ４７から制御バルブ４８、配管４９を経て左主軸４１の貫通孔４１ａに流通する空気は、左リム体４２の中空部５２に排出される。
【００２６】
タイヤ回転手段４３は、左本体４０に固定されるモータ５３と、モータ５３に取り付けられる駆動プーリ５４と、左主軸４１に固定される軸側プーリ５５と、軸側プーリ５５及び駆動プーリ５４とに掛け渡されるベルト５６とにより構成される。
モータ５３は、左本体４０に内蔵され、モータ５３の回転軸が左本体４０の一側面から突出するように固定される。駆動プーリ５４は、軸側プーリ５５よりも小径な大きさで左本体４０から突出するモータ５３の回転軸に取り付けられる。軸側プーリ５５は、左主軸４１に取り付けられた左リム体４２と、左本体４０との間に取り付けられる。ベルト５６は、駆動プーリ５４と軸側プーリ５５とに掛け渡され、モータ５３の回転力を駆動プーリ５４を介して軸側プーリ５５に伝達することで左主軸４１を回転させる。モータ５３は、測定制御装置１００と接続され、測定制御装置１００から出力される信号に基づいて駆動する。
【００２７】
右本体７０は、レール８；８を挟んで左本体４０の対向側に設けられ、左主軸４１に対応する右主軸７１と、左リム体４２に対応する右リム体７２と、左リム体４２に対して右リム体７２を近接離間させるリム体移動手段７３とを備える。
【００２８】
右主軸７１は、左主軸４１と同軸となるように右本体７０に設けられ、一端側が右本体７０内においてベアリング等を介して回転可能に支持され、他端側が右本体７０から左本体４０側に突出する。
右リム体７２は、左リム体４２と同様に円錐台状に形成され、右主軸７１と同心となるように取り付けられる。右リム体７２は、外周面に、左リム体４２の複数の段部５１に対応する複数の段部８１を備え、段部８１は、左リム体４２の段部５１と同一寸法、同一形状に形成される。右リム体７２は、左リム体４２とは異なり、中実に形成される。左リム体４２と右リム体７２とでタイヤＴのビード部を挟み込み、左リム体４２及び右リム体７２の段部５１；８１のいずれかにビード部を密着させることにより、左リム体４２の外周面、タイヤ内周面、右リム体７２の外周面及び小径面７２ａで形成される閉空間に左リム体４２の中空部５２に供給される空気が充填されることでタイヤＴに内圧が印加される。
【００２９】
リム体移動手段７３は、左本体４０と右本体７０との上端側に掛け渡される架橋体７５と、架橋体７５に沿って移動する移動体７６とにより構成される。架橋体７５は、円筒状の軸体であって、左本体４０と右本体７０との上端側において掛け渡される。架橋体７５は、移動体７６を軸線に沿って移動させる図外の駆動機構を内蔵する。駆動機構は、例えばボールネジ機構及びサーボモータ７４で構成され、サーボモータ７４がボールネジ機構のボールネジを駆動することによりボールナットを移動させる。サーボモータ７４は、測定制御装置１００と接続され、測定制御装置１００から出力される信号に基づいて動作する。移動体７６は、小径円環部７６Ａと、右リム体７２の大径面７２Ｂに固定され、右主軸７１の軸線に沿って移動する大径円環部７６Ｂと、小径円環部７６Ａと大径円環部７６Ｂとを接続する接続部７６Ｃとにより構成される。小径円環部７６Ａは、駆動機構であるボールネジ機構のボールナットに固定され、大径円環部７６Ｂは、右リム体７２の大径面７２ｂに固定される。よって、サーボモータ７４を駆動して移動体７６を架橋体７５の軸線に沿って移動させることにより、右リム体７２を左リム体４２に対して近接離間させてタイヤＴを固定、開放する。
【００３０】
厚さ測定装置４５は、超音波探触子５９を備える超音波測定器５８と、超音波探触子５９の測定位置を変化させる変位手段５７とを備える。つまり、超音波測定器５８と超音波探触子５９とが超音波によりトレッド厚さＤを測定する超音波測定手段を構成する。
変位手段５７は、鉛直方向変位機構６０と、鉛直方向変位機構６０に取り付けられる幅方向変位機構６１とを備える。鉛直方向変位機構６０は、例えば一対のリニアガイドにより構成され、左本体４０と右本体７０とにリニアガイドがそれぞれ配置される。具体的には、左本体４０と右本体７０とが互いに対向する壁面４０ａ；７０ａに、一方のリニアガイドと他方のリニアガイドとが互いに対向するように設けられる。リニアガイドは、レール６０Ａとレール６０Ａに沿って移動するスライダ６０Ｂと、スライダ６０Ｂの駆動源となるサーボモータ６０Ｃを備える。リニアガイドは、各レール６０Ａ；６０Ａの延長方向が鉛直方向に沿うように各壁面４０ａ；７０ａに固着され、スライダ６０Ｂ；６０Ｂが互いに対向し、スライダ６０Ｂ；６０Ｂとを結ぶ線が水平となるようにレール６０Ａ；６０Ａに配設される。サーボモータ６０Ｃは、後述の測定制御装置１００から出力される信号に基づいて同期して駆動され、レール６０Ａに沿ってスライダ６０Ｂを鉛直方向上下に移動させる。
【００３１】
幅方向変位機構６１は、鉛直方向変位機構６０のスライダ６０Ｂ；６０Ｂ間に掛け渡されるように固定される。幅方向変位機構６１には、鉛直方向変位機構６０と同様に、リニアガイドを適用し、リニアガイドを構成するレール６１Ａがスライダ６０Ｂ；６０Ｂに固着される。リニアガイドは、レール６１Ａ上を移動するスライダ６１Ｂの駆動源となるサーボモータ６１Ｃを備える。サーボモータ６１Ｃは、後述の測定制御装置１００から出力される信号に基づいて駆動し、レール６１Ａに沿ってスライダ６１Ｂをタイヤ幅方向に移動させる。
幅方向変位機構６１のスライダ６１Ｂには、超音波探触子５９が取り付けられる探索子支持アーム６２と、形状測定手段４６であるレーザセンサ６３とが固定される。
【００３２】
探索子支持アーム６２は、スライダ６１Ｂから水平方向に延長する水平延長部６２Ａと、下方に向かって斜めに延長してタイヤＴ及び水槽３１との干渉を回避する回避部６２Ｂと、再び水平方向に延長する探索子取付部６２Ｃとからなり、探索子取付部６２Ｃの先端が左主軸４１及び右主軸７１とを結ぶ軸線の鉛直下方近傍まで延長する。探索子取付部６２Ｃの先端には、超音波測定器５８に接続される超音波探触子５９が取り付けられる（図１２参照）。
【００３３】
図６は、超音波測定器５８の構成を示すブロック図である。
超音波測定器５８は、超音波測定の動作を制御するコンピュータであり、演算処理手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭ，ＲＡＭ及びＨＤＤ、通信手段としてのインターフェイスを含み、記憶手段に格納されたプログラムに基づいて超音波測定に係る動作を制御する。また、超音波測定器５８は、モニタ等の表示手段、キーボードやマウス等の入力手段を備える。
超音波測定器５８は、例えば左本体４０の内部に配設され、演算処理部２００と、記憶部２０７と、超音波発生部２０８を備え、超音波探触子５９が接続される。
演算処理部２００は、溝底位置特定手段２０１と、深さ推定手段２０２と、厚さ予測手段２０３と、増幅率設定手段２０４と、反射波増幅手段２０５と、厚さ算出手段２０６とを備える。
【００３４】
図７は、形状測定手段４６により得られたトレッド表面Ｔｓの外形形状Ｆである。
溝底位置特定手段２０１は、後述の形状測定手段４６により得られたトレッド表面Ｔｓの外形形状Ｆからタイヤ円周方向に延長する溝Ｍ１〜Ｍ６の溝底Ｎ１〜Ｎ６の位置を特定する。詳細には、図７の実線で示すトレッド表面Ｔｓの外形形状Ｆを幅方向に微分することで、外形形状Ｆの高さの変化量を求め、高さの変化量がゼロとなる点を溝Ｍ１〜Ｍ６の溝底Ｎ１〜Ｎ６として特定する。外形形状Ｆは、測定中心Ｃが設定される。
【００３５】
深さ推定手段２０２は、後述の記憶部２０７に記憶されたタイヤ設計データと、溝底特定手段２０１により特定された溝底Ｎ１〜Ｎ６の位置とに基づいて仮想のベルト深さを推定する。
具体的には、溝底特定手段２０１により外形形状Ｆで特定された溝底Ｎ１〜Ｎ６に対応する溝底をタイヤ設計データから検出し、タイヤ設計データにおいて検出された各溝底からタイヤ半径方向沿って延長した直線がタイヤ半径方向最外に位置するベルト表面と交差する点までの深さをそれぞれ算出し、実際のタイヤＴにおける溝底Ｎ１〜Ｎ６からベルト表面９４ａまでの深さｄ１〜ｄ６として設定する。この設定された深さｄ１〜ｄ６の位置を外形形状Ｆにおいて点Ｘ１〜Ｘ６として設定する。次に、タイヤ設計データにおいて検出された各溝底からベルト表面までの深さと、タイヤ設計データにおける最外に位置するベルトの位置関係からベルトの両端部の位置を検出し、この検出された両端部の位置を外形形状Ｆに点Ｘ７，Ｘ８として設定する。次に、点Ｘ１〜Ｘ８を直線で結ぶことによりベルト９４に相当する仮想のベルトを設定し、この仮想のベルトの位置をベルト９４の溝底Ｎ１〜Ｎ６からの深さであるとして推定する。なお、タイヤ設計データについては、後述の記憶部２０７の説明において詳述する。
【００３６】
厚さ予測手段２０３は、形状測定手段４６により測定されたトレッド表面Ｔｓの外形形状Ｆと、深さ推定手段２０２により推定された溝底Ｎ１〜Ｎ６からベルト表面９４ａまでの深さｄ１〜ｄ６の関係から推定されたベルト表面９４ａまでの深さに基づいて予測厚さＤｐを算出する。具体的には、形状測定手段４６により測定された外形形状Ｆのトレッド表面Ｔｓには、溝底Ｎ１〜Ｎ６に対して対応するトレッド表面Ｔｓがないため、溝Ｍ１〜Ｍ６を形成する前後のトレッド表面Ｔｓの値から補間して、溝底Ｎ１〜Ｎ６に対応する仮想のトレッド表面を設定し、溝底Ｎ１〜Ｎ６の位置を基準とした、仮想のトレッド表面のタイヤ半径方向における位置と、深さ推定手段２０２により推定されたベルト表面９４ａのタイヤ半径方向における位置とからトレッド表面Ｔｓからベルト表面９４ａまでの予測厚さＤｐを設定する。
【００３７】
増幅率設定手段２０４は、実際に超音波探触子５９により超音波測定を行うときに、受信した反射波を増幅する増幅率を設定する。具体的には、増幅率設定手段２０４は、厚さ予測手段２０３で予測された予測厚さｐに基づいて、タイヤ幅方向に設定された測定位置に対応する予測厚さＹを個別に設定し、この予測厚さＹに対応する増幅率を後述の増幅率‐厚さデータマップから個別に設定する。なお、増幅率−厚さデータについては、後述の記憶部２０７の説明において詳述する。
【００３８】
反射波増幅手段２０５は、超音波探触子５９で受信された反射波を増幅率設定手段２０４により設定された増幅率で増幅し、増幅した反射波を厚さ算出手段２０６に出力する。
【００３９】
厚さ算出手段２０６は、増幅された反射波に基づいてトレッド厚さＤを算出する。詳細には、厚さ算出手段２０６は、反射波増幅手段２０５により増幅された反射波の波形からトレッド表面Ｔｓにおいて反射した反射波の第１のピークＰと、ベルト表面９４ａにおいて反射した反射波の第２のピークＱとを検出し、第１のピークＰと第２のピークＱとの時間差を算出し、トレッドゴム内における超音波の伝播速度に時間差を乗じることでトレッド厚さＤを算出する。そして、算出した結果を記憶部２０７の厚さデータファイルに出力するとともに測定制御装置１００のモニタに出力して表示する。
【００４０】
記憶部２０７は、タイヤ設計データと、予め作成された増幅率−厚さデータマップと、増幅率設定手段２０４により設定された各測定位置における増幅率と、超音波測定により各測定位置において反射した反射波の原波形及び厚さ算出手段２０６により算出されたトレッド厚さＤとを厚さデータファイルに記憶する。
タイヤ設計データは、トレッド厚さ測定装置１によりトレッド厚さＤの測定対象となるタイヤＴの設計上の図面データであって、測定対象となるタイヤＴのサイズ毎、種類毎のデータが記憶部２０７に予め記憶される。
記憶部２０７に記憶されるタイヤ設計データは、少なくとも溝底から最外ベルト表面までの深さや、最外ベルトの幅寸法や、最外ベルトからタイヤ半径方向のトレッド表面Ｔｓまでの厚さを含むように構成される。
【００４１】
図８は、増幅率−厚さデータマップの一例を示すグラフである。
増幅率−厚さデータマップは、図８に示すグラフを記憶する。増幅率−厚さデータマップは、実際に予め測定対象となるタイヤＴの任意の位置において超音波を発振して反射波を受信し、受信した反射波の増幅率を変化させることで、測定位置におけるトレッド厚さＤの最適な増幅率を設定したものである。
【００４２】
増幅率−厚さデータマップの作成には、例えば、図１の点Ａ１〜点Ａ５に示すように、タイヤ幅方向に厚さが異なると予測される点を設定し、各点Ａ〜点Ｅにおいて超音波を発振して反射波を受信する。図９は、点Ａ１において受信した反射波を１０ｄＢずつ増幅率を増加させたときの反射波の波形である。また、図１０は、点Ａ３において受信した反射波を異なる増幅率で増幅したときの反射波の波形である。また、図１１は、点Ａ２，点Ａ４，点Ａ５で受信した反射波を所定の検出強度となるように異なる増幅率で増幅したときの波形である。
【００４３】
点Ａ１では受信した反射波を増幅することにより、図９（ａ）に示すように、増幅率が１０ｄＢの場合、トレッド表面Ｔｓで反射した反射波の第１のピークＰ以外の第２のピークＱが表れ、さらに増幅率を１０ｄＢずつ増加させる毎に、図９（ｂ）乃至（ｅ）に示すように、第１ピークＰ，第２ピークＱ以外の波形も表れている。しかし、増幅された波形において、第１のピークＰ，第２のピークＱを除く部分は、厚さ測定におけるノイズと考えることができる。そこで、本実施形態では、反射波の増幅率を徐々に増加させて、増幅した反射波において第２のピークＱの反射強度が４０を超えたときの図９（ｃ）に示す増幅率３０ｄＢを採用する。よって、点Ａ１では、図９（ｃ）で示すように、トレッド厚さＤが５．３ｍｍのときは、増幅率を３０ｄＢとして設定する。
【００４４】
また、点Ａ３では受信した反射波を増幅することにより、図１０（ａ）に示すように、増幅率が１０ｄＢの場合、トレッド表面Ｔｓで反射した反射波の第１のピークＰ以外の第２のピークＱが表れ、さらに増幅率を１０ｄＢずつ増加させる毎に、図１０（ｂ）乃至（ｅ）に示すように、第１ピークＰ，第２ピークＱ以外の波形も表れている。しかし、点Ａの場合と同様に、増幅された波形において、第１のピークＰ，第２のピークＱを除く部分は、厚さ測定におけるノイズと考えることができるので、反射波の増幅率を徐々に増加させたときの反射波において第２のピークＱの反射強度が４０を超えたときの図１０（ｂ）に示す増幅率２０ｄＢを採用する。よって、点Ａ３では、図１０（ｂ）で示すように、トレッド厚さＤが２．８ｍｍのときは、増幅率を２０ｄＢとして設定する。
【００４５】
点Ａ２，点Ａ４，点Ａ５についても同様に反射波の増幅率を変化させて、第２のピークＱの反射強度が４０を超えるときの増幅率を探索し、点Ａ２では、図１１（ａ）に示すようにトレッド厚さＤが４．１ｍｍのときは増幅率を２４ｄＢ、点Ａ４では、図１１（ｂ）に示すように、トレッド厚さＤが２．５ｍｍのときは増幅率を１４ｄＢ、点Ａ５では、図１１（ｅ）に示すように、トレッド厚さＤが２．８ｍｍのときは増幅率を１８ｄＢとして設定する。
上記のように、異なるトレッド厚さＤを超音波測定により反射波の増幅に最適な増幅率を探索することにより増幅率−厚さデータマップを予め作成する。
【００４６】
図１２（ａ）は、スライダ６１Ｂに取り付けられた超音波探触子５９とレーザセンサ６３とによる測定の概念図、図１２（ｂ）は、探索子取付部６２Ｃに取り付けられた超音波探触子５９による測定の部分拡大図である。
超音波測定器５８は、測定制御装置１００と接続され、測定制御装置１００から出力される信号に基づいて動作する。具体的には、超音波測定器５８は、測定制御装置１００から出力される信号に基づいて超音波発生部２０８で超音波を発生させることで超音波探触子５９の発振部５９Ａから超音波を発振させ、受信部５９Ｂで受信した反射波を反射波増幅手段２０５に出力する。トレッド厚さＤの測定は、例えば、幅方向に４０点、周方向に７５箇所の合計３０００点で測定される。
【００４７】
超音波探触子５９は、例えば非接触式の探索子であって、測定面５９ａをトレッド表面Ｔｓに向けて測定位置がちょうど左主軸４１及び右主軸７１とを結ぶ軸線の鉛直下方に位置するように、探索子取付部６２Ｃに固定される。超音波探触子５９は、発振部５９Ａと受信部５９Ｂとを同一面上に備え、トレッド表面Ｔｓに向けて発振部５９Ａから超音波を発振し、トレッド表面ＴｓやタイヤＴを構成するベルト９４等の構成部材から反射した反射波を受信部５９Ｂにより受信する。超音波探触子５９は、超音波測定において、変位手段５７を駆動して測定面５９ａとトレッド表面Ｔｓとが所定距離離間するように設定される。具体的には、超音波探触子５９は、後述の形状測定手段４６のレーザセンサ６３により測定されたトレッド表面Ｔｓに対して所定距離離間した状態を維持しつつタイヤ幅方向に移動して超音波測定を行う。
【００４８】
よって、超音波探触子５９の発振部５９Ａから発振された超音波が液体３４を介してトレッド表面Ｔｓに対して略法線方向に伝播させることができるので、より、超音波を精度良くベルト表面９４ａに入射させ、反射した超音波を受信部５９Ｂで受信することができる。トレッド表面Ｔｓに対して垂直に発振された超音波は、液体３４を伝播して、まずトレッド表面Ｔｓにおいて反射した超音波が受信部５９Ｂで受信され、次にトレッド内部に伝播した超音波がベルト層のうち半径方向最外に位置するベルト表面９４ａによって反射した超音波が受信部５９Ｂで受信される。次に、測定位置において受信された反射波を超音波測定器５８の反射波増幅手段２０５で予め設定された増幅率で増幅し、厚さ算出手段２０６によりトレッド表面Ｔｓから最外に位置するベルト表面９４ａまでの厚さを算出するので正確なトレッド厚さＤを測定することができる。
【００４９】
形状測定手段４６は、スライダ６１Ｂの探索子支持アーム６２が固定される位置と同一位置に固定される。形状測定手段４６は、例えばレーザセンサ６３が適用され、探索子支持アーム６２が延長する側に測定方向を向け、略水平方向にレーザを照射する。レーザセンサ６３をスライダ６１Ｂの探索子支持アーム６２が固定される位置と同一位置に固定することにより、レーザセンサ６３により形状が測定される位置と、超音波探触子５９により超音波測定される位置とをタイヤ幅方向において同一の位置に設定することができる。また、左右リム体４２；７２に固定されたタイヤＴのトレッド表面Ｔｓにレーザセンサ６３からレーザを照射しながらスライダ６１Ｂとともにレーザセンサ６３をタイヤ幅方向に移動することによりトレッド表面Ｔｓの外形形状を測定することができる。なお、レーザセンサ６３からレーザをトレッド表面Ｔｓに照射しながら一方のタイヤ側面から他方のタイヤ側面までの間を移動させることにより、トレッド表面Ｔｓの外形形状を含むタイヤ外形形状を測定することができるので、タイヤＴの幅方向中心及び超音波測定により測定するトレッド表面Ｔｓの幅方向の範囲を設定することができる。形状測定手段４６で測定された外形形状は、測定制御装置１００の記憶部１３０と、超音波測定器５８の演算処理部２００に出力される。
【００５０】
図１３（ａ），（ｂ），（ｃ）は、超音波探触子５９によるトレッド厚さＤの測定動作を示す図である。
図１３（ａ）に示すように、超音波探触子５９は、タイヤＴを左右リム体４２；７２に着脱するときなど測定を行わないときには変位手段５７の動作により左本体４０側の待避位置に移動する。次に、図１３（ｂ）に示すように、左右リム体４２；７２にタイヤＴが固定されると、超音波探触子５９は、トレッド表面Ｔｓの一端側において測定面５９ａがトレッド表面Ｔｓに対して所定距離離間する測定準備位置に移動する。次に、図１３（ｃ）に示すように、超音波測定を行うために水槽３１を上昇させて、トレッド表面Ｔｓと超音波探触子５９とを液体３４に浸すことで超音波測定が開始される。超音波測定では、変位手段５７を制御して超音波探触子５９をトレッド表面Ｔｓに対して所定距離離間した状態を維持するように幅方向に変位させることで、円周方向の一つ位置におけるタイヤ幅方向のトレッド厚さＤの測定が行われる。なお、トレッド厚さＤを測定するタイヤＴの大きさが異なるときには、超音波探触子５９とトレッド表面Ｔｓとの距離が同一条件となるように変位手段５７を駆動して調整すれば良い。
【００５１】
測定制御装置１００は、トレッド厚さ測定装置１の動作を制御するコンピュータであり、演算処理手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭ，ＲＡＭ及びＨＤＤ、通信手段としてのインターフェイスを含み、記憶手段に格納されたプログラムに基づいてトレッド厚さＤの測定に係る動作を制御する。測定制御装置１００には、モニタ等の表示手段、キーボードやマウス等の入力手段が接続される。
【００５２】
図１４は、測定制御装置１００の制御ブロック図である。以下、測定制御装置１００によるトレッド厚さ測定装置１の制御動作について説明する。測定制御装置１００は、制御部１１０と、演算部１２０と、記憶部１３０とにより構成される。
制御部１１０は、タイヤ昇降装置２のタイヤ昇降機構１６の油圧シリンダ１８の伸縮を制御することでタイヤＴをタイヤ固定位置まで昇降させる制御と、タイヤ搭載部１５の傾斜を制御するスライダ３０の移動とを制御する。また、制御部１１０は、水槽昇降装置３の水槽昇降機構３２の油圧シリンダ１８の伸縮を制御して、水槽３１の昇降を制御する。また、制御部１１０は、タイヤ昇降装置２及び水槽昇降装置３を移動させるスライダ９の駆動源であるサーボモータ１１の回転を制御して、タイヤ昇降装置２及び水槽昇降装置３の位置を制御する。
【００５３】
また、制御部１１０は、リム体移動手段７３の移動体７６を移動させるサーボモータ７４の駆動を制御して、右リム体７２を左リム体４２方向に近接離間させることによりタイヤＴを固定、開放する制御と、内圧印加手段４４の圧力制御バルブ４８の動作を制御して、左右リム体４２；７２に固定されたタイヤＴに内圧を印加する制御と、排気バルブ５０の動作を制御して、タイヤＴに印加された内圧を開放する制御と、タイヤ回転手段４３のモータ５３の動作を制御して、タイヤＴの回転を制御する。
【００５４】
また、制御部１１０は、厚さ測定装置４５の変位手段５７の鉛直方向変位機構６０のサーボモータ６０Ｃ及び幅方向変位機構６１のサーボモータ６１Ｃとを制御して、超音波探触子５９を待機位置に移動させる制御と、トレッド表面Ｔｓに対して所定距離離間した測定準備位置に移動させる制御と、トレッド表面Ｔｓに対する距離を一定にしたまま、タイヤ幅方向へ移動させて超音波測定の測定移動をさせる制御と、超音波探触子５９から超音波を発振させるための超音波測定器５８による超音波の発振動作を制御する。
また、制御部１１０は、厚さ測定装置４５の変位手段５７の鉛直方向変位機構６０のサーボモータ６０Ｃ及び幅方向変位機構６１のサーボモータ６１Ｃとを制御して、形状測定手段４６のレーザセンサ６３による形状測定の動作を制御する。
【００５５】
演算部１２０は、記憶部１３０に記憶された外形形状Ｆのトレッド表面Ｔｓの形状に沿って厚さ測定装置４５の変位手段５７による超音波探触子５９の動作量を算出する。
記憶部１３０は、形状測定手段４６により測定された外形形状Ｆを記憶する。
【００５６】
以下、図１５乃至図１８を用いてトレッド厚さ測定装置１によるタイヤＴのトレッド厚さＤの測定工程について説明する。
トレッド厚さ測定装置１のタイヤ固定装置４に測定対象であるタイヤＴの固定から開始される。まず、図１５（ａ）に示すように、タイヤ昇降装置２のスライダ３０を移動させ、タイヤ搭載部１５を搬入側に傾斜させて、作業者によるタイヤＴの搬入準備を行う。次に、作業者がタイヤＴを搬入路のスロープに沿って転動させながらタイヤ搭載部１５に搭載する。次に、図１５（ｂ）に示すように、スライダ３０を移動させてタイヤ搭載部１５を水平にしてタイヤＴが自立するように搭載する。次に、図１５（ｃ）に示すように、タイヤ昇降機構１６の油圧シリンダ１８を縮短させることでリンク片２１；２２の車輪２１Ａ；２２Ａを長孔１９Ｂ；２０Ｂに沿って移動させてタイヤ搭載部１５を上昇させる。詳細には、タイヤＴの中心と左右リム体４２；７２の軸心とが一致する高さまでタイヤＴを上昇させる。
【００５７】
次に、移動体７６を左本体４０側に移動させて右リム体７２を左リム体４２に近接させてタイヤＴのビード部を左右リム体４２；７２の段部５１；８１のいずれかに密着させる。次に、内圧印加手段４４を動作させてタイヤＴ内にタイヤ使用時の所定内圧となるように空気を供給する。これにより、タイヤＴは、使用状態の形状で左右リム体４２；７２に固定される。
【００５８】
次に、図１６（ａ）に示すように、タイヤ昇降機構１６の油圧シリンダ１８を縮短させてタイヤ搭載部１５を最低位の位置まで下降させる。次に、厚さ測定装置４５の鉛直方向変位機構６０及び幅方向変位機構６１を駆動して、超音波探触子５９を測定準備位置に配置する（図１３（ａ）参照）。この状態において、超音波探触子５９は、タイヤ幅方向に移動してもタイヤＴに衝突しない。次に、幅方向変位機構６１のみを駆動して、形状測定手段４６のレーザセンサ６３をタイヤ幅方向に移動させてトレッド表面Ｔｓの形状を測定した後に、幅方向変位機構６１のスライダ６１Ｃを超音波探触子５９の待機位置に戻す。レーザセンサ６３により測定された外形形状Ｆは、測定制御装置１００の演算部１２０と、超音波測定器５８の演算処理部２００に出力され、超音波測定によりトレッド厚さＤを測定するための測定範囲の設定と、超音波測定により受信された反射波の増幅率の設定とがなされる。超音波測定器５８の演算処理部２００では、溝底位置特定手段２０１により外形形状Ｆからタイヤ円周方向に延長する溝Ｍ１〜Ｍ６の溝底Ｎ１〜Ｎ６の位置が特定される。次に、深さ推定手段２０２により記憶部２０７に記憶されたタイヤ設計データと、溝底特定手段２０１により特定された溝底Ｎ１〜Ｎ６の位置とに基づいて、溝底Ｎ１〜Ｎ６からベルト表面９４ａまでの深さを推定する。次に、厚さ予測手段２０３により、形状測定手段４６により測定されたトレッド表面Ｔｓの外形形状Ｆと、深さ推定手段２０２により推定された溝底Ｎ１〜Ｎ６に対するベルト表面９４ａの深さとに基づき、トレッド表面Ｔｓからベルト表面９４ａまでの予測厚さＤｐを算出する。次に、増幅率設定手段２０４により厚さ予測手段２０３で予測された予測厚さＤｐに基づいて、タイヤ幅方向に設定された測定位置に対応する予測厚さＤｐを個別に設定し、この予測厚さＤｐに対応する増幅率を後述の増幅率‐厚さデータマップから個別に設定し、反射波増幅手段２０５に出力する。
【００５９】
次に、スロープを下降させた後に、図１６（ｂ）に示すように、タイヤ昇降装置２と水槽昇降装置３とを移動させるサーボモータ１１に信号を出力してスライダ９をタイヤ搬入側に移動させ、タイヤ固定装置４にタイヤＴを固定するときのタイヤ昇降装置２の昇降位置と同位置に水槽昇降装置３を移動させる。つまり、タイヤ昇降装置２と水槽昇降装置３とを入れ替えるようにスライダ９を移動させる。次に、図１６（ｃ）に示すように、水槽昇降装置３の水槽昇降機構３２の油圧シリンダ１８を駆動して水槽３１を上昇させる。当該上昇動作により、トレッド表面Ｔｓと超音波探触子５９とが液体３４に浸される。
【００６０】
次に、幅方向変位機構６１を駆動して、超音波探触子５９をタイヤ幅方向における測定準備位置から測定終了位置まで移動させてトレッド厚さＤの測定を行う。具体的には、形状測定手段４６により測定された外形形状Ｆに基づいて設定された超音波測定による測定範囲から幅方向における超音波による測定位置を設定し、超音波探触子５９を測定準備位置から測定終了位置まで移動させながら上記測定位置において超音波を発振させて反射波を受信し、超音波測定器５８を介して測定制御装置１００に反射波を測定位置毎に出力する。受信された反射波は、反射波増幅手段２０５により各測定位置毎に設定された増幅率で増幅し、増幅された反射波が厚さ算出手段２０６に出力される。増幅された反射波は、厚さ算出手段２０６によりトレッド表面Ｔｓにおいて反射した反射波の第１のピークＰと、ベルト表面９４ａにおいて反射した反射波の第２のピークＱとが検出され、第１のピークＰと第２のピークＱとの時間差を算出した後に、トレッドゴムの超音波の伝播速度に時間差を乗じることでトレッド厚さＤが算出される。算出されたトレッド厚さＤは、記憶部２０７に出力され、測定位置とトレッド厚さＤとが紐付けされて記憶部２０７に記憶される。
【００６１】
次に、周方向の一つの位置における幅方向のトレッド厚さＤの測定が終了すると、タイヤＴを所定角度回転させて、再び、超音波探触子５９をタイヤ幅方向に測定開始位置から測定終了位置まで移動させ、タイヤ円周方向に所定角度位置ずれした位置におけるタイヤ幅方向のトレッド厚さＤを測定する。上記工程をタイヤ１周分行なうことにより、タイヤ一本当たりのトレッド厚さＤの測定が終了する。
【００６２】
次に、タイヤＴ１周分のトレッド厚さＤの測定が完了すると、図１７（ａ）に示すように、水槽昇降装置３の水槽昇降機構３２を駆動して水槽３１を最下位の位置まで下降させた後に、超音波探触子５９を待機位置に移動させる。次に、タイヤ回転手段４３のモータ５３を所定回転回転させつつ排気バルブ５０を開放してタイヤＴ内の空気を排出する。次に、タイヤ表面Ｔｓの乾燥が終了すると、図１７（ｂ）に示すように、サーボモータ１１を駆動することでスライダ９とともに水槽昇降装置３を搬入方向下流側に移動させて、タイヤ昇降装置２と水槽昇降装置３とを入れ替える。詳細には、トレッド厚さＤ測定において水槽昇降装置３が位置していた位置にタイヤ昇降装置２を移動させる。次に、図１７（ｃ）に示すように、タイヤ昇降装置２のタイヤ昇降機構１６を駆動して、タイヤ搭載部１５を上昇させてタイヤ下面に当接させるとともに、タイヤ内の空気を脱気して右リム体７２をタイヤＴから離間させる。
【００６３】
次に、図１８（ａ）に示すように、タイヤＴをタイヤ搭載部１５に支持させた状態でタイヤ昇降機構１６を駆動してタイヤＴをタイヤ搭載部１５とともに最下位まで下降させる。次に、図１８（ｂ）に示すようにスライダ３０を搬入側に移動させてタイヤ搭載部１５をを搬入側に傾斜させてタイヤＴを搬出する。
【００６４】
以上、説明したように、超音波探触子５９によりトレッド厚さＤの測定を行う前に、使用済みタイヤにおいてトレッドに残るゴム厚差に応じて、受信される反射波の増幅率を予め設定しておくことにより、ゴム厚さによる反射波の減衰の影響を受けることなく安定的な反射波を取得することが可能となる。即ち、反射波の増幅率をトレッドに残るゴム厚差に応じて変化させることにより、トレッド表面Ｔｓにおいて反射した反射波と、ベルト表面９４ａにおいて反射した反射波とを正確に検出することが可能となるので、トレッド表面Ｔｓから最外に位置するベルト９４までのトレッド厚さＤを正確に測定することができる。また、超音波によりトレッド表面Ｔｓから最外に位置するベルト９４までのトレッド厚さＤを測定しているので、最外に位置するベルト９４の素材の異動にかかわらずトレッド表面Ｔｓから最外のベルト表面９４ａまでのトレッド厚さＤを正確に測定することができる。
よって、タイヤＴをリトレッドするときに、本発明に係るトレッド厚さ測定装置１によりトレッド厚さＤを測定することで、最外に位置するベルト９４の素材に関わらず、タイヤＴを傷つけることなくバフ掛けするときのバフ量を正確に設定することができる。なお、バフ量とは、最外に位置するベルト９４から所定厚さ残すようにトレッドを切削する厚さである。
【００６５】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は、上記実施の形態に記載の範囲に限定されず、上記実施の形態に多様な変更又は改良を加えることが可能である。
例えば、図１９（ａ），（ｂ）に示すように、トレッド厚さ測定装置１における厚さ測定装置４５を構成することも可能である。図１９（ａ）は、トレッド厚さ測定装置１における厚さ測定装置４５の他の形態の側面図、図１９（ｂ）は、平面図である。同図において同一構成については、上記実施形態と同一の符号を用いて説明する。
図１９（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態の厚さ測定装置４５は、タイヤ固定装置４の左本体４０と右本体７０とが互いに対向する壁面４０ａ；７０ａに掛け渡される支持部材６４に取り付けられる。支持部材６４は、直線的に延長する棒状部材であって、水槽昇降装置３を待機位置から昇降位置に移動させたときに、水槽が衝突しない高さに水平に架設される。
【００６６】
厚さ測定装置４５は、トレッド厚さＤを測定する超音波探触子５９と、超音波探触子５９をタイヤ幅方向に移動可能にする幅方向変位機構６０と、超音波探触子５９をタイヤ近接方向に移動可能にする鉛直方向変位機構６１と、タイヤＴの外形形状を測定する形状測定手段４６とにより概略構成される。
幅方向変位機構６０は、例えば、ガイドレール６０Ａとスライダ６０Ｂとサーボモータ６０Ｃとを備えるリニアガイドが適用される。ガイドレール６０Ａは、支持部材６４の延長方向に沿って設けられ、左本体４０の壁面４０ａから右本体７０の７０ａに略到達する長さを有し、内部に図外のボールネジ機構を備える。スライダ６０Ｂは、ボールネジ機構のボールナットに固定され、ボールナットがボールネジに沿って移動することで、スライダ６０Ｂもガイドレール６０Ａに沿って移動する。サーボモータ６０Ｃは、ボールネジ機構のボールネジの一端と接続され、サーボモータ６０Ｃの回転力がボールネジに伝達される。また、サーボモータ６０Ｃは、測定制御装置１００と接続され、測定制御装置１００から出力される信号に基づいて回転する。
よって、サーボモータ６０Ｃは、測定制御装置１００から出力される信号に基づいて回転することで、ボールネジを回転させ、スライダ６０Ｂをガイドレール６０Ａの延長方向に沿って移動させる。
【００６７】
鉛直方向変位機構６１は、例えば、ガイドレール６１Ａとスライダ６１Ｂとサーボモータ６１Ｃとを備えるリニアガイドが適用される。ガイドレール６１Ａは、ガイドレール６０Ａの延長方向に対して直交するようにスライダ６０Ｂに取り付けられる。ガイドレール６１Ａは、ガイドレール６０Ａに対して上下方向に延長して突出する。つまり、ガイドレール６１Ａは、延長方向を鉛直上下方向に向けてスライダ６０Ｂに取り付けられる。また、ガイドレール６１Ａは、内部に図外のボールネジ機構を備える。スライダ６０Ｂは、ボールネジ機構のボールナットに固定され、ボールナットがボールネジに沿って移動することで、スライダ６１Ｂもガイドレール６１Ａに沿って上下方向に移動する。サーボモータ６１Ｃは、ボールネジ機構のボールネジの一端と接続され、サーボモータ６１Ｃの回転力がボールネジに伝達される。また、サーボモータ６１Ｃは、測定制御装置１００と接続され、測定制御装置１００から出力される信号に基づいて回転する。
よって、サーボモータ６１Ｃは、測定制御装置１００から出力される信号に基づいて回転し、ボールネジを回転させることで、スライダ６１Ｂがガイドレール６１Ａの延長方向に沿って移動する。
【００６８】
スライダ６１Ｂには超音波探触子５９を取り付ける探触子支持アーム６２が固定される。探触子支持アーム６２は、スライダ６１Ｂから水平方向に延長する水平延長部６２Ａと、水槽３１の枠３１Ａを跨ぐように回避する回避部６２Ｂと、再び水平方向に延長する探触子取付部６２Ｃとからなり、探触子取付部６２Ｃの先端が左主軸４１及び右主軸７１との軸心Ｃ鉛直下方近傍まで延長する。なお、探触子支持アーム６２の形状は上記に限らず、トレッド厚さＤの超音波測定時に水槽３１やタイヤＴと衝突しないように構成されれば良い。探触子取付部６２Ｃの先端には、超音波探触子５９が取り付けられる。
超音波探触子５９は、発振部５９Ａと受信部５９Ｂとを有する測定面を上方、かつ、発振部５９Ａ及び受信部５９Ｂによる測定位置を略左右主軸４１；７１の軸心Ｃを通る鉛直線の延長上となるように、探触子取付部６２Ｃに取り付けられる。
【００６９】
形状測定手段４６には、上記実施形態と同様にレーザセンサ６３が適用される。レーザセンサ６３は、照射するレーザがタイヤ搬入方向と平行、かつ、左右主軸４１；７１の軸心Ｃと交差するようにガイドレール６１Ａの上端に取り付けられ、タイヤ固定装置４に固定されたタイヤＴの半径方向と一致するようにトレッド表面Ｔｓにレーザを照射する。
【００７０】
よって、厚さ測定装置４５は、形状測定手段４６であるレーザセンサ６３からトレッド表面Ｔｓにレーザを照射しつつ幅方向変位機構６０を動作させることによりトレッド表面Ｔｓの外形を測定することができる。また、レーザセンサ６３が照射するレーザの角度を鉛直線に対して既知の角度θで交差するように設定しておくことで、レーザセンサ６３により測定された外形形状を超音波探触子５９によりトレッド厚さＤを測定するときの位置に容易に対応させることができる。即ち、トレッド表面Ｔｓの円周方向において、レーザセンサ６３により外形形状を測定する位置は、超音波探触子５９がトレッド厚さＤを測定する位置に対して、常にタイヤＴに対して一定であることから、超音波探触子５９の測定する位置とレーザセンサ６３の測定する位置とを既知に設定しておくことで、レーザセンサ６３により測定された外形形状のデータを超音波探触子５９により測定されたトレッド厚さＤとの対応関係を正確に紐付けすることができる。
【００７１】
以下、本実施形態によりトレッド厚さＤを測定する工程について説明する。なお、タイヤ昇降装置２及び水槽昇降装置３に関する動作については、上記実施形態と同一のため、測定に関する動作のみについて説明する。
本実施形態では、まず、タイヤ固定装置４に固定されたタイヤＴに対して水槽昇降装置３を上昇させる前に、タイヤＴを回転させて、トレッド表面Ｔｓの周方向に設定される超音波探触子５９によるトレッド厚さＤの測定位置において形状測定手段４６をタイヤ幅方向に移動させて、トレッド表面Ｔｓの外形形状を予め形状測定手段４６により測定する。このとき、超音波探触子５９は、トレッド表面Ｔｓと接触しない位置に待機させる。
次に、水槽昇降装置３を上昇させてトレッド表面Ｔｓを液体３４内に浸し、超音波探触子５９をトレッド表面Ｔｓに対して所定距離離間して配置する。次に、トレッド表面Ｔｓの周方向に設定される測定位置において、超音波探触子５９をタイヤ幅方向に移動させることでトレッド表面Ｔｓからベルト表面９４ａまでの厚さを測定する。
次に、周方向の一つの位置における幅方向のトレッド厚さＤの測定が終了すると、タイヤＴを所定角度回転させて、再び、超音波探触子５９をタイヤ幅方向に測定開始位置から測定終了位置まで移動させ、タイヤ円周方向に所定角度位置ずれした位置におけるタイヤ幅方向のトレッド厚さＤを測定する。上記工程をタイヤ１周分行うことにより、タイヤ一本当たりのトレッド厚さＤの測定が終了する。
【００７２】
本実施形態のように、超音波探触子５９をタイヤ幅方向及びタイヤ近接方向に移動可能に構成することで、タイヤＴのトレッド厚さＤを幅方向に測定できるとともに、異なる外径のタイヤＴに対して超音波探触子５９からトレッド表面Ｔｓまでの距離を一定にすることができる。また、形状測定手段４６により測定されたトレッド表面Ｔｓのタイヤ幅方向の外形形状に基づいて、超音波探触子５９をトレッド表面Ｔｓまでの距離を一定に保ったまま測定することが可能となるので、精度の良い測定を行うことができる。
【００７３】
また、本実施形態では、タイヤ周方向のトレッド厚さＤの測定位置におけるトレッド表面Ｔｓの外形形状を形状測定手段４６により予め測定した後に、トレッド厚さＤを測定するとして説明したが、形状測定手段４６により外形形状を測定した後に、外形形状の測定位置に対する超音波探触子５９の測定位置の位置ずれ角度３６０°−θ分タイヤをタイヤ回転方向に回転させて、トレッド厚さＤを測定するようにして測定するようにしても良い。
【００７４】
上記実施形態で示したタイヤＴの構造は、一例であって、全てのベルト層が非磁性体のベルトコードにより形成されたものであっても良く、また、全てのベルト層が、例えばスチールコードからなる磁性体のベルトコードにより形成されるものであっても良い。即ち、本発明のトレッド厚さ測定方法によれば、タイヤＴが有するベルト層を構成するベルトの素材に関わらず、トレッド表面Ｔｓから最外ベルト９４ａまでのトレッド厚さＤを測定することができる。
【００７５】
また、上記実施形態では、タイヤＴをラジアル構造として説明したが、ラジアル構造に限らずバイアス構造のタイヤであってもトレッド厚さを測定することができる。即ち、トレッド厚さを測定する測定対象のタイヤがバイアスタイヤの場合、上記実施形態のベルトをカーカスプライとして置き換えることにより、トレッド表面からタイヤ半径方向の最外に位置するカーカスプライ表面までのトレッド厚さを測定することができる。
【符号の説明】
【００７６】
２ タイヤ昇降装置、３ 水槽昇降装置、４ タイヤ固定装置、８ レール、
９ スライダ、１５ タイヤ搭載部、１６ タイヤ昇降機構、３１ 水槽、
３２ 水槽昇降機構、４２；７２ リム体、４３ タイヤ回転手段、
４４ 内圧印加手段、４５ 厚さ測定装置、４６ 形状測定手段、
５８ 超音波測定器、５９ 超音波探触子、９４ ベルト、９４ａ ベルト表面、
１００ 測定制御装置、２００ 演算処理部、２０１ 溝底位置特定手段、
２０２ 深さ推定手段、２０３ 厚さ予測手段、２０４ 増幅率設定手段、
２０５ 反射波増幅手段、２０６ 厚さ算出手段、２０７ 記憶部、
２０８ 超音波発生部、Ｔ タイヤ、Ｔｓ トレッド表面。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トレッド厚さ測定方法に関し、特に、タイヤ内において半径方向外側に位置するベルト表面からトレッド表面までのトレッド厚さを測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、使用済みタイヤをリトレッドする場合には、タイヤの摩耗したトレッドをバフ掛けにより所定形状に除去して新たなトレッドを貼着する貼着面を成形した後に、幾つかの工程を経ることで貼着面に新たなトレッドを配設するようにしている。貼着面の成形には、まず除去するトレッドの厚さを設定する必要があり、トレッド表面からタイヤの構造材であるベルト層のうち半径方向最外に位置する最外ベルトまでのトレッド厚さの測定が行なわれる。トレッド厚さの測定は、例えば、非接触式の渦電流センサにより測定される。渦電流センサは、内部に検出コイルを備え、検出コイルに高周波電流を流すことで磁束を誘起し、誘起した磁束によってベルト層に渦電流を生じさせることで検出コイルに対して磁束の変化を誘起させ、検出コイルに生じるインピーダンスの変化を検出することにより、トレッド表面から最外ベルト表面までの厚さを測定するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−８６５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、渦電流センサは、ベルトに渦電流を生じさせることでトレッド厚さを測定しているため、タイヤに使用されているベルトがスチールコードによって形成されているスチールベルト以外の場合には、トレッド厚さを測定することができなくなってしまう。即ち、ベルトが有機繊維等の非金属製の繊維コードによって形成される繊維ベルトの場合には、ベルトに磁束を誘起させることができないため、トレッド表面から最外ベルトまでの距離を測定することができなくなってしまう。このようにタイヤに使用されているベルトが繊維ベルトである場合、作業者が、タイヤの円周方向及び幅方向複数箇所において、トレッド表面から最外ベルト表面が露出するまで小さい穴を掘り、穴にデプスゲージを当てることでトレッド表面から最外ベルト表面までの深さを測定し、バフ掛けする厚さを設定する必要があるため、バフ掛けに掛かる工数が増加し、リトレッドの作業効率を悪化させている。
また、タイヤによっては、ベルト層のうち最外に位置するベルトにのみ繊維ベルトが適用される場合がある。このような場合には、渦電流センサによりスチールコードにより形成されるベルト表面までの厚さを測定し、バフ掛けにおいてトレッドとともに繊維ベルトを除去し、新たに配設されるトレッドにバフ掛けにより除去した繊維ベルトに代わる新たな繊維ベルトを含ませておくことでリトレッドが行なわれている。しかし、貼着面に新たに配設されるトレッドの製造において、繊維ベルトを含めてトレッドを製造するとトレッド製造に係るコストが増加し、ひいてはリトレッドに係る製造コストまでも増加させてしまう。
【０００５】
また、例えば、上述したような繊維コードによって形成される繊維ベルトを検出する方法として、非破壊検査として知られる超音波測定によりトレッド厚さを測定する方法が考えられる。超音波を用いてベルトを検出するためには、ベルトに対して精度良く超音波を発振することと、ベルトによって反射した反射波を精度良く受信する必要がある。このためには、超音波測定に用いられる超音波探触子をトレッド表面に接触させた状態で、タイヤ幅方向や周方向に移動させて測定すれば良いが、トレッド表面には溝などの凹凸があるため超音波探触子を凹凸に対して追従させることができない。そこで、水などの超音波を伝播する媒体を介して超音波探触子からトレッド表面に超音波を発振する方法が考えられる。超音波探触子から発振された超音波は、媒体を介してトレッド表面、トレッド内部に順に伝播し、トレッド表面やベルト層のうち最外に位置するベルト等に衝突する毎に超音波が反射し、これら反射波を超音波探触子で受信することになる。超音波探触子で受信した反射波は、トレッドゴムの特性によって減衰しているため、反射波を増幅することでトレッド表面で反射した波形と、ベルト表面で反射した波形とが検出可能となるように反射波を増幅し、この増幅された反射波におけるトレッド表面で反射した波形と、ベルト表面で反射した波形とを検出し、それぞれの波形が検出された時間差からトレッド厚さを測定することが可能となる。
しかしながら、トレッドゴムの特性による減衰は、トレッドゴムの厚さに応じて大きくなるため、受信した反射波を一律で増幅してしまうと、トレッド厚さによっては、増幅過剰となったり増幅不足となったりしてしまい、増幅後の反射波の波形において、トレッド表面やベルト表面で反射した波形かの判断が難しくなり、正確にトレッド厚さを測定できなくなってしまう。特に使用済みタイヤの場合、タイヤ幅方向においてトレッド厚さが均一ではなく、中央付近が薄く、両端側において厚くなる傾向がある。このような場合、反射波を一定の増幅率で増幅してしまうと、トレッド厚さの薄い中央付近では増幅過剰となり、トレッド厚さの厚い両端側では増幅不足となってしまう虞がある。このような場合、増幅された反射波の波形から経験等に基づいて作業者がトレッド表面やベルト表面での反射した位置を特定することでトレッド厚さを設定することとなり、このトレッド厚さに基づいて、後工程でのバフ掛けにおけるバフ掛け量を設定してしまうと、バフ掛けにおいてタイヤの両端側のベルト表面を傷つけてしまったり、必要以上のゴム厚さを残してしまう虞がある。
【０００６】
そこで、本発明は上記課題を解決すべく、超音波測定によりベルトの素材に関わらずタイヤの最外に位置するベルト表面からトレッド表面までのトレッド厚さを精度良く測定することを可能にするトレッド厚さ測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するためのトレッド厚さ測定方法の一態様として、液体に浸されたトレッド表面に超音波を発振して反射波を受信することにより、トレッド表面からタイヤ内における半径方向最外に位置するベルト表面までの厚さを測定するトレッド厚さ測定方法であって、トレッド表面の外形形状を測定する形状測定工程と、形状測定工程により得られた外形形状からタイヤ円周方向に延長する溝の溝底を特定する溝底位置特定工程と、溝底位置特定工程により特定された溝底と、予め作成されたタイヤ設計データとから溝底からベルト表面までの深さを推定する深さ推定工程と、溝底位置特定工程により特定された溝底から外形形状におけるトレッド表面までの厚さと、深さ推定工程により推定された溝底からベルト表面までの深さとの関係からトレッド表面からベルト表面までの予測厚さを算出する厚さ予測工程と、受信した反射波の増幅率を前記予測厚さに応じて予め設定された増幅率‐厚さデータマップにより設定する増幅率設定工程とを備えた態様とした。
本態様によれば、形状測定工程により測定されたトレッド表面の外形形状からタイヤ円周方向に延長する溝の溝底を溝底位置特定工程により特定し、特定された溝底と予め作成されたタイヤ設計データとから溝底からベルト表面までの深さを深さ推定工程により推定し、溝底位置特定工程により特定された溝底から外形形状におけるトレッド表面までの厚さと、深さ推定工程により推定された溝底からベルト表面までの深さとからトレッド表面からベルト表面までの予測厚さを厚さ予測工程により算出し、増幅率設定工程により超音波測定により受信した反射波の増幅率を予め設定された増幅率‐厚さデータマップを用いて、予測厚さに応じた増幅率を設定することで、増幅過剰や増幅不足を無くすことができる。例えば、反射波を増幅過剰とした場合、ノイズまでをも必要以上に増幅してしまうため、ベルト表面において反射した反射波の波形が不明確となってしまう虞がある。また、反射波を増幅不足とした場合、ベルト表面において反射した反射波の波形が表れずに、反射波として検出することができない虞が生じてしまう。このため、トレッド厚さに応じて増幅された反射波のレベルが一定となるように、トレッド厚さを予め予測しておき、予測されたトレッド厚さに対応する増幅率を増幅率‐厚さデータマップにより設定することで、反射波の増幅を過不足なく行なうことができる。そして、増幅された反射波の波形には、トレッド表面による反射波とベルト表面による反射波とが確実に表れるので、容易かつ正確にトレッド表面による反射波とベルト表面による反射波とを検出することができ、トレッド厚さを正確に測定することができる。
【０００８】
また、上記課題を解決するためのトレッド厚さ測定方法の他の態様として、超音波を発振する距離をトレッド表面に対して一定に保ちながらトレッド厚さを測定する超音波測定工程をさらに備える態様とした。
本態様によれば、超音波を発振する距離をトレッド表面に対して一定に保つことにより、トレッド表面に対して同一の強さの超音波を伝播させることができるので、より精度の良いトレッド厚さの測定をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】タイヤの断面図である。
【図２】本発明に係るトレッド厚さ測定装置の構成図である。
【図３】タイヤ昇降装置の構成図である。
【図４】水槽昇降装置の構成図である。
【図５】タイヤ固定装置の平面図である。
【図６】超音波測定器の構成を示すブロック図である。
【図７】トレッド表面Ｔｓの外形形状Ｆを示す図である。
【図８】増幅率−厚さデータマップの一例を示すグラフである。
【図９】反射波の増幅率を変化させたときの波形を示す図である。
【図１０】反射波の増幅率を変化させたときの波形を示す図である。
【図１１】増幅率が設定された反射波の増幅後の波形を示す図である。
【図１２】トレッド厚さの測定概念図及び測定部分の部分拡大図である。
【図１３】超音波探触子の測定動作を示す図である。
【図１４】測定制御装置による制御のブロック図である。
【図１５】トレッド厚さを測定する測定工程図である。
【図１６】トレッド厚さを測定する測定工程図である。
【図１７】トレッド厚さを測定する測定工程図である。
【図１８】トレッド厚さを測定する測定工程図である。
【図１９】厚さ測定装置の他の形態を示す概略構成図である。
【図２０】水槽の他の形態を示す概略図である。
【００１０】
以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、被検体であるタイヤＴの断面図を示す。図２は、トレッド厚さ測定装置１の概略構成図を示す。
まず、本発明のトレッド厚さ測定装置１によりトレッド厚さＤが測定されるタイヤＴの構造について説明する。図１に示すように、被検体であるタイヤＴは、例えば使用済みのタイヤであって、複数のベルト９１乃至９４により構成されるベルト層９０をトレッド部に有する。ベルト層９０は、タイヤ半径方向の内側に位置するベルト９１乃至９３と、タイヤ半径方向の最外に位置するベルト９４とにより構成される。ベルト９１乃至９３がスチールコードにより形成されるスチールベルト、ベルト９４が非金属の繊維コードによって形成された繊維ベルトである。本実施形態におけるトレッド厚さＤは、トレッド表面Ｔｓからベルト層９０のうち最外に位置するベルト９４のベルト表面９４ａまでの距離をいう。
【００１２】
以下、図２を用いてトレッド厚さ測定装置１について説明する。
トレッド厚さ測定装置１は、被検体であるタイヤＴを昇降させるタイヤ昇降装置２と、タイヤＴのトレッド厚さＤの測定に使用する水槽３１を昇降させる水槽昇降装置３と、被検体であるタイヤＴを固定するタイヤ固定装置４とにより構成される。
【００１３】
タイヤ昇降装置２及び水槽昇降装置３は、床面に沿って所定距離離間して敷設される一対のレール８；８上に設けられる。各レール８は、延長方向に沿って移動するスライダ９を備え、レール８とスライダ９とでリニアガイドを構成する。レール８；８は、図外のボールねじ機構を内蔵し、レール８の延長方向に沿って収容されるボールねじと、当該ボールねじに螺合するボールナットを備える。ボールナットは、スライダ９と固定され、ボールねじが回転することでレール８に沿ってスライダ９を移動させる。各ボールネジの一端には、スライダ９の駆動手段であるサーボモータ１１がそれぞれ取り付けられる。サーボモータ１１；１１は、それぞれ後述の測定制御装置１００と接続され、測定制御装置１００の信号に基づいて同期して駆動する。なお、スライダ９を駆動するための駆動手段は、上記ボールネジ機構及びサーボモータ１１に限らず、エアーシリンダ等の駆動手段によって動作させても良い。即ち、エアーシリンダをレール８；８の延長方向に沿って設け、エアーシリンダの一端をスライダ９に固定し、他端をレール８；８に固定してエアーシリンダを伸縮させることで、スライダ９；９をレール８；８に沿って移動させることができる。
【００１４】
スライダ９；９には、平板方形状の基板１２が架設され、当該基板１２上にタイヤ昇降装置２及び水槽昇降装置３が配設される。詳細には、タイヤ昇降装置２がタイヤＴの搬入側に配置され、水槽昇降装置３が搬入方向の下流側に配置される。
【００１５】
図３は、タイヤ昇降装置２の構成図である。
タイヤ昇降装置２は、被検体であるタイヤＴを搭載するタイヤ搭載部１５と、当該搭載部１５に搭載されたタイヤＴを昇降するタイヤ昇降機構１６とを備える。
タイヤ昇降機構１６は、一対のＸ字型リンク１７と、Ｘ字型リンク１７の交差角度を制御する油圧シリンダ１８とを備える。Ｘ字型リンク１７は、リンク動作をガイドする下側ガイド部材１９及び上側ガイド部材２０と、一対のリンク片２１，２２とにより構成される。下側ガイド部材１９及び上側ガイド部材２０は、断面Ｉ字状の部材によって構成される。下側ガイド部材１９及び上側ガイド部材２０は、それぞれ、一端側に円孔１９Ａ；２０Ａと、他端側から一端側に向けて延長する長孔１９Ｂ；２０Ｂとを有する。各リンク片２１；２２は、長尺な板状部材であって、延長方向の中心に中心孔２１Ｃ、一端側に軸２１Ａ；２２Ａ、他端側に長孔１９Ｂ；２０Ｂに沿って回転可能な大きさの車輪２１Ｂ；２２Ｂとを備える。一対のリンク片２１；２２は、車輪２１Ｂが同一方向に面するように重ね、互いの中心孔２１Ｃを一致させて、ボルト等の軸部材を貫通させることにより互いに回転可能に支持される。
【００１６】
そして、リンク片２１；２２は、下側ガイド部材１９の円孔１９Ａに一方のリンク片２１の軸２１Ａを嵌入させることで下側ガイド部材１９に対して一方のリンク片２１が回転可能に固定され、下側ガイド部材１９の長孔１９Ｂに他方のリンク片２２の車輪２２Ｂをはめることにより長孔１９Ｂに沿って他方のリンク片２２が移動可能に支持される。
また、上側ガイド部材２０の円孔２０Ａに他方のリンク片２２の軸２２Ａを嵌入させることで上側ガイド部材２０に対して他方のリンク片２２が回転可能に固定され、上側ガイド部材２０の長孔２０Ｂに一方のリンク片２１の車輪２１Ｂをはめることにより長孔２０Ｂに沿って一方のリンク片２１が移動可能に支持される。
【００１７】
上記構成のＸ字型リンク１７は、基板１２上において、タイヤ搬入方向の左右に所定距離離間して配置され、ボルトなどの図外の固定手段により下側ガイド部材１９が基板１２に固定される。また、左右のＸ字型リンク１７；１７は、リンク片２１；２２の下側端部が図外の連結棒によって連結され、連結棒によってリンク片２１；２２が同期して移動する。連結棒には、昇降機構の駆動源である油圧シリンダ１８の一端が固定される。油圧シリンダ１８は、基台上面１２ａの左右のＸ字型リンク１７；１７の間に配設され、他端が基板１２に固定される。油圧シリンダ１８は、後述の測定制御装置１００と接続され、測定制御装置１００の信号に基づいて動作する図外の油圧ポンプや油圧制御バルブにより伸縮する。なお、タイヤ昇降機構１６は、上記構成に限らずタイヤ搭載部１５を所定の高さまでタイヤ搭載部１５を昇降可能な機構であれば良い。また、タイヤ昇降機構１６を駆動する駆動源は、上記油圧シリンダ１８に限らず、ボールネジ機構、歯車機構、ベルト機構等の動力伝達機構を介して電動モータ等により駆動する構成としても良い。
左右のＸ字型リンク１７；１７の上側ガイド部材２０；２０には、タイヤＴを搭載するための搭載板２５が架設される。
【００１８】
搭載板２５は、被検体であるタイヤＴの重量を支持可能な強度を有する平板で、上面には、タイヤ搭載部１５が設けられる。搭載板２５の上面には、タイヤ搭載部１５を支持する支持部２９；２９がタイヤ搬入方向の左右に所定距離離間して設けられる。
タイヤ搭載部１５は、一対の支持板２７；２７と、一対の支持板２７；２７により支持される一対のローラ２８；２８とにより構成される。
支持板２７は、くの字状に形成された平板であって、延長方向がタイヤ搬入方向に沿って設けられる。支持板２７は、くの字状に突出する頂部を搭載板２５に向け、延長方向中央において搭載板２５の支持部２９；２９にそれぞれ回転自在に取り付けられる。ローラ２８は、一対の支持板２７；２７の間に挟まれ、支持板２７；２７の両端側において支持板２７；２７間を貫通する軸により回転自在に支持される。
【００１９】
一方の支持板２７の下側には、図外の移動機構により支持板２７の延長方向に沿って移動するスライダ３０が配設される。スライダ３０は、支持板２７の下面と当接し、タイヤ搭載部１５の傾斜を制御する。
具体的には、タイヤ搭載部１５にタイヤＴを搭載するときには、スライダ３０をタイヤ搬入方向上流側に移動させることで、タイヤ搭載部１５を傾斜させ、上流側に位置するローラ２８を下向き、下流側に位置するローラ２８を上向きに移動させる。そして、タイヤ搭載部１５にタイヤＴが搬入されると、スライダ３０を搬入方向下流側に移動させてタイヤ搭載部１５を水平にする。また、タイヤＴを搬出するときには、スライダ３０をタイヤ搬入側に移動させてタイヤ搭載部１５をタイヤ搬入方向に傾斜させる。
タイヤ搭載部１５が傾斜することにより、重量のあるタイヤＴであっても、タイヤ搭載部１５に容易にタイヤＴを搬入出することができる。また、タイヤ搭載部１５に搭載されたタイヤＴをタイヤ昇降装置２が昇降させることにより、後述のタイヤ固定装置４のタイヤ固定位置まで作業者の力を必要とすることなく重量の軽いタイヤから重いタイヤまでを昇降させることができる。
【００２０】
図４は、水槽昇降装置３の構成図である。
水槽昇降装置３は、水槽３１を昇降させる水槽昇降機構３２を備える。なお、水槽昇降機構３２の構成は、タイヤ昇降機構１６と同一構成のため説明を省略する。水槽昇降機構３２の搭載板３３上には、水槽３１が固定される。
【００２１】
水槽３１は、上側が開口する箱型で、内部に液体３４を貯留し、被検体であるタイヤＴのトレッド表面Ｔｓが液体３４に浸る大きさの開口部３３を有する。水槽３１に貯留される液体３４には、例えば水を用いる。なお、液体３４は、水に限らず超音波を伝播する媒体であれば良い。なお、水槽３１の他の形状として、底部３１Ｂが三角形状や円弧形状であっても良い。つまり、タイヤの曲面に沿った形状で水槽３１を形成することにより、水槽３１内に貯留する液体３４の水量を少なくすることができる。
なお、水槽３１の形状は、上記形状に限らず、図２０（ａ），（ｂ）に示すように、水槽３１の底面３１ｂを水槽昇降装置３側に窪む台形形状や三角形状に形成しても良い。底面を台形形状や三角形状とすることで、底面３１ｂがタイヤＴの円周に沿うように近似されるので、水槽３１内に貯留する液体３４の量を少なくすることができるとともに、タイヤ外径の大きなものから小さなものまでの対応を可能にする。また、底面３１ｂの窪む領域が、後述の測定装置４５によるトレッド厚さＤの測定時に、超音波探触子５９の移動の逃げ部となり、超音波探触子５９がタイヤＴのトレッド表面Ｔｓや水槽３１の底面３１ｂに接触することを防止できる。
【００２２】
図５は、タイヤ固定装置４の平面図である。
タイヤ固定装置４は、タイヤ昇降装置２がタイヤＴを昇降させる昇降位置に配置される。具体的には、タイヤ昇降装置２及び水槽昇降装置３が移動するレール８；８を跨いで配置される。
タイヤ固定装置４は、レール８；８を挟んで配設される左，右本体４０；７０と、左，右本体４０；７０にそれぞれ設けられタイヤＴを固定する一対の左右リム体４２；７２と、左右リム体４２；７２によって固定されたタイヤＴに内圧を印加する内圧印加手段４４と、内圧が印加された状態のタイヤＴのトレッド表面Ｔｓの外形形状を測定する形状測定手段４６と、タイヤＴのトレッド表面Ｔｓからベルト９４までのトレッド厚さＤを測定する厚さ測定装置４５とを備える。なお、以下の説明において、右及び左とは、図中に示す方向に従うものとする。
【００２３】
以下、タイヤ固定装置４について、左，右本体４０；７０に分けて説明する。
左本体４０は、レール８：８の延長方向に対して直交方向に延長する左主軸４１と、左主軸４１の一端に取り付けられ、タイヤＴを支持する左リム体４２と、タイヤＴを回転させるタイヤ回転手段４３と、左右リム体４２；７２に支持されたタイヤＴ内に内圧を印加する内圧印加手段４４とを備える。
左主軸４１は、中空円筒状に形成され、タイヤ昇降装置２の上方において、レール８の延長方向に対して直交方向に延長する。左主軸４１は、一端側が左本体４０内においてベアリング等により回転可能に支持され、他端側が左本体４０の一側面側から右本体７０側に突出する。左主軸４１の一端側は、内圧印加手段４４と接続される。
【００２４】
内圧印加手段４４は、コンプレッサ４７と、コンプレッサ４７の吐出口に取り付けられる圧力制御バルブ４８と、圧力制御バルブ４８と左主軸４１の一端とを接続する配管４９と、配管４９の途中に設けられ、タイヤＴ内に印加した空気圧を排気する図外の排気バルブとにより構成される。コンプレッサ４７は、タイヤＴに供給する内圧以上の圧力を常時蓄圧する。圧力制御バルブ４８は、コンプレッサ４７の吐出口に取り付けられ、コンプレッサ４７に蓄圧された空気を所定の圧力に制御する。詳細には、圧力制御バルブ４８は、測定制御装置１００と接続され、測定制御装置１００から出力される信号に基づいて吐出する空気圧を制御し、タイヤ内の空気圧が吐出する空気圧と等しくなったときに空気の吐出を停止する。配管４９は、制御バルブ４８と左主軸４１の一端側とを接続し、コンプレッサ４７から吐出される空気を制御バルブ４８を介して左主軸４１の貫通孔４１ａに供給する。図外の排気バルブは、排気口を備え、測定制御装置１００から出力される信号によりバルブを開放し、タイヤＴ内に印加された空気を排気口から排出する。なお、排気バルブの排気口は、信号の入力がない限り閉鎖状態とする。
【００２５】
左リム体４２は、円錐台状に形成され、外周面に複数の段部５１を備える。段部５１は、直径が異なるサイズのタイヤ内径寸法に対応するように階段状に形成される。段部５１は、ホイールにおけるビードシートに相当する役割を果たし、左リム体４２において同心に形成される。また、左リム体４２は、中心側に中空部５２を備える。中空部５２は、左リム体４２の小径面から大径面への窪みとして筒状に形成され、左主軸４１の貫通孔４１ａと連通する。よって、コンプレッサ４７から制御バルブ４８、配管４９を経て左主軸４１の貫通孔４１ａに流通する空気は、左リム体４２の中空部５２に排出される。
【００２６】
タイヤ回転手段４３は、左本体４０に固定されるモータ５３と、モータ５３に取り付けられる駆動プーリ５４と、左主軸４１に固定される軸側プーリ５５と、軸側プーリ５５及び駆動プーリ５４とに掛け渡されるベルト５６とにより構成される。
モータ５３は、左本体４０に内蔵され、モータ５３の回転軸が左本体４０の一側面から突出するように固定される。駆動プーリ５４は、軸側プーリ５５よりも小径な大きさで左本体４０から突出するモータ５３の回転軸に取り付けられる。軸側プーリ５５は、左主軸４１に取り付けられた左リム体４２と、左本体４０との間に取り付けられる。ベルト５６は、駆動プーリ５４と軸側プーリ５５とに掛け渡され、モータ５３の回転力を駆動プーリ５４を介して軸側プーリ５５に伝達することで左主軸４１を回転させる。モータ５３は、測定制御装置１００と接続され、測定制御装置１００から出力される信号に基づいて駆動する。
【００２７】
右本体７０は、レール８；８を挟んで左本体４０の対向側に設けられ、左主軸４１に対応する右主軸７１と、左リム体４２に対応する右リム体７２と、左リム体４２に対して右リム体７２を近接離間させるリム体移動手段７３とを備える。
【００２８】
右主軸７１は、左主軸４１と同軸となるように右本体７０に設けられ、一端側が右本体７０内においてベアリング等を介して回転可能に支持され、他端側が右本体７０から左本体４０側に突出する。
右リム体７２は、左リム体４２と同様に円錐台状に形成され、右主軸７１と同心となるように取り付けられる。右リム体７２は、外周面に、左リム体４２の複数の段部５１に対応する複数の段部８１を備え、段部８１は、左リム体４２の段部５１と同一寸法、同一形状に形成される。右リム体７２は、左リム体４２とは異なり、中実に形成される。左リム体４２と右リム体７２とでタイヤＴのビード部を挟み込み、左リム体４２及び右リム体７２の段部５１；８１のいずれかにビード部を密着させることにより、左リム体４２の外周面、タイヤ内周面、右リム体７２の外周面及び小径面７２ａで形成される閉空間に左リム体４２の中空部５２に供給される空気が充填されることでタイヤＴに内圧が印加される。
【００２９】
リム体移動手段７３は、左本体４０と右本体７０との上端側に掛け渡される架橋体７５と、架橋体７５に沿って移動する移動体７６とにより構成される。架橋体７５は、円筒状の軸体であって、左本体４０と右本体７０との上端側において掛け渡される。架橋体７５は、移動体７６を軸線に沿って移動させる図外の駆動機構を内蔵する。駆動機構は、例えばボールネジ機構及びサーボモータ７４で構成され、サーボモータ７４がボールネジ機構のボールネジを駆動することによりボールナットを移動させる。サーボモータ７４は、測定制御装置１００と接続され、測定制御装置１００から出力される信号に基づいて動作する。移動体７６は、小径円環部７６Ａと、右リム体７２の大径面７２Ｂに固定され、右主軸７１の軸線に沿って移動する大径円環部７６Ｂと、小径円環部７６Ａと大径円環部７６Ｂとを接続する接続部７６Ｃとにより構成される。小径円環部７６Ａは、駆動機構であるボールネジ機構のボールナットに固定され、大径円環部７６Ｂは、右リム体７２の大径面７２ｂに固定される。よって、サーボモータ７４を駆動して移動体７６を架橋体７５の軸線に沿って移動させることにより、右リム体７２を左リム体４２に対して近接離間させてタイヤＴを固定、開放する。
【００３０】
厚さ測定装置４５は、超音波探触子５９を備える超音波測定器５８と、超音波探触子５９の測定位置を変化させる変位手段５７とを備える。つまり、超音波測定器５８と超音波探触子５９とが超音波によりトレッド厚さＤを測定する超音波測定手段を構成する。
変位手段５７は、鉛直方向変位機構６０と、鉛直方向変位機構６０に取り付けられる幅方向変位機構６１とを備える。鉛直方向変位機構６０は、例えば一対のリニアガイドにより構成され、左本体４０と右本体７０とにリニアガイドがそれぞれ配置される。具体的には、左本体４０と右本体７０とが互いに対向する壁面４０ａ；７０ａに、一方のリニアガイドと他方のリニアガイドとが互いに対向するように設けられる。リニアガイドは、レール６０Ａとレール６０Ａに沿って移動するスライダ６０Ｂと、スライダ６０Ｂの駆動源となるサーボモータ６０Ｃを備える。リニアガイドは、各レール６０Ａ；６０Ａの延長方向が鉛直方向に沿うように各壁面４０ａ；７０ａに固着され、スライダ６０Ｂ；６０Ｂが互いに対向し、スライダ６０Ｂ；６０Ｂとを結ぶ線が水平となるようにレール６０Ａ；６０Ａに配設される。サーボモータ６０Ｃは、後述の測定制御装置１００から出力される信号に基づいて同期して駆動され、レール６０Ａに沿ってスライダ６０Ｂを鉛直方向上下に移動させる。
【００３１】
幅方向変位機構６１は、鉛直方向変位機構６０のスライダ６０Ｂ；６０Ｂ間に掛け渡されるように固定される。幅方向変位機構６１には、鉛直方向変位機構６０と同様に、リニアガイドを適用し、リニアガイドを構成するレール６１Ａがスライダ６０Ｂ；６０Ｂに固着される。リニアガイドは、レール６１Ａ上を移動するスライダ６１Ｂの駆動源となるサーボモータ６１Ｃを備える。サーボモータ６１Ｃは、後述の測定制御装置１００から出力される信号に基づいて駆動し、レール６１Ａに沿ってスライダ６１Ｂをタイヤ幅方向に移動させる。
幅方向変位機構６１のスライダ６１Ｂには、超音波探触子５９が取り付けられる探索子支持アーム６２と、形状測定手段４６であるレーザセンサ６３とが固定される。
【００３２】
探索子支持アーム６２は、スライダ６１Ｂから水平方向に延長する水平延長部６２Ａと、下方に向かって斜めに延長してタイヤＴ及び水槽３１との干渉を回避する回避部６２Ｂと、再び水平方向に延長する探索子取付部６２Ｃとからなり、探索子取付部６２Ｃの先端が左主軸４１及び右主軸７１とを結ぶ軸線の鉛直下方近傍まで延長する。探索子取付部６２Ｃの先端には、超音波測定器５８に接続される超音波探触子５９が取り付けられる（図１２参照）。
【００３３】
図６は、超音波測定器５８の構成を示すブロック図である。
超音波測定器５８は、超音波測定の動作を制御するコンピュータであり、演算処理手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭ，ＲＡＭ及びＨＤＤ、通信手段としてのインターフェイスを含み、記憶手段に格納されたプログラムに基づいて超音波測定に係る動作を制御する。また、超音波測定器５８は、モニタ等の表示手段、キーボードやマウス等の入力手段を備える。
超音波測定器５８は、例えば左本体４０の内部に配設され、演算処理部２００と、記憶部２０７と、超音波発生部２０８を備え、超音波探触子５９が接続される。
演算処理部２００は、溝底位置特定手段２０１と、深さ推定手段２０２と、厚さ予測手段２０３と、増幅率設定手段２０４と、反射波増幅手段２０５と、厚さ算出手段２０６とを備える。
【００３４】
図７は、形状測定手段４６により得られたトレッド表面Ｔｓの外形形状Ｆである。
溝底位置特定手段２０１は、後述の形状測定手段４６により得られたトレッド表面Ｔｓの外形形状Ｆからタイヤ円周方向に延長する溝Ｍ１〜Ｍ６の溝底Ｎ１〜Ｎ６の位置を特定する。詳細には、図７の実線で示すトレッド表面Ｔｓの外形形状Ｆを幅方向に微分することで、外形形状Ｆの高さの変化量を求め、高さの変化量がゼロとなる点を溝Ｍ１〜Ｍ６の溝底Ｎ１〜Ｎ６として特定する。外形形状Ｆは、測定中心Ｃが設定される。
【００３５】
深さ推定手段２０２は、後述の記憶部２０７に記憶されたタイヤ設計データと、溝底特定手段２０１により特定された溝底Ｎ１〜Ｎ６の位置とに基づいて仮想のベルト深さを推定する。
具体的には、溝底特定手段２０１により外形形状Ｆで特定された溝底Ｎ１〜Ｎ６に対応する溝底をタイヤ設計データから検出し、タイヤ設計データにおいて検出された各溝底からタイヤ半径方向沿って延長した直線がタイヤ半径方向最外に位置するベルト表面と交差する点までの深さをそれぞれ算出し、実際のタイヤＴにおける溝底Ｎ１〜Ｎ６からベルト表面９４ａまでの深さｄ１〜ｄ６として設定する。この設定された深さｄ１〜ｄ６の位置を外形形状Ｆにおいて点Ｘ１〜Ｘ６として設定する。次に、タイヤ設計データにおいて検出された各溝底からベルト表面までの深さと、タイヤ設計データにおける最外に位置するベルトの位置関係からベルトの両端部の位置を検出し、この検出された両端部の位置を外形形状Ｆに点Ｘ７，Ｘ８として設定する。次に、点Ｘ１〜Ｘ８を直線で結ぶことによりベルト９４に相当する仮想のベルトを設定し、この仮想のベルトの位置をベルト９４の溝底Ｎ１〜Ｎ６からの深さであるとして推定する。なお、タイヤ設計データについては、後述の記憶部２０７の説明において詳述する。
【００３６】
厚さ予測手段２０３は、形状測定手段４６により測定されたトレッド表面Ｔｓの外形形状Ｆと、深さ推定手段２０２により推定された溝底Ｎ１〜Ｎ６からベルト表面９４ａまでの深さｄ１〜ｄ６の関係から推定されたベルト表面９４ａまでの深さに基づいて予測厚さＤｐを算出する。具体的には、形状測定手段４６により測定された外形形状Ｆのトレッド表面Ｔｓには、溝底Ｎ１〜Ｎ６に対して対応するトレッド表面Ｔｓがないため、溝Ｍ１〜Ｍ６を形成する前後のトレッド表面Ｔｓの値から補間して、溝底Ｎ１〜Ｎ６に対応する仮想のトレッド表面を設定し、溝底Ｎ１〜Ｎ６の位置を基準とした、仮想のトレッド表面のタイヤ半径方向における位置と、深さ推定手段２０２により推定されたベルト表面９４ａのタイヤ半径方向における位置とからトレッド表面Ｔｓからベルト表面９４ａまでの予測厚さＤｐを設定する。
【００３７】
増幅率設定手段２０４は、実際に超音波探触子５９により超音波測定を行うときに、受信した反射波を増幅する増幅率を設定する。具体的には、増幅率設定手段２０４は、厚さ予測手段２０３で予測された予測厚さｐに基づいて、タイヤ幅方向に設定された測定位置に対応する予測厚さＹを個別に設定し、この予測厚さＹに対応する増幅率を後述の増幅率‐厚さデータマップから個別に設定する。なお、増幅率−厚さデータについては、後述の記憶部２０７の説明において詳述する。
【００３８】
反射波増幅手段２０５は、超音波探触子５９で受信された反射波を増幅率設定手段２０４により設定された増幅率で増幅し、増幅した反射波を厚さ算出手段２０６に出力する。
【００３９】
厚さ算出手段２０６は、増幅された反射波に基づいてトレッド厚さＤを算出する。詳細には、厚さ算出手段２０６は、反射波増幅手段２０５により増幅された反射波の波形からトレッド表面Ｔｓにおいて反射した反射波の第１のピークＰと、ベルト表面９４ａにおいて反射した反射波の第２のピークＱとを検出し、第１のピークＰと第２のピークＱとの時間差を算出し、トレッドゴム内における超音波の伝播速度に時間差を乗じることでトレッド厚さＤを算出する。そして、算出した結果を記憶部２０７の厚さデータファイルに出力するとともに測定制御装置１００のモニタに出力して表示する。
【００４０】
記憶部２０７は、タイヤ設計データと、予め作成された増幅率−厚さデータマップと、増幅率設定手段２０４により設定された各測定位置における増幅率と、超音波測定により各測定位置において反射した反射波の原波形及び厚さ算出手段２０６により算出されたトレッド厚さＤとを厚さデータファイルに記憶する。
タイヤ設計データは、トレッド厚さ測定装置１によりトレッド厚さＤの測定対象となるタイヤＴの設計上の図面データであって、測定対象となるタイヤＴのサイズ毎、種類毎のデータが記憶部２０７に予め記憶される。
記憶部２０７に記憶されるタイヤ設計データは、少なくとも溝底から最外ベルト表面までの深さや、最外ベルトの幅寸法や、最外ベルトからタイヤ半径方向のトレッド表面Ｔｓまでの厚さを含むように構成される。
【００４１】
図８は、増幅率−厚さデータマップの一例を示すグラフである。
増幅率−厚さデータマップは、図８に示すグラフを記憶する。増幅率−厚さデータマップは、実際に予め測定対象となるタイヤＴの任意の位置において超音波を発振して反射波を受信し、受信した反射波の増幅率を変化させることで、測定位置におけるトレッド厚さＤの最適な増幅率を設定したものである。
【００４２】
増幅率−厚さデータマップの作成には、例えば、図１の点Ａ１〜点Ａ５に示すように、タイヤ幅方向に厚さが異なると予測される点を設定し、各点Ａ〜点Ｅにおいて超音波を発振して反射波を受信する。図９は、点Ａ１において受信した反射波を１０ｄＢずつ増幅率を増加させたときの反射波の波形である。また、図１０は、点Ａ３において受信した反射波を異なる増幅率で増幅したときの反射波の波形である。また、図１１は、点Ａ２，点Ａ４，点Ａ５で受信した反射波を所定の検出強度となるように異なる増幅率で増幅したときの波形である。
【００４３】
点Ａ１では受信した反射波を増幅することにより、図９（ａ）に示すように、増幅率が１０ｄＢの場合、トレッド表面Ｔｓで反射した反射波の第１のピークＰ以外の第２のピークＱが表れ、さらに増幅率を１０ｄＢずつ増加させる毎に、図９（ｂ）乃至（ｅ）に示すように、第１ピークＰ，第２ピークＱ以外の波形も表れている。しかし、増幅された波形において、第１のピークＰ，第２のピークＱを除く部分は、厚さ測定におけるノイズと考えることができる。そこで、本実施形態では、反射波の増幅率を徐々に増加させて、増幅した反射波において第２のピークＱの反射強度が４０を超えたときの図９（ｃ）に示す増幅率３０ｄＢを採用する。よって、点Ａ１では、図９（ｃ）で示すように、トレッド厚さＤが５．３ｍｍのときは、増幅率を３０ｄＢとして設定する。
【００４４】
また、点Ａ３では受信した反射波を増幅することにより、図１０（ａ）に示すように、増幅率が１０ｄＢの場合、トレッド表面Ｔｓで反射した反射波の第１のピークＰ以外の第２のピークＱが表れ、さらに増幅率を１０ｄＢずつ増加させる毎に、図１０（ｂ）乃至（ｅ）に示すように、第１ピークＰ，第２ピークＱ以外の波形も表れている。しかし、点Ａの場合と同様に、増幅された波形において、第１のピークＰ，第２のピークＱを除く部分は、厚さ測定におけるノイズと考えることができるので、反射波の増幅率を徐々に増加させたときの反射波において第２のピークＱの反射強度が４０を超えたときの図１０（ｂ）に示す増幅率２０ｄＢを採用する。よって、点Ａ３では、図１０（ｂ）で示すように、トレッド厚さＤが２．８ｍｍのときは、増幅率を２０ｄＢとして設定する。
【００４５】
点Ａ２，点Ａ４，点Ａ５についても同様に反射波の増幅率を変化させて、第２のピークＱの反射強度が４０を超えるときの増幅率を探索し、点Ａ２では、図１１（ａ）に示すようにトレッド厚さＤが４．１ｍｍのときは増幅率を２４ｄＢ、点Ａ４では、図１１（ｂ）に示すように、トレッド厚さＤが２．５ｍｍのときは増幅率を１４ｄＢ、点Ａ５では、図１１（ｅ）に示すように、トレッド厚さＤが２．８ｍｍのときは増幅率を１８ｄＢとして設定する。
上記のように、異なるトレッド厚さＤを超音波測定により反射波の増幅に最適な増幅率を探索することにより増幅率−厚さデータマップを予め作成する。
【００４６】
図１２（ａ）は、スライダ６１Ｂに取り付けられた超音波探触子５９とレーザセンサ６３とによる測定の概念図、図１２（ｂ）は、探索子取付部６２Ｃに取り付けられた超音波探触子５９による測定の部分拡大図である。
超音波測定器５８は、測定制御装置１００と接続され、測定制御装置１００から出力される信号に基づいて動作する。具体的には、超音波測定器５８は、測定制御装置１００から出力される信号に基づいて超音波発生部２０８で超音波を発生させることで超音波探触子５９の発振部５９Ａから超音波を発振させ、受信部５９Ｂで受信した反射波を反射波増幅手段２０５に出力する。トレッド厚さＤの測定は、例えば、幅方向に４０点、周方向に７５箇所の合計３０００点で測定される。
【００４７】
超音波探触子５９は、例えば非接触式の探索子であって、測定面５９ａをトレッド表面Ｔｓに向けて測定位置がちょうど左主軸４１及び右主軸７１とを結ぶ軸線の鉛直下方に位置するように、探索子取付部６２Ｃに固定される。超音波探触子５９は、発振部５９Ａと受信部５９Ｂとを同一面上に備え、トレッド表面Ｔｓに向けて発振部５９Ａから超音波を発振し、トレッド表面ＴｓやタイヤＴを構成するベルト９４等の構成部材から反射した反射波を受信部５９Ｂにより受信する。超音波探触子５９は、超音波測定において、変位手段５７を駆動して測定面５９ａとトレッド表面Ｔｓとが所定距離離間するように設定される。具体的には、超音波探触子５９は、後述の形状測定手段４６のレーザセンサ６３により測定されたトレッド表面Ｔｓに対して所定距離離間した状態を維持しつつタイヤ幅方向に移動して超音波測定を行う。
【００４８】
よって、超音波探触子５９の発振部５９Ａから発振された超音波が液体３４を介してトレッド表面Ｔｓに対して略法線方向に伝播させることができるので、より、超音波を精度良くベルト表面９４ａに入射させ、反射した超音波を受信部５９Ｂで受信することができる。トレッド表面Ｔｓに対して垂直に発振された超音波は、液体３４を伝播して、まずトレッド表面Ｔｓにおいて反射した超音波が受信部５９Ｂで受信され、次にトレッド内部に伝播した超音波がベルト層のうち半径方向最外に位置するベルト表面９４ａによって反射した超音波が受信部５９Ｂで受信される。次に、測定位置において受信された反射波を超音波測定器５８の反射波増幅手段２０５で予め設定された増幅率で増幅し、厚さ算出手段２０６によりトレッド表面Ｔｓから最外に位置するベルト表面９４ａまでの厚さを算出するので正確なトレッド厚さＤを測定することができる。
【００４９】
形状測定手段４６は、スライダ６１Ｂの探索子支持アーム６２が固定される位置と同一位置に固定される。形状測定手段４６は、例えばレーザセンサ６３が適用され、探索子支持アーム６２が延長する側に測定方向を向け、略水平方向にレーザを照射する。レーザセンサ６３をスライダ６１Ｂの探索子支持アーム６２が固定される位置と同一位置に固定することにより、レーザセンサ６３により形状が測定される位置と、超音波探触子５９により超音波測定される位置とをタイヤ幅方向において同一の位置に設定することができる。また、左右リム体４２；７２に固定されたタイヤＴのトレッド表面Ｔｓにレーザセンサ６３からレーザを照射しながらスライダ６１Ｂとともにレーザセンサ６３をタイヤ幅方向に移動することによりトレッド表面Ｔｓの外形形状を測定することができる。なお、レーザセンサ６３からレーザをトレッド表面Ｔｓに照射しながら一方のタイヤ側面から他方のタイヤ側面までの間を移動させることにより、トレッド表面Ｔｓの外形形状を含むタイヤ外形形状を測定することができるので、タイヤＴの幅方向中心及び超音波測定により測定するトレッド表面Ｔｓの幅方向の範囲を設定することができる。形状測定手段４６で測定された外形形状は、測定制御装置１００の記憶部１３０と、超音波測定器５８の演算処理部２００に出力される。
【００５０】
図１３（ａ），（ｂ），（ｃ）は、超音波探触子５９によるトレッド厚さＤの測定動作を示す図である。
図１３（ａ）に示すように、超音波探触子５９は、タイヤＴを左右リム体４２；７２に着脱するときなど測定を行わないときには変位手段５７の動作により左本体４０側の待避位置に移動する。次に、図１３（ｂ）に示すように、左右リム体４２；７２にタイヤＴが固定されると、超音波探触子５９は、トレッド表面Ｔｓの一端側において測定面５９ａがトレッド表面Ｔｓに対して所定距離離間する測定準備位置に移動する。次に、図１３（ｃ）に示すように、超音波測定を行うために水槽３１を上昇させて、トレッド表面Ｔｓと超音波探触子５９とを液体３４に浸すことで超音波測定が開始される。超音波測定では、変位手段５７を制御して超音波探触子５９をトレッド表面Ｔｓに対して所定距離離間した状態を維持するように幅方向に変位させることで、円周方向の一つ位置におけるタイヤ幅方向のトレッド厚さＤの測定が行われる。なお、トレッド厚さＤを測定するタイヤＴの大きさが異なるときには、超音波探触子５９とトレッド表面Ｔｓとの距離が同一条件となるように変位手段５７を駆動して調整すれば良い。
【００５１】
測定制御装置１００は、トレッド厚さ測定装置１の動作を制御するコンピュータであり、演算処理手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭ，ＲＡＭ及びＨＤＤ、通信手段としてのインターフェイスを含み、記憶手段に格納されたプログラムに基づいてトレッド厚さＤの測定に係る動作を制御する。測定制御装置１００には、モニタ等の表示手段、キーボードやマウス等の入力手段が接続される。
【００５２】
図１４は、測定制御装置１００の制御ブロック図である。以下、測定制御装置１００によるトレッド厚さ測定装置１の制御動作について説明する。測定制御装置１００は、制御部１１０と、演算部１２０と、記憶部１３０とにより構成される。
制御部１１０は、タイヤ昇降装置２のタイヤ昇降機構１６の油圧シリンダ１８の伸縮を制御することでタイヤＴをタイヤ固定位置まで昇降させる制御と、タイヤ搭載部１５の傾斜を制御するスライダ３０の移動とを制御する。また、制御部１１０は、水槽昇降装置３の水槽昇降機構３２の油圧シリンダ１８の伸縮を制御して、水槽３１の昇降を制御する。また、制御部１１０は、タイヤ昇降装置２及び水槽昇降装置３を移動させるスライダ９の駆動源であるサーボモータ１１の回転を制御して、タイヤ昇降装置２及び水槽昇降装置３の位置を制御する。
【００５３】
また、制御部１１０は、リム体移動手段７３の移動体７６を移動させるサーボモータ７４の駆動を制御して、右リム体７２を左リム体４２方向に近接離間させることによりタイヤＴを固定、開放する制御と、内圧印加手段４４の圧力制御バルブ４８の動作を制御して、左右リム体４２；７２に固定されたタイヤＴに内圧を印加する制御と、排気バルブ５０の動作を制御して、タイヤＴに印加された内圧を開放する制御と、タイヤ回転手段４３のモータ５３の動作を制御して、タイヤＴの回転を制御する。
【００５４】
また、制御部１１０は、厚さ測定装置４５の変位手段５７の鉛直方向変位機構６０のサーボモータ６０Ｃ及び幅方向変位機構６１のサーボモータ６１Ｃとを制御して、超音波探触子５９を待機位置に移動させる制御と、トレッド表面Ｔｓに対して所定距離離間した測定準備位置に移動させる制御と、トレッド表面Ｔｓに対する距離を一定にしたまま、タイヤ幅方向へ移動させて超音波測定の測定移動をさせる制御と、超音波探触子５９から超音波を発振させるための超音波測定器５８による超音波の発振動作を制御する。
また、制御部１１０は、厚さ測定装置４５の変位手段５７の鉛直方向変位機構６０のサーボモータ６０Ｃ及び幅方向変位機構６１のサーボモータ６１Ｃとを制御して、形状測定手段４６のレーザセンサ６３による形状測定の動作を制御する。
【００５５】
演算部１２０は、記憶部１３０に記憶された外形形状Ｆのトレッド表面Ｔｓの形状に沿って厚さ測定装置４５の変位手段５７による超音波探触子５９の動作量を算出する。
記憶部１３０は、形状測定手段４６により測定された外形形状Ｆを記憶する。
【００５６】
以下、図１５乃至図１８を用いてトレッド厚さ測定装置１によるタイヤＴのトレッド厚さＤの測定工程について説明する。
トレッド厚さ測定装置１のタイヤ固定装置４に測定対象であるタイヤＴの固定から開始される。まず、図１５（ａ）に示すように、タイヤ昇降装置２のスライダ３０を移動させ、タイヤ搭載部１５を搬入側に傾斜させて、作業者によるタイヤＴの搬入準備を行う。次に、作業者がタイヤＴを搬入路のスロープに沿って転動させながらタイヤ搭載部１５に搭載する。次に、図１５（ｂ）に示すように、スライダ３０を移動させてタイヤ搭載部１５を水平にしてタイヤＴが自立するように搭載する。次に、図１５（ｃ）に示すように、タイヤ昇降機構１６の油圧シリンダ１８を縮短させることでリンク片２１；２２の車輪２１Ａ；２２Ａを長孔１９Ｂ；２０Ｂに沿って移動させてタイヤ搭載部１５を上昇させる。詳細には、タイヤＴの中心と左右リム体４２；７２の軸心とが一致する高さまでタイヤＴを上昇させる。
【００５７】
次に、移動体７６を左本体４０側に移動させて右リム体７２を左リム体４２に近接させてタイヤＴのビード部を左右リム体４２；７２の段部５１；８１のいずれかに密着させる。次に、内圧印加手段４４を動作させてタイヤＴ内にタイヤ使用時の所定内圧となるように空気を供給する。これにより、タイヤＴは、使用状態の形状で左右リム体４２；７２に固定される。
【００５８】
次に、図１６（ａ）に示すように、タイヤ昇降機構１６の油圧シリンダ１８を縮短させてタイヤ搭載部１５を最低位の位置まで下降させる。次に、厚さ測定装置４５の鉛直方向変位機構６０及び幅方向変位機構６１を駆動して、超音波探触子５９を測定準備位置に配置する（図１３（ａ）参照）。この状態において、超音波探触子５９は、タイヤ幅方向に移動してもタイヤＴに衝突しない。次に、幅方向変位機構６１のみを駆動して、形状測定手段４６のレーザセンサ６３をタイヤ幅方向に移動させてトレッド表面Ｔｓの形状を測定した後に、幅方向変位機構６１のスライダ６１Ｃを超音波探触子５９の待機位置に戻す。レーザセンサ６３により測定された外形形状Ｆは、測定制御装置１００の演算部１２０と、超音波測定器５８の演算処理部２００に出力され、超音波測定によりトレッド厚さＤを測定するための測定範囲の設定と、超音波測定により受信された反射波の増幅率の設定とがなされる。超音波測定器５８の演算処理部２００では、溝底位置特定手段２０１により外形形状Ｆからタイヤ円周方向に延長する溝Ｍ１〜Ｍ６の溝底Ｎ１〜Ｎ６の位置が特定される。次に、深さ推定手段２０２により記憶部２０７に記憶されたタイヤ設計データと、溝底特定手段２０１により特定された溝底Ｎ１〜Ｎ６の位置とに基づいて、溝底Ｎ１〜Ｎ６からベルト表面９４ａまでの深さを推定する。次に、厚さ予測手段２０３により、形状測定手段４６により測定されたトレッド表面Ｔｓの外形形状Ｆと、深さ推定手段２０２により推定された溝底Ｎ１〜Ｎ６に対するベルト表面９４ａの深さとに基づき、トレッド表面Ｔｓからベルト表面９４ａまでの予測厚さＤｐを算出する。次に、増幅率設定手段２０４により厚さ予測手段２０３で予測された予測厚さＤｐに基づいて、タイヤ幅方向に設定された測定位置に対応する予測厚さＤｐを個別に設定し、この予測厚さＤｐに対応する増幅率を後述の増幅率‐厚さデータマップから個別に設定し、反射波増幅手段２０５に出力する。
【００５９】
次に、スロープを下降させた後に、図１６（ｂ）に示すように、タイヤ昇降装置２と水槽昇降装置３とを移動させるサーボモータ１１に信号を出力してスライダ９をタイヤ搬入側に移動させ、タイヤ固定装置４にタイヤＴを固定するときのタイヤ昇降装置２の昇降位置と同位置に水槽昇降装置３を移動させる。つまり、タイヤ昇降装置２と水槽昇降装置３とを入れ替えるようにスライダ９を移動させる。次に、図１６（ｃ）に示すように、水槽昇降装置３の水槽昇降機構３２の油圧シリンダ１８を駆動して水槽３１を上昇させる。当該上昇動作により、トレッド表面Ｔｓと超音波探触子５９とが液体３４に浸される。
【００６０】
次に、幅方向変位機構６１を駆動して、超音波探触子５９をタイヤ幅方向における測定準備位置から測定終了位置まで移動させてトレッド厚さＤの測定を行う。具体的には、形状測定手段４６により測定された外形形状Ｆに基づいて設定された超音波測定による測定範囲から幅方向における超音波による測定位置を設定し、超音波探触子５９を測定準備位置から測定終了位置まで移動させながら上記測定位置において超音波を発振させて反射波を受信し、超音波測定器５８を介して測定制御装置１００に反射波を測定位置毎に出力する。受信された反射波は、反射波増幅手段２０５により各測定位置毎に設定された増幅率で増幅し、増幅された反射波が厚さ算出手段２０６に出力される。増幅された反射波は、厚さ算出手段２０６によりトレッド表面Ｔｓにおいて反射した反射波の第１のピークＰと、ベルト表面９４ａにおいて反射した反射波の第２のピークＱとが検出され、第１のピークＰと第２のピークＱとの時間差を算出した後に、トレッドゴムの超音波の伝播速度に時間差を乗じることでトレッド厚さＤが算出される。算出されたトレッド厚さＤは、記憶部２０７に出力され、測定位置とトレッド厚さＤとが紐付けされて記憶部２０７に記憶される。
【００６１】
次に、周方向の一つの位置における幅方向のトレッド厚さＤの測定が終了すると、タイヤＴを所定角度回転させて、再び、超音波探触子５９をタイヤ幅方向に測定開始位置から測定終了位置まで移動させ、タイヤ円周方向に所定角度位置ずれした位置におけるタイヤ幅方向のトレッド厚さＤを測定する。上記工程をタイヤ１周分行なうことにより、タイヤ一本当たりのトレッド厚さＤの測定が終了する。
【００６２】
次に、タイヤＴ１周分のトレッド厚さＤの測定が完了すると、図１７（ａ）に示すように、水槽昇降装置３の水槽昇降機構３２を駆動して水槽３１を最下位の位置まで下降させた後に、超音波探触子５９を待機位置に移動させる。次に、タイヤ回転手段４３のモータ５３を所定回転回転させつつ排気バルブ５０を開放してタイヤＴ内の空気を排出する。次に、タイヤ表面Ｔｓの乾燥が終了すると、図１７（ｂ）に示すように、サーボモータ１１を駆動することでスライダ９とともに水槽昇降装置３を搬入方向下流側に移動させて、タイヤ昇降装置２と水槽昇降装置３とを入れ替える。詳細には、トレッド厚さＤ測定において水槽昇降装置３が位置していた位置にタイヤ昇降装置２を移動させる。次に、図１７（ｃ）に示すように、タイヤ昇降装置２のタイヤ昇降機構１６を駆動して、タイヤ搭載部１５を上昇させてタイヤ下面に当接させるとともに、タイヤ内の空気を脱気して右リム体７２をタイヤＴから離間させる。
【００６３】
次に、図１８（ａ）に示すように、タイヤＴをタイヤ搭載部１５に支持させた状態でタイヤ昇降機構１６を駆動してタイヤＴをタイヤ搭載部１５とともに最下位まで下降させる。次に、図１８（ｂ）に示すようにスライダ３０を搬入側に移動させてタイヤ搭載部１５をを搬入側に傾斜させてタイヤＴを搬出する。
【００６４】
以上、説明したように、超音波探触子５９によりトレッド厚さＤの測定を行う前に、使用済みタイヤにおいてトレッドに残るゴム厚差に応じて、受信される反射波の増幅率を予め設定しておくことにより、ゴム厚さによる反射波の減衰の影響を受けることなく安定的な反射波を取得することが可能となる。即ち、反射波の増幅率をトレッドに残るゴム厚差に応じて変化させることにより、トレッド表面Ｔｓにおいて反射した反射波と、ベルト表面９４ａにおいて反射した反射波とを正確に検出することが可能となるので、トレッド表面Ｔｓから最外に位置するベルト９４までのトレッド厚さＤを正確に測定することができる。また、超音波によりトレッド表面Ｔｓから最外に位置するベルト９４までのトレッド厚さＤを測定しているので、最外に位置するベルト９４の素材の異動にかかわらずトレッド表面Ｔｓから最外のベルト表面９４ａまでのトレッド厚さＤを正確に測定することができる。
よって、タイヤＴをリトレッドするときに、本発明に係るトレッド厚さ測定装置１によりトレッド厚さＤを測定することで、最外に位置するベルト９４の素材に関わらず、タイヤＴを傷つけることなくバフ掛けするときのバフ量を正確に設定することができる。なお、バフ量とは、最外に位置するベルト９４から所定厚さ残すようにトレッドを切削する厚さである。
【００６５】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は、上記実施の形態に記載の範囲に限定されず、上記実施の形態に多様な変更又は改良を加えることが可能である。
例えば、図１９（ａ），（ｂ）に示すように、トレッド厚さ測定装置１における厚さ測定装置４５を構成することも可能である。図１９（ａ）は、トレッド厚さ測定装置１における厚さ測定装置４５の他の形態の側面図、図１９（ｂ）は、平面図である。同図において同一構成については、上記実施形態と同一の符号を用いて説明する。
図１９（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態の厚さ測定装置４５は、タイヤ固定装置４の左本体４０と右本体７０とが互いに対向する壁面４０ａ；７０ａに掛け渡される支持部材６４に取り付けられる。支持部材６４は、直線的に延長する棒状部材であって、水槽昇降装置３を待機位置から昇降位置に移動させたときに、水槽が衝突しない高さに水平に架設される。
【００６６】
厚さ測定装置４５は、トレッド厚さＤを測定する超音波探触子５９と、超音波探触子５９をタイヤ幅方向に移動可能にする幅方向変位機構６０と、超音波探触子５９をタイヤ近接方向に移動可能にする鉛直方向変位機構６１と、タイヤＴの外形形状を測定する形状測定手段４６とにより概略構成される。
幅方向変位機構６０は、例えば、ガイドレール６０Ａとスライダ６０Ｂとサーボモータ６０Ｃとを備えるリニアガイドが適用される。ガイドレール６０Ａは、支持部材６４の延長方向に沿って設けられ、左本体４０の壁面４０ａから右本体７０の７０ａに略到達する長さを有し、内部に図外のボールネジ機構を備える。スライダ６０Ｂは、ボールネジ機構のボールナットに固定され、ボールナットがボールネジに沿って移動することで、スライダ６０Ｂもガイドレール６０Ａに沿って移動する。サーボモータ６０Ｃは、ボールネジ機構のボールネジの一端と接続され、サーボモータ６０Ｃの回転力がボールネジに伝達される。また、サーボモータ６０Ｃは、測定制御装置１００と接続され、測定制御装置１００から出力される信号に基づいて回転する。
よって、サーボモータ６０Ｃは、測定制御装置１００から出力される信号に基づいて回転することで、ボールネジを回転させ、スライダ６０Ｂをガイドレール６０Ａの延長方向に沿って移動させる。
【００６７】
鉛直方向変位機構６１は、例えば、ガイドレール６１Ａとスライダ６１Ｂとサーボモータ６１Ｃとを備えるリニアガイドが適用される。ガイドレール６１Ａは、ガイドレール６０Ａの延長方向に対して直交するようにスライダ６０Ｂに取り付けられる。ガイドレール６１Ａは、ガイドレール６０Ａに対して上下方向に延長して突出する。つまり、ガイドレール６１Ａは、延長方向を鉛直上下方向に向けてスライダ６０Ｂに取り付けられる。また、ガイドレール６１Ａは、内部に図外のボールネジ機構を備える。スライダ６０Ｂは、ボールネジ機構のボールナットに固定され、ボールナットがボールネジに沿って移動することで、スライダ６１Ｂもガイドレール６１Ａに沿って上下方向に移動する。サーボモータ６１Ｃは、ボールネジ機構のボールネジの一端と接続され、サーボモータ６１Ｃの回転力がボールネジに伝達される。また、サーボモータ６１Ｃは、測定制御装置１００と接続され、測定制御装置１００から出力される信号に基づいて回転する。
よって、サーボモータ６１Ｃは、測定制御装置１００から出力される信号に基づいて回転し、ボールネジを回転させることで、スライダ６１Ｂがガイドレール６１Ａの延長方向に沿って移動する。
【００６８】
スライダ６１Ｂには超音波探触子５９を取り付ける探触子支持アーム６２が固定される。探触子支持アーム６２は、スライダ６１Ｂから水平方向に延長する水平延長部６２Ａと、水槽３１の枠３１Ａを跨ぐように回避する回避部６２Ｂと、再び水平方向に延長する探触子取付部６２Ｃとからなり、探触子取付部６２Ｃの先端が左主軸４１及び右主軸７１との軸心Ｃ鉛直下方近傍まで延長する。なお、探触子支持アーム６２の形状は上記に限らず、トレッド厚さＤの超音波測定時に水槽３１やタイヤＴと衝突しないように構成されれば良い。探触子取付部６２Ｃの先端には、超音波探触子５９が取り付けられる。
超音波探触子５９は、発振部５９Ａと受信部５９Ｂとを有する測定面を上方、かつ、発振部５９Ａ及び受信部５９Ｂによる測定位置を略左右主軸４１；７１の軸心Ｃを通る鉛直線の延長上となるように、探触子取付部６２Ｃに取り付けられる。
【００６９】
形状測定手段４６には、上記実施形態と同様にレーザセンサ６３が適用される。レーザセンサ６３は、照射するレーザがタイヤ搬入方向と平行、かつ、左右主軸４１；７１の軸心Ｃと交差するようにガイドレール６１Ａの上端に取り付けられ、タイヤ固定装置４に固定されたタイヤＴの半径方向と一致するようにトレッド表面Ｔｓにレーザを照射する。
【００７０】
よって、厚さ測定装置４５は、形状測定手段４６であるレーザセンサ６３からトレッド表面Ｔｓにレーザを照射しつつ幅方向変位機構６０を動作させることによりトレッド表面Ｔｓの外形を測定することができる。また、レーザセンサ６３が照射するレーザの角度を鉛直線に対して既知の角度θで交差するように設定しておくことで、レーザセンサ６３により測定された外形形状を超音波探触子５９によりトレッド厚さＤを測定するときの位置に容易に対応させることができる。即ち、トレッド表面Ｔｓの円周方向において、レーザセンサ６３により外形形状を測定する位置は、超音波探触子５９がトレッド厚さＤを測定する位置に対して、常にタイヤＴに対して一定であることから、超音波探触子５９の測定する位置とレーザセンサ６３の測定する位置とを既知に設定しておくことで、レーザセンサ６３により測定された外形形状のデータを超音波探触子５９により測定されたトレッド厚さＤとの対応関係を正確に紐付けすることができる。
【００７１】
以下、本実施形態によりトレッド厚さＤを測定する工程について説明する。なお、タイヤ昇降装置２及び水槽昇降装置３に関する動作については、上記実施形態と同一のため、測定に関する動作のみについて説明する。
本実施形態では、まず、タイヤ固定装置４に固定されたタイヤＴに対して水槽昇降装置３を上昇させる前に、タイヤＴを回転させて、トレッド表面Ｔｓの周方向に設定される超音波探触子５９によるトレッド厚さＤの測定位置において形状測定手段４６をタイヤ幅方向に移動させて、トレッド表面Ｔｓの外形形状を予め形状測定手段４６により測定する。このとき、超音波探触子５９は、トレッド表面Ｔｓと接触しない位置に待機させる。
次に、水槽昇降装置３を上昇させてトレッド表面Ｔｓを液体３４内に浸し、超音波探触子５９をトレッド表面Ｔｓに対して所定距離離間して配置する。次に、トレッド表面Ｔｓの周方向に設定される測定位置において、超音波探触子５９をタイヤ幅方向に移動させることでトレッド表面Ｔｓからベルト表面９４ａまでの厚さを測定する。
次に、周方向の一つの位置における幅方向のトレッド厚さＤの測定が終了すると、タイヤＴを所定角度回転させて、再び、超音波探触子５９をタイヤ幅方向に測定開始位置から測定終了位置まで移動させ、タイヤ円周方向に所定角度位置ずれした位置におけるタイヤ幅方向のトレッド厚さＤを測定する。上記工程をタイヤ１周分行うことにより、タイヤ一本当たりのトレッド厚さＤの測定が終了する。
【００７２】
本実施形態のように、超音波探触子５９をタイヤ幅方向及びタイヤ近接方向に移動可能に構成することで、タイヤＴのトレッド厚さＤを幅方向に測定できるとともに、異なる外径のタイヤＴに対して超音波探触子５９からトレッド表面Ｔｓまでの距離を一定にすることができる。また、形状測定手段４６により測定されたトレッド表面Ｔｓのタイヤ幅方向の外形形状に基づいて、超音波探触子５９をトレッド表面Ｔｓまでの距離を一定に保ったまま測定することが可能となるので、精度の良い測定を行うことができる。
【００７３】
また、本実施形態では、タイヤ周方向のトレッド厚さＤの測定位置におけるトレッド表面Ｔｓの外形形状を形状測定手段４６により予め測定した後に、トレッド厚さＤを測定するとして説明したが、形状測定手段４６により外形形状を測定した後に、外形形状の測定位置に対する超音波探触子５９の測定位置の位置ずれ角度３６０°−θ分タイヤをタイヤ回転方向に回転させて、トレッド厚さＤを測定するようにして測定するようにしても良い。
【００７４】
上記実施形態で示したタイヤＴの構造は、一例であって、全てのベルト層が非磁性体のベルトコードにより形成されたものであっても良く、また、全てのベルト層が、例えばスチールコードからなる磁性体のベルトコードにより形成されるものであっても良い。即ち、本発明のトレッド厚さ測定方法によれば、タイヤＴが有するベルト層を構成するベルトの素材に関わらず、トレッド表面Ｔｓから最外ベルト９４ａまでのトレッド厚さＤを測定することができる。
【００７５】
また、上記実施形態では、タイヤＴをラジアル構造として説明したが、ラジアル構造に限らずバイアス構造のタイヤであってもトレッド厚さを測定することができる。即ち、トレッド厚さを測定する測定対象のタイヤがバイアスタイヤの場合、上記実施形態のベルトをカーカスプライとして置き換えることにより、トレッド表面からタイヤ半径方向の最外に位置するカーカスプライ表面までのトレッド厚さを測定することができる。
【符号の説明】
【００７６】
２ タイヤ昇降装置、３ 水槽昇降装置、４ タイヤ固定装置、８ レール、
９ スライダ、１５ タイヤ搭載部、１６ タイヤ昇降機構、３１ 水槽、
３２ 水槽昇降機構、４２；７２ リム体、４３ タイヤ回転手段、
４４ 内圧印加手段、４５ 厚さ測定装置、４６ 形状測定手段、
５８ 超音波測定器、５９ 超音波探触子、９４ ベルト、９４ａ ベルト表面、
１００ 測定制御装置、２００ 演算処理部、２０１ 溝底位置特定手段、
２０２ 深さ推定手段、２０３ 厚さ予測手段、２０４ 増幅率設定手段、
２０５ 反射波増幅手段、２０６ 厚さ算出手段、２０７ 記憶部、
２０８ 超音波発生部、Ｔ タイヤ、Ｔｓ トレッド表面。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体に浸されたトレッド表面に超音波を発振して反射波を受信することにより、トレッド表面からタイヤ内における半径方向最外に位置するベルト表面までの厚さを測定するトレッド厚さ測定方法であって、
トレッド表面の外形形状を測定する形状測定工程と、
前記形状測定工程により得られた外形形状からタイヤ円周方向に延長する溝の溝底を特定する溝底位置特定工程と、
前記溝底位置特定工程により特定された溝底と、予め作成されたタイヤ設計データとから溝底からベルト表面までの深さを推定する深さ推定工程と、
前記溝底位置特定工程により特定された溝底から前記外形形状におけるトレッド表面までの厚さと、前記深さ推定工程により推定された溝底からベルト表面までの深さとの関係から前記トレッド表面から前記ベルト表面までの予測厚さを算出する厚さ予測工程と、
前記受信した反射波の増幅率を前記予測厚さに応じて予め設定された増幅率‐厚さデータマップにより設定する増幅率設定工程とを備えたことを特徴とするトレッド厚さ測定方法。
【請求項２】
超音波を発振する距離をトレッド表面に対して一定に保ちながらトレッド厚さを測定する超音波測定工程をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のトレッド厚さ測定方法。
【請求項１】
液体に浸されたトレッド表面に超音波を発振して反射波を受信することにより、トレッド表面からタイヤ内における半径方向最外に位置するベルト表面までの厚さを測定するトレッド厚さ測定方法であって、
トレッド表面の外形形状を測定する形状測定工程と、
前記形状測定工程により得られた外形形状からタイヤ円周方向に延長する溝の溝底を特定する溝底位置特定工程と、
前記溝底位置特定工程により特定された溝底と、予め作成されたタイヤ設計データとから溝底からベルト表面までの深さを推定する深さ推定工程と、
前記溝底位置特定工程により特定された溝底から前記外形形状におけるトレッド表面までの厚さと、前記深さ推定工程により推定された溝底からベルト表面までの深さとの関係から前記トレッド表面から前記ベルト表面までの予測厚さを算出する厚さ予測工程と、
前記受信した反射波の増幅率を前記予測厚さに応じて予め設定された増幅率‐厚さデータマップにより設定する増幅率設定工程とを備えたことを特徴とするトレッド厚さ測定方法。
【請求項２】
超音波を発振する距離をトレッド表面に対して一定に保ちながらトレッド厚さを測定する超音波測定工程をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のトレッド厚さ測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１３−１０４７９２（Ｐ２０１３−１０４７９２Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４９０７７（Ｐ２０１１−２４９０７７）
【出願日】平成２３年１１月１４日（２０１１．１１．１４）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１４日（２０１１．１１．１４）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
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