JP2004351810A - 帯状シート材の側縁位置の監視装置及び監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】帯状シート材に色の違いや、標識用着色部を設けることなく、帯状シート材の縁または横方向の位置を確実に、かつ自動的に監視することができるものを提供する。
【解決手段】タイヤ成形ドラム３上にあるベルトプライ４０の側縁４４、及びこれより外側にあるカーカスプライ５０の側縁５４を横切るように、レーザーマーカー２１を用いて、明線２５を形成し、ＣＣＤカメラ２２でこの明線２５を撮像する。ここで、レーザーマーカー２１及びＣＣＤカメラ２２が、明線２５から見て、互いにドラム周方向の逆側へと傾斜して配されており、撮像された明線２５’には、側縁４４，５４の段差に対応する段差部４４’，５４’が現れる。これら段差部から側縁４４，５４の位置を特定するとともに、所定位置からのズレ量を求める。また、タイヤ１周分のデータから全体的な位置ズレ量及び蛇行量を求める。これらの値に基づき不良であると判定した場合には、警報を発する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルトプライまたはカーカスプライ等の帯状のシート材を、タイヤ成形ドラムやこれに供給するためのコンベアベルト上に配置したり、帯状シート材同士を重ねて貼り合わせるにあたり、帯状シート材の側縁の位置を監視する装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の空気入りタイヤを製造するには、ゴム等からなる帯状シート材が所定の位置で組み合わされ、貼り合わされる。タイヤ成形ドラム等に帯状シート材をセットする場合、帯状シート材の横方法への位置ズレを小さくする必要があり、また、蛇行を小さくする必要がある。
【０００３】
そのため、成形作業員が目視またはテレビカメラを用いて確認を行うか、または、成形後の半製品について位置ズレを計測して、セット条件のフィードバックや不良品の排除を行うということが一般に行われていた。
【０００４】
しかし、このような方式であると、作業コストが増大する他、リアルタイムの精確な計測と迅速なフィードバックが困難であるといった問題がある。特には、黒色ゴム部材同士の境界を正確に捉えるのが困難であるという問題がある。
【０００５】
そこで、貼り合わせる帯状シート材の色を互いに異なるものとすることや（特許文献１）、帯状シート材の中央に白線を設けておき画像センサーで取得した画像データを制御装置で処理すること（特許文献２）などが提案されている。
【０００６】
また、センター部分にＶ字溝を有するトレッド用の帯状シート材について、該Ｖ字溝とローラーのノッチとの位置合わせ状況を、反射光センサーで確認するという方法も提案されている（特許文献３）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−９０７２１号公報
【０００８】
【特許文献２】特開平５−２２９０３２号公報
【０００９】
【特許文献３】特開平７−４０４６３号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ゴム部材の表面の色を違えたり標識用の線状着色部を設けようとすると、そのためのコスト増加、または、接着性能の低下の原因となる。また、ノッチとＶ字溝との位置合わせは、トレッドゴムを搬送するという特定の場合にしか適用できない。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、自動成形機等において、色の違いや、標識用着色部を設けずに、帯状シート材の縁または横方向の位置を確実に、かつ自動的に監視することのできる監視装置及び監視方法を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の空気入タイヤ製造用の監視装置は、帯状シート材を、ドラム面またはコンベア面上に配置するか、または互いに貼り合わせる際、該帯状シート材の側縁の位置が所定位置からずれるのを監視するための監視装置であって、帯状シート材の側縁を横切る明線を形成するように光の照射を行う明線状照光器と、この明線を捉える撮像器と、撮像された明線の形状から前記側縁の位置を特定するための処理装置とからなり、前記明線状照光器と前記撮像器とは、前記明線の個所から見て、前記帯状シート材の長手方向への有意な角度をなすように配置されており、これにより、前記撮像された明線が、前記側縁の段差に対応する段差部をなし、前記処理装置が、撮像された明線の形状を、予め登録されたパターンと比較することにより、前記側縁の位置を特定することを特徴とする。
【００１３】
上記構成により、帯状シート材に色の違いや、標識用着色部を設けることなく、帯状シート材の縁または横方向の位置を確実に、かつ自動的に監視することができる。また、比較的簡単な画像処理でもって、確実な位置の特定を行うことができる。
【００１４】
好ましくは、前記処理装置が、タイヤ全周に相当する領域にわたって前記側縁の位置についてのデータを収集し、これにより、タイヤ全周にわたる範囲での横ズレと蛇行の量を算出する。
【００１５】
これにより、タイヤ全周分の帯状シート材、または一つのリング帯状シート材について、良否または優劣の総合的な判定を容易に行うことができ、これに基づき帯状シート材の供給や貼り付け等の条件について、容易に最適化することができる。
【００１６】
好ましい態様においては、複数の帯状シート材を互いに貼り合わせる工程を監視すべく、前記処理装置が、重ね合わされた複数の帯状シート材の側縁の位置を同時に特定する。
【００１７】
本発明の空気入タイヤ製造用の監視方法は、帯状シート材を、ドラム面またはコンベア面上に配置するか、または互いに貼り合わせる際、該帯状シート材の側縁の位置が所定位置からずれるのを監視する方法であって、帯状シート材の側縁を横切る明線を形成するように光の照射を行うとともに、この光の照射方向に対して、前記帯状シート材の長手方向への有意な角度をなす方向から該明線を撮像し、この撮像された明線の形状をパターン処理することにより前記側縁の位置を特定することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例について、図１〜３を用いて説明する。図１は、実施例の側縁位置監視装置の模式的な構成図であり、図２は、その要部の構成を模式的に示す側面図である。また、図３は、重ね合わされた帯状シート材についての模式的な積層断面図である。
【００１９】
側縁位置監視装置１００は、タイヤ成形ドラム３のドラム面３１に近接して配されたレーザーマーカー２１及びＣＣＤカメラ２２と、コンピューター１とからなる。
【００２０】
タイヤ成形ドラム３には、カーカスプライ５０が巻き付けられた上に、多数の短冊状シート部材４１からなるベルトプライ４０が既に巻き付けられている。カーカスプライ５０やベルトプライ４０は、ドラム面３１上への貼り付けの操作の際に、横方向（トレッド幅方向）に位置ズレ及び蛇行（だこう）を生じることがあり、これにしたがい、カーカスプライ５０の側縁５４やベルトプライ４０の側縁４４に、位置ズレや蛇行を生じることがある。この位置ズレ等の量が、ある許容限界を超えるとタイヤ成形用半製品が不良品となる。
【００２１】
各短冊状シート部材４１は、スチールコード入りであり、ドラム周方向すなわちタイヤ周方向に対して略一定角度をなすように配され、該ドラム周方向へと、互いに継ぎ合わされている。
【００２２】
短冊状シート部材４１同士の継ぎ合わせは、短冊状シート部材４１の縁部を重ね合わせて貼り合わせることで行っており、このようなジョイント部４２では、シート厚みが他の部分の略２倍となっている。継ぎ合わせが不良の場合、ジョイント部４２の幅すなわちジョイント代（しろ）が極端に小さくなったり、または、口開き部４３が生じる。
【００２３】
短冊状シート部材４１同士の継ぎ合わせは、タイヤ成形ドラム３に巻き付けられたカーカスプライ５０上に、短冊状シート部材４１を一つ一つ貼り付けつつ行うこともできる。しかし、コンベアベルト上で継ぎ合わせてからタイヤ成形ドラム３に巻き付ける方が、工程上有利な場合が多い。
【００２４】
短冊状シート部材４１同士の継ぎ合わせの際に横方向（トレッド幅方向）に短冊状シート部材４１がずれることがあり、これによっても、ベルトプライ４０の側縁４４の位置が、横方向にずれることがある。
【００２５】
以上の説明において、ベルトプライ４０が短冊状シート部材４１からなるものとしたが、長尺シート部材として成形されてタイヤ成形ドラム３に巻き付けられれるのであっても、全く同様である。
【００２６】
なお、図示の実施例では、ベルトプライ４０の側縁４４を覆うように、「エッジテープ」（片面粘着テープ）５５が貼り付けられて、該側縁４４付近の浮きが生じるのを防止している。
【００２７】
タイヤ成形ドラム３は、定速モーター３５により駆動され、その定常運転時には、一定の速度で回転する。
【００２８】
レーザーマーカー２１は、カーカスプライの側縁５４及びベルトプライの側縁４４を横切る線状の個所に赤色レーザー光を照射して明線２５を形成する。
【００２９】
レーザーマーカー２１は、図２の側面図において、明線２５の個所から見て、タイヤ成形ドラム３の回転方向前方へと傾斜して配置されている。また、ＣＣＤカメラ２２は、明線２５の個所から見て、タイヤ成形ドラム３の回転方向後方へと傾斜して配置されている。したがって、レーザーマーカー２１からの明線２５を形成する照射光と、明線２５からＣＣＤカメラ２２への反射光とは、図２に示すように、横方向すなわちドラム軸方向から見て、かなり大きな角度をなしている。この角度は、例えば６０〜１４０°である。
【００３０】
そのため、図１中に示すように、ＣＣＤカメラ２２により撮像された明線２５の画像２５’は、カーカスプライの側縁５４と、ベルトプライの側縁４４とにそれぞれ対応する段差部５４’及び４４’を成している。
【００３１】
ＣＣＤカメラ２２に接続するコンピューター１は、例えば通常のノートパソコンや工程制御用マイコン装置といった汎用で安価なものである。コンピューター１の演算処理部（ＣＰＵ）１０は、コンピューター１の起動時に、メモリー１６から処理プログラムを読み込み、複数の処理演算部を成す。
【００３２】
コンピューター１には、ＣＣＤカメラ２２からの画像信号を増幅するためのアンプ１９が付属する。増幅されたアナログ信号としての画像信号は、コンピューター１のサンプリング処理部１２により、内蔵クロック１１の周波数を用いて一定の時間間隔でサンプリングされる。
【００３３】
なお、このサンプリングは、タイヤ成形ドラム３が一定の速度で回転していることを確認してから開始する。これにより、サンプリング間隔ごとのドラムの周方向変位が一定になり、サンプリング処理数がドラム周方向の位置を表すこととなる。
【００３４】
次いで、このようにサンプリングされた画像データは、フィルタリング処理部１３にて、明線２５以外の背景、及び、タイヤ成形ドラム３の振動等に起因するノイズが除去される。
【００３５】
特には、エッジテープ５５の側縁５６やジョイント部４２に起因するノイズが除去される。これらのノイズは、前回または所定回数前にサンプリングした位置データからの差分が大きいものを除去することにより除去することができる。これは、次の理由による。エッジテープ５５は、通常、蛇行の程度がベルトプライの側縁４４やカーカスプライの側縁５４に比べて格段に大きく、したがって、差分（変化率）をとると格段に大きくなる。また、ジョイント部４２は、ドラム周方向に対して必ず、ある程度の角度を成しているので、やはり、横方向の位置の変化率が格段に大きくなっている。
【００３６】
ここで、変化率が所定値以内かどうかを判断するにあたり、前回及び所定回数前のサンプリング値との比較により総合的に判断することもできる。例えば、前回のサンプリング値との差がたまたま小さくとも、前々回のサンプリング値との差が大きいものは除外するというふうにノイズ除去処理を行うこともできる。
【００３７】
なお、変化率が所定値より大きいものを除去する処理は、変化率が所定値以内ものだけを残す処理であり、すなわち、前回または所定回数前のサンプリング時とほぼ同様の位置に現れるものを測定対象の側縁５４，４４と判断するということである。
【００３８】
このように得られた階段状折れ線のデータが、図１に示す例において、モニター６の画面に表示されている。
【００３９】
そして、折れ線比較部１４にて、階段状折れ線のデータが、予め登録された階段状折れ線のモデルパターンと比較される。このモデルパターンは、カーカスプライの側縁５４及びベルトプライの側縁４４がいずれも所定の位置にある場合に得られる階段状折れ線のデータである。このようなモデルパターンとの比較により、各側縁４４，５４の位置が特定されるとともに、それぞれの位置ズレについての数値データが得られる。
【００４０】
このように得られた各側縁４４，５４，５６の位置、及び、所定位置からの位置ズレ量についての数値データが、ドラム１周分、一旦、メモリー１６に格納される。
【００４１】
積算データ処理部１５では、メモリー１６に格納されたドラム１周分の数値データから、各側縁４４，５４，５６についての全体的な位置ズレの程度を表す平均位置ズレ量Ｘ、及び全体的な蛇行の程度を表す蛇行量Ｒを求める。
【００４２】
平均位置ズレ量Ｘは、例えば、各位置ズレ数値の加算平均により求めることができる。また、蛇行量Ｒは、例えば、位置ズレ数値の変化率（差分）を、２乗して積算した上で平方根をとることにより求めることができる。
【００４３】
下記表１には、位置ズレについての数値データ、及び、これらより得られた平均位置ズレ量Ｘ、及び蛇行量Ｒについて模式的に示す。
【００４４】
【表１】１周分のデータからの位置ズレ量及び蛇行量

良否判定部１８では、予め入力部１７を通じて入力された判定基準に基づき、上記平均位置ズレ量Ｘ及び蛇行量Ｒついてのデータから、ベルトプライ４０についての良否判定を行う。そして、判定の結果をコンピューター１のモニター６に表示する。判定の結果の表示は良否のいずれかのみ、または、評価値や等級分けにより行うことができる。
【００４５】
判定の結果が不良である場合は、警報装置により警告を発する。自動化による無人運転で成形及び計測を行う場合に、監視員に通報し、不良品を工程から排除して、廃棄または貼り付け工程等のやり直しを行うようにする。
【００４６】
図４の側面図には、変形例の側縁位置監視装置１００’について、要部のみ模式的に示す。変形例では、レーザーマーカー２１が、明線２５から見て、ドラム周方向（カーカスプライ５０等の長手方向）へと傾斜しておらず、側面図で見た場合に、明線２５から見てドラムの放射方向、すなわち明線２５近傍のドラム面の垂線上に位置する。
【００４７】
この場合も、ＣＣＤカメラ２２が、明線２５から見てドラム周方向へと充分に傾斜して配置されているため、側面図で見た場合に、レーザーマーカー２１とＣＣＤカメラ２２との間に充分な角度が確保されている。そのため、側縁４４，５４の個所の段差を、明線２５の段差として撮像し、側縁４４，５４の位置を充分な精度で特定することができる。
【００４８】
以上に説明した実施例及び変形例によると、いずれも黒色であるカーカスプライ５０及びベルトプライ４０の側縁５４，４４の位置を容易に計測することができ、これに基づき、成形品の良否を容易に判定することができる。特に、レーザーマーカーにより、側縁５４，４４の個所で段差を有する明線２５を形成することで、汎用のＣＣＤカメラと、汎用パソコンやマイコンといった簡単な構成のコンピュータ装置とでもって、正確な測定を行うことができる。
【００４９】
また、タイヤ成形ドラム３を一定速度で回転しつつ、内蔵クロックを用いたサンプリングを行うことにより、ロータリーパルスエンコーダーといった比較的コストの大きい回転量検出装置を省くことができる。また、エッジテープ、または、短冊状シート部材のジョイント部に起因するノイズを簡単な方法で除去することにより、測定エラーを防止することができる。
【００５０】
上記実施例においては、カーカスプライ５０及びベルトプライ４０の一方の側縁についてタイヤ１周分の測定を行うとして説明したが、両方の側縁について、同時または逐次に測定を行うならば、測定精度をさらに向上させることができる。また、一方の側だけであっても、２〜３周分の測定を行うことで、測定精度を向上させることも可能である。
【００５１】
また、上記実施例においては、成形品が不良であると判定した場合に警報を発するものとして説明したが、自動的に不良品を廃棄または返品するのであっても良い。
【００５２】
【発明の効果】
帯状シート材に色の違いや、標識用着色部を設けることなく、帯状シート材の縁または横方向の位置を確実に、かつ自動的に監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の側縁位置監視装置の模式的な構成図である。
【図２】図１の側縁位置監視装置の要部を模式的に示す側面図である。
【図３】重ね合わされた帯状シート材についての模式的な積層断面図である。
【図４】変形例側縁位置監視装置の要部を模式的に示す、図２に対応する側面図である。
【符号の説明】
１ コンピューター
１０ ＣＰＵ
１１ 内蔵クロック
１６ メモリー
２１ レーザーマーカー
２２ ＣＣＤカメラ
２５ 明線
２５’ 明線２５の画像
３ タイヤ成形ドラム
４０ ベルトプライ
４１ 短冊状シート部材
４２ ジョイント部
４３ 口開き部
５０ カーカスプライ

Claims (4)

1. 空気入タイヤを製造するために、帯状シート材を、ドラム面またはコンベア面上に配置するか、または互いに貼り合わせる際、該帯状シート材の側縁の位置が所定位置からずれるのを監視するための監視装置であって、
   帯状シート材の側縁を横切る明線を形成するように光の照射を行う明線状照光器と、この明線を捉える撮像器と、撮像された明線の形状から前記側縁の位置を特定するための処理装置とからなり、
   前記明線の個所から見て、前記明線状照光器と前記撮像器との間に、前記帯状シート材の長手方向への有意な角度をなすように配置されており、これにより、前記撮像された明線が、前記側縁の段差に対応する段差部をなし、
   前記処理装置が、撮像された明線の形状を、予め登録されたパターンと比較することにより、前記側縁の位置を特定することを特徴とする監視装置。
2. 前記処理装置は、撮像された明線の形状から前記側縁の位置を特定するにあたり、前回または所定回前のサンプリング値からの差分、または変化率が所定値以上であるパターンをノイズとして除くことを特徴とする請求項１に記載の監視装置。
3. 複数の帯状シート材を互いに貼り合わせる工程を監視すべく、前記処理装置が、重ね合わされた複数の帯状シート材の側縁の位置を同時に特定することを特徴とする請求項１または２に記載の監視装置。
4. 空気入タイヤを製造するために、帯状シート材を、ドラム面またはコンベア面上に配置するか、または互いに貼り合わせる際、該帯状シート材の側縁の位置が所定位置からずれるのを監視する方法であって、
   帯状シート材の側縁を横切る明線を形成するように光の照射を行うとともに、この光の照射方向に対して、前記帯状シート材の長手方向への有意な角度をなす方向から該明線を撮像し、
   この撮像された明線の形状をパターン処理することにより前記側縁の位置を特定することを特徴とする監視方法。

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