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発明の名称 磁性体金属線検出装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−7915(P2007−7915A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−189281(P2005−189281)
出願日 平成17年6月29日(2005.6.29)
代理人 【識別番号】100069981
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 精孝
発明者 武井 聡 / 野田 雄一 / 横田 晃
要約 課題
タイヤの表層近傍に埋設された磁性体金属線の整列乱れを容易に発見できる磁性体金属線検出装置を提供する。

解決手段
実行値が一定の高周波交流電流をセンサ1のコイルに通電して交流磁界を発生し、コイルから所定距離内に存在する磁性体金属線に反応してコイルのインダクタンスを変化させ、コイル両端の電圧の変化によって磁性体金属線の存在を検出する。さらに、センサ1が固定されるユニット本体を非磁性体によって構成すると共にタイヤ300の表面に対して非接触状態となるようにセンサユニット100A,100Bをユニット支持部材510,520によって支持する。これにより、センサ1から発生する交流磁界はユニット本体の影響を受けることがないので、センサ1からタイヤ300の表面までの距離を大きく設定することができると共にタイヤ300の表面の凹凸によるセンサ1の位置変動を生じることがない。
特許請求の範囲
【請求項1】
タイヤ内の表層近傍に埋設された磁性体金属線の整列乱れをタイヤの外部から検出する磁性体金属線検出装置であって、
センサユニットと主ユニットとを備え、
前記センサユニットは、
前記主ユニットから供給される電力を入力して磁界を発生するコイルを有し、該コイルから所定距離内に存在する前記磁性体金属線に反応して変化する電気信号を出力するセンサと、
前記センサが固定される非磁性体からなるユニット本体と、
前記センサを前記タイヤの表面から所定間隔をあけた位置に前記タイヤ表面に対して非接触状態となるように前記ユニット本体を支持する支持部材とを有し、
前記主ユニットは、
前記センサに前記電力を供給する電力供給手段と、
前記センサから出力される電気信号に基づいて前記磁性体金属線が存在するか否かを判定して該判定結果を出力する判定手段とを有する
ことを特徴とする磁性体金属線検出装置。
【請求項2】
前記電力供給手段は、実効値が一定である所定周波数の交流電流を前記センサのコイルに供給し、
前記判定手段は、前記センサのコイルのリアクタンスの変化に基づいて前記磁性体金属線が存在するか否かを判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の磁性体金属線検出装置。
【請求項3】
前記判定手段は、前記コイルのリアクタンス変化に基づいて変化するコイル両端間の電圧の値が所定範囲内になったときに前記磁性体金属線が存在すると判定する
ことを特徴とする請求項2に記載の磁性体金属線検出装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、タイヤの表層近傍に埋設された磁性体金属線の整列乱れを検出する磁性体金属線検出装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、グリーンタイヤ及び加硫後の完成タイヤにおいて、その内包するスチールワイヤーの配列具合や乱れを確認する手段としては、X線撮影などが必要で作業的にも装置的にも大掛かりなものとなっていた。また、タイヤのユニフォーミティ等に影響しない程度のワイヤー乱れの場合、外観検査工程で発見するのは非常に難しい状況にあった。
【0003】
そこで、タイヤに内包されるワイヤーの乱れなどを生産性を損なうことなく容易に検出する方法が考案され、これを用いて、製品としてのタイヤを出荷する前には各種の検査が行われている。例えば、特開平7−9585号公報に開示されるようにタイヤ内に埋設される帯状部材のスプライス部に異常があるか否かを検査したり、特開昭62−195503号公報や特開平8−304009号公報に開示されるようにタイヤ表面のゴム厚が均一になっているか否かを検査したりする。
【0004】
さらに、特開平9−5246号公報や特開2003−145640号公報に開示されるような装置では、タイヤ成形機によるタイヤ成型時にゴムの接合状態を監視したり、ビードを自動的に且つ確実に挿入することによりタイヤ品質の向上を図っている。
【特許文献1】特開平7-9585号公報
【特許文献2】特開昭62-195503号公報
【特許文献3】特開平8-304009号公報
【特許文献4】特開平9-5246号公報
【特許文献5】特開2003-145640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、タイヤの表層近傍にタイヤ性能に影響しない微小な磁性体金属線が整列を乱して埋設されている場合、製品としてのタイヤを出荷する前に検査員がこの様な金属線の整列乱れを発見することは非常に困難である。
【0006】
タイヤ内に上記のような微小な磁性体金属線の整列乱れが生じていても事故に繋がることはないが、ユーザに対して不快感を与えることもある。
【0007】
本発明の目的は上記の問題点に鑑みて、タイヤの表層近傍に埋設されたタイヤ性能に影響しない微少な磁性体金属線の整列乱れを容易に発見できる磁性体金属線検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は前記目的を達成するために、タイヤ内の表層近傍に埋設された磁性体金属線の整列乱れをタイヤの外部から検出する磁性体金属線検出装置であって、センサユニットと主ユニットとを備え、前記センサユニットは、前記主ユニットから供給される電力を入力して磁界を発生するコイルを有し、該コイルから所定距離内に存在する前記磁性体金属線に反応して変化する電気信号を出力するセンサと、前記センサが固定される非磁性体からなるユニット本体と、前記センサを前記タイヤの表面から所定間隔をあけた位置に前記タイヤ表面に対して非接触状態となるように前記ユニット本体を支持する支持部材とを有し、前記主ユニットは、前記センサに前記電力を供給する電力供給手段と、前記センサから出力される電気信号に基づいて前記磁性体金属線が存在するか否かを判定して該判定結果を出力する判定手段とを有する。
【0009】
本発明により、前記センサは非磁性体からなるユニット本体に固定されているため、センサから発生する磁界はユニット本体の影響を受けることなく、検出対象となる磁性体金属線のみに反応して変化する。また、前記センサを含むセンサユニットは、支持部材によって、前記タイヤの表面から所定間隔をあけた位置に前記タイヤ表面に対して非接触状態で支持されるため、タイヤ表面の凹凸によるセンサの位置変動を生じることがない。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、前記センサは非磁性体からなるユニット本体に固定されているため、センサから発生する磁界はユニット本体の影響を受けることがないので、センサからタイヤ表面までの距離を大きく設定することができるため、センサユニットの位置設定を容易に行うことができる。さらに、センサから発生する磁界は検出対象となる磁性体金属線のみに反応して変化するので、検出感度の向上を図ることができる。
【0011】
また、前記センサを含むセンサユニットは、支持部材によって、前記タイヤの表面から所定間隔をあけた位置に前記タイヤ表面に対して非接触状態で支持されるため、タイヤ表面の凹凸によるセンサの位置変動を生じることがないので、正確で安定した検出を行うことができる。
【0012】
従って、製品としてのタイヤを出荷する前にタイヤの表面近傍に埋設された磁性体金属線の整列乱れを容易に発見することができ、ユーザに対して不快感を与えることがなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
図1乃至図8は本発明の磁性体金属線検出装置の一実施形態を示すもので、図1はその電気系回路を示すブロック図、図2はタイヤ検査に用いたときの要部外観図、図3は一実施形態における第1センサユニットを示す平面図、図4は図3におけるA−A線矢視方向に見た側面図、図5は図3におけるB−B線矢視方向に見た正面図、図6は一実施形態における第2センサユニットを示す平面図、図7は図6におけるC−C線矢視方向に見た側面図、図8は図6におけるD−D線矢視方向に見た正面図である。
【0014】
図1において、100はセンサユニット、200は主ユニットである。センサユニット100は鉄心に巻回されたコイル11からなるセンサ1を備え、主ユニット200は演算増幅器2と判定回路3及び高周波電源4を備えている。また、センサ1と作動増幅器2及び電源4はケーブル6によって接続されている。
【0015】
演算増幅器2は、センサ1のコイル11から出力される電圧を入力し、この電圧を増幅して得られた電圧を判定回路3に出力する。
【0016】
判定回路3は、比較器等の電気回路或いはコンピュータ装置からなり、演算増幅器2から出力される電圧の値が所定の検出範囲内の値になったときに整列を乱している磁性体金属線を検出したものとして報知する。
【0017】
高周波電源4は、センサ1のコイル11に実効値が一定値となる所定周波数の交流電流を供給する。本実施形態では40kHzの周波数の交流電流を通電している。
【0018】
センサ1は鉄心に巻回されたコイル11を備え、このコイル11に高周波電源4から通電されると電流値に対応した交流磁界を発生する。また、この磁界内に磁性体が存在するときはコイル11のリアクタンス(インピーダンス)が低下するため、コイル11から演算増幅器2に入力される電圧(=コイル11のインピーダンス×コイル11への通電電流)が低下する。
【0019】
また、本実施形態では、センサ1を装着するセンサユニット100を非磁性体によって構成することにより、センサ1からタイヤ300の表面までの距離を長く確保できるようにしている。即ち、センサユニット100において、センサ1の鉄心以外の部分全てを非磁性体によって構成することにより、センサユニット100がセンサ1から発生する交流磁界に与える影響を低減し、これにより検出対象である磁性体金属線に対してセンサ1が鋭敏に反応するようにし、センサ1からタイヤ300の表面までの距離を大きく設定できるようにしている。
【0020】
図2は、前述した磁性体金属線検出装置を2つ用いたタイヤ検査装置の要部外観図である。図において、100A,100Bは第1及び第2センサユニットで、その先端部にセンサ1が装着されている。また、各センサユニット100A,100Bのそれぞれは、ユニット支持部材510,520に固定され、各センサユニット100A,100Bのセンサ1が検査対象となるタイヤ300のショルダー部の近傍に所定の間隔をあけて非接触の状態で位置するように配置されている。また、タイヤ300は回転軸410,420に固定され、図示せぬモータによって回転されるようになっている。尚、本実施形態では、タイヤ300の回転軸410,420を垂直に設け、回転軸410,420に固定されたタイヤ300を水平に保持して回転させている。このため、タイヤ300の上側に配置された第1センサユニット100Aの形状とタイヤ300の下側に配置された第2センサユニット100Bの形状は、センサユニット100A,100Bの取り扱いの容易性を考慮して、一部分異なる形状としている。尚、センサユニット100A,100Bにおけるセンサ1を除く部分をユニット本体と称する。
【0021】
第1センサユニット100Aは、図3乃至図5に示すように、アーム部材110A、センサホルダ120A、第1支持部材130A、第2支持部材140A、取り付け板160A、ブラケット170Aから構成されている。
【0022】
アーム部材110Aは長方形のアルミニウム製平板からなり、アーム部材110Aの先端部下面側にはナイロン製スペーサ123を介してナイロン製のセンサホルダ120Aが非磁性体製ビス124によって固定されている。さらに、センサホルダ120Aには、センサ1を収納したナイロン製の筐体121がビス122によって固定されている。また、アーム部材110Aには非磁性体製ビス122に対応して開口部111が形成されていると共にセンサ1に接続されたケーブル6を貫通する開口部112が形成されている。
【0023】
第1支持部材130Aは、アルミニウムからなる水平片131と垂直片132とから構成され、水平片131の幅方向ほぼ中央部に垂直片132が固定されており、水平片131がアーム部材110Aの後端部上面側に非磁性体製ビス113,115及び非磁性体製ナット114によって固定して装着されている。また、垂直片132には回動用の非磁性体製ボルト151を挿入する開口部が形成されていると共に、この開口部を中心とする円周上に水平片131から30度及び60度の角度の位置に開口部が形成され、この開口位置に後述するボールプランジャのボールを受けるボールボタン133,134がそれぞれ固定されている。さらに、垂直片132のほぼ中央には内周面にネジ溝が形成された円形開口部が設けられており、回動範囲を制限するための非磁性体製ビス153が装着されている。
【0024】
第2支持部材140Aは、アルミニウムからなる第1垂直片141と第2垂直片142とから構成され、第1垂直片141の幅方向ほぼ中央に第2垂直片142が固定されており、第2垂直片142の下端部には回動用のボルト151を挿入する開口部が形成され、第2垂直片142の上端部の水平面から60度の所定位置には円形の開口部が形成され、この開口部にボールプランジャ144とそのホルダ143が装着されている。さらに、第2垂直片142のボルト151挿入用開口部とホルダ143との間にはビス153が貫通する回動制限用の湾曲した形状の開口部145が形成されている。
【0025】
また、第2支持部材140Aの第2垂直片142はナイロン製のブレーキシュー154を介して第1支持部材130Aの垂直片132に対向させて配置され、垂直片132は垂直片142に、ボルト151及び非磁性体製ナット152によって回動可能に連結されている。この状態で、第1支持部材130Aに固定されたアーム部110Aは、水平位置から30度の位置に回動可能となり、回動制限用ビス153が開口部145に沿って移動すると共に、ボールプランジャ144がボールボタン133,134の何れかに挿入されることによってアーム部110Aの回動位置が固定される。
【0026】
一方、第2支持部材140Aの第1垂直片141は、垂直に配置された長方形の取り付け板160Aの前面右端部にボルト163によって上下方向に位置を変化できるように固定されている。即ち、取り付け板160Aには上下方向に延びる2つの長穴161が互いに平行に形成されており、これらの長穴161に非磁性体製ボルト163が挿通され、ボルト163は第2支持部材140Aの第1垂直片141のネジ穴に挿入されている。これにより、ボルト163を緩めて、上記長穴161に沿って第2支持部材140Aの位置を変え、所望の位置でボルト163を締めて第2支持部材140Aを固定することができる。
【0027】
また、取り付け板160Aの後面左側にはアルミニウム製L字型のブラケット170Aの垂直片172が非磁性体製ボルト173によって回動可能に固定されている。即ち、垂直片172には湾曲した形状の2つの開口部174が形成されており、この開口部にボルト173が挿通され、ボルト173は取り付け板160Aのネジ穴に挿入されている。これにより、ボルト173を緩めて、上記の湾曲した2つの開口部174に沿って取り付け板160Aの角度を変え、所望の位置でボルト173を締めて取り付け板160Aの角度を固定することができる。
【0028】
ブラケット170Aの水平片171にはブラケット170Aを他の部材に固定するための開口部175が設けられており、本実施形態では図2に示したように、ブラケット170Aはユニット支持部材510の先端部に固定されている。これにより、センサユニット100A全体がユニット支持部材510に固定される。この状態で、センサ1とタイヤ300の表面との間の距離は3〜5mmになるように設定されている。
【0029】
タイヤ300の下側に配置された第2センサユニット100Bは、前述したタイヤ300の上側に配置された第1センサユニット100Aの形状とほぼ同じ形状を有し、これらの相違点は、ほぼ左右対称な構造をなしていること、及び第2センサユニット100Bは第1センサユニット100Aとは異なる形状のアーム部材110Bとブラケット170Bを備えていることである。
【0030】
第2センサユニット100Bは、図6乃至図8に示すように、アーム部材110B、センサホルダ120B、第1支持部材130B、第2支持部材140B、取り付け板160B、ブラケット170Bから構成されている。
【0031】
アーム部材110Bは長方形のアルミニウム製平板からなり、アーム部材110Bの先端部はセンサホルダ120Bの取付部分となっており、この取付部分は図6に示すように右側にやや突出した形状をなし、その下面側にはナイロン製スペーサ123を介してナイロン製のセンサホルダ120Bが非磁性体製ビス124によって固定されている。さらに、センサホルダ120Bには、センサ1を収納したナイロン製の筐体121が非磁性体製ビス122によって固定されている。また、アーム部材110Bにはビス122に対応して開口部111が形成されていると共にセンサ1に接続されたケーブル6を貫通する開口部112が形成されている。
【0032】
第1支持部材130Bは、アルミニウムからなる水平片131と垂直片132とから構成され、水平片131の幅方向ほぼ中央部に垂直片132が固定されており、水平片131がアーム部材110Bの後端部上面側に非磁性体製ビス113,115及び非磁性体製ナット114によって固定して装着されている。また、垂直片132には回動用の非磁性体製ボルト151を挿入する開口部が形成されていると共に、この開口部を中心とする円周上に水平片131から30度及び60度の角度の位置に開口部が形成され、この開口位置にボールプランジャ144のボールを受けるボールボタン133,134がそれぞれ固定されている。さらに、垂直片132のほぼ中央には内周面にネジ溝が形成された円形開口部が設けられており、回動範囲を制限するための非磁性体製ビス153が装着されている。
【0033】
第2支持部材140Bは、アルミニウムからなる第1垂直片141と第2垂直片142とから構成され、第1垂直片141の幅方向ほぼ中央に第2垂直片142が固定されており、第2垂直片142の下端部には回動用のボルト151を挿入する開口部が形成され、第2垂直片142の上端部の水平面から60度の所定位置には円形の開口部が形成されこの開口部にボールプランジャ144とそのホルダ143が装着されている。さらに、第2垂直片142のボルト151挿入用開口部とホルダ143との間にはビス153が貫通する回動制限用の湾曲した形状の開口部145が形成されている。
【0034】
また、第2支持部材140Bの第2垂直片142はナイロン製のブレーキシュー154を介して第1支持部材130Bの垂直片132に対向させて配置され、垂直片132は垂直片142に、ボルト151及び非磁性体製ナット152によって回動可能に連結されている。この状態で、第1支持部材130Bに固定されたアーム部110Bは、水平位置から30度の位置に回動可能となり、回動制限用ビス153が開口部145に沿って移動すると共に、ボールプランジャ144がボールボタン133,134の何れかに挿入されることによってアーム部110Bの回動位置が固定される。
【0035】
一方、第2支持部材140Bの第1垂直片141は、垂直に配置された長方形の取り付け板160Bの前面右端部にボルト163によって上下方向に位置を変化できるように固定されている。即ち、取り付け板160Bには上下方向に延びる2つの長穴161が互いに平行に形成されており、これらの長穴161に非磁性体製ボルト163が挿通され、ボルト163は第2支持部材140Bの第1垂直片141のネジ穴に挿入されている。これにより、ボルト163を緩めて、上記長穴161に沿って第2支持部材140Bの位置を変え、所望の位置でボルト163を締めて第2支持部材140Bを固定することができる。
【0036】
また、取り付け板160Bの後面左側にはアルミニウム製L字型のブラケット170Bの垂直片172が非磁性体製ボルト173によって回動可能に固定されている。即ち、垂直片172には湾曲した形状の2つの開口部174が形成されており、この開口部にボルト173が挿通され、ボルト173は取り付け板160Bのネジ穴に挿入されている。これにより、ボルト173を緩めて、上記の湾曲した2つの開口部174に沿って取り付け板160Bの角度を変え、所望の位置でボルト173を締めて取り付け板160Bの角度を固定することができる。
【0037】
ブラケット170Bの水平片171にはブラケット170Bを他の部材に固定するための開口部175が設けられており、本実施形態では図2に示したように、ブラケット170Bはユニット支持部材520の先端部に固定されている。これにより、センサユニット100B全体がユニット支持部材520に固定される。この状態で、センサ1とタイヤ300の表面との間の距離は3〜5mmになるように設定されている。
【0038】
上記構成の装置を使用する際には、図2に示したように、センサユニット100A,100Bをそれぞれユニット支持部材510,520に固定し、各センサユニット100A,100Bのそれぞれのセンサ1が検査対象となるタイヤ300のショルダー部の近傍に所定の間隔をあけて非接触の状態で位置するように配置する。また、検査対象となるタイヤ300がチャックミスによってセンサユニット100A,100Bと干渉(接触)した際には、図9乃至図11に示すように、各センサが壊れないように、各センサユニット100A,100Bのアーム部材110A,110Bが回動することにより、各センサユニット100A,100Bはタイヤ300から離れた位置に移動する。また、タイヤ300を交換する際にはユニット支持部材510,520と共にセンサユニット100A,100B全体がタイヤ300から離れた位置に移動する。
【0039】
また、検査対象となるタイヤ300とセンサ1との間の角度や距離は、例えばセンサユニット100Aの場合は、図12及び図13に示すようにアーム部材110Aの角度を変えたり、図14及び図15に示すようにアーム部材110Aを上下方向に移動させることにより容易に変えることができる。センサユニット100Bも同様である。
【0040】
前述したように本実施形態によれば、センサ1は非磁性体からなるユニット本体に固定されているため、センサ1から発生する磁界はユニット本体の影響を受けることがないので、センサ1からタイヤ300の表面までの距離を大きく設定することができるため、センサユニット100A,100Bの位置設定を容易に行うことができる。さらに、センサ1から発生する磁界は検出対象となる磁性体金属線のみに反応して変化するので、検出感度の向上を図ることができる。
【0041】
また、センサ1を含むセンサユニット100A,100Bは、ユニット支持部材510,520によって、タイヤ300の表面から3〜5mmの間隔をあけた位置にタイヤ300の表面に対して非接触状態で支持されるため、タイヤ300の表面の凹凸によるセンサ1の位置変動を生じることがないので、正確で安定した検出を行うことができる。
【0042】
従って、製品としてのタイヤ300を出荷する前にタイヤ300の表面近傍に埋設された磁性体金属線の整列乱れを容易に発見することができる。
【0043】
尚、上記実施形態の構成は本発明の一具体例であって、本発明が上記構成のみに限定されることはない。
【図面の簡単な説明】
【0044】
【図1】本発明の一実施形態における磁性体金属線検出装置の電気系回路を示すブロック図
【図2】本発明の一実施形態における磁性体金属線検出装置をタイヤ検査に用いたときの要部外観図
【図3】本発明の一実施形態における第1センサユニットを示す平面図
【図4】図3におけるA−A線矢視方向に見た側面図
【図5】図3におけるB−B線矢視方向に見た正面図
【図6】本発明の一実施形態における第2センサユニットを示す平面図
【図7】図6におけるC−C線矢視方向に見た側面図
【図8】図6におけるD−D線矢視方向に見た正面図
【図9】本発明の一実施形態におけるセンサユニットの構造を説明する図
【図10】本発明の一実施形態におけるセンサユニットの構造を説明する図
【図11】本発明の一実施形態におけるセンサユニットの構造を説明する図
【図12】本発明の一実施形態におけるセンサユニットの構造を説明する図
【図13】本発明の一実施形態におけるセンサユニットの構造を説明する図
【図14】本発明の一実施形態におけるセンサユニットの構造を説明する図
【図15】本発明の一実施形態におけるセンサユニットの構造を説明する図
【符号の説明】
【0045】
1…センサ、2…演算増幅器、3…判定回路、4…電源、6…ケーブル、10…磁気センサ、11,12…コイル、13…可変抵抗素子、100,100A,100B…センサユニット、110A,110B…アーム部材、120A,120B…センサホルダ、130A,130B…第1支持部材、140A,140B…第2支持部材、160A,160B…取り付け板、170A,170B…ブラケット、200…主ユニット、300…タイヤ、410,420…回転軸、510,520…ユニット支持部材。




 

 


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