JP4726286B2 - 生タイヤの掘削溝形成方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加硫成型前の生タイヤの外周面にカッターによりラグ溝用の掘削溝を形成する生タイヤの掘削溝形成方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、生タイヤの外周面にカッターによりラグ溝用の掘削溝を掘削するのに使用される掘削溝形成装置01を図７に示す。
【０００３】
中心軸を水平に支持された生タイヤＧに対して掘削溝形成装置01の基台03は、レール02上を生タイヤＧの中心軸に直角水平方向（Ｘ軸方向）に移動自在に乗っており、該基台03から生タイヤＧ側Ｘ軸方向に突出した回転軸04に回転盤05が一体に設けられている。
【０００４】
回転盤05上に敷設された一対のレール06に案内されて摺動盤07が摺動する。
摺動盤07にはカッター08と光センサー09が設けられており、カッター08はエアシリンダにより摺動盤に対して起立・倒伏する。
以上のような掘削溝形成装置01による生タイヤＧの掘削は以下のようにして行う。
【０００５】
まず生タイヤＧの外周を36分割して図８に示すように各部分の生タイヤ外周面にカット形状（図８における１点鎖線）を罫描く。
次に図９を参照してカット開始点Ａを光センサー09が検出して距離を測定し、倒伏したカッター08が生タイヤＧに対して所定距離になるように基台03をＸ軸方向に移動し、次いでカット形状の罫描き角度方向にカッター08が移動するように手動で回転軸04を回転盤05とともに回動してレール06の方向を設定する。
【０００６】
そしてエアシリンダを駆動してカッター08を旋回させ起立させると、図９に示すようにカッター08は生タイヤＧにカット開始点Ａにおいて所定の深さまで食い込む。
次に手動で摺動盤07をカッター08とともにレール06に沿って移動させながら掘削していき掘削溝を形成する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで生タイヤの場合、トレッドゲージのバラツキに比べ外径のバラツキが大きいが、加硫成形時にはラグ溝骨を内周面に突出形成されたモールドがラグ溝骨を掘削溝に合わせて生タイヤに外側から被せられ、内側から内圧が加えられ、生タイヤをモールド内周面に圧着してラグ溝を形成して製品タイヤが製造されるので、生タイヤの状態で外径にバラツキがあっても加硫成型により外径バラツキは解消され略真円となる。
なお本明細書中では生タイヤの中心軸より外周面までの距離を外径と称することとする。
【０００８】
図９には生タイヤＧの特に外径が大きく変化している状態が示されている図９を参照して、上記のようにカッター08を生タイヤＧの中心軸Ｃ−Ｃ’に略平行に移動させて掘削した場合、破線で示すような深さの不均一な掘削溝が形成されるが、斯かる生タイヤが内圧を受けて加硫成型され、略真円に近い状態にされると、掘削溝の深さが不均一のまま成型されることになり、ラグ溝骨と掘削溝の形状が大きく異なり、精度の良いラグ溝が形成されない。
【０００９】
このように生タイヤの掘削溝の深さは、カット開始点Ａのみが所要深さに掘削でき、他の掘削部分は外径バラツキにより影響されて所要の深さに掘削することができない。
【００１０】
本発明は、斯かる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、生タイヤの外径バラツキに影響されずに所要の深さの掘削溝を形成することができる生タイヤの掘削溝形成方法及び装置を供する点にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記目的を達成するために、本請求項１記載の発明は、加硫成型前の生タイヤの外周面にカッターによりラグ溝用の掘削溝を形成する生タイヤの掘削溝形成方法において、生タイヤの外周面の略タイヤ幅方向に延びる掘削部分に沿って距離センサーを移動させて掘削部分の複数点における外径(r)を測定し、予め記憶された理想形状の生タイヤの場合の掘削部分の長尺方向に深さが変化するカット形状データを、前記測定した掘削部分の複数点における外径(r)と生タイヤの理想形状の外径(r 0 )との差(r-r 0 )に基づき補正し、前記補正されたカット形状データに従ってカッターを移動して掘削する生タイヤの掘削溝形成方法とした。
【００１２】
生タイヤの外径にバラツキがあっても、理想形状の生タイヤの場合のカット形状データを距離センサーにより測定した外径に基づいて補正し、同補正されたカット形状データに従って掘削を行うので、掘削部分の表面から所要深さの掘削溝が生タイヤに形成される。
同生タイヤが加硫成型時に内圧により略真円に近く変形されると、掘削溝は所要の形状となってラグ溝骨の形状に概ね近似しラグ溝骨が適正に入り込み精度良くラグ溝が形成される。
測定した生タイヤの外径と生タイヤの理想形状の外径との差が、生タイヤの外径のバラツキを示すので、斯かる差に基づき予め記憶されたカット形状データを補正しておくことで、掘削部分の表面から所要の深さの掘削溝を形成することができる。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の生タイヤの掘削溝形成方法において、前記掘削部分の外径(r)の測定が、前記距離センサーを移動しながら複数点における生タイヤの外周面までの距離(d)を検出し、同距離(d)を前記距離センサーの生タイヤの中心軸からの距離(a)から減算して複数点における外径(r)を算出することであることを特徴とする。
【００１４】
距離センサーから掘削部分の表面までの距離を複数点で検出し、距離センサーの生タイヤの中心軸からの距離から減算することで、容易に生タイヤの掘削部分の複数点での外径が測定できる。
【００１７】
請求項３記載の発明は、加硫成型前の生タイヤの外周面にカッターによりラグ溝用の掘削溝を形成する生タイヤの掘削溝形成装置において、生タイヤの外周面を掘削して掘削溝を形成するカッターと、同カッターを移動するカッター移動手段と、生タイヤの外周面までの距離を検出する距離センサーと、同距離センサーを移動するセンサー移動手段と、理想形状の生タイヤの場合の掘削部分の長尺方向に深さが変化するカット形状データを記憶し、前記カッター移動手段と前記センサー移動手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、センサー移動手段を制御して生タイヤの外周面の略タイヤ幅方向に延びる掘削部分に沿って距離センサーを移動させて掘削部分の複数点における外径(r)を測定し、前記予め記憶されたカット形状データを前記測定した掘削部分の複数点における外径(r)と生タイヤの理想形状の外径(r 0 )との差(r-r 0 )に基づき補正し、同補正されたカット形状データに従って前記カッター移動手段を制御してカッターにより生タイヤの外周面所要箇所を掘削して掘削溝を形成する生タイヤの掘削溝形成装置である。
【００１８】
制御手段により掘削部分の外径の測定、カット形状データの補正、カッターの移動で生タイヤの外周面所要箇所の掘削が行われるので、人がカッターを操作して生タイヤを掘削するのに比べ、掘削部分の表面から所要深さの掘削溝を高精度に効率良く自動的に形成することができる。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の生タイヤの掘削溝形成装置において、前記カッターと前記距離センサーとは同じ支持部材に固定され前記カッター移動手段と前記センサー移動手段とは同じ共通移動手段であることを特徴とする。
【００２０】
距離センサーとカッターの移動手段をそれぞれ設ける必要がなく、装置を簡素化しコストの低減を図ることができる。
【００２１】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の生タイヤの掘削溝形成装置において、前記共通移動手段は、多関節ロボットであることを特徴とする。
カッターの位置、姿勢、移動方向を正確かつ自由に設定することができ、生タイヤに適正な掘削溝を形成することができる。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の生タイヤの掘削溝形成装置において、前記多関節ロボットが、６軸の自由度を有することを特徴とする。
生タイヤの掘削に最も適した姿勢にカッターを支持し、高い精度で所要深さの掘削溝を形成することができる。
【００２３】
請求項７記載の発明は、請求項３記載の生タイヤの掘削溝形成装置において、前記距離センサーが、反射型の光センサーであることを特徴とする。
光センサーからの射出光が生タイヤの掘削部分表面を走査することにより、表面で反射した光を受光して表面までの距離を検出し生タイヤの掘削部分の外径を円滑に測定していくことができ、作業効率を向上させることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る一実施の形態について図１ないし図６に基づいて説明する。
本実施の形態に係る掘削溝形成装置１は、大型の建設車両用のＯＲＲタイヤ（オフ・ザ・ロード・ラジアルタイヤ）の製造に係るものである。
該掘削溝形成装置１を図１に示す。
【００２５】
該掘削溝形成装置１は、カッター２を自由に操作できる多関節ロボット３と、生タイヤＧを回転自在に支持する支持台10が、所定距離を存して相対して配設されている。
【００２６】
多関節ロボット３は、６軸の自由度を有する。
床面に回転基台４が鉛直中心軸Ｓを中心にＳ軸回動（水平回動）自在に配設され、同回転基台４に水平中心軸Ｌを中心に略上方に延びた第１アーム５がＬ軸揺動（前後揺動）自在に連結され、同第１アーム５の上端部に水平中心軸Ｕを中心に前方に延びた第２アーム６がＵ軸揺動（上下揺動）自在に連結され、同第２アーム６はアーム中心軸Ｒを中心にＲ軸回動し、該第２アーム６の先端にアーム中心軸Ｒに直交する軸Ｂを中心に第３アーム７がＢ軸揺動自在に連結され、同第３アーム７の先端にアーム中心軸Ｔを中心にＴ軸回動するカッター２が突設されている。
【００２７】
なお第３アーム７の先端にはカッター２とともにＴ軸回動する光センサー８が取り付けられている（図２参照）。
以上のようにＳ軸回動，Ｌ軸揺動，Ｕ軸揺動，Ｒ軸回動，Ｂ軸揺動，Ｔ軸回動の６軸の自由度を持った多関節ロボット３の末端がカッター２である。
したがってカッター２の位置、姿勢、移動は極めて自由に変化できる。
【００２８】
カッター２は、刃部先端がＵ字状に湾曲した電熱カッターであり、通電により加熱されたＵ字状刃部が生タイヤを溶融しながら削り取るようにして掘削することができる。
【００２９】
他方、生タイヤＧは、中央をリム15により支持されてリム15と一体に水平方向に指向して両側方に突出した中心軸16が、支持台10の上部に対向して設けられた一対の軸受ローラ11により回転自在には架設支持されている。
【００３０】
概ね以上のような構造の掘削溝形成装置１は、制御装置20により制御される。
この制御系の簡略ブロック図を図２に示す。
制御装置20は、ローラ駆動手段21に指示信号を出力し、ローラ駆動手段21により支持台10の軸受ローラ11が駆動されて生タイヤＧが回転され、一方でロボット駆動手段22に指示信号を出力し、ロボット駆動手段22により多関節ロボット３が駆動されてカッター２を移動させて掘削作業を行う。
【００３１】
また制御装置20は光センサー８に信号を出力し、光センサー８の射出した光の反射光の信号を入力して反射面までの距離を算出する。
そして制御装置20に備えるメモリー20ａにはタイヤの種類毎に理想形状の生タイヤの場合のカット形状データが予め記憶されている。
【００３２】
図３は、外径にバラツキのない理想形状の生タイヤＧのトレッド部の断面を示している。
すなわち理想形状の生タイヤＧは、所定の外径（中心軸より外周面までの距離）ｒ0が全周に亘って一定しており、斯かる生タイヤＧにおけるカット形状データが示す掘削溝形状を１点鎖線Ｌ１で示している。
【００３３】
生タイヤＧが理想形状をしていれば、補正のない記憶されたままのカット形状データに従って多関節ロボット３が制御されて図３における１点鎖線Ｌ１に沿ってカッター２が動かされて１点鎖線Ｌ１で示す所要形状に掘削溝が掘削形成される。
【００３４】
しかるに通常は図４に示すように外径ｒにバラツキがあり一定ではない。
そこでまず光センサー８により外径ｒの測定を行う。
すなわち多関節ロボット３を制御して生タイヤＧの外周面の掘削部分に沿って中心軸Ｃ−Ｃ’より略一定距離ａを保って光センサー８を移動し、射出光を掘削部分表面で反射させて反射光を受光し、受光信号に基づき掘削部分表面までの距離ｄを複数点について測定する。
【００３５】
この距離ｄの前記一定距離ａとの差が、生タイヤの外径ｒであり、ａ−ｄを演算して生タイヤの外径ｒを算出する。
このようにして測定された外径ｒの理想形状の生タイヤの外径との差Δｒ（＝ｒ−ｒ0）が、外径のバラツキであり、この複数点における差Δｒに基づきメモリー20ａに記憶されていた理想形状の生タイヤの場合のカット形状データを補正する。
【００３６】
差Δｒが小さいところは、補正量は小さく、差Δｒが大きいところは、補正量は大きく、差Δｒが０で差がないところは補正はなされない。
こうして補正されたカット形状データの掘削形状を図４に２点鎖線Ｌ２で示す。
【００３７】
この補正されたカット形状データに基づき多関節ロボット３を制御してカッター２を移動し掘削が行われ、図４において２点鎖線で示すような形状の掘削溝が形成される。
【００３８】
生タイヤＧは支持台10上で一定の回転角度で間欠的に回転され、各停止角度において所定掘削部分を光センサー８が走査して外径ｒが測定され、カット形状データの補正がなされ、補正されたカット形状データに従ってカッター２が多関節ロボット３の駆動により掘削がなされる。
なお掘削溝はトレッドの中央部から一方の肩部にかけて掘削形成されるので、生タイヤの片側を順次掘削した後、他方の側について同様に順次掘削していく。
【００３９】
このように外径のバラツキΔｒに基づき補正されたカット形状データに従って掘削されることで、掘削部分の表面から所要の深さの掘削溝ｇを周方向に亘って複数形成することができる。
【００４０】
こうしてトレッドに周方向に亘って複数の掘削溝ｇが形成された生タイヤＧに、ラグ溝骨を内周面に突出形成されたモールドがラグ溝骨を掘削溝ｇに合わせて外側から被せられ、内側から内圧が加えられ、生タイヤＧをモールド内周面に圧着してラグ溝を形成して略真円の製品タイヤが製造される。
【００４１】
その際、生タイヤＧが内側からの内圧で真円に変形されると、掘削溝ｇが所要の深さに掘削されているので、図５及び図６に示すように掘削溝ｇの形状は、理想形状の生タイヤの場合のカット形状データが示す掘削溝形状（図３参照して１点鎖線Ｌ１）と略同じ形状となる。
【００４２】
したがって所要深さ・形状の掘削溝ｇに、加硫成型機のモールドのラグ溝骨が適正に入り込みラグ溝が精度良く形成される。
以上のように生タイヤの外径バラツキに影響されずに掘削部分の表面から所要の深さの掘削溝を容易に形成することができる。
【００４３】
６軸の自由度を持つ多関節ロボット３によりカッター２を動かすので、位置決めを自動化でき、任意の位置に正確にカッター２の刃を設定できるとともに、生タイヤＧの湾曲した表面に対して刃を常に垂直線上に保ち精度良く掘削することができる。
罫書き作業その他の作業者による手作業を無くし、掘削作業を略完全に自動化して生産性を向上することができる。
【００４４】
補正されたカット形状データに従って掘削されることで、掘削部分の表面から所要の深さ・形状の掘削溝ｇが形成されるので、各掘削部分におけるカット部重量も均一に保つことができ、このカット部重量精度が安定することにより製品タイヤのトレッドゲージ及び溝底スキッドベースゲージのバラツキを最小に抑え、製品タイヤの品質を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る掘削溝形成装置の全体側面図である。
【図２】制御系の概略ブロック図である。
【図３】理想形状の生タイヤのトレッド部の断面図である。
【図４】外径バラツキのある通常の生タイヤのトレッド部の断面図である。
【図５】加硫成型した場合の生タイヤのトレッド部の変形状態を示す断面図である。
【図６】同トレッド部の平面図である。
【図７】従来の掘削溝形成装置の概略全体側面図である。
【図８】同装置のカッターにより掘削している状態を示す生タイヤのトレッド部の断面図である。
【図９】生タイヤの罫書きされた表面を示す図である。
【符号の説明】
１…掘削溝形成装置、２…カッター、３…多関節ロボット、４…回転基台、５…第１アーム、６…第アーム、７…第３アーム、８…光センサー、10…支持台、11…軸受ローラ、
20…制御装置、21…ローラ駆動手段、22…ロボット駆動手段、
Ｇ…生タイヤ、ｇ…掘削溝。
【発明の属する技術分野】
本発明は、加硫成型前の生タイヤの外周面にカッターによりラグ溝用の掘削溝を形成する生タイヤの掘削溝形成方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、生タイヤの外周面にカッターによりラグ溝用の掘削溝を掘削するのに使用される掘削溝形成装置01を図７に示す。
【０００３】
中心軸を水平に支持された生タイヤＧに対して掘削溝形成装置01の基台03は、レール02上を生タイヤＧの中心軸に直角水平方向（Ｘ軸方向）に移動自在に乗っており、該基台03から生タイヤＧ側Ｘ軸方向に突出した回転軸04に回転盤05が一体に設けられている。
【０００４】
回転盤05上に敷設された一対のレール06に案内されて摺動盤07が摺動する。
摺動盤07にはカッター08と光センサー09が設けられており、カッター08はエアシリンダにより摺動盤に対して起立・倒伏する。
以上のような掘削溝形成装置01による生タイヤＧの掘削は以下のようにして行う。
【０００５】
まず生タイヤＧの外周を36分割して図８に示すように各部分の生タイヤ外周面にカット形状（図８における１点鎖線）を罫描く。
次に図９を参照してカット開始点Ａを光センサー09が検出して距離を測定し、倒伏したカッター08が生タイヤＧに対して所定距離になるように基台03をＸ軸方向に移動し、次いでカット形状の罫描き角度方向にカッター08が移動するように手動で回転軸04を回転盤05とともに回動してレール06の方向を設定する。
【０００６】
そしてエアシリンダを駆動してカッター08を旋回させ起立させると、図９に示すようにカッター08は生タイヤＧにカット開始点Ａにおいて所定の深さまで食い込む。
次に手動で摺動盤07をカッター08とともにレール06に沿って移動させながら掘削していき掘削溝を形成する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで生タイヤの場合、トレッドゲージのバラツキに比べ外径のバラツキが大きいが、加硫成形時にはラグ溝骨を内周面に突出形成されたモールドがラグ溝骨を掘削溝に合わせて生タイヤに外側から被せられ、内側から内圧が加えられ、生タイヤをモールド内周面に圧着してラグ溝を形成して製品タイヤが製造されるので、生タイヤの状態で外径にバラツキがあっても加硫成型により外径バラツキは解消され略真円となる。
なお本明細書中では生タイヤの中心軸より外周面までの距離を外径と称することとする。
【０００８】
図９には生タイヤＧの特に外径が大きく変化している状態が示されている図９を参照して、上記のようにカッター08を生タイヤＧの中心軸Ｃ−Ｃ’に略平行に移動させて掘削した場合、破線で示すような深さの不均一な掘削溝が形成されるが、斯かる生タイヤが内圧を受けて加硫成型され、略真円に近い状態にされると、掘削溝の深さが不均一のまま成型されることになり、ラグ溝骨と掘削溝の形状が大きく異なり、精度の良いラグ溝が形成されない。
【０００９】
このように生タイヤの掘削溝の深さは、カット開始点Ａのみが所要深さに掘削でき、他の掘削部分は外径バラツキにより影響されて所要の深さに掘削することができない。
【００１０】
本発明は、斯かる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、生タイヤの外径バラツキに影響されずに所要の深さの掘削溝を形成することができる生タイヤの掘削溝形成方法及び装置を供する点にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記目的を達成するために、本請求項１記載の発明は、加硫成型前の生タイヤの外周面にカッターによりラグ溝用の掘削溝を形成する生タイヤの掘削溝形成方法において、生タイヤの外周面の略タイヤ幅方向に延びる掘削部分に沿って距離センサーを移動させて掘削部分の複数点における外径(r)を測定し、予め記憶された理想形状の生タイヤの場合の掘削部分の長尺方向に深さが変化するカット形状データを、前記測定した掘削部分の複数点における外径(r)と生タイヤの理想形状の外径(r 0 )との差(r-r 0 )に基づき補正し、前記補正されたカット形状データに従ってカッターを移動して掘削する生タイヤの掘削溝形成方法とした。
【００１２】
生タイヤの外径にバラツキがあっても、理想形状の生タイヤの場合のカット形状データを距離センサーにより測定した外径に基づいて補正し、同補正されたカット形状データに従って掘削を行うので、掘削部分の表面から所要深さの掘削溝が生タイヤに形成される。
同生タイヤが加硫成型時に内圧により略真円に近く変形されると、掘削溝は所要の形状となってラグ溝骨の形状に概ね近似しラグ溝骨が適正に入り込み精度良くラグ溝が形成される。
測定した生タイヤの外径と生タイヤの理想形状の外径との差が、生タイヤの外径のバラツキを示すので、斯かる差に基づき予め記憶されたカット形状データを補正しておくことで、掘削部分の表面から所要の深さの掘削溝を形成することができる。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の生タイヤの掘削溝形成方法において、前記掘削部分の外径(r)の測定が、前記距離センサーを移動しながら複数点における生タイヤの外周面までの距離(d)を検出し、同距離(d)を前記距離センサーの生タイヤの中心軸からの距離(a)から減算して複数点における外径(r)を算出することであることを特徴とする。
【００１４】
距離センサーから掘削部分の表面までの距離を複数点で検出し、距離センサーの生タイヤの中心軸からの距離から減算することで、容易に生タイヤの掘削部分の複数点での外径が測定できる。
【００１７】
請求項３記載の発明は、加硫成型前の生タイヤの外周面にカッターによりラグ溝用の掘削溝を形成する生タイヤの掘削溝形成装置において、生タイヤの外周面を掘削して掘削溝を形成するカッターと、同カッターを移動するカッター移動手段と、生タイヤの外周面までの距離を検出する距離センサーと、同距離センサーを移動するセンサー移動手段と、理想形状の生タイヤの場合の掘削部分の長尺方向に深さが変化するカット形状データを記憶し、前記カッター移動手段と前記センサー移動手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、センサー移動手段を制御して生タイヤの外周面の略タイヤ幅方向に延びる掘削部分に沿って距離センサーを移動させて掘削部分の複数点における外径(r)を測定し、前記予め記憶されたカット形状データを前記測定した掘削部分の複数点における外径(r)と生タイヤの理想形状の外径(r 0 )との差(r-r 0 )に基づき補正し、同補正されたカット形状データに従って前記カッター移動手段を制御してカッターにより生タイヤの外周面所要箇所を掘削して掘削溝を形成する生タイヤの掘削溝形成装置である。
【００１８】
制御手段により掘削部分の外径の測定、カット形状データの補正、カッターの移動で生タイヤの外周面所要箇所の掘削が行われるので、人がカッターを操作して生タイヤを掘削するのに比べ、掘削部分の表面から所要深さの掘削溝を高精度に効率良く自動的に形成することができる。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の生タイヤの掘削溝形成装置において、前記カッターと前記距離センサーとは同じ支持部材に固定され前記カッター移動手段と前記センサー移動手段とは同じ共通移動手段であることを特徴とする。
【００２０】
距離センサーとカッターの移動手段をそれぞれ設ける必要がなく、装置を簡素化しコストの低減を図ることができる。
【００２１】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の生タイヤの掘削溝形成装置において、前記共通移動手段は、多関節ロボットであることを特徴とする。
カッターの位置、姿勢、移動方向を正確かつ自由に設定することができ、生タイヤに適正な掘削溝を形成することができる。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の生タイヤの掘削溝形成装置において、前記多関節ロボットが、６軸の自由度を有することを特徴とする。
生タイヤの掘削に最も適した姿勢にカッターを支持し、高い精度で所要深さの掘削溝を形成することができる。
【００２３】
請求項７記載の発明は、請求項３記載の生タイヤの掘削溝形成装置において、前記距離センサーが、反射型の光センサーであることを特徴とする。
光センサーからの射出光が生タイヤの掘削部分表面を走査することにより、表面で反射した光を受光して表面までの距離を検出し生タイヤの掘削部分の外径を円滑に測定していくことができ、作業効率を向上させることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る一実施の形態について図１ないし図６に基づいて説明する。
本実施の形態に係る掘削溝形成装置１は、大型の建設車両用のＯＲＲタイヤ（オフ・ザ・ロード・ラジアルタイヤ）の製造に係るものである。
該掘削溝形成装置１を図１に示す。
【００２５】
該掘削溝形成装置１は、カッター２を自由に操作できる多関節ロボット３と、生タイヤＧを回転自在に支持する支持台10が、所定距離を存して相対して配設されている。
【００２６】
多関節ロボット３は、６軸の自由度を有する。
床面に回転基台４が鉛直中心軸Ｓを中心にＳ軸回動（水平回動）自在に配設され、同回転基台４に水平中心軸Ｌを中心に略上方に延びた第１アーム５がＬ軸揺動（前後揺動）自在に連結され、同第１アーム５の上端部に水平中心軸Ｕを中心に前方に延びた第２アーム６がＵ軸揺動（上下揺動）自在に連結され、同第２アーム６はアーム中心軸Ｒを中心にＲ軸回動し、該第２アーム６の先端にアーム中心軸Ｒに直交する軸Ｂを中心に第３アーム７がＢ軸揺動自在に連結され、同第３アーム７の先端にアーム中心軸Ｔを中心にＴ軸回動するカッター２が突設されている。
【００２７】
なお第３アーム７の先端にはカッター２とともにＴ軸回動する光センサー８が取り付けられている（図２参照）。
以上のようにＳ軸回動，Ｌ軸揺動，Ｕ軸揺動，Ｒ軸回動，Ｂ軸揺動，Ｔ軸回動の６軸の自由度を持った多関節ロボット３の末端がカッター２である。
したがってカッター２の位置、姿勢、移動は極めて自由に変化できる。
【００２８】
カッター２は、刃部先端がＵ字状に湾曲した電熱カッターであり、通電により加熱されたＵ字状刃部が生タイヤを溶融しながら削り取るようにして掘削することができる。
【００２９】
他方、生タイヤＧは、中央をリム15により支持されてリム15と一体に水平方向に指向して両側方に突出した中心軸16が、支持台10の上部に対向して設けられた一対の軸受ローラ11により回転自在には架設支持されている。
【００３０】
概ね以上のような構造の掘削溝形成装置１は、制御装置20により制御される。
この制御系の簡略ブロック図を図２に示す。
制御装置20は、ローラ駆動手段21に指示信号を出力し、ローラ駆動手段21により支持台10の軸受ローラ11が駆動されて生タイヤＧが回転され、一方でロボット駆動手段22に指示信号を出力し、ロボット駆動手段22により多関節ロボット３が駆動されてカッター２を移動させて掘削作業を行う。
【００３１】
また制御装置20は光センサー８に信号を出力し、光センサー８の射出した光の反射光の信号を入力して反射面までの距離を算出する。
そして制御装置20に備えるメモリー20ａにはタイヤの種類毎に理想形状の生タイヤの場合のカット形状データが予め記憶されている。
【００３２】
図３は、外径にバラツキのない理想形状の生タイヤＧのトレッド部の断面を示している。
すなわち理想形状の生タイヤＧは、所定の外径（中心軸より外周面までの距離）ｒ0が全周に亘って一定しており、斯かる生タイヤＧにおけるカット形状データが示す掘削溝形状を１点鎖線Ｌ１で示している。
【００３３】
生タイヤＧが理想形状をしていれば、補正のない記憶されたままのカット形状データに従って多関節ロボット３が制御されて図３における１点鎖線Ｌ１に沿ってカッター２が動かされて１点鎖線Ｌ１で示す所要形状に掘削溝が掘削形成される。
【００３４】
しかるに通常は図４に示すように外径ｒにバラツキがあり一定ではない。
そこでまず光センサー８により外径ｒの測定を行う。
すなわち多関節ロボット３を制御して生タイヤＧの外周面の掘削部分に沿って中心軸Ｃ−Ｃ’より略一定距離ａを保って光センサー８を移動し、射出光を掘削部分表面で反射させて反射光を受光し、受光信号に基づき掘削部分表面までの距離ｄを複数点について測定する。
【００３５】
この距離ｄの前記一定距離ａとの差が、生タイヤの外径ｒであり、ａ−ｄを演算して生タイヤの外径ｒを算出する。
このようにして測定された外径ｒの理想形状の生タイヤの外径との差Δｒ（＝ｒ−ｒ0）が、外径のバラツキであり、この複数点における差Δｒに基づきメモリー20ａに記憶されていた理想形状の生タイヤの場合のカット形状データを補正する。
【００３６】
差Δｒが小さいところは、補正量は小さく、差Δｒが大きいところは、補正量は大きく、差Δｒが０で差がないところは補正はなされない。
こうして補正されたカット形状データの掘削形状を図４に２点鎖線Ｌ２で示す。
【００３７】
この補正されたカット形状データに基づき多関節ロボット３を制御してカッター２を移動し掘削が行われ、図４において２点鎖線で示すような形状の掘削溝が形成される。
【００３８】
生タイヤＧは支持台10上で一定の回転角度で間欠的に回転され、各停止角度において所定掘削部分を光センサー８が走査して外径ｒが測定され、カット形状データの補正がなされ、補正されたカット形状データに従ってカッター２が多関節ロボット３の駆動により掘削がなされる。
なお掘削溝はトレッドの中央部から一方の肩部にかけて掘削形成されるので、生タイヤの片側を順次掘削した後、他方の側について同様に順次掘削していく。
【００３９】
このように外径のバラツキΔｒに基づき補正されたカット形状データに従って掘削されることで、掘削部分の表面から所要の深さの掘削溝ｇを周方向に亘って複数形成することができる。
【００４０】
こうしてトレッドに周方向に亘って複数の掘削溝ｇが形成された生タイヤＧに、ラグ溝骨を内周面に突出形成されたモールドがラグ溝骨を掘削溝ｇに合わせて外側から被せられ、内側から内圧が加えられ、生タイヤＧをモールド内周面に圧着してラグ溝を形成して略真円の製品タイヤが製造される。
【００４１】
その際、生タイヤＧが内側からの内圧で真円に変形されると、掘削溝ｇが所要の深さに掘削されているので、図５及び図６に示すように掘削溝ｇの形状は、理想形状の生タイヤの場合のカット形状データが示す掘削溝形状（図３参照して１点鎖線Ｌ１）と略同じ形状となる。
【００４２】
したがって所要深さ・形状の掘削溝ｇに、加硫成型機のモールドのラグ溝骨が適正に入り込みラグ溝が精度良く形成される。
以上のように生タイヤの外径バラツキに影響されずに掘削部分の表面から所要の深さの掘削溝を容易に形成することができる。
【００４３】
６軸の自由度を持つ多関節ロボット３によりカッター２を動かすので、位置決めを自動化でき、任意の位置に正確にカッター２の刃を設定できるとともに、生タイヤＧの湾曲した表面に対して刃を常に垂直線上に保ち精度良く掘削することができる。
罫書き作業その他の作業者による手作業を無くし、掘削作業を略完全に自動化して生産性を向上することができる。
【００４４】
補正されたカット形状データに従って掘削されることで、掘削部分の表面から所要の深さ・形状の掘削溝ｇが形成されるので、各掘削部分におけるカット部重量も均一に保つことができ、このカット部重量精度が安定することにより製品タイヤのトレッドゲージ及び溝底スキッドベースゲージのバラツキを最小に抑え、製品タイヤの品質を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る掘削溝形成装置の全体側面図である。
【図２】制御系の概略ブロック図である。
【図３】理想形状の生タイヤのトレッド部の断面図である。
【図４】外径バラツキのある通常の生タイヤのトレッド部の断面図である。
【図５】加硫成型した場合の生タイヤのトレッド部の変形状態を示す断面図である。
【図６】同トレッド部の平面図である。
【図７】従来の掘削溝形成装置の概略全体側面図である。
【図８】同装置のカッターにより掘削している状態を示す生タイヤのトレッド部の断面図である。
【図９】生タイヤの罫書きされた表面を示す図である。
【符号の説明】
１…掘削溝形成装置、２…カッター、３…多関節ロボット、４…回転基台、５…第１アーム、６…第アーム、７…第３アーム、８…光センサー、10…支持台、11…軸受ローラ、
20…制御装置、21…ローラ駆動手段、22…ロボット駆動手段、
Ｇ…生タイヤ、ｇ…掘削溝。
Claims (7)
- 加硫成型前の生タイヤの外周面にカッターによりラグ溝用の掘削溝を形成する生タイヤの掘削溝形成方法において、
生タイヤの外周面の略タイヤ幅方向に延びる掘削部分に沿って距離センサーを移動させて掘削部分の複数点における外径(r)を測定し、
予め記憶された理想形状の生タイヤの場合の掘削部分の長尺方向に深さが変化するカット形状データを、前記測定した掘削部分の複数点における外径(r)と生タイヤの理想形状の外径(r 0 )との差(r-r 0 )に基づき補正し、
前記補正されたカット形状データに従ってカッターを移動して掘削することを特徴とする生タイヤの掘削溝形成方法。 - 前記掘削部分の外径(r)の測定は、前記距離センサーを移動しながら複数点における生タイヤの外周面までの距離(d)を検出し、同距離(d)を前記距離センサーの生タイヤの中心軸からの距離(a)から減算して前記掘削部分の複数点における外径(r)を算出することであることを特徴とする請求項１記載の生タイヤの掘削溝形成方法。
- 加硫成型前の生タイヤの外周面にカッターによりラグ溝用の掘削溝を形成する生タイヤの掘削溝形成装置において、
生タイヤの外周面を掘削して掘削溝を形成するカッターと、
同カッターを移動するカッター移動手段と、
生タイヤの外周面までの距離を検出する距離センサーと、
同距離センサーを移動するセンサー移動手段と、
理想形状の生タイヤの場合の掘削部分の長尺方向に深さが変化するカット形状データを記憶し、前記カッター移動手段と前記センサー移動手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
センサー移動手段を制御して生タイヤの外周面の略タイヤ幅方向に延びる掘削部分に沿って距離センサーを移動させて掘削部分の複数点における外径(r)を測定し、
前記予め記憶されたカット形状データを前記測定した掘削部分の複数点における外径(r)と生タイヤの理想形状の外径(r 0 )との差(r-r 0 )に基づき補正し、
同補正されたカット形状データに従って前記カッター移動手段を制御してカッターにより生タイヤの外周面所要箇所を掘削して掘削溝を形成することを特徴とする生タイヤの掘削溝形成装置。 - 前記カッターと前記距離センサーとは同じ支持部材に固定され前記カッター移動手段と前記センサー移動手段とは同じ共通移動手段であることを特徴とする請求項３記載の生タイヤの掘削溝形成装置。
- 前記共通移動手段は、多関節ロボットであることを特徴とする請求項４記載の生タイヤの掘削溝形成装置。
- 前記多関節ロボットは、６軸の自由度を有することを特徴とする請求項５記載の生タイヤの掘削溝形成装置。
- 前記距離センサーは、反射型の光センサーであることを特徴とする請求項３記載の生タイヤの掘削溝形成装置。
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