JP5771056B2 - ビードスティフナーの検査方法及び検査装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、予め記憶されている基準形状は、既に製造された良品の形状データの平均により作成されているため、正確な良否判定を実施することが困難となる。具体的には、図面上におけるビードスティフナーの形状に対して、基準形状が良否判定の閾値のいずれかに偏っている場合、この偏った基準形状と取得された形状とを比較して不良と判定されてしまった場合でも、図面上におけるビードスティフナーの形状と比較すると良品として許容範囲内である場合が生じ得る。そのため、良否判定において否と判定されたものであっても、検査員により目視の検査を行い、否とされたビードスティフナーの接合の確認を行う必要が生じていた。
本態様によれば、被検査対象のビードスティフナーから断面形状を形状データとして取得し、当該形状データからビードコアの頂点を検出し、ビードコアの頂点に対して接合するスティフナーの端部を検出することにより、スティフナーがビードコアに対してどの位置に接合しているかが詳細に分かるので、ビードコアとスティフナーとの接合が正確になされているか精度良く判定することができる。
また、本発明の他の態様として、スティフナーの端部と端部とが互いに接合する接合部を含む領域の形状データを連続的に取得する工程と、形状データから接合部の半径方向の位置ずれを検出する工程と、形状データから接合部の厚さを検出する工程とを含み、スティフナーの接合部における接合の良否をさらに判定する態様とした。
本態様によれば、スティフナーの接合部の接合異常を精度良く検出することができる。即ち、接合部を含む領域の断面形状の形状データから接合部の半径方向の位置ずれを検出することにより、接合部における半径方向に位置ずれした接合を検出することができ、形状データから接合部の厚さを検出することにより、接合部の重なりの良否を検出することができるので、精度の良い接合部の検査を行うことができる。
また、本発明の他の態様として、ビードコードを巻き回して環状に形成されたビードコアと、帯状に成形され、延長方向の端部と端部とを互いに接合させてビードコアの外周に巻きつけられたスティフナーとを有するビードスティフナーの良否を判定する検査装置であって、ビードスティフナーの半径方向に線状の光を照射し、当該光の光照射部からの反射光を受光してビードスティフナーにおける断面形状の形状データを取得する形状取得手段と、前記形状データに基づいてビードコアとスティフナーとの接合部を検出する乗り位置検出手段とを備え、前記乗り位置検出手段は、前記形状データからビードコアの頂点を設定するビードコア頂点設定部と、前記頂点からスティフナー側に所定距離の範囲を検査領域に設定する検査領域設定部と、前記検査領域内における前記形状データに基づいて、前記検査領域内にビードコードの有無を検出するビードコード検出部と、前記ビードコード検出部においてスティフナー側にビードコードが検出されたとき、前記検査領域内における前記検出されたビードコードからスティフナー側に半径方向外側に向けて上向きの傾斜が検出された場合には、当該検出された位置をスティフナーのエッジとして検出し、半径方向外側に向けて上向きの傾斜が検出されない場合には、前記検出されたビードコードの位置をスティフナーのエッジとして検出し、前記ビードコード検出部においてスティフナー側にビードコードが検出されないとき、前記検査領域内における前記頂点からスティフナー側に半径方向外側に向けて上向きの傾斜が検出された場合には、当該検出された位置をスティフナーのエッジとして検出し、半径方向外側に向けて上向きの傾斜が検出されない場合には、スティフナーのエッジなしとして検出し、スティフナーのエッジが検出された場合にビードコアとスティフナーとの接合を良、スティフナーのエッジが検出されない場合にビードコアとスティフナーとの接合を不良として判定するスティフナー端部検出手段とを有する態様とした。
本態様によれば、ビードコアとスティフナーとの接合を乗り位置検出手段により検出し、解析判定手段による接合の良否判定を行うので、ビードコアとスティフナーとの接合を精度良く判定することができる。また、本態様によれば、形状データからビードコアの頂点を設定するビードコア頂点設定手段と、頂点から指定された領域内にスティフナーの端部の有無を検出することにより、ビードコアに対してスティフナーが正確に接合しているか検出することができる。
また、本発明の他の態様によれば、前記形状データから前記接合部の半径方向の位置ずれを検出する段ずれ検出手段と、前記形状データから前記接合部の厚さを検出する厚さ検出手段とを有し、前記形状データに基づいて前記スティフナーの端部と端部との接合部を検出する合わせ位置検出手段を備える態様とした。
本態様によれば、合わせ位置検出手段が形状データから接合部の半径方向の位置ずれを検出する段ずれ検出手段と、形状データから接合部の厚さを検出する厚さ検出手段とを有することにより、上記態様に加え、スティフナーの接合部の状態を正確に検出することができるので、より精度の良いビードスティフナーの検査を行うことができる。
図1に示すように、ビードスティフナー10は、タイヤのビード部内に埋設される構成部材の1つで、詳細にはビードコア11と、スティフナー12とにより構成される。ビードコア11はタイヤの骨格を形成するカーカス13の両端を固定するとともにタイヤをリムに固定する役割を担い、スティフナー12はビードコア11によって固定されたカーカス13の折返し部に充填されてビード部を補強する役割を担う部材である。
スティフナー12は、断面形状が略三角形状となるように未加硫ゴムをビードコア11の外周長さよりも長尺の帯状に成形したものであって、断面形状において最も短手となる面にビードコア11と接合する接合面16が形成される。接合面16は、断面台形凹状に成形され、ビードコア11の断面形状における外側の外周面15の3辺11a,11b,11cに対応して互いに当接する辺16a,16b,16cが形成される。詳細には、辺16aと辺11aとが当接し、辺16bと辺11bとが当接し、辺16cと辺11cとが当接して接合する。なお、辺16aは、辺11aよりも短い長さ、辺16cは辺11cよりも短い長さに設定される。また、辺16bは、辺11bと同一の長さに設定される。
図2(b)に示すように、接合に際しては、ビードコア11の外周面15にスティフナー12の接合面16を対向させた状態で、スティフナー12をビードコア11に徐々に巻きつけ、スティフナー12をビードコア11の1周分接合する。図2(c)に示すように、ビードコア11一周分のスティフナー12の巻付けが終了すると、巻き開始端側の切断面である端部と巻き終了端側の切断面である端部とを重ねて接合し、ビードスティフナー10が成形される。つまり、ビードスティフナー10は、例えば、断面六角形状の環状に成形されたビードコア11の外周面15に、断面略三角形状の帯状に成形されたスティフナー12を巻き回し、端部と端部とを重ねて環状にして接合したものである。
検査装置1は、前述のビードスティフナー10を構成するビードコア11とスティフナー12との接合部分である乗り位置35における乗り位置検査と、スティフナー12の巻き開始端側の切断面と巻き終了端側の切断面との接合部である合わせ位置36における合わせ位置検査とを行う。
検査装置1は、被検査対象たるビードスティフナー10を載置する検査台2と、検査台2に載置されたビードスティフナー10の断面形状を画像データとして取得する形状取得手段4及びビードスティフナー10の良否を判定する解析判定手段5を有するセンサ3と、センサ3の動作を制御するPLCコントローラ8と、検査結果が出力されるコンピュータ9とにより構成される。
形状取得手段4は、ビードスティフナー10にレーザ光を照射する光照射部と、照射されたレーザ光の反射光を受光する受光部とにより構成される。光照射部は、ライン状のレーザ光をビードスティフナー10の表面に照射し、レーザ光の照射部位において反射した反射光を受光部で受光することにより、照射部位の断面形状に相当する形状データSを取得する。形状取得手段4には、例えば、照射距離により照射幅が規定されるライン状の赤色レーザ光を照射する2次元のレーザ変位計が適用される。
本例では、センサ3は光照射部から照射するレーザ光の延長方向とビードスティフナー10の半径方向とが一致するように検査台2の上方に設けられる。詳細には、図4に示すように、形状取得手段4の光照射部からビードスティフナー10の半径方向に沿って照射されるライン状のレーザ光が、ビードスティフナー10の半径方向の内周側及び外周側において載置面2aにはみ出すように照射される。つまり、形状取得手段4は、載置面2aを含むようにビードスティフナー10に照射したレーザ光の照射部位の反射光を受光部により受光することによりビードスティフナー10の上面側の断面形状を取得する。取得された断面形状は、半径方向の各位置が画素位置として設定され、画素位置と各画素位置における高さとに基づく形状データSが生成される。
なお、ビードスティフナー10に対してレーザ光が照射される角度は、形状取得手段4の受光部で反射光を受光できれば、いずれの角度であってもよい。
ビードスティフナー10の検査において、形状取得手段4は、ビードスティフナー10の円周方向に複数箇所の断面形状を取得するとともに、スティフナー12の合わせ位置36(図2(c)等参照)を含む所定の前後領域において、ビードコア11の円周方向に沿って断面形状を連続的に取得して3次元形状データを取得する。
上記構成によれば、ライン状のレーザ光の延長方向がビードスティフナー10の半径方向に沿って照射されるので、特定の位置における断面形状を一度に取得することができる。
なお、本実施形態では、被検査対象であるビードスティフナー10は黒色であるから、赤色のレーザ光を照射するように形状取得手段4を構成したが、検査する被検査対象の色、素材により異なる色のレーザ光を照射するようにしてもよい。上記、形状取得手段4により取得された形状データSは、解析判定手段5に出力される。
解析判定手段5は、概略、ビードコア11及びスティフナー12の情報や判定結果を記憶する記憶手段51と、検査に係る動作を制御する動作制御手段52と、ビードコア11とスティフナー12との接合部分である乗り位置35を検査する乗り位置検査手段53と、ビードコア11に巻きつけられたスティフナー12の合わせ位置36を検査する合わせ位置検査手段54とを有する(図2(c)参照)。即ち、解析判定手段5では、ビードコア11の外周に対するスティフナー12の乗り位置35の良否判定と、ビードコア11に巻きつけられたスティフナー12の端部と端部とが重ねて接合された合わせ位置36の重なり厚さの良否判定とを行う。
また、記憶手段51は、センサ3と接続される後述のPLCコントローラ8から入力される検査に係る動作を記憶し、動作制御手段52に出力する。具体的には、乗り位置35を検査するときの乗り位置検査動作指令、合わせ位置36を検査するときの合わせ位置検査動作指令を記憶する。乗り位置検査動作指令は、ビードコア11とスティフナー12との接合部分の検査において、周方向の異なる部位の断面形状を取得するように形状取得手段4を動作させる指令である。合わせ位置検査動作指令は、スティフナー12の巻き開始端と巻き終了端とが接合する円周方向前後領域を連続的に取得するように形状取得手段4を動作させる指令である。
動作制御手段52は、モータ21の回転の信号や、乗り位置検査動作指令、合わせ位置検査動作指令等のPLCコントローラ8から出力される信号に基づいて、形状取得手段4を制御する。
以下、図5,図6、後述する乗り位置検査手段53による検査フロー(図11参照)とともに乗り位置検査手段53の詳細について説明する。
乗り位置検査手段53は、ビードスティフナー10におけるビードコア11とスティフナー12との接合状態を検査する。乗り位置検査手段53は、ビード領域設定部61と、ビードエッジ検出部62と、コード計数部63と、コア頂点設定部64と、検査領域設定部65と、ビードコード検出部66と、スティフナーエッジ検出部67とを有する。
ビードエッジ検出部62は、ビード領域設定部61により設定された領域Aから形状データSにおける高さに関する閾値βを用いてビードコア11の内径側のエッジ31を検出する。
コア頂点設定部64は、コード計数部63により検出されたビードコア11の頂点となるビードコード14の一つ前のビードコード14の位置34に、スティフナー側に所定距離L1加えた位置をビードコア11のビード頂点32として設定する。なお、ビードコア11の頂点とは、検査台2の載置面2aから最も離間した位置に位置する頂点を示し、形状データSにおける頂上部を示す。また、ビードコア11の頂点となるビードコード14とは、形状データSの頂上部に位置するビードコードである。
ビードコード検出部66は、検査領域B内のビードコード14の有無を検出する。具体的には、検査領域B内の形状データSを微分して形状データSの高さの変化を求める。そして、高さの変化が右上がりに傾斜する部分と右下がりに傾斜する部分とが連続する場合には、当該部分をビードコード14として検出し、ビードコード14有りとして判定する。また、右下がりに傾斜する部分のみの場合は、当該部分にビードコード14無しとして検出し、スティフナー12として判定する。なお、ビードスティフナー10において、上記における左右は、右を半径方向外側とし、左を半径方向内側としている。
スティフナーエッジ検出部67は、検査領域Bからスティフナー12のエッジ33を検出する。エッジ33は、ビードコア11の辺11aとスティフナー12の辺16aとが接合する部位におけるスティフナー12の端部である。当該部位において、スティフナー12は、ビードコア11に対して図7(a)乃至図7(d)に示すパターンで接合される。
1つのパターンとして、図7(a)に示すように、ビードコード検出部66によりビード頂点32からスティフナー12側にビードコード14が検出された場合、即ち、検査領域B内のビード頂点32のビードコード14を除くビードコード14からスティフナー12側を走査して、右上がりの傾斜が検出された場合には、当該位置をスティフナー12のビードコア11側のエッジ33として検出する。
また、他のパターンとして、図7(b)に示すように、上記検出において右上がりの傾斜が検出されない場合には、ビードコード14の位置をスティフナー12のビードコア11側のエッジ33として検出する。
また、他のパターンとして、図7(c)に示すように、ビードコード検出部66による検出においてビード頂点32からスティフナー12側にビードコード14が検出されない場合、即ち、検査領域B内をビード頂点32からスティフナー12側に走査して、右上がりの傾斜が検出された場合には、当該傾斜開始位置をスティフナー12のビードコア11側のエッジ33として検出する。
また、他のパターンとして、図7(d)に示すように、ビードコード14が検出されず、右上がりの傾斜が検出されない場合には、スティフナー12無しとして不良品として判定する。
即ち、ビードコア11に対して乗り上げるように接合するスティフナー12のエッジ33をスティフナーエッジ検出部67により検出することで、ビードコア11に対してスティフナー12が正しい位置に接合しているかどうかを判定することができる。スティフナーエッジ検出部67は、図8に示すような判定を行い、スティフナー12のエッジ33の有無によりビードコア11に対するスティフナー12の接合部分の良否が判定される。
合わせ位置検査手段54は、接合領域Hにおけるスティフナー12の合わせ位置36の段ずれ検査を行う段ずれ検査部71と、合わせ位置36の厚さを検査する厚さ検査部72と、合わせ位置36における重なりの開きを検査する開き検査部73とを有する(図3参照)。
段ずれ検査部71は、スティフナー12の合わせ位置36において、スティフナー12の巻き開始端の半径方向外縁と巻き終了端の半径方向外縁とが半径方向に位置ずれして接合し、スティフナー12の外縁において段差が生じたような段ずれが生じていないかどうかの検査を行う。具体的には、図10(a)に示すように、接合領域Hのうち半径方向外縁を含む領域Cを設定して、断面形状におけるスティフナー12の仮想中心からスティフナー12の半径方向外縁までの距離L5を算出し、当該距離L5の最小値と最大値とを求める。次に、最大値から最小値を減じて差を算出し、当該差が予め設定された閾値γよりも小さいのときには段ずれ異常無しとして判定し、閾値γ以上のときには段ずれ異常有りとして判定する。なお、上記判定において、予め設定された閾値γよりも小さいときには段ずれ異常無しとして判定し、閾値γ以上のときには段ずれ異常有りとして判定するとしたが、予め設定された閾値γ以下のときには段ずれ異常無しとして判定し、閾値γよりも大きいときには段ずれ異常有りとして判定するようにしてもよい。また、距離L5の算出方法は上記に限るものではなく、接合領域Hのビード側端部からスティフナー12の半径方向外縁までの距離を算出するようにしてもよい。
即ち、開き検査部73によって、基準高さよりも1mm以上低い領域の差をカウントして、閾値δと比較することにより、許容範囲内で部分的に厚さが薄くなってしまった場合や、スティフナー12のデザインとして凹部が円周方向に形成されている場合でも、不良として検出してしまうことを防止することができる。
コンピュータ9は、センサ3とLAN等の通信線により接続され、センサ3から検査結果が出力される。本発明におけるコンピュータ9は、検査結果が出力されるものであり、コンピュータ9と接続されるモニター等の表示装置に検査結果を表示して検査結果を確認することができればよい。つまり、コンピュータ9は、センサ3を含む検査装置1に近接する位置、又は、離れた位置等、いずれかに設けられたものを用いればよい。
まず、作業者が被検査対象となるビードスティフナー10を検査台2の所定の位置に載置した後に、PLCコントローラ8を操作することにより検査を開始する。
PLCコントローラ8は、センサ3に検査を開始する信号を出力するとともに検査台2を回転させるモータ21に回転信号を出力して検査台2を例えば2回転するように制御する。検査台2が回転を開始するとエンコーダ22から検査台2の回転角度がPLCコントローラ8に出力される。PLCコントローラ8は、検査台2が1回転する間に、異なる位置の断面形状の形状データSを取得するように複数回の信号をセンサ3に断続的に出力する。
次に、検査台2が2回転目を開始すると、PLCコントローラ8は、エンコーダ22から出力された回転角度に基づいて、スティフナー12の合わせ位置36を含む前後領域の断面形状を連続的に取得するようにセンサ3に信号を出力してスティフナー12の接合部分の3次元形状データを取得する。そして、PLCコントローラ8は、検査台2が2回転したときに検査台2の回転を停止させる。
センサ3の形状取得手段4により撮像された複数の形状データS及び3次元形状データは、センサ3の解析判定手段5に出力される。
まず、複数の形状データSのすべてに対して検査を行うために、検査を行う形状データSの数をカウントする。次に、形状データSからビードコア11側の領域Aを設定する。例えば、形状データSにおいてビードスティフナー10の内径側の端部を基準としてビードスティフナー10側に閾値αを用いて領域Aを設定する。次に、形状データSの領域Aから閾値βを用いてビードコア11の内径側のエッジ31を検出する。
次に、上記検査領域B内に含まれるビードコード14の有無を検出する。
次に、スティフナー12のビードコード14側のエッジ33を検出する。具体的には、先の工程で、ビード頂点32からスティフナー12側にビードコード14が検出された場合、即ち、検査領域B内をスティフナー12側に走査して、右上がりの傾斜が検出された場合には、当該位置をスティフナー12のビードコア11側のエッジ33として検出する(図7(a)参照)。また、右上がりの傾斜が検出されない場合には、ビードコード14の位置をスティフナー12のビードコア11側のエッジ33として検出する(図7(b)参照)。
また、先の工程で、ビード頂点32からスティフナー12側にビードコード14が検出されない場合、即ち、検査領域B内をスティフナー12側に走査して、右上がりの傾斜が検出された場合には、当該傾斜開始位置をスティフナー12のビードコア11側のエッジ33として検出する(図7(c)参照)。
また、右上がりの傾斜が検出されない場合には、スティフナー12無しとして判定する(図7(d)参照)。この場合不良品として判定され、後段の検査は行われない。
図12のフローチャートに従って、合わせ位置検査手段54により、3次元形状データとして取得されたスティフナー12同士が互いに接合する合わせ位置36の検査を行う。
まず、スティフナー12の合わせ位置36において、スティフナー12の巻き開始端と巻き終了端とが半径方向に位置ずれして接合していないかどうかの検査を行う。具体的には、図10(a)に示すように、接合領域Hのうち半径方向外縁側の領域Cを設定し、断面形状におけるスティフナー12の仮想中心からスティフナー12の半径方向外縁までの距離L5を算出し、仮想中心から外縁までの距離L5の最小値と最大値とを求める。次に、最大値から最小値を減じて差を算出し、当該差が予め設定された閾値γよりも小さいときには段ずれ異常無しとして判定し、閾値γ以上のときには段ずれ異常有りとして判定する。
以上の検査及び判定によりビードスティフナー10の良否が判定される。
8 PLCコントローラ、10 ビードスティフナー、11 ビードコア、
12 スティフナー、14 ビードコード、
31 エッジ、32 ビード頂点、33 エッジ、34 位置、
35 乗り位置、36 合わせ位置、
51 記憶手段、52 動作制御手段、53 乗り位置検査手段、
54 合わせ位置検査手段、61 ビード領域設定部、62 ビードエッジ検出部、
63 コード計数部、64 コア頂点設定部、65 検査領域設定部、
66 ビードコード検出部、67 スティフナーエッジ検出部、71 段ずれ検査部、
72 厚さ検査部、73 開き検査部。
Claims (4)
- ビードコードを巻き回して環状に形成されたビードコアと、帯状に成形され、延長方向の端部と端部とを互いに接合させてビードコアの外周に巻きつけられたスティフナーとを有するビードスティフナーの良否を判定する検査方法であって、
前記ビードスティフナーにおける断面形状の形状データを取得する工程と、
前記形状データからビードコアの頂点を検出する工程と、
前記頂点からスティフナー側に所定距離の範囲を検査領域に設定する工程と、
前記検査領域内における前記形状データに基づいて、前記検査領域内にビードコードの有無を検出する工程と、
を含み、
前記ビードコードの有無を検出する工程においてスティフナー側にビードコードが検出されたとき、
前記検査領域内における前記検出されたビードコードからスティフナー側に半径方向外側に向けて上向きの傾斜が検出された場合には、当該検出された位置をスティフナーのエッジとして検出し、
半径方向外側に向けて上向きの傾斜が検出されない場合には、前記検出されたビードコードの位置をスティフナーのエッジとして検出し、
前記ビードコードの有無を検出する工程においてスティフナー側にビードコードが検出されないとき、
前記検査領域内における前記頂点からスティフナー側に半径方向外側に向けて上向きの傾斜が検出された場合には、当該検出された位置をスティフナーのエッジとして検出し、
半径方向外側に向けて上向きの傾斜が検出されない場合には、スティフナーのエッジなしとして検出し、
スティフナーのエッジが検出された場合にビードコアとスティフナーとの接合を良、スティフナーのエッジが検出されない場合にビードコアとスティフナーとの接合を不良として判定することを特徴とするビードスティフナーの検査方法。 - 前記スティフナーの端部と端部とが互いに接合する接合部を含む領域の形状データを連続的に取得する工程と、
前記形状データから前記接合部の半径方向の位置ずれを検出する工程と、
前記形状データから前記接合部の厚さを検出する工程とを含み、
前記スティフナーの接合部における接合の良否をさらに判定する請求項1に記載のビードスティフナーの検査方法。 - ビードコードを巻き回して環状に形成されたビードコアと、帯状に成形され、延長方向の端部と端部とを互いに接合させてビードコアの外周に巻きつけられたスティフナーとを有するビードスティフナーの良否を判定する検査装置であって、
ビードスティフナーの半径方向に線状の光を照射し、当該光の光照射部からの反射光を受光してビードスティフナーにおける断面形状の形状データを取得する形状取得手段と、
前記形状データに基づいてビードコアとスティフナーとの接合部を検出する乗り位置検出手段とを備え、
前記乗り位置検出手段は、
前記形状データからビードコアの頂点を設定するビードコア頂点設定部と、
前記頂点からスティフナー側に所定距離の範囲を検査領域に設定する検査領域設定部と、
前記検査領域内における前記形状データに基づいて、前記検査領域内にビードコードの有無を検出するビードコード検出部と、
前記ビードコード検出部においてスティフナー側にビードコードが検出されたとき、
前記検査領域内における前記検出されたビードコードからスティフナー側に半径方向外側に向けて上向きの傾斜が検出された場合には、当該検出された位置をスティフナーのエッジとして検出し、
半径方向外側に向けて上向きの傾斜が検出されない場合には、前記検出されたビードコードの位置をスティフナーのエッジとして検出し、
前記ビードコード検出部においてスティフナー側にビードコードが検出されないとき、
前記検査領域内における前記頂点からスティフナー側に半径方向外側に向けて上向きの傾斜が検出された場合には、当該検出された位置をスティフナーのエッジとして検出し、
半径方向外側に向けて上向きの傾斜が検出されない場合には、スティフナーのエッジなしとして検出し、
スティフナーのエッジが検出された場合にビードコアとスティフナーとの接合を良、スティフナーのエッジが検出されない場合にビードコアとスティフナーとの接合を不良として判定するスティフナー端部検出手段と、
を有することを特徴とするビードスティフナーの検査装置。 - 前記形状データから前記接合部の半径方向の位置ずれを検出する段ずれ検出手段と、
前記形状データから前記接合部の厚さを検出する厚さ検出手段とを有し、
前記形状データに基づいて前記スティフナーの端部と端部との接合部を検出する合わせ位置検出手段を備えることを特徴とする請求項3に記載のビードスティフナーの検査装置。
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