JPS6251735B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明はタイヤ均整度研削修正装置に関する
ものである。 近年、乗用車の乗り心地を改善するため多大の
努力が払われており、乗り心地に影響するタイヤ
の性能を改善するため、トルーイング・マシンに
よりタイヤの外径を均一に研削することが行われ
ている。しかし、真円のタイヤを鏡面のような道
路を走行させても、なお、タイヤから車軸に対し
て加振力が発生することは周知の通りである。こ
れは、タイヤが粘弾性物質であり、バネ、質量及
びダンパーによる分布モデルとして表わされ、こ
れらの各分布定数がタイヤ周上に亘つて均一でな
いという内部構造的原因によるものと考えられて
いる。 タイヤをバネという面からみると、垂直方向、
横方向、ころがり方向のバネ系をもつと考えられ
るため、タイヤの動特性はタイヤを回転させてそ
の時のバネ定数の変動を測定することによつて知
ることができる。このタイヤに荷重をかけて１回
転させる間に発生する力の変動の大きさ、所謂ユ
ニフオミテイを測定し、大きな変動を発生するタ
イヤ周上の部分を研削することによりタイヤの均
整度の改善が図られる。 上記変動のうち、タイヤの垂直方向の振動（ラ
ジアル・フオース・バリエーシヨン、略して
RFV）は、特にタイヤトレツドのシヨルダ部の
ばねに最も影響され、従つて、タイヤ円周上のど
の部分に振動の最大点があるかがわかれば、その
部分のトレツドのシヨツダをといし車で研削すれ
ば最も効果的にタイヤのRFVを小さくすること
ができる。 この発明は上記タイヤトレツドのシヨルダ部を
RFVのある基準値（グラインドレベル）以上の
部分だけといし車で研削しユニフオミテイの向上
を図るタイヤ均整度研削修正装置を提供するもの
である。 詳しくは、タイヤを回転ドラム上に圧接して回
転駆動する際にタイヤの半径方向に発生するラジ
アル荷重の変動に応じてタイヤトレツド部を研削
するタイヤ均整度研削修正装置において、 タイヤ１回転毎に周期的な波形を描いて変動す
るラジアル荷重値（RFV）をタイヤ全周にわた
つてｎ等分した位置で検出する検出手段と、該検
出手段で取り出されたｎ個の検出値をデジタル化
して予め設定した基準値と比較する演算比較回路
と、該演算比較回路において検出値が前記基準値
をこえる場合に研削機構へ発する研削指令信号を
タイヤ外周上の荷重検出位置と研削位置との角度
分に相当するだけ遅延させる記憶手段を有する制
御回路とを設け、検出値（RFV）が基準値をこ
える部分が研削位置に到達した時点で研削指令信
号を研削機構へ発することによつて前記ラジアル
荷重変動の原波形を修正するものであり、装置へ
の搬入→装着→測定→修正→判定→離脱→搬出の
一連の作動を自動的に連続して行われるようにし
たものである。 さらに、この発明は前記検出値演算比較回路に
おいて、デジタル化されたｎ個の検出値をもとに
ラジアル荷重変動の原波形を構成する基本波形を
演算する回路と、該基本波形がある基準値をこえ
る部分のみを研削修正する機構とを付加し、前記
ラジアル荷重変動の原波形にもとづく修正と基本
波形にもとづく修正との両機能をそれぞれ単独
に、あるいは各機能を直列または並列に組合わせ
て動作させることを特徴とするタイヤ均整度研削
修正装置を提供するものである。 以下、この発明を図面に示す実施例により詳細
に説明する。 第１図及び第２図に示すタイヤ均整度研削修正
装置の全体の構成は従来例（特公昭50−6922号）
と大略同様であり、列設したローラ１からなるタ
イヤ搬送用コンベヤ２の中央部に被検査タイヤａ
が落下しない程度の貫通部３を設け、該貫通部３
の上下に相対して駆動軸４と進退軸５を配設し、
両軸４，５の先端にタイヤａの対称的内周縁に適
合するリム６，７を着脱自在に取り付けている。
上記駆動軸４は一定高さに保持した状態でモータ
８により回転するようにする一方、進退軸５は下
位に設置した油圧又は空圧シリンダ機構９により
昇降するようにし、コンベヤ２により搬送されて
タイヤａが貫通部３の上部に達した時にコンベヤ
２の側方に設けた押圧腕１９によりタイヤａを上
記両リム６，７の軸心と略一致させ、シリンダ機
構９により進退軸５を上昇させ、先端のリム７で
タイヤａを押し上げ駆動軸４のリム６とによりタ
イヤａを気密的に挾持し、この状態で、駆動軸４
側に設けた圧力空気導入孔１０より圧力空気をタ
イヤａ内に導入したままタイヤａを回転させるよ
うにしている。該タイヤａの均整度検査及び必要
に応じて修正を行うため、第３図に示す如く、タ
イヤ挾持位置の一側方にロードセル１１を附設し
たロードホイール１２を配置し、ロードホイール
１２をタイヤａに圧接させ、タイヤａの回転によ
りタイヤａの反力を全周側に亘り検出し均整度を
判断するようにする一方、他側方にグライダ修正
機構１３を配置し、必要に応じてタイヤａを修正
するようにしている。尚、上記グラインダ修正機
構１３において、１４は上側グラインダ、１５は
下側グラインダ、１６は上記両側グラインダの回
転用モータ、１７はグラインダ位置制御用サーボ
シリンダ、１８はサーボ弁であり、該グラインダ
修正機構１３はロードホイール等からなる均整度
検査装置の検査結果により、第３図に示す回路を
経て作動され、タイヤａを修正する。 上記回路の概略的構成及び作動を説明すると、
２０はグラインド・レベル設定器、２１は演算比
較回路、２２は制御回路であり、タイヤａの１回
転毎に周期的な波形を描いて変動するラジアル荷
重値をタイヤ全周に亘つてｎ等分した位置でロー
ドセル１１によつてラジアル・フオース・バリエ
ーシヨン（RFV）を検出し、この検出値をロー
ドセルアンプ２３を介して演算比較回路２１に出
力し、演算比較回路２１で上記検出値をデジタル
化して、グラインドレベル設定器２０より入力さ
れる予め設定した基準値と比較し、上記設定値が
基準値をこえる場合に研削指令信号を制御回路２
２に出力し、該制御回路２２に設けた記憶手段に
よりタイヤ外周上のロードセル１１による検出位
置と上下グラインダ１４，１５による研削位置と
の角度分に相当するだけ遅延させて、検出値が基
準値をこえた部分が研削位置に到達した時点で、
遅延グラインダ信号をサーボアンプ２４を介して
上記油圧制御装置へ入力し、油圧シリンダ１７を
駆動して上下グラインダ１４，１５をタイヤａ側
へ駆動しタイヤを研削修正するものである。 尚、第３図中、２５〜２７はタイヤａと同軸に
取り付けられたパルス発振器、２８はスキム量を
検出する差動変圧器、２９はスキム設定器、３０
は油圧源である。 上記した装置により行われる研削修正動作は、
第４図において、ラジアルフオースバリエーシヨ
ンのピーク−ピーク値（ユニフオーミテイ）が所
定のグラインダ基準値より大きい場合にグライン
ダ１４，１５による研削が行われるもので、以下
に、ユニフオーミテイ修正動作について詳述す
る。 上記ラジアル・フオース・バリエーシヨン波形
は、タイヤスピンドルと同軸に取り付けられたタ
イヤ１回転について128個のパルス信号を発生す
るパルス発振器２５からのサンプリングパルスに
同期して、データサンプリングされる。 上記研削修正装置において、研削修正動作に入
る前は、グラインダ・セレクト・スイツチ（図示
せず）で選択されて、グラインダ１４，１５は、
タイヤａの表面から一定距離手前で待機してい
る。たとえばタイヤａの表面から2.5mm手前位置
でありこれを待機位置と称している。これは、本
装置全体の測定及び制御のサイクルタイムを短縮
するために、グラインダ１４，１５をタイヤの表
面に出来る丈近接させて待機させるための処置で
ある。本研削修正装置では、グラインド動作に入
る前に、第１回目の各種テストが行なわれてい
る。例えばRFV（ラジアル・フオース・バリエ
ーシヨンタイヤから発生する半径方向力）、LFV
（ラテラル・フオース・バリエーシヨン）及びタ
イヤ表面の凹凸であるランナウトが測定される。
この結果から、RFV値が合格値に達しないもの
が、グラインドの対象となる。第１回のテスト結
果を演算比較回路が判定し、グラインドすべきタ
イヤである場合、グラインド制御ルーチンに入
る。 まず、スキム動作に入るが、このスキム動作と
は、グラインダ１４，１５がタイヤａの表面から
非常に短かい一定距離を保ちながら、応答してい
る状態を称する。タイヤａは、完全には真円でな
いので、タイヤ表面の応答に対応して、油圧シリ
ンダ１７によつて、グラインダ１４，１５は制御
動作がなされねばならない。この制御は油圧サー
ボ弁１８、サーボアンプ２４からなる油圧サーボ
装置によつてなされる。 タイヤａの表面の凹凸は差動変圧器２６に依つ
て変位量として検出されこの変位に対応する量だ
け油圧シリンダ１７が駆動され、差動トランスか
らの出力信号が常に一定の値に保たれる様制御す
れば、タイヤａとグラインダ１４，１５との距離
は、常に一定となる。 このようなスキム状態にあるとき、演算比較回
路２１からグラインド指令信号が出力されると、
この信号は、グラインダ１４，１５をタイヤａの
方向に駆動するような電気的極性で印加されるた
め、スキム状態のバランスを破つて、グラインダ
１４，１５はタイヤａの方向へ駆動される。この
とき、グラインド信号の大きさが十分大きければ
グラインダ１４，１５によつて、タイヤａは研削
されることになる。 上記した演算比較回路２１におけるグラインド
指令信号を出力する迄の動作について第５図を参
照して説明すると、まず、タイヤａの１回転に１
パルスを発生するイベント・マーカ信号をセンス
すると、フオース・バリエーシヨン・データ
（RFデータ）をサンプリング開始する。第１番目
のサンプリング・データを演算比較回路２１内の
AD変換器（図示せず）を通して、アナログ信号
をデイジタル信号に変換完了するとデータRF₁と
してレジスター（図示せず）に記憶されるので、
RFV値の計算を行う。このときRF₁−RFminと
して演算されるが、RFminの値は、１回転前の
ときの値を記憶して使用する。これは研削しても
波形の最小点の値は変化しないという事実にもと
づいている。RFminは１回転ごとに修正されて
いく。 第４図に示すように（RF₁−RFmin）の値が、
研削してユニフオーミテイの改善する目標値であ
るグラインダ基準値よりも小さい場合は研削を行
う必要がないので、演算比較回路２１はグライン
ド指令信号は出さない。 一方（RF₁−RFmin）＞グラインダ基準値の場
合は研削による修正が必要なので、演算比較回路
２１はグラインド指令信号を出力する。 前述のようにタイヤａとロードホイール１２の
接触点に於てタイヤａのユニフオーミテイ信号が
ロードセル１１によつて検知される。一方、グラ
インダ１４，１５はこの検出点から150゜時計方
向に装置されている。このため、前述のグライン
ド指令信号をそのまま、シリンダー１７を駆動の
ための油圧制御装置へ入力してはならない。すな
わち、150゜だけタイヤａが回転したタイミング
でグラインド信号を油圧制御装置へ印加すればよ
いので、第３図に示すように、演算比較回路２１
のグラインド指令信号を制御回路２２のシフトレ
ジスタへ入力し150゜分だけ遅延させてサーボア
ンプ２４へ出力すればよい。このシフトレジスタ
ーは、最大150ビツトで構成される。又タイヤａ
の軸に取りつけられたタイヤ１回転について360
個のパルス信号を発するパルス発生器２６からの
パルス信号によつて１ビツトずつシフトされて、
150゜以下の任意の角度だけ遅延されたグライン
ド指令信号を取出すことが可能である。 また、上記グラインド指令信号を遅延させる手
段は、シフトレジスタのような、別個のハードウ
エアを使用しなくても、演算比較回路２１のデジ
タル・コンピユータ内のメモリーを使用し、プロ
グラムによつて制御することも勿論可能であり、
このような手段も利用される。 次に第２番目のサンプリングパルスをセンスす
ると、同じように、RFU波形を読みとり、グラ
インドすべきか否かを演算比較回路２１が判定
し、RFV値がグラインド基準値より大きい場
合、グラインド指令信号を出力する。同様に128
分割されたタイヤ全周についてグラインド指令の
制御が行なわれる。 タイヤａの１回転分、すなわちRF128について
まで研削判定し制御が終了するとRFV値が合格
レベルに達したかどうかを判定し、もし達しない
場合はさらにもう１回転研削する。この動作を繰
り返し合格レベルに達するまで、研削動作を行な
う。研削時間を監視するタイマー（図示せず）を
設置し、もし、合格レベルに達する以前に上記タ
イマーがタイムアツプすればグラインド不能タイ
ヤとして、グラインド動作は中途で中止される事
になる。 上記した装置によるタイヤ研削修正動作によれ
ば、タイヤ全周について研削すべきか否かの情報
を記憶する必要はなく、フオースバリエーシヨン
信号の検出点とグラインダの設置点までの機械的
角度分のみを記憶すればよいので制御装置は単純
化される長所がある。 さらに、研削によつてフオース・バリエーシヨ
ン波形が変化するのでこの変化は即時研削制御へ
フイード・バツクされるため有効な研削がなされ
る。また本方式によれば、研削とRFVの検出が
全く同時に行なわれる。即ち、測定サイクルと研
削サイクルを分けないため、機械の稼働率を高め
る長所も併せもつている。 上記したタイヤ研削修正動作は、タイヤのユニ
フオーミテイを改善するために、ラジアル・フオ
ース・バリエーシヨンの原波形を、そのままをも
とに研削すべきか否かを判定したものである。し
かし、車体の振動源として、RFVの基本波成分
がもつとも重要である事とRFVの波形は基本波
成分の占める割合が一般的に大きい事から、基本
成分を改善するような研削方法がより有利である
場合もある。このような場合には、演算比較回路
２１内でのグラインド指令信号の出力方法を変更
するのみで、他の機械装置及び電気回路を上記装
置と全く同一の状態で基本波成分を改善する研削
装置に変更することができる。 つぎに、前記検出値演算比較回路において、デ
ジタル化されたｎ個の検出値をもとにラジアル荷
重変動の原波形を構成する基本波形を演算する回
路を設けて、該基本波形がある基準値をこえる部
分のみを研削修正する機能を付加し、前記ラジア
ル荷重変動の原波形にもとづく修正と基本波形に
もとづく修正との両機能をそれぞれ単独に、ある
いは各機能を直列または並列に組合わせて動作さ
せることを特徴としたタイヤ均整度研削修正装置
および該装置による研削修正動作について以下に
説明する。 一般に、ｆ（ｘ）が周期２πをもつ周期関数で
その１周期をＮ等分し、Ｎ個のサンプル点 Xr＝ｒ２π／Ｎ（ｒ＝１、２……、Ｎ）としXrのとき の関数値をfr≡ｆ（Xr）とする。 上記ｆ（ｘ）はcoskx、Sinkx（ｋ＝０、１、
２……）の一次結合で表わせて ここで

【式】

【式】 という有限フーリエ展開として表わされる。 よつて、 さて、基本波成分のみについて着目すると下記
の数式で表わされる。 基本波成分振巾C₁＝√² ₁＋² ₁ 基本波成分初期位相角θ_１＝tan^-1Ｂ_１／Ａ_１(2) そこで、演算比較回路２１で、RFV信号を増
巾し、マルチプレクサー（Ｍ_px）を経てAD変換
器を通してデジタル信号に変換し、データをサン
プリング開始するタイミングを、イベント・マー
カ信号をセンスした直後から開始する。 サンプリングパルスに依つて演算比較回路２１
に割込みを掛け、第１回目のサンプリングデータ
をf₁とし第２回目以降を各々f₂、f₃……とし、f₁₂₈
までサンプリングする。タイヤ１周期についてサ
ンプリングを完了すると(1)式及び(2)式によつて振
巾C₁と初期位相角θ_１を求める。そして第６図
において、C₁＞G₁の場合に基本波に基づくグラ
インダ動作に入る。タイヤａの位置の基準点であ
るイベントマーカからの位相角αからβまでの間
グラインダ１４，１５をタイヤａの方向に前進さ
せ、研削する。θ_１とθα、βの間の関係は、例
えば次のような方法で検知できる。 基本波波形がグラインダ基準値G₁より大であ
る角度幅はC₁Sinθ＞G₁を求めればよい。これを
△θとすると、基本波のピーク点のイベント・マ
ーカからの角度θはθ_１＋90゜で表わせるので α＝θ_１＋90゜−１／２△θ β＝θ_１＋90゜＋１／２△θ と求まる。 この演算と制御は勿論デイジタル式でなくて
も、アナログ電気回路によつても実現可能であ
る。 上記した２方式のタイヤ研削修正方法、即ち、
タイヤのラジアル・フオース・バリエーシヨン
（RFV）の原波形による方法（フオース・バリエ
ーシヨン・グラインダ）とRFVの基本波による
方法とは、全く同一の装置及び電気回路によつて
両方式を任意に選択または併用することができ
る。即ち、本装置の操作スイツチ（図示せず）に
原波形による研削のみ、基本波による研削のみ、
及び両方式による研削を直列に、あるいは並列に
行うスイツチを設けておくとよい。上記直列方式
とは原波形による研削動作をまず行ないRFVの
ピーク−ピーク値が一定レベルに達した後に基本
波成分のピーク−ピーク値を改善するため基本波
による研削動作を行うものである。上記並列方式
とは、原波形と基本波波形の両方を同時に演算比
較回路で監視し、どちらか一方がグラインダ基準
値を越えている時にグラインド指令信号を送出す
るようにしたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はタイヤ均整度研削修正装置全体の斜視
図、第２図は第１図の要部拡大側面図、第３図は
研削修正装置の要部回路図、第４図はフオース・
バリエーシヨン・グラインドによる修正動作を示
す線図、第５図は演算比較回路におけるグライン
ド制御基本フローチヤート、第６図は基本波波形
によるグラインダ動作を説明するための線図であ
る。 ａ……タイヤ、１１……ロードセル、１４，１
５……グラインダ、１６……モータ、１７……シ
リンダ、２０……グラインド・レベル設定器、２
１……演算比較回路、２２……制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ タイヤを回転ドラム上に圧接させて回転駆動
   する際にタイヤの半径方向に発生するラジアル荷
   重の変動を上記回転ドラムに附設したロードセル
   で検出し、その検出値が予め設定した基準値を越
   える上記タイヤのトレツド部分が上記回転ドラム
   とは別にタイヤ外周に設けた研削位置に来たとき
   にグラインダで同一のタイヤ回転周期にて上記ト
   レツド部分を研削するタイヤ均整度研削修正装置
   であつて、 タイヤを回転駆動するタイヤスピンドルの回転
   と同期してタイヤ１回転につきｎ個のサンプリン
   グパルスを発生するパルス発振器からの上記サン
   プリングパルスでタイヤ１回転毎に周期的な波形
   を描いて変動するラジアル荷重値をサンプリング
   するデータサンプリング装置と、 上記データサンプリング装置でサンプリングさ
   れたラジアル荷重値の原波形のｎ個のサンプル値
   をデイジタル化し、このデイジタル化されたｎ個
   のデイジタル化サンプル値をもとにラジアル荷重
   変動の原波形を構成する基本波形を演算する一
   方、上記ラジアル荷重変動の原波形のｎ個のデイ
   ジタルサンプル値が予め任意に定めた基準値を越
   える場合と上記基本波が予め任意に定めたいま一
   つの基準値を越える場合の少くともいずれか一方
   の場合に研削指令信号を出力する演算比較回路
   と、 タイヤ外周上の荷重検出位置と上記研削位置と
   の角度分に相当する角度からグラインダの作動時
   間遅れに相当する角度を減算した角度分だけ上記
   研削指令信号を遅延させるシフトレジスタ等の記
   憶回路を有する制御回路とを備え、 タイヤのトレツド部分の研削部分が研削位置に
   到達した時点で上記制御回路により遅延された研
   削指令信号を研削機構に出力して上記ラジアル荷
   重変動の原波形に基づく修正と基本波形に基づく
   修正の両機能の少くとも一方を行わせるようにし
   たことを特徴とするタイヤ均整度研削修正装置。