JP2017003308A - トッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トッピングゴムシートの製造工程において発生したゴム付き不良箇所を正確に検出することにより、裁断工程においてゴム付き不良箇所の除去を確実に行えるようにして生産性の低下を防止するトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置を提供する。【解決手段】トッピングゴムシートのゴム付き不良箇所を検出するトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置であって、トッピングゴムシートを挟んで表面側および裏面側のそれぞれに配置された複数の反射型光電センサを用いてトッピングゴムシートに照射された光の反射光の光量に基づいて前記ゴム付き不良を検出する検出手段と、検出手段によって検出されたトッピングゴムシートのゴム付き不良箇所の位置を特定する不良位置特定手段と、不良位置特定手段で特定されたゴム付き不良箇所の位置を表示・記録する表示記録手段とを備えているトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置。【選択図】図１

Description

本発明は、トッピングゴムシートの製造工程において発生するゴム付き不良を検出するトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置に関する。

一般に、タイヤの製造工程においては、カレンダーロールによってスチールコード織物（簾）にトッピングゴムを連続して被覆することによりトッピングゴムシートを製造する工程がある（例えば、特許文献１）。

このトッピングゴムシートの製造工程において、トッピングゴムのスチールコードへの付着が不十分でスチールコードが均一に被覆されず、スチールコードの一部が露出する不具合（ゴム付き不良）が発生する場合がある。

このようなゴム付き不良が発生した箇所は除去する必要がある。しかしながら、ゴム付き不良箇所を検出する毎にカレンダーロールを停止させて除去した場合、生産ラインが安定せず、トッピングゴムシートの品質の低下や生産性の低下を招いてしまうため、簡単に生産ラインを停止させることができない。

そこで、従来より、作業者がトッピングゴムシートの製造中にゴム付き不良を発見してもラインを停止することはせず、チケットに手書きしたメモでゴム付き不良の発生をマーキングし、後工程の裁断工程において、このマーキングに従ってゴム付き不良箇所を除去している。

特開平７−１６７７９２号公報

しかしながら、連続してトッピングゴムシートを製造する工程において、作業者が目視によってゴム付き不良箇所を検出することは、作業者にとって負荷が大きく、トッピングゴムシートにゴム付き不良箇所があっても見落とす場合があり、その場合には、ゴム付き不良箇所にマーキングされないまま裁断工程に送られるため、裁断工程でマーキングされていない異常箇所が見逃されてしまう。

また、作業者が目視によってゴム付き不良箇所を発見しても、マーキングにずれが生じて裁断工程でゴム付き不良箇所が見逃されてしまう恐れもある。

そして、ゴム付き不良が見逃され、後工程の裁断工程において除去されないまま製造されたタイヤは、スクラップとせざるを得ず、生産性も低下する。

そこで、本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑み、トッピングゴムシートの製造工程において発生したゴム付き不良箇所を正確に検出することにより、裁断工程においてゴム付き不良箇所の除去を確実に行えるようにして生産性の低下を防止するトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置を提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、
カレンダーロールでスチールコードにトッピングゴムを被覆することにより作製されるトッピングゴムシートの製造工程において発生したゴム付き不良箇所を検出するトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置であって、
前記トッピングゴムシートを挟んで表面側および裏面側のそれぞれに配置された複数の反射型光電センサを用いて、前記トッピングゴムシートに照射された光の反射光の光量に基づいて前記ゴム付き不良を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出されたトッピングゴムシートのゴム付き不良箇所の位置を特定する不良位置特定手段と、
前記不良位置特定手段で特定されたゴム付き不良箇所の位置を表示・記録する表示記録手段と
を備えていることを特徴とするトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置である。

請求項２に記載の発明は、
前記複数の反射型光電センサの各々が、前記トッピングゴムシートに対して、１００〜２００ｍｍの距離を開けて略垂直に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置である。

請求項３に記載の発明は、
前記複数の反射型光電センサの周囲に、外乱光の侵入を防止する遮光手段が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置である。

本発明によれば、トッピングゴムシートの製造工程において発生したゴム付き不良箇所を正確に検出することにより、裁断工程においてゴム付き不良箇所の除去を確実に行えるようにして生産性の低下を防止するトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係るトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置の一実施の形態を示す概略構成図である。 図１に示した反射型光電センサの概略構成図である。 反射型光電センサの検出スポットを示す説明図である。 ゴム付き不良箇所を検出する原理を説明するための断面図である。 反射型光電センサの反射検出光量と検出時間との関係を示すグラフである。 反射型光電センサの配置状態の作用効果を示す断面図である。 外乱光遮光カバーの作用効果を説明するための斜視図である。

以下、本発明を実施の形態に基づき、図面を参照して説明する。

１．トッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置の概要
図１は本発明の一実施の形態に係るトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置を示す概略構成図である。

図１に示すように、トッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置１は、トッピングゴムシート１０の表面側および裏面側のゴム付き不良を検出するための検出手段と、検出手段によって検出されたトッピングゴムシート１０のゴム付き不良箇所の位置を特定する不良位置特定手段としてのＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）４と、不良位置特定手段で特定されたゴム付き不良箇所の位置を表示・記録する表示記録手段としてのＰＣ（パーソナルコンピュータ）５およびプリンタ６とを備えている。

そして、本実施の形態においては、検出手段として、図１に示すように、トッピングゴムシート１０に照射された光の反射光の光量に基づいてゴム付き不良を検出する複数の反射型光電センサ２ａ〜２ｆが設けられている点に特徴がある。なお、図１には示していないが、反射型光電センサはトッピングゴムシート１０の表面側と裏面側の両方に配置されている。

ゴム付き不良が生じた部分ではコードが露出しており、ゴムが適切に被覆された正常な部分よりもトッピングゴムシート１０で反射された反射光の光量が大きくなるため、反射型光電センサ２ａ〜２ｆを用いて、このような光量の違いを判別することにより、ゴム付き不良箇所３０を正確に識別して検出することができる。

このように、本実施の形態によれば、従来の作業者が目視によって検出する方法と異なり、ゴム付き不良箇所３０を正確かつ自動的に検出することができ、次工程の裁断工程においてゴム付き不良箇所の除去を確実に行えるようになるため、生産性の低下を防止することができる。

２．ゴム付き不良検出装置の各構成
次に、上記したゴム付き不良検出装置の各構成について説明する。

（１）反射型光電センサ
上記したように、反射型光電センサ２ａ〜２ｆはトッピングゴムシート１０で反射された反射光の光量に基づいてゴム付き不良箇所を検出する。反射型光電センサ２ａ〜２ｆは、図１に示すように、搬送されているトッピングゴムシート１０の流れ方向に対して垂直な幅方向（図１に図示しているＹ方向）に一列に並設されている。

図２は、図１に示した反射型光電センサの概略構成図である。なお、図２では１つの反射型光電センサ２ａを図示しているが、反射型光電センサ２ｂ〜２ｆも同一の構成を有している。図２に示すように、反射型光電センサ２ａは、光電センサ本体２０と、センサアンプユニット２２とを備えている。

光電センサ本体２０は、赤色光をトッピングゴムシート１０に向けて照射した後、トッピングゴムシート１０の表面で反射された反射光を受光する。図３は、光電センサ本体２０の検出スポットＳを示す説明図であり、この検出スポットＳの範囲内の反射光が光電センサ本体２０で受光されて、光量の測定が行われる。

具体的には、図２に示すように、光電センサ本体２０で受光された反射光がセンサアンプユニット２２において数値化されて光量の測定が行われる。上記したように、ゴム付き不良が生じた部分ではコードが露出して正常な部分よりも光量が大きくなるため、測定された光量を予め設定されている閾値と比較することによりゴム付き不良が生じているか否かを判断できる。

例えば、比較の結果、反射光の光量が閾値を超えている場合には、ゴム付き不良が発生していると判断して出力信号としてのＯＮ信号をＰＬＣ４（図１参照）に向けて発信する。一方、閾値を超えていない場合にはゴム付き不良が発生していないと判断してＯＮ信号を発信しない。このように、反射型光電センサ２ａ〜２ｆによってゴム付き不良に応じてＯＮ信号が発信されることにより、作業者が目視によってゴム付き不良箇所を発見する従来の方法に比べて、ゴム付き不良箇所を正確に検出することができる。

このとき、反射型光電センサ２ａ〜２ｆは、トッピングゴムシート１０に対して、１００〜２００ｍｍの距離を開けて略垂直に配置されていることが好ましい。

反射型光電センサ２ａ〜２ｆを略垂直に配置することにより、図２に示すように、反射型光電センサ２ａ〜２ｆからの照射光のトッピングゴムシート１０への入射角度は略９０°となって反射光が必ず光電センサ本体２０に戻ってくるため、十分な受光量に基づいてゴム付き不良箇所を正確に検出することができる。これに対して、入射角度が９０°でなく斜め方向の場合には、光電センサ本体２０に戻る反射光が減少して受光量が減少するためゴム付き不良箇所の検出が困難になる。

そして、反射型光電センサ２ａ〜２ｆとトッピングゴムシート１０との間の距離が遠い場合、反射光が拡散、減衰して反射型光電センサ２ａ〜２ｆの受光量が減るため、ゴム付き不良箇所の検出が困難になる。一方、反射型光電センサ２ａ〜２ｆとトッピングゴムシート１０との間の距離が近い場合、トッピングゴムシート１０に光を照射する範囲および反射光の検出範囲が狭くなるため、やはりゴム付き不良箇所の検出漏れが生じる。好ましい距離は１００〜２００ｍｍである。

（２）不良位置特定手段
不良位置特定手段は、上記により検出されたゴム付き不良箇所のトッピングゴムシートにおける位置を特定する。本実施の形態においては、不良位置特定手段としてＰＬＣ４が用いられており、このＰＬＣ４はエンコーダ３とも接続されている。

（ａ）エンコーダ
エンコーダ３は、図１に示すように、トッピングゴムシート巻取り部（以下、単に「巻取り部」ともいう）５０の側方に設けられており、巻取り部５０に巻き取られたトッピングゴムシート１０の巻取り長さを測定する。そして、測定結果がＰＬＣ４に送信される。

（ｂ）ＰＬＣ
ＰＬＣ４は、上記したように、反射型光電センサ２ａ〜２ｆのそれぞれとエンコーダ３と電気的に接続されており、反射型光電センサ２ａ〜２ｆより検出されたゴム付き不良箇所３０を知らせるＯＮ信号と、エンコーダ３によって測定された巻取り長さとに基づいてゴム付き不良箇所３０の位置を求める。

具体的には、ＰＬＣ４は、先ず、巻取り部５０にそれまでに巻取られたトッピングゴムシート１０の長さを算出した後、反射型光電センサ２ａ〜２ｆから巻取り部５０までの長さを加算する。これにより、トッピングゴムシート１０の巻取り始め端からゴム付き不良箇所３０の検出位置までの距離を特定することができる。

次に、複数の反射型光電センサ２ａ〜２ｆのうち、ＯＮ信号を発信した反射型光電センサを識別することにより、トッピングゴムシート１０の幅方向におけるゴム付き不良箇所３０の検出位置を特定する。これらにより、ゴム付き不良箇所３０の位置を正確に特定することができる。

ＰＬＣ４は、さらに、ＰＣ５と通信回線を介して電気的に接続されており、得られたゴム付き不良箇所３０の位置情報をＰＣ５へ送信する。

（３）表示記録手段
表示記録手段は、ＰＬＣにより算出されたゴム付き不良箇所の位置を表示・記録することにより、ゴム付き不良の正確な位置を作業者に伝える。

本実施の形態においては、表示記録手段としてＰＣ５およびプリンタ６が用いられており、ＰＬＣ４から送信されたゴム付き不良箇所３０の位置をＰＣ５に表示すると共に、プリンタ６により製品チケットに記載することにより、ＰＬＣ４で得られたゴム付き不良箇所３０の位置を表示・記録する。

（４）外乱光遮光カバー
なお、本実施の形態においては、さらに、図７に示すように、外乱光の侵入を防止する遮光手段としての外乱光遮光カバー７が設けられている。反射型光電センサ２ａ〜２ｆによるゴム付き不良箇所３０の検出において、太陽光や照明光などの外乱光がトッピングゴムシート１０の表面にあたると、この外乱光も一緒に反射されてしまうため、反射型光電センサ２ａ〜２ｆが誤検出する恐れがある。このため、反射型光電センサ２ａ〜２ｆの周囲には、外乱光の影響を受けないように外乱光遮光カバー７などの遮光手段を設けることが好ましい。

３．本実施の形態におけるゴム付き不良の検出
次に、上記した本実施の形態に係るトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置を用いたゴム付き不良の検出について説明する。

図４は、ゴム付き不良箇所を検出する原理を説明するための断面図である。図４（Ａ）に示す正常なトッピングゴムシート１０は、スチールコード１２の周囲にトッピングゴム１４が被覆されている。一方、図４（Ｂ）に示すトッピングゴムシート１０はゴム付き不良箇所を有しており、ゴム付き不良箇所はスチールコード１２がトッピングゴム１４から露出している。

そして、反射型光電センサ２ａ〜２ｆからの照射光が、図４（Ａ）に示す正常なトッピングゴムシート１０のトッピングゴム１４に照射された場合、トッピングゴム１４の表面が黒色のため反射光量が少なくなる。一方、反射型光電センサ２ａ〜２ｆからの照射光が、図４（Ｂ）に示すトッピングゴムシート１０のゴム付き不良箇所のスチールコード１２に照射された場合、スチールコード１２の表面が金属色や白色などのため反射光量が多くなる。

前記したように、この反射検出光量をセンサアンプユニット２２（図２参照）において数値化した後、センサアンプユニット２２内に予め設定されている閾値と比較し、閾値を超えている場合には、ゴム付き不良が発生していると判断して出力信号としてのＯＮ信号をＰＬＣ４に向けて発信する。

図５は、搬送されているトッピングゴムシート１０のゴム付き不良箇所を反射型光電センサ２ａ〜２ｆが検出した時の、反射型光電センサ２ａ〜２ｆの反射検出光量と検出時間との関係を示すグラフである。点線ａで表示された領域は、スチールコード１２がトッピングゴム１４で被覆されている正常な箇所を反射型光電センサ２ａ〜２ｆが照射している時を示しており、反射型光電センサ２ａ〜２ｆが受光する反射検出光量が少ない。

一方、点線ｂで表示された領域は、スチールコード１２が露出しているゴム付き不良箇所を反射型光電センサ２ａ〜２ｆが照射している時を示している。このとき、露出したスチールコード１２によって反射検出光量が多くなるため、この点線ｂで表示された領域を検出することにより、ゴム付き不良箇所を識別することができる。

具体的には、前記した通り、受光した反射検出光量をセンサアンプユニット２２において数値化し、センサアンプユニット２２内に予め設定されている閾値と比較する。比較の結果、反射光の光量が閾値を超えている場合には、ゴム付き不良が発生していると判断して出力信号としてのＯＮ信号をＰＬＣ４に向けて発信する。一方、閾値を超えていない場合にはゴム付き不良が発生していないと判断してＯＮ信号を発信しない。

ＯＮ信号を受信したＰＬＣ４は、エンコーダ３から送信された信号に基づいて巻取り部５０における巻取り長さを算出した後、反射型光電センサ２ａ〜２ｆと巻取り部５０までの長さを加算する。そして、ＯＮ信号を発信した反射型光電センサを識別・特定することによりゴム付き不良箇所３０の位置を特定する。

特定されたゴム付き不良箇所３０の位置情報はＰＣ５に送られて記録される。そして、ＰＣ５に接続されたプリンタ６は、ゴム付き不良箇所３０の検出位置までの距離データ（Ｘ方向のデータ）と、ＯＮ信号を発信した反射型光電センサ２ａを特定するデータ（Ｙ方向のデータ）とを製品チケットにプリントする。

ゴム付き不良箇所３０の位置が記載された製品チケットは、巻取られたトッピングゴムシート１０と共に、裁断工程に送られる。そして、裁断工程では、この製品チケットの記載に基づいてゴム付き不良箇所の除去を行う。

このように、本実施の形態においては、ゴム付き不良箇所を自動的に検出して、その正確な位置を記録して裁断工程に送るため、裁断工程でこのゴム付き不良箇所を確実に除去することができ、ゴム付き不良によるタイヤスクラップが削減されて、生産性の低下を招くことがない。

以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明する。

１．実験１
実験１では、上記した実施の形態に係るトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置１において、反射型光電センサ２ａ〜２ｆから照射する照射光のトッピングゴムシートへの入射角度について検討した。

本実験においては、反射型光電センサ２ａ〜２ｆとして以下のものを用いた。
センサアンプユニット２２：キーエンス社製、型式ＰＸ−１０
光電センサ本体２０ ：キーエンス社製、型式ＰＸ−Ｈ６１
光電センサ本体２０の検出スポットＳの直径：１５ｍｍ（検出距離が１００ｍｍ）

（ａ）実験例１
反射型光電センサ２ａ〜２ｆをトッピングゴムシート１０に対して略垂直になるように配置し、トッピングゴムシート１０のゴム付き不良検出を行った。

（ｂ）実験例２
反射型光電センサ２ａ〜２ｆをトッピングゴムシート１０に対して斜めになるように配置し、トッピングゴムシート１０のゴム付き不良検出を行った。

（ｃ）評価結果
実験例１では、図６（Ａ）に示すように、反射光が確実に反射型光電センサ２ａ〜２ｆの受光部に戻り、トッピングゴムシート１０のゴム付き不良検出の精度が高かった。

一方、実験例２では、図６（Ｂ）に示すように、反射光が反射型光電センサ２ａ〜２ｆの受光部に戻り難くなり、反射型光電センサ２ａ〜２ｆの受光量が減り、トッピングゴムシート１０のゴム付き不良検出の精度が低くなった。

２．実験２
次に、実験２として、上記した実施の形態に係るトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置１において、外乱光遮光カバー７の有無の効果について検討した。
（ａ）実験例３
反射型光電センサ２ａ〜２ｆの周囲に外乱光遮光カバー７を設けずにトッピングゴムシート１０のゴム付き不良検出を行った。なお、他の条件は実験例１と同様である。

（ｂ）実験例４
反射型光電センサ２ａ〜２ｆの周囲に外乱光遮光カバー７を設けて、トッピングゴムシート１０のゴム付き不良検出を行った。なお、他の条件は実験例１と同様である。
（ｃ）評価結果
図７（Ａ）に示すように、実験例３では、反射型光電センサ２ｃの場合は、外乱光（太陽光や照明など）の影響によって、外乱光の反射光が反射型光電センサ２ｃの受光部に侵入し、反射型光電センサ２ｃの受光量が、反射型光電センサ２ｆの受光量より多くなり、誤検出を招き易くなった。

一方、図７（Ｂ）に示すように、実験例４では、外乱光遮光カバー７は外乱光を遮光するため、反射型光電センサ２ａ〜２ｆは、外乱光の影響を受けなかった。

以上、本発明を実施の形態に基づき説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。

１ トッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置
２ａ〜２ｆ 反射型光電センサ
３ エンコーダ
４ ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）
５ ＰＣ（パーソナルコンピュータ）
６ プリンタ
７ 外乱光遮光カバー
１０ トッピングゴムシート
１２ スチールコード
１４ トッピングゴム
２０ 光電センサ本体
２２ センサアンプユニット
３０ ゴム付き不良箇所
５０ トッピングゴムシート巻取り部
Ｓ 検出スポット

Claims (3)

1. カレンダーロールでスチールコードにトッピングゴムを被覆することにより作製されるトッピングゴムシートの製造工程において発生したゴム付き不良箇所を検出するトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置であって、
   前記トッピングゴムシートを挟んで表面側および裏面側のそれぞれに配置された複数の反射型光電センサを用いて、前記トッピングゴムシートに照射された光の反射光の光量に基づいて前記ゴム付き不良を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出されたトッピングゴムシートのゴム付き不良箇所の位置を特定する不良位置特定手段と、
   前記不良位置特定手段で特定されたゴム付き不良箇所の位置を表示・記録する表示記録手段と
   を備えていることを特徴とするトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置。
2. 前記複数の反射型光電センサの各々が、前記トッピングゴムシートに対して、１００〜２００ｍｍの距離を開けて略垂直に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置。
3. 前記複数の反射型光電センサの周囲に、外乱光の侵入を防止する遮光手段が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトッピングゴムシートのゴム付き不良検出装置。

Images