JP5284340B2 - タイヤ試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤの性能試験を行うためのタイヤ試験装置に関する。

タイヤ試験装置において、下フレーム（基部６２）と、下フレームに立設された門型フレームと、下フレームに取り付けられた下チャックと、門型フレームのビーム（交差梁６４）に取り付けられた上チャックと、を有するものが知られている（特許文献１参照）。当該タイヤ試験装置では、下チャックと上チャックとでタイヤを挟持した状態でタイヤの内部空間に空気を供給し、下チャック及び上チャックにそれぞれ設けられた回転部材を回転させることでタイヤを回転させつつ、各種の性能試験を行う。

タイヤの内部空間に空気が供給されると、当該内部空間の空気圧による力（以下、「分離力」と称す。）が上チャックに作用し、上チャックは下チャックから離隔しようとする。分離力は、上チャックからビームを介して鉛直フレーム（支柱）、そして下フレームへと伝達される。

特許第４０１１６３２号公報（図３）

ところで、特許文献１において、上チャックは、ビームの長手方向中央ではなく、２本の鉛直フレーム（支柱）の一方の（探査機５６が設けられた）支柱により近接した位置に取り付けられている。そのため、フレーム各部の構造等にもよるが、上チャックに作用する上記分離力によってビーム（交差梁６４）が変形し、当該変形によって上チャックが鉛直線に対して傾斜する傾向にあり、上チャックの回転軸が下チャックの回転軸に対して傾斜してしまうという問題が生じ得る。上チャック及び下チャックの回転軸のずれは、試験精度に悪影響を及ぼすため、できる限り抑制する必要がある。

本発明の目的は、分離力による上チャックの回転軸の下チャックの回転軸に対するずれを効果的に抑制可能なタイヤ試験装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の観点によると、下フレームと、前記下フレームに支持され、前記下フレームから鉛直方向上方に延在する一対の鉛直フレームと、前記一対の鉛直フレームに支持され、前記一対の鉛直フレーム間に架け渡されたビームと、前記下フレームに取り付けられ、鉛直方向に沿った軸を中心として回転可能な下回転部材を含む下チャックと、前記ビームの長手方向中央に取り付けられ、前記下チャックと係合可能であり、前記下回転部材と共に鉛直方向に沿った軸を中心として回転可能な上回転部材を含む上チャックと、前記上チャックを鉛直方向に移動させる移動手段と、前記上チャックを鉛直方向に関して移動不能に固定する固定手段と、前記固定手段によって前記上チャックが固定され、且つ、前記上チャックと前記下チャックとが係合してタイヤを挟持すると共に前記タイヤの内部空間を封止した状態において、前記内部空間に空気を供給する空気供給手段とを備え、前記空気供給手段によって空気の供給が行われるとき、鉛直方向から見て前記上回転部材の回転軸とこれを挟んで等距離間隔で配置された前記一対の鉛直フレームにおける前記ビームの支持点とが直線上にあり、鉛直方向から見て、前記下フレームにおける前記一対の鉛直フレームの支持点を結ぶ直線が、前記タイヤの前記下チャックに向けての搬送方向に対して、鋭角又は鈍角をなし、前記一対の鉛直フレームが、前記上チャックと前記下チャックとの間に挟持された前記タイヤに荷重を付加する荷重付加部材の移動に干渉しないよう配置されていることを特徴とするタイヤ試験装置が提供される。

本発明によると、分離力による上チャックの回転軸の下チャックの回転軸に対するずれを効果的に抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係るタイヤ試験装置を含む、タイヤ試験システム全体を示す平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った面から見た、本発明の第１実施形態に係タイヤ試験装置の側面図である。 下チャックを示す部分側面図である（下リムは不図示）。 本発明の第２実施形態に係るタイヤ試験装置を含む、タイヤ試験システム全体を示す平面図である。 図４のＶ−Ｖ線に沿った面から見た、本発明の第２実施形態に係タイヤ試験装置の側面図である。 本発明の第３実施形態に係るタイヤ試験装置の部分側面図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

先ず、図１を参照し、本発明の第１実施形態に係るタイヤ試験装置１を含むタイヤ試験システム１００の全体構成について説明する。

タイヤ試験システム１００は、タイヤ試験装置１に加え、入口コンベア２、センターコンベア３、及び、出口コンベア４を有する。各コンベア２，３，４は、試験対象となるタイヤ１０を搬送方向Ｄに搬送する。なお、タイヤ試験システム１００によるタイヤ１０の試験方法については、後に詳述する。

次に、図１〜図３を参照し、タイヤ試験装置１の構成について説明する。

タイヤ試験装置１は、図２に示すように、下フレーム２０、下フレーム２０上に取り付けられた一対の鉛直フレーム３０ａ，３０ｂ、鉛直フレーム３０ａ，３０ｂ間に架け渡された鉛直方向に移動可能なビーム４０、下フレーム２０に取り付けられた下チャック２５、及び、ビーム４０に取り付けられた上チャック４５を有する。

下フレーム２０は、例えば鋼板の溶接はり合わせ構造や、Ｈ型、Ｉ型等の鋼材からなり、水平方向（図１に示す直線Ｌに沿った方向）に延在している。図１に示すように、下フレーム２０の長手方向中心は、センターコンベア３の中心と略一致している。

直線Ｌは、図１に示すように、タイヤ１０の搬送方向Ｄに対して直交せず鋭角又は鈍角をなしている。本実施形態において、直線Ｌは、ドラム５０側が搬送方向Ｄ上流側に傾斜するよう、配置されている。したがって、直線Ｌにおける搬送方向Ｄ上流側に形成された、当該直線Ｌの搬送方向Ｄに対する角度は、センターコンベア３の中心を頂点とするドラム５０側の角度θが鋭角、センターコンベア３の中心を頂点とするドラム５０と反対側の角度が鈍角（１８０度−θ）となっている。ここで、角度θは、２０〜８０度（入口コンベア２及びドラム５０の配置を考慮すると、好ましくは３５〜６５度）であり、本実施形態では略５０度である。

鉛直フレーム３０ａ，３０ｂは、例えば鋼板の溶接はり合わせ構造や、角型鋼管からなり、下フレーム２０の上面にボルト・ナット等を介して固定されている。鉛直フレーム３０ａ，３０ｂは、図１に示すように下フレーム２０の長手方向中心から直線Ｌに沿って互いに等距離離隔した位置に配置されると共に、図２に示すように下フレーム２０から鉛直方向上方に延在している。鉛直フレーム３０ａ，３０ｂにおける互いに対向する側面には、それぞれリニアモーションガイド３４ａ，３４ｂが取り付けられている。また、鉛直フレーム３０ａ，３０ｂにはそれぞれボールネジ３１ａ，３１ｂが設けられている。ボールネジ３１ａ，３１ｂは、鉛直フレーム３０ａ，３０ｂそれぞれの内部空間内において、鉛直方向に延在している。本実施形態では、強度に差が生じないよう実質的に同一の形状とされている一対の鉛直フレーム３０ａ,３０ｂが、図１に示すように、下フレーム２０の長手方向中心に対して回転対称に配置されている。

ビーム４０は、例えば鋼板の溶接はり合わせ構造や、Ｈ型、Ｉ型等の鋼材からなり、両端がボールネジ３１ａ，３１ｂそれぞれのナットと接続されており、ボールネジ３１ａ，３１ｂ及びリニアモーションガイド３４ａ，３４ｂを介して一対の鉛直フレーム３０ａ，３０ｂに支持されている。ビーム４０は、鉛直フレーム３０ａ，３０ｂ間で水平方向に延在しつつ、ボールネジ３１ａ，３１ｂの回転に伴ってリニアモーションガイド３４ａ，３４ｂにガイドされつつ鉛直方向上方又は下方に移動する。ビーム４０の鉛直方向に関する位置は、鉛直フレーム３０ｂに設けられた直線センサ（リニアセンサとも言う）３５により検出される。また、ビーム４０は、その長手方向中心を境として強度に差が生じないように構成されている。本実施形態では、図１に示すように、ビーム４０は、その長手方向中心（上チャック４５の回転中心）に対して回転対称な形状を有する。

ボールネジ３１ａ，３１ｂのそれぞれに、モータ３２ａ，３２ｂ及び電磁ブレーキ３３ａ，３３ｂが設けられている。即ち、ボールネジ３１ａ，３１ｂは、別々のモータ３２ａ，３２ｂによって同期駆動され、また、モータ３２ａ，３２ｂとの間に設けられている電磁ブレーキ３３ａ，３３ｂにより回転が停止される。

上チャック４５は、図２に示すように、ビーム４０の長手方向中央に取り付けられており、ボールネジ３１ａ，３１ｂの回転に伴って、ビーム４０に保持されつつ一対の鉛直フレーム３０ａ，３０ｂに沿って鉛直方向上方又は下方に移動し、また、電磁ブレーキ３３ａ，３３ｂにより、ビーム４０と共に鉛直フレーム３０ａ，３０ｂに対して移動不能に固定される。即ち、電磁ブレーキ３３ａ，３３ｂは、分離力による上下チャック２５，４５の相対的移動（ビーム４０の鉛直方向の移動）を禁止する。

下チャック２５は、下フレーム２０の長手方向中央に配置されている。下チャック２５は、下フレームに移動不能に固定された下ハウジング２６、下ハウジング２６内に配置された下スピンドル２７、下スピンドル２７内に配置されたプランジャ２８、及び、下スピンドル２７の上端に固定された下リム２９を含む。下スピンドル２７は、モータ２７ｍ（図１参照）の駆動により、鉛直方向に沿った軸を中心として回転する。プランジャ２８は、下スピンドル２７と共に鉛直方向に沿った軸を中心として回転可能であると共に、下スピンドル２７が鉛直方向に伸縮不能であるのに対し、エアシリンダ２８ａ，２８ｂの駆動により鉛直方向に伸縮（下スピンドル２７に対して相対移動）可能である。プランジャ２８は、鉛直方向に細長い棒部材であり、その鉛直方向上端２８ｐは、外側面が鉛直方向に対して傾斜した傾斜面を含むテーパー形状の凸部となっている。また、プランジャ２８の内部には、鉛直方向に沿って、下端から上端２８ｐ近傍に亘って、空気供給穴２８ｘが形成されている。空気供給穴２８ｘは、プランジャ２８の下端に配置されたロータリージョイント２８ｙに接続されている。下リム２９は、下スピンドル２７の上端を囲むように配置されており、下スピンドル２７と共に鉛直方向に沿った軸を中心として回転可能である。

上チャック４５は、ビームに固定された上ハウジング４６と、上ハウジング４６内に配置された上スピンドル４７、及び、上スピンドル４７の下端に固定された上リム４９を含む。上スピンドル４７の鉛直方向下端４７ｐは、プランジャ２８の上端２８ｐの凸部と係合可能な凹部を有する。即ち、当該凹部の内側面は、鉛直方向に対して上記凸部と同じ角度で傾斜した傾斜面である。上リム４９は、上スピンドル４７の下端を囲むように配置されており、上スピンドル４７と共に鉛直方向に沿った軸を中心として回転可能である。

上チャック４５及び下チャック２５は、下フレーム２０の長手方向中心において、互いに鉛直方向に対向する位置に配置されている。即ち、下チャック２５の下スピンドル２７、プランジャ２８、及び下リム２９、並びに、上チャック４５の上スピンドル４７及び上リム４９の回転軸は、下フレーム２０の長手方向中心と一致している。

次に、図１及び図２を参照し、タイヤ試験システム１００によるタイヤ１０の試験方法について説明する。なお、以下に述べるタイヤ試験システム１００各部の動作は、タイヤ試験システム１００のコントローラ（図示せず）によって制御される。

先ず、タイヤ１０は、図１に示す入口コンベア２上に導入され、入口コンベア２上でビード部に潤滑剤を塗布される。その後タイヤ１０は、入口コンベア２からセンターコンベア３上に受け渡される。センターコンベア３は、下リム２９の上方における当該コンベア３上にタイヤ１０が搬送された後、タイヤ１０を保持しつつ下降し、タイヤ１０を図２に示す下チャック２５の下リム２９上に載置する。

ビーム４０は、タイヤ１０が入口コンベア２からセンターコンベア３上に送り出される間、待機位置となる最上昇位置にて停止している。
なお、ビーム４０は、上チャック４５がタイヤ１０に干渉しない待機位置にて、停止していてもよい。待機位置は、タイヤ１０の幅に応じて、上リム４９がタイヤ１０に干渉しない程度のできるだけ下方の位置に、設定されることにより、上チャック４５の待機位置から後述の試験位置に向けての下降にかかる時間を短縮することができる。

ビーム４０は、上述したセンターコンベア３の下降開始と同時に、待機位置から下方への移動を開始すると同時に、プランジャ２８がエアシリンダ２８ａ，２８ｂの駆動によって上方への延伸を開始する。ビーム４０の移動はボールネジ３１ａ，３１ｂの回転に伴うものであり、直線センサ３５によってビーム４０の位置を監視しつつモータ３２ａ，３２ｂの駆動が制御される。そして、ビーム４０の位置がプランジャ２８の凸部と上スピンドル４７の凹部との係合位置に近づいたことを直線センサ３５により検知すると、モータ３２ａ，３２ｂが減速するように制御される。ビーム４０は、上記係合位置に達した後、上チャック４５によりプランジャ２８を押し下げつつ、さらに下降する。ビーム４０が上記係合位置から試験位置（リム２９，４９の間隔がタイヤ１０に応じた規定のビード幅となる位置）に至ったことを直線センサ（リニアセンサとも言う）２８ｄ（図３参照）により検知すると、モータ３２ａ，３２ｂが停止してボールネジ３１ａ，３１ｂの回転が停止される。また、電磁ブレーキ３３ａ，３３ｂによるボールネジ３１ａ，３１ｂの回り止め作用により、ビーム４０が鉛直フレーム３０ａ，３０ｂに対して移動不能に固定される。

これにより、上下チャック２５，４５の回転軸が位置合わせされる。

なお、ビーム４０（上チャック４５）の鉛直方向の位置検出は、直線センサ３５による検出結果を用いて行ってもよいし、或いは、直線センサ３５に代えて、ビーム４０（上チャック４５）の鉛直方向に関する位置を検出するリミットスイッチのような検出手段による検出結果を用いて行ってもよい。直線センサ３５やリミットスイッチは、検出結果としてビーム４０が下限位置（例えば下限位置は、上記したような上端２８ｐと下端４７ｐとが係合する位置）に到達する直前にビーム４０の速度を低下させるトリガーとなる信号を出力するように設けるだけでなく、ビーム４０が上限位置に到達する直前にビーム４０の速度を低下させるトリガーとなる信号を出力するように設けることが望ましい。

また、プランジャ２８と共に移動している上チャック４５の位置を検出し位置決めするための検出手段は、例えば、プランジャ２８のガイド部材２８ｇ（図３参照）に取り付けられた直線センサ２８ｄの他、プランジャ２８自体に取り付けられた直線センサ又はエアシリンダ２８ａ，２８ｂに内蔵された直線センサ等であってよい。いずれの場合も、検出手段により検出されるプランジャ２８の延伸距離に基づいて、位置決めを行えばよい。

なお、上記の例では、直線センサ３５の検出結果によって、ビーム４０（上チャック４５）の鉛直方向に関する位置の検出を行い、直線センサ２８ｄの検出結果によって、上チャック４５を試験位置（リム２９，４９の間隔がタイヤ１０に応じた規定のビード幅となる位置）に位置決めするようにしたが、直線センサ３５の検出結果によって、ビーム４０（上チャック４５）の鉛直方向に関する位置の検出と、上チャック４５の試験位置（リム２９，４９の間隔がタイヤ１０に応じた規定のビード幅となる位置）への位置決めを行うようにしてもよい。
この場合、ビーム４０は、センターコンベア３の下降開始と同時に、待機位置から下方への移動を開始する。ビーム４０の移動はボールネジ３１ａ，３１ｂの回転に伴うものであり、直線センサ３５によってビーム４０の位置を監視しつつ各モータ３２ａ，３２ｂの駆動が制御される。そして、上チャック４５が上記試験位置に到達すると、電磁ブレーキ３３ａ，３３ｂによりボールネジ３１ａ，３１ｂの回転が停止され、ビーム４０が鉛直フレーム３０ａ，３０ｂに対して移動不能に固定される。このときプランジャ２８の上端２８ｐは図２に示すよりも下方に位置している。
その後、プランジャ２８がエアシリンダ２８ａ，２８ｂの駆動によって上方に延伸し、プランジャ２８の上端２８ｐと上スピンドル４７の下端４７ｐとが係合する。これにより、上下チャック２５，４５の回転軸が位置合わせされる。

上記のようにして上チャック４５が鉛直方向に関して位置合わせされた状態で移動不能に固定され、上下チャック２５，４５が係合したとき、上下チャック２５，４５間に挟持されたタイヤ１０の内部空間は封止されている。この状態において、ロータリージョイント２８ｙにつながる電磁弁が駆動され、空気供給穴２８ｘを介してタイヤ１０の内部空間に圧縮空気が供給される。そしてタイヤ１０の空気圧が所定の圧力となったタイミングで、圧縮空気の供給が停止される。

その後、モータ２７ｍの駆動が開始され、下スピンドル２７と共にプランジャ２８及び下リム２９並びに上チャック４５の上スピンドル４７及び上リム４９が同じ軸回りに回転し、タイヤ１０が回転する。これと同時に、ドラム５０が図１の紙面上において搬送方向Ｄと直交する方向に沿って前進し、タイヤ１０の側面を押圧することにより、タイヤ１０に荷重を付加する。このときドラム５０は、一対の鉛直フレーム３０ａ，３０ｂの間を、鉛直方向から見て搬送方向Ｄと直交する方向に、移動する。

そして、タイヤ１０の各種性能試験が終了すると、モータ２７ｍの駆動が停止され、下スピンドル２７等の回転が停止する。その後、ロータリージョイント２８ｙにつながる電磁弁が開放されることにより、タイヤ１０の空気圧が減少する。そして電磁ブレーキ３３ａ，３３ｂが開放された後、タイヤストリッパ４８の駆動によって上リム４９からタイヤ１０が剥離される。

その後、ビーム４０が上チャック４５と共に上昇を開始すると同時に、図１に示すセンターコンベア３も上昇を開始する。センターコンベア３の上昇により、タイヤ１０は下リム２９から剥離され、センターコンベア３上に載置される。その後タイヤ１０は、センターコンベア３により出口コンベア４上に受け渡され、出口コンベア４上で適宜のマーキングが施される。

以上に述べたように、本実施形態に係るタイヤ試験装置１によると、タイヤ１０の内部空間に圧縮空気が供給されるとき、図１に示すように、鉛直方向から見て、上チャック４５の回転軸４５ｘ（上スピンドル４７の回転軸であって、ビーム４０に対する上チャック４５の取り付け位置の中心と同じ）と、これを挟んで等距離間隔で配置された一対の鉛直フレーム３０ａ，３０ｂにおけるビーム４０の支持点３０ｘ（鉛直フレーム３０ａ，３０ｂの中心位置と同じ）とが同一の直線上にある。したがって、上チャック４５に作用する分離力は、上チャック４５からビーム４０の長手方向両端に向けて均等に伝達される。したがって、ビーム４０の長手方向に関する曲げや引張等の機械的応力は上チャック４５を挟んで対称となり、上チャック４５に鉛直方向上方の分離力が作用する。これにより、分離力による上チャック４５の回転軸の下チャック２５の回転軸に対する傾きやずれを効果的に抑制することができる。

図１に示すように、鉛直方向から見て、下フレーム２０における一対の鉛直フレーム３０ａ，３０ｂの支持点（鉛直方向から見て上記支持点３０ｘと同じ位置にある。）を結ぶ直線が搬送方向Ｄに対して鋭角又は鈍角をなす。これにより、鉛直方向から見て、搬送方向Ｄと直交する方向に関するタイヤ試験装置１のサイズを小さくすることができる。

試験時において、ドラム５０が、一対の鉛直フレーム３０ａ，３０ｂの間を、鉛直方向から見て搬送方向Ｄと直交する方向に、移動する。このように、鉛直フレーム３０ａ，３０ｂをドラム５０の移動やタイヤ１０の搬送に干渉しないよう配置しつつ、搬送方向Ｄと直交する方向に関するタイヤ試験装置１の小型化を実現可能である。

ビーム４０が鉛直方向に移動可能であり、また、ビーム４０を鉛直方向に移動させるボールネジ３１ａ，３１ｂが、ビーム４０ではなく、鉛直フレーム３０ａ，３０ｂに設けられている。例えばビーム４０が鉛直フレーム３０ａ，３０ｂに対して移動不能であって、上チャック４５をビーム４０に対して鉛直方向に移動させるアクチュエータをビーム４０に設ける場合に比べ、タイヤ試験装置１全体としての高さを抑制することができる。

ビーム４０を鉛直フレーム３０ａ，３０ｂに対して移動不能に固定する電磁ブレーキ３３ａ，３３ｂが、ビーム４０ではなく、鉛直フレーム３０ａ，３０ｂに設けられている。例えばビーム４０が鉛直フレーム３０ａ，３０ｂに対して移動不能であって、上チャック４５をビーム４０に対して鉛直方向に移動させる構成において、上チャック４５をビーム４０に対して移動不能に固定するロック機構をビームに設ける場合に比べ、タイヤ試験装置１全体としての高さを抑制することができる。

直線センサ３５による検出結果に基づいて、上チャック４５の上昇端や試験位置の直前で移動速度を減速させることができるので、上チャック４５の移動範囲に亘って移動速度を低下させる必要がなく、サイクルタイム低下を抑制することができる。

ビーム４０を鉛直方向に移動させるアクチュエータとして、好ましくはサーボモータ３２ａ，３２ｂで駆動するボールネジ３１ａ，３１ｂを用いることにより、上チャック４５の下チャック２５に対する鉛直方向の位置決めを精度良く行うことができる。

一対のボールネジ３１ａ，３１ｂのそれぞれに、当該ボールネジ３１ａ，３１ｂの回転を停止させることでロック機構として機能する、電磁ブレーキ３３ａ，３３ｂが設けられている。これにより、ビーム４０を鉛直フレーム３０ａ，３０ｂに固定するロック機構を採用した場合に比べ、タイヤ試験装置１の構成の簡略化が可能である。

一対のボールネジ３１ａ，３１ｂは、別々のモータ３２ａ，３２ｂによって、同期駆動される。これにより、１つのモータからの駆動力を２つのボールネジに伝達する駆動機構を採用した場合に比べ、タイヤ試験装置１の構成の簡略化が可能である。

鉛直フレーム３０ａ，３０ｂに、ビーム４０の移動をガイドするリニアモーションガイド３４ａ，３４ｂが取り付けられている。直動ガイド部材としてリニアモーションガイド３４ａ，３４ｂを利用することで、ビーム４０の滑らかな移動を実現することができる。

上下チャック２５，４５の回転軸の位置合せが、下チャック２５のプランジャ２８を用いて行われる。したがって、上チャック４５にプランジャ及びこれを駆動するためのアクチュエータを設ける必要がなく、上チャック４５の構成の簡素化・軽量化が実現される。特に、本実施形態のように、上チャック４５を保持したビーム４０を鉛直方向に移動させる場合、上チャック４５の軽量化が重要であるため、当該構成が有効である。また、上チャック４５の構成の簡素化により、上チャック４５の高さを抑制可能であり、ひいてはタイヤ試験装置１全体としての高さを抑制することができる。

下チャック２５のプランジャ２８の凸部と、上スピンドル４７の凹部との係合により、上下チャック２５，４５の係合が実現される。これにより、凹凸が本実施形態と逆の場合（即ち、プランジャ２８に凹部が形成されている場合）に比べ、プランジャ２８の構成の簡素化・製作性の向上・軽量化・コストダウンが可能である。

上チャック４５の下チャック２５に対する鉛直方向の位置決めを、上述したように、プランジャ２８と上スピンドル４７とが係合した後、検出手段（直線センサ２８ｄ）により検出されるプランジャ２８の鉛直方向に関する位置に基づいて行うことにより、位置決め精度を向上させることができる。

また、タイヤ試験装置１によると、タイヤ１０のサイドウォールの強度が低い場合にも対応可能である。即ち、タイヤ１０は横に寝かせた状態（サイドウォールが水平面に沿った状態）で搬送されるため、サイドウォールの強度が低い場合、サイドウォールが撓んでビード部が垂れ下り、ビード幅が規定の幅よりも小さくなってしまうことがある。この場合、上チャック４５を試験位置に下降させても上リム４９がタイヤ１０に接触しないため、タイヤ１０の内部空間に供給された圧縮空気が外部に逃げてしまい、タイヤ１０の空気圧を所定の圧力にすることができない。そこで、このような問題を軽減するため、コントローラによって、以下のような制御を行う。即ち、先ず、上リム４９がタイヤ１０のビードに接触する位置（試験位置よりも、例えば２５ｍｍ程度、下方の位置）までビーム４０を下降させ、その後、タイヤ１０の内部空間の空気圧が試験時よりも低い空気圧となるよう、当該内部空間に圧縮空気を供給する。これによりタイヤ１０は、ビードと上リム４９との接触を保ちつつ、圧縮空気の供給によって膨らむ。そしてビードと上リム４９との接触を保ちつつ、ビーム４０を若干上昇させ、上チャック４５を試験位置に復帰させる。そして、電磁ブレーキ３３ａ，３３ｂによりビーム４０を固定し、さらにプランジャ２８と上スピンドル４７とを係合させた後、タイヤ１０の内部空間の空気圧が試験時の空気圧となるよう、当該内部空間に圧縮空気を供給する。この後、上述と同様に、タイヤ１０を回転させつつ各種性能試験を行うことができる。

次いで、図４及び図５を参照し、本発明の第２実施形態に係るタイヤ試験装置２０１について説明する。なお、上述した構成要素と同じ構成要素については、同じ参照番号を付してその説明を省略する。タイヤ試験装置２０１は、以下の点を除き、第１実施形態のタイヤ試験装置１と略同じ構成である。

ビーム２４０は、全体として、水平方向に延在する直線状ではなく、長手方向中央が上方に向かって突出した形状を有する。具体的には、ビーム２４０は、長手方向中央において水平方向に延在した直線状の水平部と、水平部の長手方向一端及び他端のそれぞれから斜め下方に延びた２つの傾斜部とを含む。ビーム２４０の長手方向両端（即ち、２つの傾斜部における水平部と反対側の端部）は、中央よりも下方に位置し、当該両端において鉛直フレーム２３０ａ，２３０ｂの後述するガイドシャフト２３４ａ，２３４ｂによってガイドされている。ビーム２４０の当該形状により、ビーム２４０がガイドされる位置を下げることができ、鉛直フレーム２３０ａ，２３０ｂの高さを抑制することができ、ひいては装置２０１全体としての高さを抑制することができる。

ガイドシャフト２３４ａ，２３４ｂは、角筒形ではなく円柱形又は円筒形であり、例えば円形鋼管からなる。

鉛直フレーム２３０ａ，２３０ｂにはそれぞれ、ガイドシャフト２３４ａ，２３４ｂが取り付けられている。ビーム２４０の両端部にはそれぞれ、ガイドシャフト２３４ａ，２３４ｂにガイドされるガイドブッシュ、及び、ガイドシャフト２３４ａ，２３４ｂを外周から把持する機構を有するロックユニット２３３ａ，２３３ｂが取り付けられている。ガイドシャフト２３４ａ，２３４ｂは、ビーム２４０の移動をガイドする他、鉛直フレーム２３０ａ，２３０ｂによるビーム２４０の支持力を補強する。ロックユニット２３３ａ，２３３ｂは、くさびスリーブ及びクランプリングを内蔵したものであり、ビーム２４０を鉛直フレーム２３０ａ，２３０ｂに設けられているガイドシャフト２３４ａ，２３４ｂに対して移動不能に固定させる。即ち、ロックユニット２３３ａ，２３３ｂは、分離力による上下チャック２５，４５の相対的移動（ビーム２４０の鉛直方向の移動）を禁止する。

ビーム２４０を鉛直方向上方又は下方に移動させるボールネジ２３１ａ，２３１ｂは、鉛直フレーム２３０ａ，２３０ｂの内部空間に配置されている。また、ボールネジ２３１ａ，２３１ｂは、ドライブシャフト２３７ａ，２３７ｂによって互いに接続されている。ドライブシャフト２３７ａ，２３７ｂはそれぞれ、ボールネジ２３１ａ，２３１ｂの下端に設けられたギアボックス２３６ａ，２３６ｂを介してボールネジ２３１ａ，２３１ｂと接続されている。また、ドライブシャフト２３７ａ，２３７ｂは、ギアボックス２３２ｇを介して互いに接続されており、モータ２３２の駆動によって回転する。

ビーム２４０の鉛直方向に関する位置は、鉛直フレーム２３０ａに沿ってその近傍に設けられた直線センサ２３５により検出される。

上チャック４５は、鉛直方向に延在するロッド２４５Ｒを介してビーム２４０の長手方向中央に取り付けられており、ビーム２４０に対して、移動不能ではなく、ロッド２４５Ｒの上端部分に設けられたスライド２４１によって、鉛直方向に移動可能である。スライド２４１の下端（ロッド２４５Ｒの略中央）には、上チャック４５のスライド２４１による移動可能範囲の上限を規定するストッパ２４２が設けられている。図５において、上チャック４５はスライド２４１による移動可能範囲の下限に位置している。スライド２４１による上チャック４５の移動可能範囲は、例えば２５ｍｍであり、タイヤ１０の幅等に応じて設定してよい。

上チャック４５は、下チャック２５とでタイヤ１０をチャックするとき以外、上チャック４５自体の重力、又は、ビーム２４０に対して上チャック４５を鉛直方向に移動させるアクチュエータ（例えば油圧シリンダ等。図示せず）の力によって、ビーム２４０に対するスライド２４１による移動可能範囲の下限に配置されている。即ち、ビーム２４０がセンターコンベア３の下降開始と同時に待機位置から下方への移動を行う間も、上チャック４５は移動可能範囲の下限に配置された状態を維持する。ビーム２４０は、待機位置から下降し、上リム４９がタイヤ１０のビードに接触する位置（試験位置よりも、例えば２５ｍｍ、下方の位置）において、鉛直フレーム２３０ａ，２３０ｂに対して移動不能に固定される。その後、タイヤ１０の内部空間の空気圧が試験時よりも低い空気圧となるよう、当該内部空間に圧縮空気が供給される。このとき、上チャック４５は、ビードと上リム４９との接触を保ちつつ、当該空気圧によってスライド２４１を介して鉛直方向に移動し、ストッパ２４２に接触する位置（ビーム２４０に対するスライド２４１による移動可能範囲の上限であり、試験位置に相当する位置）で停止する。このようにして上チャック４５を試験位置に復帰させた後、プランジャ２８と上スピンドル４７とを係合させ、タイヤ１０の内部空間の空気圧が試験時の空気圧となるよう、当該内部空間に圧縮空気を供給する。この後、上述と同様に、タイヤ１０を回転させつつ各種性能試験を行うことができる。

以上に述べたように、本実施形態に係るタイヤ試験装置２０１によると、第１実施形態と同様、タイヤ１０の内部空間に圧縮空気が供給されるとき、図４に示すように、鉛直方向から見て、上チャック４５の回転軸４５ｘ（ビーム２４０に対する上チャック４５の取り付け位置の中心と同じ）と、これを挟んで等距離間隔で配置された一対の鉛直フレーム２３０ａ，２３０ｂにおけるビーム２４０の支持点２３０ｘ（鉛直方向から見て分離力が作用する位置である鉛直フレーム２３０ａ，２３０ｂの中心位置と同じ）とが同一の直線上にある。したがって、上チャック４５に作用する分離力は、上チャック４５からビーム２４０の長手方向両端に向けて均等に伝達される。したがって、ビーム２４０の長手方向に関する曲げや引張等の機械的応力は上チャック４５を挟んで対称となり、上チャック４５に鉛直方向上方の分離力が作用する。これにより、分離力による上チャック４５の回転軸の下チャック２５の回転軸に対するずれを効果的に抑制することができる。

その他、本実施形態では、第１実施形態と同様の構成によって、同様の効果が得られる。また、本実施形態は、第１実施形態と異なる構成により、下記の効果が得られる。

即ち、一対のボールネジ２３１ａ，２３１ｂは、ドライブシャフト２３７ａ，２３７ｂによって互いに接続されており、モータ２３２によって同期駆動される。これにより、ボールネジ２３１ａ，２３１ｂの同期駆動を一つのモータによって精度良く行うことができる。

鉛直フレーム２３０ａ，２３０ｂに、ビーム２４０の移動をガイドするガイドシャフト２３４ａ，２３４ｂが取り付けられている。直動ガイド部材としてガイドシャフト２３４ａ，２３４ｂを利用することで、ビーム２４０の安定した移動を実現することができる。

また、試験時に上記のような制御（ビーム２４０を一旦上リム４９がタイヤ１０のビードに接触する位置まで下降させる等の制御）を行うことにより、タイヤ１０のサイドウォールの強度が低い場合にも対応可能である。なお、アクチュエータによって上チャック４５を移動可能範囲の下限に配置する場合、アクチュエータによって上チャック４５に作用する鉛直方向下方の力は、タイヤ１０の内部空間の空気圧が上記低い空気圧となったときに上チャック４５に作用する分離力（鉛直方向上方の力）よりも、小さく設定される。このような鉛直方向下方の力を上チャック４５に作用させておくことで、タイヤ１０の内部空間の空気圧が上記低い空気圧となるよう圧縮空気の供給が行われたときに、上チャック４５が勢い良く上昇してストッパ２４２と激しく衝突するのを防止することができる。

次いで、図６を参照し、本発明の第３実施形態に係るタイヤ試験装置３０１について説明する。なお、上述した構成要素と同じ構成要素については、同じ参照番号を付してその説明を省略する。タイヤ試験装置３０１は、以下の点を除き、第１実施形態のタイヤ試験装置１と略同じ構成である。

鉛直フレーム３０ａ，３０ｂ（図６には一方の鉛直フレーム３０ａのみ示されている。）にはそれぞれ、ボールネジ３１ａ，３１ｂ、モータ３２ａ，３２ｂ、及び電磁ブレーキ３３ａ，３３ｂ（図２参照）ではなく、油圧シリンダ３３１，３３１が設けられている。油圧シリンダ３３１，３３１は、鉛直フレーム３０ａ，３０ｂそれぞれの内部空間内において、鉛直方向に延在し、ビーム３４０の長手方向両端を下側から支持している。各油圧シリンダ３３１のピストンロッドの先端にビーム３４０の長手方向の各端部が固定されている。油圧シリンダ３３１，３３１のピストンの移動に応じてビーム３４０が鉛直フレーム３０ａ，３０ｂに沿って鉛直方向に移動し、ピストンの停止によってビーム３４０が鉛直フレーム３０ａ，３０ｂに対して移動不能に固定される。なお、ビーム３４０は、油圧シリンダ３３１，３３１及びリニアモーションガイド３４ａ，３４ｂを介して、一対の鉛直フレーム３０ａ，３０ｂに支持されている。

本実施形態に係るタイヤ試験装置３０１によると、ビーム３４０を鉛直方向に移動させるアクチュエータ及びビーム３４０の固定手段として油圧シリンダ３３１，３３１を用いたことにより、装置全体の構成を簡素化することができる。なお、ビーム３４０（上チャック）の位置を検出するための位置検出手段として、油圧シリンダ内蔵型の直線センサを用いれば、位置検出手段を別途取り付ける場合よりも、装置構成を簡素化することができる。

次いで、本発明の第４実施形態に係るタイヤ試験装置について説明する。本実施形態に係るタイヤ試験装置は、以下の点を除き、第３実施形態のタイヤ試験装置３０１と略同じ構成である。

本実施形態では、油圧シリンダ３３１，３３１が鉛直フレーム３０ａ，３０ｂの機能をも果たす。即ち、鉛直フレーム３０ａ，３０ｂ及びリニアモーションガイド３４ａ，３４ｂが省略されており、ビーム３４０はその両端がそれぞれ油圧シリンダ３３１，３３１によって支持されている。

本実施形態に係るタイヤ試験装置によると、構成部材の数を低減することができ、装置全体の構成のさらなる簡素化が可能である。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。

上チャック及び下チャックの構成は、上述の実施形態で示したもの以外に、任意に変更可能である。例えば、プランジャと上回転部材との雄雌は逆（即ち、プランジャ２８に凹部が形成されている構成）でもよい。

試験時におけるタイヤ試験システム及び本発明に係るタイヤ試験装置の各部の制御方法は、上述の実施形態で示したもの以外に、任意に変更可能である。例えば、タイヤのサイドウォールの強度を検出し、強度が所定強度よりも低い場合に、上述のようなサイドウォールの強度が低い場合にも対応可能な制御を行ってよい。

ビームの移動をガイドするガイド部材は、リニアモーションガイドやガイドシャフトに限定されず、その他様々な部材を適用可能である。

第２実施形態において、鉛直フレーム２３０ａ，２３０ｂを省略し、ガイドシャフト２３４ａ，２３４ｂを大径化して十分な強度を持たせるようにすることで、ガイドシャフト２３４ａ，２３４ｂのみでビーム２４０を支持してもよい。

第２実施形態において、ロックユニット２３３ａ，２３３ｂを省略し、ドライブシャフト２３７ａ，２３７ｂにボールネジ２３１ａ，２３１ｂの回転を停止させるブレーキ手段（ディスクブレーキや電磁ブレーキ）を設けてもよい。

第２実施形態において、一対のボールネジ２３１ａ，２３１ｂを接続する接続部材は、ドライブシャフト２３７ａ，２３７ｂに限定されず、その他様々な部材（例えば駆動ベルト）を適用可能である。

第２実施形態において、スライド２４１のギャップ部分（図５に示すビーム２４０の長手方向中央の下面とストッパ２４２との間）に、例えば板材からなるスペーサを設け、上チャック４５のスライド２４１による移動可能範囲の上限を調整してもよい。

本発明の実施形態において、ロック機構は、電磁ブレーキ以外にも、ディスクブレーキ、爪（鉛直フレームに形成された溝に嵌合してロックする爪）、ボールネジに搭載された円形部材にピンを差し入れることで構成される機構、その他任意の方式のブレーキ、その他様々なものを適用可能である。また、ロック機構は、一対のボールネジ３１ａ，３１ｂのそれぞれに対して、二箇所ずつ設けてもよい。一つのボールネジに対して二つのロック機構を設けることにより、その二つの内の一方が故障した場合でも、もう一つでロック機能を働かせることができ、ロック機能の確実性を高めることができる。

本発明の実施形態において、第１検出手段は、上述の実施形態のような直線センサ３５に限定されず、その他様々な部材を適用可能である。例えば、モータ３２ａ，３２ｂをエンコーダが付属するサーボモータとして、そのエンコーダを第１検出手段としてもよい。

本発明の実施形態において、移動手段及び固定手段は、上述の実施形態で示すものに限定されず、その他様々な部材を適用可能である。また、移動手段及び固定手段は、鉛直フレーム内に設けられることに限定されない。

本発明の実施形態において、ビームは、鉛直方向に移動可能であることに限定されず、鉛直フレームに対して移動不能に固定されていてもよい。この場合、上チャックをビームに対して鉛直方向に移動させるアクチュエータを設け、アクチュエータの駆動により上チャックをビームに対して鉛直方向に移動させればよい。

１；２０１；３０１ タイヤ試験装置
１０ タイヤ
２０ 下フレーム
２５ 下チャック
２６ 下ハウジング
２７ 下スピンドル（下回転部材）
２８ プランジャ
２８ｄ 直線センサ（第２検出手段）
２８ｐ 上端
２８ｘ 空気供給穴（空気供給手段）
２９ 下リム
３０ａ，３０ｂ；２３０ａ，２３０ｂ 鉛直フレーム
３０ｘ；２３０ｘ 支持点
３１ａ，３１ｂ；２３１ａ，２３１ｂ ボールネジ（移動手段，アクチュエータ）
３２ａ，３２ｂ モータ
３３ａ，３３ｂ 電磁ブレーキ（固定手段，ロック機構）
３４ａ，３４ｂ リニアモーションガイド
３５；２３５ 直線センサ（第１検出手段）
４０；２４０；３４０ ビーム
４５ 上チャック
４５ｘ 上チャックの回転軸（上回転部材の回転軸）
４６ 上ハウジング
４７ 上スピンドル（上回転部材）
４７ｐ 下端
４９ 上リム
５０ ドラム（荷重付加部材）
１００ タイヤ試験システム
２３２ モータ
２３３ａ，２３３ｂ ロックユニット（固定手段，ロック機構）
２３４ａ，２３４ｂ ガイドシャフト
２３７ａ，２３７ｂ ドライブシャフト（接続部材）
２４１ スライド
３３１ 油圧シリンダ（移動手段，アクチュエータ，鉛直フレーム，固定手段）
Ｄ タイヤ搬送方向
Ｌ 直線

Claims (18)

1. 下フレームと、
   前記下フレームに支持され、前記下フレームから鉛直方向上方に延在する一対の鉛直フレームと、
   前記一対の鉛直フレームに支持され、前記一対の鉛直フレーム間に架け渡されたビームと、
   前記下フレームに取り付けられ、鉛直方向に沿った軸を中心として回転可能な下回転部材を含む下チャックと、
   前記ビームの長手方向中央に取り付けられ、前記下チャックと係合可能であり、前記下回転部材と共に鉛直方向に沿った軸を中心として回転可能な上回転部材を含む上チャックと、
   前記上チャックを鉛直方向に移動させる移動手段と、
   前記上チャックを鉛直方向に関して移動不能に固定する固定手段と、
   前記固定手段によって前記上チャックが固定され、且つ、前記上チャックと前記下チャックとが係合してタイヤを挟持すると共に前記タイヤの内部空間を封止した状態において、前記内部空間に空気を供給する空気供給手段とを備え、
   前記空気供給手段によって空気の供給が行われるとき、鉛直方向から見て前記上回転部材の回転軸とこれを挟んで等距離間隔で配置された前記一対の鉛直フレームにおける前記ビームの支持点とが直線上にあり、
   鉛直方向から見て、前記下フレームにおける前記一対の鉛直フレームの支持点を結ぶ直線が、前記タイヤの前記下チャックに向けての搬送方向に対して、鋭角又は鈍角をなし、
   前記一対の鉛直フレームが、前記上チャックと前記下チャックとの間に挟持された前記タイヤに荷重を付加する荷重付加部材の移動に干渉しないよう配置されていることを特徴とするタイヤ試験装置。
2. 前記荷重付加部材が、前記一対の鉛直フレームの間を、鉛直方向から見て前記搬送方向と直交する方向に、移動することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ試験装置。
3. 前記移動手段が、前記上チャックを保持した前記ビームを前記一対の鉛直フレームに沿って鉛直方向に移動させ、
   前記固定手段が、前記上チャックを保持した前記ビームを前記一対の鉛直フレームに対して移動不能に固定し、
   前記移動手段が、前記鉛直フレームに設けられたアクチュエータを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のタイヤ試験装置。
4. 前記固定手段は、前記鉛直フレームに設けられたロック機構を含むことを特徴とする請求項３に記載のタイヤ試験装置。
5. 鉛直方向に関する前記上チャックの前記下チャックに対する位置を検出する第１検出手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のタイヤ試験装置。
6. 前記アクチュエータが、前記一対の鉛直フレームのそれぞれに設けられた、鉛直方向に延在する一対のボールネジであることを特徴とする請求項４に記載のタイヤ試験装置。
7. 前記一対のボールネジのそれぞれ又は前記一対のボールネジそれぞれを駆動するドライブシャフトに、当該ボールネジの回転を停止させることで前記ロック機構として機能する、電磁ブレーキが設けられていることを特徴とする請求項６に記載のタイヤ試験装置。
8. 前記一対のボールネジは、別々のモータによって、同期駆動されることを特徴とする請求項６又は７に記載のタイヤ試験装置。
9. 前記一対のボールネジは、接続部材によって互いに接続されており、前記接続部材を駆動するモータによって、同期駆動されることを特徴とする請求項６又は７に記載のタイヤ試験装置。
10. 前記アクチュエータ及び前記固定手段が油圧シリンダであることを特徴とする請求項３又は４に記載のタイヤ試験装置。
11. 前記油圧シリンダが前記鉛直フレームとして機能することを特徴とする請求項１０に記載のタイヤ試験装置。
12. 前記鉛直フレームに、前記ビームの移動をガイドするリニアモーションガイドが取り付けられていることを特徴とする請求項３、４、６〜１１のいずれか一項に記載のタイヤ試験装置。
13. 前記鉛直フレームに、前記ビームの移動をガイドするガイドシャフトが取り付けられていることを特徴とする請求項３、４、６〜１１のいずれか一項に記載のタイヤ試験装置。
14. 前記下チャックは、
    前記下フレームに移動不能に固定された下ハウジングと、
    前記下ハウジング内に配置された前記下回転部材と、
    前記下回転部材内に配置され、前記下回転部材と共に鉛直方向に沿った軸を中心として回転可能、且つ、鉛直方向に伸縮可能な、鉛直方向上端に鉛直方向に対して傾斜した傾斜面を有する共に、前記空気供給手段として機能する空気供給穴が内部に形成されたプランジャとを含み、
    前記上チャックは、
    前記ビームに固定された上ハウジングと、
    前記上ハウジング内に配置され、鉛直方向下端に前記プランジャの前記上端と係合する傾斜面を有する、前記上回転部材とを含むことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載のタイヤ試験装置。
15. 前記プランジャの前記上端が前記傾斜面を含むテーパー形状の凸部を有し、前記上回転部材の前記下端が前記傾斜面を含む凹部を有することを特徴とする請求項１４に記載のタイヤ試験装置。
16. 前記上回転部材と前記下回転部材とが前記傾斜面により係合した後、前記プランジャの鉛直方向に関する位置に基づいて、鉛直方向に関する前記上チャックの前記下チャックに対する位置を制御することを特徴とする請求項１４又は１５に記載のタイヤ試験装置。
17. 前記移動手段によって前記上チャックを鉛直方向下方に移動させ、前記上チャックに含まれるリムが前記タイヤのビードに接触する位置で、前記固定手段によって前記上チャックを鉛直方向に関して移動不能に固定する第１位置制御手段と、
    前記第１位置制御手段による制御が行われた後、前記内部空間の空気圧が試験時よりも低い空気圧となるよう、前記空気供給手段によって前記内部空間に空気を供給する第１空気圧制御手段と、
    前記第１空気圧制御手段による制御が行われた後、前記移動手段によって前記上チャックを鉛直方向上方に移動させ、前記上チャックと前記下チャックとの鉛直方向の間隔が前記タイヤの幅に応じた間隔となる位置で、前記固定手段によって前記上チャックを鉛直方向に関して移動不能に固定する第２位置制御手段と、
    前記第２位置制御手段による制御が行われた後、前記内部空間の空気圧が試験時の空気圧となるよう、前記空気供給手段によって前記内部空間に空気を供給する第２空気圧制御手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載のタイヤ試験装置。
18. 前記移動手段が、前記上チャックを保持した前記ビームを前記一対の鉛直フレームに沿って鉛直方向に移動させ、
    前記固定手段が、前記上チャックを保持した前記ビームを前記一対の鉛直フレームに対して移動不能に固定し、
    前記上チャックが、スライドを介して、前記ビームに対して鉛直方向に移動可能に、前記ビームに取り付けられており、
    前記移動手段によって、前記ビームに対する前記スライドによる移動可能範囲の下限に配置された前記上チャックを、前記ビームと共に鉛直方向下方に移動させ、前記上チャックに含まれるリムが前記タイヤのビードに接触する位置で、前記固定手段によって前記ビームを鉛直方向に関して移動不能に固定する第３位置制御手段と、
    前記第３位置制御手段による制御が行われた後、前記内部空間の空気圧が試験時よりも低い空気圧となるよう、前記空気供給手段によって前記内部空間に空気を供給し、前記上チャックを、当該空気圧によって前記スライドを介して鉛直方向に移動させ、前記下チャックとの鉛直方向の間隔が前記タイヤの幅に応じた間隔となる位置に到達させる、第３空気圧制御手段と、
    前記第３空気圧制御手段による制御が行われた後、前記内部空間の空気圧が試験時の空気圧となるよう、前記空気供給手段によって前記内部空間に空気を供給する第４空気圧制御手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載のタイヤ試験装置。
    

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