JPH1010015A - タイヤ均質性機械の機械振動分析方法 - Google Patents

タイヤ均質性機械の機械振動分析方法

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JPH1010015A
JPH1010015A JP9053440A JP5344097A JPH1010015A JP H1010015 A JPH1010015 A JP H1010015A JP 9053440 A JP9053440 A JP 9053440A JP 5344097 A JP5344097 A JP 5344097A JP H1010015 A JPH1010015 A JP H1010015A
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amplitudes
tire
rotating
computer
signal
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JP9053440A
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William R Dutt
ランディル デュット ウイリアム
John M Maloney
マイケル マロニー ジョン
Charles D Juhasz
デニス ジュハッツ チャールズ
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Goodyear Tire and Rubber Co
Original Assignee
Goodyear Tire and Rubber Co
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01M17/007—Wheeled or endless-tracked vehicles
    • G01M17/02—Tyres
    • G01M17/022—Tyres the tyre co-operating with rotatable rolls
    • G01M17/024—Tyres the tyre co-operating with rotatable rolls combined with tyre surface correcting or marking means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01M17/022—Tyres the tyre co-operating with rotatable rolls

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Tyre Moulding (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 タイヤ均質性機械内の外部振動量を測定する
方法を得る。 【解決手段】 回転部品を有するタイヤ均質性機械１０
の振動を分析する方法は、機械１０のアイドル時にロー
ドセル３６，３８からの信号を使用して電圧信号を出力
し、この信号は増幅され、濾波されない電圧信号として
コンピュータ４５へ入力される。この信号はパワースペ
クトルへ変換され選定された周波数群およびその振幅が
機械１０の回転部品から発生される周波数に対する許容
振幅と比較される。周波数に対する振幅の少なくとも１
つが機械１０の回転部品から発生される周波数の許容振
幅の少なくとも１つよりも大きければ、コンピュータ４
５から警報信号が出力される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は機械の状態測定の分
野に関し、特にロードホイールを搭載するロードセルか
ら発生される信号によりタイヤ均質性機械の振動を測定
する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】空気タイヤの製造技術では、タイヤ型内
のゴムの流れやゴム引コードのベルト、ビード、ライナ
ー、トレッド、プライの寸法の僅かな違いにより最終タ
イヤに非均質性を生じることがある。ある程度大きな振
幅の非均質性があるとタイヤが転動する道路等の、表面
上に力の振動が生じタイヤを搭載する車両内に振動およ
び音響外乱が生じる。力の振動の原因に無関係に、この
ような振動が許容最大値を越えると、このようなタイヤ
を使用する車両の乗り心地に悪影響を及ぼす。タイヤの
非均質性による悪影響は負荷回転中のタイヤにより表面
に対して同時に加えられる数種の力に変動を来す非均質
性により生じる。例えば、タイヤの非均質性はタイヤの
半径方向すなわちその回転軸に直角で道路表面の接線方
向ではない方向へ加えられる力である、タイヤの半径方
向力に変動を来す、タイヤの真円度からの外れとして説
明することができる。さらに、タイヤの軸方向すなわち
その回転軸に平行な方向へ加えられる力は、非円錐形タ
イヤにより生じる正味の平均横方向力の半分として定義
される、過剰円錐度により増大され、そのためタイヤは
常時一方向へ引き寄せられる。
【０００３】非均質タイヤの場合、タイヤにより加えら
れる半径方向および横方向の力は回転中に変動すなわち
変化する。タイヤの回転中の半径方向および横方向の力
の変動は通常タイヤの剛性および／もしくはその円周す
なわちトレッド中心線周りの形と大きさの差により生じ
る。これらの差が僅かであれば、半径方向および横方向
の力の変動は僅かでありタイヤを車両に取り付けた時の
その影響は重大なものではない。しかしながら、これら
の差があるレベルを越えると、半径方向および／もしく
は横方向の力の変動は乗り心地を悪くしそしてもしくは
操縦を困難にするような重大なものとなる。さらに、前
記したように、過剰な円錐度により転動中のタイヤは一
方側へ引き寄せられる。
【０００４】したがって、研削等によりタイヤのショル
ダーおよび／もしくは中央領域からゴムを除去すること
により過剰な力の変動を修正する方法が従来開発されて
きている。これらの大概の修正方法にはタイヤトレッド
を一連の円周方向増分として表わし、これらの増分が表
面と接触する時にタイヤにより加えられる力を表す一連
の力の測定値を得るステップが含まれている。次にこの
データを解釈しこの解釈により作られるパターンでタイ
ヤトレッドからゴムが除去される。これらの修正方法は
一般的にタイヤ均質性機械により実施され、それには自
由回転中のローディングホイールの表面に対して試験タ
イヤを回転させる組立体が含まれている。この試験構造
では、ローディングホイールは回転するタイヤにより加
えられる力によって決まる方法で動かされこれらの力は
適切に配置された測定装置により測定される。被試験タ
イヤから容認できる結果が得られない場合には、ショル
ダーおよび中央リブグラインダを使用して測定装置によ
り検出された精密な非均質性位置において少量のタイヤ
トレッドが除去される。タイヤは回転すると、同時に測
定され研削される。オハイオ州アクロンのアクロンスタ
ンダード社から入手できるモデル番号Ｄ７０ＬＴＷ等の
精巧なタイヤ均質性機械（ＴＵＭ）では、力の測定値は
コンピュータにより解釈されコンピュータ制御グライン
ダを使用してタイヤトレッドからゴムが除去される。こ
れらの方法を使用する機械の例が米国特許第３，７３
９，５３３号、第３，９４６，５２７号、第４，９１
４，８６９号および第５，２６３，２８４号に開示され
ている。
【０００５】タイヤ均質性機械のグラインダアセンブリ
により発生される任意の振動がその力変動測定素子によ
り検出される。外部ノイズを除去するのに電子フィルタ
ーが使用されるため少量の振動は許容できる。しかしな
がら、モータベアリングが摩耗したり砥石車に欠陥があ
ったり不適切に取り付けられると、過剰な振動が発生す
る。この過剰振動が力測定素子により検出されるとタイ
ヤ均質性機械はタイヤトレッドの間違った位置を研削す
るため、過剰な研削時間となり、タイヤはあまり処理さ
れず、スクラップタイヤが増える。さらに、周波数およ
び位相が幾分異なるグラインダモータ等の２つの振動源
により生じるうなり周波数を検出したいというニーズも
ある。
【０００６】最近、過剰振動を検出する従来技術の方法
において可動加速度計付き外部振動分析器が使用され、
それはタイヤ均質性機械のさまざまな点上に技師が可動
加速度計を手で配置する。この技術の問題点は装置が高
価となり、振動分析を完了するのに数時間かかり、不経
済なタイヤ均質性機械の休止時間が生じることである。
また、機械の欠陥は通常たまにしか見つけられないた
め、問題点が見つかる前にさらに費用のかさむ破損が生
じてしまうことが多い。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前記しかつ引用した特
許に例示されているように、タイヤの非均質性をより効
率的に修正する努力がなされてきており、継続的になさ
れている。しかしながら、タイヤを搭載する前にタイヤ
均質性機械における外部振動の量を評価することを示唆
している従来技術はない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に従って、いくつ
かの回転部品を有するタイヤ均質性機械の振動を分析す
る方法が提供される。タイヤ均質性機械の振動は機械が
アイドルである時にロードセルにより監視される。ロー
ドホイールに搭載されるロードセルは出力電圧信号を発
生しそれは増幅され次にアナログ／デジタル変換を介し
て濾波されていない、増幅された電圧信号としてコンピ
ュータに取り込まれる。これらの信号は従来の高速フー
リエ変換を使用して周波数領域表現へ変換される。次に
コンピュータはタイヤ均質性機械の各回転部について周
波数群およびそれらの振幅を示すパワースペクトルを計
算する。次に選定された周波数群とそれらの振幅が選定
された周波数群について許容できる振幅と比較される。
さまざまな周波数の少なくとも１つの振幅がその周波数
について許容できる振幅よりも大きければコンピュータ
から警報信号が出力される。さらに、パワースペクトル
により典型的に低い周波数値のうなり周波数を生じる２
つの振動源間の相互作用を検出することができる。
【０００９】従来の方法および装置では本発明の利点は
得られず、本発明では機能部品数を増やさず、運転コス
トを低減しながら新たな、有用かつ新規な方法で組み合
わせることにより、かつ容易に利用できる材料および従
来の部品だけを利用して従来技術の装置を凌ぐ所期の目
的、目標および利点が達成される。
【００１０】タイヤ均質性機械の外部振動量を測定する
方法を提供することが本発明の目的である。もう１つの
目的は従来技術の方法の問題点および制約を排除するこ
とである。本発明のその他の目的は以下の説明および特
許請求の範囲から明白である。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１および図２を参照して、タイ
ヤ１２を搭載するようにされた本発明に従ったタイヤ均
質性機械（ＴＵＭ）１０を示す。典型的にタイヤ１２は
頂部および底部ショルダー領域とその間の中央領域から
なる周辺タイヤトレッドを有する空気タイヤである。タ
イヤ１２はタイヤ軸１６へ固定されたリム１４へ搭載さ
れ所望の圧力まで膨張される。点線で示す可変速モータ
１７によりタイヤ軸１６およびリム１４が回転される。
タイヤ１２にはロードホイール１８により負荷を加える
ことができ、ロードホイール１８はそれを貫通する軸２
０上に回転可能に支持されている。タイヤの非均質性試
験中に、ロードホイール１８はタイヤへ押し付けられ
（例えば、２７２−８６２ｋｇ（６００−１９００ポン
ド）の）指定された力で膨張したタイヤへ負荷を加えて
道路状況をシミュレートする。ロードホイール１８、軸
２０、半径方向および横方向ロードセル３６，３８アセ
ンブリが（不図示）ベアリングブロックに搭載され、ボ
ールねじ接続を介して作動する（不図示）電動機等の、
従来の手段により移動されてロードホイール１８をタイ
ヤ１２と係合および解除させる。ショルダー研削アセン
ブリ２４がロードホイール１８からタイヤ１２に対して
実質的に１８０゜に配置されている。ショルダー研削ア
センブリ２４は実質的に同じ頂部および底部ショルダー
グラインダを含み（２４のみを図示し説明する）、それ
はモータにより駆動され独立に移動されてタイヤ１２の
ショルダー領域と係合および解除する砥石車を含んでい
る。図から判るように、モータ２８ａにより駆動される
砥石車２６ａを含む頂部ショルダーグラインダ２４は、
（不図示）油圧サーボ装置等の、従来の任意の手段によ
りタイヤ１２のショルダー部と係合および解除するよう
に移動することができる。中央グラインダアセンブリ３
０がロードホイール１８からタイヤ１２周りにおよそ９
０゜反時計回りにタイヤ１２に隣接配置されている。中
央グラインダアセンブリ３０はモータ３４により駆動さ
れ、（不図示）油圧サーボ装置等の、従来の手段により
タイヤ１２のトレッドの中央領域と係合および解除する
ように移動する砥石車３２を有している。
【００１２】図２に示すように、従来の半径方向および
横方向ロードセル３６，３８が軸２０に搭載されており
ロードホイール１８が両者間に吊下されている。典型的
に半径方向および横方向ロードセル３６，３８はロード
ホイール１８に対して回転する時にタイヤ１２から伝達
される横方向および半径方向力をそれぞれ測定するのに
使用される。各ロードセル３６，３８はロードホイール
がその周りを回転する回転軸に平行な方向にタイヤ１２
がロードホイール１８に対して加える横方向力を測定す
るのに従来使用されている横方向ロードセル部を含んで
いる。ロードセル３６，３８はさらにタイヤ１２とロー
ドホイール１８の交差点においてロードホイールが回転
する軸２０を介してタイヤ１２からロードホイール１８
へ加えられる半径方向力を測定するのに従来使用されて
いる半径方向ロードセル部も含んでいる。半径方向およ
び横方向力の振幅に比例する電圧信号がロードセル３
６，３８により発生され、それぞれ、線４２および４４
を介して電気信号調整器４０へ入力され、そこでロード
セル３６，３８から発生される力測定値電圧信号はコン
ピュータ４５へ入力して格納することができる信号へ変
換される。図２に示すように、電気信号調整器４０は、
それぞれ、線４４を介してロードセル３８に接続された
半径方向頂部および横方向頂部増幅器４６，４８およ
び、それぞれ、線４２を介してロードセル３６に接続さ
れた半径方向底部および横方向底部増幅器５０，５２を
含んでいる。
【００１３】半径方向頂部および横方向底部増幅器４
６，５０からの増幅された出力信号は信号線５８に接続
される、それぞれ、線５４，５６を介して運ばれる。半
径方向頂部および横方向底部増幅器４６，５０からの結
合され増幅された出力信号は線５８を介してアンチエリ
アシングフィルタ６０へ入力されてロードセル３６，３
８からの高周波出力、すなわちおよそ４５ヘルツよりも
高い出力、が遮断され増幅されたロードセル信号に含ま
れる高周波成分はアナログ／デジタル変換においてエリ
アシングを生じることがない。電気信号調整器４０は線
６４を介してアンチエリアシングフィルタ６０に接続さ
れたローパスフィルタ６２も含んでいる。ローパスフィ
ルタ６２は半径方向頂部および横方向底部増幅器４６，
５０の結合された出力信号から１６ヘルツよりも高い周
波数を減衰させ信号の帯域幅がタイヤおよびロードホイ
ールから発生される周波数へ制限されるようにする。ロ
ーパスフィルタ６２からの出力信号は線６６を介してコ
ンピュータ４５へ送られる。横方向頂部および横方向底
部増幅器４８，５２からの増幅された出力電圧信号は、
それぞれ、線６８，７０を介して送られ線７２で結合さ
れてアンチエリアシングフィルタ７４へ入力されロード
セル３６，３８の高周波出力、すなわちおよそ４５ヘル
ツよりも高い出力、が遮断され増幅されたロードセル信
号に含まれる高周波成分によりアナログ／デジタル変換
においてエリアシング（ａｌｉａｓｉｎｇ）を生じるこ
とがないようにされる。電気信号調整器４０は線７８を
介してアンチエリアシングフィルタ７４に接続されたロ
ーパスフィルタ７６も含んでいる。ローパスフィルタ７
６は横方向頂部および横方向底部増幅器４８，５２の結
合された出力信号からおよそ１６ヘルツよりも高い周波
数を減衰して信号の帯域幅がタイヤおよびロードホイー
ルから発生される周波数へ制限されるようにする。ロー
パスフィルタ７６からの増幅された出力信号は線８０を
介してコンピュータ４５へ送られる。
【００１４】本発明の譲受人であるグッドイヤータイヤ
およびラバー社が譲り受けている米国特許出願第０８／
５３４，８０９号空気タイヤの円錐度、半径方向逃げ、
および力の変動の修正方法で検討されているように、通
常タイヤ１２の円錐度、横方向力の値、半径方向逃げ、
および半径方向力の値を求めて修正研削動作を行うよう
に制御するコンピュータ４５がショルダー研削アセンブ
リ２４および中央グラインダアセンブリ２６に接続され
これらの研削アセンブリを、必要に応じて、位置決めす
る。
【００１５】本発明はタイヤ均質性機械１０の振動を分
析して機械の回転部品の欠陥の存在を確認しタイヤの過
剰研削を来す擬似測定値の問題を克服する。特に、本発
明は機械のアイドル時間中にロードセル３６，３８を使
用してタイヤ均質性機械１０の振動を測定することに向
けられている。タイヤ均質性機械１０のアイドル時間は
典型的には一方のタイヤをタイヤ軸１６から外してから
他方のタイヤを機械１０に装填してリム１４へ搭載し所
望圧まで膨張させるまでの時間である。タイヤ均質性機
械１０の振動を測定するのに使用されるロードセル３
６，３８は機械の振動に対応する出力電圧信号を出力す
る。ロードセル３６，３８から出力される電圧信号はロ
ードホイール１８の振動にも対応している。ロードホイ
ール１８の振動は主としてロードホイール軸２０、モー
タ駆動タイヤ軸１６、タイヤ研削アセンブリ２４、およ
び中央研削アセンブリ３４等の回転部品から生じる機械
１０内に存在する振動によるものである。
【００１６】ロードセル３６，３８から出力される電圧
信号は、それぞれ、線４２，４４を介して電気信号調整
器４０へ送られる。特に、ロードセル３６からの電圧信
号は線４２を介して半径方向底部増幅器５０および横方
向底部増幅器５２へ運ばれロードセル３８からの電圧信
号は線４４を介して半径方向頂部４６および横方向頂部
増幅器４８へ送られる。横方向頂部および横方向底部増
幅器４８，５２からの増幅された電圧信号は、それぞ
れ、相互接続された線６８，７０および線８２を介して
コンピュータ４５へ送られる。半径方向頂部４６および
半径方向底部増幅器５０からの増幅された電圧信号は相
互接続された線５４，５６を介して運ばれ線８４を介し
てコンピュータ４５へ送られる。半径方向および横方向
ロードセル３６，３８からの電圧信号は所定期間中の監
視された半径方向および横方向力に対応するアナログ信
号としてコンピュータ４５へ入力される。
【００１７】コンピュータ４５は半径方向および横方向
ロードセル３６，３８から入力されるアナログ信号を所
定時間サンプルしてアナログ信号をデジタル信号へ変換
する。次に、コンピュータ４５は通常の高速フーリエ変
換（ＦＦＴ）プログラムを使用してデジタル信号を周波
数領域信号表現へ変換する。次にコンピュータは周波数
領域信号表現を演算して、図４から図７に示すような、
離散周波数成分ヘルツ対離散周波数成分の振幅すなわち
大きさポンドで表されたパワースペクトルを計算する。
次に、選定された周波数成分がタイヤ均質性機械１０の
さまざまな回転部品から発生される臨界周波数を表す選
定された周波数群と比較される。設計されたとおりに作
動する回転部品から発生される臨界周波数を表す選定さ
れた周波数群の許容振幅がコンピュータへ入力される。
ロードセル３６，３８から出力される電圧信号から発生
されるさまざまな周波数群の振幅がタイヤ均質性機械１
０のさまざまな回転部品に対応する選定された周波数群
の許容振幅よりも大きい場合には、コンピュータから警
報信号が出力される。警報信号はタイヤ均質性機械１０
の回転部に欠陥があることを示している。警報信号はデ
ィスプレイモニターへ入力しそしてもしくは光もしくは
可聴警報等の警報装置、すなわち、ベルやブザー、を起
動させてタイヤ均質性機械１０が許容限界を越えて振動
していることを機械のオペレータに警告することができ
る。望ましくない振動を発生しているタイヤ均質性機械
１０の回転部品は後記するように切り離すことができ
る。
【００１８】タイヤ均質性機械の振動を分析するルーチ
ンを図３にフロー図で示す。最初にタイヤ均質性機械１
０が起動される。次に、機械がアイドルである、すなわ
ち、タイヤがリム１４に装填されない期間中に、１個以
上の回転部品が回転される。次に、半径方向および横方
向ロードセル３６，３８により半径方向および横方向力
が監視される。半径方向および横方向ロードセルから発
生されるアナログ電圧信号が次に電気信号調整器４０に
より増幅される。次に、増幅されたアナログ信号はコン
ピュータ４５へ入力される。さまざまな回転部品の臨界
周波数に対応する選定された周波数群の許容振幅もコン
ピュータ４５へ入力される。次に、コンピュータ４５は
アナログ／デジタル変換を実施してアナログ信号をデジ
タル信号とする。デジタル信号は通常のＦＦＴプログラ
ムにより周波数領域表現へ変換される。コンピュータは
次に周波数領域表現からさまざまな周波数の振幅のパワ
ースペクトルを計算する。次に、さまざまな周波数の振
幅がさまざまな回転部品の臨界周波数に対応する選定さ
れた周波数群の許容振幅と比較される。さまざまな周波
数の振幅が選定された周波数群の許容振幅よりも大きけ
れば、コンピュータから警報信号が出力される。さもな
くば、比較によるデータを将来の分析のために格納する
ことができる。
【００１９】タイヤ均質性機械１０の代表的な振動部品
の例は（不図示）従来の連結装置を介してタイヤ軸１６
を回転させる同期モータ１７である。典型的にモータ１
７は１８００回転／分（ｒｐｍ）で作動する。モータか
ら発生される臨界周波数を求めるために、毎分回転数を
６０で除算する。こうして３０回転／秒（ｒｐｓ）すな
わち３０ヘルツの臨界周波数となる。したがって、パワ
ースペクトルに示すように、３０Ｈｚの周波数の振幅が
動作仕様に定められたモータ１７と連結装置駆動軸１６
から発生される臨界周波数の振幅よりも大きければ、モ
ータ１７もしくはモータを軸１６へ連結する連結装置の
何らかの欠陥によりタイヤ均質性機械１０内に振動が存
在することが表示される。図４および図５を参照して、
モータ１７の臨界周波数に対応する、３０ヘルツ信号の
振幅はおよそ０．６８ｋｇ（１．５ポンド）である。元
の動作仕様に従って、モータ１７の臨界周波数に対する
動作振幅はおよそ０．９１ｋｇ（２ポンド）よりも小さ
いものとすると、ロードセル３６，３８の半径方向部分
のパワースペクトルはモータが適切に作動していてコン
ピュータ４５からはなんの警報信号も出力されないこと
を示している。パワースペクトルからのデータは所望に
より将来の分析のためにコンピュータもしくはオフライ
ンで格納することができる。
【００２０】本発明に従った振動分析方法のもう１つの
例にはショルダー研削アセンブリ２４および中央研削ア
センブリ３４を駆動するモータが含まれている。例え
ば、グラインダモータ２８はベルト２７ａを介して砥石
車２６ａを駆動する。グラインダモータ２８ａは典型的
に３６００ｒｐｍで作動する誘導電動機である。この速
度を６０で除算すると６０ｒｐｓすなわち６０Ｈｚの臨
界周波数で作動する研削アセンブリとなる。したがっ
て、前記したように、パワースペクトル内の６０Ｈｚ周
波数成分の振幅がその仕様に従って作動するグラインダ
モータ２８ａの振動に対応する臨界周波数の所定振幅よ
りも大きければ、グラインダモータ２８ａ内に問題のあ
ることがオペレータへ警告される。図４に示すように、
グラインダアセンブリが作動していない時に、ロードセ
ル３６，３８の半径方向部分から出力電圧信号が発生さ
れそれは、コンピュータ４５により演算されて、０．９
１ｋｇ（２ポンド）よりも振幅の小さい６０ヘルツ周り
の一群の周波数信号を形成する。研削アセンブリ２４が
オンとされ砥石車が回転している時に、図５に示すよう
に、６０ヘルツ周りのもう一群の周波数信号はおよそ
５．２２ｋｇ（１１．５ポンド）の振幅を有している。
【００２１】６０ヘルツ周りの臨界周波数の振幅が最初
の動作仕様でおよそ３．６ｋｇ（８ポンド）でなければ
ならないものとすると、図５のパワースペクトルは許容
臨界周波数の振幅よりもおよそ１．６ｋｇ（３．５ポン
ド）大きい振幅の振動がおよそ６０ヘルツに存在するこ
とを示している。図６に示すように、グラインダアセン
ブリが作動していない時に、ロードセル３６，３８の横
方向部分は電圧信号を出力しそれは、コンピュータ４５
により演算されて、０．９１ｋｇ（２ポンド）よりも振
幅の小さい６０ヘルツ周りの一群の周波数信号を形成す
る。次に、研削アセンブリ２４がオンとされ砥石車が回
転している時に、図７に示すように、６０ヘルツ周りの
一群の周波数信号はおよそ３．２ｋｇ（７ポンド）の振
幅を有している。これはロードセル３６，３８の一部
分、すなわち横方向ロードセル部分、が過剰振動を捕捉
すると、ロードセルの他方の部分、すなわちこの場合は
半径方向ロードセル、は過剰振動を捕捉しないことを示
している。
【００２２】過剰振動は恐らくはグラインダアセンブリ
２４もしくは３４の一方により生じる。どの特定グライ
ンダアセンブリが過剰振動していて欠陥があるかを確認
するために、一時に一方のグラインダ装置２４ａ，２４
ｂもしくは３４だけがオンとされる。次に、前記したよ
うにパワースペクトルが発生され６０ヘルツの周波数近
くの周波数群の振幅が動作仕様で指定された振幅よりも
大きければ、特定のグラインダ装置に欠陥があるかどう
かを推定することができる。
【００２３】別の例では、ベルト伝動２７ａもしくは砥
石車２６ａ内の欠陥により過剰振動が生じる。典型的に
砥石車２６ａはおよそ１０９Ｈｚの臨界周波数に対応す
るおよそ６８００ｒｐｍの速度で回転する。パワースペ
クトルの１０９Ｈｚの周波数の振幅が、良好なベアリン
グにより適切に平衡された砥石車の仕様に対応する、所
定振幅よりも大きければ、砥石車は不平衡であり、砥石
車のベアリングに欠陥があるか、もしくはなんらかの異
物が研削砥石に突き刺さっていることが表示される。
【００２４】図４に示すように、グラインダアセンブリ
が作動していない時に、ロードセル３６，３８の横方向
部分は出力電圧信号を発生しそれは、コンピュータ４５
により演算されて、０．９１（２ポンド）よりも小さい
振幅の１０９ヘルツ周りの一群の周波数信号によりパワ
ースペクトルを形成する。次に、研削アセンブリ２４が
オンとされて砥石車が回転している時に、図５に示すよ
うに、１０９ヘルツ周りの一群の周波数信号は５．２２
ｋｇ（１１．５ポンド）の振幅を有している。最初の仕
様に従って１０９ヘルツの臨界周波数の振幅が１．８か
ら２．３ｋｇ（４から５ポンド）でなければならないも
のとすると、図５のパワースペクトルはおよそ１０９ヘ
ルツにこの周波数の許容値よりもおよそ２．７から３．
２ｋｇ（６から７ポンド）振幅の大きい振動があること
を示している。恐らくこの振動は砥石車２６ａ，２６ｂ
（図示せず）もしくは３２のいずれかにより生じるもの
である。過剰振動を行い従って欠陥のあるグラインダア
センブリ２４もしくは研削アセンブリ３４の特定の砥石
車を確認するために、一時に１個のグラインダ装置２４
ａ，２４ｂもしくは３４がオンとされる。次に、前記し
たようにパワースペクトルが発生され、１０９ヘルツ近
くの周波数群の振幅が動作仕様で指示された振幅よりも
大きい場合には、その砥石車には欠陥があるものと推定
することができる。
【００２５】前記したように、タイヤ均質性機械１０の
振動分析のためのロードセルの読取りは典型的に機械１
０のアイドル時間、すなわちタイヤ軸１６から一方のタ
イヤが外された時から別のタイヤが試験のために軸へ移
されるまでの時間になされる。このアイドル期間中に、
ロードホイール１８はまだ回転していて回転タイヤ１２
と最後の接触をしている。ロードホイール１８は通常６
０ｒｐｍよりも低い回転数でありしたがって１Ｈｚより
も低い、好ましくは、およそ０．４Ｈｚからおよそ０．
８Ｈｚ間の周波数を発生する。前記した例と同様に、ロ
ードホイールから発生される周波数の振幅が、パワース
ペクトルに示されるように、所定の振幅よりも大きけれ
ば恐らくはロードホイール１８もしくはそれを搭載する
ベアリングに欠陥がある。ロードホイールを小型モータ
で回転させてより高い周波数を得かつ不平衡をチェック
することも本発明の範囲に入る。
【００２６】タイヤ均質性機械に関して本発明を説明し
てきたが、ロードセルを組み込んだ他の機械の振動を測
定することも本発明の範囲に入る。本発明に従って前記
した目的、手段および利点を満たす複数の回転部品を有
する機械の状態を分析する装置および方法が提供される
ことは明らかである。本発明に従って、ロードホイール
軸に搭載された自由回転ロードホイールと、モータ駆動
軸と、複数のモータ駆動回転グラインダを含む複数の回
転部品を有する機械の振動分析方法を使用して機械のど
の回転部品がその動作仕様を越える振幅で振動しており
したがって不適切に搭載されているかあるいは欠陥があ
るかを確認することができる。ロードセルの読取値は互
いに周波数および位相が幾分異なる２台のグラインダモ
ータから生じるような、うなり周波数の存在を検出する
のに使用することもできる。その結果、典型的には２Ｈ
ｚ以下の、低周波数となりこの周波数を検出するサンプ
ルレートはおよそ毎秒１０から２０回となる。モータが
その仕様内で作動している時に低周波数の振幅が所定の
振幅よりも大きければ、うなり周波数が存在する。これ
らの状況下で、コンピュータは警報信号を出力すること
ができる。
【００２７】実施例と組み合わせて本発明を説明してき
たが、当業者には前記した教示を考慮すればいろんな変
更、修正およびバリエーションが自明であると思われ
る。したがって、本発明はこのような変更、修正および
バリエーションは全て添付された特許請求の範囲に入る
ものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】タイヤを搭載した本発明に従ったタイヤ均質性
機械の概略平面図。
【図２】コンピュータに接続された電気信号調整器への
出力信号を発生する２個のロードセル間に搭載されたロ
ードホイールを示す図１のタイヤ均質性機械のロードホ
イールの概略側面図。
【図３】本発明の動作を示すフロー図。
【図４】研削アセンブリが回転していないタイヤ均質性
機械の横方向ロードセル信号から発生されるパワースペ
クトルを示す図。
【図５】研削アセンブリが回転しているタイヤ均質性機
械の横方向ロードセル信号から発生されるパワースペク
トルを示す図。
【図６】研削アセンブリが回転していないタイヤ均質性
機械の半径方向ロードセル信号から発生されるパワース
ペクトルを示す図。
【図７】研削アセンブリが回転しているタイヤ均質性機
械の半径方向ロードセル信号から発生されるパワースペ
クトルを示す図。
【符号の説明】
１０ タイヤ均質性機械 １２ タイヤ １４ リム １６ タイヤ軸 １７ 可変速モータ １８ ロードホイール ２０ ロードホイール軸 ２４ ショルダー研削アセンブリ ２６ａ，３２ 砥石車 ２８ａ，３４ モータ ３６ 半径方向ロードセル ３８ 横方向ロードセル ４０ 電気信号調整器 ４５ コンピュータ ４６，４８，５０，５２ 半径方向底部増幅器 ６０，７４ アンチエリアシングフィルター ６２，７６ ローパスフィルター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 590002976 1144 Ｅａｓｔ Ｍａｒｋｅｔ Ｓｔｒｅ ｅｔ，Ａｋｒｏｎ，Ｏｈｉｏ 44316− 0001，Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ジョン マイケル マロニー アメリカ合衆国 44256 オハイオ州 メ ディーナロングウッド ドライヴ 3551 (72)発明者 チャールズ デニス ジュハッツ アメリカ合衆国 44314 オハイオ州 ア クロンエドウィン アベニュー 2680

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ロードホイール軸に搭載された自由回転
    ロードホイールと、モータ駆動軸と、複数のモータ駆動
    回転グラインダとを備えた複数の回転部分を有する機械
    の振動分析方法であって、該方法が、１個以上の前記回
    転部分を回転させるステップと、前記１個以上の回転部
    品の振動により発生する半径方向および横方向力を前記
    ロードホイール軸に搭載されたロードセルにより監視す
    るステップと、所定期間中の前記監視された半径方向お
    よび横方向力に対応するアナログ電圧信号を前記ロード
    セルからコンピュータへ入力するステップと、前記アナ
    ログ信号をデジタル信号へ変換するステップと、前記デ
    ジタル信号を周波数領域表現へ変換するステップと、前
    記周波数領域表現を異なる周波数の振幅を表すパワース
    ペクトルへ変換するステップと、異なる周波数の前記振
    幅を選定された周波数群に対する許容振幅と比較するス
    テップとからなる機械振動分析方法。
  2. 【請求項２】 異なる周波数の振幅の少なくとも１つが
    選定された周波数群に対する許容振幅の少なくとも１つ
    よりも大きい場合にコンピュータから警報信号を出力す
    るステップを有する請求項１記載の機械振動分析方法。
  3. 【請求項３】 回転部品の全てを回転させるステップ
    と、異なる周波数の少なくとも１つに対する振幅の少な
    くとも１つが複数の回転部分の１個以上の許容振動レベ
    ルに対応する選定された周波数群に対応する許容振幅の
    少なくとも１つよりも大きい場合にコンピュータから警
    報信号を出力するステップとを有する請求項１記載の機
    械信号分析方法。
  4. 【請求項４】 モータ駆動軸を回転させるステップと、
    異なる周波数の少なくとも１つに対する振幅の少なくと
    も１つが前記モータ駆動軸の許容振幅レベルに対応する
    選定された周波数群に対する許容振幅の少なくとも１つ
    よりも大きい場合にコンピュータから警報信号を出力す
    るステップとを有する請求項１記載の機械振動分析方
    法。
  5. 【請求項５】 各々が個別のベルト伝動により複数の回
    転グラインダの１つに連結されている複数の個別のモー
    タにより前記複数の回転グラインダの１個以上を回転さ
    せるステップと、異なる周波数の少なくとも１つに対す
    る振幅の少なくとも１つが前記複数の回転グラインダの
    １個にそれぞれ連結された前記個別のモータから発生さ
    れる周波数に対応する選定された周波数群に対する許容
    振幅の少なくとも１つよりも大きい場合にコンピュータ
    から警報信号を出力するステップとを有する請求項１記
    載の機械振動分析方法。
  6. 【請求項６】 ロードホイール軸の第１の端部に搭載さ
    れた第１の半径方向および横方向ロードセルと前記ロー
    ドホイール軸の第２の端部に搭載された第２の半径方向
    および横方向ロードセルにより、１個以上の回転部分の
    振幅により発生される半径方向および横方向力を監視す
    るステップを有する請求項１記載の機械振動分析方法。
  7. 【請求項７】 ロードホイールを回転させるステップ
    と、異なる周波数の少なくとも１つに対する振幅の少な
    くとも１つが前記ロードホイールの周波数に対応する選
    定された周波数群に対する許容振幅の少なくとも１つよ
    りも大きい場合にコンピュータから警報信号を出力する
    ステップとを有する請求項１記載の機械振動分析方法。
  8. 【請求項８】 第１および第２の半径方向および横方向
    ロードセルからのアナログ信号を増幅され濾波されてい
    ないアナログ信号としてアナログ／デジタル変換を介し
    てコンピュータへ入力するステップを有する請求項１記
    載の機械振動分析方法。
  9. 【請求項９】 デジタル信号を高速フーリエ変換により
    数学的に演算することにより周波数領域表現へ変換する
    ステップを有する請求項８記載の機械振動分析方法。
  10. 【請求項１０】 ２個以上の回転部分を回転させるステ
    ップと、前記２個以上の回転部分の相互作用により発生
    されるうなり周波数を検出するステップとを有する請求
    項１記載の機械振動分析方法。
  11. 【請求項１１】 複数の回転部分を有する機械の振動分
    析方法であって、該方法が、１個以上の前記回転部分を
    回転させるステップと、前記１個以上の回転部分の振動
    により発生する半径方向および横方向力を前記回転部分
    の１個に搭載されたロードセルにより監視するステップ
    と、所定期間中の前記監視された半径方向および横方向
    力に対応するアナログ信号を前記ロードセルからコンピ
    ュータへ入力するステップと、前記アナログ信号をアナ
    ログ／デジタル変換を介してデジタル信号へ変換するス
    テップと、前記デジタル信号を周波数領域表現へ変換す
    るステップと、前記周波数領域表現を異なる周波数の振
    幅を表すパワースペクトルへ変換するステップと、異な
    る周波数の前記振幅を選定された周波数群に対する許容
    振幅と比較するステップとを有する機械振動分析方法。
  12. 【請求項１２】 異なる周波数に対する振幅の少なくと
    も１つが選定された周波数群に対する許容振幅の少なく
    とも１つよりも大きい場合にコンピュータから警報信号
    を出力するステップを有する請求項１１記載の機械振動
    分析方法。
  13. 【請求項１３】 ロードセルからのアナログ信号を増幅
    され濾波されていないアナログ信号としてアナログ／デ
    ジタル変換を介してコンピュータへ入力するステップを
    有する請求項１２記載の機械振動分析方法。
  14. 【請求項１４】 デジタル信号を高速フーリエ変換によ
    り数学的に演算することにより周波数領域表現へ変換す
    るステップを有する請求項１３記載の機械振動分析方
    法。
  15. 【請求項１５】 機械の振動に対応する状態を測定する
    ステップを有する請求項１１記載の機械振動分析方法。
  16. 【請求項１６】 ２個以上の回転部分を回転させるステ
    ップと、前記２個以上の回転部分の相互作用により発生
    されるうなり周波数を検出するステップとを有する請求
    項１１記載の機械振動分析方法。
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