JP2005238747A

JP2005238747A - 積層モールドの製造方法

Info

Publication number: JP2005238747A
Application number: JP2004054336A
Authority: JP
Inventors: Akihide Iwamoto; 暁英岩本
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2024-02-27
Also published as: WO2005082590A1; JP4295642B2

Abstract

【課題】短時間で、積層モールドのタイヤ踏面側の形状を、本来のタイヤプロファイルに近い状態に加工することのできる方法を提供する。
【解決手段】積層モールドを製造する際に、積層薄板１１を構成する薄板１２のタイヤ踏面に接する側をタイヤクラウン部の形状に対応する形状よりも余肉を付けた状態に加工して積層した後、上記積層薄板１１に投射材噴射装置３０の噴射ノズル３４から、投射材供給装置２０から圧送された、セラミック系の粒子から成る投射材２２を投射するとともに、薄板１２，１２間の段差部の大きさに応じて、上記投射材２２の投射方向、噴射圧力、投射時間、あるいは、投射距離を制御しながら上記余肉を除去するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤ加硫金型とその製造方法に関するもので、特に、複数のプレートを積層して成る積層モールドの製造方法に関する。

従来、タイヤを成形する際には、図５（ａ），（ｂ）に示すような、タイヤクラウン部の断面形状を有するクラウン部金型５１をホルダー５２に取付けたセグメント５３を複数個環状に連結した加硫金型５０を用い、成型された生タイヤの内側に圧力をかけて上記生タイヤ外表面を加熱された上記加硫金型５０の内壁に圧着させ、生ゴムを熱と圧力とで加硫する方法が行われている。
上記クラウン部金型５１は、通常、鋳造により実現するが、このような鋳造型は型製造に手間がかかるだけでなく、材料コストも高いことから、近年、低コスト・短納期化を目的として、鋳造型である上記クラウン部金型５１に代えて、図６に示すような、薄板６１ａを積層して成る積層薄板から成るクラウン部金型６１をホルダー６２に保持したセグメント６３をタイヤ周方向に沿って複数個配列して環状のトレッドパターン形成部を構成した積層モールドが用いられるようになってきている。
上記薄板６１ａは、自動化、スピードアップの観点から、一般的には、２ＤＣＡＭによるレーザー加工により加工される。そして、これらの薄板６１ａを積層したクラウン部金型６１をホルダー６２に取付けて、積層薄板をクラウン部の金型としたセグメント６３を構成する。ところで、上記薄板６１ａは、薄板材料に直角にレーザー光を照射して両端部をカットした矩形状の薄板であることから、上記タイヤ踏面には、上記矩形状の薄板６１ａの厚みに相当する段差が残ってしまい、このため、加硫されたタイヤの外観が悪化するだけでなく、性能面においても、現行の鋳造型を用いて加硫したタイヤよりも低下してしまうといった問題点があった。また、タイヤ踏面に鋭角部が多いと耐久性等も悪化することが懸念される。そこで、エンドミルなどの工具を用いたフライス加工や、放電電極を用いた電極加工により、上記段差部を滑らかに加工する方法が行われている。

しかしながら、積層薄板の段差部を加工する際に上記のような加工方法を用いた場合には、加工バリやカエリが発生し易く、この加工バリやカエリが薄板間の隙間を塞いでしまうため、薄板間からのエアー抜きができなくなってしまうといった問題点があった。
また、上記加工法は、加工時間を多く必要とするため、積層モールドのメリットである短納期製作に対して不利である。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、短時間で、積層モールドのタイヤ踏面側の形状を、本来のタイヤプロファイルに近い状態に加工することのできる方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の発明は、複数の薄板をタイヤ幅方向に積層して成る積層薄板を備えた積層モールドの製造方法において、上記各薄板を、タイヤ踏面に接する側をタイヤクラウン部の形状に対応する形状よりも余肉を付けた状態に加工して積層した後、上記余肉をブラスト研削加工により除去するようにしたことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の積層モールドの製造方法において、セラミック系の材料から成る細粒状の投射材を用いて、上記積層薄板をブラスト研削加工することを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の積層モールドの製造方法において、上記投射材の粒径を８０〜２００μｍとしたことを特徴とするものである。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の積層モールドの製造方法において、上記積層された薄板間の段差の大きさに応じて、上記投射材の噴射圧力、噴射距離、投射時間、及び、投射方向のいずれか１つまたは複数を変更しながらブラスト研削加工することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の積層モールドの製造方法において、ブラスト研削加工後に、一旦積層を分解して、上記薄板に発生したバリあるいはカエリを除去した後、再度上記薄板を積層して積層モールドを組上げるようにしたことを特徴とする。
また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の積層モールドの製造方法において、上記薄板の谷間にマスキングを施してブラスト研削加工し、その後、上記マスキングを除去するようにしたことを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の積層モールドの製造方法において、上記薄板間にシム材を挟み込んで積層後にブラスト研削加工し、その後、上記シム材を除去するようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、タイヤ加硫金型の積層薄板を構成する各薄板を、タイヤ踏面に接する側をタイヤクラウン部の形状に対応する形状よりも余肉を付けた状態に加工して積層した後、上記余肉を、アルミナや炭化ケイ素などのセラミック系の材料から成る細粒状の投射材を用いたブラスト研削加工により除去するようにしたので、短時間で、タイヤの輪郭を本来のタイヤプロファイルに近い状態に加工することができる。
このとき、上記投射材の噴射圧力、投射距離、投射時間、あるいは投射方向などの投射条件をタイヤ踏面の形状に応じて変更し、段差研削量を制御しながらブラスト研削加工すれば、積層薄板のタイヤ踏面に接する側をタイヤクラウン部の形状に対応する形状に更に近づけることができる。
また、一旦積層を分解して、上記薄板に発生したバリやカエリなどの突起物を除去した後、再度上記薄板を積層するようにすれば、薄板間の隙間からのエアー抜きを更に確実に行うことができる。
また、上記薄板の谷間にマスキングを施したり、上記薄板間にシム材を挟み込んで積層したりしてブラスト研削加工し、その後、上記マスキングやシム材を除去するようにしても同様の効果を得ることができる。

以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本最良に係る積層プレート方式のタイヤ加硫金型（積層モールド）に使用される積層薄板の加工方法を示す模式図で、本例では、各セグメントの積層薄板毎にブラスト研削加工を行う。同図において、１１は複数枚の薄板１２を積層して成る積層薄板、２０は投射材供給手段２１に収納された投射材２２をコンプレッサ２３から圧送される圧縮空気に混入させて圧送する投射材供給装置、３０は基台３１上に設けられた回転・移動手段３２と、この回転・移動手段３２に取付けられたノズル保持手段３３に搭載された噴射ノズル３４とを備え、上記投射材供給装置２０から圧送された投射材２２を上記噴射ノズル３４から噴射して上記積層薄板１１のタイヤ踏面側をブラスト研削加工する投射材噴射装置、４０は上記投射材噴射装置２０を制御して、上記噴射ノズル３４からの投射材２２の噴射圧力や投射時間を制御するとともに、上記回転・移動手段３２を駆動して上記噴射ノズル３４の位置を制御し、上記投射材２２の投射距離や投射方向を制御する制御装置である。積層モールドは、タイヤ踏面に接する側がブラスト研磨処理された積層薄板１１をホルダー１３に組付けてセグメント１０を組上げ、このセグメント１０を複数個環状に連結して作製される。
本例では、上記投射材２２として、アルミナ、炭化ケイ素などのセラミック系の粒子を用いている。上記粒子の大きさとしては、＃８０〜＃１２０の篩で選別された、粒子径が８０〜２００μｍ程度の大きさものを用いることが望ましい。すなわち、上記粒子径が
２００μｍを超えると研削効率は向上するが面荒れが発生し、タイヤの表面状態に悪影響を及ぼす。一方、上記粒子径が８０μｍに満たない場合には、研削効率が低下するため、ブラスト研磨処理を短時間で行うことが困難となる。

次に、上記セグメント１０の製造方法について説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、上記各薄板１２を、タイヤ踏面に接する側が、同図のラインＬに示すようなタイヤクラウン部の形状（タイヤプロファイル）より余肉を付けた状態に加工して積層した積層薄板１１を治具４１に取付けた後、上記図１に示すように、上記積層薄板１１に噴射ノズル３４から上記投射材２２を投射して、上記余肉を除去することにより、図２（ｂ）に示すように、タイヤ踏面に接する面１２Ｓのプロファイルを、上記ラインＬにほぼ近い、本来のタイヤプロファイルとほぼ同じ形状に加工する。なお、上記のように、治具４１を用いず、積層薄板１１をホルダー１３に直接取付けてブラスト研削加工してもよい。
ところで、積層薄板１１のタイヤ踏面に接する側は自由曲面であるため、積層薄板１１の各薄板１２，１２間の段差量の大きさは一定ではない。そこで、本例では、制御装置４０により、上記段差部の大きさに応じて、上記噴射ノズル３４からの投射材２２の投射方向を制御するとともに、上記投射材２２の噴射圧力や投射時間、あるいは、投射距離を制御しながら上記投射材２２を積層薄板１１に投射するようにしている。例えば、投射材２２の投射方向を上記ラインＬにほぼ垂直になるように傾斜させるとともに、セグメント１０のタイヤショルダー部に対応する箇所のような段差の大きい箇所では投射時間を長くして研削量を多くし、逆に、タイヤのセンタートレッドに近い段差の小さな箇所では投射時間を短くして研削量を少なくするように制御することにより、タイヤ踏面に接する面１２Ｓのプロファイルを、上記ラインＬにほぼ近い形状に加工する。なお、噴射圧力を大きくしたり、投射距離を小さくするなどしても研削量を多くすることができる。また、投射時間、噴射圧力、投射距離を組合わせたり、これらのパラメータを全て用いて研削量を制御するようにしてもよい。

本例では、上記のように、粒子径が８０〜２００μｍ程度の、アルミナ、炭化ケイ素などのセラミック系の粒子から成る投射材２２を用いているので、従来のフライス加工のような機械加工に比較して加工バリやカエリなどの発生が少ない。また、加工バリやカエリが発生してもポーラスな状態で付着しているので、薄板１２，１２間の隙間が加工バリやカエリなどにより塞がれてしまうことはなく、そのままでも十分にエアーを排出することがかのうであるが、薄板１２，１２間からのエアー抜き更に確実に行うためには、ブラスト研磨後に、一旦積層を分解して、上記薄板１２に発生した加工バリやカエリなどを除去し、しかる後に、再度上記薄板１２を積層することが望ましい。このように、上記薄板１２のブラスト研削加工により生じたバリやカエリなどを除去した後に積層するようにすれば、薄板１２，１２間の隙間を生タイヤに接する側に確実に開口させることができるので、薄板１２，１２間からのエアー抜きを更に確実に行うことができる。
なお、上記加工バリやカエリなどの除去を行うときでも、必ずしも全ての薄板１２について行う必要はなく、エアー溜りの生じ易い箇所の薄板１２や、単位時間当たりの研削量が多かった箇所の薄板１２についてのみ行えば十分である。

このように、本最良の形態によれば、積層モールドを製造する際に、積層薄板１１を構成する薄板１２のタイヤ踏面に接する側をタイヤクラウン部の形状に対応する形状よりも余肉を付けた状態に加工して積層した後、上記積層薄板１１に投射材噴射装置３０の噴射ノズル３４から、投射材供給装置２０から圧送された、セラミック系の粒子から成る投射材２２を投射するとともに、薄板１２，１２間の段差部の大きさに応じて、上記投射材２２の投射方向、噴射圧力、投射時間、あるいは、投射距離を制御しながら上記余肉を除去するようにしたので、上記積層薄板１１のタイヤ踏面に接する面のプロファイルを、本来のタイヤプロファイルとほぼ同じ形状に加工することができる。また、ブラスト研磨後に、一旦積層を分解して、上記薄板１２に発生した加工バリやカエリなどを除去した後に、再度上記薄板１２を積層するようにすれば、薄板１２，１２間からのエアー抜きを更に確実に行うことができる。

なお、上記最良の形態では、エアー抜きを更に確実に行うため、薄板１２の加工バリやカエリなどを除去した後、再度薄板１２を積層するようにしたが、図３に示すように、予め、薄板１２，１２の谷間に、スプレー１４等を用いて、剥離性の塩化ビニル等によるマスキング１５を施しておき、その後、ブラスト研削加工すれば、薄板１２，１２の境界で発生し易い加工バリやカエリを抑制することができるとともに、投射材２２や研削された薄板１２の破片が上記薄板１２，１２の隙間へ侵入することを防ぐことができるので、エアー抜けを確実に行うことができる。また、上記マスキング１５により、薄板１２，１２との境界部がより滑らかに研削されるので、加工精度を更に向上させることができる。なお、上記マスキング１５はブラスト研削加工後に除去される。
また、上記マスキング１５に代えて、図４に示すように、上記薄板１２，１２間にシム材１６を挟み込んで積層し、しかる後にブラスト研削加工しても同様の効果を得ることができる。すなわち、上記シム材１６は段差部を小さくするとともに、薄板１２，１２間の開口部を覆うので、薄板１２，１２との境界部がより滑らかに研削されるとともに、上記隙間への投射材２２や研削された薄板１２の破片の侵入を防ぐことができる。なお、上記シム材１６もブラスト研削加工後には除去する。

板厚が０．５ｍｍの金属薄板をレーザー切断により加工し、これらの薄板を積層して得られた積層薄板を用いて、タイヤサイズが２６５／３５Ｒ１８の乗用車用タイヤのタイヤ加硫金型（積層モールド）を作製した。なお、ブラスト研削加工は、１セグメント毎に実施した。
また、投射材としては、粒度が＃１００のアルミナを使用し、これを積層薄板表面から約１００ｍｍ離れた位置から、噴射圧力０．５ＭＰａで上記積層薄板に投射した。このとき、タイヤショルダー部などの段差の大きい箇所では研削時間を多くし、タイヤセンター部などの段差の比較的ない箇所で少なくした。具体的には、噴射ノズルをタイヤ周方向に、周期が１５〜３０秒の振り子運動させ、上記ノズルの往復回数を増減させることにより研削時間を変更した。その結果、０．５ｍｍ以上の段差量を０．０１ｍｍ以下まで平滑に加工することができ、目標とする形状を得ることができるとともに、積層薄板を用いて作製した積層モールドにより、実際にタイヤを加硫したところ、ベアなどの発生のないタイヤを得ることができ、エアー抜きが確実に行われていたことが確認された。
また、上記積層薄板を一旦分解した後、エアー溜りとなる箇所の薄板についてバリ取りを行い、再度組上げて作製した積層モールドを用いて、実際にタイヤを加硫したところ、ベアなどの発生を更に抑制することができることが確認された。

このように、本発明によれば、積層薄膜のタイヤ当面に接する側の形状を、短時間で本来のタイヤプロファイルに近い状態に加工することができるので、積層モールドの加工時間を大幅に短縮することができる。したがって、積層モールドの低コスト・短納期化を容易に実現することができる。

本発明の最良の形態に係る積層モールドに使用される積層薄板のブラスト研削加工方法を示す模式図である。積層薄板のブラスト研削加工前後の状態を示す図である。本発明によるブラスト研削加工方法の他の例を示す図である。本発明によるブラスト研削加工方法の他の例を示す図である。従来の加硫金型の概要を示す図である。従来の積層モールドの概要を示す図である。

符号の説明

１０セグメント、１１積層薄板、１２薄板、１３ホルダー、
２０投射材供給装置、２１投射材供給手段、２２投射材、２３コンプレッサ、
３０投射材噴射装置、３１基台、３２回転・移動手段、３３ノズル保持手段、
３４噴射ノズル、４０制御装置、４１治具。

Claims

複数の薄板を積層して成る積層薄板を備えた積層モールドの製造方法において、上記各薄板を、タイヤ踏面に接する側をタイヤクラウン部の形状に対応する形状よりも余肉を付けた状態に加工して積層した後、上記余肉をブラスト研削加工により除去するようにしたことを特徴とする積層モールドの製造方法。
セラミック系の材料から成る細粒状の投射材を用いて、上記積層薄板をブラスト研削加工することを特徴とする請求項１に記載の積層モールドの製造方法。
上記投射材の粒径を８０〜２００μｍとしたことを特徴とする請求項２に記載の積層モールドの製造方法。
上記積層された薄板間の段差の大きさに応じて、上記投射材の噴射圧力、噴射距離、投射時間、及び、投射方向のいずれか１つまたは複数を変更しながらブラスト研削加工することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の積層モールドの製造方法。
ブラスト研削加工後に、一旦積層を分解して、上記薄板に発生したバリあるいはカエリを除去した後、再度上記薄板を積層して積層モールドを組上げるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の積層モールドの製造方法。
上記薄板の谷間にマスキングを施してブラスト研削加工し、その後、上記マスキングを除去するようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の積層モールドの製造方法。
上記薄板間にシム材を挟み込んで積層後にブラスト研削加工し、その後、上記シム材を除去するようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の積層モールドの製造方法。