JP2007030322A

JP2007030322A - グリーンタイヤの加硫制御方法及びその装置

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Publication number: JP2007030322A
Application number: JP2005216392A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Komeno; 浩米野
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2005-07-26
Filing date: 2005-07-26
Publication date: 2007-02-08

Abstract

【課題】加硫品質の個体差の発生を防止することができ生産性を低下させることがないグリーンタイヤの加硫制御方法及びその装置を提供する。
【解決手段】加硫金型11によるグリーンタイヤ1の加硫を制御するグリーンタイヤの加硫制御装置において、金型熱電対20は所定時間毎に金型の温度を測定し、加硫時間ＰＬＣ30は、測定温度と所定の基準温度とに基づいてその基準温度の加硫速度に対する測定温度の加硫速度の比率を表す加硫温度係数を算出し、その加硫温度係数と前記基準温度とを乗算し加硫開始から前記温度の測定時までの該乗算結果を積算して、その積算結果が所定値以上となったときにグリーンタイヤ1の加硫を終了する。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤの加硫行程において、グリーンタイヤの加硫時間を適正に制御するためのグリーンタイヤの加硫制御方法及びその装置に関するものである。

従来、ゴムの加硫を制御する方法として、加硫機の金型等に取り付けた温度センサによりゴム表面の温度を測定し、その測定値に基づいてゴム内部の温度変化を演算し、その演算値からアレニウスの式に基づいて加硫度を求めて加硫工程を制御するようにしたものや（例えば、特許文献１参照）、加硫反応の活性化エネルギを加硫度あるいは基準温度での加熱時間の関数として、また、加硫度を基準温度における加熱時間の関数としてそれぞれ取り扱うことにより、加硫中のゴムの加硫度を検出し、その加硫度に従って制御するようにしたもの（例えば、特許文献２参照）が知られている。
特開昭６０−１３２５０号公報特開昭５９−１９９２３４号公報

しかしながら、カーカス、ベルト、トレッド、ビード等の部材を成形してなるグリーンタイヤでは、複数種類のゴムに加え繊維やスチール等を含んでいるため、従来の方法のように加硫中のゴム温度を測定したり、ゴム表面の温度からゴム内部の温度を算出することは困難であった。

したがって、従来では、グリーンタイヤのタイヤサイズ等の種類毎に所定の加硫時間を設定し、加硫開始時や加硫中の温度が異なる場合でも、同一種類のグリーンタイヤであれば同一の加硫時間で加硫していた。このため、グリーンタイヤ毎に加硫品質の個体差が発生するという問題があった。

また、従来では、加硫開始時や加硫中の温度差により未加硫のまま加硫が終了するのを避けるため、充分なセーフティタイムを加算して加硫時間を設定しており、一定以上の加硫度を保証していた。これにより未加硫を防止することはできるが、その反面、グリーンタイヤの加硫時間が必要以上に長くなり、生産性が低下するという問題があった。

本発明の目的は上記の問題点に鑑み、加硫品質の個体差の発生を防止することができ生産性を低下させることがないグリーンタイヤの加硫制御方法及びその装置を提供することである。

本発明は前記目的を達成するために、加硫用金型によるグリーンタイヤの加硫を制御するグリーンタイヤの加硫制御方法において、所定時間毎に金型の温度を測定し、測定温度と所定の基準温度とに基づいて該基準温度の加硫速度に対する測定温度の加硫速度の比率を表す加硫温度係数を算出し、該加硫温度係数と前記基準温度とを乗算し加硫開始から前記温度の測定時までの該乗算結果を積算して、該積算結果が所定値以上となったときに前記グリーンタイヤの加硫を終了するグリーンタイヤの加硫制御方法を提案する。

また、本発明は前記目的を達成するために、加硫用金型によるグリーンタイヤの加硫を制御するグリーンタイヤの加硫制御装置において、所定時間毎に金型の温度を測定する温度測定手段と、測定温度と所定の基準温度とに基づいて該基準温度の加硫速度に対する前記温度の加硫速度の比率を表す加硫温度係数を算出する加硫温度係数算出手段と、該加硫温度係数と前記基準温度とを乗算し加硫開始から前記温度の測定時までの該乗算結果を積算する積算手段と、該積算結果が所定値以上となったときに前記グリーンタイヤの加硫を終了する加硫時間制御手段とを備えるグリーンタイヤの加硫制御装置を提案する。

本発明によれば、所定時間毎に測定された金型の温度と基準温度とに基づいて加硫温度係数が算出されるとともに、この加硫温度係数と基準温度とが乗算され、加硫開始から金型の温度測定時までの乗算結果が積算された積算結果が所定値以上となったときにグリーンタイヤの加硫が終了されることから、加硫開始時及び加硫中における金型の温度によりグリーンタイヤの加硫を終了する。

本発明によれば、加硫開始時及び加硫中における金型の温度によりグリーンタイヤの加硫を終了するので、グリーンタイヤの加硫時間を適正に制御することができ、加硫品質の個体差の発生を防止することができる。

また、例えば所定値として所期の加硫度となる基準温度と基準時間との乗算値を用いることにより、積算結果が当該乗算値以上となったときにグリーンタイヤの加硫が終了されることから、グリーンタイヤの所期の加硫度を保証し未加硫を防止することができるので、加硫時間にセーフティタイムを加算する必要がなく、生産性を低下させることがない。

図１乃至図８は本発明の一実施形態を示すもので、図１は本発明の一実施形態における加硫制御装置を示す概略側面図、図２は本発明の一実施形態における加硫制御装置の制御ブロック図、図３は本発明の一実施形態における加硫制御装置のフローチャート、図４は図３に示した加硫開始処理のフローチャート、図５は図３に示した加硫終了処理のフローチャート、図６は図３に示した加硫段階処理のフローチャート、図７は図６に示した加硫時間判定処理のフローチャート、図８は本発明の一実施形態における加硫制御装置による加硫時間の測定結果を示す図である。

まず、図１及び図２を参照して本発明の一実施形態における加硫制御装置の構成について説明する。

図１において、1は周知のグリーンタイヤであり、カーカス、ベルト、トレッド、ビード等の各部材を図示しないドラムに巻き付け、又は取り付けることにより成形される。

加硫機10はグリーンタイヤ1を加硫するものであり、加硫金型11と、ブラダー12と、軸13と、配管14と、バルブ装置15と、加硫機本体16とから構成されている。

加硫金型11は、所定の温度に加熱された周知の金型であり、グリーンタイヤ1の最終的な形状やトレッドパターンを形成するものである。

ブラダー12は、ゴム製の加圧装置であり、高温・高圧の蒸気で風船状に膨張し加硫金型11にグリーンタイヤ1を押し付けるものである。

軸13は、加硫金型11及びブラダー12の中心軸である。グリーンタイヤ1は、軸13を中心として加硫金型11に投入され、加硫金型11を閉じブラダー12をグリーンタイヤ1の半径方向に膨張させて内側から加硫されるとともに、加硫金型11を加熱して外側から加硫されるようになっている。

配管14は、加硫金型11を加熱し、又はブラダー12を加熱・加圧するための蒸気を輸送するものである。

バルブ装置15は、複数のバルブを開閉して配管14に出入する蒸気を調整するものである。加硫時間ＰＬＣ（Programmable Ladder Controller）30に接続されており、加硫時間ＰＬＣ30から送信されるバルブ動作の制御信号を受信して駆動するようになっている。

加硫機本体16は、ＣＰＵやメモリ等を備えた周知のコンピュータと周知の記憶装置等からなり、加硫金型11の開閉等加硫機10の動作全般を制御するものである。加硫時間ＰＬＣ30に接続されており、加硫開始の制御信号を送信するとともに、加硫終了の制御信号を受信して加硫機10による加硫を終了するようになっている。また、メモリ内の書き換え不可に指定された領域には、加硫機10に固有の加硫機番号が予め記憶され加硫開始の制御信号とともに送信するようになっている。これにより、加硫開始の制御信号を受信した加硫時間ＰＬＣ30により加硫機10が識別される。

金型熱電対20は周知の熱電対であり、加硫金型11の所定位置に設けられ加硫金型11の温度を測定するものである。

一般に、グリーンタイヤ1にはキャップトレッドのショルダー部のようにゴムが厚い部位とサイドトレッドのようにゴムが薄い部位が存在し、同一温度、同一時間で加硫しても、ゴムの厚い部位はゴムの薄い部分と比べ加硫の進行が遅く、未加硫となり易い。

本実施形態では、加硫金型11を加工してグリーンタイヤ1のキャップトレッドのショルダー部が接触する位置に穴を設け、その穴に金型熱電対20を装着している。これにより、グリーンタイヤ1の未加硫となり易い部位の温度が測定される。なお、加硫金型11に設ける金型熱電対20は１つに限定されず、複数であってもよい。

熱電対端子21は、金型熱電対20が測定する熱起電力を加硫時間ＰＬＣ30に入力するものであり、金型熱電対20、加硫時間ＰＬＣ30に接続されている。

加硫時間ＰＬＣ30は、加硫機10の加硫時間を制御するものであり、ＣＰＵやメモリ等を備えた周知のコンピュータである制御部31と周知の記憶装置である記憶部32等からなる。

加硫機10によるグリーンタイヤ1の加硫は、複数の加硫段階から構成されている。各加硫段階毎に、加硫機10のバルブの開閉を変更して圧力を変化させて加硫を行い、加硫段階が終了したとき次の加硫段階に移行する。そして、全ての加硫段階が終了した場合、加硫機10によるグリーンタイヤ1の加硫を終了している。

加硫時間ＰＬＣ30は、加硫機本体16から送信される加硫開始の制御信号を受信して、記憶部13に記憶する基準温度及び基準時間の情報と熱電対端子21を介して入力される金型熱電対20が測定する温度とに基づいて、各加硫段階毎の終了を判定し、各加硫段階が終了したときに、バルブ装置15にバルブ変更の制御信号を送信し、又は加硫機本体16に加硫終了の制御信号を送信するようになっている。

本実施形態では、特定の加硫機10で特定種類のグリーンタイヤ1を加硫する各加硫段階毎に、一定の基準温度で基準時間だけ加硫したときに所期の加硫度となる温度及び時間を基準温度及び基準時間に設定しており、所期の加硫度はグリーンタイヤ1のキャップトレッドのショルダー部の加硫度を基準にしている。

なお、記憶部31に記憶する情報は加硫機本体16から受信するようにしてもよいし、バルブ装置15に送信するバルブ変更の制御信号は加硫機本体16が行うようにしてもよい。また、加硫時間ＰＬＣ30が接続し加硫時間を制御する加硫機10は１つに限定されず、複数であってもよい。さらに、各加硫段階毎に設定する基準温度及び基準時間は同一か否かを問わず、加硫段階は１つであってもよいのは言うまでもない。

次に、図３乃至図７を参照して加硫制御装置の動作について説明する。

図３に示すように、加硫制御装置の動作は、加硫機本体16で実行される加硫開始処理S100及び加硫終了処理S300と、加硫時間ＰＬＣ30で実行される加硫段階処理S200とから構成されている。

図４に示す加硫開始処理S100において、グリーンタイヤ1が加硫金型11に投入され加硫機10による加硫を開始するときに、加硫機本体16は、図示しない他の装置、例えば成形機やタイヤ生産管理装置等から投入するグリーンタイヤ1の種類を受信する（S110）。なお、投入するグリーンタイヤ11の種類は、他の装置から受信する場合に限定されず、予め加硫機本体16の記憶装置等に加硫計画情報を記憶しておき、そこから順次取得するようにしてもよい。

また、加硫機本体16のメモリに記憶する加硫機番号を取得し（S120）、加硫開始とグリーンタイヤ1の種類及び加硫機番号を送信し（S130）、グリーンタイヤ1を投入し加硫金型11を閉じて加硫機10による加硫を開始する。

図５に示す加硫終了処理S300において、後述する加硫時間ＰＬＣ30から送信される加硫終了を加硫機本体16が受信すると(S310)、加硫金型11を開きグリーンタイヤ1を取り出して加硫機10による加硫を終了する。

図６に示す加硫段階処理S200において、加硫機本体16から送信される加硫開始を加硫時間ＰＬＣ30が受信すると(S210)、制御部31は、グリーンタイヤの種類毎かつ加硫機番号毎に記憶した基準温度を記憶部32から取得する（S220）。

また、加硫段階を第１の加硫段階（加硫段階＝１）として（S230）、グリーンタイヤの種類毎かつ加硫機番号毎かつ加硫段階毎に記憶したバルブ動作の情報を記憶部32から取得し（S240）、この情報をバルブ装置15に送信する（S250）。

制御部31は、後述する加硫時間判定処理S260を実行した後、グリーンタイヤ1の種類毎かつ加硫機番号毎に記憶した加硫段階数を記憶部32から取得して、加硫段階が最終か否かを判定する(S270)。

加硫段階が最終でないと判定した場合、加硫段階を次の加硫段階に移行（加硫段階＋１）して（Ｓ280）、加硫段階が最終であると判定するまで各加硫段階についてS240〜S270の処理を繰り返す。

加硫段階が最終であると判定した場合、全ての加硫段階において加硫機10によるグリーンタイヤ1の加硫が終了したことになるので、制御部31は加硫終了を加硫機本体16に送信し（S290）、加硫段階処理S200を終了する。

次に、各加硫段階毎に実行される加硫時間判定処理S260について説明する。

図７に示すように、制御部31は、グリーンタイヤの種類毎かつ加硫機番号毎かつ加硫段階ごとに記憶した基準時間を記憶部32から取得する（S261）。この基準時間と先に取得した基準温度（S220）とを乗算して積算閾値を算出する（S262）。

熱電対端子21を介して加硫時間ＰＬＣ30に入力される金型熱電対20の温度を測定し（S263）、この温度と先に取得した基準温度（S220）とに基づいて加硫温度係数を算出する（S264）。

ここで、加硫温度係数の算出方法について説明する。

グリーンタイヤ1の加硫を化学反応と考え、定数Ａ、活性化エネルギーＥ、気体定数Ｒ、反応温度Ｔを用いて、加硫速度ｋは以下のアレニウス式（（１）式）で表すことができる。

これにより、基準温度Ｔ₀の加硫速度ｋ₀に対して金型熱電対20が測定した温度Ｔの加硫速度ｋの比率を表す加硫速度係数（ｋ／ｋ₀）は、以下の（２）式で算出することができる。

制御部31は、（２）式で算出した加硫速度係数と基準温度とを乗算して係数換算値を算出し、加硫段階毎に加硫開始から温度を測定した時までの積算結果を求めるため、係数換算値を積算値に加算する（S265）。

加算した積算値と先に算出した積算閾値（S262）を比較して、積算値が積算閾値以上か否かを判定する（S266）。

積算値が積算閾値より小さい場合、積算値が積算閾値以上となるまで、タイマ機能等を用いて所定時間経過後、例えば１秒後にS263〜S266の処理を繰り返す。このように、加硫開始時に測定する温度及び１秒毎に測定する加硫中の加硫金型11の温度により、各加硫段階を終了する。

積算値が積算閾値以上の場合、当該加硫段階での加硫を終了するため積算値及び積算閾値を初期化して（S267）、加硫時間判定処理S260を終了する。このように、積算値が、所期の加硫度となる基準温度及び基準時間から算出される積算閾値以上となったときに各加硫段階を終了することにより、グリーンタイヤ1の所期の加硫度を保証し未加硫を防止することができる。

次に、図８を参照して加硫制御装置により制御される加硫時間の測定結果について説明する。なお、この測定において、同一種類の６つのグリーンタイヤ1を同一の加硫機10に順次投入しており、各グリーンタイヤ1の加硫は２つの加硫段階から構成されている。また、基準温度T₀、第１の加硫段階の積算閾値th1、第２の加硫段階の積算閾値th2とする。

図８において、41は金型熱電対20が測定する温度の時間変化を表し、42はその温度41と基準温度T₀に基づいて上記（２）式で算出した加硫温度係数に基準温度T₀を乗算した係数換算値の時間変化を表している。また、１番目のグリーンタイヤ1において43は積算値の時間変化を表し、時刻t1t2間は第１の加硫段階の加硫時間を、時刻t2t3間は第２の加硫段階の加硫時間をそれぞれ示している。２番目から６番目のグリーンタイヤ1においても同様に、それぞれ積算値44〜48の時間変化を表し、第１の加硫段階又は第２の加硫段階の加硫時間t4〜t18を示している。

従来は、５番目のグリーンタイヤ1の加硫終了から６番目のグリーンタイヤ1の加硫開始までの間（時刻t15t16間）のように時間があいた場合、時刻t15t16間に相当する充分なセーフティタイムを加算して加硫時間を設定していた。

この測定結果によれば、基準温度T₀に対する温度41の低下に伴い係数換算値42が低下し、これに基づいて６番目のグリーンタイヤ1における第１の加硫段階の加硫時間（時刻t16t17間）及び第２の加硫段階の加硫時間（時刻t17t18間）を終了している。これにより、５番目のグリーンタイヤ1における第１の加硫段階の加硫時間（時刻t13t14間）及び第２の加硫段階の加硫時間（時刻t14t15間）と比較して、加硫時間がそれぞれ長くなる。

このように、上記構成及び動作によれば、所定時間毎に測定された加硫金型11の温度41と基準温度とに基づいて加硫温度係数が算出されるとともに、この加硫温度係数と基準温度とが乗算され、加硫開始から温度41の測定時までの係数換算値42が積算された積算値43〜48が各加硫段階の積算閾値th1,th2以上となったときにグリーンタイヤ1の加硫が終了されることから、加硫開始時及び加硫中における加硫金型11の温度41によりグリーンタイヤ1の加硫を終了するので、グリーンタイヤ1の加硫時間を適正に制御することができ、加硫品質の個体差の発生を防止することができる。

また、積算値43〜48が、所期の加硫度となる基準温度及び基準時間から算出される積算閾値以上となったときに各加硫段階が終了されることから、グリーンタイヤ1の所期の加硫度を保証し未加硫を防止することができるので、加硫時間にセーフティタイムを加算する必要がなく、生産性を低下させることがない。

なお、本発明の構成は上記実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。

本発明の一実施形態における加硫制御装置を示す概略側面図本発明の一実施形態における加硫制御装置の制御ブロック図本発明の一実施形態における加硫制御装置のフローチャート図３に示した加硫開始処理のフローチャート図３に示した加硫終了処理のフローチャート、図３に示した加硫段階処理のフローチャート図６に示した加硫時間判定処理のフローチャート本発明の一実施形態における加硫制御装置による加硫時間の測定結果を示す図

符号の説明

1…グリーンタイヤ、10…加硫機、11…加硫金型、12…ブラダー、13…軸、14…配管、15…バルブ装置、16…加硫機本体、20…金型熱電対、21…熱電対端子、30…加硫時間ＰＬＣ、41…温度、42…係数換算値、43〜48…積算値、S100…花柳界止処理、S200…加硫段階処理、S260…加硫時間判定処理、S300…加硫終了処理。

Claims

加硫用金型によるグリーンタイヤの加硫を制御するグリーンタイヤの加硫制御方法において、
所定時間毎に金型の温度を測定し、
測定温度と所定の基準温度とに基づいて該基準温度の加硫速度に対する測定温度の加硫速度の比率を表す加硫温度係数を算出し、
該加硫温度係数と前記基準温度とを乗算し加硫開始から前記温度の測定時までの該乗算結果を積算して、
該積算結果が所定値以上となったときに前記グリーンタイヤの加硫を終了する
ことを特徴とするグリーンタイヤの加硫制御方法。
前記グリーンタイヤの種類及び前記金型を備える加硫機毎に所定の基準時間及び前記基準温度を設定し、
前記所定値として該基準時間と該基準温度との乗算値を用いる
ことを特徴とする請求項１に記載のグリーンタイヤの加硫制御方法。
複数の段階から構成された各加硫段階毎に前記乗算結果を積算し、
該積算結果が各加硫段階毎に設定した所定値以上となったときに各加硫段階をそれぞれ終了する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のグリーンタイヤの加硫制御方法。
前記金型の所定位置に設けた少なくとも一つの熱電対によって前記金型の温度を測定する
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のグリーンタイヤの加硫制御方法。
前記グリーンタイヤにおけるキャップトレッドのショルダー部と接触する位置に設けた前記熱電対によって前記金型の温度を測定する
ことを特徴とする請求項４に記載のグリーンタイヤの加硫制御方法。
加硫用金型によるグリーンタイヤの加硫を制御するグリーンタイヤの加硫制御装置において、
所定時間毎に金型の温度を測定する温度測定手段と、
測定温度と所定の基準温度とに基づいて該基準温度の加硫速度に対する前記温度の加硫速度の比率を表す加硫温度係数を算出する加硫温度係数算出手段と、
該加硫温度係数と前記基準温度とを乗算し加硫開始から前記温度の測定時までの該乗算結果を積算する積算手段と、
該積算結果が所定値以上となったときに前記グリーンタイヤの加硫を終了する加硫時間制御手段とを備える
ことを特徴とするグリーンタイヤの加硫制御装置。
前記グリーンタイヤの種類及び前記金型を備える加硫機毎に所定の基準時間及び前記基準温度を設定し、
前記所定値として該基準時間と該基準温度との乗算値を用いる
ことを特徴とする請求項６に記載のグリーンタイヤの加硫制御装置。
複数の段階から構成された各加硫段階毎に前記積算手段は前記乗算結果を積算し、
前記加硫時間制御手段は該積算結果が各加硫段階毎に設定した所定値以上となったときに各加硫段階をそれぞれ終了する
ことを特徴とする請求項６又は７に記載のグリーンタイヤの加硫制御装置。
前記金型の所定位置に前記金型の温度を測定する熱電対を少なくとも一つ設けた
ことを特徴とする請求項６乃至８の何れかに記載のグリーンタイヤの加硫制御装置。
前記熱電対を前記グリーンタイヤにおけるキャップトレッドのショルダー部と接触する位置に設けた
ことを特徴とする請求項９に記載のグリーンタイヤの加硫制御装置。