JP2007098756A - 加硫制御方法及び制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】加硫機にグリーンタイヤ１本毎に最適な加硫時間を設定する。
【解決手段】加硫時間に影響するタイヤの特定の特性値である、加硫速度をロット毎に、かつタイヤゲージ、タイヤ温度を各タイヤ毎に測定し、その測定データを加硫制御装置２０に入力する。加硫制御装置２０は、その測定データと夫々に設定されている基準値との差を算出し、前記各基準特定値に基づく基準加硫時間を前記差に応じて補正して、各タイヤ毎に最適な加硫時間を演算し、それを加硫機３０に設定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、タイヤの加硫に関し、特にタイヤ毎の最適加硫時間で当該タイヤを加硫するための加硫制御方法及び加硫制御システムに関する。

タイヤの加硫時間の設定は、グリーンタイヤの温度、タイヤトータルゲージ、ゴムの加硫速度など前工程を含む全工程のバラツキから算出される安全時間（余裕時間）を必要最小限時間（タイヤ内部のゴムの「加硫度が所定の値」になる時間）に対して加算し、量産加熱時間として設定している。即ち、ゴム練り工程、タイヤ組立工程等全工程に関し、加硫時間に影響を与える因子について起こり得る全てのバラツキを算出し、これを必要最小時間に加算することで加硫不足を起こさないように加硫時間を設定している。

このバラツキとしては、具体的にはタイヤゲージ、ブラダーの状態、ゴムの加硫速度のバラツキ、グリーンタイヤ温度のバラツキ、雰囲気温度のバラツキ、モールドの温度、熱源のバラツキ等がある。そこで、これらを考慮してタイヤの加硫処理のための温度や時間等の処理条件を設定するため、従来は、予め加硫する生産ロットから数本のタイヤをサンプルとして加硫機に装填し、所定の温度、所定の圧力、所定の加硫時間を設定してテスト加硫を行い、そのタイヤの内部温度を実測して加硫度を求め、これに基づいて前記処理条件を定めている。これを固定の処理条件として同一ロット内の残りのタイヤの加硫処理を行っている。
この加硫のための処理条件は、様々なバラツキ要因を考慮しなければならず、また、バラツキの変動も最大限を想定するため、実際には加硫時間を必要以上に長く設定することがあり、過加硫となって狙いとする製品性能を低下させる可能性がある他、生産性が落ちるという問題がある。

その対策として、数値計算によりタイヤ内部の温度を予測することが提案されている（特許文献１，２参照）が、テスト加硫または数値計算により予測した温度等の結果に基づいて加硫処理しても、同一ロット内における個々の材料のバラツキ等による加硫のバラツキを解消することはできず、結局各ロットにおいて未加硫タイヤを少なくするためには、安全率を高くせざるを得ず、得られるタイヤには、最適に加硫されたもの以外に、過加硫されたタイヤが含まれることになる。

そこで、別の加硫方法として、加硫機に入れたタイヤ毎に加硫が完了するまでの時間を演算で求める加硫制御方法又はシステムが提案されている。即ち、加硫機に入れたタイヤの加硫を開始した後、温度検知センサでジャケット、プラテン、ブラダーの温度を検知して、それらの温度からセンター部、ハンプ部、ビード部のタイヤ内温度を予測する処理を行い、最も加硫が遅れる位置（最遅点）を決定する。決定した最遅点について熱伝導解析によって得られた予測温度から加硫度を求める。決定された最遅点における各構成材料について、加硫反応速度を表す定数を予め蓄積した外部記憶装置から読み取り、前記加硫度と前記定数を用いて各構成材料の加硫反応率を求める。求めた加硫反応率に基づいて、加硫が完了するまでの加硫予測時間を演算し、得た時間だけ加硫することで従来の問題の解決を図っている（特許文献３）。

しかしながら、この方法は、グリーンタイヤ加硫中に加硫機のジャケット、プラテン、ブラダーの温度を時系列的に検知し、これから加硫中のタイヤ内温度を予測し、最遅点の加硫反応率を求め、そこから加硫予測時間を演算する手法であるから、実際の加硫の進行に合わせた制御ができ前記従来の問題は解決できる。しかしその反面、加硫しながら同時に制御を行うことになり制御が複雑でコストが掛かるなど、取り扱い難いという問題がある。

特公平４−７３６８３号公報、 特開平１−１１３２１１号公報、 特許第３５４９５５２号公報

本発明は、以上で述べた従来方法やシステムの問題を解決するためになされたものであって、その目的は、事前に個別のタイヤ毎の最適な加硫時間を得、その最適加硫時間で加硫制御することにより、過加硫によるタイヤ性能の低下をなくし、均一なタイヤを高能率で得ることである。

請求項１の発明は加硫制御方法であって、加硫前に加硫時間に影響するタイヤの特性値を取得する工程と、取得した特性値と該特性値について予め定めた基準値との差を算出する工程と、前記差に基づき前記基準値を備えたタイヤの基準加硫時間を補正する工程とを有し、前記タイヤ毎に個別に補正された加硫時間で当該タイヤを加硫制御することを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載された加硫制御方法において、前記タイヤの加硫時間を補正する工程は、前記各特性値について予め定めた加硫時間影響度に基づき換算した加硫時間で補正することを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載された加硫制御方法において、前記特定の特性値が、グリーンタイヤの温度、グリーンタイヤを構成するゴムの加硫速度、押出トレッドゲージ又はグリーンタイヤゲージの中の少なくとも１つであることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項３に記載された加硫制御方法において、グリーンタイヤゲージを取得する工程は、タイヤ断面のゲージ最厚部のトータルゲージを測定する工程であることを特徴とする。
請求項５の発明は、加硫制御システムであって、加硫時間に影響するタイヤの特性値を取得する手段と、取得した特性値と、各特性値の基準値とを比較しその差を算出する手段と、前記差に基づき前記基準値に基づく基準加硫時間を補正する手段とを有し、前記タイヤ毎に個別に補正された加硫時間で当該タイヤを加硫制御することを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項５に記載された加硫制御システムにおいて、前記タイヤの特性値を取得する手段は、ゴムの加硫速度、グリーンタイヤの温度、押出トレッドゴムのゲージ、グリーンタイヤのゲージの少なくとも１つを測定する手段であることを特徴とする。

（作用）
加硫時間を変動させる因子（ゴム加硫速度、トレッドゴムゲージ、グリーンタイヤゲージ及びグリーンタイヤ温度）を加硫工程前のタイヤ製造工程で取得し、その結果を加硫時間に反映させることによって、品質、生産性の両面から、適正な条件でタイヤ加硫を実施する。

本発明によれば、タイヤの加硫時間に影響を与える特性値を各タイヤの加硫前の工程中において取得して、その特性値に基づき各タイヤ毎の最適加硫時間を演算して加硫制御するから、過加硫が発生することがなく、従って、過加硫によるタイヤ性能の低下をなくし、均一なタイヤを高能率で得ることができる。

本発明に係るタイヤの加硫制御システムの１実施形態を添付図面を参照して説明する。
本加硫制御システムは、加硫時間変動に影響を与える特性値であるゴムの加硫速度、トレッドゴムゲージ、グリーンタイヤゲージ、グリーンタイヤ温度の測定データをオンラインで加硫制御装置のパーソナルコンピュータに取り込み、タイヤ１本毎の最適加硫時間を演算し、当該タイヤについてその最適加硫時間で加硫制御する。

図１は、本発明に係る加硫制御システムを概略的に示すブロック図である。なお、実線は工程の流れをまた破線は信号の流れを示す。
図示のように、本加硫制御システム１０は、バンバリ工程後の素錬ゴムの加硫速度を出力する加硫速度測定手段１２と、トレッド押出工程後における押出トレッドのゲージ測定手段であるレーザ変位計１４と、成型工程後のタイヤのゲージ測定手段であるレーザ変位計１６と、温度測定手段である温度計１８を有し、かつ、これらの測定手段からのオンライン出力に基づき、予め設定した基準値からの変動に応じて各タイヤ毎の最適加硫時間を演算し、その加硫時間を加硫機３０に設定する処理を行う加硫制御装置２０とからなっている。

次に、前記各特性値の測定について、先ず加硫速度の測定から説明する。なお、加硫速度は、バンバリ工程で得られた素練ゴム１ロットからサンプルに基づきその加硫速度を測定し、以後は、そのロットに関する限り、加硫速度は一定として演算を行う。
ゴムの加硫速度は、素練ゴムのロット毎のブローポイント、又はレオメータの測定値から得る。
ブローポイントは、ゴム材料を加圧下で加硫する場合において、加硫を終了するために非加圧状態にした時点で、ゴム材料の内部に、加硫過程で発生する泡が存在しなくなるのに必要な最低限の加硫度、つまり限界加硫度を意味する。

図２は、ブローポイントを特定するためのサンプルゴムＳを示す。ここでは、図示のように、素練ゴムのロット毎に厚みに勾配のあるサンプルゴムＳを用意し、これを一定時間（例えば５分間）加硫し、ゴム中の水分等が気化してゴム片中に気泡Ｂが発生するので、この段階で気泡が消滅したところの加硫度を求めることで、このサンプルの加硫時間とその厚さに対応したブローポイント（最低加硫度）が特定され、そこから加硫速度を得る。

また、前記サンプルの加硫速度は、レオメータでの測定値から得ることもできる。即ち、図３は、レオメータでの測定値を示したものであって、縦軸にトルク、横軸に加硫時間をとって加硫曲線を示したものである。図示のように、前記ゴムサンプルの加硫が進むとともに、生ゴム構造中に網目構造ができてゴムを変形させたときのトルクの増大を計測したものであり、加硫速度はこの曲線の勾配として得ることができる。

図４は、本実施形態における各ゴムロット毎のブローポイント実測値をゴムロット毎に示した図である。
図示のように、実測した各ブローポイントは、MaxとMinとの中間値を１００に指数化したとき、１００を中心にMaxとMinの間で分散している。

図５は、ゴムのブローポイントと加硫時間との関係を、縦軸に加硫時間をまた横軸にゴムのブローポイントをとり、その最低値（Min）、最大値（Max）と実測値（Spec）との関係を示している。ブローポイントの最大値に対応する加硫時間は従来の加硫基準時間であるが、本実施形態で測定したゴムロットのブローポイントは、図４に示すようにMaxよりも低く、従って、実測されたゴムロットのブローポイントに対応する加硫時間は従来の基準時間よりも短くなることを示している。

次に、ゲージ測定について説明する。
まず、押出トレッドについてのゲージ測定は、例えば、押出物にレーザを当ててその反射波から距離を計測する。測定はゲージ測定手段であるレーザ変位計を用いて行う。
また、グリーンタイヤＧＴの全周のゲージ測定も同様にゲージ測定手段であるレーザ変位計１６を用いて行う。なお、以上のゲージ測定においてレーザ変位計に代えて超音波ゲージ測定器を用いてもよい。

図６は、加硫直前のグリーンタイヤＧＴのタイヤ全周のゲージを測定する装置の１実施形態を示す図である。
図示のように、２個のレーザ変位計１６を向かい合わせて配置し、その間に測定すべきタイヤを適当な支持部材Ｔで支持して配置する。次に、グリーンタイヤの表裏両面からレーザ光を発射して、その反射波から各レーザ変位計１６からタイヤＧＴ表面までの距離を測定する。タイヤＧＴのゲージＧは、夫々のレーザ変位計１６の測定値ｒ１，ｒ２の合計値（ｒ１＋ｒ２）を、前記レーザ変位計１０間の距離Ｒから引くことで求めることができる。
即ち、Ｄ＝Ｒ−（ｒ１＋ｒ２）となる。

レーザ変位計１６をタイヤＧＴの全周面に沿って移動させながら前記測定を行い、全周面のゲージを測定する。

グリーンタイヤＧＴの温度は、温度測定手段である接触式、非接触式の周知の温度計１８を用いて計測する。

図７は、加硫制御装置２０のブロック図である。
加硫制御装置２０は、ＣＰＵ２２，ＲＯＭ２４，ＲＡＭ２６及び入出力ポート２８を有するマイクロコンピュータ、キーボード２３，モニター２５で構成され、各々は、バス５０によって相互にコマンドやデータ等を交信可能に接続されている。ＲＡＭ２６には、素練ゴムのロット毎の前記加硫速度データが記憶されており、かつ、ＲＡＭ７４には、制御プログラム等が記憶されている。

入出力ポート２８には、前記グリーンタイヤＧＴの温度センサである温度計１８や同タイヤのゲージ測定用の例えばレーザ変位計１４，１６が接続されている。マイクロコンピュータには、例えば、基準特性値を備えたタイヤの加硫時間等、必要なデータ等を格納しておくため、別途外部記憶装置２７が接続されている。

ここで、各特性値について、即ち加硫速度、グリーンタイヤの温度、トレッドゴム、グリーンタイヤのゲージについての基準値を予め定めておき、その基準値を備えたグリーンタイヤのブローポイントに達するまでの加硫時間（基準加硫時間）を求め外部記憶装置２７に記憶させておく。
また、その際、各基準値毎にその基準値からの変動量に対応した、つまり変動単位量毎の加硫時間の変動量が加硫時間に与える影響を予め実験或いはサンプル調査等により求めておき、それを加硫時間影響度として数値化して前記外部記憶装置２７に記憶させておく。

次に、以上の構成よりなる加硫制御システムによる加硫制御について説明する。
まず、素練ゴムの段階で各ロット毎に、サンプルを用いて加硫速度を測定しこれを前記ＰＣに送信して前記外部記憶装置２７に格納する。
続いて、押出トレッド及び／又は成型後のグリーンタイヤについて前述のようにそのゲージの測定を行い、更に、加硫直前におけるグリーンタイヤの温度を測定し、加硫制御装置２０に送信する。

加硫制御装置２０では、入力された各測定データ（加硫速度、トレッドゴム及びグリーンタイヤのゲージの測定値ではその最大値、温度については最低値）と、前記外部記憶装置２７から読み出したそれぞれの基準値とを対比して、その差を求め、その差に相当する加硫時間で基準加硫時間を補正して必要な加硫時間を求める。

この演算は、例えば以下の式により行われる。
即ち、
１本毎の必要加硫時間Ｔ＝Ｔspec＋（Ｇact−Ｇspec）×α／１００
ここで、Ｔspec：基準特性値（基準加硫速度、基準ゲージ、基準温度）で当該ゴム材料がブローポイントに達するまでの加硫時間
Ｇact：Ｇact１〜Ｇact３からなる。ここで、Ｇact１；加硫速度
実測値、Ｇact２；ゲージ実測値、Ｇact３；温度実測値である。
spec：spec１〜 spec３からなる。ここで、 spec１；加硫速度基
準値、spec２；ゲージ基準値、spec３；温度基準値である。
α；α１〜α３からなる。ここで、α１；加硫速度当たりの加硫
時間影響度、α２；タイヤゲージ当たりの加硫時間影響度、α３；
温度当たりの加硫時間影響度である。
なお、各α（α１〜α３）は、加硫速度、ゲージ値、グリーンタイヤの温度について、その加硫時間に及ぼす影響度を実験で予め決定しておく。

図８は、以上のようにして得た加硫時間を、従来の加硫時間を１００としてゴムロット毎に示した図である。
図から明らかなように、いずれも従来の加硫時間より短いことが示されている。図９は、実際の加硫時間（指数）を示したものであり、従来を１００としたとき、最低は８２、最高でも９５となっており、全体として加硫時間の短縮が顕著であり（平均８８．４）、加硫時間が短縮された結果、生産性は全体で約１０％以上向上している。

以上の説明では、加硫時間補正のための特性値として、加硫速度、押し出したトレッド及び／又はグリーンタイヤのゲージ、グリーンタイヤの温度を用いた場合について説明したが、本発明は、これに限定されず、これらの一つ又は任意の組み合わせで加硫時間の制御を行ってもよいことは明らかである。

本発明に係る加硫制御システムの１実施形態を示すブロック図である。 ブローポイントを特定するために加硫機に入れた状態のサンプルゴムを示す側面図である。 レオメータの測定値を示すグラフである。 各ゴムロットにおけるブローポイントの実測値である。 各ゴムロットにおける加硫時間とブローポイントとの関係を示すグラフである。 グリーンタイヤ全周のゲージを測定手段を示す側面図である。 加硫制御装置のブロック図である 実際の加硫時間（指数）を示した図である。 図８に示すデータを表にしてまとめたものである。

符号の説明

１０・・・加硫制御システム、１２・・・加硫速度計測手段、１４・・・押出トレッドゴムのゲージ測定手段（レーザ変位計）、１６・・・グリーンタイヤのゲージ測定手段（レーザ変位計）、１８・・・グリーンタイヤの温度測定手段（温度計）、２０・・・加硫制御装置、２２・・・ＣＰＵ、２３・・・キーボード、２４・・・ＲＯＭ、２５・・・モニタ、２６・・・ＲＡＭ、２７・・・外部記憶装置、２８・・・入出力ポート、３０・・・加硫機、５０・・・バス。

Claims (6)

1. 加硫前に加硫時間に影響するタイヤの特性値を取得する工程と、
   取得した特性値と該特性値について予め定めた基準値との差を算出する工程と、
   前記差に基づき前記基準値を備えたタイヤの基準加硫時間を補正する工程と、
   を有し、前記タイヤ毎に個別に補正された加硫時間で当該タイヤを加硫制御することを特徴とする加硫制御方法。
2. 請求項１に記載された加硫制御方法において、
   前記タイヤの加硫時間を補正する工程は、前記各特性値について予め定めた加硫時間影響度に基づき換算した加硫時間で補正することを特徴とする加硫制御方法。
3. 請求項１又は２に記載された加硫制御方法において、
   前記特定の特性値が、グリーンタイヤの温度、グリーンタイヤを構成するゴムの加硫速度、押出トレッドゲージ又はグリーンタイヤゲージの中の少なくとも１つであることを特徴とする加硫制御方法。
4. 請求項３に記載された加硫制御方法において、
   グリーンタイヤゲージを取得する工程は、タイヤ断面のゲージ最厚部のトータルゲージを測定する工程であることを特徴とする加硫制御方法。
5. 加硫時間に影響するタイヤの特性値を取得する手段と、
   取得した特性値と、各特性値の基準値とを比較しその差を算出する手段と、
   前記差に基づき前記基準値に基づく基準加硫時間を補正する手段と、
   を有し、前記タイヤ毎に個別に補正された加硫時間で当該タイヤを加硫制御することを特徴とする加硫制御システム。
6. 請求項５に記載された加硫制御システムにおいて、
   前記タイヤの特性値を取得する手段は、ゴムの加硫速度、グリーンタイヤの温度、押出トレッドゴムのゲージ、グリーンタイヤのゲージの少なくとも１つを測定する手段であることを特徴とする加硫制御システム。

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