JP2010274377A - タイヤ成型金型ピースの加工装置及び加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の工作機械の段取りや加工に使用する各工作機械毎の治具の作成及び治具の設置などを必要としないタイヤ成型金型の加工装置及び加工方法を提供する。
【解決手段】タイヤ成型金型ピース２０を加工する加工装置の工具回転主軸３に取付けられトレッド意匠面２１における複数の測定位置の基準位置に対する高さを測定する意匠面測定手段と意匠面測定手段の測定結果によりトレッド意匠面２１の３次元方向の基準位置に対する傾き量又は位置を検出する検出手段と、検出手段の検出した結果に基づき工具回転主軸３及び保持手段のうち少なくとも一方の制御に補正を加える補正手段とを備えるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤ成型金型を構成するためのタイヤ成型金型ピースを加工する加工装置及び加工方法に関する。

従来、タイヤは、内周側が開口するリング状のタイヤ成型空間が形成されたタイヤ成型金型のタイヤ成型空間に、グリーンタイヤを収容し、このグリーンタイヤに対して圧力をもってタイヤ成型空間内に膨張させて型取り成型してトレッド溝付きタイヤとして形成される。
上記タイヤ成型金型は、全体として重量が重くかつ、大型となるため、１つの金型で構成することなく、図８に示すように、複数のタイヤ成型金型ピース２０としての部品をリング状に配置、結合させて一体化することで構成されている。
各タイヤ成型金型ピース２０は、鋳造技術で成形されるが、このとき上記リング状のタイヤ成型空間に相当する湾曲溝から成るトレッド意匠面２１が、鋳造加工により高精度をもってあらかじめ形成されており、タイヤ成型金型ピース２０はトレッド意匠面２１以外の側面（例えば５面）を加工面２０ａ〜２０ｅとして旋盤などの工作機械により旋盤加工して、部分Ｎを切削している。このタイヤ成型金型ピース２０にはその他、上記タイヤ成形空間の形成用の他部品（ワーク）が形成して一体化される。
上記タイヤ成型金型ピース２０は、図８（ａ）に示すようにドーナツ状ないしはリング状のタイヤ成形空間５０を形成するように複数個連結される。トレッド意匠面２１は、断面形状がＣ字状に湾曲し、かつ、トレッド意匠面２１はリング状の周方向にも変形される。タイヤ成型金型ピース２０は、図８（ｂ）に示すように加工機械の対向旋回軸２６ａ，２７ａのセンターのチャック２６，２７で両端（この場合、トレッド意匠面２１の湾曲溝の幅方向両端であるが、トレッド意匠面２１の湾曲溝の延長方向でも良い。）を保持し、対向旋回軸２６ａ，２７ａを回転してチャック２６，２７でトレッド意匠面２１の背面（加工面２０ａ），側面（加工面２０ｃ，２０ｅ），傾斜面（加工面２０ｄ，２０ｅ）を順次、工具回転主軸の切削工具６０側に対向させる。この対向毎に切削工具６０で切削加工を行ってタイヤ成型金型ピース２０の余分な部分Ｎを切削してタイヤ成型金型ピース２０を成形し連結可能にしている。
このように、従来、タイヤ成型金型ピース２０は、トレッド意匠面２１が鋳造で精密に成形され、トレッド意匠面２１以外の５面（加工面２０ａ〜加工面２０ｅ）が機械加工により切削加工が行われる。この場合、トレッド意匠面２１以外の加工面２０ａ〜２０ｅを鋳造で形成することは、鋳造精度上の理由から困難であるため、鋳造で成形されたトレッド意匠面２１以外の部分の５面を加工面２０ａ〜２０ｅとして機械加工で形状加工を行っている。

しかし、タイヤ成型金型ピース２０は、円筒形（リング状）に配置されて一体化されるため、トレッド意匠面２１以外の裏面の加工面２０ａは円筒の外周面が分割された円筒面となる。この円筒面に加工面２０ａなどを加工する方法として、次のＡ，Ｂの方法がある。
Ａの方法では、まず、ＮＣ旋盤等を用い、基準とする４本のピンをタイヤ直径でトレッド意匠面２１の形状に沿った軌跡で旋盤加工し、この旋盤加工した基準ピン上に、ピンと鋳造部品のトレッド意匠面２１が接するようにワークを段取りして鋳造部品の円筒面形状を旋盤加工する。
Ｂの方法は、基準とする４本のピンを基板上に立て、これにＮＣ旋盤等を用いてトレッド意匠面２１の形状に沿った軌跡で加工し、ピン立て基板をフライス加工機などの治具に取付け、さらにピンとトレッド意匠面２１が接するようにピースとしてのワークを段取りして、トレッド意匠面２１以外の最終形状には不要な部分に基準面加工を行い、基準面加工で形成した基準面を用いて別の治具に段取り換えを行い、ボールエンドミルなどで円筒面を加工するなどの方法がある。
円筒面以外の箇所は、Ａの方法又はＢの方法の通りに加工した円筒面を基準として３軸から５軸加工機に段取り換えを行い、フラットエンドミル、ボールエンドミル、テーパーエンドミル等を用いて形状加工を行う。
上記のような加工及び加工方法についての技術は特許文献１に公開されている。

特開２０００−７４１号公報

しかしながら、従来のタイヤ成型金型ピースの加工方法によれば次の問題があった。
基準ピンなどの治具加工を必要とするため、治具加工時間や加工前の段取り時間などの部品加工以外の無駄な時間が生じる。
また、円筒面加工の段取りの際、基準ピンと鋳造部品の意匠面とが接するように段取り作業が行われるが、タイヤ表面が３次元の曲面形状となっているため、曲面同士を当てての段取り作業となるため作業者の熟練度により芯出し精度の問題の理由により自動化が困難である。
また、円筒面加工と、その他の形状加工との間には必ず段取り換えの作業が発生するため段取り換えによる原点誤差が生じ加工精度低下の原因となっている。
また、鋳造部品加工を行うために２台以上の加工設備が必要となるため、多額の設備投資費用と広い設備面積が必要となる。

本発明は、上記課題を解決するため、複数の工作機械の段取りや加工に使用する各工作機械毎の治具の作成及び治具の設置を必要としないタイヤ成型金型ピースの加工装置及び加工方法を提供する。

本発明の第１の構成として、加工用工具を支承可能、かつ、３軸移動可能な工具回転主軸と、湾曲溝を有するトレッド意匠面が形成されたタイヤ成型金型ピースを保持する保持手段と、工具回転主軸と保持手段とを相対移動させてトレッド意匠面以外の加工面を所望の形状に加工するタイヤ成型金型ピースの加工装置であって、工具回転主軸に取付けられトレッド意匠面における複数の測定位置の、基準位置に対する高さを測定する意匠面測定手段と、意匠面測定手段の測定結果によりトレッド意匠面の３次元方向の基準位置に対する傾き量又は位置を検出する検出手段と、検出手段の検出した結果に基づき工具回転主軸及び保持手段のうち少なくとも一方の制御に補正を加える補正手段とを備える構成とした。
本構成によれば、工具回転主軸と保持手段の位置を補正可能とし、タイヤ成型金型ピースのトレッド意匠面の複数位置の基準位置に対する高さを測定する意匠面測定手段を工具回転主軸に取付けて測定し、この意匠面測定手段の測定結果によりトレッド意匠面の３次元方向の基準位置に対する傾き量又は位置を検出する検出手段を有し、この検出手段より検出した結果に基づき工具回転主軸と保持手段の少なくとも一方の制御に補正を加える補正手段を備えることにより、意匠面測定手段の測定結果に基づきトレッド意匠面の水平位置を求め、このトレッド意匠面の水平位置に対して工具回転主軸又は保持手段を制御して工具回転主軸が垂直となるように工作機械の加工基準を設定することができる。

本発明の第２の構成として、保持手段は互いに対向し、回転自在なチャックであって、
チャックはタイヤ成形金型ピースの両端を支持する基準面を有し、タイヤ成型金型ピースがチャックの回転軸の周りを旋回する構成とした。
本構成によれば、意匠面測定手段は、工具回転主軸に取付けられて意匠面の所定の複数のポイントに当接して基準位置に対する各ポイントの高さを検出するセンサより成ることにより、接触式センサにより測定して補正したあとに工具回転主軸に取付けられるエンドミルなどの刃物と接触式センサを入れ替えるだけで加工を行うことができる。また、工具回転主軸の任意の位置を基準の高さとして意匠面の所定の複数のポイントを測定すれば工作機械のＸ，Ｙ，Ｚ軸などに対する意匠面の傾きを検出することができる。

本発明の第３の構成として、トレッド意匠面における複数の測定位置は、タイヤ成形金型ピースにおけるチャック取付方向中心線Ｐと幅方向中心線Ｑの交点を測定基準位置としたときに、測定基準位置からチャック取付方向及び幅方向に等距離な４点であって、意匠面測定手段が４点の回転工具主軸に対する高さ位置を測定し、検出手段が測定結果によりタイヤ成型金型ピースの幅方向の傾き量α、又は、チャック取付方向の傾き量βを求める構成とした。
本構成によれば、意匠面測定手段は、チャック取付方向中心線Ｐとタイヤ成形金型ピースにおける意匠面の幅方向中心線Ｑの交点を基準位置とし、基準位置からチャック取付方向及び幅方向に等距離で、かつ、チャック取付方向中心線Ｐに対して対称な第１測定点と第２測定点と、第１測定点と第２測定点が上記幅方向中心線Ｑに対してそれぞれ対称な第３測定点と第４測定点とを求め、意匠面測定手段により各測定点の回転工具主軸に対する高さ位置を検出して、タイヤ成形金型ピースの幅方向の傾き量α、又は、チャック取付方向の傾き量β等の傾き量を求めることにより、３次元曲面を有する意匠面から回転工具主軸に対する傾きを容易にかつ正確に得ることができる。

本発明の第４の構成として、意匠面測定手段は、トレッド意匠面の複数の高さを測定することで、チャックに取付けられたタイヤ成型金型ピースの加工面の高さ位置と加工原点との誤差を求め、この誤差により補正手段は工具回転主軸と回転軸の制御を補正する構成とした。
本構成によれば、意匠面測定手段は、トレッド意匠面の複数の高さを測定することで、チャックに取付けられた成型金型ピースの加工面の高さ位置と加工原点との誤差を求め、この誤差により補正手段は工具回転主軸と回転軸の制御を補正することにより、チャックに成型金型ピースを一度取付けることでトレッド意匠面と加工原点との誤差が自動で補正されるので、トレッド意匠面以外の加工を行うときにトレッド意匠面を基準とした加工を行うことができ、さらに加工前の段取りを省略することができる。

本発明の第５の構成として、意匠面測定手段は、接触式センサからなる構成とした。
本構成によれば、工具回転主軸に取付けられた接触式センサがトレッド意匠面に直接接触して測定するので、接触式センサから実際に加工を行う工具と交換したときに測定値と加工位置の誤差をほとんどなくすことができる。

本発明の第６の形態として、工具回転主軸に意匠面測定手段を取付けてトレッド意匠面の複数位置の基準位置に対する高さを測定する測定ステップと、意匠面測定手段の測定結果に基づき検出手段がトレッド意匠面の３次元方向の基準位置に対する傾き量又は位置を検出する検出ステップと、検出手段の検出した結果に基づき補正手段が工具回転主軸と保持手段の少なくとも一方の制御に補正を加える補正ステップとを有する形態とした。
本形態によれば、タイヤ成型金型ピースのトレッド意匠面の水平位置に対する傾き量又は位置を測定し、この測定結果に基づき工具回転主軸又は保持手段のいずれかの制御に補正を加えることにより、トレッド意匠面の水平位置に対して工具回転主軸が垂直となるように工作機械の加工基準を設定することができる。

以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。

本発明の実施形態１に係るタイヤ成型金型ピース及び加工装置の概略図。 本発明の実施形態１に係る中心位置測定概念図。 本発明の実施形態１に係る傾き量の測定点及び測定概念上面図。 本発明の実施形態１に係るモニタによる測定結果表示図。 本発明の実施形態１に係る第１補正手段による補正を示す図。 本発明の実施形態１に係る第２補正手段による補正を示す図。 本発明の実施形態２に係る測定及び測定後の補正を示す図。 本発明の実施形態に係るタイヤ成型金型ピースのタイヤ成型概念図。 本発明の実施形態３に係るタイヤ成型金型ピース及び加工装置の概略図。 本発明の実施形態３に係る治具及びタイヤ成型金型ピースを示す図。 本発明の実施形態３に係る傾き量の測定概念図。

実施形態１
図１は、本発明によるタイヤ成型金型ピースの加工装置の一実施形態を示す概略図であり、同図において、１は工作機械であり、この工作機械１は工作機械本体２を有し、この工作機械本体２より、下方に突出する工具回転主軸３及びこの工具回転主軸３に設けられた工具チャック４を有する。なお、測定終了後の切削加工時に上記工具チャック４の先端には、通常後述の切削刃などの切削工具６０が取付けられて、切削加工がなされる。

工具回転主軸３は、回転可能となり、切削工具６０としての切削刃を保持して回転し、かつ、３軸（３次元）移動かつ旋回可能となっている。工具回転主軸３は、それぞれが直角に交差するＸ，Ｙ，Ｚ軸（３軸）方向に移動し、かつ、例えば、Ｚ軸に沿って制御が可能となっている。すなわち、首振り運動が可能ともなっている。このため、後述の補正により工具回転主軸３の角度等の制御が可能となっている。

本実施形態では、加工前には工具回転主軸３の先端の工具チャック４には、意匠面測定手段としての接触式センサ５が取付けられる。
この接触式センサ５の先端より突出する球状の接触子６は、後述のタイヤ成型金型ピース２０の湾曲溝として形成されたトレッド意匠面２１のあらかじめ設定された複数ポイントに移動し、かつ、下降して接触することにより、接触部位の任意の基準位置（水平方向位置）に対する高さ（工具回転主軸３の下降ストロークと同一視可能）を検出可能となっている。図２，３に示すように、この高さは、チャック取付方向である矢印Ｆ方向（本例ではトレッド意匠面２１の湾曲溝の幅方向）の複数ポイントの高さであり、上記チャック取付方向（矢印Ｆ）に対する直角方向としての矢印Ｇ方向の複数ポイントの高さである。
この接触式センサ５からの信号は、あらかじめ指定の複数ポイントに対する高さにより第１傾き量検出手段７と第２傾き量検出手段８に供給される。

上記、第１傾き量検出手段７により上記矢印Ｆ方向のタイヤ成型金型ピース２０の傾き量αが検出され、その信号は、第１補正手段９に出力され、第２傾き量検出手段８により上記矢印Ｇ方向のタイヤ成型金型ピース２０の傾き量βが検出され、その傾き量βの信号は、第２補正手段１０に出力される。
第１補正手段９は、上記接触結果により矢印Ｆ方向、この場合にはタイヤ成型金型ピース２０の湾曲溝の幅方向の傾き量αを検出して、工具回転主軸３にこのトレッド意匠面２１としての湾曲溝の幅方向の傾き量αを相殺するように補正を加える。したがって、工具回転主軸３は、傾き量αに見合って若干の傾きが変えられる。
また、第２補正手段１０は、上記接触結果によりタイヤ成型金型ピース２０の矢印Ｇ方向、この場合はトレッド意匠面２１の湾曲溝の延長方向の傾き量βを検出して、チャックを保持して回転する回転軸としての対向旋回軸２６ａ，２７ａの回転位置に上記傾き量βを相殺するように補正を加える。したがって、対向旋回軸２６ａ，２７ａは、傾き量βに見合う回転位置に補正制御が加えられる。
なお、１８は工作機械本体２に備えられたモニタである。

上記タイヤ成型金型ピース２０は、図２，図３に示すように一面には上述の湾状溝のトレッド意匠面２１を有し、全体としては側方視したときにトレッド意匠面２１付きのほぼ台形状に成形され、その両端２４，２５には矢印Ｆ方向の両端、本実施例ではトレッド意匠面２１の幅方向の両端部にタイヤ成型金型ピース２０の加工に精度を要しない部分が形成される。なお、幅方向の両端部の加工に精度を要しない部分の形成の代わりに突片などがタイヤ成型金型ピース２０と一体に形成されてもよい。

工作機械１は、互いに対向する同期回転可能な回転軸である対向旋回軸２６ａ，２７ａに連動して回転するチャック２６，２７を有し、このチャック２６，２７で保持される軸部３２，３３には基準部２８，２９が形成され、この基準部２８，２９にタイヤ成型金型ピース２０が図外の固定手段で固定される。
この基準部２８，２９は、互いに対向方向に突出する支持片３０，３１の片面により形成される。

支持片３０，３１は、軸部３２，３３の折曲片３４，３５の先端よりクランク状に折曲して取付けられる。支持片３０，３１の基準部２８，２９にはピン３０ａ，３１ａが突設され、このピン３０ａ，３１ａにタイヤ成型金型ピース２０の延長方向、すなわち長手方向の一側面が当接することで、タイヤ成型金型ピース２０の矢印Ｇ方向、本実施例ではトレッド意匠面２１の幅方向の移動が規制され、図２，図３に示すように、トレッド意匠面２１の幅方向の長さを２分する中心軸（延長方向中心軸）４０をチャック２６，２７側の軸部３２，３３の中心軸４１，４２に一致させることができる。

工具回転主軸３は、対向旋回軸２６ａ，２７ａに対し垂直となって、工作機械１を構成する。
まず、背面の加工面２０ａを加工する場合、タイヤ成型金型ピース２０の中心軸４０は、タイヤ成型金型ピース２０を間欠的に回転して切削毎に各加工面２０ａ〜２０ｅを工具回転主軸３側に上向きに向けて加工可能とするための中心軸となるもので、折曲片３４，３５の長さを所定の長さに設定して、タイヤ成型金型ピース２０を支持片３０，３１に位置決めすることで、タイヤ成型金型ピース２０の中心軸４０がチャック２６，２７の中心軸４１，４２に合致するように設定される。

すなわち、本実施形態では、加工時は接触式センサ５を切削刃よりなる切削工具６０に取り替えることで、タイヤ成型金型ピース２０のトレッド意匠面２１以外の５面（加工面２０ａ〜２０ｅ）を一対のチャック２６，２７で保持したまま工具回転主軸３側に回転して順次対向させ、対向毎に切削することで、表面切削加工がワンチャックのもとで可能とする。

上記方法によりトレッド意匠面２１以外の５面の切削加工が完了したタイヤ成型金型ピース２０は、複数個のものを図８（ａ）に示すように、トレッド意匠面２１がタイヤ周方向に連結するようにリング状に結合することにより、内周が開口したタイヤ成型空間５０を形成でき、このタイヤ成型空間５０を用いて図外のグリーンタイヤを押圧手段で押圧することにより、グリーンタイヤ表面にトレッド意匠面２１の意匠型が反転して転写され、タイヤにスリップ止めトレッド溝を形成できる。

次に、上記構成及び方法によりタイヤ成型金型ピース２０を加工する加工手順について説明する。
タイヤ成型金型ピース２０は、あらかじめ鋳造加工により湾状溝としてのトレッド意匠面２１が正確に鋳造形成された所定大きさの台形状のものが製造されており、本発明では図１に示すように工具チャック４に接触式センサ５を取付け、チャック２６，２７で、タイヤ成型金型ピース２０のトレッド意匠面２１の矢印Ｆ方向、本実施例では延長方向の両端を軸部３２，３３の基準部２８，２９で支持し、かつタイヤ成型金型ピース２０の湾曲溝の延長方向の一側面をピン３０ａ，３１ａで位置決めして、トレッド意匠面２１を上向きとして工具回転主軸３側に対向させる。

次に、トレッド意匠面２１の両面の複数ポイントの高さを測定する。すなわち次のとおり工具回転主軸３を駆動し、接触式センサ５の接触子６で接触させて、トレッド意匠面２１のあらかじめ指定された所定ポイント（矢印Ｆ方向のポイントと矢印Ｇ方向のポイント）の基準位置に対する高さを検出する。
具体的には、接触子６をトレッド意匠面２１に接触させつつ沿わせて得られたチャック取付方向中心線Ｐ及び幅方向中心線Ｑの交点Ａを求める。この交点Ａがトレッド意匠面２１の中心となる。この交点Ａを基準位置として、基準位置からチャック取付方向中心線Ｐを挟んでチャック取付方向Ｆ及び幅方向Ｇに等距離になるように２点Ｂ，Ｄを定め、次に、上記２点Ｂ，Ｄがチャック取付方向中心を挟んで対称となる２点Ｃ，Ｅを定めて各点Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの高さを測定することで、トレッド意匠面２１が、チャック取付方向中心線Ｐと幅方向中心線Ｑに対してそれぞれどの程度傾斜しているのかを測定することができる。
すなわち、チャック取付方向中心線Ｐと幅方向中心線Ｑの交点Ａを基準位置とし、基準位置からチャック取付方向及び幅方向に等距離で、かつ、チャック取付方向中心に対して対称な第１測定点Ｂと第２測定点Ｄと、第１測定点Ｂと第２測定点Ｄがチャック取付方向中心線Ｐに対してそれぞれ対称な第３測定点Ｃと第４測定点Ｅとを求め、意匠面測定手段が上記各測定点Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの回転工具主軸３に対する高さ位置を検出することで、上記タイヤ成形金型ピース２０の矢印Ｆ方向、すなわち、湾曲溝の幅方向の傾き量α、矢印Ｇ方向、すなわち湾曲溝の延長方向の傾き量β等の傾き量が求められる。なお、本例では、チャック取付方向中心線Ｐは中心軸４０と等しい。

このような方法により、トレッド意匠面２１の複数ポイントの高さを検出することにより、接触式センサ５からの高さ信号を第１傾き量検出手段７に出力させて、第１傾き量検出手段７により矢印Ｆ方向、本例では湾曲溝の幅方向の傾き量αを検出し、工具回転主軸３に湾曲溝の幅方向の傾き量αに見合う補正を加える。これにより、工具回転主軸３が傾き量α分補正されるので、傾き量αを０に制御できる。このような補正が、加工面２０ａ〜２０ｅを加工する毎になされるので、タイヤ成型金型ピース２０は傾き量αが内在していても、正確な切削ができる。

また、接触式センサ５から高さ信号を第２傾き量検出手段８に出力させて、第２傾き量検出手段８により本実施例では湾曲溝の延長方向の傾き量βを検出し、チャック２６，２７の対向旋回軸２６ａ，２７ａに上記湾曲溝の延長方向の傾き量βに見合う旋回補正を加える。これにより、チャック２６，２７の対向旋回軸２６ａ，２７ａが湾曲溝の延長方向の傾き量βを０に設定できる。
このような補正のなされた制御下で、接触式センサ５を切削刃よりなる切削工具６０に取り替えて各加工面２０ａ〜２０ｅの切削加工を行うことで、必要な加工面の切削が可能となる。

上記傾き量α，傾き量βによる補正は、各加工面２０ａ〜２０ｅ毎に行われる。
この加工面の測定の終了後、チャック２６，２７を回転させて他の加工面を工具回転主軸３側に対向させ、第１補正手段９，第２補正手段１０による補正制御下で各加工面２０ａ〜２０ｅを切削加工することにより、タイヤ成型金型ピース２０をチャック２６，２７より取りはずすことなく加工を行うことができる。

すなわち、以上説明した実施形態では、タイヤ成型金型ピース２０のトレッド意匠面形状の両端を接触式センサ５で測定し、タイヤ成型金型ピース２０長手方向のセンター位置を導出する。また、タイヤ成型金型ピース２０の意匠面形状の矢印Ｇ方向のセンター位置は、加工機軸と平行になるように精度良く配置された基準ピン３０ａ，３１ａにタイヤ成型金型ピース２０を押し当てることにより割り出しが行われる。

次に、タイヤ成型金型ピース２０のトレッド意匠面２１のセンター位置から等距離の４点を計測し、タイヤ成型金型ピース２０の傾きを測定する。さらに、図外のあらかじめ用意された意匠面形状の３Ｄデータに基づいて、測定点の位置関係の理論値（トレッド意匠面形状の設計値）を求めることで、意匠面形状による測定値の違いを傾きとして誤認識させない。

次に、上記より求めたタイヤ成型金型ピース２０の傾き量α（角度）を補正値として使用し、チャック取付方向（長手方向）の傾き補正を回転工具主軸３の旋回軸で矢印Ｆ方向の傾き補正を対向旋回軸４１，４２を回転させて行う。

最後に、軸補正により新たに形成された座標系でタイヤ成型金型ピース２０の加工を行うため、工具回転主軸３と対向旋回軸４１，４２の動作を制御する図外のＮＣ制御装置で３次元座標変換を行う。

図４は、モニタ１８の表示例を示すもので、Ｐ１が接触式センサ５の出力信号に基づく接触結果のパターンであり、Ｐ２が第１傾き量検出手段７の出力結果のパターンであり、このパターンＰ２では、矢印Ｆ方向（Ｙ軸周り）、本実施例では湾曲溝の幅方向の傾き量αとともに外形パターンＰＭを成形すべきタイヤサイズの金型ピースにあわせて図外の記憶手段より読み出したパターン信号に基づき表示したものである。この第１傾き量検出手段７の出力する湾曲溝の幅方向の傾き量αに第１補正手段９で補正を加えることで、湾曲溝の幅方向の傾き量αを０としたパターンＰ３がモニタ１８に表示され、この表示により湾曲溝の幅方向の傾き量αに補正が加えられていることがわかる。

以上の構成によれば、図５（ａ）に示すように、図５（ａ）中のＦ方向についてみると、トレッド意匠面２１にαの傾斜がある場合、トレッド意匠面２１への各ポイントへのセンサ５の接触でこの傾き量αが検出される。この傾き量αに相当する信号が第１傾き量検出手段７に送られ、図５（ｂ）に示すようにタイヤ成型金型ピース２０を、例えば背面側の加工面２０ａの加工を目的として反転させたときには、上記傾き量αを有して反転するので、第１補正手段９ではこの傾き量αに対し工具回転主軸３を調整することで、加工面２０ａに直角に対接するように補正制御する。他の加工面についても同様な補正がなされる。
また、図６（ａ）に示すように、前記Ｇ方向についてみると、トレッド意匠面２１にβの傾斜が有ることにより、各ポイントへの接触子６の接触で、この傾き量βが検出されると、この傾き量βに相当する信号が第２傾き量検出手段８に送られ、図６（ｂ）に示すように対向旋回軸２６ａ，２７ａを例えば背面側の加工面２０ａの加工を目的として反転させたときに、上記傾き量βを有して反転するので第２補正手段１０ではこの傾き量βに対し、対向旋回軸２６ａ，２７ａの回動位置を調整することで加工面２０ａを図６（ｃ）に示すように水平位置となるように補正制御する。
他の加工面についても同様な補正がなされる。

図４のモニタ１８の表示例において、Ｐ４は接触式センサ５の出力信号に基づく接触結果のパターンであり、このパターンＰ５では矢印Ｇ方向、本実施例では湾曲溝の延長方向の傾き量βとともに外形パターンＰＮを、成形すべきタイヤサイズ金型ピースにあわせて図外の記憶手段により読み出したパターン信号に基づき表示したものである。この第２傾き量検出手段８の出力に第２補正手段１０で補正を加えることでチャック回転方向の傾き量βを０としたパターンＰ６がモニタ１８に表示され、この表示によりチャック回転方向の傾き量βに補正が加えられていることがわかる。

本実施形態によれば、段取り誤差を対向旋回軸２６ａ，２７ａ及びこの対向旋回軸２６ａ，２７ａに垂直な工具回転主軸３の回転軸を旋回させて自動補正するもので、この対向旋回軸２６ａ，２７ａそれぞれに軸部３２，３３を固定し、軸部３２，３３の支持片３０，３１に橋絡状態でタイヤ成型金型ピース２０をクランプし、対向旋回軸２６ａ，２７ａを同期回転することでトレッド意匠面２１とタイヤ成型金型ピース２０の背面の加工面２０ａ（円筒面側）を同一段取りで加工するもので、段取りの手順が簡略化できる効果がある。
このように、基準治具加工や鋳造ピースの基準面加工及び、ピース段取り時の芯だし作業を不要にできる効果がある。

以上、本発明の要点をまとめると、次のとおりである。
本発明の方法によれば、意匠面から直接座標系を設定することが可能となり、基準ピンが不要になり、基準ピンの加工時間やこれに関わる段取り時間が不要になる。
また、意匠面からタイヤ成型金型ピース２０（ワーク）位置や傾きを測定し誤差を自動補正するため、段取り時の芯だし作業の必要がなくなり、段取り精度が作業者の熟練度に左右されることがなくなる。
また、段取り作業が熟練度を必要としない単純作業となったことで、加工工程の自動化が可能となり、さらに意匠面側と円筒面側をワンチャックで一括加工することも可能となる。
これにより、加工精度を低下させる要素であった段取り換えが無くなり加工精度が向上し、同一加工機内で必要な全ての加工を行うことができるため、複数台の加工設備を保有する必要がなくなり、設備投資費用と設置面積を抑えることができる。

すなわち、接触式センサ５では、上向きとなって、工具側を向いたタイヤ成型金型ピース２０のトレッド意匠面２１内の複数箇所に接触し、この湾状溝の内面の３次元方向の位置を求め、第１傾き量検出手段７と第２傾き量検出手段８で傾き量α，傾き量βを求める。
タイヤ成型金型ピース２０を１８０°反転させて背面を加工面２０ａとして加工する場合は、このようにして求めた湾状溝の内面の３次元位置による傾き量α，傾き量βをもとにして、補正して切削加工を行う。
あるいは、他面の加工面２０ｂ又は加工面２０ｃを加工する場合も、傾き量α，傾き量βによる補正を加えて切削加工する。他の加工面も同様な方法で加工する。
すなわち、湾状溝内面の３次元位置でタイヤ成型金型ピース２０自体の傾きが判明すればこの傾きを基準に、ピースがどのような方向を向いても、この向いたタイヤ成型金型ピース２０の傾斜角は演算処理技術で判定でき、補正できる。
なお、タイヤ成型金型ピース２０自体の傾きは、ピースの鋳造時の誤差、ピースのチャックへの取付け誤差、左右のチャック自体のバランス位置など種々の要因により出現する。

実施形態２
なお、実施形態１では、接触式センサ５の出力に基づいてタイヤ成型金型ピース２０の湾曲溝の幅方向の傾き量αと、チャック回転方向の傾き量βを検出して、これ等傾き量α，βにより工具回転主軸３及びチャック２６，２７を補正制御するとして説明したが、本発明は、この傾き量の検出に限定されず、各加工面２０ａ〜２０ｅの任意の基準位置に対する高さ位置と加工原点との誤差を求め、この誤差により、第３補正手段により工具加工主軸３または、対向旋回軸２６ａ，２７ａを制御するものであっても良い。

すなわち、例えば図７（ａ）に示すようにトレッド意匠面２１の複数ポイントを測定した結果、中心軸４１，４２に対し、中心軸４０が変位ｒだけ位置ずれし、反転状態では、中心軸４１，４２に対し中心軸４０が変位ｒだけ切削工具６０に近接する状態のときは、図外の変位手段でこの変位ｒを検出して切削工具６０を保持する工具回転主軸３の位置に補正を加えて、工具回転主軸３の位置を常に変位ｒだけ上部位置に設定するようにしても良い。

図７（ａ），（ｂ）において、タイヤ成型金型ピース２０は、矢印Ｆ方向はチャック取付方向であり、長手方向となっており、矢印Ｇは、チャック取付方向Ｆに対し直角方向であり、短手方向となっているが、チャック取付方向Ｆを短手、矢印Ｇを長手方向としてタイヤ成型金型ピース２０を形成してもよい。また、矢印Ｆのチャック取付方向にトレッド意匠面２１はＣ字状に湾曲しているが、矢印Ｇ（矢印Ｆに直角方向）に沿ってＣ字状に湾曲するものであっても良い。

実施形態３
上記実施形態１で説明した工作機械１は、切削工具６０を保持して回転、かつ３軸（３次元）移動可能とし、Ｘ軸まわりを旋回して首振り運動が可能な工具回転主軸３と、互いに対向する同期回転可能な対向旋回軸２６ａ，２７ａに連動して回転するチャック２６，２７を有し、このチャック２６，２７で保持される軸部３２，３３に形成された基準部２８，２９に突設されたピン３０ａ，３１ａにタイヤ成型金型ピース２０を当接させて固定するように説明したが、工作機械１は、５軸制御可能なもので、一例として図９に示すような５軸制御のマシニングセンタなどの工作機械１′であってもよい。

図９に示すように、工作機械１′は、工作機械本体２′を有し、この工作機械本体２′より下方に突出する工具回転主軸３及びこの工具回転主軸３に設けられた工具チャック４を有する。なお、測定終了後の切削加工時に上記工具チャック４の先端には、後述の切削刃などの切削工具６０が取付けられる。

また、工作機械１′は、互いに対向して同期回転する回転軸としての対向旋回軸２６ａ，２７ａにより両端が支持され旋回する保持手段としての旋回テーブル８１と旋回テーブル８１上を回転する回転テーブル８２とを備える。この回転テーブル８２にはタイヤ成型金型ピース２０が、後述の治具７０とともに図外の固定手段により固定される。
旋回テーブル８１は、工作機械１′のＺ軸と旋回テーブル８１を支持する対向旋回軸２６ａ，２７ａの中心軸４１が平行となるように設けられ、第２補正手段１０及び図外の制御手段によって対向旋回軸２６ａ，２７ａの動作が制御されて、回転テーブル８２とともに矢印ｕ方向に旋回する。
回転テーブル８２は、旋回テーブル８１のほぼ中央に位置し、図外の保持手段と回転機構を有し、第１補正手段９及び図外の制御手段によって動作が制御されて矢印ｖ方向に回転する。

上記回転テーブル８２に固定されるタイヤ成型金型ピース２０は、治具７０とともに固定される。
図１０に示すように、治具７０は、枠体７２と基準部７１Ａ，７１Ｂとよりなり、この基準部７１Ａ，７１Ｂは枠体７２の長手方向の内部両端に形成され、基準部７１Ａと基準部７１Ｂの間には開口部７３を有するように額縁状に形成される。基準部７１Ａ，７１Ｂには、それぞれピン３０ａ，３１ａが突設され、このピン３０ａ，３１ａにタイヤ成型金型ピース２０の長手方向の一側面が当接することで、タイヤ成型金型ピース２０のトレッド意匠面２１の湾曲溝の幅方向の移動が規制され、さらに、基準部７１Ａに突設されたピン３２ａにタイヤ成型金型ピース２０の短手方向の一側面が当接することでトレッド意匠面２１の湾曲溝の延長方向の移動が規制される。また、ピン３０ａ〜３２ａがタイヤ成型金型ピース２０の動きを規制することにより、湾曲溝の幅方向の中心４０と治具７０の幅方向の中心７７の位置が一致する。
すなわち、治具７０の基準部７１Ａ，７１Ｂにタイヤ成型金型ピース２０の加工面２０ａ側が基準部７１Ａ，７１Ｂに橋絡されるように載せられて、ピン３０ａ〜３２ａに当接されることにより、治具７０とタイヤ成型金型ピース２０の芯出しが完了することになる。
そして、タイヤ成型金型ピース２０が治具７０に固定されたのちに、治具７０の枠体７２の外側一側面を回転テーブル８２上に当接させて垂直に立設するように図外の固定手段で固定されることで回転テーブル８２の回転中心周りをタイヤ成型金型ピース２０が旋回可能となる。
これにより、加工面２０ａ〜２０ｅの加工が可能となり、特に治具７０の開口部７３から切削工具６０が進入することにより、加工面２０ａの加工がなされる。

工具回転主軸３は、切削工具６０としての切削刃を保持して回転し、かつ、加工機軸としてのＸ，Ｙ，Ｚ軸（３軸）方向に移動する。加工前の工具回転主軸３には、先端の工具チャック４に意匠面測定手段としての接触式センサ５が取付けられる。
この接触式センサ５の先端より突出する球状の接触子６は、タイヤ成型金型ピース２０の湾曲溝として形成されたトレッド意匠面２１のあらかじめ設定された複数ポイントに移動し、かつ、下降して接触することにより、接触部位の任意の基準位置（水平方向位置）に対する高さ（工具回転主軸３の下降ストロークと同一視可能）を検出可能となっている。この高さは、本例ではトレッド意匠面２１の湾曲溝の延長方向及び幅方向の複数ポイントの高さである。
この接触式センサ５からの信号は、あらかじめ指定の複数ポイントに対する高さにより第１傾き量検出手段７と第２傾き量検出手段８に供給される。

上記、第２傾き量検出手段８により湾曲溝の延長方向周りのタイヤ成型金型ピース２０の傾きβが検出され、その信号は、第２補正手段１０に出力され、第１傾き量検出手段７により湾曲溝の幅方向周りのタイヤ成型金型ピース２０の傾き量αが検出され、その傾き量αの信号は、第１補正手段９に出力される。
第２補正手段１０は、上記接触結果により矢印Ｇ、この場合にはタイヤ成型金型ピース２０の湾曲溝の幅方向の傾き量βを検出して、回転テーブル８２にこのトレッド意匠面２１としての湾曲溝の幅方向の傾き量βを相殺するように補正を加える。したがって、回転テーブル８２には、トレッド意匠面２１の傾き量βに見合う補正制御が加えられる。
また、第１補正手段９は、上記接触結果によりタイヤ成型金型ピース２０の矢印Ｆ方向、この場合はトレッド意匠面２１の湾曲溝の延長方向の傾き量αを検出して、旋回テーブル８１の回転位置に上記傾き量αを相殺するように補正を加える。したがって、旋回テーブル８１には、トレッド意匠面２１の傾き量αに見合う補正制御が加えられる。
なお、１８は工作機械本体２′に備えられたモニタである。

上記構成によれば、トレッド意匠面２１の傾き量α及び傾き量βを次のように測定し補正することができる。
まず、図１１（ａ）に示すように、タイヤ成型金型ピース２０を治具７０に固定したのちに、治具７０の枠体７２の外側一側面を回転テーブル８２上に当接させて垂直に立設して、図外の固定手段で固定する。
次に、図１１（ｂ）に示すように、タイヤ成型金型ピース２０のトレッド意匠面２１が工具回転主軸３と対向するように旋回テーブル８１をＺ軸周りに回転させる。
これにより、工具回転主軸３に取付けられた接触式センサ５の接触子６をトレッド意匠面２１に接触させることができる。
図１１（ｂ），（ｃ）に示す状態で接触式センサ５の接触子６をトレッド意匠面２１に接触させて、実施形態１で示したようにトレッド意匠面２１の複数ポイントの高さを測定することでトレッド意匠面２１の湾曲溝の延長方向の傾き量αと湾曲溝の幅方向の傾き量βが測定される。測定された結果に基づいて、旋回テーブル８１を第２補正手段１０で補正し、回転テーブル８２を第１補正手段９で補正することにより、加工面２０ａ〜２０ｅを加工することができる。

本形態によれば、治具７０とタイヤ成型金型ピース２０の長手方向の中心位置を位置決めして回転テーブル８２に固定することで、タイヤ成型金型ピース２０の中心軸４０が回転テーブル８２に対して垂直に固定され、タイヤ成型金型ピース２０のトレッド意匠面２１の湾曲溝の延長方向と回転テーブル８２の回転軸を平行にできるので、回転テーブル８２を回転させることで傾き量βの補正ができ、旋回テーブル８１をＺ軸周りに旋回させることにより傾き量αの補正を行うことができる。
つまり、治具７０とともにタイヤ成型金型ピース２０の一端側のみを回転テーブル８２に固定することでトレッド意匠面２１以外の加工をワンチャックで行うことができる。

なお、実施形態１乃至実施形態３で示した接触式センサ５に代えて非接触式センサを用いても良く、トレッド意匠面２１を測定するためにＣＣＤカメラなどを用いてトレッド意匠面２１の傾き量または位置を検出するように構成してもよい。

以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１ 工作機械、２ 工作機械本体、３ 工具回転主軸、４ 工具チャック、
５ 接触式センサ、６ 接触子、７ 第１傾き量検出手段、８ 第２傾き量検出手段、
９ 第１補正手段、１０ 第２補正手段、１８ モニタ、２０ タイヤ成型金型ピース、２０ａ 加工面、２０ｂ 加工面、２０ｃ 加工面、２０ｄ 加工面、２０ｅ 加工面、
２１ トレッド意匠面、２４ 端部、２５ 端部、２６ チャック、
２６ａ 対向旋回軸、２７ チャック、２７ａ 対向旋回軸、２８ 基準部、
２９ 基準部、３０ 支持片、３０ａ ピン、３１ 支持片、３１ａ ピン、
３２ 軸部、４０ 中心軸、４１ 中心軸、４２ 中心軸、５０ タイヤ成型空間、
６０ 工具、α 傾き量、β 傾き量。

Claims (6)

1. 加工用工具を支承可能、かつ、３軸移動可能な工具回転主軸と、
   湾曲溝を有するトレッド意匠面が形成されたタイヤ成型金型ピースを保持する保持手段と、
   前記工具回転主軸と前記保持手段とを相対移動させて前記トレッド意匠面以外の加工面を所望の形状に加工するタイヤ成型金型ピースの加工装置であって、
   前記工具回転主軸に取付けられ前記トレッド意匠面における複数の測定位置の、基準位置に対する高さを測定する意匠面測定手段と、
   前記意匠面測定手段の測定結果により前記トレッド意匠面の３次元方向の基準位置に対する傾き量又は位置を検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出した結果に基づき前記工具回転主軸及び前記保持手段のうち少なくとも一方の制御に補正を加える補正手段とを備えることを特徴とするタイヤ成型金型ピースの加工装置。
2. 前記保持手段は互いに対向し、回転自在なチャックであって、
   前記チャックは前記タイヤ成形金型ピースの両端を支持する基準面を有し、
   前記タイヤ成型金型ピースが前記チャックの回転軸の周りを旋回することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ成型金型ピースの加工装置。
3. 前記トレッド意匠面における複数の測定位置は、
   前記タイヤ成形金型ピースにおけるチャック取付方向中心線Ｐと幅方向中心線Ｑの交点を測定基準位置としたときに、前記測定基準位置からチャック取付方向及び幅方向に等距離な４点であって、
   前記意匠面測定手段が前記４点の回転工具主軸に対する高さ位置を測定し、
   前記検出手段が前記測定の結果により前記タイヤ成型金型ピースの前記幅方向の傾き量α、又は、チャック取付方向の傾き量βを求めることを特徴とする請求項２に記載のタイヤ成型金型ピースの加工装置。
4. 前記意匠面測定手段は、前記トレッド意匠面の複数の高さを測定することで、チャックに取付けられたタイヤ成型金型ピースの加工面の高さ位置と加工原点との誤差を求め、この誤差により補正手段は工具回転主軸と回転軸の制御を補正することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のタイヤ成型金型ピースの加工装置。
5. 前記意匠面測定手段は、接触式センサからなることを特徴とする請求項１乃至請求項４いずれかに記載のタイヤ成型金型ピースの加工装置。
6. 加工用工具を支承可能かつ３軸移動可能な工具回転主軸と、
   湾曲溝を有するトレッド意匠面が形成されたタイヤ成型金型ピースを保持する保持手段と、
   前記工具回転主軸と前記保持手段とを相対移動させて前記トレッド意匠面以外の加工面を所望の形状に加工するようにしたタイヤ成型金型ピースの加工方法であって、
   前記工具回転主軸に意匠面測定手段を取付けて前記トレッド意匠面の複数位置の基準位置に対する高さを測定する測定ステップと、
   前記意匠面測定手段の測定結果に基づき検出手段が前記トレッド意匠面の３次元方向の基準位置に対する傾き量又は位置を検出する検出ステップと、
   前記検出手段の検出した結果に基づき補正手段が前記工具回転主軸と前記保持手段の少なくとも一方の制御に補正を加える補正ステップとを有することを特徴とするタイヤ成型金型ピースの加工方法。

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