JP2012176552A - タイヤ加硫装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気加熱式プラテンが有するタイヤ加硫時の変形やプラテン交換に関する問題を解決したタイヤ加硫装置を提供する。
【解決手段】外金型内に収容された生タイヤを、当該生タイヤの外側及び内側から加熱して加硫成形するタイヤ加硫装置であって、生タイヤを充填するコンテナの上下に接して、またはコンテナの上下部分に内蔵した状態に配設され、加硫時に外金型の外側から生タイヤを加熱するプラテン１０を電気式とし、ドーナツ型円盤としたプラテン１０の周方向が複数に分割されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、生タイヤを加硫成形するタイヤ加硫装置に関する。

従来、生タイヤを加硫成形するタイヤ加硫装置では、内部に生タイヤが充填された外金型（モールド）を加熱するとともに、生タイヤの内部空間（プラダ内）に高温、高圧の加熱媒体を供給し、タイヤ内壁面を加熱しながら外金型方向に押圧する。そして、加熱された外金型と生タイヤの内部空間に供給された加熱媒体とにより、生タイヤを外側及び内側から加熱することにより加硫が行われる。
なお、従来のタイヤ加硫装置において、生タイヤの内部空間については、加熱媒体として蒸気が供給・循環されるとともに、窒素ガスや温水等の加熱、加圧媒体が密封されるようになっている。

上述したタイヤ加硫装置において、生タイヤを外側から加熱する従来技術としては、たとえば下記の特許文献１及び２に開示されているように、熱媒体を使用するものがある。この従来技術は、生タイヤが収容された外金型の上下にプラテン（熱板）を配設し、両プラテンの内部に熱媒体として蒸気を供給することにより、外金型の外側から生タイヤに熱を伝えるものである。

一方、近年のタイヤ加硫装置においては、省エネルギー等の観点から、上述した熱媒体に代えて電気式プラテンを用いて加熱する技術が提案されている。
電気式プラテンに適用される電気式加熱としては、プラテンに埋設した棒状または面状の電気ヒータ（たとえば、下記の特許文献３を参照）による加熱や、電磁コイルによる誘導加熱（たとえば、下記の特許文献４を参照）が知られている。

また、上述した従来のプラテンは、熱媒体流路の形成や金型取付等のため、ドーナツ型円盤形状の一体構造となっている。しかし、たとえば下記の特許文献５には、タイヤ全体にわたって均一な加硫度を得るため、プラテンを径方向に分割して加熱部の温度上昇速度を異ならせたタイヤ加硫用金型装置が開示されている。

特開平５−２００７５４号公報 特開平８−２３８６２６号公報 特開２００２−３６２４３号公報 特開２００８−１００５１３号公報 特開平８−１７４５５４号公報

たとえば図１０に示す外観図のように、電気式加熱を行う従来のプラテン５は、中央部に円形の貫通孔６を形成したドーナツ型円盤形状とされ、内部に棒状ヒータ等の発熱部７が埋設された構造となっている。このため、省エネルギー等の観点から電気式プラテンに変換する場合には、プラテン５がドーナツ型円盤形状の一体構造であるため、下記のような問題が生じてくる。

第１の問題は、タイヤ加硫時において、円形のプラテンに変形（撓み）が発生しやすいことである。このため、プラテンの内部に埋設された電気ヒータ等の発熱部や取付部材等は、応力発生の影響を受けて寿命が短くなる。また、プラテンの変形は、外金型と発熱部との接触面積が減少することを意味するため、熱伝達性（加熱効率）を低下させる。さらに、外金型と発熱部との間で熱伝達性が低下すると、予期せぬ高温まで温度上昇することにより、発熱部の熱寿命が短縮される。

第２の問題は、メンテナンス時等におけるプラテンの交換に関するものであり、一体形状のプラテンを交換する作業は、取り外しや取り付けの調整に多大の時間を要している。また、故障等によりプラテンを交換する場合には、プラテン全体を一括して交換するしかないため、コスト面で不利になる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電気加熱式プラテンが有するタイヤ加硫時の変形やプラテン交換に関する問題を解決したタイヤ加硫装置を提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係るタイヤ加硫装置は、外金型内に収容された生タイヤを、当該生タイヤの外側及び内側から加熱して加硫成形するタイヤ加硫装置であって、前記生タイヤを充填するコンテナの上下に接して、または前記コンテナの上下部分に内蔵した状態に配設され、加硫時に前記外金型の外側から前記生タイヤを加熱するプラテンを電気式とし、ドーナツ型円盤とした前記プラテンの周方向が複数に分割されていることを特徴とするものである。

このような本発明のタイヤ加硫装置によれれば、生タイヤを充填するコンテナの上下に接して、または前記コンテナの上下部分に内蔵した状態に配設され、加硫時に外金型の外側から生タイヤを加熱するプラテンを電気式とし、ドーナツ型円盤としたプラテンの周方向が複数に分割されているので、タイヤ加硫時のプラテンに変形が生じにくくなる。

上記発明のタイヤ加硫装置において、前記プラテンの半径方向が複数に分割されるとともに、最も内側の周方向を連結してドーナツ型円盤にすることが好ましく、これにより、タイヤ加硫時のプラテン変形はより一層生じにくくなる。この場合、最も内側の中心部に形成されたドーナツ型円盤の分割プラテンは、プラテン中心部に形成された小径の円になるため、取付時の芯出しに使用できる。

上記発明のタイヤ加硫装置において、前記プラテンは、複数に分割されて隣接する分割プラテン間が互いの凹凸部を係合させて接続及び位置決めされる凹凸係合部を備えていることが好ましい。
また、上記発明のタイヤ加硫装置において、前記プラテンは、複数に分割されて隣接する分割プラテン間が締結部材により接続及び位置決めされる締結接続部を備えたものでもよい。
また、上記発明のタイヤ加硫装置において、前記プラテンは、複数に分割されて隣接する分割プラテン間が板状部材を介して互いに接続及び位置決めされるプレート接続部を備えたものでもよい。

あるいは、上記発明のタイヤ加硫装置において、前記プラテンは、複数に分割されて隣接する分割プラテン間が、前記凹凸係合部、前記締結接続部及び前記プレート接続部の二つ以上を備えたものでもよい。
上述した凹凸係合部、締結接続部、プレート接続部及びこれらの組み合わせにより、分割プラテン間の位置決め及び接続を容易に実施することができる。

上記発明のタイヤ加硫装置において、前記プレート接続部は、前記プラテンの上面または下面に設けた凹凸部と、前記板状部材の下面または上面に設けた凹凸部とを係合させて接続及び位置決めしてもよいし、あるいは、前記分割プラテンと前記板状部材との間が締結部材を介して接続及び位置決めされるようにしてもよい。

上述した本発明によれば、タイヤ加硫装置の電気加熱式プラテンは、周方向を複数に分割した構造としたので、タイヤ加硫時の荷重による変形を発生しにくくなり、この結果、加熱効率、耐久性及び信頼性が向上する。そして、電気加熱式プラテンの周方向を複数に分割した構造は、プラテンの取付け／取外しや交換の作業を容易にするので、メンテナンス性の向上にも有効である。

また、電気加熱式プラテンを交換する場合には、分割プラテン単位での交換が可能になるため、部品交換に要するコストを低減できる。
そして、電気加熱式プラテンを複数に分割した構造は、加硫機の構造、タイヤ金型及び加熱仕様に合わせて最適な分割形状の選択が可能になるため、装置設計上の自由度向上に有効である。すなわち、棒状ヒータや面状ヒータを組み合わせた電気式加熱が容易になるだけでなく、電気式加熱と熱媒体式加熱との組合せも容易になるため、タイヤ加熱温度の均一化や最適化が可能となり、加熱ランニングコストの低減及び加熱温度のコントロール精度向上により、高品質のタイヤ製造が可能なタイヤ加硫装置となる。

本発明に係るタイヤ加硫装置の一実施形態としてプラテン（熱板）の構造を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の縦断面図（Ａ−Ａ断面図）である。 図１に示したプラテンを備えているタイヤ加硫装置の構成例を示す縦断面図である。 図１に示したプラテンの第１変形例を示す平面図である。 図１に示したプラテンの第２変形例を示す平面図である。 凹凸係合部の構造例を示す図で、（ａ）及び（ｂ）は隣接する分割プラテンの端部で上下面を重ね合わせて係合させた構造例、（ｃ）及び（ｄ）は隣接する分割プラテンの端面どうしを係合させた構造例である。 締結接続部の構造例を示す図で、（ａ）は隣接する分割プラテンの端部に形成した凹凸面を上下に重ね合わせてボルト締結した構造例、（ｂ）は隣接する分割プラテンの端部に形成した凹凸を係合させて通しボルトで締結した構造例である。 分割プラテンが板状部材を介して接続されたプラテンの外観を示す正面図である。 プレート接続部の構造例を示す図で、（ａ）はプレート接続部の一例を示す縦断面図、（ｂ）及び（ｃ）は分割プラテンの凹凸部配置例を示す平面図である。 プレート接続部の構造例を示す図で、（ａ）は分割プラテン及び板状部材を上下方向のボルトで締結した構造例、（ｂ）は分割プラテン及び板状部材を水平方向のボルトで締結した構造例である。 タイヤ加硫装置に用いられるプラテンの外観を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の正面図である。

以下、本発明に係るタイヤ加硫装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図２に示すタイヤ加硫機１は、コンテナ（金型）２の内部で生タイヤＴを加熱して加硫成形する装置である。コンテナ２は、内部に生タイヤＴを充填する外金型（モールド）３と、タイヤの内部空間を形成するプラダ４とを具備して構成される。
なお、上述した外金型３は、生タイヤＴの充填や加硫後のタイヤ取り出しを可能にするため、複数部材に分割されている。

タイヤ加硫装置１では、内部に生タイヤＴが充填された外金型３を加熱するとともに、生タイヤＴの内部空間を形成するプラダ４内に高温・高圧の加熱媒体を供給し、生タイヤＴの内壁面を加熱しながら外金型３の方向に押圧する。この結果、加熱された外金型３とプラダ４内に供給された加熱媒体とにより、生タイヤＴを外側及び内側から加熱して加硫成形が行われる。

図２に示すタイヤ加硫機１の場合、外金型３の内部に収容された生タイヤＴの加熱は、コンテナ２の上下に配設された別体のプラテン（熱板）１０により行われるが、プラテン１０をコンテナ２の上部または下部に内蔵した構造としてもよい。このプラテン１０は、ドーナツ型円盤形状の本体１１に棒状ヒータや面状ヒータ等の発熱部１２を埋設した電気式とされる。なお、以下の説明では、コンテナ２の上面に配設されるプラテン１０を例示するが、下面に配設されるものやコンテナ２に内蔵するものについても、実質的に基本構造は同じで上下が逆転するだけである。
図１に示すプラテン１０のドーナツ型円盤形状は、本体１１を円形とし、その中心部に同心円の貫通孔１３を設けたものである。そして、プラテン１０の本体１１は、周方向が９０度ピッチに４分割されている。

以下の説明では、プラテン１０を周方向に４分割した部分について、分割プラテン１１Ａと呼ぶことにする。すなわち、図示のプラテン１０は、各々独立した発熱部１２が埋設された４つの分割プラテン１１Ａを凹凸係合部４０（図５参照）等により接続することにより、換言すれば、発熱部１２を埋設した略１／４円形状の分割プラテン１１Ａを一体に接続することにより、中心部に芯出し用の貫通孔１３が形成されたドーナツ型円盤形状となる。
また、図中の符号１４は、プラテン１０をコンテナ２に接続するための鍔部であり、図示の構成例では、４分割した分割プラテン１１Ａ毎に設けられている。このような鍔部１４を設けることにより、分割プラテン１１Ａを一体に接続して形成されるプラテン１０の貫通孔１３により、外金型３の設置位置が芯出しされる分割プラテン１１Ａの位置決め精度はより一層向上する。

このように構成されたタイヤ加硫装置１は、生タイヤＴを充填するコンテナ２の上下に分割プラテン１１Ａを接続してなるプラテン１０が配設されており、加硫時には、コンテナ２及び外金型３の外側から各分割プラテン１１Ａ内に埋設された電気式の発熱部１２が生タイヤＴを加熱するので、加硫時の荷重を受けてもプラテン１０に変形が生じにくくなる。すなわち、プラテン１０は、周方向の分割構造により変形しにくくなり、高い応力が発生しにくくなる。
なお、プラテン１０の周方向分割数については、上述した４分割に限定されることはなく、２分割や３分割は勿論のこと、加硫するタイヤサイズ等に応じて５分割以上の複数に分割してもよい。

ところで、上述した実施形態のプラテン１０は、円周方向のみを４分割した分割プラテン１１Ａを接続してドーナツ型円盤形状とするが、図３に示す第１変形例や図４に示す第２変形例のように、周方向に加えて半径方向も複数に分割してもよい。
この場合、最も内側については、すなわち、貫通孔１３が形成される中心部側については、周方向を連結してドーナツ型とすることが望ましい。

以下、図３に示す第１変形例のプラテン２０について、具体的に説明する。このプラテン２０は、本体２１の中心部に貫通孔１３を形成する内側リング２２を残して、外周側が周方向に４分割された分割プラテン２１Ａとなっている。すなわち、図示のプラテン２０は、周方向が４分割された分割プラテン２１Ａと、内側リング２２との間が、半径方向に分割された分割構造となっている。この結果、周方向に加えて半径方向も分割したプラテン２０は、タイヤ加硫時のプラテン変形がより一層生じにくくなる。

また、最も内側の中心部に形成されたドーナツ型円盤の分割プラテンである内側リング２２は、貫通孔１３がプラテン中心部に形成された小径の円になるため、プラテン２０を外金型３に取り付ける際の芯出しに使用できる。すなわち、周方向の分割がない内側リング２２を設けたことにより、より一層高い芯出し精度を得ることができる。

また、図４に示す第２変形例のプラテン３０は、図３に示すプラテン２０の外周側についても半径方向に分割したものである。すなわち、図示のプラテン３０は、本体３１が、周方向を４分割した分割プラテン３１Ａと、内側リング３２と、外側リング３３とに分割された分割構造となっている。なお、半径方向の分割については、内側リング３２及び外側リング３３に限定されることはなく、たとえば分割プラテン３１Ａについても半径方向を複数に分割するなど、適宜変更可能である。

この場合、たとえばプラテン３０の径がコンテナ２より大きくなるような場合には、最も外周側となる外側リング３３の発熱体が不要になる場合もあり、また、プラテン３０の分割部分毎に発熱体の種類や加熱温度を適宜変更することも可能になるので、発熱体の配置や選択等に関する設計自由度を増すことができる。

続いて、周方向及び半径方向に分割した分割プラテン１１Ａ，２１Ａ，３１Ａ、内側リング２２，３２及び外側リング３３について、隣接する分割リング間を接続及び位置決めする接続構造を説明する。すなわち、図４のＢ−Ｂ断面、Ｃ−Ｃ断面及びＤ−Ｄ断面の構造について、その接続構造例を図面に基づいて説明する。
図５は、凹凸係合部の構造例を示しており、（ａ）及び（ｂ）は隣接する分割プラテンの端部で上下面を重ね合わせて係合させた構造例、（ｃ）及び（ｄ）は隣接する分割プラテンの端面どうしを係合させた構造例である。

ここで、図５（ａ）に示す凹凸係合部４０が図４のＤ−Ｄ断面である場合、隣接する分割プラテン３１Ａ，３１Ａの上面及び下面には、上下方向から重ね合わせるようにして、互いに係合する凹部４１及び凸部４２が設けられている。この凹凸部４１，４２は、分割プラテン３１Ａ，３１Ａの端部に段差面４３を設けて相対する凹凸部４１，４２を形成したものであり、互いの凹凸部４１，４２を係合させて接続した状態では、円盤形状となるプラテン３０の表裏面はいずれも平面を維持するとともに、水平方向の移動（位置ずれ）が生じないようになっている。
上述したように、凹凸部４１，４２は段差面４３の中央付近に１箇所ずつ形成してもよいし、あるいは図５（ｂ）に示す凹凸係合部４０Ａのように、互いの端部に形成した凹凸部４１，４２を係合させるものなど、特に限定されることはない。

また、図５（ｃ）及び（ｄ）に示すように、隣接する分割プラテン３１Ａ，３１Ａの端面４４に水平方向から係合する１または複数の凹凸部４５，４６を設けた凹凸係合部４０Ｂ，４０Ｃでもよい。この場合、側面から水平方向にスライドさせて凹凸部４５，４６を係合させることになり、係合状態では上下方向の移動が生じなくなる。

次に、締結接続部の構造例を図６に示して説明する。
図６（ａ）に示す締結構造部５０は、隣接する分割プラテン３１Ａ，３１Ａの端部に各々段差面５１，５２を形成し、締結部材のボルト５３を用いて機械的に結合する構造である。また、図６（ｂ）に示す締結構造部５０Ａは、隣接する分割プラテン３１Ａ，３１Ａの端部に凹凸係合部５４を形成し、この凹凸係合部５４を貫通する締結部材の通しボルト５５を用いて機械的に結合する構造である。
このような締結構造部５０，５０Ａを採用すれば、締結部材による機械的な接続がなされるので、分割プラテン３１Ａを位置決めして確実な接続による一体化が可能になる。

最後に、プレート接続部の構造例を図７〜図９に示して説明する。
図７に示すプラテン１０Ａは、図１に示すプラテン１０の分割プラテン１１Ａが、板上部材６０により接続及び位置決めされて一体化したものである。この場合、板状部材６０は、たとえばプラテン１０Ａのドーナツ型円盤形状に合わせ、連続するリング形状の板材が使用される。

上述した板状部材６０は、たとえば図８（ａ）に示すように、プレート接続部６１において分割プラテン１１Ａと凹凸係合部６２により接続される。この凹凸係合部６２は、板状部材６０及び分割プラテン１１Ａの接触面に、互いに契合する凹部及び凸部を設けて係合させたものである。この場合、凹凸係合部６２の凹部を板状部材６０に設けて分割プラテン１１Ａに凸部を設けてもよいし、その逆でもよい。
また、凹凸係合部６２の位置は、たとえば図８（ｂ）に示すように、分割プラテン１１Ａの両端部付近に一対設けてもよいし、あるいは、たとえば図８（ｃ）に示すように、分割プラテン１１Ａの中心部付近に一箇所設けてもよい。

また、上述した板状部材６０は、たとえば図９に示すように、分割プラテン１１Ａと板状部材６０との間をボルト等の締結部材を用いて位置決め及び接続してもよい。
図９（ａ）に示すプレート接続部６１の構造例では、分割プラテン１１Ａと板状部材６０との間が上下方向のボルト６３で締結され、図９（ｂ）に示すプレート接続部６１Ｂの構造例では、分割プラテン１１Ａと板状部材６０との間が水平方向のボルト６４で締結されている。

さて、上述したタイヤ加硫装置１において、プラテン１０，２０，３０は、複数に分割されて隣接する分割プラテン１１Ａ，２１Ａ，３１Ａ及び内側リング２２，３２及び外側リング３３間が、凹凸係合部４０、締結接続部５０及びプレート接続部６１の二つ以上を備えたものでもよい。すなわち、複数の分割プラテンを接続して一体化するプラテンは、凹凸係合部４０、締結接続部５０及びプレート接続部６１を適宜組み合わせた接続構造が可能であり、接続構造の最適化により分割プラテン間の位置決め及び接続を容易に実施することができる。

このように、上述した本実施形態のタイヤ加硫装置１によれば、電気加熱方式のプラテンについて、円板一体型形状から周方向を複数に分割した分割型形状のプラテン１０，２０，３０としたので、下記のような作用効果を得ることができる。
１）タイヤ加硫時にプラテンの変形（撓み）が発生しにくくなり、発熱部や取付部材（たとえば鍔部、上下プレートとボルト等の締結部材）等の寿命が向上する。
２）変形しにくいプラテンは、発熱部との接触面積が減少しにくくなるため、熱伝達性能の低下がなくなり、良好な加熱効率が得られるとともに熱寿命が向上する。
３）プラテンを交換する場合、取り外しや取り付けの調整が容易になるため、メンテナンス性が向上する。
４）プラテンは、分割プラテン毎の部分的な交換が可能になるので、コスト低減に有効である。
５）プラテンは、タイヤ加硫装置の構造、コンテナの金型構造及び加熱仕様に合わせた最適な分割形状を選択可能になる。
６）プラテンは、分割プラテン毎に、電気ヒータ（棒状及び面状の組合せを含む）や誘導加熱のように電気式加熱方式の種類が異なる組合せや、電気式加熱方式と熱媒体加熱方式との組合せが容易になる。このため、タイヤ加熱温度の均一化や最適化が可能となり、加熱ランニングコストの低減、加熱温度のコントロール精度向上により、高品質のタイヤ製造が可能となる。

このように、上述した実施形態のタイヤ加硫装置１は、電気加熱式のプラテンが有するタイヤ加硫時の変形やプラテン交換に関する問題を解決することができる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

１ タイヤ加硫装置
２ コンテナ（金型）
３ 外金型（モールド）
４ プラダ
１０，２０，３０ プラテン
１１Ａ，２１Ａ，３１Ａ 分割プラテン
１２ 発熱体
１３ 貫通孔
１４ 鍔部
４０ 凹凸係合部
５０ 締結構造部
６０ 板状部材
６１ プレート接続部

Claims (8)

1. 外金型内に収容された生タイヤを、当該生タイヤの外側及び内側から加熱して加硫成形するタイヤ加硫装置であって、
   前記生タイヤを充填するコンテナの上下に接して、または前記コンテナの上下部分に内蔵した状態に配設され、加硫時に前記外金型の外側から前記生タイヤを加熱するプラテンを電気式とし、ドーナツ型円盤とした前記プラテンの周方向が複数に分割されていることを特徴とするタイヤ加硫装置。
2. 前記プラテンの半径方向が複数に分割されるとともに、最も内側の周方向を連結してドーナツ型円盤にしたことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ加硫装置。
3. 前記プラテンは、複数に分割されて隣接する分割プラテン間が互いの凹凸部を係合させて接続及び位置決めされる凹凸係合部を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤ加硫装置。
4. 前記プラテンは、複数に分割されて隣接する分割プラテン間が締結部材により接続及び位置決めされる締結接続部を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤ加硫装置。
5. 前記プラテンは、複数に分割されて隣接する分割プラテン間が板状部材を介して互いに接続及び位置決めされるプレート接続部を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤ加硫装置。
6. 前記プラテンは、複数に分割されて隣接する分割プラテン間が、前記凹凸係合部、前記締結接続部及び前記プレート接続部の二つ以上を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤ加硫装置。
7. 前記プレート接続部は、前記プラテンの上面または下面に設けた凹凸部と、前記板状部材の下面または上面に設けた凹凸部とを係合させて接続及び位置決めされることを特徴とする請求項５または６に記載のタイヤ加硫装置。
8. 前記プレート接続部は、前記分割プラテンと前記板状部材との間が締結部材を介して接続及び位置決めされていることを特徴とする請求項５または６に記載のタイヤ加硫装置。
   

Images