JP2018030305A - 加硫機とその中心機構およびタイヤ加硫方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダーパッキン、スペーサーを交換するための部品コスト、工事コストの低減、および生産停止によるロスの低減、さらに、中心機構の故障発生の低減を図ることができる加硫技術を提供する。
【解決手段】ブラダーの上端部を保持する上部リング、ブラダーの下端部を保持する下部リング、上部リングが連結された昇降筒を昇降させる長軸状の動作部を備え、動作部はモーターによって回転するボールねじによって昇降筒を昇降させる電動式機構とシリンダーとピストンの間への作動流体の流入・排出によって昇降筒を昇降させるシリンダー式機構とのハイブリッド機構で構成されており、電動式機構による昇降筒の昇降とシリンダー式機構による昇降筒の昇降を制御する動作部制御手段と、シリンダー内が所定の圧力以上に達した場合に作動流体をシリンダー内からブローさせる圧力制御手段を備えている加硫機の中心機構。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気入りタイヤの製造に用いられる加硫機とその中心機構および前記加硫機を用いて行うタイヤ加硫方法に関する。

空気入りタイヤは、グリーンタイヤを加硫機にセットして、加熱された金型を閉状態にしてグリーンタイヤの外側から加圧・加熱すると共に、ブラダー内に蒸気および窒素ガスを充満させてグリーンタイヤの内側からも加圧・加熱して、加硫成形することにより製造されている（例えば、特許文献１〜３）。

このとき、ブラダーは加硫機の中心機構によってその動作が制御されている。具体的には、中心機構の上部リングおよび下部リングでブラダーを保持して、上部リングを昇降させることにより、ブラダーの動作が制御されている。このような中心機構としては、作動流体(主として水)が用いられるシリンダー式中心機構およびモーターが用いられる電動式中心機構が挙げられる。

しかし、シリンダー式中心機構の場合、ピストンとシリンダーとの隙間をシールするシリンダーパッキンを頻度高く交換しているが、部品コストおよび工事コストの増加を招くと共に、交換に伴う生産停止によるロスが発生する。

また、生産タイヤの変更の都度、上部リングの高さを決めるスペーサーを交換する必要があるが、この場合にも生産停止によるロスが発生する。

一方、電動式中心機構の場合は、モーターブレーキが適切なタイミングで開放されていなければ、故障する恐れ等の問題がある。

特開平８−５７８６９号公報 特開平１１−７７７０４号公報 特開２０１３−４３４３６号公報

そこで本発明は、シリンダーパッキン、スペーサーを交換するための部品コスト、工事コストの低減、および生産停止によるロスの低減、さらに、中心機構の故障発生の低減を図ることができる加硫技術を提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、
空気入りタイヤ製造用の加硫機においてブラダーの動作を制御する加硫機の中心機構であって、
前記ブラダーの上端部を保持する上部リングと、
前記ブラダーの下端部を保持する下部リングと、
前記上部リングが連結された昇降筒を昇降させる長軸状の動作部とを備え、
前記動作部は、モーターによって回転するボールねじによって前記昇降筒を昇降させるように構成された電動式機構と、シリンダーとピストンの間への作動流体の流入・排出によって前記昇降筒を昇降させるように構成されたシリンダー式機構とからなるハイブリッド機構で構成されており、
前記電動式機構による前記昇降筒の昇降と前記シリンダー式機構による前記昇降筒の昇降を制御する動作部制御手段と、
前記シリンダー式機構が、シリンダー内が所定の圧力以上に達した場合に、前記作動流体を前記シリンダー内からブローさせて、前記昇降筒を下降させる圧力制御手段を備えていることを特徴とする加硫機の中心機構である。

請求項２に記載の発明は、
前記シリンダー内の作動流体が、窒素ガスであることを特徴とする請求項１記載の加硫機の中心機構である。

請求項３に記載の発明は、
請求項１または請求項２に記載の加硫機の中心機構を備えていることを特徴とする加硫機である。

請求項４に記載の発明は、
前記加硫機が機械式非垂直加硫機であることを特徴とする請求項３に記載の加硫機である。

請求項５に記載の発明は、
請求項３または請求項４に記載の加硫機を用いてタイヤを加硫するタイヤ加硫方法であって、
前記電動式機構において、モーターを作動させボールねじを回転させて昇降筒を上昇させることにより、上部リングを任意の高さまで上昇させる工程と、
前記シリンダー式機構において、シリンダーに作動流体を流入させて昇降筒を上昇させることにより上部リングを上昇させる工程と、
上部リングを押し下げて加硫機を閉状態にする際、シリンダー内が所定の圧力以上に達した時に、作動流体を外部にブローして昇降筒を下降させる工程とを備えていることを特徴とするタイヤ加硫方法である。

本発明によれば、シリンダーパッキン、スペーサーを交換するための部品コスト、工事コストの低減、および生産停止によるロスの低減、さらに、中心機構の故障発生の低減を図ることができる加硫技術を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係る加硫機の中心機構を模式的に示す断面図である。 中心機構を作動させて上部リングが連結された昇降筒を上昇させる過程を説明する断面図である。 閉状態にされた加硫機において、上部リングを介して昇降筒が押し下げられている状態を説明する断面図である。 従来の加硫機のシリンダー式中心機構の構成および動作を模式的に示す縦断面図である。 従来の加硫機の電動式中心機構の構成を模式的に示す断面図である。

１．従来技術における問題点
本発明を実施の形態について説明するに先立って、本発明の理解を助けるために、前記した従来技術における問題点について、図を用いて説明する。

（１）シリンダー式中心機構
図４は、従来の加硫機のシリンダー式中心機構２３の構成および動作を模式的に示す縦断面図である。図４に示すように、シリンダー式中心機構２３は、シリンダー２８、シリンダー内を昇降するピストン２９、ピストン２９の外周に嵌め込まれてシリンダー２８との隙間をシールするシリンダーパッキン３３、ピストン２９に連結されて昇降する昇降筒３４、ブラダー３２を保持する上部リング３０および下部リング３５を備えている。

ブラダー３２は、上端部が上部リング３０に、下端部が下部リング３５に保持されることにより、シリンダー式中心機構２３にセットされている。昇降筒３４は、ピストン２９の上側に連結され、下部リング３５の中央を貫通して上部リング３０に連結されている。上部リング３０は、上下動するピストン２９の動きに伴って上下動し、これに合わせてブラダー３２が変形する。なお、ピストン２９の外周には、シリンダーパッキン３３が嵌めこまれて、シリンダー２８とピストン２９の間の隙間をシールしている。

シリンダー２８には水を作動流体３１とする水圧シリンダーが用いられており、上部リング３０の上昇時には、図４（ａ）に示すようにピストン２９の下側から水圧が加えられ、下降時には図４（ｂ）に示すようにピストン２９の上側から水圧が加えられる。また、グリーンタイヤのシェーピングおよび加硫に際しては、上部金型を下降させて図４（ｃ）に示すように上部リング３０を所定の高さ位置まで押し下げて加硫金型を閉じた後、ブラダー３２に窒素ガス等の流体を充満させ、金型内にセットされたグリーンタイヤに内側から圧力をかけると共に加熱することにより、グリーンタイヤを加硫成形する。

しかしながら、従来のシリンダー式中心機構２３では、ピストン２９の上下動によってシリンダーパッキン３３が摩耗してくると、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すようなブラダー３２内部への水漏れによるブラダー３２の内部温度低下や、図４（ｃ）に示すようなブラダー３２から窒素ガスがシリンダー２８に漏れることによるブラダー３２の内圧低下を招いて、加硫後のタイヤにおいて品質トラブルを発生させる恐れがある。

そこで、これらの不具合の発生を防止するために、毎年１回／台、定期的に、シリンダーパッキンの交換を実施しているが、部品コストおよび工事コストの増加を招くと共に、交換に伴う生産停止によるロスが発生する恐れがある。

また、このシリンダー式中心機構はスペーサーを交換することにより、上部リングの高さを決めているが、生産タイヤの変更などのたびにスペーサーを交換する必要があり、この面からも、生産停止によるロスが発生する恐れがある。

（２）電動式中心機構
図５は、従来の加硫機の電動式中心機構４２の構成を模式的に示す断面図である。図５に示すように、電動式中心機構４２は、駆動するモーター４４の回転をタイミングベルト４５を介してボールねじ４６に伝達してボールねじ４６を回転させることにより、上部リングが連結された昇降筒を昇降させるように構成されている。

しかし、上部リングの上昇後、モーターブレーキが開放されていなければ、閉状態となった金型に上部リングが押圧された瞬間に電動式中心機構４２全体の破損を招いて、ラインに重大なトラブルを発生させてしまう。

そこで、電動式中心機構を使用する場合には、加硫機を閉状態にする直前にモーターブレーキを開放し、膨張するブラダーによる上部リングの上昇をセンサーで検知してから加硫機を閉状態にしている。

しかし、このような手法は、生産サイクルの延長を招くため、生産性の向上に対して阻害要因となる。また、モーターブレーキの開放を検知するセンサーが故障して、作動しなかったり、誤作動したりすると、一時的なライン停止などが頻発する恐れがある。また、モーターブレーキがかかったままで上部リングが金型に押されて電動式中心機構に重大な故障が発生したりする恐れもある。

２．本発明の特徴
本発明者は、上記した従来の各中心機構における問題点に鑑み、中心機構の動作部を電動式機構とシリンダー式機構とからなるハイブリッド機構で構成し、電動式機構におけるボールねじの回転とシリンダー式機構におけるシリンダーへの作動流体の流入とにより、上部リングが連結された昇降筒を所定の位置まで上昇させる一方、加硫時における金型からの上部リングへの押圧に対しては、シリンダー式機構を用いて、シリンダー内が所定の圧力以上に達した場合には作動流体をシリンダー内からブローさせて圧力を低下させて昇降筒を下降させるという圧力制御に思い至り、本発明を完成するに至った。

３．本発明の実施の形態
以下、本発明を実施の形態に基づいて、具体的に説明する。

図１は本実施の形態に係る加硫機の中心機構を模式的に示す断面図であり、作動前の状態を示している。図１に示すように、本実施の形態に係る加硫機の中心機構１は、モーターによって回転するボールねじによって前記昇降筒を昇降させるように構成された電動式機構２と、シリンダーとピストンの間への作動流体の流入・排出によって前記昇降筒を昇降させるように構成されたシリンダー式機構３とからなるハイブリッド機構で構成されていることに特徴がある。

電動式機構２はモーター４とボールねじ６とそれらを繋ぐタイミングベルト５およびボールねじ６を中央で回転可能に支持するボール軸受７からなり、モーター４の回転によりシリンダー式機構３の全体を昇降させるように構成されている。

シリンダー式機構３はシリンダー８とピストン９からなり、作動流体がシリンダー８に注入されることにより、ピストン９の一部がシリンダー８から押し出されて、昇降筒１４が上昇するように構成されている。このとき使用する作動流体１１は特に限定されず、液体でも気体でもよい。具体的な作動流体としては、液体の場合には水が、気体の場合には窒素ガスが好ましい。

図２は中心機構を作動させて上部リングが連結された昇降筒１４を上昇させる過程を説明する断面図である。図２において、まずモーター４の駆動によりタイミングベルト５を介してボールねじ６が回転して昇降筒１４が任意の位置に押し上げられ、次にシリンダー８の中に作動流体１１が入り、ピストン９により昇降筒１４および上部リングが上限まで上昇される。なお、上記した電動式機構２およびシリンダー式機構３の動作は図示しない動作部制御手段により行われる。

その後、ブラダーに蒸気や窒素ガスが充填されて内圧が上昇することに合わせて上部リング（図示せず）が上昇することをセンサーで検知してから、加硫機が閉状態にされる。

図３は、上部リングを介して昇降筒１４が押し下げられている状態を説明する断面図である。本実施の形態において、シリンダー式機構３には、シリンダー８内が所定の圧力以上に達した場合に作動流体１１をブローさせる圧力制御手段（図示せず）が設けられている。

上限まで上昇した上部リングは、金型が閉状態となるに従って、金型によって下方に押圧されるため、シリンダー内の圧力が上昇する。そして、上記したシリンダー内の圧力の上昇が、所定の圧力以上に達した場合、図示しない圧力制御手段を用いて、シリンダー式機構３から作動流体をブローさせて、シリンダー内の圧力を所定の圧力以下にすると共にピストン９のみを下降させて、電動式機構２に影響を与えることを防止している。この結果、従来の電動式中心機構のように、加硫機を閉状態にするタイミングでモーターブレーキを開放する必要がなくなり、センサーの不具合による電動式中心機構の故障の発生を防止することができる。

また、昇降筒１４および上部リングの高さは基本的に電動式機構によって調整するため、シリンダー８内におけるピストン９の可動距離が短くてすみ、シリンダーパッキン（図示せず）に負担がかかりにくくなり、シリンダーパッキンの摩耗が抑制される。この結果、作動流体１１がブラダー側に漏れて温度低下したり、ブラダーから窒素ガスが漏れてブラダーの圧力が低下したりすることを低減することができる。

さらに、モーター４でボールねじ６を回転させ昇降筒１４および上部リングを任意の高さに上昇させることができるため、金型交換における昇降筒１４の高さを調整するスペーサーを設ける必要がなくなり、従来のシリンダー式中心機構のように、スペーサーを交換するための生産停止が不要となり、ロスの発生を防止することができる。

このようにして電動式機構とシリンダー式機構からなる本実施の形態に係るハイブリッド機構の中心機構を有する加硫機を使用すると、電動式機構とシリンダー式機構とが互いの欠点を補い合うことができるため、ブラダーへの作動流体の漏れやブラダーからの内圧漏れの低減、シリンダーパッキン、スペーサーを交換するための部品および工事のコストの低減、センサー不具合による一時的なライン停止や中心機構自体の破損リスクの低減、およびそれらによる生産停止ロスの発生を低減することができる。

なお、上記した本実施の形態に係る中心機構による上記効果は、いずれのタイプの加硫機においても発揮されるが、機械式非垂直加硫機に適用した場合、特に顕著に発揮させることができ好ましい。

図１に記載された本発明のハイブリッド中心機構を有する加硫機を用い年間を通じてタイヤの加硫を実施した。また、比較の加硫機として図４に記載された電動式機構をもつ加硫機を用いて従来通りにタイヤの加硫を実施した。なお、作動流体としては窒素ガスを使用した。

その結果、従来のシリンダー式中心機構が使用された機械式加硫機において発生していたシリンダーパッキンの交換に伴う生産停止ロスについては、４時間×０．５回／年×機械式加硫機台数（キャビティ数）だけ削減できた。

また、金型交換における上部リングの高さ調整用スペーサーの交換に伴う生産停止ロスについては、交換の必要がなくなったため、０．５時間×２４回／年×機械式加硫器台数（キャビティ数）だけ削減できた。

また、センサー不具合による、電動式中心機構自体の破損リスクがなくなった。

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。

１ 加硫機の中心機構
２ 電動式機構
３ シリンダー式機構
４、４４ モーター
５、４５ タイミングベルト
６、４６ ボールねじ
７ ボール軸受
８、２８ シリンダー
９、２９ ピストン
１１、３１ 作動流体
１４、３４ 昇降筒
２３ シリンダー式中心機構
３０ 上部リング
３２ ブラダー
３３ シリンダーパッキン
３５ 下部リング
４２ 電動式中心機構

Claims (5)

1. 空気入りタイヤ製造用の加硫機においてブラダーの動作を制御する加硫機の中心機構であって、
   前記ブラダーの上端部を保持する上部リングと、
   前記ブラダーの下端部を保持する下部リングと、
   前記上部リングが連結された昇降筒を昇降させる長軸状の動作部とを備え、
   前記動作部は、モーターによって回転するボールねじによって前記昇降筒を昇降させるように構成された電動式機構と、シリンダーとピストンの間への作動流体の流入・排出によって前記昇降筒を昇降させるように構成されたシリンダー式機構とからなるハイブリッド機構で構成されており、
   前記電動式機構による前記昇降筒の昇降と前記シリンダー式機構による前記昇降筒の昇降を制御する動作部制御手段と、
   前記シリンダー式機構が、シリンダー内が所定の圧力以上に達した場合に、前記作動流体を前記シリンダー内からブローさせて、前記昇降筒を下降させる圧力制御手段を備えていることを特徴とする加硫機の中心機構。
2. 前記シリンダー内の作動流体が、窒素ガスであることを特徴とする請求項１記載の加硫機の中心機構。
3. 請求項１または請求項２に記載の加硫機の中心機構を備えていることを特徴とする加硫機。
4. 前記加硫機が機械式非垂直加硫機であることを特徴とする請求項３に記載の加硫機。
5. 請求項３または請求項４に記載の加硫機を用いてタイヤを加硫するタイヤ加硫方法であって、
   前記電動式機構において、モーターを作動させボールねじを回転させて昇降筒を上昇させることにより、上部リングを任意の高さまで上昇させる工程と、
   前記シリンダー式機構において、シリンダーに作動流体を流入させて昇降筒を上昇させることにより上部リングを上昇させる工程と、
   上部リングを押し下げて加硫機を閉状態にする際、シリンダー内が所定の圧力以上に達した時に、作動流体を外部にブローして昇降筒を下降させる工程とを備えていることを特徴とするタイヤ加硫方法。

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