JP2018039208A - タイヤの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 剛性中子を用いてタイヤを製造する方法に関し、好ましくは、エアレスタイヤのトレッドリング等を精度良く製造しうる方法を提供する。【解決手段】 スピンドル装置７に装着された剛性中子２の外側に、生タイヤの全部又は一部からなる加硫対象ゴム部材３を成形した中子組立体４を準備する成形工程と、中子組立体４を、スピンドル装置７から加硫金型５０へと搬送する搬送工程と、中子組立体４の加硫対象ゴム部材３を加硫金型５０を用いて加硫する加硫工程とを含み、搬送工程は、中子組立体４の加硫対象ゴム部材３の重量を求める重量調査工程をさらに含むタイヤの製造方法である。【選択図】 図１

Description

本発明は、剛性中子を用いてタイヤを製造する方法に関し、好ましくは、エアレスタイヤのトレッドリング等を精度良く製造しうる方法に関する。

近年、車両の荷重を、高圧空気の充填ではなく構造的要素で支持することができるエアレスタイヤが種々提案されている（例えば、下記特許文献１及び２参照）。エアレスタイヤは、空気入りタイヤのトレッド部に相当するトレッドリングと、車輌の車軸と結合されるハブと、トレッドリングとハブとの間を接続するエラストマーや樹脂等の弾性材料からなるスポークとを含んでいる。

前記トレッドリングは、空気入りタイヤの加硫時に一般的に使用される風船状のブラダー―ではなく、金属製の剛性中子を用いて作られる傾向がある。剛性中子は、例えば、成形すべきトレッドリングの内周面に一致する外周面を有する。

トレッドリングを製造するための一つの態様では、剛性中子は、予めスピンドル装置に装着され、その外周面に、帯状の未加硫のゴム材料の一端が貼り付けられる。スピンドル装置によって剛性中子はゆっくりと回転され、これにより、ゴム材料が剛性中子の外周面に円周方向に貼り付けられる。同様に、補強用の繊維材料なども貼り付けられる。これにより、剛性中子と、その外周面に形成されたトレッドリング用の加硫対象ゴム部材とからなる中子組立体が準備される。

この中子組立体は、スピンドル装置から外され、加硫金型へと搬送される。そして、中子組立体の前記加硫対象ゴム部材は、加硫金型を用いて加硫される。

特開２０１４−２１８１３２号公報 特開２０１６−７８６３号公報

ところで、空気入りタイヤの加硫時には、ブラダーで生タイヤを内側から押圧し、該生タイヤを金型へ十分に押し当てることができた。

しかしながら、上記のトレッドリングの製造方法では、中子組立体に成形された加硫対象ゴム部材の容積が、金型のキャビティの容積に予め関連付けられた所定の範囲内にない場合、種々の問題が生じる。

例えば、剛性中子上に成形された加硫対象ゴム部材の容積が、金型のキャビティに対して小さい場合、トレッドリング（ひいてはタイヤ）の真円性の低下や、加硫中に加硫対象ゴム部材に十分な圧力が作用しないことによるトレッドリングの成形不良が生じるおそれがある。逆に、中子組立体に成形された加硫対象ゴム部材の容積が、金型のキャビティに対して大きい場合、金型が完全に閉まりきらず、同様に、成形不良が生じるおそれがある。いずれにせよ、剛性中子上に成形された加硫対象ゴム部材の容積が適正に管理されていないと、精度良くトレッドリングを製造することができないという問題があった。

本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、その課題は、生産性を損ねることなく、剛性中子を用いて精度よくタイヤを製造しうる方法を提供することにある。

本発明は、スピンドル装置に装着された剛性中子の外側に、生タイヤの全部又は一部からなる加硫対象ゴム部材を成形した中子組立体を準備する成形工程と、前記中子組立体を、前記スピンドル装置から加硫金型へと搬送する搬送工程と、前記中子組立体の前記加硫対象ゴム部材を前記加硫金型を用いて加硫する加硫工程とを含み、前記搬送工程は、前記中子組立体の前記加硫対象ゴム部材の重量を求める重量調査工程をさらに含むタイヤの製造方法である。

本発明の他の態様では、前記搬送工程の中で、前記重量調査工程の後、前記加硫対象ゴム部材の重量が予め定められた範囲にあるか否かを判定する工程と、前記判定の結果が前記範囲外のときに、前記加硫対象ゴム部材から、ゴムの一部を除去するか、又は、ゴムを追加する重量調整工程とを行うことができる。

本発明の他の態様では、前記搬送工程は、前記中子組立体を載置可能な搬送台車を用いて行うことができ、前記重量調査工程は、前記搬送台車上で行われても良い。

本発明の他の態様では、前記重量調査工程は、前記中子組立体の重量を垂直方向に受ける秤で測定する工程と、前記中子組立体の重量から前記剛性中子の重量を差し引く工程とを含むことができる。

本発明の他の態様では、前記重量調査工程には、天秤棒を有する天秤が用いられ、前記天秤棒の第１端には前記中子組立体が固着されるとともに、前記天秤棒の第２端には、前記中子組立体の剛性中子の重量と釣り合うカウンターウエイトが取り付けられており、前記重量調査工程は、前記天秤棒の前記第１端に作用する重量を測定することができる。

本発明は、スピンドル装置に装着された剛性中子の外側に、生タイヤの全部又は一部からなる加硫対象ゴム部材を成形した中子組立体を準備する成形工程と、前記中子組立体を、前記スピンドル装置から加硫金型へと搬送する搬送工程と、前記中子組立体の前記加硫対象ゴム部材を前記加硫金型を用いて加硫する加硫工程とを含む。前記搬送工程は、前記中子組立体の前記加硫対象ゴム部材の重量を求める重量調査工程をさらに含む。

本発明によれば、搬送工程中に、中子組立体の加硫対象ゴム部材の重量を求めるため、重量に関連付けられる加硫対象ゴム部材の容積を管理することが可能になる。例えば、求められた加硫対象ゴム部材の重量に基づいて、前記加硫対象ゴム部材から、ゴムの一部を除去するか、又は、ゴムを追加する等の重量調整作業を行うことが可能になる。これにより、加硫前に、加硫対象ゴム部材の重量（即ち、容積）を正しく管理することが可能となり、ひいては成形不良を防止して精度よくゴム部材（ひいてはタイヤ）を製造することができる。

また、本発明は、搬送工程中に、中子組立体の加硫対象ゴム部材の重量を求めるものであるため、例えば、成形工程が完了すれば、直ちに、スピンドル装置から中子組立体を外すことで、スピンドル装置に、次に製造すべきタイヤ用の剛性中子を装着することが可能になる。従って、スピンドル装置が一つの剛性中子に占有される時間を削減することで、タイヤの製造に要するサイクルタイムを短縮させ、ひいては、生産性を向上させることができる。

以上のように、本発明によれば、生産性を損ねることなく、剛性中子を用いて精度よくタイヤを製造することができる。

本発明のタイヤの製造方法に用いられる製造装置の側面図である。 図１の製造装置の平面図である。 本実施形態の搬送工程及び重量調査工程の一例を示す側面図である。 本実施形態の加硫工程の一例を示す側面図である。 本実施形態の重量調査工程の他の例を示す概念図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１及び図２には、本実施形態のタイヤの製造方法を実施するための製造装置１の一例の側面図及び平面図が示される。本実施形態のタイヤの製造方法は、上述の装置１を使用して、例えば、成形工程、搬送工程及び加硫工程が行われる。各工程の内容は、次の通りである。

［成形工程］
成形工程は、図１に示されるように、剛性中子２の外側に、加硫対象ゴム部材３を成形する工程である。これにより、剛性中子２と加硫対象ゴム部材３とが一体化された中子組立体４が準備される。

剛性中子２は、製造すべき加硫対象ゴム部材３の内周面を成形するための外周面を具える。加硫対象ゴム部材３として、本実施形態では、エアレスタイヤに用いられるリング状のトレッドリングが示されている。これに対応し、剛性中子２は、例えば、円周方向に連続する円環状の外周面を具えている。本発明の他の態様では、加硫対象ゴム部材３は、トレッドリング以外の構成部品でも良いし、生タイヤそのものであっても良い。

剛性中子２は、例えば、金属材料で構成された複数のセグメント部材をタイヤ周方向に並べて組み立てることにより、円環状に構成される。一方、加硫対象ゴム部材３が剛性中子２上で加硫された後は、セグメント部材を分解することにより、加硫対象ゴム部材３は、容易にそれから取り外され得る。また、剛性中子２は、その軸方向の両側に、外方に突出した接続部５を具えている。この接続部５は、例えば、凹部を有し、これは、任意の２つの装置を接続するためのオス・メスタイプのワンタッチジョイントのメス側部材として構成される。

成形工程において、剛性中子２は、スピンドル装置７に装着されて用いられる。スピンドル装置７は、床面に設置されたフレーム８と、このフレーム８から水平方向に片持ち状に突出した支持軸９とを有する。

支持軸９の先端部には、剛性中子２の上記接続部５の一つと接続するための差込部１０を具える。この差込部１０は、剛性中子２の接続部５の凹部へ挿入されることで、剛性中子２と強固に連結される。即ち、差込部１０は、ワンタッチジョイントのオス側部材として構成されている。また、スピンドル装置７に装着された剛性中子２は、もう一方の接続部５を外方に露出させている。

スピンドル装置７は、さらに、電動モータ（図示省略）を具えている。この電動モータの回転は、支持軸９、さらには上記ワンタッチジョイントを介して、剛性中子２に伝達される。これにより、剛性中子２は、その軸心を実質的に水平に保持された状態で、軸心周りに回転することができる。

成形工程では、例えば、停止状態にある剛性中子２の外周面に、帯状の未加硫のゴム材料（図示せず）の一端が貼り付けられ、そこに固定される。次に、スピンドル装置７によって剛性中子２はゆっくりと回転される。これにより、ゴム材料は、剛性中子２の外周面に沿って円周方向に連続的かつ所定の長さで貼り付けられる。ゴム材料の形状に基づき、及び／又は、成形すべき加硫対象ゴム部材３の形状に基づき、ゴム材料は、２周以上巻き重ねらるか、又は、螺旋状に巻かれるよう剛性中子２の軸方向に移動させても良い。その後、ゴム材料に加え、補強用の繊維材料などが、さらに、貼り付けられても良い。以上の工程を経て、剛性中子２と、その外周面に形成されたトレッドリング用の加硫対象ゴム部材３とからなる中子組立体４が準備される。

［搬送工程］
搬送工程では、例えば、図３に示されるように、成形工程で得られた中子組立体４が、スピンドル装置７から取り外され、加硫金型５０へと搬送される。搬送工程は、種々の方法で行うことができる。例えば、スピンドル装置７から取り外された剛性中子２は、クレーンに吊り下げられた状態又は台車等に載置された状態で、加硫金型５０まで搬送され得る。本実施形態の搬送工程は、図１及び図２に示されるような搬送台車３０を用いて行われる。

搬送台車３０は、例えば、スピンドル装置７と加硫金型２０との間を往復走行可能に構成されている。好ましくは、搬送台車３０は、床面に敷設されたレールＲ上を走行可能に構成されている。他の態様では、搬送台車３０は、例えば床面に埋設された誘導線などに沿って自律走行しうる無人搬送車として構成されても良い。

搬送台車３０は、例えば、剛性中子２の軸方向両側に突出している接続部５を下方から支える治具３２を有する。治具３２は、剛性中子２（中子組立体４）を台車上面から浮かせた状態で保持することで、加硫対象ゴム部材３の変形を防止することができる。治具３２の構造等は、特に限定されないが、例えば、一対のＹ字状のフレーム材３２ａが採用可能である。また、中子組立体４をスピンドル装置７から搬送台車への載せ替える作業は、図示しない移載装置等を用いて行うことができる。

搬送台車３０は、治具３２に作用する重量を測定しうる秤３４と、表示装置３５と、秤３４で得られた情報を利用して所定の操作を行う制御装置３６とを有する。

秤３４は、搬送台車３０の上面に設けられている。本実施形態では、秤３４の上に、さらに、治具３２が設けられている。従って、中子組立体４を治具３２に載置することにより、中子組立体４の重量が秤３４によって測定される。好ましい態様では、治具３２は、秤３４が中子組立体４の重量を垂直方向で受け得るように構成されている。これにより、中子組立体の重量を偏りなく、計測することができる。

中子組立体４の重量は、表示装置３５に、例えば、数値で示されても良い。従って、本実施形態によれば、搬送工程中に、中子組立体４における加硫対象ゴム部材３の重量を求めるため、重量に関連付けられる加硫対象ゴム部材の容積を管理することができる。

制御装置３６には、秤３４で測定された中子組立体４の重量が入力される。制御装置３６は、この中子組立体４の重量から、既知の情報である剛性中子２の重量（風袋）を差し引く演算を行う。これにより、制御装置３６は、搬送中の中子組立体４において、剛性中子２の上に形成された加硫対象ゴム部材３のみの重量を求めることができる（重量調査工程）。この重量は、例えば、中子組立体４の重量とともに、又は、それに代わって、表示装置３５に数値で示されても良い。

さらに、制御装置３６は、上記重量調査工程の後、加硫対象ゴム部材３の単体の上記重量が予め定められた範囲にあるか否かを判定する。好ましい態様では、制御装置３６は、上記判定の結果が予め定められた範囲外であると判断したとき、制御装置３６は、加硫対象ゴム部材３が本来有すべき重量に対する過不足重量を演算する。そして、例えば、この過不足重量は、中子組立体４及び／又は加硫対象ゴム部材３の重量とともに、又は、それらに代わって、表示装置３５にリアルタイムで表示させることができる。

作業者は、表示装置３５に表示された過不足重量に基づいて、加硫対象ゴム部材３から、ゴムの一部を除去するか、又は、ゴムを追加する工程を行うことができる（重量調整工程）。これにより、加硫前に、加硫対象ゴム部材３の重量（即ち、容積）を正しく管理することが可能となり、ひいては、成形不良を防止して精度よく製造することができる。

好ましい態様では、例えば、図２に示されるように、搬送台車３０が走行する搬送経路中に、重量調整工程を能率的に行うための作業ステーション４０が設けられることが望ましい。この作業ステーション４０には、複数種類の単位重量を有する追加のゴム材料４２が予め準備されていることが望ましい。作業者は、表示装置３５に表示されている過不足重量を確認し、それに見合った重量となるように１乃至複数のゴム材料４２を追加することができる。

作業ステーションに準備されているゴム材料は、加硫対象ゴム部材３の最外周に配されているゴムと同じ配合のゴム材料とされるのが望ましい。これにより、追加のゴム材料を、加硫対象ゴム部材３をその外周面に貼り付けることで、その重量調節を簡単に行う事ができる。また、追加されるゴム材料４２は、追加の貼り付け作業を能率化するために、例えば、０．５〜２．０mm程度の小さい厚さを有するゴムシートとして形成されるのが望ましい。また、追加されるゴム材料４２は、例えば、５mm以上かつ加硫対象ゴム部材３のタイヤ軸方向の幅以下の幅を有することが望ましい。

追加のゴム材料が加硫対象ゴム部材３に貼り付けられることにより、加硫対象ゴム部材の重量が変化し、これは、秤３４で測定される。制御装置３６は、加硫対象ゴム部材３の重量が、予め定められた範囲にあると判断した場合には、その旨を表示装置３５に表示させて、作業者に知らせることができる。同様に、加硫対象ゴム部材３の重量が、予め定められた範囲を超えている場合、作業者は、加硫対象ゴム部材３から過重量に相当するゴム材料を除去する。この作業は、表示装置３５を介して、加硫対象ゴム部材３が適正重量になるまで繰り返される。

以上のように、搬送工程中に、中子組立体４の加硫対象ゴム部材３の重量を求めるものであるため、例えば、成形工程が完了すれば、直ちに、スピンドル装置７から中子組立体を外すことで、スピンドル装置７に、次に製造すべきタイヤ用の剛性中子２を装着することが可能になる。従って、スピンドル装置７が一つの剛性中子２に占有される時間を削減することで、タイヤの製造に要するサイクルタイムを短縮させ、ひいては、生産性を向上させることができる。

［加硫工程］
加硫工程は、図４に示されるように、中子組立体４の前記加硫対象ゴム部材３を加硫金型５０を用いて加硫する工程である。加硫金型５０は、例えば、上型５２と下型５４とを含む分割型で構成されている。上型５２は、図示しないアクチュエータによって、下型５４に対して、相対的に上下に移動することができる。例えば、上型５２を上方に移動させた状態（図１参照）で、中子組立体４が下型５４にセットされる。その後、上型５２を下方に移動させることにより、上型５２と下型５４とが閉じられる。この状態では、剛性中子２と加硫金型５０との間に、加硫対象ゴム部材３を成形するためのキャビティＣが形成される。また、剛性中子２及び加硫金型５０は加熱され、加硫対象ゴム部材３を加硫成形することができる。

加硫工程を終えると、上型５２が下型５４に対して、相対的に上昇し、加硫成形された加硫対象ゴム部材３が剛性中子２とともに、下型５４から取り出される。そして、剛性中子２を分解することにより、精度よく加硫成形された加硫対象ゴム部材３を得ることができる。本実施形態では、このゴム部材（トレッドリング）に、ハブやスポークが一体化されてエアレスタイヤが製造される。

［他の実施形態］
本発明は、種々の態様に変更して実施することができる。例えば、上記実施形態では、秤３４には、中子組立体４の全重量が載せられる態様を示した。通常、剛性中子２の重量は１００kgfを超えるため、秤３４もそれなりに大型化かつ効果なものが必要とされる。一方で、本来的に求めたい加硫対象ゴム部材３の重量は、エアレスタイヤのトレッドリングの場合、数kg程度である。このような状況では、天秤棒を用いて、加硫対象ゴム部材３のみの重量を、秤３４に負荷することが望ましい。

図５には、上記コンセプトを示す概念図が示されている。この実施形態では、天秤棒６２を有する天秤６０が用いられている。天秤棒６２の第１端６４には中子組立体４が固着されるとともに、天秤棒６２の第２端６６には、中子組立体４の剛性中子２の重量と釣り合うカウンターウエイト６８が取り付けられている。そして、天秤棒６２の前記第１端６４に作用する重量が、秤３４によって測定される。このような実施形態によれば、秤３４は、本来的に求めたい加硫対象ゴム部材３の重量のみが負荷されるので、小型かつ安価な秤３４を使用することができる。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。例えば、本発明は、空気入りタイヤの製造方法として実施されても良い。

実施例として、上記実施形態に基づいてエアレスタイヤ（１１５／９０−１３インチ相当）用のトレッドリングを１００本試作した。また、比較例として、上記重量調査工程を行わずに、同サイズのトレッドリングを測定した。トレッドリングの目標重量は４．８kgfとされており、その重量から±４０ｇｆ内のものを合格、それ以外を不良とした。その結果、実施例の不良品発生率は0％で、比較例は、15％であった。また、実施例のサイクルタイムは、比較例に比べて5％短縮することができた。

１ タイヤの製造装置
２ 剛性中子
３ 加硫対象ゴム部材
４ 中子組立体
７ スピンドル装置
３０ 搬送台車
３２ 治具
３４ 秤
３５ 表示装置
３６ 制御装置
４０ 作業ステーション
５０ 加硫金型
６０ 天秤
６２ 天秤棒
６４ 第１端
６６ 第２端
６８ カウンターウエイト

Claims (5)

1. スピンドル装置に装着された剛性中子の外側に、生タイヤの全部又は一部からなる加硫対象ゴム部材を成形した中子組立体を準備する成形工程と、
   前記中子組立体を、前記スピンドル装置から加硫金型へと搬送する搬送工程と、
   前記中子組立体の前記加硫対象ゴム部材を前記加硫金型を用いて加硫する加硫工程とを含み、
   前記搬送工程は、前記中子組立体の前記加硫対象ゴム部材の重量を求める重量調査工程をさらに含むタイヤの製造方法。
2. 前記搬送工程の中で、
   前記重量調査工程の後、前記加硫対象ゴム部材の重量が予め定められた範囲にあるか否かを判定する工程と、
   前記判定の結果が前記範囲外のときに、前記加硫対象ゴム部材から、ゴムの一部を除去するか、又は、ゴムを追加する重量調整工程とが行われる請求項１記載のタイヤの製造方法。
3. 前記搬送工程は、前記中子組立体を載置可能な搬送台車を用いて行われ、
   前記重量調査工程が、前記搬送台車上で行われる請求項１又は２記載のタイヤの製造方法。
4. 前記重量調査工程は、前記中子組立体の重量を垂直方向に受ける秤で測定する工程と、前記中子組立体の重量から前記剛性中子の重量を差し引く工程とを含む請求項１乃至３のいずれかに記載のタイヤの製造方法。
5. 前記重量調査工程には、天秤棒を有する天秤が用いられ、
   前記天秤棒の第１端には前記中子組立体が固着されるとともに、前記天秤棒の第２端には、前記中子組立体の剛性中子の重量と釣り合うカウンターウエイトが取り付けられており、
   前記重量調査工程は、前記天秤棒の前記第１端に作用する重量を測定する請求項１乃至３のいずれかに記載のタイヤの製造方法。

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