JP3457489B2 - 未加硫ゴム加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁誘導加熱を利
用して未加硫ゴムを加熱する未加硫ゴム加熱装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、タイヤや免振部材等に使用され
る加硫ゴム成形品は、未加硫ゴムをモールド内に装填し
た後、架橋構造のゴム組織となるように、蒸気等の加熱
媒体により加熱して加硫成形されるようになっている
が、近年においては、高効率で未加硫ゴムを加熱可能な
電磁誘導加熱による加硫成形が注目されている。

【０００３】従来の電磁誘導加熱による加硫成形は、鉄
等の磁性材料によりモールドを形成すると共に、このモ
ールドの周囲に環状の誘導コイルを配置し（図２参
照）、モールド内に未加硫ゴムを装填した後、誘導コイ
ルに高周波の交流電流を通電してモールドの周囲に磁界
を生成させる。そして、この磁界によりモールドに渦電
流を発生させてモールドを加熱することによって、モー
ルド内の未加硫ゴムを加熱し、この電磁誘導加熱による
加熱のみで未加硫ゴムを加硫成形したり、或いは蒸気等
の加熱媒体による加熱を加えて加硫成形するようになっ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、設備コスト等を低減するため、一つの誘
導コイルを用いて各種サイズの加硫ゴム成形品を製造し
ようとすると、小さなサイズの加硫ゴム成形品を製造す
る際に加熱効率が低下するという問題がある。

【０００５】即ち、環状の誘導コイルは、モールドの周
囲に配置されており、各種サイズの加硫ゴム成形品に対
応させようとすると、最大径のモールドに対応した径に
設定する必要がある。ところが、電磁誘導加熱は、誘導
コイルにより生成された磁界の磁束密度に比例して加熱
効率が増減するものであり、磁束密度は、誘導コイルか
ら離れる程低下するという性質を有している。従って、
最大径のモールドを用いて加硫成形する場合には、モー
ルドが誘導コイルに近接しているため、大きな磁束密度
により高い加熱効率を得ることができるが、小さな径の
モールドを用いて加硫成形する場合には、モールドが誘
導コイルから離隔するため、磁束密度の減少により加熱
効率が低下することになる。これにより、従来の構成で
は、小さなサイズの加硫ゴム成形品を製造する際に、未
加硫ゴムを効率良く加熱することができないものとなっ
ている。

【０００６】従って、本発明は、各種サイズの加硫ゴム
成形品を一つの誘導コイルを用いて効率良く加熱して製
造することができる未加硫ゴム加熱装置を提供しようと
するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、環状に形成された誘導コイルの
内周側に誘導加熱体および未加硫ゴムを配置し、該誘導
加熱体を前記誘導コイルによる磁界により電磁誘導加熱
することによって、前記未加硫ゴムを加熱する未加硫ゴ
ム加熱装置において、前記誘導コイルの少なくとも一部
を外周側から内周側にかけて包囲しながら前記誘導加熱
体に近接した位置で開放端を有するように形成し、前記
誘導コイルの周囲に発生した磁界を渦電流を生じること
なく収集して前記開放端から発生させる磁界移転手段を
備えたことを特徴としている。これにより、磁界移転手
段が誘導コイルの周囲に発生した磁界を収集し、誘導加
熱体に近接した開放端から磁界を発生させるため、誘導
コイルと誘導加熱体とが離隔していても、誘導加熱体が
強度の磁界により電磁誘導加熱されることになる。従っ
て、多様なサイズの未加硫ゴムを加熱するように、未加
硫ゴムのサイズに対応して誘導加熱体のサイズを変更し
ても、磁界移転手段により強度の磁界を常に誘導加熱体
に印加して電磁誘導加熱することができるため、各種サ
イズの未加硫ゴムを効率良く加熱することができる。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１記載の未加硫
ゴム加熱装置であって、前記磁界移転手段は、珪素鋼板
を積層して形成した積層部材を、これら各珪素鋼板が磁
界方向に平行となるように有していることを特徴として
いる。これにより、一般的な材料である珪素鋼板を用い
て積層部材を形成することができるため、磁界移転手段
を容易に得ることができる。そして、誘導コイルによる
磁界を効率良く収集して開放端から発生させることがで
きる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１ないし
図３に基づいて以下に説明する。本実施形態に係る未加
硫ゴム加熱装置は、図１および図２に示すように、モー
ルド１３内に装填された免振部材１２を上下方向に押圧
する加圧装置１０と、免振部材１２を加熱する電磁誘導
加熱装置１１とを有している。加圧装置１０は、内部が
開口された枠型フレーム１を有している。枠型フレーム
１は、複数枚の枠板２…を積層してボルト３…で締結す
ることにより形成されており、枠板２…の積層数を調整
することによって、所望の応力や歪み量を容易に得るこ
とができるようになっている。

【００１０】上記の枠型フレーム１の内部には、図１に
示すように、スペーサ部材４が上面に設けられており、
スペーサ部材４の下端には、プラテンサポート５を介し
て上部プラテン６が設けられている。また、上部プラテ
ン６の下方には、上部プラテン６と同様に中空部７ａを
有した下部プラテン７が配置されている。そして、これ
らの上部および下部プラテン６・７の中空部６ａ・７ａ
には、図示しない熱供給源が接続されており、熱供給源
は、蒸気等の加熱媒体を中空部６ａ・７ａに供給するこ
とによって、上部および下部プラテン６・７を所定温度
以上に昇温させるようになっている。

【００１１】上記の下部プラテン７は、プラテンサポー
ト８を介して油圧等の流体圧を利用した加圧シリンダ９
に支持されている。加圧シリンダ９は、軸心が鉛直方向
に設定された加圧ロッド９ａを有しており、加圧ロッド
９ａを進退移動させることによって、下部プラテン７を
昇降させるようになっている。これらの上部プラテン６
および下部プラテン７の間には、モールド１３および免
振部材１２が搬入されるようになっている。モールド１
３は、免振部材１２の側周面に当接するように筒形状に
一体的に形成されている。そして、このモールド１３内
には、中空部１３ａが形成されており、中空部１３ａに
は、加硫成形時において上述の図示しない熱供給源が接
続されるようになっている。これにより、モールド１３
は、熱供給源から蒸気等の加熱媒体が中空部１３ａに供
給されることによって、所定温度以上に加熱されるよう
になっている。また、モールド１３は、ＳＵＳ３０４等
の非磁性体を用いて形成されており、モールド１３内に
おいて磁界を良好に生成させるようになっている。尚、
モールド１３は、複数個に分割された半円形状や円弧形
状の割モールドであっても良いし、免振部材１２の全体
を完全に覆うように形成されていても良い。

【００１２】上記のモールド１３内に装填される免振部
材１２は、円柱形状の未加硫ゴムからなるゴム体１４を
有している。ゴム体１４の内部には、鉄板等の磁性体か
らなる誘導加熱板１５…が所定間隔をおいて上下方向に
積層されながら水平配置されている。また、ゴム体１４
の上面および下面には、誘導加熱板１５と同様に磁性体
からなるフランジ板１６ａ・１６ｂが接合されており、
これらのフランジ板１６ａ・１６ｂおよび誘導加熱板１
５…は、電磁誘導により加熱されることによって、ゴム
体１４を上下面および内部から加熱するようになってい
る。

【００１３】尚、免振部材１２は、誘導加熱板１５がゴ
ム体１４に完全に埋設された構成であっても良いし、誘
導加熱板１５の側周面の一部または全部がゴム体１４か
ら露出された構成であっても良い。そして、誘導加熱板
１５…がゴム体１４に完全に埋設された構成であれば、
一回の加硫成形により誘導加熱板１５…を十分に防錆し
た加硫ゴム成形品とすることできる。一方、誘導加熱板
１５の側周面の一部または全部がゴム体１４から露出さ
れた構成であれば、モールド１３に当接した誘導加熱板
１５…を介してゴム体１４を一層効率良く加熱すること
ができると共に、冷却時において誘導加熱板１５…を介
して放熱させることにより効率良く冷却することができ
る。

【００１４】上記の誘導加熱板１５…およびフランジ板
１６ａ・１６ｂに対する加熱は、図２に示すように、モ
ールド１３の周囲に配置された電磁誘導加熱装置１１に
より行われるようになっている。電磁誘導加熱装置１１
は、環状の誘導コイル１７と、誘導コイル１７を空気や
水により強制冷却する図示しない冷却装置と、誘導コイ
ル１７から外周方向に均等配置された６台の磁界移転装
置１８…とを有している。誘導コイル１７には、図示し
ない交流発生器が接続されており、交流発生器は、１ｋ
Hz以下の低周波から数１０ｋHzの高周波までの任意の周
波数で交流電流を誘導コイル１７に通電し、誘導コイル
１７の周囲に任意の強度の磁界を発生させるようになっ
ている。

【００１５】一方、誘導コイル１７の外周方向に配置さ
れた磁界移転装置１８は、図３に示すように、支持台１
９と積層部材２０とを有しており、積層部材２０は、モ
ールド１３方向に進退移動可能にされている。積層部材
２０は、コ字形状に形成された０．１ｍｍ厚程度の珪素
鋼板２１…を樹脂で接合しながら積層することにより形
成されており、上面部２０ａと、下面部２０ｂと、これ
ら両部２０ａ・２０ｂを連結する連結部２０ｃとからな
っている。積層部材２０は、各珪素鋼板２１の板面が磁
界方向に対して平行となるように設定されていると共
に、上面部２０ａおよび下面部２０ｂ間に誘導コイル１
７を位置させ、これら両部２０ａ・２０ｂの開放端が誘
導コイル１７の内周側（モールド１３方向）に位置する
ように設定されている。これにより、積層部材２０は、
誘導コイル１７を外周側から内周側にかけて包囲するこ
とによって、誘導コイル１７の周囲に生じた磁界を各部
２０ａ〜２０ｃにおいて渦電流を生じることなく収集
し、上面部２０ａおよび下面部２０ｂの開放端から再度
発生させ、モールド１３に近接した位置において強度の
磁界を発生させるようになっている。尚、積層部材２０
における上面部２０ａおよび下面部２０ｂの開放端の間
隔は、免振部材１２の高さに略等しい距離に設定されて
いることが望ましい。

【００１６】上記のように磁界を発生させる誘導コイル
１７は、図２に示すように、左右一対に設けられた支持
レール２２・２２により支持されている。これらの支持
レール２２・２２間には、モールド１３を支持しながら
移動させる搬送機構２３が並設されており、支持レール
２２・２２および搬送機構２３は、加圧装置１０と、モ
ールド１３の周囲に誘導コイル１７をセットするコイル
着脱装置２４とを結ぶように敷設されている。そして、
搬送装置２３および支持レール２２・２２は、モールド
１３と誘導コイル１７とを等速度で移動させることによ
って、加圧装置１０に対して誘導コイル１７とモールド
１３とを一定の形態で搬入および搬出するようになって
いる。

【００１７】上記の磁界移転装置１８や加圧装置１０等
の各機器は、図示しない制御装置に接続されている。制
御装置は、免振部材１２の仕様に対応した加熱パターン
（誘導コイル１７への通電量、通電周波数、蒸気温度
等）や、免振部材１２が装填されるモールド１３のサイ
ズ（モールド径、モールド高さ）等の各種の加熱情報デ
ータを記憶している。そして、制御装置は、免振部材１
２の品種データが入力されたときに、この品種データと
加熱情報データとに基づいて積層部材２０の進出量を求
めると共に加熱パターンを求め、免振部材１２を加熱し
て加硫成形するようになっている。

【００１８】上記の構成において、未加硫ゴム加熱装置
の動作について説明する。尚、以降の説明においては、
免振部材１２（モールド１３）の高さが一定の品種につ
いて加硫成形する場合を想定し、免振部材１２（モール
ド１３）の高さを変更するときには、この高さに対応し
たサイズ（高さ）の積層部材２０を支持台１９に載置し
直すものとする。

【００１９】先ず、図示しない制御装置に操作電源が投
入されると、初期設定動作を行うことによって、磁界移
転装置１８に対して積層部材２０を最後部まで後退させ
ると共に、モールド１３をコイル着脱装置２４から加圧
装置１０に搬入させるように、搬送機構２３の経路中に
位置する磁界移転装置１８を搬送機構２３よりも下方に
下降させる。また、コイル着脱装置２４に対して誘導コ
イル１７を最上部の退避位置まで上昇させる。

【００２０】次に、加硫成形を行う免振部材１２の品種
データが図示しない制御装置に入力されると、制御装置
は、この品種データと加熱情報データとを突き合わせ処
理する。そして、今回の加硫成形に使用されるモールド
１３のモールド径から積層部材２０の進出量を求めると
共に、品種データに対応する加熱パターン（誘導コイル
１７への通電量、通電周波数、蒸気温度等）を読み出
す。

【００２１】この後、免振部材１２を装填されたモール
ド１３が搬送装置等によりコイル着脱装置２４に到達し
たことを確認した後、誘導コイル１７を下降させて支持
レール２２・２２に載置することによって、モールド１
３の周囲に誘導コイル１７を位置させる。この誘導コイ
ル１７のセットが完了すると、搬送機構２３および支持
レール２２を作動させることによって、モールド１３と
誘導コイル１７とを等速度で加圧装置１０方向に移動さ
せる。そして、モールド１３および誘導コイル１７が加
圧装置１０に到達すると、図１に示すように、加圧シリ
ンダ９に対して加圧ロッド９ａを進出させることによっ
て、モールド１３および免振部材１２を下部プラテン７
および上部プラテン６により挟持して押圧する。

【００２２】また、搬送機構２３の経路中に存在する磁
界移転装置１８を他の磁界移転装置１８…と同一の高さ
まで上昇させた後、予め求めておいた進出量となるよう
に、全ての磁界移転装置１８…に対して積層部材２０…
を進出させ、積層部材２０…の開放端をモールド１３の
側周面に近接させる。

【００２３】この後、上部プラテン６、下部プラテン
７、およびモールド１３に蒸気等の加熱媒体を供給して
加熱すると共に、誘導コイル１７に対して所定の周波数
で交流電流を通電し、誘導コイル１７の周囲に磁界を発
生させる。この際、図２に示すように、誘導コイル１７
は、６台の積層部材２０…に一部（６か所）を包囲され
ており、各積層部材２０は、誘導コイル１７の周囲に生
じた磁界を各部２０ａ〜２０ｃにおいて収集し、上面部
２０ａおよび下面部２０ｂの開放端から再度発生させる
ことになる。従って、モールド１３に近接した位置にお
いて強度の磁界が発生し、この磁界は、モールド１３が
非磁性体で形成されているため、内部の免振部材１２に
おいても略同様の強度で生じることになる。

【００２４】免振部材１２に発生した磁界は、図１に示
すように、免振部材１２におけるゴム体１４の上面およ
び下面に接合されたフランジ板１６ａ・１６ｂおよびゴ
ム体１４中に埋設された誘導加熱板１５…に渦電流を発
生させて加熱する。そして、このフランジ板１６ａ・１
６ｂおよび誘導加熱板１５…の加熱によりゴム体１４を
上下面および内部から加熱し、さらに、上部プラテン
６、下部プラテン７、およびモールド１３によりゴム体
１４への加熱を促進することによって、ゴム体１４を外
部および内部から加熱して加硫成形することになる。

【００２５】この後、免振部材１２の加硫成形が完了す
ると、磁界移転装置１８に対して積層部材２０を後退さ
せると共に、搬送機構２３の経路中に存在する磁界移転
装置１８を下降させる。そして、モールド１３を誘導コ
イル１７と共に加圧装置１０から搬出してコイル着脱装
置２４に移送し、コイル着脱装置２４において誘導コイ
ル１７を上昇させた後、モールド１３を加硫済みの免振
部材１２と共に冷却工程等の次工程に搬送する。

【００２６】以上のように、本実施形態の未加硫ゴム加
熱装置は、環状に形成された誘導コイル１７の内周側に
誘導加熱板１５（誘導加熱体）およびゴム体１４（未加
硫ゴム）を配置し、誘導加熱板１５を誘導コイル１７に
よる磁界により電磁誘導加熱することによって、ゴム体
１４を加熱するものであり、誘導コイル１７の外周側か
ら内周側にかけて包囲しながらゴム体１４に近接した位
置で開放端を有するように形成することによって、誘導
コイル１７の周囲に発生した磁界を収集して開放端から
発生させる磁界移転装置１８（磁界移転手段）を備えた
構成にされている。

【００２７】尚、本実施形態における磁界移転装置１８
は、積層部材２０を所定幅に形成することによって、誘
導コイル１７の一部を包囲する構成にされているが、こ
れに限定されることはなく、積層部材２０を環形状や半
円形状に形成することによって、誘導コイル１７の全周
を包囲する構成にされていても良い。

【００２８】これにより、磁界移転装置１８が誘導コイ
ル１７の周囲に発生した磁界を収集し、誘導加熱板１５
に近接した開放端から磁界を発生させるため、誘導コイ
ル１７と誘導加熱板１５とが離隔していても、誘導加熱
板１５が強度の磁界により電磁誘導加熱されることにな
る。従って、ゴム体１４のサイズに対応して誘導加熱板
１５のサイズを変更しても、磁界移転装置１８により強
度の磁界を誘導加熱板１５に印加して電磁誘導加熱する
ことができるため、多様なサイズのゴム体１４を効率良
く加熱することができる。

【００２９】また、本実施形態における磁界移転装置１
８は、珪素鋼板２１を積層して形成した積層部材２０
を、これら各珪素鋼板２１が磁界方向に平行となるよう
に有した構成にされている。これにより、一般的な材料
である珪素鋼板２１を用いて積層部材２０を形成するこ
とによって、磁界移転装置１８を容易に得ることができ
る。そして、誘導コイル１７による磁界を効率良く収集
して開放端から発生させることができる。

【００３０】尚、本実施形態における未加硫ゴム加熱装
置は、免振部材１２を加硫成形する用途に用いられてい
るが、これに限定されることはなく、タイヤを加硫成形
する用途に用いられても良いし、さらには、これらの免
振部材１２やタイヤを加硫成形前に予備加熱する用途に
用いられても良い。また、誘導加熱板１５等を備えない
タイヤを加熱する用途においては、モールド１３を磁性
体で形成し、このモールド１３を電磁誘導加熱すること
により加熱する構成にされていることが望ましい。

【００３１】また、本実施形態においては、積層部材２
０を珪素鋼板２１により形成しているが、これに限定さ
れることはなく、例えばいわゆる非晶質構造のアモルフ
ァスリボン等の板材を積層することによっても形成する
ことができる。また、珪素鋼板２１の表面には、渦電流
を抑えるため、Ｓｉ系樹脂、テフロン等の電気絶縁被膜
が施されている。

【００３２】

【発明の効果】請求項１の発明は、環状に形成された誘
導コイルの内周側に誘導加熱体および未加硫ゴムを配置
し、該誘導加熱体を前記誘導コイルによる磁界により電
磁誘導加熱することによって、前記未加硫ゴムを加熱す
る未加硫ゴム加熱装置において、前記誘導コイルの少な
くとも一部を外周側から内周側にかけて包囲しながら前
記誘導加熱体に近接した位置で開放端を有するように形
成し、前記誘導コイルの周囲に発生した磁界を渦電流を
生じることなく収集して前記開放端から発生させる磁界
移転手段を備えた構成である。これにより、磁界移転手
段が誘導コイルの周囲に発生した磁界を収集し、誘導加
熱体に近接した開放端から磁界を発生させるため、誘導
コイルと誘導加熱体とが離隔していても、誘導加熱体が
強度の磁界により電磁誘導加熱されることになる。従っ
て、多様なサイズの未加硫ゴムを加熱するため、誘導加
熱体のサイズを変更しても、磁界移転手段からの強度の
磁界により誘導加熱体を常に電磁誘導加熱することがで
きるため、未加硫ゴムを効率良く加熱することができる
という効果を奏する。

【００３３】請求項２の発明は、請求項１記載の未加硫
ゴム加熱装置であって、前記磁界移転手段は、珪素鋼板
を積層して形成した積層部材を、これら各珪素鋼板が磁
界方向に平行となるように有している構成である。これ
により、一般的な材料である珪素鋼板を用いて積層部材
を形成することができるため、磁界移転手段を容易に得
ることができる。そして、誘導コイルによる磁界を効率
良く収集して開放端から発生させることができるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】未加硫ゴム加熱装置の正面図である。

【図２】未加硫ゴム加熱装置の平面図である。

【図３】磁界移転装置の動作状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 枠型フレーム ２ 枠板 ３ ボルト ４ スペーサ部材 ５ プラテンサポート ６ 上部プラテン ７ 下部プラテン ８ プラテンサポート ９ 加圧シリンダ １０ 加圧装置 １１ 電磁誘導加熱装置 １２ 免振部材 １３ モールド １４ ゴム体 １５ 誘導加熱板 １６ａ・１６ｂ フランジ板 １７ 誘導コイル １８ 磁界移転装置 １９ 支持台 ２０ 積層部材 ２１ 珪素鋼板 ２２ 支持レール ２３ 搬送機構 ２４ コイル着脱装置

フロントページの続き (72)発明者 福元 裕彦 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所 神戸総合技術研 究所内 (72)発明者 嬉野 夏四郎 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所 高砂製作所内 (72)発明者 足立 成人 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所 高砂製作所内 (72)発明者 佐藤 隆之 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所 高砂製作所内 (56)参考文献 特開 昭59−25194（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−7193（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 35/02 - 35/14 B29C 33/02 - 33/08 B29C 43/52

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 環状に形成された誘導コイルの内周側に
   誘導加熱体および未加硫ゴムを配置し、該誘導加熱体を
   前記誘導コイルによる磁界により電磁誘導加熱すること
   によって、前記未加硫ゴムを加熱する未加硫ゴム加熱装
   置において、 前記誘導コイルの少なくとも一部を外周側から内周側に
   かけて包囲しながら前記誘導加熱体に近接した位置で開
   放端を有するように形成し、前記誘導コイルの周囲に発
   生した磁界を渦電流を生じることなく収集して前記開放
   端から発生させる磁界移転手段を備えたことを特徴とす
   る未加硫ゴム加熱装置。
2. 【請求項２】 前記磁界移転手段は、珪素鋼板を積層し
   て形成した積層部材を、これら各珪素鋼板が磁界方向に
   平行となるように有していることを特徴とする請求項１
   記載の未加硫ゴム加熱装置。