JP4217590B2 - タイヤ成形用金型に用いるピース金型の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ成形用金型を複数に分割した形状となっており、複数を組み立てることによりタイヤ成形用金型となるピース金型の製造方法に関し、特に、鋳造によってピース金型を製造する製造方法に関する。

タイヤ成形用金型は、複数に分割されたピース金型を組み付けることにより形成されており、タイヤ形状を幅方向に２分割することにより構成される上下分割型（２ピースモールド）と、半径方向（円周方向）に７〜１３程度に分割することにより構成される上下一体型（セクショナルモールド）との２種類のタイヤ成形用金型が使用されている。

このようなタイヤ成形用金型においては、鋭い角を有した凹ブロック形状部分やサイプブレードなどの薄肉凸形状部分を多数有していることから、機械加工による製造が不向きであり、このため、鋳造によって製造されている。鋳造においては、崩壊性を有した崩壊性鋳型を用いて低圧鋳造、重力鋳造等によりアルミニウム合金の鋳物を作製する石膏鋳造法または鋼材等の非崩壊性の鋳型を用い、加圧鋳造してアルミニウム合金の鋳物や鉄、鋼材の鋳物を作製するダイキャスト法が行われている。

図６６は、石膏鋳造法によって２ピースモールドを作製する手順を示す。まず、（ａ）に示すように石膏、樹脂などを用いてタイヤの原型（マスターモデル）１を機械加工で作製し、（ｂ）で示すようにシリコーンゴムなどによって原型１を反転したゴム型２を作製する。そして、（ｃ）で示すようにゴム型２を上下に分割した鋳型３を石膏によって反転作製し、この鋳型３を焼成乾燥した後、（ｄ）で示すように複数角度で切断し、（ｅ）で示すように組み立ててリング状の鋳型４とする。そして、（ｆ）で示すように、この鋳型４を鋳枠５で囲み、鋳枠５内にアルミニウム合金等の合金溶湯６を充填して鋳造することにより鋳物とし、この鋳物に対して不要部分の除去のための機械加工を行い、その後、（ｇ）で示すように型合わせを行ってタイヤ成形用金型８とする。（ｇ）において、符号７は、タイヤ成形用金型を構成する複数のピース金型である。このピース金型７は、後述する図６９に示すように、バックモールド９を用いることによりリング状に組み立てられ、この組み立てによってタイヤ成形用金型８が形成されるものである。

図６７は、石膏鋳造法によってセクショナルモールドを作製する手順を示し、図６６と同様に、（ａ）で示すタイヤの原型１を反転した（ｂ）のゴム型２を作製した後、（ｃ）及び（ｄ）で示すように石膏によって鋳型３を作製し、（ｅ）で示すように組み立てて鋳型４とする。その後は、図６６と同様に、アルミニウム合金等の鋳造金属による鋳造を行い、鋳物を型合わせして（ｆ）で示すタイヤ成形用金型８とする。（ｆ）において、符号７は図６６と同様に、タイヤ成形用金型８を構成するピース金型である。

これらに対し、図６８は鋼材等の非崩壊性の鋳型を用いたダイキャスト法の製造工程を示す。

まず、（ａ）で示すように、鋼材を機械加工することにより、鋳型とするための原型（ダイキャスト型）１１を作製する。次に、このダイキャスト型１１を鋳枠１２で囲み、鋳枠１２の下端にシリンダ１３を連結し、シリンダ１３を駆動してアルミニウム合金等からなる溶湯１４を鋳枠１２内に加圧注湯することにより、（ｃ）で示すピース鋳物１５を必要ピース数分、鋳造する。この鋳造後にピース鋳物１５を脱型し、不要部分を除去するための機械加工を施す。（ｃ）において、符号１５ａは、目的の形状であり、この形状に沿った機械加工を行って図６６、図６７に相当するピース金型７を作製する。

図６９は、以上の方法によって作製された複数のピース７を周方向で隣接するように組み付けた状態であり、（ａ）はセクショナルモールドの場合、（ｂ）は２ピースモールドの場合を示す。いずれにおいても、外側のバックモールド９に複数のピース金型７を取り付けてリング状に組み付けることによりタイヤ成形用金型８とする。この場合、それぞれのピース７は、タイヤにトレッドパターン等の意匠を形成するための成形面７ａが内面に位置するように配置される。

石膏鋳造法では、石膏鋳型の段階での鋳型組立て，形状修正が可能なため、タイヤ成形用金型の最終形状レベルの継ぎ目のない一体鋳物を寸法精度高く製作できるメリットがある。また、石膏鋳造法の場合、２Ｐモールドで２リング、セクショナルモールドで１リングで、１セット分の金型の鋳造を完結させることができるのに対し、ダイキャスト法では多数回（通常５０〜２００回）に分けて鋳造しなければ、１セット分の鋳造が完結しない。このため、リング鋳物としての寸法精度を比較した場合、石膏鋳造品は１リング内での各部の寸法バラツキが小さいが、ダイキャスト品は、鋳造回数分のバラツキの影響が現われてくる可能性がある。さらに、ダイキャスト法はタイヤの骨部等のアンダーカット形状を付与することが不可能であるのに対して、石膏鋳造法は崩壊性鋳型であるためアンダーカット形状に対しても自由度高く対応することができる。

一方、鋳物の凝固形態から考察すると、石膏鋳造法では、石膏鋳型が断熱材であるため、溶湯の凝固が鋳物の背面側から意匠面側に向かって進行する。このため、重要な意匠面側に鋳造欠陥が発生し易いデメリットがあるのに対し、ダイキャスト法は、意匠面側からも凝固が進行するため、鋳造欠陥が発生しにくいメリットがある。また、同じ理由から、ダイキャスト品の方が、鋳物強度特性が高くなるメリットもある。

鋳物製作コストの比較では、数千個以上の同一鋳物を製作する場合は、ダイキャスト法がコスト的にメリットがあるが、タイヤ成形用金型スペックでは、このような状況は発生しにくい。従って、鋳型製作コストが安価な石膏鋳造法の方が有利である。また、石膏鋳造法の方が、完成形態に近い鋳物を製作できることから、後加工コストを低く抑えることも可能である。

以上のことから、鋳造欠陥対策に高度な技術を必要とするが、コストメリットが高く、必要とされる任意の形状に自由度高く対応できるのが石膏鋳造法であり、比較的簡単に良質の鋳物を作製できるが、コストメリットが低く、形状的にもアンダーカット形状に対応できない制約を有するのがダイキャスト法である。

本発明は、以上の状況に基づいてなされたものであり、ダイキャスト法以外の鋳造法を用いてもタイヤ成形用金型のピース金型を効率良く作製することが可能なピース金型の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１の発明のタイヤ成形用金型に用いるピース金型の製造方法は、意匠面を円周方向または幅方向に分割した形状となっており、複数を組み立てることによりタイヤ成形用金型を形成するピース金型を鋳造により製造する方法であって、前記ピース金型における意匠面形状と意匠面両側の嵌合面形状とを反転した形状のピース鋳型を作製する工程と、ピース鋳型を並べることにより直方体形状となる直方体鋳型を、その一つの平面がピース鋳型における前記ピース金型における意匠面と反対側の背面に仕上げ加工代を付与した平面と重なるように形成する工程と、前記一つの面が鋳造定盤と直交し且つ外側を向いた平面四角形状となるように前記直方体鋳型を鋳造定盤上に組み立てた後、内面が四角形の鋳枠を直方体鋳型組立体から所定距離離して配置することにより直方体鋳型組立体を囲む工程と、直方体鋳型組立体と鋳枠との間の空間内に溶湯を鋳込んでピース金型を作製する工程とを備えていることを特徴とする。

請求項１の発明では、ピース金型を反転した形状のピース鋳型を並べて直方体鋳型を形成し、この直方体鋳型の複数を鋳造定盤上に平面四角形状となるように組み立てて鋳枠で囲み、直方体鋳型組立体と鋳枠との間に溶湯を鋳込んで鋳造することにより複数のピース金型を同時に作製する。このため、ピース金型を効率良く作製することができる。

請求項２の発明のタイヤ成形用金型に用いるピース金型の製造方法は、意匠面を円周方向または幅方向に分割した形状となっており、複数を組み立てることによりタイヤ成形用金型を形成するピース金型を鋳造により製造する方法であって、前記ピース金型における意匠面形状と、意匠面両側の嵌合面形状と、意匠面と反対側の背面形状とを有したピースゴム型を作製する工程と、背面が定盤と接触するようにピースゴム型を並べた後、内面が四角形の枠体によってピースゴム型周囲を囲む工程と、前記枠体内に崩壊性の鋳型材料を注型して硬化させ、硬化後にピースゴム型を脱型して崩壊性の直方体鋳型を作製する工程と、一つの平面が鋳造定盤と直交し且つ外側を向いた平面四角形状となるように前記直方体鋳型を鋳造定盤上に組み立てた後、内面が四角形の鋳枠を直方体鋳型組立体から所定距離離して配置することにより直方体鋳型組立体を囲む工程と、直方体鋳型組立体と鋳枠との間の空間内に溶湯を鋳込んでピース金型を作製する工程とを備えていることを特徴とする。

請求項２の発明では、ピース金型の形状となっているピースゴム型を定盤上に並べて枠体により囲み、枠体内に崩壊性の鋳型材料を注型して直方体鋳型を作製する。従って、直方体鋳型は崩壊性となっている。この直方体鋳型の複数を鋳造定盤上に平面四角形状となるように組み立てて鋳枠で囲み、直方体鋳型組立体と鋳枠との間に溶湯を鋳込んで鋳造し、その後、直方体鋳型を破壊することにより、複数のピース金型を取り出す。このような請求項２の発明では、直方体鋳型を崩壊性とするため、ピース金型から鋳型の脱型が不要となり、ピース金型を効率良く作製することができる。

請求項３の発明は、請求項１または２記載の発明であって、前記ピース金型における長手方向が鋳造定盤から直立するように直方体鋳型を鋳造定盤に組み立てることを特徴とする。

請求項３の発明では、ピース金型における長手方向が鋳造定盤から直立するように直方体鋳型を鋳造定盤に組み立てて鋳造を行うため、ピース鋳型またはピースゴム型に対して溶湯を充分に補給することができ、鋳造の際に引け巣欠陥が発生することがなく、良好なピース金型を製造することができる。

請求項４の発明のタイヤ成形用金型に用いるピース金型の製造方法は、タイヤ成形用金型の円周方向の展開長が鋳放し状態で目的寸法よりも幾分大きくなるピース金型を請求項１〜３のいずれかに記載の方法により作製した後、目的とするタイヤ成形用金型の直径よりも大きな直径のリング状となるようにピース金型を所定ピッチで仮組立してピース金型組立体とする工程と、ピース金型よりも熱膨脹率が小さく降伏強度が高い材料からなると共に内面が円形となっている拘束リングを、リング状のピース金型組立体の外側に所定距離離して配置することによりピース金型組立体を囲む工程と、ピース金型組立体と拘束リングとの間に金属粉を充填し、またはピース金型よりも低融点の金属を円周方向で連続しないようにピース金型組立体と拘束リングとの間に充填する充填材の充填工程と、充填材の充填状態で加熱保持することにより、ピース金型間を圧縮降伏してピース金型組立体を所定の直径に矯正すると共に、ピース金型間の隙間を矯正することを特徴とする。

請求項４の発明では、目的寸法よりも大きなピース金型を作製した後、複数のピース金型をリング状に仮組立してピース金型組立体とし、このピース金型組立体を拘束リングによって囲んで、これらの間に充填材を充填して加熱保持する。充填材としては、金属粉または円周方向で連続しない低融点金属を用いるものであり、加熱保持では、拘束リングとピース金型との熱膨脹率差を利用した熱間矯正が行われるため、ピース金型組立体が所定の直径に矯正されると共に、ピース金型の嵌合面の隙間が矯正される。従って、矯正されたピース金型をバックモールドを用いてリング状に組み立てることにより、所定の許容交差範囲内のタイヤ成形用金型とすることができる。

このような請求項４の発明では、加工が困難となっているピース金型における嵌合面の機械加工が不要となるため、ピース金型を効率良く作製することができる。

請求項５の発明のタイヤ成形用金型に用いるピース金型の製造方法は、タイヤ成形用金型の円周方向の展開長が鋳放し状態で目的寸法よりも幾分大きくなるピース金型を請求項１〜３のいずれかに記載の方法により作製した後、目的とするタイヤ成形用金型の直径よりも大きな直径のリング状となるようにピース金型を所定ピッチで仮組立してピース金型組立体とする工程と、内面が円形となっている拘束リングをリング状のピース金型組立体の外側に所定距離離して配置することによりピース金型組立体を囲む工程と、ピース金型よりも低融点の金属をピース金型組立体と拘束リングとの間に鋳込み、鋳込んだ金属の凝固収縮によってピース金型間を圧縮降伏させてピース金型組立体を所定の直径に矯正すると共に、ピース金型間の隙間を矯正することを特徴とする。

請求項５の発明では、目的寸法よりも大きなピース金型を作製した後、複数のピース金型をリング状に仮組立してピース金型組立体とし、このピース金型組立体を拘束リングによって囲んで、これらの間に低融点の金属を鋳込み、鋳込んだ低融点金属の凝固冷却収縮によりピース金型組立体を所定の直径に矯正すると共に、ピース金型の嵌合面の隙間を矯正する。従って、矯正されたピース金型をバックモールドを用いてリング状に組み立てることにより、所定の許容交差範囲内のタイヤ成形用金型とすることができる。

このような請求項５の発明では、請求項４と同様に、加工が困難となっているピース金型における嵌合面の機械加工が不要となるため、ピース金型を効率良く作製することができる。

請求項６の発明は、請求項４または５記載の発明であって、前記ピース金型組立体とする際に、ピース金型よりも降伏強度が高い薄板状のシムをピース金型の間に挟み込み、前記矯正後にシムを取り除いて除去部分を空気抜きスリットとすることを特徴とする。

請求項６の発明では、ピース金型の間に薄板状のシムを挟み込んで加熱による構成を行い、矯正の後にシムを取り除くため、シム除去部分に空気抜きスリットを形成することができる。従って、ピース金型に対する矯正と同時にピース金型に対して空気抜きスリットを形成することができる。

請求項１の発明によれば、直方体鋳型を用いた鋳造によって複数のピース金型を同時に作製するため、ピース金型を効率良く作製することができる。

請求項２の発明によれば、直方体鋳型を崩壊性とし、この直方体鋳型を用いた鋳造によって複数のピース金型を同時に作製するため、ピース金型の脱型が不要となり、ピース金型を効率良く作製することができる。

請求項３の発明によれば、請求項１及び２の効果を有するのに加えて、鋳造の際にピース鋳型またはピースゴム型に対して溶湯を充分に補給することができるため、引け巣欠陥が発生することがなく、良好なピース金型を製造することができる。

請求項４及び５の発明によれば、加工が困難となっているピース金型における嵌合面の機械加工が不要となるため、ピース金型を効率良く作製することができる。

請求項６の発明によれば、請求項４及び５の発明の効果に加えて、ピース金型の製造と同時にピース金型に対して空気抜きスリットを形成することができる。

以下、本発明を図示する実施の形態により、具体的に説明する。なお、各実施の形態において、同一の部材には同一の符号を付して対応させてある。

［第１実施形態］
図１〜図１４は、本発明の第１実施形態であり、図１（ａ）、（ｂ）は製造されるピース金型を示す。ピース金型２１，２２は、いずれもタイヤ成形用金型の構成部材となるものであり、複数のピース金型２１，２２をバックモールド９（図６９（ａ）参照）によってリング状に組み立てることによりタイヤ成形用金型となる。図１（ａ）のピース金型２１は、タイヤ成形用金型を平面分割した場合の形状を、（ｂ）のピース金型２２は、タイヤ成形用金型を曲面分割した場合の形状をそれぞれ示す。

これらのピース金型２１，２２は、いずれも骨部等が突出するように形成された意匠面２３と、意匠面２３の両側の嵌合面２４と、意匠面２３と反対側の鎖線で示す背面２５とを有している。嵌合面２４はピース金型２１，２２を組み立てるときに、隣接するピース金型２１，２２と相互に嵌合する部分である。また、図１においては、背面２５は、仕上げ代が付与された状態となっており、本来の背面２５に対し仕上げ代付き平面２６となっている。この仕上げ代としては、５〜２０ｍｍ程度の寸法に設定される。

図２は、ピース金型２１，２２を反転した形状に成形されたピース鋳型であり、図２（ａ）で示すピース鋳型３１が図１（ａ）の平面分割型のピース金型２１に対応し、図２（ｂ）で示すピース鋳型３２が図１の曲面分割型のピース金型２２に対応している。それぞれのピース鋳型３１，３２は、ピース金型２１，２２における意匠面２３の形状を反転した意匠反転面３３と、嵌合面２４の形状を反転した意匠反転面３３両側の嵌合反転面３４とを有している。

図３及び図４は、ピース鋳型３１，３２を並べることによって作製される直方体鋳型３５，３６を示し、図３は平面分割型に対応し、図４は曲面分割型に対応している。ピース鋳型３１，３２は、並び方向の両端部分及び隣接するピース鋳型３１，３２との間に側面鋳型３７が配置されるように並べられる。そして、ピース鋳型３１，３２及び側面鋳型３７を接着剤等によって接合することにより、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示す直方体鋳型３８を作製する。

それぞれの直方体鋳型３８においては、その一つの平面３９（２点鎖線）がピース鋳型３１，３２における破線で示す平面３５と重なるように形成されるものである。ピース鋳型３１，３２における平面３５は、図２に示すように、ピース金型２１，２２における意匠面２３と反対側の背面２５に対応するものであり、且つこの背面２５に仕上げ加工代を付与した平面となっている。なお、直方体鋳型３８におけるピース鋳型３１，３２の個数は、適宜変更できるものである。

図５は、以上の直方体鋳型３８を鋳造定盤４０上に組み立てた状態を示す。直方体鋳型３８は、上述した一つの平面３９が鋳造定盤４０と直交し、且つ外側を向いた状態で組み立てられる。このような直方体鋳型３８の組み立てにより、平面四角形状の直方体鋳型組立体４１を作製する。なお、平面四角形状の直方体鋳型組立体４１の内部は、バックアップ材４２を充填することにより、その形状の内面からの支持を行う。また、平面四角形状の直方体鋳型組立体４１の４隅部分には、ダミー鋳型４３を配置する。なお、鋳造定盤４０には、減圧を行うための減圧孔４０ａが開口されている。

図６は、以上の鋳造定盤４０に対して鋳枠４５を配置した状態を示す。鋳枠４５は内面が四角形の四角筒状となっており、その内面が直方体鋳型組立体４１を囲むように鋳造定盤４０上に配置される。この場合、直方体鋳型組立体４１の上面には、押え鋳枠４５ａが設置される。

鋳枠４５は、直方体鋳型３８の一つの平面３９から所定距離Ｌ１離れるように配置されるものである。所定距離Ｌ１は、直方体鋳型３８の一つの平面３９から１０〜１００ｍｍの範囲となるように設定される。Ｌ１＜１０ｍｍ では、ピース鋳型３１，３２、鋳枠４５間の各ピース部分にスムーズに溶湯が流入しない可能性が高くなり、また、平面３９と鋳枠４５の内面間の溶湯は、ピース鋳型３１，３２への押湯補給路であることから、押湯効果が作用しにくくなり、ピース鋳型３１，３２に引け巣欠陥等の鋳造欠陥が発生し易くなるためである。一方、Ｌ１＞１００ｍｍでは、上記溶湯流入、押湯補給路確保に対する改善効果増大が見込めなくなる上、溶湯の材料ロスが大きくなり過ぎるためである。

図７は、図６の工程の後の工程を示し、鋳枠４５と直方体鋳型組立体４１との間の空間内に溶湯４６を鋳込んだ状態である。溶湯４６の鋳込みに際しては、減圧孔４０ａから減圧を行うことにより、円滑な鋳込みを行うことができる。この鋳込みによって、ピース鋳型３１，３２に対応した数のピース金型２１，２２が作製される。

図８〜図１１は、溶湯４６の鋳込みの後における脱型手順を示す。直方体鋳型組立体４１の内部からバックアップ材４２及びダミー鋳型４３を除去することにより、図８の状態から図９の状態となる。

図９の状態において、ピース鋳型３１（以下、ピース鋳型３１によりピース鋳型３１，３２を代表する）及び側面鋳型３７がアルミニウム合金、鋼材等の非崩壊性材料の場合には、図９〜図１１の手順で脱型する。すなわち、図９では側面鋳型３７を個々に取り除き、その後、図１０に示すようにピース鋳型３１を順序良く脱型する。これにより、図１１に示すように、ピース金型２１（以下、ピース金型２１によりピース金型２１，２２を代表する）が四角形鋳物４８の内面に整列状に残された状態となる。

一方、ピース鋳型３１及び側面鋳型３７が石膏やセラミックス等の崩壊性材料の場合には、高圧水洗浄、アルカリ洗浄等によりピース鋳型３１、側面鋳型３７を除去し、必要に応じて押湯切断除去を行うことにより図１１の状態とする。

図１２は、図１１の状態からピース金型２１を切断分離する状態を示し、バンドソー等の切断具４９によりピース金型２１を四角形鋳物４１から切り離す。切断具４９による切り離しは、図１４に示すように、四角形の各辺に対応した切断線４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄに沿って行う。これにより、図１３に示すように、複数のピース金型２１を同時に得ることができる。なお、ピース金型２１の切り離しにおいては、コンターマシン、ワイヤ放電加工機等を用いることも可能である。

そして、ピース金型２１の切り出しの後、ピース金型２１の嵌合面２４を機械加工によって切削し、リング状のタイヤ成形用金型に組み立ててタイヤの成形に用いる。

このような実施形態では、ピース鋳型２１を並べて直方体鋳型３８とし、この直方体鋳型３８を平面四角形状の直方体鋳型組立体４１となるように組み立てて鋳枠４５で囲み、直方体鋳型組立体４１と鋳枠４５との間に溶湯４６を鋳込んで鋳造するため、複数のピース金型を同時に作製することができる。これにより、ピース金型２１を効率良く作製することができる。

この実施形態において、直方体鋳型３８がピース鋳型３１と側面鋳型３７との組立体であるため、ピース鋳型３１に鋳物からの抜き勾配が逆となるアンダーカット形状が存在しなければ、その材料として、鋼材等の非崩壊性材料を用いることができる。このことは、側面鋳型３７についても同様である。

また、ピース鋳型３１の材料としては、石膏やセラミックス等の崩壊性材料を用いても良い。さらに、ピース鋳型３１を非崩壊性材料、側面鋳型３７を崩壊性材料によって形成しても良く、その逆であっても良い。

この場合、ピース鋳型３１、側面鋳型３７のどちらかの鋳型材料に崩壊性材料を用いることがより望ましい。これは、鋳物を四角形のリング形態で鋳造する際に生じる溶湯（鋳物）の凝固，冷却収縮を鋳型の圧縮崩壊で吸収させることができ、これにより鋳物に割れ（クラック）が発生しにくくなるためである。

また、非崩壊性材料は、鋳込まれるアルミニウム合金や鉄系合金等の溶湯に対して、溶損，融着等を起さない特性を必須とすることから、実質的に金属材料であり、崩壊性材料よりも熱伝導特性が良い。このため、溶湯を意匠面側から積極的に凝固・冷却させることが可能となり、鋳造によって作製されるピース金型の強度特性，外観品質特性を向上させることができる。従って、ピース鋳型３１、側面鋳型３７のいづれか一方に非崩壊性材料を用いた方が鋳造欠陥対策上、良好となる。

ピース鋳型３１及び側面鋳型３７として、崩壊性材料を用いた場合には、脱型に代えて崩壊 除去を行えば良い。

このような実施形態では、直方体鋳型３８を平面四角形に組立てることにより、平面四角形の直方体鋳型組立体４１として鋳造を行う。これは、以下のメリットがある。

（１）平面鋳物で鋳造する場合に比べて、作製される鋳物にネジレ等の変形が生じにくい。図１５は、平面形状の直方体鋳型に対して鋳造を行った場合を示し、この場合には、（ａ）で示すネジレ、（ｂ）及び（ｃ）で示す反りが発生し易いものとなる。そして、これらの変形に基づくピース金型の寸法特性が劣化する。これに対し、平面四角形の場合には、各辺の両端が連結されるため、同じ肉厚でも平面鋳物の場合よりも断面係数が増大して変形が起こりにくいものとすることができる。

（２）平面が他の多角形（三角形、五角形、六角形…）の場合に比べ、ピース鋳型２１や側面鋳型３７を作製された鋳物から脱型するためのダミー鋳型４３の形状の設定が簡易となる。図１６は三角形鋳型とした場合、図１７は６角形鋳型とした場合を示し、いずれもダミー鋳型４３として、ピース鋳型を脱型できるような複雑な形状とする必要がある。

（３）押湯切断やピース金型２１切断の作業段取り（すなわち、切断位置決めや位置変え）を容易に行うことができる。

［第２実施形態］
図１８〜図２３は、本発明の第２実施形態を示す。この実施形態では、図１８に示すピースゴム型５０を用いてピース金型２１を作製するものである。

ピースゴム型５０は、ピース金型２１（図１参照）における意匠面２３に対応した意匠対応面５１と、嵌合面２４の形状に対応した嵌合対応面５２と、意匠対応面５１と反対側の背面５３とを有している。ピースゴム型５０における背面５３は、第１実施形態と同様に、ピース金型２１における意匠面２３と反対側の背面２５に対応するものであり、且つこの背面２５に仕上げ加工代を付与した平面となっている。

このようなピースゴム型５０は、図１９に示すように、複数が定盤５５上に間隔を有して並べられる。この場合、ピースゴム型５０は、加工代を付与した背面５３が定盤５５と接触するように並べられる。その後、図２０に示すように、定盤５５に枠体５６を載置することにより、定盤５５上のピースゴム型５０の周囲を囲む。枠体５６としては、内面が四角形の四角筒状のものが用いられる。

図２０の状態に対し、枠体５６内に崩壊性の鋳型材料６０を注型する。鋳型材料６０は、硬化前のスラリー状となっており、注型の後、硬化することにより、連続構造体である一つの崩壊性の直方体鋳型５７が作製される。この直方体鋳型５７には、ピースゴム型５０を反転した形状の成形部５８が複数形成されている。

図２１は、この実施形態における直方体鋳型５７を示し、図３（ｂ）で示すと同様に、その一つの平面５９（２点鎖線）が各成形部５８の平面５８ａ（破線）と重なるように形成されている。

その後は、第１実施形態と同様に、崩壊性の直方体鋳型５７を鋳造定盤（図示省略）上に組み立てる。直方体鋳型５７は、上述した一つの平面５９が鋳造定盤と直交し、且つ外側を向いた状態で組み立てられ、これにより、平面四角形状の直方体鋳型組立体６１を作製する（図２２参照）。そして、直方体鋳型組立体６１の周囲を内面が四角形の鋳枠（図示省略）によって囲み、直方体鋳型組立体６１と鋳枠との間の空間に対して溶湯を鋳込むことにより、複数のピース金型２１を作製する。

図２２は、鋳込みによって作製された四角形鋳物６２を示し、４隅部分にダミー鋳型が不要となっている。図２３は、ピース金型２１の脱型を示し、崩壊性の直方体鋳型５７に対してノズル６３から高圧水６４を噴き付けて直方体鋳型５７を除去することができる。これにより、内面に複数のピース金型２１が形成された四角形鋳物６２が得られるため、第１実施形態と同様に、切断を行うことにより、複数のピース金型２１を同時に得ることができる。

このような実施形態では、注型法によって鋳型を作製するため、鋳型材料は必然的に崩壊性材料となる。また、第１実施形態と異なり、一つの直方体鋳型５７が連続構造体であることと、直方体鋳型５７が崩壊性材料であることから、直方体鋳型５７を四角形に組立てる際に、ダミー鋳型が不用となるメリットがある。

すなわち、第１実施形態では、直方体鋳型３８が組立て品であるため、鋳造時に鋳型の背面からバックアップ材を介して減圧吸引するに際して、各直方体鋳型３７の背面の少なくとも一部がバックアップ材４２と接触していなければならないと共に、非崩壊性鋳型を用いた場合の脱型時に、四角形鋳物から全てのピース金型２１を脱型可能な状態に保っておかなければならない。このため、直方体鋳型３７を四角形に組立てる際の四隅部に、ダミー鋳型４３を設置しなければならないと言う制約が生じる。これに対して、この実施形態では、直方体鋳型５７が連続構造の一体となっているため、直方体鋳型５７の少なくとも一部がバックアップ材４２と接触していれば良く、しかも鋳型材料が崩壊性であるため、脱型の際にも四角形鋳物６２からのピース金型２１の脱型を考慮する必要がないためである。

従って、この実施形態では、ダミー鋳型を配置する必要がなくなった分だけ、四角形鋳物６２の大きさを小さくすることができ、ピース金型２１の生産性を向上させることが可能となる。

［第３実施形態］
図２４〜図２８は、本発明の第３実施形態を示す。この実施形態では、第１実施形態における直方体鋳型３８及び第２実施形態の直方体鋳型５７を鋳造定盤４０に組み立てる配向性を示すものである。

図２４及び図２５は、第１実施形態に用いる直方体鋳型３８を示し、ピース鋳型３１と側面鋳型３７と接合することにより直方体鋳型３８が作製される。作製された直方体鋳型３８を鋳造定盤４０上に組み立てる際には、図２４に示すように、ピース鋳型３１の長手方向（すなわち、ピース金型２１の長手方向）Ｍが鋳造定盤４０から直立するように配置するものである。

図２６は、第２実施形態に用いる直方体鋳型５７を示し、図２４及び図２５と同様に、ピースゴム型５０から反転されて形成された成形部５８の長手方向（すなわち、作製されるピース金型２１の長手方向）Ｍが鋳造定盤４０から直立するように配置するものである。

図２７及び図２８は、このような配置の作用を示すものであり、図２７はこの実施形態における配置であり、鋳造定盤４０に対してピース鋳型３１が直立するように配置されている。これに対し、図２８はピース鋳型３１を鋳造定盤４０に対して平行に配置した場合を示す。これらの図において、矢印６５は鋳込まれた溶湯４６の凝固方向を示し、符号６６は、該当断面での溶湯の内、同一時間で凝固完了する点を結ぶことにより定義される等凝固時間曲線を示す。

鋳型材料として、石膏等の熱伝導率の低い材質を用いた場合、溶湯４６の凝固は、鋳枠４５側から押湯６７側にかけて進行していく。なお、重力鋳造では、下から上への凝固，低圧鋳造では押湯６７に相当する部分が下に配置されるため、上から下への凝固形態となるが、図２７及び図２８は重力鋳造の場合を示すものである。

この実施形態の場合には、図２７に示すように、一つの等凝固時間曲線６６とピース鋳型３１との間で閉塞空間が形成されにくいため、ピース鋳型３１表面各部への押湯６７側からの溶湯補給効果が十分発揮され易い。これに対し、図２８の場合には、一つの等凝固時間曲線６６とピース鋳型３１との間で閉塞空間が形成される可能性が高くなり、この部位に引け巣６８等の欠陥が発生しやすくなる欠点を有している。

以上の第１〜第３実施形態では、ピース金型をその辺部分で連結している四角形鋳物４８，６２には、以下の機能が存在する。

（１）複数のピース金型２１を一回で鋳造でき、鋳造時に各ピース金型２１へ溶湯充填できる湯道
（２）溶湯凝固時の各ピース金型２１の凝固収縮分に押湯を供給する補給路
（３）溶湯凝固、冷却時のピース金型２１の反りやネジレ等の変形の発生を極小化する拘束具
（４）複数個のピース金型２１をまとめて切断加工できる連結具
これらの実施形態では、見かけ上、鋳物としての材料ロスが大きく、無駄が多い鋳造のように捉えられるが、上記４つのメリットのある機能の方が遥かに大きいものとなっている。従って、ピース金型として、ピース幅が小さく、ピース高さが高く、意匠面のデザイン が深い（すなわち、骨高さが高い）場合に極めて有用な発明である。

［第４実施形態］
図２９〜図４０は、本発明の第４実施形態を示す。

図２９（ａ）及び（ｂ）は、以上の第１〜第３実施形態によって作製されたピース金型２１，２２をそれぞれ示す。この実施形態では、各ピース金型２１，２２を円周方向の展開長が鋳放し状態で目的寸法よりも寸法Δだけ大きくなるように作製する。すなわち、図２９におけるピース金型の必要形状７０に対し、必要形状７０よりも幾分大きくなるようにピース金型２１，２２（以下、ピース金型２１）を作製するものである。

図３０は、図２９におけるＸ断面を示し、必要形状７０に対し、外側に余肉７１が形成されることにより必要形状７０よりも大きくなっている。同図（ａ）は、嵌合面の全面に余肉７１を形成し、（ｂ）は部分的に余肉７１を形成した場合であり、いずれも余肉７１の寸法Δは、０．０２〜０．１５ｍｍ程度に設定されるものである。

余肉部７１の寸法Δを０．０２〜０．１５ｍｍの範囲とするのは、以下の理由によるものである。

（１）鋳造製法を用いても、この範囲内であれば、その寸法を確保することができる。また、ピース金型を細かくピース分割すればするほど形成し易くなる。

（２）０．０２ｍｍ未満の場合、ピース金型２１の間に隙間が発生し場合に、後述する熱間矯正を行っても、充分に隙間をなくすことができなくなる。

（３）０．１５ｍｍを超える場合、後述する熱間矯正によってピース金型間を噛み潰そうとしても、Δの全量分を噛み潰すことができなくなる。また、強引に噛み潰した場合、該当分の材料逃げによりピース金型２１の意匠面に凹凸が発生して好ましくない。

ピース金型２１の嵌合面への余肉Δの設定は、図３０（ａ）のように嵌合面の全面に設定しておいても良いが、（ｂ）で示すように、意匠面から１〜１０ｍｍの距離の範囲内に留めておく方がより望ましいものである。これは、後述する熱間矯正時のピース金型２１の嵌合面の噛み潰しを促進できるためである。また、余肉７１を意匠面から１〜１０ｍｍとするのは、１ｍｍ未満の場合、ピース金型２１の嵌合面間の保持を充分に行うことができず、強度不足となり、１０ｍｍを超える場合、噛み潰しの促進効果が薄れるためである。

図３１及び図３２は、以上の条件で作製されたピース金型２１をリング状となるように仮組み立てしてピース金型組立体７３とした状態を示す。ピース金型２１は所定のピッチ配列で、隣接ピース間で嵌合面２４が相互に接触し、且つリングとして真円度状態が良くなるように、３６０°の全周に渡って仮組立てする。この仮組立では、ピース金型２１の嵌合面に余肉（Δ／２）を付与してあるため、組立てが終わったリング状ピース金型２１の内径は、製品として必要な寸法φＤＦよりも大きいなφＤＡとなる。すなわち、ピース金型２１嵌合面の余肉の厚さをΔ/２（ｍｍ）、円周方向のピース金型２１の接合数をＮ個とした 場合、｛φＤＡ−φＤＦ｝の理論数値は、｛Δ×Ｎ÷π｝で表わされる。

このようにして仮組立てしたリング状のピース金型組立体７３の内部に対し、図３３及び図３４に示すように、ピース固定材７４を充填して仮固定する。ピース固定材７４としては、後述する加熱に耐えられ、且つ適度な強度と崩壊性を有した材料が良好であり、例えば、石膏材、水ガラス混練砂等を使用することができる。なお、このとき、ピース金型２１の上下端部の基準径部（意匠面から外れた部位）に対し、直径φＤＦの外径を有し、ピース金型２１よりもヤング率及び降伏強度の高い材質からなる内径収縮止めリング７５を配置しておく事が望ましい。符号７６は、ピース固定材７４の内部に設置された固定材肉盗みリングである。また、ピース金型２１と内径収縮止めリング７５の間に対しては、ピース固定材７４は充填しないことが好ましい。

図３５〜図３８は、仮組み立てしたリング状のピース金型組立体７３を拘束リング７７によって囲んだ状態を示す。拘束リング７７としては、内面が円形となった円形筒状に成形されており、材料としては、ピース金型よりも熱膨脹率が小さく、降伏強度の高い材質が使用される。また、拘束リング７７の内面とピース金型組立体７３の背面との間が距離１０〜１００ｍｍとなるように拘束リング７７が配置される。距離が１０ｍｍ未満では、後述する充填材を均一に充填しにくく、１００ｍｍを超える場合には、充填材のロスが多くなり過ぎる上、拘束リング７７による拘束力が損なわれる可能性が高まるためである。

拘束リング７７を配置した後、拘束リング７７とピース金型組立体７３との間に充填材を充填する。図３５及び図３６は、充填材として、金属粉７８を充填した場合であり、金属粉７８の後、図３６に示すように、充填部分を金属板等の蓋７９によって塞ぐ。これにより、後述する熱間矯正時に金属粉７８が開放面に材料逃げを起こすことを防止する。

充填される金属粉７８に材質上の制約は特にないが、後述する熱間矯正時の加熱でも溶融，焼結されることがない材質であることが望ましい。従って、ピース金型２１がアルミニウム合金の場合には、各種鋼材の粉末や、銅合金，アルミニウム合金の粉末が使用可能となる。また、金属粉７８の粒径は特に限定しない。充填率が高まるものであれば、いかなる条件でも良いためである。すなわち、特定の粒径のものを選択して用いるのではなく、広い粒度分布となっている金属粉を用いた方が良好であり、例えば、粒径で０．１〜１０mm程度の金属粉を混合して使用することができる。

図３７及び図３８は、充填材として金属溶湯８０を充填した場合である。充填材が金属溶湯８０の場合、その融点がピース金型２１の融点以下の低融点の必要がある。また、円周方向に連続しないように、耐熱ボード等の間仕切り板８１で分断した形態となるように充填する。これは、金属溶湯８０の凝固冷却時の収縮により、予測不可能なピース金型２１の円周方向収縮力を発生させることを避けるためである。

充填材の充填の後、加熱による熱間矯正を行う。図３９は、熱間矯正の状態を示し、ヒータ８４を備えた加熱炉８３内で加熱保持する。この加熱保持では、ピース金型２１と拘束リング７７の間の熱膨張率差を利用することにより、ピース金型２１の嵌合面の余肉Δ／２を噛み潰しながら、所定のリング直径となるように矯正するものである。

この場合の加熱温度は、Δの値とピース金型２１の円周方向の接合数Ｎにも依存するが、概ね１００〜４００℃である。１００℃未満では、ピース金型２１と拘束リング７７の間の熱膨脹率差を用いても、充分な噛み潰し効果が得られない上、加熱により圧縮降伏強度が殆ど低下しないため、ピース金型２１自体の圧縮降伏もさせにくいためである。４００℃を超えると、熱間矯正後におけるピース金型２１自体の強度特性が劣化する上、拘束リング７７等の酸化損傷も大きくなるためである。

理論的に必要とされる加熱温度Ｔ（℃）は、以下の式で近似計算することができる。

Ｔ（℃）＝２５（室温：℃）＋（φＤＡ−φＤＦ）／｛（α_Ｐ−α_Ｒ）×φＤＡ｝
α_Ｐ ： ピース金型２１の室温から加熱温度までの熱膨脹率（％）
α_Ｒ ： 拘束リング７７の室温から加熱温度までの熱膨脹率（％）
φＤＡ ： 熱間矯正前のピース金型組立体７３の内径の代表値
φＤＦ ： ピース金型組立体７３の内径の代表値の目的寸法である。

なお、（φＤＡ−φＤＦ）＝（Δ×Ｎ÷π）ともなる。

実際には、ピース金型２１の圧縮降伏強度を超えた分だけが、熱間矯正される形となるため、上記式で求められる理論加熱温度だけでは充分な矯正ができない場合が多い。このため、この数値より高めの設定をすることが良好である。

加熱時間の設定は、ピース金型２１、拘束リング７７間の熱膨脹率差、代表直径の値等によって異なってくるため、一義的に設定できないが、概略２〜１２時間の加熱で一回の熱間矯正が完了させることできる。

また、一回の熱間矯正で目的の直径まで矯正できなかった場合、例えば、ピース金型２１、内径収縮止めリング７５の間に許容公差を超える隙間が残っていた場合には、再度熱間矯正を行う。この再熱間矯正の前には、金属粉７８や金属溶湯８０の充填材を充填し直しても良い。

以上により、熱間矯正が完了した後、充填材７８，８０、ピース固定材７４を除去し、矯正されたピース金型２１を回収する。

図４０（ａ）〜（ｄ）は、熱間矯正される状態を示す。リング状に仮組立てられたピース金型２１の間には、熱間矯正前の時点で、（ａ）で示すように、嵌合面に付与した余肉Δ／２と、ピース金型２１の鋳造歪み等に起因して発生する隣接ピース金型２１の間の形状不整合による隙間Ｃ１，Ｃ２，…（これは、各ピース間によって異なる）が存在するため、ピース金型２１の間の円周方向展開寸法には、それぞれ余剰寸法Δ＋Ｃ１，Δ＋Ｃ２，…が存在している。この中で、隙間Ｃ１，Ｃ２を余肉Δ（隣接ピース金型間の余肉の和）を利用して補充するのが熱間矯正である。

熱間矯正後におけるピース金型２１の嵌合面には、図４０（ｂ）で示すように、そのプロファイル面上に、余肉Δ／２を噛み潰したことに起因した材料逃げ分の突起８５ができる場合が多い。この材料逃げ突起８５に対しては、（ｃ）で示すように、スクレイパー等の修正工具８６を用いて削り取り、正規のプロファイル面形状に仕上げる。これにより、（ｄ）で示すように、この実施形態の作業が完了する。

以上の一連の作業によって、円周方向のピース金型２１相互の嵌め合わせに関する嵌合面を、機械加工を行うことなく、且つ、ピース金型２１をリング状に組立てた際に、所定の直径許容公差内に納めた状態で隙間なく仕上げることが可能とある。

その後においては、再度、ピース金型２１をリング状に組立てた状態で仮固定し、背面、上下面を旋盤等で機械加工し、バックモールド９（図６９参照）に組み込んで固定することにより、タイヤ成形用金型が完成する。

このような実施形態では、単にピース金型２１の鋳放し組立てを行った場合における鋳造製法に起因した各反転工程での寸法バラツキ、鋳造収縮バラツキが生じ、所定の内径にピース金型を組立てようとしたときに ピース金型２１間に隙間が生じたり、ピース金型２１が干渉し合って、リング状に組み立てたときに、所定の内径に納まらない不都合を解消することができる。また、加工が困難なピース金型２１の嵌合面に対する機械加工の手間を不要とし、比較的対応が簡易なバックモールド９の嵌合面のみを機械加工するだけで良くなる。

［第５実施形態］
図４１〜図５０は、本発明の第５実施形態を示す。この実施形態では、第４実施形態におけるピース金型２１と拘束リング７７と間に充填材を充填する際に、仕切り板８１（図３７参照）を用いることなく、金属溶湯を鋳込むことにより、鋳込まれた金属溶湯の凝固・冷却収縮力を利用してピース金型２１の嵌合面を噛み潰し矯正してピース金型２１の間の隙間をなくすものである。

図４１及び図４２は、この実施形態による組み付け状態を示し、図３７及び図３８と異なり、金属溶湯８０が円周方向で連続するようにピース金型組立体７３と拘束リング７７との間に充填されている。この状態で、第４実施形態と同様に、加熱保持することにより、熱間矯正を行うものである。

ピース金型２１の直径収縮量をコントロールする方法は、金属溶湯８０の材質変更による溶湯の凝固・冷却収縮特性変化の利用または金属溶湯８０の肉厚変更により発生する凝固・冷却収縮力の変化の利用によって行うことができるが、一義的に定義することはできない。また、一回の鋳込み矯正で、所定の直径許容公差内に納める事ができなかった場合には、更に一回り大きな拘束リング（鋳枠）によって囲み変えて、再度鋳込み矯正を行って対応しても良い。

次に、図４３〜図５０により、この実施形態の工程を説明する。この実施形態では、拘束リング７７として、ピース金型組立体７３から離れるのにつれて（上方に向かって）、径が漸減するテーパ形状の内面を有する構造を使用するものである。

図４３に示すように、拘束リング７７とピース金型組立体７３との間にピース金型２１よりも低融点の金属を溶湯状態（金属溶湯８０）で鋳込む。この鋳込んだ金属８０の凝固収縮によってピース金型２１の間を圧縮降伏させてピース金型組立体７３を所定の直径に矯正すると共に、ピース金型２１間の隙間を矯正する。

図４４は、この鋳込み矯正を行っても、直径矯正が不充分であった場合を示し、拘束リング７７とピース金型組立体７３との間に隙間８８が残存すると共に、ピース金型２１と内径収縮止めリング７５殿間に隙間８９が残存する。この場合には、図４５に示すように、嵩上げ台９０を用いて、隙間８８，８９がなくなる状態までピース金型組立体７３を上方にシフトさせる。

そして、図４６に示すように、加熱炉８３内で第４実施形態と同様な加熱保持を行って熱間矯正を行う。なお、図４５及び図４６の工程は、繰り返すことが可能である。

以上によって、所定の強制が終了した後は、図４７に示すように、拘束リング７７、定盤７２、嵩上げ台９０等を取り外し、その後、図４８に示すように、鋳込み材（凝固冷却後の金属溶湯８０）を取り外すための切り込みを外周部の４〜８等分位置に行う。この切り込みは、コンターマシン等の切断工具９１を用いることにより簡単に行うことができる。このとき、ピース金型２１の背面に切断工具９１の刃が当たらないように行う。

その後、図４９に示すように、切り込み部９２を介して鋳込み材８０を割って、ピース金型組立体７２から分離し、図５０に示すように、ピース金型２１を回収する。ピース金型２１の回収は、ピース固定材７４を崩壊させることにより行うことができる。得られたピース金型２１は、円周方向の嵌合面の隙間が矯正された状態となっている。

なお、以上の鋳込み矯正＋熱間矯正を行う際に使用する拘束リング７７の材質としては、ピース金型２１と鋳込み材（あとから充填する金属溶湯８０の凝固材）よりも熱膨脹率が小さく、かつ降伏強度の高い材質を選択することが良好である。

［第６実施形態］
この実施形態では、第４実施形態及び第５実施形態に対するさらなる改良を行うものである。

すなわち、第４及び第５実施形態では、ピース金型２１の背面に直に充填材を接触させるか、充填材が附着しないための離型剤、離型シート等の殆ど強度を持たないものを介して接触させる形態となっている。このため、熱間矯正や鋳込み矯正時に、ピース金型２１の背面に直接圧力（ほぼ等分布圧）が作用する。

この矯正中において、円周方向の嵌合面を圧縮塑性変形させながら、ピース金型組立体７３が内径を小さくして行く課程で、内径が必要充分に縮小され、内径収縮止めリング７５と接触した以降も、依然として、ピース金型２１の背面に圧力が作用することがある。すなわち、熱間矯正では、加熱温度設定が高すぎた場合や、鋳込み矯正では、鋳込み材の収縮特性が大きすぎる、若しくは鋳込み材の肉厚が厚すぎた場合、図５３に示すように、ピース金型２１の内径収縮止めリング７５が接触している部位では、内径収縮止めリング７５の存在により内径収縮はほぼ止まるが、内径収縮止めリング７５から外れた部位が、内径を更に縮小させ続けることが発生する。これにより、ピース金型２１の意匠面の直径や、タイヤ幅方向の曲面形状の不具合に直結する。

図５１及び図５２は、これを解決するための本実施形態の構造を示し、ピース金型組立体７３の背面に対して背面変形防止板９４を配置するものである。背面変形防止板９４は、ピース金型２１よりもヤング率及び降伏強度特性の高い材質が使用されていると共に、ピース金型２１の肉厚と同等程度の厚みを有している。この背面変形防止板９４を配置することにより、背面変形防止板９４を介して背面圧力がピース金型２１に均一に作用するため、ピース金型２１の部分的な径縮小を防止することができる。

［第７実施形態］
図５４〜図５８は、本発明の第７実施形態を示す。

この実施形態では、第４及び第５実施形態によるピース金型２１の作製の際に、ピース金型２１の間に空気抜きスリットを形成するものである。すなわち、第４及び第５実施形態では、ピース金型２１の嵌合面を隙間なく矯正するものであるが、この方法によって、ノンスピュータイプのタイヤ成形用金型を製造する場合には、ピース金型２１間の嵌合面の随所に、制御された幅寸法の隙間（空気抜きスリット）が存在しなければならない。この実施形態では、第４実施形態及び第５実施形態と共に、この隙間を機械加工を用いずに付与するものである。

この実施形態では、ピース金型組立体７３を形成する際に、図５４に示すように、薄板状のシム９５を空気抜きスリットが必要とされる部位に挟み込む。シム９５としては、ピース金型２１よりも降伏強度が高い材質が使用される。また、シム９５の板厚は、該当するスリット厚Ｔと同じ肉厚となっている。この場合、ピース金型２１の嵌合面は、意匠面から１〜１０ｍｍの範囲内とし、この部分から背面側に対して、Ｗ≧Ｔ／２となる逃がし代Ｗを設定した上で、余肉Δ／２を設定しておく。このように設定することにより、後述する矯正によるシム９５の噛み潰しにより空気抜きスリットを形成する際にシム９５の材料排出を容易に行うことが可能となる。

次に、図５５に示すようにシム９５をピース金型２１の間に挟持する。この挟持状態に対し、第４実施形態または第５実施形態によりピース金型２１の矯正を行う。

ピース金型２１の矯正の後、図５６に示すように、ピース金型２１を分離してシム９５を取り出す。そして、図５７に示すように、ピース金型２１を再度リング状に組み立てる。このとき、ピース金型２１の嵌合面にはシム９５との押圧により材料逃げ突起９６が形成されているため、図５７に示すようにスクレイパー等の修正工具８６を用いて材料逃げ突起９６を削り取り、形状仕上げを行う。

図５８は、材料逃げ突起９６を削り取った後の状態を示し、隣接するピース金型２１の間には、寸法Ｔの空気抜きスリット９７が形成されている。

このような実施形態では、ピース金型２１に対する矯正と同時にピース金型２１に対して空気抜きスリット９７を形成することができる。従って、ノンスピュータイプのタイヤ成形用金型に適したものとすることができる。また、この実施形態では、第４実施形態及び第５実施形態を行う際に、空気抜きスリット９７を同時に形成することができるため、鋳出しでスリットを形成するのに比べて、鋳造収縮等による寸法バラツキの発生によるスリット寸法のバラツキがなくなるメリットがある。

以下、実施例により、本発明をさらに具体的に説明する。図５９は、以下の全ての実施例に共通して用いたタイヤ成形用金型１００を示す。

このタイヤ成形用金型１００は、タイヤサイズ２０５／６５Ｒ１５用のセクショナルモールドタイプのタイヤ成形用金型であり、Ｓピッチが１１個、Ｍピッチが１３個、Ｌピッチが１２個のピッチ数となっており、サイプブレードは取り付けられない構造となっている。また、ピース金型２１を１リングにつき７２ピース組み立てることにより構成される。図５９の数値は、各部をｍｍで示すものである（以下、図６１〜図６５までの数値も同様である。）。

ピース金型２１は、石膏鋳造法によって作製されるものであり、設定収縮率１１〜１５／１０００となっており、石膏材料としては、商品名Ｇ−６（ノリタケジプサム（社）製）の非発泡石膏を６０重量％の混水率で調合したものを使用した。また、ピース金型２１の鋳造用合金としては、ＡＣ４Ｃ合金（７％Ｓｉ、１％Ｃｕ、０．５％Ｆｅ、０．４％Ｍｇ、残Ａｌ）を用い、重力鋳造法により作製した。

（実施例１）
図６０及び図６１は、実施例１を示す。図６０に示すように、一つの直方体鋳型３８に対し、５ピース分のピース鋳型（石膏）３１を嵌め込み、挟み込まれる側面鋳型３２は鋼材（Ｓ５０Ｃ）の切り出し品を用い、直方体鋳型３８の両端部となる側面鋳型には石膏から切り出したものを用いた。この一つの直方体鋳型３８の寸法は、Ｗ３２０×Ｈ２６０×Ｄ１３０ｍｍである。

この直方体鋳型３８を８個用い、４隅にダミー鋳型（石膏）４３を配置して図６１に示すように四角形に組立て、外形１０００ｍｍ角の四角形鋳物として鋳造した。この方式で２リング鋳造することにより、８０ピース分のピース金型２１を作製した。また、ピース金型２１は、その嵌合面に３ｍｍの仕上げ加工代を付与したものとした。

以上のようにして作製したピース金型２１は健全なもので、機械加工によって寸法精度良く、セクショナルモールドとすることができた。

（実施例２）
図６２及び図６３は、実施例２を示す。この実施例では、図６２に示すように、一つの直方体鋳型５７に６ピース分の成形部５８を合い込めした状態の石膏鋳型を注型法により製作した。直方体鋳型５７の寸法は、Ｗ３２０×Ｈ２６０×Ｄ１３０ｍｍとなっている。

この直方体鋳型５７を８個用いて図６３のように四角形に組立て、外形９５０角の四角形鋳物として鋳造した。この方式で２リング鋳造することにより、９６ピース分のピース金型を作製した。この場合、図６１に示すように、ピース金型２１の嵌合面における意匠面側から約５ｍｍの範囲まで余肉をΔ／２＝０．５ｍｍ付与し、それよりも背面側は、Ｗ＝０．５ｍｍの逃がし形状となるように作製した。

この実施例では、実施例１のようにダミー鋳型を配置する必要がなく、その分、実施例１よりも小さな外形の四角形鋳物とすることができたと共に、１リング当りのピース合い込め数も８ピース増量することが可能となった。

以上のようにして作製したピース金型２１は健全なもので、後述の実施例３の熱間矯正によって寸法精度良く、セクショナルモールドとすることができた。

（比較例１）
この比較例では、実施例２において、直方体鋳型を図２８のように、ピース金型２１の長手方向（タイヤ幅方向）が鋳造定盤４０と平行（四角形の一辺と平行）となるように組立て、外形７５０角の四角形鋳物として１リング分鋳造した。その結果、全４８ピース中、１８ピースの嵌合面に引け巣欠陥が発生した。

（実施例３）
図６４及び図６５は、実施例３を示す。この実施例では、実施例２で作製したピース鋳物２１の背面部を、仕上げ加工代が残る状態でフライス盤により平面加工し、その後、幅１０ｍｍ、長さ３０ｍｍ、厚さ０．０４ｍｍのＳＫ−３材（工具鋼）からなるシム９５を、嵌合面２４の随所に一つの嵌合面２４当りに５枚配置し、瞬間接着剤で仮固定した。

そして、１セット分（７２ピース）のピース金型２１を所定のピッチ配列で、真円度が最も良くなる様に外径φ１０００ｍｍ、厚さ４０ｍｍの鋼材（Ｓ５０Ｃ）からなる定盤７２上で、リング状に仮組立てしたところ、ピース金型組立体７３は上下基準径の部位でφ５９０．７ｍｍとなった。すなわち、目的の直径より３．７ｍｍ大きい状態となった。なお、ピース金型２１をリング状に組立てる前に、ピース金型２１の嵌合面２４には、白灯油により適度な粘性に希釈したワセリンを薄く塗布し、リング状に組立て後に、ピース金型間に隙間がない状態とした。

このリング状のピース金型組立体７３の上下基準径部に、外径φ５８７ｍｍ、内径５００ｍｍ、高さ３０ｍｍのＳ５０Ｃからなる内径収縮止めリング７５を配し、ピース金型組立体７３の内部に外径φ４５０ｍｍ、内径φ４２０ｍｍ、高さ２６０ｍｍの固定材肉盗みリング７６を配置した状態で、ピース固定材７４としてＵＳＧ製ハイドロパーム発泡石膏（混水率１００重量％，発泡率８０容積％）を充填・硬化させることにより、ピース金型２１を仮固定した。

また、ハイドロパーム発泡石膏を充填する前には、ピース金型２１と内径収縮止めリング７５との間には、予めワセリンを充填しておき、石膏材が侵入しないようにした。

さらに、リング状に組立てたピース金型組立体７３の背面に、高さ２６０ｍｍ、厚さ２０ｍｍで、幅寸法は各ピース金型２１の背面を９０％程度覆い隠すことが可能な寸法（概略２５〜４５ｍｍ）の鋼材（Ｓ５０Ｃ）製の背面変形防止板９４を設置し、水ガラス系の接着剤で仮固定した。

そして、その外周を上側内径φ８２０ｍｍ、下側内径φ８８０ｍｍ、肉厚６０ｍｍの上下開放型のテ−パ形状の球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ６００）製の拘束リング７７で囲み、隙間にアルミニウム合金（ＡＣ４Ｃ）からなる溶湯８０溶湯を充填、凝固させた。これにより、鋳込み矯正法を実施した。

後から鋳込んだ溶湯が凝固し、室温まで冷却した後、ピース金型２１の上側基準径部と内径収縮止めリング７５間の隙間を計測した所、約０．５ｍｍの隙間が残っていた。そこで、拘束リング７７を取り外し、リング状ピース金型組立体７３と定盤７２の間に、外径φ７８０ｍｍ、厚さ３０ｍｍの嵩上げ台を設置し、再度拘束リング７７で囲み、後から鋳込んだＡＣ４Ｃ鋳物部と接触する状態で定盤７２及び拘束リング７７の間を鋼材製ボルトで固定し、全体を加熱炉内で３００℃×５時間保持することにより熱間矯正し直した。この再矯正により、リング状のピース金型組立体７３を室温まで冷却した後、ピース金型２１の上側基準径部と内径収縮止めリング間の隙間は殆どなくなっていた。

その後、後鋳込みのＡＣ４Ｃ鋳物部にコンタ-マシンで切り込みを８箇所入れ、ハンマーで割り取り、ピース金型２１を取り出し、シム９５も取り外した。

このようにして得られたピース金型２１を再度リング状に組立てたところ、シム９５を挟み込んだ部位にだけ０．０４ｍｍ程度の隙間が形成されており、その他の部位は密着した状態で、且つ各部の内径も、目的の寸法に対し、直径で−０．１〜−０．２ｍｍ程度の範囲内（許容公差内）に納まっていた。これにより、ピース金型２１の直径、嵌合面合わせ、空気抜きスリット形成を機械加工なしで行うことができた。

（ａ）、（ｂ）は第１実施形態により作製されるピース金型の斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は第１実施形態に用いるピース鋳型の斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は第１実施形態の直方体鋳型を作製する手順を示す斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は第１実施形態の別の直方体鋳型を作製する手順を示す斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は第１実施形態における直方体鋳型組立体を作製する平面図及び側面図である。 第１実施形態における鋳枠を配置する状態を示す断面図である。 鋳枠内に溶湯を鋳込んだ状態を示す断面図である。 溶湯の鋳込みにより作製された四角形鋳物の平面図である。 四角形鋳物からの脱型の第１段階を示す平面図である。 四角形鋳物からの脱型の第２段階を示す平面図である。 四角形鋳物からの脱型の第３段階を示す平面図である。 四角形鋳物からピース金型を切り出す状態を示す斜視図である。 第１実施形態によって作製されたピース金型の斜視図である。 四角形鋳物からピース金型を切り出す手順を示す平面図である。 平面鋳物の問題点を示す斜視図である。 四角形鋳物以外の鋳物を示す平面図である。 四角形鋳物以外の鋳物を示す平面図である。 第２実施形態に用いるピースゴム型の斜視図である。 ピースゴム型を並べた状態を示す斜視図である。 ピースゴム型を鋳枠で囲んだ状態を示す斜視図である。 第２実施形態により作製される直方体鋳型の斜視図である。 第２実施形態により作製された四角形鋳物の平面図である。 第２実施形態での脱型方法を示す平面図である。 第３実施形態におけるピース鋳型の配列を示す底面からの斜視図である。 直方体鋳型の底面からの斜視図である。 直方体鋳型の底面からの斜視図である。 鋳造定盤に対するピース鋳型の好ましい配列を示す断面図である。 鋳造定盤に対するピース鋳型の好ましくない配列を示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）は第４実施形態で用いるピース金型の斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は第４実施形態で用いるピース金型の図２９における断面Ｘの断面図である。 第４実施形態における定盤に対するピース金型組立体の組み立てを示す平面図である。 第４実施形態における定盤に対するピース金型組立体の組み立てを示す断面図である。 第４実施形態における構造を示す平面図である。 第４実施形態における構造を示す断面図である。 第４実施形態において、充填材として金属粉を用いた状態を示す平面図である。 第４実施形態において、充填材として金属粉を用いた状態を示す断面図である。 第４実施形態において、充填材として金属溶湯を用いた状態を示す平面図である。 第４実施形態において、充填材として金属溶湯を用いた状態を示す断面図である。 第４実施形態における熱間矯正を示す断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、熱間矯正におけるピース金型の変化を示す平面図である。 第５実施形態における溶湯鋳込みによる矯正を示す平面図である。 第５実施形態における溶湯鋳込みの断面図である。 第５実施形態による溶湯鋳込みによる矯正時の断面図である。 溶湯鋳込みによる矯正が不完全な状態を示す第５実施形態の断面図である。 第５実施形態における追加の矯正を示す断面図である。 第５実施形態における追加の矯正時の加熱状態を示す断面図である。 第５実施形態における脱型を示す断面図である。 第５実施形態における切り込みを示す断面図である。 第５実施形態における金属溶湯の脱型を示す平面図である。 第５実施形態におけるピース金型の脱型を示す平面図である。 第６実施形態の断面図である。 第６実施形態の作動を示す断面図である。 好ましくない状態を示す断面図である。 第７実施形態におけるシムの配置を示す平面図である。 シムを挟み込んだ状態を示す平面図である。 シムを取り出す状態を示す平面図である。 シムの取り出し後におけるピース金型の再組み立てを示す平面図である。 第７実施形態により作製された空気抜きスリットを示す平面図である。 実施例１〜３に用いるタイヤ成形用金型を寸法と共に示す断面図である。 実施例１に用いる直方体鋳型を寸法と共に示す斜視図である。 第１実施例における直方体鋳型組立体を寸法と共に示す平面図である。 第２実施形態に用いる直方体鋳型を寸法と共に示す斜視図である。 第２実施例における直方体鋳型組立体を寸法と共に示す平面図である。 第３実施例のシムの配置を示すピース金型の斜視図である。 第３実施例の処理をおこなう構造を寸法と共に示す断面図である。 （ａ）〜（ｇ）は、石膏鋳造法によって２ピースモールドを作製する手順を示す工程図である。 （ａ）〜（ｆ）は、石膏鋳造法によってセクショナルモールドを作製する手順を示す工程図である。 （ａ）〜（ｃ）は、鋳造によってピース金型を作製する手順を示す工程図である。 （ａ）及び（ｂ）は、バックモールドを用いて組み立てたタイヤ成形用金型の斜視図である。

符号の説明

２１ ピース金型
３１ ピース鋳型
３８ 直方体鋳型
４０ 鋳造定盤
４１ 直方体鋳型組立体
４５ 鋳枠
４６ 溶湯
５０ ピースゴム型
５７ 直方体鋳型
７７ 拘束リング
９５ シム

Claims (6)

1. 意匠面を円周方向または幅方向に分割した形状となっており、複数を組み立てることによりタイヤ成形用金型を形成するピース金型を鋳造により製造する方法であって、
   前記ピース金型における意匠面形状と意匠面両側の嵌合面形状とを反転した形状のピース鋳型を作製する工程と、
   ピース鋳型を並べることにより直方体形状となる直方体鋳型を、その一つの平面がピース鋳型における前記ピース金型における意匠面と反対側の背面に仕上げ加工代を付与した平面と重なるように形成する工程と、
   前記一つの面が鋳造定盤と直交し且つ外側を向いた平面四角形状となるように前記直方体鋳型を鋳造定盤上に組み立てた後、内面が四角形の鋳枠を直方体鋳型組立体から所定距離離して配置することにより直方体鋳型組立体を囲む工程と、
   直方体鋳型組立体と鋳枠との間の空間内に溶湯を鋳込んでピース金型を作製する工程とを備えていることを特徴とするタイヤ成形用金型に用いるピース金型の製造方法。
2. 意匠面を円周方向または幅方向に分割した形状となっており、複数を組み立てることによりタイヤ成形用金型を形成するピース金型を鋳造により製造する方法であって、
   前記ピース金型における意匠面形状と、意匠面両側の嵌合面形状と、意匠面と反対側の背面形状と有したピースゴム型を作製する工程と、
   背面が定盤と接触するようにピースゴム型を並べた後、内面が四角形の枠体によってピースゴム型周囲を囲む工程と、
   前記枠体内に崩壊性の鋳型材料を注型して硬化させ、硬化後にピースゴム型を脱型して崩壊性の直方体鋳型を作製する工程と、
   一つの平面が鋳造定盤と直交し且つ外側を向いた平面四角形状となるように前記直方体鋳型を鋳造定盤上に組み立てた後、内面が四角形の鋳枠を直方体鋳型組立体から所定距離離して配置することにより直方体鋳型組立体を囲む工程と、
   直方体鋳型組立体と鋳枠との間の空間内に溶湯を鋳込んでピース金型を作製する工程とを備えていることを特徴とするタイヤ成形用金型に用いるピース金型の製造方法。
3. 請求項１または２記載の発明であって、
   前記ピース金型における長手方向が鋳造定盤から直立するように直方体鋳型を鋳造定盤に組み立てることを特徴とするタイヤ成形用金型に用いるピース金型の製造方法。
4. タイヤ成形用金型の円周方向の展開長が鋳放し状態で目的寸法よりも幾分大きくなるピース金型を請求項１〜３のいずれかに記載の方法により作製した後、目的とするタイヤ成形用金型の直径よりも大きな直径のリング状となるようにピース金型を所定ピッチで仮組立してピース金型組立体とする工程と、
   ピース金型よりも熱膨脹率が小さく降伏強度が高い材料からなると共に内面が円形となっている拘束リングを、リング状のピース金型組立体の外側に所定距離離して配置することによりピース金型組立体を囲む工程と、
   ピース金型組立体と拘束リングとの間に金属粉を充填し、またはピース金型よりも低融点の金属を円周方向で連続しないようにピース金型組立体と拘束リングとの間に充填する充填材の充填工程と、
   充填材の充填状態で加熱保持することにより、ピース金型間を圧縮降伏してピース金型組立体を所定の直径に矯正すると共に、ピース金型間の隙間を矯正することを特徴とするタイヤ成形用金型に用いるピース金型の製造方法。
5. タイヤ成形用金型の円周方向の展開長が鋳放し状態で目的寸法よりも幾分大きくなるピース金型を請求項１〜３のいずれかに記載の方法により作製した後、目的とするタイヤ成形用金型の直径よりも大きな直径のリング状となるようにピース金型を所定ピッチで仮組立してピース金型組立体とする工程と、
   内面が円形となっている拘束リングをリング状のピース金型組立体の外側に所定距離離して配置することによりピース金型組立体を囲む工程と、
   ピース金型よりも低融点の金属をピース金型組立体と拘束リングとの間に鋳込み、鋳込んだ金属の凝固収縮によってピース金型間を圧縮降伏させてピース金型組立体を所定の直径に矯正すると共に、ピース金型間の隙間を矯正することを特徴とするタイヤ成形用金型に用いるピース金型の製造方法。
6. 請求項４または５記載の発明であって、
   前記ピース金型組立体とする際に、ピース金型よりも降伏強度が高い薄板状のシムをピース金型の間に挟み込み、前記矯正後にシムを取り除いて除去部分を空気抜きスリットとすることを特徴とするタイヤ成形用金型に用いるピース金型の製造方法。

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