JP4438505B2 - 空気入りタイヤの製造用内型 - Google Patents

Description

この発明は、空気入りタイヤの製造用内型にかかわり、更に詳しくはタイヤ成形時間及びタイヤ加硫成形時間の短縮化を図り、成形作業を効率良く行うことが出来ると共に、タイヤを高精度に成形，製造出来る空気入りタイヤの製造用内型に関するものである。

近年、高性能な空気入りタイヤを効率良く製造する目的で、タイヤ成形開始時から加硫成形完了まで、タイヤ内部に環状に分割された剛性内型（または剛性中子）を配置する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、このような剛性内型を使用して加硫成形する場合、加硫成形時に剛性内型にスチーム等の熱源を導入することにより剛性内型を所定温度に加熱した状態で加硫する加硫成形方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

ところで、上記のように剛性内型を使用した空気入りタイヤの加硫装置では、加硫成形時に剛性内型にスチームを導入して剛性内型を所定温度（例えば、１４０℃〜２００℃）に加熱する方法であるため、剛性内型がスチーム等の流通路等により複雑になると共に、加硫装置全体がスチーム配管等により複雑になり、コストアップになると共に、装置全体が大型化すると言う問題があった。

また、タイヤ加硫成形時に剛性内型にスチームを導入して所定温度まで昇温させる必要があるため、加硫開始まで時間がかかり、従って加硫時間の短縮化を図ることが難しく、生産性の向上を図ることが難しいと言う問題があった。
特開２００３−３１１７４１号公報 特開昭２００３−３４０８２４号公報

この発明は、かかる従来の問題点に着目して案出されたもので、タイヤ加硫成形時、またはタイヤ成形工程開始からタイヤ加硫成形終了までの間に用いる剛性内型を短時間で所定温度まで昇温させるようにして、タイヤの成形時間及びタイヤ加硫成形時間を短縮化し、成形作業を効率良く、しかも高精度に行うことが出来る空気入りタイヤの製造用内型を提供することを目的とするものである。

この発明は、上記目的を達成するため、タイヤ加硫成形時、またはタイヤ成形工程開始時からタイヤ加硫成形終了時までの間、タイヤの内面形態を保持するために内設される剛性内型から成る空気入りタイヤの製造用内型であって、前記剛性内型をアルミニユウムまたはアルミ合金からなる複数個に分割された環状のセグメントで構成すると共に、前記各セグメントを環状の中心方向に向かって拡縮可能に構成し、かつ該セグメントの内表面の全面または一箇所以上の一部に周波数２４５０ＭＨｚのマイクロ波を受けて発熱する発熱体を取付け、この発熱体の発熱によって各セグメントを熱伝導により所定温度に加熱するようにしたことを要旨とするものである。

ここで、前記分割されたセグメントで構成される剛性内型を、前記周波数２４５０ＭＨｚのマイクロ波を受けて発熱する発熱体で構成することもできる。また前記発熱体を、炭化ケイ素の焼結体で構成することもできる。更に、前記分割された環状のセグメントを、環状の中心方向に向かって小径となる傾斜当接側面を備えた略扇状の第１セグメントと、この第１セグメントの傾斜当接側面に当接する略方形状の第２セグメントとで構成し、前記第１セグメントと第２セグメントとを周方向に交互に配設して環状の内型を構成するものである。

この発明の原理は、タイヤ加硫成形時、またはタイヤ成形工程開始時からタイヤ加硫成形終了時までの間に用いる剛性内型の内表面の全面、または一部に発熱体を構成する所定の厚さの炭化ケイ素の焼結体を配置する。そして、この発熱体を構成する炭化ケイ素の焼結体を、マイクロ波（マイクロ波加熱）により発熱させ、この発熱した熱エネルギーを発熱体を介してアルミニユウムやアルミ合金等で構成される剛性内型に伝熱させて短時間に加熱することで、空気入りタイヤを短時間に加硫成形しようとするものである。

即ち、マイクロ波加熱（2,450MHz：電波法により規定されている) は、マイクロ波を金属材料に照射すると反射するが、一定の組成を有する炭化ケイ素の焼結体は、所定の周波数のマイクロ波が照射されると炭化ケイ素の分子の振動による摩擦エネルギーにより発熱する。この発熱した熱エネルギーを利用して、金属材料から成る剛性内型に伝熱させて加硫に必要な温度に短時間に昇温させるようにしたものである。

これにより、従来、剛性内型を加熱するために要していた時間を短縮化でき、タイヤ構成材料の物性を変化させることなく、短時間に高性能なタイヤを加硫成形するこきが出来るものである。

この発明は上記のように、タイヤ加硫成形時、またはタイヤ成形工程開始時からタイヤ加硫成形終了時までの間、タイヤの内面形態を保持するために内設される剛性内型から成る空気入りタイヤの製造用内型であって、前記剛性内型をアルミニユウムまたはアルミ合金からなる複数個に分割された環状のセグメントで構成すると共に、前記各セグメントを環状の中心方向に向かって拡縮可能に構成し、かつ該セグメントの内表面の全面または一箇所以上の一部に周波数２４５０ＭＨｚのマイクロ波を受けて発熱する発熱体を取付け、この発熱体の発熱によって各セグメントを熱伝導により所定温度に加熱するようにしたので、または前記剛性内型を周波数２４５０ＭＨｚのマイクロ波を受けて発熱する発熱体により複数個に分割された環状のセグメントで構成すると共に、前記各セグメントを環状の中心方向に向かって拡縮可能に構成し、この発熱体の発熱によって各セグメントを所定温度に加熱するようにしたので、以下のような優れた効果を奏するものである。
(a).剛性内型を短時間で所定温度まで昇温させることが出来るので、タイヤの成形時間とタイヤ加硫成形時間との短縮化を図ることが出来る。
(b).タイヤ加硫成形時間の短縮化を図ることが出来る結果、生産性の向上を図ることが出来る。
(c).発熱体を備えた剛性内型は、マイクロ波により短時間に加熱でき、従って構成が簡単になり、コストダウンを図ることが出来る。
(d).高性能、高精度の空気入りタイヤを製造することが出来る。
(e) 剛性内型は、簡単な構成であるので安価に製造出来る。

以下、添付図面に基づきこの発明の実施の形態を説明する。

図１は、この発明を実施した空気入りタイヤの加硫成形装置の概略構成図を示し、この加硫成形装置１は、中心部にアルミニユウムやアルミ合金等で構成される剛性内型２のクランプ機構３を設け、上下には、上部サイドプレート４と下部サイドプレート５に取付けられた上モールド６（上型）と下モールド７（下型）とが配設され、また周囲には、周方向に複数に分割（８〜１２分割）され、かつ中心に向かって拡縮移動する外型を構成するセクターモールド８が配設されている。

前記セクターモールド８は、成形用のグリーンタイヤＷのプロファイル面を備えた各セクターピース９をそれぞれ着脱可能に取付けるバックセグメント１０と、この各バッグセグメントの背面側に形成された所定角度α（例えば、摩擦や負荷等を考慮して１５°〜２０°）の摺接面１１に摺動可能なガイド部材１２とを備え、このガイド部材１２は、昇降可能な支持プレート１２Ａに吊設されている。

また、前記タイヤ加硫成形時、またはタイヤ成形工程開始時からタイヤ加硫成形終了時までの間に用いる剛性内型２は、図２及び図３に示すように、周方向に複数に分割（この実施形態では１０分割であるが、分割数については、特に限定されない）された環状の拡縮可能な第１セグメント１３ａと第２セグメント１３ｂとにより構成され、この剛性内型２の内表面の全面または一部には、マイクロ波Ｇにより発熱する発熱体１４が取付けてある。

前記発熱体１４としては、この実施形態では、マイクロ波Ｇにより発熱する一定の組成を有する所定の厚さ及び大きさの炭化ケイ素の焼結体を使用しているが、マイクロ波Ｇにより発熱して、熱伝導率の良い材料であれば特に限定されるものではない。また、分割された環状の第１セグメント１３ａと第２セグメント１３ｂとの全体、即ち、剛性内型２の全体を、前記マイクロ波Ｇを受けて発熱する炭化ケイ素の焼結体から成る発熱体１４で構成することも可能である。

前記分割された第１セグメント１３ａと第２セグメント１３ｂとは、この発明の実施形態では、５個ずつ交互に配設され、第１セグメント１３ａは、略扇状に形成され、中心方向に向かって小径となる傾斜当接側面１５を備え、また第２セグメント１３ｂは、略方形状に形成され、前記第１セグメント１３ａの傾斜当接側面１５に当接する傾斜当接側面１６を備えている。

前記剛性内型２の上下内径部には、剛性内型２の内部を密閉するための着脱可能な支持プレート１７ａ，１７ｂを設け、前記上下の支持プレート１７ａ，１７ｂの一方に、即ち、この実施形態では、下側の支持プレート１７ｂには、前記マイクロ波Ｇの供給手段１８（発振器）に接続するための導波管１９の接続口１９ａを形成し、この接続口１９ａと対向する他方の上側の支持プレート１７ａの内面には、前記マイクロ波Ｇを前記発熱体１４に向かって反射させる逆円錐台状の金属製の反射板２０が設けてある。

また、前記剛性内型２の内部は、金属製の仕切り板２１を介して複数の反射室２２に区画形成（この実施形態では４区画であるが、特に区画数は限定されない）し、この区画した反射室２２の下側の支持プレート１７ｂに、図４に示すように、前記マイクロ波Ｇの供給手段１８（発振器）に接続するための導波管１９の接続口１９ａが形成してあり、前記金属製の仕切り板２１は、前記反射板２０と一体的に形成することも可能である。

前記供給手段１８に接続するための導波管１９には、アイソレータ２３が設置してあり、この実施形態では、前記複数に区画分割された二つの反射室２２に、マイクロ波Ｇを均一に分配させて照射させるために、図５及び図６に示すように、アイソレータ２３に分岐された整合器用導波管２４ａ，２４ｂを連結して接続口１９ａに接続させて構成してある。

なお、図１及び図２において、２５ａ，２５ｂは、上モールド６と下モールド７との加熱手段（ヒータまたは電磁誘導加熱）、２６は上側の支持プレート１２Ａを昇降される昇降シリンダー、２７はクランプ機構３を構成するパワーシリンダー、２８は下モールド７の昇降シリンダーを示している。

次に、上記のような加硫成形装置１を用いて空気入りタイヤの加硫方法を説明する。
この発明の実施形態では、タイヤ加硫成形時、またはタイヤ成形工程開始時からタイヤ加硫成形終了時までの間、タイヤの内面形態を剛性内型２で保持するものであって、タイヤ成形工程時には、図７（ａ），（ｂ）〜図１１（ａ），（ｂ）に示すように、分割された第１セグメント１３ａと第２セグメント１３ｂと縮径させて環状の剛性内型２に構成し、この環状の剛性内型２を成形機の主軸で保持させて回転させながらその外周面に、タイヤ構成材料であるゴム状弾性材料を順次巻付け、または貼合わせて積層させることにより未加硫タイヤＷを形成する。

そして、未加硫タイヤＷの成形後には、図１及び図４に示すように、成形機の主軸から剛性内型２と共に未加硫タイヤＷを取外し、加硫成形装置１に搬送して加硫成形装置１のクランプ機構３及びマイクロ波Ｇの供給手段１８（発振器）の導波管１９の接続口１９ａに接続してセットし、加硫成形を行うのである。

即ち、加硫成形方法は、加硫成形装置１において未加硫タイヤＷの内外表面をアルミニユウムやアルミ合金等で構成される外型を構成するセクターモールド８とアルミニユウムやアルミ合金等で構成される分割された剛性内型２とで保持すると共に、未加硫タイヤＷの上下面を上モールド６（上型）と下モールド７（下型）により保持し、前記外型を構成するセクターモールド８，剛性内型２及び上モールド６（上型）と下モールド７（下型）を所定温度に加熱して空気入りタイヤを加硫成形する。

そして、未加硫タイヤＷの加硫成形時に、前記剛性内型２の内表面の全面または一部に設けた発熱体１４を供給手段１８（発振器）から発振した所定の周波数のマイクロ波Ｇにより発熱させると共に、剛性内型２を所定温度に加熱して加硫成形を行うのである。

即ち、供給手段１８（発振器）から発振した所定の周波数のマイクロ波Ｇは、図４に示すように、導波管１９の接続口１９ａから複数に区画分割された二つの反射室２２に入り、反射板２０及び金属製の仕切り板２１に反射して発熱体１４に照射されて発熱させ、更に発熱体１４の発熱した熱エネルギーは、金属材料から成る剛性内型２に伝熱させて加硫に必要な温度に短時間（１４０℃〜２００℃）に昇温させる。

これにより、従来、剛性内型を加熱するために要していた時間を短縮化でき、タイヤ構成材料の物性を変化させることなく、短時間に高性能なタイヤを加硫成形することが出来るものである。なお、Ｇｘはマイクロ波Ｇの反射波を示している。

このようにして、タイヤの加硫成形が完了したら、加硫成形装置１のクランプ機構３及びマイクロ波Ｇの供給手段１８（発振器）の導波管１９の接続口１９ａから、タイヤと共に剛性内型２を取外し、加硫成形装置１の近傍に設置された図示しない搬送装置を介してタイヤ成形工程に搬送する。

そして、タイヤ成形工程では、図７（ａ），（ｂ）〜図１０（ａ），（ｂ）及び図１２（ａ），（ｂ）に示すように、成形されたタイヤＷｘの剛性内型２から、クランプ機構３及び金属製の反射板２０，仕切り板２１及びその他の部品類を順次取外し、次いで剛性内型２の分割取外しを行う。

剛性内型２の分割取外しの具体的な工程としては、先ず図１２（ａ）〜（ｆ）に示すように、タイヤ成形工程の支持台２９上に設置された剛性内型２の第１セグメント１３ａと第２セグメント１３ｂとに対応して設置された複数台の取外し装置３０により行うものである。即ち、取外し装置３０は、図１２（ｃ）〜（ｆ）に示すように、フォーク状の二本の保持アーム３１と水平シリンダー３２とで構成され、先ず略方形状に形成された各第２セグメント１３ｂは、図１２（ｄ）に示すように、各第２セグメント１３ｂに対応して設置された複数台の取外し装置３０により中心方向に押圧して成形タイヤＷｘの内側から取外し、図１２（ｅ）に示すように、この各第２セグメント１３ｂを昇降シリンダー３３により上方に持ち上げる。

次いで、図１２（ｄ）に示すように、略扇状に形成された第１セグメント１３ａを、それに対応して設置された複数台の取外し装置３０により中心方向に押圧して成形タイヤＷｘの内側から取外す。このようにして、成形タイヤＷｘから剛性内型２の第１セグメント１３ａと第２セグメント１３ｂと取外した後、成形タイヤＷｘを剛性内型２から抜き取り、次工程へ搬送する。

また、上記のような剛性内型２を使用して、未加硫タイヤの成形や、加硫成形を行う場合には、上記の操作と逆操作を順次行うことにより、剛性内型２と共に、未加硫タイヤＷの加硫成形を行うことが出来るものである。

この発明は、上記のように構成したので、剛性内型を短時間で所定温度まで昇温させることが出来、タイヤの成形時間とタイヤ加硫成形時間との短縮化を図ることが出来ると共に、タイヤ加硫成形時間の短縮化を図ることが出来る結果、生産性の向上を図ることが出来るものである。

この発明を実施した空気入りタイヤの加硫成形装置の概略構成図である。 この発明の加硫成形装置に使用する剛性内型の平面図である。 図２のＡ−Ａ矢視縦断正面図である。 剛性内型をマイクロ波の供給手段の導波管に接続した状態を示す一部拡大断面図である。 マイクロ波の供給手段の他の実施形態を示す一部概略平面図である。 マイクロ波の供給手段の他の実施形態を示す一部概略正面図である。 （ａ），（ｂ）は、剛性内型の成形タイヤから取外す工程の説明図である。 （ａ），（ｂ）は、剛性内型の成形タイヤから取外す工程の説明図である。 （ａ），（ｂ）は、剛性内型の成形タイヤから取外す工程の説明図である。 （ａ），（ｂ）は、剛性内型の成形タイヤから取外す工程の説明図である。 （ａ），（ｂ）は、剛性内型の成形タイヤから取外す工程の説明図である。 （ａ）〜（ｆ）は、タイヤ成形工程において剛性内型の成形タイヤから取外す工程の説明図である。

符号の説明

１ 加硫成形装置 ２ 剛性内型
３ クランプ機構 ４ 上部サイドプレート
５ 下部サイドプレート ６ 上モールド
７ 下モールド ８ セクターモールド
９ セクターピース １０ バックセグメント
１１ 摺接面 １２ ガイド部材
１２Ａ 支持プレート １３ａ 第１セグメント
１３ｂ 第２セグメント １４ 発熱体
Ｇ マイクロ波 １５ 傾斜当接側面
１６ 傾斜当接側面 １７ａ，１７ｂ 支持プレート
１８ 供給手段（発振器） １９ 導波管
１９ａ 接続口 ２０ 反射板
２１ 仕切り板 ２２ 反射室
２３ アイソレータ ２４ａ，２４ｂ 整合器用導波管
２５ａ，２５ｂ 加熱手段（ヒータまたは電磁誘導加熱）
２６ 昇降シリンダー ２７ パワーシリンダー
２８ 昇降シリンダー ２９ 支持台
３０ 取外し装置 ３１ 保持アーム
３２ 水平シリンダー ３３ 昇降シリンダー
Ｗ グリーンタイヤ Ｗｘ 成形タイヤ
Ｇ マイクロ波 Ｇｘ マイクロ波の反射波

Claims (4)

1. タイヤ加硫成形時、またはタイヤ成形工程開始時からタイヤ加硫成形終了時までの間、タイヤの内面形態を保持するために内設される剛性内型から成る空気入りタイヤの製造用内型であって、
   前記剛性内型をアルミニユウムまたはアルミ合金からなる複数個に分割された環状のセグメントで構成すると共に、前記各セグメントを環状の中心方向に向かって拡縮可能に構成し、かつ該セグメントの内表面の全面または一箇所以上の一部に周波数２４５０ＭＨｚのマイクロ波を受けて発熱する発熱体を取付け、この発熱体の発熱によって各セグメントを熱伝導により所定温度に加熱するようにしたことを特徴とする空気入りタイヤの製造用内型。
2. タイヤ加硫成形時、またはタイヤ成形工程開始時からタイヤ加硫成形終了時までの間、タイヤの内面形態を保持するために内設される剛性内型から成る空気入りタイヤの製造用内型であって、
   前記剛性内型を周波数２４５０ＭＨｚのマイクロ波を受けて発熱する発熱体からなる複数個に分割された環状のセグメントで構成すると共に、前記各セグメントを環状の中心方向に向かって拡縮可能に構成し、この発熱体の発熱によって各セグメントを所定温度に加熱するようにしたことを特徴とする空気入りタイヤの製造用内型。
3. 前記発熱体が、炭化ケイ素の焼結体である請求項１または２に記載の空気入りタイヤの製造用内型。
4. 前記分割された環状のセグメントを、環状の中心方向に向かって小径となる傾斜当接側面を備えた略扇状の第１セグメントと、この第１セグメントの傾斜当接側面に当接する略方形状の第２セグメントとで構成し、前記第１セグメントと第２セグメントとを周方向に交互に配設して環状の剛性内型を構成する請求項１，２または３に記載の空気入りタイヤの製造用内型。

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