JP4473906B2 - タイヤ加硫機の中心機構、およびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、グリーンタイヤに対して加硫成形用のブラダの着脱を行うためのタイヤ加硫機の中心機構に関する。さらに詳しくは、本発明は、ブラダを鉛直方向に昇降させて当該ブラダの着脱を行う型式のモータ駆動されるタイヤ加硫機の中心機構に関する。

タイヤ加硫機は、金型内に収容したグリーンタイヤと呼ばれる未加硫のタイヤを、金型内外から加熱して加硫、成型する機械であって、通常、ブラダと呼ばれる弾性を有する材料（例えば、ブチルゴム）からなる伸縮自在のゴムの袋が、その中心に取り付けられている。このブラダが加硫機の金型中心に運び込まれたグリーンタイヤの内面に沿うように挿入され、その内部に蒸気などの高温高圧の加熱加圧媒体が供給されてグリーンタイヤは加硫される。一定時間、加熱および加圧されて加硫されたグリーンタイヤは加硫済みのタイヤとなり、ブラダが外されて次の工程に運ばれる。このようなブラダ方式の加硫機には、グリーンタイヤに対してブラダの着脱を行うための装置が付属されており、加硫機の中心機構と呼ばれている。この中心機構においては種々の型式の機構が商品化されているが、本発明は、ブラダの上縁部を鉛直方向に昇降させて当該ブラダの着脱を行う型式のタイヤ加硫機の中心機構に関するものである。この型式を採用する中心機構としては、例えば、下記の特許文献１、２に開示されているような技術が存在する。

従来、液圧駆動のタイヤ加硫機の中心機構に関する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。このタイヤ加硫機の中心機構は、ブラダの上縁部を保持する上部クランプリングが上端に取り付けられたセンターポストと、センターポストの下端に取り付けられた第１シリンダと、第１シリンダに並列配置された第２シリンダとを備えている。上部クランプリングは、センターポストを介して第１シリンダにより昇降され、ブラダ全体は、第２シリンダにより昇降させられる。この特許文献１は、本出願人により出願されたものであって、公報中での明記はないが、第１シリンダおよび第２シリンダを作動させるためには大きな力が必要であるため、第１シリンダおよび第２シリンダには通常、高圧の油圧シリンダが用いられる。

ここで、第１シリンダは、センターポストの下端から下方に延在するようにセンターポストに対して直列に取り付けられている。このため加硫機全長が長くなり、金型部の据付高さを抑えるため、加硫機の据付面に所定深さのピットを形成し、その場所に加硫機を据え付ける必要が多々生じる。特許文献１に記載の中心機構では、第２シリンダを第１シリンダに対して並列配置しているため、第１シリンダに対して第２シリンダを直列配置した中心機構に比しては、その全長が抑えられているが、浅いピットが必要になるなど、その対策は十分とまでは言えない。ピットを形成するためにはその分、基礎工事が増え、ピットを形成すると加硫機の配置変更の自由度が減少する。

また、第１シリンダは、加硫機中心部の下部に位置するため、シリンダに油漏れが発生した場合などにその交換が容易でない。また、ブラダ内に供給される高温高圧の加熱加圧媒体と第１シリンダとが近接し油の寿命が短くなるという問題もある。さらに、駆動源として油圧を用いているため、そのシール構造が複雑になるという問題もある。

これら問題のない技術として、本出願人は、液圧駆動をモータ駆動に替えたモータ駆動のタイヤ加硫機の中心機構に関する技術も提案している（例えば、特許文献２参照）。このタイヤ加硫機の中心機構は、ブラダの上縁部を保持する上部リング体が上端に取り付けられた連杆（センターポスト）と、スクリューネジ軸と該ネジ軸に螺合されたボールネジ用のスクリューナットとからなる回転運動体が内蔵されたシリンダチューブと、スクリューネジ軸を回転させるモータと、シリンダチューブの下端に設けられた流体衝撃吸収装置とを備えている。スクリューネジ軸をモータで回転させることにより、モータの回転運動がスクリューナットの上下運動に変換され、スクリューナットと共に連杆が昇降する。そして、連杆の下降時には、スクリューネジ軸が、連杆内部に収納されるようになっている。このため、特許文献１に記載されたような液圧駆動のタイヤ加硫機の中心機構に比して、特許文献２に記載されたタイヤ加硫機の中心機構は、その全長を抑えることができている。また、モータ駆動としているため、液圧駆動の場合のような油漏れ、油の寿命低下、および複雑なシール構造といった問題は生じない。

特許第３２２１８１６号公報 特公昭６２−６９６４号公報

しかしながら、特許文献２に記載されたようなモータ駆動のタイヤ加硫機の中心機構には、その駆動方式を液圧駆動に替えてモータ駆動を採用したことにより、以下のよう問題点が存していた。その問題点を説明するために、まず、特許文献２に記載されたタイヤ加硫機の中心機構の作動についてその一部を概説する。グリーンタイヤのシェーピングを行うにあたり、まず上昇させておいた上部リング体を下降させて所定位置で停止させブレーキをかけておく。ブラダに作用するシェーピング圧によりスクリューネジ軸が回転して上部リング体が上昇し、ブラダの位置がずれてグリーンタイヤ内面に圧接させられているブラダとグリーンタイヤ内面との間に空気が混入することなどを避けるためである。次に、シェーピングが終了すると上金型を閉動作させて型締めする。この上金型の閉動作中においもブラダにシェーピング圧が作用しているため、上金型と上部リング体とが接触するまでは上部リング体の上昇を防止するために、上金型の閉動作中であってもブレーキをかけておく必要がある。そして、上金型と上部リング体とが接触する直前にブレーキを解除し、その後は、上部リング体は上金型によって押し下げられるかたちでプレス位置まで下降していく。ここで、上金型の閉動作中において、上金型と上部リング体との接触時に生じる衝撃力を抑え、且つシェーピング圧による上部リング体の動き（上昇）を抑えるためには、上金型が上部リング体に接触する直前（寸前）において、ブレーキを解除してやらなければならないが、その解除タイミングの設定が難しい。そのため、特許文献２に記載されたタイヤ加硫機の中心機構においては、上金型と上部リング体との接触による鉛直下向きの衝撃力を吸収するための装置である流体衝撃吸収装置を備える構成をとっている。

特許文献２に記載されたタイヤ加硫機の中心機構における問題点は、まず、この中心機構には、流体衝撃吸収装置が付属して構造が複雑になっている点である。その他の問題点としては、たとえ鉛直下向きの衝撃力を吸収可能な流体衝撃吸収装置を備えていたとしても、ブレーキが機械式ブレーキであって、このブレーキの誤作動や間違った設定によってブレーキの解放（解除）がタイミングよくできなかった場合には、上金型と上部リング体との接触後、上金型の下降力によりスクリューナットを介してスクリューネジ軸が回転しようとしてもブレーキ力によりスクリューネジ軸は回転できない。このため、スクリューネジ軸、スクリューナット、ブレーキなどに大きな過負荷が作用し続けて、ネジ部は損傷を受け、ブレーキは破損してしまう場合がある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ブレーキの誤作動や誤設定などがあったとしても構成部品の損傷や破損を防止することができ、且つ簡易な構造からなるモータ駆動されるタイヤ加硫機の中心機構、およびその制御方法を提供することである。

課題を解決するための手段及び効果

本発明に係るタイヤ加硫機の中心機構は、ブラダを鉛直方向に昇降させて当該ブラダの着脱を行う型式のモータ駆動されるタイヤ加硫機の中心機構に関する。そして、本発明に係るタイヤ加硫機の中心機構は、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有している。すなわち、本発明のタイヤ加硫機の中心機構は、以下の特徴を単独で、若しくは、適宜組み合わせて備えている。

上記目的を達成するための本発明に係るタイヤ加硫機の中心機構における第１の特徴は、鉛直方向に配置されたスクリュー軸および当該スクリュー軸に螺合されたスクリューナットを具備するネジ機構と、ブラダの上縁部を保持する上部リング体を昇降させるために前記スクリュー軸を回転させるモータと、タイヤ加硫機の上金型が開いた状態で作動し、前記ブラダがシェーピング状態を保持するように前記上部リング体の所定位置を保持する機械式ブレーキと、前記上金型の閉動作中に作動し、当該閉動作中における前記上部リング体の位置を、前記モータを介して制御するモータ制御手段と、を備え、前記上金型の閉動作開始時から当該上金型と前記上部リング体とが接触する前までの間に、前記機械式ブレーキの作動を解除するとともに前記モータ制御手段による前記上部リング体の位置制御を開始し、少なくとも当該機械式ブレーキの作動解除後は当該モータ制御手段により当該上部リング体の位置を制御することである。

この構成によると、シェーピング状態を経て、上金型の閉動作開始時から上金型と上部リング体とが接触する前までの間に、ブラダの上縁部を保持する上部リング体は、機械式ブレーキによる制御状態から、モータ制御手段による制御状態に切り替わる。ここで、制御状態切り替え後における機械式ブレーキを用いないモータ制御手段によるモータの停止制御（ブレーキ）によると、万一、ブレーキ解除位置の誤設定などがあってブレーキをかけた状態で上部リング体と上金型とを衝突させてしまったとしても、モータに対して一定以上の負荷が作用するとモータはその回転を許容され、その結果、スクリュー軸などの中心機構の構成部品に対しては一定以上の過負荷が作用しない。また、モータには過電流が流れるだけで、作動させていない機械式ブレーキが破損することもない。したがって、タイヤ加硫機の具備する中心機構の構成部品の損傷や破損を防止することが可能となる。また、上述のとおり一定以上の過負荷発生を防止できるので、特許文献２に記載されたような流体衝撃吸収装置を設ける必要もなくなり、加硫機の中心機構を簡易な構造とすることができる。

また、本発明に係るタイヤ加硫機の中心機構における第２の特徴は、鉛直方向に配置されたスクリュー軸および当該スクリュー軸に螺合されたスクリューナットを具備するネジ機構と、ブラダの上縁部を保持する上部リング体を昇降させるために前記スクリュー軸を回転させるモータと、タイヤ加硫機の上金型が開いた状態で作動し、前記ブラダがシェーピング状態を保持するように前記上部リング体の位置を、前記モータを介して制御するモータ制御手段と、を備え、前記モータはサーボモータであって、前記モータ制御手段は、前記上部リング体の所定位置を保持するよう前記サーボモータを制御するサーボロック機能を有し、且つ、前記上金型の閉動作による上部リング体の下降動作に伴い発生する発生力を前記サーボモータが受けた際の当該サーボモータへの過負荷を制限するトルク制限機能を有し、前記モータ制御手段の前記サーボロック機能と前記トルク制限機能とが有効な状態で、閉動作されている前記上金型と所定位置に保持するよう制御されている前記上部リング体とを接触させるように構成されてなることである。

この構成によると、モータ制御手段のサーボロック機能とトルク制限機能とが有効な状態で、上金型と上部リング体とが接触すると、サーボモータに対して一定以上の負荷が作用した時点でサーボモータはその自由回転を許容される。これにより、上金型と上部リング体との接触による、スクリュー軸などの中心機構の構成部品への衝撃が緩和されることになり、その結果、タイヤ加硫機の具備する中心機構の構成部品の損傷や破損を防止することが可能となる。また、上述のとおりスクリュー軸などの中心機構の構成部品への衝撃を緩和できるので、特許文献２に記載されたような流体衝撃吸収装置を設ける必要もなくなり、加硫機の中心機構を簡易な構造とすることができる。

また、本発明に係るタイヤ加硫機の中心機構における第３の特徴は、前記モータ制御手段は、直流制動機能を備えたインバータであり、前記モータは、インバータモータであって、少なくとも前記機械式ブレーキの作動解除後は、前記インバータの前記直流制動機能により当該インバータが前記インバータモータを制御することによって、前記上部リング体が上方へ移動しないようにその位置を制御するよう構成されてなることである。

この構成によると、インバータによる上部リング体の位置制御に切り替えた後、上部リング体の位置は、インバータの有する直流制動機能により制御される。すなわち、上部リング体の位置を機械式ブレーキではなく、インバータの有する直流制動機能で制御するので、万一、ブレーキの誤設定などがあったとしても、スクリュー軸などの中心機構の構成部品に対して一定以上の過負荷が作用せず、タイヤ加硫機の具備する中心機構の構成部品の損傷や破損を防止することができる。

また、本発明に係るタイヤ加硫機の中心機構における第４の特徴は、前記スクリュー軸の下端には、ハイポイドギヤを有する直交軸型の減速機が接続され、当該減速機に前記インバータモータが接続されていることである。この構成によると、直交軸型の減速機を、鉛直方向に配置されたスクリュー軸の下端に取り付けることにより、中心機構全体の長さを減少させることができる。また、ハイポイドギヤを用いることで静粛性とギヤ効率の向上を図れるとともに、スクリュー軸側からモータ軸を回転させることができないというセルフロック状態の発生もないので、この観点からも中心機構に作用する鉛直下向きの衝撃力を防止することができる。

また、本発明に係るタイヤ加硫機の中心機構における第５の特徴は、前記モータ制御手段は、速度制御機能を有し、前記モータは、サーボモータであって、前記位置制御を開始した後、前記モータ制御手段の前記速度制御機能により当該モータ制御手段が前記サーボモータを制御することによって、前記上金型の閉動作速度よりも低速で前記上部リング体を下降動作させながら当該上金型と当該上部リング体とを接触させるよう構成されてなることである。

この構成によると、上金型と上部リング体とは同方向に移動しながら接触することになり、停止している上部リング体に対して上金型を接触させる場合に比して、相対速度の低い接触が可能となる。これにより、上金型と上部リング体との接触による衝撃力を抑えることができる。また、サーボモータを用いているため、例えば、上部リング体をフリーに（サーボモータの回転をフリーに）設定するタイミングが早すぎた場合には、シェーピング圧による上部リング体の上昇を検出し、その検出値に基づいてモータ制御手段で適宜サーボモータを制御すれば、上部リング体のもとの位置を容易に保持できる。また、上部リング体をフリーに設定するタイミングが遅すぎた場合等には、モータ電流の上昇を検出して、この検出値に基づいてサーボモータの回転をフリーにする（サーボモータの電源を切って自由回転を許容する）ようにモータ制御手段で適宜制御すれば、上部リング体を容易にフリーにできる。

また、本発明に係るタイヤ加硫機の中心機構における第６の特徴は、前記モータはサーボモータであって、前記モータ制御手段は、前記上金型の閉動作による上部リング体の下降動作に伴い発生する発生力を前記サーボモータが受けた際の当該サーボモータへの過負荷を制限するトルク制限機能を有し、前記位置制御を開始した後、前記モータ制御手段の前記トルク制限機能が有効な状態で、閉動作されている前記上金型と所定位置に保持するよう制御されている前記上部リング体とを接触させるように構成されてなることである。

この構成によると、モータ制御手段のトルク制限機能が有効な状態で、上金型と上部リング体とが接触すると、サーボモータに対して一定以上の負荷が作用した時点でサーボモータはその自由回転を許容される。これにより、上金型と上部リング体との接触による、スクリュー軸などの中心機構の構成部品への衝撃が緩和されることになり、その結果、タイヤ加硫機の具備する中心機構の構成部品の損傷や破損を防止することが可能となる。

また、本発明に係るタイヤ加硫機の中心機構における第７の特徴は、前記モータは、減速機付サーボモータであって、前記スクリュー軸の下端には、大小２つの平歯車を有する平行軸型の減速機が接続され、当該減速機に前記減速機付サーボモータが接続され、当該減速機付サーボモータが前記小平歯車とともに前記減速機から取外し自在に構成されていることである。この構成によると、平歯車を有する減速機を用いているため、減速機の製作や保守点検、モータの保守点検などが容易となるとともに、スクリュー軸側からモータ軸を回転させることができないというセルフロック状態の発生もないので、この観点からも中心機構に作用する鉛直下向きの衝撃力を防止することができる。

また、本発明に係るタイヤ加硫機の中心機構における第８の特徴は、機械式ブレーキが、前記モータに直結されていることである。この構成によると、機械式ブレーキ付きの（機械式ブレーキを具備する）モータとなり、加硫機の中心機構をより簡易な構造とすることができる。

また、本発明に係るタイヤ加硫機の中心機構における第９の特徴は、前記ネジ機構は、３０度以上のリード角を有する多条の滑りネジからなることである。この構成によると、スクリュー軸方向の作用力によるスクリュー軸の回転抵抗が減少するため、上金型の閉動作に基づく上部リング体の下降力によりスクリュー軸はスムーズに回転し、その結果、スクリュー軸およびスクリューナットのネジ部の損傷を防止できるとともに、鉛直下向きの衝撃力も抑えることができる。

また、本発明に係るタイヤ加硫機の中心機構制御方法は、ブラダを鉛直方向に昇降させて当該ブラダの着脱を行う型式のモータ駆動されるタイヤ加硫機の中心機構制御方法に関する。そして、本発明に係るタイヤ加硫機の中心機構制御方法は、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有している。すなわち、本発明のタイヤ加硫機の中心機構制御方法は、以下の特徴を単独で、若しくは、適宜組み合わせて備えている。

上記目的を達成するための本発明に係るタイヤ加硫機の中心機構制御方法における第１の特徴は、ブラダの上縁部を保持する上部リング体の昇降動作を、鉛直方向に配置されたスクリュー軸および当該スクリュー軸に螺合されたスクリューナットを具備するネジ機構を介してモータにより制御するタイヤ加硫機の中心機構制御方法であって、機械式ブレーキを作動させることにより前記上部リング体の所定位置を保持した状態でシェーピングするシェーピング工程と、前記シェーピング工程後におけるタイヤ加硫機の上金型の閉動作開始時から当該上金型と前記上部リング体とが接触する前までの間に、前記機械式ブレーキの作動を解除するとともに前記モータ制御手段による前記上部リング体の位置制御を開始する制御切替工程と、前記制御切替工程後、前記モータ制御手段により前記上部リング体の位置を制御する上部リング体制御工程と、を備えていることである。

この構成によると、制御切替工程により、上金型の閉動作開始時から上金型と上部リング体とが接触する前までの間に、ブラダの上縁部を保持する上部リング体は、機械式ブレーキによる制御状態から、モータ制御手段による制御状態に切り替わる。ここで、モータ制御手段によるモータの停止制御（ブレーキ）によると、万一、ブレーキ解除位置の誤設定などがあってブレーキをかけた状態で上部リング体と上金型とを衝突させてしまったとしても、モータに対して一定以上の負荷が作用するとモータはその回転を許容され、その結果、スクリュー軸などの中心機構の構成部品に対しては一定以上の過負荷が作用しない。また、モータには過電流が流れるだけで、作動させていない機械式ブレーキが破損することもない。したがって、タイヤ加硫機の具備する中心機構の構成部品の損傷や破損を防止することが可能となる。また、上述のとおり一定以上の過負荷発生を防止できるので、特許文献２に記載されたような流体衝撃吸収装置を設ける必要もなくなり、加硫機の中心機構を簡易な構造とすることができる。

また、本発明に係るタイヤ加硫機の中心機構制御方法における第２の特徴は、前記モータ制御手段は、直流制動機能を備えたインバータであり、前記モータは、インバータモータであって、前記上部リング体制御工程は、前記インバータの前記直流制動機能により当該インバータが前記インバータモータを制御することによって、前記上部リング体が上方へ移動しないようにその位置を制御する工程であることである。

この構成によると、インバータによる上部リング体の位置制御に切り替えた後、上部リング体の位置は、インバータの有する直流制動機能により制御される。すなわち、上部リング体の位置を機械式ブレーキではなく、インバータの有する直流制動機能で制御するので、万一、ブレーキの誤設定などがあったとしても、スクリュー軸などの中心機構の構成部品に対して一定以上の過負荷が作用せず、タイヤ加硫機の具備する中心機構の構成部品の損傷や破損を防止することができる。

また、本発明に係るタイヤ加硫機の中心機構制御方法における第３の特徴は、前記モータ制御手段は、速度制御機能を有し、前記モータは、サーボモータであって、前記上部リング体制御工程は、前記モータ制御手段の前記速度制御機能により当該モータ制御手段が前記サーボモータを制御することによって、前記上金型の閉動作速度よりも低速で前記上部リング体を下降動作させながら当該上金型と当該上部リング体とを接触させる工程であることである。

この構成によると、上金型と上部リング体とは同方向に移動しながら接触することになり、停止している上部リング体に対して上金型を接触させる場合に比して、相対速度の低い接触が可能となる。これにより、上金型と上部リング体との接触による衝撃を抑えることができる。また、サーボモータを用いているため、例えば、上部リング体をフリーに（サーボモータの回転をフリーに）設定するタイミングが早すぎた場合には、シェーピング圧による上部リング体の上昇を検出し、その検出値に基づいてモータ制御手段で適宜サーボモータを制御すれば、上部リング体のもとの位置を容易に保持できる。また、上部リング体をフリーに設定するタイミングが遅すぎた場合等には、モータ電流の上昇を検出して、この検出値に基づいてサーボモータの回転をフリーにする（サーボモータの電源を切る）ようにモータ制御手段で適宜制御すれば、上部リング体を容易にフリーにできる。

また、本発明に係るタイヤ加硫機の中心機構制御方法における第４の特徴は、ブラダの上縁部を保持する上部リング体の昇降動作を、鉛直方向に配置されたスクリュー軸および当該スクリュー軸に螺合されたスクリューナットを具備するネジ機構を介してサーボモータにより制御するタイヤ加硫機の中心機構制御方法であって、前記サーボモータを制御してサーボロックさせることにより前記上部リング体の所定位置を保持した状態でシェーピングするシェーピング位置制御工程と、前記上金型の閉動作する金型下降工程と、前記上金型の上部リング体への接触に伴い発生する発生力を前記サーボモータが外力として受け、当該外力に対抗する方向に生じる前記サーボモータの反転トルクが予め設定された所定値を超えた際に前記サーボモータを自由回転させ当該モータへの過負荷を制限するトルク制限工程と、を備えていることである。

この構成によると、上金型の上部リング体への接触に伴い発生する発生力をサーボモータが外力として受けた際に、当該外力に対抗する方向に生じるサーボモータの反転トルクが予め設定された所定値を超えるとサーボモータが自由回転するため、上金型と上部リング体との接触による、スクリュー軸などの中心機構の構成部品への衝撃が緩和される。その結果、タイヤ加硫機の具備する中心機構の構成部品の損傷や破損を防止することが可能となる。また、スクリュー軸などの中心機構の構成部品への衝撃を緩和できるので、特許文献２に記載されたような流体衝撃吸収装置を設ける必要もなくなり、加硫機の中心機構を簡易な構造とすることができる。

また、本発明に係るタイヤ加硫機の中心機構制御方法における第５の特徴は、前記サーボモータは、前記反転トルクが前記シェーピング位置制御工程において駆動されるトルク値よりも小さな値で設定されている前記所定値を超えた際に、自由回転するように制御されることである。

この構成によると、上金型の上部リング体への接触に伴い発生する発生力をサーボモータが外力として受けた際に、シェーピング位置制御工程におけるサーボモータを駆動するトルク値よりも小さな値に制限された反転トルクを超える負荷が作用するとサーボモータを自由回転させることができるため、上金型と上部リング体との接触による、スクリュー軸などの中心機構の構成部品への衝撃がより緩和される。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しつつ説明する。

（第１実施形態）
図１、３、および４は、本発明に係るタイヤ加硫機の中心機構の第１実施形態を示す概略の立面断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。

図１乃至図４に示すように、タイヤ加硫機１０１は、グリーンタイヤＴを着脱可能に収容する上金型３７および下金型５と、グリーンタイヤＴの内側に配置されるブラダ６と、ブラダ６を鉛直方向に昇降させて当該ブラダ６の着脱を行う中心機構１００とを備えている。グリーンタイヤＴは、上金型３７と下金型５とではさみこまれて、金型（３７、５）内に収容され、金型の内外より加熱されることにより成形加硫される。タイヤ加硫機の中心機構１００は、金型（３７、５）の中心に配置されるブラダ６をグリーンタイヤＴ内に着脱するための機構である。尚、グリーンタイヤＴを加硫成形するための加熱加圧媒体としては、蒸気、又は高温ガス（ガスの種類として、窒素ガスなどの不活性ガス、空気）等が挙げられる。

タイヤ加硫機１０１において、下金型５は、下部プラテン３の上面に取り付けられている。また、下部プラテン３は、下ベース２の上面側に断熱材４を介して取り付けられている。また、上金型３７の上面には上部プラテン３４が取り付けられている（図４参照）。上部プラテン３４および下部プラテン３には、蒸気などの高温高圧の加熱加圧媒体が供給され、グリーンタイヤＴは、加熱された上部プラテン３４および下部プラテン３により、金型（３７、５）を介して外周面から加熱される。

また、ブラダ６の上縁部は、上部リング体７（７ａ、７ｂ）で保持されている。具体的には、ブラダ６の上縁部は、その全周を上部リング体７ａ、および７ｂで上下方向から挟み込まれて保持されている。そして、ブラダ６の上縁部を保持する上部リング体７は、その中央部で、キャップ９およびボルト１０により、タイヤ加硫機１０１の中心に配置された中空筒状のピストンロッド１１の上端部に取り付けられている。ブラダ６の下縁部は、その上縁部と同様に、下縁部全周を下部リング体８ａ、および８ｂで上下方向から挟み込まれて保持されている。そして、ブラダ６の下縁部を保持する下部リング体８は、タイヤ加硫機１０１の中心に配置された筒状のハブ１２にネジ込まれて固定されている。このハブ１２の下部には加熱加圧媒体をブラダ６内に供給するためのインターナルパイプ１４が連結されている。尚、ブラダ６内に供給した加熱加圧媒体をブラダ６内から排出するための図示しないインターナルパイプもハブ１２の下部には連結されている。グリーンタイヤＴは、インターナルパイプ１４から供給された加熱加圧媒体により、その内側に配置されるブラダ６を介して、内側から加熱加圧される。

また、ハブ１２の内側には、中空筒状のリフトシリンダ１３の上端部が取り付けられ、その内部をピストンロッド１１が上下する。このピストンロッド１１の下端に配置された筒状のロッドヘッド１８には、その内径部にスクリュー軸１６に螺合するスクリューナット１９が取り付けられ、またその外径部にはキー溝が設けられ、リフトシリンダ１３の内面であってその長手方向におけるほぼ全長にわたって設けられたキー２０に嵌め込まれている。また、スクリューナット１９は、大径部と、この大径部の上下方向長さよりも長い長さの小径部とを有するナットであって、大径部の外径部には、キー溝が設けられ、ロッドヘッド１８と同様に、キー２０に嵌め込まれている。

また、リフトシリンダ１３の内部には、鉛直方向に配置されたスクリュー軸１６およびスクリュー軸１６に螺合されたスクリューナット１９を具備するネジ機構が収納され、その上部にはシール（不図示）を有する筒状のロッドガイド１７が取り付けられている。ピストンロッド１１は、このロッドガイド１７によりガイドされて上下する。スクリュー軸１６を回転させると、キー２０によって、スクリューナット１９は回転せず、上下運動することになる。スクリューナット１９の上下運動によりスクリューナット１９に支持されたピストンロッド１１、およびピストンロッド１１の上端部に取り付けられた上部リング体７は昇降する。

本実施形態においては、スクリュー軸１６およびスクリューナット１９のネジ部は、滑りネジの一つである台形ネジとされ、そのリード角は３０度であって、かつ２条ネジとされている。尚、スクリュー軸１６の下端部は、スプライン加工されており、内周がスプラインのスリーブ３３（外周にはキーを有する）を介して出力軸が中空軸の減速機５０が接続されたモータ３２に連結されている。減速機５０は、ハイポイドギヤを有する直交軸型の減速機であって、モータ３２は、直流制動機能を備えた図示しないインバータ（モータ制御手段）により制御されるインバータモータである。インバータは、別途設けられるインバータ盤などに収納される。また、モータ３２には、電磁クラッチ・ブレーキなどの機械式ブレーキ３２ａが直結されている。さらにモータ３２の後端には、アブソリュート型のエンコーダ３２ｂが取り付けられている。エンコーダ３２ｂは、ブラダ６の上縁部を保持する上部リング体７の位置を検出するための位置検出手段である。エンコーダ３２ｂをモータ３２に取り付けることで、上部リング体７専用の位置検出装置が不要となる。尚、この位置検出手段は、アブソリュート型のエンコーダ３２ｂに限定されるものではない。直交軸型の減速機５０を、スクリュー軸１６の下端に取り付けることにより、中心機構１００全体の長さを減少させることができる。かさ歯車を用いた直交軸型の減速機を用いてもよい。

また、スクリュー軸１６のスプライン加工部の直近上方には、ベアリング２１が取り付けられている。ベアリング２１は、その外輪がベアリングプレート２５に嵌め込まれ、ベアリング押え２２によってベアリングプレート２５に固定されている。ベアリングプレート２５は、リフトシリンダ１３の外周に嵌めこまれた２分割構造の連結板２４と、スクリュー軸１６にネジ込まれたナット２３（ダブルナット）との間に挟み込まれて固定されている。

また、モータ３２に接続した減速機５０は、板形状のブラケット２７に取り付けられている。ブラケット２７は、リフトシリンダ１３に並列配置されたシリンダ３１のロッド３０に対して、ロッド押え部材２８およびＴヘッド部材２９を介して接続されている。シリンダ３１は、下ベース２に対して固定されている（固定形態は不図示）。尚、シリンダ３１は、中心機構１００全体を、そのリフトシリンダ１３部分でシリンダガイド１５に沿って上下（昇降）させるための装置であり、例えば、特許第３２２１８１６号公報に記載された第２シリンダが、このシリンダ３１に相当する。また、ブラケット２７の上部は、蓋板２６を介してベアリングプレート２５と接続されている。

次に、本実施形態に係るタイヤ加硫機の中心機構１００の動作について説明する。図１は、ブラダ６を上昇させて待機させた状態のタイヤ加硫機１０１に対してグリーンタイヤＴを運び込んだ状態を示す図であり、図３は、シェーピング状態を示す図であり、図４は、加硫状態を示す図である。

まず、図１に示すように、タイヤ加硫機１０１の上金型３７が開いた状態で、モータ３２を回転させ、ブラダ６の上縁部を保持する上部リング体７を上昇させてタイヤ加硫機１０１を待機させる。そして、ローダ１で、グリーンタイヤＴを下金型５の中心に運び込む。この状態で、モータ３２を逆方向に回転させ、上部リング体７を下降させて、上部リング体７の位置（ブラダ６の上縁部の位置）が図３に示すシェーピング位置になるようにする。上部リング体７の位置は、エンコーダ３２ｂにより検出する。上部リング体７の位置がシェーピング位置になると、機械式ブレーキ３２ａを作動させて、機械式ブレーキ３２ａをかける。

そして、ブラダ６にインターナルパイプ１４より低圧の加圧媒体（蒸気やＮ_２ガス等）を供給してシェーピングを開始する（シェーピング工程）。ブラダ６に低圧の加圧媒体を供給することで、その圧力により上部リング体７には上昇力が作用するが、機械式ブレーキ３２ａを利かす側に作動させているので、上部リング体７の位置は、シェーピング位置に保持される。

その後、グリーンタイヤ搬送用のローダ１の保持部を縮閉させて、ローダ１をタイヤ加硫機１０１から退避させる。ローダ１が退避すると、上金型３７と下金型５とでグリーンタイヤＴを型締めするために（図４参照）、上金型３７を閉動作させる。上金型３７が閉じてくると、最初に上金型３７と上部リング体７とが接触し、その後、上金型３７の下降動作によって、上部リング体７が下降させられる（押し下げられる）ことになる。ここで、上金型３７の閉動作開始と同時に、機械式ブレーキ３２ａの作動を解除（機械式ブレーキ３２ａを解放）するとともにインバータ（モータ制御手段）による上部リング体７の位置制御を開始するように制御を切り替える（制御切替工程）。具体的には、上金型３７の閉動作開始と同時にインバータの有する直流制動機能によりモータ３２に対してブレーキをかけ、機械式ブレーキ３２ａの作動を解除（機械式ブレーキ３２ａを解放）する（インバータの有する直流制動機能によるブレーキ、および機械式ブレーキ３２ａによるブレーキは、重複して利く時間がある。尚、この重複して利く時間は、わずかでよい）。その後、直流制動機能によるブレーキをかけ続け、上金型３７と上部リング体７とが接触する直前に、このブレーキを解除する（上部リング体制御工程）。直流制動機能によるブレーキが、上金型３７と上部リング体７との接触直前までかけ続けられるため、この触直前までは、上部リング体７の位置は、図３に示したシェーピング位置を保持し、シェーピング圧により上部リング体７が上昇してしまうことはない。そして、直流制動機能によるブレーキが解除され、上金型３７と上部リング体７とが接触すると、上部リング体７は、上金型３７によって押し下げられる。このとき、スクリュー軸１６は、上部リング体７の下降力によって反転させられる。

上金型３７の閉動作中において、上金型３７と上部リング体７との接触時に生じる衝撃力を抑え、且つシェーピング圧による上部リング体７の上昇を抑えるためには、上金型３７と上部リング体７との接触直前（寸前）にブレーキを解除してやらなければならいが、その解除タイミングの設定が難しいという問題があった。ここで、インバータの有する直流制動機能によるブレーキ力（トルク）は、機械式ブレーキ３２ａのブレーキ力（トルク）に比して、小さく且つ安定している（誤差が小さい）。したがって、インバータによる制御の場合、加硫機自体に設けた位置検出手段（不図示）の誤差やブレーキ解除位置の誤設定などがあって直流制動機能によるブレーキをかけた状態で上部リング体７と上金型３７とを衝突させてしまったとしても、モータ３２に対して一定以上の負荷が作用するとモータ３２はその回転を許容され、その結果、スクリュー軸１６、減速機５０などの中心機構１００の構成部品に対しては一定以上の過負荷が作用しない。また、モータ３２には過電流が流れるだけで、作動させていない機械式ブレーキ３２ａが破損することもない。したがって、タイヤ加硫機１０１の具備する中心機構１００の構成部品の損傷や破損を防止することが可能となる。また、上述のとおり一定以上の過負荷発生を防止できるので、特許文献２に記載されたような流体衝撃吸収装置を設ける必要もなくなり、加硫機の中心機構１００を簡易な構造とすることができる。

また、ネジ機構は、３０度のリード角を有する２条の台形ネジからなるため、スクリュー軸１６は容易に反転する。すなわち、リード角が３０度以上の大きなものであるとスクリュー軸方向の作用力によるスクリュー軸１６の回転抵抗が小さいため、上金型３７の閉動作に基づく上部リング体７の下降力によりスクリュー軸１６はスムーズに反転し（ネジ部の反転時の信頼性が向上）、スクリュー軸１６およびスクリューナット１９のネジ部の損傷をより防止できるとともに、上金型３７と上部リング体７との接触に起因する中心機構１００に作用する鉛直下向きの衝撃力もより抑えることができる。尚、特許文献２においては、ボールネジが用いられている。ボールネジは、高効率で且つ小さいリード角でも直線運動を回転運動に変換できる。よって、本実施形態においても、スクリュー軸とスクリューナットとからなるネジ機構としてボールネジを採用してもよい。しかしながら、ボールネジは、スクリュー軸とスクリューナットとがボールを介して精密に噛み合う構造であるため、ゴミなどの異物に対して弱く、ゴミなどが噛み込んで効率が低下した場合には、上金型３７の閉力に対してスクリュー軸１６を反転させることができず破損してしまう可能性があり、また特殊形状のシールを備えて防塵性を高めたものもあるが高価である。したがって、本実施形態のようにリード角の大きい多条の台形ネジを用いることが好ましい。
また、本実施形態では、減速機５０の歯車としてハイポイドギヤを用いているので、静粛性とギヤ効率の向上を図れているとともに、ウォ−ム減速機に生じるようなセルフロック状態の発生もないので、この観点からも中心機構１００に作用する鉛直下向きの衝撃力を防止できている。

上金型３７の閉動作が進んでいくと、やがて上金型３７と下金型５とが接触し、上下金型（３７、５）間に締付け力が発生する。この状態で、インターナルパイプ１４からブラダ６内へ高温高圧の加熱加圧媒体を供給し加硫を開始する。グリーンタイヤＴを所定時間加熱すると、そのゴムは加硫される。加硫終了後は、上金型３７を開動作させて上金型３７を上方へ退避させた状態とする。その後、シリンダ３１によりブラケット２７を上昇させる。この動作によって、加硫済みのタイヤとブラダ６全体が上昇してタイヤが下金型５から引き剥がされる。さらにモータ３２を回転させて上部リング体７を上昇させることにより、ブラダ６を加硫済みタイヤから引き抜き、その後加硫済みタイヤ用のアンローダ（不図示）によってこのタイヤをタイヤ加硫機１０１から取り出す。インバータを用いているので、上部リング体７のシェーピング位置までの降下速度は低速に、一方、加硫後の上部リング体７の上昇速度は高速に設定することができる。

（第２実施形態）
図５は、本発明に係るタイヤ加硫機の中心機構の第２実施形態を示す概略の立面断面図である。尚、本図は、タイヤ加硫機の中心機構の第２実施形態に関して、上記第１実施形態の中心機構１００とは異なる構成部材およびその周辺部材を示した図であって、第１実施形態に示した、例えば、上下金型（３７、５）、上部リング体７、下部リング体８、ブラダ６などの図示を適宜、省略している。また、第１実施形態の中心機構１００の構成部材と、同様の構成部材については同一の符号を付した。尚、図５は、上金型３７と下金型５とでタイヤを型締めした状態、すなわちスクリューナット１９’を最も下げた状態の中心機構１０２の図である。

図５に示すように、第１実施形態と同様、下部プラテン３は、下ベース２の上面側に断熱材４を介して取り付けられている。本実施形態においては、筒状ガイド４１が加硫機の中心に配置され、この筒状ガイド４１は下部プラテン３に固定されている。本実施形態の中心機構１０２全体は、中心機構１０２の下端部に取り付けられたノックアウトレバー式の公知の駆動機構４２によりリフトシリンダ１３をガイドする筒状ガイド４１に沿って昇降し、これにより加硫済みのタイヤを下金型（不図示）から引き剥がす構造となっている。

ブラダの上縁部を保持する上部リング体（不図示）は、第１実施形態と同様、中空筒状のピストンロッド１１の上端部に取り付けられている。また、ブラダの下縁部を保持する下部リング体（不図示）も第１実施形態と同様に、加硫機の中心に配置された筒状のハブ１２に取り付けられている。また、ピストンロッド１１の下端部には、スクリューナット１９’が固定された筒状のロッドヘッド１８’が設けられている。ロッドヘッド１８’およびスクリューナット１９’の外径部にはキー溝が設けられ、加硫機の中心に配置された中空筒状のリフトシリンダ１３の内面であってその長手方向におけるほぼ全長にわたって設けられたキー２０に嵌め込まれている。

スクリュー軸１６’およびスクリュー軸１６’に螺合されたスクリューナット１９’を具備するネジ機構が、リフトシリンダ１３の内部に収納されており、スクリュー軸１６’を回転させると、スクリューナット１９’の回転がキー２０で妨げられるため、スクリューナット１９’は上下し、これによりリフトシリンダ１３の内部をピストンロッド１１が上下する。本実施形態においては、スクリュー軸１６’およびスクリューナット１９’のネジ部は、台形ネジとされ、そのリード角は４５度であって、かつ２条ネジとされている。

また、スクリュー軸１６’の下部は、その回転にともなうラジアル力とスラスト力を支持するため、２個のベアリング４５、４８で支持されている。２個のベアリング４５、４８間には、大小２つの平歯車を有する平行軸型の減速機４６が配置され、この減速機４６の小平歯車は、減速機付サーボモータ５１とともに取外しができるようサーボモータ出力軸に直結され、減速機付サーボモータ５１で直に駆動されている。減速機付サーボモータ５１は、速度制御機能を有するモータ制御手段（不図示）に制御されるものであって、減速機付サーボモータ５１には、機械式ブレーキが直結され、アブソリュート型のエンコーダが付属している（不図示）。また、減速機付サーボモータ５１は、極力小径にするため、そのモータ軸方向の長さが短いフラットタイプの高速サーボモータと小型の減速機が採用される。尚、本実施形態においては、減速機を付属した減速機付サーボモータ５１を用いているが、必ずしもサーボモータに減速機を付属させる必要はなく、減速機を別途設けてもよい。

また、下側のベアリング４５および減速機付サーボモータ５１は、箱形のギヤケース６０内に収納され、ギヤケース６０の上部は、スクリュー軸１６’を挿通するための孔が設けられた蓋板６１で閉じられている。上側のベアリング４８は、蓋板６１の孔に取り付けられている。蓋板６１とリフトシリンダ１３とは、２分割のブラケット６２で固定されている。ギヤケース６０内とリフトシリンダ１３内の下部とには、耐熱グリースが封入され、ピストンロッド１１昇降（上下）時の回転部分を潤滑している。リフトシリンダ１３は、筒状ガイド４１の内面に嵌めこまれた自己潤滑性を有する２個のブッシュ４３、４４により、その昇降動作を案内されている。また、リフトシリンダ１３の上端部のハブ１２中央部には、ピストンロッド１１をガイドするシール付きの筒状ガイド４７が設けられている。また、ハブ１２の外周下部には、ブラダ内への加熱加圧媒体の供給用または排出用のインターナルパイプ１４（１４ａ、１４ｂ）が接続されている。

また、ギヤケース６０は、駆動機構４２に対してブラケット４９を介して取り付けられている。ブラケット４９は、中心機構１０２と既存の駆動機構４２との間のレベル調整を行って相互に連結させるものである。本実施形態のタイヤ加硫機の中心機構１０２は、小径で小型の減速機付サーボモータ５１を用いているので、配置性に優れ、例えば、特許文献１に記載された従来の液圧駆動の中心機構に替えて取り付けることができるものである。

次に、本実施形態に係るタイヤ加硫機の中心機構１０２の動作について説明する。尚、前記した第１実施形態の中心機構１００と同様の動作説明については、適宜、その説明を省略する。

まず、予め、上部リング体の下降速度、シェーピング位置、微速下降速度、上昇速度、および上昇位置の各値を減速機付サーボモータ５１のモータ制御手段に設定しておく。また、上金型の閉動作時における上金型と上部リング体との接触位置（閉時接触位置）を加硫機自体に設けた位置検出手段に設定しておく。

次に、上金型が開いた状態で、減速機付サーボモータ５１を回転させ、上部リング体を予め設定した所定の上昇速度で上昇させてタイヤ加硫機を待機させる。上部リング体の位置は、エンコーダにより検出する。そして、グリーンタイヤ搬送用のローダで、グリーンタイヤＴを下金型の中心に運び込み、減速機付サーボモータ５１を逆方向に回転させて、予め設定した所定の下降速度で上部リング体を下降させ、シェーピング位置で停止させる。そして、減速機付サーボモータ５１の機械式ブレーキを作動させて、機械式ブレーキをかける。

そして、ブラダにインターナルパイプ１４ａより低圧の加圧媒体（蒸気やＮ_２ガス等）を供給してシェーピングを開始する（シェーピング工程）。その後、ローダの保持部を縮閉させて、ローダをタイヤ加硫機から退避させる。ローダが退避すると、次に上金型を閉動作させる。上金型の閉動作が開始すると、機械式ブレーキの作動を解除するとともに減速機付サーボモータ５１を制御するモータ制御手段による上部リング体の位置制御を開始するように制御を切り替える（制御切替工程）。具体的には、上金型の閉動作開始と同時に、上記モータ制御手段により、上金型の閉動作速度よりも低速（微速下降速度）で、上部リング体を下降動作させる制御を開始し、機械式ブレーキの作動を解除する。その後、上部リング体を微速下降速度で下降させていき、加硫機に設けた上記位置検出手段が閉時接触位置の信号を検出すると（誤差はあるかもしれないが、この閉時接触位置付近で、上金型と上部リング体とは接触する）、減速機付サーボモータ５１の電源を切り、減速機付サーボモータ５１の回転をフリーにする（上部リング体制御工程）。尚、上金型の閉時接触位置信号を用いず、上部リング体を微速下降させながら、上金型と上部リング体との接触による減速機付サーボモータ５１の過電流を検出して、減速機付サーボモータ５１の電源を切ってもよい。

モータ制御手段が減速機付サーボモータ５１を制御することにより、上部リング体が微速下降させられるため、上金型の閉動作中に、シェーピング圧により上部リング体が上昇してしまうことはない。上金型と上部リング体との接触後は、上部リング体は、型締めが完了するまでの間、上金型によって押し下げられる。このとき、スクリュー軸１６’は、上金型の閉動作に伴う上部リング体の下降力によって回転させられる。

尚、閉動作する上金型と固定の下金型とが接触するまでの間に、サーボモータの回転をフリーにさせるべく、上金型と上部リング体とが接触するように、上部リング体の微速下降速度を設定する必要がある。仮に、加硫工程時における上部リング体の停止位置を設定し、その位置で上部リング体を停止させ、それとは別に、上金型を下金型との接触により停止させたとすると、上金型と上部リング体との間に、わずかな隙間が生じる場合がある。わずかな隙間が生じると、高温高圧の加熱加圧媒体による加硫時に、上部リング体とともにブラダが動いてしまう。これを防止するために、閉動作する上金型と固定の下金型とが接触するまでの間に、上金型と上部リング体とが接触するように上部リング体の微速下降速度を設定して、サーボモータの回転をフリーにしてやる必要があるのである。

本実施形態の上記制御切替工程および上部リング体制御工程によると、上金型と上部リング体とは同方向に移動しながら接触することになり、停止している上部リング体に対して上金型を接触させる場合に比して、相対速度の低い接触が可能となる。これにより、上金型と上部リング体との接触による衝撃を抑えることができる。また、サーボモータに位置制御用のエンコーダを付加されたものを用いることで、例えば、上部リング体をフリーに（サーボモータの回転をフリーに）設定するタイミングが早すぎた場合には、シェーピング圧による上部リング体の上昇を検出しサーボモータによる位置制御（サーボロック）を開始するようにすることで、上部リング体のもとの位置を容易に保持できる。また、上部リング体をフリーに設定するタイミングが遅すぎた場合には、モータ電流の上昇を検出してサーボモータの電源を切る（サーボモータの回転をフリーにする）ように制御することで上部リング体を容易にフリーにできる。

また、制御切替工程および上部リング体制御工程において、上金型の閉動作開始と同時に、機械式ブレーキの作動を解除して、減速機付サーボモータ５１を制御するモータ制御手段の有する速度制御機能により減速機付サーボモータ５１に対してブレーキ（速度０で制御）をかけ、その後、上金型が閉時接触位置に達したら、このブレーキを解除する（サーボモータの回転をフリーにする）という制御を行ってもよい。モータ制御手段の有する位置制御機能によるブレーキ力（トルク）は、機械式ブレーキのブレーキ力（トルク）に比して、小さく且つ安定している（誤差が小さい）。したがって、このモータ制御手段による制御の場合、位置制御機能によるブレーキをかけた状態で上金型と上部リング体とを衝突させてしまったとしても、減速機付サーボモータ５１に対して一定以上の負荷が作用するとサーボモータはその回転を許容され、その結果、スクリュー軸１６’、 減速機４６などの中心機構１０２の構成部品に対しては一定以上の過負荷が作用しない。また、サーボモータには過電流が流れるだけで、作動させていない機械式ブレーキが破損することもない。したがって、中心機構１０２の構成部品の損傷や破損を防止することが可能となる。また、上述のとおり一定以上の過負荷発生を防止できるので、特許文献２に記載されたような流体衝撃吸収装置を設ける必要もない。

上金型の閉動作が進んでいくと、やがて上金型と下金型とが接触し、上下金型間に締付け力が発生する。この状態で、ブラダ内へ高温高圧の加熱加圧媒体を供給しグリーンタイヤＴを加硫成形する。加硫終了後は、上金型を退避させた後に駆動機構４２で中心機構１０２を上昇させ、加硫済みのタイヤを下金型から引き剥がす。その後、上部リング体を予め設定した所定の上昇速度で上昇させて上昇位置で停止させ、タイヤをタイヤ加硫機から取り出す。

（第３実施形態）
次に、本発明に係るタイヤ加硫機の中心機構の第３実施形態について説明する。尚、以下の説明においては、第３実施形態と、前記第２実施形態との相違点に重点をおいて説明することとし、第２実施形態に係る中心機構と同一の構成、および同一の制御（動作）については、適宜、その説明を省略する。

第３実施形態の中心機構と第２実施形態の中心機構との相違点は、まず、第２実施形態における中心機構の減速機付サーボモータ５１には、機械式ブレーキが直結されていたのに対し、第３実施形態における中心機構の減速機付サーボモータ５１には、機械式ブレーキが取り付けられていない点である。本第３実施形態の中心機構には、機械式ブレーキが不要なのである。尚、本第３実施形態においても第２実施形態と同様に、必ずしもサーボモータに減速機を付属させる（減速機付とする）必要はなく、また減速機を別途設けてもよい。

また、本第３実施形態における減速機付サーボモータ５１のモータ制御手段は、速度制御機能、サーボロック機能、およびトルク制限機能を有している。サーボロック機能とは、制御対象の位置決め制御機能（位置固定制御機能）のことをいい、本実施形態では、上部リング体の所定位置を保持するようにサーボモータを制御する機能である。トルク制限機能とは、サーボモータが発生するトルクを制限する機能のことをいい、サーボモータに対して設定トルク以上のトルクが作用しようとするとその回転を許容してサーボモータに設定トルク以上の負荷がかからないようにするための機能である。本実施形態におけるトルク制限機能は、上金型の閉動作による上部リング体の下降動作に伴い発生する発生力を減速機付サーボモータ５１が外力（反力）として受けた際の減速機付サーボモータ５１への過負荷を制限する機能である。尚、このトルク制限機能は、サーボモータの回転方向（正、逆）に対して個々にトルクを設定できる。本実施形態では、前記外力を受けた際、これに対抗する方向に生じる減速機付サーボモータ５１のトルク（反転トルク）についてのトルク制限機能による設定トルクは、上部リング体がシェーピング圧により上昇しようとする際、これに対抗する方向に生じる減速機付サーボモータ５１のトルク（あるいは、そのトルクについてのトルク制限機能による設定トルク）よりも小さく設定されている。

尚、減速機付サーボモータ５１が上部リング体を上昇させる方向に回転する際のトルク制限機能による設定トルクを、減速機付サーボモータ５１が上部リング体をシェーピング圧に対抗して下降させる方向に回転する際のトルク（あるいは、そのトルクについてのトルク制限機能による設定トルク）よりも小さく設定することで、上金型と上部リング体との接触による、スクリュー軸などの中心機構の構成部品への衝撃をより緩和することができるが、これら２つの設定トルクを同じ値としてもよい。

次に、本実施形態に係るタイヤ加硫機の中心機構の制御（動作）について、前記第２実施形態との相違点を中心に説明する。

本実施形態では、減速機付サーボモータ５１を回転させて、予め設定した所定の下降速度で上部リング体を下降させシェーピング位置で停止させ、サーボロック機能を有効にして（働かせて）、上部リング体をシェーピング位置に保持するように減速機付サーボモータ５１を制御する。ここで、サーボロック機能を有効にして制御対象（上部リング体）を所定位置（シェーピング位置）に保持することをサーボロックするという。そして、サーボロック機能を有効にして上部リング体をシェーピング位置に保持した状態で、シェーピングする（シェーピング位置制御工程）。

ここで、上部リング体には、シェーピング圧による上方への力が作用している。したがって、上記シェーピング位置制御工程において上部リング体はこの上方への力に抗して停止させられている。すなわち、この上方への力によりネジ機構のスクリュー軸には上部リング体を上昇させる方向のトルクが作用し、減速機付サーボモータ５１はこのトルクに抗してスクリュー軸の回転を停止させている。上記シェーピング位置制御工程において、減速機付サーボモータが上部リング体を上昇させようとする力は、下降させようとする力に比してかなり小さいものとすることができる（通常、下降させようとする力の２０％程度である）。よって、上部リング体を下降させる方向に減速機付サーボモータ５１が回転する方向のトルク制限機能による設定トルクを、上部リング体を上昇させる方向に減速機付サーボモータ５１が回転する方向のトルク制限機能による設定トルクよりも小さく設定したとしても、シェーピング位置制御工程には影響を与えない。

そして、シェーピング位置制御工程（シェーピング工程）後に、上金型を閉動作させる（金型下降工程）。尚、ここで、第２実施形態と同様、上金型の閉動作開始と同時に、速度制御機能により上金型の閉動作速度よりも低速（微速下降速度）で、上部リング体を下降動作させてもよい。そして、上金型が下降してきた上金型と上部リング体とが接触すると、上金型の上部リング体への接触に伴い発生する発生力を減速機付サーボモータ５１が外力として受け、その外力に対抗する方向に生じる減速機付サーボモータ５１を駆動するトルク（反転トルク）が予め設定された所定値を超えた際に、減速機付サーボモータ５１を自由回転させることにより減速機付サーボモータ５１への過負荷を制限する（トルク制限工程）。

このように、モータ制御手段の上部リング体を微速で下降動作させる速度制御機能またはサーボロック機能とトルク制限機能とが有効な状態で、上金型と上記シェーピング位置に保持するよう制御されている上部リング体とを接触させたとき、減速機付サーボモータ５１に対して予め設定される一定以上の負荷が作用した時点で減速機付サーボモータ５１はその自由回転を許容される。これにより、スクリュー軸も回転を許容され上金型と上部リング体との接触による、スクリュー軸などの中心機構の構成部品への衝撃が緩和されることになり、その結果、タイヤ加硫機の具備する中心機構の構成部品の損傷や破損を防止することが可能となる。また、上述のとおりスクリュー軸などの中心機構の構成部品への衝撃を緩和できるので、特許文献２に記載されたような流体衝撃吸収装置を設ける必要もなくなり、加硫機の中心機構を簡易な構造とすることができる。

尚、本実施形態においては、減速機付サーボモータ５１が上部リング体を上昇させる方向に回転する場合のトルク制限機能による設定トルクを、減速機付サーボモータ５１が上部リング体を下降させる方向に回転する場合のトルク制限機能による設定トルクよりも小さく設定することが望ましく、これら２つの設定トルクを同じ値とした場合に比して、上金型と上部リング体との接触による、スクリュー軸などの中心機構の構成部品への衝撃をより緩和することができる。
また、上金型が開いた状態で上部リング体を下降させる場合にはブラダ内の内圧（シェーピング圧）による上部リングを上方に押し上げる力に抗して下降させるので、サーボモータには比較的大きなトルクが必要となる。したがって、上部リング体を下降させる方向に減速機付サーボモータ５１が回転する場合のトルク制限機能による設定トルクを、上述のように選択的に大きく設定してトルク制限をかけることが好ましい。

尚、サーボモータにおいて位置を保持できる時間はモータの容量と関係しており、停止に必要なトルクが定格トルクの７０％以下であれば無限時間保持できるとされている。第２実施形態のように機械式ブレーキを付属した場合には、この時間は長くとも上金型閉動作時の所要時間（１０〜２０秒程度）でよいため、サーボモータの容量を小さくできる。また機械式ブレーキを付属させて電源をオフにした場合や停電の場合にも上部リング体の位置を保持するようにすることで、その状態からの運転の再開が可能である。よって、第２実施形態のように機械式ブレーキを更に付属することによって、モータ容量を小さくできる、停電時などには復電後の状態からの運転の再開が可能となるというメリットもある。機械式ブレーキを用いるか用いないかは、コスト面等を勘案して決定すればよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。例えば、以下のように変更して実施することができる。

（１）上記実施形態においては、スクリュー軸およびスクリューナットのネジ部のリード角を３０度あるいは４５度にした例を示したが、このリード角は、３０度以上５０度以下であればよい。また２条ネジに限られるものでもなく、１条ネジであってもよいし、３条以上の多条ネジであってもよい。

（２）上記第１実施形態においては、上金型３７の閉動作開始と同時に、機械式ブレーキ３２ａのブレーキ作動状態から、インバータ（モータ制御手段）による上部リング体７の位置制御に切り替えているが、上金型３７の閉動作開始時から上金型３７と上部リング体７とが接触する前までの間に、機械式ブレーキ３２ａの作動を解除して、少なくとも機械式ブレーキ３２ａの作動解除後には、インバータ（モータ制御手段）による上部リング体７の位置制御を開始されているように制御を切り替えればよい。

（３）上記第２実施形態においても同様、上記第２実施形態においては、上金型の閉動作開始と同時に、機械式ブレーキの作動状態から、減速機付サーボモータ５１を制御するモータ制御手段による上部リング体の位置制御を開始するように制御を切り替えているが、上金型の閉動作開始時から上金型と上部リング体とが接触する前までの間に、機械式ブレーキの作動を解除して、少なくとも機械式ブレーキの作動解除後には、減速機付サーボモータ５１を制御するモータ制御手段による上部リング体の位置制御がされているように制御を切り替えればよい。

（４）上記第１実施形態においては、上記第２実施形態のように、上金型３７の閉動作開始と同時に、インバータにより上金型３７の閉動作速度よりも低速（微速下降速度）で、上部リング体７を下降動作させてもよい。

本発明に係るタイヤ加硫機の中心機構の第１実施形態を示す概略の立面断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明に係るタイヤ加硫機の中心機構の第１実施形態を示す概略の立面断面図である。 本発明に係るタイヤ加硫機の中心機構の第１実施形態を示す概略の立面断面図である。 本発明に係るタイヤ加硫機の中心機構の第２実施形態を示す概略の立面断面図である。

符号の説明

５：下金型
６：ブラダ
７：上部リング体
８：下部リング体
１６：スクリュー軸
１９、１９’：スクリューナット
３２：インバータモータ
３２ａ：機械式ブレーキ
３７：上金型
４６：減速機（平歯車を有する平行軸型の減速機）
５０：減速機（ハイポイドギヤを有する直交軸型の減速機）
５１：減速機付サーボモータ
１００、１０２：中心機構
１０１：タイヤ加硫機
Ｔ：グリーンタイヤ

Claims (14)

1. 鉛直方向に配置されたスクリュー軸および当該スクリュー軸に螺合されたスクリューナットを具備するネジ機構と、
   ブラダの上縁部を保持する上部リング体を昇降させるために前記スクリュー軸を回転させるモータと、
   タイヤ加硫機の上金型が開いた状態で作動し、前記ブラダがシェーピング状態を保持するように前記上部リング体の所定位置を保持する機械式ブレーキと、
   前記上金型の閉動作中に作動し、当該閉動作中における前記上部リング体の位置を、前記モータを介して制御するモータ制御手段と、を備え、
   前記上金型の閉動作開始時から当該上金型と前記上部リング体とが接触する前までの間に、前記機械式ブレーキの作動を解除するとともに前記モータ制御手段による前記上部リング体の位置制御を開始し、少なくとも当該機械式ブレーキの作動解除後は当該モータ制御手段により当該上部リング体の位置を制御するよう構成されてなることを特徴とする、タイヤ加硫機の中心機構。
2. 鉛直方向に配置されたスクリュー軸および当該スクリュー軸に螺合されたスクリューナットを具備するネジ機構と、
   ブラダの上縁部を保持する上部リング体を昇降させるために前記スクリュー軸を回転させるモータと、
   タイヤ加硫機の上金型が開いた状態で作動し、前記ブラダがシェーピング状態を保持するように前記上部リング体の位置を、前記モータを介して制御するモータ制御手段と、を備え、
   前記モータはサーボモータであって、
   前記モータ制御手段は、前記上部リング体の所定位置を保持するよう前記サーボモータを制御するサーボロック機能を有し、且つ、前記上金型の閉動作による上部リング体の下降動作に伴い発生する発生力を前記サーボモータが受けた際の当該サーボモータへの過負荷を制限するトルク制限機能を有し、
   前記モータ制御手段の前記サーボロック機能と前記トルク制限機能とが有効な状態で、閉動作されている前記上金型と所定位置に保持するよう制御されている前記上部リング体とを接触させるように構成されてなることを特徴とする、タイヤ加硫機の中心機構。
3. 前記モータ制御手段は、直流制動機能を備えたインバータであり、前記モータは、インバータモータであって、
   少なくとも前記機械式ブレーキの作動解除後は、前記インバータの前記直流制動機能により当該インバータが前記インバータモータを制御することによって、前記上部リング体が上方へ移動しないようにその位置を制御するよう構成されてなることを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ加硫機の中心機構。
4. 前記スクリュー軸の下端には、ハイポイドギヤを有する直交軸型の減速機が接続され、当該減速機に前記インバータモータが接続されていることを特徴とする、請求項３に記載のタイヤ加硫機の中心機構。
5. 前記モータ制御手段は、速度制御機能を有し、前記モータは、サーボモータであって、
   前記位置制御を開始した後、前記モータ制御手段の前記速度制御機能により当該モータ制御手段が前記サーボモータを制御することによって、前記上金型の閉動作速度よりも低速で前記上部リング体を下降動作させながら当該上金型と当該上部リング体とを接触させるよう構成されてなることを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ加硫機の中心機構。
6. 前記モータはサーボモータであって、
   前記モータ制御手段は、前記上金型の閉動作による上部リング体の下降動作に伴い発生する発生力を前記サーボモータが受けた際の当該サーボモータへの過負荷を制限するトルク制限機能を有し、
   前記位置制御を開始した後、前記モータ制御手段の前記トルク制限機能が有効な状態で、閉動作されている前記上金型と所定位置に保持するよう制御されている前記上部リング体とを接触させるように構成されてなることを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ加硫機の中心機構。
7. 前記モータは、減速機付サーボモータであって、
   前記スクリュー軸の下端には、大小２つの平歯車を有する平行軸型の減速機が接続され、当該減速機に前記減速機付サーボモータが接続され、当該減速機付サーボモータが前記小平歯車とともに前記減速機から取外し自在に構成されていることを特徴とする、請求項２、請求項５、又は請求項６に記載のタイヤ加硫機の中心機構。
8. 機械式ブレーキが、前記モータに直結されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のタイヤ加硫機の中心機構。
9. 前記ネジ機構は、３０度以上のリード角を有する多条の滑りネジからなることを特徴とする、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のタイヤ加硫機の中心機構。
10. ブラダの上縁部を保持する上部リング体の昇降動作を、鉛直方向に配置されたスクリュー軸および当該スクリュー軸に螺合されたスクリューナットを具備するネジ機構を介してモータにより制御するタイヤ加硫機の中心機構制御方法であって、
    機械式ブレーキを作動させることにより前記上部リング体の所定位置を保持した状態でシェーピングするシェーピング工程と、
    前記シェーピング工程後におけるタイヤ加硫機の上金型の閉動作開始時から当該上金型と前記上部リング体とが接触する前までの間に、前記機械式ブレーキの作動を解除するとともに前記モータ制御手段による前記上部リング体の位置制御を開始する制御切替工程と、
    前記制御切替工程後、前記モータ制御手段により前記上部リング体の位置を制御する上部リング体制御工程と、を備えていることを特徴とする、タイヤ加硫機の中心機構制御方法。
11. 前記モータ制御手段は、直流制動機能を備えたインバータであり、前記モータは、インバータモータであって、
    前記上部リング体制御工程は、前記インバータの前記直流制動機能により当該インバータが前記インバータモータを制御することによって、前記上部リング体が上方へ移動しないようにその位置を制御する工程であることを特徴とする、請求項１０に記載のタイヤ加硫機の中心機構制御方法。
12. 前記モータ制御手段は、速度制御機能を有し、前記モータは、サーボモータであって、
    前記上部リング体制御工程は、前記モータ制御手段の前記速度制御機能により当該モータ制御手段が前記サーボモータを制御することによって、前記上金型の閉動作速度よりも低速で前記上部リング体を下降動作させながら当該上金型と当該上部リング体とを接触させる工程であることを特徴とする、請求項１０に記載のタイヤ加硫機の中心機構制御方法。
13. ブラダの上縁部を保持する上部リング体の昇降動作を、鉛直方向に配置されたスクリュー軸および当該スクリュー軸に螺合されたスクリューナットを具備するネジ機構を介してサーボモータにより制御するタイヤ加硫機の中心機構制御方法であって、
    前記サーボモータを制御してサーボロックさせることにより前記上部リング体の所定位置を保持した状態でシェーピングするシェーピング位置制御工程と、
    前記上金型の閉動作する金型下降工程と、
    前記上金型の上部リング体への接触に伴い発生する発生力を前記サーボモータが外力として受け、当該外力に対抗する方向に生じる前記サーボモータの反転トルクが予め設定された所定値を超えた際に前記サーボモータを自由回転させ当該モータへの過負荷を制限するトルク制限工程と、を備えていることを特徴とする、タイヤ加硫機の中心機構制御方法。
14. 前記サーボモータは、前記反転トルクが前記シェーピング位置制御工程において駆動されるトルク値よりも小さな値で設定されている前記所定値を超えた際に、自由回転するように制御されることを特徴とする、請求項１３に記載のタイヤ加硫機の中心機構制御方法。

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