JP4730887B2

JP4730887B2 - 加硫システム及び加硫制御方法

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Publication number: JP4730887B2
Application number: JP2005168784A
Authority: JP
Inventors: 道雄堤
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2005-06-08
Filing date: 2005-06-08
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2025-06-08
Also published as: JP2006341471A

Description

本発明は、生タイヤを加硫して製品タイヤを成型する加硫システム及び加硫制御方法に関し、詳細には、加硫後のタイヤの厚みの測定データに基づいてオンラインで加硫制御を行うようにした加硫システム及び加硫制御方法に関する。

生タイヤの加硫工程の制御は、モールド内面の温度を所定の温度値に制御し、かつ生タイヤ内側の圧力及び温度を所定の温度値に制御することにより、事前に設定された加硫時間で加硫を行う。従来、生タイヤの加硫のための加硫時間を定める方法として、文献に記載されたものではないが、定期的（数カ月毎）に数個の製品タイヤをサンプルして破壊検査を行い、その厚みの測定データ（図９）を用いて、その後に加硫する生タイヤの加硫時間を設定する方法がある。
このとき、厚みの測定データ（Ｄ）と加硫時間（Ｔ）との関係は、図１０に示すように、厚みが厚くなる程加硫時間を長くすることが必要である。ここで、サンプルによる厚みの測定データは、サンプル数が少ないため、そのばらつき（標準偏差）は本来のばらつき（標準偏差の真値）よりも小さくなっている可能性がある。そこで、本来の生タイヤの厚みのばらつきを考慮して、加硫不足となるタイヤが現れないようにするために、厚みの測定データの上限値よりも大きな厚みＵ1に対応する加硫時間を設定することで、安全率を高めている。なお、図９における下限は、製品タイヤの厚みの管理下限であり（管理上限はＵ１）、管理上限と同様、ばらつきを考慮して、測定データの下限値よりも小さな厚みに対応する値に設定している。また、製品タイヤの厚みがこれらの上限、下限の中心値になるように、製造時の各種条件を設定している。

しかしながら、前記従来の加硫時間設定方法では、安全率を高めた長い加硫時間を設定しているため、加硫されたタイヤの中には、最適に加硫されたものだけでなく、最適な加硫時間を越えて過度に加硫されることで品質の低下したものが含まれてしまう。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、その目的は、製品タイヤの厚みの測定データを用いて、次に加硫する生タイヤの加硫時間を設定するときに、過度に加硫されるタイヤの数量を最小限にすることである。

請求項１に係る発明は、生タイヤを加硫する加硫機と、該加硫機により加硫された加硫済みタイヤに対し、ポストキュアインフレーションを施して製品タイヤとするＰＣＩ装置と、該製品タイヤの厚みを測定する厚み測定装置と、前記加硫機の加硫制御を行う制御装置とを備えた加硫システムであって、前記制御装置は、前記厚み測定装置で測定された複数の製品タイヤの厚みデータの平均値及び標準偏差を算出する手段と、該平均値及び標準偏差に応じて前記加硫機の加硫時間を設定する加硫時間設定手段とを備えたことを特徴とする加硫システムである。
請求項２に係る発明は、請求項１記載の加硫システムにおいて、前記厚み測定装置で測定された厚みデータと前記製品タイヤの厚みの規定値との差分を検出する手段と、該手段によりの許容値を越える差分が検出されたとき、該測定値を平均値及び標準偏差の算出から除外する手段とを備えたことを特徴とする加硫システムである。
請求項３に係る発明は、請求項１記載の加硫システムにおいて、前記厚み測定装置で測定された厚みデータと前記製品タイヤの厚みの規定値との差分を検出する手段と、該手段により許容値を越える差分が検出されたとき、異常表示を行う手段とを備えたことを特徴とする加硫システムである。
請求項４に係る発明は、順次加硫された複数のタイヤの厚みを測定する工程と、該複数のタイヤの厚みの測定値の平均値及び標準偏差を算出する工程と、該平均値及び標準偏差に応じて、次に加硫する生タイヤの加硫時間を設定する工程と、該設定した加硫時間に従って加硫を行う工程とを備えた加硫制御方法であって、前記タイヤの厚みを測定する工程は、ポストキュアインフレーションを施されたタイヤの厚みを測定するものであることを特徴とする加硫制御方法である。

本発明によれば、順次製造された複数の製品タイヤの厚みの測定データの平均値及び標準偏差に応じて、次に加硫する生タイヤの加硫時間を定めることにより、生タイヤの厚みの分布状態に応じて最適な加硫時間を設定できるため、過度に加硫されるタイヤの数量を最小限にすることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る加硫システムは、生タイヤを加硫して加硫済みタイヤとする加硫機１と、加硫済みタイヤに一定の内圧を付与して膨張状態に維持しながら冷却し、所定の寸法形状の製品タイヤとするポストキュアインフレータ（以下、ＰＣＩと言う）２と、製品タイヤの断面の厚み（ゲージ）を測定する厚み測定装置３と、これらを関連付けて制御する制御装置４とを備えている。

制御装置４は、ＣＰＵ4A、ＲＯＭ4B、ＲＡＭ4C及び入出力ポート（Ｉ／Ｏ）4Dを有するマイクロコンピュータによって構成され、各々はバスによって相互にコマンドやデータ等の送受が可能に接続されている。ＣＰＵ4Aは、各種動作を実行する中央演算処理装置である。ＲＯＭ4Bには、ＣＰＵ4Aが各種動作を実行するときに使用するプログラムが格納されている。ＲＡＭ4Cは、ＣＰＵ4Aが各種処理を実行するときに、データを一時的に蓄積するためのワークエリアとなる。

入出力ポート4Dには、それぞれ加硫機１内のジャケット、プラテン及びブラダー内の温度を検出するジャケット温度センサ42、プラテン温度センサ44及びブラダー内温度センサ46が接続されている。これらのセンサが取付けられている部分の詳細については図３を参照しながら後述する。また、入出力ポート4Dには、キーボード６、モニタ７及び外部記憶装置８が接続されている。外部記憶装置８には、図２に示すように、タイヤサイズ（Ａ₀,Ａ₁,・・・,Ａ_n）毎に、製品タイヤの規定厚み（Ｄ₀,Ｄ₁,・・・,Ｄ_n）、規定厚みの許容値（±Ｄ₀,±Ｄ₁,・・・,±Ｄ_n）、厚みに対する加硫時間を定める関数（ｆ₀（Ｔ₀）,ｆ₁（Ｔ₁）,・・・,ｆ_n（Ｔ_n））、加硫温度（Ｈ₀,Ｈ₁,・・・,Ｈ_n）、複数個の製品タイヤの厚みの測定値（ｘ₀₁,・・・,ｘ_0m、ｘ₁₁,・・・,ｘ_1m、・・・ｘ_n1,・・・,ｘ_nm）、それらの平均値（Ｘ₀,Ｘ₁,・・・,Ｘ_n）及び標準偏差（σ₀,σ₁,・・・,σ_n）等を有するデータベースが格納されている。さらに、図１に示すように、入出力ポート4Dには、加硫機１を実質的に駆動するための加硫温度及び加硫圧力等を制御する加硫制御駆動装置５が接続され、制御装置４によって加硫機１の加硫時のエネルギーを制御するように構成されている。

図３に示すように、加硫機１は、モールドユニット12と、変形可能なブラダー14Aを有するブラダーユニット14とを備えている。
モールドユニット12は上側モールド12A及び下側モールド12Bで構成されている。モールドユニット12の周囲は、ジャケット16によって覆われている。このジャケット16には、通路18が設けられ、パイプ20を介して加熱流体（例えば蒸気）が流動する構成となっている。このジャケット16によってモールドユニット12のタイヤトレッドに対応する側が加熱される。また、モールドユニット12のタイヤサイドウォールに対応する側を加熱するために、モールドユニット12の上側及び下側には、それぞれ上側プラテン22及び下側プラテン24が設けられている。プラテン22、24には、それぞれ通路22A、24Aが形成されており、パイプ（図示せず）を介して加熱媒体を循環させるように構成されている。

ブラダー14Aは、上側リング28及び下側リング30に取付けられ、上側リング28はセンタポスト32に固定されている。このセンタポスト32は、スリーブ34によって上下動自在に支持されている。このため、ブラダー14Aは、センタポスト32の上下動に応じて上下動する。下側リング30には、ブラダー14Aを経てスチーム、ガス又は温水等の加熱流体を循環させるためのパイプ36、38が連結されている。これにより、ブラダー14Aが加熱・加圧される。

また、加硫機１には３個の温度センサが設けられている。第１の温度センサは、前記ジャケット16へ加熱流体を送り込むためのパイプ20内の温度を検出するジャケット温度センサ42である。第２の温度センサは、前記プラテン24（又は22）の温度を検出するプラテン温度センサ44である。第３の温度センサは、ブラダーユニット14によって囲まれた加硫機１の内方空間の温度を検出するブラダー内温度センサ46である。これらの温度センサ42、44、46は、制御装置４に接続され、それぞれタイヤ48とは非接触であるが、公知（例えば特開平7-9457号公報）の熱伝導解析（ＦＥＭ解析）によって温度センサ42、44、46から得られる検出結果からタイヤ48内の温度を予測するために用いられる。

図４は、加硫制御駆動装置５において加硫時のエネルギーを制御するための熱源制御のブロック図である。ボイラー90は、所定の温度及び圧力の加熱流体を供給するためのものであり、圧力制御装置52を介してバルブ54、55に連結されている。圧力制御装置52は、圧力コントローラ（以下、ＰＲＣと言う）52A、ダイヤフラムバルブ52B及び圧力センサ52Cから構成されており、ＰＲＣ52Aは、圧力センサ52Cからの信号に応じてダイヤフラムバルブ52Bを開閉してボイラー90から供給される加熱流体の圧力を規定値に調整する。

バルブ55は、ピストンバルブ56を介してプラダー14A内と連通している。このピストンバルブ56は、図示しないタイマー装置に接続され、所定時間毎に開閉する。ブラダー14A内に供給された加熱流体は、図示しない排気バルブを介して排気される。

バルブ54は、ダイヤフラムバルブ58、59に連結されている。ダイヤフラムバルブ58は、バルブ66を介して上側プラテン22と連通し、上側プラテン22は、通路68によって下側プラテン24と連通している。下側プラテン24には、排気管92が設けられており、上側プラテン22及び下側プラテン24内の加熱流体が排気バルブ64を介して排気される。この排気管92には、温度センサ62が設けられており、温度センサ62は温度コントローラ（以下、ＴＲＣと言う）60に接続されている。ＴＲＣ60は、制御装置４に接続され、加熱流体の温度の設定値が制御装置４から入力される。また、ＴＲＣ60は、温度センサ62からの信号に応じてダイヤフラムバルブ58を開閉してプラテンに供給する加熱流体の温度を設定値に調整する。即ち、ＴＲＣ60の作動によって、ダイヤフラムバルブ58が開閉されて加熱流体が断続的に上側プラテン22及び下側プラテン24に供給され、ダイヤフラムバルブ58の開放時間に応じて上側プラテン22及び下側プラテン24内の温度が上昇する。この場合の加熱流体は、一般に蒸気である。

また、ダイヤフラムバルブ59は、バルブ67を介して右側ジャケット16Aと連通している。右側ジャケット16Aは通路69により左側ジャケット16Bに連通している。左側ジャケット16Bには、排気管93が設けられており、左右のジャケット内の加熱流体が排気バルブ65を介して排気される。この排気管93には、温度センサ63が設けられており、温度センサ63はＴＲＣ61に接続されている。ＴＲＣ61は、制御装置70に接続され、加熱流体の温度の設定値が制御装置70から入力される。また、ＴＲＣ61は、温度センサ63からの信号に応じてダイヤフラムバルブ59を開閉してジャケットに供給する加熱流体の温度を設定値に調整する。このＴＲＣ61の作動により、上記ＴＲＣ60と同様にダイヤフラムバルブ59の開放時間に応じてジャケット16内の温度が上昇する。

図５に示すように、厚み測定装置３は、製品タイヤＴyの内面の形状を測定可能なレーザ変位計101と、外面の形状を測定可能なレーザ変位計102とを備えている。レーザ変位計101及び102は、図示しない変位制御手段により、製品タイヤＴyの子午線方向の所定の位置（図の102A、102B）を往復変位可能に構成されており、その変位の過程で前記所定の位置から製品タイヤＴyの内面、外面迄の距離を三角測量の原理で測定し、内面、外面の測定値から子午線方向の厚みを算出する。このとき、少なくともセンター部Ｔya、ハンプ部Ｔyb、及びビード部Ｔycの位置（合計３位置）について、厚みデータを算出する。そして、図示しない手段により、製品タイヤＴyを中心軸の回りに回転させることで、製品タイヤＴyの周方向全体の子午線断面の厚みを測定することができる。

なお、このようなレーザ変位計を用いたタイヤの形状測定装置は例えば特開平11-23237号公報に開示されているので、詳細な説明は省略する。また、ここでは厚み測定装置としてレーザ変位計を用いたものを例示したが、マイクロ波、或いは超音波を用いて厚みを測定するようにしてもよい。

次に、以上のように構成された加硫システムにおける処理条件を設定する手順、及び設定された処理条件に従って加硫を行う動作について説明する。
図６に示すように、厚み測定装置３においては、ＰＣＩ２から搬出された製品タイヤが１個ずつ搬入されると（ステップS1）、図５に示すようにして、製品タイヤの厚みを前述した３位置について測定し（ステップS2）、測定データを制御装置４へ送信する（ステップS3）。その後、製品タイヤを搬出し、ステップS1から繰り返す。

制御装置４は、受信した測定データを外部記憶装置８内のデータベースに記憶する。また、所定時間（本実施形態では、図７に示すように一日毎）に測定データの平均値Ｘ及び標準偏差σを算出し、データベースに記憶する。このとき、測定データと規定値との差分を検出し、それが許容範囲外（図７の監視下限未満、又は監視上限を越える）となった測定データについては、不良品のデータとして処理し、平均値Ｘ及び標準偏差σを算出から除外すると共に、その測定データに対応する製品タイヤを不良品として処理する。また、不良品の発生率が高くなったときにモニタ７にて異常表示を行う。ここで、図７における監視上限及び下限は図２のデータベースにおける厚みの許容値に相当する。また、図７におけるＵ1、下限は図９におけるＵ1、下限に相当する。

次に、制御装置４の加硫時の動作について図８のフローチャートを参照しながら説明する。制御装置４はキーボード６から、加硫すべきタイヤのサイズが入力され、さらに加硫開始指令が入力されると、外部記憶装置８内から所要サイズのデータベースを読込み（ステップS11）、前日の製品タイヤの厚み測定データの平均値Ｘ及び標準偏差σ、並びに厚みに対する加硫時間を定める関数ｆ（Ｄ）に基づいて加硫時間を決定する（ステップS12）。このとき、図１０の関数ｆ（Ｄ）における厚みＤとして例えばＸ＋σ、Ｘ＋1.5σ、Ｘ＋２σ等を用いる。このように設定することで、設定される厚みの値が従来の上限値Ｕ１よりも小さくなり、かつ測定データの厚みの分布状態に応じて最適な加硫時間を設定できる。つまり、製品タイヤのロット単位の全量の厚みをオンラインで測定することにより、測定データのばらつきが本来のばらつきに近づくため、その分、加硫時間を上限値Ｕ1よりも短くすることができる。

次いで、この加硫時間と、先にデータベースから読み込んだ加硫温度データとを用いて、加硫制御駆動装置５の制御を開始し、モールドユニット12及びブラダーユニット14の温度及び圧力制御を開始する（ステップS13）。

ステップＳ２３により加硫制御が開始されると、制御装置４は、ジャケット温度センサ42、プラテン温度センサ44、及びブラダー温度センサ46からの温度データに基づいて、熱伝導解析（ＥＦＭ）によりモールドユニット12内に配置された生タイヤ48内の温度を予測し、それが所定の温度になるように、ＴＲＣ60及び61に設定値を送ることにより、加硫温度制御を実行する。そして、加硫処理時間が経過したときに（ステップS14でYES）、加硫処理を終了する。

なお、以上の実施形態では、製品タイヤの厚みの平均値及び標準偏差を一日単位で算出し、加硫処理時間の設定値を一日毎に更新しているが、この設定値の更新間隔は一日より短くても長くてもよい。また、更新間隔を期間単位で設定するのではなく、製造数（例えば100個製造する毎）に平均値及び標準偏差を算出し、加硫処理時間の設定値を変更してもよい。

このように、本実施形態に係る加硫システムによれば、順次製造された製品タイヤの厚みを非破壊で測定し、複数個の製品タイヤの厚みの平均値及び標準偏差に基づいて、次に加硫する生タイヤの加硫時間をオンラインにて設定するので、生タイヤの厚みの分布状態に応じて最適な加硫時間を迅速に設定できる。

本発明の実施形態に係る加硫システムの構成を示す図である。図１の外部記憶装置に記憶されているデータベースの内容を示す図である。図１の加硫機の構成を示す図である。図１の加硫制御駆動装置において加硫時のエネルギーを制御するための構成を示すブロック図である。図１の厚み測定装置の測定方法を説明するための図である。図１の厚み測定装置の動作のフローチャートである。本実施形態に係る厚み測定データと測定年月日との関係を示す図である。制御装置の加硫時の動作のフローチャートである。従来の厚み測定データと測定年月との関係を示す図である。厚み測定データと加硫時間との関係を示すグラフである。

符号の説明

１・・・加硫機、２・・・ＰＣＩ装置、３・・・厚み測定装置、４・・・制御装置、５・・・加硫制御駆動装置。

Claims

生タイヤを加硫する加硫機と、該加硫機により加硫された加硫済みタイヤに対し、ポストキュアインフレーションを施して製品タイヤとするＰＣＩ装置と、該製品タイヤの厚みを測定する厚み測定装置と、前記加硫機の加硫制御を行う制御装置とを備えた加硫システムであって、
前記制御装置は、前記厚み測定装置で測定された複数の製品タイヤの厚みデータの平均値及び標準偏差を算出する手段と、該平均値及び標準偏差に応じて前記加硫機の加硫時間を設定する加硫時間設定手段とを備えたことを特徴とする加硫システム。
請求項１記載の加硫システムにおいて、
前記厚み測定装置で測定された厚みデータと前記製品タイヤの厚みの規定値との差分を検出する手段と、該手段により許容値を越える差分が検出されたとき、該測定値を平均値及び標準偏差の算出から除外する手段とを備えたことを特徴とする加硫システム。
請求項１記載の加硫システムにおいて、
前記厚み測定装置で測定された厚みデータと前記製品タイヤの厚みの規定値との差分を検出する手段と、該手段によりの許容値を越える差分が検出されたとき、異常表示を行う手段とを備えたことを特徴とする加硫システム。
順次加硫された複数のタイヤの厚みを測定する工程と、該複数のタイヤの厚みの測定値の平均値及び標準偏差を算出する工程と、該平均値及び標準偏差に応じて、次に加硫する生タイヤの加硫時間を設定する工程と、該設定した加硫時間に従って加硫を行う工程とを備えた加硫制御方法であって、
前記タイヤの厚みを測定する工程は、ポストキュアインフレーションを施されたタイヤの厚みを測定するものであることを特徴とする加硫制御方法。