JP4787531B2 - 生タイヤの加熱装置 - Google Patents

Description

この発明は、製品タイヤの内面形状と対応する外面形状を有する金属製の剛性コア上で成型した生タイヤを、その剛性コアとともに加硫モールド内に装入するに先だつ予熱に用いて好適な、生タイヤの加熱装置に関するものであり、とくには、加硫モールド内での生タイヤの、所定温度への均等にして迅速な加熱を可能とするべく、生タイヤの構成各部を、所要の温度に速かに予熱する技術を提案するものである。

生タイヤを、それの加硫モールドへの装入に先だって予熱する従来技術としては、特許文献１、２に開示されているように、生タイヤ内の金属製の補強部材を電磁誘導加熱によって加熱するものの他、特許文献３に開示されているように、剛性コア上に成型した生タイヤを、その剛性コアの熱媒加熱に基いて内面側から加熱するもの等がある。
特開２００２−３６２４４号公報 特開２００３−８０５２２号公報 特開２０００−８４９３７号公報

ところで、特許文献１、２に記載された前者の従来技術では、生タイヤ内部の、誘導加熱によって加熱された金属製補強部材から周辺ゴムへの熱伝導のみにてそのタイヤが加熱されることになるため、生タイヤの構成各部が、所要の温度に加熱されるまでに時間がかかるという問題があり、また、特許文献３に記載された後者の従来技術にあっては、生タイヤがそれの内表面側からだけ加熱されるため、タイヤの内部温度が所要温度に達するまでに時間がかかるという問題があった他、剛性コアを介して生タイヤを加熱していることから、その生タイヤを所要の温度とするためには、タイヤだけを加熱する場合に比して、相当多量の熱量の供給が必要になるという問題があった。

この発明は、従来技術が抱えるこのような問題点を解決することを課題とするものであり、それの目的とするところは、供給熱量を少なく抑制してなお、生タイヤの構成各部を所要の温度に迅速に予熱することができる生タイヤの加熱装置を供給するにある。

後述する、この発明の生タイヤの加熱装置を用いて実施することのできる、生タイヤの加熱方法は、全体として円環状をなす中空形態の金属製の剛性コア、好ましくは、複数個のセグメントに分解可能な剛性コアの外面上に成型した生タイヤを、剛性コアとともに加熱するに当って、それらの回転下、たとえば５〜１０ｒｐｍの回転下で、金属製の剛性コアの中空内面および生タイヤの外面のそれぞれを、気体もしくは液体とすることができる、たとえば、温度が８０〜１２５℃の範囲内の、好ましくは流動状態の熱媒によって加熱し、併せて、生タイヤ内の金属製補強部材および剛性コアのそれぞれを、コイル手段の作動下での電磁誘導によって加熱するにある。
ここで好ましくは、熱媒を、加圧されたまたは大気圧の熱風とする。

そして、この発明の生タイヤの加熱装置は、全体として円環状をなす中空形態の金属製剛性コアの外面上に成型した生タイヤを、その剛性コアとともに収容する加熱室を設け、そして、生タイヤの周りおよび、剛性コアの中空部内のそれぞれに、加熱室と、そこへ収容した剛性コア付き生タイヤとの協働下で区画される流路を経て流動される熱媒をその加熱室に対して給排する熱媒通路を形成するとともに、その加熱室内の、生タイヤのクラウン域およびそれぞれの側部部分と対応するそれぞれの個所に、高周波磁界を形成するそれぞれのコイル手段を配設し、さらに、加熱室内の生タイヤを剛性コアとともに回転させる駆動手段を設けてなるものである。

なお、このような装置においては、生タイヤを回転させる前記駆動手段を、加熱室からの熱媒の排出通路の外周側に、加熱室内に収容される剛性コアの中心軸線と整列可能に設けることも可能である。
ここで、この発明の生タイヤの加熱装置では、駆動手段に、拡縮変位して、剛性コアの内周面に掛脱する複数本の爪部材を設ける。

上述した加熱方法では、生タイヤは、熱媒とそのタイヤとの間の熱交換に基いて外表面側から直接的に加熱されるとともに、熱媒と剛性コアとの間の熱交換に基いて内表面側から間接的に加熱されることになり、さらに、タイヤの種類、構成等によって相違する金属製補強部材、たとえば、ベルト、ビードコア、カーカスプライ、ワイヤチェーファ等の電磁誘導加熱によってタイヤの内部から加熱されるとともに、金属製剛性コアの誘導加熱に基いて、タイヤの内面側からより多量の熱量を供給されることになるので、生タイヤの構成各部を、外部からの供給熱量を少なく抑制してなお、所要の温度に速かに予熱することができる。

なおここで、生タイヤの、加硫モールド内への装入下で、比較的早期に所定の温度に加熱できるタイヤ部位については、この予熱工程で予め所要の温度まで加熱するまでもなく、加硫モールド内での加硫成形に当って迅速に所定温度に加熱することができる。

従って、この予熱工程では、加硫モールド内での加硫成形に当って温度を上昇させ難い部分をとくに積極的に加熱することで、加硫成形時のタイヤ温度を、その全体にわたって十分均等に上昇させて、そのタイヤ温度を、短時間のうちに所定温度とすることができ、タイヤの全体にわたる均質な加硫を短時間で能率的に行うことが可能となる。

この方法において、熱媒として熱風を用いた場合には、液媒に比して取り扱いが容易である利点があり、このような熱媒を加圧下で流動させた場合には、熱媒流量の増加に伴って加熱効率を高めることができる。

ここにおいて、この発明の装置では、コア付きの生タイヤを加熱室内に、好ましくは気密に収容し、その生タイヤを剛性コアとともに回転させながら、加熱室内へ、熱媒供給通路を経て、所定温度の熱媒を供給してこの熱媒を、生タイヤの周りおよび、剛性コアの中空部内のそれぞれに流動させてそれらと熱交換させることにより、生タイヤを、それの外表面側から直接的に加熱するとともに、剛性コアを介して内表面側から間接的に加熱することができ、加えて、それぞれのコイル手段を作動させて、タイヤの、金属製の各種補強部材および、金属製の剛性コアのそれぞれでの磁束密度を高めることで、回転駆動されるそれらのそれぞれを全周にわたって十分均等に加熱することができるので、前記の方法を、所期した通りに確実に実施することが可能となる。

このような装置において、駆動手段を、加熱室からの熱媒の排出通路の外周側に、加熱室内に収容される剛性コアの中心軸線と整列可能に設けた場合には、排出通路と駆動手段とを、相互に全く無関係に別個独立に設ける場合に比して、占有スペースを有効に低減させて装置の小型化を実現することができ、この一方で、熱媒通路を不必要に迂曲させる場合に比して、熱媒の流動抵抗を十分小さくして、所要量の熱媒を円滑に流動させて、所期した通りの熱交換を行わせることができる。

またここで、剛性コアに対する駆動手段の掛脱のため、駆動手段に、拡縮変位して、剛性コアの内周面に掛脱する複数本の爪部材を設けることにより、それらの爪部材による、生タイヤおよび剛性コアの重量支持および回転駆動を、確実かつ簡易に行うことができ、それらの爪部材の縮径変位によって、剛性コアを駆動系から簡単に解放することができる。
なお、それぞれの爪部材の拡縮変位は、ねじ機構、リンク機構その他の各種の拡縮機構を所要に応じて選択することによって行わせることができる。

そしてさらに、この装置の熱媒通路を循環通路としたときは、熱交換を終えた後の、熱媒の残余の熱量の有効利用を図ることができ、また、その循環通路内に、熱媒加熱手段および、熱媒の循環強制手段を設けた場合には、残熱の利用により、熱媒の、所定温度への加熱効率を高めることができ、併せて、十分な熱媒流量を確保して、生タイヤ等との熱交換効率を高めることができる。

図１は、この発明で予熱の対象とする剛性コアおよび生タイヤを例示する図である。
ここで、全体としてほぼドーナツ状の円環形状をなす剛性コア１は、製品タイヤの内面形状と対応する外面形状を有し、複数個、たとえば十個の弧状セグメントの相互を周方向に密着させて組立ててなる。

弧状セグメントのこの組立ては、たとえば、半径方向外方に向けて周長が次第に増加する扇形セグメント２と、半径方向外方に向けて周長が逆に漸減する、または周長が実質的に変化しない等長セグメント３とのそれぞれを周方向に交互に密着させて配置するとともに、それらのセグメント２、３のそれぞれに、各側面側から共通の拘束リング４、５を掛合させて、一対のそれらのリング４、５を、適宜の連結手段をもって相互連結することにより行うことができ、このようにして組立てられた剛性コア１は、それぞれのセグメント２、３がともに中空状をなすことから、全体としてみて中空形態をなす。

ところでここでは、各セグメント２、３の、半径方向内周側の壁部に、セグメント内への熱媒の流入出を許容する開口６を形成するとともに、各セグメント２、３の内部に、開口６から流入した熱媒の、セグメント内での円滑にして均等な流動を案内する、ほぼ平板状の流動ガイド７を、たとえば、図２に部分分解斜視図で示すように、剛性コア１の赤道面とほぼ平行となり、かつ、セグメント２、３の外周側の壁部から幾分離隔した姿勢で、各セグメント２、３の、図２に示すところでは高さ方向の中央部に、ピン連結その他によって固定もしくは固着する。
なお、相互に隣接させて配置されるそれぞれのセグメント２、３間では、熱媒は、それらの両側部の開放下で円周方向へ自由に流動することもできる。

このような構成になる金属製の剛性コア１を、この発明の装置により実施可能な、生タイヤの加熱方法に用いる場合には、図１に示すように、コア１の外面上に、各種の補強層およびゴム素材を、所要の順序で、所要の形状および寸法に積層して生タイヤ１１を成型する。

図３は、剛性コア１上に上述したようにして成型された生タイヤ１１を予備加熱するに用いる、この発明に係る加熱装置を概念的に示す略線断面側面図であり、図中２１は、剛性コア１上の生タイヤ１１を、剛性コア１とともに収容する加熱室を示す。
図に示すところでは、コア１および生タイヤ１１を垂直姿勢で収容するこの加熱室２１は、それらの出し入れを可能とする揺動扉２２を具える。

そしてここでは、加熱室２１へ、熱媒としての熱風を供給する送風ダクト２３を、その扉２２のほぼ中央部分に連結するとともに、扉２２の内側に開口させて設け、また、その加熱室２１内で熱交換を行った後のその熱風を室外へ排出するリターンダクト２４を、送風ダクト２３の中心軸線との整列姿勢で加熱室２１に連結して設ける。
ここで好ましくは、このリターンダクト２４を、熱風の加圧手段としての図示しないブロアおよび、加熱手段としての図示しないヒータボックスを順次に経て送風ダクト２３に接続して、熱風通路を、加熱室２１を通るエンドレスの循環通路とする。

このようなダクト配置の下では、送風ダクト２３から供給された所定流量の熱風は、加熱室２１の扉２２に取付けられて、その熱風を半径方向外方へ拡散させる逸らせ板２５により、所定位置に位置決め保持されて所定の速度で回転される剛性コア１の内周側へ、それぞれのセグメント２、３の開口６を経て流入され、そこで、平板状流動ガイド７の作用により、主には、コア１の幅方向で、その内面に沿って流動されて、コア１との熱交換を十分に行ってそのコア１を加熱する。そして、熱交換を終えた後の熱風は、コア１から、先の開口６を経てコア１の内周側へ流出するとともに収束されて、リターンダクト２４を経て室外へ導出されることになる。
なおこの場合、コア１内へ流入した熱風の一部は、コア１の幅方向のみならず、円周方向にも流動しながらコア１との熱交換を行うことになる。

さらに図に示すところでは、上述したところに加えて、生タイヤ１１の外面に沿って流動して、そのタイヤ１１を直接的に過熱する熱媒、これもたとえば熱風の流路２６を設け、好ましくは、この流路２６をもまた、先に述べたと同様のエンドレス循環通路とする。
なお、このエンドレス循環通路は、前述の循環通路と共用できることはもちろんである。

またここでは、リターンダクト２４の外周側に、加熱室２１内のコア１および生タイヤ１１を位置決め支持して回転駆動する駆動手段２７を配設する。
この駆動手段２７は、リターンダクト２４の周りに、回転可能に軸受け支持した中空駆動軸２８と、この中空駆動軸２８を、ベルト、チェーン等の動力伝達部材２９を介してモータ３０に連結するプーリ、スプロケット等、図ではチェーンスプロケット３１を具える他、中空駆動軸上に配設されて、加熱室２１内でコア１を保持するとともに、そのコア１を駆動軸２８と一体に回転させる、複数本、たとえば４〜６本の爪部材３２を具える。

ここで、これらの爪部材３２は、たとえば、図示しないシリンダ機構の作用下で、中空駆動軸上を進退駆動されるスリーブ３３にリンク３４の一端を、加熱室内でヒンジ連結するとともに、そのリンク３４の他端を各爪部材３２の後端にヒンジ連結してなるリンク機構の下で、各爪部材３２を、中空駆動軸２８に設けたガイド部材３５によって、加熱室内で、半径方向の内外に平行姿勢で案内可能とすることで、それらが、図示のようにコア１の内周面に掛合する位置と、それらがコア内周面から離隔する位置との間で適宜に拡縮径変位させることができる。

すなわち、スリーブ３３を、加熱室２１から遠ざかる方向に後退変位させると、リンク３４が、そこに作用する引張り方向の力によって爪部材３２を、ガイド部材３５の案内下で、半径方向内方に引き寄せることになって、爪部材３２の、コア内周面への掛合が解除されることになり、一方、スリーブ３３を前進変位させると、リンク３４の押し込み方向の力の作用によって爪部材３２は、コア内周面に掛合する位置まで拡径変位されることになる。

加えて、この発明に係る装置では、加熱室２１内の、生タイヤ１１のクラウン域およびそれぞれの側部部分と対応する個所に、高周波磁界を形成するそれぞれのコイル手段３６、３７を配設する。

以上のように構成してなる加熱装置を用いて、生タイヤを加熱するに当っては、剛性コア１付きの生タイヤ１１を、加熱室２１内で、爪部材３２に掛合させて位置決め保持した状態で、それらの爪部材３２、ひいては、コア１および生タイヤ１１を、モータ３０によって所要の速度、たとえば５〜１０ｒｐｍで回転させ、併せて、たとえば、ブロア等で圧送されて、ヒータボックス等で加熱された、熱媒の一例としての熱風を、送風ダクト２３を介して加熱室２１内へ送給し、その熱風を、剛性コア１の中空部内に区画される流路内に流動させるとともに、流路２６にも流動させて、剛性コア１をそれの内面側から加熱し、また、生タイヤ１１をその外面側から熱風で直接的に加熱する。

この場合における熱風の流動は、たとえば図３に示すように、剛性コア１内の中空部と、流動ガイド７とで区画される流路内で、白抜き矢印Ａで示すようにして行われるとともに、タイヤ１１の外面と加熱室壁面との間に区画される流路２６内で、白抜き矢印Ｂで示すように行われることになり、熱風はこの流動中に、回転駆動される、剛性コア１を、その回転下で内面側から加熱するとともに、タイヤ１１をその外面側から加熱する。従って、生タイヤ１１の内面は、剛性コア１を介して間接的に加熱されることになる。

以上のような流動によって加熱室２１内で所要の熱交換を終えた熱風は、ブロア等の吸引力に基いて、リターンダクト２４を経て室外へ排出され、以後、生タイヤ１１が所定の予熱温度に加熱されるまで上述したところを繰返し行う。

加えてこの装置では、熱風を上述したように流動させることに加え、それぞれのコイル手段３６、３７を、たとえばその流動とタイミングを合わせて作動させ、これによって形成される高周波磁界により、生タイヤ１１内に埋設配置した金属製の各種補強部材および金属製の剛性コア１のそれぞれを電磁誘導加熱する。この電磁誘導加熱によれば、剛性コア1は、熱風との熱交換と相俟って、短時間のうちに所期した通りの温度に加熱されることになり、タイヤ内部の補強部材もまた、短時間のうちに所要の温度に加熱されることになる。

これがため、剛性コア上の生タイヤ１１は、その外面側からは熱風との熱交換により、内面側からは剛性コア１からの熱伝導により、そして内部は金属製補強部材からの熱伝導によってそれぞれ加熱されることになり、この結果として、タイヤ１１の各部は、所期した通りの温度に迅速に予熱されることになる。

従って、加硫モールド内での生タイヤ１１の加硫成形に当って、温度上昇が遅れがちとなる部分についてとくに積極的に予熱を施すことでその加硫成形効率を大きく向上させることができる。

図４は、図３に示す装置を用いて、剛性コア上の生タイヤを、熱風および電磁誘導加熱のそれぞれによって予熱した場合の、タイヤ各部の温度分布を示す図であり、図４（ａ）の温度測定位置は、図４（ｂ）に、トラック・バス用の生タイヤを例にとって、それの横断面内に対応する番号を付して示す。

なお、熱風の送給は、熱風温度を１００℃、送風量を１５ｍ^３／分とし、送給時間２０分の条件の下にて行い、また、電磁誘導加熱は、図３に示すように、出力１．５ｋｗのコイルを三個用いて２０分間加熱することにより行った。

ここで、生タイヤ内に埋没される金属製の補強部材は、ビードコア、四層のベルト層、一枚のカーカスプライおよび、一層のワイヤチェーファとした。

図４（ａ）に示すところによれば、加硫モールド内での生タイヤの内外面側からの加熱のみによっては、温度の上昇が比較的遅れることになる、位置Ｎｏ．２、６および７の各部分をとくに有効に予備加熱することができ、また、生タイヤのいずれの部分の温度をも予熱目標温度の範囲内に収め得ることが明らかである。

生タイヤを剛性コアとともに例示する図である。 流動ガイドの配設態様を例示する、部分分解斜視図である。 この発明に係る装置を概念的に示す断面図である。 生タイヤの各部の予熱温度を示す図である。

符号の説明

１ 剛性コア
２ 扇形セグメント
３ 等長セグメント
４、５ 拘束リング
６ 開口
７ 流動ガイド
１１ 生タイヤ
２１ 加熱室
２２ 揺動扉
２３ 送風ダクト
２４ リターンダクト
２５ 逸らせ板
２６ 流路
２７ 駆動手段
２８ 中空駆動軸
２９ 動力伝達部材
３０ モータ
３１ チェーンスプロケット
３２ 爪部材
３３ スリーブ
３４ リンク
３５ ガイド部材
３６、３７ コイル手段

Claims (1)

1. 全体として円環状をなす、中空形態の金属製の剛性コアの外面上に成型した生タイヤを、その剛性コアとともに収容する加熱室を設け、生タイヤの周りおよび、剛性コアの中空部内のそれぞれに流動される熱媒を加熱室に対して給排する熱媒通路を形成するとともに、その加熱室内の、生タイヤのクラウン域およびそれぞれの側部部分と対応するそれぞれの個所に、高周波磁界を形成するそれぞれのコイル手段を配設し、加熱室内の生タイヤを剛性コアとともに回転させる駆動手段を設けてなる生タイヤの加熱装置であって、
   駆動手段に、拡縮変位して、剛性コアの内周面に掛脱する複数本の爪部材を設けてなる生タイヤの加熱装置。

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