JP5152961B2 - タイヤ加硫用金型鋳造用のマスターモデルの製作方法及びその製作装置 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ加硫用金型を鋳造するための、ピースで構成されるマスターモデルを分解及び再組立可能にし、マスターモデルを分解して得たピースを異なるマスターモデルの製作に転用できるようにしたタイヤ加硫用金型鋳造用のマスターモデルの製作方法及びその製作装置に関する。

従来、タイヤ加硫用金型を製作するには、まず、石膏（又は合成樹脂など）にＮＣマシン等で切削加工してタイヤのトレッドパターンを施してマスターモデルを製作し、このマスターモデルからゴム型を製作する。
次に、このゴム型へ石膏を流し込み、石膏型を製作して、この石膏型へアルミ等の素材をプランジャで圧入してタイヤ加硫用金型を鋳造（ダイキャスト鋳造）する。このようにしてアルミ製のタイヤ加硫用金型の１つが製作され、この金型を複製し、これらを組み合わせて加工し、１セット（タイヤ一周分）の金型に組み立てることによりタイヤ加硫用金型を製作する。

ところで、自動車に用いられる空気入りタイヤは、異なる長さ及びパターンのトレッドをランダムに配列すること（ピッチバリエーション）によりタイヤ騒音を低減することができる。
タイヤのトレッドパターンがピッチバリエーションを有していなければ、マスターモデルはタイヤ全周分に渡って加工する必要は無く、部分的なマスターモデルを一個又は数個加工すれば足りる。
しかしながら、トレッドパターンがピッチバリエーションを有すると、それぞれ異なるマスターモデルをタイヤ全周分加工する必要があり、マスターモデルの加工時間が増加して、全体的にみてタイヤ加硫用金型の生産性が悪くなるとともに製作コストも増加し、リードタイム（製品の発注から納品までの時間）も長くなるという問題がある。

そこで、タイヤの周方向を所定長さで区画した一単位をタイヤトレッドパターンユニットとして、そのタイヤトレッドパターンユニットを数種類設けて、そのタイヤトレッドパターンユニットから同種類のマスターモデルを製作し、そのマスターモデルをランダムに配置してタイヤトレッドの一周を構成し、タイヤの金型を製作する空気入りタイヤが提案されている（特許文献１参照）。

図４はタイヤトレッドパターンユニットを展開した状態を示す模式図である。
図中ａ、ｂ、ｃは前記タイヤトレッドパターンユニットの種類を示しており、例えばａが記載されている四角形は、種類ａのタイヤトレッドパターンユニットを示している。図に示すように、この空気入りタイヤは種類ａのタイヤトレッドパターンユニットから始まり、種類ｂのタイヤトレッドパターンユニットで終わる、合計１５個のタイヤトレッドパターンユニットから成っている。
このタイヤトレッドパターンユニットからマスターモデルを製作するため、図の例では製作するマスターモデルの種類がａ〜ｃの３種類だけで済み、マスターモデルの製作コストの低減が図れる。また、ピッチバリエーションであるため、前述したタイヤ騒音も低減できる。

しかしながら、この空気入りタイヤの製作技術では、マスターモデルの種類は３種類で済むが、合計１５個のマスターモデルを製作して、ピッチがそれぞれ異なる複数種類のマスターモデルを組み合わせ、ブレードを貼り付けてタイヤ全周分を製作し、ゴム型を製作している。つまり、依然としてタイヤの全周分である１５個のマスターモデルを製作しているために、タイヤ加硫用金型の製作時間及び製作コストの低減が十分に図られていないという問題がある。
特許第２６１８１９８号

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、その目的は、マスターモデルの加工に要する時間を減少させ、全体としてタイヤ加硫用金型の製作時間及び製作コストを低減することである。

請求項１の発明は、各々が異なるトレッドパターンを有する複数のピースをタイヤ周方向に組み立てることで、パターンの組み合わせが異なる複数のタイヤ加硫用金型鋳造用のマスターモデルを製作する方法であって、前記ピースを前記複数のタイヤ加硫用金型鋳造用のマスターモデル中の最大使用数個分製作する工程と、前記製作したピースから作成するマスターモデルのトレッドパターンに応じて必要なピースを選択する工程と、選択されたピースを組み立ててマスターモデルを製作する工程と、を有したことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載されたタイヤ加硫用金型鋳造用のマスターモデル製作方法において、前記ピースを複数個組み立てて製作したマスターモデルを各ピースに分解する工程と、分解されたピースを新たに製作するマスターモデルのピースの配列に従って組み立てる工程とを備えたことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１または２に記載されたタイヤ加硫用金型鋳造用のマスターモデル製作方法において、前記ピースを組み立てた後に、各ピースに跨ってブレードを貼り付ける工程を備えたことを特徴とする。
請求項４の発明は、各々が異なるトレッドパターンを有する複数のピースをタイヤ周方向に組み立てることで、パターンの組み合わせが異なる複数のタイヤ加硫用金型鋳造用のマスターモデルを製作する装置であって、前記ピースを載置する台座と、隣接する前記ピース間に配置され、前記隣接したピース同士を固定する固定治具を有し、前記台座は前記固定治具を案内する案内手段を備えることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項４に記載されたタイヤ加硫用金型鋳造用のマスターモデル製作装置において、前記固定治具は、前記ピース同士を固定した後に固定解除可能であることを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項４または５に記載されたタイヤ加硫用金型鋳造用のマスターモデル製作装置において、前記ピースは、両側面の対向する位置に前記固定治具と係合する係合部を有し、該係合部はピースの大きさに関わらず、一定のサイズに構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、マスターモデルが容易に製作でき、マスターモデルの製作に要する構成部品を必要最低限の数だけ製作し、マスターモデルの加工に要する時間を減少させ、全体としてタイヤ加硫用金型の製作時間及び製作コストを低減することができる。

本発明の一実施形態を添付図面を用いて説明する。
図１は本発明の実施形態におけるタイヤ加硫用金型鋳造用マスターモデル製作方法を説明するための概念図である。
本実施形態においては、石膏や合成樹脂からなり、ＮＣマシン等で加工して作製するピースを複数個組み合わせて一つのマスターモデルを製作する。
図１において、符号Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは、タイヤ加硫用金型をタイヤの幅方向中心線で上下に２分割して別々に製作する４種類の異なるマスターモデルの種類を示しており、図中Ａ〜Ｄに隣接して記載されている連結した四角形はタイヤ周方向に展開したマスターモデルを示している。前記マスターモデルを形成している各四角形はピースを示しており、ピースの順番はマスターモデルを構成するピースの配列を示している。
四角内に記載されている数字はピースの種類を示しており、各ピースの種類毎にタイヤトレッドパターンや、ピースの大きさ（タイヤ周方向の幅）などが異なる。
なお、四角内に記載されている数字をピース名とし、例えば「１」が記載されているピースを以下ピース１、「２」が記載されているピースを以下ピース２という。

マスターモデルＡは、ピース３、ピース５、ピース４、ピース５という配列で構成されており、マスターモデルＡを製作するのに必要なピースの数は全部で４個であることを示している。
同様に、マスターモデルＢは、ピース３、ピース１、ピース２、ピース４、ピース４という配列で構成されており、必要なピースの数は全部で５個である。
マスターモデルＣは、ピース２、ピース１、ピース３、ピース３、ピース４という配列で構成されており、必要なピースの数は全部で５個である。
マスターモデルＤは、ピース２、ピース２、ピース３、ピース２、ピース４という配列で構成されており、必要なピースの数は全部で５個である。

本実施形態におけるマスターモデルの製作方法は、マスターモデルＡを製作してゴム型をとった後に、マスターモデルＡを分解して各ピースに戻し、次にマスターモデルＢを製作してゴム型をとり、分解して各ピースに戻すといった、ピースを各マスターモデルの製作に転用する方法であるため、Ａ〜Ｄのマスターモデルを製作するための５種類のピースの必要数は各マスターモデル中の最大使用数であり、図１に示したピースと必要数との関係を示すＥに示すように、ピース１はマスターモデルＢ又はＣを製作するときの１個、ピース２はマスターモデルＤを製作するときの３個、ピース３はマスターモデルＣを製作するときの２個、ピース４はマスターモデルＢを製作するときの２個、ピース５はマスターモデルＡを製作するときの２個の合計１０個となる。つまり、これだけのピースがあれば前記マスターモデルＡ〜Ｄを全て製作できる。

つまり、本実施形態では、タイヤ加硫用金型のマスターモデル製作のためにタイヤ全周分である１９個のピースを製作せず、必要最小の１０個のピースでマスターモデルを製作するため、ピースの製作費、製作時間がピース１９個分から１０個分に減り、例えば、ピース１９個分にかかる製作費、製作時間を１００とすれば、ピース１０個分にかかる製作費、製作時間は５３になり、理論上では製作費、製作時間が４７％削減できる。

図２は、本実施形態におけるタイヤ加硫用金型鋳造用のマスターモデル製作装置の斜視図である。
本実施形態におけるタイヤ加硫用金型のマスターモデルの製作装置は、マスターモデルを形成する複数個のピースと、ピース同士を固定するための固定治具と、固定治具を案内するための台座から成る。
台座１１はピースＰを組み合わせるための、設計されたタイヤ径（鋳造による熱収縮を考慮した値が必要であれば補正する）に合わせ、ピースＰを容易に配列する円形又は扇状の台座であり、この台座１１には、ピースＰ同士を固定する固定治具の円柱状端部３２を挿入して一定の軌道を摺動させるための案内溝１２が、台座１１のタイヤ回転中心から見て同心円上になるように形成されている。

固定治具３１は、円柱状端部３２と、円柱状端部３２の上底中央に垂直に設けられた円柱部３３及びナット３４から構成されている。
円柱状端部３２の円の直径は、台座１１の案内溝１２の幅と同じ長さであり、案内溝１２に円柱状端部３２が嵌合できるサイズである。また、円柱の長さ（高さ）は、案内溝１２の深さより長く形成されている。
円柱部３３は所定の長さ及び直径を有し、下端部は円柱状端部３２と一体となっており、上端部は所定の長さのネジが形成されている。
ナット３４は円柱部３３の上端に設けられたネジと螺合することができ、図の例ではナット３４の頭部は円状に形成されている。

なお、図２においては、固定治具３１を案内する手段として、案内溝１２を凹状のものとしたが、固定冶具３１の案内ができる形状のものであれば、例えば溝ではなく凸状のものなど、どの様な形状のものでもよい。
また、ナット１６の頭部は四角又は六角形状等のものでも、又は頭部の中央部に四角又は六角形状の溝を設けたものでもよく、スパナ等の締め付け具により締め付け可能な構造であればどの様な形状のものでもよい。同様に、円柱部３３及び円柱状端部３２も、他の断面形状であってもよい。

ピースＰは、略ブロック状の形状をしており、タイヤの幅方向中心線で上下に２分割されたマスターモデルを製作するピースであり、両側面の対向する位置には既に説明した固定治具３１の円柱部３３の水平断面の半分が係合され、円柱部３３の断面の直径と同じ径を有する半円柱状凹部２２が設けられている。この半円柱状凹部２２は、固定治具３１の円柱部３３を係合することにより、隣同士のピースの台座上の位置を正確に決定でき、ピースＰの大きさに関わらず半円柱状凹部２２の直径は一定である。

また、半円柱状凹部２２の上端にはナット３４の水平断面の半分が係合されるナット係合部２１が形成されており、下端には円柱状端部３２の水平断面の半分が係合される下端溝２３が形成されている。
台座１１の外周面側に位置するピースＰの外周部２４には図示しないタイヤのトレッドパターンが形成される。ピースＰを所定の個数組み合わせたマスターモデルから製作するゴム型の、この外周部２４の部分がトレッド部となる。

なお、図２においては、係合部として例えば半円柱状凹部１２など半円柱状のものとしたが、正方形凹部、長方形凹部などの固定冶具３１の円柱部３３の形状に対応して、係合できる構造であればよい。
同様に、ナット係合部２１及び下端溝２３においても、固定治具３１のナット３４及び円柱状端部３２の形状に対応して係合できる構造であれば、他の形状であってもよい。

図３は、本実施形態におけるタイヤ加硫用金型鋳造用のマスターモデル製作方法を説明するための図である。
図３においては、図１に示した４種類（Ａ〜Ｄ）のマスターモデルのうち、マスターモデルＡを製作するときの例を説明する。

まず、台座１１の案内溝１２の位置と下端溝２３の位置が一致するように、台座１１上に載置した、図１に示したマスターモデルＡのピース３（以下ピースＰ（３）とする）に、台座１１の案内溝１２に円柱状端部３２を挿入した固定治具３１を、案内溝１２に沿って摺動させ、半円柱状凹部２２に固定治具３１の円柱部３３を係合させる。

次に、ピース５（以下、ピースＰ（５）とする）を台座１１の上に載置してピースＰ（３）と組み合わせるためにピースＰ（５）を滑らせ、固定治具３１の円柱部３３にピースＰ（５）の半円柱状凹部２２を係合させ、ピースＰ（５）の反対側面の下端溝２３と、案内溝１２の位置を合わせる。
ピースＰ（３）とピースＰ（５）の両ピースの位置が決定したら、瞬間接着剤などで点付け固定し、ナット３４を円柱部３３のネジに螺合させて両ピースのナット係合部２１と下端溝２３を、ナット３４と円柱状端部３２で挟持させ、固定する。
なお、このとき、ナット３４とナット係合部２１の間に歯付きワッシャーを挿入することで、より強固に固定することができる。

以下ピースＰ（５）をピースＰ（３）へ固定したときと同様の方法により、ピース４及び別のピース５をさらに組み合わせ、固定させることによりマスターモデルＡが完成する。
なお、これらのピース間に跨って、サイプを形成するためのブレードを設ける必要があるときは、予め各ピースのブレードの貼り付け位置の始点及び終点にケガキや、固定用の細穴又は溝等を加工しておき、ピースを上記の方法で組み立ててから、貼り付け位置に容易にブレードを貼り付けることができる。その後に、このマスターモデルを用いてタイヤ用金型のゴム型を製作する。
貼り付けたブレードは、マスターモデルのゴム型を製作したあと、マスターモデルを各ピースに分解するときにピースから取り外すことができる。

また、本実施形態ではタイヤ周方向中心線上で上下に分割した一方のマスターモデルを作製しているが、図２に示したピースがタイヤ幅方向中心線上で上下に分割されていない形状であっても、ピースの側面に同様の構造を設ければ、本実施形態のマスターモデル製作方法を適用することができる。

このように、本実施形態によれば、ピースの側面部に半円柱状凹部、ナット係合部、下端溝を設け、ピース同士の固定を固定治具３１で行うようにしたため、ピース同士を容易に組立て、分解し、再組立することができ、マスターモデルの製作時間が短縮できる。
また、前記ピースを新たに組み立てる別のマスターモデルに転用することができるため、前記マスターモデルのピースをタイヤ全周分加工して製作する必要がなく、前記ピースの製作時間を大幅に短縮できる。更に、ピースの大きさに関わらず半円柱状凹部の直径を一定にしたことで、台座１１上にピースを容易且つ正確に配置でき、ピース同士を正確に固定できるため、作業効率が促進されるとともに、所定のピッチバリエーションを容易に構成することができる。

次にこの点について現行の製作方法と本実施形態の制作方法を対比して説明する。
現行のマスターモデルの製作方法の工程は、素材の前段取りの工程、５軸のＮＣマシニングセンターによる、ピースの切削加工工程、手仕上げ工程及びブレード貼り工程からなり、その後鋳型用ゴム流しの工程に進む。
これに対し、本実施形態のマスターモデルの製作方法の工程は、従来の前記ブレード貼り工程後に、新たにピースの組み合わせ工程及びピース間のブレードセット工程が必要となる。

以下、タイヤサイズが２３５／４５ＺＲ１７で乗用車用のタイヤ金型用マスターモデルの製作においての各工程の作業時間について、現行の製作方法と本実施形態の製作方法を対比する。
切削加工工程の１サイズ（マスターモデルＡ、Ｂ、Ｃ及びＤが１サイズ）の平均作業時間でみると、現行の切削加工工程の平均作業時間が６３．７時間であるのに対して、本実施形態では、平均作業時間が３８．７時間であるので、ＮＣマシニングセンターによる作業時間として２５時間が削減された。

手仕上げ工程及びブレード貼り工程の１サイズの平均作業時間では、現行が３５．６時間であるのに対して、本実施形態では、平均作業時間が２１．６時間であるので、人手による作業時間として１４時間が削減された。

一方、本実施形態で新たに増加したピースＰの組み合わせ工程の１サイズの平均作業時間は２時間であり、ピースＰ間のブレードセット工程の１サイズの平均作業時間は２時間であることから、人手による作業時間として４時間増加することが分かった。

以上から、本実施形態のマスターモデルの製作方法により、現行のマスターモデルの製作方法に比べ、１サイズあたりＮＣマシニングセンターによる作業時間分が２５時間、人手による作業時間分が１４時間から４時間を引いた１０時間、合計１サイズあたり３５時間の作業時間の削減ができ、その結果、マスターモデルの製作コストも削減できる。

本発明の実施形態におけるタイヤ加硫用金型鋳造用のマスターモデル製作方法を説明するための概念図である。 本実施形態におけるタイヤ加硫用金型鋳造用のマスターモデル製作装置の斜視図である。 本実施形態におけるタイヤ加硫用金型鋳造用のマスターモデル製作方法を説明するための図である。 タイヤトレッドパターンユニットを展開した状態を示す模式図である。

符号の説明

１１・・・台座、１２・・・案内溝、２１・・・ナット係合部、２２・・・半円柱状凹部、２３・・・下端溝、２４・・・トレッド部、３１・・・固定治具、３２・・・円柱状凹部、３３・・・円柱部、３４・・・ナット、Ｐ・・・ピース。

Claims (6)

1. 各々が異なるトレッドパターンを有する複数のピースをタイヤ周方向に組み立てることで、パターンの組み合わせが異なる複数のタイヤ加硫用金型鋳造用のマスターモデルを製作する方法であって、
   前記ピースを前記複数のタイヤ加硫用金型鋳造用のマスターモデル中の最大使用数個分製作する工程と、前記製作したピースから作成するマスターモデルのトレッドパターンに応じて必要なピースを選択する工程と、選択されたピースを組み立ててマスターモデルを製作する工程と、を有したことを特徴とするタイヤ加硫用金型鋳造用のマスターモデル製作方法。
2. 請求項１に記載されたタイヤ加硫用金型鋳造用のマスターモデル製作方法において、
   前記ピースを複数個組み立てて製作したマスターモデルを各ピースに分解する工程と、分解されたピースを新たに製作するマスターモデルのピースの配列に従って組み立てる工程とを備えたことを特徴とするタイヤ加硫用金型鋳造用のマスターモデル製作方法。
3. 請求項１または２に記載されたタイヤ加硫用金型鋳造用のマスターモデル製作方法において、
   前記ピースを組み立てた後に、各ピースに跨ってブレードを貼り付ける工程を備えたことを特徴とするタイヤ加硫用金型鋳造用のマスターモデル製作方法。
4. 各々が異なるトレッドパターンを有する複数のピースをタイヤ周方向に組み立てることで、パターンの組み合わせが異なる複数のタイヤ加硫用金型鋳造用のマスターモデルを製作する装置であって、
   前記ピースを載置する台座と、隣接する前記ピース間に配置され、前記隣接したピース同士を固定する固定治具を有し、前記台座は前記固定治具を案内する案内手段を備えることを特徴とするタイヤ加硫用金型鋳造用のマスターモデル製作装置。
5. 請求項４に記載されたタイヤ加硫用金型鋳造用のマスターモデル製作装置において、
   前記固定治具は、前記ピース同士を固定した後に固定解除可能であることを特徴とするタイヤ加硫用金型鋳造用のマスターモデル製作装置。
6. 請求項４または５に記載されたタイヤ加硫用金型鋳造用のマスターモデル製作装置において、
   前記ピースは、両側面の対向する位置に前記固定治具と係合する係合部を有し、該係合部はピースの大きさに関わらず、一定のサイズに構成されていることを特徴とするタイヤ加硫用金型鋳造用のマスターモデル製作装置。
   

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