JP5481657B2 - タイヤ加硫機 - Google Patents
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Description
本実施形態に係るタイヤ加硫機1は、生タイヤTの内部に加熱加圧媒体を入れて内部より加熱すると共に、外部よりモールド10を加熱して加硫するタイプのプレス装置である。図1および図2に示すように、タイヤ加硫機1は、生タイヤTを収容するモールド10を構成する、上モールド11および下モールド12と、上モールド11に連結された上モールド取付部材20と、上モールド取付部材20を上下方向に案内するガイド機構40と、上下方向に軸芯を配置されたボールネジ軸55aと、ボールネジ軸55aに螺合され、上モールド取付部材20に連結されたボールナット55bと、ボールネジ軸55aを正方向および逆方向に切り替え可能に回転させる駆動機構59と、ボールネジ軸55aに直接連結され、ボールネジ軸55aを固定する無励磁作動型の電磁ブレーキ57と、を備えている
生タイヤTはモールド10内に横置きに収容され、モールド10の内外より加熱されることにより加硫成形される。なお、生タイヤTを加硫成形するための加熱加圧媒体としては、蒸気、または高温ガス(ガスの種類として、窒素ガスなどの不活性ガス、空気)などが挙げられる。
本実施形態のタイヤ加硫機1で用いられるモールド10は、割りモールドであって、上モールド11と、下モールド12と、サイドモールド13と、に分割されている。上モールド11は横置きされた生タイヤTの上側に配置され、下モールド12は生タイヤTの下側に配置され、サイドモールド13は生タイヤTの外周側に配置されている。このサイドモールド13は、周方向に分割され、型閉時には上モールド11および下モールド12の外周部に係合されている。
上モールド取付部材20は、上記した上モールド11およびサイドモールド13と連結することでこれらを保持し、開閉機構50により上下方向(Z方向)に昇降可能にされている。この上モールド取付部材20は、上モールド取付部材20のベースとなる上部スライド21と、上部スライド21の下面に固定される上部プラテン22と、上モールド11を保持する上部アダプタ23と、上部アダプタ23を上下方向(Z方向)に移動させるシリンダ24と、ロック機構60の一部の要素であり、上部スライド21に上端部が固定された複数本(本実施形態では3本)のタイロッド25と、上部プラテン22に取り付けられるコンテナリング26と、を備えている。
下モールド取付部材30は、下モールド12と連結することで保持すると共に、その中央部には、中心機構75が設けられている。この下モールド取付部材30は、下モールド取付部材30のベースとなるプレスベース31と、加圧機構である気体シリンダ37が設けられた下部サポート32と、下モールド12を保持し、気体シリンダ37の後述のピストン部材37aに取り付けられた下部プラテン33と、を備えている。なお、下部プラテン33は、断熱材34を介してボルト35によりピストン部材37aに固定されている。
アップライト41は、上モールド取付部材20(上部スライド21)を上下方向(Z方向)に移動させるために設けられている。このアップライト41は、上モールド取付部材20(上部プラテン22)の外方に設けられ、上下方向に延在するベース部42と、上モールド取付部材20(上部スライド21)を昇降させる開閉機構50と、ガイド部材21aを上下方向(Z方向)に案内する直動レールであるガイドレール48とを備えている。
開閉機構50は、駆動機構59で駆動されるボールネジ軸55aを有するボールスクリュー機構からなり、駆動機構59の回転運動を直線運動に変換することで、上モールド取付部材20を上下方向に昇降させている。開閉機構50は、具体的には、駆動機構59に接続されるボールネジ軸55aと、ボールネジ軸55aに螺合したボールナット55bと、ボールネジ軸55aを回転可能に軸支する下部軸受56aおよび上部軸受56bと、を備えている。ボールナット55bは、ボールネジ軸55aに対して左右方向に回転しない状態を維持しており、ボールネジ軸55aの正方向や逆方向の回転に応じて上下方向に昇降する。また、ボールネジ軸55aは、ボールナット55bとの間でボールが転がり回転する構造になっており、少ない駆動トルクで効率良くネジを締め上げることができる。ボールナット55bは、上部スライド21の取付座21bに固定されている。つまり、ボールナット55bは、上モールド取付部材20に保持されている。これにより、ボールナット55bの昇降移動よって、上モールド取付部材も一緒に昇降することになる。
駆動機構59は、ボールナット55bを上下方向に昇降させるために、ボールネジ軸55aを回転させる役割を有する。駆動機構59は、具体的には、駆動源となるインバータモータ52と、プーリ53aと、プーリ53bと、タイミングベルト54と、を備えている。プーリ53aは中心に孔が形成されており、上下方向に設けられたインバータモータ52の回転軸にその孔が嵌め込まれている。これにより、インバータモータ52が駆動することによって、インバータモータ52の回転軸の回転と同じ水平方向にプーリ53aも回転するようになっている。プーリ53bはプーリ53aと所定の間隔を隔てて設けられ、プーリ53bの中心に形成された孔が上下方向に設けられたボールネジ軸55aの下端部に嵌め込まれている。タイミングベルト54は、プーリ53aとプーリ53bとに架け渡されて装着されており、プーリ53aの回転力をプーリ53bに伝える役割を有する。なお、本実施形態において、駆動機構59は、インバータモータ52などを用いているが、これに限定される必要はなく、ボールネジ軸55aを回転できるものであれば何れを用いていてもよい。
インバータモータ52は、無段階に任意の速度に可変して正方向または逆方向に切り替え可能に回転するモータである。また、本実施形態に係るインバータモータ52は、ベクトル制御方式のインバータ52aに接続されており、インバータ52aを利用したサーボロック機能を有している。さらに、インバータ52aは、図4の制御装置80によって制御されており、インバータモータ52の回転角や回転速度などが精度良く制御されるようになっている。これにより、上モールド取付部材20の昇降移動や停止を精度良くすることができる。なお、本実施形態においては、インバータ52aとインバータモータ52を用いているが、代わりにサーボモータを用いてもよい。また、本発明においては通常のモータでも適用可能だが、低速でも冷却能力に余裕があり、冷却ファン単独で駆動できる点からインバータモータを用いる方が好ましい。
測定装置は、本実施形態においてはエンコーダ58を用いている。エンコーダ58は、駆動機構59を介することなく開閉機構50に接続されている。具体的には、エンコーダ58は、ボールネジ軸55aの最下端部に取り付けられており、ボールネジ軸55aの回転を検出することによって、間接的に上モールド取付部材20の昇降位置を測定することができる。エンコーダ58によって検出された位置情報は、制御装置80によって管理され、インバータ52aの制御に利用される。なお、エンコーダ58は、絶対位置が検出可能な多回転型のアブソリュートエンコーダを用いる方が好ましいが、間接的或いは直接的に上モールド取付部材20の昇降位置を測定出来ればよく、直線型のエンコーダなど、その他のエンコーダを用いてもよい。また、エンコーダ以外の測定装置を用いて上モールド取付部材20の位置情報を得てもよい。なお、エンコーダなどの測定装置は、駆動機構59を間に介して開閉機構50に接続してもよい。しかしながら、本実施形態に係るタイミングベルト54のように、切断などにより位置検出不能になる恐れがあると考えられる場合には、駆動機構59を間に介さないようにすることが望ましい。
電磁ブレーキ57は、通電することによってコイルに発生する電磁力とスプリングの力を利用して、機械的に締め付けたり開放したりする機構を有しており、ボールネジ軸55aの上端部にその機構が直接連結されている。具体的に、本実施形態に係る電磁ブレーキ57は、ボールネジ軸55aの上端部の外周側を覆うように連結されている。また、本実施形態に係る電磁ブレーキ57は、通電することによって摩擦板を締め付けるブレーキパッドを開放し、通電を解除することによってスプリングの力が働きブレーキパッドで摩擦板を締め付けるように作動する無励磁作動型のブレーキである。つまり、電磁ブレーキ57への通電を解除することによって電磁ブレーキ57を作動状態にして、ボールネジ軸55aを固定するようになっている。これにより、電磁ブレーキ57を作動させてボールネジ軸55aを固定することによって上モールド取付部材20の昇降を停止させることができる。また、電磁ブレーキ57は、ボールネジ軸55aに直接連結されており、ボールネジ軸55aを回転させる駆動機構59とは独立して設けられているため、駆動機構59に異常が発生した場合でも、電磁ブレーキ57によって上モールド取付部材20にブレーキをかけることができる。また、無励磁作動型の電磁ブレーキを用いているため、停電によって通電不可能となった場合でも、電磁ブレーキ57によって上モールド取付部材20にブレーキをかけることができる。なお、電磁ブレーキ57は、後述する制御装置80によって、ブレーキ作動または解除が制御されるようになっている。
制御装置80は、電磁ブレーキ57の作動と解除とを切り替えるブレーキ作動切り替え制御と、エンコーダ58で測定された上モールド取付部材20の昇降位置に基づきインバータ52aを制御してインバータモータ52の電源を入り切りするモータ電源制御と、昇降位置に基づきインバータ52aを制御してインバータモータ52の回転速度を制御するモータ回転制御と、を実行する。具体的に、本実施形態に係る制御装置80は、図4に示すように、電磁ブレーキ57と、駆動機構59を介することなく開閉機構50に接続されたエンコーダ58と、障害物検出装置90と、インバータモータ52に接続されたインバータ52aと、警報装置100と、に接続されている。このような構成により、制御装置80は、上モールド取付部材20の昇降位置に関する上モールド取付部材位置情報をエンコーダ58から取得し、上モールド取付部材20の昇降速度や昇降位置などを算出する。そして、その結果に基づき、制御装置80は、電磁ブレーキ57にブレーキ作動切り替え信号を出力して電磁ブレーキ57の作動または解除を制御することができる。また、制御装置80は、インバータ52aに対してモータ電源駆動信号を出力し、インバータモータ52の電源を入り切りすることができる。さらに、制御装置80は、インバータ52aに対してモータ回転制御信号を出力し、インバータモータ52の回転速度を制御することができる。その際、制御装置80は、インバータ52aから電流および電圧信号を取得してトルクを算出することによって、インバータモータ52の回転制御に利用している。これにより、上モールド取付部材20の昇降状態に応じて、適宜電磁ブレーキ57やインバータモータ52によるブレーキをかけることができる。また、障害物検出装置90は、赤外線などを用いてタイヤ加硫機1にタイヤなどの障害物があるか否かを検出し、その障害物検出情報を制御装置80に出力する。なお、上記の障害物検出手段は、赤外線を用いる以外の手段であってもよい。警報装置100は、制御装置からの警報装置駆動信号に基づき、サイレンなどを鳴らして、外部の作業者などに報知する。
ロック機構60は、タイロッド25と、ロック爪移動機構70と、下部サポート32に形成された貫通孔32aと、から主に構成されている。このロック機構60は上モールド11と下モールド12とを閉じた状態で固定するために設けられている。より具体的には、ロック機構60は、上モールド取付部材20を、下モールド取付部材30に対してタイロッド25を介して固定させることで、加硫時にモールド10が開かないように固定するために設けられている。
加圧機構は、環状のピストン部材37aを有する気体シリンダ37である。ロック機構60により上モールド11および下モールド12を閉じた状態で固定した際に、気体シリンダ37に圧力流体を供給してピストン部材37aを上方に加圧する(初期位置から上昇させる)と、下部プラテン33はピストン部材37aの上昇に伴い上方に移動する。この下部プラテン33の移動に伴い下モールド12が押し上げられるので、タイロッド25を介して上モールド11と下モールド12との間には加硫時のタイヤ内圧に抗する締付力が発生する。
次に、タイヤ加硫機1の加硫動作について説明する。
(タイヤ加硫処理ルーチン)
本実施形態に係るタイヤ加硫機1は、図5に示すようなタイヤ加硫処理ルーチンを実行する。まず、図2で示す上モールド11と下モールド12とが開いた状態、即ち、上モールド11が所定の高さ位置に到達した型開き状態(上モールド取付部材20が上昇状態)において、生タイヤTがタイヤ搬送装置によりタイヤ加硫機1へ運び込まれ、ブラダBが生タイヤTの内側に装入される(S11)。
次に、制御装置80が実行するモールド閉塞時の上モールド取付部材動作処理ルーチンについて説明する。
次に、制御装置80が実行するモールド開放時の上モールド取付部材動作処理ルーチンについて説明する。図7に示すように、制御装置80は、上モールド取付部材20が昇降方向に停止される保持動作をインバータモータ52によってなされた状態、所謂インバータ52aによりサーボロックされた状態で、電磁ブレーキ57を作動させてボールネジ軸55aを固定し、その後インバータ52aを制御してインバータモータ52の電源を切断するように制御している。
次に、制御装置80が実行する上モールド取付部材停止時異常処理ルーチンについて説明する。図8に示すように、制御装置80は、電磁ブレーキ57によってボールネジ軸55aが固定されている時に、エンコーダ58で測定された昇降位置に基づき上モールド取付部材20が下降したと判定した場合、インバータモータ52をサーボロックするようにインバータ52aを制御し、その後、障害物検出装置90によって障害物がないと判定した場合、インバータ52aを制御してモールド10を閉塞状態にしている。
次に、制御装置80が実行する上モールド取付部材下降時異常処理ルーチンについて説明する。図9に示すように、制御装置80は、エンコーダ58で測定された上モールド取付部材20の昇降位置に基づき上モールド取付部材20の昇降速度を算出し、その昇降速度が予め定めた制限速度よりも速いと判定した場合、電磁ブレーキ57を作動させてボールネジ軸55aを固定するように制御している。
10 モールド
20 上モールド取付部材
21 上部スライド
21a ガイド部材
21b 取付座
22 上部プラテン
23 上部アダプタ
24 シリンダ
25 タイロッド
25a 水平溝
26 コンテナリング
30 下モールド取付部材
31 プレスベース
32 下部サポート
33 下部プラテン
37 気体シリンダ
37a ピストン部材
40 ガイド機構
41 アップライト
42 ベース部
48 ガイドレール
50 開閉機構
52 インバータモータ
52a インバータ
53a プーリ
53b プーリ
54 タイミングベルト
55a ボールネジ軸
55b ボールナット
56a 下部軸受
56b 上部軸受
57 電磁ブレーキ
58 エンコーダ
59 駆動機構
60 ロック機構
70 ロック爪移動機構
75 中心機構
B ブラダ
T 生タイヤ
Claims (11)
- 生タイヤを収容するモールドを構成する、上モールドおよび下モールドと、
前記上モールドに連結された上モールド取付部材と、
前記上モールド取付部材を上下方向に案内するガイド機構と、
上下方向に軸芯を配置されたボールネジ軸と、
前記ボールネジ軸に螺合され、前記上モールド取付部材に連結されたボールナットと、
前記ボールネジ軸を正方向および逆方向に切り替え可能に回転させる駆動機構と、
前記ボールネジ軸に直接連結され、当該ボールネジ軸を固定する無励磁作動型の電磁ブレーキと、
を備えていることを特徴とするタイヤ加硫機。 - 前記駆動機構がインバータモータを備えており、当該インバータモータをサーボロック可能なインバータと、
前記上モールド取付部材の昇降位置を測定する測定装置と、
前記測定装置で測定された前記昇降位置に基づき、前記インバータを制御して前記インバータモータをサーボロックさせる制御装置と、
を備えていることを特徴とする請求項1に記載のタイヤ加硫機。 - 前記制御装置は、前記電磁ブレーキの作動と解除とを切り替えるブレーキ作動切り替え制御と、前記インバータを制御して前記インバータモータの電源を入り切りするモータ電源制御と、をさらに実行し、前記上モールド取付部材が昇降方向に停止される保持動作を当該インバータモータによってなされた状態で、当該電磁ブレーキを作動させて前記ボールネジ軸を固定し、その後当該インバータを制御して当該インバータモータの電源を切断することを特徴とする請求項2に記載のタイヤ加硫機。
- 前記制御装置は、前記電磁ブレーキの作動と解除とを切り替えるブレーキ作動切り替え制御をさらに実行し、前記測定装置で測定された前記昇降位置に基づき前記上モールド取付部材の昇降速度を算出し、当該昇降速度が予め定めた制限速度よりも速いと判定した場合、前記電磁ブレーキを作動させて前記ボールネジ軸を固定することを特徴とする請求項2または3に記載のタイヤ加硫機。
- 前記測定装置は、前記駆動機構を介することなく前記上モールド取付部材の昇降位置を測定することを特徴とする請求項4に記載のタイヤ加硫機。
- 前記制御装置は、前記電磁ブレーキによって前記ボールネジ軸が固定されている時に、前記測定装置で測定された昇降位置に基づき前記上モールド取付部材が下降したと判定した場合、前記インバータモータをサーボロックするように前記インバータを制御することを特徴とする請求項2ないし5の何れか1項に記載のタイヤ加硫機。
- 前記モールド内に障害物があるか否かを検出する障害物検出装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記電磁ブレーキによって前記ボールネジ軸が固定されている時に、前記測定装置で測定された昇降位置に基づき前記上モールド取付部材が下降したと判定した場合、前記インバータモータをサーボロックするように前記インバータを制御し、その後、当該障害物検出装置によって前記障害物がないと判定した場合、当該インバータを制御して前記モールドを閉塞状態にすることを特徴とする請求項2ないし5の何れか1項に記載のタイヤ加硫機。 - インバータモータによるボールネジ軸の回転で当該ボールネジ軸に螺合されたボールナットを上下方向に昇降させることによって、上モールドに連結された上モールド取付部材を昇降して、当該上モールドおよび下モールドからなるモールドを開閉するタイヤ加硫機のブレーキ制御方法であって、
前記上モールド取付部材が昇降方向に停止される保持動作を前記インバータモータによってなされた状態で、前記ボールネジ軸に直接連結された無励磁作動型の電磁ブレーキを作動させて前記ボールネジ軸を固定し、その後当該インバータモータの電源を切断することを特徴とするタイヤ加硫機のブレーキ制御方法。 - 前記上モールド取付部材の昇降速度が予め定めた制限速度よりも速いと判定した場合、前記電磁ブレーキを作動させて前記ボールネジ軸を固定することを特徴とする請求項8に記載のタイヤ加硫機のブレーキ制御方法。
- 前記電磁ブレーキによって前記ボールネジ軸が固定されている時に、前記上モールド取付部材が下降したと判定した場合、前記インバータモータをサーボロックすることを特徴とする請求項8または9に記載のタイヤ加硫機のブレーキ制御方法。
- 前記電磁ブレーキによって前記ボールネジ軸が固定されている時に、前記上モールド取付部材が下降したと判定した場合、前記インバータモータをサーボロックし、その後、前記モールド内に障害物がないと判定した場合、前記モールドを閉塞状態にすることを特徴とする請求項8または9に記載のタイヤ加硫機のブレーキ制御方法。
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