JP5579292B1 - タイヤ加硫金型の製造方法、及び、タイヤ加硫金型 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】金属母材上に積層造形法により作製されたパターン成形物を組み付けて、タイヤ加硫金型を製造する方法であって、パターン成形物をタイヤ加硫金型の基本モデルにおけるパターン形成面を含む表層部の形状に基づいて金属により作製する工程を備えたものとした。
【選択図】図2
Description
また、これらのモールドの製造方法としては、ダイカスト鋳造法を始めとして、近年においては、積層造形法(Rapid Prototyping:ラピッドプロトタイピング法)が知られている。
このうち、積層造形法は、モデル原型の作成からゴム型の作成、鋳型の作成、及び、鋳造という多数の工程、及び、多数の中間材を必要とするダイカスト鋳造と比較した場合、金型の3Dモデル等に基づいて金型を短期間で直ちに製造できる点で優位性を持つが、各層が加熱,焼結とを繰り返して生成され、互いに積層されるという特殊性から熱歪による変形が生じやすい。また、積層造形法は、ダイカスト鋳造法に比べ、製造対象となる金型の体積に応じてそのコストが飛躍的に増大する。
本製造方法によれば、金属のパターン成形物が基本モデルにおけるパターン形成面を含む表層部の形状に基づいて積層造形法により作製されるため、耐久性が高く、工数の少ないタイヤ加硫金型を低コストで得ることができる。また、金属母材を表層部の形状が除かれた残余の基本モデルの形状に基づいて作製すれば、パターン成形物を金属母材に組み付ける際に、パターン成形物に生じた変形を矯正することが可能となり、基本モデル通りのパターン成形面を有する精度の高いタイヤ加硫金型を得ることができる。さらに、金属母材を共通化して用いることが可能となる。
また、積層造形法により作製されるパターン成形物の積層方向を加硫対象となるタイヤの幅方向とすれば、パターン形成面における積層段差を減少させることが可能となり、より精度の高いタイヤ加硫金型を得ることができる。
また、金属母材上に、パターン成形物を金属母材の円周方向に分割して組み付ければ、個々のパターン成形物をより精密に矯正することができるため、全域に渡って熱伝導性が均一なタイヤ加硫金型を得ることができる。
また、金属母材とパターン成形物とを、金属母材及びパターン成形物の接合面に充填材を介在させた状態で組み付ければ、金属母材の接合面及びパターン成形物の接合面との間に生じ得る微小な空隙が充填剤により埋められるため、熱伝導性をより向上させることができる。
上述の課題を解決するためのタイヤ加硫金型の構成として、金属母材の接合面上にパターン成形物を組み付けてなるタイヤ加硫金型であって、パターン成形物は、タイヤ加硫金型の基本モデルにおけるパターン形成面を含む表層部の形状に基づいて積層造形法により作製された金属体であり、金属母材は、表層部の形状が除かれた残余の基本モデルの形状に基づいて作製された金属体であり、パターン成型物は、金属母材の幅方向両側部における円周方向複数箇所に形成された母材側固定手段挿入孔の位置と対応するパターン成形物側固定手段挿入孔を有し、パターン成形物の接合面は、母材側固定手段挿入孔、及びパターン成形物側固定手段挿入孔に挿入される固定手段の締結により、金属母材の接合面の幅方向及び円周方向に沿って矯正された状態で組み付けられた構成とした。
本構成によれば、パターン成形物に生じた変形が金属母材上への組み付けによって矯正されるため、低コストで基本モデル通りのパターン成形面を有する精度の高いタイヤ加硫金型を構成することができる。
下側サイドモールド2、上側サイドモールド3及びブラダー10は、下側サイドモールド2側に配設されるビードリング5A及びクランプリング12Aと、上側サイドモールド3側に配設されるビードリング5B及びクランプリング12Bによって密閉された状態となり、ブラダー10が膨張することにより、密閉状態下でタイヤTの加硫が進行する。
ベースモールド20は、後述するセクターモールド4の3次元CADデータ等の基本モデルに基づいて、鋳造又は機械加工、或いはこれらの両方を経て作製された例えばアルミニウム等の金属からなる。また、パターンモールド30は、上記同様の基本モデルに基づいて、積層造形法により作製されたアルミニウム等の金属からなる。
なお、ベースモールド20及びパターンモールド30を組成する金属は、アルミニウムに限定されるものではない。また、必ずしも同一組成である必要はなく、熱膨張率が同一、或いは、近似すれば、互いに異なる金属や合金であってもよい。以下、ベースモールド20とパターンモールド30の具体的形状や製造工程について説明する。
一方、本実施形態に係るセクターモールド4の製造方法においては、金型モデルM1を仮想分割線L1により複数の領域に分割し、分割された複数の領域の形状に基づいてベースモールド20及びパターンモールド30をそれぞれ個別に作製する。
当該仮想分割線L1を基準とする半径方向外側の領域は、ベースモールド20の形状を規定するベース側金型モデルM2として参照され、仮想分割線L1を基準として半径方向内側の領域は、パターンモールド30の形状を規定するパターン側金型モデルM3として参照される。
また、仮想分割線L1は、互いに対向した状態で接合される後述のベースモールド20の接合部25、及び、パターンモールド30の接合部35の形状を規定する。
また、ベースモールド20の形状を規定するベース側金型モデルM2は、基本となる金型モデルM1からパターン側金型モデルM3の形状を除いた残余の形状と対応する。
以下、上記ベース側金型モデルM2、及び、パターン側金型モデルM3の形状とそれぞれ対応するベースモールド20、パターンモールド30の具体的形状等について説明する。
図1,図4に示すように、ベースモールド20は、セグメント9の内周面9Aと対向する外周部21と、ベースモールド30と対向する接合部25とを有する。図1に示すセグメント9とベースモールド30とは、図外の接合手段を介して着脱自在に接合されている。ベースモールド20の外周部21は、セグメント9と接合された状態において、セグメント9の内周面9Aに対応して密着する面である。
即ち、後述の積層造形法によって、パターン側金型モデルM3に対応して薄肉に作製されるパターンモールド30は、基準面としての接合部25上に載置され、その後、図外のボルトを介して接合部25に対して押し付けられるように接合されるため、パターンモールド30に熱歪による変形が生じていた場合であっても、当該変形を幅方向及び円周方向に渡って押し広げるように矯正することが可能となる。
つまり、パターンモールド30を積層造形法により作製するに際しては、その積層方向を幅方向に一致させた状態、換言すれば、パターンモールド30の幅方向を上下方向に一致させて立てた状態で作製することにより、パターン成形面42の凹凸がより少ないパターンモールド30を得ることができる。
また、積層方向を幅方向とすれば、積層方向を径方向又は円周方向とした場合に比べ、成形機内部における占有範囲を減じることが可能となるため、一回の造形工程について複数のパターンモールド30を作製することが可能となり生産性が向上する。
なお、積層方向の設定については、パターンモールド30の寸法比や、幅方向或いは円周方向の曲率によって適宜設定可能であり、積層方向を任意に設定することにより、その精度や生産効率を自在に調整することが可能である。
また、前述のとおり接合部35は、ベースモールド20のパターン側接合面22及び端部側接合面23;23とそれぞれ対応するパターン側接合面32及び端部側接合面33;33を有する。
よって、当該パターン成形面42に対して押し付けられた状態で当接するタイヤTのクラウン領域C1の円周面には、パターン成形面42の形状が反転した形状を有する接地面や溝を含むトレッドパターンが形成される。
なお、図示のパターン成形面42の形状は例示に過ぎず、複数の主溝形成リブ42A;42B、或いは、横溝形成リブ43A;43Bの形状や数、配列を変更することや、サイプ等の細溝を形成可能なブレードを埋設すること等、所望のトレッドパターンに応じて適宜変更することが可能である。
より具体的には、パターンモールド20におけるパターン成形面42とパターン側接合面32との間の肉厚D1は、約3mmに設定され、幅方向端部に形成された端部側接合面43と端部側接合面33との間の肉厚D2が約10mmに設定される。
また、幅方向外側の肉厚D2を肉厚D1よりも厚く設定することにより、下側サイドモールド2の円周面2A、及び、上側サイドモールド3の円周面3Aと当接する部位の機械的強度を確保することが可能となり、繰り返しの使用にも耐え得るパターンモールド30を得ることができる。
なお、肉厚D1については、3mmに限定されるものではなく、パターンモールド30をベースモールド20に組み付ける際に、変形の矯正が可能であれば如何なる肉厚に設定してもよい。
そこで、本実施形態に係るセクターモールド4の製造工程においては、熱歪による変形が生じた薄肉のパターンモールド30を精密に加工された接合部25を有するベースモールド20上に載置して組み付けることにより、パターンモールド30に生じた変形を矯正する。パターンモールド30の矯正により、接合部25と接合部35との間は密着した状態とされ、境界における熱伝導の阻害が抑制される。また、タイヤTのトレッドパターンの形状を規定するパターン成形面42の形状が設計上のパターン側金型モデルM3のパターン成形面MPの形状と一致するため、設計上の想定どおりのトレッドパターンを有するタイヤTを精度よく製造することが可能なセクターモールド4を得ることが可能となる。
つまり、タイヤTの種類に関わらずベースモールド20を共通して使用することが可能となり、セクターモールド4の製造に掛かるコストを大幅に抑制することが可能となる。
本結果から明らかなように、熱歪による変形が生じ易い積層造形法により作製された薄肉のパターンモールド30を、別途作製されたベースモールド20に組み付ける本実施形態に係る製造方法によれば、低コストで耐久性の高い金型を、全体を鋳造により製造した場合と比べ、なんら遜色なく精度良く製造することが可能である。なお、上述の実施形態においては、セクターモールド4を対象としてその製造工程を説明したが、本製造方法は、他の下側サイドモールド2及び上側サイドモールド3、或いは、加硫装置1内に配設される他の金型の製造についても同様に適用することができる。
即ち、ベースモールド20とパターンモールド30とを、充填材を介在させた状態で締結すれば、矯正しきれずに残存する接合部25と接合部35との微細な空隙を埋めて密着させることができ、熱伝導性をより向上させることができる。
上述の固定手段を備えたパターンモールド30とベースモールド20とを一体化するには、パターンモールド30に設けられた接合凸部50の円周方向の端部をベースモールド20に設けられた接合凹部51の円周方向の端部に嵌入した後、接合凸部50を接合凹部51内においてスライドさせるようにパターンモールド30を円周方向に位置合わせすることにより実現される。
また、本例における固定手段は、前述の実施形態に係る図外のボルトやボルト孔23A;44と併用可能であることは言うまでもなく、併用することによってパターンモールド30をより精密に矯正することができる。なお、図外のボルトやボルト孔23A;44が併用可能であることは以下の例においても同様である。
本例においては、当該エア抜き孔60内に、半径方向に拡縮自在に構成されたスプリングピン等の固定ピン61を挿入することにより、ベースモールド20とパターンモールド30とを固定し、一体化している。本構成によっても、パターンモールド30を全域に渡って正確に矯正できるとともに、接合部25及び接合部35同士の密着性を向上させることが可能となる。
ボルト挿入孔76は、ボルト77と螺合するねじ切り加工が施された螺合部76Aと、螺合部76Aよりも拡径する挿入部76Bとを有する。上記構成からなる固定手段により、パターンモールド30をベースモールド20に固定するには、ボルト受け部70を嵌合部75に対して位置合わせして嵌め込み、その後、外周部21側からボルト77をボルト挿入孔76に螺入する。ボルト77が螺入されると、ボルト77が、ボルト挿入部70A及び螺合部75Bと螺合し、ボルト77の頭部が挿入部76Bの上端部において止まり、ベースモールド20とパターンモールド30とを強固に固定、一体化する。
なお、当該固定手段をセクターモールド4の幅方向及び円周方向に渡って複数設ければ、パターンモールド30を全域に渡ってより正確に矯正できることは言うまでもない。
本例に係るベースモールド20及びパターンモールド30A;30Bは、それぞれの四隅に図外のボルト孔23A及びボルト孔44を有しており、各パターンモールド30A;30Bは、当該ボルト孔23A及びボルト孔44に螺入される図外のボルトによって固定される。
同図に示すように、本例におけるベースモールド20の円周方向端面26は、上部に固定されたパターンモールド30の円周方向端面36よりも円周方向側に突出しており、セクターモールド4A;4B同士が接続された場合において、当該パターンモールド30の円周方向端面36同士のみが突き当たるように構成されている。
4 セクターモールド,10 ブラダー,20 ベースモールド,21 外周部,
22 パターン側接合面(ベースモールド),23 端部側接合面(ベースモールド),
23A ボルト孔,25 接合面(ベースモールド),26 円周方向端面,
30 パターンモールド,32 パターン側接合面(パターンモールド),
33 端部側接合面(パターンモールド),35 接合面(パターンモールド),
36 円周方向端面(パターンモールド),42 パターン成形面,
43 端部側接合面,44 ボルト孔,50 接合凸部,51 接合凹部,
60 エア抜き孔,61 固定ピン,
70 ボルト受け部,75 嵌合部,76 ボルト挿入孔,77 ボルト。
Claims (5)
- 金属母材の接合面上に、積層造形法により作製されたパターン成形物を組み付けて、タイヤ加硫金型を製造する方法であって、
前記パターン成形物をタイヤ加硫金型の基本モデルにおけるパターン形成面を含む表層部の形状に基づいて金属により作製する工程と、
前記金属母材を前記表層部の形状が除かれた残余の基本モデルの形状に基づいて作製する工程と、
前記パターン成形物を前記金属母材の接合面上に載置した後、前記パターン成形物及び前記金属母材を、
前記パターン成形物及び前記金属母材の幅方向両側部における円周方向複数箇所での固定手段の締結により組み付け、前記パターン成形物の接合面を前記金属母材の接合面の幅方向及び円周方向に沿って矯正する工程と、
を備えたことを特徴とするタイヤ加硫金型の製造方法。 - 前記積層造形法により作製されるパターン成形物の積層方向を加硫対象となるタイヤの幅方向としたことを特徴とする請求項1記載のタイヤ加硫金型の製造方法。
- 前記金属母材上に、パターン成形物を前記金属母材の円周方向に分割して組み付けることを特徴とする請求項1又は2いずれかに記載のタイヤ加硫金型の製造方法。
- 前記金属母材と前記パターン成形物とを、金属母材及びパターン成形物の接合面に充填材を介在させた状態で組み付けることを特徴とする請求項1乃至請求項3いずれかに記載のタイヤ加硫金型の製造方法。
- 金属母材の接合面上にパターン成形物を組み付けてなるタイヤ加硫金型であって、
前記パターン成形物は、タイヤ加硫金型の基本モデルにおけるパターン形成面を含む表層部の形状に基づいて積層造形法により作製された金属体であり、
前記金属母材は、前記表層部の形状が除かれた残余の基本モデルの形状に基づいて作製された金属体であり、
前記パターン成型物は、前記金属母材の幅方向両側部における円周方向複数箇所に形成された母材側固定手段挿入孔の位置と対応するパターン成形物側固定手段挿入孔を有し、
前記パターン成形物の接合面は、前記母材側固定手段挿入孔、及びパターン成形物側固定手段挿入孔に挿入される固定手段の締結により、前記金属母材の接合面の幅方向及び周方向に沿って矯正された状態で組み付けられたことを特徴とするタイヤ加硫金型。
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