JP5579292B1 - タイヤ加硫金型の製造方法、及び、タイヤ加硫金型 - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性に優れ、低コストで精度の良いタイヤ加硫金型を得ることが可能なタイヤ加硫金型の製造方法、及び、タイヤ加硫金型を提供する。
【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

本発明は、タイヤの加硫金型の製造方法等に関し、特に低コスト、かつ、少ない作業工程により精度の高い金型を製造することが可能な製造方法等に関する。

従来、タイヤの加硫装置においては、加硫装置内部に配設された未加硫のタイヤ（グリーンタイヤ）を、当該タイヤのサイド部側を囲繞するサイドモールド、及び、未加硫のタイヤのクラウン側を囲繞する複数のセクターモールドによって取り囲み、加硫装置内に外部から加圧，加熱媒体を供給することにより、加硫を進行させることが知られている。
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。

また、特に特許文献１には、セクターモールドを短時間かつ安価に製造するための方法として、アルミ合金性の母材上に、積層造形法によって成形した熱可塑性樹脂よりなるパターン成形物を加熱，加圧して組み付けることによってセクターモールドを製造する方法が開示されているが、当該製造方法においては、パターン成形物が樹脂であるため、加硫装置の繰り返しの使用により摩耗、変形し易く、耐久性の面で劣ることが懸念される。

特開２００６−２５６２４０号公報 国際公開ＷＯ２００４／０４８０６２

本発明は、上記課題を解決すべく、耐久性に優れ、低コストで精度の良いタイヤ加硫金型を得ることが可能なタイヤ加硫金型の製造方法、及び、タイヤ加硫金型を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するためのタイヤ加硫金型の製造方法として、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、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、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る工程と、パターン成形物を金属母材の接合面上に載置した後、パターン成形物及び金属母材を、パターン成形物及び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、パターン成形物の接合面を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ものとした。
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。

なお、上記発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、特徴群を構成する個々の構成もまた発明となり得る。

加硫装置を示す断面図である。 セクターモールドを示す全体斜視図である。 金型の基本モデル、及び、分割後のモデルを示す模式図である。 セクターモールドの断面図（図２のＡ−Ａ断面）である。 他の形態に係るセクターモールドの断面図である。 他の形態に係るセクターモールドの断面図である。 他の形態に係るセクターモールドの断面図である。 他の形態に係るセクターモールドの全体斜視図である。 他の形態に係るセクターモールドの側面図である。 積層段差を誇張して示す模式図である。 パターンモールドの幅方向の変形を計測したグラフである。

以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、加硫装置１の縦断面図である。同図に示すように、加硫装置１は、装置内部に回転中心軸が上下方向に延在する横置き状態で投入された加硫前のグリーンタイヤ（以下、単にタイヤという）Ｔの下方のサイド領域Ｓ１を成型する下側サイドモールド２と、当該下側サイドモールド２と対向し、タイヤＴの上方のサイド領域Ｓ２を成型する上側サイドモールド３と、上下方向に対向する下側サイドモールド２、及び、上側サイドモールド３の間においてタイヤＴの円周方向に沿って複数配設され、タイヤＴのクラウン領域Ｃ１の円周面に所定のパターン（トレッドパターン）を成型する複数のセクターモールド４を備える。

タイヤＴは、例えば図外のタイヤ成型ドラム上において成型された未加硫のタイヤであって、図示における上下方向に離間して配設された一対のビード部Ｔｂ；Ｔｂに跨ってトロイダル状に延在する図外のカーカスや、クラウン領域Ｃ１上においてカーカス上に積層される複数のベルト及びトレッドゴム等の部材を含んで構成される。

下側サイドモールド２は、中央部が開口した円盤状の金型であって、タイヤＴが載置された状態において、成型面２Ａが下方のビード部Ｔｂ；Ｔｂの近傍からクラウン領域Ｃ１方向に延在するサイド領域Ｓ１と当接し、当該サイド領域Ｓ１を型付けする。また、下側サイドモールド２は、断熱機能を有する基台５上に配設されている。

上側サイドモールド３は、下側サイドモールド２と同様に、中央部が開口した円盤状の金型であって、タイヤＴが載置された状態において、成型面３Ａが上方のビード部Ｔｂ；Ｔｂの近傍からクラウン領域Ｃ１方向に延在する上方のサイド領域Ｓ２と当接し、当該サイド領域Ｓ２を型付けする。また、上側サイドモールド３は、センターポスト６の昇降動作によって昇降自在に構成された断熱機能を有するアウターリング７の下面に配設されている。加硫工程の終了によりタイヤＴを脱型するには、センターポスト６を上昇させ、アウターリング７と一体に接続された上側サイドモールド３を下側サイドモールド２に対して上方に離間させることにより行われる。

複数のセクターモールド４は、下側サイドモールド２及び上側サイドモールド３と係合するとともに、組み合わされた状態においてタイヤＴのクラウン領域Ｃ１を円周方向に渡って円環状に包囲する金型である。セクターモールド４は、タイヤＴの円周方向に沿って、例えば８つに分割されている。また、クラウン領域Ｃ１の外周面と当接するセクターモールド４のパターン成形面４２は、クラウン領域Ｃ１の円周面上に所定のトレッドパターンを型付けする凹凸を含み、当該クラウン領域Ｃ１の円周面上に凹凸が反転したトレッドパターンを型付けする。

タイヤＴのクラウン領域Ｃ１を円周方向に渡って包囲する複数のセクターモールド４は、基台５上に配設されたスライダ機構に沿って半径方向に拡径又は縮径自在に搭載された断熱機能を有する複数のセグメント９によって保持されている。加硫工程が完了し、タイヤＴを脱型するに際しては、センターポスト６の上昇によりセグメント９の外周部を拘束するアウターリング７のアーム部１１による拘束を解除し、各セグメント９を半径方向外側に拡径することにより行われる。

加硫装置１の内部において上述の複数のモールドによって包囲された状態のタイヤＴの内周側には、ブラダー１０が配設される。ブラダー１０は、加硫装置１の外部より供給される加圧，加熱気体によって膨張する伸縮体であり、膨張時においてタイヤＴの内周面と密着し、タイヤＴの外周面を上述の下側サイドモールド２、上側サイドモールド３及びセクターモールド４側に押し付ける。
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。

図２は、本実施形態の主要な構成に係る複数のセクターモールド４のうち１つのセクターモールド４を示す斜視図である。また、図４は、セクターモールドの幅方向断面図である。なお、同図において幅方向、円周方向、半径方向とは、図１に示す加硫装置１内に投入されたタイヤＴを基準とした方向である。

図２に示すように、本実施形態に係るセクターモールド４は、母材としてのベースモールド２０と、ベースモールド２０に対して着脱自在に組み付けられるパターン成形物としてのパターンモールド３０とから構成される。
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。

図３は、３次元ＣＡＤデータ等からなる金型モデルＭ１を示す模式図である。金型モデルＭ１は、組み付け後のセクターモールド４の全体形状と一致する設計上の基本データであって、従来の金型製造工程においては、当該金型モデルＭ１の形状に基づいてセクターモールド４の全体が鋳造や機械加工、或いは、積層造形法を用いて製作されていた。
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。

同図に示すように、仮想分割線Ｌ１は、金型モデルＭ１を半径方向に分離，分割するように幅方向に沿って延在する任意の仮想線である。
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。

同図から明らかなとおり、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は、基本となる金型モデルＭ１のパターン成形面ＭＰを含む表層部分の形状と対応し、ベース側金型モデルＭ２に対して半径方向の肉厚が薄肉である。
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。

ベースモールド２０は、仮想分割線Ｌ１によって分割されたベース側金型モデルＭ２に従って、鋳造又は機械加工、或いは、これらの両方、及び、表面研磨工程等を経て精密に作製される。
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。

図４に示すように、外周部２１の反対側に形成される接合部２５は、前述の仮想分割線Ｌ１によって規定された面形状を有し、パターンモールド３０の接合部３５と向かい合わされた状態で密着する。接合部２５は、パターン側接合面２２とパターン側接合面２２の幅方向両端部より外側に延出する端部側接合面２３；２３とを有する。

パターン側接合面２２は、幅方向及び円周方向に渡って所定の曲率を持って湾曲する面である。パターン側接合面２２は、パターンモールド３０と組み付けられた状態において、所定の曲率を持って湾曲するパターンモールド３０の接合部３５を構成するパターン側接合面３２と対応して密着する。端部側接合面２３；２３は、パターン側接合面２２より幅方向外側に屈曲し、パターン側接合面２２の曲率と略同様の曲率を持って円周方向に湾曲する。端部側接合面２３；２３は、パターンモールド３０と組み付けられた状態において、所定の曲率を持って湾曲するパターンモールド３０の接合部３５を構成する端部側接合面３３；３３と対応して密着する。また、端部側接合面２３；２３は、円周方向に離間して開設された複数のボルト孔２３Ａを有する。

上記構成からなるベースモールド２０の接合部２５は、ベース側金型モデルＭ２の形状、換言すれば、前述の仮想分割線Ｌ１と一致するように正確に加工されており、パターンモールド３０を組み付ける際の基準となる面を構成する。
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。

パターンモールド３０は、仮想分割線Ｌ１によって分割されたパターン側金型モデルＭ３に基づいて積層造形法によって作製される。ここで、積層造形法とは、３次元ＣＡＤデータ等からなるソリッドモデル（本実施形態におけるパターン側金型モデルＭ３）から、当該ソリッドモデルに対応する形状を直ちに造形可能な造形法である。具体的にはソリッドモデルから複数層に分割されたスライスデータ（積層データ）を生成し、当該スライスデータを成形機に送信する。複数のスライスデータを受信した成形機側では、予め層状に敷き詰められた素材粉末に対してレーザーを照射し、素材粉末を加熱しつつ各スライドデータの形状に対応する層を焼結により成形する。また、当該加熱及び焼結は、スライスデータの数に対応して繰り返し実行され、加熱，焼結によって成形される各層は、予め設定された所定の方向に順次積層されて互いに一体化される。

上述の積層造形法により作製されるパターンモールド３０は、図２に示すように金型モデルＭ１から分割されるパターン側金型モデルＭ３から、当該金型モデルＭ３を例えば幅方向に分割したスライドデータＳ１，Ｓ２，Ｓ３・・・を生成し、各スライドデータＳ１，Ｓ２，Ｓ３・・・に基づいて各層を焼結し、各層を幅方向に積層することにより作製される。なお、本実施形態においては、各層の積層方向を幅方向に設定することにより、パターン成形面ＭＰに対応する後述のパターン成形面４２に生じる積層段差を最小限に止め、当該パターン成形面４２に生じる微細な凹凸を抑制することによりタイヤＴのクラウン領域Ｃ１の円周面の精度を向上させている。以下、図１０を参照して積層段差について説明する。

図１０（ａ）は、積層方向を幅方向に設定した場合、及び、図１０（ｂ）は、積層方向を径方向に設定した場合の積層段差を誇張して示す模式図である。また、各図に示す円弧Ｒは、幅方向に沿って湾曲するパターン成形面４２を局所的に見た場合の形状を示すものとする。同図から明らかなように、各層の積層方向の厚さが同一であると仮定した場合、円弧Ｒ全体の傾斜角が緩やかな図１０（ｂ）の場合よりも、円弧Ｒ全体の傾斜角が急な図１０（ａ）の場合の方が、各層間に生じる段差Ｌ１の距離が短いことが分かる。
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。

図４に示すように、積層造形法により作製されるパターンモールド３０は、ベースモールド２０の接合部２５と対向する接合部３５と、加硫時においてタイヤＴのクラウン領域Ｃ１と当接するタイヤパターン形成部４０とを有する。接合部３５は、ベースモールド２０への組み付け以前において、前述の仮想分割線Ｌ１とほぼ対応する面形状を有し、ベースモールド２０の接合部２５と向かい合わされた状態で密着する。
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。

パターン側接合面３２は、幅方向及び円周方向に渡って所定の曲率を持って湾曲する面である。また、端部側接合面３３；３３は、パターン側接合面３２より幅方向外側に屈曲し、パターン側接合面３２の曲率と略同様の曲率を持って円周方向に湾曲する。

タイヤパターン形成部４０は、加硫対象となるタイヤＴのクラウン領域Ｃ１と直接対向する面であって、クラウン領域Ｃ１の円周面（トレッド面）に所定のトレッドパターンを型付けするパターン成形面４２と、パターン成形面４２の幅方向両端部より外側に延出する端部側接合面４３；４３とを有する。

図２に特に示すように、パターン成形面４２は、クラウン領域Ｃ１の円周面を囲繞するように、円周方向及び幅方向に渡って所定の曲率を持って湾曲している。また、パターン成形面４２は、幅方向中央部近傍において半径方向内側に突出し、円周方向に沿って連続して延在する複数の主溝形成リブ４２Ａや、半径方向内側に突出し、主溝形成リブ４２Ａ側から幅方向外側に向かって延在する複数の横溝形成リブ４２Ｂ等の溝形成部を有している。
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。

端部側接合面４３；４３は、パターン成形面４２の幅方向外側に屈曲し、反対側に位置する前述の端部側接合面３３；３３の曲率と略同様の曲率を持って円周方向に湾曲する。図１に示すように、端部側接合面４３；４３は、複数のセクターモールド４がタイヤＴの円周方向に沿って配設された状態において、それぞれ下側サイドモールド２の円周面２Ｂ、上側サイドモールド３の円周面３Ｂと対応して密着する面である。また、端部側接合面４３；４３には、前述の端部側接合面３３；３３側に至る複数のボルト孔４４が開設される。各ボルト孔４４は、パターンモールド３０がベースモールド２０に組み付けられた状態において、ベースモールド２０のボルト孔２３Ａと対応する位置に開設される。

次に、積層造形法によって作製されるパターンモールド３０の肉厚について説明する。各図に示すように、パターンモールド３０における半径方向の肉厚は、ベースモールド２０の肉厚に対して薄肉に形成されている。
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。

このように、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を薄く設定することにより、セクターモールド４全体を積層造形法で作製する場合と比べ、コストを削減することが可能となる。さらに、パターンモールド３０に熱歪による変形が生じていたとしても、ベースモールド２０との組み付け時において、変形を矯正し易くなる。
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。

次に、セクターモールド４を構成するベースモールド２０とパターンモールド３０との組み付け方法について具体的に説明する。まず、母材としてのベースモールド２０の接合部２５に対して、パターン成形物としてのパターンモールド３０の接合部３５を対向させ、ベースモールド２０上にパターンモールド３０を載置する。その後、ベースモールド２０に開設された複数のボルト孔２３Ａと、パターンモールド３０に開設された複数のボルト孔４４同士を位置合わせする。そして、ボルト孔４４側から図外のボルトをボルト孔２３Ａ側に螺入することにより、ベースモールド２０とパターンモールド３０同士を締結し、固定，一体化する。

パターンモールド３０がベースモールド２０側に締結される過程において、薄肉に作製されたパターンモールド３０の形状は、接合部３５及びパターン成形面４２がベースモールド２０の接合部２５に沿って幅方向及び円周方向に押し広げられることにより矯正される。即ち、積層造形法によって作製されるパターンモールド３０は、製作時に生じる熱歪によって、幅方向内側、円周方向内側に反るように変形し易く、作製直後における形状はパターン側金型モデルＭ３の形状と僅かに異なる形状を呈する。
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。

以上説明したとおり、本実施形態に係るセクターモールド４の製造方法によれば、金型モデルＭ１を分割したベース側金型モデルＭ２に基づいて、ベースモールド２０を機械加工等により精密に作製し、パターン側金型モデルＭ３に基づいてパターンモールド３０を積層造形法により、少なくともパターン成形面４２を含んで薄肉に作製し、その後、パターンモールド３０に生じた変形を矯正しながら一体化するため、セクターモールド４全体をダイカスト鋳造法により製造する場合に比べ、製造に係る工数を大幅に削減することができる。また、セクターモールド４全体を積層造形法により製造する場合に比べ、体積が減少するため、製造に掛かるコストを大幅に削減することができる。また、積層造形法により作製されるパターンモールド３０が、変形を矯正可能な肉厚となるように作製されているため、積層造形法において発生する熱歪による変形をベースモールド２０との締結過程において矯正することができる。

さらには、ベースモールド２０及びパターンモールド３０がそれぞれ、金型モデルＭ１から共通の仮想分割線Ｌ１によって分割されたベース側金型モデルＭ２及びパターン側金型モデルＭ３に基づいて作製されているため、パターンモールド３０のみを交換することにより、異なるトレッドパターンを有するタイヤＴを容易に製造す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。

図１１は、ベースモールド２０への組み付け前後におけるパターンモールド３０の幅方向の変形を計測したグラフである。同図に示すように、組み付け前のパターンモールド３０は、パターン側金型モデルＭ３の形状に対して幅方向全域に渡って最大で１．３ｍｍのズレが生じているのに対し、示す組み付け後のパターンモールド３０は、幅方向全域に渡るズレが僅か０．１ｍｍ以下に収束していることが分かる。
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。

以下、上述の実施形態に係るセクターモールド４の構造、及び、当該セクターモールド４の製造方法に係る変形例について説明するが、以下の説明において上述の実施形態に係る構成と同一の構成については同一符号を用い、その説明を省略する。

ベースモールド２０とパターンモールド３０との締結に際しては、接合部２５；３５の間に、事前にベースモールド２０及びパターンモールド３０と同一の熱伝導率を有する金属箔（本実施形態においてはアルミニウム箔）や、金属ペースト等の充填材を敷設又は塗布し、当該充填剤を介在させた状態でパターンモールド３０を締結することが望ましい。
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。

図５は、ベースモールド２０とパターンモールド３０とを一体化する固定手段としての図外のボルトやボルト孔２３Ａ；４４に替えて、ベースモールド２０及びパターンモールド３０自体に固定手段を設けた例を示す図である。同図に示すように、本例におけるパターンモールド３０の接合部３５には、ベースモールド２０の接合部２５側に突出する接合凸部５０が設けられている。また、接合部３５と対向するベースモールド２０の接合部２５には、外周部２１側に窪む接合凹部５１が設けられている。

接合凸部５０は、接合部３５方向に向けて縮径するテーパ状の断面形状を有し、パターンモールド３０の円周方向の長さに全域に渡って延在する。また、接合凹部５１は、接合部２５方向に向けて縮径する接合凸部５０に対応するテーパ状であって、接合凸部５０と同様にベースモールド２０の円周方向の長さ全域に渡って延在する。なお、接合凸部５０及び接合凹部５１の断面形状は、テーパ状に限定されるものではなく、嵌め合わせを実現可能な形状であれば如何なる形状であってもよい。
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。

本例に係るセクターモールド４によれば、接合部２５及び接合部３５が接合凸部５０及び接合凹部５１によって規制され、形状が矯正されるため、ボルト等の固定手段を要することなく、ベースモールド２０とパターンモールド３０とを容易に一体化することができる。また、本例における接合凸部５０及び接合凹部５１を幅方向に複数設ければ、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とともに、接合部２５及び接合部３５同士の密着性をさらに向上させることが可能となる。
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。

図６は、ベースモールド２０とパターンモールド３０とを一体化する固定手段として、セクターモールド４の半径方向に穿設されたエア抜き孔６０内に固定ピン６１を挿入した例を示す。エア抜き孔６０は、パターンモールド３０のパターン成形面４２から接合部３５、及び、ベースモールド２０の接合部２５から外周部２１に至る微小な貫通孔である。当該エア抜き孔６０は、セクターモールド４の幅方向及び円周方向に渡って点在しており、パターンモールド３０の成形面４２、タイヤＴのクラウン領域Ｃ１の円周面間に滞留する空気を外部に排出する流路である。
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。

図７は、ベースモールド２０とパターンモールド３０とを一体化する固定手段として、ベースモールド２０の外周部２１側からボルトを螺入する例を示す。同図に示すように、本例におけるパターンモールド３０の接合部３５には、ベースモールド２０の接合部２５側に突出するボルト受け部７０が設けられている。また、接合部３５と対向するベースモールド２０には、ボルト受け部７０と対応する形状の嵌合部７５及び、当該嵌合部７５と連通するボルト挿入孔７６が設けられている。ボルト受け部７０は、接合部３５より突出する円筒体であって、中央部に下方に開口するボルト挿入部７０Ａが開設されている。ボルト挿入部７０Ａの円周面には、ねじ切り加工が施されており、外周部２１側から螺入されるボルト７７の先端部と螺合する。

嵌合部７５は、前述のボルト受け部７０の形状と対応し、接合部２５より外周部２１側に窪む。当該嵌合部７５は、上述のボルト受け部７０の周面と嵌合する。ボルト挿入孔７６は、嵌合部７５から外周部２１まで連通する。
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。

このように、本例においては外周部２１側から螺入されるボルト７７によって、ベースモールド２０上に載置されたパターンモールド３０の接合部３５が接合部２５側に引き込まれるように矯正されることから、パターンモールド３０の形状をより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。
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。

図８は、１のベースモールド２０に対して複数のパターンモールド３０Ａ；３０Ｂを一体化した例を示す。パターンモールド３０Ａ；３０Ｂは、上述の各例におけるパターンモールド３０を円周方向に分割した形態である。なお、本例においては円周方向に２分割した形態を示しているが分割数はこれに限定されるものではない。
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。

本例からなるセクターモールド４によれば、単位当たりの接合部３５の面積を上述の各例における面積よりも小さくし、個々のパターンモールド３０Ａ；３０Ｂを個別に設けられた複数の固定手段により固定するため、各パターンモールド３０Ａ；３０Ｂの形状をより細やかに矯正することができ、接合部２５及び接合部３５同士の密着性をさらに向上させることが可能となる。

図９は、上述の各例により構成されたセクターモールド４同士の円周方向の接続状態を示す側面図である。同図において４Ａは、円周方向の一方側に配置されるセクターモールドを示し、４Ｂは、セクターモールド４Ａと隣接し、円周方向の他方側に配置されるセクターモールドを示す。
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。

このように、互いに隣接するセクターモールド４Ａ；４Ｂ間において、円周方向端面３６同士のみを突き当てる構成とすれば、図２に示すような円周方向端面２６；３６を面一とした場合や、円周方向端面２６同士のみを突き当てる場合に比べ、上部に固定されるパターンモールド３０の円周方向端面２６；２６間に間隙ｇが形成され、薄肉に形成されたパターンモールド３０同士が直接接触することを防止できるため、隣接するセクターモールド４Ａ；４Ｂがそれぞれ備えるパターンモールド３０の両端部に破損、変形が生じることを抑制できる。

１ 加硫装置，２ 下側サイドモールド，３ 上側サイドモールド，
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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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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