JP5817489B2 - 空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤの製造方法に関するもので、特に、加硫後における空気入りラジアルタイヤのポストキュアインフレーション工程に関し、冷却後の空気入りラジアルタイヤの外形プロファイル形状のバラツキの小さい製造方法を提供する。

一般に空気入りラジアルタイヤやバイアスタイヤ等の空気入りタイヤの補強コードとして使用されているスチール、ナイロン、ポリエステル等は熱収縮するため、グリーンタイヤを加硫後に自然冷却すると、これらの補強コードがタイヤ内部で収縮して変形してしまい所定の形状を維持できなくなる。これを防止するために、空気入りタイヤの製造工程において、ポストキュアインフレーションプロセス（ＰＣＩプロセス）が行なわれている。このＰＣＩプロセスは、ポストキュアインフレーション装置（ポストキュアインフレータ）に加硫直後の空気入りタイヤを取り付け、空気入りタイヤの内側から一定の圧力を付与し、その内圧により空気入りタイヤを一定の膨張状態で一定時間保持しながら冷却する工程（後加硫工程とも言う）である。（特許文献１）

特開平６２−２４９７１５ 特開２００６−２０５５７６

このＰＣＩプロセスの温度変化および周囲の温度（気温）変化によってＰＣＩプロセス中のタイヤが得られる冷却効果にバラツキが生じるという問題があり、そのために温度安定化用の特別のポストキュアインフレータ収納容器を備えることが提案されている。（特許文献２）しかし、装置が大掛かりになり装置スペースも必要になるためコストアップの要因となる。また、加硫プロセスとＰＣＩプロセスの合理化を目的とした空気入りタイヤの加硫装置とポストキュアインフレータが連動して稼働するタイプでは、個々の空気入りタイヤの加硫時間の相違（たとえば、タイヤサイズにより加硫時間が異なる）によって、ＰＣＩ時間が変化してしまい、ＰＣＩプロセスで得られる冷却効果にバラツキが生じるという問題がある。また、このような温度や時間が変化しても空気入りタイヤの内圧は一定に保持しているため、プロセス中の空気入りタイヤの外形形状が変化してしまう。この結果、ＰＣＩプロセス終了後の空気入りタイヤの総幅や外径、さらにはインナーペリフェリといった空気入りタイヤ形状にもバラツキが生じ、完成空気入りタイヤのユニフォーミティやタイヤ性能のバラツキが大きくなる。

たとえば、図６は、ＰＣＩプロセス時間（ポストキュア時間）による空気入りラジアルタイヤの外形形状変化を示した図である。空気入りラジアルタイヤの内面に一定圧力（内圧一定）とし、横軸にポストキュア時間（内圧一定の時間）、縦軸に変位量を示している。内圧一定とした直後は空気入りラジアルタイヤは膨張し、約２０秒程度で形状サイズは飽和しているが、それよりも長いキュア時間でも形状が徐々に変化している。（図６において、ＣＥはトレッドのクラウン部幅方向中心部、Ｃｒはトレッドクラウン部のCEとSＨの中間部、ＳＨはショルダー部、Ｂａｔはバットレス部、ＳＩＤＥはサイド部を意味する。）このように内圧を一定に保持しているとＰＣＩプロセス中に空気入りタイヤ形状は変化しているので、ＰＣＩプロセス後の空気入りタイヤ形状のバラツキを小さくすることが困難となる。

バイアスタイヤおよび繊維コードをベルトとして使用した空気入りラジアルタイヤでは外径変化が大きい。また、スチールベルトを用いた空気入りラジアルタイヤの場合、トレッド部のスチールベルトによりＰＣＩプロセス中におけるタイヤの外径変化の大きさと総幅変化の大きさが異なっていて、外径変化よりも総幅変化が大きいので、一方だけ監視していてもタイヤ外形の変化を把握できないという問題もある。さらに、タイヤサイズにより膨らみ方が異なるため、顕著に変形する部分はタイヤサイズやタイヤの材質等により違った場所となり、この結果、タイヤによりサイズを監視する場所を変更することが必要となるという問題もある。

本発明は、ＰＣＩプロセス中の空気入りタイヤの外形プロファイル形状をモニター（監視）しながら、ＰＣＩプロセス中の圧力を調節して所定の（たとえば、加硫時のタイヤ金型や設計時の目標形状である）空気入りタイヤの外形プロファイル形状に合わせ込み、所定の外形プロファイルを有する空気入りタイヤを作製するものである。本発明は、特に、タイヤのサイズや補強コードの種類によってタイヤ形状のバラツキ部位が異なる空気入りラジアルタイヤを対象とする。

本発明は、具体的には以下の特徴を有する。
（１）本発明は、加硫後の空気入りラジアルタイヤ内に所定の圧力を付与し、空気入りラジアルタイヤを膨張した状態を保持しながら冷却するようにした空気入りラジアルタイヤの製造方法において、膨張した空気入りラジアルタイヤの外形プロファイル形状を監視する工程および空気入りラジアルタイヤの外形プロファイル形状が所定の外形プロファイル形状になるように空気入りラジアルタイヤ内の圧力を調節する工程を含むことを特徴とする空気入りラジアルタイヤの製造方法である。
（２）本発明は、空気入りラジアルタイヤの外形プロファイル形状の監視工程において得られた外形プロファイル形状を所定の外形プロファイル形状と比較して、両者の断面積差を求めて、当該断面積差が所定の範囲内になるように空気入りラジアルタイヤ内圧力を制御することを特徴とする。

（３）本発明は、空気入りラジアルタイヤの外形プロファイル形状の監視工程において得られた外形プロファイル形状を所定の外形プロファイル形状と比較して、空気入りラジアルタイヤの総幅または外径が所定の範囲内となるように空気入りラジアルタイヤ内圧力を制御することを特徴とする。
（４）空気入りラジアルタイヤの外形プロファイル形状の監視工程において得られた外形プロファイル形状を所定の外形プロファイル形状と比較して、空気入りラジアルタイヤのリムとの嵌合不良を検出することを特徴とする。
（５）本発明は、外形プロファイル形状の監視工程において外形プロファイル形状を測定するレーザー変位計または画像観察カメラを前記空気入りラジアルタイヤ外形の断面側および／または円周側に移動させて、空気入りラジアルタイヤの外形プロファイル形状の監視を行なうことを特徴とする。

本発明は、ＰＣＩプロセス中における空気入りラジアルタイヤの外形プロファイル形状を常時目標値の外形プロファイル形状と一致させているので、タイヤ寸法やユニフォーミティ等の外形形状のバラツキが小さな空気入りラジアルタイヤを製造できる。この結果、タイヤ性能のバラツキを低減でき品質の安定した空気入りラジアルタイヤの完成品を実現できる。さらに、タイヤをポストキュアインフレータにセットし内圧を充填した際、嵌合不良が生じても内圧が低下しなければＰＣＩプロセスは正常に終了したと判断される場合も、本発明を用いてＰＣＩプロセス中のリムとの嵌合不良を検出することができる。

図１は、本発明のＰＣＩ装置を示す図である。 図２は、本発明の空気入りタイヤの製造方法を説明するフローチャートを示す図である。 図３は、空気入りタイヤの外形形状（タイヤ外形の断面形状）を示す図である。 図４は、空気入りタイヤの外形形状（タイヤ外形の断面形状）を示す図である。 図５は、空気入りタイヤの外形プロファイル形状の評価フローを示す図である。 図６は、ポストキュアインフレーション時間による空気入りラジアルタイヤの外形形状変化を示した図である。

本発明は、ＰＣＩプロセス中の空気入りタイヤの外形プロファイル形状を常時モニターしながら、ＰＣＩプロセス中の圧力を調節して所定の（たとえば、加硫時のタイヤ金型や設計時の目標形状である）空気入りタイヤの外形プロファイル形状に合わせ込み、所定の外形プロファイル形状を有する空気入りタイヤを作製するとともに、外形プロファイル形状のバラツキの少ない空気入りタイヤの製造方法を提供するものである。

図１は、本発明のポストキュアインフレーション装置（以下、ＰＣＩ装置と称する）を示す図であり、以下に本発明のＰＣＩ装置の概要を説明する。このＰＣＩ装置において、タイヤ赤道２５を水平方向として、加硫直後の空気入りタイヤ１１のビード部１３（１３ａ、１３ｂ）および１４（１４ａ、１４ｂ）を円筒形のシートリング１５（１５ａ、１５ｂ）に気密に取り付ける。ＰＣＩ装置は、シートリング１５の中央部で支柱２２によって支持されている。空気入りタイヤ１１が取り付けられた後のシートリング１５内の空洞部１６内に、ガス供給ライン１７よりエアーや窒素ガス等の気体が導入され、空洞部１６内は気体で充填され、空気入りタイヤ１１は所定の圧力で膨張した状態で維持される。空洞部１６内の圧力は空洞部１６内に取り付けた圧力センサー１９により常時外部から監視されている。ＰＣＩ装置に取り付けられた空気入りタイヤ１１の外側には外形プロファイル形状検査装置２１が設置され空気入りタイヤ１１の外形プロファイル形状を監視している。空気入りタイヤ１１が所定の温度以下まで冷却されると、空気入りタイヤ１１の後加硫が終了となり、空洞部内１６内の気体は、ガス排出ライン１８を通して外部へ排出される。空洞部１６内の圧力が外気圧と同程度になった後、空気入りタイヤ１１はＰＣＩ装置から取り外され、後加硫工程が終了する。空洞部内１６内へのエアー等の導入および排出、圧力監視および圧力調節、外形プロファイル形状検査装置の制御およびタイヤ外形プロファイル形状の制御等の一連の後加硫工程はコントローラー３０でコントロールしている。尚、本明細書では、以上のＰＣＩ装置を用いた後加硫工程、すなわち加硫成形後タイヤの内側空間に圧力を加えてタイヤを膨張させてタイヤ内部のコードの収縮を押さえて自然冷却させる工程をＰＣＩプロセスとも称する。

図２は、本発明の空気入りタイヤの製造方法を説明するフローチャートを示す図である。
空気入りタイヤ１１をＰＣＩ装置にセットした後、コントローラー３０によりガス供給ライン１７のガス供給弁２４があき、空洞部１６内にエアー等の気体が導入され、空気入りタイヤ１１の冷却がスタートする。圧力センサー１９によって検知された圧力が所定圧力になったときに、外形プロファイル形状検査装置２１が動作し空気入りタイヤの外形プロファイル形状を測定する。（本明細書における外形プロファイル形状には、三次元情報である立体形状、二次元情報である外形形状（外形断面形状）、一次元情報であるタイヤ外径やタイヤ総幅等、あるいは2次元の外形形状から得られるプロファイル（外形）長さなど、タイヤ外形に関するすべての情報が含まれるものとする。）この外形プロファイル形状検査装置２１は、たとえば非接触のレーザー変位計であり、この変位計２１が空気入りタイヤ１１の周囲を移動しながら空気入りタイヤにレーザー光を当てて反射光を受けながら空気入りタイヤの外形プロファイル形状を測定する。あるいは、外形プロファイル形状検査装置２１はカメラ（画像観察カメラ）であり、コントローラー３０で輪郭抽出や画像処理等を行ない、外形プロファイル形状情報を得ることができる。外形プロファイル形状検査装置２１を空気入りタイヤの断面側、すなわち空気入りタイヤの一方のビード部１４ａ（１３ａ）からサイドウォール部、トレッド部を移動し、他方のサイドウォール部を経てビード部１４ｂ（１３ｂ）へ動かしながら、外形プロファイル形状検査装置２１がタイヤ外形をスキャン（走査）して、タイヤの外形プロファイル形状をモニタリングしている。あるいは、固定された外形プロファイル形状検査装置２１に対して、ＰＣＩ装置の中心軸（タイヤ軸）２６が左右に傾斜を繰り返しタイヤ１１の外形プロファイル形状をモニタリングしても良い。あるいは、複数台の外形プロファイル形状検査装置２１を各部位に配置しておき定点観測しても良い。さらにこれらに加えてＰＣＩ装置がタイヤ赤道２５やタイヤ軸２６の周りに回転したり、外形プロファイル形状検査装置２１がタイヤ外周方向（円周側）に移動したりしながら、外形プロファイル形状検査装置２１がタイヤ全体をスキャンして、タイヤの立体的形状（３次元情報）等をモニタリングしても良い。

外形プロファイル形状検査装置２１で測定した情報は、コントローラー３０へ送られタイヤの外形プロファイル形状に変換される。この実測から得られた外形プロファイル形状（Ｆ１）を所定の外形プロファイル形状（Ｆ０）と比較して、所定の範囲内に入っていない場合には空洞部１６内の圧力を調整する。所定の範囲内とはたとえば製品バラツキ（公差）であり、このバラツキをできるだけ小さくすることが重要である。たとえば、Ｆ１がＦ０より大きければ、コントローラー３０によりガス排出ライン１８のガス排出弁２３を開けて空洞部１６内のエアー等を抜いて圧力を下げる。逆にＦ１がＦ０より小さければ、コントローラー３０によりガス供給ライン１７のガス供給弁２４を開けてエアー等を空洞部１６内に導入し圧力を上げる。Ｆ１が所定範囲内に入っていればガス供給弁２４およびガス排出弁２３は閉じておく。タイヤ温度が冷却終了となる温度以下になるか、その温度に到達すると予想される規定時間が経過した後に、圧力調整を終了し空洞部１６内の圧力を下げて、タイヤを排出し、後加硫（ＰＣＩ）プロセスが終了する。

図３および図４は、空気入りタイヤの外形形状（タイヤ外形の断面形状）を示す図である。図３に示すタイヤにおいて、外形形状３１は圧力が高い状態のときで、外形形状３２は目標プロファイルであるが、サイドウォール部の変化よりもトレッド部の変化が大きい。一方、図４に示すタイヤにおいて、外形形状３３は圧力が高い状態のときで、外形形状３４は目標プロファイルであるが、トレッド部の変化よりもサイドウォール部の変化が大きい。このようにタイヤの種類により圧力変化に対して異なる部位のサイズが大きくなる場合があるので、たとえば総幅、あるいは外径で比較すると誤まった情報に基づいて圧力を変化させることになり、完成タイヤのサイズが大きくバラつくことになる。たとえば、総幅で比較して圧力調整を行なう場合は、図４におけるタイヤでは圧力調整を行なうのでほぼ正常な判定になるが、図３におけるタイヤでは圧力調整を行なわないので正常な判定にならない。逆に、外径で比較して圧力調整を行なう場合は、図３におけるタイヤでは圧力調整を行なうのでほぼ正常な判定になるが、図４におけるタイヤでは圧力調整を行なわないので正常な判定にならない。

外形形状の面積（断面積）を比較して圧力調整を行なう方法は、タイヤ外形全体の情報をもとにして判定するので、上記のような問題はない。たとえばＦ１とＦ０との外形形状の面積差を最小とする方法により、タイヤの種類に関係なく外形形状を目標プロファイルに合わせ込むことができる。すなわち、図３においては測定した外形形状３１の面積から目標プロファイル３２の面積を引くとプラスになるので、この面積差が所定値より大きければ空洞部１６内の圧力を下げる。圧力を下げた後で、面積差がマイナスになり、かつ所定値より小さければ（所定範囲内に入れば）空洞部１６内の圧力を上げる。本発明の製造方法では常時タイヤ外形形状を監視しているので、面積差が最小値となる所定範囲内の値以下になるまで圧力を調整できるので、目標のタイヤ外形プロファイルに近づけることができ、その結果品質のバラツキの非常に小さい空気入りタイヤを製造できる。

上記の面積差手法によるタイヤ外形プロファイル形状調整法は殆どのサイズのタイヤや種々の材質のタイヤに応用できるが、二次元的情報または３次元情報を利用するので、外形プロファイル形状検査装置は二次元的または３次元的に対応する検査装置である必要があり、またコントローラーも二次元情報または３次元情報を処理できるスピードと容量を持つＣＰＵやメモリ等が必要となる。タイヤのサイズや種類によっては一次元情報だけで充分な場合がある。たとえば、図３に示すタイヤの場合には、トレッド部が特に変形するので、外径だけの情報で判定しても良い。図４に示すタイヤの場合には、外径の変化は殆どなくサイドウォール部の変動が大きいので、タイヤ総幅だけの情報で判定しても良い。このようにタイヤの種類によって１つまたは２つ程度の部位における一定情報だけでもある程度対応可能な場合には、限定した一次元的検査および一次元情報処理だけで良いので、処理速度を速くできまたコストダウンをはかることができる。また、より正確なタイヤ外形プロファイル形状を得るためにタイヤ全体の外形プロファイル形状を測定して、コントローラー３０によりタイヤ体積を計算し、所定のタイヤ体積情報と比較し、タイヤ全体の体積差を最小とするように（所定範囲内に入るように）空洞部１６内の圧力を調節しても良い。

図５は、本発明のタイヤ外形プロファイル形状モニタリング方式に基づく圧力調整によって製造したタイヤのプロファイル評価フローを示す図である。本評価フローではタイヤのサイドウォール部からトレッド部（クラウン部）までのデータで示している。変位計で測定した各部位の変位データ（プロファイル）を測定｛図５（ａ）｝し、測定データからプロファイルを抽出する。｛図５（ｂ）｝（図５（ｂ）においては、横軸はタイヤ径方向の距離、縦軸はタイヤ幅方向の距離を示す。）このプロファイルを目標プロファイルと照合し｛図５（ｃ）｝、合っていなければ内圧を調整する。この一連のサイクルを後加硫工程の冷却完了まで続けることにより、完成品タイヤのプロファイルを目標値に近づけることができ、製品のバラツキを非常に小さくすることができる。尚、目標外形プロファイル形状として、加硫時のタイヤ金型のタイヤ外形プロファイル形状やタイヤ設計段階においてＰＣＩプロセス時のタイヤ変形を考慮した場合はそのタイヤ外形プロファイル形状、あるいは完成品としてのタイヤ外形プロファイル形状などを考慮することができる。

さらに本発明は外形プロファイル形状検査装置を用いてタイヤの任意の部位についても検査できるので、タイヤ外形プロファイル形状の異常を検出することもできる。たとえば、タイヤをポストキュアインフレータにセットし内圧を充填した際、嵌合不良が生じても内圧が低下しなければＰＣＩプロセスは正常に終了したと判断される場合でも、本発明を用いて嵌合不良を検出することができる。

上述のように本発明の製造方法について詳細に説明したが、明細書のある部分に記載し説明した内容を記載しなかった他の部分においても矛盾なく適用できることに関しては、当該他の部分に当該内容を適用できることは言うまでもない。さらに、上記実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施でき、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことも言うまでもない。

本発明の外形プロファイル形状の監視および圧力調整による外形プロファイル形状の合わせ込み方法は、タイヤの後加硫工程に適用することができる。

１１・・・空気入りタイヤ、１３・・・ビード部、
１４・・・ビード部、１５・・・シートリング、
１６・・・空洞部、１７・・・ガス供給ライン、
１８・・・ガス排出ライン、１９・・・圧力センサー
２１・・・外形プロファイル形状検査装置、２２・・・支柱、
２３・・・ガス排出弁、２４・・・ガス供給弁、
２５・・・赤道、２６・・・タイヤ軸
３０・・・コントローラー、３１、３２、３３、３４・・・外形形状、

Claims (5)

1. 加硫後の空気入りラジアルタイヤ内に所定の圧力を付与し、前記空気入りラジアルタイヤを膨張した状態を保持しながら冷却するようにした空気入りラジアルタイヤの製造方法において、
   前記膨張した空気入りラジアルタイヤの外形プロファイル形状を監視する工程および前記空気入りラジアルタイヤの外形プロファイル形状が所定の外形プロファイル形状になるように前記空気入りラジアルタイヤ内の圧力を調節する工程を含むことを特徴とする空気入りラジアルタイヤの製造方法であって、
   前記空気入りラジアルタイヤの外形プロファイル形状の監視工程において得られた外形プロファイル形状を所定の外形プロファイル形状と比較して、両者の断面積差を求めて、当該断面積差が所定の範囲内になるように前記空気入りラジアルタイヤ内圧力を制御することを特徴とする空気入りラジアルタイヤの製造方法。
2. 加硫後の空気入りラジアルタイヤ内に所定の圧力を付与し、前記空気入りラジアルタイヤを膨張した状態を保持しながら冷却するようにした空気入りラジアルタイヤの製造方法において、
   前記膨張した空気入りラジアルタイヤの外形プロファイル形状を監視する工程および前記空気入りラジアルタイヤの外形プロファイル形状が所定の外形プロファイル形状になるように前記空気入りラジアルタイヤ内の圧力を調節する工程を含むことを特徴とする空気入りラジアルタイヤの製造方法であって、
   前記空気入りラジアルタイヤの外形プロファイル形状の監視工程において得られた外形プロファイル形状を所定の外形プロファイル形状と比較して、前記空気入りラジアルタイヤの総幅が所定の範囲内となるように前記空気入りラジアルタイヤ内圧力を制御することを特徴とする空気入りラジアルタイヤの製造方法。
3. 前記空気入りラジアルタイヤの外形プロファイル形状の監視工程において得られた外形プロファイル形状を所定の外形プロファイル形状と比較して、前記空気入りラジアルタイヤのタイヤ外形プロファイル形状の異常を検出することを特徴とする、請求項１または２に記載の空気入りラジアルタイヤの製造方法。
4. 前記空気入りラジアルタイヤの外形プロファイル形状の監視工程において得られた外形プロファイル形状を所定の外形プロファイル形状と比較して、前記空気入りラジアルタイヤのリムとの嵌合不良を検出することを特徴とする、請求項３に記載の空気入りラジアルタイヤの製造方法。
5. 外形プロファイル形状の監視工程において外形プロファイル形状を測定するレーザー変位計または画像観察カメラを前記空気入りラジアルタイヤ外形の断面側および／または円周側に移動させて前記空気入りラジアルタイヤの外形プロファイル形状の監視を行なうことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかの項に記載の空気入りラジアルタイヤの製造方法。