JP6862714B2 - 金型監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ加硫装置の金型の伝熱状態を監視する金型監視装置に関する。

従来、タイヤを加硫処理するタイヤ加硫装置の金型は、サイドプレートやセグメント等の複数の部材を接合して構成されている。例えば、下記特許文献１では、上部サイドプレートの外周側に突出する係合部を設け、この係合部の上面を内周側から外周側に向かって下方に傾斜する傾斜面に形成しておき、セクショナルモールドモールドそれぞれを環状中心線に対して前進移動させて環状に組み付けて、上部サイドプレートおよび下部サイドプレートとともに型締めした際に、係合部がセグメントの上端部の下方に入り込んで、このセグメントと上下に係合することにより、上部サイドプレートの上方移動を規制した状態にしてグリーンタイヤを加硫する。

特開２０１３−２１５９４５号公報

上記のように、金型は複数の部材で構成されており、熱源から加工点（金型とグリーンタイヤとの接触点）までの間には少なくとも２つの部材接合面（金属接合面）が存在する。グリーンタイヤを加硫する際の熱源温度や加熱時間など（加硫条件）は、このような部材接合面における伝熱を考慮して設定されているが、例えば接合面への異物の付着やベアリング等の部材移動機構の劣化による接合不良などにより、接合面における伝熱状態が悪化する場合がある。
接合面における伝熱状態が低下すると、加硫条件によって意図されている加工点温度よりも実際の加工点温度が低くなり、加硫不良によるタイヤ品質の低下につながる可能性があり、好ましくない。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、複数の部材で構成されるタイヤ加硫装置の金型の伝熱状態を監視することにある。

上述の目的を達成するため、本発明にかかる金型監視装置は、タイヤ加硫装置の金型の伝熱状態を監視する金型監視装置であって、前記金型は複数の部材が接合されて形成されており、前記複数の部材の接合面における前記複数の部材間の温度差を検出する温度差検出部と、前記温度差に基づいて前記金型の前記伝熱状態を診断する診断部と、を備え、前記温度差検出部は、前記接合面で接する２つの部材の前記接合面近傍に、当該接合面の延在方向に沿ったピットをそれぞれ設け、当該ピット内にそれぞれ熱電対の素子を設置して前記温度差を検出する、ことを特徴とする。
本発明にかかる金型監視装置は、前記素子はそれぞれ、前記接合面から１ｃｍの位置に設置されており、前記素子間の距離は２ｃｍである、ことを特徴とする。
本発明にかかる金型監視装置は、前記診断部は、前記温度差が閾値以上となった場合に前記金型の前記伝熱状態が悪化していると診断する、ことを特徴とする。
本発明にかかる金型監視装置は、前記温度差が前記閾値以上となった場合に報知する報知部を更に備える、ことを特徴とする。
本発明にかかる金型監視装置は、前記タイヤ加硫装置の運転状態を取得する運転状態取得部を備え、前記診断部は、前記タイヤ加硫装置の運転状態に基づいて前記閾値を変更する、ことを特徴とする。
本発明にかかる金型監視装置は、前記運転状態取得部は、前記金型の開閉状態を取得し、前記診断部は、前記金型の開け閉め後所定時間以内でない場合には前記温度差が第１閾値以上となった場合に前記金型の前記伝熱状態が悪化していると診断し、前記金型の開け閉め後所定時間以内の場合には前記温度差が第１閾値より大きい第２閾値以上となった場合に前記金型の前記伝熱状態が悪化していると診断する、ことを特徴とする。
本発明にかかる金型監視装置は、前記接合面をはさんで対向する前記熱電対の素子のうち、前記金型内の熱源から遠い方の温度が所定温度以上高い場合、前記熱電対の故障の可能性を検出する故障検出部を更に備える、ことを特徴とする。

本発明によれば、複数の部材が接合された金型において、複数の部材の接合面における部材間の温度差を検出し、温度差に基づいて接合面における伝熱状態を診断するので、金型の加熱能力が正常に機能しているかを確認しながら加硫を行うことができ、タイヤ品質を向上させる上で有利となる。
本発明によれば、温度差が閾値以上となった場合に金型の伝熱状態が悪化していると診断するので、金型の素材や使用状態に合わせて閾値を設定することができ、診断精度を向上させる上で有利となる。
本発明によれば、温度差が閾値以上となった場合に報知を行うので、伝熱状態が悪化している箇所の状態を確認したり、伝熱状態の悪化の原因を除去することができ、金型の伝熱状態を正常に保つ上で有利となる。
本発明によれば、タイヤ加硫装置の運転状態に基づいて閾値を変更するので、グリーンタイヤの搬入出時のように金型内の温度分布が大きく変化する際にも精度よく伝熱状態の診断を行う上で有利となる。
本発明によれば、接合面において近接した位置に２つのセンサを設けるので、部材間の温度差を精度よく検出する上で有利となる。
本発明によれば、単一のセンサで温度差そのものを検出することができるので、温度差の検出精度を向上できるとともに、温度差検出部における処理負荷を低減することができる。
本発明によれば、金型内の熱源から遠い方の温度が高い場合にセンサの故障の可能性を検出するので、診断部における診断結果の信頼性を向上させる上で有利となる。

実施の形態にかかる金型監視装置１０の構成を示す説明図である。 センサＳの設置状態の一例を示す説明図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 金型監視装置１０のハードウェア構成を示すブロック図である。 金型監視装置１０の機能的構成を示すブロック図である。 金型監視装置１０の処理を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる金型監視装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
図１は、実施の形態にかかる金型監視装置１０の構成を示す説明図である。
金型監視装置１０は、タイヤ加硫装置２０の金型２２の伝熱状態を監視する。
タイヤ加硫装置２０は、グリーンタイヤＧを金型２２と加硫用ブラダ２４間の空間に配置し、熱および圧力を加えてゴム材料の弾性を増加させるとともに、タイヤを所望の形状に成形する装置である。
タイヤ加硫装置２０は、金型２２、加硫用ブラダ２４、図示しない加熱媒体供給機構および加硫制御装置２８によって構成される。なお、本実施の形態では、金型監視装置１０と加硫制御装置２８とを１つのコンピュータで兼ねるものとする。

金型２２は、複数の部材が接合されて形成されており、環状に組付けられタイヤ完成時にトレッド面およびショルダー部に接するセクショナルモールド２２０２と、環状に上下一対で設けられタイヤ完成時にサイドウォール部およびビード部に接する配置されるサイドプレート２２０４、２２０６と有している。
それぞれのセクショナルモールド２２０２の外周面には、セグメント２２０８が取り付けられる。このセグメント２２０８は、メタルベアリング２２１１を介して下部メタルプレート２２１２の上で摺動可能に配置される。そして、上下移動するジャケット２２１４の内周傾斜面とセグメント２２０８の外周傾斜面とが摺動可能に係合していて、ジャケット２２１４の上下移動により、それぞれのセグメント２２０８が下部メタルプレート２２１２上でタイヤ径方向に摺動して、複数のセクショナルモールド２２０２がそれぞれセンターポスト２６０２に対して進退移動する構造になっている。
ジャケット２２１４、上部メタルプレート２２１６、上部プラテン板２２１８および上部サイドプレート２２０４は、一体的に上下移動する。また、下部サイドプレート２２０６は、下部プラテン板２２１０に固定されている。

金型２２内部にグリーンタイヤＧを載置する際は、一体となったジャケット２２１４、上部メタルプレート２２１６、上部プラテン板２２１８および上部サイドプレート２２０４を上方向に移動させる。するとセグメント２２０８およびセクショナルモールド２２０２が径方向外側に移動して、センターポスト２６０２を中心としたグリーンタイヤＧを載置する空間が形成される。
その後、下部サイドプレート２２０６上にグリーンタイヤＧを載置し、ジャケット２２１４、上部メタルプレート２２１６、上部プラテン板２２１８および上部サイドプレート２２０４を下方移動させて、それぞれのセクショナルモールド２２０２をセグメント２２０８とともにセンターポスト２６０２方向に前進させて環状に組み付けて、上部サイドプレート２２０４および下部サイドプレート２２０６とともに型締めする。

上部サイドプレート２２０４、下部サイドプレート２２０６およびセグメント２２０８は例えば鉄で形成されており、セクショナルモールド２２０２は例えばアルミで形成されており、上下のメタルプレート２２１６、２２１２は例えば真鍮（砲金類）で形成されている。

上下のプラテン板２２１８、２２１０およびジャケット２２１４の内部には、熱水等の加硫用加熱媒体が供給される配管が設けられている。この加硫用加熱媒体が熱源であり、金型２２内部のグリーンタイヤＧとセクショナルモールド２２０２またはサイドプレート２２０４、２２０６との接点が加工点となる。
ここで、上述のように金型２２は複数の部材が接合して構成されているため、熱源と加工点との間には、金型２２を構成する部材同士の接合面が存在する。例えば、ジャケット２２１４内の熱源から加工点までの間には、ジャケット２２１４とセグメント２２０８との接合面Ｆ１およびセグメント２２０８とセクショナルモールド２２０２との接合面Ｆ２が存在する。また、上下のプラテン板２２１８、２２１０内の熱源から加工点までの間には、プラテン板２２１８、２２１０とメタルプレート２２１６、２２１２との接合面Ｆ３およびメタルプレート２２１６、２２１２とサイドプレート２２０４、２２０６との接合面Ｆ４が存在する。熱源の熱は、これら接合面を経由して加工点まで伝達され、グリーンタイヤＧを加熱する。

加硫用ブラダ２４は、ゴム製の袋状部材であり、グリーンタイヤＧの内側（インナーライナー側）に挿入される。加硫用ブラダ２４の筒状形状の軸心部には中心機構２６が設けられており、加硫用ブラダ２４を保持している。
中心機構２６のセンターポスト２６０２には、加硫用ブラダ２４の内部に加硫用加熱媒体となるスチームや加圧媒体となる窒素ガスを注入する注入管、加硫用ブラダ２４の内部のスチームおよび窒素ガスを加硫用ブラダ２４の外部に排出する排出管等が設けられている。

加硫制御装置２８は、グリーンタイヤＧの寸法や材料等に合わせて予め設定された加硫制御プログラムに従って加熱媒体の供給用弁の開閉等を行い、所定の加硫条件でグリーンタイヤが加硫されるようにしている。

つぎに、金型監視装置１０の構成について説明する。
図４は、金型監視装置１０のハードウェア構成を示すブロック図である。
金型監視装置１０は、ＣＰＵ２０２と、不図示のインターフェース回路およびバスラインを介して接続されたＲＯＭ２０４、ＲＡＭ２０６、ハードディスク装置２０８、ディスク装置２１０、キーボード２１２、マウス２１４、ディスプレイ２１６、プリンタ２１８、入出力インターフェース２２０などを有している。
ＲＯＭ２０４は制御プログラムなどを格納し、ＲＡＭ２０６はワーキングエリアを提供するものである。
ハードディスク装置２０８は金型２２の伝熱状態を監視するための専用のプログラム（金型監視プログラム）やタイヤ加硫装置２０を動作させるための専用のプログラム（加硫制御プログラム）を格納している。
ディスク装置２１０はＣＤやＤＶＤなどの記録媒体に対してデータの記録および／または再生を行うものである。
キーボード２１２およびマウス２１４は、操作者による操作入力を受け付けるものである。
ディスプレイ２１６はデータを表示出力するものであり、プリンタ２１８はデータを印刷出力するものであり、ディスプレイ２１６およびプリンタ２１８によってデータを出力する。
入出力インターフェース２２０は、後述するセンサ類との間でデータの授受を行うものである。

図５は、金型監視装置１０の機能的構成を示すブロック図である。
金型監視装置１０は、上記ＣＰＵ２０２が上記金型監視プログラムを実行することにより、温度差検出部２１、運転状態取得部２３、診断部２５、報知部２７、故障検出部２９として機能する。
温度差検出部２１は、金型２２を構成する複数の部材の接合面における複数の部材間の温度差を検出する。本実施の形態では、温度差検出部２１は、接合面で接する部材同士の接合面をはさんで対向する位置にセンサＳ（Ｓ１，Ｓ２）を設け、当該センサの検出値に基づいて部材間の温度差を検出する。

図２は、センサＳの設置状態の一例を示す説明図である。
図２は、セグメント２２０８とセクショナルモールド２２０２との接合面Ｆ２周辺の拡大図であり、接合面Ｆ２をはさんで対向する位置に、２つのセンサＳ１，Ｓ２が設置されている。２つのセンサＳ１，Ｓ２は、それぞれ部材表面から約１０ｍｍの位置に設置されており、センサ間の距離は約２０ｍｍである。センサＳ１はセグメント２２０８の接合面付近の温度を、センサＳ２はセクショナルモールド２２０２の接合面付近の温度を、それぞれ検出して温度差検出部２１へと出力する。

図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。
図３Ａに示すように、セグメント２２０８およびセクショナルモールド２２０２の接合面Ｆ２近傍にそれぞれ接合面Ｆ２の延在方向に沿ったピット４０を設け、この中にセンサＳを設置する。
このようなセンサ対を、金型２２内の接合面の各所に設置する。
センサＳは、例えば図３Ｂに示す熱電対４２、または図３Ｃに示す温度センサ４４（例えば白銀系の抵抗変化型温測素子など）であり、これらの素子をシースなどで被覆して強度を向上させている。
特に熱電対４２は、温度差を鋭敏に測定可能であるとともに、出力されるデータの解釈も規格化しやすいなどの利点があり、特に好ましい。なお、温度センサ４４をセンサＳとして用いる場合は、温度差検出部２１で２つの温度センサ４４の検出値の差分を温度差として算出する。

運転状態取得部２３は、タイヤ加硫装置２０の運転状態を取得する。本実施の形態では、金型監視装置１０が加硫制御装置２８を兼ねているため、運転状態取得部２３は、加硫制御プログラムの実行状態を取得することによりタイヤ加硫装置２０の運転状態を取得することができる。
運転状態取得部２３は、特に金型２２の温度状態が大きく変化するグリーンタイヤＧの出し入れのタイミングを取得するのが好ましい。

診断部２５は、温度差検出部２１で検出された部材間の温度差に基づいて金型２２の伝熱状態を診断する。
上述のように、金型２２において、熱源からの熱は部材間の接合面を介してグリーンタイヤＧ表面（加工点）に到達するが、接合面に異物が挟まっている場合や、接合面間に空隙が空いている場合などには、接合面における伝熱が正常に行えず、加工点の温度が想定よりも低くなる場合がある。よって、温度差検出部２１で接合面における部材間の温度差を検出し、診断部２５で部材間の温度差が所定値未満であるかを確認することにより、接合面における伝熱が正常に行えているかを確認する。

診断部２５は、部材間の温度差が閾値以上となった場合に金型２２の伝熱状態が悪化していると診断する。部材同士が接合（接触）している場合、接合開始後十分に長い期間が経過した後は部材間の温度差はゼロとなる。よって、部材間の温度差が閾値以上となった場合には何らかの原因でその箇所の伝熱状態が悪化していると考えられる。
断部２５は、例えばタイヤ加硫装置２０の運転状態に基づいて上記閾値を変更するようにしてもよい。例えば、グリーンタイヤＧを搬入するために金型２２が開かれている際には金型２２内の熱が空気中に放熱され、部材温度が低下する。更に低温のグリーンタイヤＧが金型２２内に搬入されると、セクショナルモールド２２０２やサイドプレート２２０４、２２０６などグリーンタイヤＧに接する部材温度は更に低下する。よって、金型２２各部に温度の不均衡が生じ、接合面においても温度差が大きくなると予測される。
このため、例えば金型２２の温度に不均衡が生じる運転状態時（例えば、金型２２の開け閉め後所定時間未満）と、これ以外（例えば、金型２２の開け閉め後所定時間以降）とで閾値を変更するようにしてもよい。具体的には、金型２２の温度に不均衡が生じる運転状態時には、これ以外の時よりも閾値を大きくする。これにより、診断部２５による診断の精度を向上させることができる。

また、診断部２５は、温度差の大きさに基づいて金型２２の伝熱状態の悪化度合いを段階的に判定してもよい。例えば、温度差Ｔ１未満であれば正常、温度差Ｔ１以上Ｔ２（＞Ｔ１）未満であれば注意喚起レベル、温度差Ｔ２以上であれば警報レベル、など、伝熱状態の悪化度合いを段階的に判定してもよい。
また、診断部２５は、接合面を形成する部材の素材の違い（熱伝導率や比熱の違い）を考慮して閾値を設定してもよい。

報知部２７は、部材間の温度差が閾値以上となった場合、すなわち部材間の伝熱状態が悪化していると診断された場合に報知する。報知部２７は、例えばディスプレイ２１６に部材間の伝熱状態が悪化している旨、およびその箇所を表示する。また、図示しないスピーカを金型監視装置１０に設け、音声により報知を行ってもよい。
報知を受けた加硫作業者は、温度差が大きくなっている接合面を確認し、異物の付着や部材のずれ等が生じていないかを確認する。

故障検出部２９は、接合面をはさんで対向する２つのセンサのうち、金型２２内の熱源から遠い方の温度が所定温度以上高い場合、センサＳの故障の可能性を検出する。金型２２内では熱源から加工点に向かって熱が伝達され、熱源から遠い方の部材の温度が高くなることはほとんどない。よって、このような温度状態が検出された場合には、センサＳの故障であると判断し、例えば報知部２７を用いて報知を行う。
なお、故障検出部２９で検出できる故障形態には限りがあり、例えばセンサＳが劣化して温度差を小さめに出力する場合などは、伝熱状態の悪化に気が付かない危険がある。よって、例えば定期的にセンサＳを交換するなど、運用上の注意が必要である。

図６は、金型監視装置１０の処理を示すフローチャートである。
温度差検出部２１は、接合面における複数の部材間の温度差を検出する（ステップＳ６００）。温度差が閾値以上の場合（ステップＳ６０２：Ｙｅｓ）、診断部２５は、金型２２の伝熱状態が悪化していると判断し、報知部２７が伝熱不良を報知する（ステップＳ６０４）。
また、故障検出部２９は、接合面のうち熱源から遠い方の温度が所定温度以上高いか否かを判断し（ステップＳ６０６）、遠い方の温度が所定温度以上高い場合には（ステップＳ６０６：Ｙｅｓ）、センサＳの故障の可能性があるものとして報知する（ステップＳ６０８）。

以上説明したように、実施の形態にかかる金型監視装置１０は、複数の部材が接合された金型２２において、複数の部材の接合面における部材間の温度差を検出し、温度差に基づいて接合面における伝熱状態を診断するので、金型２２の加熱能力が正常に機能しているかを確認しながら加硫作業を行うことができ、タイヤ品質を向上させる上で有利となる。
また、金型監視装置１０は、部材間の温度差が閾値以上となった場合に金型２２の伝熱状態が悪化していると診断するので、金型２２の素材や使用状態に合わせて閾値を設定することができ、診断精度を向上させる上で有利となる。
また、金型監視装置１０は、温度差が閾値以上となった場合、すなわち伝熱状態が悪化している場合に報知を行うので、伝熱状態が悪化している箇所の状態を確認したり、伝熱状態の悪化の原因を除去することができ、金型２２の伝熱状態を正常に保つ上で有利となる。
また、金型監視装置１０は、タイヤ加硫装置２０の運転状態に基づいて閾値を変更するので、グリーンタイヤＧの搬入出時のように金型２２内の温度分布が大きく変化する際にも精度よく伝熱状態の診断を行う上で有利となる。
また、金型監視装置１０は、接合面において近接した位置に２つのセンサＳを設けるので、部材間の温度差を精度よく検出する上で有利となる。センサＳとして熱電対４２を用いれば、単一のセンサで温度差そのものを検出することができるので、温度差の検出精度を向上できるとともに、温度差検出部２１における処理負荷を低減することができる。また、センサＳとして温度センサ４４を用いれば、それぞれの部材の温度を検出することができるので、例えば加熱媒体の過熱不良など、接合面の伝熱状態以外の原因で加熱不良が生じていることも検知することができる。
また、金型監視装置１０は、金型２２内の熱源から遠い方の温度が高い場合にセンサＳの故障の可能性を検出するので、診断部２５における診断結果の信頼性を向上させる上で有利となる。

１０……金型監視装置、２１……温度差検出部、２３……運転状態取得部、２５……診断部、２７……報知部、２９……故障検出部、２０……タイヤ加硫装置、２２……金型、２２０２……セクショナルモールド、２２０４……上部サイドプレート、２２０６……下部サイドプレート、２２０８……セグメント、２２１０……下部プラテン板、２２１２……下部メタルプレート、２２１４……ジャケット、２２１６……上部メタルプレート、２２１８……上部プラテン板、２４……加硫用ブラダ、２６……中心機構、２８……加硫制御装置。

Claims (7)

1. タイヤ加硫装置の金型の伝熱状態を監視する金型監視装置であって、
   前記金型は複数の部材が接合されて形成されており、
   前記複数の部材の接合面における前記複数の部材間の温度差を検出する温度差検出部と、
   前記温度差に基づいて前記金型の前記伝熱状態を診断する診断部と、を備え、
   前記温度差検出部は、前記接合面で接する２つの部材の前記接合面近傍に、当該接合面の延在方向に沿ったピットをそれぞれ設け、当該ピット内にそれぞれ熱電対の素子を設置して前記温度差を検出する、
   ことを特徴とする金型監視装置。
2. 前記素子はそれぞれ、前記接合面から１ｃｍの位置に設置されており、前記素子間の距離は２ｃｍである、
   ことを特徴とする請求項１記載の金型監視装置。
3. 前記診断部は、前記温度差が閾値以上となった場合に前記金型の前記伝熱状態が悪化していると診断する、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の金型監視装置。
4. 前記温度差が前記閾値以上となった場合に報知する報知部を更に備える、
   ことを特徴とする請求項３記載の金型監視装置。
5. 前記タイヤ加硫装置の運転状態を取得する運転状態取得部を備え、
   前記診断部は、前記タイヤ加硫装置の運転状態に基づいて前記閾値を変更する、
   ことを特徴とする請求項３または４記載の金型監視装置。
6. 前記運転状態取得部は、前記金型の開閉状態を取得し、
   前記診断部は、前記金型の開け閉め後所定時間以内でない場合には前記温度差が第１閾値以上となった場合に前記金型の前記伝熱状態が悪化していると診断し、前記金型の開け閉め後所定時間以内の場合には前記温度差が第１閾値より大きい第２閾値以上となった場合に前記金型の前記伝熱状態が悪化していると診断する、
   ことを特徴とする請求項５記載の金型監視装置。
7. 前記接合面をはさんで対向する前記熱電対の素子のうち、前記金型内の熱源から遠い方の温度が所定温度以上高い場合、前記熱電対の故障の可能性を検出する故障検出部を更に備える、
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の金型監視装置。

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