JPH0473683B2 - - Google Patents
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- JPH0473683B2 JPH0473683B2 JP61160580A JP16058086A JPH0473683B2 JP H0473683 B2 JPH0473683 B2 JP H0473683B2 JP 61160580 A JP61160580 A JP 61160580A JP 16058086 A JP16058086 A JP 16058086A JP H0473683 B2 JPH0473683 B2 JP H0473683B2
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Landscapes
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
- Tyre Moulding (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明はタイヤ加硫の制御方法、詳しくはタイ
ヤ加硫工程におけるタイヤ内部の加硫度分布から
加硫終了時間を決定し加硫工程を制御するタイヤ
加硫の制御方法に関する。 （従来の技術とその問題点） 従来、タイヤを含むゴム製品の加硫工程の制御
は、モールド側温度を一定温度に制御し、かつタ
イヤ内側の内圧側の圧力および温度を一定値に制
御することにより事前に設定された加硫時間で加
硫する方法となつている。この場合、加硫中の温
度の変動および未加硫タイヤ、ブラダ温度の日
内、日間、季節変動は、変動があるものと予測し
て、変動した場合でも加硫不足とならない余裕時
間を加えた長い加硫時間を設定時間として設定せ
ざるをえない。このため、往々にして望ましい加
硫時間より大幅に長い時間加熱され、タイヤの品
質の低下を招くという問題点がある。 これらの問題を解決するために、タイヤ加硫中
のタイヤ内部の特定点の温度履歴を出し入れでき
る温度センサーにより検出し、加硫状態を判定し
制御する方法のものが考案されている。しかしな
がら、この方法では製品に温度センサーの傷がつ
き、また、温度センサーを挿入することによる真
値との誤差が生じ、また加硫の最遅点は境界温度
履歴によりその位置が変動するが、これに対応で
きないという精度上の問題点があるばかりでな
く、細い温度センサーを毎回機械的に出入れさせ
るので耐久性に難点があり、汎用性がある方法で
はない。 そこで、本発明は、加硫中の温度の変動および
未加硫タイヤの温度の変動等がある場合において
も、最適のタイヤの品質、性能が得られる加硫時
間を、タイヤを傷つけることなくかつ精度良く確
実に決定でき、さらに、安価で実用性のあるタイ
ヤ加硫の制御方法を提供することを目的とする。 （問題点を解決するための手段） 本願の第１発明に係るタイヤ加硫の制御方法
は、その基本概念図を第１図、第２図ａに示すよ
うに、タイヤを加硫時に加硫の微小時間毎のタイ
ヤ内部の温度分布をタイヤのゲージ方向に予測す
るステツプS1と、タイヤ内部の温度分布のデータ
から加硫度分布を計算するステツプS2と、前記加
硫度分布より最小加硫値を計算するステツプS3
と、加硫を終了させる設定目標値と最小加硫値を
比較するステツプS4と、最小加硫値が加硫終了さ
せる設定目標値をこえたら加硫終了のステツプへ
移行する信号を出力するステツプS5と、を包含す
るものからなり、前記予測するステツプS1が、 (a) 予測する部分の加硫中のタイヤの形状とし
て、モールド、タイヤおよび内圧媒体の放射外
側に境膜層を設定し、タイヤおよび境膜層相当
の各ゲージを入力する、 (b) 加硫前のタイヤの温度を入力する、 (c) モールドとタイヤの境界の境界温度および内
圧媒体の放射外側の温度の温度検出を連続的に
実施する、 (d) 予測する部分の各部材毎の熱拡散係数、およ
びゲージとタイヤパターンの形状に対応した平
均熱拡散係数を算出する、 (e) 前記(a)〜(d)のデータより微小時間Δt経過毎
にタイヤ内部の温度分布を差分法または有限要
素法により予測するという、 各要素から構成されることを特徴としている。 ここに、タイヤのゲージ方向とはタイヤの予測
する部分において、タイヤの厚さが最も大きい方
向をいう。また、鼓膜層とは内圧媒体である、例
えば温水、スチーム等の加圧、加熱された熱媒体
がタイヤに接触する境界で熱拡散に影響する薄膜
の層状部分をいう。 また、タイヤの内側にブラダを用いて加硫する
場合には、要素(a)において、タイヤ、ブラダおよ
び境膜層の各ゲージを入力する。要素(b)において
は、加硫前のタイヤの温度およびブラダの初期温
度を入力する。要素(c)においては、モールドとタ
イヤの境界の境界温度および内圧媒体の放射外側
すなわちブラダ内圧側の温度検出を連続的に実施
する。 （作用） 本発明に係るタイヤ加硫の制御方法はタイヤの
温度分布を予測するステツプにおいて、加硫中の
タイヤの形状としてモールド、タイヤに加えて境
膜層が設定され、タイヤ内側の状態に対応した境
膜層のゲージを設定し、この熱拡散係数が算出さ
れているので、タイヤ内側の熱媒体の状態を変化
させる場合（例えば、熱媒体の温水を圧入した状
態から循環させる状態に変える場合）、熱媒体の
状態の変化に対応して境膜層相当ゲージを変化さ
せて入力することにより対応できる為、タイヤ内
部の温度分布及び加硫の最遅点を求める計算精度
が向上し、更に内圧側の熱媒体の種類及び条件の
変化に対応ができ汎用性の高いものである。 また、加硫前のタイヤの温度およびブラダの初
期温度が入力されているので、加硫時間は未加硫
タイヤおよびブラダの温度の変動に対応して余裕
時間を加える必要はなく、従来より短い加硫時間
の設定時間となる。 また、モールドとタイヤの境界の境界温度およ
びプラグ内圧側の温度検出が連続的に実施される
ので、従来のように、タイヤ内部の特定点の温度
履歴を検出するための温度センサーにより、製品
が傷ついたり、温度の真値との誤差が生じたり、
温度センサーの耐久性を問題とする必要はない。
このため、境界温度および内圧側の温度の検出温
度は連続的かつ高い精度で行われる。 また、熱拡散係数が、前述の境膜層を考慮する
とともに、部材のゲージおよびタイヤパターンの
形状を考慮した平均熱拡散係数が算出されている
ので、タイヤのパターン形状にかかわらず精度の
よい加硫制御となる。 また、タイヤ内部の温度分布の予測か微小時間
を経過毎に予測され、これを基に加硫度の最小加
硫値を計算し、設定目標値に比較してタイヤ加硫
の制御が行われるので、タイヤ加硫の制御が高い
精度で行われる。 本願の第２発明に係るタイヤ加硫の制御方法
は、その基本概念図を第１図、第２図ｂに示すよ
うに、タイヤを加硫時に加硫の微小時間毎のタイ
ヤ内部の温度分布をタイヤのゲージ方向に予測す
るステツプS1と、タイヤ内部の温度分布のデータ
から加硫度分布を計算するステツプS2と、前記加
硫度分布より最小加硫値を計算するステツプS3
と、加硫を終了させる設定目標値と最小加硫値を
比較するステツプS4と、最小加硫値が加硫終了さ
せる設定目標値をこえたら加硫終了のステツプへ
移行する信号を出力するステツプS5と、を包含す
るものからなり、前記予測するステツプS1が、 (a) 予測する部分の加硫中のタイヤの形状とし
て、モールド、タイヤ、ブラダおよび内圧媒体
の放射外側に境膜層を設定し、タイヤ、ブラダ
および境膜層相当の各ゲージを入力する、 (b) 加硫前のタイヤの温度およびブラダの初期温
度を入力する、 (c) モールドとタイヤの境界の境界温度およびブ
ラダ内圧側の温度の温度検出を連続的に実施す
る、 (d) 予測する部分の各部材毎の熱拡散係数、およ
びゲージとタイヤパターンの形状に対応した平
均熱拡散係数を算出する、 (e) 前記(a)〜(d)のデータより微小時間Δt経過毎
にタイヤ内部の温度分布を差分法または有限要
素法により予測するという、 各要素から構成されることを特徴としている。 （作用） 本発明に係るタイヤ加硫の制御方法は、タイヤ
を加硫する際、タイヤの放射内側にブラグを用い
て加硫する場合であり、作用は本願の第１発明と
ほぼ同じである。 （実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。 加硫中のタイヤはタイヤの放射内側に直接に加
熱内圧媒体を設ける本願の第１発明の場合と、タ
イヤの放射内側にブラグを介して加熱内圧媒体を
設ける本願の第２発明の場合とがある。ここでは
本願の第２発明に係る場合につき説明する。 第３図は本願の第２発明に係るタイヤ加硫の制
御方法を実施するための一実施例としての制御装
置１を示す図であり、第４〜９図により説明す
る。 まず、構成について説明する。第３図におい
て、１は制御装置であり、制御装置１はコントロ
ールユニツト３と、外部データを入力する入力手
段（例えばキーボード）４と、第４図に示す加硫
装置２内に取付けられコントロールユニツト３に
信号を入力する温度センサー１９および２０を有
している。加硫装置２はタイヤ５を収納するモー
ルド（金型）６と、タイヤ５の放射内側に配置さ
れるブラダ７とを有している。ブラダ７内には高
圧高温の熱媒体（例えば、スチームおよび温水）
８がパイプ９を介して循環され、加硫装置２のプ
ラテン部１２の空洞１２ａ内には熱媒体１０がパ
イプ１１を介して循環される。タイヤ５はブラダ
７内の高圧の熱媒体８によりブラダ７の内側から
モールド６側に押圧され、かつブラダ７を介して
伝達される熱とモールド６を介して伝達される熱
により加熱、加硫される。 以下、本発明に係るタイヤ加硫の制御方法を実
施するステツプS1〜S5および各要素(a)〜(e)につき
説明する。（第１，２図ｂ）（第１ステツプS1） 加硫中のタイヤ５のシヨルダ（タイヤ内部の予
測する部分）５ａの温度分布をタイヤのゲージ方
向（全厚さが最も大きい方向）Ａに予測するに際
し、シヨルダ５ａへの熱伝達は、第５図に示すよ
うに、タイヤの形状からモールド６、タイヤ５、
ブラダ（加硫がブラダを用いて行う場合）７およ
び境膜層１３から構成される部材１４間に起こる
とする。 要素(a) ：部材のゲージ（寸法）１５の入力 予測に必要なタイヤ５およびブラダ７のゲージ
１５は加硫中のそれぞれのゲージ１５を実測また
は計算で求める。また、境膜層１３のゲージ１５
は、ブラダ内側の高圧の熱媒体側、すなわち内圧
側８ａについて内圧側の熱媒体８を強制的に撹拌
した場合と撹拌しない場合の熱伝達量の解析によ
り熱媒体８の種類（例えば、蒸気、ガス、温水）
およびその供給条件（例えば、供給の時間、混合
比等）毎に定める。これらの部材ゲージ１５は制
御装置１のコントロールユニツト３に入力手段４
を介して入力する。 要素(b) ：熱拡散係数１６の算出と入力 熱拡散係数１６の算出は必要なデータ１６ａ
（後述）を予め入力したコントロールユニツト３
により算出する。すなわち、シヨルダ５ａを構成
する各部材毎の熱拡散係数Aiを測定し、次いで
ゲージ、タイヤパターン形状を考慮した平均熱拡
散係数Ａを算出し、コントロールユニツト３に入
力する。平均熱拡散係数Ａの算出法は次式 平均熱拡散係数Ａ＝ΣXi×Ai／ΣXi 熱拡散係数Ai＝Ki／Cpi×ρi により行う。 但し、 Xiは部材毎のゲージ Aiは部材毎の熱拡散係数 Kiは部材毎の熱伝導度……１６ａ ρiは部材毎の密度……１６ａ Cpiは部材毎の比熱……１６ａ 要素(c) ：初期条件温度１７（第３図）の検出と入力 初期条件温度１７を入力手段４を介してコント
ロールユニツト３に入力する。具体的には加硫前
の未加硫タイヤ５および加硫後のモールド６を釜
開時のブラダ７の表面温度を、赤外線方式温度計
又は接触温度計により測定し、予測計算開始時の
初期温度条件としてタイヤ５およびブラダ７の温
度とし入力する。 要素(d) ：境界温度１８（第３図）の検出 タイヤ５のシヨルダ（予測する部分）５ａの境
界温度は、第５図に示すように、１つはモールド
とタイヤの境界温度をモールド表面温度検出する
モールド温度センサー（例えば、白金製の側温抵
抗体）１９をモールド表部６ｂに取り付けること
により、また、他の１つはブラダと内圧側の熱媒
体の境界温度をブラグ表部７ｂにブラダ温側セン
サー２０を取り付けるか、または境界温度と等価
な温度が検出できる部分に取り付けた等価温側セ
ンサー２１により、第６図に示すように、加硫の
初めから終わりまで連続的に検出する。これらの
境界温度はそれぞれ信号C1およびC2としてコン
トロールユニツト３に入力する。 要素(e) ：タイヤ内部の温度分布の予測 前記要素(a)〜(c)のデータを基にしてタイヤ内部
（シヨルダ）５ａの温度分布をコントロールユニ
ツト３により算出し、予測する。具体的には、差
分法または有限要素法により行う。 （差分法）差分法による場合につき説明する。 タイヤのシヨルダ内部（予測する部分）５ａの
形状は、計算時間を短縮するために、１次元化し
たモデルとし、第７図に示すように、任意の有限
長さΔxで分割した点ｘ（図には○印で示してい
る）のゲージ方向Ａの温度分布から微小時間Δa
後の点ｘの温度ｔ（ｘ、ａ＋Δa）は次式 ｔ（ｘ、ａ＋Δa）＝ｔ（ｘ、ａ）＋ｃ｛ｔ（ｘ−Δx、
ａ） −2t（ｘ、ａ）＋ｔ（ｘ＋Δx、ａ）｝ ∴ｃ＝α／Δx2×Δa、α＝Ｋ／ρc 但し、α：熱拡散係数 ρ：密度 ｃ：比熱 Ｋ：係数 により計算する。 この計算の初期条件には、予めコントロールユ
ニツト３に入力されている前述の要素(a)〜(c)に述
べた、部材のゲージ１５、熱拡散係数１６および
加硫時毎に測定するタイヤ５およびブラダ７の初
期条件の温度１７のデータを用いる。また、境界
温度１８は要素(d)で述べ、第６図に示したものを
用いる。これらを用いて前述の差分法により計算
したタイヤのシヨルダ５ａの温度分布は、第８図
ａ〜ｃに示すように、加硫開始直後および微小時
間Δa後にはそれぞれ第８図ａおよびｂの太線の
ようになり、微小時間Δa毎に算出すると、第８
図ｃのように時間a1〜a6に示すようになる。 （有限要素法） タイヤ内部の温度分布の予測は前述の初期条件
の温度を用い、有限要素法によつても行うことが
できる。その結果は前述の差分法の場合とほぼ同
じである。 ここで、タイヤ内部（シヨルダ）５ａの温度分
布Ｌを予測する第１ステツプS1が終了する。 （第２ステツプS2） この第２ステツプS2においては、第１ステツプ
S1の温度分布の演算データからコントロールユニ
ツト３によりタイヤ内部の加硫度温度分布を計算
する。すなわち、タイヤ内部のシヨルダ（予測す
る部分）５ａの各点ｘにおいて、第１ステツプS1
により計算された温度と微小時間Δa毎の温度履
歴とにより、アレニユウスの式に基づいて加硫度
を計算する。この結果、第８図ａ〜ｃに示したシ
ヨルダ５ａのゲージ方向の温度分布のデータに対
応して、第９図ａ〜ｃに示すように、シヨルダ５
ａのゲージ方向の加硫度分布Ｍを得る。第９図に
おいて、横軸はシヨルダ部のゲージ方向であり、
縦軸は加硫度である。 第９図に、加硫開始直後ａ、微小時間Δa後ｂ、
およびa6時間後ｃのそれぞれの加硫度分布曲線Ｍ
を示す。 （第３ステツプS3） この第３ステツプS3においては、第２ステツプ
S2の加硫度分布より最小加硫値をコントロールユ
ニツト３により演算し、計算する。すなわち、シ
ヨルダ５ａのゲージ方向において、加硫度分布の
曲線Ｍが最小となる。最小加硫点25とのこ点の温
度履歴より最小加硫値Ｎを計算する。 （第４ステツプS4） この第４ステツプS4においては、予めコントロ
ールユニツト３に入力されている加硫を終了させ
る設定目標値と最小加硫値Ｎと比較する。すなわ
ち、第３ステツプで計算した最小加硫値Ｎと予め
設定され、コントロールユニツト３中に入力され
た加硫を終了させる設定目標値N0と比較する。 （第５ステツプS5） この第５ステツプS5においては、最小加硫値Ｎ
が加硫の設定目標値N0を越えたら加硫終了のス
テツプへ移行する信号を出力する。この出力信号
C3はコントロールユニツト３から加硫終了手段
２７に出力され加硫が終了する。 コントロールユニツト３は第１〜第５ステツプ
S1〜S5および要素(a)〜(e)においてなされた手段、
すなわち入力された予測に必要なデータの記憶手
段、演算手段、データの比較手段および出力信号
の発生手段の機能を有している。CPU（演算）３
１、ROM（プログラム）３２、RAM（記憶）３
３およびＡ／Ｄ変換器３４およびＩ／Ｏポート３
５により構成され。CPU３１はROM３２に書き
込まれているプログラムに従つてＩ／Ｏポート３
５から必要な外部データを取り込んだり、また、
RAM３３との間でデータの授受を行つたりしな
がらタイヤの加硫制御に必要な処理値を演算処理
し、必要に応じて処理したデータをＩ／Ｏポート
３５へ出力する。Ａ／Ｄ変換器３４はCPU３１
の命令に従つてＩ／Ｏポート３５に入力された外
部信号をＡ／Ｄ変換する。また、ROM３２は
CPU３１における作動プログラムを格納し、
RAM３３は演算に使用するプログラムおよびデ
ータをマツプ等の形で記憶している。予測に必要
なデータ15〜17はＩ／Ｏポート３５を介して
RAMに記憶される。加硫装置２からの温度セン
サ１９および２０からの出力信号C1およびC2は
Ｉ／Ｏポート３５を介して記憶および演算に用い
られる。 次に、２種類のタイヤ加硫の制御方法（実施例
と比較例）によりタイヤ（タイヤサイズ
PSR175R14）を加硫して性能を比較したので説
明する。 実施例のタイヤ加硫の制御方法およびその加硫
装置は前述の第１〜３図に示すものであり、比較
例は従来のタイヤ加硫の制御方法によるものであ
り、制御方法以外は同じである。タイヤは同じ構
成であり、加硫以外は同じように製造した。 試験はタイヤの生産性、タイヤの品質性能（ベ
ルト耐久性能、カーカス耐久性能）につき実施し
た。タイヤの生産性は加硫時間の長短を比較し
た。タイヤの品質として、ベルト耐久性能は、室
内の通常のドラム試験機を用い、一定荷重、一定
速度で一定の走行距離を走行した後に、タイヤの
ベルト端に発生する剥離故障の有無および故障の
大きさにより比較した。また、カーカス耐久性能
は、同様な耐久試験を実施し、タイヤのカーカス
プライ端に発生する剥離故障の有無および故障の
大きさにより比較した。試験結果は表１に示し
た。比較例によるタイヤの性能を100として指数
表示した。数値は大きい方が優れていることを示
す。
ヤ加硫工程におけるタイヤ内部の加硫度分布から
加硫終了時間を決定し加硫工程を制御するタイヤ
加硫の制御方法に関する。 （従来の技術とその問題点） 従来、タイヤを含むゴム製品の加硫工程の制御
は、モールド側温度を一定温度に制御し、かつタ
イヤ内側の内圧側の圧力および温度を一定値に制
御することにより事前に設定された加硫時間で加
硫する方法となつている。この場合、加硫中の温
度の変動および未加硫タイヤ、ブラダ温度の日
内、日間、季節変動は、変動があるものと予測し
て、変動した場合でも加硫不足とならない余裕時
間を加えた長い加硫時間を設定時間として設定せ
ざるをえない。このため、往々にして望ましい加
硫時間より大幅に長い時間加熱され、タイヤの品
質の低下を招くという問題点がある。 これらの問題を解決するために、タイヤ加硫中
のタイヤ内部の特定点の温度履歴を出し入れでき
る温度センサーにより検出し、加硫状態を判定し
制御する方法のものが考案されている。しかしな
がら、この方法では製品に温度センサーの傷がつ
き、また、温度センサーを挿入することによる真
値との誤差が生じ、また加硫の最遅点は境界温度
履歴によりその位置が変動するが、これに対応で
きないという精度上の問題点があるばかりでな
く、細い温度センサーを毎回機械的に出入れさせ
るので耐久性に難点があり、汎用性がある方法で
はない。 そこで、本発明は、加硫中の温度の変動および
未加硫タイヤの温度の変動等がある場合において
も、最適のタイヤの品質、性能が得られる加硫時
間を、タイヤを傷つけることなくかつ精度良く確
実に決定でき、さらに、安価で実用性のあるタイ
ヤ加硫の制御方法を提供することを目的とする。 （問題点を解決するための手段） 本願の第１発明に係るタイヤ加硫の制御方法
は、その基本概念図を第１図、第２図ａに示すよ
うに、タイヤを加硫時に加硫の微小時間毎のタイ
ヤ内部の温度分布をタイヤのゲージ方向に予測す
るステツプS1と、タイヤ内部の温度分布のデータ
から加硫度分布を計算するステツプS2と、前記加
硫度分布より最小加硫値を計算するステツプS3
と、加硫を終了させる設定目標値と最小加硫値を
比較するステツプS4と、最小加硫値が加硫終了さ
せる設定目標値をこえたら加硫終了のステツプへ
移行する信号を出力するステツプS5と、を包含す
るものからなり、前記予測するステツプS1が、 (a) 予測する部分の加硫中のタイヤの形状とし
て、モールド、タイヤおよび内圧媒体の放射外
側に境膜層を設定し、タイヤおよび境膜層相当
の各ゲージを入力する、 (b) 加硫前のタイヤの温度を入力する、 (c) モールドとタイヤの境界の境界温度および内
圧媒体の放射外側の温度の温度検出を連続的に
実施する、 (d) 予測する部分の各部材毎の熱拡散係数、およ
びゲージとタイヤパターンの形状に対応した平
均熱拡散係数を算出する、 (e) 前記(a)〜(d)のデータより微小時間Δt経過毎
にタイヤ内部の温度分布を差分法または有限要
素法により予測するという、 各要素から構成されることを特徴としている。 ここに、タイヤのゲージ方向とはタイヤの予測
する部分において、タイヤの厚さが最も大きい方
向をいう。また、鼓膜層とは内圧媒体である、例
えば温水、スチーム等の加圧、加熱された熱媒体
がタイヤに接触する境界で熱拡散に影響する薄膜
の層状部分をいう。 また、タイヤの内側にブラダを用いて加硫する
場合には、要素(a)において、タイヤ、ブラダおよ
び境膜層の各ゲージを入力する。要素(b)において
は、加硫前のタイヤの温度およびブラダの初期温
度を入力する。要素(c)においては、モールドとタ
イヤの境界の境界温度および内圧媒体の放射外側
すなわちブラダ内圧側の温度検出を連続的に実施
する。 （作用） 本発明に係るタイヤ加硫の制御方法はタイヤの
温度分布を予測するステツプにおいて、加硫中の
タイヤの形状としてモールド、タイヤに加えて境
膜層が設定され、タイヤ内側の状態に対応した境
膜層のゲージを設定し、この熱拡散係数が算出さ
れているので、タイヤ内側の熱媒体の状態を変化
させる場合（例えば、熱媒体の温水を圧入した状
態から循環させる状態に変える場合）、熱媒体の
状態の変化に対応して境膜層相当ゲージを変化さ
せて入力することにより対応できる為、タイヤ内
部の温度分布及び加硫の最遅点を求める計算精度
が向上し、更に内圧側の熱媒体の種類及び条件の
変化に対応ができ汎用性の高いものである。 また、加硫前のタイヤの温度およびブラダの初
期温度が入力されているので、加硫時間は未加硫
タイヤおよびブラダの温度の変動に対応して余裕
時間を加える必要はなく、従来より短い加硫時間
の設定時間となる。 また、モールドとタイヤの境界の境界温度およ
びプラグ内圧側の温度検出が連続的に実施される
ので、従来のように、タイヤ内部の特定点の温度
履歴を検出するための温度センサーにより、製品
が傷ついたり、温度の真値との誤差が生じたり、
温度センサーの耐久性を問題とする必要はない。
このため、境界温度および内圧側の温度の検出温
度は連続的かつ高い精度で行われる。 また、熱拡散係数が、前述の境膜層を考慮する
とともに、部材のゲージおよびタイヤパターンの
形状を考慮した平均熱拡散係数が算出されている
ので、タイヤのパターン形状にかかわらず精度の
よい加硫制御となる。 また、タイヤ内部の温度分布の予測か微小時間
を経過毎に予測され、これを基に加硫度の最小加
硫値を計算し、設定目標値に比較してタイヤ加硫
の制御が行われるので、タイヤ加硫の制御が高い
精度で行われる。 本願の第２発明に係るタイヤ加硫の制御方法
は、その基本概念図を第１図、第２図ｂに示すよ
うに、タイヤを加硫時に加硫の微小時間毎のタイ
ヤ内部の温度分布をタイヤのゲージ方向に予測す
るステツプS1と、タイヤ内部の温度分布のデータ
から加硫度分布を計算するステツプS2と、前記加
硫度分布より最小加硫値を計算するステツプS3
と、加硫を終了させる設定目標値と最小加硫値を
比較するステツプS4と、最小加硫値が加硫終了さ
せる設定目標値をこえたら加硫終了のステツプへ
移行する信号を出力するステツプS5と、を包含す
るものからなり、前記予測するステツプS1が、 (a) 予測する部分の加硫中のタイヤの形状とし
て、モールド、タイヤ、ブラダおよび内圧媒体
の放射外側に境膜層を設定し、タイヤ、ブラダ
および境膜層相当の各ゲージを入力する、 (b) 加硫前のタイヤの温度およびブラダの初期温
度を入力する、 (c) モールドとタイヤの境界の境界温度およびブ
ラダ内圧側の温度の温度検出を連続的に実施す
る、 (d) 予測する部分の各部材毎の熱拡散係数、およ
びゲージとタイヤパターンの形状に対応した平
均熱拡散係数を算出する、 (e) 前記(a)〜(d)のデータより微小時間Δt経過毎
にタイヤ内部の温度分布を差分法または有限要
素法により予測するという、 各要素から構成されることを特徴としている。 （作用） 本発明に係るタイヤ加硫の制御方法は、タイヤ
を加硫する際、タイヤの放射内側にブラグを用い
て加硫する場合であり、作用は本願の第１発明と
ほぼ同じである。 （実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。 加硫中のタイヤはタイヤの放射内側に直接に加
熱内圧媒体を設ける本願の第１発明の場合と、タ
イヤの放射内側にブラグを介して加熱内圧媒体を
設ける本願の第２発明の場合とがある。ここでは
本願の第２発明に係る場合につき説明する。 第３図は本願の第２発明に係るタイヤ加硫の制
御方法を実施するための一実施例としての制御装
置１を示す図であり、第４〜９図により説明す
る。 まず、構成について説明する。第３図におい
て、１は制御装置であり、制御装置１はコントロ
ールユニツト３と、外部データを入力する入力手
段（例えばキーボード）４と、第４図に示す加硫
装置２内に取付けられコントロールユニツト３に
信号を入力する温度センサー１９および２０を有
している。加硫装置２はタイヤ５を収納するモー
ルド（金型）６と、タイヤ５の放射内側に配置さ
れるブラダ７とを有している。ブラダ７内には高
圧高温の熱媒体（例えば、スチームおよび温水）
８がパイプ９を介して循環され、加硫装置２のプ
ラテン部１２の空洞１２ａ内には熱媒体１０がパ
イプ１１を介して循環される。タイヤ５はブラダ
７内の高圧の熱媒体８によりブラダ７の内側から
モールド６側に押圧され、かつブラダ７を介して
伝達される熱とモールド６を介して伝達される熱
により加熱、加硫される。 以下、本発明に係るタイヤ加硫の制御方法を実
施するステツプS1〜S5および各要素(a)〜(e)につき
説明する。（第１，２図ｂ）（第１ステツプS1） 加硫中のタイヤ５のシヨルダ（タイヤ内部の予
測する部分）５ａの温度分布をタイヤのゲージ方
向（全厚さが最も大きい方向）Ａに予測するに際
し、シヨルダ５ａへの熱伝達は、第５図に示すよ
うに、タイヤの形状からモールド６、タイヤ５、
ブラダ（加硫がブラダを用いて行う場合）７およ
び境膜層１３から構成される部材１４間に起こる
とする。 要素(a) ：部材のゲージ（寸法）１５の入力 予測に必要なタイヤ５およびブラダ７のゲージ
１５は加硫中のそれぞれのゲージ１５を実測また
は計算で求める。また、境膜層１３のゲージ１５
は、ブラダ内側の高圧の熱媒体側、すなわち内圧
側８ａについて内圧側の熱媒体８を強制的に撹拌
した場合と撹拌しない場合の熱伝達量の解析によ
り熱媒体８の種類（例えば、蒸気、ガス、温水）
およびその供給条件（例えば、供給の時間、混合
比等）毎に定める。これらの部材ゲージ１５は制
御装置１のコントロールユニツト３に入力手段４
を介して入力する。 要素(b) ：熱拡散係数１６の算出と入力 熱拡散係数１６の算出は必要なデータ１６ａ
（後述）を予め入力したコントロールユニツト３
により算出する。すなわち、シヨルダ５ａを構成
する各部材毎の熱拡散係数Aiを測定し、次いで
ゲージ、タイヤパターン形状を考慮した平均熱拡
散係数Ａを算出し、コントロールユニツト３に入
力する。平均熱拡散係数Ａの算出法は次式 平均熱拡散係数Ａ＝ΣXi×Ai／ΣXi 熱拡散係数Ai＝Ki／Cpi×ρi により行う。 但し、 Xiは部材毎のゲージ Aiは部材毎の熱拡散係数 Kiは部材毎の熱伝導度……１６ａ ρiは部材毎の密度……１６ａ Cpiは部材毎の比熱……１６ａ 要素(c) ：初期条件温度１７（第３図）の検出と入力 初期条件温度１７を入力手段４を介してコント
ロールユニツト３に入力する。具体的には加硫前
の未加硫タイヤ５および加硫後のモールド６を釜
開時のブラダ７の表面温度を、赤外線方式温度計
又は接触温度計により測定し、予測計算開始時の
初期温度条件としてタイヤ５およびブラダ７の温
度とし入力する。 要素(d) ：境界温度１８（第３図）の検出 タイヤ５のシヨルダ（予測する部分）５ａの境
界温度は、第５図に示すように、１つはモールド
とタイヤの境界温度をモールド表面温度検出する
モールド温度センサー（例えば、白金製の側温抵
抗体）１９をモールド表部６ｂに取り付けること
により、また、他の１つはブラダと内圧側の熱媒
体の境界温度をブラグ表部７ｂにブラダ温側セン
サー２０を取り付けるか、または境界温度と等価
な温度が検出できる部分に取り付けた等価温側セ
ンサー２１により、第６図に示すように、加硫の
初めから終わりまで連続的に検出する。これらの
境界温度はそれぞれ信号C1およびC2としてコン
トロールユニツト３に入力する。 要素(e) ：タイヤ内部の温度分布の予測 前記要素(a)〜(c)のデータを基にしてタイヤ内部
（シヨルダ）５ａの温度分布をコントロールユニ
ツト３により算出し、予測する。具体的には、差
分法または有限要素法により行う。 （差分法）差分法による場合につき説明する。 タイヤのシヨルダ内部（予測する部分）５ａの
形状は、計算時間を短縮するために、１次元化し
たモデルとし、第７図に示すように、任意の有限
長さΔxで分割した点ｘ（図には○印で示してい
る）のゲージ方向Ａの温度分布から微小時間Δa
後の点ｘの温度ｔ（ｘ、ａ＋Δa）は次式 ｔ（ｘ、ａ＋Δa）＝ｔ（ｘ、ａ）＋ｃ｛ｔ（ｘ−Δx、
ａ） −2t（ｘ、ａ）＋ｔ（ｘ＋Δx、ａ）｝ ∴ｃ＝α／Δx2×Δa、α＝Ｋ／ρc 但し、α：熱拡散係数 ρ：密度 ｃ：比熱 Ｋ：係数 により計算する。 この計算の初期条件には、予めコントロールユ
ニツト３に入力されている前述の要素(a)〜(c)に述
べた、部材のゲージ１５、熱拡散係数１６および
加硫時毎に測定するタイヤ５およびブラダ７の初
期条件の温度１７のデータを用いる。また、境界
温度１８は要素(d)で述べ、第６図に示したものを
用いる。これらを用いて前述の差分法により計算
したタイヤのシヨルダ５ａの温度分布は、第８図
ａ〜ｃに示すように、加硫開始直後および微小時
間Δa後にはそれぞれ第８図ａおよびｂの太線の
ようになり、微小時間Δa毎に算出すると、第８
図ｃのように時間a1〜a6に示すようになる。 （有限要素法） タイヤ内部の温度分布の予測は前述の初期条件
の温度を用い、有限要素法によつても行うことが
できる。その結果は前述の差分法の場合とほぼ同
じである。 ここで、タイヤ内部（シヨルダ）５ａの温度分
布Ｌを予測する第１ステツプS1が終了する。 （第２ステツプS2） この第２ステツプS2においては、第１ステツプ
S1の温度分布の演算データからコントロールユニ
ツト３によりタイヤ内部の加硫度温度分布を計算
する。すなわち、タイヤ内部のシヨルダ（予測す
る部分）５ａの各点ｘにおいて、第１ステツプS1
により計算された温度と微小時間Δa毎の温度履
歴とにより、アレニユウスの式に基づいて加硫度
を計算する。この結果、第８図ａ〜ｃに示したシ
ヨルダ５ａのゲージ方向の温度分布のデータに対
応して、第９図ａ〜ｃに示すように、シヨルダ５
ａのゲージ方向の加硫度分布Ｍを得る。第９図に
おいて、横軸はシヨルダ部のゲージ方向であり、
縦軸は加硫度である。 第９図に、加硫開始直後ａ、微小時間Δa後ｂ、
およびa6時間後ｃのそれぞれの加硫度分布曲線Ｍ
を示す。 （第３ステツプS3） この第３ステツプS3においては、第２ステツプ
S2の加硫度分布より最小加硫値をコントロールユ
ニツト３により演算し、計算する。すなわち、シ
ヨルダ５ａのゲージ方向において、加硫度分布の
曲線Ｍが最小となる。最小加硫点25とのこ点の温
度履歴より最小加硫値Ｎを計算する。 （第４ステツプS4） この第４ステツプS4においては、予めコントロ
ールユニツト３に入力されている加硫を終了させ
る設定目標値と最小加硫値Ｎと比較する。すなわ
ち、第３ステツプで計算した最小加硫値Ｎと予め
設定され、コントロールユニツト３中に入力され
た加硫を終了させる設定目標値N0と比較する。 （第５ステツプS5） この第５ステツプS5においては、最小加硫値Ｎ
が加硫の設定目標値N0を越えたら加硫終了のス
テツプへ移行する信号を出力する。この出力信号
C3はコントロールユニツト３から加硫終了手段
２７に出力され加硫が終了する。 コントロールユニツト３は第１〜第５ステツプ
S1〜S5および要素(a)〜(e)においてなされた手段、
すなわち入力された予測に必要なデータの記憶手
段、演算手段、データの比較手段および出力信号
の発生手段の機能を有している。CPU（演算）３
１、ROM（プログラム）３２、RAM（記憶）３
３およびＡ／Ｄ変換器３４およびＩ／Ｏポート３
５により構成され。CPU３１はROM３２に書き
込まれているプログラムに従つてＩ／Ｏポート３
５から必要な外部データを取り込んだり、また、
RAM３３との間でデータの授受を行つたりしな
がらタイヤの加硫制御に必要な処理値を演算処理
し、必要に応じて処理したデータをＩ／Ｏポート
３５へ出力する。Ａ／Ｄ変換器３４はCPU３１
の命令に従つてＩ／Ｏポート３５に入力された外
部信号をＡ／Ｄ変換する。また、ROM３２は
CPU３１における作動プログラムを格納し、
RAM３３は演算に使用するプログラムおよびデ
ータをマツプ等の形で記憶している。予測に必要
なデータ15〜17はＩ／Ｏポート３５を介して
RAMに記憶される。加硫装置２からの温度セン
サ１９および２０からの出力信号C1およびC2は
Ｉ／Ｏポート３５を介して記憶および演算に用い
られる。 次に、２種類のタイヤ加硫の制御方法（実施例
と比較例）によりタイヤ（タイヤサイズ
PSR175R14）を加硫して性能を比較したので説
明する。 実施例のタイヤ加硫の制御方法およびその加硫
装置は前述の第１〜３図に示すものであり、比較
例は従来のタイヤ加硫の制御方法によるものであ
り、制御方法以外は同じである。タイヤは同じ構
成であり、加硫以外は同じように製造した。 試験はタイヤの生産性、タイヤの品質性能（ベ
ルト耐久性能、カーカス耐久性能）につき実施し
た。タイヤの生産性は加硫時間の長短を比較し
た。タイヤの品質として、ベルト耐久性能は、室
内の通常のドラム試験機を用い、一定荷重、一定
速度で一定の走行距離を走行した後に、タイヤの
ベルト端に発生する剥離故障の有無および故障の
大きさにより比較した。また、カーカス耐久性能
は、同様な耐久試験を実施し、タイヤのカーカス
プライ端に発生する剥離故障の有無および故障の
大きさにより比較した。試験結果は表１に示し
た。比較例によるタイヤの性能を100として指数
表示した。数値は大きい方が優れていることを示
す。
【表】
表１の試験結果に示すように、実施例によるタ
イヤの生産性は比較例によるタイヤの生産性より
大幅に向上しており、かつ実施例によるタイヤの
品質性能は比較例によるタイヤに比較して大幅に
向上している。 なお、前述の実施例では内圧側の加熱媒体がス
チームおよび温水の場合について説明したが、本
発明においてはこの実施例に限らず、加熱媒体は
温水のみ、スチームおよびガス等通常用いる熱媒
体であつてもよい。 （効果） 以上説明したように、本願の第１発明によれ
ば、加硫中の加熱媒体の温度の変動および加硫タ
イヤの温度の変動がある場合においても、最適の
タイヤ加硫時間が、タイヤを傷つけることなく精
度良く確実に決定でき、かつ加硫時間は短縮で
き、タイヤの生産性を大幅に向上でき、タイヤの
品質性能も大幅に向上できる。また、この制御方
法は安価でかつ実用性がある。また、本願の第２
発明によば、タイヤがブラグを介して加熱される
ので第１発明の効果に加えタイヤの品質性能をさ
らに向上する。
イヤの生産性は比較例によるタイヤの生産性より
大幅に向上しており、かつ実施例によるタイヤの
品質性能は比較例によるタイヤに比較して大幅に
向上している。 なお、前述の実施例では内圧側の加熱媒体がス
チームおよび温水の場合について説明したが、本
発明においてはこの実施例に限らず、加熱媒体は
温水のみ、スチームおよびガス等通常用いる熱媒
体であつてもよい。 （効果） 以上説明したように、本願の第１発明によれ
ば、加硫中の加熱媒体の温度の変動および加硫タ
イヤの温度の変動がある場合においても、最適の
タイヤ加硫時間が、タイヤを傷つけることなく精
度良く確実に決定でき、かつ加硫時間は短縮で
き、タイヤの生産性を大幅に向上でき、タイヤの
品質性能も大幅に向上できる。また、この制御方
法は安価でかつ実用性がある。また、本願の第２
発明によば、タイヤがブラグを介して加熱される
ので第１発明の効果に加えタイヤの品質性能をさ
らに向上する。
第１〜９図は本願の第１発明に係るタイヤ加硫
の制御方法の一実施例を示す図であり、第１図は
その全体構成図、第２図ａはその第１ステツプの
各要素の構成図、第３図はその方法を実施するた
めの装置の全体ブロツク図、第４図は第３図に示
す加硫装置２の全体断面図、第５図は第４図の要
部拡大断面図、第６図はその境界温度を示すグラ
フ、第７図はその差分法を説明する図、第８図ａ
〜ｃはそれぞれａ加硫開始直後、ｂ微小時間Δa
後、ｃ a6時間後のその温度分布を示すグラフ、
第９図ａ〜ｃはそれぞれ第８図ａ〜ｃに対応する
その加硫度分布およびその最小加硫値を示すグラ
フである。第２図ｂは本願の第２発明に係るタイ
ヤ加硫の制御方法の第１ステツプの各要素の構成
図である。
の制御方法の一実施例を示す図であり、第１図は
その全体構成図、第２図ａはその第１ステツプの
各要素の構成図、第３図はその方法を実施するた
めの装置の全体ブロツク図、第４図は第３図に示
す加硫装置２の全体断面図、第５図は第４図の要
部拡大断面図、第６図はその境界温度を示すグラ
フ、第７図はその差分法を説明する図、第８図ａ
〜ｃはそれぞれａ加硫開始直後、ｂ微小時間Δa
後、ｃ a6時間後のその温度分布を示すグラフ、
第９図ａ〜ｃはそれぞれ第８図ａ〜ｃに対応する
その加硫度分布およびその最小加硫値を示すグラ
フである。第２図ｂは本願の第２発明に係るタイ
ヤ加硫の制御方法の第１ステツプの各要素の構成
図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ タイヤを加硫時に加硫の微小時間毎のタイヤ
内部の温度分布をタイヤのゲージ方向に予測する
ステツプと、タイヤ内部の温度分布のデータから
加硫度分布を計算するステツプと、前記加硫度分
布より最小加硫値を計算するステツプと、加硫を
終了させる設定目標値と最小加硫値を比較するス
テツプと、最小加硫値が加硫終了させる設定目標
値をこえたら加硫終了のステツプへ移行する信号
を出力するステツプと、を包含するものからなる
タイヤ加硫の制御方法において、前記予測するス
テツプが、 (a) 予測する部分の加硫中のタイヤの形状とし
て、モールド、タイヤ、および内圧媒体の放射
外側に境膜層を設定し、タイヤおよび境膜層相
当の各ゲージを入力する、 (b) 加硫前のタイヤの温度を入力する、 (c) モールドとタイヤの境界の境界温度および内
圧媒体の放射外側の温度の温度検出を連続的に
実施する、 (d) 予測する部分の各部材毎の熱拡散係数、およ
びゲージとタイヤパターンの形状に対応した平
均熱拡散係数を算出する、 (e) 前記(a)〜(d)のデータより微小時間Δt経過毎
にタイヤ内部の温度分布を差分法または有限要
素法により予測するという、 各要素から構成されることを特徴とするタイヤ加
硫の制御方法。 ２ タイヤを加硫時に加硫の微小時間毎のタイヤ
内部の温度分布をタイヤのゲージ方向に予測する
ステツプと、タイヤ内部の温度分布のデータから
加硫度分布を計算するステツプと、前記加硫度分
布より最小加硫値を計算するステツプと、加硫を
終了させる設定目標値と最小加硫値を比較するス
テツプと、最小加硫値が加硫終了させる設定目標
値をこえたら加硫終了のステツプへ移行する信号
を出力するステツプと、を包含するものからなる
タイヤ加硫の制御方法において、前記予測するス
テツプが、 (a) 予測する部分の加硫中のタイヤの形状とし
て、モールド、タイヤ、ブラダおよび内圧媒体
の放射外側に境膜層を設定し、タイヤ、ブラダ
および境膜層相当の各ゲージを入力する、 (b) 加硫前のタイヤの温度およびブラダの初期温
度を入力する、 (c) モールドとタイヤの境界の境界温度およびブ
ラダ内圧側の温度の温度検出を連続的に実施す
る、 (d) 予測する部分の各部材毎の熱拡散係数、およ
びゲージとタイヤパターンの形状に対応した平
均熱拡散係数を算出する、 (e) 前記(a)〜(d)のデータより微小時間Δt経過毎
にタイヤ内部の温度分布を差分法または有限要
素法により予測するという、 各要素から構成されることを特徴とするタイヤ加
硫の制御方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61160580A JPS6315708A (ja) | 1986-07-07 | 1986-07-07 | タイヤ加硫の制御方法 |
| US07/330,948 US5055245A (en) | 1986-07-07 | 1989-03-23 | Method of measuring temperature within cured article and method of controlling tire vulcanization |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61160580A JPS6315708A (ja) | 1986-07-07 | 1986-07-07 | タイヤ加硫の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6315708A JPS6315708A (ja) | 1988-01-22 |
| JPH0473683B2 true JPH0473683B2 (ja) | 1992-11-24 |
Family
ID=15718035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61160580A Granted JPS6315708A (ja) | 1986-07-07 | 1986-07-07 | タイヤ加硫の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6315708A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3549552B2 (ja) * | 1993-06-29 | 2004-08-04 | 株式会社ブリヂストン | 加硫制御方法及び加硫システム |
| ATE274409T1 (de) * | 1999-07-14 | 2004-09-15 | Pirelli | Verfahren zum vulkanisieren eines reifens durch bestimmung seines vulkanisationsgrades |
| JP5378513B2 (ja) * | 2008-06-30 | 2013-12-25 | ミシュラン ルシェルシュ エ テクニーク ソシエテ アノニム | 発熱体の配設場所の最適化 |
| JP6801215B2 (ja) * | 2016-04-19 | 2020-12-16 | 横浜ゴム株式会社 | タイヤ加硫方法 |
| JP6766491B2 (ja) * | 2016-07-19 | 2020-10-14 | 横浜ゴム株式会社 | タイヤ用ブラダー |
-
1986
- 1986-07-07 JP JP61160580A patent/JPS6315708A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6315708A (ja) | 1988-01-22 |
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