WO2014115731A1

WO2014115731A1 - セクター金型、その製造方法及びパターンブロックの加工用冶具

Info

Publication number: WO2014115731A1
Application number: PCT/JP2014/051136
Authority: WO
Inventors: 洵佐々木; 繁橋本
Original assignee: 株式会社ブリヂストン
Priority date: 2013-01-24
Filing date: 2014-01-21
Publication date: 2014-07-31
Also published as: CN104955624A; CN104955624B; EP2949443A1; JP2014141031A; JP5534483B1; US9889616B2; US20160023414A1; EP2949443A4; EP2949443B1

Abstract

　パターンブロックをセクターに対して簡易かつ位置精度よく取り付けでき、しかもその強度を向上させる。　パターンブロック（２０）をセクター（１０）に取り付けて構成するセクター金型であって、埋め込み溝（１２）及び位置決めピン用穴（１４）を設けたセクター（１０）と、裏胴面（２０ａ）に、前記埋め込み溝（１２）及び位置決めピン用穴（１４）に対応してそれぞれ埋め込み溝用凸部（２２ａ）及び位置決めピン（２４）を設けたパターンブロック（２０）と、を備えた。

Description

セクター金型、その製造方法及びパターンブロックの加工用冶具

　本発明はセクター金型、その製造方法及びパターンブロックの加工用冶具に関する。

　タイヤ加硫用金型は、一般に空気入りタイヤのサイドウォール部を成形する一対のサイドプレートと、ビード部を成形する一対のビードリングと、トレッド部と両ショルダー部を一体的に成形するセクター金型とを備えている。セクター金型は、複数のセクターに分割されて未加硫空気入りタイヤのトレッド部の周囲に環状に配置される。

　セクターのトレッド成形面には、例えば、タイヤ周方向に延びる主溝を成形するための主溝形成骨と、ショルダー部においてタイヤ幅方向に延びるラグ溝を成形するためのラグ溝形成骨と、ショルダー部及びセンター部においてタイヤ周方向に対して傾斜するスラント溝を成形するためのスラント溝形成骨などが形成されている。セクターにおけるこれらの各溝形成骨のパターンは、セクターとは別に彫刻加工で形成され、彫刻加工されたパターンブロックとして各セクターに取り付けられる。

　ところで、パターンブロックのパターンは、従来ラグ溝形成用のパターンが主流であったが、近年はタイヤ性能要求から細溝形成骨を備える傾向が増大している。
　従来、パターンブロックの彫刻加工は、パターン彫刻用冶具（以下単に冶具という）に対して、全周を溶接してずれのないように固定した上で行っている。そのため細溝形成骨を溶接で固定する場合には、細溝形成骨の固定強度を確保できるだけの溶接代を取って、全周を溶接固定しなければならない。

　ところが、パターンブロックを冶具に対して全周にわたって溶接固定すると、冶具との脱着にかなりの工数が必要となると云う問題がある。また、それだけではなく、溶接固定による熱でパターンブロックに歪みが起きやすく、とくに、タイヤの細溝形成骨を成形する場合は、加工中に発生するビビリや溶接歪みにより加工精度が低下し易い。また、パターンブロックの加工中にビビリや溶接歪みが発生すると、加工後に、それをセクターへ取り付ける時に、その反り返りや曲がりを修正する必要が出てくる。

　また、従来パターンブロックをセクターに取り付ける際には、ボルトによって位置を仮止めし、予めセクターに付しておいた罫書き線に合わせて微修正を行いながら取り付けの位置決めを行っている。しかし、罫書きによる周方向位置決め精度はそれ程よくはない。

　また、パターンブロックの裏胴面は、セクターの踏面（セクター面）形状に合わせて機械加工した後、セクターへ取り付けている。近年は、パターンブロックの裏胴面の機械加工精度が向上し、そのままセクター面に取り付けできる精度が得られるが、折角、高い精度で機械加工を行っても、その後のパターンブロックの彫刻加工中に発生する歪みや反りなどにより、その機械加工精度を維持するのは難しい。そのため、パターンブロックの裏胴面とセクター面との摺り合わせ作業を行いながら取り付けを行っているが、パターンブロックのセクターへの取り付けは煩雑で人手を要するものとなっている。また、その摺り合わせ作業は、全面を摺り合わせるのは難しいため、裏胴面の一部にヌスミを設け、セクターの踏面との摺り合わせ範囲（面積）を少なくして行っている。しかし、それでもその煩雑さは十分解消されない。

　これに対し、例えば、特許文献１には、パターンブロックをホルダーに溶接する場合に歪みが生じないようにするために、パターンブロックを鉄板で製造する方法が記載されている。
　この方法では、鉄板を溶断したのち荒加工し、ホルダー（セクター）背面にヌスミを形成してパターンブロックを形成し、それをホルダーに溶接している。この方法では、溶接による歪みは、鋳物でパターンブロックを形成する場合に比べて生じ難いが、そもそも鋳物でパターンブロックを形成するのはその対象外である。

　特許文献２には、リブとラグで形成した連結骨部（パターンブロック）のリブを、取付ボルトによって金型本体（セクター）に取り付けることが記載されている。しかし、この取付方法では、パターンブロックの底面はセクター上に載っているだけであるため、位置精度の問題があることに加え、パターンブロックの剛性を強化することはできないという問題がある。そこで強度確保のためには、パターンブロックの外形に沿って溶接固定せざるを得ず、工数増は避けられない。

　特許文献３には、各ピース（パターンブロック）それぞれその両端に形成した固定部をブロック（セクター）の嵌合溝に嵌合させることにより、各ピースをブロックに嵌着し、従来のように締結手段を用いて固定することがないようにしている。
　しかし、この方法ではブロックの嵌合溝を形成する加工が複雑である。

特開昭６０－８０５３３号公報特開昭５９－１２４８３５号公報特開平５－１６１４４号公報

　本発明は、従来の加硫金型製造における前記の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、パターンブロックをセクターに対して簡易かつ位置精度よく取り付けでき、しかもその強度を向上させることである。

　本願の発明は、パターンブロックをセクターに取り付けて構成するセクター金型であって、埋め込み溝及び位置決めピン用穴を設けた前記セクターと、裏胴面に、前記埋め込み溝及び位置決めピン用穴に対応して、それぞれ埋め込み溝用凸部及び位置決めピンを設けた前記パターンブロックと、を備えたセクター金型である。
　本願の他の発明は、パターンブロックをセクターに取り付けたセクター金型の製造方法であって、セクターに埋め込み溝及び位置決めピン用穴を設ける工程と、パターンブロックの裏胴面に、前記埋め込み溝及び位置決めピン用穴に対応して埋め込み溝用凸部及び位置決めピンを設ける工程と、前記セクターの前記埋め込み溝及び位置決めピン用穴に、前記パターンブロックの裏胴面の前記埋め込み溝用凸部及び位置決めピンを嵌合して前記セクターにパターンブロックを取り付ける工程と、を有するセクター金型の製造方法である。

　本発明によれば、パターンブロックをセクターに対して簡易かつ位置精度よく取り付けでき、しかもその強度を向上させることができる。

図１Ａはセクターを示す正面図であり、図１Ｂは図１Ａの矩形で囲った部分の細部構造を示す拡大図である。図２Ａは、パターンブロックの正面図、図２Ｂはその裏胴面を示す裏面図である。パターンブロックの彫刻加工に用いるパターン彫刻加工冶具を示す斜視図である。セクターのセクター面へパターンブロックを取り付けた状態を示す断面図である。セクター面に固定した状態のパターンブロックを示す斜視図である。

　本発明のセクター金型の実施形態について説明する。
　図１Ａはセクター１０を示す正面図であり、図１Ｂは図１Ａの矩形で囲った部分Ｓの細部構造を示す拡大図である。
　本実施形態のセクター金型は、従来と同様に、タイヤトレッド部を構成する複数のセクター１０とセクター１０の骨となるパターンブロック２０（図２）を別々に製造し、セクター１０に対して、彫刻加工したパターンブロック２０を取り付けて形成される。

　ただ、本実施形態のセクター１０の表面には、従来のセクターとは異なり、図示のようにパターンブロック２０の外形の一部の形状（ここでは細溝形成骨）に合わせてくりぬいた埋め込み溝１２と、位置決めピン用穴１４と、パターンブロック２０をセクター１０の外形部から固定するためのボルト挿通穴１６が設けられている。なお、図中破線Ｔはパターンブロック２０の取付位置を示している。
　図１Ｂは、図１Ａの矩形で囲った部分Ｓの細部構造を示す拡大図であり、セクター１０に設けた埋め込み溝１２を拡大して示している。

　図２Ａは、図１のセクター１０に取り付けるパターンブロック２０の正面図、図２Ｂはその裏胴面２０ａを示す裏面図である。
　パターンブロック２０は、比較的幅広のタイヤのラグ溝形成骨２１とそれに続きそれよりも幅が狭い細溝形成骨２２とから成っている。また、ラグ溝形成骨２１にはタイヤ周方向の細溝を形成するための周方向細溝形成骨１８（図５）が一体に形成される。
　パターンブロック２０の裏胴面２０ａは、従来と同様にセクター１０の踏面（セクター面）形状に合わせて機械加工されており、かつ図１に示すセクター１０の前記埋め込み溝１２と位置決めピン用穴１４に対応して、埋め込み溝用凸部２２ａと複数の位置決めピン２４が形成されている。即ち、埋め込み溝１２と埋め込み溝用凸部２２ａ、位置決めピン用穴１４と、それに嵌合する位置決めピン２４とが互いに嵌合する大きさと位置に形成されている。

　ここで、セクター面１０ａ（図１）とパターンブロック２０の裏胴面２０ａを、それぞれ切削装置などの任意の手段で機械加工することで、セクター面１０ａには前記埋め込み溝１２が、また、パターンブロック２０の裏胴面２０ａには前記埋め込み溝用凸部２２ａが形成される。また、位置決めピン２４は、別途作成したピンをパターンブロック２０に植設或いは溶接などにより取り付ける。また、パターンブロック２０には、パターンブロック２０をセクター１０に固定するためのネジ溝つきのボルト穴２６が設けられている。

　次に、以上で説明した構造のパターンブロック２０の彫刻加工について説明する。
　図３は、パターンブロック２０を彫刻加工するためのパターン彫刻加工冶具（以下、単に冶具という）を示す斜視図である。
　図示のように冶具３０の表面３０ａは、セクター１０のセクター面１０ａ（図１）と同じ三次元形状に機械加工され、その表面３０ａにはセクター１０と同じ形状の埋め込み溝３２及びそれと同じ配置の位置決めピン用穴３４及び固定用のボルト挿通穴３６が設けられている。

　パターンブロック２０の彫刻加工時には、冶具３０の埋め込み溝３２及び位置決めピン用穴３４へ、パターンブロック２０の裏胴面２０ａの埋め込み溝用凸部２２ａ及び複数の位置決めピン２４を挿入する。その後、冶具３０の裏側からボルト挿通穴３６を介して固定ボルト１５を挿通し、パターンブロック２０の前記ボルト穴２６にねじ込み締め付ける。
　本実施形態においては、パターンブロック２０の裏胴面２０ａ及び冶具３０の表面はいずれもセクター１０のセクター面形状に合わせて機械加工されているため、冶具３０とパターンブロック２０は密接して一体に固定され、被加工体であるパターンブロック２０の剛性が増し、加工工具から加えられる切削抵抗や熱によるパターンブロック２０のビビリ、反り返りといった加工不良を抑制して良好な加工仕上がり面を得ることができる。また、パターンブロック２０の裏胴面２０ａの機械加工精度も維持することができる。

　図４は、図２に示す彫刻加工が施されたパターンブロック２０を、セクター１０のセクター面１０ａに取り付けた状態を示すパターンブロック２０の長手方向に沿った断面図である。
　加工済みのパターンブロック２０をセクター１０に取り付けるには、セクター１０に設けられた埋め込み溝１２に、パターンブロック２０の前記埋め込み溝用凸部２２ａをガイドにして、図４に示すように、セクター１０の位置決めピン用穴１４にパターンブロック２０の位置決めピン２４を嵌め込んで組み合わせ、セクター１０の外周面から、前記ボルト穴１６を介してパターンブロック２０のボルト穴２６に固定ボルト１５を差し込んで、締め付けて両者を一体に固定する。

　なお、前記埋め込み溝１２は、要求される骨の強度、固定強度によって図示のように剛性の弱い細溝形成骨２２だけに設けてもよいが、パターンブロック２０の外形の一部或いは全周にわたって設けてもよい。この点は、当然のことながら冶具３０の埋め込み溝３２についても同様である。

　図５は、固定ボルト１５でセクター面１０ａに固定した状態のパターンブロック２０を示す斜視図である。この図示例では、既に４本のパターンブロック２０の埋め込み固定を終了し、１本のパターンブロック２０は未取付状態となっている。未取付状態の埋め込み溝１２は、ここではパターンブロック２０全体を埋め込む溝として形成されている。このようにパターンブロック２０全体をセクター面１０ａに埋め込む場合には、パターンブロック２０の強度は一層強化される。

　図中１８は周方向細溝形成骨１８を表す。このようにパターンブロック２０に周方向細溝形成骨１８を設けた場合は、この周方向細溝形成骨１８の部分でパターンブロック２０を分割し、周方向細溝形成骨１８の部分を溶接固定する。これにより周方向細溝形成骨１８の強度を補えるほか、溶接後の摺り合わせ作業を容易に行うことができる。
　即ち、パターンブロック２０のラグ溝形成骨２１と周方向細溝形成骨１８とは、タイヤにおける応力緩和を目的にその接合部にＲ形状が施されている。したがって、その接合部でパターンブロック２０を分割すると、各セクター１０を接合する際に、このＲ形状を肉盛り溶接で形成する必要があり、場合によっては更に機械加工が必要になる。
　これに対し、本実施形態のように、パターンブロック２０を周方向細溝形成骨１８部分で分割すると、溶接固定が必要な溝形成骨の接合部は周方向細溝形成骨１８部分のみであるため、単に周方向細溝形成骨１８同士を溶接固定すれば足り、したがって、溶接後の摺り合わせ作業が容易に行える。

　図５に示すように、パターンブロック２０を固定ボルト１５でセクター１０に固定した後、セクター１０とパターンブロック２０の接合線に沿ってベアの発生を防止するために設けた空気溝（ベントグルーブ）を人手によりタガネで打ってかしめ、或いは溶接で隙間を埋め、仕上げ加工を行ってセクター１０が完成する。また、このセクター１０を円環状に配置してセクター金型が構成される。

　なお、埋め込み溝のない従来構造では、既に述べたように、パターンブロック２０の取り付けにおいて、前記パターンブロック２０をセクター１０に仮止めし、予めパターンブロック２０の取付目標位置に入れておいた罫書き線をガイドとして微修正を行いながら固定している。しかし、このような固定法では、パターンブロック２０はセクター面１０ａに乗っているだけであり、パターンブロック２０はセクター面１０ａにより補強されることがなく剛性が低い。そのためタイヤ製造時（加硫時）の脱型に対する強度確保のため、パターンブロック２０をその外形に沿ってセクター面１０ａに溶接固定せざるを得なかった。

　これに対し、本実施形態によれば、パターンブロック２０を埋め込み溝１２に嵌め込むだけで、正しい位置決めが可能であると共にその剛性を増すことができる。とくに、パターンブロック２０の冶具３０への固定は、固定ボルト１５により行うことができ、溶接で固定した場合に比して、パターンブロック２０の固定後の仕上げ加工が簡易である。
　セクター１０へのパターンブロック２０の固定に際しては、既に述べたようにパターンブロック２０のセクター面１０ａの形状に合わせて機械加工された裏胴面２０ａは、パターン彫刻加工中に歪みや反りが発生することなく機械加工精度が維持されるため、従来のようにパターンブロック２０の裏胴面２０ａの摺り合わせ加工を行う必要がない。

　なお、パターンブロック２０の構成材料は、セクター１０と同じ材料でもよいが、セクター１０の構成材料よりも熱膨張の大きな材料を選定すれば、加硫中の熱膨張差を利用して、つまり熱膨張による嵌め合いによって、セクター１０側の埋め込み溝１２とパターンブロック２０の裏胴面２０ａの埋め込み溝用凸部２２ａとの間の隙間が小さくなり、パターンブロック２０の固定強度を増すことができる。

　以上、本実施形態のセクター金型、セクター金型の製造方法及びセクター金型製造用冶具について説明したが、本実施形態によれば以下に示すような効果が得られる。
（１）セクター１０へブロックを取り付ける際、セクター１０の埋め込み溝１２及び位置決めピン２４と、パターンブロック２０の裏胴面２０ａの埋め込み溝用凸部２２ａ及び位置決めピン２４を単に嵌合させることで、従来のパターンブロックに比べ位置決め精度が向上し、同時に固定強度を向上させることができる。
　また、溶接作業を最小限に抑えることができるため、溶接による歪みや反り返りを抑制することができ、パターンブロック２０のセクター１０への固定作業を容易に行うことができる。

（２）セクター１０へパターンブロック２０を取り付ける際に、埋め込み溝１２及び埋め込み溝用凸部２２ａを取付ガイドとすることで、位置決めが容易である。
（３）パターンブロック２０の裏胴面２０ａとセクター１０のセクター面１０ａとの摺り合わせを実施することなく、両者を取り付けることができる。また、セクター１０とパターンブロック２０の接合部には隙間がなく良好な金型形状及び製品面を得ることができる。

（４）パターンブロック２０のラグ溝形成骨２１に周方向細溝形成骨１８がつながっている場合は、周方向細溝形成骨１８の部分でパターンブロック２０を分割し、周方向細溝形成骨１８を溶接固定することで周方向細溝形成骨１８の強度を補えるほか、溶接後の摺り合わせ作業が容易に行える。
（５）従来のようにパターン彫刻時に冶具へ溶接固定するのをやめて、背面（裏胴面）からのボルト固定のみに変更すると共に、位置決めピン２４を設けたことにより、パターンブロック２０の冶具３０への固定性、位置決め精度を向上させることができる。

（６）冶具３０側に埋め込み溝３２、パターンブロック２０の裏胴面２０ａにそれに対応した埋め込み溝用凸部２２ａを設けたため、パターンブロック２０の固定性、位置決め精度が向上したほか、ビビリや溶接歪みによる反り返りがなく加工不良が抑制できる。なお、冶具３０に細溝形成骨２２の埋め込み溝３２を設けるだけでも良好な加工仕上がり面を得ることができる。
（７）セクター１０とパターンブロック２０を別工程で製作するため、工程のクリティカルパス（直列な工程）を解消でき、工程設計の自由度が増し、工期を短縮することができる。

　１０・・・セクター、１０ａ・・・セクター面、１２・・・埋め込み溝、１４・・・位置決めピン用穴、１５・・・固定ボルト、１６・・・ボルト挿通穴、１８・・・周方向細溝形成骨、２０・・・パターンブロック、２０ａ・・・裏胴面、２１・・・ラグ溝形成骨、２２・・・細溝形成骨、２２ａ・・・埋め込み溝用凸部、２４・・・位置決めピン、２６・・・ボルト穴、３０・・・冶具、３２・・・埋め込み溝、３４・・・位置決めピン用穴、３６・・・ボルト挿通穴。

Claims

　パターンブロックをセクターに取り付けて構成するセクター金型であって、
　埋め込み溝及び位置決めピン用穴を設けた前記セクターと、
　裏胴面に、前記埋め込み溝及び位置決めピン用穴に対応して、それぞれ埋め込み溝用凸部及び位置決めピンを設けた前記パターンブロックと、
　を備えたセクター金型。
　請求項１に記載されたセクター金型において、
　前記セクターは固定ボルトが挿通するボルト挿通穴を有し、前記パターンブロックには固定ボルトが係止するボルト穴を有する、セクター金型。
　請求項１又は２に記載されたセクター金型において、
　前記パターンブロックの材料を前記セクターの材料よりも熱膨張の大きな材料で構成したセクター金型。
　請求項１ないし３のいずれかに記載されたセクター金型において、
　前記パターンブロックはラグ溝形成骨と前記ラグ溝形成骨に繋がった周方向細溝形成骨を有し、前記パターンブロックは前記周方向細溝形成骨の部分で分割されているセクター金型。
　請求項１ないし４のいずれかに記載されたセクター金型におけるパターンブロックの加工用冶具において、
　前記パターンブロックの埋め込み溝用凸部及び位置決めピンに対応した埋め込み溝及び位置決めピン用穴を備えた、パターンブロックの加工用冶具。
　請求項５に記載されたパターンブロックの加工用冶具において、
　固定ボルトが挿通するボルト挿通穴を有し、前記パターンブロックには前記固定ボルトが係止するボルト穴を有する、パターンブロックの加工用冶具。
　パターンブロックをセクターに取り付けたセクター金型の製造方法であって、
　セクターに埋め込み溝及び位置決めピン用穴を設ける工程と、
　パターンブロックの裏胴面に、前記埋め込み溝及び位置決めピン用穴に対応して埋め込み溝用凸部及び位置決めピンを設ける工程と、
　前記セクターの前記埋め込み溝及び位置決めピン用穴に、前記パターンブロックの裏胴面の前記埋め込み溝用凸部及び位置決めピンを嵌合して前記セクターにパターンブロックを取り付ける工程と、
　を有するセクター金型の製造方法。
　請求項７に記載されたセクター金型の製造方法において、
　パターンブロックの加工用冶具にパターンブロックの埋め込み溝用凸部及び位置決めピンに対応した埋め込み溝及び位置決めピン用穴を設ける工程と、
　前記加工用冶具の埋め込み溝及び位置決めピン用穴に、前記パターンブロックの前記埋め込み溝用凸部及び位置決めピンを嵌合してパターンブロックを前記加工用冶具に取り付ける工程と、
　取り付けた前記パターンブロックにパターン彫刻加工を施す工程と、
　を有するセクター金型の製造方法。