JP3964420B2 - タイヤ加硫装置における金型自動クランプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、生タイヤ（グリーンタイヤ）を加硫成型するためのタイヤ加硫装置において、上側ベース部材の下面に金型を締結するために使用される金型自動クランプ装置に関する。

タイヤ加硫装置において、ベース部材に対する金型の締結作業は、生産性を向上させる上で迅速に行うことが要求され、そこで、取り付け及び取り外しに時間がかかるボルト固定ではなく、自動クランプ装置が用いられるようになった。
このような自動クランプ装置では、係止部を被係止部に対して係合又は解除させる係合機構と、係止部を被係止部に対するロック側位置とアンロック側位置とに位置決めさせるロック機構が設けられる（特許文献１参照：従来技術１）。

しかしながら、従来技術１のように、係合機構とロック機構とで別々の駆動手段を用いると、それだけコスト高になるし、構造が複雑になる。
これに対処して、係合機構とロック機構とを共通の駆動手段で作動させることができるようにした自動クランプ装置が提案されている（特許文献２参照：従来技術２）。

この従来技術２では、係止部を被係止部に対して係合又は解除させる係合機構と、前記係止部の解除状態で係止部をロック側位置とアンロック側位置とに位置決めさせるロック機構とを共通の駆動手段で作動させるため、係合機構とロック機構とにそれぞれ別々の駆動手段を用いる従来技術に比べてコストを低減できるし、構造を簡単にすることができる。

しかしながら、従来技術２の自動クランプ装置を、上側ベース部材の下面に金型を締結させるための金型締結用として用いると、操業上のミス等により自動クランプ装置が破損した場合、金型の重量がそのままクランプロッドに加わることになるため、クランプロッドが抜け落ちて金型が落下し、重大な事故につながることがある。
特公平５−６２０４６号公報 特開２００１−１２１５４１号公報

本発明では、操業上のミス等により自動クランプ装置が破損して、金型の重量がそのままクランプロッドに加わった場合でも、クランプロッドの抜け落ちを受け止めて、金型の落下といった事故を防止させ、不測の事態でも安全性を確保できるようにしたタイヤ加硫装置における金型自動クランプ装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明のタイヤ加硫装置における自動クランプ装置は、
上側ベース部材の下面に金型を締結するための金型自動クランプ装置であって、
下端に係止部が形成されたクランプロッドを上側ベース部材に立設させたシリンダ筒の内部で軸方向に往復動させることにより、前記係止部を金型に形成した被係止部に対して係合又は解除させる係合機構と、
前記係止部の解除状態でクランプロッドを往復回転させることで係止部をロック側位置とアンロック側位置とに位置決めさせるロック機構を備え、
前記係合機構には、クランプロッドを上向きに付勢して係止部を被係止部に係合させるバネ部材と、このバネ部材の付勢力を受け止めて係止部を被係止部から解除させるスペーサと、このスペーサを付勢力作用位置と付勢力止め位置との間で往復移動させるカムが先端に形成されたカムレバーとが設けられ、
前記ロック機構には、カムレバーの作動に連動してクランプロッドの軸方向に往復移動する筒状カムと、クランプロッドに突設されたガイドピンが摺動可能に嵌合するように前記筒状カムに形成されたカム溝とが設けられ、
このカム溝には、カムレバーの作動によりスペーサが付勢力作用位置から付勢力止め位置に移動して係止部を解除させるまでの間はガイドピンとの係合を解除して筒状カムの移動を逃がす逃げ溝部と、係止部の解除状態で筒状カムの移動に伴ないガイドピンに係合してクランプロッドをロック側位置とアンロック側位置との間で回転させる傾斜係合溝部が形成され、
かつ前記クランプロッドの外周に突出部が形成され、
この突出部を受け止めることにより、シリンダ筒からのクランプロッドの抜け落ちを防止させるための段差部が、前記突出部よりも下方においてシリンダ筒の内周面に形成されている構成とした。

この金型自動クランプ装置では、ロック側位置でクランプロッドがバネ部材により付勢されることにより、係止部が被係止部に対して係合し、その係合状態で被係止部がクランプされる。
この係合状態でカムレバーを作動させると、先端のカムによってスペーサが付勢力作用位置から付勢力止め位置に移動して、バネ部材の付勢力を受け止め、バネ部材からクランプロッドに加わる付勢力を遮断すると共に、スペーサによってクランプロッドを押し下げて、係止部による被係止部に対する係合を解除させる。

この場合、前記カムレバーの作動に連動して筒状カムが下方摺動するもので、このとき、前記した係止部が解除するまでの間は、カム溝の逃げ溝部がガイド部材を摺動するため、筒状カムの下方摺動によってクランプロッドが回動することはない。
そして、前記カムレバーの作動により係止部が解除すると、筒状カムの下方摺動に伴ないカム溝の傾斜係合溝部がガイドピンに沿って摺動する。
したがって、この傾斜係合溝部との係合に伴うガイドピンへの回転方向の分力によってクランプロッドがロック側位置からアンロック側位置に回転する。
これにより、アンロック側位置にクランプロッドを保持した状態で金型自動クランプ装置の係止部を被係止部から抜き外すことができる。

尚、金型自動クランプ装置の係止部を被係止部に係合させて、金型を締結させる場合、クランプロッドをアンロック側位置に保持した状態で係止部を被係止部内にセットし、カムレバーを上述とは逆方向に作動させると、これに連動して筒状カムが上方摺動する。
この筒状カムの上方摺動によりカム溝の傾斜係合溝部がガイドピンに沿って摺動し、クランプロッドがアンロック側位置からロック側位置に回転し、引き続き、カムレバーの作動によりスペーサが付勢力受位置から付勢力作用位置に移動する。これによりバネ部材の付勢力がクランプロッドに加わり、係止部を被係止部に対して係合することができる。

本発明の自動クランプ装置にあっては、カムレバーによるテコの作用で係止部を解除させるため、低出力の軽い駆動力、例えば、エアシリンダを駆動手段として用いることができる。
又、クランプロッドをロック側位置とアンロック側位置との間で回動させる動作を、係止部の解除状態で行わせるようにしたため、その駆動力を軽減させることができる。

また、その回動動作をカムレバーの作動に連動させたので、１つの駆動手段を係合機構とロック機構との共通の駆動手段として用いることができる。
したがって、係合機構とロック機構とにそれぞれ別々の駆動手段を用いる場合に比べてコストを低減きるし、構造を簡単にすることができる。

そして、特に本発明では、クランプロッドの外周に形成した突出部を、シリンダ筒の内周面に形成した段差部により受け止めて、クランプロッドの抜け落ちを防止させるように構成しているため、操業上のミス等により自動クランプ装置が破損して、金型の重量がそのままクランプロッドに加わった場合でも、クランプロッドの抜け落ちを受け止めて、金型の落下といった事故を防止させ、不測の事態でも安全性を確保することができる。

図１は本発明の実施例であって、タイヤ加硫装置における金型自動クランプ装置の全体断面図、図２及び図３はこの金型自動クランプ装置の作動状態を示す断面図、図４は金型自動クランプ装置に設けた係止部のロック側位置とアンロック側位置を示す平面図、図５は金型自動クランプ装置に設けた筒状カムの作動状態を示す展開図である。

図において、１は上側ベース部材で、ボルスタープレート１０の下面に断熱板１１を介してプラテン１２が設けられ、前記ボルスタープレート１０の上面に金型自動クランプ装置Ａが固定され、この金型自動クランプ装置Ａによってプラテン１２の下面に金型２を締結するようになっている。

前記金型自動クランプ装置Ａは、クランプロッド３の下端に形成した係止部３０を、金型２の上面に形成した被係止部２０に着脱可能に係合させるようにしたもので、クランプロッド３を上下方向に往復動させることにより、係止部３０を被係止部２０に対して係合（図１の状態）又は解除（図２の状態）させる係合機構と、前記係止部３０の解除状態でクランプロッド３を往復回転させることにより、係止部３０を被係止部２０に対するロック側位置（図４−イの位置）とアンロック側位置（図４−ロの位置）とに位置決めさせるロック機構を備えている。

なお、前記金型自動クランプ装置Ａは、ボルスタープレート１０の上面にシリンダ筒４０を締結ボルト５０によって立設させることで上側ベース部材１（ボルスタープレート１０）に固定されている。
そして、前記シリンダ筒４０の下側部が上側ベース部材１に形成した貫通穴１３に挿入され、このシリンダ筒４０の下端から延出したクランプロッド３の下端が上側ベース部材１（プラテン１２）の下面から突出して、その下端に係止部３０が形成されている。

前記係合機構には、クランプロッド３を上方に付勢して係止部３０を被係止部２０に係合させる積層皿バネ４１と、この積層皿バネ４１の付勢力を受け止めて係止部３０を被係止部２０から解除させるスペーサ４２と、このスペーサ４２を付勢力作用位置（図１の位置）から付勢力止め位置（図２の位置）との間で上下往復移動させるためのカム４３が先端に形成されたカムレバー４４とが設けられている。

前記シリンダ筒４０の内部には前記スペーサ４２が上下方向に摺動可能に嵌合され、このスペーサ４２内にクランプロッド３の上端に形成した大径部３１が摺動可能に嵌合され、係止部３０が被係止部２０に係合した係合状態では、大径部３１の下面がブッシュ４５を介して積層皿バネ４１の上端に当接して、積層皿バネ４１の上向き付勢力をクランプロッド３に作用させている。
一方、係止部３０が被係止部２０から離反した解除状態では、スペーサ４２の下端がブッシュ４５を介して積層皿バネ４１の上端に当接して押し下げ、積層皿バネ４１の上向き付勢力がクランプロッド３に作用しないようにしている。

又、前記カムレバー４４は、その基端部がシリンダ筒４０に軸４６で軸支されると共に、その軸心からの半径を次第に変化させたカム４３がクランプロッド３の上端にカムフォロア４７を介して当接するようになっている。
又、カムレバー４４の先端にはシリンダ筒４０に取り付けた駆動手段としてのエアシリンダ４８が連結されている。

又、前記クランプロッド３の外周には環状突出部としてのピストン部６０が形成され、このピストン部６０の上側に形成したシリンダ室６１に空気圧を作用させることで、クランプロッド３に不測に上向き外力が作用した場合に、この空気圧で上向き外力を吸収し、緩衝させるようになっている。
このピストン部６０に対する下向き付勢力は、前記積層皿バネ４１による上向き付勢力よりも小さく設定されている。

前記シリンダ室６１の下側は、前記ピストン部６０の下向移動を受け止める環状段差部６２に形成され、この環状段差部６２により環状突出部としてのピストン部６０を受け止めることにより、シリンダ筒４０からクランプロッド３が抜け落ちるのを防止させるように形成されている。

従って、係合状態（図１の状態）でエアシリンダ４８を退入させると、カムレバー４４が下向きに回動し、カム４３によってスペーサ４２が付勢力作用位置から付勢力止め位置に下向きに押し下げられるため、このスペーサ４２によってクランプロッド３に加わる積層皿バネ４１の付勢力が受け止められ、係止部３０を被係止部２０から解除させることができる。
同時に、この解除状態（図２の状態）では、スペーサ４２によってクランプロッド３が押し下げられている。

前記ロック機構には、カムレバー４４の作動に連動してクランプロッド３の軸方向に往復移動する筒状カム７０が設けられ、この筒状カム７０に、クランプロッド３に突設されたガイドピン７１が摺動可能に嵌合するカム溝７２が形成されている。

この場合、筒状カム７０はシリンダ筒４０の外周に上下方向に摺動可能に嵌合され、その上端が前記駆動手段としてのエアシリンダ４８にブラケット７３を介して連結されている。
又、筒状カム７０に形成されたカム溝７２には、図５に示すように、カムレバー４４の作動によりスペーサ４２が付勢力作用位置から付勢力受位置に移動して係止部３０を解除させるまでの間はガイドピン７１との係合を解除して筒状カム７０の移動を逃がす逃げ溝部７４と、係止部３０の解除状態で筒状カム７０の移動に伴ないガイドピン７１に係合してクランプロッド３をロック側位置からアンロック側位置に９０度回転させる傾斜係合溝部７５が形成されている。
尚、スペーサ４２にはガイドピン７１の回動を逃がす横長穴７６が形成され、又、シリンダ筒４０にはクランプロッド３の上下動に伴うガイドピン７１の上下動を逃がす縦長穴７７が形成されている。又、筒状カム７０にはカムレバー４４との干渉を防止する縦逃溝７８が形成されている。
又、前記クランプロッド３がロック側位置とアンロック側位置との間で確実に９０度回転したかを確認するために、位置センサ８０が設けられている。

この自動クランプ装置Ａでは、図１に示すように、クランプロッド３がロック側位置で積層皿バネ４１により上向きに付勢されることにより、係止部３０が被係止部２０に対して係合し、その係合状態で金型２が上側ベース部材１の下面に締結される。

この係合状態でカムレバー４４をエアシリンダ４８により下向きに作動させると、図２に示すように、基端のカム４３によってスペーサ４２が付勢力作用位置から付勢力止め位置に下向きに摺動し、積層皿バネ４１の付勢力を受け止める。これにより積層皿バネ４１からクランプロッド３に加わる付勢力が遮断されるため、係止部３０による被係止部２０に対する係合が解除される。
同時に、スペーサ４２によってクランプロッド３が押し下げられる。

又、エアシリンダ４８によるカムレバー４４の作動に連動して筒状カム７０が下向きに摺動するもので、このとき、係止部３０が解除するまでの間は、カム溝７２の逃げ溝部７４内をガイドピン７１が摺動するため、筒状カム７０の摺動によってクランプロッド３が回動することはない。
そして、前記カムレバー４４の作動により係止部３０が解除すると、筒状カム７０の摺動に伴ないカム溝７２の傾斜係合溝部７５がガイドピン７１に沿って摺動する。
したがって、この傾斜係合溝部７５との係合に伴うガイドピン７１への回転方向の分力によってクランプロッド３が、図４に示すように、ロック側位置（図４−イ）からアンロック側位置（図４−ロ）に９０度回転する。
これにより、アンロック側位置にクランプロッド３を保持した状態で係止部３０を被係止部２０から抜き外すことができる。

尚、金型２を自動クランプ装置Ａで上側ベース部材１に固定する場合は、クランプロッド３をアンロック側位置に保持した状態で金型２を上側ベース部材１の下面にセットし、エアシリンダ４８によりカムレバー４４を上述とは逆の上向きに作動させると、これに連動して筒状カム７０が上向きに摺動する。この筒状カム７０の摺動によりカム溝７２の傾斜係合溝部７５がガイドピン７１に沿って摺動し、クランプロッド３がアンロック側位置からロック側位置に回転し、引き続き、カムレバー４４の作動によりスペーサ４２が付勢力止め位置から付勢力作用位置に上向きに摺動する。
これにより積層皿バネ４１の付勢力がクランプロッド３に加わり、係止部３０を被係止部２０に対して係合することができる。

上述のように、基端にカム４３を設けたカムレバー４４の作動によって積層皿バネ４１の付勢力を受け止めるため、このカムレバー４４によるテコの作用で係止部３０を低出力の軽い駆動力、即ちエアシリンダ４８で解除させることができる。

又、筒状カム７０の往復移動によるカム溝７２とガイドピン７１との摺動によりクランプロッド３がアンロック側位置とロック側位置との間で回転するもので、この動作を係止部３０の解除状態で行わせるようにしたため、その駆動力を軽減させることができる。
併せて、筒状カム７０の作動をカムレバー４４の作動に連動させたので、カムレバー４４の駆動手段であるエアシリンダ４８を筒状カム７０の駆動手段として兼用でき、１つのエアシリンダ４８をカムレバー４４と筒状カム７０との共通の駆動手段として用いることができる。

又、操業上のミス等により自動クランプ装置Ａが破損して、金型２の重量がそのままクランプロッド３に加わった場合でも、クランプロッド３の外周に形成した環状突出部としてのピストン部６０を、シリンダ筒４０の内周面に形成した環状段差部６２が受け止めるため、クランプロッド３の抜け落ちを防止して、金型２の落下といった事故を防止させ、不測の事態でも安全性を確保することができる。

なお、本実施例では、シリンダ室６１の空気圧を作用させるピストン部６０を、クランプロッド３の抜け落ち防止用の環状突出部として兼用させているが、ピストン部６０とは別の突出部をクランプロッド３に形成して、その突出部を受け止める段差部をシリンダ筒４０の内周面に形成してもよい。

又、本発明において、駆動手段としては、エアシリンダ以外に、油圧や電気を用いた直動アクチュエータを用いることができるし、手動でカムレバー及び板カムを作動させるようにしてもよい。

本発明の実施例であって、タイヤ加硫装置における金型自動クランプ装置の全体断面図である。 この金型自動クランプ装置の作動状態を示す全体断面図である。 この金型自動クランプ装置の作動状態を示す全体断面図である。 この金型自動クランプ装置に設けた係止部のロック側位置とアンロック側位置を示す平面図である。 この金型自動クランプ装置に設けた筒状カムの作動状態を示す展開図である。

符号の説明

１ 上側ベース部材
１０ ボルスタープレート
１１ 断熱板
１２ プラテン
１３ 貫通穴
２ 金型
２０ 被係止部
３ クランプロッド
３０ 係止部
３１ 大径部
４０ シリンダ筒
４１ 積層皿バネ
４２ スペーサ
４３ カム
４４ カムレバー
４５ ブッシュ
４６ 軸
４７ カムフォロア
４８ エアシリンダ
５０ 締結ボルト
６０ ピストン部（環状突出部）
６１ シリンダ室
６２ 環状段差部
７０ 筒状カム
７１ ガイドピン
７２ カム溝
７３ ブラケット
７４ 逃げ溝部
７５ 傾斜係合溝部
７６ 横長穴
７７ 縦長穴
７８ 縦逃溝
Ａ 金型自動クランプ装置

Claims (1)

1. 上側ベース部材の下面に金型を締結するための金型自動クランプ装置であって、
   下端に係止部が形成されたクランプロッドを上側ベース部材に立設させたシリンダ筒の内部で軸方向に往復動させることにより、前記係止部を金型に形成した被係止部に対して係合又は解除させる係合機構と、
   前記係止部の解除状態でクランプロッドを往復回転させることで係止部をロック側位置とアンロック側位置とに位置決めさせるロック機構を備え、
   前記係合機構には、クランプロッドを上向きに付勢して係止部を被係止部に係合させるバネ部材と、このバネ部材の付勢力を受け止めて係止部を被係止部から解除させるスペーサと、このスペーサを付勢力作用位置と付勢力止め位置との間で往復移動させるカムが先端に形成されたカムレバーとが設けられ、
   前記ロック機構には、カムレバーの作動に連動してクランプロッドの軸方向に往復移動する筒状カムと、クランプロッドに突設されたガイドピンが摺動可能に嵌合するように前記筒状カムに形成されたカム溝とが設けられ、
   このカム溝には、カムレバーの作動によりスペーサが付勢力作用位置から付勢力止め位置に移動して係止部を解除させるまでの間はガイドピンとの係合を解除して筒状カムの移動を逃がす逃げ溝部と、係止部の解除状態で筒状カムの移動に伴ないガイドピンに係合してクランプロッドをロック側位置とアンロック側位置との間で回転させる傾斜係合溝部が形成され、
   かつ前記クランプロッドの外周に突出部が形成され、
   この突出部を受け止めることにより、シリンダ筒からのクランプロッドの抜け落ちを防止させるための段差部が、前記突出部よりも下方においてシリンダ筒の内周面に形成されていることを特徴としたタイヤ加硫装置における金型自動クランプ装置。

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