JP6592342B2 - タイヤ加硫機のゴム噛み判定方法、装置、及びプログラム - Google Patents

Description

本開示は、タイヤ加硫機のゴム噛み判定方法、装置、及びプログラムに関する。

空気入りタイヤを加硫成形する加硫機は、タイヤ軸方向両側に配置されサイドウォールを成形する一対のサイドモールドと、環状に配置される複数のセクタを含みトレッドを成形するトレッドモールドと、生タイヤに内圧を加えるブラダと、を有する。まず、ブラダを膨らませ且つ一対のサイドモールドを閉めて、ブラダと一対のサイドモールドで生タイヤを保持し、その次に、トレッドモールドを閉めて、タイヤの加硫が開始される。サイドモールドに対してトレッドモールドが閉じるときに、両者の接触面間にゴムが挟まれ、成形不良が生じる場合がある。このようなゴム噛みの問題については、特許文献１に記載されている。

なお、ゴム噛みを予測する技術ではないが、特許文献２には、加硫機モデル及び生タイヤモデルを用いて、加硫時によるタイヤの変形をシミュレーションし、タイヤの変形状態、各部材の歪みや応力を算出することが開示されている。

特開２００７−２１０２４８号公報 特開２００３−２２５９５２号公報

ところで、タイヤ加硫機の設計において、実物を製作してタイヤ加硫を行い、トレッドモールドとサイドモールドの間にゴム噛みが発生するかを評価することが挙げられる。しかし、この評価方法では、コスト及び時間を要するために、コンピュータを用いたシミュレーションにより評価することが好ましいと考えられる。

しかしながら、コンピュータシミュレーションを用いてゴム噛みが発生するか否かを予測する技術について、従来技術として文献に開示されていないようである。

本開示は、このような課題に着目してなされたものであって、その目的は、コンピュータシミュレーションによりタイヤ加硫機のゴム噛みを判定する方法、装置及びプログラムを提供することである。

本開示は、上記目的を達成するために、次のような手段を講じている。

すなわち、本開示のタイヤ加硫機のゴム噛み判定方法は、
トレッドモールドとの接触面およびサイドウォール成形面を有する一対のサイドモールドと、生タイヤに内圧を加えるブラダと、を備える加硫機モデルと生タイヤモデルとを設定するステップと、
前記一対のサイドモールドが開いている初期状態から、前記ブラダを膨らませ且つ前記一対のサイドモールドを閉めて、前記ブラダと前記一対のサイドモールドで生タイヤを保持するサイド閉状態までの加硫条件を設定するステップと、
前記加硫機モデル及び前記加硫条件に基づき、前記初期状態から前記サイド閉状態までの生タイヤの変形をシミュレーションするステップと、
前記サイド閉状態において、前記接触面同士を結ぶ仮想直線上の生タイヤの位置を特定するステップと、
前記サイドウォール成形面のトレッドモールド側の最小径部位よりもタイヤ幅方向外側に生タイヤがある場合には、ゴム噛みが発生する状態であると判定し、前記最小径部位よりもタイヤ幅方向外側に生タイヤがない場合には、ゴム噛みが発生しない状態であると判定するステップと、
を含む。

本開示のタイヤ加硫機のゴム噛み判定装置は、
トレッドモールドとの接触面およびサイドウォール成形面を有する一対のサイドモールドと、生タイヤに内圧を加えるブラダと、を備える加硫機モデルと生タイヤモデルとを設定するモデル設定部と、
前記一対のサイドモールドが開いている初期状態から、前記ブラダを膨らませ且つ前記一対のサイドモールドを閉めて、前記ブラダと前記一対のサイドモールドで生タイヤを保持し、トレッドモールドを閉める前のサイド閉状態までの加硫条件を設定する加硫条件設定部と、
前記加硫機モデル及び前記加硫条件に基づき、前記初期状態から前記サイド閉状態までの生タイヤの変形をシミュレーションするシミュレーション実行部と、
前記サイド閉状態において、前記接触面同士を結ぶ仮想直線上の生タイヤの位置を特定する位置特定部と、
前記サイドウォール成形面のトレッドモールド側の最小径部位よりもタイヤ幅方向外側に生タイヤがある場合には、ゴム噛みが発生する状態であると判定し、前記最小径部位よりもタイヤ幅方向外側に生タイヤがない場合には、ゴム噛みが発生しない状態であると判定する判定部と、
を備える。

このように、サイドモールドの最小径部位よりもタイヤ幅方向外側に生タイヤがはみ出ている場合には、ゴム噛みが発生する状態であるという新たな知見及び判定基準に基づき、ゴム噛みの有無を判定するので、新たな経験則に基づき精度良く判定可能となる。それでいて、トレッドモールドを閉めるシミュレーションを行わないので、複雑な計算及び条件設定が不要となり、容易に判定することができる。

本開示に係る判定装置を示すブロック図。 タイヤ加硫機の加硫動作を模式的に示すタイヤ子午線断面図。 タイヤ加硫機の加硫動作を模式的に示すタイヤ子午線断面図。 タイヤ加硫機の加硫動作を模式的に示すタイヤ子午線断面図。 タイヤ加硫機の加硫動作を模式的に示すタイヤ子午線断面図。 ゴム噛みが発生しない状態のシミュレーション結果を示す図。 ゴム噛みが発生する状態のシミュレーション結果を示す図。 本開示に係る判定装置が実行するゴム噛み判定処理ルーチンを示すフローチャート。

以下、本開示の一実施形態を、図面を参照して説明する。

［判定装置］
判定装置１は、タイヤ加硫機の動作による生タイヤの動きをシミュレーションし、ゴム噛みが発生するかを判定する。

具体的に、装置１は、図１に示すように、モデル設定部１０と、加硫条件設定部１１と、シミュレーション実行部１２と、位置特定部１３と、判定部１４と、を有する。これら各部１０〜１４は、ＣＰＵ、メモリ、各種インターフェイス等を備えたパソコン等の情報処理装置においてＣＰＵが予め記憶されている図示しない処理ルーチンを実行することによりソフトウェア及びハードウェアが協働して実現される。

図１に示すモデル設定部１０は、キーボードやマウス等の既知の操作部を介してユーザからの操作を受け付け、解析対象となる加硫機モデルＭ１、生タイヤ有限要素モデルＭ２を設定し、これらの設定値をメモリに記憶する。

図２Ａに示すように、生タイヤモデルＭ２及び加硫機モデルＭ１は、タイヤ軸回りに回転対称な軸対象モデルであり、タイヤ子午線断面にて定義されている。生タイヤモデルＭ２は、カーカスプライ、ビードコア、ビードフィラー、サイドウォールゴム及びトレッドゴム等のタイヤ構成部材で成形されており、変形解析をするために有限要素モデルが設定されている。加硫機モデルＭ１は、想像線で示すトレッドモールド２との接触面３ａおよびサイドウォール成形面３ｂを有する一対のサイドモールド３，３と、生タイヤＭ２に内圧を加えるブラダ４と、を備える。図中では、ブラダ４によるタイヤ保持のためにクランプリング５が定義される。ブラダ４は変形させるために有限要素モデルで構成されている。他の部品すなわちサイドモールド３、クランプリング５は形状のみでありメッシュを有さない剛体モデルである。トレッドモールド２（セクタモールドとも呼ばれる）は、本解析で使用しないために定義しなくてもよいが、定義されていてもよい。

図１に示す加硫条件設定部１１は、操作部を介してユーザからの操作を受け付け、加硫シミュレーションで利用する加硫条件の設定を実行し、これらの設定値をメモリに記憶する。加硫シミュレーションは、初期状態からサイド閉状態までを模擬する。初期状態は、図２Ａに示すように、一対のサイドモールド３，３が開いている状態である。加硫動作が開始すると、図２Ｂ〜図２Ｄに示すように、ブラダ４が膨らみ且つ一対のサイドモールド３，３が閉められ、サイド閉状態になる。サイド閉状態は、図２Ｄに示すように、ブラダ４と一対のサイドモールド３，３で生タイヤＭ２を保持する状態であり、トレッドモールド２を閉める前の状態である。設定する加硫条件としては、図１に示すように、加硫機Ｍ１を構成する部品及び生タイヤＭ２の初期位置、加硫機Ｍ１の部品（３、５）の動作時の位置を時点毎に示す時系列データ、ブラダ４の内圧を時点毎に示す時系列データが挙げられる。

図１に示すシミュレーション実行部１２は、モデル設定部１０及び加硫条件設定部１１によって設定された加硫機モデルＭ１及び加硫条件に基づき、初期状態（図２Ａ参照）からサイド閉状態（図２Ｄ参照）までの生タイヤＭ２の変形をシミュレーションする。この解析は、公知なので詳細な説明を省略するが、要旨としては、サイドモールド３及びブラダ４によって生タイヤＭ２に加えられる圧力と、生タイヤＭ２に設定されている物性値を用いて、運動方程式を演算し、生タイヤＭ２の変形を模擬するものである。

図１に示す位置特定部１３は、図２Ｄ、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、サイドモールド３の接触面３ａ同士を結ぶ仮想直線Ｌｉ上の生タイヤＭ２の位置Ｐ２を特定する。特定方法としては、仮想直線Ｌｉにおける生タイヤＭ２の外表面の位置を特定することが挙げられる。

図１に示す判定部１４は、位置特定部１３が特定したタイヤ位置に基づき、ゴミ噛みが発生する状態であるか否かを判定する。具体的には、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、サイドモールド３のサイドウォール成形面３ｂのトレッドモールド側の最小径部位Ｐ１を特定しておく。最小径部位Ｐ１は、一対のサイドモールド３の形状データにより算出可能である。判定部１４は、図３Ｂに示すように、仮想直線Ｌｉ上にある生タイヤＭ２が最小径部位Ｐ１よりもタイヤ幅方向外側ＷＤ１にある場合には、ゴム噛みが発生する状態であると判定する。一方、判定部１４は、図３Ａに示すように、仮想直線Ｌｉ上にある生タイヤＭ２が最小径部位Ｐ１よりもタイヤ幅方向外側ＷＤ１にない場合には、ゴム噛みが発生する状態でないと判定する。

図２Ｄに示すように、サイドモールド３，３により生タイヤＭ２を保持した際に、生タイヤＭ２がタイヤ幅方向ＷＤのいずれか一方にオフセットする場合があるので、上記判定は、一対のサイドモールド３，３の両方で行うことが判定精度を上げるうえで好ましい。勿論、一方のサイドモールド３のみを基準として判定することも可能である。

［判定方法］
上記装置１の動作について図１及び図４を参照しつつ説明する。

まず、ステップＳＴ１において、モデル設定部１０は、キーボードやマウス等の既知の操作部を介してユーザからの操作を受け付け、トレッドモールド２との接触面３ａおよびサイドウォール成形面３ｂを有する一対のサイドモールド３，３と、生タイヤＭ２に内圧を加えるブラダ４と、を備える加硫機モデルＭ１と生タイヤモデルＭ２とを設定する。

次のステップＳＴ２において、加硫条件設定部１１は、一対のサイドモールド３，３が開いている初期状態（図２Ａ参照）から、ブラダ４を膨らませ且つ一対のサイドモールド３，３を閉めて、ブラダ４と一対のサイドモールド３，３で生タイヤＭ２を保持するサイド閉状態（図２Ｄ参照）までの加硫条件を設定する。

次のステップＳＴ３において、シミュレーション実行部１２は、加硫機モデルＭ１及び加硫条件に基づき、初期状態からサイド閉状態までの生タイヤＭ２の変形をシミュレーションする。

次のステップＳＴ４において、位置特定部１３は、サイド閉状態において、接触面３ａ同士を結ぶ仮想直線Ｌｉ上の生タイヤＭ２の位置Ｐ２を特定する。

次のステップＳＴ５において、判定部１４は、サイドウォール成形面３ｂの最小径部位Ｐ１よりもタイヤ幅方向外側ＷＤ１に生タイヤＭ２があるかを判定する。タイヤ幅方向外側ＷＤ１に生タイヤＭ２がある場合には（ＳＴ５：ＹＥＳ）、判定部１４はゴム噛みが発生する状態であると判定する。一方、タイヤ幅方向外側ＷＤ１に生タイヤＭ２がない場合には（ＳＴ５：ＮＯ）、判定部１４はゴム噛みが発生しない状態であると判定する。

ゴム噛みが発生する状態と判定された場合には、サイドモールド３の接触面３ａをタイヤ径方向外側に移動させればよい。このような補正を加硫機モデルＭ１に行う補正部を設け、ゴム噛みが発生しない状態になるまで、上記判定及び補正を繰り返すように構成してもよい。

以上のように、本実施形態のタイヤ加硫機のゴム噛み判定方法は、
トレッドモールド２との接触面３ａおよびサイドウォール成形面３ｂを有する一対のサイドモールド３，３と、生タイヤＭ２に内圧を加えるブラダ４と、を備える加硫機モデルＭ１と生タイヤモデルＭ２とを設定するステップＳＴ２と、
一対のサイドモールド３，３が開いている初期状態から、ブラダ４を膨らませ且つ一対のサイドモールド３，３を閉めて、ブラダ４と一対のサイドモールド３，３で生タイヤＭ２を保持するサイド閉状態までの加硫条件を設定するステップＳＴ２と、
加硫機モデルＭ１及び加硫条件に基づき、初期状態からサイド閉状態までの生タイヤＭ２の変形をシミュレーションするステップＳＴ３と、
サイド閉状態において、接触面３ａ同士を結ぶ仮想直線Ｌｉ上の生タイヤＭ２の位置を特定するステップＳＴ４と、
サイドウォール成形面３ｂのトレッドモールド側の最小径部位Ｐ１よりもタイヤ幅方向外側ＷＤ１に生タイヤＭ２がある場合には、ゴム噛みが発生する状態であると判定し、最小径部位Ｐ１よりもタイヤ幅方向外側ＷＤ１に生タイヤＭ２がない場合には、ゴム噛みが発生しない状態であると判定するステップＳＴ５〜７と、
を含む。

本実施形態のタイヤ加硫機のゴム噛み判定装置は、
トレッドモールド２との接触面３ａおよびサイドウォール成形面３ｂを有する一対のサイドモールド３，３と、生タイヤＭ２に内圧を加えるブラダ４と、を備える加硫機モデルＭ１と生タイヤモデルＭ２とを設定するモデル設定部１０と、
一対のサイドモールド３，３が開いている初期状態から、ブラダ４を膨らませ且つ一対のサイドモールド３，３を閉めて、ブラダ４と一対のサイドモールド３，３で生タイヤＭ２を保持し、トレッドモールド２を閉める前のサイド閉状態までの加硫条件を設定する加硫条件設定部１１と、
加硫機モデルＭ１及び加硫条件に基づき、初期状態からサイド閉状態までの生タイヤＭ２の変形をシミュレーションするシミュレーション実行部１２と、
サイド閉状態において、接触面３ａ同士を結ぶ仮想直線Ｌｉ上の生タイヤＭ２の位置を特定する位置特定部１３と、
サイドウォール成形面３ｂのトレッドモールド側の最小径部位Ｐ１よりもタイヤ幅方向外側ＷＤ１に生タイヤＭ２がある場合には、ゴム噛みが発生する状態であると判定し、最小径部位Ｐ１よりもタイヤ幅方向外側ＷＤ１に生タイヤＭ２がない場合には、ゴム噛みが発生しない状態であると判定する判定部１４と、
を備える。

このように、サイドモールド３の最小径部位Ｐ１よりもタイヤ幅方向外側ＷＤ１に生タイヤがはみ出ている場合には、ゴム噛みが発生する状態であるという新たな知見及び判定基準に基づき、ゴム噛みの有無を判定するので、新たな経験則に基づき精度良く判定可能となる。それでいて、トレッドモールド２を閉めるシミュレーションを行わないので、複雑な計算及び条件設定が不要となり、容易に判定することができる。

本実施形態の方法において、一対のサイドモールド３，３の少なくとも１つについて、最小径部位Ｐ１よりもタイヤ幅方向外側ＷＤ１に生タイヤＭ２がある場合には、ゴム噛みが発生する状態であると判定し、一対のサイドモールド３，３の両方について、最小径部位Ｐ１よりもタイヤ幅方向外側ＷＤ１に生タイヤＭ２がない場合には、ゴム噛みが発生しない状態であると判定するステップＳＴ５〜７を含む。
本実施形態の装置において、判定部１４は、一対のサイドモールド３，３の少なくとも１つについて、最小径部位Ｐ１よりもタイヤ幅方向外側ＷＤ１に生タイヤＭ２がある場合には、ゴム噛みが発生する状態であると判定し、一対のサイドモールド３，３の両方について、最小径部位Ｐ１よりもタイヤ幅方向外側ＷＤ１に生タイヤＭ２がない場合には、ゴム噛みが発生しない状態であると判定する。

この構成によれば、サイドモールド３，３で生タイヤＭ２を保持したときに、生タイヤＭ２がタイヤ幅方向ＷＤのいずれかにオフセットした場合でも、ゴム噛みを精度良く判定可能となる。

本実施形態のプログラムは、上記方法を構成する各ステップをコンピュータに実行させる。
これらプログラムを実行することによっても、上記方法の奏する作用効果を得ることが可能となる。言い換えると、上記方法を使用しているとも言える。

以上、本開示の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、図１に示す各部１０〜１４は、所定プログラムをコンピュータのＣＰＵで実行することで実現しているが、各部を専用メモリや専用回路で構成してもよい。

本実施形態では、セクタを用いた金型であるが、２ピースモールドでもよい。

上記の各実施形態で採用している構造を他の任意の実施形態に採用することは可能である。各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１…装置
１０…モデル設定部
１１…加硫条件設定部
１２…シミュレーション実行部
１３…位置特定部
１４…判定部
２…トレッドモールド
３…サイドモールド
３ａ…接触面
３ｂ…サイドウォール成形面
４…ブラダ
Ｍ１…加硫機モデル
Ｍ２…生タイヤモデル
Ｌｉ…仮想直線
Ｐ１…サイドモールドの最小径部位
Ｐ２…生タイヤの位置

Claims (5)

1. トレッドモールドとの接触面およびサイドウォール成形面を有する一対のサイドモールドと、生タイヤに内圧を加えるブラダと、を備える加硫機モデルと生タイヤモデルとを設定するステップと、
   前記一対のサイドモールドが開いている初期状態から、前記ブラダを膨らませ且つ前記一対のサイドモールドを閉めて、前記ブラダと前記一対のサイドモールドで生タイヤを保持するサイド閉状態までの加硫条件を設定するステップと、
   前記加硫機モデル及び前記加硫条件に基づき、前記初期状態から前記サイド閉状態までの生タイヤの変形をシミュレーションするステップと、
   前記サイド閉状態において、前記接触面同士を結ぶ仮想直線上の生タイヤの位置を特定するステップと、
   前記サイドウォール成形面のトレッドモールド側の最小径部位よりもタイヤ幅方向外側に生タイヤがある場合には、ゴム噛みが発生する状態であると判定し、前記最小径部位よりもタイヤ幅方向外側に生タイヤがない場合には、ゴム噛みが発生しない状態であると判定するステップと、
   を含む、タイヤ加硫機のゴム噛み判定方法。
2. 前記一対のサイドモールドの少なくとも１つについて、前記最小径部位よりもタイヤ幅方向外側に生タイヤがある場合には、ゴム噛みが発生する状態であると判定し、前記一対のサイドモールドの両方について、前記最小径部位よりもタイヤ幅方向外側に生タイヤがない場合には、ゴム噛みが発生しない状態であると判定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
3. トレッドモールドとの接触面およびサイドウォール成形面を有する一対のサイドモールドと、生タイヤに内圧を加えるブラダと、を備える加硫機モデルと生タイヤモデルとを設定するモデル設定部と、
   前記一対のサイドモールドが開いている初期状態から、前記ブラダを膨らませ且つ前記一対のサイドモールドを閉めて、前記ブラダと前記一対のサイドモールドで生タイヤを保持し、トレッドモールドを閉める前のサイド閉状態までの加硫条件を設定する加硫条件設定部と、
   前記加硫機モデル及び前記加硫条件に基づき、前記初期状態から前記サイド閉状態までの生タイヤの変形をシミュレーションするシミュレーション実行部と、
   前記サイド閉状態において、前記接触面同士を結ぶ仮想直線上の生タイヤの位置を特定する位置特定部と、
   前記サイドウォール成形面のトレッドモールド側の最小径部位よりもタイヤ幅方向外側に生タイヤがある場合には、ゴム噛みが発生する状態であると判定し、前記最小径部位よりもタイヤ幅方向外側に生タイヤがない場合には、ゴム噛みが発生しない状態であると判定する判定部と、
   を備える、タイヤ加硫機のゴム噛み判定装置。
4. 前記判定部は、前記一対のサイドモールドの少なくとも１つについて、前記最小径部位よりもタイヤ幅方向外側に生タイヤがある場合には、ゴム噛みが発生する状態であると判定し、前記一対のサイドモールドの両方について、前記最小径部位よりもタイヤ幅方向外側に生タイヤがない場合には、ゴム噛みが発生しない状態であると判定する、請求項３に記載の装置。
5. 請求項１又は２に記載の方法をコンピュータに実行させるプログラム。

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