加硫装置
【課題】
ゴム材料の射出が完了した複数の金型を積み重ねて加硫を行なう加硫装置において、加硫後のゴム材料の品質ばらつきを低減することである。
【解決手段】
それぞれ内部に電気ヒータを有する金型３０ａ〜３０ｃを積み重ねた積層金型２６と、金型３０ａ〜３０ｃの表面に設けられたヒータ側電気接点に給電側電気接点を押圧して接続する接続ユニット４０ａ〜４０ｃとを有する。
ゴム材料の射出が完了した複数の金型を積み重ねて加硫を行なう加硫装置において、加硫後のゴム材料の品質ばらつきを低減することである。
【解決手段】
それぞれ内部に電気ヒータを有する金型３０ａ〜３０ｃを積み重ねた積層金型２６と、金型３０ａ〜３０ｃの表面に設けられたヒータ側電気接点に給電側電気接点を押圧して接続する接続ユニット４０ａ〜４０ｃとを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は加硫装置に関し、特に、内部にゴム材料を収容した複数の金型を重ねて所定の圧力と所定の温度で金型内のゴム材料を加硫する加硫装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金型内に収容したゴム材料の加硫方法として、一般に、内部にゴム材料を収容した金型毎に、プレス装置により所定の圧力を印加しつつ所定の温度を所定の時間（加硫時間）だけ保持する方法が知られている。
しかし、金型毎に加熱・加圧を行なう方法では、加硫時間が長い場合にはプレス装置の単位時間当たりの製品処理数が低下し、製造コストの増大につながる。
【０００３】
この問題を解決するものとして、ゴム材料の射出が完了した複数の金型を積み重ね、積み重ねた金型（ここでは、「積層金型」という。）の全体を加熱・加圧する加硫方法が知られている（特許文献１参照）。この加硫方法では、積層金型を上下から挟んで加熱する上熱盤及び下熱盤と、積層金型を下熱盤を介して上熱盤方向に押し付けて各金型を加圧する加圧用シリンダ機構とを用い、新たにゴム材料の射出が完了した金型があれば、加圧を緩めて、その金型を積層金型に追加し、積層金型の中に加硫が完了した金型、すなわち、加熱・加圧の開始から所定の時間が経過した金型があれば、その金型を取り出すことで、複数の金型を処理する。
【０００４】
しかしながら、上記従来の方法では、金型温度を維持するための熱源は積層金型を挟む２つの熱盤のみであるため、積層金型への金型挿入作業等に伴って加熱が中断され金型温度が低下すると、低下した金型温度が所定の温度に回復するまでに時間を要する。一方、加硫反応の速度は金型温度と密接に関係しており、金型温度が低下している期間、即ち、加熱中断後所定温度に回復するまでの期間（温度低下期間）には、加硫反応の速度が低下する。このため、上記従来の方法では、例えば加硫時の金型温度を上げて加硫時間を短縮すると、加硫時間に対する温度低下期間の割合が相対的に大きくなり、加硫後のゴム材料の品質（加硫品質）を一定水準に維持するのが容易ではない。
【０００５】
また、上記従来の方法では、熱盤と接触していない金型の温度は熱盤からの距離に従って低くなることから金型間でその温度にばらつきを生じ、積み重ねた金型の数が多くなると、金型温度のばらつきにより加硫品質を均一に保つのは容易ではない。
【０００６】
上記従来の加硫方法が有する問題の解決策として、金型毎に電気ヒータを組み込む方法が考えられるが、積層金型への金型の挿入や取出しにより各金型の位置は変動することから、金型に組み込んだ電気ヒータへの配線に縺れを生じやすい。特に、ロボットアーム等の自動機械により金型の挿入や取出しを自動で行なう場合には、自動機械の可動部分の動きにより電気ヒータ配線に断線や短絡等の事故を生じやすく、電気ヒータへの電力供給を如何に行なうかが大きな課題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３５８３５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記従来の問題に鑑みなされたものであって、その目的は、ゴム材料の射出が完了した複数の金型を積み重ねて加硫を行なう加硫装置において、金型加熱用の電気ヒータへの配線に断線や短絡を生じさせることなく、当該電気ヒータへの電力供給を安定に行なうことである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、内部にゴム材料を収容した複数の金型を積み重ねた積層金型の両端又は一端を加熱して、所定の圧力と所定の温度で前記金型内のゴム材料を加硫する加硫装置であって、前記積層金型を構成する複数の金型と、前記金型に設けられた電気ヒータと、前記電気ヒータと電気的に接続され、前記金型の表面に設けられたヒータ側電気接点と、前記ヒータ側電気接点に接触して電力を供給する給電側電気接点と、前記給電側電気接点を前記ヒータ側電気接点に押圧する手段と、を備えた加硫装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ゴム材料の射出が完了した複数の金型を積み重ねて加硫を行なう加硫装置において、金型加熱用の電気ヒータへの配線に断線や短絡を生じさせることなく、当該電気ヒータへの電力供給を安定に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る加硫装置の構成を示す構成図である。
【図２】図１に示す加硫装置のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る加硫装置における、金型の構成を示す構成図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る加硫装置における金型の、下金型の構成を示す構成図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る加硫装置における、接続ユニットの構成を示す構成図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る加硫装置における、接続ユニットの動作を説明する図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る加硫装置の、動作手順を示すフロー図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る加硫装置における、初期処理の手順を示すフロー図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る加硫装置における、射出加硫処理の手順を示すフロー図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る加硫装置における、接続ユニットから見た、積層金型及びその周辺部の構成を示す構成図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る加硫装置における、接続ユニットから見た、積層金型及びその周辺部の構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る加硫装置の構成を示す構成図である。
本加硫装置１０は、金型内部へのゴム材料の射出（押し出し）と、射出されたゴム材料の加硫とを一連の工程として行なう装置であって、台座１２と、天井板１４と、台座１２上に固定されて天井板１４を支える縦枠１６１、１６２と、により枠組み構成され、天井板１４には上側断熱材１８（１）を介して上熱盤２０（１）が取り付けられ、台座１２には電源部２２と加圧用シリンダ機構２４が固定されている。
【００１３】
加圧用シリンダ機構２４は、例えば油圧により作動し、ピストンロッド２４１、ピストン２４２及びシリンダ２４３から成る。また、ピストンロッド２４１には、下側断熱材１８（２）を介して下熱盤２０（２）が固定されている。
【００１４】
上熱盤２０（１）と下熱盤２０（２）との間には３つの金型３０ａ〜３０ｃを積み重ねた積層金型２６が配置されており、加圧用シリンダ機構２４と上熱盤２０（１）と下熱盤２０（２）により、積層金型２６の加圧と加熱が行なわれる。
また、積層金型２６の最上部及び中間部に配置された金型３０ａ及び３０ｂの正面部及び背面部には、金型３０ａと３０ｂを挟み込んで側方から補助的に加圧する加圧機構を有するホルダ２８ａ及び２８ｂ（後述）が設けられている（ホルダ２８ｂは背面側につき図１では不図示）。
【００１５】
天井板１４、上側断熱材１８（１）、及び上熱盤２０（１）の中央部には、これらを貫通して、ゴム材料を射出する射出ノズル５０が取り付けられている。
また、縦枠１６２には、金型３０ａ〜３０ｃの内部に設けられた電気ヒータ（後述）にそれぞれ給電するための電気接続ユニット４０ａ〜４０ｂと、金型３０ａ〜３０ｃの温度をそれぞれ測定するための温度センサ５２ａ〜５２ｃが取り付けられている。
【００１６】
温度センサ５２ａ〜５２ｃとしては、例えば、並べて配置された微小な熱電対（サーモパイル）の温接点（感熱部）に被測定物の像をレンズ等により結像させて温度を測定する非接触型の温度センサを用いることができる。なお、温度センサ５２ａ〜５２ｃは、必ずしも縦枠１６２に設ける必要はなく、金型３０ａ〜３０ｃを見込める位置であれば、例えば縦枠１６１に設けてもよい。また、本実施形態では非接触型の温度センサ５２ａ〜５２ｃを使用するものとしたが、温度センサ５２ａ〜５２ｃを接触型の温度センサとし、後述する接続ユニット４０ａ〜４０ｃと同様の構成を用いて、例えば空気圧により作動する加圧用シリンダ機構２４により各金型３０ａ〜３０ｃに押圧して温度を測定するものとしてもよい。
【００１７】
図２は、図１に示す加硫装置１０のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
積層金型２６を構成する各金型３０ａ〜３０ｃの上面部分には、その内部のキャビティ（空洞）へゴム材料を導入するための開口部が設けられており、積層金型２６の最上部に位置する金型３０ａに対し、その開口部を介して射出ノズル５０からゴム材料が射出される。また、金型３０ａ〜３０ｃの左右側面部（図１における正面部及び背面部）には、それぞれ上下２箇所の溝が設けられている。
【００１８】
ホルダ２８ａ及び２８ｂは、積層金型２６の補助加圧手段であり、その腕部分を金型３０ａの上側の溝と金型３０ｂの下側の溝にそれぞれ入り込ませ、金型３９ａと３０ｂとを、互いに押し付ける方向に挟み込んで加圧する。なお、加圧機構は前記加圧ができるものであれば任意である。
【００１９】
図３は、金型３０ａの構成を示す構成図である。なお、金型３０ｂ及び３０ｃは、図３に示す金型３０ａと同様の構造を有している。
金型３０ａは、互いに分割可能な上金型３０（１）と下金型３０（２）とを有し、上金型３０（１）と下金型３０（２）とを密着させたときに、金型３０ａの内部にゴム成型用のキャビティが形成される。
【００２０】
上金型３０（１）は、その中央部に、加硫装置１０の射出ノズル５０から射出されるゴム材料を上記キャビティに導入するための開口部３１が設けられており、左右の側面部には、ホルダ２８ａ、２８ｂの腕が入り込む溝が形成されている。
【００２１】
下金型３０（２）は、成型用キャビティを構成する凹部が形成され、かつ、左右側面部に溝が形成された金属製の本体部３２と、本体部３２の正面部に取り付けられたプレート３３とで構成されている。また、本体部３２の内部には後述する電気ヒータ３４ａ、３４ｂが取り付けられており、プレート３３には、電気ヒータ３４ａ、３４ｂに給電するための電気接点３５ａ、３５ｂが設けられている。
【００２２】
ここで、上金型３０（１）、及び下金型３０（２）の本体部３２の素材としては、例えば、金型用炭素鋼に比して４〜５倍の熱伝導率と２倍の比熱を持つアルミ合金を用いることができる。これにより、上金型３０（１）及び本体部３２は、加硫装置１０の上熱盤２０（１）及び下熱盤２０（２）並びに電気ヒータ３４ａ、３４ｂからの熱供給が途絶えたときには蓄熱体としても機能し、内部のゴム材料の温度低下を緩和することができる。
【００２３】
図４は、下金型３０（２）の構成を示す構成図である。図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃは、それぞれ、下金型３０（２）の平面図、正面図、及び右側面図である。
図４Ａに示すように、下金型３０（２）の本体部３２には、貫通穴３６ａ、３６ｂが互いに平行に設けられており、この貫通穴３６ａ、３６ｂには、円柱状の電気ヒータ３４ａ、３４ｂがそれぞれ挿入されている。また、電気ヒータ３４ａ、３４ｂへの電力供給用リード線は、プレート３３に設けられた電気接点３５ａ、３５ｂに並列に接続されている。
【００２４】
プレート３３は樹脂等の不導体（電気的絶縁物）で構成されており、ネジ３７ａ、３７ｂにより本体部３２に固定されている。また、電気接点３５ａ、３５ｂは、図４Ｃに示すように、プレート３３から距離Ｌｈ（＞０）だけ突出しており、加硫装置１０の接続ユニット４０ａ（図１）に設けられた電気接点（後述）と接触して電気的に接続される。
【００２５】
図５は、接続ユニット４０ａの構成を示す構成図である。図５Ａ、図５Ｂ、及び図５Ｃは、それぞれ、接続ユニット４０ａの平面図、正面図、及び右側面図である。なお、他の接続ユニット４０ｂ及び４０ｃも、図５に示した接続ユニット４０ａと同様の構成を有している。
【００２６】
接続ユニット４０ａは、図５Ａに示すように、シリンダ４１１、ピストン４１２及びピストンロッド４１３から成る空気シリンダ機構４１と、背面がピストンロッド４１３に固定された筐体部４２と、筐体部４２の正面に設けられた給電側電気接点である電気接点４３ａ、４３ｂを有している。ここで、電気接点４３ａ、４３ｂは、加硫装置１０が備える電源部２２（図１）に電気的に接続されている。なお、この接続ユニット４０ａは、シリンダ４１１を縦枠１６２に固定することにより取り付けられる。
【００２７】
空気シリンダ機構４１は、給電側電気接点である電気接点４３ａ、４３ｂを、ヒータ側電気接点である下金型３０（２）の電気接点３５ａ、３５ｂ（図４）に押圧することにより、これらを電気的に接続する。これにより、電源部２２から金型３０ａの電気ヒータ３４ａ、３４ｂへ電力が供給されることとなる。
【００２８】
筐体部４２の正面には、左右両側部を突出させたガード部４４ａ、４４ｂが設けられており、これにより、電気接点４３ａ及び４３ｂが保護されている。すなわち、ガード部４４ａ、４４ｂの突出量Ｌａ（図５Ｃ）は、電気接点４３ａ、４３ｂの突出量Ｌｓに対し Ｌａ＞Ｌｓとなるように設定されているため、例えば金型挿入作業等の途中で電気接点４３ａ、４３ｂが不用意に金型等と接触して短絡（ショート）してしまうような事故が防止される。
【００２９】
ただし、電気接点４３ａ、４３ｂと電気接点３５ａ、３５ｂとの接触が妨げられないように、ガード部４４ａ、４４ｂの突出量Ｌａは、下金型３０（２）の電気接点３５ａ、３５ｂの突出量Ｌｈ（図４Ｃ）に対し、Ｌａ＜Ｌｓ＋Ｌｈ の関係が成立するように設定されている。なお、ガード部４４ａ、４４ｂは、筐体部４２の正面の上下両側部に設けてもよく、また、左右及び上下の両側部の全てに設けてもよい。
【００３０】
図６は、接続ユニット４０ａの動作を説明する図である。なお、他の接続ユニット４０ｂ及び４０ｃの動作も、以下に示す接続ユニット４０ａの動作と同様である。
図１において下熱盤２０（２）の上に積層金型２６が載置され、加圧用シリンダ機構２４により上熱盤２０（１）と下熱盤２０（２）との間で積層金型２６が加圧されて各金型３０ａ〜３０ｃの位置が固定されると、接続ユニット４０ａは、図６に示すように、空気シリンダ機構４１のピストン４１２を移動させてピストンロッド４１３を前方へ延ばし、筐体部４２の電気接点４３ａ、４３ｂを、それぞれ、下金型３０（２）の電気接点３５ａ、３５ｂに押圧し、これらを電気的に接続させる。
【００３１】
これにより、積層金型２６の金型の取出・挿入作業等の前後で金型３０ａと接続ユニット４０ａとの間の距離が変わっても、空気シリンダ機構４１のピストン４１２がその距離変動を吸収し、電気接点４３ａ、４３ｂはそれぞれ電気接点３５ａ、３５ｂに確実に接続される。また、接続ユニット４０ａ〜４０ｃは金型３０ａ〜３０ｃ毎に設けられているため、金型３０ａ〜３０ｃの水平方向位置がそれぞれ異なっていても、金型３０ａ〜３０ｃの各電気接点と接続ユニット４０ａ〜４０ｃの各電気接点はそれぞれ確実に接続される。
【００３２】
一方、積層金型２６からの金型の取り外し等のため加熱を中止し、電気接点間の接続を解除するときは、接続ユニット４０ａは、空気シリンダ機構４１のピストンロッド４１３を後方へ移動させ、電気接点４３ａ、４３ｂと電気接点３５ａ、３５ｂとの接触を解除する。
【００３３】
なお、電気接点４３ａ、４３ｂと電気接点３５ａ、３５ｂとの間でスパーク（放電）が生じて各接点が損傷するのを防止するため、電気ヒータ３４ａ、３４ｂへの通電のオン・オフは、加硫装置１０に設けられたリレー（不図示）等により、電気接点４３ａ、４３ｂと電気接点３５ａ、３５ｂとがそれぞれ電気的に接続された状態で行なわれる。
【００３４】
また、加硫時の金型３０ａの温度は、例えば１５０〜２００℃程度の高温となるため、この高温に晒された電気接点３５ａ、３５ｂ、４３ａ、４３ｂの表面に電気伝導度の低い金属酸化膜が形成され、電気ヒータ３４ａ、３４ｂへの通電に支障を生ずることがある。このため、金属酸化膜の形成を防止すべく、電気接点３５ａ、３５ｂ、４３ａ、４３ｂの表面に金メッキを施してもよい。
【００３５】
上記の構成を備える加硫装置１０は、接続ユニット４０ａ〜４０ｃの給電側電気接点が金型３０ａ〜３０ｃのヒータ側電気接点に押圧されて接続されることにより、金型３０ａ〜３０ｃの電気ヒータ３４ａ、３４ｂ等へ電力が供給される。すなわち、金型３０ａ〜３０ｃは電気ヒータ３４ａ、３４ｂ等への電力供給用のリード線を持たないため、積層金型２６への金型の挿入等の際にリード線の縺れや断線・短絡等の事故を引起すことがなく、電気ヒータ３４ａ、３４ｂ等へ安定に電力を供給することができる。
【００３６】
次に、加硫装置１０の動作手順について、図７に示すフロー図に従って説明する。なお、加硫装置１０の稼動後における金型の挿入及び取り外しは、加硫装置１０の近傍に設置されたロボットアーム等の自動機械により行なわれるものとする。また、加硫装置１０の各部の動作制御及び自動機械への動作指示は、加硫装置１０に設けられた制御装置（不図示）により行なわれるものとする。
【００３７】
まず、ユーザは、準備作業として、内部にゴム材料を収容していない金型３０ａ〜３０ｃを下熱盤２０（２）上に積み上げて積層金型２６を構成し（図１）、ホルダ２８ａ、２８ｂの腕を金型３０ａ及び３０ｂの両側面の溝に入れて金型３０ａ、３０ｂを挟み込む（図２）。
【００３８】
ユーザが準備作業を完了して加硫装置１０の電源を投入すると（Ｓ１０１）、加硫装置１０は、まず、全ての金型３０ａ〜３０ｃへゴム材料を射出する準備処理を行う（Ｓ１０２）。その後、金型３０ａ〜３０ｃを用いて所定の個数だけ連続的に射出及び加硫を行う連続処理を行って（Ｓ１０３）、処理を終了する。なお、上記所定の個数は、予め、加硫装置１０の制御装置（不図示）に設定されているものとする。
【００３９】
次に、本加硫装置１０における準備処理の手順を、図８に示すフロー図を用いて説明する。
準備処理を開始すると、加硫装置１０は、加圧用シリンダ機構２４により金型３０ａ〜３０ｃを加圧し（Ｓ２０１）、接続ユニット４０ａ〜４０ｃを動作させて、接続ユニット４０ａ〜４０ｃの給電側電気接点を金型３０ａ〜３０ｃのヒータ側電気接点にそれぞれ押圧して接続する（Ｓ２０２）。
【００４０】
続いて、加硫装置１０は、上熱盤２０（１）と下熱盤２０（２）による加熱を開始すると共に、金型３０ａ〜３０ｃの電気ヒータへの通電を開始して、金型３０ａ〜３０ｃを、加硫に必要な所定の温度（加硫温度）まで予熱する（Ｓ２０３）。以降においては、上熱盤２０（１）、下熱盤２０（２）、金型３０ａ〜３０ｃの各電気ヒータによる加熱が行なわれるときは、これらの熱源と温度センサ５２ａ〜５２ｃとが協働して、金型３０ａ〜３０ｃの温度を所定の加硫温度に保つものとする。なお、温度センサ５２ａ〜５２ｃは、常に、金型３０ａ〜３０ｃの温度を測定しているものとする。
【００４１】
次に、加硫装置１０は、積層金型２６の最上部にある金型（電源投入直後においては金型３０ａ）に、射出ノズル５０からゴム材料を射出し（Ｓ２０４）、その射出した金型についての射出後の経過時間の計測を開始する（Ｓ２０５）。
【００４２】
続いて、加硫装置１０は、積層金型２６の最下部の金型について、ゴム材料の射出が完了しているか否かを判断し（Ｓ２０６）、完了しているとき（Ｓ２０６、Ｙｅｓ）、すなわち金型３０ａ〜３０ｃのすべての金型についてゴム材料の射出が完了しているときは、準備処理を完了する。
【００４３】
一方、積層金型２６の最下部の金型について射出を完了していないときは（Ｓ２０６、Ｎｏ）、積層金型２６の最下部にある金型を最上部へ移動すべく、まず、接続ユニット４０ａ〜４０ｃと金型３０ａ〜３０ｃとの電気接点の接続を解除した後、加圧用シリンダ機構２４による加圧を解除する（Ｓ２０７）。
【００４４】
次に、加硫装置１０は、自動機械に指示し、自動機械によりホルダ２８ａ、２８ｂを把持して積層金型２６の最上部及び中間部の金型（電源投入直後においては金型３０ａ及び３０ｂ）を支え、積層金型２６の最下部に位置する金型（電源投入直後においては金型３０ｃ）を取り出して積層金型２６の最上部に配置する（Ｓ２０８）。また、自動機械により、ホルダ２８ａ、２８ｂを、新たに積層金型２６の最上部及び中間部となった金型に付け替える（Ｓ２０９）。これにより、ホルダ２８ａ、２８ｂは、常に、積層金型２６の最上部及び中間部の金型を挟んで加圧している状態となる。
【００４５】
続いて、加圧用シリンダ機構２４による加圧を再開した後、接続ユニット４０ａ〜４０ｃの電気接点を金型３０ａ〜３０ｃの電気接点に押圧して接続し（Ｓ２１０）、ステップＳ２０４に戻って処理を繰り返す。
【００４６】
次に、本加硫装置１０における連続処理の手順を、図９に示すフロー図を用いて説明する。ここで、ゴム材料を射出する射出ノズル５０は天井板１４に配置されているため、ゴム材料の射出後の経過時間は、積層金型２６の最下部にある金型が最も長い。このため、常に、最下部の金型から順に加硫が完了することとなる。
【００４７】
連続処理を開始すると、加硫装置１０は、積層金型２６の最下部の金型について、ゴム材料の射出後の経過時間が加硫に必要な時間（加硫時間）を経過していることを確認し（Ｓ３０１）、その最下部の金型を取り出すべく、まず、接続ユニット４０ａ〜４０ｃと金型３０ａ〜３０ｃとの電気接点の接続を解除した後、加圧用シリンダ機構２４による加圧を解除する（Ｓ３０２）。
【００４８】
次に、加硫装置１０は、自動機械に指示し、自動機械によりホルダ２８ａ、２８ｂを把持して積層金型２６の最上部及び中間部の金型を支え、積層金型２６から最下部の金型を取り出すと共に（Ｓ３０３）、内部にゴム材料を収容していない新たな金型（又は積層金型２６から取り出して加硫後のゴムを取り外した金型）を積層金型２６の最上部に配置する（Ｓ３０４）。続いて、ホルダ２８ａ、２８ｂを、新たに積層金型２６の最上部及び中間部となった金型に付け替える（Ｓ３０５）。
【００４９】
次に、加硫装置１０は、加圧用シリンダ機構２４による加圧を再開した後、接続ユニット４０ａ〜４０ｃの電気接点を金型３０ａ〜３０ｃの電気接点に押圧して接続する（Ｓ３０６）。続いて、所定の個数だけ加硫を完了したか否かを判断し（Ｓ３０７）、完了したときは（Ｓ３０７、Ｙｅｓ）、射出加硫処理を完了する。
一方、所定個数の加硫を完了していないときは（Ｓ３０７、Ｎｏ）、所定個数分のゴム材料の射出を完了しているか否かを判断し（Ｓ３０８）、完了しているときは（Ｓ３０８、Ｙｅｓ）、ステップＳ３０１に戻って処理を繰り返す。
【００５０】
一方、所定個数分の射出を完了していないときは（Ｓ３０８、Ｎｏ）、積層金型２６の最上部にある金型にゴム材料を射出し（Ｓ３０９）、その金型についての射出後の経過時間計測を開始した後（Ｓ３１０）、ステップＳ３０１に戻って処理を繰り返す。
【００５１】
なお、本実施形態では、積層金型２６は３つの金型３０ａ〜３０ｃにより構成されるものとしたが、これに限らず、積層金型２６を構成する金型の数は４以上であってもよい。この場合には、ホルダ２８ａ、２８ｂは、積層金型２６の最下部に配置された金型以外の金型を挟み込むように構成すればよい。また、本実施形態では、１対のホルダ２８ａ及び２８ｂにより補助加圧を行なうものとしたが、２対以上のホルダを用いて補助加圧を行なうものとしてもよい。
【００５２】
次に、本発明の第２の実施形態に係る加硫装置について説明する。
本実施形態では、第１の実施形態に係る加硫装置１０における金型３０ａ〜３０ｃの代わりに、各金型は、電気ヒータを有さない成型部と成型部を加熱するための加熱部とで構成され、各加熱部に電気ヒータ及びヒータ側電気接点を設けるものとする。
【００５３】
本実施形態によれば、金型が小さく電気ヒータを取り付けることができない場合にも、各成型部に隣接する加熱部により成型部を加熱して、その内部に収容されたゴム材料を加硫することができる。
【００５４】
本実施形態に係る加硫装置は、第１の実施形態に係る加硫装置１０における積層金型２６及びこれを構成する金型３０ａ〜３０ｃの構成のみが異なる。
図１０は、接続ユニット４０ａ〜４０ｃから見た、本実施形態に係る加硫装置の積層金型２６’及びその周辺部の構成を示す構成図である。
積層金型２６’は、金型３０’ａ〜３０’ｃで構成されており、金型３０’ａ〜３０’ｃは、それぞれ、成型部６０ａと加熱部６２ａ、成型部６０ｂと加熱部６２ｂ、及び成型部６０ｃと加熱部６２ｃで構成されている。また、成型部６０ａ〜６０ｃ及び加熱部６２ａ〜６２ｃの両側面部には溝が設けられている。
【００５５】
ホルダ２８ａ、２８ｂは、成型部６０ａの溝部と加熱部６２ｂの溝部に腕を入れて、金型３０’ａと３０’ｂとを互いに押し付ける方向に加圧している。
【００５６】
加熱部６２ａ〜６２ｃの構造は、成型用キャビティを構成する凹部がないことを除き、第１の実施形態に係る加硫装置１０における金型３０ａの下金型３０（２）の構造（図４）と同様である。すなわち、加熱部６２ａ〜６２ｃは、その内部に電気ヒータを有し、図４正面部に相当する位置にヒータ側電気接点が設けられている。
【００５７】
なお、成型部６０ａ〜６０ｃ及び加熱部６２ａ〜６２ｃは、第１の実施形態に係る加硫装置１０の金型３０ａ〜３０ｃと同様に、金型用炭素鋼に比して４〜５倍の熱伝導率と２倍の比熱を持つアルミ合金を用いて構成することができる。これにより、電気ヒータへの電力供給が中断したときは、成型部６０ａ〜６０ｃ及び加熱部６２ａ〜６２ｃのそれぞれが蓄熱体としても機能し、成型部６０ａ〜６０ｃの温度低下を緩和して加硫反応速度の低下を緩和することができる。
【００５８】
本実施形態に係る加硫装置の動作手順は、図７ないし図９のフロー図により示した手順と同様であり、積層金型２６が積層金型２６’となる点、及び金型３０ａ〜３０ｃが金型３０’ａ〜３０’ｃとなる点が相違する。
【００５９】
次に、本発明の第３の実施形態に係る加硫装置について説明する。
本実施形態では、第２の実施形態に係る加硫装置における金型３０’ａ〜３０’ｃに、さらに蓄熱部が加わり、加熱部と蓄熱部により成型部を挟むように各金型が構成されるものとする。
【００６０】
本実施形態によれば、加熱部への通電が中断した際に、蓄熱部に蓄えられていた熱が成型部へ伝導していくことにより、成型部の温度低下をさらに緩和して加硫反応速度の低下をさらに緩和することができる。
【００６１】
本実施形態に係る加硫装置は、第２の実施形態に係る加硫装置における積層金型２６’の部分が異なる。
図１１は、接続ユニット４０ａ〜４０ｃから見た、本実施形態に係る加硫装置の積層金型２６’’及び周辺部の構成を示す構成図である。
【００６２】
積層金型２６’’は、金型３０’’ａ〜３０’’ｃで構成されており、金型３０’’ａ〜３０’’ｃは、それぞれ、成型部６０ａ〜６０ｃと、成型部６０ａ〜６０ｃをそれぞれ挟むように配置された加熱部６２ａ〜６２ｃ及び蓄熱部６４ａ〜６４ｃから成る。また、蓄熱部６４ａ〜６４ｃの側面部にも、成型部６０ａ〜６０ｃ及び加熱部６２ａ〜６２ｃと同様の溝が設けられている。
【００６３】
なお、蓄熱部６４ａ〜６４ｃは、成型部６０ａ〜６０ｃ及び加熱部６２ａ〜６２ｃと同様に、金型用炭素鋼に比して４〜５倍の熱伝導率と２倍の比熱を持つアルミ合金を用いて構成することにより、蓄熱効果を高めて加熱中断時の成型部６０ａ〜６０ｃの温度低下を緩和し、加硫反応速度の低下を緩和することができる。
【００６４】
本実施形態に係る加硫装置の動作手順は、図７ないし図９のフロー図に示した手順と同様であり、積層金型２６が積層金型２６’’となる点、及び金型３０ａ〜３０ｃが金型３０’’ａ〜３０’’ｃとなる点が相違する。
【００６５】
以上説明したように、第１ないし第３の実施形態によれば、内部にゴム材料を収容した複数の金型を積み重ねてゴム材料の加硫を行なう際に、金型加熱用の電気ヒータへの配線に断線や短絡を生じさせることなく、当該電気ヒータへの電力供給を安定に行なうことができる。
【符号の説明】
【００６６】
１０・・・加硫装置、１２・・・台座、１４・・・天井板、１６１、１６２・・・縦枠、１８（１）・・・上側断熱材、１８（２）・・・下側断熱材、２０（１）・・・上熱盤、２０（２）・・・下熱盤、２２・・・電源部、２４・・・加圧用シリンダ機構、２４１、４１１・・・ピストンロッド、２４２、４１２・・・ピストン、２４３、４１３・・・シリンダ、２６、２６’、２６’’・・・積層金型、２８ａ、２８ｂ・・・ホルダ、３０ａ、３０’ａ、３０’’ａ、３０ｂ、３０’ｂ、３０’’ｂ、３０ｃ、３０’ｃ、３０’’ｃ・・・金型、３０（１）・・・上金型、３０（２）・・・下金型、３１・・・開口部、３２・・・本体部、３３・・・プレート、３４ａ、３４ｂ・・・電気ヒータ、３５ａ、３５ｂ、４３ａ、４３ｂ・・・電気接点、３６ａ、３６ｂ・・・貫通穴、３７ａ、３７ｂ・・・ネジ、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ・・・接続ユニット、４１・・・空気シリンダ機構、４２・・・筐体部、４４ａ、４４ｂ・・・ガード部、５０・・・射出ノズル、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ・・・温度センサ、６０ａ、６０ｂ、６０ｃ・・・成型部、６２ａ、６２ｂ、６２ｃ・・・加熱部、６４ａ、６４ｂ、６４ｃ・・・蓄熱部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は加硫装置に関し、特に、内部にゴム材料を収容した複数の金型を重ねて所定の圧力と所定の温度で金型内のゴム材料を加硫する加硫装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金型内に収容したゴム材料の加硫方法として、一般に、内部にゴム材料を収容した金型毎に、プレス装置により所定の圧力を印加しつつ所定の温度を所定の時間（加硫時間）だけ保持する方法が知られている。
しかし、金型毎に加熱・加圧を行なう方法では、加硫時間が長い場合にはプレス装置の単位時間当たりの製品処理数が低下し、製造コストの増大につながる。
【０００３】
この問題を解決するものとして、ゴム材料の射出が完了した複数の金型を積み重ね、積み重ねた金型（ここでは、「積層金型」という。）の全体を加熱・加圧する加硫方法が知られている（特許文献１参照）。この加硫方法では、積層金型を上下から挟んで加熱する上熱盤及び下熱盤と、積層金型を下熱盤を介して上熱盤方向に押し付けて各金型を加圧する加圧用シリンダ機構とを用い、新たにゴム材料の射出が完了した金型があれば、加圧を緩めて、その金型を積層金型に追加し、積層金型の中に加硫が完了した金型、すなわち、加熱・加圧の開始から所定の時間が経過した金型があれば、その金型を取り出すことで、複数の金型を処理する。
【０００４】
しかしながら、上記従来の方法では、金型温度を維持するための熱源は積層金型を挟む２つの熱盤のみであるため、積層金型への金型挿入作業等に伴って加熱が中断され金型温度が低下すると、低下した金型温度が所定の温度に回復するまでに時間を要する。一方、加硫反応の速度は金型温度と密接に関係しており、金型温度が低下している期間、即ち、加熱中断後所定温度に回復するまでの期間（温度低下期間）には、加硫反応の速度が低下する。このため、上記従来の方法では、例えば加硫時の金型温度を上げて加硫時間を短縮すると、加硫時間に対する温度低下期間の割合が相対的に大きくなり、加硫後のゴム材料の品質（加硫品質）を一定水準に維持するのが容易ではない。
【０００５】
また、上記従来の方法では、熱盤と接触していない金型の温度は熱盤からの距離に従って低くなることから金型間でその温度にばらつきを生じ、積み重ねた金型の数が多くなると、金型温度のばらつきにより加硫品質を均一に保つのは容易ではない。
【０００６】
上記従来の加硫方法が有する問題の解決策として、金型毎に電気ヒータを組み込む方法が考えられるが、積層金型への金型の挿入や取出しにより各金型の位置は変動することから、金型に組み込んだ電気ヒータへの配線に縺れを生じやすい。特に、ロボットアーム等の自動機械により金型の挿入や取出しを自動で行なう場合には、自動機械の可動部分の動きにより電気ヒータ配線に断線や短絡等の事故を生じやすく、電気ヒータへの電力供給を如何に行なうかが大きな課題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３５８３５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記従来の問題に鑑みなされたものであって、その目的は、ゴム材料の射出が完了した複数の金型を積み重ねて加硫を行なう加硫装置において、金型加熱用の電気ヒータへの配線に断線や短絡を生じさせることなく、当該電気ヒータへの電力供給を安定に行なうことである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、内部にゴム材料を収容した複数の金型を積み重ねた積層金型の両端又は一端を加熱して、所定の圧力と所定の温度で前記金型内のゴム材料を加硫する加硫装置であって、前記積層金型を構成する複数の金型と、前記金型に設けられた電気ヒータと、前記電気ヒータと電気的に接続され、前記金型の表面に設けられたヒータ側電気接点と、前記ヒータ側電気接点に接触して電力を供給する給電側電気接点と、前記給電側電気接点を前記ヒータ側電気接点に押圧する手段と、を備えた加硫装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ゴム材料の射出が完了した複数の金型を積み重ねて加硫を行なう加硫装置において、金型加熱用の電気ヒータへの配線に断線や短絡を生じさせることなく、当該電気ヒータへの電力供給を安定に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る加硫装置の構成を示す構成図である。
【図２】図１に示す加硫装置のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る加硫装置における、金型の構成を示す構成図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る加硫装置における金型の、下金型の構成を示す構成図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る加硫装置における、接続ユニットの構成を示す構成図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る加硫装置における、接続ユニットの動作を説明する図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る加硫装置の、動作手順を示すフロー図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る加硫装置における、初期処理の手順を示すフロー図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る加硫装置における、射出加硫処理の手順を示すフロー図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る加硫装置における、接続ユニットから見た、積層金型及びその周辺部の構成を示す構成図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る加硫装置における、接続ユニットから見た、積層金型及びその周辺部の構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る加硫装置の構成を示す構成図である。
本加硫装置１０は、金型内部へのゴム材料の射出（押し出し）と、射出されたゴム材料の加硫とを一連の工程として行なう装置であって、台座１２と、天井板１４と、台座１２上に固定されて天井板１４を支える縦枠１６１、１６２と、により枠組み構成され、天井板１４には上側断熱材１８（１）を介して上熱盤２０（１）が取り付けられ、台座１２には電源部２２と加圧用シリンダ機構２４が固定されている。
【００１３】
加圧用シリンダ機構２４は、例えば油圧により作動し、ピストンロッド２４１、ピストン２４２及びシリンダ２４３から成る。また、ピストンロッド２４１には、下側断熱材１８（２）を介して下熱盤２０（２）が固定されている。
【００１４】
上熱盤２０（１）と下熱盤２０（２）との間には３つの金型３０ａ〜３０ｃを積み重ねた積層金型２６が配置されており、加圧用シリンダ機構２４と上熱盤２０（１）と下熱盤２０（２）により、積層金型２６の加圧と加熱が行なわれる。
また、積層金型２６の最上部及び中間部に配置された金型３０ａ及び３０ｂの正面部及び背面部には、金型３０ａと３０ｂを挟み込んで側方から補助的に加圧する加圧機構を有するホルダ２８ａ及び２８ｂ（後述）が設けられている（ホルダ２８ｂは背面側につき図１では不図示）。
【００１５】
天井板１４、上側断熱材１８（１）、及び上熱盤２０（１）の中央部には、これらを貫通して、ゴム材料を射出する射出ノズル５０が取り付けられている。
また、縦枠１６２には、金型３０ａ〜３０ｃの内部に設けられた電気ヒータ（後述）にそれぞれ給電するための電気接続ユニット４０ａ〜４０ｂと、金型３０ａ〜３０ｃの温度をそれぞれ測定するための温度センサ５２ａ〜５２ｃが取り付けられている。
【００１６】
温度センサ５２ａ〜５２ｃとしては、例えば、並べて配置された微小な熱電対（サーモパイル）の温接点（感熱部）に被測定物の像をレンズ等により結像させて温度を測定する非接触型の温度センサを用いることができる。なお、温度センサ５２ａ〜５２ｃは、必ずしも縦枠１６２に設ける必要はなく、金型３０ａ〜３０ｃを見込める位置であれば、例えば縦枠１６１に設けてもよい。また、本実施形態では非接触型の温度センサ５２ａ〜５２ｃを使用するものとしたが、温度センサ５２ａ〜５２ｃを接触型の温度センサとし、後述する接続ユニット４０ａ〜４０ｃと同様の構成を用いて、例えば空気圧により作動する加圧用シリンダ機構２４により各金型３０ａ〜３０ｃに押圧して温度を測定するものとしてもよい。
【００１７】
図２は、図１に示す加硫装置１０のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
積層金型２６を構成する各金型３０ａ〜３０ｃの上面部分には、その内部のキャビティ（空洞）へゴム材料を導入するための開口部が設けられており、積層金型２６の最上部に位置する金型３０ａに対し、その開口部を介して射出ノズル５０からゴム材料が射出される。また、金型３０ａ〜３０ｃの左右側面部（図１における正面部及び背面部）には、それぞれ上下２箇所の溝が設けられている。
【００１８】
ホルダ２８ａ及び２８ｂは、積層金型２６の補助加圧手段であり、その腕部分を金型３０ａの上側の溝と金型３０ｂの下側の溝にそれぞれ入り込ませ、金型３９ａと３０ｂとを、互いに押し付ける方向に挟み込んで加圧する。なお、加圧機構は前記加圧ができるものであれば任意である。
【００１９】
図３は、金型３０ａの構成を示す構成図である。なお、金型３０ｂ及び３０ｃは、図３に示す金型３０ａと同様の構造を有している。
金型３０ａは、互いに分割可能な上金型３０（１）と下金型３０（２）とを有し、上金型３０（１）と下金型３０（２）とを密着させたときに、金型３０ａの内部にゴム成型用のキャビティが形成される。
【００２０】
上金型３０（１）は、その中央部に、加硫装置１０の射出ノズル５０から射出されるゴム材料を上記キャビティに導入するための開口部３１が設けられており、左右の側面部には、ホルダ２８ａ、２８ｂの腕が入り込む溝が形成されている。
【００２１】
下金型３０（２）は、成型用キャビティを構成する凹部が形成され、かつ、左右側面部に溝が形成された金属製の本体部３２と、本体部３２の正面部に取り付けられたプレート３３とで構成されている。また、本体部３２の内部には後述する電気ヒータ３４ａ、３４ｂが取り付けられており、プレート３３には、電気ヒータ３４ａ、３４ｂに給電するための電気接点３５ａ、３５ｂが設けられている。
【００２２】
ここで、上金型３０（１）、及び下金型３０（２）の本体部３２の素材としては、例えば、金型用炭素鋼に比して４〜５倍の熱伝導率と２倍の比熱を持つアルミ合金を用いることができる。これにより、上金型３０（１）及び本体部３２は、加硫装置１０の上熱盤２０（１）及び下熱盤２０（２）並びに電気ヒータ３４ａ、３４ｂからの熱供給が途絶えたときには蓄熱体としても機能し、内部のゴム材料の温度低下を緩和することができる。
【００２３】
図４は、下金型３０（２）の構成を示す構成図である。図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃは、それぞれ、下金型３０（２）の平面図、正面図、及び右側面図である。
図４Ａに示すように、下金型３０（２）の本体部３２には、貫通穴３６ａ、３６ｂが互いに平行に設けられており、この貫通穴３６ａ、３６ｂには、円柱状の電気ヒータ３４ａ、３４ｂがそれぞれ挿入されている。また、電気ヒータ３４ａ、３４ｂへの電力供給用リード線は、プレート３３に設けられた電気接点３５ａ、３５ｂに並列に接続されている。
【００２４】
プレート３３は樹脂等の不導体（電気的絶縁物）で構成されており、ネジ３７ａ、３７ｂにより本体部３２に固定されている。また、電気接点３５ａ、３５ｂは、図４Ｃに示すように、プレート３３から距離Ｌｈ（＞０）だけ突出しており、加硫装置１０の接続ユニット４０ａ（図１）に設けられた電気接点（後述）と接触して電気的に接続される。
【００２５】
図５は、接続ユニット４０ａの構成を示す構成図である。図５Ａ、図５Ｂ、及び図５Ｃは、それぞれ、接続ユニット４０ａの平面図、正面図、及び右側面図である。なお、他の接続ユニット４０ｂ及び４０ｃも、図５に示した接続ユニット４０ａと同様の構成を有している。
【００２６】
接続ユニット４０ａは、図５Ａに示すように、シリンダ４１１、ピストン４１２及びピストンロッド４１３から成る空気シリンダ機構４１と、背面がピストンロッド４１３に固定された筐体部４２と、筐体部４２の正面に設けられた給電側電気接点である電気接点４３ａ、４３ｂを有している。ここで、電気接点４３ａ、４３ｂは、加硫装置１０が備える電源部２２（図１）に電気的に接続されている。なお、この接続ユニット４０ａは、シリンダ４１１を縦枠１６２に固定することにより取り付けられる。
【００２７】
空気シリンダ機構４１は、給電側電気接点である電気接点４３ａ、４３ｂを、ヒータ側電気接点である下金型３０（２）の電気接点３５ａ、３５ｂ（図４）に押圧することにより、これらを電気的に接続する。これにより、電源部２２から金型３０ａの電気ヒータ３４ａ、３４ｂへ電力が供給されることとなる。
【００２８】
筐体部４２の正面には、左右両側部を突出させたガード部４４ａ、４４ｂが設けられており、これにより、電気接点４３ａ及び４３ｂが保護されている。すなわち、ガード部４４ａ、４４ｂの突出量Ｌａ（図５Ｃ）は、電気接点４３ａ、４３ｂの突出量Ｌｓに対し Ｌａ＞Ｌｓとなるように設定されているため、例えば金型挿入作業等の途中で電気接点４３ａ、４３ｂが不用意に金型等と接触して短絡（ショート）してしまうような事故が防止される。
【００２９】
ただし、電気接点４３ａ、４３ｂと電気接点３５ａ、３５ｂとの接触が妨げられないように、ガード部４４ａ、４４ｂの突出量Ｌａは、下金型３０（２）の電気接点３５ａ、３５ｂの突出量Ｌｈ（図４Ｃ）に対し、Ｌａ＜Ｌｓ＋Ｌｈ の関係が成立するように設定されている。なお、ガード部４４ａ、４４ｂは、筐体部４２の正面の上下両側部に設けてもよく、また、左右及び上下の両側部の全てに設けてもよい。
【００３０】
図６は、接続ユニット４０ａの動作を説明する図である。なお、他の接続ユニット４０ｂ及び４０ｃの動作も、以下に示す接続ユニット４０ａの動作と同様である。
図１において下熱盤２０（２）の上に積層金型２６が載置され、加圧用シリンダ機構２４により上熱盤２０（１）と下熱盤２０（２）との間で積層金型２６が加圧されて各金型３０ａ〜３０ｃの位置が固定されると、接続ユニット４０ａは、図６に示すように、空気シリンダ機構４１のピストン４１２を移動させてピストンロッド４１３を前方へ延ばし、筐体部４２の電気接点４３ａ、４３ｂを、それぞれ、下金型３０（２）の電気接点３５ａ、３５ｂに押圧し、これらを電気的に接続させる。
【００３１】
これにより、積層金型２６の金型の取出・挿入作業等の前後で金型３０ａと接続ユニット４０ａとの間の距離が変わっても、空気シリンダ機構４１のピストン４１２がその距離変動を吸収し、電気接点４３ａ、４３ｂはそれぞれ電気接点３５ａ、３５ｂに確実に接続される。また、接続ユニット４０ａ〜４０ｃは金型３０ａ〜３０ｃ毎に設けられているため、金型３０ａ〜３０ｃの水平方向位置がそれぞれ異なっていても、金型３０ａ〜３０ｃの各電気接点と接続ユニット４０ａ〜４０ｃの各電気接点はそれぞれ確実に接続される。
【００３２】
一方、積層金型２６からの金型の取り外し等のため加熱を中止し、電気接点間の接続を解除するときは、接続ユニット４０ａは、空気シリンダ機構４１のピストンロッド４１３を後方へ移動させ、電気接点４３ａ、４３ｂと電気接点３５ａ、３５ｂとの接触を解除する。
【００３３】
なお、電気接点４３ａ、４３ｂと電気接点３５ａ、３５ｂとの間でスパーク（放電）が生じて各接点が損傷するのを防止するため、電気ヒータ３４ａ、３４ｂへの通電のオン・オフは、加硫装置１０に設けられたリレー（不図示）等により、電気接点４３ａ、４３ｂと電気接点３５ａ、３５ｂとがそれぞれ電気的に接続された状態で行なわれる。
【００３４】
また、加硫時の金型３０ａの温度は、例えば１５０〜２００℃程度の高温となるため、この高温に晒された電気接点３５ａ、３５ｂ、４３ａ、４３ｂの表面に電気伝導度の低い金属酸化膜が形成され、電気ヒータ３４ａ、３４ｂへの通電に支障を生ずることがある。このため、金属酸化膜の形成を防止すべく、電気接点３５ａ、３５ｂ、４３ａ、４３ｂの表面に金メッキを施してもよい。
【００３５】
上記の構成を備える加硫装置１０は、接続ユニット４０ａ〜４０ｃの給電側電気接点が金型３０ａ〜３０ｃのヒータ側電気接点に押圧されて接続されることにより、金型３０ａ〜３０ｃの電気ヒータ３４ａ、３４ｂ等へ電力が供給される。すなわち、金型３０ａ〜３０ｃは電気ヒータ３４ａ、３４ｂ等への電力供給用のリード線を持たないため、積層金型２６への金型の挿入等の際にリード線の縺れや断線・短絡等の事故を引起すことがなく、電気ヒータ３４ａ、３４ｂ等へ安定に電力を供給することができる。
【００３６】
次に、加硫装置１０の動作手順について、図７に示すフロー図に従って説明する。なお、加硫装置１０の稼動後における金型の挿入及び取り外しは、加硫装置１０の近傍に設置されたロボットアーム等の自動機械により行なわれるものとする。また、加硫装置１０の各部の動作制御及び自動機械への動作指示は、加硫装置１０に設けられた制御装置（不図示）により行なわれるものとする。
【００３７】
まず、ユーザは、準備作業として、内部にゴム材料を収容していない金型３０ａ〜３０ｃを下熱盤２０（２）上に積み上げて積層金型２６を構成し（図１）、ホルダ２８ａ、２８ｂの腕を金型３０ａ及び３０ｂの両側面の溝に入れて金型３０ａ、３０ｂを挟み込む（図２）。
【００３８】
ユーザが準備作業を完了して加硫装置１０の電源を投入すると（Ｓ１０１）、加硫装置１０は、まず、全ての金型３０ａ〜３０ｃへゴム材料を射出する準備処理を行う（Ｓ１０２）。その後、金型３０ａ〜３０ｃを用いて所定の個数だけ連続的に射出及び加硫を行う連続処理を行って（Ｓ１０３）、処理を終了する。なお、上記所定の個数は、予め、加硫装置１０の制御装置（不図示）に設定されているものとする。
【００３９】
次に、本加硫装置１０における準備処理の手順を、図８に示すフロー図を用いて説明する。
準備処理を開始すると、加硫装置１０は、加圧用シリンダ機構２４により金型３０ａ〜３０ｃを加圧し（Ｓ２０１）、接続ユニット４０ａ〜４０ｃを動作させて、接続ユニット４０ａ〜４０ｃの給電側電気接点を金型３０ａ〜３０ｃのヒータ側電気接点にそれぞれ押圧して接続する（Ｓ２０２）。
【００４０】
続いて、加硫装置１０は、上熱盤２０（１）と下熱盤２０（２）による加熱を開始すると共に、金型３０ａ〜３０ｃの電気ヒータへの通電を開始して、金型３０ａ〜３０ｃを、加硫に必要な所定の温度（加硫温度）まで予熱する（Ｓ２０３）。以降においては、上熱盤２０（１）、下熱盤２０（２）、金型３０ａ〜３０ｃの各電気ヒータによる加熱が行なわれるときは、これらの熱源と温度センサ５２ａ〜５２ｃとが協働して、金型３０ａ〜３０ｃの温度を所定の加硫温度に保つものとする。なお、温度センサ５２ａ〜５２ｃは、常に、金型３０ａ〜３０ｃの温度を測定しているものとする。
【００４１】
次に、加硫装置１０は、積層金型２６の最上部にある金型（電源投入直後においては金型３０ａ）に、射出ノズル５０からゴム材料を射出し（Ｓ２０４）、その射出した金型についての射出後の経過時間の計測を開始する（Ｓ２０５）。
【００４２】
続いて、加硫装置１０は、積層金型２６の最下部の金型について、ゴム材料の射出が完了しているか否かを判断し（Ｓ２０６）、完了しているとき（Ｓ２０６、Ｙｅｓ）、すなわち金型３０ａ〜３０ｃのすべての金型についてゴム材料の射出が完了しているときは、準備処理を完了する。
【００４３】
一方、積層金型２６の最下部の金型について射出を完了していないときは（Ｓ２０６、Ｎｏ）、積層金型２６の最下部にある金型を最上部へ移動すべく、まず、接続ユニット４０ａ〜４０ｃと金型３０ａ〜３０ｃとの電気接点の接続を解除した後、加圧用シリンダ機構２４による加圧を解除する（Ｓ２０７）。
【００４４】
次に、加硫装置１０は、自動機械に指示し、自動機械によりホルダ２８ａ、２８ｂを把持して積層金型２６の最上部及び中間部の金型（電源投入直後においては金型３０ａ及び３０ｂ）を支え、積層金型２６の最下部に位置する金型（電源投入直後においては金型３０ｃ）を取り出して積層金型２６の最上部に配置する（Ｓ２０８）。また、自動機械により、ホルダ２８ａ、２８ｂを、新たに積層金型２６の最上部及び中間部となった金型に付け替える（Ｓ２０９）。これにより、ホルダ２８ａ、２８ｂは、常に、積層金型２６の最上部及び中間部の金型を挟んで加圧している状態となる。
【００４５】
続いて、加圧用シリンダ機構２４による加圧を再開した後、接続ユニット４０ａ〜４０ｃの電気接点を金型３０ａ〜３０ｃの電気接点に押圧して接続し（Ｓ２１０）、ステップＳ２０４に戻って処理を繰り返す。
【００４６】
次に、本加硫装置１０における連続処理の手順を、図９に示すフロー図を用いて説明する。ここで、ゴム材料を射出する射出ノズル５０は天井板１４に配置されているため、ゴム材料の射出後の経過時間は、積層金型２６の最下部にある金型が最も長い。このため、常に、最下部の金型から順に加硫が完了することとなる。
【００４７】
連続処理を開始すると、加硫装置１０は、積層金型２６の最下部の金型について、ゴム材料の射出後の経過時間が加硫に必要な時間（加硫時間）を経過していることを確認し（Ｓ３０１）、その最下部の金型を取り出すべく、まず、接続ユニット４０ａ〜４０ｃと金型３０ａ〜３０ｃとの電気接点の接続を解除した後、加圧用シリンダ機構２４による加圧を解除する（Ｓ３０２）。
【００４８】
次に、加硫装置１０は、自動機械に指示し、自動機械によりホルダ２８ａ、２８ｂを把持して積層金型２６の最上部及び中間部の金型を支え、積層金型２６から最下部の金型を取り出すと共に（Ｓ３０３）、内部にゴム材料を収容していない新たな金型（又は積層金型２６から取り出して加硫後のゴムを取り外した金型）を積層金型２６の最上部に配置する（Ｓ３０４）。続いて、ホルダ２８ａ、２８ｂを、新たに積層金型２６の最上部及び中間部となった金型に付け替える（Ｓ３０５）。
【００４９】
次に、加硫装置１０は、加圧用シリンダ機構２４による加圧を再開した後、接続ユニット４０ａ〜４０ｃの電気接点を金型３０ａ〜３０ｃの電気接点に押圧して接続する（Ｓ３０６）。続いて、所定の個数だけ加硫を完了したか否かを判断し（Ｓ３０７）、完了したときは（Ｓ３０７、Ｙｅｓ）、射出加硫処理を完了する。
一方、所定個数の加硫を完了していないときは（Ｓ３０７、Ｎｏ）、所定個数分のゴム材料の射出を完了しているか否かを判断し（Ｓ３０８）、完了しているときは（Ｓ３０８、Ｙｅｓ）、ステップＳ３０１に戻って処理を繰り返す。
【００５０】
一方、所定個数分の射出を完了していないときは（Ｓ３０８、Ｎｏ）、積層金型２６の最上部にある金型にゴム材料を射出し（Ｓ３０９）、その金型についての射出後の経過時間計測を開始した後（Ｓ３１０）、ステップＳ３０１に戻って処理を繰り返す。
【００５１】
なお、本実施形態では、積層金型２６は３つの金型３０ａ〜３０ｃにより構成されるものとしたが、これに限らず、積層金型２６を構成する金型の数は４以上であってもよい。この場合には、ホルダ２８ａ、２８ｂは、積層金型２６の最下部に配置された金型以外の金型を挟み込むように構成すればよい。また、本実施形態では、１対のホルダ２８ａ及び２８ｂにより補助加圧を行なうものとしたが、２対以上のホルダを用いて補助加圧を行なうものとしてもよい。
【００５２】
次に、本発明の第２の実施形態に係る加硫装置について説明する。
本実施形態では、第１の実施形態に係る加硫装置１０における金型３０ａ〜３０ｃの代わりに、各金型は、電気ヒータを有さない成型部と成型部を加熱するための加熱部とで構成され、各加熱部に電気ヒータ及びヒータ側電気接点を設けるものとする。
【００５３】
本実施形態によれば、金型が小さく電気ヒータを取り付けることができない場合にも、各成型部に隣接する加熱部により成型部を加熱して、その内部に収容されたゴム材料を加硫することができる。
【００５４】
本実施形態に係る加硫装置は、第１の実施形態に係る加硫装置１０における積層金型２６及びこれを構成する金型３０ａ〜３０ｃの構成のみが異なる。
図１０は、接続ユニット４０ａ〜４０ｃから見た、本実施形態に係る加硫装置の積層金型２６’及びその周辺部の構成を示す構成図である。
積層金型２６’は、金型３０’ａ〜３０’ｃで構成されており、金型３０’ａ〜３０’ｃは、それぞれ、成型部６０ａと加熱部６２ａ、成型部６０ｂと加熱部６２ｂ、及び成型部６０ｃと加熱部６２ｃで構成されている。また、成型部６０ａ〜６０ｃ及び加熱部６２ａ〜６２ｃの両側面部には溝が設けられている。
【００５５】
ホルダ２８ａ、２８ｂは、成型部６０ａの溝部と加熱部６２ｂの溝部に腕を入れて、金型３０’ａと３０’ｂとを互いに押し付ける方向に加圧している。
【００５６】
加熱部６２ａ〜６２ｃの構造は、成型用キャビティを構成する凹部がないことを除き、第１の実施形態に係る加硫装置１０における金型３０ａの下金型３０（２）の構造（図４）と同様である。すなわち、加熱部６２ａ〜６２ｃは、その内部に電気ヒータを有し、図４正面部に相当する位置にヒータ側電気接点が設けられている。
【００５７】
なお、成型部６０ａ〜６０ｃ及び加熱部６２ａ〜６２ｃは、第１の実施形態に係る加硫装置１０の金型３０ａ〜３０ｃと同様に、金型用炭素鋼に比して４〜５倍の熱伝導率と２倍の比熱を持つアルミ合金を用いて構成することができる。これにより、電気ヒータへの電力供給が中断したときは、成型部６０ａ〜６０ｃ及び加熱部６２ａ〜６２ｃのそれぞれが蓄熱体としても機能し、成型部６０ａ〜６０ｃの温度低下を緩和して加硫反応速度の低下を緩和することができる。
【００５８】
本実施形態に係る加硫装置の動作手順は、図７ないし図９のフロー図により示した手順と同様であり、積層金型２６が積層金型２６’となる点、及び金型３０ａ〜３０ｃが金型３０’ａ〜３０’ｃとなる点が相違する。
【００５９】
次に、本発明の第３の実施形態に係る加硫装置について説明する。
本実施形態では、第２の実施形態に係る加硫装置における金型３０’ａ〜３０’ｃに、さらに蓄熱部が加わり、加熱部と蓄熱部により成型部を挟むように各金型が構成されるものとする。
【００６０】
本実施形態によれば、加熱部への通電が中断した際に、蓄熱部に蓄えられていた熱が成型部へ伝導していくことにより、成型部の温度低下をさらに緩和して加硫反応速度の低下をさらに緩和することができる。
【００６１】
本実施形態に係る加硫装置は、第２の実施形態に係る加硫装置における積層金型２６’の部分が異なる。
図１１は、接続ユニット４０ａ〜４０ｃから見た、本実施形態に係る加硫装置の積層金型２６’’及び周辺部の構成を示す構成図である。
【００６２】
積層金型２６’’は、金型３０’’ａ〜３０’’ｃで構成されており、金型３０’’ａ〜３０’’ｃは、それぞれ、成型部６０ａ〜６０ｃと、成型部６０ａ〜６０ｃをそれぞれ挟むように配置された加熱部６２ａ〜６２ｃ及び蓄熱部６４ａ〜６４ｃから成る。また、蓄熱部６４ａ〜６４ｃの側面部にも、成型部６０ａ〜６０ｃ及び加熱部６２ａ〜６２ｃと同様の溝が設けられている。
【００６３】
なお、蓄熱部６４ａ〜６４ｃは、成型部６０ａ〜６０ｃ及び加熱部６２ａ〜６２ｃと同様に、金型用炭素鋼に比して４〜５倍の熱伝導率と２倍の比熱を持つアルミ合金を用いて構成することにより、蓄熱効果を高めて加熱中断時の成型部６０ａ〜６０ｃの温度低下を緩和し、加硫反応速度の低下を緩和することができる。
【００６４】
本実施形態に係る加硫装置の動作手順は、図７ないし図９のフロー図に示した手順と同様であり、積層金型２６が積層金型２６’’となる点、及び金型３０ａ〜３０ｃが金型３０’’ａ〜３０’’ｃとなる点が相違する。
【００６５】
以上説明したように、第１ないし第３の実施形態によれば、内部にゴム材料を収容した複数の金型を積み重ねてゴム材料の加硫を行なう際に、金型加熱用の電気ヒータへの配線に断線や短絡を生じさせることなく、当該電気ヒータへの電力供給を安定に行なうことができる。
【符号の説明】
【００６６】
１０・・・加硫装置、１２・・・台座、１４・・・天井板、１６１、１６２・・・縦枠、１８（１）・・・上側断熱材、１８（２）・・・下側断熱材、２０（１）・・・上熱盤、２０（２）・・・下熱盤、２２・・・電源部、２４・・・加圧用シリンダ機構、２４１、４１１・・・ピストンロッド、２４２、４１２・・・ピストン、２４３、４１３・・・シリンダ、２６、２６’、２６’’・・・積層金型、２８ａ、２８ｂ・・・ホルダ、３０ａ、３０’ａ、３０’’ａ、３０ｂ、３０’ｂ、３０’’ｂ、３０ｃ、３０’ｃ、３０’’ｃ・・・金型、３０（１）・・・上金型、３０（２）・・・下金型、３１・・・開口部、３２・・・本体部、３３・・・プレート、３４ａ、３４ｂ・・・電気ヒータ、３５ａ、３５ｂ、４３ａ、４３ｂ・・・電気接点、３６ａ、３６ｂ・・・貫通穴、３７ａ、３７ｂ・・・ネジ、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ・・・接続ユニット、４１・・・空気シリンダ機構、４２・・・筐体部、４４ａ、４４ｂ・・・ガード部、５０・・・射出ノズル、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ・・・温度センサ、６０ａ、６０ｂ、６０ｃ・・・成型部、６２ａ、６２ｂ、６２ｃ・・・加熱部、６４ａ、６４ｂ、６４ｃ・・・蓄熱部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にゴム材料を収容した複数の金型を積み重ねた積層金型の両端又は一端を加熱して、所定の圧力と所定の温度で前記金型内のゴム材料を加硫する加硫装置であって、
前記積層金型を構成する複数の金型と、
前記金型に設けられた電気ヒータと、
前記電気ヒータと電気的に接続され、前記金型の表面に設けられたヒータ側電気接点と、
前記ヒータ側電気接点に接触して電力を供給する給電側電気接点と、
前記給電側電気接点を前記ヒータ側電気接点に押圧する手段と、
を備えた加硫装置。
【請求項２】
請求項１に記載された加硫装置において、
前記積層金型の全体を加圧する加圧手段と、
前記積層金型内において隣接して配置された２以上の金型に取り付けられ、前記金型への加圧を補助する補助加圧手段を有する加硫装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された加硫装置において、
前記押圧する手段は、前記給電側電気接点と機械的に接続されたシリンダ機構である加硫装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載された加硫装置において、
前記金型は、アルミ合金より成る加硫装置。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれかに記載された加硫装置において、
前記金型は、それぞれ別体に構成された、内部にゴム材料を収容するキャビティを有する成型部と、前記電気ヒータを備え前記成型部を加熱する加熱部とを有し、
前記ヒータ側電気接点は、前記金型の加熱部の表面に設けられている加硫装置。
【請求項６】
請求項５に記載された加硫装置において、
前記金型は、さらに、前記成型部を挟んで前記加熱部と反対側に配置された蓄熱部を有する加硫装置。
【請求項７】
請求項６に記載された加硫装置において、
前記金型を構成する前記成型部、加熱部、及び蓄熱部は、アルミ合金より成る加硫装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載された加硫装置において、
前記各金型の温度をそれぞれ測定する温度センサと、
前記各温度センサを前記各金型にそれぞれ押圧する手段を有する加硫装置。
【請求項９】
請求項８に記載された加硫装置において、
前記各温度センサを押圧する手段は、前記温度センサと機械的に接続されたシリンダ機構である加硫装置。
【請求項１】
内部にゴム材料を収容した複数の金型を積み重ねた積層金型の両端又は一端を加熱して、所定の圧力と所定の温度で前記金型内のゴム材料を加硫する加硫装置であって、
前記積層金型を構成する複数の金型と、
前記金型に設けられた電気ヒータと、
前記電気ヒータと電気的に接続され、前記金型の表面に設けられたヒータ側電気接点と、
前記ヒータ側電気接点に接触して電力を供給する給電側電気接点と、
前記給電側電気接点を前記ヒータ側電気接点に押圧する手段と、
を備えた加硫装置。
【請求項２】
請求項１に記載された加硫装置において、
前記積層金型の全体を加圧する加圧手段と、
前記積層金型内において隣接して配置された２以上の金型に取り付けられ、前記金型への加圧を補助する補助加圧手段を有する加硫装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された加硫装置において、
前記押圧する手段は、前記給電側電気接点と機械的に接続されたシリンダ機構である加硫装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載された加硫装置において、
前記金型は、アルミ合金より成る加硫装置。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれかに記載された加硫装置において、
前記金型は、それぞれ別体に構成された、内部にゴム材料を収容するキャビティを有する成型部と、前記電気ヒータを備え前記成型部を加熱する加熱部とを有し、
前記ヒータ側電気接点は、前記金型の加熱部の表面に設けられている加硫装置。
【請求項６】
請求項５に記載された加硫装置において、
前記金型は、さらに、前記成型部を挟んで前記加熱部と反対側に配置された蓄熱部を有する加硫装置。
【請求項７】
請求項６に記載された加硫装置において、
前記金型を構成する前記成型部、加熱部、及び蓄熱部は、アルミ合金より成る加硫装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載された加硫装置において、
前記各金型の温度をそれぞれ測定する温度センサと、
前記各温度センサを前記各金型にそれぞれ押圧する手段を有する加硫装置。
【請求項９】
請求項８に記載された加硫装置において、
前記各温度センサを押圧する手段は、前記温度センサと機械的に接続されたシリンダ機構である加硫装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１１１１２２（Ｐ２０１２−１１１１２２Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６１８１１（Ｐ２０１０−２６１８１１）
【出願日】平成２２年１１月２４日（２０１０．１１．２４）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２４日（２０１０．１１．２４）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
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