加熱單元、輪胎加熱裝置及輪胎模具的改造方法

專利名稱：加熱單元、輪胎加熱裝置及輪胎模具的改造方法
技術領域：
本發明涉及一種加熱輪胎模具的加熱單元及利用此加熱單元的輪胎 加熱裝置，更涉及一種輪胎模具的改造方法。
背景技術：
對生輪胎進行加硫成型時，需要對生輪胎進行加熱。作為其加熱的方 法之一例有以下的方法，利用主鍋爐產生蒸汽，并通過接觸配置于收容生 輪胎的輪胎模具的蒸汽配管，將蒸汽的熱向輪胎模具內部的蒸汽流路而加 熱模具，進一步將輪胎模具的人傳遞到輪胎。但是，使用蒸汽的情況下， 由于從主鍋爐到輪胎模具的來自蒸汽配管表面的放熱，熱能流失，所以加 熱效率差。所以，專利文獻l中公開了下述技術，向抵接于輪胎模具的金 屬制的圈構件的內部設置的感應加熱線圈施加交流電，由此，感應加熱圈 構件，并介有被加熱的圈構件對輪胎模具進行加熱。利用該技術，因為熱 能的損失少，所以可以實現輪胎模具的快速加熱(增壓加熱)，與蒸汽加 熱相比，能夠更高效率地對輪胎模具及生輪胎進行加熱。
專利文獻l:日本國公開特許公報2001-158020
使用專利文獻l的技術的情況下，有供給規定電力的電源，在以高的 功率因數使用其電源時，使共振電路的電容器的容量與電源一致而進行適 當的設定，同時，需要使感應加熱線圈及被加熱金屬構件的綜合阻抗恰當 地匹配電源的可動阻抗區域。通常，綜合阻抗的調整通過變更感應加熱線 圈和被加熱金屬之間的距離、或者變更線圈的巻數、除此之外還有使用匹 配變壓器而調整向感應加熱線圈施加的電壓和電流的比來進行。
但是，配合不同種類的輪胎模具的尺寸，而進行上述那樣的綜合阻抗 的調整時，感應加熱線圈和被加熱金屬之間的距離的變更，在現有的構造 上是困難的。另外，變更感應加熱線圈的巻數時，需要反復進行試行錯誤， 從而成本提高且作業中具有困難。另外，設置匹配變壓器時，設備成本升
4高。

發明內容
所以，本發明的目的在于，提供一種加熱單元及使用此加熱單元的輪 胎加熱裝置，其能夠配合輪胎模具的尺寸而對將綜合阻抗進行容易且低成 本的調整，且能夠以高功率因數使用電源。
另外，本發明的另外的目的在于，提供一種輪胎加熱裝置及輪胎模具 的改造方法，其即使在使用具有作為蒸汽流路使用的環狀孔的蒸汽加熱用 輪胎模具，并利用蒸汽加熱以外的方法解熱模具時，也能夠高效率地加熱 輪胎。
為了實現上述目的，本發明提供加熱單元，其用于加熱收容輪胎的輪 胎模具的加熱單元，其中，具有通過熱傳導加熱輪胎模具的強磁性金屬 構件；對于所述強磁性金屬構件配置于輪胎模具的相反側且生成磁力線而 對所述強磁性金屬構件感應加熱的感應加熱線圈；對于所述感應加熱線圈 配置于所述強磁性金屬構件的相反側且遮蔽所述感應加熱線圈的生成的 磁力線的非磁性導體；設定所述非磁性導體、所述感應加熱線圈及所述強 磁性金屬構件的相對的位置關系的定位裝置。
根據該構成，通過調整定位裝置，可以設定非磁性導體、感應加熱線 圈及強磁性金屬構件的相對的位置關系，所以配合輪胎模具的尺寸而能夠 對綜合抗阻進行容易且低成本的調整，且能夠得到可以以高的功率因數使 用電源的加熱單元。另外，非磁性導體作為磁屏蔽發揮功能，所以將感應 加熱線圈的磁力線的方向規定為感應加熱強磁性金屬構件的方向，從而可 高效率地加熱輪胎模具及輪胎。另外，在此所謂非磁性導體是與強磁性金 屬構件相比透磁率低，比透磁率為l程度的導體。
作為所述定位裝置也可以具有設定所述非磁性導體和所述感應加熱 線圈之間的距離的第一間隔物。由此，通過調整磁屏蔽，能夠進行加熱單 元的綜合阻抗的調整。
作為所述定位裝置也可以具有設定所述強磁性金屬構件和所述感應 加熱線圈之間的距離的第二間隔物。由此，通過調整強磁性金屬構件的加 熱狀態，能夠進行加熱單元的綜合阻抗的調整。所述感應加熱線圈和所述強磁性金屬構件之間還可以具有隔熱構件。 由此，通過暴露于高溫環境可以防止感應加熱線圈的劣化，可以使快速加 熱繼續。而且，通過防止熱向外部放出，可以提高輪胎模具及輪胎的加熱 效率。
所述非磁性導體和所述感應加熱線圈之間還可以具有強磁性非導體 構件。由此，將感應加熱線圈的磁力線的方向規定為感應加熱強磁性金屬 構件的方向，從而可以進一步高效率地加熱輪胎模具及輪胎。而且，在此 所謂強磁性非導體構件是強磁性的，且是與強磁性金屬構件相比難以通電 的構件。作為強磁性非導體構件可以使用氧化鐵(鐵素體磁芯)等。
所述非磁性導體也可以是鋁。由此可以確保非磁性導體的磁屏蔽，并 可以可靠地規定感應加熱線圈的磁力線的方向，而高效率地加熱輪胎模具 及輪胎。另外，即使誘發渦電流，因為導電性高所以基本上不會發熱，且 非磁性導體中的電力消耗量少。
所述強磁性金屬構件也可以是透磁率為100 1000的鋼制構件。由此， 強磁性金屬構件變得易于感應加熱，能夠進一步高效率地加熱輪胎模具及 輪胎。
另外，本發明的輪胎加熱裝置具有收容輪胎的輪胎模具，上述的加熱 單元挾持所述輪胎模具而上下相對地配置兩個，兩個所述加熱單元也可以 從所述輪胎模具的上下加熱所述輪胎模具。由此，通過從上下對輪胎模具 進行加熱，使用上述加熱單元可以高效率地加熱輪胎模具及輪胎。
另外，本發明的輪胎加熱裝置具有上述加熱單元、由多個分割段構成、 且其內部形成有環狀孔的輪胎模具，所述環狀孔中也可以填充具有高熱擴 散率的填充物質。由此，例如，轉換內部具有用于封入加熱用的蒸汽而形 成的環狀孔的模具時，與填充有空氣的情況相比，輪胎模具中熱迅速地擴 散，從而輪胎的加熱效率提高。
在此，所謂具有高熱擴散率的填充物質，例如可以使用熱媒油、硅油、 液體金屬(鉀、伍德合金)。此外，也可以是在其中包含鋁、銅、鐵等金 屬的固體粒子的物質。
另外，為了實現其他目的，本發明中的輪胎加熱裝置具有內部具有 用于封入加熱用蒸汽而形成的環狀孔的輪胎模具、利用熱傳導加熱所述輪
6胎模具的加熱機構，所述環狀孔中填充具有高熱擴散率的填充物質，所述 輪胎模具利用所述加熱機構加熱。
轉換蒸汽加熱用的輪胎磨具，并通過蒸汽加熱以外的方法，例如通過 利用感應加熱線圈對被加熱金屬進行感應加熱的方法，加熱輪胎模具時， 以原有的狀態，即環狀孔中填充空氣的狀態，使用作為蒸汽流路使用的環 狀孔時，由于輪胎模具的環狀孔部分阻礙熱擴散，從而成為阻礙加熱效率 提高的要因。所以，通過制成這樣的構成，與環狀孔中填充空氣的情況相 比，輪胎模具中熱迅速地擴散，從而可以高效率地加熱輪胎。
另外，為了實現其他目的，本發明提供一種輪胎模具的改造方法，是 內部具有甩于封入加熱用蒸汽而形成的環狀孔的輪胎模具的改造方法，其 中，在所述環狀孔中填充具有高熱擴散率的填充物，并設置利用熱傳導加 熱所述輪胎模具的加熱機構，并通過所述加熱機構加熱所述輪胎模具。通 過以這樣的方法改造輪胎模具，并使用蒸汽加熱用的輪胎模具時，與環狀 孔中填充空氣的情況相比，輪胎模具中熱迅速地擴散，從而可以高效率地 加熱輪胎。


圖1是本發明第一實施方式的輪胎加熱裝置的側面視的模式剖面圖； 圖2是A-A'、 B-B'及C-C'位置的模式剖面圖； 圖3是圖1的D領域的放大模式剖面圖； 圖4是以圖2的Y-Y'表示的剖面上的放大模式剖面圖； 圖5是圖1的G領域的放大模式剖面圖6是表示本發明第一實施方式的輪胎加熱裝置的第一變形例的模式 剖面圖7表示本發明第一實施方式的輪胎加熱裝置的第二變形例的模式剖 面圖8表示本發明第一實施方式的輪胎加熱裝置的第三變形例的模式剖 面圖9表示本發明第一實施方式的輪胎加熱裝置的第四變形例的模式剖 面7圖IO是本發明第二實施方式的輪胎加熱裝置的側面視的模式剖面圖; 圖11是表示圖10的輪胎模具的改造工序中的輪胎模具的初期狀態的
圖12是表示圖IO的輪胎模具中的改造工序中環狀孔中填充了填充物 質的狀態的圖13是表示本發明第二實施方式的輪胎加熱裝置的第一變形例的模
式剖面圖。 符號說明
1、 4、 5輪胎加熱裝置
100a、 100b、 200a、 300a加熱單元(加熱機構)
10a、 10b強磁性金屬構件
71a、 72a、 71b、 72b、 371a 373a 第一間隔物
21a 23a、 21b 23b、 321a 323a 第二間隔物
30a、 30b非磁性導體
40a、 40b、 81、 240a 243a 隔熱構件
51a、 52a、 51b、 52b、 90強磁性非導體構件
80非金屬構件或非磁性金屬構件
82非磁性金屬構件
85熱護罩
Cl、 C2、 C3、 C4、 C5、 C6、 C7 誘導加熱線圈 Ml、 M2、 M3 輪胎模具 hl、 h2環狀孔
具體實施例方式
下面，參照附圖對本發明的最佳實施方式進行說明。 (第一實施方式)
首先,參照圖1對第一實施方式的輪胎加熱裝置的整體構成進行說明。 圖1是本實施方式的輪胎加熱裝置的側面視的模式剖面圖，是本實施方式 的整體構成。圖1中，關于模具部分，引出表示剖面的斜線的來表示，但 是關于加熱單元部分，在圖3的放大圖中己有詳細的顯示，所以圖l中省略了適當斜線。在此，對本發明的加熱單元作為輪胎加硫機的加熱裝置的 一部分使用的一實施方式進行說明。
如圖1所示，輪胎加熱裝置1包含輪胎模具M1、和從上下將輪胎模具
Ml挾持且上下相對配置的兩個加熱單元100a、 100bb、和上側加熱單元 100a的上部的上側底盤支承P、和位于下側加熱單元100b的下部的基部 即下側底盤支承S而構成。這樣構成的輪胎加熱裝置1以輪胎模具Ml的 輪胎收容部T中收容輪胎(未圖示)的狀態，利用加熱單元100a、 100b 的感應加熱線圈Cl、 C2的感應加熱對加熱單元內部的強磁性金屬構件 10a、 10b進行加熱。將在此產生的熱能利用經由輪胎模具M1的熱傳導傳
遞，由此從外表面側加熱輪胎。
另外，感應加熱線圈C3包圍輪胎模具M1的側面而設置，感應加熱線 圈C4、 C5以從上下挾持輪胎收容部T的方式配置于輪胎模具Ml的內部。 如后所述，感應加熱線圈C3通過感應加熱輪胎模具來從輪胎的外表面側 進行加熱。另外，感應加熱線圈C4、 C5通過感應加熱配置于輪胎上下胎 圈部(輪胎孔周邊部)的內部的金屬構件來從輪胎內部進行加熱。此外， 形成連通輪胎收容部T的內部且高溫高壓的加壓媒體通過的配管，通過將 該加壓媒體送入輪胎內部，來從輪胎的內表面側進行加熱。
下面，對輪胎模具M1的構造進行說明。如圖l所示，輪胎模具M1由 非磁性構件構成的多個分割段構成，內部形成有加熱的輪胎的收容空間即 輪胎收容部T。另外，上側底盤支承P的上部設置有未圖示的液壓缸機構， 將輪胎搬入輪胎收容部T或從輪胎收容部T搬出時，利用液壓缸的控制能 夠進行輪胎模具Ml的開模。同樣，利用液壓缸機構的控制，通過將上側 底盤支承P向下方壓，能夠進行由分割段構成的輪胎模具Ml的合模。
下面，參照圖1及圖2，對本發明的加熱單元進行詳細的說明。如圖 1所示，加熱單元100a、 100b包含強磁性金屬構件10a、 10b、和垂直方 向上分別配置于以輪胎模具M1為中心時的強磁性金屬構件10a、 10b的外 側的感應加熱線圈C1、 C2、和分別配置于感應加熱線圈Cl、 C2的更外側 的非磁性導體30a、 30b而構成。另外，加熱單元100a、 100b中設置有設 定非磁性導體30a、 30b、和感應加熱線圈Cl、 C2、和強磁性金屬構件10a、 10b的相對位置關系的空間(定位裝置)。具體地說，加熱單元100a、 100b
9的內部分別設置有分別設定非磁性導體30a、 30b和感應加熱線圈Cl、 C2 之間的距離的第一間隔物71a、 72a、 71b、 72b，及分別設定強磁性金屬構 件10a、 10b和感應加熱線圈Cl、 C2之間的距離的第二間隔物21a 23a、 21b 23b。如以上所述，上側加熱單元100a、下側加熱單元100b挾持輪 胎模具Ml而大致上下對稱地配置，這些構造大致相同，所以，以下以上 側加熱單元lOOa為中心進行說明，而省略下側加熱單元100b的說明。
圖2是圖1的模式剖面圖，A、B、C的區域分別是將圖1的A-A'、B-B，、 C-C'位置上的剖面部分地顯示的部分剖面圖。另外，圖2中以Z-Z'表示 的剖面相當于圖1的模式剖面圖。
如圖2所示，加熱單元100a在從下方的平面視(以下，記做平面視) 以圓形狀構成，誘導加熱線圈Cl在該平面視中形成渦巻線狀(參照B區 域)。另外，加熱單元100a具有在該平面視的圓的直徑方向上延在的多個 第一間隔物71a、 72a，這些都以放射狀，且在圓周上等間隔地配置。另外， 直徑方向內側的第二間隔物21a形成為環狀，此外，多個第二間隔物22a、 23a以在平面視不與多個第一間隔物71a、 72a重疊的方式，分別在圓周上 等間隔地配置。在此，多個第二間隔物21a 23a的高度(紙面和垂直方 向的長)全部相同。另外，多個第二間隔物22a、 23a之間配置有多個第 三間隔物73a。另外，也可以沒有第三間隔物73a。
下面，利用圖3，對加熱單元100a進行詳細的說明。圖3是圖1的D 區域的放大圖。通過從未圖示的電源供給電力，感應加熱線圈Cl在其周 圍生成磁力線。另外，強磁性金屬構件10a是強磁性的鋼制構件，并通過 感應加熱線圈Cl生成的磁力線進行感應加熱。更詳細地說，由于產生的 磁力線的影響，其內部產生渦電流，其結果是由于強磁性金屬構件10a的 電阻而發熱。另外，作為強磁性金屬構件10a，使用感應率為100 1000 的鋼制構件。由此，強磁性金屬構件10a可以高效率地感應加熱，同時能 夠加熱輪胎模具M1及輪胎。
另外，強磁性金屬構件10a的下方配置有與強磁性金屬材10a接觸并 具有高導熱率的石墨板60a。另外，石墨板60a的更下方配置有銅板61a， 銅板61a與輪胎模具Ml直接接觸。銅板61a也和石墨板60a相同都具有 高導熱率。這樣，通過強磁性金屬構件10a和輪胎模具Ml之間配置有石墨板60a及銅板61a，強磁性金屬構件10a中產生的熱能易于向半徑方向 (圖3所示反而箭頭符號F方向)及周方向傳遞，所以能夠將輪胎模具Ml 上的溫度分布均一化。
但是，感應加熱線圈CI產生的磁力線不止是強磁性金屬構件10a的 方向(箭頭符號E方向)上，在上方向上也產生。由于上方向上配置有鋼 制構件的上側底盤支承P，所以磁力線到達上側底盤支承P時，和強磁性 金屬構件10a相同，由于磁力線的影響而進行感應加熱，其部分熱能在不 需要加熱的上側底盤支承P消耗，從而不能有效地使用電源的電力。所以， 本實施方式中，感應加熱線圈CI的上方配置有強磁性非導體構件51a、 52a。在此，作為強磁性非導體構件51a、 52a，使用氧化鐵(鐵素體磁芯) 等。另外，感應加熱線圈Cl和強磁性非導體構件51a、 52a—起固定。利 用這樣的構成，強磁性非導體構件51a、 52a作為磁屏蔽發揮作用，由感 應加熱線圈CI產生的磁力線在上方的強磁性非導體構件51a、52a被遮蔽， 所以，將感應加熱線圈CI的磁力線的方向規定為感應加熱強磁性金屬構 件的10a的方向(箭頭符號E方向)，從而能夠高效率地加熱輪胎模具Ml 及輪胎。另外，強磁性非導體構件51a、 52a是根據需要所配置的，所以 也可以沒有。
另外，在強磁性非導體構件51a、 52a上不能遮蔽的上方向的磁力線 可以在配置于強磁性非導體構件51a、 52a的外側的非磁性導體30a中被 遮蔽。由此，非磁性導體30a作為磁屏蔽發揮作用，所以，將感應加熱線 圈CI的磁力線的方向設定為感應加熱強磁性金屬構件10a的方向(箭頭 符號E方向)，從而能夠高效率地加熱輪胎模具M1和輪胎。另外，本實施 方式中非磁性導體30a使用鋁。由此，能夠確保非磁性導體30a的磁屏蔽 功能，且可靠地規定該感應導熱線圈CI的磁力線的方向，從而能夠高效 率地加熱輪胎模具M1及輪胎。另外，即使在非磁性導體30a上誘發渦電 流，非磁性導體30a的導電性高(電阻小)，所以基本上不發熱，非磁性 導體30a中的電力消耗少。另外，作為非磁性導體，除鋁之外，也可以使 用銅等。
另外，感應加熱線圈CI和強磁性金屬構件10a之間配置有隔熱構件 40a。使用上述專利文獻1的技術時，將輪胎搬入輪胎模具、或從輪胎模具搬出時，需要開放輪胎模具，輪胎模具的熱通過對流及輻射放出到外部。 另外，輪胎的加熱開始時，輪胎的溫度是室溫，所以和生輪胎的接觸部分 上的輪胎模具的溫度降低。與之相對，通過調大施加電流，能夠減少輪胎 模具的溫度降低，但是暴露于高溫環境會使感應加熱線圈劣化，從而輪胎 模具不能進行快速加熱。所以，通過制成這樣的構成，可以限制強磁性金 屬構件10a上產生的熱能向上反向移動，從而能夠防止感應加熱線圈Cl 的劣化，能夠使快速加熱連續進行。而且，通過防止熱向外部放出，可以 提高輪胎模具Ml及輪胎的加熱效率。
下面，利用圖3及圖4，對第一間隔物71a、 72a及第二間隔物21a 23a的構造進行說明。首先，關于第一間隔物71a、 72a，利用圖3說明。 第一間隔物71a、 72a由間隔物板71p、 72p和間隔物用螺栓Bl構成，螺 栓Bl貫通間隔物板71p、 72p，并通過嵌合于在非磁性導體30a及上側底 盤支承P上形成的嵌合孔，設置第一間隔物71a、 72a(間隔物板71p、 72p 和間隔物用螺栓B1)。在此，調整螺栓Bl的擰轉量，并調整非磁性導體 30a及插入上側底盤支承P的嵌合孔內部的螺栓B1的長度，由此能夠調整 間隔物板71p、 72p和非磁性導體30a之間的距離。另外，間隔物板71p、 72p的輪胎模具Ml側的表面上分別固定配置有強磁性非導體構件51a、 52a，另外，如上所述，感應加熱線圈Cl和強磁性非導體構件51a、 52a 一起固定。這樣的結果是，通過調整螺栓Bl的擰緊量，能夠設定非磁性 導體30a和感應加熱線圈Cl之間的距離。其結果是能夠進行磁屏蔽的調 整，從而能夠進行加熱單元100a的綜合阻抗的調整。另外，第三間隔物 73a與第一間隔物71a、72a —樣，也由間隔物板73p和未圖示的螺栓構成， 從而能夠調整間隔物板73p和非磁性導體30a之間的距離。另外，間隔物 板71a、 72a和非磁性導體30a之間介有其他的間隔物構件，由此也可以 調整間隔物板71p、 72p和非磁性導體30a之間的距離。
下面，利用圖4對第二間隔物21a 23a進行說明。圖4是以圖2的 Y-Y'表示的剖面的放大模式剖面圖。如圖4所示，第二間隔物21a 23a 分別設置于非磁性導體30a和隔熱構件40a之間。另外，螺栓B2貫通第 二間隔物21a 23a，并通過嵌合于在非磁性導體30a及上側底盤支承P 上形成的嵌合孔，并以第二間隔物21a 23a挾持于非磁性導體30a和隔
12熱構件40a之間的形式設置。本實施方式中的螺栓B2貫通銅板61a、石墨 板60a、強磁性金屬構件10a、隔熱構件40a及第二間隔物21a 23a，而 嵌合于非磁性導體30a及上側底盤支承P的嵌合孔。在此，將第二間隔物 21a 23a換成高度不同的其他的間隔物，由此能夠設定強磁性金屬構件 10a和感應加熱線圈Cl之間的距離。其結果是，通過利用第二間隔物21a 23a調整強磁性金屬構件10a的加熱狀態，能夠調整加熱單元100a的綜合 阻抗。
下面，利用圖5對輪胎加熱裝置進行詳細的說明。圖5是圖1的G區 域的放大圖。首先，利用加熱線圈C3對輪胎模具M1進行加熱。這時，進 行在輪胎的外表面側上加熱的感應加熱線圈C3產生的磁力線，不僅在輪 胎模具M1的方向上，也產生在上方向及下方向上。所以，為了減少上方 向及下方向的磁力線，將感應加熱線圈C3和輪胎模具Ml之間的距離1, 與感應加熱線圈C3和加熱單元100a、 100b之間的距離12的關系設定為滿 足1,<12。由此，由感應加熱線圈C3形成的上方向和下方向的磁力線在到 達強磁性金屬構件10a、 10b之前衰減。
另外，優選在加熱單元100a、 100b的下面側、上面側，接近感應加 熱線圈的位置上附設渦電流浸透厚度程度的非磁性、良導電性板61a。通 過該非磁性、良導電性板可以將減少后殘存的磁力線屏蔽。上述銅板61a 也起到該作用。所以，感應加熱線圈C1、 C2和感應加熱線圈C3可以看作 是在電磁氣學上相互完全獨立的系統，可以避免高周波電源的相互干涉所 產生的影響。作為非磁性、良導電性板，例如可以使用鋁或銅。
如以上所述，通過調整第一間隔物71a、 72a、第二間隔物21a 23a 及第三間隔物73a,可以設定非磁性導體30a、感應加熱線圈Cl及強磁性 金屬構件10a的相對位置關系。因此，不必進行線圈的巻數的變更，或使 用匹配變壓器，可以配合輪胎模具Ml的尺寸而將綜合阻抗容易且低成本 地調整。其結果是通過適當調整綜合抗阻，在存在供給規定電力的既有電 源的情況下，可以以高功率因數使用此電源。另外，非磁性導體30a作為 磁屏蔽發揮作用，所以能夠將所以感應加熱線圈Cl的磁力線的方向規定 為感應加熱強磁性金屬構件10a的方向，從而高效率地加熱輪胎模具Ml 及輪胎。
13另外，加熱單元1有以下所述而構成，如上所述，加熱單元100a、 100b 通過挾持收容輪胎的輪胎模具Ml而上下相對配置兩個，兩個加熱單元 100a、 100b從輪胎模具Ml的上下兩個方向加熱輪胎模具M1。由此，使用 加熱單元l()Oa、 100b能夠高效率地加熱輪胎模具Ml及輪胎。
下面，對如以上所述而構成的輪胎加熱裝置1的加硫成型的動作進行 說明。在此，作為加硫對象的生輪胎，使用在壁厚大的胎圈部(輪胎周胎 圈部)及胎面部(路面接觸部)的內部，填充金屬制的胎圈鋼絲線及皮帶 構件而形成的構件。通過感應加熱該金屬制構件，能夠從生輪胎的內部加 執。
首先，通過控制上述液壓缸機構，使上側底盤支承P上升，而進行輪 胎模具Ml的開模，通過未圖示的運輸裝置，將加硫前的生輪胎搬入輪胎 收容部。這時，將未圖示的塞子插入生輪胎的輪胎穴中，使塞子膨脹，修 整并保持生輪胎。而且，通過再一次控制液壓缸機構而使上側地盤支承下 降，從而使輪胎模具M1合模。
在此，從電源向加熱單元100a、 100b的感應加熱線圈Cl、 C2供應電 力，由此感應加熱強磁性金屬構件10a、 10b。其熱能通過利用熱傳導傳遞 到輪胎模具Ml來加熱輪胎模具Ml，利用介有輪胎模具Ml而傳遞的熱能， 從頭生輪胎的表面側進行加熱。這時，非磁性導體30a、 30b及強磁性非 導體構件51a、 52a作為磁屏蔽發揮作用，所以可以將感應加熱線圈Cl、 C2的磁力線的方向設定為感應加熱強磁性金屬構件10a的方向，從而高效 率地加熱輪胎模具M1和輪胎。另外，供給電力的感應加熱線圈C3通過向 輪胎模具施加強度的高周波磁界，而從輪胎設為外表面進行加熱。輪胎模 具M1的熱容量少，所以在將生輪胎投入之前，事先預熱到所希望的溫度。 進一步對生輪胎進行連續一批加硫時，為了確保輪胎模具M1的外表面附 近的熱擴散的時間，加熱單元100a、 100b的升壓加熱(投入大電力，并 縮短模具的升溫時間的模式)比將生輪胎搬入輪胎收容部T的時間，稍早 一點進行。
接下來，將高溫高壓的蒸汽及氮氣等加壓媒介通過未圖示的配管供給 到輪胎內，由此，使塞子伸展并密著于生輪胎的內避免，從而將生輪胎向 輪胎模具Ml方向按壓。而后，將高溫高壓的加壓媒介的熱量經由塞子向
14生輪胎傳遞，由此從內表面側加熱生輪胎。
上述動作的同時，向感應加熱線圈C4 C5供應電力。另外，感應加
熱線圈C4、 C5通過分別向生輪胎的上下胎圈部施加強度的高周波，而優
選感應加熱設置于上下胎圈部的內部的胎圈鋼絲線。由此，生輪胎在從上 述的外表面側及內表面側的加熱的基礎上，在具有大壁厚的胎圈部及胎面 部中，也從輪胎內不測進行加熱，所以生輪胎整伴能在短時間升溫到加硫 溫度。
另外，對生輪胎進行加硫成型間，塞子通過將生輪胎向輪胎模具Ml
的方向按壓來進行生輪胎的成型。本實施方式中，塞子以與加硫劑輪胎的 輪胎內壁面形狀大致相同的形狀的地延伸性材料形成，所以即使在加壓媒 介的壓力中有一些變動的情況下，也能夠可靠地實現加硫劑輪胎的輪胎內 壁面的形狀。所以，通過該塞子，按壓生輪胎并進行成型時，可以得到高 精度系形成的加硫劑輪胎。
而后，這樣操作而得到加硫劑輪胎時，利用與上述的動作相反的動作 對輪胎模具進行開模后，使塞子縮小，并通過搬出裝置將加硫劑輪胎保持 并搬出到外部。然后，搬入新的生輪胎，再一次重復加硫成型。
(實施例1)
下面，表示使用輪胎加熱裝置l實施的加熱試驗的結果。試驗以下面
的條件進行。下面的條件對于上下加熱單元100a、 100b的兩方是相同的， 所以省略關于下側加熱單元的說明。
(1) 電源額定5kw (設定于輸出最大)
(2) 非磁性導體30a:鋁(4mm厚)
(3) 感應加熱線圈C1: 30sq特氟綸(注冊商標)絕緣絞合線
(4) 感應加熱線圈C1-強磁性金屬構件10a之間距離25,(固定)
(5) 強磁性非導體構件51a、 52a:非使用
以上述的條件向加熱單元供給電力，并計算通過調整第一間隔物71a、 72a (及第三間隔物73a)來改變感應加熱線圈Cl和非磁性導體30a之間 的距離L時的功率因數(有效使用的電力/輸入電力)。以下表示試驗結果 (Z表示綜合抗阻)。
(1) L: 40.0腿 Z: 63.2uH、功率因數25.4%
15(2) L: 20.0mm Z: 48.3uH、功率因數18.8%
(3) L: 10.0mm Z: 36.6uH、功率因數16.6%
(4) L: 5.4mm Z: 28.2uH、功率因數15.5% 試驗的結果是，非磁性導體30a的電阻小，所以感應加熱線圈C1越
靠近非磁性導體30a，加熱單元100的綜合抗阻越低，從而功率因數減少。 這是由于感應加熱線圈Cl越靠近非磁性導體30a，由于非磁性導體30a 磁力線遮斷的比例就增加。這樣，調整第一間隔物71a、 72a(及第三間隔 物73a)使L改變，由此使綜合阻抗改變，從而能夠容易且低成本地調整 能夠以高功率因數使用電源的條件。 (實施例2)
下面，表示使用強磁性非導體構件51a、 52a時的加熱單元100a的加 熱試驗結果。條件如下進行設定。
(1) 電源額定5kw (設定于輸出最大)
(2) 非磁性導體30a:鋁(4mm厚)
(3) 感應加熱線圈C1: 30sq特氟綸(注冊商標)絕緣絞合線
(4) 感應加熱線圈C1-強磁性金屬構件10a之間距離21.5,(固定)
(5) 非磁性導體30a-感應加熱線圈C1之間距離13mra (固定) 以下表示利用上述條件，在沒有或具有強磁性非導體構件51a、 52a
時的試驗結果。
(1) 強磁性非導體構件51a、 52a:沒有功率因數15.0%
(2) 強磁性非導體構件51a、 52a:有功率因數33.7% 試驗的結果是，強磁性非導體構件51a、 52a存在時，與不存在時相
比加熱單元100a的等效電阻增加且功率因數增加。另外，通過強磁性非 導體構件51a、 52a，磁力線遮斷，從而能夠有效地加熱強磁性金屬構件 10a。這樣，通過裝卸強磁性非導體構件51a、 52a，或增減其量，使綜合 阻抗改變，從而能夠容易且低成本地調整能夠以高功率因數使用電源的條 件。
(第一變形例)
下面，利用圖6對本實施方式的第一變形例進行說明。在此，以與上 述實施方式不同的部分為中心進行說明，對和上述實施方式相同的部分付以相同的符號并省略其說明。變形例中的加熱單元200a中，沒有第二間 隔物，取而代之，層疊設置是隔熱構件240a 243a，從而支持感應加熱線 圈C1。由此，隔熱構件240a 243a不僅作為隔熱材料，也作為設定強磁 性金屬構件10a和感應加熱線圈1之間的距離的間隔物發揮作用。利用這 樣的方式，也能得到和上述實施方式同樣的效果。 (第二變形例)
其次，利用圖7對本實施方式的第二變形例進行說明。在此，以與上 述實施方式不同的部分為中心進行說明，對和上述實施方式相同的部分付 以相同的符號并省略其說明。本變形例中的加熱單元300a中，第一間隔 物371a 373a配置于非磁性導體30a和間隔物板370p之間，第二間隔物 321a 323a設置于間隔物板370p和隔熱構件40a之間，螺栓B3貫通這些 而嵌合于非磁性導體30a及上側地盤支承P的嵌合孔，由此設置第一間隔 物371a 373a及第二間隔物321a 323a。即使將第一間隔物及第二間隔 物設為這樣的構成，也能夠得到和上述實施方式同樣的效果。 (第三變形例)
下面，利用圖8對本實施方式的第三變形例進行說明。在此，以與上 述實施方式不同的部分為中心進行說明，對和上述實施方式相同的部分付 以相同的符號并省略其說明。圖8 (a)所示的實施方式中，筒狀的熱護罩 85的內側上安裝有感應加熱線圈C3熱護罩85和感應加熱線圈C3之間設 有強磁性非導體構件90。強磁性非導體構件90使用鐵氧體等。感應加熱 線圈C3和被加熱物即輪胎模具Ml之間存在空氣層，所以能夠防止線圈C3 的過熱。另外，通過配置強磁性非導體構件90，不僅可以使磁力線向被加 熱物集中，還能夠使轉到相反側的磁力線到達不需要加熱的部位或者外 界。熱護罩85的內面側上設有非金屬構件或非磁性金屬構件80 (選定非
磁性金屬構件時，設定為電氣上未形成電路的構成。)所以能夠防止渦電 流產生所引起的焦耳損失及不必要的過熱，而且，能夠抑制來自被加熱物 的發熱。另外熱護罩85的內部通過設置隔熱構件81，能夠進一步抑制來 自被加熱物的發熱。另外，熱護罩85的外面側上配置有非磁性金屬構件 82,由此，從強磁性非導體構件90向外泄漏的磁力線不會再向其外側泄 漏，從而能夠屏蔽。非磁性、導電性板上誘發渦電流，但是導電性高所以另外，圖8 (b)中表示關于非金屬構件80、隔熱構件8K非磁性金 屬構件82、強磁性非導體構件90及感應加熱線圈C3的配置的其他形態。 本形態中，從半徑方向內側向外側配置非金屬構件80、隔熱構件81、感 應加熱線圈C3、強磁性非導體構件90、及非磁性金屬構件82。利用這樣 的構成，能夠進一步抑制線圈的溫度上升。 (第四變形例)
下面，利用圖9對本實施方式的第四變形例進行說明。在此，以與上 述實施方式不同的部分為中心進行說明，對和上述實施方式相同的部分付 以相同的符號并省略其說明。本變形例中的輪胎加熱裝置4的輪胎模具M2 轉換內部具有為了封入加熱用蒸汽而形成的環狀孔hl的模具。其環狀孔 內填充有具有高熱擴散物的填充物質。在此，所謂具有高熱擴散物的填充 物質，例如可以使用熱媒油、硅油、液體金屬(鉀、伍德合金)、加壓水 等。此外，也可以是在其中包含鋁、銅、鐵等金屬的固體粒子的物質。由 此，利用輪胎模具M2的熱傳導加熱輪胎的情況，與環狀孔中填充空氣的 情況相比，輪胎模具M2中熱迅速地擴散，從而可以提高輪胎的加熱效率。 另外，也可以使用沒有形成環狀孔hl的模具，并形成新的環狀孔hl，而 在此填充比模具構件更具有高熱擴散率的填充物質。即使在該情況下，與 沒有形成環狀孔hl的情況相比，輪胎模具中熱迅速地擴散，從而可以提 高輪胎的加熱效率。 (第二實施方式)
下面，利用圖10對發明的第二實施方式進行說明。在此，以與第一 實施方式不同的部分為中心進行說明，對和上述實施方式相同的部分付以 相同的符號并省略其說明。圖10表示本實施方式中的輪胎加熱裝置5的 側面視的模式剖面圖。
輪胎加熱裝置5的輪胎模具M3與第一實施方式相同，利用加熱單元 100a、 100b加熱。在此，輪胎模具M3是蒸汽加熱用的輪胎加熱模具，其 內部具有用于將高溫的蒸汽封入并加熱輪胎模具M3而形成的環狀孔h2。 本實施方式中，不是通過蒸汽加熱而是通過感應加熱來加熱輪胎模具M3， 所以不使用蒸汽流路即環狀孔h2。這時，將作為蒸汽流路來使用的環狀孔
18h2就以這樣的狀態，即以環狀孔h2中填充有空氣的狀態使用時，空氣的
熱擴散率與金屬相比小，所以在輪胎模具M3的環狀孔h2部分熱擴散受到 阻礙，而成為阻礙加熱效率提高的要因。所以，在本實施方式中，環狀孔 h2中填充具有高熱擴散率的填充物質。
在此，所謂具有高熱擴散物的填充物質，例如可以使用熱媒油、硅油、 液體金屬(鉀、伍德合金)、加壓水等。此外，也可以是在其中包含鋁、 銅、鐵等金屬的固體粒子的物質。由此，與環狀孔h2中填充空氣的情況 相比，輪胎模具M3中熱迅速地擴散，從而可以提高輪胎的加熱效率。
下面，對輪胎模具M3的改造方法進行說明。輪胎模具M3可以通過以 下那樣的工序改造。在此，初始狀態是在輪胎模具M3中沒有設置加熱單 元100a、 100b等的狀態，設制輪胎模具M3的環狀孔h2內只填充有空氣 (圖11)。
(1) 環狀孔h2內填充具有高熱擴散率的填充物質(圖12)。
(2) 輪胎模具M3上設置有利用熱傳導加熱輪胎模具M3的加熱單元 100a、 100b等(圖10)。
(3) 利用加熱單元100a、 100b加熱輪胎模具M3。 通過使用這樣的方法改造輪胎模具M3，轉換蒸汽加熱用的輪胎模具
M3的情況，與環狀孔h2中填充空氣的情況相比，輪胎模具M3中熱迅速地 擴散，從而可以高效率地加熱輪胎。 (第一變形例)
下面，利用圖13對本實施方式的第一變形例進行說明。在此，以與 上述實施方式不同的部分為中心進行說明，對和上述實施方式相同的部分 付以相同的符號并省略其說明。本變形例中的輪胎模具M3中，避開附設 有環狀孔h2的區域而將感應加熱線圈C6和感應加熱線圈C7上下配置。 由此，環狀孔h2不會成為障礙，所以熱能夠迅速地傳遞。
以上，對本發明的實施方式進行了說明，但是本發明并不限定于上述 的實施方式，只要在權利要求所記載的范圍內的內容，可以實施各種變更。
例如，加熱單元中，關于第一間隔物、第二間隔物、強磁性非導體構 件的配置，并不限于上述那樣的配置，也可以在此基礎上，在平面視上密 集地配置，也可以減少各個的配置數量。
19另外，也可以沒有感應加熱線圈C3、 C4、 C5、 C6、 C7。
另外，上述的實施方式中，對塞子方式的加硫成型進行了說明，但是 并不限于此，也可以是無塞子方式。另外，上述的輪胎加熱裝置、加熱單 元及輪胎模具不僅是在加硫成型，也可以在其他的輪胎加熱工序中使用。
另外，上述的實施方式中，作為定位裝置使用間隔物。通過使用間隔 物，可以通過簡單的構成得到本發明的加熱單元。但是，定位裝置不限于 間隔物，也可以使用其他裝置。
參照特定的實施方式對本發明進行了詳細的說明，但是對于本領域的 人員來說，不脫離本發明的精神和范圍內可以進行各種變更和修改。本申 請基于2006年9月21日提出申請的日本特許出愿(特愿2006-255215)， 其內容在此作為參照而引用。
權利要求
1、一種加熱單元，其用于加熱收容輪胎的輪胎模具，其特征在于，具有通過熱傳導加熱輪胎模具的強磁性金屬構件；相對于所述強磁性金屬構件配置于輪胎模具的相反側且生成磁力線對所述強磁性金屬構件進行感應加熱的感應加熱線圈；相對于所述感應加熱線圈配置于所述強磁性金屬構件的相反側且遮蔽所述感應加熱線圈生成的磁力線的非磁性導體；設定所述非磁性導體、所述感應加熱線圈及所述強磁性金屬構件的相對的位置關系的定位裝置。
2、 如權利要求l所述的加熱單元，其特征在于，作為所述定位裝置具有設定所述非磁性導體和所述感應加熱線圈之 間的距離的第一間隔物。
3、 如權利要求1或2所述的加熱單元，其特征在于， 作為所述定位裝置具有設定所述強磁性金屬構件和所述感應加熱線圈之間的距離的第二間隔物。
4、 如權利要求1 3中任一項所述的加熱單元，其特征在于， 在所述感應加熱線圈和所述強磁性金屬構件之間還具有隔熱構件。
5、 如權利要求1 4中任一項所述的加熱單元，其特征在于， 在所述非磁性導體和所述感應加熱線圈之間還具有強磁性非導體構件。
6、 如權利要求1 5中任一項所述的加熱單元，其特征在于， 所述非磁性導體是鋁。
7、 如權利要求1 6中任一項所述的加熱單元，其特征在于， 所述強磁性金屬構件是透磁率為100 1000的鋼制構件。
8、 一種輪胎加熱裝置，其特征在于， 具有收容輪胎的輪胎模具，權利要求1 7中任一項所述的加熱單元挾著所述輪胎模具上下相對 地配置兩個，兩個所述加熱單元從所述輪胎模具的上下加熱所述輪胎模具。
9、 一種輪胎加熱裝置，其特征在于，具有-權利要求1 7中任一項所述的加熱單元； 由多個分割段構成且內部形成有環狀孔的輪胎模具， 在所述環狀孔中填充有具有高熱擴散率的填充物質。
10、 一種輪胎加熱裝置，其特征在于，具備 內部具有用于封入加熱用蒸汽而形成的環狀孔的輪胎模具、 利用熱傳導加熱所述輪胎模具的加熱機構， 在所述環狀孔中填充有具有高熱擴散率的填充物質， 所述輪胎模具被所述加熱機構加熱。
11、 一種輪胎模具的改造方法，是內部具有用于封入加熱用蒸汽而形 成的環狀孔的輪胎模具的改造方法，其特征在于，在所述環狀孔中填充具有高熱擴散率的填充物質，設置利用熱傳導加熱所述輪胎模具的加熱機構，通過所述加熱機構加熱所述輪胎模具。
全文摘要
本發明提供一種加熱單元及使用此加熱單元的輪胎加熱裝置，能夠配合輪胎模具的尺寸而對將綜合阻抗進行容易且低成本的調整，且能夠以高功率因數使用電源。強磁性金屬構件(10a)利用熱傳導加熱輪胎模具(M1)。感應加熱線圈(C1)相對于強磁性金屬構件(10a)配置于輪胎模具(M1)的相反側，且生成磁力線而對所述強磁性金屬構件(10a)進行感應加熱。非磁性導體(30a)相對于感應加熱線圈(C1)配置于強磁性金屬構件(10a)的相反側且遮蔽感應加熱線圈(C1)生成的磁力線。具有這些的加熱單元(100a)加熱收容輪胎的輪胎模具(M1)。而且，利用第一間隔物(71a)、(72a)、第二間隔物(21a)～(23a)，設定非磁性導體(30a)、感應加熱線圈(C1)及強磁性金屬構件(10a)的相對位置關系。
文檔編號B29C33/02GK101511557SQ20078003354
公開日2009年8月19日 申請日期2007年9月21日 優先權日2006年9月21日
發明者三田村久, 岡田和人, 戶島正剛, 村田誠慶, 桑原英明, 藤枝靖彥 申請人:株式會社神戶制鋼所