CN110167740A - 橡胶挤出装置及橡胶挤出物的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够检测并抑制橡胶挤出物的非预期的弯曲的橡胶挤出装置及橡胶挤出物的制造方法。由传感器9检测被从挤出口6挤出的橡胶挤出物R2的相对于预先设定的基准位置C的偏差d，基于该检测数据由控制部10，通过调整沿着头4的前端面的模头5相对于头4的相对位置或螺杆3的转速，从而进行对偏差d进行纠正的控制，利用内设于缸2的螺杆3对橡胶材料R一边向前方挤出一边进行了混合及混炼并将得到的未硫化橡胶R1送入挤出流路4a并从形成于模头5的挤出口6挤出，由此制造减小了相对于挤出方向的弯曲量的所希望的形状的橡胶挤出物R2。

Description

橡胶挤出装置及橡胶挤出物的制造方法
技术领域
本发明涉及橡胶挤出装置及橡胶挤出物的制造方法，更详细而言，涉及能够检测并抑制橡胶挤出物的非预期的弯曲的橡胶挤出装置及橡胶挤出物的制造方法。
背景技术
在制造轮胎等橡胶制品时，有利用橡胶挤出装置挤出未硫化橡胶的挤出工序。在橡胶挤出装置中，利用内设的螺杆(screw)对未硫化橡胶进行增塑，并送入形成于前端的头的挤出流路。在头的前端设置有具有所希望的形状的挤出口的模头(日文：口金)，通过使未硫化橡胶通过该挤出口来制造被成形为所希望的形状的橡胶挤出物(例如，参照专利文献1、2、3)。
若橡胶种类不同，则橡胶物性也不同，即使是相同的橡胶种类，在每个批次中橡胶物性多少存在偏差(日文：ばらつき)。另外，在每个批次中挤出条件等也存在偏差。由于这些偏差，即使使用相同的模头挤出未硫化橡胶，有时橡胶挤出物也会相对于挤出方向向非预期的方向弯曲，而无法获得所希望的形状的橡胶挤出物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-126560号公报
专利文献2：日本特开2009-119839号公报
专利文献3：日本特开2013-216069号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于，提供一种能够检测并抑制橡胶挤出物的非预期的弯曲的橡胶挤出装置及橡胶挤出物的制造方法。
用于解决课题的技术方案
为了实现上述目的，本发明的橡胶挤出装置具备：筒状的缸、配置于该缸的内部空间的螺杆、设置于该缸的前端且具有与所述内部空间连通的挤出流路的头、以及在所述挤出流路的前端位置安装于所述头并具有挤出口的模头，所述橡胶挤出装置的特征在于，具备：传感器，所述传感器检测被从所述挤出口挤出的橡胶挤出物的相对于预先设定的基准位置的偏差；和控制部，所述控制部基于由该传感器检测到的检测数据进行对所述偏差进行纠正的控制来抑制所述橡胶挤出物的弯曲。
在本发明的橡胶挤出物的制造方法中，向筒状的缸的内部空间投入橡胶材料，利用配置于该内部空间的螺杆对所述橡胶材料一边向前方挤出一边进行了混合及混炼并将得到的未硫化橡胶送入形成于在所述缸的前端设置的头的挤出流路，并将所述未硫化橡胶从在所述挤出流路的前端安装于所述头的模头形成的挤出口作为橡胶挤出物挤出，所述橡胶挤出物的制造方法的特征在于，由传感器检测被从所述挤出口挤出的橡胶挤出物的相对于预先设定的基准位置的偏差，基于由该传感器检测到的检测数据由控制部进行对所述偏差进行纠正的控制，使所述未硫化橡胶通过所述挤出流路并从所述挤出口挤出，由此减小所述橡胶挤出物相对于挤出方向的弯曲量。
发明的效果
根据本发明，对于被从挤出口挤出的橡胶挤出物，由传感器检测相对于预先设定的基准位置的偏差，因此能够利用该检测数据来掌握橡胶挤出物的弯曲状态(弯曲方向及弯曲量)。并且，基于该检测数据，由控制部进行对偏差进行纠正的控制，使未硫化橡胶通过挤出流路并从挤出口挤出，由此能够抑制橡胶挤出物相对于挤出方向的非预期的弯曲。
附图说明
图1是在侧视下例示本发明的橡胶挤出装置的概要的说明图。
图2是在主视下例示图1的头的周边的说明图。
图3是在俯视下例示图1的头的周边的说明图。
图4是在图2的A-A剖视下例示头周边的内部的说明图。
图5是例示将图3的模头配置在头的左右方向中央来挤出橡胶挤出物的状态的说明图。
图6是例示在使图5的模头相对于头向左侧移动了的位置挤出橡胶挤出物的状态的说明图。
图7是在俯视下例示在使图6的模头相对于头进一步向左侧移动了的位置挤出橡胶挤出物的状态的说明图。
图8是在图1的B向视下示意性地例示下垂了的位置处的橡胶挤出物的宽度方向的倾斜的说明图。
图9是在图1的B向视下示意性地例示下垂了的位置处的橡胶挤出物的表面的凹凸的说明图。
图10是在主视下例示橡胶挤出装置的另一实施方式的说明图。
具体实施方式
以下，基于附图所示的实施方式对本发明的橡胶挤出装置及橡胶挤出物的制造方法进行说明。
图1～图4所例示的本发明的橡胶挤出装置1具备筒状的缸2、配置于缸2的内部的螺杆3、配置于缸2的前端的头4、以及控制螺杆3的转速的控制部10。在头4安装有具有挤出口6的模头5。
该橡胶挤出装置1具有使模头5沿着头4的前端面相对于头4至少沿一轴方向相对地移动的移动单元7、和传感器9。由传感器9检测到的检测数据被输入到控制部10，移动单元7的动作由控制部10控制。此外，在图1中，将移动单元7等省略而未图示。
在该实施方式的橡胶挤出装置1中，还配置有将从挤出口6向模头5的前方挤出的橡胶挤出物R2向接下来的工序输送的输送装置11。橡胶挤出物R2成为在挤出口6与输送装置11之间下垂的状态，经过该下垂的状态由输送装置11向下游侧输送。
在附图中，作为沿着头4的前端面的一轴方向，记载有X箭头方向以及Y箭头方向。X箭头方向是头4的左右方向(宽度方向)，Y箭头方向是头4的上下方向(高度方向)，X箭头方向与Y箭头方向是正交的方向。该一轴方向只要是沿着头4的前端面的方向即可，不限于X箭头方向或Y箭头方向，也有沿着头4的前端面的倾斜的方向的情况。
如图4所例示的那样，在缸2的前端部，内部空间朝向前方变窄。头4具有沿前后方向贯通的挤出流路4a，该挤出流路4a与缸2的内部空间连通。
模头5安装在头4的挤出流路4a的前端位置。在该实施方式中，如图2所例示，沿前后贯通模头5的挤出口6在主视下为沿头4的左右方向延伸的梯形形状，成为左右非对称的形状。由于挤出流路4a与挤出口6连通，因此从缸2的内部空间被向挤出流路4a压入并通过了的未硫化橡胶R1从挤出口6作为橡胶挤出物R2而被挤出。挤出口6不限于该形状，可以采用圆形形状、椭圆形形状、半圆形形状、正方形形状、长方形形状等所希望的形状。
2个保持构件7a利用沿前后贯通保持构件7a的固定螺栓7b而沿左右方向隔开间隔地固定于头4。模头5由保持构件7a保持为能够相对于头4沿左右方向移动。
固定板8向外侧伸出地安装于头4的左侧面，在固定板8设置有移动单元7。在该实施方式中，作为移动单元7，采用具有伺服马达和利用伺服马达而旋转并沿轴向移动的滚珠丝杠的构成，滚珠丝杠的顶端连接于模头5的左侧面。
移动单元7除此之外例如还可以采用液压缸等。移动单元7的设置场所不限于头4的左侧，例如也可以设为头4的右侧。此外，也可以不是将模头5与移动单元7直接连接的构造，而是例如将模头5安装于框体并将该框体与移动单元7连接的构造。
通过移动单元7的工作从而滚珠丝杠向左右进退，因此模头5相对于头4沿左右方向移动。伴随于此，在主视下，挤出口6相对于挤出流路4a的前端开口的位置发生变化。由于模头5能够固定在所希望的移动位置，所以成为能够将模头5和头4固定在沿着头4的前端面的所希望的相对位置的构成。移动单元7的工作基于由传感器9检测到的检测数据而由控制部10进行控制。因此，通过控制部10的控制，使模头5相对于头4向所希望的相对位置移动并被固定。
传感器9检测被从挤出口6挤出的橡胶挤出物R2的相对于预先设定的基准位置C的偏差d。作为偏差d，例如使用从基准位置C向与橡胶挤出物R2的挤出方向正交的方向(例如X方向、Y方向)的偏移量。或者，也可以将橡胶挤出物R2下垂了的位置处的相对于基准位置C的橡胶挤出物R2的宽度方向的倾斜或橡胶挤出物R2的表面的凹凸的大小用作偏差d。
作为传感器9，例如可以使用图像传感器、位移传感器等。基于传感器9的检测数据，控制部10进行对偏差d进行纠正的控制来抑制橡胶挤出物R2的弯曲。具体而言，通过控制移动单元7来沿着头4的前端面调整模头5相对于头4的位置，从而对偏差d进行纠正。或者，控制螺杆3的转速来对偏差d进行纠正。
以下，对本发明的橡胶挤出物的制造方法的步骤进行说明。
在利用橡胶挤出装置1制造橡胶挤出物R2时，将原料橡胶及配合剂等预定量的橡胶材料R向缸2的内部空间投入。橡胶材料R由旋转的螺杆3混合、混炼。由螺杆3向前方挤出的未硫化橡胶R1某种程度变软(被增塑)，并被送入挤出流路4a而通过挤出流路4a。
挤出流路4a的前端开口面积由模头5覆盖一部分，通过从所希望的形状的挤出口6挤出未硫化橡胶R1，从而制造被成形为所希望的截面形状的橡胶挤出物R2。例如，由本发明制造形成为预定形状的带状的轮胎构件等橡胶挤出物R2。橡胶挤出物R2一边被挤出，一边由输送输送装置11向接下来的工序输送。
若存在未硫化橡胶R1的橡胶物性的偏差和/或由挤出条件等引起的偏差，则即使用相同形状的挤出口6进行挤出，如图5所例示的那样，橡胶挤出物R2也有时会向非预期的方向(左右方向、上下方向)弯曲。此外，在图5～图7中，用单点划线C示出挤出口6的左右方向(宽度方向)中心位置作为基准位置C，用单点划线M示出橡胶挤出物R2的左右方向(宽度方向)中心位置。
在图5中，在前方距模头5为距离L的位置，橡胶挤出物R2的左右方向中心位置M相对于基准位置C向右侧偏移，橡胶挤出物R2向右侧弯曲(具有偏差d)。在该实施方式中，由传感器9依次检测在前方距模头5为距离L的位置处的、橡胶挤出物R2的左右方向中心位置M相对于橡胶挤出物R2的基准位置C的在左右方向上的偏移量作为偏差d。
橡胶挤出物R2不被笔直地挤出而如图5所例示的那样向特定的方向弯曲的原因，认为是未硫化橡胶R1的橡胶物性的偏差、挤出条件(压力、温度、流速等)、缸2与螺杆3的匹配等、多方面的因素复合而成的原因。本发明利用了如下的情况：通过使主视下的挤出流路4a与挤出口6的相对位置不同、或者使螺杆3的转速变化，从而橡胶挤出物R2的弯曲情况(弯曲量、弯曲方向)发生变化。在具有2根螺杆3的双轴型等具有多根螺杆3的橡胶挤出装置1中，特别是，使各螺杆3的转速变化对于使橡胶挤出物R2的弯曲情况变化而言是有效的。
因此，在本发明中，使位于图5的位置处的模头5如图6所例示的那样相对于头4向左侧移动。若这样使主视下的挤出流路4a与模头5的相对位置变化，则在从挤出流路4a通过挤出口6时，未硫化橡胶R1的压力分布(流量分布)发生变化。伴随于此，使橡胶挤出物R2向左侧弯曲的力作用于橡胶挤出物R2，从而能够调整橡胶挤出物R2的弯曲情况。
假设如图7所例示的那样使模头5相对于头4进一步向左侧移动，则作用于橡胶挤出物R2的使橡胶挤出物R2向左侧弯曲的力变得过大，因此橡胶挤出物R2向左侧弯曲。因此，在本发明中，控制部10基于由传感器9检测到的检测数据，以使得偏差d接近零的方式依次控制模头5的位置(沿着头4的前端面的模头5与头4的相对位置)(进行反馈控制)。橡胶挤出物R2的偏差d在距离L为500mm左右的位置处最大，因此使由传感器9检测偏差d的位置位于例如距离L为400mm～600mm的位置。
通过进行该控制，从而适当地调整主视下的挤出流路4a与挤出口6的相对位置，成为如图6所例示的那样固定了的状态而挤出橡胶挤出物R2。即，通过以使得橡胶挤出物R2向与橡胶挤出物R2的非预期的弯曲相反的方向弯曲的方式使模头5沿着头4的前端面相对于头4相对移动，从而能够抑制橡胶挤出物R2的非预期的弯曲。其结果，向右侧弯曲了的橡胶挤出物R2的弯曲被纠正，能够获得被成形为挤出口6的形状的所希望形状的笔直的橡胶挤出物R2。
或者，控制部10基于由传感器9检测到的检测数据，以使得偏差d接近零的方式进行使螺杆3的转速加快或变慢的控制。通过进行该控制，从而在从挤出流路4a通过挤出口6时，使未硫化橡胶R1的压力分布(流量分布)变化来对橡胶挤出物R2的弯曲进行纠正。
因此，根据本发明，即使产生由橡胶物性或挤出条件等引起的偏差，也能够通过控制沿着头4的前端面的模头5与头4的相对位置、或者控制螺杆3的转速，来稳定地制造抑制了非预期的弯曲的所希望的形状的橡胶挤出物R2。另外，不需要与由橡胶物性或挤出条件等引起的偏差相应地，每次为了对模头5的形状进行修正加工、或调整挤出条件等而以往进行了的额外的作业，或者使额外的作业成为最小限度。因此，有利于提高橡胶挤出物R2的生产率。而且，在挤出流路4a的前端位置设置使模头5移动的移动单元7并非大的改造，因此对于现有的橡胶挤出机而言也能够容易地适用。
用于算出偏差d的基准位置C、成为与基准位置C比较的对象的部位并不限定于该实施方式所例示出的内容，能够适当设定。例如，也可以将挤出口6的左端位置作为基准位置C，对该基准位置C和橡胶挤出物R2的左端位置进行比较来算出偏差d。
另外，由传感器9检测的偏差d不限于相对于基准位置C的向与橡胶挤出物R2的挤出方向正交的方向的偏移量。例如，如图8所示，也可以将在挤出口6与输送装置11之间下垂了的位置处的橡胶挤出物R2的宽度方向的倾斜设为偏差d。
在橡胶挤出物R2向宽度方向弯曲了的情况下，在橡胶挤出物R2下垂了的位置，在宽度方向上产生倾斜。因此，在图8中，将水平预先设定为基准位置C，将相对于该基准位置C的倾斜的大小设为偏差d。此外，也可以将宽度方向两端的最下位置彼此的上下差作为偏差d来代替橡胶挤出物R2的宽度方向的倾斜。
如图9所例示的那样，也可以将在挤出口6与输送装置11之间下垂了的位置处的橡胶挤出物R2的表面的凹凸的大小设为偏差d。在图9中，用虚线表示的圆形部分成为凹部，凹部与凹部之间成为凸部。此外，在图9中，将橡胶挤出物R2的弯曲方向图示为与图8相反的方向。
在橡胶挤出物R2向宽度方向弯曲了的情况下，有时在橡胶挤出物R2的表面沿长度方向连续地形成有凹凸。因此，在图9中，将在下垂了的位置处的橡胶挤出物R2的宽度方向两端的最下位置彼此连结的线设定为基准位置C，将从该基准位置C起的凹部的最大深度或凸部的最大高度设为偏差d。
在使用本发明制造例如成为轮胎构成构件的橡胶挤出物R2时，能够设为抑制了非预期的弯曲的所希望的形状。因此，在使用该橡胶挤出物R2制造轮胎时，有利于提高轮胎的均匀性。
使模头5沿着头4的前端面相对于头4相对移动的控制、和螺杆3的转速的控制既能够双方同时进行，也能够个别地仅进行任一方。若使螺杆3的转速变化，则对橡胶挤出物R2的生产速度产生影响，因此，例如优先进行使模头5相对于头4相对移动的控制。并且，在仅通过该控制而无法充分地纠正橡胶挤出物R2的弯曲的情况下，加入螺杆3的转速的控制。
对于多种橡胶种类，在某种程度积累了挤出条件、和表示偏差d与用于纠正偏差d所需的控制量(沿着头4的前端面的模头5与头4的相对位置、螺杆3的转速)之间的关系的相关数据的情况下，将该相关数据输入控制部10。并且，也能够，在开始挤出橡胶挤出物R2时，将其橡胶物性等输入控制部10，基于这些数据和预先取得并输入了的上述相关数据，将模头5相对于头4配置在预定位置，将螺杆3的转速设定为预定值而成为预置状态。
也能够在挤出开始初期，通过在该预置状态下挤出橡胶挤出物R2，从而对偏差d进行纠正而橡胶挤出物R2不产生非预期的弯曲。之后，通过上述的反馈控制，进行使模头5沿着头4的前端面相对于头4相对移动的控制、或者螺杆3的转速的控制。
若如该实施方式那样、将使模头5相对于头4相对移动的一轴方向设定为挤出口6的延伸方向(挤出口6在主视下最长地延伸的方向)，则容易使从挤出流路4a通过挤出口6时的未硫化橡胶R1的压力分布(流量分布)大大地变化。因此，容易抑制橡胶挤出物R2的非预期的弯曲。
在该实施方式中，例示了具有1根螺杆3的所谓单轴型的橡胶挤出装置1，但也能够将本发明适用于具有2根螺杆3的双轴型、或三轴型的橡胶挤出装置1。
在图10所例示的橡胶挤出装置1的另一实施方式中，成为模头5沿着头4的前端面相对于头4既能够沿左右方向相对移动也能够沿上下方向相对移动的构成。具体而言，在头4的上方配置有移动单元7。对该移动单元7采用具有伺服马达和利用伺服马达而旋转并沿轴向移动的滚珠丝杠的构成，滚珠丝杠的顶端连接于模头5的上表面。该移动单元7利用连结臂7c而与配置在头4的左侧的别的移动单元7连结。模头5由保持构件7a保持为能够相对于头4沿左右方向及上下方向移动。
配置在模头5的左侧的移动单元7经由连结臂7c而使配置在模头5的上方的移动单元7以及模头5沿着头4的前端面相对于头4沿左右方向相对移动。因此，在该实施方式中，模头5能够沿着头4的前端面相对于头4沿任意的方向相对地移动。
在该实施方式中，由于能够在从挤出流路4a通过挤出口6时使未硫化橡胶R1的压力分布(流量分布)更详细地变化，因此能够更详细地调整橡胶挤出物R2的弯曲情况。因此，能够进一步高精度且可靠地抑制橡胶挤出物R2的非预期的弯曲。
在该实施方式中，也能够应用之前的实施方式中说明了的各种各样的方式。
附图标记说明
1：橡胶挤出装置；
2：缸；
3：螺杆；
4：头；
4a：挤出流路；
5：模头；
6：挤出口；
7：移动单元；
7a：保持构件；
7b：固定螺栓；
7c：连结臂；
8：固定板；
9：传感器；
10：控制部；
11：输送装置；
R：橡胶材料；
R1：未硫化橡胶；
R2：橡胶挤出物。

Claims (8)

1.一种橡胶挤出装置，具备：筒状的缸、配置于该缸的内部空间的螺杆、设置于该缸的前端且具有与所述内部空间连通的挤出流路的头、以及在所述挤出流路的前端位置安装于所述头并具有挤出口的模头，
所述橡胶挤出装置的特征在于，
具备：传感器，所述传感器检测被从所述挤出口挤出的橡胶挤出物的相对于预先设定的基准位置的偏差；和控制部，所述控制部基于由该传感器检测到的检测数据进行对所述偏差进行纠正的控制来抑制所述橡胶挤出物的弯曲。
2.根据权利要求1所述的橡胶挤出装置，
所述橡胶挤出装置构成为，具有使所述模头沿着所述头的前端面相对于所述头至少沿一轴方向相对地移动的移动单元，通过由所述控制部控制该移动单元来对所述偏差进行纠正。
3.根据权利要求1或2所述的橡胶挤出装置，
所述橡胶挤出装置构成为，通过由所述控制部控制所述螺杆的转速来对所述偏差进行纠正。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的橡胶挤出装置，
所述偏差为向与所述橡胶挤出物的挤出方向正交的方向的偏移量。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的橡胶挤出装置，
所述橡胶挤出物经过下垂的状态被向下游侧输送，所述偏差为所述下垂了的位置处的所述橡胶挤出物的宽度方向的倾斜或所述橡胶挤出物的表面的凹凸的大小。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的橡胶挤出装置，
所述橡胶挤出装置构成为，一边挤出所述橡胶挤出物，一边由所述传感器依次检测所述偏差并由所述控制部依次进行对所述偏差进行纠正的控制。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的橡胶挤出装置，
所述橡胶挤出装置构成为，对于多种橡胶种类，预先取得挤出条件、和表示所述偏差与用于纠正所述偏差所需的控制量之间的关系的相关数据并将该相关数据存储于所述控制部，在橡胶挤出物的挤出初期，基于挤出的橡胶挤出物的橡胶种类、挤出条件、以及所述相关数据，进行对所述偏差进行纠正的控制来抑制所述橡胶挤出物的弯曲。
8.一种橡胶挤出物的制造方法，向筒状的缸的内部空间投入橡胶材料，利用配置于该内部空间的螺杆对所述橡胶材料一边向前方挤出一边进行了混合及混炼并将得到的未硫化橡胶送入形成于在所述缸的前端设置的头的挤出流路，将所述未硫化橡胶从在所述挤出流路的前端安装于所述头的模头形成的挤出口作为橡胶挤出物挤出，
所述橡胶挤出物的制造方法的特征在于，
由传感器检测被从所述挤出口挤出的橡胶挤出物的相对于预先设定的基准位置的偏差，基于由该传感器检测到的检测数据由控制部进行对所述偏差进行纠正的控制，使所述未硫化橡胶通过所述挤出流路并从所述挤出口挤出，由此减小所述橡胶挤出物相对于挤出方向的弯曲量。
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