CN110167741A - 橡胶挤出装置及橡胶挤出物的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种如下的橡胶挤出装置及橡胶挤出物的制造方法：能够减少更换部件所需的作业工时，并且能够高精度且稳定地制造各种各样的所希望的形状的橡胶挤出物。在橡胶挤出装置1的头4安装的模具5具有配置于挤出流路4a的前端位置并沿使挤出口6的面积变化的方向移动的挤出口可变构件5a、和从挤出流路4a的前端侧相对于挤出流路4a出入的整流体5b，将挤出口可变构件5a定位在其移动方向的所希望的位置，在使整流体5b与挤出流路4a的内壁接触的状态下使整流体5b沿挤出流路4a的延伸方向移动并定位在所希望的位置，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并从挤出口6挤出，由此制造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，涉及如下的橡胶挤出装置及橡胶挤出物的制造方法：能够在制造形状不同的橡胶挤出物时减少部件更换所需的作业工时，并且能够高精度且稳定地制造各种各样的所希望的形状的橡胶挤出物。
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模具的挤出流路。在模具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。所需的橡胶挤出物的形状各种各样，为了变更其形状，需要更换为具有与该形状对应的挤出口的模头。
在频繁地变更橡胶挤出物的形状的情况下，用于更换模头的工时增加，因此不利于提高生产率。因此，例如，提出了各种通过使设置于模具的滑动构件滑动来变更挤出口的形状的构造(例如，参照专利文献1、2)。
在由这些文献提出的构造中，具有能够在不更换模头的情况下将挤出口变更为所希望的形状的优点。可是，通过挤出口而被挤出的橡胶挤出物膨胀(swell)，但膨胀的程度也根据挤出口的形状(大小)而变化。因此，仅将挤出口变更为所希望的形状，难以高精度地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2004-243732号公报
专利文献2：日本特开2012-187712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如下的橡胶挤出装置及橡胶挤出物的制造方法：能够在制造形状不同的橡胶挤出物时减少部件更换所需的作业工时，并且能够高精度且稳定地制造各种各样的所希望的形状的橡胶挤出物。
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、以及安装于该头并在所述挤出流路的前端位置形成挤出口的模具，所述橡胶挤出装置的特征在于，所述模具具有：配置于所述挤出流路的前端位置并沿使所述挤出口的面积变化的方向移动的挤出口可变构件；和在与所述挤出流路的内壁接触的状态下沿所述挤出流路的延伸方向移动并从所述挤出流路的前端侧相对于所述挤出流路出入的整流体，所述模具构成为能够将所述挤出口可变构件及所述整流体定位在其移动方向的所希望的位置。
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(日文：混練)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，并从利用安装于所述头的模具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，所述模具具有：配置于所述挤出流路的前端位置并沿使所述挤出口的面积变化的方向移动的挤出口可变构件；和从所述挤出流路的前端侧相对于所述挤出流路出入的整流体，将所述挤出口可变构件定位在其移动方向的所希望的位置，在使所述整流体与所述挤出流路的内壁接触的状态下使所述整流体沿所述挤出流路的延伸方向移动并定位在所希望的位置，使所述未硫化橡胶通过所述挤出流路而从所述挤出口挤出，由此制造所希望的形状的橡胶挤出物。
发明的效果
根据本发明，由于模具具有沿使挤出口的面积变化的方向移动的挤出口可变构件，因此通过将挤出可变构件定位在其移动方向的所希望的位置，能够将挤出口变更为所希望的形状。因此，能够在制造形状不同的橡胶挤出物时减少更换部件所需的作业工时，并且能够挤出各种各样的所希望的形状的橡胶挤出物。
而且，由于模具具有沿挤出流路的延伸方向移动并从挤出流路的前端侧相对于挤出流路出入的整流体，因此通过将整流体在与挤出流路的内壁接触的状态下定位在其移动方向的所希望的位置，能够控制从挤出口挤出的橡胶挤出物的膨胀的程度。因此，能够高精度且稳定地将橡胶挤出物制造成所希望的形状。
附图说明
图1是在俯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是示意性地例示橡胶挤出物的膨胀的状态的说明图，图5的(A)在纵剖视下例示整流体的插入长度短的情况，图5的(B)在纵剖视下例示插入长度长的情况。
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、以及配置于缸2的前端的头4。在头4安装有模具5。
在该实施方式中，橡胶挤出装置1还具备传感器9和被输入由传感器9检测到的检测数据的控制部10。在模具5的前方配置有将被挤出的橡胶挤出物R2向接下来的工序输送的输送装置11。此外，在图1中省略了致动器7a、7b等的图示，在图3中用双点划线图示了保持板8b。
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。挤出流路4a的长度例如为1mm以上且200mm以下。
在头4的挤出流路4a的前端位置，利用模具5形成挤出口6。模具5具有配置于挤出流路的前端位置的挤出口可变构件5a、和从挤出流路4a的前端侧相对于挤出流路4a出入的整流体5b。在该实施方式的橡胶挤出装置1中，在模具5的前表面具有左右相对配置的2个挤出口可变构件5a。挤出口可变构件5a例如是棱柱形状，在该实施方式中，前方的一角形成为锥(taper)状。
这些挤出口可变构件5a由安装于头4的前表面的保持构件8c保持为能够沿左右方向移动。并且，各挤出口可变构件5a以能够覆盖挤出流路4a的前端开口的方式配置。
固定板8a向外侧伸出地安装于头4的左右两侧面，在各固定板8a设置有致动器7a。通过致动器7a的工作，挤出口可变构件5a向互相接近及远离的方向移动。在该实施方式中，致动器7a由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构成。通过利用致动器7a使挤出口可变构件5a移动，从而由挤出口可变构件5a覆盖的挤出流路4a的前端开口面积变化，因此，挤出口6的面积变化。
整流体5b具有平板部分，该平板部分的一方表面成为与挤出流路4a的内壁接触的状态。在该实施方式中，平板部分的后端部成为从接触的挤出流路4a的内壁侧朝向挤出流路4a的截面中心部而向挤出流路4a的前方倾斜的锥形形状。另外，整流体5b的前端成为向上方弯折了约90°的形状。
固定板8b向头4的前方伸出地安装于头4的上表面。在该固定板8b的下表面设置有致动器7b。通过致动器7b的工作，整流体5b在与挤出流路4a的内壁接触的状态下沿挤出流路4a的延伸方向(即前后方向)移动。在该实施方式中，致动器7b由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构成。通过利用致动器7b使整流体5b移动，从而使得整流体5b向挤出流路4a插入的插入长度变化。整流体5b的插入长度例如为5mm以上且190mm以下。
挤出口可变构件5a及整流体5b成为能够被定位在其移动方向的所希望的位置而固定的构成。各致动器7a、7b的工作基于由传感器9检测到的检测数据而由控制部10独立地控制。因此，通过控制部10的控制，从而挤出口可变构件5a及整流体5b被定位在所希望的位置。致动器7a、7b不限于上述机构，可以采用各种各样的机构，例如，也可以使用液压缸等。
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。被混合及混炼后而得到的未硫化橡胶R1某种程度变软(被增塑)，并被送入挤出流路4a而从挤出口6被成形为挤出口6的形状，作为未硫化的橡胶挤出物R2而被挤出。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。
此时，将挤出口可变构件5a定位在其移动方向的所希望的位置，使整流体5b在与挤出流路4a的内壁接触的状态下沿挤出流路4a的延伸方向移动并定位在所希望的位置。由螺杆3向前方挤出的未硫化橡胶R1通过以所希望的长度插入有整流体5b的挤出流路4a。挤出流路4a的前端开口面积利用开口部可变构件5a被设定为预定的大小，利用模具5形成了所希望的形状的挤出口6。
在本发明中，未硫化橡胶R1被从形成为该所希望的形状的挤出口6挤出而制造所希望的形状的橡胶挤出物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。
橡胶挤出物R2一般在刚挤出后膨胀(swell)，因此不会成为与挤出口6同样的所希望的形状。因此，在本发明中，通过将整流体5b向挤出流路4a插入并控制其插入长度，从而控制橡胶挤出物R2的膨胀的情况。即，通过在挤出流路4a中调整未硫化橡胶R1与整流体5b接触的长度(面积)来控制膨胀的情况。
如图5的(A)所例示，在整流体5b向挤出流路4a插入的插入长度L1比较短的情况下，抑制橡胶挤出物R2的膨胀的效果变小。另一方面，如图5的(B)所例示，在整流体5b向挤出流路4a插入的插入长度L2(L2>L1)比较长的情况下，抑制橡胶挤出物R2的膨胀的效果变大。此外，在图5的(A)、(B)中，用单点划线图示了不产生膨胀的情况下的橡胶挤出物R2。
例如，在使用同一橡胶挤出装置1并根据轮胎所使用的橡胶种类来制造几厘米见方(日文：数センチ角)的橡胶挤出物R2时，如果仅使整流体5b向挤出流路4a插入的插入长度不同而测定橡胶挤出物R2的膨胀率(每单位长度的体积的膨胀率)，则为以下的结果。
在整流体5b的插入长度为6mm、12mm、24mm时，膨胀率分别为144％、129％、113％。这样，整流体5b的插入长度越长，则膨胀率越小。但是，若该插入长度成为预定值以上，则膨胀率几乎不变，因此即使过度加长整流体5b的插入长度，也没有实际益处。
膨胀的情况根据橡胶挤出物R2的规格(形状、大小、橡胶物性等)而不同，因此根据橡胶挤出物R2的规格来适当地设定整流体5b向挤出流路4a插入的插入长度。在该实施方式中，由传感器9检测刚挤出后的橡胶挤出物R2的形状(宽度尺寸、厚度尺寸)。向控制部10输入橡胶挤出物R2的形状(宽度尺寸、厚度尺寸)的目标值，对检测数据与目标值进行比较而以使得两者的差异变小的方式，控制挤出口可变构件5a的位置、和整流体5b向挤出流路4a插入的插入长度。
根据本发明，在制造形状不同的橡胶挤出物R2时，通过将挤出可变构件5a定位在所希望的位置，从而将挤出口6变更为所希望的形状即可。因此，无需如以往那样频繁地更换模头，能够减少更换部件所需的作业工时，并且能够挤出各种各样的所希望的形状的橡胶挤出物R2。
而且，通过将整流体5b定位在所希望的位置，能够控制橡胶挤出物R2的膨胀的程度。因此，有利于高精度且稳定地将橡胶挤出物R2制造成所希望的形状。换言之，能够通过调整整流体5b向挤出流路4a插入的插入长度来变更橡胶挤出物R2的形状。
如该实施方式那样，若整流体5b的后端部成为锥形形状，则未硫化橡胶R1在与整流体5b接触后不会大大地紊乱，能够顺畅地通过挤出流路4a。因此，能够抑制不需要的压力损失(流路阻力)。
在使用本发明来制造例如成为轮胎构成构件的橡胶挤出物R2时，能够高精度地形成为所希望的形状。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(uniformity)。
在该实施方式中，挤出流路4a的横截面形状为四方形状，但不限于该形状，可以采用各种各样的形状。因此，整流体5b与挤出流路5b的横截面形状相配合地形成为沿着其内壁面的形状。
挤出口可变构件5a的数量不限于2个，也可以是1个，还可以是3个以上。例如，也可以相对于挤出流路4a，以上下左右相对的方式设置4个挤出口可变构件5a。在该情况下，能够将橡胶挤出物R2的宽度尺寸及厚度尺寸容易地变更为所希望的尺寸。
整流体5b的数量不限于1个，也可以是多个。例如，也可以以上下相对的方式设置2个整流体5b。
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：模具；
5a：挤出口可变构件；
5b：整流体；
6：挤出口；
7a、7b：致动器；
8a、8b：固定板；
8c：保持构件；
9：传感器；
10：控制部；
11：输送装置；
R：橡胶材料；
R1：被混炼后而得到的未硫化橡胶；
R2：橡胶挤出物。

Claims (5)

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、以及安装于该头并在所述挤出流路的前端位置形成挤出口的模具，
所述橡胶挤出装置的特征在于，
所述模具具有：配置于所述挤出流路的前端位置并沿使所述挤出口的面积变化的方向移动的挤出口可变构件；和在与所述挤出流路的内壁接触的状态下沿所述挤出流路的延伸方向移动并从所述挤出流路的前端侧相对于所述挤出流路出入的整流体，所述模具构成为能够将所述挤出口可变构件及所述整流体定位在其移动方向的所希望的位置。
2.根据权利要求1所述的橡胶挤出装置，
所述整流体的后端部形成为从接触的所述挤出流路的内壁侧朝向所述挤出流路的截面中心部而向所述挤出流路的前方倾斜的锥形形状。
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，具有相对配置的2个所述挤出口可变构件，通过所述挤出口可变构件各自向互相接近及远离的方向移动，从而使所述挤出口的面积变化，所述整流体在与所述挤出口可变构件各自的表面接触的状态下沿所述挤出流路的延伸方向移动。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的橡胶挤出装置，
所述橡胶挤出装置具有：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形状；和控制部，所述控制部基于该传感器的检测数据来控制所述挤出口可变构件及所述整流体各自的移动方向上的位置。
5.一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，并从利用安装于所述头的模具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，
所述模具具有：配置于所述挤出流路的前端位置并沿使所述挤出口的面积变化的方向移动的挤出口可变构件；和从所述挤出流路的前端侧相对于所述挤出流路出入的整流体，将所述挤出口可变构件定位在其移动方向的所希望的位置，在使所述整流体与所述挤出流路的内壁接触的状态下使所述整流体沿所述挤出流路的延伸方向移动并定位在所希望的位置，使所述未硫化橡胶通过所述挤出流路而从所述挤出口挤出，由此制造所希望的形状的橡胶挤出物。
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