JP2004358955A - 融通性に富んだ製造システムでタイヤを製造する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 自動的に正確な部品配置を行いタイヤを正確な形状に組み立てる。
【解決手段】 多数のステーションを有するタイヤ製造システム１０で、カーカス組立てドラム２２上にカーカス４を、トレッド組立てドラム３２上にトレッドベルト３を形成し、トレッドベルト３が取り付けられたトレッド組立てドラム３２をモールド５０内に入れてモールド内表面に押し付け、トレッド組立てドラム３２を折り畳んで取り外す。次に、カーカス４が取り付けられたカーカス組立てドラム２２をモールド５０内に挿入してモールド５０を閉じ、カーカス４を膨張させてトレッドベルト３の内側表面内に押し付ける。こうしてできたタイヤ組立体を硬化させてモールド５０から取り外す。各作業ステーション１１〜１６，７１〜７４は、１つのタイプのタイヤのロットの最後のタイヤが通過したら、次のタイプのタイヤの仕様に自動的に切り換えられる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動タイヤ製造装置に関し、特に、作業ステーションが組立て経路に沿って配置されており、組立て経路に沿って移動する複数のタイヤ組立てドラム上で複数のタイヤを同時に組み立てる方法および装置に関する。

乗物のタイヤ、たとえば自動車用のタイヤを製造する際に、最初に、いくつかの異なる構成部材を連続的に組み立てることによって、いわゆるカーカスの製造を行うことが公知である。

言い換えれば、生産範囲に含まれる、異なる複数のカーカスタイプを、様々な付属部材がカーカス上に存在するかどうか、および／または付属部材自体のタイプ分けによって互いに区別することができる。

一例として、チューブレスタイヤ、すなわち、使用時に内側チューブが存在する必要のないタイヤ用のカーカスを製造する際には、主要な構成部材に、エラストマの空気不浸透性材料の層である、いわゆる「インナーライナ」と、カーカスプライと、カーカスプライの互いに向かい合う端部が周りに折り畳まれる、一般にビードコアと呼ばれる１対の環状の金属部材と、エラストマ材料で作られ、カーカスプライ上の、横方向に互いに向かい合う位置を延びている１対のサイドウォールとが含まれると考えることができる。付属部材は、順番に、１つまたは２つ以上の追加のカーカスプライと、ビードコアの周りに折り返される領域の所で１つまたは複数のカーカスプライを覆う１つまたは２つ以上の補強バンド（チェーファーストリップ）などで構成することができる。

特許文献１に開示されているように、第１段階のタイヤ組立てドラムが第２段階のタイヤ組立てドラムと組み合わされ、組立てドラム同士が一直線に並び、かつ互いにずらされている２段階のタイヤ組立てが公知であり、当技術分野において確立されている。さらに、単一のドラムが、第１段階の位置と、バンドビルダが第１段階組立てドラムと一直線に整列される第２段階の位置との間を揺動する、２段階のタイヤ組立てが公知である。このシステムの場合、個々のブレーカおよび単一構成のトレッドゴムが第２段階で貼り付けられ、一方、エイペックスチェーファーやショルダウエッジなどの構成部材が第１段階で貼り付けられる。前記した構成部材は、別々の工程で作られ、２段階組立てプロセスにおける必要に応じて使用できるように貯蔵される。

２段階組立てプロセスは、その個々の段階において様々な構成部材のサーバに適応するが、離れた２つの位置のための大きな作業領域が必要であり、かつ別々の働きの調和を図るとともに、すべての構成部材を適切なステーションでまとめる必要があるという問題があった。その結果、各構成部材が貯蔵され、老化することが多く、場合によっては、たとえば貼り付けられた個々の構成部材の取扱い時に粘着性を失うこともあった。タイヤの部分組立体をある段階から他の段階に移動するのは、機械式サーバを用いて、オペレータが第１および第２段階のドラム上のタイヤ上に各構成部材を配置するのを助けるにもかかわらず、極めて労力のいる工程である。その結果、作業コストが高くなる。

特許文献２は、組立てが自動的に行われ、小さい床面積しか必要としない、２段階のプロセスによってグリーンタイヤを組み立てるシステムを開示している。このシステムは床面積の問題をある程度解消したが、その生産量は依然として限られている。

従来技術では、特許文献３に開示されているように、各ステーションにおいて排出される複数の組立てドラムを有するライン上でタイヤを組み立てることが知られている。

さらに、特許文献４に開示されているように、タイヤを、「一列に、すなわち連続して配置された」複数の組立てドラムを有するライン上で製造することができ、この場合、「コアをある装置から次の装置に移す連結手段が設けられている」。タイヤコア（組立てドラム）同士が連結されているため、様々なサイズのタイヤ構造に適合するように機械を変更することはできない。特許文献５は、相互に連結された多数の組立てドラムを用いたシステムも開示している。

さらに、特許文献２に開示されているように、「一列に、すなわち連続して配置された」複数の組立てドラムを有するライン上でタイヤを製造する他のシステムが例示され、この場合、「コアをある装置から次の装置に移す連結手段が設けられている」。タイヤ組立てコア同士が連結されているため、様々なサイズのタイヤ構造に適合するように機械を変更することはできない。

現代の生産プロセスでは、様々な構成部材の組立ては、実行すべき製造プロセスに応じた厳密な作業シーケンスに従って移動させられる複数の組立てドラムを含む自動化された設備で行われる。特許文献６に開示されているように、これらの設備は、所定の構成部材の、順番に前へ運ばれる組立ドラム上への貼り付けを実行するのに役立つ、並んで連続的に配置された複数の作業ステーションからなっていてもよい。

特許文献７は、複数のタイヤ組立てドラムを複数の貼り付けステーションに輸送するコンベアを用いるタイヤ組立て手段を開示しており、この場合、様々な構成部材は、タイヤ組立てドラムがコンベアを完全に横切ったときにタイヤが製造されるように、様々な貼り付けステーションでタイヤ組立てドラムに貼り付けられ、タイヤ組立てドラムは、コンベアおよび貼り付けステーションに対して斜めの関係に維持される。

特に、主要な構成部材を貼り付けるようになっており、製造中のカーカスのタイプにかかわらず常に動作可能な一次作業ステーションがある。様々な一次作業ステーションと交互に、必要に応じて、付属部材を貼り付けるようになっている１つまたは２つ以上の補助作業ステーションが存在する。これらの補助作業ステーションの作動するか、または停止するかは、カーカスのタイプによって決まる。

これらの従来技術の製造システムに伴う問題は、組立てドラムの位置が、組立て中のタイヤが現在の高性能タイヤの要件に対して十分な一様性を確実に有するようになるほど正確な位置ではないことである。すなわち、組立て経路に沿って移動するタイヤ組立てドラムは各作業位置における停止位置で停止するが、タイヤ組立てドラムをどのようにして正確な位置に位置させるかについては教示も示唆もなされていない。さらに、各組立てドラムを動作させる動力源が各ドラム中に保持されていると思われる。このことは、各ドラムの製造がより複雑になりコストが増えることを示唆している。

たいていの空気入りタイヤ構造の構成部材は、適切なタイヤ性能をもたらすために、タイヤの良好な一様性を向上させる方法で組み立てられなければならないことが公知である。たとえば、タイヤの円周の周りを進む際に「蛇行する」トレッドは、タイヤの動作時にふらつきを起こす。たとえば、一方に傾いた（タイヤの一方の側のコードが他方の側のコードよりも長い）カーカスプライは、静的な不釣合いおよび半径方向の力の変動を含む、タイヤの非一様性の様々な問題を引き起こすことがある。たとえば、縦方向に非対称の（たとえば、トレッドがビードの間に中心が合わせられていない）タイヤは、結合の不均衡、横方向の力の変動、およびコニシティを含む、タイヤの非一様性の様々な問題を引き起こすことがある。したがって、一般的なタイヤ性能の要件を満たすために、タイヤ業界では一般に、良好な一様性を有するタイヤを製造することにかなりの努力を払っている。タイヤの一様性とは一般に、半径方向、横方向、周方向、および縦方向に一様で、かつ対称であり、それによって、静的および動的な釣合いを含むとともに、ロードホイール上にかかる荷重の下でタイヤが走行するタイヤ一様性測定装置上で測定された、半径方向の力の変動、横方向の力の変動、および接線方向の力の変動を含むタイヤ一様性の測定に関して受け入れられる結果をもたらす、タイヤの寸法および質量分布を意味するとみなされている。

タイヤのある程度の非一様性は、組立て後の製造時に（たとえば研削によって）補正でき、および／または使用時に（たとえば、タイヤ／ホイール組立体のリムに釣合い錘を取り付けることによって）補正することができるが、できる限りタイヤがもともと一様性を備えていることが好ましい（かつ概ねより効率的である）。一般的なタイヤ組立て装置は、各タイヤ構成部材が、たとえば、インナーライナと、１つまたは２つ以上のカーカスプライと、任意のサイドウォール補強部材およびビード領域インサート（たとえばエイペックス）と、サイドウォールと、ビードワイヤリング（ビード）を含む連続する層として周りに巻かれたタイヤ組立てドラムを有する。この層の形成後に、カーカスプライの端部がビードの周りに巻かれ、タイヤが環状に膨らまされ、トレッド／ベルトパッケージが貼り付けられる。通常、タイヤ組立てドラムは、工場の床上の一定の位置にあり、構成部材の様々な層は、各構成部材を所望の精度で確実に配置するように、固定されたドラム上の基準点に位置合わせされた道具を用いて、手動で、または自動的に貼り付けられる。この道具は、一般にタイヤ組立てドラムに対して相対的に固定されており、たとえば、タイヤ組立てドラムを支持するのと同じフレーム（機台）から延びているアーム上の案内ホイールである。

ここに記載する従来技術は、ランフラットタイヤのような複雑な構成を有するタイヤを、様々な構造のサイズに適合するように容易に変更できる、単一の製造ライン上で組み立てるのを可能にするという課題を依然として有している。

従来技術の一発明によれば、複数のタイヤカーカスを同時に組み立てる方法が特許文献８に開示されている。この方法は、タイヤ組立てステップとして、少なくとも３つで１０以下の作業ステーションのシーケンスを決定するステップと、少なくとも３つの作業ステーションを通って延びる作業軸に沿って、互いに連結されていない、円筒形の少なくとも３つのタイヤ組立てドラムを前進させるステップと、各作業ステーションでタイヤ組立てドラムに１つまたは２つ以上のタイヤ構成部材を貼り付けるステップとを含む。次に、結果として得られた、平坦に組み立てられたグリーンタイヤカーカスが、最後の作業ステーションで取り外される。最後に、タイヤ組立てドラムは、平坦に組み立てられたグリーンタイヤカーカスが取り外された後、最後の作業ステーションから最初の作業ステーションまで前進させられる。その後、ベルトおよびトレッドパッケージは、円筒形の、すなわち平坦に組み立てられたグリーンタイヤカーカスの周りに配置され、タイヤカーカスがトレッドおよびベルト内へと膨張させられて、グリーンタイヤが形成される。

この発明では、タイヤ組立てドラムは、互いに連結されておらず、作業ステーション同士の間を延びる直線状の作業軸に沿って互いに独立して前進させられた。互いに連結されていない各タイヤ組立てドラムは、各タイヤ組立てドラムの回転軸が直線状の作業軸に揃ったままになるように、作業軸に沿って個々に前進させられた。

この発明では、互いに連結されていない複数のタイヤ組立てドラムは、タイヤ組立てドラムが取り付けられた個々の自己推進装置によって、作業軸に沿って１つの作業ステーションから他の作業ステーションへ同時に前進させることができる。タイヤ組立てドラムは、タイヤ組立てドラムを通る回転軸が一定の所定の高さおよび位置において作業軸に平行に揃うよう維持されるように、作業軸に沿って前進させられる。

この発明によれば、タイヤ組立てドラムを動作させる取込みサーバが各作業ステーションに配置されている。取込みサーバは、タイヤ組立てドラムを貫通する回転軸を一定の所定の高さおよび位置に、作業軸に平行に揃うように維持しつつ、タイヤ組立てドラムに連結されていた。各作業ステーションにおける取込みサーバは、その通常の引込み位置から外側に、作業軸を横切って、このタイヤ組立てドラムに連結される位置まで移動する。次に、タイヤ組立てドラムは、タイヤ構成部材がタイヤ組立てドラムに貼り付けられた後に、取込みサーバから取り外された。次に、各作業ステーションにおける取込みサーバは、まだ連結されていないタイヤ組立てドラムが次の作業ステーションに前進する前に、取込みサーバの通常の引込み位置に引き込まれた。

この発明によれば、各作業ステーションにおけるタイヤ組立てドラムに１つまたは２つ以上のタイヤ構成部材を貼り付けるステップは、タイヤ組立てドラムを貫通する回転軸を一定の所定の高さおよび位置に、作業軸に平行に揃うように維持しつつ、タイヤ組立てドラムに各タイヤ構成部材を貼り付けることを含んでいた。これは、タイヤ組立てドラムにタイヤ構成部材を貼り付ける１つまたは２つ以上の貼り付けドラムを各作業ステーションに設けることによって行われた。貼り付けドラムは、作業軸から離れたその通常の引込み位置から、タイヤ組立てドラムを貫通する回転軸を一定の所定の高さおよび位置に、作業軸に平行に揃うように維持しつつ、タイヤ組立てドラムに各タイヤ構成部材を貼り付けることのできる位置まで移動させられる。次に、貼り付けドラムは、各作業ステーションにおいて、タイヤ組立てドラムが次の作業ステーションに前進する前に、貼り付けドラムの通常の引込み位置に引き込まれる。
米国特許第５５５４２４２号 米国特許第５３５４４０４号 米国特許第２３１９６４３号 米国特許第１８１８９５５号 米国特許第３３８９０３２号 米国特許第５４１１６２６号 欧州特許第０１０５０４８号 欧州特許第１２９５７０１号

上述の従来技術の自動タイヤ組立て方法の主要な障害は、平坦なタイヤ組立てドラム上にカーカス組立体用の構成部材を貼り付け、次に、ベルトトレッド組立体を貼り付ける前に前記のタイヤ組立てドラムを環状に膨らませることであると考えられている。

他の主要な障害は、環状に形作られたカーカス手段にベルトトレッド組立体を貼り付けることである。グリーンタイヤ組立体を膨らませ、さらにモールドキャビティの内側表面に嵌るように拡張させなければならない。

要するに、この自動化された組立て全体において、たいていの従来のグリーンタイヤカーカスおよびベルトトレッド組立体は、平坦なタイヤ組立てドラムを用いた製造方法に特有のすべての欠点を伴っていた。

本発明は、高レベルの自動的で正確な部品配置を達成しつつ、タイヤを、完成品を厳密に模倣した形状に組み立てる新規の方法を提案する。

本発明の他の目的は、ライン内でタイヤサイズを変更するのを可能にし、サイズ切換えのためにラインを中断することなしに様々なサイズのタイヤを同時に組み立てるのを可能にすることである。この能力は、タイヤを、タイヤ１本と同じくらい小規模のロットサイズだけ自動的に組み立てるのを可能にする。

本発明は、タイヤを、タイヤ組立て仕様が異なる複数のタイヤタイプのグループから、タイヤ１本以上の各ロットサイズだけ製造する、多数のステーションが連続するタイヤ製造システムで複数のタイヤ生産進行を同時に行う方法を開示する。この方法は、タイヤ組立てのソフトウェアを入力することによって生産進行のスケジュールを立てるステップを含み、ソフトウェアのプログラムは、それぞれのタイヤタイプに必要なタイヤ組立て機器および材料を選択するステップと、各組立て機器が所与のロットのタイヤを組み立てるのに行わなければならない、しかるべきサイクル数を算出するステップと、第１の組立て仕様の最後のタイヤが通過した後に第２の組立て仕様に切り換えることによって、ロット切換え時に第２の組立て仕様に自動的に切り換えるステップと、各々の前のロットの各々の最後のタイヤが通過する際に各ステーションにおいて次の組立て仕様へ自動的に切換えることを、最後のロットが製造されるまで繰り返すステップとを実行する。多数のステーションが連続するタイヤ製造システムは、カーカス組立て用の少なくとも４つのステーションを有し、各ステーションが所定の間隔だけ離れて配置されている。各組立てドラムは、ドラムハウジング移送装置に取り付けられたまま作業軸に沿って移動させられる。ドラムハウジング移送装置は、組立てドラムを、回転軸の周りを回転させる手段を有している。多数のステーションが連続するタイヤ製造システムは、カーカス組立てラインとトレッドベルト組立てラインを含み、各ラインは複数のステーションを有し、各タイヤのカーカス組立てとトレッドベルト組立てが同時に行われ、所与のタイヤのカーカスとトレッドベルトは別々に組み立てられ、次に接合ステーション内で組み合わされる。接合ステーションはモールド装填ステーションであることが好ましい。

本発明は、この方法によって作られたタイヤと、半径方向に折畳み可能な、環状に形作られたカーカス組立てドラム上にカーカスを形成するステップと、半径方向に折畳み可能なトレッドベルト組立てドラム上にトレッドベルト組立体を形成するステップと、トレッドベルト組立体を、開いた状態の分割されたモールド内に配置するステップと、モールドのセグメントを閉じてトレッドをモールド面に押し付けるステップと、トレッドベルト組立てドラムを折り畳み、モールドの頂部を開き、トレッドベルト組立てドラムを取り外すステップと、カーカスを、カーカス組立てドラム上に取り付けられている間にモールド内に挿入し、次にモールドを再び閉じるステップと、カーカス組立てドラムによってモールドを加圧し、カーカスをトレッドベルトの内側表面内にて膨張させて、タイヤ組立体を形成するステップと、タイヤ組立体を硬化させるステップと、硬化したタイヤ組立体をモールドから取り外すステップとを有する、未硬化のタイヤ組立体を組み立てる方法をさらに含む。カーカスを形成するステップは、複数の作業ステーションを通って延びる作業軸に沿う所定の位置にある、複数の作業ステーションにおける組立てドラム上にカーカス構成部材を配置または形成し、組立てドラムの円周を作業ステーションに垂直に作業軸に沿って移動させることをさらに含む。

［定義］
以下の用語は、ここに示されている説明全体にわたって使用され、ここに記載された他の説明と矛盾しないかぎり、または他の詳しい説明によってさらに詳しく説明されていないかぎり、概して以下の意味が与えられるべきである。

「エイペックス」（「ビードエイペックス」も同様）は、ビードの半径方向上方であってプライと折り返しプライの間に位置するエラストマのフィラーを指す。

「軸線方向」および「軸線方向に」は、タイヤの回転軸上の方向、または回転軸に平行な方向を指す。

「ビード」は、タイヤの、通常はゴム材料内に入れられているスチールフィラメントのケーブルを有する、環状のほぼ非伸張性の引張り部材を有する部分を指す。

「ベルト構造」または「補強ベルト」または「ベルトパッケージ」は、トレッドの下に存在し、ビードに固定されておらず、タイヤの赤道面に対して１８゜から３０゜の範囲の左および右のコード角を有する、織られていても織られていなくてもよい、平行なコードの少なくとも２つの環状の層すなわちプライを指す。

「カーカス」は、ベルト構造およびトレッドとは別のタイヤ構造であるが、サイドウォールゴムと、ビードと、プライと、ＥＭＴ（エクステンデッド・モビリティ・タイヤ）すなわちランフラットタイヤの場合にはウェッジインサート・サイドウォール補強部材とを含むタイヤ構造を指す。

「ケーシング」は、カーカスと、ベルト構造と、ビードと、トレッドおよびアンダートレッドを除くタイヤの他のすべての構成部材とを指す。

「チェーファー」は、リム部によるタイヤの摩耗を防止する、リムフランジ領域内のビードの周りの補強材料（ゴムのみまたは織物とゴム）を指す。

「チッパ」は、ビード領域を補強し、サイドウォールの半径方向の最も内側の部分を安定させる機能を有する、ビード領域に配置された織物またはスチールコードの細いバンドを指す。

「周方向」は、軸線方向に垂直な環状トレッドの表面の周囲に沿って延びている環状のラインまたは方向を指し、半径が、断面図で見たときのトレッドの軸線方向曲率を定める、互いに隣接する複数組の環状曲線の方向を指すこともある。

「コード」は、プライおよびベルトを補強するのに用いられる、繊維または金属あるいは織物を含む、補強ストランドの１つを指す。

「クラウン」または「タイヤクラウン」は、トレッド、トレッドショルダ、およびサイドウォールのすぐ隣の部分を指す。

「ＥＭＴタイヤ」は、移動性拡張技術を指し、ＥＭＴタイヤは「ランフラットタイヤ」、すなわち、タイヤが膨張圧力をほとんど持たない条件下で、少なくとも限られた動作を行えるように構成されたタイヤを指す。

「赤道面」は、タイヤの回転軸に垂直であり、タイヤのトレッドの中心、すなわちタイヤのビード同士の間の中央を通過する平面を指す。

「ゲージ」は、一般に測定値を指し、厚さ寸法を指すことが多い。

「インナーライナ」は、チューブレスタイヤの内側表面を形成し、タイヤ内にタイヤを膨張させるガス、すなわち流体、たとえば空気不浸透性の高いハロブチルを収容する、エラストマまたは他の材料の層を意味する。

「インサート」は、通常、ランフラット型タイヤのサイドウォールを補強するのに用いられる三日月形または楔形の補強部材を指し、トレッドの下に位置するエラストマの非三日月形インサートも指し、「ウェッジインサート」とも呼ばれる。

「横方向の」は、軸線方向に平行な方向を指す。

「縦方向形状」は、タイヤ軸線を含む平面に沿って切断されたタイヤの断面形状を指す。

「プライ」は、ゴムで被覆され、半径方向に配置されるか、または他の方法で互いに平行にされたコードの、コードで補強されたカーカス補強部材（層）を指す。

「空気入りタイヤ」は、２つのビードと２つのサイドウォールとトレッドとを有し、ゴム、化学物質、繊維およびスチール、または他の材料で作られた、概ね環状（通常は開いたトーラス状）の、薄層からなる機械装置を指す。

「ショルダ」は、トレッド縁部のすぐ下の、サイドウォールの上部を意味する。

「サイドウォール」は、タイヤの、トレッドとビードとの間の部分を意味する。

「タイヤ軸線」は、タイヤが車輪リムに取り付けられ回転しているときのタイヤの回転軸を指す。

「トレッドキャップ」は、トレッドと、トレッドパターンが成形されている下層の材料とを指す。

「折返し端部」は、カーカスプライの、プライが周りに巻かれたビードから上向き（すなわち半径方向外向き）に折り返された部分を指す。

以下、添付の図面に例が示されている本発明の好ましい実施形態を詳しく説明する。各図は例示的なものであり、本発明を限定するものではない。本発明は概してこれらの好ましい実施形態に関して説明されるが、本発明の要旨および範囲をこれらの特定の実施形態に制限するものではないことを理解されたい。

図面を明確にするために、選択された図面内のある構成部材は、一定の縮尺で描かれてはいない。ここで断面図が示される場合、図を明確にするために、そうでなかったならば本当の断面図中には見える、ある背景線を省略した「スライスした」または「近くだけを見た」断面図の形をとる場合がある。

本発明の現在好ましい実施形態の構造、動作、および利点は、以下の説明を添付の図面と共に検討したときにさらに明らかになろう。

図１を参照すると、本発明による自動タイヤ製造システム１０の概略図が示されている。この自動タイヤ製造システム１０は、空気入りタイヤを完全に製造するのを可能にし、かつこのシステムは、一方のライン２０がタイヤカーカス部分組立体４を形成し、他方のライン３０がタイヤベルトトレッド部分組立体３を形成する、同時に動作する２つの別々のタイヤ組立てライン、すなわち第１および第２のタイヤ組立てライン２０，３０を構成している。この２つの部分組立体３，４は、それらの組立てが完了した後、組み合わされてタイヤ硬化モールド５０内に入れられる。このように部分組立体３，４がタイヤ組立てモールド５０において接合されると、次に、モールド５０は、タイヤ２００を硬化させ、加硫し、元の位置に戻してモールド５０から取り外すのを可能にする、モールド硬化ループ１００内に移される。

図１に示されているように、カーカス・コア・ステージング領域１２０がタイヤの初期組立て位置にある。各コアとは、環状に拡張させられたタイヤ組立てドラム組立体２２上にタイヤカーカス４を製造するのを可能にし、したがって、タイヤカーカス４が形成されたときに、それが組み立てられたときの最終的なタイヤ寸法に非常に近い環状になるように構成された、特定のタイヤ組立てドラム組立体２２を表すものである。このカーカス・コア・ステージング領域１２０は、自動タイヤ製造システム１０が、適切なタイヤサイズ用のタイヤ組立てドラム２２を適切な数だけ有することができるように、利用可能な特定のタイヤサイズの組立てドラム２２を複数有している。タイヤ組立てドラム２２は、ドラムハウジング移送ハウジングと呼ばれる移送装置６０を有するように取り付けられている。これらのハウジング移送装置６０は、タイヤ組立てドラム２２を受け入れ、図１に示されているようにライン２０に沿って横方向に並べられている。各ハウジング移送装置６０は、特定のタイヤ構成部材が貼り付けられるときに、各作業ステーションにおいてタイヤ組立てドラム２２を回転させる手段６２を有する。作業ステーション１１，１２，１３，１４，１５，１６およびタイヤハウジング移送装置６０は、適切な構成部材がタイヤ組立てドラム２２に対して所望の正確な時間および位置に与えられるように各作業ステーション１１，１２，１３，１４，１５，１６にプログラムされたソフトウェアを有している。図１の例示的な概略図に示されているように、最初の作業ステーション１１は、タイヤ組立てドラムにタイヤ構成部材であるチェーファー４１を貼り付け、第２の中間作業ステーション１２はインナーライナ４２を与える。第３の選択的な作業ステーション１３は、ランフラットタイヤ２００が製造される場合にインサート４３を与える。

構成部材を貼り付ける作業ステーション１１、１２、１３、１５、または１６の一例が、図２Ａおよび２Ｂに示されている。図２Ａは、作業ステーション１２の平面図を示している。図２Ａは、作業ステーション１２がタイヤのインナーライナ４２を貼り付ける状態を示している。図示されているように、ロボット機構７０は、インナーライナ４２をタイヤ組立てドラム２２上に塗り付ける、すなわち貼り付ける。前記したように、構成部材であるチェーファー４１が、同様の技術を用いてすでに貼り付けられている場合、インナーライナ４２は、タイヤ組立ての仕様の必要に応じてチェーファー４１上に直接貼り付けられる。構成部材であるインサート４３が必要である場合、すなわち追加のエラストマの構成部材が貼り付けられる場合には、これらの機能を果たす追加の作業ステーションを設けることができる。各構成部材をタイヤ組立てドラム上に塗り付ける装置のより完全な詳しい説明は、引用によって本明細書に全体的に組み込む、２００２年１１月８日に出願された米国特許出願第１０／２９１２７１号「環状のエラストマのタイヤ構成部材を形成する方法および装置（Method and Apparatus for Forming an Annular Elastomeric Tire Component）」に記載されている。これらの初期作業ステーションは、図示するようにラインに沿って移送される、環状に形作られた組立てドラム上に各構成部材を貼り付ける。各タイヤ組立てドラムは、基本的に作業ステーションに垂直な軸の所に位置させられ、作業ステーションのすぐ前に移送され、各タイヤ構成部材を貼り付け可能な正確な位置に停止する。エラストマの構成部材は、コンピュータによって制御されるロボット９０に接続された供給ホース９４の端部にある塗り付けダイ９０Ａを用いて、タイヤ組立てドラム２２および下層のカーカス構成部材上に直接塗布され押し出され、かつ塗り付けられるように示されている。しかし、必要なサーバ機構を設けることによって、また、より一般的なタイヤ製造システムで一般に見られる長さに切断され送られる各構成部材をタイヤ組立てドラム２２上に層状になるように供給することによって、より一般的なエラストマストリップ貼り付け手段を用いてこれらの構成部材を貼り付けることも可能である。しかし、これらのタイヤ製造システムは、必要な継合せおよび重ね合せを行うためのタイヤ組立てがさらに複雑にならざるを得ず、したがって、それは、図２Ａおよび２Ｂに示されているように塗り付け技術を使用することを意図した本発明の最良の実施形態ではない。

初期のエラストマの構成部材４１、４２、および４３がタイヤ組立てドラム２２に貼り付けられた後に、その組立体は、カーカスプライ４４およびビード４５をタイヤ組立てドラム２２に貼り付ける中間作業ステーション１４に移送される。これらは、従来のストリップ、すなわちプライ４４と予め形成されたビード４５の積層体を用いて貼り付けることができ、またはプライ４４を、図３Ａ、３Ｂ、および３Ｃに示されているようにコード配置機構８０を用いて製造することもできる。このコード配置機構８０を用いる際に、図示するように、非常に高速にかつ正確に、プライコード４２Ａが、すでにカーカス構成部材が貼り付けられているタイヤ組立てドラム２２上に正確に配置され、プライ経路が、タイヤ組立てドラム２２上に非常に正確に位置させられる。プライコード４２Ａが配置されると、追加のエラストマ層をプライコード４２Ａ上に貼り付けることができ、次に環状のビードコア４５をプライ組立体上に位置させることができる。

次に、タイヤ組立てドラム組立体２２全体が、ウェッジ４７、追加のチェーファー４８、およびサイドウォール４９の構成部材を、前述の塗り付け技術を用いて、またはもっと一般的な手段によって貼り付けられたエラストマ層を用いることによってカーカス部分組立体に貼り付けることができる、次の組立てステーション、すなわち作業ステーションに移動させられる。サイドウォール４９および最後のエラストマの構成部材が、環状に形作られた組立てドラム２２上のカーカス組立体に貼り付けられた後に、カーカス４を含む組立てドラム組立体２２全体がハウジング移送ハウジング６０から取り外される。ハウジング移送装置６０は次に、横方向に移動し、次にタイヤ製造システム１０の開始ステーション１１に戻されて、次のタイヤ組立てに戻され、それから、新しい組立てコア（組立てドラム）２２を受け取り、タイヤ製造システム１０を再び通り抜けるように送られて、２つめのタイヤカーカス４を組み立てる。

カーカス４を組み立てるこのプロセス全体が行われる間に、トレッドベルト組立体３が同時に製造される。図５を参照すると、トレッドベルト３が、半径方向に折畳み可能かつ拡張可能なトレッド組立てドラム組立体３２上に示されている。このトレッド組立てドラム組立体３２は、カーカス組立てドラム組立体２２と同様にハウジング移送装置６０に取り付けられており、かつトレッドベルト組立てドラム組立体３２は、トレッドベルト組立体３の製造が完了したときにハウジング移送ハウジング６０から取り外すことができるように、取外し可能に取り付けられている。初期セットアップによって、ハウジング移送装置６０のユニットは、特定のサイズまたは形式のものを組み立てるための特定のサイズの特別なトレッドベルトデッキを受け取る。

ハウジング移送装置６０の機構は、この特定のトレッドベルト３を組み立てるようにプログラムされている。ベルト層１および２が、第１の作業ステーション７１において、図示のようにトレッドベルト組立てドラム３２の外周面、すなわちデッキ３４の表面上に直接貼り付けられる。幅の広い第１のベルト１が貼り付けられ、幅の狭い第２のベルトが貼り付けられた後に、図１に示されているように、ゴムストリップ５が第２の作業ステーション７２において第１のベルト層１の各縁に貼り付けられる。必要に応じて任意のオーバーレイ作業ステーション７３が設けられ、周方向においてほぼ０゜または非常に小さい角度を有するオーバーレイ６が、下に位置するベルト構造１，２上に巻き付けられる。これらの構成部材がデッキ３４の外周面上に配置された後に、図示するように、トレッド７が、下に位置する構成部材に貼り付けられる。トレッド７が、未加硫のトレッド構成部材を形成する、環状の、またはらせん状に巻かれた複数のストリップとして貼り付けられると、それによってトレッドベルト補強構造組立体３が完成する。トレッドベルト組立てドラム３２は、この最終作業ステーション７４においてハウジング移送装置６０から取り外され、ハウジング移送装置６０は、同じデッキ組立体が必要であるとすると、次のタイヤトレッドベルトを組み立てるプロセスを繰り返すために横方向にレール２１に沿って移動させられる。異なるデッキ組立体が必要である場合には、組立てドラムベルトおよびトレッド・ステージング領域３０に接近し、必要に応じて最初の組立てドラムデッキ３４を取り外してそれを異なるサイズの第２の組立てドラムデッキ３４と交換することによって、特定の組立てドラムデッキ３４が得られる。トレッドベルト組立体３を組み立てるこの機構３２全体が、２００３年５月２０日に出願され、その出願内容が引用によって本明細書に全体的に組み込まれる、整理番号ＤＮ２００３０７８の「トレッドベルト組立体用の方法および装置（Method and Apparatus for Tread Belt Assembly）」に記載されている。

トレッドベルト組立体３が一旦完全に形成されると、トレッドベルト補強構造が取り付けられたトレッドベルト組立てドラム３２全体が、ハウジング移送ハウジング６０から取り外され、位置１４０にある、開かれた分割されたモールド５０に供給される。図６および７に示されている自己ロック式モールド５０は、２００３年４月１７日に出願され、引用によって本明細書に全体的に組み込まれる米国特許出願第１０／４１７８４９号「自己ロック式タイヤモールド内のタイヤを硬化させる方法（Method for Curing Tires In a Self-Locking Tire Mold）」に記載されている。このモールド５０は斜視図で示されており、取り外される頂部プレート５２を有し、各セグメント５４は、トレッドベルト補強構造３が取り付けられたトレッドベルト組立てドラム３２を受け入れるように半径方向に拡張される。トレッドベルト３が、図８Ａに示されているように開かれたモールド５０内に一旦挿入されると、図８Ｂに示されているように、モールド５０の頂部プレート５２がトレッド組立てドラム組立体３２に対して閉じられ、各セグメント５４が半径方向内側に縮められ、トレッド７に押し付けられる。トレッド組立てドラム３２は、モールド５０内に一旦しっかりと嵌められてから、折り畳まれ、それによってトレッドベルト補強構造３がモールド５０の内側表面５６に移される。トレッド組立てドラム３２が折り畳まれると、図８Ｃに示されているように頂部プレート５２が取り外され、トレッド組立てドラム３２をモールド５０から取り外すことができ、次に、図１に示されているようにベルトおよびトレッド・ステージング領域１３０まで戻すことができる。

図９に示されているように、すでにハウジング移送装置６０から取り外されたカーカス４および組立てドラム組立体２２をモールド５０内に挿入することができ、ハウジング移送装置６０は、カーカス・コア・ステージング領域１２０の初期作業ステーション１１に移動させられ、次のタイヤカーカスを組み立てるための指示を受ける。

モールド５０の頂部プレート５２を開くと、カーカス４が取り付けられた組立てドラム組立体２２の全体をモールド５０内に直接挿入することができる。これは、モールドのトレッド成形部の上部５５が頂部プレート５２に取り付けられることによって可能になる。これによって、トレッドベルト組立体３がすでに所定の位置に配置されたモールド５０内にカーカス４全体を直接嵌め込むのが可能になる。カーカス４が一旦モールド５０内に挿入されると、モールド５０を閉じることができ、組立てドラム組立体２２に内部圧力をかけることによってカーカス部分組立体４を膨張させることができる。これが行われた後、モールド５０を硬化成形温度に加熱し硬化成形圧力に加圧することができ、モールド５０は次に、モールド５０内に入れられたタイヤ２００全体の加硫を仕上げる、上部から加熱するトンネル硬化ループ１００に移される。何回かの硬化サイクルにおいて、モールド５０を保持位置、すなわち成形硬化トンネル１０１に移動させて必要な硬化時間を実現することができる。モールド５０は、加熱硬化ループ１００を横断する際に、硬化した後に、硬化後型開きおよび取外しステーション１５４に進路変更される。この位置で、モールド５０は開かれ、モールドセグメントは半径方向に拡張させられ、タイヤが取り付けられた組立てドラムコア２２はモールド５０から取り外される。

本発明をより良く理解するには、図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、および４Ｅを参照して、カーカス組立てドラムコア２２が半径方向に拡張可能で、かつ折畳み可能であることを理解しなければならない。図４Ａに示されているように、組立てドラム２２を軸線方向外側に拡張させるにつれて、内側機構２１を半径方向内側に折り畳むことができる。組立てドラム２２が、両端部で軸線方向内側に移動させられるにつれて、連動するトライアングル部２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃとして示されているサイドウォール支持機構は、完全に閉じられた位置でこれらの支持機構２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃが図４Ｃに示されているように半径方向にほぼ完全に延びるまで、半径方向外側に移動する。この結果、タイヤ組立て中に、やはり少なくともクラウン領域が部分的に補強されているエラストマカバー２３が、図４Ｄに示されているようにこれらのサイドウォール支持構造２１上に取り付けられる。これによって、すべてのカーカス構成部材を製造することができ、概ね剛性を持つ組立て面が形成される。前述のように搬送可能な組立てドラム２２は、半径方向に拡張させられたこの状態でハウジング移送装置６０から取り外すことができ、前述のように硬化するためにモールド５０内に直接移すことができる。しかし、一旦これが完了したら、タイヤ２００を取り外さなければならず、図４Ｅに示されているように、これは、単に、サイドウォール支持構造２１を引き降ろすように軸線方向端部を外側に拡張させることによって行われ、タイヤ２００をタイヤ組立てドラム組立体２２から取り外すことができるように支持用エラストマカバー２３を半径方向に下降させることができる。

これが行われた後、タイヤ組立てドラム２２をカーカス・コア・ステージング領域１２０に戻すことができ、２つめのタイヤの組立が必要があれば、このカーカス・コア・ステージング領域１２０で、タイヤ組立てドラム２２がハウジング移送機構６０によって取り上げられるか、または、２つめのタイヤカーカスを組み立てるプロセスが繰り返されるハウジング移送機構６０まで直接移動させられる。タイヤカーカス組立てドラムカーカスは、２００３年３月１４日に出願され、内容が引用によって本明細書に全体的に組み込まれる「半径方向に拡張可能なタイヤ組立てドラムおよびタイヤ形成方法（Radially Expansible Tire Assembly Drum and Method for Forming Tires）」という名称の米国特許出願第１０／３８８７７３号に詳しく記載されている。

図１に示されている自動タイヤ製造システム１０は、他のサイズのタイヤを異なる作業ステーションで同時に製造しながら、製造すべき、タイヤ１本と同じくらい小規模のロットサイズだけタイヤを製造することを可能にする。ソフトウェアパッケージは、特定のタイヤの組立てに必要なゴムの量および構成部材のタイプを各作業ステーションに伝達する。組立てドラム２２、３２が作業ステーションの前を通過する際に、適切な材料が適切な位置でカーカス組立てドラム組立体２２またはトレッドベルト組立てドラム組立体３２に貼り付けられる。これらの機能の全ては、２つの別々のライン２０と３０上で同時に実行される。これらの構成部材は、一旦成形されると、完全なタイヤカーカス４と、それとは別であるが完全なトレッドベルト補強構造３を形成する。

従来技術の発明に勝る本発明の利点は、トレッドベルト部分組立体３がモールド５０内に直接挿入され、モールド５０が、トレッドベルト組立体３がモールド５０内に直接移されるようにトレッドベルト組立体３に対して閉じられることである。他の類のないこの自己ロックモールド５０は次に開かれ、前述のようにトレッドベルト組立てドラム組立体３２を取り外すのを可能にし、次に、この特定のタイヤサイズ用のトレッドベルト３に対応するカーカス４全体が、その組立てドラム２２上に取り付けられながらモールド５０内に挿入される。モールド５０は次に閉じられ、従来の、蒸気、照射、電磁界、またはその他の手段を用いた方法で行うことのできる硬化プロセスに送られる。硬化ループ１００が完了すると、モールド５０は、モールド５０が開かれて組立てドラム２２が取り外される硬化後取外し作業ステーション１５４に戻る。これはすべて、他のタイヤ２００がタイヤ製造システム１０の様々な作業ステーションで連続的に製造されている間に行われる。

上記に指摘したように、これによって、非常に小規模の生産工程により複数のロットサイズを非常に容易に製造できるようになる。しかし、カーカス・コア・ステージング領域１２０は、ハウジング移送装置６０に取り付けることのできる様々なサイズのカーカスを組み立てる複数のコアを供給する必要がある。カーカス・コア・ステージング領域１２０は、カーカス製造用の組立てドラム２２を即座に供給し、同様にベルトおよびトレッド・ステージング領域１３０は、必要な特定の各タイヤ用のトレッドベルト組立てドラム３２を十分に供給する。このことは、タイヤの１日の生産を、タイヤサイズを切換えるための休止時間なしに様々なロットサイズおよび仕様のタイヤを組み立てられるようにスケジューリングできることを意味する。従来の、高生産量で大体積のタイヤ製造ラインは、両方のモールドを交換し、かつ各タイヤ組立てステーションにある様々な作業ステーション用のすべての組立て仕様をリセットするために、著しく長い休止時間を必要とする。このことは、従来の第１および第２段階タイヤ組立てシステムに特に当てはまる。本発明は、このような切換えを休止時間なしに行うのを可能にする。図１の実施形態は、一般に乗用車および軽トラックのタイヤと、航空機およびオートバイのタイヤ、ならびにオフロードタイヤに適用される、例示的なタイヤ組立て製造プロセスすなわちシステム１０を示しているが、追加の作業ステーションを設けることができ、かつこれらの作業ステーションを用いて、前述のようなタイヤ組立ての全体的な融通性を損なわずに、タイヤ組立て製造において他の構成部材を追加できることを理解されたい。選択された特定のベルトが組み立てられる際に、追加の構成部材を使用してもしなくてもよいことを理解されたい。多くのタイヤは、他のタイヤにおいてはあってもなくてもよい構成部材を必要とし、したがって、組立て方法が異なることが少なくない。本発明は、このタイヤ組立てがこのような違いに対処するのを可能にし、ラインを通して各構成部材を進めていくにつれて、タイヤを高速に組み立てるのを可能にする。

本発明の、従来技術のタイヤ製造と比較して異なる、興味深い相違点の１つは、本発明では、各構成部材を高温のまま組立てドラム上に貼り付けることを考慮していることと、これらの高温の構成部材が、カーカス組立て作業ステーションおよびトレッドベルト組立て作業ステーションで新たに製造されるが、それらが高温のモールドに直接入れられ、すべての構成部材が自らの形成時の熱を維持している間にモールドは閉じられ、次にタイヤ硬化トンネル内に直接送られて加硫されることである。このことは、もしもそうしない場合には加硫の前にブルームするか、または硫黄と呼ばれる粉末状の物質が構成部材から浸出するであろう構成材料を供給できるという点で大きな利点を有する。従来、タイヤはストリップで作られ、それから貯蔵されている。これらのストリップは、ある期間にわたって固定され、材料はブルームするか、あるいは、硫黄またはその他の構成部材を表面に浸出させる傾向がある。この場合、様々な構成部材の新鮮さが変化するために製造時にタイヤに問題が起こる可能性がある。本発明は、ゴム材料が概ねできるだけ新鮮な状態で貼り付けられることを確実にする。言い換えれば、ゴム材料は、モールド内に入れられるときに依然として高温である。部分組立体の貯蔵および取扱いによって汚染が起こる可能性はない。このため、完成品の製造品質が大幅に向上し、各構成部材は、貼り付けられるときに適切に配置され、適切に混合される。

各構成部材は、それが形成される場所に間違いなく貼り付けられ、新鮮さに関する製造上の大きな利点をもたらす一方、他の利点は、各構成材料をかなり大きな形状で各作業ステーションに供給できることである。材料は、貯蔵の影響を受けないようにすることのできる老化防止成分や硬化促進剤などの加工助剤を使用せずに作ることができ、材料コストを大幅に削減する。さらに、一般にタイヤ組立てに見られる構成部材を取扱う機器の多くを不要にすることができる。したがって、中間部材の在庫が非常に少量に減らされ、エラストマ材料の場合、中間品の貯蔵は実質的に不要になる。

本発明による自動タイヤ製造システムの概略図である。 本発明による、取込みステーションに連結されたタイヤ組立てドラムを示す、自動タイヤ製造システムの例示的な初期作業ステーションの平面図である。 例示的な初期作業ステーションにおけるタイヤ構成部材の貼り付けの平面図である。 本発明による例示的な中間作業ステーションを示す図である。 本発明による例示的な中間作業ステーションを示す図である。 本発明による例示的な中間作業ステーションを示す図である。 本発明による搬送可能なタイヤ組立てドラムの図である。 本発明による搬送可能なタイヤ組立てドラムの図である。 本発明による搬送可能なタイヤ組立てドラムの図である。 本発明による搬送可能なタイヤ組立てドラムの図である。 本発明による搬送可能なタイヤ組立てドラムの図である。 トレッドベルト組立てドラムの斜視図である。 自己ロックタイヤモールドの斜視図である。 自己ロックタイヤモールドの分解図である。 トレッドベルト組立体が自己ロックモールド内に装填された状態の断面図である。 トレッドベルト組立体が自己ロックモールド内に密閉された状態の断面図である。 トレッドベルト組立体が自己ロックモールドの内側で折り畳まれ、それによってモールド内に移された状態の断面図である。 モールド内に設置され、硬化の準備が完了した状態が示されている、カーカスドラム組立体およびカーカスの断面図である。

符号の説明

１，２ ベルト層（ベルト構造）
３ トレッド（トレッドベルト）
４ カーカス
５ ゴムストリップ
６ オーバーレイ
７ トレッド（未加硫のトレッド構成部材）
１０ 自動タイヤ製造システム
１１，１２，１３，１４，１５，１６ 作業ステーション
２０ ライン
２２ タイヤ組立てドラム（カーカス組立てドラム）
２３ エラストマカバー
３０ ライン
３２ トレッド組立てドラム
３４ デッキ
４１ チェーファー
４２ インナーライナ
４２Ａ プライコード
４３ インサート
４４ カーカスプライ
４５ ビード
４７ ウェッジ
４８ チェーファー
４９ サイドウォール
５０ モールド
５２ 頂部プレート
５４ セグメント
５５ 上部
５６ 内側表面
６０ ハウジング移送装置（ハウジング移送ハウジング）
７１，７２，７３，７４ 作業ステーション
８０ コード配置機構
９０ ロボット
９０Ａ 塗り付けダイ
９４ 供給ホース
１００ モールド硬化ループ
１２０ カーカス・コア・ステージング領域
１３０ ベルトおよびトレッド・ステージング領域
１５４ 硬化後型開きおよび取外しステーション
２００ タイヤ

Claims (3)

1. タイヤを、組立て仕様が異なる複数のタイヤタイプのグループから、タイヤ１本以上の各ロットサイズだけ製造する、多数のステーションが連続するタイヤ製造システムで複数のタイヤ生産進行を同時に行う方法であって、
   タイヤ組立てのソフトウェアを入力することによって前記生産進行のスケジュールを立てるステップを含み、
   前記ソフトウェアのプログラムは、それぞれの前記タイヤタイプに必要なタイヤ組立て機器および材料を選択するステップと、前記各組立て機器が所与のロットのタイヤを組み立てるのに行わなければならない、しかるべきサイクル数を算出するステップと、第１の組立て仕様の最後のタイヤが通過した後に第２の組立て仕様に切り換えることによって、ロット切換え時に第２の組立て仕様に自動的に切り換えるステップと、各々の前のロットの各々の最後のタイヤが通過する際に前記各ステーションにおいて次の組立て仕様へ自動的に切換えることを、最後のロットが製造されるまで繰り返すステップとを実行する、複数のタイヤ生産進行を同時に行う方法。
2. 前記多数のステーションが連続するタイヤ製造システムは、カーカス組立て用の少なくとも４つの前記ステーションを有し、前記各ステーションが所定の間隔だけ離れて配置されている、請求項１に記載の、複数のタイヤ生産進行を同時に行う方法。
3. 半径方向に折畳み可能な、環状に形作られたカーカス組立てドラム上にカーカスを形成するステップと、
   半径方向に折畳み可能なトレッドベルト組立てドラム上にトレッドベルト組立体を形成するステップと、
   前記トレッドベルト組立体を、開いた状態の分割されたモールド内に配置するステップと、
   前記モールドのセグメントを閉じてトレッドをモールド面に押し付けるステップと、
   前記トレッドベルト組立てドラムを折り畳み、前記モールドの頂部を開き、前記トレッドベルト組立てドラムを取り外すステップと、
   前記カーカスを、前記カーカス組立てドラム上に取り付けられている間に前記モールド内に挿入し、次に前記モールドを再び閉じるステップと、
   前記カーカス組立てドラムによって前記モールドを加圧し、前記カーカスを前記トレッドベルトの内側表面内にて膨張させて、タイヤ組立体を形成するステップと、
   前記タイヤ組立体を硬化させるステップと、
   硬化した前記タイヤ組立体を前記モールドから取り外すステップとを有する、未硬化のタイヤ組立体を組み立てる方法。

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