JP2007237508A - タイヤ成形設備及びタイヤ成形方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ギアポンプを高速で立ち上げてストリップゴムを吐出開始する時に、簡単な制御手法により安定した寸法のストリップゴムを成形可能なタイヤ成形方法を提供する。
【解決手段】押出機１２と、この押出機１２から供給されるゴムを成型用口金１０へと送り出すギアポンプ１１と、ギアポンプ１１がゴムを送り出す時の圧力を検出する圧力センサー１４とを備えたストリップゴム連続押出装置１と、このストリップゴム連続押出装置１から押し出されるストリップゴムＳが巻き付けられる成形ドラム２０とを用いたタイヤ成形方法であって、ギアポンプ１１の駆動立ち上げ時に、圧力センサー１４により検出される圧力値に基づいて、成形ドラム２０の回転数を制御する工程を有し、好ましくは、圧力値の増加に同調する形で成形ドラム２０の回転数を制御する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ストリップゴムを成形ドラムに巻き付けることでタイヤを成形するタイヤ成形設備及びタイヤ成形方法に関するものである。
タイヤを成形する方法として、例えば、特許文献１に開示されるように、いわゆるストリップビルドと呼ばれる成形方法が知られており、比較的断面積の小さな断面形状を有するストリップゴムを回転する成形ドラムに順次巻き付けていくことで、所望形状のタイヤを成形することができる。ストリップビルド法によりタイヤ成形を行う場合には、押出機と、ギアポンプと、成型用口金を備えたストリップゴム押出装置と、成型用口金から押し出されるストリップゴムを巻き付ける成形ドラムとを備えたタイヤ成形設備が用いられる。
タイヤ成形を開始する時にはギアポンプを回転駆動すると共に成形ドラムも回転駆動する必要がある。図３（ａ）は、成形動作を開始する時の、ギアポンプの回転数、ギアポンプの出口側の圧力値の変化、成形ドラムの回転数、押し出し成形されるストリップゴムの厚みについての時間的変化を示すグラフである。このグラフからも分かるように、ギアポンプの回転数の変化に圧力値の変化も追従しており、従って、ギアポンプの回転数に同調させて成形ドラムの回転数を制御することで、成形ドラムの表面に貼り付けられるストリップゴムの寸法も吐出当初から安定した寸法が得られている。
しかしながら、このような関係が得られるのは、ギアポンプを比較的ゆっくりと立ち上げた場合（例えば、定速になるまでｔ1＝１０秒程度）である。成形時間を短縮化するためには、このギアポンプの立ち上がり時間を速くする必要（例えば、２秒程度）がある。この場合の特性は図１（ｂ）に示すようになる。ギアポンプの立ち上がり時間（ｔ2）に同調させて成形ドラムの立ち上がり時間も速くすると、吐出されるストリップゴムの寸法は図示のように初期段階では安定せず、寸法にばらつきが生じる。これは、たとえギアポンプを高速で立ち上げたとしても、出口側の圧力は同じように高速に上がることができず（圧力が安定するのにｔ3を要する）、初期段階ではゴムの吐出量が十分ではないためである。従って、ギアポンプを高速で立ち上げる場合は、成形ドラムに貼り付けられたストリップゴムの寸法が不安定になるという問題が生じる。
かかる課題を解決するため下記特許文献２に開示されるグリーンタイヤ成形方法が知られている。この成形方法は、同じくストリップゴムをタイヤ成形ドラムに巻き付けることでタイヤを成形するものであるが、押出機の吐出部にバルブを設けており、バルブを成形開始時に予め閉弁状態にしておき、押出機の押し出し圧力が所定の圧力に到達した時に開弁して押し出しを開始するようにしている。
しかしながら、この構成によれば、押出機の吐出部にバルブを設ける必要があり、構造が複雑化するという問題がある。特に、押出機の押し出し側にギアポンプを設ける構造の場合、かかるバルブを設けることは構造的にも困難である。
一方、下記特許文献３に開示されるタイヤ部材の成形装置は、成形ドラム（回転体）、ストリップゴム供給手段、一対のロール、速度制御手段を備えており、この速度制御手段は、成形ドラムの回転速度、ストリップゴム供給手段のストリップ供給速度、ロールの回転速度が非定常状態（立ち上げ時など）であるストリップゴム貼り付け期間において、ストリップゴムを適正に貼り付けることができたときの、各速度の経時的変化を夫々算出して、これに基づいて各速度を制御するようにしている。
しかしながら、この制御は成形ドラム、ストリップゴム供給手段、一対のロールの各速度を速度制御手段により制御する構成であるため、制御内容が複雑になる恐れがある。例えば、立ち上げ時の加速パターンの算出方法として、ダイヤフラムや式から求めるようにしており、更にストリップゴムの種類に応じて異なるパターンを用意しなければならず、煩雑な制御を行わざるをえなくなる。
特開２００４−３５８７３８号公報 特開平１１−４８３６３号公報 特開２００４−１７６２１号公報
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、ギアポンプを高速で立ち上げてストリップゴムを吐出開始する時に、簡単な制御手法により安定した寸法のストリップゴムを成形可能なタイヤ成形設備及びタイヤ成形方法を提供することである。
上記課題を解決するため本発明に係るタイヤ成形設備は、
ゴムの混練を行なうスクリューを有する押出機と、この押出機から供給されるゴムを成型用口金へと送り出すギアポンプと、ギアポンプがゴムを送り出す時の圧力を検出する圧力センサーとを備えたストリップゴム押出装置と、
このストリップゴム押出装置から押し出されるストリップゴムが巻き付けられる成形ドラムと、
ギアポンプの駆動立ち上げ時に、圧力センサーにより検出される圧力値に基づいて、成形ドラムの回転数を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするものである。
かかる構成によるタイヤ成形設備の作用・効果を説明する。押出機から押し出されたゴムは、ギアポンプへと送り込まれ、このギアポンプを経由して成型用口金から所定の断面形状のストリップゴムが押し出し成形可能である。ギアポンプは、成型用口金に向けて定量のゴムを供給する機能を有する。また、ギアポンプがゴムを送り出す時の圧力を検出する圧力センサーを備えている。そして、制御装置は、ギアポンプの立ち上げ時において、圧力センサーにより検出される圧力値に基づいて、成形ドラムの回転数を制御することができる。図１（ｂ）に示すように、ギアポンプの出口側の圧力値の変化に対応して成形ドラムの回転数を制御する。これは、成型用口金から吐出されるゴムの寸法は圧力値に依存すると考えられるからである。従って、成形ドラムの回転数をギアポンプの回転数に同調させるのではなく、圧力センサーにより検出された圧力値に基づいて制御するようにしている。その結果、ギアポンプを高速で立ち上げてストリップゴムを吐出開始する時に、簡単な制御手法により安定した寸法のストリップゴムを成形ドラムに貼り付け可能なタイヤ成形設備を提供することである。
本発明に係る制御装置は、圧力値の増加に同調する形で成形ドラムの回転数を制御することが好ましい。
ギアポンプの立ち上げ時は、圧力センサーにより検出される圧力値に同調するようにすることで、図１で示したグラフからも推定されるように、安定した寸法のストリップゴムを成形ドラム上に貼り付けることができる。
上記課題を解決するため本発明に係るタイヤ成形方法は、
押出機と、この押出機から供給されるゴムを成型用口金へと送り出すギアポンプと、ギアポンプがゴムを送り出す時の圧力を検出する圧力センサーとを備えたストリップゴム押出装置と、このストリップゴム押出装置から押し出されるストリップゴムが巻き付けられる成形ドラムとを用いたタイヤ成形方法であって、
ギアポンプの駆動立ち上げ時に、圧力センサーにより検出される圧力値に基づいて、成形ドラムの回転数を制御する工程を有することを特徴とするものである。
更に、本発明において、圧力値の増加に同調する形で成形ドラムの回転数を制御する工程を含むことが好ましい。
かかる構成によるタイヤ成形方法の作用・効果は、既に説明した通りである。
本発明に係るタイヤ成形設備及びタイヤ成形方法の好適な実施形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明のタイヤ成形設備の一例を示す模式図である。図２は、図１の設備を上から見た図であり、本発明によるストリップビルド法によるタイヤ成形を説明する図である。
図１において、ストリップゴム押出装置１は、成型用口金１０、ギアポンプ１１、押出機１２を備えている。成型用口金１０は、所定の断面形状のストリップゴムＳを押し出し成形するための金型部分を有している。押出機１２は、ゴムの混練を行なうスクリュー１２ａ、ゴム材料を投入するためのホッパー１２ｂを備えている。また、スクリュー１２ａを駆動するための駆動モータ１３が設けられている。押出機１２により混錬されたゴム材料は、ギアポンプ１１に供給され、ギアポンプ１１は、成型用口金１０に対して定量のゴム材料を供給する機能を有する。そのため、ギアポンプ１１は、一対のギヤ１１ａを備えている。ギヤ１１ａの回転軸は、図１では図示の便宜上水平方向となっているが、垂直方向に設定してもよい。
ゴム材料としては、本発明として特に制限されるものではなく、例えば、天然ゴム、スチレンーブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）などの汎用のゴムを用いることができる。
ギアポンプ１１は、本体部１１ｂの内部に一対のギヤ１１ａが収納される。ギアポンプ１１の出口側（成型用口金１０に近い側）には、第１圧力センサー１４が設けられ、成型用口金１０から押し出されるゴムの圧力を検出する。ギアポンプ１１の入口側には第２圧力センサー１５が設けられ、押出機１２から供給されてくるゴムの圧力を検出する。
成型用口金１０から押し出しされたストリップゴムＳは、成形ドラム２０の外周に連続的に巻き付けられる。成形ドラム２０は、サーボモータ２１により、図示のＲ方向に回転駆動される。成形ドラム２０は、モータの立ち上がり時と停止時を除いて、定速で回転される。
ギアポンプ１１のギギア１１ａは、サーボモータ２２により回転駆動され、モータの立ち上がり時と停止時を除いて、定速で回転される。また、駆動装置２３は、成形ドラム２０を含む成形装置全体を、成形ドラム２０の軸方向（図２の矢印Ａ方向）に沿って往復移動させるための機構である。
制御装置２４は、タイヤ成形設備の各部の動作を制御する機能を有する。制御装置２４は、ギアポンプ１１の駆動立ち上げ時に、第１圧力センサー１４により検出される圧力値に基づいて、成形ドラム２０の回転を制御する。具体的には、第１圧力センサー１４により検出される圧力値に同期する形で、成形ドラム２０の回転数が制御される。制御装置２４は、第２圧力センサー１５により検出される圧力値に基づいて、押出機１２のスクリュー１２ａの回転数を制御する。また、成形ドラム２０の周囲にストリップゴムＳを巻きつけるために、駆動装置２３を制御する。
次に、成形ドラム２０の立ち上げ時の回転制御について、図４を中心に説明する。既に、従来技術における問題点は、図３により説明を行なった。すなわち、ギアポンプ１１を高速で立ち上げた場合（例えば、２秒程度）、出口側の圧力値がその立ち上げ時間に追従できないため、吐出されるストリップゴムＳの寸法は、吐出の初期段階ではばらつきが生じる。
そこで、本発明では図４に示すように、立ち上げ時において、成形ドラム２０の回転数の制御はギアポンプ１１に同調させるのではなく、出口側の第１圧力センサー１４により検出される圧力の大きさに同調させる。図４に示すように、ギアポンプ１１の立ち上げ時間ｔ2を高速にした場合、圧力値はｔ2よりも長い時間ｔ3をかけて一定圧力になる。そこで、成形ドラム２０も同じく長い時間ｔ3（ｔ3と全く同じでなくてもよく、ｔ3と同じ程度の時間）をかけて立ち上げる。かかる制御を行うことで、図4のグラフにも示すように、成形ドラム２０に貼り付けられるストリップゴムＳの寸法は、吐出当初から均一な寸法とすることができる。立ち上げ時を経過した後は、ギアポンプ１１も成形ドラム２０も予め設定された定速により回転駆動される。あるいは、定速回転するギアポンプ１１に同調する形で成形ドラム２０も定速回転する。
出口側の圧力値が安定した後も成形ドラム２０の回転を圧力値に同調させるという方法もあるが、実際には圧力値は微妙に変動しており、圧力値が安定状態に入った後は、成形ドラム２０の回転数は所定の定速回転とすることが好ましい。
＜タイヤ成形方法＞
次に、本発明によるタイヤ成形設備を用いてタイヤを成形する場合の動作を図２を中心として簡単に説明する。まず、成形ドラム２０の外表面とストリップゴム押出装置１の成型用口金１０が所定間隔離間した状態において、ギアポンプ１１を高速で立ち上げ、ストリップゴムＳの押し出し成形を開始する。又、これに連動して、図４で説明したように、制御装置２４により成形ドラム２０の回転制御を行いストリップゴムＳを成形ドラム２０の外周に巻き付けていく。ただし、吐出されたストリップゴムＳの先端が成形ドラム２０の位置に到達するまで、ある程度の時間がかかる。従って、成形ドラム２０の立ち上げ開始もギアポンプ１１の立ち上げ開始とは、その分の時間差を持って駆動開始される。かかる時間差の分を差し引いた状態で、成形ドラム２０と圧力値が同期した状態で制御されることになる。
従って、ストリップゴムＳの先端が成形ドラム２０に到達し、貼り付け開始されてから、成形ドラム２０に対する回転制御が開始する。成形ドラム２０の回転（図２のＲ方向）と共に軸方向への往復移動（図２の矢印Ａ方向）を行い、成形ドラム２０に徐々にストリップゴムＳを巻き付けていく。成形ドラム２０は、所望の断面形状のゴム部材が形成されるように、制御装置２４により制御される。成形ドラム２０の往復移動の動きについては、予め制御プログラムをインストールしておくことができる。
＜別実施形態＞
本発明において、ギアポンプを高速で立ち上げるときにのみ成形ドラムを圧力値に同調させる制御を説明したが、ギアポンプを低速で立ち上げる場合にも、圧力値に同調させるようにしてもよい。また、圧力値が安定状態になる前に、成形ドラムの回転数が所定の定速回転数に到達した場合は、その時点で定速回転に切り替えるようにすることができる。
本発明で対象となるゴム部材であるが、例えば、タイヤのサイドウォールゴムや、インナーライナーゴムなどについて適用できるものであり、特定のゴム部材に限定されるものではない。
本発明のタイヤ成形設備の一例を示す模式図 本発明によるストリップビルド法によるタイヤ成形を説明する図 従来技術による成形ドラムの制御を説明する図 本発明による成形ドラムの制御を説明する図
符号の説明
１ ストリップゴム連続押出装置
１０ 成型用口金
１１ ギアポンプ
１１ａ ギア
１２ 押出機
１２ａ スクリュー
１２ｂ ホッパ
１３ 駆動モータ
１４ 第１圧力センサー
１５ 第２圧力センサー
２０ 成形ドラム
２１ サーボモータ
２２ サーボモータ
２３ 駆動装置
２４ 制御装置
Ｓ ストリップゴム

Claims (4)

  1. ゴムの混練を行なうスクリューを有する押出機と、この押出機から供給されるゴムを成型用口金へと送り出すギアポンプと、ギアポンプがゴムを送り出す時の圧力を検出する圧力センサーとを備えたストリップゴム押出装置と、
    このストリップゴム押出装置から押し出されるストリップゴムが巻き付けられる成形ドラムと、
    ギアポンプの駆動立ち上げ時に、圧力センサーにより検出される圧力値に基づいて、成形ドラムの回転数を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするタイヤ成形設備。
  2. 前記制御装置は、圧力値の増加に同調する形で成形ドラムの回転数を制御することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ成形設備。
  3. 押出機と、この押出機から供給されるゴムを成型用口金へと送り出すギアポンプと、ギアポンプがゴムを送り出す時の圧力を検出する圧力センサーとを備えたストリップゴム押出装置と、このストリップゴム押出装置から押し出されるストリップゴムが巻き付けられる成形ドラムとを用いたタイヤ成形方法であって、
    ギアポンプの駆動立ち上げ時に、圧力センサーにより検出される圧力値に基づいて、成形ドラムの回転数を制御する工程を有することを特徴とするタイヤ成形方法。
  4. 圧力値の増加に同調する形で成形ドラムの回転数を制御する工程を含むことを特徴とする請求項３に記載のタイヤ成形方法。
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