JP2009113277A - 帯状部材の成形方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一対のローラによって圧延されて成る帯状部材の厚さ寸法の精度を向上することのできる帯状部材の成形方法及びその装置を提供する。
【解決手段】各ローラ２１によって未加硫ゴム材料ＵＲを圧延する際の圧延力を検出し、検出した圧延力に基づいて各ローラ２１間の間隙を調整することから、各ローラ２１の間に形成されるバンクＢの量、成形される帯状部材ＢＭ１の幅寸法、未加硫ゴム材料ＵＲの粘度、各ローラ２１の撓み量等がそれぞれ変化する場合でも、各ローラ２１間の間隙を一定に保つことが可能となり、各ローラ２１によって圧延されて成る帯状部材ＢＭ１の厚さ寸法の精度を向上する上で極めて有利である。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばホースや電線等の長尺状部材の製造や自動車用空気入りタイヤの製造に用いる未加硫ゴム材料から成る帯状部材を成形する帯状部材の成形方法及びその装置に関するものである。

一般に、この種の帯状部材の成形装置としては、未加硫ゴム材料を所定形状で連続的に押出す押出機と、押出機によって押出された未加硫ゴム材料を圧延して帯状部材を連続的に成形する一対のローラと、各ローラを回転させるための電流を検出する電流計とを備え、各ローラを回転させるための電流の大きさに応じて各ローラの回転速度または押出機からの未加硫ゴム材料の押出量を調整し、各ローラの間に形成されるバンクの量を一定にするとともに、バンク量を一定にすることにより帯状部材の厚さ寸法を一定にするようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１１−３１４２６１号公報

ところで、前記帯状部材の成形装置では、バンク量に応じて各ローラを回転させるための電流が変化することに着眼し、バンク量を常に一定にするとともに、各ローラによって圧延されて成る帯状部材の厚さ寸法等を安定させるようにしている。

一方、前記帯状部材の厚さ寸法はその帯状部材を使って成形される例えば長尺状ホース等の製品の品質に大きな影響を与えるので、帯状部材の厚さ寸法を均一にすることが求められている。特に、厚さ数百μｍ〜数ｍｍの薄い帯状部材を成形する場合は、帯状部材の厚さに対する誤差の割合が大きくなるので、帯状部材の厚さ寸法をより均一にすることが求められる。

また、一対のローラによって未加硫ゴム材料を圧延して帯状部材を成形する場合は、前記バンク量だけではなく成形される帯状部材の幅寸法、未加硫ゴム材料の粘度、各ローラの撓み量等によっても各ローラ間の間隙が変化し、各ローラ間の間隙の変化によって帯状部材の厚さ寸法が変化するので、バンク量を一定にするだけでは帯状部材の厚さ寸法の精度を向上する上で限界があるという問題点があった。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、一対のローラによって圧延されて成る帯状部材の厚さ方向の寸法精度を向上することのできる帯状部材の成形方法及びその装置を提供することにある

本発明は前記目的を達成するために、一対のローラによって未加硫ゴム材料を圧延して帯状部材を連続的に成形する帯状部材の成形方法において、前記各ローラによって未加硫ゴム材料を圧延する圧延力を検出し、検出した圧延力に基づいて各ローラ間の間隙を調整するようにしている。

また、本発明は、一対のローラによって未加硫ゴム材料を圧延して帯状部材を連続的に成形する帯状部材の成形装置において、前記各ローラによって未加硫ゴム材料を圧延する圧延力を検出可能な圧延力検出手段と、圧延力検出手段の検出結果に基づき各ローラ間の間隙を調整する間隙調整手段とを備えている。

これにより、各ローラによって未加硫ゴム材料を圧延する圧延力を検出し、検出した圧延力に基づいて各ローラ間の間隙を調整することから、各ローラの間に形成されるバンクの量、成形される帯状部材の幅寸法、未加硫ゴム材料の粘度、各ローラの撓み量等がそれぞれ変化する場合でも、各ローラ間の間隙を一定に保つことが可能となる。

本発明によれば、バンク量、成形される帯状部材の幅寸法、未加硫ゴム材料の粘度、各ローラの撓み量等がそれぞれ変化する場合でも、各ローラ間の間隙を一定に保つことが可能となるので、一対のローラによって圧延されて成る帯状部材の厚さ方向の寸法精度を向上する上で極めて有利である。

図１乃至図８は本発明の一実施形態を示すもので、図１は帯状部材の成形装置の側面図、図２は図１におけるＡ方向矢視図、図３は圧延ローラ２０の正面図、図４は帯状部材の成形装置のブロック図、図５及び図６は制御装置の動作を示すフローチャート、図７は圧延力の範囲とローラ間隙との関係を示す表、図８はリターンゴムの幅寸法の範囲とローラ回転速度との関係を示す表である。

この帯状部材の成形装置は、押出機１０と、押出機１０から押出された未加硫ゴム材料ＵＲを所定の厚さに圧延する圧延ローラ２０と、圧延ローラ２０によって圧延されて成る帯状部材ＢＭ１を幅方向複数個所で切断してそれぞれ所定の幅寸法を有する複数の帯状部材ＢＭ２を成形する切断装置３０と、帯状部材ＢＭ１の幅方向両側の部分を切断装置３０によって切断して成るリターンゴムＲＲを押出機１０側に搬送するリターンゴム搬送装置４０と、圧延ローラ２０によって圧延されて成る帯状部材ＢＭ１の幅寸法を検出する幅寸法検出装置５０とを備えている。

押出機１０は未加硫ゴム材料ＵＲを所定形状の口金から押出す周知の機構を有しており、未加硫ゴム材料ＵＲが押出機１０から押出されることにより、未加硫ゴム材料ＵＲが所定の幅寸法及び厚さ寸法を有する帯状に成形されるようになっている。また、押出機１０には未加硫ゴム材料ＵＲを投入する投入部１０ａが設けられている。

圧延ローラ２０は、互いに径方向に対向するように配置された上下一対のローラ２１と、各ローラ２１のうち下側のローラ２１を回転可能に支持する下側支持部材２２と、各ローラ２１のうち上側のローラ２１を回転可能に支持する上側支持部材２３と、下側支持部材２２に加わる下方に向かう力を検出可能な周知のロードセルから成る圧延力検出装置２４と、下側のローラ２１、下側支持部材２２及び圧延力検出装置２４を昇降して各ローラ２１間の間隙を調整可能な間隙調整装置２５とを有する。間隙調整装置２５は例えばボールネジ及びモータから成る周知の構成や、油圧シリンダを用いた周知の構成を有している。また、各ローラ２１によって未加硫ゴム材料ＵＲを圧延していない状態において、圧延力検出装置２４は０ｋＮを検出するようになっている。即ち、圧延力検出装置２４は各ローラ２１によって未加硫ゴム材料ＵＲを圧延する際の圧延力を検出するようになっている。各ローラ２１は例えば図３に示す回転速度調整装置２６によって回転駆動されるようになっている。回転速度調整装置２６は、周知のモータ２６ａと、モータ２６ａの回転力を減速する減速機２６ｂと、減速機２６ｂから各ローラ２１に回転力をそれぞれ伝達するユニバーサルジョイント２６ｃとを有する。また、上側のローラ２１は下側のローラ２１に対して例えば所定の比率の回転速度で回転するようになっている。押出機１０から押出された未加硫ゴム材料ＵＲが各圧延ローラ２０の間を通過することにより、未加硫ゴム材料ＵＲが所定の厚さに圧延されて帯状部材ＢＭ１となる。即ち、圧延ローラ２０によって帯状部材ＢＭ１が連続成形される。

切断装置３０は、帯状部材ＢＭ１が巻掛けられるとともに、帯状部材ＢＭ１を長手方向に搬送する搬送ローラ３１と、搬送ローラ３１の外周面に当接している複数のカッター３２とを有する。帯状部材ＢＭ１がローラ３１に巻掛けられるとともに、帯状部材ＢＭ１が長手方向に搬送されている状態で、帯状部材ＢＭ１の幅方向複数個所に各カッター３２が配置されることにより、帯状部材ＢＭ１が幅方向複数個所で切断され、複数の帯状部材ＢＭ２が連続成形される。

リターンゴム搬送装置４０は複数のローラ４１及び周知のベルトコンベア４２を有し、切断装置３０によって切断された帯状部材ＢＭ１の幅方向両側の部分をリターンゴムＲＲとして押出機１０の投入部１０ａに搬送するようになっている。

幅寸法検出装置５０は光の遮断によって帯状部材ＢＭ１の幅方向端部の位置を検出可能な周知の光電センサ５１から成り、帯状部材ＢＭ１の幅方向端部の位置に基づいて帯状部材ＢＭ１の幅寸法を検出するようになっている。

圧延力検出装置２４、間隙調整装置２５、回転速度調整装置２６及び幅寸法検出装置５０は周知のマイクロコンピュータから成る制御装置６０に接続されている。また、制御装置６０には周知のキーボードから成る入力装置６１と、周知のハードディスクから成る記憶装置６２が接続されている。入力装置６１には切断装置３０の各カッター３２のうち幅方向両側のカッター３２の位置を入力するとともに、各ローラ２１間の間隙の初期値を入力するようになっている。記憶装置６２には、図７に示すように、圧延力の範囲とローラ間隙との関係が記憶されており、図８に示すように、リターンゴムＲＲの幅寸法の範囲とローラ回転速度との関係も記憶されている。また、圧延力検出装置２４及び幅寸法検出装置５０は所定時間おきに検出結果を制御装置６０に送信するようになっている。

以上のように構成された帯状部材の成形装置において、帯状部材を成形する場合は、先ず、入力装置６１に各ローラ２１間の間隙の初期値を入力することにより、制御装置６０が間隙調整装置２５によって下側のローラ２１を昇降し、各ローラ２１間の間隙が前記初期値に設定される。

続いて、押出機１０によって未加硫ゴム材料ＵＲを連続的に押出しながら、圧延ローラ２０の各ローラ２１によって押出機１０から押出された未加硫ゴム材料ＵＲを圧延する。この時、各ローラ２１のうち下側のローラ２１が基準回転速度で回転するようになっている。また、圧延される前の未加硫ゴム材料ＵＲによって各ローラ２１の間にバンクＢが形成される。

続いて、各ローラ２１によって圧延されて成る帯状部材ＢＭ１を切断装置３０によって幅方向複数箇所で切断し、それぞれ所定の幅寸法を有する複数の帯状部材ＢＭ２を成形する。また、切断装置３０によって帯状部材ＢＭ１の幅方向両側を切断して成るリターンゴムＲＲがリターンゴム搬送装置４０によって押出機１０の投入口１０ａに搬送され、リターンゴムＲＲが新たに投入される未加硫ゴム材料ＵＲとともに投入口１０ａに投入される。

ここで、圧延力検出装置２４の検出結果に基づき、各ローラ２１の間隙が調整される。この時の制御装置６０の動作について図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。

先ず、圧延力検出装置２４から圧延力の検出結果を受信すると（Ｓ１）、その検出結果が図７においてどの荷重範囲に含まれるかを判定し（Ｓ２）、判定された荷重範囲に対応するローラ間隙になるように、間隙調整装置２５によって下側のローラ２１を移動させる（Ｓ３）。例えば、圧延力検出装置２４によって検出された荷重が図７における荷重範囲の１１０ｋＮ以上１２０ｋＮ未満である場合は、制御装置６０は間隙調整装置２５によって各ローラ２１間の間隙を初期値＋０．０５ｍｍに設定し、圧延力検出装置２４によって検出される荷重が図７における荷重範囲の１００ｋＮ以上１１０ｋＮ未満である場合は、制御装置６０は間隙調整装置２５によって各ローラ２１間の間隙を再び初期値に設定する。尚、図７に示すような圧延力の範囲とローラ間隙との関係を未加硫ゴム材料の種類ごとに記憶しておくとともに、帯状部材の成形前に入力装置６１に未加硫ゴム材料の種類を入力するようにし、入力装置６１に入力された未加硫ゴム材料に応じて各ローラ２１間の間隙を調整することも可能である。

一方、幅寸法検出装置６０の検出結果に基づき、各ローラ２１の回転速度が調整される。この時の制御装置６０の動作について図６に示すフローチャートを参照しながら説明する。

先ず、幅寸法検出装置６０から幅寸法の検出結果を受信すると（Ｓ１１）、入力装置６１に入力された幅方向両側のカッター３２の位置から幅方向両側のカッター３２間の幅寸法を算出するとともに、幅寸法検出装置６０の検出結果から幅方向両側のカッター３２間の幅寸法を減算することにより、リターンゴムＲＲの幅寸法を算出する（Ｓ１２）。尚、この算出されたリターンゴムＲＲの幅寸法は帯状部材ＢＭ１の幅方向両側の２つのリターンゴムＲＲの幅寸法を合計したものとなる。

続いて、ステップＳ１２で算出されたリターンゴムＲＲの幅寸法が図８においてどの幅寸法の範囲に含まれるかを判定し（Ｓ１３）、下側のローラ２１が判定された幅寸法の範囲に対応するローラ回転速度になるように、回転速度調整装置２６によって各ローラ２１の回転速度を調整する（Ｓ１４）。例えば、幅寸法検出装置５０の検出結果に基づいて算出されたリターンゴムＲＲの幅寸法が１１０ｍｍ以上１２０ｍｍ未満である場合は、制御装置６０は回転速度調整装置２６によって下側のローラ２１の回転速度を基準回転速度＋０．２ｒｐｍに設定し、リターンゴムＲＲの幅寸法が１００ｍｍ以上１１０ｍｍ以下である場合は、制御装置６０は回転速度調整装置２６によって下側のローラ２１の回転速度を再び基準回転速度に設定する。

ここで、図５に示す制御と図６に示す制御は同時に行われている。例えば、図５に示す制御によって各ローラ２１間の間隙が狭くなると、帯状部材ＢＭ１の幅寸法が大きくなってリターンゴムＲＲの幅寸法が大きくなり、各ローラ２１の回転速度が速くなるように制御される。即ち、図５に示す制御とともに図６に示す制御を行うことにより、帯状部材ＢＭ１の厚さ寸法を調整しながらバンクＢのゴム量を一定に保つことが可能となる。尚、図５の制御のみを単独で行う場合でも、帯状部材ＢＭ１の厚さ寸法を一定に保つことは可能である。

このように、本実施形態によれば、各ローラ２１によって未加硫ゴム材料ＵＲを圧延する際の圧延力を検出し、検出した圧延力に基づいて各ローラ２１間の間隙を調整するようになっている。このため、各ローラ２１の間に形成されるバンクＢの量、成形される帯状部材ＢＭ１の幅寸法、未加硫ゴム材料ＵＲの粘度等により、各ローラ２１の撓みや各支持部材２２，２３の撓み等が変化して各ローラ２１間の間隙が変化するが、この場合でも各ローラ２１間の間隙を一定に保つことが可能となり、各ローラ２１によって圧延されて成る帯状部材ＢＭ１の厚さ寸法の精度を向上する上で極めて有利である。

例えば、未加硫ゴム材料ＵＲの粘度が高く、且つ、帯状部材ＢＭ１の幅寸法が大きくなる場合は、各ローラ２１によって未加硫ゴム材料ＵＲを圧延する際の圧延力が大きくなり、各ローラ２１の撓みや各ローラ２１を支持する各支持部材２２，２３の撓み等により、各ローラ２１間の間隙が大きくなるが、本実施形態では圧延力に応じて各ローラ２１間の間隙が調整されることから、帯状部材ＢＭ１の厚さ寸法を一定にすることが可能となる。特に、厚さ寸法が１ｍｍまたは１ｍｍ以下の薄い帯状部材ＢＭ１を成形する場合は、前記圧延力が前記各要因等によって変化し易くなるので、圧延力に応じて各ローラ２１間の間隙を調整することは厚さ寸法を一定にする上で極めて有利である。

また、各ローラ２１によって圧延して成る帯状部材ＢＭ１の幅寸法を検出し、検出した帯状部材ＢＭ１の幅寸法に基づいて各ローラ２１の回転速度を調整するようにしたので、バンク量を一定に保つことが可能となる。即ち、各ローラ２１によって未加硫ゴム材料ＵＲを圧延する際の圧延力の変動を小さくすることができるとともに、バンク量の減少によって帯状部材ＢＭ１が必要な幅寸法よりも小さくなることが防止され、帯状部材ＢＭ１の寸法精度を向上する上でより有利である。

尚、本実施形態では、記憶装置６２にリターンゴムＲＲの幅寸法の範囲とローラ回転速度との関係を記憶したものを示した。これに対し、記憶装置６２に帯状部材ＢＭ１の幅寸法の範囲とローラ回転速度との関係を記憶し、これに基づいて各ローラ２１の回転速度を調整することも可能である。

また、本実施形態では、幅寸法検出装置５０によって帯状部材ＢＭ１の幅寸法を検出するとともに、幅寸法の検出値から幅方向両側のカッター３２間の幅寸法を減算処理することにより、リターンゴムＲＲの幅寸法を算出するものを示した。これに対し、幅寸法検出装置５０によってリターンゴムＲＲの幅寸法を直接検出することも可能である。

尚、本実施形態では、押出機１０から押出された未加硫ゴム材料ＵＲを圧延ローラ２０によって圧延して帯状部材ＢＭ１を成形するようにしたものを示した。これに対し、押出機１０の代わりに一対のローラから成る熱入れローラを設け、熱入れローラによって熱入れされた未加硫ゴム材料ＵＲを圧延ローラ２０によって圧延して帯状部材ＢＭ１を成形することも可能である。この場合、リターンゴムＲＲはリターンゴム搬送装置４０によって熱入れローラに投入される。

本発明における一実施形態を示す帯状部材の成形装置の側面図 図１におけるＡ方向矢視図 圧延ローラ２０の正面図 帯状部材の成形装置のブロック図 制御装置の動作を示すフローチャート 制御装置の動作を示すフローチャート 圧延力の範囲とローラ間隙との関係を示す表 リターンゴムの幅寸法とローラ回転速度との関係を示す表

符号の説明

１０…押出機、２０…圧延ローラ、２１…ローラ、２２…下側支持装置、２３…上側支持装置、２４…圧延力検出装置、２５…間隙調整装置、２６…回転速度調整装置、３０…切断装置、３１…搬送ローラ、３２…カッター、４０…リターンゴム搬送装置、５０…幅寸法検出装置、５１…光電センサ、ＵＲ…未加硫ゴム材料、ＢＭ１…帯状部材、ＢＭ２…帯状部材、ＲＲ…リターンゴム。

Claims (4)

1. 一対のローラによって未加硫ゴム材料を圧延して帯状部材を連続的に成形する帯状部材の成形方法において、
   前記各ローラによって未加硫ゴム材料を圧延する圧延力を検出し、検出した圧延力に基づいて各ローラ間の間隙を調整する
   ことを特徴とする帯状部材の成形方法。
2. 前記各ローラによって圧延されて成る帯状部材の幅寸法を検出し、検出した帯状部材の幅寸法に基づいて各ローラの回転速度を調整する
   ことを特徴とする請求項１記載の帯状部材の成形方法。
3. 一対のローラによって未加硫ゴム材料を圧延して帯状部材を連続的に成形する帯状部材の成形装置において、
   前記各ローラによって未加硫ゴム材料を圧延する圧延力を検出可能な圧延力検出手段と、
   圧延力検出手段の検出結果に基づき各ローラ間の間隙を調整する間隙調整手段とを備えた
   ことを特徴とする帯状部材の成形装置。
4. 前記各ローラによって圧延されて成る帯状部材の幅寸法を検出する幅寸法検出手段と、
   幅寸法検出手段の検出結果に基づき各ローラの回転速度を調整する回転速度調整手段とを備えた
   ことを特徴とする請求項３記載の帯状部材の成形装置。

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