JP2009166461A - ゴム押出成型方法及びゴム押出成型装置 - Google Patents

Abstract

【課題】押出機の生産量を低下させることなく、ゲージの変動を低減させるゴム押出成型方法及びゴム押出成型装置を提供する。
【解決手段】制御装置１０のマイクロコンピュータは、ゲージ検出器９が検出したゲージの実測値が目標値よりも大きい（厚い）ときは、所定のタイミングで、第２のコンベアＣＶ２の駆動速度を第１のコンベアＣＶ１の駆動速度より上げて、その搬送速度差によりゴム部材８に引張力を作用させて当該厚い部分のゲージを薄くする処理を行う。ゲージ検出器９が検出したゲージの実測値が目標値よりも小さい（薄い）ときは、所定のタイミングで、第２のコンベアＣＶ２の駆動速度を第１のコンベアＣＶ１の速度より下げて、第２のコンベアＣＶ２上に位置するゴム部材８に上記速度差に応じた圧縮力を作用させて当該薄い部分のゲージを厚くする処理を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、ゴムの押出成型方法及びゴム押出成型装置に関し、特に、押し出した未加硫ゴムの断面形状の精度を向上させるゴムの押出成型方法及びゴム押出成型装置に関する。

タイヤのトレッド部やサイドウォール部などを構成する帯状のタイヤ構成部材を製造する際、一般に、タイヤ構成部材を形成するフィードゴムを螺旋状の翼部を備えたスクリューで混練しながらタイヤ構成部材の断面に対応する開口断面を有する口金を介して押し出す押出機が用いられている。
この帯状のタイヤ構成部材は、所定の開口断面を有する口金により押し出されるため基本的な断面形状はこの口金により定まる。
しかしながら、実際にはスクリューの一回転の周期に応じて口金から押し出す際のタイヤ構成部材に加わる圧力が変動し、厚肉部分と薄肉部分とが交互に生じて、断面形状が一定にならない。

このようなタイヤ構成部材のゲージ（厚み）の変動（脈動）は、タイヤのユニフォミティー、及びＲＦＶ（Radial Force Variation）を悪化させるため、この脈動を低減又は抑制することが、タイヤの品質を向上させる上で重要である。

そこで、この脈動を低減させるために、本出願人は先に、押出機から押し出したタイヤ構成部材の外形寸法を検出し、この外形寸法に応じてスクリューの回転速度を制御する押出量制御装置を提案した（特許文献１参照）。
また、押出機のホッパーを横切る位置にあるスクリューフライトの一部を切削することで、ホッパー近傍での材料戻りを発生させてゴム部材の圧力を低減し、ゴム部材の押出圧に従って押出量を均一化することで、タイヤ構成部材に加わる圧力の変動を低減し、脈動を低減させる押出機も提案した（特許文献２参照）。

しかしながら、特許文献１の押出量制御装置では、ゲージ変動を低減するためにはスクリューの回転速度を落としてゆっくり押し出す必要があり、これにより押出量が低下せざるを得ず、また、特許文献２の押出機は、実績では約３０％の脈動改善効果を得ることができるものの、圧力を逃がすために吐出量は５％程度の低下は見込まざるを得ず、いずれにしても、ある程度生産性を犠牲にせざるを得なかった。
特開平４−１１０１３０号公報 特開２００４−９４０２号公報

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたもので、その目的は、押出機の生産量を低下させることなく、上記脈動を低減させることである。

本願の発明は、ゴムの押出成型方法であって、押出成型後のゴム部材のゲージの実測値を得る実測工程と、ゲージの実測値とゲージの目標値との差を取得する工程と、前記取得した差に基づき、前記押出成型後のゴム部材のゲージが目標値になるように前記ゴム部材を引っ張り又は圧縮する工程と、を有することを特徴とする。
本願の別の発明は、ゴム部材を押出成型するゴム押出成型装置であって、押出成型されたゴム部材のゲージの実測値を得る手段と、前記ゲージの実測値とゲージの目標値との差を取得する手段と、前記取得した差に基づき、前記押出成型後のゴム部材のゲージが目標値になるように前記ゴム部材を引っ張り又は圧縮する手段と、を有することを特徴とする。

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたもので、その目的は、押出機の生産量を低下させることなく、上記脈動を低減させることができ、製造するタイヤのユニフォミティーやＲＦＶ等を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態に係るゴム押出成型方法及び押出成型装置を、添付した図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るゴム押出成型装置の概略構成を示す図である。
ゴム押出成型装置１は、概略的にはゴム部材を押し出す押出機２と、押出機２から押し出したゴム部材を誘導する搬送用コンベア３と、搬送用コンベア３を制御する制御部４と、押出成型されたゴム部材のゲージを検出するゲージ検出器９とから成っている。

押出機２は、図示しないスクリューを収納するシリンダ５ａと、シリンダ５ａの後端に設けられたゴム部材（フィードゴム）を投入するホッパー６ａと、ゴム部材を吐出する押出ヘッド７とから成り、図示のものはシリンダ５ａ及びホッパー６ａと左右対称に設けられたシリンダ５ｂ及びホッパー６ｂとを備えている。
未加硫ゴム部材８は、図示しない熱入れロールで加熱されて軟化された状態でホッパー６ａ，６ｂから両シリンダ５ａ，５ｂに投入され、各シリンダ５ａ、５ｂ内の図示しないスクリューによって混練されながら先端部へ移送され、押出ヘッド７の図示しないダイ（口金）を介して吐出される。

制御部４は図示しないマイクロコンピュータを備えた制御装置１０とメモリ１１とを備え、後述する第１のコンベアＣＶ１上に吐出され、搬送中のゴム部材８のゲージを検出するゲージ検出器９がこれに接続されている。
制御装置１０は、押し出し成型されたゴム部材を引っ張り又は圧縮する手段であり、本実施形態では、搬送用コンベア３に搬送されているゴム部材８のゲージが目標値になるようにゴム部材８に対して引張力又は圧縮力を作用させるため、搬送用コンベア３を構成する第２のコンベアＣＶ２の搬送速度を変更制御する手段である。

ゲージ検出器９は、押出成型されたゴム部材８のゲージを検出するため、押出ヘッド７の近傍適所に配置されており、本実施形態ではゴム部材８に接触することなくゲージを検出することができる例えば周知のレーザ式変位計である。なお、ゲージを検出できるものであれば他の検出手段でもよい。
メモリ１１は、ゲージ検出器９が検出したゴム部材８のゲージの実測値と比較するための参照用のデータ（目標値）を記憶すると共に、ゲージ検出器９で検出したゲージの実測値を記憶するためのものであって、任意であるが例えばＮＶＲＡＭである。目標値は同じサイズのゴム部材についての検出値の平均値から算出しても或いは予め定めた値でもよい。また、この目標値は必要に応じて、適宜決定することができる。

押出機２から押し出されたゴム部材８は、搬送用コンベア３により次工程、例えば巻き付け工程に向けて搬送される。搬送用コンベア３は、それぞれ独立して駆動制御される第１及び第２のコンベアＣＶ１、ＣＶ２とから成っている。
第１のコンベアＣＶ１は、ゴム部材８の押出口である図示しないダイに隣接して配置されており、第１及び第２のコンベアＣＶ１、ＣＶ２は、吐出ヘッド７から吐出されたゴム部材８を同一の方向へ連続搬送することができるように互いに直線状に隣接して配置されている。

ゲージ検出器９は、検出したゲージの実測値（データ）を制御装置１０へ送信し、制御装置１０は受信したゲージの実測値とメモリ１１から読み出した目標値とを比較し、その差に応じて第２のコンベアＣＶ２の駆動ローラ１２の速度、即ちその搬送速度を制御する。ここでは、例えば、目標値と実測値との差に応じて、増減すべき第２コンベアＣＶ２の搬送速度との関係を記録した速度制御テーブルをメモリ１１の記憶領域に格納しておき、制御装置１０のマイクロコンピュータは速度制御テーブルから上記差に応じた搬送速度を読み出して、これに基づき第２コンベアＣＶ２の駆動ローラ１２の速度を変更制御する。

即ち、制御装置１０のマイクロコンピュータは、ゲージ検出器９が検出したゲージの実測値が目標値よりも大きい（厚い）ときは、その厚い部分が第１のコンベアＣＶ１から離れ第２のコンベアＣＶ２へ移るタイミングで、第２のコンベアＣＶ２の駆動速度を第１のコンベアＣＶ１の駆動速度より上げて、その搬送速度差によりゴム部材８に引張力を作用させて当該厚い部分のゲージを薄くする処理を行う。
ゲージ検出器９が検出したゲージの実測値が目標値よりも小さい（薄い）ときは、上記と同様にその薄い部分が第１のコンベアＣＶ１から第２のコンベアＣＶ２へ移るタイミングで、第２のコンベアＣＶ２の駆動速度を第１のコンベアＣＶ１の速度より下げて、第２のコンベアＣＶ２上に位置するゴム部材８に上記速度差に応じた圧縮力を作用させて当該薄い部分のゲージを厚くする処理を行う。
制御装置１０は以上の制御をゲージの実測値が入力される毎に行う。

なお、第１のコンベアＣＶ１と第２のコンベアＣＶ２に速度差を発生するためには、いずれのコンベアの速度を変更してもよいが、第１のコンベアＣＶ１の駆動速度を変動させると、押出ヘッド５（口金）と第１のコンベアＣＶ１との間に位置するゴム部材８が湾曲する虞があるため、第１のコンベアＣＶ１の駆動速度を常に押出機２からゴム部材８が押し出される押出速度と等速度に、且つ一定にしておき、第２のコンベアＣＶ２の速度を可変制御することが望ましい。
このように、本実施形態では押出成型済みのゴム部材に対してゲージ調整処理を行うため、従来のように押出成型の生産性に影響を与えることがなく、しかもリアルタイムでゲージの調整ができるという利点が得られる。

図２は、ゲージ検出器９で実測したトレッド部のゴム部材８（ハンプ部及びセンター部）のゲージ変動の一例を示すグラフである。
図２のグラフは、縦軸に押出成型後のゴム部材のゲージ（ｍｍ）、横軸に同長さ（ｍｍ）をとり、トレッド一本分（タイヤ一周分）の長さにおけるゲージの変動を表している。なお、上段がハンプ部、下段がセンター部のゲージ変動を示す。
このグラフから明らかなように、ハンプ部のゲージは、トレッド一本分（タイヤ一周分）の長さ範囲内で８．１ｍｍ〜８．４ｍｍの間で変動しており、他方センター部のゲージは、７．６ｍｍ〜７．９ｍｍの間で変動している。
即ち、このグラフの表示例では、押出ヘッド７から押し出されたゴム部材８は、スクリューによる押出圧力の変動により、ハンプ部及びセンター部において、それぞれ０．３ｍｍの周期的な脈動が生じている。

図３は、図２に示したゴム部材８のゲージを、第１及び第２のコンベアＣＶ１，ＣＶ２の相対速度を変更して調整した後におけるゲージ変動を示すグラフである。即ち、このグラフは、図２と同様、縦軸をゲージ（ｍｍ）、横軸を長さ（ｍｍ）にとり、上段にハンプ部、下段にセンター部における変動を示している。
図から明らかなように、トレッド一本分の長さの間におけるゲージ変動は、ハンプ部では、８．４ｍｍ〜８．５ｍｍであり、センター部では、７．８ｍｍ〜７．９ｍｍである。即ち、ハンプ部及びセンター部の脈動はいずれも０．１ｍｍであり、図２にて説明した引張圧縮力を加える前のゴム部材８の脈動に比して、それぞれ１／３に低減している。

図４は、本実施形態に係るゴム押出成型装置１のゴムゲージ変動低減処理手順を示すフロー図である。
まず、ホッパー６ａ，６ｂにフィードゴムを投入すると（Ｓ１０１）、フィートゴムはシリンダ５ａ，５ｂ内をスクリューで押出ヘッド７へ移送され（Ｓ１０２）、押出ヘッド７からゴム部材８が吐出又は押し出される（Ｓ１０３）。
ゲージ検出器９は第１のコンベアＣＶ１上のゴム部材８のゲージデータを検出し（Ｓ１０４、ＹＥＳ）、そのゲージデータから得たゲージの実測値を制御装置１０に送信する（Ｓ１０５）。

制御装置１０はゴム部材８のゲージの実測値を目標値と比較し（Ｓ１０６）、ゴム部材８のゲージの実測値が目標値より大きいと判断したときは（Ｓ１０６、ＹＥＳ）、その厚い部分が第１のコンベアＣＶ１から離れ第２のコンベアＣＶ２へ移るタイミングで、第２のコンベアＣＶ２の駆動速度を上げる（Ｓ１０８）。

一方、ゴム部材８のゲージのデータが目標値より大きくないと判断したときは、（Ｓ１０６、ＮＯ）、続いて、そのゲージのデータが目標値より小さいか否かを判断する（Ｓ１０７）。当該ゲージのデータが目標値より小さいと判断したときは（Ｓ１０７、ＹＥＳ）、その薄い部分が第１のコンベアＣＶ１から離れ第２のコンベアＣＶ２へ移るタイミングで、第２のコンベアＣＶ２の駆動速度を低下させる（Ｓ１０９）。
ステップＳ１０７でゲージデータが目標値と等しいと判断したときは（Ｓ１０７、ＮＯ）、第２のコンベアＣＶ２の駆動速度を第１のコンベアＣＶ１と同じ速度のままで或いは前記速度に戻して搬送し、処理を終了する。

なお、ステップＳ１０６における目標値と、ステップＳ１０７における目標値とは、異なる目標値を用いてもよい。即ち、異なる目標値を用いた場合は、ゴム部材８のゲージが一定範囲内（ステップＳ１０６における目標値とステップＳ１０７における目標値との間）では第２のコンベアＣＶ２の速度を一定に維持しておくことができる。

以上で説明したように、本発明によれば、一旦ゲージの変動が発生した後に、コンベアＣＶ１，ＣＶ２間の速度差を制御してゴム部材８に引張圧縮力を加えるので、スクリューの回転数、スクリューの形状、ゴム部材８の押出速度等を変更せずに、即ち機器コストを増大させず且つ生産性を低下させることなく、ゴム部材８のゲージの変動を低減させることができる。

本実施形態に係るゴム押出成型装置の概略構成を示す図である。 ゲージ検出器で実測したトレッド部のゴム部材のゲージ変動の一例を示すグラフである。 ゴム部材のゲージを、第１及び第２のコンベアの相対速度を変更して調整した後におけるゲージ変動を示すグラフである。 ゴム押出成型装置のゴムゲージ変動低減処理を示すフロー図である。

符号の説明

１・・・ゴム押出成型装置、２・・・押出機、３・・・コンベア部、４・・・制御部、５ａ，５ｂ・・・シリンダ、６ａ，６ｂ・・・ホッパー、７・・・押出ヘッド、８・・・ゴム部材、９・・・ゲージ検出器、１０・・・制御装置、１１・・・メモリ、１２・・・駆動ローラ、ＣＶ１・・・第１のコンベア，ＣＶ２・・・第２のコンベア。

Claims (6)

1. ゴムの押出成型方法であって、
   押出成型後のゴム部材のゲージの実測値を得る実測工程と、
   ゲージの実測値とゲージの目標値との差を取得する工程と、
   前記取得した差に基づき、前記押出成型後のゴム部材のゲージが目標値になるように前記ゴム部材を引っ張り又は圧縮する工程と、を有することを特徴とするゴムの押出成型方法。
2. 請求項１に記載されたゴムの押出成型方法において、
   前記押出成型後のゴム部材を搬送する工程を有し、
   前記押出成型後のゴム部材を引っ張り又は圧縮する工程は、搬送中の前記ゴム部材に引張力又は圧縮力を作用させるよう搬送中のゴム部材に相対速度差を生成する工程であることを特徴とするゴムの押出成型方法。
3. 請求項２に記載されたゴムの押出成型方法において、
   前記相対速度差を生成する工程は、ゲージの実測値と目標値との差に基づき、ゴム部材の相対速度差を求める工程、求めた相対速度差に応じて押出成型後のゴム部材の隣接した二つの搬送手段のうちの一方の搬送手段の速度を変更制御する工程であることを特徴とするゴムの押出成型方法。
4. ゴム部材を押出成型するゴム押出成型装置であって、
   押出成型されたゴム部材のゲージの実測値を得る手段と、
   前記ゲージの実測値とゲージの目標値との差を取得する手段と、
   前記取得した差に基づき、前記押出成型後のゴム部材のゲージが目標値になるように前記ゴム部材を引っ張り又は圧縮する手段と、を有することを特徴とするゴム押出成型装置。
5. 請求項４に記載されたゴムの押出成型装置において、
   前記押出成型後のゴム部材を同一の方向に搬送するための、互いに隣接して配置された少なくとも二つの搬送手段を有し、
   前記押出成型後のゴム部材を引っ張り又は圧縮する手段は、前記隣接する二つの搬送手段間の相対速度を変更制御する手段であることを特徴とするゴムの押出成型装置。
6. 請求項５に記載されたゴム押出成型装置において、
   前記二つの搬送手段のうち、一方の搬送手段は押出成型装置の押出口に隣接して配置されており、前記相対速度を変更制御する手段は、前記一方の搬送手段に隣接して配置された他方の搬送手段の搬送速度を変更することを特徴とするゴムの押出成型装置。

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