JP2010111074A - 超音波接合装置及びタイヤ製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】帯状部材のタイヤ周方向における一端と他端とが合わせられる接合面の接着性をさらに向上できる超音波接合装置、及び、超音波接合装置を用いたタイヤ製造方法を提供する。
【解決手段】本発明は、カーカスシートを膨張させて円環状の形状とした成型体１０Ａの外周に帯状部材１１が貼り付けられる際、帯状部材１１のタイヤ周方向における一端１１ａと一端１１ａとを接合する超音波接合装置１００であって、本体部１１０と、本体部１１０に複数設けられ、一端１１ａと他端１１ｂとが合わせられる接合面２０をタイヤ径方向内側に向けて押圧し、接合面２０に超音波振動を与える超音波振動部１２０とを備え、超音波振動部１２０は、本体部１１０から接合面２０側に向けて突出することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、カーカスシートを膨張させて円環状の形状とした成型体の外周に帯状部材が貼り付けられる際、帯状部材のタイヤ周方向における一端と他端とを接合する超音波接合装置、及び、超音波接合装置を用いたタイヤ製造方法に関する。

従来から、空気入りタイヤの製造する場合、カーカスシート等を膨張させて円環状の形状とした成型体（いわゆる、グリーンタイヤ）の外周に、ベルトゴムシートやトレッドゴムシートなどの帯状部材が貼り付けられることによって生タイヤを加硫する方法が一般的に広く用いられている。

成型体の外周に帯状部材を貼り付ける際、帯状部材のタイヤ周方向における一端と他端とが接合される。帯状部材の一端と他端とが合わせられる接合面の剥離を抑制するためには、接合面の接着性が優れていることが重要である。

接合面の接着性の向上に関して、例えば、接合面をタイヤ径方向内側に向けて押圧し、接合面に超音波振動を与える押圧面部を有する超音波接合装置を用いたタイヤ製造方法が知られている（特許文献１参照）。なお、超音波振動とは、超音波振動子（振動部）によって電気エネルギーから変化される振動、つまり、超音波振動子から押圧面部に伝わる振動である。
特開２００１―１９１４２２号公報（第２−４頁、第１，２図）

しかしながら、上述した従来のタイヤ製造方法には、次のような問題があった。すなわち、押圧面部全体で接合面を押圧するため、押圧面部が接合面をタイヤ径方向内側に向けて押し付ける力（いわゆる、押圧力）が弱い場合には、帯状部材を確実に接合し難い問題がある。つまり、接合面の接着性については、さらに改善の余地があった。

そこで、本発明は、帯状部材のタイヤ周方向における一端と他端とが合わせられる接合面の接着性をさらに向上できる超音波接合装置、及び、超音波接合装置を用いたタイヤ製造方法の提供を目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、カーカスシートを膨張させて円環状の形状とした成型体（成型体１０Ａ）の外周に帯状部材（帯状部材１１）が貼り付けられる際、前記帯状部材のタイヤ周方向における一端（一端１１ａ）と他端（他端１１ｂ）とを接合する超音波接合装置（超音波接合装置１００）であって、本体部（本体部１１０）と、前記本体部に複数設けられ、前記一端と前記他端とが合わせられる接合面（接合面２０）をタイヤ径方向内側に向けて押圧し、前記接合面に超音波振動を与える超音波振動部（超音波振動部１２０）とを備え、前記超音波振動部は、前記本体部から前記接合面側に向けて突出することを要旨とする。

かかる特徴によれば、超音波振動部が本体部から接合面側に向けて突出することによって、超音波振動部が局部的に接合面を押圧し、局部的に超音波振動が与えられる。このため、従来のような押圧面部全体で接合面を押圧する場合と同じ押圧力であっても、帯状部材の一端と他端との圧着力が向上し、接合面の接着性がさらに向上する。

本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記超音波振動部は、前記本体部から前記接合面側に向けて突出し、前記接合面を押圧する押圧部（押圧部１２１）と、前記超音波振動を起こす振動部（振動部１２２）と、前記振動部によって起こされた前記超音波振動を前記押圧部に伝達する振動伝達部（振動伝達部１２３）とを有することを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、本発明の第１又は２の特徴に係り、前記超音波振動部は、タイヤ周方向及びタイヤ幅方向に沿って配列されることを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、本発明の第３の特徴に係り、タイヤ周方向において隣接する前記超音波振動部の位置は、タイヤ周方向に沿った直線からタイヤ幅方向内側又はタイヤ幅方向外側にずれていることを要旨とする。

本発明の第５の特徴は、本発明の第１乃至４の特徴に係り、前記一端と前記他端とは、成型体の外周に対して傾斜した状態で接合されることを要旨とする。

本発明の第５の特徴は、生タイヤ（生タイヤ１０）が加硫されることによって得られる空気入りタイヤを製造するタイヤ製造方法であって、カーカスシートを膨張させて円環状の形状とした成型体の外周に、帯状部材を貼り付ける工程（帯状部材貼付工程）と、前記帯状部材のタイヤ周方向における一端と他端とを合わせられた工程（端面合わせ工程）と、前記一端と前記他端とが合わさった接合面を超音波接合装置によって接合し、前記生タイヤを成型する工程（接合面接合工程）と、成型された前記生タイヤを加硫し、前記空気入りタイヤを製造する工程（生タイヤ加硫工程）とを有し、前記超音波接合装置は、本体部と、前記本体部に複数設けられ、前記一端と前記他端とが合わせられる接合面をタイヤ径方向内側に向けて押圧し、前記接合面に超音波振動を与える超音波振動部とを備え、前記超音波振動部は、前記本体部から前記接合面に向けて突出することを要旨とする。

本発明によれば、帯状部材のタイヤ周方向における一端と他端とが合わせられる接合面の接着性をさらに向上できる超音波接合装置、及び、超音波接合装置を用いたタイヤ製造方法を提供することができる。

以下において、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。具体的には、（１）超音波接合装置の構成、（２）超音波振動部の構成、（３）超音波振動の発振、（４）タイヤ製造方法、（５）作用・効果、（６）その他の実施形態について、説明する。

なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。

したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（１）超音波接合装置の構成
まず、本実施形態に係る超音波接合装置１００の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る超音波接合装置１００を示す斜視図である。

図１に示すように、超音波接合装置１００は、カーカスシートやインナーライナー等が膨張して生タイヤ１０の形状となる成型体１０Ａの外周に帯状部材１１（例えば、ベルトゴムシートやトレッドゴムシート）が貼り付けられる際、帯状部材１１のタイヤ周方向における一端１１ａと他端１１ｂとを接合する。

なお、一端１１ａと他端１１ｂとが合わせられる接合面２０では、一端１１ａ及び他端１１ｂが成型体１０Ａの外周に対して傾斜した状態で接合される。つまり、接合面２０は、成型体１０Ａの外周に対して傾斜する一端１１ａと他端１１ｂとが合わさった面を示す。

超音波接合装置１００は、超音波接合装置１００が固定されるフレーム（不図示）に連結した支持部材１１１を有する本体部１１０と、本体部１１０に複数設けられる超音波振動部１２０とを備えている。

（２）超音波振動部の構成
次に、本実施形態に係る超音波振動部１２０の構成の構成について、図面を参照しながら説明する。図２は、本実施形態に係る超音波振動部１２０を示す断面図（図１のＡ−Ａ断面図）である。図３は、本実施形態に係る超音波振動部１２０を示す底面図（図２のＢ矢視図）である。図４は、本実施形態に係る超音波振動部１２０を示す拡大図である。

図２及び図３に示すように、超音波振動部１２０は、接合面２０をタイヤ径方向内側に向けて押圧し、接合面２０に超音波振動を与える。なお、超音波振動の詳細については、後述する。

超音波振動部１２０は、本体部１１０から接合面２０側に向けて突出する。具体的には、図４に示すように、超音波振動部１２０は、押圧部１２１と、振動部１２２（超音波振動子）と、振動伝達部１２３（ホーン）とを有している。

押圧部１２１は、本体部１１０から接合面２０側に向けて突出し、接合面２０を押圧する。押圧部１２１は、振動伝達部１２３における接合面２０側の一端部に位置している。押圧部１２１は、円錐台をなしている。

振動部１２２は、後述する超音波振動を起こす、すなわち、振動伝達部１２３を介して超音波振動を押圧部１２１に向けて発振する。振動部１２２は、振動伝達部１２３における接合面２０の逆側の他端部に位置している。振動部１２２は、電気エネルギーを超音波振動（いわゆる、超音波機械振動）に変換する素子である。

振動伝達部１２３は、振動部１２２によって起こされた超音波振動を押圧部１２１に伝達する。振動伝達部１２３は、押圧部１２１と振動部１２２は、後述する超音波振動を押圧部１２１に向けて発振する。振動部１２２との間に位置している。振動伝達部１２３は、円筒状をなしている。

ここで、図３に示すように、超音波振動部１２０は、タイヤ周方向に所定の間隔（Ｗ１）を置いて、タイヤ周方向に沿って配列される。超音波振動部１２０は、タイヤ幅方向に所定の間隔（Ｗ２）を置いて、タイヤ幅方向に沿って配列される。

タイヤ周方向において隣接する超音波振動部１２０の位置は、タイヤ周方向に沿った直線Ｌからタイヤ幅方向内側又はタイヤ幅方向外側にずれている。すなわち、超音波振動部１２０は、タイヤ周方向に隣接するもの同士が互いにシフトした位置に配列された千鳥配列である。

（３）超音波振動の発振
図４に示すように、超音波振動は、振動部１２２によって電気エネルギーから変換される。変換された超音波振動は、振動伝達部１２３によって振動伝達部１２３の長さ方向（すなわち、タイヤ径方向）へ縦振動となる。振動伝達部１２３を介して振動部１２２から伝達された超音波振動は、押圧部１２１と接合面２０との接触によって、押圧部１２１から接合面２０に発振される。

（４）タイヤ製造方法
次に、本実施形態に係るタイヤ製造方法について、図面を参照しながら説明する。図５は、本実施形態に係るタイヤ製造方法を示すフロー図である。図６及び図７は、本実施形態に係る生タイヤ１０（成型体１０Ａ）を示す斜視図である。図８は、本実施形態に係る超音波接合装置１００を示す拡大側面図である。

タイヤ製造方法では、生タイヤ１０が加硫されることによって得られる空気入りタイヤを製造する。具体的には、図５に示すように、タイヤ製造方法には、帯状部材貼付工程と、端面合わせ工程と、接合面接合工程と、生タイヤ加硫工程とが含まれる。

（４−１）帯状部材貼付工程
ステップ１０の帯状部材貼付工程では、図６に示すように、カーカスシートやインナーライナー等を膨張させて円環状の形状とした成型体１０Ａの外周に、帯状部材１１を貼り付ける。

（４−２）端面合わせ工程
ステップ２０の端面合わせ工程では、図７に示すように、帯状部材１１のタイヤ周方向における一端１１ａと他端１１ｂとを付け合わせる。つまり、帯状部材１１では、傾斜する一端１１ａと、傾斜する他端１１ｂとが付け合わせられて接合面２０が形成される。

（４−３）接合面接合工程
ステップ３０の接合面接合工程では、図８に示すように、帯状部材１１の一端１１ａと他端１１ｂとが付け合わせられた接合面２０を上述した超音波接合装置１００によって接合する。つまり、超音波接合装置１００は、接合面２０をタイヤ径方向内側に向けて押圧し、接合面２０に超音波振動を与える。これにより、帯状部材１１の一端１１ａと他端１１ｂとが圧着され、生タイヤ１０が成型される。

（４−４）生タイヤ加硫工程
ステップ４０の生タイヤ加硫工程では、成型された生タイヤ１０を加硫装置（不図示）によって加硫する。これにより、空気入りタイヤが製造される。

（５）作用・効果
以上説明した実施形態では、超音波振動部１２０（押圧部１２１）が本体部１１０から接合面２０側に向けて突出することによって、超音波振動部１２０が局部的に接合面２０を押圧し、局部的に超音波振動が与えられる。このため、従来のような押圧面部全体で接合面２０を押圧する場合と同じ押圧力であっても、帯状部材１１の一端１１ａと他端１１ｂとの圧着力が向上し、接合面２０の接着性がさらに向上する。

特に、建設車両用タイヤなどの大型タイヤでは、乗用車用タイヤと比べて、帯状部材１１が厚いため、大型タイヤの製造に用いられる帯状部材１１における接合面２０の接着性の向上が有効となる。

超音波振動部１２０がタイヤ周方向及びタイヤ幅方向に沿って配列されることや、タイヤ周方向において隣接する超音波振動部１２０の位置は、タイヤ周方向に沿った直線Ｌからタイヤ幅方向内側又はタイヤ幅方向外側にずれている（千鳥配列である）ことによって、一端１１ａと他端１１ｂとの圧着力が接合面２０の一部でのみ集中してしまうことを抑制し、接合面２０全体の接着性を向上できる。

（６）その他の実施形態
上述したように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、本発明の実施形態は、次のように変更することができる。具体的には、帯状部材１１の一端１１ａ及び他端１１ｂは、傾斜した状態で接合されるものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図８に示すように、一端１１ａが凹状に形成され、他端１１ｂが一端１１ａに嵌合する凸状に形成されていてもよい。

タイヤ周方向において隣接する超音波振動部１２０の位置は、タイヤ周方向に沿った直線Ｌからタイヤ幅方向内側又はタイヤ幅方向外側にずれている（千鳥配列である）ものとして説明したが、これに限定されるものではなく、単に、タイヤ周方向及びタイヤ幅方向に沿って配列されてもよい。

帯状部材１１の一端１１ａ及び他端１１ｂの形状や、超音波振動部１２０の構造・配列等については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できる。

このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本実施形態に係る超音波接合装置１００を示す斜視図である。 本実施形態に係る超音波振動部１２０を示す断面図（図１のＡ−Ａ断面図）である。 本実施形態に係る超音波振動部１２０を示す底面図（図２のＢ矢視図）である。 本実施形態に係る超音波振動部１２０を示す拡大図である。 本実施形態に係るタイヤ製造方法を示すフロー図である。 本実施形態に係る生タイヤ１０（成型体１０Ａ）を示す斜視図である（その１）。 本実施形態に係る生タイヤ１０（成型体１０Ａ）を示す斜視図である（その２）。 本実施形態に係る超音波接合装置１００を示す拡大側面図である。 その他の実施形態に係る超音波接合装置１００を示す側面図である。

符号の説明

１０…生タイヤ
１０Ａ…成型体
１１…帯状部材
１１ａ…一端
１１ｂ…他端
２０…接合面
１００…超音波接合装置
１１０…本体部
１１１…支持部材
１２０…超音波振動部
１２１…押圧部
１２２…振動部
１２３…振動伝達部

Claims (6)

1. カーカスシートを膨張させて円環状の形状とした成型体の外周に帯状部材が貼り付けられる際、前記帯状部材のタイヤ周方向における一端と他端とを接合する超音波接合装置であって、
   本体部と、
   前記本体部に複数設けられ、前記一端と前記他端とが合わせられる接合面をタイヤ径方向内側に向けて押圧し、前記接合面に超音波振動を与える超音波振動部と
   を備え、
   前記超音波振動部は、前記本体部から前記接合面側に向けて突出する超音波接合装置。
2. 前記超音波振動部は、
   前記本体部から前記接合面側に向けて突出し、前記接合面を押圧する押圧部と、
   前記超音波振動を起こす振動部と、
   前記振動部によって起こされた前記超音波振動を前記押圧部に伝達する振動伝達部と
   を有する請求項１に記載の超音波接合装置。
3. 前記超音波振動部は、タイヤ周方向及びタイヤ幅方向に沿って配列される請求項１又は２に記載の超音波接合装置。
4. タイヤ周方向において隣接する前記超音波振動部の位置は、タイヤ周方向に沿った直線からタイヤ幅方向内側又はタイヤ幅方向外側にずれている請求項３に記載の超音波接合装置。
5. 前記一端と前記他端とは、成型体の外周に対して傾斜した状態で接合される請求項１乃至４の何れか一項に記載の超音波接合装置。
6. 生タイヤが加硫されることによって得られる空気入りタイヤを製造するタイヤ製造方法であって、
   カーカスシートを膨張させて円環状の形状とした成型体の外周に、帯状部材を貼り付ける工程と、
   前記帯状部材のタイヤ周方向における一端と他端とを合わせる工程と、
   前記一端と前記他端とが合わせられた接合面を超音波接合装置によって接合し、前記生タイヤを成型する工程と、
   成型された前記生タイヤを加硫し、前記空気入りタイヤを製造する工程と
   を有し、
   前記超音波接合装置は、
   本体部と、
   前記本体部に複数設けられ、前記一端と前記他端とが合わせられる接合面をタイヤ径方向内側に向けて押圧し、前記接合面に超音波振動を与える超音波振動部と
   を備え、
   前記超音波振動部は、前記本体部から前記接合面に向けて突出するタイヤ製造方法。

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