JP2010234614A - 接合ゴム部材の製造装置及び製造方法、タイヤ製造装置及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接合ゴム部材を製造するときに、ゴム部材の端部同士を確実に接合して高い接合強度を安定して確保する。
【解決手段】ゴム部材７０を支持体２に配置して接合する端部７１、７２を対向させて支持し、補助液供給装置６０により、端部７１、７２にゴムを軟化等させて接合を補助する補助液を供給する。接合ユニット３０に設けられた一対の接合ローラを、補助液が供給されたゴム部材７０の各端部７１、７２上を転動させ、両端部７１、７２を互いに引き寄せながら突き合わせて接合する。溶着乾燥装置８０により、接合された端部７１、７２に超音波を加えて加熱し、端部７１、７２同士を溶着しつつ、補助液を気化させて端部７１、７２を乾燥させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一対の接合ローラをゴム部材の対向する端部上で転動させ、両接合ローラの転動によりゴム部材の端部同士を接合して接合ゴム部材を製造する接合ゴム部材の製造装置及び製造方法と、このようにゴム部材を接合してタイヤを製造するタイヤ製造装置及び製造方法に関する。

タイヤ製造工程では、未加硫ゴム等により形成したシート状のゴム部材を切断し、その端部同士を突き合わせて接合して、接合ゴム部材、例えばカーカスプライやベルト等のタイヤ構成部材を製造している。また、このようにゴム部材を接合する装置として、従来、成形ドラムに円筒状に巻き付けたシート状のゴム部材の端部を挟んで、一対の接合ローラ（ジョイントローラ）を互いに逆方向に傾斜して配置し、それぞれ端部上を同期して転動させて、両端部を互いに引き寄せて接合する装置が知られている（特許文献１、２参照）。

ところで、例えば成形ドラムにインナーライナとカーカスプライを重ねて巻き付け、カーカスプライの端部同士をインナーライナ上で接合するときには、両部材の未加硫ゴム同士が密着して、カーカスプライの両端部が移動し難くなることがある。この場合には、接合ローラによるカーカスプライの両端部の引き寄せも困難になり、端部同士を強固に接合するために対策を図る必要がある。このように、従来の装置では、ゴム部材の接合の仕方に関わらず、その端部同士を確実に接合するとともに、高い接合強度を安定して確保する観点から、更なる改良が求められている。

また、ゴム部材の端部の接合時には、接合する端部の変形を防止しつつ、端部同士を均一かつ強固に接合するため、一対の接合ローラにより、各端部を均等に引き寄せて接合することが要求される。これに対し、上記した従来の装置では、所定の曲率で湾曲するゴム部材に、円筒状の接合ローラの直線状の下面部を当接させるため、両外周同士の均等な当接を確実に確保するのが難しい。また、ゴム部材の端部表面に僅かな起伏が生じたときには、接合ローラが場所毎に強く又は弱く当接する等、端部の凹凸に起因して、その表面と接合ローラとが均等に当接せず、接合ローラからゴム部材に作用する力も当接位置で変化する虞もある。その結果、従来の装置では、端部の凹凸によっては、各当接位置のゴム部材に作用する面圧が変動し、各位置の移動量の均一性が部分的に低下することも考えられ、両端部を均等に引き寄せてより確実に接合すべく、更に改善を図る余地がある。

併せて、従来の装置では、一対の接合ローラを対向する内側端部で互いに噛み合わせて回転させており、それらのゴム部材を引き寄せる力が、上記したゴム部材の湾曲や不均等な当接に起因して、噛み合わせ部から離れた側が弱く、噛み合わせ部に向けて次第に強くなる傾向がある。そのため、接合するゴム部材の端部が、噛み合わせ部に向かって過剰に引き寄せられる虞があり、それらを改良することで、ゴム部材の端部の噛み込まれや、変形や切れ等の破損の発生を抑制して、確実かつ精度のよい接合が可能となる。また、ゴム部材として、カーカスプライを接合するときには、カーカスプライ自体に加えて、その内部に配置されたコードに対しても、所定の配置形状からの変形や破損の防止を図る必要もある。

その際、例えばトラック及びバス用ラジアルプライタイヤ（ＴＢＲ）を製造する場合には、使用する成形ドラムの直径も大きく、カーカスプライと接合ローラの外周同士も比較的均等に当接する。これに対し、乗用車用ラジアルプライタイヤ（ＰＳＲ）を製造する場合には、使用する成形ドラムの直径もより小さいため、カーカスプライと接合ローラが均等に当接し難くなり、上記した各問題が発生する虞も大きくなる。また、内部にスチールコードが配置されて、厚くかつ剛性が高いＴＢＲのカーカスプライに比べて、ＰＳＲのカーカスプライ（特に、内部に有機繊維コードが配置されたカーカスプライ）は、より薄く剛性も低いため、接合時の力で、カーカスプライ自体やコードの変形や破損もより発生し易くなる。このように、接合ローラによりゴム部材を接合するときには、ゴム部材の構成部材にも変形や破損が生じるのを防止しつつ、端部同士を接合する必要がある。

特公昭６１−８７７０号公報 特開２００１−６２９４０号公報

本発明は、このような従来の問題に鑑みなされたものであって、その目的は、接合ゴム部材を製造するときに、ゴム部材の端部同士を確実に接合して高い接合強度を安定して確保することである。また、ゴム部材を構成する部材の変形や破損を防止しつつ、ゴム部材の端部を均等に引き寄せて均一かつ強固に接合することである。

本発明は、ゴム部材の端部同士を接合して接合ゴム部材を製造する製造装置であって、ゴム部材の接合する端部同士を対向させて支持する支持体と、ゴム部材の対向する端部に接合を補助する補助液を供給する補助液供給装置と、補助液が供給されたゴム部材の対向する各端部上を転動し、両端部を互いに引き寄せながら端部同士を突き合わせて接合する一対の接合ローラと、を備えたことを特徴とする。
また、本発明は、タイヤ製造装置であって、本接合ゴム部材の製造装置を備えたことを特徴とする。
更に、本発明は、ゴム部材の端部同士を接合して接合ゴム部材を製造する製造方法であって、ゴム部材の接合する端部同士を対向させて支持する支持工程と、ゴム部材の対向する端部に接合を補助する補助液を供給する補助液供給工程と、一対の接合ローラを、補助液が供給されたゴム部材の対向する各端部上を転動させ、両端部を互いに引き寄せながら端部同士を突き合わせて接合する接合工程と、を有することを特徴とする。
更にまた、本発明は、タイヤ製造方法であって、本接合ゴム部材の製造方法によりゴム部材の端部同士を接合する工程を有することを特徴とする。

本発明によれば、接合ゴム部材を製造するときに、ゴム部材の端部同士を確実に接合して高い接合強度を安定して確保することができる。また、ゴム部材を構成する部材の変形や破損を防止しつつ、ゴム部材の端部を均等に引き寄せて均一かつ強固に接合することができる。

本実施形態の接合ゴム部材の製造装置の概略構成を模式的に示す要部斜視図である。 図１の接合前のゴム部材を抜き出して示す斜視図である。 本実施形態の接合装置の概略構成を模式的に示す要部正面図である。 接合ユニットを模式的に示す図３の上方から見た要部平面図である。 一方の接合ローラを抜き出して半径方向外側から見た正面図である。 一対の接合ローラをゴム部材に当接させた状態を模式的に示す図４のＡ方向矢視断面図である。 接合後のゴム部材の接合部付近を示す模式図である。 支持体の軸線方向から見た溶着乾燥装置の要部側面図である。 ゴム部材を接合する手順を示す模式図である。

以下、本発明の接合ゴム部材の製造装置及び製造方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態の接合ゴム部材の製造装置（以下、製造装置という）は、切断等して形成した１又は複数のシート状のゴム部材の端部同士を接合して接合ゴム部材を製造する接合ゴム部材の製造装置であり、ゴム部材の端部同士を接合する接合装置等からなる。以下では、上記した従来の装置と同様に、タイヤ製造工程（タイヤ製造装置）において、成形ドラム等の支持体にシート状部材であるゴム部材を巻き付けて両端部（先後端部）を一対の接合ローラにより接合し、ゴム部材を筒状に形成する、即ち、接合ゴム部材として筒状ゴム部材を製造する場合を例に採り説明する。

図１は、この製造装置の概略構成を模式的に示す要部斜視図であり、一部の構成をブロックで示している。
製造装置１は、図示のように、軸線が水平方向に保持された支持体２と、ゴム部材７０の接合装置３（図では一部のみ示す）と、接合の補助液を供給する補助液供給装置６０と、接合した端部を溶着して乾燥させる溶着乾燥装置８０と、を備えている。製造装置１は、これら補助液供給装置６０、接合装置３、及び溶着乾燥装置８０を組み合わせて使用して、支持体２上でゴム部材７０を接合等し、所定形状及び構造の未加硫タイヤを成形する。

支持体２は、未加硫タイヤの成形時に、接合するゴム部材７０を支持する手段であり、例えば拡縮可能な円筒状の成形ドラムや、成形する未加硫タイヤの内面形状に応じた外面形状を有する剛体コア等からなる。ここでは、支持体２は、軸線周りに回転可能な成形ドラムからなり、その外周側の所定位置にゴム部材７０が１周巻き付けられ、円筒状のゴム部材７０を同芯状に保持する。また、支持体２は、モータ等の駆動源や、その回転動力の伝達機構等からなる回転駆動手段（図示せず）により回転駆動され、ゴム部材７０を軸線周りに所定の回転速度で回転させて任意の回転角で停止させる。

なお、本実施形態のゴム部材７０は、未加硫タイヤの成形時に支持体２に巻き付けられる、例えばカーカスプライやベルト等のタイヤ各部を構成するタイヤ構成部材であり、支持体２の外周側に順次巻き付けられて端部同士が各々接合される。また、ゴム部材７０は、接合前に所定長さに形成されて支持体２に巻き付けられ、その際、巻き付けの先端部７１と後端部７２とが、互いに所定間隔を開けて隣接するように、平行な状態で対向して配置される。以下、ゴム部材７０として、有機繊維やスチール製のコードを未加硫ゴムで被覆した乗用車用ラジアルプライタイヤのカーカスプライの両端部７１、７２同士を接合する例を説明する。

図２は、図１の接合前のゴム部材７０を抜き出して示す斜視図である。
ゴム部材７０は、図示のように、表面のゴム内に、複数のコードＣが支持体２の軸線方向に沿って延びるように並列して配置され、支持体２により、接合する端部７１、７２同士が、僅かに間隙Ｒを開けて対向して支持される。また、本実施形態の製造装置１は、支持体２に未加硫ゴムシート（ここではインナーライナ）（図示せず）を巻き付けて、ゴム部材７０を、支持体２上の未加硫ゴムシートの外周面に重ねて配置する。製造装置１は、この円筒状の未加硫ゴムシート上で、ゴム部材７０の端部７１、７２同士を補助液供給装置６０等により接合する。

補助液供給装置６０（図１参照）は、ゴム部材７０の端部７１、７２同士の接合を補助する補助液を供給する接合補助装置であり、補助液の収容タンク６１と、収容タンク６１に連結されたディスペンサ６２と、その供給管路６３の下流端に設けられた供給ノズル６４と、を有する。ディスペンサ６２は、収容タンク６１から補助液を送り出すポンプ、補助液の流量調節弁、補助液の送出や停止を制御するコントローラ等からなる定量吐出装置であり、所定量の補助液を供給ノズル６４へ供給及び停止する。また、補助液供給装置６０は、供給ノズル６４をゴム部材７０の端部７１、７２に沿って移動させる移動手段（図示せず）を有し、補助液を供給ノズル６４へ送り出しつつ、供給ノズル６４をゴム部材７０の端部７１、７２の全体に亘って移動させる。これにより、補助液供給装置６０は、供給ノズル６４の先端（下端）から、接合前のゴム部材７０の対向する端部７１、７２に沿って、それらの間に向けて補助液を順次供給する。

ここで、ゴム部材７０に供給する補助液は、その端部７１、７２の接合を補助するための液体であり、例えばトルエン等のゴムを溶かす溶剤（溶媒）を用いることができる。この場合には、ゴム表面が溶けて、ゴム部材７０の端部７１、７２が部分的に軟化し、端部７１、７２の接合方向への滑りや動き、又は、接合に伴う変形が容易になり、端部７１、７２同士が接合し易くなる。同時に、ゴム部材７０と下側の未加硫ゴムシートとが密着しても、それらの密着が部分的に緩和（又は解消）されて、端部７１、７２同士の引き寄せによる接合が容易になるとともに、乾燥後はゴム表面の粘着性が高くなり、端部７１、７２同士を接着する作用も発揮される。また、ゴムを僅かに溶かす性質を有するエチレングリコールやプロピレングリコール等のアルコール、又は、溶剤やアルコールの水溶液を使用しても、上記と同様の作用・効果が得られる。

このように、補助液には、特に制限なく、ゴム部材７０の接合を補助可能な、実質的にゴムを軟化させる液体や、ゴム部材７０の接着力（接合力）を高める液体、未加硫ゴム同士の密着を緩和する液体又は、それら複数の機能を併せ持つ液体を使用できる。補助液供給装置６０は、この補助液を、供給ノズル６４からゴム部材７０の端部７１、７２間に向かって、間隙Ｒや補助液の塗布範囲の広さに応じて適量供給し、毛細管現象で間隙Ｒにしみ込ませて、ゴム部材７０と未加硫ゴムシートとの間まで浸透させる。製造装置１は、このように、予め補助液を供給した後、接合装置３により、ゴム部材７０の端部７１、７２同士を接合する。

図３は、この接合装置３の概略構成を模式的に示す要部正面図である。
接合装置３は、図示のように、支持体２の軸線方向に並べて配置された、ゴム部材７０を接合する一対の接合ユニット３０と、それらを支持体２の軸線方向及び半径方向（図では左右方向及び上下方向）に移動させる移動機構１０と、を備えている。また、接合装置３は、支持体２の外周面に沿って上方に配置され、支持体２の軸線方向の中央部ＣＬを挟んで左右対称に構成されている。以下、中央部ＣＬを挟んだ一方側（図の左側）について説明する。

移動機構１０は、支持体２の軸線と平行に架け渡されたガイドレール１１と、その上方に平行に配置されたネジ軸１２と、回転軸１３Ａがネジ軸１２と平行になるように配置されたモータ１３と、それらが取り付けられたフレーム（図示せず）とを有する。移動機構１０は、このフレームによりネジ軸１２を回転自在に支持するとともに、ネジ軸１２に固定した従動プーリ１４と、モータ１３の回転軸１３Ａに固定した駆動プーリ１５とに、無端状のベルト１６を架け渡している。移動機構１０は、これら駆動プーリ１５、ベルト１６及び従動プーリ１４を介して、モータ１３の回転動力をネジ軸１２に伝達し、ネジ軸１２を軸線周りの両方向に所定速度で回転させる。

また、移動機構１０は、ネジ軸１２に螺合して取り付けられた取付ブラケット１７と、その側面に下方向に向かって固定されたピストン・シリンダ機構１８とを有する。取付ブラケット１７は、ネジ軸１２が貫通して螺合するネジ孔に加えて、ガイドレール１１が摺動自在に貫通する案内孔を有し、ネジ軸１２の上記した回転に伴い、ガイドレール１１により案内されて、支持体２の軸線方向の両方向に所定速度（例えば、２０〜２００ｍｍ／秒間の速度）で移動する。ピストン・シリンダ機構１８は、シリンダ１８Ｓから進退するピストンロッド１８Ｐが、支持体２の半径方向に沿って、その軸線に向けて配置され、ピストンロッド１８Ｐを進退させて、その先端（下端）に取り付けられた接合ユニット３０をゴム部材７０に接近及び離間させる。これにより、移動機構１０は、接合ユニット３０を、接合するゴム部材７０の端部７１、７２に所定圧力で押し付けるとともに、モータ１３によりネジ軸１２を回転させて、接合ユニット３０をゴム部材７０の端部７１、７２に沿って移動させて端部７１、７２同士を接合する。

図４は、この接合中の接合ユニット３０を模式的に示す図３の上方から見た要部平面図であり、接合ユニット３０付近のゴム部材７０も示している。また、図では、接合前のゴム部材７０の間隙Ｒを設けた両端部７１、７２を左方側に、接合ユニット３０の接合方向（図の矢印Ｓ）への移動により接合された、接合後のゴム部材７０の接合部７３を右方側に示している。

接合ユニット３０は、図示のように、ピストンロッド１８Ｐに取り付けられた矩形状の枠体３１と、枠体３１内に接合方向Ｓの前方側から後方側に向かって順に配置され、それぞれ回転自在に支持された押さえローラ３２及び、少なくとも１組み（ここでは２組み）設けられた一対の接合ローラ４０、４０’とを有する。押さえローラ３２は、外周面が支持体２の表面形状に合致した曲率の凹曲面状をなす鼓状に形成され、軸線方向を支持体２の軸線方向と直交する方向に向けて配置されている。その状態で、押さえローラ３２は、接合前のゴム部材７０の両端部７１、７２に押し付けられ、当接範囲の端部７１、７２を支持体２との間に挟んで押さえる。接合ユニット３０は、この押さえローラ３２により両端部７１、７２を押さえて、各一対の接合ローラ４０、４０’により、端部７１、７２同士を順次接合する。

一対の接合ローラ４０、４０’は、それぞれ断面円形状（円筒状）に形成され、一端部が枠体３１に固定された支持部材（軸部材）５０、５０’により、後述する弾性体（図示せず）を介して軸線周りに回転自在に支持されている。また、接合ローラ４０、４０’は、ゴム部材７０の接合部７３を挟んで対称に、かつ、軸線が、接合部７３側（内側）から外側に向かって、それぞれ接合方向Ｓの後方側（図では右側）に傾斜するように配置されている。ここでは、一対の接合ローラ４０、４０’は、接合部７３と直交する方向に対する軸線の角度Ｘが、比較的小さい所定角度（例えば、５〜３０°間の角度）をなし、かつ両軸線同士の交点が接合部７３上に位置するように配置されている。更に、一対の接合ローラ４０、４０’は、互いの対向する縁部に沿って、それぞれ軸線方向に突出する複数の突起４１、４１’
が周方向に等間隔で同数形成され、接合部７３側に、突起４１、４１’と、それらの間の凹みとが、周方向に交互に同一ピッチで設けられている。一対の接合ローラ４０、４０’は、これら突起４１、４１’と凹みが周方向に沿って互い違いに配置され、突起４１、４１’の一部が他方側の突起４１、４１’間（凹み）に入り込んで互いに噛み合い、これにより同期して等速度で回転する。

図５は、一方の接合ローラ４０を抜き出して半径方向外側から見た正面図であり、その一部（図の上方部）を断面で模式的に示している。
接合ローラ４０の外周には、図示のように、周方向に延びる突条Ｔが、環状に、又は螺旋状に複数並列して形成され、その全体の断面形状が、複数の突出部が並んだ鋸歯状に形成されている。これら各突条Ｔは、突起４１側の側面が接合ローラ４０の軸線方向と直交し、これに対して他方側の側面が所定角度（ここでは４５°）で傾斜する、断面三角形状に形成され、接合ローラ４０の突起４１を含む外周の全体に亘って配置されている。

更に、接合ローラ４０は、複数の突条Ｔが、ゴム部材７０の端部７１の表面に均等に当接するように、突条Ｔが、突起４１（接合部７３）側から逆側に向かって次第に拡径して形成されている。これにより、接合ローラ４０は、複数の突条Ｔの突端部を結んだ外周部（最外周位置）が、ゴム部材７０の湾曲した端部７１に合わせて湾曲し、全体として、突起４１側から次第に拡径する凹曲面状（断面鼓状）に形成されている。加えて、この接合ローラ４０は、軸線方向に複数（ここでは３つ）に分割されて、互いに独立した環状の分割接合ローラ（セグメント）４２、４３、４４からなる。

図６は、一対の接合ローラ４０、４０’をゴム部材７０に当接させた状態を模式的に示す図４のＡ方向矢視断面図である。
接合ローラ４０、４０’は、図示のように、突起４１、４１’を除いた円筒状部が、それぞれ軸線方向に略等間隔で、かつ、軸線方向と直行する平面で分割され、各分割接合ローラ４２、４３、４４、４２’、４３’、４４’の対向する側面同士が、互いに摺動自在に接触している。また、接合ローラ４０、４０’は、上記した外周部が、ゴム部材７０の所定の曲率で湾曲する端部７１、７２に沿って当接可能な、その曲率に合わせた曲率の曲面状に形成され、各突条Ｔが全体に亘って端部７１、７２に一致して当接する。

加えて、この接合装置３では、支持部材５０、５０’が、円柱状の支持軸５１、５１’及び、その外周に取り付けられたボールベアリング等の回転自在な軸受５２、５２’からなり、この支持部材５０、５０’と各接合ローラ４０、４０’との間に、弾性体５３、５３’が配置されている。弾性体５３、５３’は、接合ローラ４０、４０’から受ける圧力により弾性変形可能なゴムやバネ等からなり、その圧力が作用する範囲が各圧力に応じて弾性変形し、圧力からの解放により元の形状に復帰する。ここでは、弾性体５３、５３’は、円筒状に形成されたゴムからなり、接合ローラ４０、４０’の内部の全体に亘って配置されて、各軸受５２、５２’の外周面に嵌め合わされ、接合ローラ４０、４０’とともに回転する。弾性体５３、５３’は、この回転（転動）する接合ローラ４０、４０’が当接するゴム部材７０の端部７１、７２の凹凸に応じて順次弾性変形する。

即ち、弾性体５３、５３’は、接合ローラ４０、４０’の外周部と端部７１、７２の表面とが一致し、接合ローラ４０、４０’から均等な圧力が作用するときには、全体が均等に弾性変形する。一方、端部７１、７２の湾曲や、その表面に存在する起伏等の凹凸に伴い、接合ローラ４０、４０’の各部に異なる圧力が作用するときには、弾性体５３、５３’は、対応する範囲が圧力に応じて各々弾性変形する。これにより、弾性体５３、５３’は、接合ローラ４０、４０’を、端部７１、７２の凹凸に沿うように傾斜や半径方向に変位させ、その表面形状に合わせて追従させる。また、この接合ローラ４０、４０’では、軸線方向に分割された複数の分割接合ローラ４２、４３、４４、４２’、４３’、４４’が、それぞれ弾性体５３、５３’を弾性変形させて互いに独立して半径方向に変位可能になっている。その結果、分割接合ローラ４２、４３、４４、４２’、４３’、４４’が、各当接位置の凹凸に独立して追従し、例えば凹部では小さく、凸部では大きく変位して、接合ローラ４０、４０’の全体を端部７１、７２の表面形状に適合させて、それぞれ均等に当接させる。

接合装置３は、このように、端部７１、７２の凹凸に応じて弾性体５３、５３’を弾性変形させつつ、接合ローラ４０、４０’をゴム部材７０の各端部７１、７２に沿って転動させ、隣接するゴム部材７０の端部７１、７２同士を接合する。具体的には、接合装置３は、移動機構１０（図３参照）を作動させて接合ユニット３０を移動させ、押さえローラ３２（図４参照）をゴム部材７０の両端部７１、７２に、各接合ローラ４０、４０’を、それぞれ端部７１、７２に間隙Ｒを挟んで対称に押し付けて当接させる。その状態で、接合ユニット３０を端部７１、７２に沿って接合方向Ｓに移動させ、押さえローラ３２で両端部７１、７２を順次押さえながら、互いに逆方向に傾斜した接合ローラ４０、４０’を同期して各端部７１、７２の表面上を転動させる。

この傾斜した接合ローラ４０、４０’の転動に伴い、各端部７１、７２に、接合ローラ４０、４０’の突条Ｔから軸線方向と直交する方向の力が加えられる等して、互いに接近する方向の力が作用する。これにより、両端部７１、７２が互いに引き寄せられて、間隙Ｒを消滅させながら突き合わされ、接合ローラ４０、４０’からの圧力で端面同士が圧着する。同時に、接合ローラ４０、４０’の互いに噛み合う突起４１、４１’から端部７１、７２に交互に力が作用し、端部７１、７２の表面が交互に他方側に向かって弾性変形して継ぎ合わされ、端部７１、７２同士が接合される。

図７は、接合後のゴム部材７０の接合部７３付近を示す模式図であり、図７Ａは斜視図、図７Ｂは図７ＡのＹ−Ｙ線矢視断面図である。
図示のように、複数のコードＣを有するゴム部材７０は、接合により、端部７１、７２の表面側（図では上側）のゴム７３Ｗが、突起４１、４１’により交互に他方側の端部７１、７２の表面まで部分的に引き伸ばされる。その結果、接合部７３は、内側（図では下側）の直線的に圧着された部分に対し、表面側の端部７１、７２が、交互に他方側の表面に重なり合い、波状をなすように接合される。

このように、接合装置３は、一対の接合ローラ４０、４０’を、補助液が供給されたゴム部材７０の対向する端部７１、７２を挟んで、接合する各端部７１、７２に当接させ、それぞれ各端部７１、７２上を転動させる。この転動する接合ローラ４０、４０’により、両端部７１、７２を互いに引き寄せながら端部７１、７２同士（両端面）を突き合わせ、ゴム部材７０を連続して接合して筒状に形成する。その際、接合装置３は、移動機構１０を転動手段として、前後２組みの接合ローラ４０、４０’を連動して転動させ、それらにより連続して同様の接合動作を実行させて、端部７１、７２を確実かつ強固に接合する。続いて、製造装置１（図１参照）は、溶着乾燥装置８０により、接合されたゴム部材７０の端部７１、７２を加熱して端部７１、７２同士を溶着しつつ、ゴム部材７０に供給した補助液を揮発や蒸発等により気化させて端部７１、７２を乾燥させる。

図８は、支持体２の軸線方向から見た溶着乾燥装置８０の要部側面図である。
本実施形態の溶着乾燥装置８０は、超音波溶着乾燥装置であり、ゴム部材７０の端部７１、７２（接合部７３）に超音波を加えて加熱し、接合した端面同士を溶着しながら、端部７１、７２に供給した補助液を除去して乾燥させる。また、この溶着乾燥装置８０は、図示のように、円柱状の超音波発生装置９０と、超音波発生装置９０を回転自在に軸受する一対の軸受部材８１と、軸受部材８１が下向きに固定された保持プレート８２と、保持プレート８２を移動させて超音波発生装置９０を接合部７３に沿って移動させる移動手段（図示せず）と、を有する。更に、溶着乾燥装置８０は、高周波電力発生装置８３を有し、高周波電力発生装置８３からケーブル８４を介して、超音波発生装置９０の後部に設けたスリップリング９１に高周波電力を供給する。

超音波発生装置９０は、超音波変換器を内蔵した本体９２と、その前部に固定されたブースタホーン９３と、ブースタホーン９３の先端部に固定された振動子９４とを有し、それらを機械的に強固に結合している。超音波発生装置９０は、スリップリング９１から供給される高周波電力を、例えば超音波変換器の圧電素子に印加し、圧電素子を電気的に励振して高周波振動を発生させ、この高周波振動を、ブースタホーン９３を介して振幅増幅して振動子９４に伝播させる。このブースタホーン９３からの軸方向の振動が、振動子９４の厚板円板９５において径方向の高周波振動に変換され、厚板円板９５の外周表面から超音波が放射される。その際、放射する超音波の周波数としては、２０〜５０ｋＨｚの範囲内の周波数が適当である。

溶着乾燥装置８０は、振動子９４（厚板円板９５）の外周面を、接合部７３を挟んで対称に支持体２上のゴム部材７０に押し付けて、その接合された端部７１、７２を所定圧力で押圧する。また、超音波発生装置９０を回転させつつ移動させて、厚板円板９５をゴム部材７０の接合部７３上を転動させる。その際、溶着乾燥装置８０は、例えば、厚板円板９５の押圧力を１４ｋｇｆ、高周波電力発生装置８３の高周波出力電力を３５０ワット、超音波発生装置９０で発生させる超音波の周波数を４０ｋＨｚとし、厚板円板９５を接合部７３に沿って約２０ｍｍ／秒の移動速度で転動させる。溶着乾燥装置８０は、このようにしてゴム部材７０の端部７１、７２に超音波を順次付加し、表面のゴムを加熱溶融させて端部７１、７２同士を溶着し、その全体に亘って端面同士を確実に接合する。同時に、この熱や超音波振動により補助液を気化して、端部７１、７２を乾燥させる。

次に、この製造装置１により、ゴム部材７０の端部７１、７２同士を接合して接合ゴム部材を製造し、これを使用して未加硫タイヤを成形してタイヤを製造する手順や動作、及びタイヤ製造方法について説明する。以下の手順等は、制御装置（図示せず）により制御され、装置各部を予め設定されたタイミングや条件で関連動作させて実行される。この制御装置は、例えばマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）、各種プログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）、及びＭＰＵが直接アクセスするデータを一時的に格納するＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えたコンピュータから構成され、接続手段を介して装置各部が接続されている。これにより、制御装置は、装置各部と制御信号や各種データを送受信し、タイヤ製造に関する各動作を各々実行させる。

図９は、ゴム部材７０を接合する手順を示す模式図であり、ゴム部材７０を図７Ｂに対応する断面図で示している。
製造装置１（図１参照）は、まず、補助液供給装置６０の供給ノズル６４、接合装置３の接合ユニット３０、及び溶着乾燥装置８０を、支持体２から離して所定の待機位置に配置する。その状態で、支持体２を回転させ、その外周にゴム部材７０を１周巻き付けて、ゴム部材７０の巻き付けの先後端部７１、７２を、接合ユニット３０の押し付け位置に配置する。これにより、ゴム部材７０を支持体２上の未加硫ゴムシートに重ねて支持し、ゴム部材７０の接合する端部７１、７２同士を対向させて支持する。次に、補助液供給装置６０の供給ノズル６４を、ゴム部材７０の端部７１、７２の一端部に接近させ、供給ノズル６４に補助液を供給しつつ、供給ノズル６４を、接合する端部７１、７２に沿って移動させる。

補助液供給装置６０は、この供給ノズル６４を、端部７１、７２の他端部まで移動させ、供給ノズル６４から、接合を補助する補助液Ｌ（図９Ａ参照）を、ゴム部材７０の対向する端部７１、７２に向けて供給し、供給ノズル６４を待機位置に復帰させる。これにより、補助液Ｌが端部７１、７２間（間隙Ｒ）の全体に亘って浸透し（図９Ｂ参照）、上記のように端部７１、７２のゴムが軟化等する。次に、接合装置３の移動機構１０により、一方（図３では左方）の接合ユニット３０を、支持体２の中央部ＣＬに移動させて支持体２に向かって下降させ、接合するゴム部材７０の対向する各端部７１、７２（図４参照）に、押さえローラ３２及び各接合ローラ４０、４０’を所定圧力で押し付ける。これにより、端部７１、７２に、弾性体５３、５３’（図６参照）を介して回転自在に支持された一対の接合ローラ４０、４０’をそれぞれ当接させ、各弾性体５３、５３’を、接合ローラ４０、４０’が当接する端部７１、７２の凹凸に応じて弾性変形させる。

その際、この接合装置３では、補助液Ｌが乾燥する前に、接合ローラ４０、４０’の曲面状の外周部（突条Ｔの突端部）を、ゴム部材７０の湾曲した端部７１、７２に沿って当接させる。また、接合ローラ４０、４０’の各分割接合ローラ４２、４３、４４、４２’、４３’、４４’を、それぞれ弾性体５３、５３’を弾性変形させて当接する端部７１、７２の凹凸に応じて変位させる。次に、接合装置３（図４参照）は、接合ユニット３０を支持体２の軸線方向外側に移動させ、弾性体５３、５３’を弾性変形させつつ、一対の接合ローラ４０、４０’を、補助液Ｌが供給されたゴム部材７０の対向する各端部７１、７２上を同期して接合方向Ｓに転動させる。これにより、上記のように、両端部７１、７２を互いに引き寄せながら端部７１、７２同士を突き合わせて接合する（図９Ｃ参照）。

続いて、接合装置３は、一方の接合ユニット３０が移動して接合部７３が所定長さに達したときに、他方（図３では右方）の接合ユニット３０を、支持体２の中央部ＣＬでゴム部材７０に向かって下降させ、その接合ローラ４０、４０’を既に接合された接合部７３に押し付ける。次に、接合装置３は、左右の両接合ユニット３０を、支持体２の軸線方向外側に向かって、互いに逆方向に同じ速度で移動させ、各接合ローラ４０、４０’を端部７１、７２に沿って転動させて順次接合する。このように、接合装置３は、未加硫ゴムシート上で、ゴム部材７０の端部７１、７２同士を全体に亘って接合し、両接合ユニット３０を支持体２から離して待機位置に復帰させる。

次に、製造装置１は、溶着乾燥装置８０の振動子９４（厚板円板９５）（図８参照）を、ゴム部材７０の接合部７３に押し付けて一端部から他端部まで移動させ、厚板円板９５を介して接合部７３に超音波を加える（図９Ｄ参照）。この超音波により、接合ローラ４０、４０’により接合されたゴム部材７０の端部７１、７２を加熱して端部７１、７２同士を溶着しつつ、補助液Ｌを気化してゴム部材７０の端部７１、７２を乾燥させる。製造装置１は、１又は複数のゴム部材７０を、所定の順序で支持体２に配置して同様に接合し、他のタイヤ構成部材と組み合わせる等して未加硫タイヤを成形する。その後、成形した未加硫タイヤを加硫成型して、空気入りタイヤ等の各種の製品タイヤが製造される。

以上説明したように、本実施形態では、ゴム部材７０の接合する端部７１、７２に、予め接合を補助する補助液Ｌを供給するため、補助液Ｌの上記した各作用・効果により、接合装置３による端部７１、７２の接合が補助されて、それらを確実に接合できる。即ち、補助液Ｌが、例えばゴム部材７０を軟化させる液体であれば、その端部７１、７２が軟化して接合方向への滑りや動き、又は変形が容易になり、接合ローラ４０、４０’により、端部７１、７２同士を容易かつ円滑に引き寄せて確実に突き合わせることができる。その結果、端部７１、７２を均等に引き寄せて、部分的な変形や破損を防止しつつ、端部７１、７２同士を均一かつ強固に接合できる。また、ゴム表面が溶けて粘着性が高くなるときには、端部７１、７２のゴムが互いに接着されて、端部７１、７２を強固に接合できる。

このように、本実施形態によれば、接合ゴム部材を製造するときに、ゴム部材７０の種類や接合の仕方によらず、その端部７１、７２同士を確実に接合して高い接合強度を安定して確保することができる。また、ゴム部材７０を構成する部材の変形や破損を防止しつつ、ゴム部材７０の端部を均等に引き寄せて均一かつ強固に接合することができる。特に、重なり合うゴム部材７０と未加硫ゴムシートとが密着しても、それらの密着の緩和（又は解消）が可能となり、接合ローラ４０、４０’による端部７１、７２の移動や引き寄せが容易になって、端部７１、７２同士を確実に接合できる。従って、ゴム部材７０を未加硫ゴムシートに重ねて配置する場合には、それらの密着を緩和できる溶剤やアルコールを補助液Ｌに使用するのが好ましい。

加えて、この製造装置１では、接合ローラ４０、４０’による接合後に、ゴム部材７０の端部７１、７２を加熱して溶着するため、端部７１、７２同士を一層確実に接合して接合強度を高めることができる。これに伴い、接合した端部７１、７２間に空隙があっても、ゴムを加熱溶融して空隙を埋めて端面の全面を接合できる。同時に、補助液Ｌを気化させて端部７１、７２を乾燥するため、接合ゴム部材や組み立てた未加硫タイヤ内に補助液Ｌが残留するのを確実に防止することもできる。その際、ゴム部材７０の端部７１、７２は、例えば所定温度に加熱したローラで押圧しつつ加熱する等、超音波以外の手段により加熱して溶着・乾燥させてもよい。ただし、溶着乾燥装置８０を、端部７１、７２に超音波を加えて溶着及び乾燥させる超音波溶着乾燥装置により構成するときには、端部７１、７２の外面から内面までの全体に亘って均等に超音波を付加して加熱でき、溶着や乾燥を確実かつ効率的に行うことができる。

ここで、本実施形態では、弾性体５３、５３’を介して支持した接合ローラ４０、４０’をゴム部材７０の端部７１、７２に当接させ、弾性体５３、５３’を弾性変形させつつ、接合ローラ４０、４０’を転動させて端部７１、７２同士を接合する。この接合ローラ４０、４０’が端部７１、７２上を転動するときに、その表面に存在する湾曲や起伏等の凹凸に応じて、上記のように弾性体５３、５３’が弾性変形し、接合ローラ４０、４０’が、端部７１、７２の凹凸に合わせて追従して変位等し、その表面に沿うように当接する。

その結果、接合ローラ４０、４０’が全体に亘って端部７１、７２に均等に当接するため、各当接位置に過剰な又は不足した面圧が作用するのを防止でき、接合ローラ４０、４０’から端部７１、７２に均等に力を作用させることができる。これに伴い、ゴム部材７０の接合する端部７１、７２を全体に亘って均等に引き寄せて各位置の移動量も均一にでき、端部７１、７２に発生する不均等な接合による変形を確実に防止しつつ、端部７１、７２同士を、より均一・強固に接合することができる。また、両端部７１、７２が、接合ローラ４０、４０’の噛み合わされた突起４１、４１’に過剰に引き寄せられることもなく、それらに噛み込まれるのを防止して、端部７１、７２や内部のコードに変形や切れ等の破損が発生するのを防止することができる。このように、この接合装置３では、ゴム部材７０を精度良く確実に接合して品質を向上でき、かつ、支持体２の直径が小さく、又はゴム部材７０の剛性が低いときであっても、接合ローラ４０、４０’を端部７１、７２に均等に当接した状態で転動させて、上記各効果を得ることができる。

従って、この接合装置３では、一対の接合ローラ４０、４０’により、ゴム部材７０の接合時や接合ゴム部材の製造時に、ゴム部材７０を構成する部材の変形や破損を防止しつつ、その端部７１、７２を一層均等に引き寄せて、均一かつ強固に接合できる。また、接合ローラ４０、４０’の外周部を、湾曲した端部７１、７２に合わせて湾曲させて形成したため、弾性体５３、５３’の過剰な変形を抑制しながら、接合ローラ４０、４０’と端部７１、７２とを、より均等に当接させることができる。併せて、接合ローラ４０、４０’の各分割接合ローラ４２、４３、４４、４２’、４３’、４４’を、当接する端部７１、７２の凹凸に応じて独立して変位させるため、接合ローラ４０、４０’を表面の凹凸に確実かつ正確に追従させて、適切に当接させることができる。その結果、接合ローラ４０、４０’を端部７１、７２に一層均等に当接させることができ、上記した各効果を更に高めることができる。

なお、この製造装置１は、各種コードが配置されたカーカスプライ等、様々なゴム部材７０を接合できるが、剛性が低く、変形等が生じ易いコード（特に有機繊維コード）が配置されたゴム部材７０を接合して接合ゴム部材を製造するのに好適である。また、この製造装置１をタイヤ製造装置に設けることで、上記のように各タイヤ構成部材を適切に接合して、タイヤの品質を効果的に高めることができる。加えて、本実施形態では、支持体２の軸線方向に直線状に延びるゴム部材７０の端部７１、７２を接合したが、端部７１、７２が支持体２の軸線方向に対して傾斜や湾曲するゴム部材７０であっても、同様に接合することができる。

以上、ゴム部材７０の支持体２として、円筒状の成形ドラムを例に採り説明したが、支持体２は、上記した剛体コアやトロイダル状に変形させた成形ドラム、又は、各状態の成形ドラムや剛体コアにタイヤ構成部材が配置された仕掛かりの生タイヤや中間成形体等、接合するゴム部材７０を支持する他の支持体であってもよい。また、支持体２は、平面状の上面に複数のゴム部材７０を並べて配置した状態で支持する等、本実施形態と異なる状態でゴム部材７０を支持する手段であってもよい。この場合には、製造装置１は、例えば複数のゴム部材７０の端部同士を順次接合して、帯状をなす所定長さの接合ゴム部材を製造等する。

１・・・接合ゴム部材の製造装置、２・・・支持体、３・・・接合装置、１０・・・移動機構、１１・・・ガイドレール、１２・・・ネジ軸、１３・・・モータ、１４・・・従動プーリ、１５・・・駆動プーリ、１６・・・ベルト、１７・・・取付ブラケット、１８・・・ピストン・シリンダ機構、３０・・・接合ユニット、３１・・・枠体、３２・・・押さえローラ、４０、４０’・・・接合ローラ、４１、４１’・・・突起、４２、４３、４４、４２’、４３’、４４’・・・分割接合ローラ、５０、５０’・・・支持部材、５１、５１’・・・支持軸、５２、５２’・・・軸受、５３、５３’・・・弾性体、６０・・・補助液供給装置、６１・・・収容タンク、６２・・・ディスペンサ、６３・・・供給管路、６４・・・供給ノズル、７０・・・ゴム部材、７１、７２・・・端部、７３・・・接合部、８０・・・溶着乾燥装置、８１・・・軸受部材、８２・・・保持プレート、８３・・・高周波電力発生装置、８４・・・ケーブル、９０・・・超音波発生装置、９１・・・スリップリング、９２・・・本体、９３・・・ブースタホーン、９４・・・振動子、９５・・・厚板円板、Ｌ・・・補助液、Ｔ・・・突条。

Claims (12)

1. ゴム部材の端部同士を接合して接合ゴム部材を製造する製造装置であって、
   ゴム部材の接合する端部同士を対向させて支持する支持体と、
   ゴム部材の対向する端部に接合を補助する補助液を供給する補助液供給装置と、
   補助液が供給されたゴム部材の対向する各端部上を転動し、両端部を互いに引き寄せながら端部同士を突き合わせて接合する一対の接合ローラと、
   を備えたことを特徴とする接合ゴム部材の製造装置。
2. 請求項１に記載された接合ゴム部材の製造装置において、
   接合ローラにより接合されたゴム部材の端部を加熱して端部同士を溶着しつつ、ゴム部材の端部を乾燥させる溶着乾燥装置を備えたことを特徴とする接合ゴム部材の製造装置。
3. 請求項２に記載された接合ゴム部材の製造装置において、
   溶着乾燥装置が、ゴム部材の端部に超音波を加えて溶着及び乾燥させる超音波溶着乾燥装置であることを特徴とする接合ゴム部材の製造装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載された接合ゴム部材の製造装置において、
   接合ローラを弾性体を介して回転自在に支持する支持部材を備え、
   接合ローラがゴム部材の端部上を転動するとき、端部の凹凸に応じて弾性体が弾性変形することを特徴とする接合ゴム部材の製造装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載された接合ゴム部材の製造装置において、
   ゴム部材が支持体上の未加硫ゴムシートに重ねて配置され、未加硫ゴムシート上でゴム部材の端部同士を接合することを特徴とする接合ゴム部材の製造装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載された接合ゴム部材の製造装置を備えたことを特徴とするタイヤ製造装置。
7. ゴム部材の端部同士を接合して接合ゴム部材を製造する製造方法であって、
   ゴム部材の接合する端部同士を対向させて支持する支持工程と、
   ゴム部材の対向する端部に接合を補助する補助液を供給する補助液供給工程と、
   一対の接合ローラを、補助液が供給されたゴム部材の対向する各端部上を転動させ、両端部を互いに引き寄せながら端部同士を突き合わせて接合する接合工程と、
   を有することを特徴とする接合ゴム部材の製造方法。
8. 請求項７に記載された接合ゴム部材の製造方法において、
   接合ローラにより接合されたゴム部材の端部を加熱して端部同士を溶着しつつ、ゴム部材の端部を乾燥させる溶着乾燥工程を有することを特徴とする接合ゴム部材の製造方法。
9. 請求項８に記載された接合ゴム部材の製造方法において、
   溶着乾燥工程が、ゴム部材の端部に超音波を加えて溶着及び乾燥させる工程を有することを特徴とする接合ゴム部材の製造方法。
10. 請求項７ないし９のいずれかに記載された接合ゴム部材の製造方法において、
    接合工程が、ゴム部材の対向する各端部に、弾性体を介して回転自在に支持された一対の接合ローラをそれぞれ当接させる工程と、接合ローラが当接する端部の凹凸に応じて弾性体を弾性変形させる工程と、弾性体を弾性変形させつつ一対の接合ローラをゴム部材の対向する各端部上を転動させる工程と、を有することを特徴とする接合ゴム部材の製造方法。
11. 請求項７ないし１０のいずれかに記載された接合ゴム部材の製造方法において、
    支持工程が、ゴム部材を未加硫ゴムシートに重ねて支持する工程を有し、
    未加硫ゴムシート上でゴム部材の端部同士を接合することを特徴とする接合ゴム部材の製造方法。
12. 請求項７ないし１１のいずれかに記載された接合ゴム部材の製造方法によりゴム部材の端部同士を接合する工程を有することを特徴とするタイヤ製造方法。

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