JP2010264630A

JP2010264630A - テープ巻き付け装置、及びテープ巻き付け方法

Info

Publication number: JP2010264630A
Application number: JP2009116698A
Authority: JP
Inventors: Tsugio Inoue; 仲夫井上
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2009-05-13
Filing date: 2009-05-13
Publication date: 2010-11-25
Anticipated expiration: 2029-05-13
Also published as: JP5393247B2

Abstract

【課題】管の外周に弛まないように効率的かつ均一にテープを巻き付ける。
【解決手段】マンドレル１６の挿入された管１８を回転面盤の挿通口２０に挿入し、管１８の外周面に３個のテープボビン２６から引き出したテープ２４を係止し、管１８を軸方向に移動させつつ回転面盤１４を回転させることで、管１８の外周面にテープ２４を螺旋状に順次巻き付ける。３本のテープ２４を周方向に等間隔に配置し、同じテンションとすることで、３本のテープ２４のテンションＴが偏ることなくバランスして作用するため、該テンションＴによってマンドレル１６が撓むことは無く、高速かつ高率的にテープ２４の巻き付けを行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、管の外周にテープを螺旋状に巻き付けるテープ巻き付け装置、及びテープ巻き付け方法に関する。

従来、耐圧を要するゴムホース、所謂高圧ホースを生産する方法として、金属製マンドレル上に未加硫の内管ゴムを押し出し、その上に補強テープを巻きつける方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−２９６６０７号公報

テープを巻き付ける方法は、例えば、図３に示すように、テープボビン２６を取り付けた回転面盤１４を矢印Ａ方向に回転させて、矢印Ｌ方向に移動するマンドレル１６を挿入した管１８の外周にテープ２４をスパイラル状に巻き付けて行くが、１本のテープ２４を管１８に巻き付ける方式では、管１８に巻き付けるときのテープ２４のテンションＴを上げようとしたとき、このテープ２４のテンションＴにより、金属製のマンドレル１６が撓む。

マンドレル１６の撓む方向は、テープ２４のテンションＴが掛かる方向であり、このテンションＴによりマンドレル１６は径方向に引っ張られ撓むので、外部から見るとマンドレル１６がつれ回りしている様に見える。マンドレル１６の撓みは、マンドレル１６が細いほど大きくなる。したがって、呼び径１０ｍｍ程度、即ち、外径１０ｍｍ程度の細いマンドレル１６で生産する管１８は、低テンションでしかテープ２４を巻き付けられない。

低いテンションＴでテープ２４を巻き付けると、巻き付けたテープ２４に弛みが生じる問題がある。特に、部分的に弛みが生じたりした場合、ホースの耐圧性能に問題が発生し、ホースの品質面で好ましくない。
また、このマンドレル１６のつれ回りが発生すると、順調にマンドレル１６を軸方向に送れなくなるという事象も起こるので、生産速度も上げられない問題がある。
したがって、従来技術では、マンドレル１６が多少つれ回りしても問題ないくらいのゆっくりした速度でしかホースを生産することが出来なかった。

また、回転面盤１４にテープボビン２６が１個しかない場合には、テープボビン２６、及びテープ２４の存在によって回転バランスが取れなくなる。回転のアンバランスを錘等によって修正しても、テープボビン２６に巻かれたテープ２４が次第に消費されて行くと、自ずから回転バランスは狂ってくる。故に、この回転バランスの面からも、従来技術では、回転スピードを上げられなかった。

本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、管の外周に弛まないように、効率的かつ均一にテープを巻き付けることを可能としたテープ巻き付け装置、及びテープ巻き付け方法を提供することが目的である。

請求項１に記載の発明は、マンドレルの挿入された管の外周にテープを螺旋状に巻き付けるテープ巻き付け装置であって、回転可能に設けられ、前記管を挿通させる挿通口を軸心に有する回転面盤と、前記回転面盤に設けられ、前記管に供給する前記テープを巻き付けたテープボビンを回転可能に支持する複数のテープ供給手段と、を備え、前記複数のテープ供給手段は、前記回転面盤の軸心回りに等間隔に配置され、各々の前記テープボビンから巻き出された複数の前記テープが前記管に巻き付けられる。

次に、請求項１に記載のテープ巻き付け装置の作用を説明する。
マンドレルの挿入された管を回転面盤の挿通口に挿入し、管の外周面に各テープボビンから引き出したテープを係止し、管を軸方向に移動させつつ回転面盤を回転させることで、管の外周面にテープが螺旋状に巻き付けられる。

複数のテープ供給手段は、各々のテープボビンから巻き出されたテープを管に連結しているため、管の外周面には複数本のテープが同時に巻き付けられることとなり、１本のテープを巻き付ける場合に比較して、短時間で効率的にテープの巻き付けを行うことができる。

また、テープを巻き付ける際にはテープにテンションが作用するが、複数のテープ供給手段（テープボビン）が回転面盤の軸心回りに等間隔に配置されているため、マンドレルの挿入された管に対して、複数のテープのテンションが径方向に偏ることなくバランスして作用するため、テープのテンションによってマンドレルが撓むことが抑えられ、マンドレルのつれ回りが生じなくなるので、従来よりも速い速度で回転面盤を回転させることが可能となり、テープの巻き付け速度を従来よりも速めることができる。

また、一つのテープボビンでは、マンドレルが撓むためテープのテンションを上げることができなかったが、本発明では、管に対して複数のテープのテンションがバランスして作用するため、複数のテープに対して同じ割合でテンションを上げれば、複数のテープのテンションは常にバランスするため、マンドレルの径に関係なく、テープのテンションを上げることができ、細いマンドレルであっても、マンドレルを撓ませることなくテープのテンションを上げることができ、径の細い管であっても外周面に弛まない様にテープを巻き付けることができる。

さらに、管へのテープの巻き付けに伴ってテープボビンに巻き付けられていたテープの量が減少し、テープボビンの重量も徐々に軽くなるが、複数のテープ供給手段（テープボビン）が軸心回りに等間隔に配置されており、複数のテープボビンの重量もテープの消費に伴って同じ割合で減少するので、テープの減少による回転面盤の回転バランスが変化することも無く、回転バランスの悪化によって回転面盤の回転速度を上げられなくなる、といった従来の問題も解消される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のテープ巻き付け装置において、複数の前記テープ供給手段は、各々テープのテンションを調整するテンション調整装置を備えている。

次に、請求項２に記載のテープ巻き付け装置の作用を説明する。
請求項２に記載のテープ巻き付け装置では、テンション調整装置により、テープのテンションを所望の値に調整することができる。
また、各テープのテンションを調整可能としているので、テンションのバランスを取る事が容易になる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のテープ巻き付け装置において、前記テープ供給手段は、前記回転面盤に３個設けられている。

次に、請求項３に記載のテープ巻き付け装置の作用を説明する。
テープ供給手段を回転面盤に３個設け、軸芯回りに等間隔で３本のテープを巻き付けた方が、２本のテープを巻き付ける場合に比較して、安定性が向上する。

請求項４に記載の発明は、マンドレルの挿入された管の外周にテープを螺旋状に巻き付けるテープ巻き付け方法であって、軸方向に搬送される管の外周面に対して、複数本の前記テープを前記管の軸心回りに等間隔で回転させながら供給すると共に、複数本の前記テープのテンションを同一に設定して螺旋状に巻き付ける。

請求項４に記載のテープ巻き付け方法では、軸方向に搬送される管の外周面に対して、複数本のテープを管の軸心回りに等間隔で回転させながら供給することで、管の外周には、複数本のテープが同時に螺旋状に巻き付けられる。この様に、管の外周面には複数本のテープが同時に巻き付けられるので、１本のテープを巻き付ける場合に比較して、短時間で効率的にテープの巻き付けを行うことができる。

また、複数本のテープは、管の軸心回りに等間隔で、かつテンションが同一に設定された状態で管に巻き付けられるので、複数のテープのテンションが径方向に偏ることなくバランスして作用するため、テープのテンションによってマンドレルが撓むことが抑えられ、マンドレルのつれ回りが生じなくなる。したがって、従来よりもテープの巻き付け速度を速めることができる。

また、１本のテープでは、マンドレルが撓むためテープのテンションを上げることができなかったが、本発明では、管に対して複数のテープのテンションがバランスして作用するため、複数のテープに対して同じ割合でテンションを上げれば、複数のテープのテンションは常にバランスするため、マンドレルの径に関係なく、テープのテンションを上げることができ、細いマンドレルであっても、マンドレルを撓ませることなくテープのテンションを上げることができ、径の細い管であっても外周面に弛まない様にテープを巻き付けることができる。

以上説明したように本発明のテープ巻き付け装置によれば、管の外周に弛まないように効率的かつ均一にテープを巻き付けることができる、という優れた効果を有する。
また、本発明のテープ巻き付け方法によれば、管の外周に弛まないように効率的かつ均一にテープを巻き付けることができる、という優れた効果を有する。

（Ａ）は本発明の一実施形態に係るテープ巻き付け装置の正面図であり、（Ｂ）は図１（Ａ）に示すテープ巻き付け装置の側面図である。（Ａ）は支持軸の断面図であり、（Ｂ）は制御系のブロック図である。（Ａ）は従来のテープ巻き付け装置の正面図であり、（Ｂ）は図２（Ａ）に示す従来のテープ巻き付け装置の側面図である。

次に、本発明の一実施形態に係るテープ巻き付け装置１０を図１、及び図２にしたがって説明する。
図１に示すように、テープ巻き付け装置１０は、設置面に固定されるフレーム１２に、回転面盤１４の軸部１４Ａが回転可能に支持されている。
回転面盤１４の軸心には、後述するマンドレル１６の挿入された管１８を挿通させるための挿通孔２０が形成されている。

回転面盤１４の片面には、複数本、本実施形態では３本の支持軸２２が、軸心を中心に周方向に等間隔（即ち、１２０°間隔）に配置されている。なお、支持軸２２は、図１（Ｂ）に示すように、回転面盤１４の軸芯に対して傾斜している。
回転面盤１４の軸部１４Ａは、ベルト、ギヤ等を介してモータ（図示せず）からの回転力が伝達されるようになっている。
これらの支持軸２２には、テープ２４の巻き付けられたテープボビン２６が回転自在に支持されている。

図２（Ａ）に示すように、支持軸２２には、テンション調整装置としてのヒステリシスブレーキ（電磁ブレーキ）２２Ａが内蔵されている。ヒステリシスブレーキ２２Ａの軸２２Ａａにはボビン取付軸３０が固定されており、このボビン取付軸３０にテープボビン２６が着脱可能に固定されるようになっている。なお、ボビン取付軸３０の端部には、テープボビン２６の抜け止め用のネジ３２が取り付けられている。
ヒステリシスブレーキ２２Ａによってテープボビン２６の回転にブレーキを掛けることが可能となっている。

図２（Ｂ）に示すように、各ヒステリシスブレーキ２２Ａは、制御装置２８に接続されて励磁電流が制御されるようになっており、制御装置２８は、各ヒステリシスブレーキ２２Ａが常に一定のブレーキ力を出すように各ヒステリシスブレーキ２２Ａを制御可能としている。

（作用）
次に、本実施形態のテープ巻き付け装置１０を用いて、未加硫ゴムからなる管１８の外周面にテープ２４を巻き付ける方法を説明する。
管１８は、例えば、テープ２４を外周面に巻き付けた後、ワイヤー等の補強コードをテープの上に巻き付け、さらにその上に、外皮となる未加硫ゴムを被覆して加硫を行い、補強入りの高圧ホースとなるものである。
図１に示すように、その管１８の内部には、マンドレル１６が挿入されている。

テープ２４は、例えば、ナイロン等の合成樹脂からなるものであり、軟らかく、塑性変形してしまう未加硫ゴムの外周面にコードを巻き付ける際に、コードが未加硫ゴムの中にめり込まないようにするためのものである。

先ず最初に、マンドレル１６の挿入された管１８を回転面盤の挿通孔２０に挿入し、管１８の外周面に各テープボビン２６から引き出したテープ２４を係止する。
次に、管１８を軸方向（本実施形態では図面矢印Ｌ方向）に移動させつつ回転面盤１４を回転（矢印Ａ方向）させることで、管１８の外周面にテープ２４が螺旋状に順次巻き付けられて行く。

管１８の外周面には、３本のテープ２４が同時に巻き付けられるので、１本のテープを巻き付ける従来方法に比較して、短時間で効率的にテープ２４の巻き付けを行うことができる。
このとき、制御装置２８によって各ヒステリシスブレーキ２２Ａのブレーキ力が同じになるように各ヒステリシスブレーキ２２Ａの制御を行う。なお、テープ２４のテンションＴは、テープ２４の種類、管１８の径、柔らかさ等を考慮して、事前に決定しておく。

複数の支持軸２２（テープボビン２６）が軸心回りに等間隔に配置され、マンドレル１６の挿入された管１８に対して、３本のテープ２４のテンションＴが偏ることなくバランスして作用するため、該テンションＴによってマンドレル１６が撓むことは無く、従来技術で問題となっていたマンドレル１６のつれ回りが生じることは無く、高速で回転面盤１４を回転させて高速で高率的にテープ２４の巻き付けを行うことができる。

また、各テープ２４のテンションＴを上げても各テープ２４のテンションＴがバランスするので、マンドレル１６の径が細い場合であっても、マンドレル１６を撓ませることが無く、管１８が細い場合であっても、必要なテンションＴをテープ２４に作用させて管１８の外周面に弛まない様にテープ２４を巻き付けることができる。

また、テープボビン２６に巻き付けられていたテープ２４の量が減少しても、回転面盤１４の回転バランスが変化しないので、回転バランスの悪化によって回転面盤１４の回転速度を上げられなくなる、といった従来の問題も生じない。

なお、本実施形態のテープ巻き付け装置１０では、テンション調整装置としてのヒステリシスブレーキ２２Ａ、及び制御装置２８を設けているので、制御装置２８によってヒステリシスブレーキ２２Ａを制御することで、テープ２４のテンションＴを所望の値に調整することができる。
また、制御装置２８により各テープ２４のテンションＴを調整可能としているので、テンションＴのバランスを取る事が容易になる。

［その他の実施形態］
上記実施形態では、回転面盤１４に３つのテープボビン２６を支持する例を示したが、テープボビン２６は少なくとも２個支持されれば良く、テープボビン２６を４個以上支持するようにしても良い。
上記実施形態では、テープボビン２６の回転にブレーキを掛けるためにヒステリシスブレーキを用いたが、本発明はヒステリシスブレーキに限らず、他の方式のブレーキを用いても良い。

本実施形態では、１台のテープ巻き付け装置１０を用いて管１８に対して右巻きでテープ２４を巻き付けているが、テープ巻き付け装置１０を直列に複数台配置し、右巻き用のテープ巻き付け装置１０、左巻き用のテープ巻き付け装置１０を交互に配置しても良い。なお、連続生産する場合には、テープ巻き付け装置１０を偶数台並べることになる。

１０テープ巻き付け装置
１４回転面盤
１６マンドレル
１８管
２０挿通孔
２２Ａヒステリシスブレーキ（テンション調整装置）
２４テープ
２６テープボビン（テープ供給手段）
２８制御装置

Claims

マンドレルの挿入された管の外周にテープを螺旋状に巻き付けるテープ巻き付け装置であって、
回転可能に設けられ、前記管を挿通させる挿通口を軸心に有する回転面盤と、
前記回転面盤に設けられ、前記管に供給する前記テープを巻き付けたテープボビンを回転可能に支持する複数のテープ供給手段と、
を備え、
前記複数のテープ供給手段は、前記回転面盤の軸心回りに等間隔に配置され、各々の前記テープボビンから巻き出された複数の前記テープが前記管に巻き付けられる、テープ巻き付け装置。
複数の前記テープ供給手段は、各々テープのテンションを調整するテンション調整装置を備えている、請求項１に記載のテープ巻き付け装置。
前記テープ供給手段は、前記回転面盤に３個設けられている、請求項１または請求項２に記載のテープ巻き付け装置。
マンドレルの挿入された管の外周にテープを螺旋状に巻き付けるテープ巻き付け方法であって、
軸方向に搬送される管の外周面に対して、複数本の前記テープを前記管の軸心回りに等間隔で回転させながら供給すると共に、複数本の前記テープのテンションを同一に設定して螺旋状に巻き付ける、テープ巻き付け方法。