JP2011025445A - 帯状部材の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯状部材の製造不良を低減し、品質向上、コスト削減を図る上で有利な帯状部材の製造装置を提供する。
【解決手段】各ボビン３２から引き出されたスチールワイヤ２６は、整列機構３６により所定のピッチでそれらの長手方向を平行させ並べられた状態で押し出し機３８に至る。この際、各ボビン３２に設けられた制動機構３４により、各ボビン３２からそれぞれ引き出されるスチールコード２６に均一の張力が付与されている。均一の張力が付与され整然と並べられた状態の複数本のスチールコード２６に対して押し出し機３８によりゴム材料２４が被覆されることにより帯状部材２８が押し出される。押し出し機３８から押し出された帯状部材２８は、冷却部５４において巻回されて冷却される。冷却された帯状部材２８は、アキュームレータ５６を経て巻き取り機５８でドラム６０に巻き取られる。
【選択図】図３

Description

本発明は帯状部材の製造装置に関する。

最内層を構成するチューブ（チューブゴム層）と、最外層を構成するカバー（カバーゴム層）との間に、複数本のスパイラル補強層が積層されて構成された高圧油圧ホースが提供されている。
この種の高圧油圧ホースのスパイラル補強層は、螺旋状に巻回されたスチールコードと、このスチールコードを被覆するゴム材料とで構成されている。
そして、スパイラル補強層は、従来、押し出し機によって押し出された内管の外周に、スパラルマシンにより複数本の補強糸をスパイラル状に巻き付けたのち、巻き付けられた補強糸の外表面に外管を押し出し機によって押し出し成形することで製造されている（特許文献１）。

特開平１０−４４２１４号公報

しかしながらこのスパイラルマシンは、構造が複雑で高価なため、安価な装置により油圧ホースを製造できる製造装置の出現が望まれていた。
そこで、本発明者らはゴム材料と、このゴム材料に保持された複数本のスチールコードとで構成された帯状部材を設け、この帯状部材をマンドレルに巻き付けていくことで油圧ホースのスパイラル補強層を製造する装置および方法を提案している。
そして、この帯状部材の製造は、張力をかけつつ複数本のスチールコードを押し出し機に挿入し、ゴム材料と共に押し出して成形することが考えられる。
しかしながら、各スチールコードに付与する張力にばらつきがあると、押し出し成形後に、帯状部材の幅方向の端部に位置するスチールコードが部分的に幅方向外側にとびだしてしまうなどの不具合が考えられる。
しかも、高圧油圧ホース用のスパイラル補強層を構成する帯状部材としては、強度を確保する上で単線のスチールコードを用いることが必要となるため、撚り線の場合と異なり被覆されたゴム材料がスチールコードの内部に含浸しない。したがって、ゴム材料と単線のスチールコードとの結合が比較的弱いことから上記の不具合がより生じやすくなることが懸念される。
本発明の目的は、帯状部材の製造不良を低減し、品質向上、コスト削減を図る上で有利な帯状部材の製造装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、厚さとこの厚さよりも大きい寸法の幅を有する扁平な断面形状で延在する帯状部材であって、前記帯状部材は、前記幅方向に並べられて互いに平行して延在する単線からなる複数本のスチールコードと、それらスチールコードを被覆するゴム材料とで構成されている該帯状部材の製造装置であって、前記スチールコードが巻回された複数のボビンと、前記各ボビンに設けられ該ボビンの回転に制動を与えることで前記各ボビンからそれぞれ引き出される前記スチールコードに均一の張力を付与する制動機構と、それぞれ前記張力が付与された複数本のスチールコードに、ゴム材料を押し出し成形によって被覆することで前記帯状部材を成形する押し出し機と、前記押し出し機から押し出される前記帯状部材を巻き取る巻き取り機構とを備えるものである。

本発明によれば、単線からなるスチールコードが巻回された複数のボビンのそれぞれに該ボビンから引き出されるスチールコードに張力を付与する制動機構を設けた。
したがって、複数本のスチールコードのそれぞれに対して均一の張力が付与された状態で押し出し機によるゴム材料の被覆を行うことができ、押し出し成形を安定して行えるので、製造不良の発生を防止でき、品質向上、コスト削減を図る上で有利となる。

（Ａ）は油圧ホース１０の断面図、（Ｂ）は分解説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は帯状部材２８の説明図である。 帯状部材２８の製造装置３０の構成を示す正面図である。 ボビン３２および制動機構３４を示す平面図である。 押し出し機３８の平面図である。 図５のＡＡ線断面図である。 図６のＢＢ線断面図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、本発明の帯状部材の製造装置で製造する帯状部材について説明する。
本実施の形態では、帯状部材は、油圧ホースの一部を構成するものである。
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、油圧ホース１０は、チューブ１２（チューブゴム層）と、第１乃至第４スパイラル補強層１４、１６、１８、２０と、カバー２２（カバーゴム層）とを含んで構成されている。
チューブ１２は最内層を構成するものである。
第１乃至第４スパイラル補強層１４、１６、１８、２０はチューブ１２の外周面に巻装されるものである。
カバー２２は第４スパイラル補強層２０の外周面に設けられるものである。
チューブ１２は、例えば、耐油性や弾性を有し、このようなチューブ１２の材質や、厚さなどは、製造すべき油圧ホース１０の仕様に基づいて適宜設定される。
第１乃至第４スパイラル補強層１４、１６、１８、２０は、それらの順番にチューブ１２の外周面に積層されている。

図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、油圧ホース１０を製造するに際して、第１乃至第４スパイラル補強層１４、１６、１８、２０を形成するための帯状部材２８を用意する。
すなわち、第１スパイラル補強層１４を形成するための第１帯状部材２８Ａ、第２スパイラル補強層１６を形成するための第２帯状部材２８Ｂをそれぞれ製造する。また、第３スパイラル補強層１８を形成するための第３帯状部材２８Ｃ、第４スパイラル補強層２０を形成するための第４帯状部材２８Ｄをそれぞれ製造する。

帯状部材２８は、厚さとこの厚さよりも大きい寸法の幅を有する扁平な断面形状で延在するものである。
帯状部材２８は、幅方向に並べられて互いに平行して延在する単線からなる複数本のスチールコード２６と、それらスチールコード２６を被覆する未加硫のゴム材料２４（コートゴム）とで構成されている。
本実施の形態では、帯状部材２８は、該帯状部材２８の幅方向の寸法に対して複数本のスチールコード２４の直径の合計が占める割合で示されるコード密度が９０％以上である。
すなわち、製造すべき油圧ホース１０の仕様によっては、スパイラル補強層の強度を確保するため、単線のスチールコード２６が要求され、かつ、このようなコード密度が要求される。
そして、各スパイラル補強層１４、１６、１８、２０は、それら帯状部材２８が螺旋状に巻回されることで構成されている。
ゴム材料２４の材質やスチールコード２６の線径、スチールコード２６の間隔（配置密度）、スチールコード２６の巻回角度などは、製造すべき油圧ホース１０の仕様に基づいて適宜設定される。

帯状部材２８は、図２（Ａ）に示すように、帯状のゴム材料２４の内部に、スチールコード２６の全体が埋設されている構造のものであってもよい。すなわち、複数本のスチールコード２６は、ゴム材料２４の幅方向に並べられて配設され、複数本のスチールコード２６はそれらの全体がゴム材料２４の内部に埋設されている。
あるいは、帯状部材２８は、図２（Ｂ）に示すように、帯状のゴム材料２４の表面に、各スチールコード２６の一部がそれらの長手方向の全長にわたり露出された構造のものであってもよい。すなわち、複数本のスチールコード２６は、前記ゴム材料２４の幅方向に並べられて配設され、複数本のスチールコード２６はそれらの一部が前記ゴム材料２４の表面に露出するようにゴム材料２４に埋設されている。

あるいは、帯状部材２８は、図２（Ｃ）に示すように、帯状のゴム材料２４の表面に、各スチールコード２６の径方向の半部が露出された構造のものであってもよい。
すなわち、複数本のスチールコード２６は、前記ゴム材料２４の幅方向に並べられて配設されている。そして、複数本のスチールコード２６はそれらの断面の半部がそれらスチールコード２６の全長にわたって前記ゴム材料２４の表面に露出するようにそれらの断面の残りの半部が埋設されている。
本実施の形態では、製造すべき油圧ホース１０を構成するスパイラル補強層の数が４層乃至６層の場合を想定しているが、無論、スパイラル補強層の数も製造すべき油圧ホース１０の仕様に基づいて、３層以下、あるいは、５層以上に適宜設定される。
なお、帯状部材２８には、その取り扱いが簡単になされるように、イオウ系の粉がまぶせられる。一方、スチールコード２６は、その表面にブラスメッキなどが施されている。
したがって、図２（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、スチールコード２６の表面がゴム材料２４から露出していると、メッキ層とイオウとが化学反応を起こす。これにより、スチールコード２６が相手方のゴム材料２４や、チューブ１２、カバー２２により強固に接合される上で有利となる。

次に、帯状部材２８の製造装置３０について説明する。
図３、図４、図５に示すように、製造装置３０は、複数のボビン３２と、制動機構３４と、整列機構３６と、押し出し機３８と、巻き取り機構４０などを含んで構成されている。
図４に示すように、各ボビン３２は、それぞれ１本のスチールコード２６が巻回されたものであり、ボビンスタンド４２で回転可能に支持されている。
複数のボビン３２は、それらの軸心を水平方向に向け、かつ、互いに平行させた状態で配置されている。
複数のボビン３２は、各ボビン３２から繰り出されるスチールコード２６が重ならないように、ボビン３２の軸心方向と平行する方向においてそれらボビン３２の位置がずらして配置されていると、後述するスチールコード２６の整列を行う上で有利となる。

制動機構３４は、各ボビン３２の内側に設けられ、該ボビン３２の回転に制動を与えることで各ボビン３２からそれぞれ繰り出されるスチールコード２６に均一の張力を付与するものである。
制動機構３４は、例えば、空圧シリンダやリンク機構を含んで構成され、ボビンスタンド４２に支持されている。
制動機構３４には、ボビン３２の支軸をブレーキシューで挟持するブレーキ機構や、あるいは、ボビン３２の内周面にブレーキシューを圧接させるブレーキ機構など従来公知の様々な機構が採用可能である。
また、制動機構３４によるボビン３２への制動力は調節可能であり、したがって、スチールコード２６に付与する張力も調節可能である。
なお、制動機構３４によるボビン３２への制動力を一定とした場合、各ボビン３２に巻回されているスチールコード２６の巻き径が小さくなるほどスチールコード２６に付与する張力が増加する傾向となる。
このような張力の増大を抑制するためには、各ボビン３２に巻回されているスチールコード２６の巻き径が小さくなるほど各制動機構３４による各ボビン３２への制動力を大きくするように各制動機構３４を制御することが好ましい。
例えば、各ボビン３２に巻回されているスチールコード２６の巻き径を検出する検出手段を各ボビン３２のそれぞれに設け、各検出手段によって検出された巻き径が小さくなるほど各制動機構３４による各ボビン３２への制動力を大きくする制御手段を設ける。
このような構成によれば、スチールコード２６の巻き径が小さくなってもスチールコード２６に付与する張力の増加を抑制する上で有利となる。

整列機構３６は、複数のボビン３２から繰り出された各スチールコード２６を所定のピッチでそれらの長手方向を平行させた状態で並べるものである。
整列機構３６は、第１ガイドローラ４６と、第２ガイドローラ４８と、整列板５０と、ガイドローラ対５２を含んで構成されている。それら第１ガイドローラ４６と、第２ガイドローラ４８と、整列板５０と、上下のガイドローラ５２はボビンスタンド４２で支持されている。
第１ガイドローラ４６は、各ボビン３２から引き出された複数本のスチールコード２６を鉛直方向上方に向けて案内するものである。
第２ガイドローラ４８は、第１ガイドローラ４６によって案内された複数本のスチールコード２６を水平方向に向けて案内するものである。
整列板５０は、第２ガイドローラ４８によって案内された複数本のスチールコード２６のそれぞれが挿通される整列用孔が水平方向に沿って直線状に等間隔をおいて並べられて形成されたものである。
複数のボビン３２から引き出された各スチールコード２６は、整列板５０の各整列用孔を挿通することにより、所定のピッチでそれらの長手方向を平行させた状態で並べられる。
上下のガイドローラ５２は、整列板４８で整列された複数本のスチールコード２６を、その整列状態を保って押し出し機３８側に案内するものである。
各ガイドローラ５２は、円筒面に、該円筒面の全周に延在する凹部が円筒面の長手方向に一定の間隔で複数形成されたものであり、上下のガイドローラ５２の凹部によりスチールコード２６の上下部を挟んで押し出し機３８側に案内する。

図５、図６、図７に示すように、押し出し機３８は、それぞれ張力が付与され整列機構３６により並べられた複数本のスチールコード２６に、ゴム材料２４を押し出し成形によって被覆することで帯状部材２８を成形するものである。
図６、図７に示すように、押し出し機３８は、押し出しヘッド６２と、スクリューヘッド６４とを有している。
押し出しヘッド６２には、コード整列具６６（ダイインサート）と、ダイスロート６８と、ゴム流路７０とが設けられている。
コード整列具６６は、複数本のスチールコード２６のそれぞれが挿通されるガイド孔６６Ａが水平方向に沿って整列板５０の整列用孔と同一の間隔で形成されている。
スクリューヘッド６４は、ゴム材料２４を予め定められた圧力でゴム流路７０に押し出すものである。
ゴム流路７０に押し出されたゴム材料２４は、コード整列具６６を通って繰り出される各スチールコード２６に被覆され、これにより帯状部材２８が成形される。
なお、ゴム流路７０には、各スチールコード２６を被覆するために必要な量以上のゴム材料２４が押し出され、スチールコード２６を被覆する際に余ったゴム材料２４は押し出しヘッド６２から排出される。言い換えると、スチールコード２６の繰り出しに対して必要な量以上のゴム材料２４が押し出される。

図３に示すように、巻き取り機構４０は、押し出し機３８から押し出される帯状部材２８を巻き取るものである。そして、巻き取り機構４０により帯状部材２８を巻き取ることで、複数のボビン３２からの各スチールコード２６の引き出しが行われる。すなわち、巻き取り機構４０は、複数のボビン３２からそれぞれスチールコード２６を引き出すものである。
巻き取り機構４０は、冷却部５４と、アキュームレータ５６と、離型剤付与部５７と、巻き取り機５８を含んで構成されている。
冷却部５４は、上下のローラ５４Ａ、５４Ｂを有し、上ローラ５４Ａの回転により押し出し機３８から帯状部材２８を引き出してそれらローラ５４Ａ，５４Ｂ間に巻回させ、それらローラ５４Ａ，５４Ｂ間に巻回させることで帯状部材２８を冷却するものである。
押し出し機３８から押し出された帯状部材２８は上ローラ５４Ａから下ローラ５４Ｂへ、下ローラ５４Ｂから上ローラ５４Ａへと複数回巻回された後、アキュームレータ５６へと搬送される。例えば、上ローラ５４Ａはフレーム４１で支持され、フレーム４１に取着されたモータにより上ローラ５４Ａが回転駆動される。下ローラ５４Ｂは上下に移動可能にかつ回転可能にフレーム４１で支持され、下ローラ５４Ｂの重さにより帯状部材２８に張力が掛けられる。
本実施の形態では、複数のボビン３２からスチールコード２６の引き出しは、冷却部５４の上ローラ５４Ａが押し出し機３８から帯状部材２８を引き出すことで行なわれる。

アキュームレータ５６は、帯状部材２８を冷却部５４から滞留させつつ搬送する上下のローラ５６Ａ、５６Ｂを有するものである。冷却部５４から繰り出された帯状部材２８は上ローラ５６Ａから下ローラ５６Ｂへ、下ローラ５６Ｂから上ローラ５６Ａへと複数回巻回された後、巻き取り機５８へと搬送される。例えば、上ローラ５６Ａはフレーム４１で回転可能に支持され、下ローラ５６Ｂは上下に移動可能にかつ回転可能にフレーム４１で支持され、下ローラ５６Ｂが自重により下方に変位することで帯状部材２８を滞留させる。
アキュームレータ５６によって帯状部材２８を滞留させることにより、帯状部材２８の押し出し成形を停止させることなく、後述するドラム６０の交換作業を行えるようにしている。

離型剤付与部５７は、帯状部材２８の表面に粉体の離型剤を付与することで帯状部材２８同士が付着することを防止するものである。なお、離型剤付与部５７としては、離型剤を含浸させた帯状の布を、帯状部材２８の表面に沿わせて繰り出していき、後述する巻き取り機５８により帯状の布と共に帯状部材２８を巻き取るなど任意である。
巻き取り機５８は、ドラム６０が着脱可能に装着されるものであり、ドラム６０を回転駆動することによりアキュームレータ５６から帯状部材２８を引き出し、ドラム６０に巻き付けるものである。

次に製造装置３０の動作について説明する。
巻き取り機構４０により各ボビン３２から引き出されたスチールワイヤ２６は、整列機構３６により所定のピッチでそれらの長手方向を平行させ並べられた状態で押し出し機３８に至る。
この際、各ボビン３２に設けられた制動機構３４により、各ボビン３２からそれぞれ引き出されるスチールコード２６に均一の張力が付与されている。
したがって、均一の張力が付与され整然と並べられた状態の複数本のスチールコード２６に対して押し出し機３８によりゴム材料２４が被覆されることにより帯状部材２８が押し出される。
押し出し機３８から押し出された帯状部材２８は、冷却部５４において上下のローラ５４Ａ，５４Ｂに巻回されることで冷却される。
そして、冷却された帯状部材２８は、アキュームレータ５６を経て巻き取り機５８でドラム６０に巻き取られる。
予め定められた長さの帯状部材２８がドラム６０に巻き取られたならば、帯状部材２８を切断してドラム６０を巻き取り機５８から取り外す。その後、空のドラム６０を巻き取り機５８に装着し、再び、帯状部材２８をドラム６０に巻き取る。ドラム６０を取り替える間、冷却部５４によるスチールワイヤ２６および帯状部材２８の引き出しは継続して行われ、アキュームレータ５６の下ローラ５６Ｂが下方に変位することで引き出された帯状部材２８を滞留させる。
ドラム６０に巻き取られた帯状部材２８は、油圧ホース１０のスパイラル補強層を構成する部材として供される。

以上説明したように本実施の形態の製造装置３０によれば、単線からなるスチールコード２６が巻回された複数のボビン３２のそれぞれに該ボビン３２から引き出されるスチールコード２６に張力を付与する制動機構３４を設けた。
したがって、複数本のスチールコード２６のそれぞれに対して均一の張力が付与された状態で押し出し機３８によるゴム材料２４の被覆を行うことができ、押し出し成形を安定して行うことができる。
そのため、押し出し成形後に、帯状部材２８の幅方向の端部に位置するスチールコード２６が部分的にゴム材料２４から幅方向外側にとびだしてしまうなどの製造不良の発生を防止でき、品質向上、コスト削減を図る上で有利となる。

特に、高圧油圧ホース用のスパイラル補強層を構成する帯状部材２８においては強度を確保する上でスチールコード２６が単線となっているため、スチールコード２６に被覆されたゴム材料２４はスチールコード２６の内部に含浸しない。
また、帯状部材２８は、該帯状部材２８の幅方向の寸法に対して複数本のスチールコード２４の直径の合計が占める割合で示されるコード密度が９０％以上であり、スチールコード２６の間を充填するゴム材料２４の量が少ない。
このような原因によりゴム材料２４とスチールコード２６との結合が比較的弱い場合、複数本のスチールコード２６に付与される張力のばらつきが大きいと、スチールコード２６がゴム材料２４からとびだすといった不具合が発生しやすいことが懸念される。
しかしながら、本実施の形態によれば、複数本のスチールコード２６のそれぞれに対して均一な張力が付与された状態で押し出し機３８によるゴム材料２４の被覆を行う。
したがって、スチールコード２６が単線であり、また、コード密度が９０％以上であっても、押し出し成形を安定して行う上で有利となる。

（実施例）
次に、実験例について説明する。
次のような条件で帯状部材２８を作成した。
（１）実施例
製造装置３０によって帯状部材２８を作成した。
したがって、１本のスチールコード２６に対して１つの制動機構３４によって張力が付与されるため、８本のスチールコード２６に対して付与される張力は均一となる。
（２）比較例
４本のスチールコード２６を巻回したボビン３２を２つ用い、整列機構３６、押し出し機３８、冷却部５４、アキュームレータ５６、離型剤付与部５７、巻き取り機５８へと繰り出した。
したがって、４本のスチールコード２６に対して１つの制動機構３４によって張力が付与されるため、４本のスチールコード２６のそれぞれに対して付与される張力にばらつきが生じる。
実施例と比較例とで１０ｍ長の帯状部材２８をそれぞれ５０個ずつ製作した。
（３）実験結果
実施例では合格品が５０個、不良品が０個であった。
比較例では、合格品が３８個、帯状部材２８の幅方向の端部に位置するスチールコード２６が部分的に幅方向外側にとびだしてしまう不良品が１２個であった。
したがって、実施例は比較例に対して品質およびコストの面で有利となっている。

２８……帯状部材、２６……スチールコード、２４……ゴム材料、３０……製造装置、３２……ボビン、３４……制動機構、３８……押し出し機、４０……巻き取り機構。

Claims (6)

1. 厚さとこの厚さよりも大きい寸法の幅を有する扁平な断面形状で延在する帯状部材であって、前記帯状部材は、前記幅方向に並べられて互いに平行して延在する単線からなる複数本のスチールコードと、それらスチールコードを被覆するゴム材料とで構成されている該帯状部材の製造装置であって、
   前記スチールコードが巻回された複数のボビンと、
   前記各ボビンに設けられ該ボビンの回転に制動を与えることで前記各ボビンからそれぞれ引き出される前記スチールコードに均一の張力を付与する制動機構と、
   それぞれ前記張力が付与された複数本のスチールコードに、ゴム材料を押し出し成形によって被覆することで前記帯状部材を成形する押し出し機と、
   前記押し出し機から押し出される前記帯状部材を巻き取る巻き取り機構とを備える、
   帯状部材の製造装置。
2. 前記複数のボビンと前記押し出し機との間に、前記複数のボビンから繰り出された各スチールコードを所定のピッチでそれらの長手方向を平行させた状態で並べる整列機構が設けられている、
   請求項１記載の帯状部材の製造装置。
3. 前記複数のボビンからの各スチールコードの引き出しは、前記巻き取り機構により前記帯状部材が巻き取られることで行われる、
   請求項１記載の帯状部材の製造装置。
4. 前記巻き取り機構は、
   複数本のローラを有し、前記ローラの回転により前記押し出し機から前記帯状部材を引き出してそれらローラ間に巻回させ、それらローラ間に巻回させることで前記帯状部材を冷却する冷却部と、
   複数本のローラを有し、前記冷却部から前記帯状部材をそれらローラ間に巻回させて滞留させるアキュームレータと、
   前記アキュームレータから前記帯状部材を引き出しドラムに巻き付ける巻き取り機とを含み、
   前記複数のボビンから前記スチールコードの引き出しは、前記冷却部のローラが前記押し出し機から前記帯状部材を引き出すことで行なわれる、
   請求項１記載の帯状部材の製造装置。
5. 前記帯状部材は、該帯状部材の幅方向の寸法に対して前記複数本のスチールコードの直径の合計が占める割合で示されるコード密度が９０％以上である、
   請求項１記載の帯状部材の製造装置。
6. 前記帯状部材は、高圧油圧ホースのスパイラル補強層を構成する、
   請求項１記載の帯状部材の製造装置。

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