JP2011235525A - 円環状部材成型方法及び円環状部材成型装置 - Google Patents

Abstract

【課題】厚肉の内周部分と薄肉の外周部分とを含む円環状部材であっても、所定の断面形状に正確に成型することができる円環状部材成型方法及び円環状部材成型装置を提供する。
【解決手段】厚肉の内周部分１１ａと薄肉の外周部分１１ｂとを含むビードフィラー１１を成型するための円環状部材成型方法であって、成型テーブル２０を回転させながら、成型テーブル２０上に第１の押出機３０により内周部分１１ａと同じ断面形状の開口を有する第１の口金３１を介してゴムＲ１を押し出して円環状とし、内周部分１１ａを成型する工程と、成型テーブル２０を回転させながら、成型テーブル２０上に第２の押出機４０により外周部分１１ｂと同じ断面形状の開口を有する第２の口金４１を介してゴムＲ２を押し出して円環状とし、外周部分１１ｂを成型する工程と、を備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、厚肉の内周部分と薄肉の外周部分とを含む円環状部材を成型するための円環状部材成型方法及び円環状部材成型装置に関するものである。

タイヤ構成部材のひとつであるビード部材は、断面三角形状の硬質ゴムからなる円環状のビードフィラーと、ゴム被覆された鋼線等の収束体からなるビードコアとを有する。ビード部材は、例えば、押出機により口金を介して帯状に押し出したビードフィラーを、予め円環状に形成したビードコアに供給し、ビードコアの外周にビードフィラーを貼り合わせることにより製造される（下記特許文献１参照）。ビードフィラーは、所定の長さで切断された後、その端部同士が貼り合わされて円環状に成形される。

しかし、切断した端部同士を貼り合わせて円環状に成形する方法では、ビードフィラーの収縮等でビードフィラー全長が変化して接合位置の合わせが困難となる場合がある。そのため、下記特許文献２では、押出機のダイス構成部材と、ダイス補助装置の成形面とを直交または交差する向きに当接させ、ダイス補助装置を所定の速度で回転させながら、押出機からゴム状弾性材料をダイス補助装置の成形面に設けたビードグロメット（ビードコア）の外周面側に押し出すと共に、ダイス構成部材とダイス補助装置の成形面とで所定の断面形状を有するビードフィラーを成形する方法が記載されている。すなわち、引用文献２の成形方法は、ダイス構成部材とダイス補助装置の成形面との間に構成された隙間にゴム状弾性材料を通して引き伸ばすことにより、所定の断面形状を有するビードフィラーを成形している。

特開平６−２９７６０３号公報 特開２００５−３３５２４４号公報

ところで、ビードフィラーには、径方向に長く、外周部分の厚みが内周部分の厚みに比べて特に薄くなった断面形状を有するものもある。このような径方向に幅広で、薄肉化したビードフィラーを成形する場合、引用文献２の成形方法では、薄肉の外周部分を成形するためにダイス構成部材とダイス補助装置の成形面との隙間は外周側で特に狭くする必要がある。しかし、この狭い隙間には、ゴム状弾性材料が流れにくく、代わりに厚肉の内周部分にゴム状弾性材料が流れてしまい、その結果、薄肉の外周部分の成形が困難となり、所定の断面形状を有するビードフィラーを成形することが困難となる。

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、厚肉の内周部分と薄肉の外周部分とを含む円環状部材であっても、所定の断面形状に正確に成型することができる円環状部材成型方法及び円環状部材成型装置を提供することである。

上記課題を解決するため本発明に係る円環状部材成型方法は、
厚肉の内周部分と薄肉の外周部分とを含む円環状部材を成型するための円環状部材成型方法であって、
成型テーブルを回転させながら、成型テーブル上に第１の押出機により前記内周部分と同じ断面形状の開口を有する第１の口金を介してゴムを押し出して円環状とし、前記内周部分を成型する工程と、
前記成型テーブルを回転させながら、成型テーブル上に第２の押出機により前記外周部分と同じ断面形状の開口を有する第２の口金を介してゴムを押し出して円環状とし、前記外周部分を成型する工程と、を備えることを特徴とする。

かかる構成による円環状部材成型方法の作用効果を説明する。この構成によれば、第１の押出機により厚肉の内周部分を押出成型し、第２の押出機により薄肉の外周部分を押出成型することができる。第１の押出機は、内周部分と同じ断面形状の開口を有する第１の口金を介してゴムを成型テーブル上に押し出し、第２の押出機は、外周部分と同じ断面形状の開口を有する第２の口金を介してゴムを成型テーブル上に押し出しているので、内周部分と外周部分とが厚みが大きく異なっていてもそれぞれを正確に成型することができる。また、外周部分は薄肉であるが、外周部分と同じ断面形状の開口を有する第２の口金を介して押出成型されるので、所定の断面形状に正確に成型することができる。この結果、本発明の円環状部材成型方法によれば、厚肉の内周部分と薄肉の外周部分とを含む円環状部材であっても、所定の断面形状に正確に成型することができる。なお、本発明において、内周部分を成型する工程と外周部分を成型する工程は、どちらを先に行ってもよく、同時に行ってもよい。また、一方の工程の途中で他方の工程を開始しても構わない。

本発明に係る円環状部材成型方法において、前記円環状部材は、ビードフィラーであって、前記内周部分は、前記成型テーブル上に配置されているビードコアの外周側に成型され、前記外周部分は、成型された前記内周部分の外周側に成型されることが好ましい。

この構成によれば、内周部分を成型する際の基準となるビードコアが成型テーブル上に予め配置されているので、内周部分を成型しやすく、また、外周部分を成型する際にも、成型テーブル上にすでに成型された内周部分があるので、外周部分を成型しやすい。

本発明に係る円環状部材成型方法において、前記内周部分を成型する工程において、前記第１の押出機を停止中の前記成型テーブルの成型面に近接させ、押し出したゴムを前記成型面に付着させると同時に前記成型テーブルの回転を開始させることで、ゴムの前記成型面への貼り付けを開始し、ゴムの前記成型面への貼り付け開始後、ゴムの押出速度を一定速度まで徐々に加速させるとともに、前記第１の押出機を前記成型面から一定距離まで徐々に離隔させ、ゴムの前記成型面への貼り付け終了直前には、ゴムの押出速度を一定速度から徐々に減速させることが好ましい。

成型テーブルを回転させながら、成型テーブル上に第１の押出機によりゴムを押し出して円環状とすることで内周部分は成型される。内周部分は厚肉となっており、所定長さに正確に切断しないと、端部同士の接合部に段差が生じやすい。上記構成によれば、内周部分を成型する工程において、第１の押出機を停止中の成型テーブルの成型面に近接させ、押し出したゴムを成型面に付着させると同時に成型テーブルの回転を開始させることで、ゴムの成型面への貼り付けを開始し、ゴムの成型面への貼り付け開始後には、ゴムの押出速度を一定速度まで徐々に加速させるとともに、第１の押出機を成型面から一定距離まで徐々に離隔させることで、成型テーブルに貼り付けるゴムの厚みは徐々に厚くなる。一方、ゴムの成型面への貼り付け終了直前には、ゴムの押出速度を一定速度から徐々に減速させることで成型テーブルに貼り付けるゴムの厚みは徐々に薄くなる。これにより、貼り付け開始位置と貼り付け終了位置とを接合する際に、ゴムの厚みが徐々に厚くなる部分と、ゴムの厚みが徐々に薄くなる部分とを重ね合わせることで接合部に段差がなくなる。また、ゴムの貼り付け開始後には、ゴムの押出速度を徐々に加速させるとともに、第１の押出機を成型面から一定距離まで徐々に離隔させることで、ゴムの厚みが徐々に厚くなっても、第１の押出機と成型面上に貼り付けられたゴムとが接触することを防ぐことができる。

上記課題を解決するため本発明に係る円環状部材成型装置は、
厚肉の内周部分と薄肉の外周部分とを含む円環状部材を成型するための円環状部材成型装置であって、
回転自在の成型テーブルと、
回転する成型テーブル上に、前記内周部分と同じ断面形状の開口を有する第１の口金を介してゴムを押し出し、前記内周部分を成型する第１の押出機と、
回転する成型テーブル上に、前記外周部分と同じ断面形状の開口を有する第２の口金を介してゴムを押し出し、前記外周部分を成型する第２の押出機と、を備えることを特徴とする。

かかる構成による円環状部材成型装置の作用効果は、上記で述べた通りであり、厚肉の内周部分と薄肉の外周部分とを含む円環状部材であっても、所定の断面形状に正確に成型することができる。

円環状部材成型装置の概略構成を示す外観斜視図 円環状部材成型装置の概略構成を示す平面図 ビード部材を一部破断させて示した斜視図 ビードフィラーの断面図 ビードフィラーを内周部分と外周部分とに分割した断面図 ビードフィラーの成型工程を説明するための説明図 別実施形態のビードフィラーの成型工程を説明するための説明図 別実施形態のビードフィラーの成型工程を説明するための説明図 内周部分の成型工程の詳細を説明するための説明図

＜円環状部材成型装置＞
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る円環状部材成型装置の概略構成を示す外観斜視図である。また、図２は、図１の円環状部材成型装置を上方から見た平面図である。図３は、ビード部材を一部破断させて示した斜視図である。図４は、ビードフィラーの断面図である。

本実施形態では、円環状部材が、ビードフィラー１１である例を示す。図３に示すように、ビードフィラー１１は、ビードコア１２の外周側に配され、ビードコア１２とともにビード部材１０を構成する。

ビードフィラー１１の断面形状は、内周部分１１ａが略三角形状であり、外周部分１１ｂが略一定厚みの矩形状である。また、外周端は先細りした形状となっている。本発明では、ビードフィラー１１を、例えば図５に示すように、内周部分１１ａと外周部分１１ｂとに分割してそれぞれ成型することを特徴とする。以下の説明では、内周部分１１ａはゴムＲ１で構成され、外周部分１１ｂはゴムＲ２で構成されているが、ゴムＲ１とゴムＲ２は同じものでも、それぞれ別のものでもよい。

円環状部材成型装置は、回転自在の成型テーブル２０と、第１の押出機３０と、第２の押出機４０とを備えている。

成型テーブル２０は、略円盤状をしており、図１に矢印で示すように回転軸２１の周りを回転することができる。回転軸２１は、支持台２２から上方に延びる支持軸２３の先端に接続されている。成型テーブル２０は、不図示のモータにより回転駆動することができ、モータの回転数を制御することで成型テーブル２０の回転数を自在に制御することができる。なお、成型テーブル２０の回転方向は、図に示した方向に限られるものではない。

第１の押出機３０と第２の押出機４０は、本実施形態では水平方向に並べて配置されている。また、第１の押出機３０と第２の押出機４０は、成型テーブル２０の回転軸２１を挟んで対向する位置に設けられている。すなわち、本実施形態では、第１の押出機３０と第２の押出機４０は、回転軸２１の周りに１８０度ずれた位置に設けられているが、互いが例えば９０度ずれた位置に設けてもよく、第１の押出機３０と第２の押出機４０とが干渉しなければ互いをもっと近づけて配置しても構わない。

また、図２に示すように、第２の押出機４０は、第１の押出機３０よりも回転軸２１から離れた位置に設けられている。そのため、第１の押出機３０によりビードフィラー１１の内周部分１１ａを押出成型し、第２の押出機４０によりビードフィラー１１の外周部分１１ｂを押出成型することができる。

第１の押出機３０及び第２の押出機４０は、不図示の押出機駆動手段により、成型テーブル２０に対して前進・後退することができる。押出機駆動手段は、制御装置により制御され、前進・後退のタイミングや駆動距離を制御することができる。

第１の押出機３０及び第２の押出機４０は、公知の構成であり詳細な説明は省略するが、主として、ゴム材料が投入されるホッパーと、ゴム材料に熱を与えながら前方に送り出すスクリューと、スクリューを内蔵する円筒状のバレルと、スクリューを駆動する駆動装置とを備える。スクリューの駆動及び回転速度は制御装置により制御され、ゴムの押出速度を制御することができる。

第１の押出機３０は、先端に第１の口金３１を備えている。また、第２の押出機４０は、先端に第２の口金４１を備えている。口金３１，４１は、その前面に形成された開口からゴムＲ１，Ｒ２が押し出される。第１の口金３１の開口は、ビードフィラー１１の内周部分１１ａの断面形状に対応した形状を有している。第２の口金４１の開口は、ビードフィラー１１の外周部分１１ｂの断面形状に対応した形状を有している。このように、ゴムＲ１は、内周部分１１ａの断面形状とほぼ同じ断面形状を有し、第１の押出機３０から直接押し出されているので温度が高く、粘度が低い。そのため、ゴムＲ１により円環状の内周部分１１ａを成型しても、内外周差により発生する張力は少ない。ゴムＲ２により成型される外周部分１１ｂについても同様である。

＜ビードフィラーの成型方法＞
ビードフィラー１１の成型方法について説明する。図６に、ビードフィラー１１を成型する工程を概略的に示す。まず、図６（ａ）のように、成型テーブル２０を回転させながら、成型テーブル２０上に第１の押出機３０により第１の口金３１を介してゴムＲ１を押し出して円環状とし、内周部分１１ａを成型する。このとき、図６では示していないが、成型テーブル２０上に予め円環状のビードコア１２を配置しておき、ビードコア１２の外周側に内周部分１１ａを成型するようにすることが好ましい。

次いで、図６（ｂ）のように、成型テーブル２０を回転させながら、成型テーブル２０上に第２の押出機４０により第２の口金４１を介してゴムＲ２を押し出して円環状とし、外周部分１１ｂを成型する。このとき、外周部分１１ｂの内周側を、内周部分１１ａの外周側に少し重ね合わせるように外周部分１１ｂを成型し（図５参照）、外周部分１１ｂと内周部分１１ａとが確実に接合するようにする。この方法により、厚肉の内周部分１１ａと薄肉の外周部分１１ｂとを含むビードフィラー１１であっても、所定の断面形状に正確に成型することができる。

外周部分１１ｂの成型を開始するタイミングは、成型テーブル２０が１周して内周部分１１ａが完全に成型された後でもいいが、本実施形態においては、回転する成型テーブル２０上のゴムＲ１の先端部が第２の押出機４０の近傍を通過した後、すなわち、内周部分１１ａが少なくとも半周以上成型された後であればよい。

また、口金３１の先端は、図６のように、成型する内周部分１１ａの断面形状に対応するように、成型テーブル２０の成型面２０ａに対して傾斜するように構成するのが好ましい。これにより、内周部分１１ａの先端部（外周端）の反り返りを無くすことができる。

または、図７に示すように、成型テーブル２０を第１の押出機３０に対して所定の角度に傾けられるように構成することで、口金３１の先端が、内周部分１１ａの断面形状に対応するように、成型テーブル２０の成型面２０ａに対して傾斜するようにしてもよい。さらに、図８に示すように、第１の押出機３０を成型テーブル２０に対して所定の角度に傾けられるように構成することで、口金３１の先端が成型テーブル２０の成型面２０ａに対して傾斜するように構成してもよい。

次に、第１の押出機３０により押し出されたゴムＲ１を成型テーブル２０の成型面２０ａに貼り付けていき、円環状の内周部分１１ａを成型する方法について詳しく説明する。第２の押出機４０によりゴムＲ２を押し出して円環状の外周部分１１ｂを成型する方法も、内周部分１１ａとほぼ同じとなっているので、ここでは説明を省略する。図９は、内周部分１１ａの成型工程の詳細を説明するための説明図であって、第１の押出機３０の先端部分を拡大して示している。図９の左右方向が、成型テーブル２０の回転方向となっている。

図９（ａ）のように、待機状態の押出機３０を成型テーブル２０に対して前進させ、口金３１を成型テーブル２０の成型面２０ａに近接させる。このとき、成型テーブル２０はまだ回転していない。

次いで、押出機３０によりゴムＲ１の押し出しを開始する。これにより、押出機３０から押し出したゴムＲ１を成型テーブル２０上に貼り付け開始可能となる。

ゴムＲ１の先端を成型面２０ａに接着させると同時またはほぼ同時に、図９（ｂ）のように、成型テーブル２０の回転を開始するとともに、口金３１からのゴムＲ１の押出速度を徐々に加速させていく。また、成型テーブル２０の回転開始と同時に、口金３１の後退を開始し、口金３１を成型テーブル２０から徐々に離隔させる。これにより、成型テーブル２０の成型面に貼り付けられるゴムＲ１の厚みは徐々に厚くなる。

貼り付けたゴムＲ１の厚みが所望の内周部分１１ａの厚みとなるまで、図９（ｃ），（ｄ）のように口金３１の後退と押出速度の加速を続け、ゴムＲ１が所望の厚みになった後は、口金３１の後退を停止させ、押出速度も一定とする。以上の動作により、ゴムＲ１の貼り付け開始位置は、断面が図のような傾斜面となり、その後はゴムＲ１の厚みが一定となる。

ゴムＲ１を一定の厚みで貼り付けながら、図９（ｅ）のように口金３１が貼り付け開始位置に近付くと、押出速度を徐々に減速させる。これにより、図９（ｆ）のように、貼り付け開始位置の傾斜面に対応するように貼り付け終了位置のゴムＲ１も傾斜面となり、接合部に段差のない内周部分１１ａを成型することができる。

＜別実施形態＞
本発明の円環状部材成型方法及び円環状部材成型装置は、上記で説明したビードフィラー以外の円環状部材の成型にも用いることができる。

１０ ビード部材
１１ ビードフィラー
１１ａ 内周部分
１１ｂ 外周部分
１２ ビードコア
２０ 成型テーブル
３０ 第１の押出機
３１ 第１の口金
４０ 第２の押出機
４１ 第２の口金
Ｒ１ ゴム
Ｒ２ ゴム

Claims (4)

1. 厚肉の内周部分と薄肉の外周部分とを含む円環状部材を成型するための円環状部材成型方法であって、
   成型テーブルを回転させながら、成型テーブル上に第１の押出機により前記内周部分と同じ断面形状の開口を有する第１の口金を介してゴムを押し出して円環状とし、前記内周部分を成型する工程と、
   前記成型テーブルを回転させながら、成型テーブル上に第２の押出機により前記外周部分と同じ断面形状の開口を有する第２の口金を介してゴムを押し出して円環状とし、前記外周部分を成型する工程と、を備える円環状部材成型方法。
2. 前記円環状部材は、ビードフィラーであって、前記内周部分は、前記成型テーブル上に配置されているビードコアの外周側に成型され、前記外周部分は、成型された前記内周部分の外周側に成型されることを特徴とする請求項１の円環状部材成型方法。
3. 前記内周部分を成型する工程において、
   前記第１の押出機を停止中の前記成型テーブルの成型面に近接させ、
   押し出したゴムを前記成型面に付着させると同時に前記成型テーブルの回転を開始させることで、ゴムの前記成型面への貼り付けを開始し、
   ゴムの前記成型面への貼り付け開始後、ゴムの押出速度を一定速度まで徐々に加速させるとともに、前記第１の押出機を前記成型面から一定距離まで徐々に離隔させ、
   ゴムの前記成型面への貼り付け終了直前には、ゴムの押出速度を一定速度から徐々に減速させることを特徴とする請求項１又は２に記載の円環状部材成型方法。
4. 厚肉の内周部分と薄肉の外周部分とを含む円環状部材を成型するための円環状部材成型装置であって、
   回転自在の成型テーブルと、
   回転する成型テーブル上に、前記内周部分と同じ断面形状の開口を有する第１の口金を介してゴムを押し出し、前記内周部分を成型する第１の押出機と、
   回転する成型テーブル上に、前記外周部分と同じ断面形状の開口を有する第２の口金を介してゴムを押し出し、前記外周部分を成型する第２の押出機と、を備える円環状部材成型装置。
   
   
   
   

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