JP2013132688A - 単線スチールコードの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アークハイト及び残留トーションの小さい単線スチールワイヤの製造方法を提供する。
【解決手段】
金属線ＷのパスラインＰ上に直列に配列された複数の回転真直機２０，３０に、金属線Ｗを挿通させ、少なくとも一つの回転真直機３０を他の回転真直機２０と異なる方向に回転させながら金属線Ｗを送り、金属線Ｗに所定の残留トーションと真直性を与えることを特徴とする単線スチールコードの製造方法。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用のタイヤ等のゴム部品補強用の部材としての単線スチールコードの製造方法に関する。

車両用のタイヤ等のゴム部品補強用の部材として、複数本の金属線を撚り合わせた複数本からなるスチールコードが用いられている。例えば自動車用のタイヤには、１×ｎ構造の複数本のスチールコードにより形成されたベルトが、補強用の部材としてゴムの内部に配置されている。

しかしながら、複数本の金属線の間にゴムが浸透しにくいことや、複数本の金属線が占める空間が大きくなりゴムの被覆厚さが大きくなりやすいことなどから、単一の金属線でスチールコードを構成することが望まれている。

そこで特許文献１は、扁平化された丸線ワイヤを用い、短径方向及び長径方向のそれぞれに波付けされ、一方の扁平面がタイヤ接地面側に向くようにタイヤベルト部に埋め込まれて用いられる、単線スチールコードを提案している。

特許第３８０２２７７号明細書

しかしながら、特許文献１に記載の単線スチールコードによっても、スチールコードの残留トーションを十分に低減できなかったり、あるいは、アークハイトという指標を用いて表される真直性が十分に高くないことに起因して、タイヤ製造過程におけるカレンダー工程にてシートに反りが発生し、タイヤの製造に支障をきたす虞があった。なお、カレンダー工程とは、ゴムシート上にスチールコードを敷き並べ、さらにこの上に別のゴムシートを被せてスチールコードをゴムシートで挟み込む工程である。

そこで本発明の発明者らは、単一の回転真直機を用いて金属線のアークハイトを低減することを試みたが、単一の回転真直機を用いるだけでは、残留トーションを十分に低減することができなかった。そこで、２つの回転真直機を直列に配置し、これらの回転真直機に金属線を挿通することを試みた。ここで発明者らは、２つの回転真直機を異なる方向に回転させた場合には、２つの回転真直機を同じ方向に回転させた場合よりも特に金属線の残留トーションを低減できることに着目し、本発明に想到した。

そこで本発明は、アークハイト及び残留トーションの小さい単線スチールワイヤの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の単線スチールワイヤの製造方法によれば、
金属線のパスライン上に直列に配列された複数の回転真直機に、前記金属線を挿通させ、
少なくとも一つの前記回転真直機を他の前記回転真直機と異なる方向に回転させながら前記金属線を送り、前記金属線に所定の残留トーションと真直性を与えることを特徴とする単線スチールコードの製造方法が提供される。

また上記単線スチールワイヤの製造方法において、
前記回転真直機は１６００ｒｐｍ以上の回転数で回転させることが好ましい。
また上記単線スチールワイヤの製造方法において、
前記回転真直機は、前記金属線が挿通される挿通穴を備えた駒を少なくとも５個備えることが好ましい。
また上記単線スチールワイヤの製造方法において、
複数の前記駒は、前記パスラインから１．０ｍｍ以上、径方向に離間した位置に前記金属線が挿通される挿通穴が設けられていることが好ましい。
また上記単線スチールワイヤの製造方法において、
前記駒の相互の離間距離を２０．０ｍｍ以下とすることが好ましい。

本発明に係る単線スチールワイヤの製造方法によれば、少なくとも一つの回転真直機を他の回転真直機と反対方向に回転させることにより、一方に偏ってしまった残留トーション及びアークハイトを、回転方向の異なる回転真直機により緩和させることができるので、残留トーション及びアークハイトの小さい単線スチールワイヤを提供することができる。

本発明の実施形態に係る単線スチールワイヤの製造工程を示す模式図である。 回転真直機の構造を示す模式図である。 回転真直機の回転方向と残留トーションの関係を示す図である。 単一の回転真直機を通過させた場合（１）、二つの回転方向の異なる回転真直機を通過させた場合（２）、それぞれの金属線の送り速度とアークハイトの関係を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係る単線スチールワイヤの製造方法を、図面を参照して説明する。

図１は、単線スチールワイヤの製造方法を示す模式図である。本製造方法が実施される製造装置は、図１に示すように、金属線Ｗが巻回されたスプール１０と、パスライン上に直列的に配置された第１回転真直機２０、第２回転真直機３０と、巻き取り機４０とを備えている。金属線Ｗが、スプール１０から第１，２回転真直機２０，３０を通過し、巻き取り機４０で巻き取られることにより、アークハイトと残留トーションの小さな単線スチールワイヤが製造される。

スプール１０には、例えば初期の直径５．５ｍｍの高炭素鋼線材が一次伸線加工が施され、熱処理やブラスめっきが施された後、更に二次伸線加工が施された金属線Ｗが巻回されている。スプール１０に巻回されている金属線Ｗは二次伸線加工により、例えば直径がおよそ０．４ｍｍとされている。

巻き取り機４０は、スプール１０から延びる金属線Ｗを巻き取る装置である。この巻き取り機４０とスプール１０の回転速度を調節することにより、第１，２回転真直機２０，３０を通過する金属線Ｗの送り速度を調節することができる。

図２は、第１回転真直機２０を拡大して示す模式図である。なお、第２回転真直機３０は第１回転真直機２０と同じ構成であるため、ここではその詳細な説明は省略する。また、以下の説明では特に第１回転真直機２０と第２回転真直機３０を区別する必要がない場合は、単に回転真直機２０，３０と呼ぶ。

回転真直機２０，３０は、図２に示すように、プーリ２１と、プーリ２１と一体的に形成された筐体２２と、筐体２２の内部に配置された複数の駒２３とを備えている。

プーリ２１の外周面２１ａには図示せぬ駆動ベルトが掛け渡されており、あるいは、伝達ギアが設けられ、モータ等の駆動手段によりプーリ２１に回転力を伝達することにより、筐体２２はプーリ２１と共にパスラインＰを回転中心として回転可能とされている。なお、パスラインＰとは、金属線Ｗがスプール１０から巻き取り機４０まで真っ直ぐに張られた場合に辿る、仮想的な直線である。

筐体２２は内部が空洞の箱型の部材であり、プーリ２１と一体的に形成されている。また、筐体２２の上流側側壁及び下流側側壁には、金属線Ｗが挿通可能な貫通孔２２ａ，２２ｂがパスラインＰと一致する位置にパスラインＰと平行に貫通して設けられている。

筐体２２の内部には、パスラインＰに対して直交するように延びる複数の支持棒２４が固定されている。複数の駒２３はこの支持棒２４によって筐体２２にそれぞれ固定されている。駒２３にはそれぞれ、パスラインＰと平行に貫通し、金属線Ｗが挿通可能な挿通穴２３ａが形成されている。

駒２３に設けられる挿通穴２３ａはパスラインＰ上ではなく、パスラインＰから送り方向と直交する方向に所定距離Ｌだけ離間した位置に設けられている。また、この挿通穴２３ａに挿通された金属線ＷがパスラインＰに対してジグザグ状に回転真直機２０，３０内を通過するように、複数の駒２３が支持棒２４を介して筐体２２に固定されている。つまり、隣り合う２つの駒２３に設けられたそれぞれの挿通穴２３ａは、パスラインＰに対して反対側に位置されている。

以上のように構成される第１回転真直機２０及び第２回転真直機３０は、それぞれ独立した駆動手段により、互いに独立して回転方向及び回転速度が設定可能とされている。

以上のようにして構成される単線スチールワイヤの製造装置において、金属線Ｗは、スプール１０から、パスラインＰ上に直列に配置された第１，２回転真直機２０，３０を通過して、巻き取り機４０に巻き取られる。このとき、第１，２回転真直機２０，３０を回転させながら金属線Ｗを送ると、金属線Ｗが加工されて単線スチールワイヤが製造され、単線スチールワイヤのアークハイト及び残留トーションを低減することができる。

なお残留トーションとは、スプールに巻回された金属線Ｗの端末を折り曲げ、端末を回転不可能に保持しながら折り曲げた点からスプールまでの長さが所定長さ（例えば６ｍ）となるように単線スチールワイヤを引き出し、端末を解放したときの単線スチールワイヤの回転方向と回転量で評価される。

残留トーションが大きいとタイヤ製造過程におけるカレンダー工程にてシートが反ったり凹凸が生じてしまうため、好ましくない。残留トーションは、１回転を１回とカウントしたときに、例えば単線スチールワイヤを６ｍ引き出したときの回転量が絶対値で０．０±３．０回以内であれば、単線スチールワイヤは合格品とされる。

またアークハイトとは、所定長さ（例えば５００ｍｍ）に切断した単線スチールワイヤを両端が地面と接地するように配置したときの、湾曲した単線スチールワイヤの地面から最も離れた頂点の高さとして評価される。アークハイトが小さいほど真直な単線スチールワイヤと言える。

アークハイトが大きいと単線スチールワイヤが大きく湾曲してしまい、タイヤ製造過程におけるカレンダー工程にてシートがカールしてしまい、好ましくない。例えば、単線スチールワイヤを５００ｍｍ引き出したときのアークハイトが５０ｍｍ以内であれば、単線スチールワイヤは合格品とされる。

本実施形態に係る単線スチールワイヤの製造方法によって、このような残留トーション及びアークハイトが低減できる理由は以下のものと考えられる。

まず、回転する第１，２回転真直機２０，３０内を金属線Ｗが通過する際に、パスラインＰ上から離間した位置に設けられた駒２３の挿通穴２３ａに金属線Ｗが通過する。このため、駒２３により金属線Ｗに繰り返し曲げ応力と回転力が作用し、金属線Ｗが繰り返し塑性変形するため、単線スチールワイヤに一定の残留トーションが与えられる。

このとき、上流側の第１回転真直機２０により回転方向の一方に一様な残留トーションが金属線Ｗに与えられた後、下流側の第２回転真直機３０により回転方向が逆方向の残留トーションが与えられることにより、第１回転真直機２０で与えられた残留トーションが緩和される。したがって、残留トーションの小さい単線スチールワイヤが得られる。

また、残留トーションと同様に、金属線Ｗは第１回転真直機２０により回転方向の一方に繰り返し折り曲げられ、更に第２回転真直機３０により回転方向の逆側に繰り返し折り曲げられるため、曲げ方向が偏らず、アークハイトの小さい単線スチールワイヤが得られる。

図３は、以上のように構成される単線スチールワイヤの製造装置において、第１，２回転真直機２０，３０の回転方向を変化させたときの単線スチールワイヤの残留トーションを測定した結果を示す。

なお、回転真直機２０，３０に通過させた金属線Ｗは直径０．４ｍｍの鋼線であり、回転真直機は１６００ｒｐｍの回転数で回転させた。また、図中の正、逆については、第１，２回転真直機２０，３０の回転方向について、金属線Ｗの送り方向から見て時計回りを正回転、反時計回りを逆回転としたものである。また、例えば図中の（正―逆）は、第１回転真直機２０を正回転、第２回転真直機３０を逆回転させた場合を表す。

図３から明らかなように、回転真直機２０，３０を同じ方向へ回転させた場合（正―正，逆―逆）の残留トーションは、異なる方向へ回転させた場合（正―逆、逆―正）の残留トーションの倍程度あり、異なる方向へ回転させた場合の方が単線スチールワイヤの残留トーションが低い。また、特に回転真直機２０，３０を異なる方向へ回転させた場合は、残留トーションのばらつきが小さいことが確認できた。

図４は、（１）単一の回転真直機に金属線Ｗを通過させた場合、（２）本実施形態に係る２つの回転方向の異なる回転真直機２０，３０に金属線Ｗを通過させた場合の、それぞれの金属線Ｗの送り速度と単線スチールワイヤのアークハイトの関係を測定した結果を示す。なお、回転真直機２０，３０に通過させた金属線Ｗは直径０．４ｍｍの鋼線であり、回転真直機は１６００ｒｐｍの回転数で回転させた。

図４から明らかなように、送り速度を変化させても、２つの回転方向の異なる回転真直機２０，３０に金属線Ｗを通過させた場合は、単一の回転真直機に金属線Ｗを通過させた場合よりも、アークハイトを低減できることが確認できた。

このように、本実施形態に係る単線スチールワイヤの製造方法によれば、回転真直機２０，３０を互いに反対方向に回転させることにより、上流側の第１回転真直機２０により一方に偏ってしまった残留トーション及び曲げ変形を、下流側の第２回転真直機３０により緩和させることができるので、残留トーション及びアークハイトの小さい単線スチールワイヤを提供することができる。

このように小さい残留トーション及びアークハイトを有する単線スチールワイヤは、自動車用タイヤの製造過程のカレンダー工程において反りや凹凸を生じさせることがないので好適である。また、このように単線スチールワイヤを用いた自動車用タイヤは、従来の複数の撚り線を用いた自動車用タイヤと比較して、ゴム厚を低減できタイヤを軽量化できるほか、撚り線の間にゴムが浸透しないという問題が発生しないので信頼性の高いタイヤを提供することができる。

以上、本発明をその実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に多様な変更または改良を加えることができることは、当業者にとって明らかである。

例えば、上述の実施形態では上流側と下流側に配置された２つの回転真直機２０，３０に金属線Ｗを通過させる例を挙げて説明したが、本発明はこの実施形態に限られることはない。金属線Ｗを３つ以上の回転真直機に通過させ、少なくとも一つの回転真直機を他の回転真直機と異なる方向に回転させるように構成しても、他の回転真直機と異なる方向に回転させられる回転真直機が残留トーションやアークハイトを緩和するように作用し、単線スチールワイヤの残留トーション及びアークハイトを低減することができる。

表１は、回転真直機２０，３０の回転速度とアークハイトとの関係について測定した結果である。直径０．４ｍｍの鋼線を、送り速度１５ｍ／ｍｉｎで回転真直機２０，３０を通過させたときの、加工後の単線スチールワイヤのアークハイトを測定したものである。なお、第１回転真直機２０は正方向、第２回転真直機３０は逆方向に、同じ回転速度で回転させた。なお、表中の残留トーションは、単線スチールワイヤを６ｍ引き出したときの１回転を１とカウントしている。また回転伸直機を1台のみ通過させたものを比較例として示す。

表１より、第１，２回転真直機２０，３０の回転速度が速くなるにしたがい、アークハイトが減少することが確認できる。これは、回転真直機２０，３０の回転速度が速くなるほど、回転真直機２０，３０内で金属線Ｗが駒２３により塑性変形される回数が多くなるため、金属線Ｗのくせが減少されるためと考えられる。

上記測定結果より、金属線Ｗの送り速度を１５ｍ／ｍｉｎ以上に設定した条件においては、回転数を１６００ｒｐｍ以上に設定すればアークハイトを５０ｍｍ／５００ｍｍ以下にすることができ、自動車用タイヤに好適なスチールワイヤを製造できることが確認できる。

なお、オーバーツイスターやバンチャータイプの撚り線機といった金属線に撚りを与える加工機では、金属線に撚りをかける応力が大きすぎると撚り線が断線してしまう虞があるため、回転速度に上限がある。しかし、本実施形態に係る製造方法のように回転真直機を用いると、金属線に繰り返し曲げ応力を作用させるので断線の虞が小さく、回転速度を自在に上げることができる。

表２は、回転真直機２０，３０の中の駒２３に設けられた挿通穴２３ａのパスラインＰからの離間距離とアークハイトとの関係を測定した結果である。加工する金属線Ｗは直径０．４ｍｍの鋼線であり、鋼線の送り速度は１５ｍ／ｍｉｎ、２つの回転真直機２０，３０は互いに異なる方向に１６００ｒｐｍの回転速度で回転させた。

表２から明らかなように、挿通穴２３ａのパスラインＰからの離間距離が大きくなるほどアークハイトを低減できることが確認できる。これは、挿通穴２３ａがパスラインＰからの離間距離が大きくなるほど鋼線の塑性変形量が大きくなり、アークハイトを低減することができるからだと考えられる。

また、表３は駒２３の個数と単線スチールワイヤのアークハイトとの関係を測定した結果である。なお、駒２３の個数を増減するために駒２３の相互の距離を調節している。加工する金属線Ｗは直径０．４ｍｍの鋼線であり、金属線Ｗの送り速度は１５ｍ／ｍｉｎ、回転真直機は互いに異なる方向に１６００ｒｐｍの回転速度で回転させた。

表３から明らかなように、駒２３の個数が多いほどアークハイトを低減できることが確認できる。これは、駒２３の個数が多いほど、駒２３によって金属線Ｗが屈曲させられる回数が増え、金属線Ｗのくせが低減するからだと考えられる。

なお、駒２３の個数を増加させる場合は、回転真直機２０，３０の大型化を避けるために、駒２３の相互の間隔を狭めることが好ましい。駒２３の間隔を詰めることで金属線Ｗの屈曲角度も大きくなり、塑性変形量を大きく稼ぐことができ、アークハイトを更に減少させることができる。

以上のように、回転真直機の回転速度、挿通穴２３ａのパスラインＰからの離間距離、回転真直機の駒の個数を様々に設定することにより、単線スチールワイヤのアークハイトを低減することができる。なお、上述の測定はそれぞれの条件を個別に設定した例を挙げたが、これらの条件を組み合わせることにより、アークハイトを更に低減することができる。

１０：スプール、２０：第１回転真直機、２１：プーリ、２２：筐体、２２ａ，２２ｂ：貫通孔、２３：駒、２３ａ：挿通穴、２４：支持棒、３０：第２回転真直機、４０：巻き取り機、Ｐ：パスライン、Ｗ：金属線

Claims (5)

1. 金属線のパスライン上に直列に配列された複数の回転真直機に、前記金属線を挿通させ、
   少なくとも一つの前記回転真直機を他の前記回転真直機と異なる方向に回転させながら前記金属線を送り、前記金属線に所定の残留トーションと真直性を与えることを特徴とする単線スチールコードの製造方法。
2. 前記回転真直機は１６００ｒｐｍ以上の回転数で回転させることを特徴とする請求項１に記載の単線スチールコードの製造方法。
3. 前記回転真直機は、前記金属線が挿通される挿通穴を備えた駒を少なくとも５個備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の単線スチールコードの製造方法。
4. 複数の前記駒は、前記パスラインから１．０ｍｍ以上、径方向に離間した位置に前記金属線が挿通される挿通穴が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の単線スチールコードの製造方法。
5. 前記駒の相互の離間距離を２０ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項４に記載の単線スチールコードの製造方法。