JP2014177108A - タイヤ製造方法及びカーカスプライの折返し装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤ製造においてカーカスプライ１０を折り返してタイヤ１２に貼り付ける際に、折返しアーム部材の押圧部材によるカーカスプライへの押圧力を任意に調整できるようにして、エア入りや貼付面に凹凸の発生などの欠陥の発生を抑制する。
【解決手段】成型ドラム上で成型されたタイヤ１２に対して、フィンガー２０の先端に備えたロール２５で、カーカスプライ１０をドラム径方向外側に向かって折り返して貼り付ける折返し工程を有するタイヤ製造方法であって、カーカスプライ１０の貼付対象となるタイヤ１２の位置に応じて、予め定めた押圧力を作用可能な前記ロール２５の位置情報を取得する工程と、取得した前記位置情報に基づき前記ロール２５の移動軌跡を作成する工程と、作成された移動軌跡に従い、前記ロール２５を移動制御する工程と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤ製造方法及びカーカスプライの折返し装置に関する。

タイヤの製造において、先端にロールを備えたアーム部材（フィンガー）によって、カーカスプライを成型ドラム上で生タイヤ（以下、単にタイヤという）のドラム径方向に折り返す工程がある。このカーカスプライの折り返し工程においては、通常、フィンガーを例えばエアシリンダなどのフィンガー移動機構によって、成型ドラムの中央部に向かって移動させることで、カーカスプライを折り返し、かつタイヤサイド部に圧着する。

図７Ａ〜７Ｅは、従来のタイヤ１２のサイド部１２ａにフィンガー２０の先端に回転可能に取り付けられたロール２５で、カーカスプライ１０を折り返して圧着する折り返しの工程を示す側断面図である。
フィンガー２０のロール２５と反対側の端部は、中心の図示しない中心軸筒に対して摺動可能に取り付けた環状の支持体（図示せず）に対して、さらに移動可能に取り付けた環状のアーム取付部材（図示せず）に拡開可能に枢着されている。

図７Ａは、カーカスプライ１０を折り返す前の状態を示す。
フィンガー２０の先端のロール２５は、タイヤ１２のビード部１４から図中左右に延在するカーカスプライ１０の内側に配置されている。
成型ドラム（シェーピングドラム）を挟んでその両側に配置された複数のフィンガー２０には、ゴムバンド３５がフィンガー２０を束ねるようにその外側に嵌合されている。ゴムバンド３５は、フィンガー２０が拡開する際にその拡開を抑制する抑制力を付与する。これによりフィンガー２０が拡開する際に、ロール２５からカーカスプライ１０に対して押圧力が付与される。

図７Ｂは、フィンガー２０がこのゴムバンド３５の抑制力に抗して拡開を開始し、同時にフィンガー２０先端のロール２５がタイヤ１２のサイド部１２ａに向かって移動を開始した状態を示す。
図７Ｃは、フィンガー２０先端のロール２５が、折返しの終端であるタイヤ１２のショルダー部１２ｂまで拡開して移動したことを示す。
図７Ｄは、カーカスプライ１０の折り返し及び貼付が終了して、フィンガー２０が元の位置に戻った状態を示す。
図７Ｅは、続いて、ステッチングロールＳＲでカーカスプライ１０表面を押圧して、カーカスプライ１０のエア抜きとタイヤ１２のサイド部１２ａへの圧着（又は密着）を行うことを示している。
このように、従来のタイヤ成型工程では、カーカスプライ１０の貼付とステッチングを別工程で行っている。

図８、９は、従来のカーカスプライ１０の折り返し工程での課題について説明する図である。
従来のタイヤ製造においては、ビード部１４近傍で剛性のある（つまり腰のある）部分などでは、ロール２５により押付を行ったときに、押し付ける押圧力が不足すると、タイヤ１２のビード部１４のところでカーカスプライ１０が浮き上がったり（ビード浮き；図８Ａ）、エア入りが生じたりするという問題がある。

そこで、この対応策として、ゴムバンド３５を強化し、かつシリンダによる押圧力を強化すると、逆に押圧力が強くなり過ぎて、タイヤ１２のビード部１４がフィンガーに押されてロックシュー１６から外れたり、サイド部１２ａでは凹凸面が発生したりすることが起こり得る（図８Ｂ）。

また、加硫時にビードコア１４ａの回りのゴムの流れを抑制して、その周辺の押出部材の薄ゲージ化を図るため、シェーピング時の足幅を狭くしてタイヤ形状を加硫後のタイヤの形状に近づけることがあるが、このタイヤ１２では、そのサイド部１２ａの形状（角度）が立ち上がる（つまり、中心軸に対してより垂直に近くなる）ため、カーカスプライ１０の折り返し時に、ロール２５が突き刺さった状態、つまり、図９Ｂに示すように、フィンガー２０を拡開できない状態が発生する。

このように、従来のカーカスプライ１０の折り返し方法では、フィンガー２０に対する押圧力の制御が難しく、上述のような問題が発生する。
そのため、例えば、特許文献１に記載されたタイヤ成型ドラムのように、エア入りを抑制する工程（中間保持工程）を適用する等、押圧時間によって押圧量の強弱をつけることが必要になる。
しかし、エア入り防止のために中間保持工程が加わると製造効率が低下する。したがって、製造効率とエア入り抑制を両立することが課題となっている。

特開２００８−２９６５５３号公報

本発明は、従来のタイヤ製造における前記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、タイヤ製造においてカーカスプライを折り返してタイヤに貼り付ける際に、折返しアーム部材の押圧部材によるカーカスプライへの押圧力を任意に調整できるようにして、エア入りや貼付面に凹凸の発生などの欠陥の発生を抑制することである。

本発明は、成型ドラム上で成型されたタイヤに対して、折返しアーム部材の先端に備えた押圧（又は押付）部材で、カーカスプライをドラム径方向外側に向かって折り返して貼り付ける折返し工程を有するタイヤ製造方法であって、カーカスプライの貼付対象となるタイヤの位置に応じて、予め定めた押圧力を作用可能な前記押圧部材の位置情報を取得する工程と、取得した前記位置情報に基づき前記押圧部材の移動軌跡を作成する工程と、作成された移動軌跡に従い、前記押圧部材を移動制御する工程と、を有するタイヤ製造方法である。

本発明によれば、タイヤ製造においてカーカスプライを折り返してタイヤに貼り付ける際に、折返しアーム部材の押圧部材によるカーカスプライへの押圧力を任意に調整することができる。そのため、不適切な押圧力による、エア入りや貼付面に凹凸の発生などの欠陥の発生が抑制される。

本発明の実施形態に係る折返し装置を模式的に示す一部断面図であり、図１Ａはその全体を、また図１Ｂは、そのフィンガーの側面図である。 折返し装置のフィンガーの模式的な平面図である。 フィンガーの枝アームを真横からみて模式的に示した図である。 カーカスプライの折返し装置の制御部を示す図である。 移動軌跡が記憶された後における、折返し装置の制御部によるフィンガーの移動制御について説明する図である。 図５におけるよりも、ビード部の間隔を狭めたタイヤに対して、本折返し装置を適用する場合の制御部によるフィンガーの移動制御について説明する図である。 図７Ａ〜７Ｅは、従来の生タイヤのサイド部にフィンガーの先端のロールで、カーカスプライを折り返して圧着する折り返しの工程を示す側断面図である。 従来のカーカスプライの折り返し工程での課題について説明する図である。 従来のカーカスプライの折り返し工程での課題について説明する図である。

本発明を、その実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るカーカスプライ１０の折返し及び貼付装置（以下、単に折返し装置という）１を模式的に示す一部断面図であり、図１Ａはその全体を、また図１Ｂは、その折返しアーム部材であるフィンガー２０の側面図である。
本実施形態の折返し装置１は、基本的には従来のものと同じであるので、同一部分には同一の番号を付して説明を省略する。
本実施形態のフィンガー２０は、従来のものと相違して、第１のアーム部材（フィンガー本体という）２０ａと、フィンガー本体２０ａに揺動又は旋回可能に連結された第２のアーム部材（枝アームという）２０ｂとから成っている。フィンガー本体２０ａの一端部は、アーム取付部材３２に旋回又は揺動可能に連結され、エアシリンダ３０のピストンロッド３０ａにより円筒部材３４上を軸方向に駆動される。フィンガー本体２０ａを駆動することで、枝アーム２０ｂの先端に装着されたロール２５により、カーカスプライ１０の折返しとタイヤ１２への貼付が行われる。

本実施形態の折返し装置１は、図１Ａに示すように、制御部４０に接続されており、制御部４０の制御で作動される。即ち、フィンガー２０は、ここではいわゆるロボットアームとして構成されており、フィンガー２０の円筒部材３４の軸方向における位置、及びフィンガー本体２０ａに対する枝アーム２０ｂの旋回又は揺動も制御部４０により制御される。これにより、フィンガー２０の先端に装着されたロール２５の位置、ロール２５のタイヤ表面に当接する角度が制御され、その結果、後述のように、ロール２５からカーカスプライ１０に作用させる押圧力が調整される。

図２は、本実施形態の折返し装置１のフィンガー２０の模式的な平面図である。
フィンガー２０は、図示のように、フィンガー本体２０ａと、これに対して連結部２０ｃ（図１Ｂ）で旋回可能に連結された複数本（図示例では３本）の枝アーム２０ｂから構成されている。枝アーム２０ｂはそれぞれその一端にロール２５を有し、他端は連結部２０ｃにおいてフィンガー本体２０ａに対し揺動可能に連結されている。つまり、枝アーム２０ｂは、連結部２０ｃの回りで揺動可能であると共に、これと垂直な面内において図２Ａの状態から、図２Ｂの状態に、扇のように開閉可能に構成されている。これにより、ロール２５は、外方に向かって拡開するとき、同時にロール２５間の間隔を開きながらカーカスプライ１０をタイヤ外周面に沿って折り返しつつ押圧を行う。
なお、枝アーム２０ｂの開閉機構は、ロール２５に押圧力を付与した状態で前進、つまりフィンガー２０を拡開させた時に開き、後進、つまりフィンガー２０を縮閉させた時には閉じる開閉機構であればよく、開いたロール２５を閉じるための復帰用のバネなどを設けることが好ましいが格別な機構は要しない。

図３は、フィンガー２０の枝アーム２０ｂを真横からみて模式的に示した図である。
フィンガー２０は、一端が環状のアーム取付部材３２に揺動可能に連結されて、円筒部材３４の回りに等間隔に配置されている。この点は従来のものと同様であるが、本実施形態の円筒部材３４は、図３Ａに示す位置から図３Ｂに示す位置まで、その内側に配置された中心軸筒（図示せず）の回りで所定回転角度変位可能（つまり位相変位可能）に配置されている。この位相変位を行うための機構は任意であるが、例えば、位相変位モータＭ２（図４）を用いて、円筒部材３４の周面に設けたラックをピニオンで駆動して所定角度回転変位させる。その回転角度は、位相変位の前後においてロール２５の位置が重ならない範囲に設定される。

フィンガー２０（したがってロール２５）の位相を、以上のように変更する、つまりロール２５のタイヤ周方向における位置を以上のように変更することにより、カーカスプライ１０をタイヤ１２のサイド部１２ａに貼り付けた後に、再度ロール２５による押圧動作を行う際に、ロール２５によるカーカスプライ１０の押圧面が前回の押圧面と異なる面（未押圧位置）に当接することができる。これによって、より一様なステッチング効果を得ることができる。

図４は、カーカスプライ１０の折返し装置１の制御部４０を示す図である。
制御部４０は、図４に示すように、バス４５で接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）４２と、ＣＰＵ４２を動作するためのプログラムなどを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）４４と、ＣＰＵ４２の作業領域を提供する一時的な記憶装置であるＲＡＭ（Random Access Memory）４６と、フィンガー２０などの動作制御のためのデータ等を格納する記憶手段である不揮発性メモリ（Non-Volatile Random Access Memory）４８を備えている。

制御部４０のＣＰＵ４２には、図示のように、フィンガー２０を駆動するエアシリンダ３０を制御する（ここでは、例えば、空気圧供給源ＰＳ（図１）からの加圧エアを切り替える切替弁Ｖ（図１）を制御することで、図１Ｂのピストン３０ａを介してフィンガー２０の移動を制御する）シリンダ制御部４０１と、フィンガー本体２０ａに対する枝アーム２０ｂの角度を調節する枝アーム駆動モータ（例えば、ステッピングモータ）Ｍ１を制御する枝アーム駆動モータ制御部４０２と、フィンガー２０の位相変位を行う駆動機構、例えばピニオンを駆動する位相変位モータ（例えば、ステッピングモータ）Ｍ２を制御する位相変位モータ制御部４０３と、が備えられている。これらはいずれもコンピュータ（ＣＰＵ４２、ＲＯＭ４４、ＲＡＭ４６で構成される）にプログラムを読み取らせることで実現される。

ＣＰＵ４２には、データなどを入力するための入力部４０４と、入力したデータなどを確認し、或いは動作の表示などを行う、例えばＬＣ（Liquid Crystal）やＥＬ（Electro Luminescence）等の表示手段を備えた表示部４０５も接続されており、それぞれＣＰＵ４２の制御により動作する。

次に、本実施形態における制御部４０の動作を概略説明する。
本実施形態では、カーカスプライ１０を貼り付けるタイヤ１２の位置に応じてロール２５による押圧力を調整するが、その準備動作として、まず、好ましくは最適な押圧力を付与可能なロール２５の位置決めをタイヤ１２の外表面の輪郭線に対して行う。次に、位置決めしたときの位置情報に基づき、カーカスプライ１０の折返し及び貼付時においてロール２５が辿るべき位置情報つまり移動軌跡を作成する。作成した移動軌跡は、制御部４０の不揮発性メモリ４８に記憶する。

即ち、ロール２５の位置は、タイヤ１２の外表面の輪郭を含む平面内における２次元座標で規定する。即ち、ロール２５の位置は、カーカスプライ１０を貼り付けるタイヤ１２の種類及びサイズに応じて、そのタイヤ（ここではケース）１２の外表面の輪郭（ケースライン）と、前記輪郭上の位置に対して必要とされる押圧力と、当該位置におけるゴムバンド３５の張力、エアシリンダ３０の押圧力に基づき決定する。
例えば、折返しに際して、カーカスプライ１０を相対的に強く押圧する必要のあるビード部１４周辺においては、ロール２５の軌跡を、タイヤ１２の前記輪郭線のやや内側に設定する。これによりロール２５により、やや強い押圧力をカーカスプライ１０に作用させることができる。また、これよりも相対的に弱い押圧力で押し付ける部分については、例えば前記輪郭線に沿って設定する。

ロール２５の軌跡は、例えばロール２５をタイヤ１２に沿って移動させて押圧テストを行い、ビード浮き、エア入りや凹凸等の欠陥の有無をチェックして、これらの欠陥が生じない位置、好ましくは、押圧値の最適値をタイヤ１２のカーカスプライ１０貼付面全体について連続的又は不連続的に取得し、そのときのロール２５の位置座標として取得する。取得したロール２５の位置情報でロール２５の移動軌跡を作成し不揮発性メモリ４８に記憶する。

また、枝アーム２０ｂのフィンガー本体２０ａに対する角度を、枝アーム２０ｂが前記輪郭線に対して法線方向となるように設定して、不揮発性メモリ４８に記憶する（なお、ここでは、厳密に法線方向である必要はない、実効上、押圧力の制御が可能な範囲であればよく、ここでは、この範囲にあるものを便宜上法線方向という）。

具体的には、フィンガー本体２０ａとその旋回角度、枝アーム２０ｂの長さ及びタイヤ１２の表面の輪郭線（の接線）の傾斜角度（例えば、円筒部材３４の中心線に対する傾斜角度）から、フィンガー本体２０ａと枝アーム２０ｂの角度を、制御部４０のコンピュータ（ＣＰＵ４２、ＲＯＭ４４、ＲＡＭ４６で構成される）で算出して、前記軌跡と共に不揮発性メモリ４８に記憶することができる。

次に、制御部４０によるフィンガー２０等の制御について説明する。
カーカスプライ１０のタイヤ１２への貼付時において、制御部４０は、不揮発性メモリ４８からロール２５の移動軌跡を読み出し、読み出した移動軌跡に基づき、ローラ２５が移動軌跡にしたがって移動するようにシリンダ３０、したがってフィンガー２０の動作制御等を行う。

図５は、移動軌跡が記憶された後における、折返し装置１の制御部４０によるフィンガー２０の移動制御について説明する図である。
まず、ロックシュー１６を径方向に拡大してタイヤ１２を保持する。そのとき、フィンガー２０もロックシュー１６の拡大に相当する距離だけ同じ方向（径方向外側）に移動する。続いて、ビード部１４近傍では、フィンガー２０の先端、つまりロール２５の移動軌跡が、ここでは、タイヤ１２の外表面の輪郭線（ケースライン）よりも内側に形成されているので、シリンダ３０の切替弁Ｖを切替制御してロール２５を前記ケースラインよりもタイヤ１２の内側に配置する。これにより、強めの押圧力をタイヤ１２に作用させ、ビードの浮き、エア入りが防止される。
タイヤ１２のビード部近傍よりも径方向外側の部分では、ロール２５の移動軌跡はケースラインに一致するよう設定されているので、ロール２５の押圧力は、ビード部１４近傍よりも弱く、タイヤ１２のサイド部１２ａに凹凸は発生しない。

図６は、図５と同様の図であるが、図５におけるよりも、ビード部１４の間隔を狭めた、いわゆる足幅を狭くしたタイヤ１２に対して、本折返し装置１を適用する場合の制御部４０によるフィンガー３０の移動制御について説明する図である。
この場合も、まず、ロックシュー１６を径方向に拡大してタイヤ１２を保持するとき、フィンガー２０も同時にロックシュー１６の拡大に相当する距離だけ同じ方向（径方向外側）に移動する。
ここでは、ロール２５の軌跡はケースラインに合わせて形成されているので、シリンダ３０の切替弁Ｖを切替制御してロール２５、つまりフィンガー２０を、図５Ａの場合よりも成型ドラムの軸方向に引き戻す。そのため、従来のようにロール２５がタイヤ１２のビード部１４に突き刺さって動かなくなることが防止できる。その後は、フィンガー２０の先端、つまりロール２５を、ケースラインに合わせた軌跡に沿って移動制御する。

本実施形態においては、図５、図６のいずれの場合も、ロール２５の押圧力の制御を容易にするため、枝アーム２０ｂは、タイヤ１２の表面の輪郭線に対して法線方向になるようにそのフィンガー本体２０ａに対して角度制御される。その制御は、例えば、制御部４０のコンピュータが算出した角度に基づき、枝アーム駆動モータＭ１を駆動制御することによって行うことができる。

また、何れの場合も、フィンガー２０によるカーカスプライ１０の折返しが完了した時点で、フィンガー２０を元の位置（初期位置）に戻す。次に、フィンガー２０を載置した円筒部材３４をその中心の回りで所定角度、即ち、ロール２５による押圧位置が前回と重ならない位置まで一定量位相変位させて、再び前記と同様の押圧動作、つまりロール２５を移動軌跡に沿って移動させる動作を行う。

これにより、カーカスプライ１０の折り返された部分にムラなく押圧力が印加され、従来は別工程として行っていたカーカスプライ１０のステッチング効果を得ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本実施形態によれば、
（i）フィンガー２０先端のロール２５の軌跡及び、ロール２５の押圧面に対する当接角度を制御して、押圧力を自由に制御できるため、従来の方法では、発生する虞があった、ビード浮き、エア入り、サイド部１２ａの凹凸の発生を抑制することができる。
（ii）従来は折返しが困難であった、足幅を狭くしたタイヤ１２、或いは逆Ｒ（ビード部のまわりよりもサイド部のほうが水平断面径が大きい）タイヤ１２の折返しが可能である。
（iii）フィンガー２０のロール２５を用いて折返し動作を繰り返すことで、ステッチング効果を得ることができる。そのため、従来独立して行っていたシューピング工程を省略することができ、シェーピングのための時間を削減することができ、タイヤ製造における製造効率を向上することができる。

１・・・折返し装置、１０・・・カーカスプライ、１２・・・タイヤ、２０・・・フィンガー、２５・・・ロール、３０・・・エアシリンダ、３５・・・ゴムバンド、４０・・・制御部、４２・・・ＣＰＵ、４４・・・ＲＯＭ、４５・・・バス、４６・・・ＲＡＭ、４８・・・不揮発性メモリ、４０１・・・シリンダ制御部、４０２・・・枝アーム駆動モータ制御部、４０３・・・位相変位モータ制御部、Ｖ・・・切替弁、ＰＳ・・・空気圧供給源。

Claims (9)

1. 成型ドラム上で成型されたタイヤに対して、折返しアーム部材の先端に備えた押圧部材で、カーカスプライをドラム径方向外側に向かって折り返して貼り付ける折返し工程を有するタイヤ製造方法であって、
   カーカスプライの貼付対象となるタイヤの位置に応じて、予め定めた押圧力を作用可能な前記押圧部材の位置情報を取得する工程と、取得した前記位置情報に基づき前記押圧部材の移動軌跡を作成する工程と、作成された移動軌跡に従い、前記押圧部材を移動制御する工程と、を有するタイヤ製造方法。
2. 請求項１に記載されたタイヤ製造方法において、
   前記位置情報は、タイヤのカーカスプライ貼付面の外表面の輪郭線を含む平面内における前記押圧部材の位置情報であるタイヤ製造方法。
3. 請求項２に記載されたタイヤ製造方法において、
   前記折返し工程において、前記折返しアーム部材の押圧部材を前記輪郭線に対して法線方向になるよう、前記押圧部材のタイヤに対する当接角度を制御する工程を有するタイヤ製造方法。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載されたタイヤ製造方法において、
   前記押圧部材の移動軌跡を作成する工程は、前記押圧部材のカーカスプライを押圧する押圧力がビード部近傍領域においてそれ以外の領域よりも大きくなるよう、前記押圧部材の移動軌跡を作成するタイヤ製造方法。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載されたタイヤ製造方法において、
   カーカスプライを押圧してタイヤ外表面に貼付後に、前記押圧部材のタイヤ周方向における位置を、前記押圧部材の未押圧位置に変更する工程と、位置変更後に、再度前記押圧部材によるタイヤ押圧動作を行う工程と、を有するタイヤ製造方法。
6. 成型ドラム上で成型されたタイヤに対して、カーカスプライをドラム径方向外側に向かって折り返して貼り付ける押圧部材を先端に備えた折返しアーム部材を有するカーカスプライの折返し装置であって、
   カーカスプライの貼付対象となるタイヤの位置に応じて、予め定めた押圧力を作用可能な前記押圧部材の移動軌跡を格納する記憶手段と、
   前記記憶手段に格納された移動軌跡に従い押圧部材を移動制御する制御部を有するカーカスプライの折返し装置。
7. 請求項６に記載されたカーカスプライの折返し装置において、
   前記折返しアーム部材は、旋回可能に連結された第１及び第２のアーム部材から成り、第１のアーム部材は外方に拡開可能であり、前記第２のアーム部材の先端には前記押圧部材が枢着されており、前記制御部は、前記第２のアーム部材がタイヤの押付面に対して法線方向となるように、第１のアーム部材に対する角度制御を行うカーカスプライの折返し装置。
8. 請求項７に記載されたカーカスプライの折返し装置において、
   前記第２のアーム部材は、進行に伴って扇状に開閉可能な複数の押圧部材を備えているカーカスプライの折返し装置。
9. 請求項６ないし８のいずれかに記載されたカーカスプライの折返し装置において、
   前記第１のアーム部材は環状を成すアーム取付部材に揺動可能に連結されていると共に、前記アーム取付部材は、その軸の回りに所定角度変位可能であるカーカスプライの折返し装置。

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