JP2016190441A - タイヤ成形装置およびタイヤ成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ステッチング速度やステッチローラーの押圧力を低下させることなく横寸法の増加の発生を抑制して、生産性の低下を招くことがないタイヤ成形技術を提供する。
【解決手段】成形ドラムに巻き重ねられた複数のタイヤ用ゴム部材に対してステッチローラーを押圧しながら成形ドラムの軸方向に沿って横行させることにより未加硫タイヤを成形するタイヤ成形装置であって、ステッチローラーが、その接線方向が成形ドラムの接線方向に対して所定の傾斜角をなすように設けられており、ステッチローラーの横行量と成形ドラムの周長に基づいてステッチローラーの傾斜角が設定され、ステッチローラーの横行量と成形ドラムの回転速度からステッチローラーの傾斜角に対応したステッチローラーの横行速度が算出され、算出された横行速度に基づいてステッチローラーの横行が制御されているタイヤ成形装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、未加硫タイヤの成形を行うタイヤ成形装置および前記タイヤ成形装置を用いたタイヤ成形方法に関する。

空気入りタイヤの製造工程において、未加硫タイヤは、インナーライナー部材、サイドウォール部材、トレッド部材など、種々のタイヤ用ゴム部材を円筒状の成形ドラムに巻き重ねた後、ステッチング装置を用いて押圧、圧着することにより成形されている（特許文献１）。

図２は、従来のタイヤ成形装置を模式的に示す（ａ）正面図、および（ｂ）側面図である。また、図３は、図２に示した従来のタイヤ成形装置の一部を拡大した斜視図である。図２および図３に示すように、タイヤ成形装置１は、回転軸２１を中心に回転する成形ドラム２と、ステッチング装置３とを備えている。なお、図中の２０は成形ドラム２を回転させるためのサーボモータである。

ステッチング装置３は、成形ドラム２の回転軸２１に対して回転軸が平行になるように配置された一対のステッチローラー３０を備えている。各ステッチローラー３０はローラー支持部３１に支持され、ローラー支持部３１はサーボモータ３５に接続されたボールネジ３３に螺合されており、ボールネジ３３の回転に合わせて成形ドラム２の軸方向に移動（横行）することにより各ステッチローラー３０が成形ドラム２上を横行する。

このタイヤ成形装置１を用いた未加硫タイヤの成形は、種々のタイヤ用ゴム部材Ｔが巻き重ねられた成形ドラム２を回転させながら、一対のステッチローラー３０を成形ドラム２の表面に押し付け、各ステッチローラー３０を成形ドラム２の軸方向中央部から外方（矢印Ｙ方向）へ横行させることによりタイヤ用ゴム部材Ｔを圧着して行われる。

特開２０１３−１８８８６６号公報

しかしながら、従来のタイヤ成形装置の場合、ステッチング装置３を用いて未加硫タイヤを成形する際、図３に示すように、横行するステッチローラー３０がタイヤ用ゴム部材Ｔの表面に対してドラム軸方向に滑って、ステッチローラー３０の横行方向と逆向きの摩擦力が発生する。そして、このような摩擦力が発生すると、横行するステッチローラー３０にタイヤ用ゴム部材Ｔが引き伸ばされて、成形後の未加硫タイヤにおいて横寸法が増加する恐れがある。

このように横寸法が増加すると、タイヤ幅ゲージが不安定な未加硫タイヤが成形されて品質が低下する恐れがあるため、その状況によって手直しを行ったり廃棄処分したりするという無駄な手間が発生して生産性の低下を招く。

このような横寸法の増加の発生を抑制する手段としては、ステッチング速度やステッチローラーの押圧力を下げて摩擦力の発生を低減させることが考えられるが、この場合には生産サイクルが長くなるため生産性の低下を招いてしまう。

そこで、本発明は、ステッチング速度やステッチローラーの押圧力を低下させることなく横寸法の増加の発生を抑制して、生産性の低下を招くことがないタイヤ成形技術を提供することを課題とする。

本発明者は、上記の課題を解決するため鋭意検討を行った結果、以下に記載する発明により上記の課題が解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

請求項１に記載の発明は、
回転する成形ドラムに巻き重ねられた複数のタイヤ用ゴム部材に対してステッチローラーを押圧しながら前記成形ドラムの軸方向に沿って横行させることにより、前記複数のタイヤ用ゴム部材を圧着して未加硫タイヤを成形するタイヤ成形装置であって、
前記ステッチローラーが、その接線方向が前記成形ドラムの接線方向に対して所定の傾斜角をなすように設けられており、
前記ステッチローラーの横行量と前記成形ドラムの周長に基づいて前記ステッチローラーの傾斜角が設定され、
前記ステッチローラーの横行量と前記成形ドラムの回転速度から前記ステッチローラーの傾斜角に対応した前記ステッチローラーの横行速度が算出され、算出された前記横行速度に基づいて前記ステッチローラーの横行が制御されていることを特徴とするタイヤ成形装置である。

請求項２に記載の発明は、
前記ステッチローラーを横行させるボールネジの回転と、前記成形ドラムの回転とが、それぞれサーボモータにより駆動されており、
前記ボールネジと前記成形ドラムのそれぞれの回転角速度が、前記成形ドラムの周長と前記ステッチローラーの横行量を変数とする線形関係に基づいて調整されていることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ成形装置である。

請求項３に記載の発明は、
前記ステッチローラーの傾斜角が０°を超え５°以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタイヤ成形装置である。

請求項４に記載の発明は、
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のタイヤ成形装置を用いて未加硫タイヤの成形を行うタイヤ成形方法であって、
前記ステッチローラーの横行量と前記成形ドラムの周長に基づいて前記ステッチローラーの傾斜角を設定し、
前記ステッチローラーの横行量と前記成形ドラムの回転速度から前記ステッチローラーの傾斜角に対応した前記ステッチローラーの横行速度を算出し、算出した前記横行速度に基づいて前記ステッチローラーの横行を制御することを特徴とするタイヤ成形方法である。

本発明によれば、ステッチング速度やステッチローラーの押圧力を低下させることなく横寸法の増加の発生を抑制して、生産性の低下を招くことがないタイヤ成形技術を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係るタイヤ成形装置を説明する模式図である。 従来のタイヤ成形装置を説明する模式図である。 図２に示した従来のタイヤ成形装置の一部拡大図である。

以下、本発明を実施の形態に基づき、図面を参照して説明する。

１．本実施の形態に係るタイヤ成形装置
図１は本実施の形態に係るタイヤ成形装置を説明する模式図であり、（ａ）は成形ドラムとステッチング装置との関係を説明する斜視図、（ｂ）はステッチングローラーの傾斜を説明する平面図である。

本実施の形態に係るタイヤ成形装置は、図２に示した従来のタイヤ成形装置と同様に、回転する成形ドラム２に巻き重ねられた複数のタイヤ用ゴム部材Ｔに対してステッチローラー３０を押圧しながら各ステッチローラー３０を成形ドラム２の軸方向中央部から外方へ横行させることにより巻き重ねられたタイヤ用ゴム部材Ｔを圧着して未加硫タイヤを成形する。

しかし、本実施の形態に係るタイヤ成形装置は、ステッチング装置３において図１に示すように、ステッチローラー３０が、その接線方向Ｓ２が成形ドラム２の接線方向Ｓ１に対して所定の傾斜角θをなすように設けられており、ステッチローラー３０の横行量ｔと成形ドラム２の周長ｃに基づいてステッチローラー３０の傾斜角θが設定され、ステッチローラー３０の横行量ｔと成形ドラム２の回転速度ｒからステッチローラー３０の傾斜角θに対応したステッチローラー３０の横行速度ｖが算出され、算出された横行速度ｖに基づいてステッチローラーの横行が制御されている点で従来のタイヤ成形装置と異なる。

このようにステッチローラー３０を成形ドラム２の接線方向Ｓ１に対して傾斜させることにより、成形ドラムに巻き重ねられたタイヤ用ゴム部材をステッチングするに際して、ステッチローラーを成形ドラムに対して直角に押し付けながら横行させる従来のステッチ装置と異なり、回転する成形ドラム２に対してステッチローラー３０をスムーズに横行させることができる。

即ち、本実施の形態においては、ステッチローラー３０が成形ドラム２に対して傾斜して配置されて、ステッチング時、回転する成形ドラム２上をステッチローラー３０が相対的に斜め方向に移動するため、従来のように外力を加えてステッチローラー３０を横行させなくても、ステッチローラー３０をスムーズに横行させることができ、横行するステッチローラー３０がドラム軸方向に滑ることを抑制することができる。

この結果、ステッチング速度やステッチローラー３０の押圧力を下げなくてもタイヤ用ゴム部材Ｔが引き伸ばされることを抑制することができる。

しかし、上記のようにステッチローラー３０を傾斜させても、ステッチローラー３０を横行させる横行速度ｔが速すぎたり、遅すぎたりすると、ステッチローラー３０をスムーズに横行させることができなくなり、ステッチローラー３０がドラム軸方向に滑ってタイヤ用ゴム部材Ｔを引き伸ばす恐れがある。

そこで、本実施の形態に係るタイヤ成形装置では、ステッチローラー３０の横行量ｔと成形ドラム２の回転速度ｒからステッチローラー３０の傾斜角θに対応したステッチローラー３０の横行速度ｖを算出しており、この算出された横行速度ｖに基づいてボールネジの回転角速度を制御することによりステッチローラー３０の横行が制御されている。

このようにステッチローラー３０の横行を適切に制御することにより、ステッチング速度やステッチローラー３０の押圧力を下げなくても、横行中のステッチローラー３０がドラム軸方向に滑ってステッチローラー３０の横行方向とは逆向きに発生する摩擦力が発生するようなことがなく、タイヤ用ゴム部材Ｔが引き伸ばされることを確実に防止することができる。この結果、成形後の未加硫タイヤにおいて横寸法の増加が抑制され、安定したタイヤ幅ゲージの未加硫タイヤを生産性の低下を招くことなく成形することができる。

なお、上記したステッチローラー３０の傾斜角θを５°を超える大きな傾斜角にすると、成形ドラム２を回転させてタイヤ用ゴム部材Ｔを押圧する際に、適切に押圧して圧着させることができない部分が生じる恐れがあるため、０°を超え５°以下であることが好ましい。

具体的な一例として、ステッチローラー３０の幅が５０ｍｍの場合、タイヤ用ゴム部材Ｔを全周にわたって適切に押圧するためには、ステッチローラー３０の横行量ｔを５０ｍｍ以下とする必要がある。ステッチローラー３０の横行量ｔを５０ｍｍ、成形ドラム２の半径を１５０ｍｍとすると、ステッチローラー３０の傾斜角θは後述する式（１）に基づいて算出すると３．０４°となる。

２．傾斜角等の設定
以下、本実施の形態におけるステッチローラー３０の傾斜角θの設定について具体的に説明すると共に、ステッチローラー３０の横行速度ｖと成形ドラム２の回転角速度ｒの設定についても具体的に説明する。

（ａ）ステッチローラーの傾斜角θ
本実施の形態において、ステッチローラー３０の傾斜角θ（°）は、成形ドラム２のドラム周長Ｃ（ｍｍ）とステッチローラー３０の横行量ｔ（ｍｍ）とに基づいて下記式（１）により求められる。ここで、ステッチローラー３０の横行量ｔは、成形ドラム２が１回転する際にステッチローラー３０が横行する距離である。この横行量ｔは適宜設定することができる。
θ＝ｔａｎ^−１（ｔ／Ｃ）・・・・・・・・（１）

具体的な一例として、成形ドラム２の半径が３６０ｍｍ（ドラム周長Ｃ：７２０πｍｍ）の場合にステッチ横行量ｔを２０ｍｍに設定すると、ステッチローラー３０の傾斜角θは上記式（１）より０．５１（°）と求められる。

（ｂ）ステッチローラーの横行速度ｖの算出
次に、ステッチローラー３０の横行速度ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）と、成形ドラムの回転角速度ｒ（°／ｓｅｃ）と、ステッチローラー３０の横行量ｔは、下記式（２）の関係にあり、ステッチローラー３０の横行量ｔと成形ドラム２の回転角速度ｒに基づいてステッチローラー３０の横行速度ｖを求めることができる。ここで、成形ドラム２の回転角速度ｒとは、単位時間当たりに成形ドラム２が回転する角度（°／ｓｅｃ）である。この回転角速度ｒは適宜設定することができる。
ｖ＝ｔ／（３６０／ｒ）・・・・・・・・（２）

具体的な一例として、上記と同じ成形ドラム２の場合、ステッチローラー３０の横行量ｔを２０（ｍｍ）、成形ドラム２の回転角速度ｒを１８０（°／ｓｅｃ）に設定した場合、ステッチローラー３０の横行速度ｖは、上記式（２）に基づいて１０（ｍｍ／ｓｅｃ）と求められる。

以上のように、上記した式（１）に基づいてステッチローラー３０の傾斜角θを設定すると共に、式（２）に基づいて算出された横行速度ｖでステッチローラー３０を横行させることにより、横行中のステッチローラー３０がドラム軸方向に滑ることを確実に防止することができる。この結果、ステッチローラー３０によるタイヤ用ゴム部材Ｔの引き伸ばしの発生を適切に抑制することができ、成形後の未加硫タイヤにおいて横寸法が増加することを抑制することができる。

本実施の形態を適用することにより、従来のステッチング装置では最大７％まで増加していた未加硫タイヤＴの横寸法の増加を確実に防止することができる。

なお、横行速度ｖは、ステッチローラー３０が螺合されたボールねじの回転角速度を、サーボモータを制御することにより調整することができる。そして、このボールネジの回転角速度と上記した成形ドラムの回転角速度の関係は、成形ドラムの周長とステッチローラーの横行量を変数とする線形関係になり、この線形関係に基づいてボールネジの回転角速度と成形ドラムの回転角速度とを適切かつ容易に調整することができる。

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。

１ タイヤ成形装置
２ 成形ドラム
３ ステッチング装置
２０、３５ サーボモータ
２１ 成形ドラムの回転軸
３０ ステッチローラー
３１ ローラー支持部
３３ ボールネジ
Ｃ 成形ドラムのドラム周長
ｒ 成形ドラムの回転角速度
Ｓ１ 成形ドラムの接線方向
Ｓ２ ステッチローラーの接線方向
Ｔ タイヤ用ゴム部材
ｔ ステッチローラーの横行量
ｖ ステッチローラーの横行速度
Ｘ 成形ドラムの回転方向
θ ステッチローラーの傾斜角

Claims (4)

1. 回転する成形ドラムに巻き重ねられた複数のタイヤ用ゴム部材に対してステッチローラーを押圧しながら前記成形ドラムの軸方向に沿って横行させることにより、前記複数のタイヤ用ゴム部材を圧着して未加硫タイヤを成形するタイヤ成形装置であって、
   前記ステッチローラーが、その接線方向が前記成形ドラムの接線方向に対して所定の傾斜角をなすように設けられており、
   前記ステッチローラーの横行量と前記成形ドラムの周長に基づいて前記ステッチローラーの傾斜角が設定され、
   前記ステッチローラーの横行量と前記成形ドラムの回転速度から前記ステッチローラーの傾斜角に対応した前記ステッチローラーの横行速度が算出され、算出された前記横行速度に基づいて前記ステッチローラーの横行が制御されていることを特徴とするタイヤ成形装置。
2. 前記ステッチローラーを横行させるボールネジの回転と、前記成形ドラムの回転とが、それぞれサーボモータにより駆動されており、
   前記ボールネジと前記成形ドラムのそれぞれの回転角速度が、前記成形ドラムの周長と前記ステッチローラーの横行量を変数とする線形関係に基づいて調整されていることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ成形装置。
3. 前記ステッチローラーの傾斜角が０°を超え５°以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタイヤ成形装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のタイヤ成形装置を用いて未加硫タイヤの成形を行うタイヤ成形方法であって、
   前記ステッチローラーの横行量と前記成形ドラムの周長に基づいて前記ステッチローラーの傾斜角を設定し、
   前記ステッチローラーの横行量と前記成形ドラムの回転速度から前記ステッチローラーの傾斜角に対応した前記ステッチローラーの横行速度を算出し、算出した前記横行速度に基づいて前記ステッチローラーの横行を制御することを特徴とするタイヤ成形方法。

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