JP2018043475A - 筒状部材の製造装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】様々な仕様の成形ドラムであっても、帯状ゴム部材の巻き付け始点となる一端部を成形ドラムの外周面の所定位置にしっかりと固定できる汎用性が高い筒状部材の製造装置および方法を提供する。
【解決手段】ドラム軸３と同軸上でドラム軸３とはドラム幅方向に離間して配置されている回転軸７に固定されたベース部６に、アーム９の後端部９ｂを回転可能に軸支して、アーム９を先端部９ａが成形ドラム２の外周面２ａに対して近接離反する方向に回動させる設定にして、先端部９ａを外周面２ａに近接させたアーム９によって外周面２ａに配置された帯状ゴム部材Ｒの一端部Ｒｆを押圧して外周面２ａに保持した状態で、回転する成形ドラム２とともに、ベース部６、アーム９および回転軸７を一体的に回転軸７を中心にして回転させて、帯状ゴム部材Ｒを外周面２ａに巻き付けて筒状に成形する。
【選択図】図３

Description

本発明は、筒状部材の製造装置および方法に関し、さらに詳しくは、様々な仕様の成形ドラムであっても、帯状ゴム部材を巻き付けて筒状に成形する際に帯状ゴム部材の巻き付け始点となる一端部を成形ドラムの外周面の所定位置にしっかりと固定できる汎用性が高い筒状部材の製造装置および方法に関するものである。

タイヤの製造工程では、未加硫の帯状ゴム部材を用いてトレッドゴム、サイドゴム等の様々な筒状部材が製造される。これら筒状部材を製造する際には例えば、帯状ゴム部材を成形ドラムの外周面に巻き付けて筒状に成形する。この際に、成形ドラムの外周面に埋設された吸着パッドで帯状ゴム部材の巻き付け始点となる一端部を吸引保持、固定する方法がある。しかしながら、成形ドラムの仕様によっては吸着パッドを装備できない場合もある。

帯状ゴム部材を成形ドラムの外周面に巻き付ける他の手段として、成形ドラムのドラム軸に結合されてドラム外周側に延在する一対のアームの間に、棒状の固定体が架け渡されている追従装置が提案されている（特許文献１の段落００４５、図９、図１０等参照）。この追従装置では、タイヤ層（未加硫の帯状ゴム部材）の巻き付け始点部分の表面に、ばねによってドラム外周面に向かって付勢された棒状の固定体を押し付けることで、この巻き付け始点部分をドラム外周面に保持、固定する。

棒状の固定体は成形ドラムの外周面上をドラム幅方向に横断して配置されるため、膨張する成形ブラダをドラム外周面に有する成形ドラムの場合は固定体が邪魔になるので、この追従装置を採用することができない。ドラム外周面に巻き付けて円筒状に成形したタイヤ層を成形ドラムから取り外す際には、追従装置を分解する必要がある。また、タイヤ層の巻き付け始点部分をドラム外周面に配置する際には、この巻き付け始点部分とドラム外周面を横断するように配置されている固定体とが干渉しないように互いの位置を厳密に制御する必要もある。

特表２０１５−５３６８４４号公報

本発明の目的は、様々な仕様の成形ドラムであっても、帯状ゴム部材を巻き付けて筒状に成形する際に帯状ゴム部材の巻き付け始点となる一端部を成形ドラムの外周面の所定位置にしっかりと固定できる汎用性が高い筒状部材の製造装置および方法を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の筒状部材の製造装置は、未加硫の帯状ゴム部材が外周面に巻き付けられる成形ドラムと、前記外周面に前記帯状ゴム部材の巻き付け始点となる一端部を押圧して保持する保持機とを備えた筒状部材の製造装置において、前記保持機が、前記成形ドラムのドラム軸と同軸上で前記ドラム軸とはドラム幅方向に間隔をあけて分離して配置されている回転軸と、この回転軸に固定されたベース部と、このベース部に後端部が回転可能に軸支されて回動するアームとを有し、前記アームの回動方向が前記アームの先端部を前記外周面に対して近接離反させる方向に設定にされていて、前記先端部を前記外周面に近接させた前記アームにより前記外周面に配置された前記一端部を押圧して前記外周面に保持する構成にして、前記ベース部および前記アームを一体的に前記回転軸を中心にして回転可能にしたことを特徴とする。

本発明の筒状部材の製造方法は、成形ドラムの外周面に未加硫の帯状ゴム部材の巻き付け始点となる一端部を押圧して保持した状態にして前記成形ドラムを回転させることにより、前記帯状ゴム部材を前記外周面に巻き付けて筒状に成形する筒状部材の製造方法において、前記成形ドラムのドラム軸と同軸上で前記ドラム軸とはドラム幅方向に間隔をあけて分離して配置されている回転軸にベース部を固定し、このベース部にアームの後端部を回転可能に軸支することにより、前記アームをその先端部が前記外周面に対して近接離反する方向に回動する設定にしておき、前記先端部を前記外周面に近接させた前記アームによって、前記外周面に配置された前記一端部を押圧して前記外周面に保持した状態にして、回転する前記成形ドラムとともに、前記ベース部および前記アームを一体的に前記回転軸を中心にして回転させることを特徴とする。

本発明によれば、ドラム軸と同軸上でドラム軸とはドラム幅方向に離間して配置された回転軸、ベース部およびアームを有する機構を用いて、帯状ゴム部材の一端部を押圧して成形ドラムの外周面に保持する。そのため、様々な仕様の異なる成形ドラムに適用しても、帯状ゴム部材の一端部をアームによって成形ドラムの外周面の所定位置にしっかりと固定できる。しかも、アームの先端部を成形ドラムの外周面から離反する方向にアームを回動させておけば、アームが邪魔になることなく帯状ゴム部材を成形ドラムの外周面に配置できる。

そして、成形ドラムを回転させて外周面に帯状ゴム部材を巻き付けている過程でも、先端部を外周面に近接させたアームによって、外周面に配置された帯状ゴム部材の一端部を外周面の所定位置に保持、固定し続けることができる。したがって、様々な仕様の成形ドラムに対して、帯状ゴム部材のずれを抑制して筒状に成形することができる高い汎用性を有している。

本発明の筒状部材の製造装置を正面視で例示する説明図である。 図１の製造装置をＡ−Ａ矢視で例示する説明図である。 図１のアームにより帯状ゴム部材の巻き付け始点を成形ドラムの外周面に保持、固定した状態を正面視で例示する説明図である。 図３の状態をＢ−Ｂ矢視で例示する説明図である。 図４の成形ドラムに帯状ゴム部材を巻き付けている状態を側面視で例示する説明図である。 成形ドラム上で成形された筒状部材を側面視で例示する説明図である。 アームの変形例を示す説明図である。 製造装置の別の実施形態を正面視で例示する説明図である。

以下、本発明の筒状部材の製造装置および方法を図に示す実施形態に基づいて具体的に説明する。

図１、図２に例示する本発明の筒状部材の製造装置１（以下、製造装置１という）は、成形ドラム２と保持機５とを備えていて、未加硫の帯状ゴム部材Ｒを図６に例示するように筒状部材Ｃに成形する。筒状部材Ｃとしては、タイヤトレッドゴム、サイドゴムなどタイヤやその他のゴム製品の製造に利用される様々な部材を例示できる。

成形ドラム２はドラム軸３を有する円筒状体であり、フレーム等によって片持ち支持されている。成形ドラム２は少なくも一部が半径方向に拡縮可能になっている。ドラム軸３の一端部は、ドラム軸３を回転駆動するドラム軸駆動モータ４に接続されている。即ち、ドラム軸３は回転駆動する駆動軸になっている。図中の一点鎖線ＣＬはドラム軸３の軸心位置を示している。

この実施形態では、成形ドラム２はその外周面２ａに膨張する成形ブラダ２ｂを有している。通常時は図１に示すように成形ブラダ２ｂは非膨張状態になっていて、必要な時に内部にエアが注入されて外周側に膨張する。

ドラム軸駆動モータ４の作動は制御部１１により制御される。したがって、成形ドラム２の回転および回転停止、回転数（回転角速度）は制御部１１により制御される。

保持機５は成形ドラム２とは分離して別体として設けられている。保持機５は、回転軸７と、回転軸７に固定されたベース部６と、ベース部６に後端部９ｂが回転可能に軸支されて回動するアーム９とを有している。

回転軸７は、ドラム軸３と同軸上でドラム軸３とはドラム幅方向に間隔をあけて分離して配置されている。尚、ドラム軸３と回転軸７とは互いの軸心が完全に一致していなくても概ね同じであれば許容される。回転軸７の一端部は、回転軸７を回転駆動する回転軸駆動モータ８に接続されている。即ち、回転軸７は回転駆動する駆動軸になっている。回転軸７の長手方向中途は、適宜の数の軸受け７ａによって回転可能に支持されている。

ベース部６は板状体やフレーム構造体であり、回転軸７の他端部に固定されている。この実施形態ではベース部６の正面視形状は、図２に例示するように一対の対辺を円弧状、もう一方の対辺を直線状にした略四角形になっている。ベース部６はこの形状に限らず、例えば円形など様々な形状を採用することができる。

ベース部６には、アーム９と、アーム９を回動させるアーム作動機構１０とが配置されている。アーム９は棒状体であり、その後端部９ｂはベース部６の縁に固定された支持軸１０ｂによって回転可能に軸支されている。

この実施形態のアーム作動機構１０は、アクチュエータ１０ａと支持軸１０ｂとを有している。アクチュエータ１０ａとしては例えばエアシリンダや油圧シリンダ等を用いる。アーム９の支持軸１０ｂにより軸支された位置よりも後端と、アクチュエータ１０ａの進退するロッドの先端部とが回転可能に接続されている。

アクチュエータ１０ａのロッドを進退させると、支持軸１０ｂを中心にしてアーム９が回動する。アーム９の回動方向はアーム９の先端部９ａを成形ドラム２の外周面２ａに対して近接離反させる方向に設定にされている。アクチュエータ１０ａのロッドを後進（収縮）させると、支持軸１０ｂを中心にして回動するアーム９の先端部９ａが、図中の二点鎖線で例示するように外周面２ａに対して離反する。アクチュエータ１０ａのロッドを前進（伸長）させると、支持軸１０ｂを中心にして回動するアーム９の先端部９ａが外周面２ａに対して近接する。

ベース部６、アーム９およびアーム作動機構１０は回転軸７とともに一体的に回転軸７を中心にして回転する。回転軸駆動モータ８の作動は制御部１１により制御される。したがって、回転軸７、ベース部６、アーム９およびアーム作動機構１０の一体的な回転および回転停止、回転数（角速度）は制御部１１により制御される。

以下、本発明の筒状部材の製造方法の手順を説明する。

成形ドラム２には平らな状態の帯状ゴム部材Ｒが一端部Ｒｆを先頭にして部材供給機１２によって搬送、供給される。この時、ドラム軸３および回転軸７は回転していない状態である。アーム９は、先端部９ａが外周面２ａから離反した待機位置（図１の二点鎖線で示す位置）で待機している。

供給された帯状ゴム部材Ｒの一端部Ｒｆは成形ドラム２の外周面２ａに配置される。一端部Ｒｆが帯状ゴム部材Ｒの成形ドラムに対する巻き付け始点となる。本発明では、後端部９ｂを中心にして回動させた待機位置でアーム９を待機させることで、アーム９と外周面２ａとの間隔を広く確保できる。したがって、供給される帯状ゴム部材Ｒとアーム９との干渉が生じ難くなっていて、帯状ゴム部材Ｒを外周面２ａに円滑に配置できる。

帯状ゴム部材Ｒが外周面２ａに配置されると直ちに、先端部９ａを外周面２ａに近接させる方向にアーム９を回動させる。これにより、図３、図４に例示するように、アーム９によって帯状ゴム部材Ｒの一端部Ｒｆを外周面２ａの所定位置に押圧し、アーム９と外周面２ａとの間で挟んで保持、固定する。

この実施形態のように成形ドラム２の外周面２ａに成形ブラダ２ｂを有する仕様の場合、帯状ゴム部材Ｒの一端部Ｒｆを外周面２ａに固定する吸着パッド等の固定手段を設けることができない。そのため、従来、巻き付ける帯状ゴム部材Ｒの一端部Ｒｆを外周面２ａの所定位置に固定することは困難であった。ところが、本発明では、アーム９によって帯状ゴム部材Ｒの一端部Ｒｆを外周面２ａの所定位置に強固に固定することが可能になっている。

アーム９によって一端部Ｒｆを保持、固定した状態で、図５に例示するようにドラム軸３を回転駆動して、ドラム軸３を中心にして成形ドラム２を回転させる。この時、制御部１１によって、回転軸７をドラム軸３と同期してドラム軸３と同じ角速度で同じ方向に回転させる制御を行う。したがって、ベース部６、アーム部９およびアーム作動機構１０は回転軸７とともに、回転軸７を中心にして、成形ドラム２の回転と同期して成形ドラム２と同じ角速度で同じ方向に回転する。

成形ドラム２が回転することにより、帯状ゴム部材Ｒが外周面２ａに巻き付けられる。成形ドラム２が一回転すると、図６に例示するように外周面２ａでは帯状ゴム部材Ｒは、その一端部Ｒｆと他端部Ｒｂとが接合して筒状に成形される。

成形ドラム２とともにアーム９も回転するので、帯状ゴム部材Ｒの一端部はアーム９によって、外周面２ａの所定位置に保持、固定された状態のままになる。成形ドラム２の回転によって一端部Ｒｆにはより外周側に向かう遠心力が作用するが、アーム９によって一端部Ｒｆはその外周面が押さえられているので、外周面２ａから剥がれることはない。即ち、一端部Ｒｆはアーム９によって、外周面２ａの所定位置に常に保持、固定されるので、他端部Ｒｂとのずれを最小限にして接合させることができる。

成形ドラム２に様々な機構や部品が装備されていて新たな機構を設けるスペースがない場合であっても保持機５は成形ドラム２とは別体なので隣接して設けることできる。そのため、外周面２ａに成形ブラダ２ｂを有している成形ドラム２であっても、保持機６を適用することで帯状ゴム部材Ｒの一端部Ｒｆを外周面２ａの所定位置に保持、固定できる。

複数台の成形ドラム２を旋回可能に設けて、それぞれの成形ドラム２を順次、筒状部材Ｃの成形工程、筒状部材Ｃを成形ドラム２から取り外す工程に移動させると、筒状部材Ｃを連続的に製造できる。このような製造ラインでは、それぞれの成形ドラム２に対して、帯状ゴム部材Ｒを装備するに多大なコストを要する。ところが、本発明によれば複数台の成形ドラム２に対して１台の保持機６を設置すればよいので、設備コストを大幅に削減することが可能になる。

このように本発明によれば、様々な仕様の異なる成形ドラム２に適用しても、帯状ゴム部材Ｒの一端部Ｒｆをアーム９によって外周面２ａの所定位置にしっかりと固定できる。

この実施形態では、一端部Ｒｆを押圧するアーム９の当接面が、一端部Ｒｆの押圧される表面形状と同じ形状に形成されている。即ち、外周面２ａに配置された一端部Ｒｆにアーム９が当接する際に、アーム９の当接面の全範囲が一端部Ｒｆの表面と均等の面圧で当接するように、アーム９の当接面が一端部Ｒｆの表面形状と同様の形状（傾斜や凹凸を有する形状）になっている。これにより、アーム９の押圧による一端部Ｒｆの局部的な変形を抑制できる。

或いは、図７に例示するように、アーム９に対して着脱可能なアタッチメント９ｃを設けることもできる。このアタッチメント９ｃは、帯状ゴム部材Ｒの一端部Ｒｆのアーム９によって押圧される表面形状と同じ形状に形成されている。様々な帯状ゴム部材Ｒの表面形状に対応するアタッチメント９ｃを用意しておき、必要なアタッチメント９ｃをその都度、アーム９に装着して使用する。

回転軸７を成形ドラム２と同期して成形ドラム２と同じ角速度で同じ方向に回転させるには、別の方法を採用することもできる。例えば、先の実施形態とは異なり、図８に例示するように回転軸駆動モータ８を有していない仕様にして、回転軸７を駆動軸ではなくフリー回転する従動軸にする。この場合、外周面２ａに配置された帯状ゴム部材Ｒの一端部Ｒｆをアーム９が押圧して保持、固定した状態で成形ドラム２を回転駆動することにより、成形ドラム２の回転力をアーム９およびベース部６を介して回転軸７に伝える。これにより、成形ドラム２の回転に伴って、ベース部６、アーム９およびアーム作動機構１０を回転軸７とともに一体的に回転軸７を中心にして回転させることができる。この仕様の場合、回転軸７の回転を停止させるブレーキを設けることよい。回転軸７の回転を止める時はブレーキを作動させ、回転させる時はブレーキを解除する。

回転軸７をこのように従動軸にすると、回転軸駆動モータ４などが不要になるメリットがある。制御部１１により回転軸７の回転駆動を制御する必要もなくなる。一方で、回転軸７を回転させるには回転抵抗が存在するため、アーム９に押圧されている帯状ゴム部材Ｒの一端部Ｒｆには、アーム９によって回転方向（ドラム周方向）の力が作用する。これに伴い、一端部Ｒｆは変形し易くなる。そのため、先の実施形態のように回転軸７を駆動してドラム軸３と同期回転させる仕様にすると、帯状ゴム部材Ｒの一端部Ｒｆの変形を抑えるには有利になる。

１ 製造装置
２ 成形ドラム
２ａ 外周面
２ｂ 成形ブラダ
３ ドラム軸
４ ドラム軸駆動モータ
５ 保持機
６ ベース部
７ 回転軸
７ａ 軸受け
８ 回転軸駆動モータ
９ アーム
９ａ 先端部
９ｂ 後端部
９ｃ アタッチメント
１０ アーム作動機構
１０ａ アクチュエータ
１０ｂ 支持軸
１１ 制御部
１２ 部材供給機
Ｃ 筒状部材
Ｒ 帯状ゴム部材
Ｒｆ 一端部
Ｒｂ 他端部

Claims (6)

1. 未加硫の帯状ゴム部材が外周面に巻き付けられる成形ドラムと、前記外周面に前記帯状ゴム部材の巻き付け始点となる一端部を押圧して保持する保持機とを備えた筒状部材の製造装置において、
   前記保持機が、前記成形ドラムのドラム軸と同軸上で前記ドラム軸とはドラム幅方向に間隔をあけて分離して配置されている回転軸と、この回転軸に固定されたベース部と、このベース部に後端部が回転可能に軸支されて回動するアームとを有し、前記アームの回動方向が前記アームの先端部を前記外周面に対して近接離反させる方向に設定にされていて、前記先端部を前記外周面に近接させた前記アームにより前記外周面に配置された前記一端部を押圧して前記外周面に保持する構成にして、前記ベース部および前記アームを一体的に前記回転軸を中心にして回転可能にしたことを特徴とする筒状部材の製造装置。
2. 前記回転軸がフリー回転する従動軸であり、前記外周面に対して前記先端部を近接させた前記アームが前記外周面に配置された前記一端部を押圧した状態で前記成形ドラムを回転駆動することにより、前記成形ドラムの回転に伴って、前記ベース部および前記アームを前記回転軸とともに一体的に回転させる構成にした請求項１に記載の筒状部材の製造装置。
3. 前記回転軸が回転駆動する駆動軸であり、前記ドラム軸と同期して同じ角速度で同じ方向に回転させる構成にした請求項１に記載の筒状部材の製造装置。
4. 前記成形ドラムが膨張する成形ブラダを前記外周面に有する仕様である請求項１〜３のいずれかに記載の筒状部材の製造装置。
5. 前記一端部を押圧する前記アームの当接面が、前記一端部の押圧される表面形状と同じ形状に形成されている、或いは、前記一端部の押圧される表面形状と同じ形状に形成された着脱自在なアタッチメントになっている請求項１〜４のいずれかに記載の筒状部材の製造装置。
6. 成形ドラムの外周面に未加硫の帯状ゴム部材の巻き付け始点となる一端部を押圧して保持した状態にして前記成形ドラムを回転させることにより、前記帯状ゴム部材を前記外周面に巻き付けて筒状に成形する筒状部材の製造方法において、
   前記成形ドラムのドラム軸と同軸上で前記ドラム軸とはドラム幅方向に間隔をあけて分離して配置されている回転軸にベース部を固定し、このベース部にアームの後端部を回転可能に軸支することにより、前記アームをその先端部が前記外周面に対して近接離反する方向に回動する設定にしておき、前記先端部を前記外周面に近接させた前記アームによって、前記外周面に配置された前記一端部を押圧して前記外周面に保持した状態にして、回転する前記成形ドラムとともに、前記ベース部および前記アームを一体的に前記回転軸を中心にして回転させることを特徴とする筒状部材の製造方法。

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