JP2019107844A - タイヤ構成部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】作業者の技能や経験に頼ることなくリボン巻き工法にて所望形状のタイヤ構成部材を成形する。【解決手段】成形ドラムに前記リボンゴムを巻き付ける巻き付け回数と、前記成形ドラムの１回転毎に前記リボンゴムを前記成形ドラムの軸方向へ移動させる送りピッチとを含むテスト条件を設定し（ステップＳ１１）、前記テスト条件でテストサンプルを作製する（ステップＳ１２）。作製したテストサンプルについて、幅、断面積、及び幅方向における厚み分布を測定し（ステップＳ１３）、これらの結果に基づいてテスト条件を修正して修正条件を取得する（ステップＳ１４〜Ｓ１９）。【選択図】 図２

Description

本発明は、タイヤ構成部材の製造方法に関する。

空気入りタイヤは、一般に、トレッドゴム、サイドウォールゴム、カーカスプライ、ビード、ビードフィラー、ベルトプライ等の、複数のタイヤ構成部材を成形ドラム上で貼り合わせてグリーンタイヤを成形した後、グリーンタイヤをモールド内にセットして加硫成型することにより製造される。かかるグリーンタイヤを成形する方法として、帯状のリボンゴムを成形ドラムの軸方向に移動させながら成形ドラムの外周面に巻き付けることにより、トレッドゴム等を形成するリボン巻き工法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

下記特許文献１には、リボンゴムの巻き回しによってできる、リボンゴムの成形ドラム周方向に沿った平均周状厚みを計算して求め、この平均周状厚みを合計加算して得られる合計加算厚みの分布形状が、タイヤ構成部材の断面形状に略等しくなるように、成形ドラムの１回転毎にリボンゴムを成形ドラムの軸方向へ移動させる移動距離（いわゆる、送りピッチ）や成形ドラムのリボンゴムを巻き付ける回数などの巻き付け条件を算出することが提案されている。

特開２００２−２５４５３１号公報

しかしながら、特許文献１のように算出された成形条件でタイヤ構成部材を成形しても、所望形状のタイヤ構成部材が得られないことがある。特に、押出機からリボンゴムを押し出しながら成形ドラムに巻き付ける場合、リボンゴムが変形しやすいため、算出された成形条件から所望形状のタイヤ構成部材が得られないことが普通であり、最終的な成形条件を決定するには、熟練した作業者による技能や経験を要している。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、作業者の技能や経験に頼ることなくリボン巻き工法にて所望形状のタイヤ構成部材を成形することができるタイヤ構成部材の製造方法を提供することにある。

本発明のタイヤ構成部材の製造方法は、帯状のリボンゴムを成形ドラムの軸方向に移動させながら前記成形ドラムの外周面に巻き付けてタイヤ構成部材を製造する方法において、前記成形ドラムに前記リボンゴムを巻き付ける巻き付け回数と、前記成形ドラムの１回転毎に前記リボンゴムを前記成形ドラムの軸方向へ移動させる送りピッチとを含むテスト条件を設定する第１ステップと、前記第１ステップで設定した前記テスト条件で前記タイヤ構成部材を作製する第２ステップと、前記第２ステップで作製した前記タイヤ構成部材を測定する第３ステップと、前記第３ステップの測定結果に基づいて前記テスト条件を修正して修正条件を取得する第４ステップと、前記第４ステップで得た前記修正条件で前記タイヤ構成部材を作製する第５ステップとを備える方法である。

本発明の好ましい態様において、前記第３ステップにおいて前記第２ステップで作製した前記タイヤ構成部材の幅、断面積、及び幅方向における厚み分布を測定し、前記第４ステップにおいて前記第３ステップで測定した前記タイヤ構成部材の幅、断面積、及び幅方向における厚み分布に基づいて前記テスト条件を修正して前記修正条件を取得してもよい。

本発明の好ましい態様において、前記第２ステップは、前記リボンゴムを前記成形ドラムの軸方向に移動させながら前記成形ドラムの外周面に巻き付けて形成した層を複数積層して前記タイヤ構成部材を作製する工程を含み、前記第３ステップで測定した前記タイヤ構成部材の幅が所定条件を満たさない場合、前記第４ステップにおいて最も内側に配置される層の前記送りピッチ及び前記巻き付け回数の少なくとも一方を調整して前記修正条件を取得してもよい。

本発明の好ましい態様において、前記第２ステップは、前記リボンゴムを前記成形ドラムの軸方向に移動させながら前記成形ドラムの外周面に巻き付けて形成した層を複数積層して前記タイヤ構成部材を作製する工程を含み、前記第３ステップで測定した前記タイヤ構成部材の断面積が所定条件を満たさない場合、前記第４ステップにおいて最も外側に配置される層の前記巻き付け回数を調整して前記修正条件を取得してもよい。

本発明の好ましい態様において、前記第２ステップは、前記リボンゴムを前記成形ドラムの軸方向に移動させながら前記成形ドラムの外周面に巻き付けて形成した層を複数積層して前記タイヤ構成部材を作製する工程を含み、前記第３ステップで測定した前記タイヤ構成部材の幅方向における厚み分布が所定条件を満たさない場合、前記第４ステップにおいて最も外側に配置される層の前記送りピッチを調整して前記修正条件を取得してもよい。

本発明の好ましい態様において、前記第３ステップは、前記第２ステップで作製した前記タイヤ構成部材の幅、断面積、及び幅方向における厚み分布を、前記成形ドラム上において非接触状態で測定してもよい。

本発明によれば、作業者の技能や経験に頼ることなくリボン巻き工法にて所望形状のタイヤ構成部材を成形することができる。

一実施形態に係るタイヤ構成部材の製造装置の構成を示す図 図１のタイヤ構成部材の製造装置の処理を示すフロー図。 タイヤ構成部材の断面図。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

図１は本実施形態に係るタイヤ構成部材の製造装置１０である。

製造装置１０は、リボンゴム供給部１２と、成形ドラム１４、形状センサ１６、及び制御装置２０を備え、いわゆるリボン巻き工法によって成形ドラム１４上にタイヤ構成部材５０を製造する。なお、本実施形態では、タイヤ構成部材５０として空気入りタイヤのトレッド部に設けられ接地面を構成するトレッドゴムを成形する場合について説明するが、サイドウォールゴム等、トレッドゴム以外のタイヤ構成部材の製造にも本発明を適用することができる。

タイヤ構成部材５０は、図３に示すように、第１内側層５２Ａ及び第２内側層５２Ｂからなる内側層５２と、内側層５２の外側に積層された第１外側層５４Ａ及び第２外側層５４からなる外側層５４とを備える。

リボンゴム供給部１２は、リボンゴム４０を所定の断面形状に押出可能な押出機を備え、押出機からリボンゴムを押し出し成形しながら成形ドラムに供給する。リボンゴム４０の断面形状は、特に限定されず、例えば、台形状、三日月形状、三角形状など、扁平な断面形状を有する種々の形状を採用することかできる。またリボンゴム４０の寸法は、特に限定されず、例えば、幅が１５〜４０ｍｍで、厚み（最大厚み部での厚み）が０．５〜３．０ｍｍでもよい。

成形ドラム１４は、回転軸を中心とした回転と、軸方向（回転軸に平行な方向）への移動とが可能に構成されている。なお、成形ドラム１４とリボンゴム供給部１２とが軸方向において相対的に移動可能であれば、成形ドラム１４の代わりにリボンゴム供給部１２を移動可能に構成してもよい。

形状センサ１６は、成形ドラム１４上に形成したタイヤ構成部材５０の外形状、つまり、タイヤ構成部材の幅、断面積、及び幅方向における厚み分布を、成形ドラム１４上において非接触状態で測定するセンサである。なお、タイヤ構成部材５０の幅及び幅方向とは、成形ドラム１４の軸方向に一致する方向であって、他の部材とともにタイヤを構成したときにタイヤ幅方向に相当する方向である。

形状センサ１６としては、タイヤ構成部材５０を成形ドラム１４上において非接触状態で測定するセンサであり、例えば、成形ドラム１４上に形成したタイヤ構成部材５０にレーザー光を照射して反射面までの距離を測定するレーザー変位センサを用いることができる。なお、タイヤ構成部材５０の幅、断面積、及び幅方向における厚み分布は、タイヤ構成部材５０の周方向に所定間隔をあけて複数箇所において測定し、各測定点での測定結果の合計値あるいは平均値をタイヤ構成部材の測定値とすることができる。

制御装置２０は、演算処理部２１、メモリ３４、及びディスプレイ３５を備えたコンピューターや制御マイコン装置によって構成され、リボンゴム供給部１２、成形ドラム１４、及び形状センサ１６に接続されている。制御装置２０は、リボンゴム供給部１２及び成形ドラム１４の動作を制御することで、成形ドラム１４を回転させながらリボンゴム供給部１２から成形ドラム１４に未加硫の帯状のリボンゴム４０を供給して、リボンゴム４０を成形ドラム１４上に巻き付けてタイヤ構成部材５０を成形する。

また、演算処理部２１は、設定入力部２２、条件設定部２４、駆動制御部２６、データ取得部２８、判定部３０、及び修正部３２を備える。

設定入力部２２は、リボンゴム供給部１２から成形ドラム１４へ供給するリボンゴム４０の断面形状、タイヤ構成部材５０の断面の目標形状、リボンゴム４０の巻始め位置及び巻き終わり位置、成形ドラム１４の移動パターン等、後述する巻き付け回数Ｒと送りピッチPの算出に用いられる各種パラメータが入力される。入力された各種パラメータは一旦メモリ３４に格納される。

条件設定部２４は、設定入力部２２で入力された各種パラメータに基づいて、成形ドラム１４にリボンゴム４０を巻き付ける巻き付け回数Ｒと、成形ドラムの１回転毎にリボンゴム４０を成形ドラム１４の軸方向へ移動させる移動距離（送りピッチ）Ｐとを算出し、算出した巻き付け回数Ｒ及び送りピッチＰをテスト条件とする。つまり、巻き付け回数ＲがＮ回（Ｎ：整数、図３ではＮ＝４１）の場合、リボンゴム４０の巻き回し開始端から３６０度ずつ巻き回す周回毎（ｎ＝１，２，・・・Ｎ−１）に、リボンゴム４０の軸方向への移動量であるｎ巻目の送りピッチＰn （ｎ＝１，２，・・・Ｎ−１）が設定されている。なお、送りピッチＰは、リボンゴム４０の幅よりも小さく設定され、幅方向に隣接するリボンゴム４０の間で少なくとも一部が重なり合うように巻き付けられている。

条件設定部２４で得た巻き付け回数Ｒ及び各周回毎の送りピッチＰは、リボンゴム４０の巻始め位置及び巻き終わり位置や成形ドラム１４の移動パターンとともに、駆動制御部２６へ入力される。また、条件設定部２４で得た巻き付け回数Ｒ及び各周回毎の送りピッチＰは、メモリ３４に格納される。

駆動制御部２６は、条件設定部２４や修正部３２から入力されたデータに基づいてリボンゴム供給部１２及び成形ドラム１４の動作を制御して成形ドラム１４上にタイヤ構成部材５０のテストサンプルを作製する。

図３に例示する場合、成形ドラム１４の幅方向中央部に位置する巻始め端４０Ａからタイヤ幅方向一方側Ｗ１に向かって８周目までリボンゴム４０を巻き付けて第１内側層５２Ａを形成し、当該一方側の端部Ｅ１で折り返して９周目からリボンゴム４０をタイヤ幅方向他方側Ｗ２に向かってタイヤ幅方向中央部（２１周目）まで巻き付けて第１外側層５４Ａを形成し、そのままタイヤ幅方向他方側Ｗ２に向かって２８周目までリボンゴム４０巻き付けて第２内側層５２Ｂを形成し、当該他方側の端部Ｅ２で折り返して２９周目からリボンゴム４０をタイヤ幅方向一方側Ｗ１に向かってタイヤ幅方向中央部（４１周目）まで巻き付けて第２外側層５４Ｂを形成する。つまり、図３の場合、１〜８周目までのリボンゴム４０によって第１内側層５２Ａを形成し、９〜２１周目までのリボンゴム４０によって第１外側層５４Ａを形成し、２２〜２８周目までのリボンゴム４０によって第２内側層５２Ｂを形成し、２９〜４１周目までのリボンゴム４０によって第２外側層５４Ｂを形成する。

データ取得部２８は、形状センサ１６から変位信号（センサから反射面までの距離を表す信号）を受け、成形ドラム１４上に形成されたテストサンプルの形状に関するデータ、具体的には、テストサンプルの幅、断面積、及び幅方向における厚み分布（輪郭形状）に関するデータを取得する。取得したデータは一旦メモリ３４に格納される。

判定部３０は、メモリ３４に格納されたテストサンプルの幅、断面積、及び幅方向における厚み分布に関するデータを読み込み、テスト条件で作製したテストサンプルが目標形状になっているか否か、例えば、テスト条件で作製したテストサンプルと目標形状との間で幅、断面積、及び幅方向における厚み分布を比較し、これらのズレ量が所定範囲内であるか否かを判定する。

判定部３０は、テストサンプルが目標形状になっていれば、その旨を修正部３２に入力する。一方、テスト条件で作製したテストサンプルが目標形状になっていない場合、判定部３０は、テストサンプルの幅、断面積、及び幅方向における厚み分布の各評価項目のうち、目標形状とのズレ量が所定範囲から外れている評価項目を修正部３２に入力する。

修正部３２は、判定部３０からの入力に基づいて次に作製するタイヤ構成部材５０の成形条件を決定し、これを駆動制御部２６へ入力する。次に作製するタイヤ構成部材５０の成形条件の決定方法は、後述する。

次に、図２を参照して本実施形態の処理の流れについて説明する。

まず、リボンゴム供給部１２から成形ドラム１４へ供給するリボンゴム４０の断面形状、タイヤ構成部材５０の断面の目標形状等の巻き付け回数Ｒと送りピッチPの算出に用いられる各種パラメータが、設定入力部２２において入力される（ステップＳ１０）
次いで、設定入力部２２に入力された各種パラメータに基づいて、条件設定部２４が、目標形状に応じた巻き付け回数Ｒと送りピッチPを算出し、テスト条件を取得する（ステップＳ１１）。

次いで、駆動制御部２６が、条件設定部２４が算出したテスト条件に基づいてリボンゴム供給部１２及び成形ドラム１４の動作を制御して成形ドラム１４上にタイヤ構成部材５０のテストサンプルを作製する（ステップＳ１２）。

次いで、形状センサ１６が成形ドラム１４上に作製したタイヤ構成部材５０のテストサンプルの幅、断面積、及び幅方向における厚み分布を測定し、その測定結果をデータ取得部２８が取得する（ステップＳ１３）。

次いで、判定部３０は、テスト条件で作製したテストサンプルと目標形状との間で幅、断面積、及び幅方向における厚み分布を比較し、これらのズレ量が所定範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１４〜Ｓ１６）。

具体的には、テストサンプルと目標形状との間で幅のズレ量が所定範囲を越える場合（ステップＳ１４のＮｏ）、修正部３２は、最も内側に配置される層、つまり、内側層５２を形成するリボンゴム４０の巻き付け回数（図３の場合、１〜８周目及び２２〜２８周目の合計１５回）Ｒ及び送りピッチＰ（図３の場合、Ｐ１〜Ｐ７及びＰ２１〜Ｐ２７）の少なくとも一方を調整して修正条件を決定する（ステップＳ１７）。この場合の修正条件の決定方法としては、例えば、テストサンプルの幅が目標形状の幅より短い場合は、不足する長さ（幅）を内側層５２を構成するリボンゴム４０の巻き数で按分した距離だけ内側層５２を構成する全てのリボンゴム４０の送りピッチＰを長くしたり、あるいは、巻き付け回数Ｒを増やして不足する長さを補う。また、テストサンプルの幅が目標形状の幅より長い場合は、超過する長さ（幅）を内側層５２を構成する全てのリボンゴム４０の巻き数で按分した距離だけ内側層５２を構成する全てのリボンゴム４０の送りピッチＰを短くしたり、あるいは、巻き付け回数Ｒを減らして超過する長さを短縮する。

テストサンプルと目標形状との間で幅のズレ量が所定範囲内にあるが、断面積のズレ量が所定範囲を超える場合（ステップＳ１５のＮｏ）、修正部３２は、最も外側に配置される層、つまり、外側層５４の巻き付け回数（図３の場合、９〜２１周目及び２９〜４１周目の合計２６回）Ｒを調整して修正条件を決定する（ステップＳ１８）。この場合の修正条件の決定方法としては、テストサンプルの断面積の測定値とテストサンプルを作製した時の巻き付け回数Ｒからリボンゴム４０の断面積を算出し、算出した断面積に基づいて不足あるは超過する面積に相当する回数だけ巻き付け回数Ｒを調整する。

また、テストサンプルと目標形状との間で幅及び断面積のズレ量が所定範囲内にあるが、幅方向における厚み分布が所定範囲を超える場合（ステップＳ１６のＮｏ）、修正部３２は、最も外側に配置される層、つまり、外側層５４の送りピッチＰ（図３の場合、Ｐ８〜Ｐ２０及びＰ２８〜Ｐ４０）を調整して修正条件を決定する（ステップＳ１９）。この場合の修正条件の決定方法としては、厚みが不足する位置にあるリボンゴム４０の送りピッチＰを小さくし、厚みが超過する位置にあるリボンゴム４０の送りピッチＰを大きくする。送りピッチＰの変化量は、テストサンプルと目標形状との厚みの偏差に応じて変化させることができる。

そして、ステップＳ１７〜Ｓ１９において修正部３２が修正条件を決定すると、再びステップＳ１２に戻り、駆動制御部２６が、修正部３２が算出した修正条件に基づいてリボンゴム供給部１２及び成形ドラム１４の動作を制御して成形ドラム１４上にタイヤ構成部材５０の第２テストサンプルを作製する。

以後、テストサンプルと目標形状との間で幅、断面積、及び幅方向における厚み分布の全ての評価項目のズレ量が所定範囲内になるまで、テストサンプルの作製（ステップＳ１２）、測定（ステップＳ１３）、評価（ステップＳ１４〜Ｓ１６）及び修正条件の決定（Ｓ１７〜Ｓ１９）を繰り返す。そして、全ての評価項目のズレ量が所定範囲内であれば（ステップＳ１６のＹｅｓ）、作製したテストサンプルが目標形状になっているとして、修正部３２は、初期条件あるいは修正条件を修正することなく成形条件に設定し、この条件でタイヤ構成部材５０を製造する。

本実施形態によれば、熟練した作業者による技能や経験を要することなく、リボンゴムを成形ドラムの軸方向に移動させながら成形ドラムの外周面に巻き付けてタイヤ構成部材５０を得ることができる。

また、本実施形態では、成形ドラム１４上に形成したタイヤ構成部材５０のテストサンプルの幅、断面積、及び幅方向における厚み分布を非接触状態で測定するため、測定中にテストサンプルが変形することがなく正確な測定が可能となる。

上記の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

例えば、本実施形態では、成形ドラム１４の外周面にリボンゴム４０を直接巻き付けてタイヤ構成部材５０のテストサンプルを作製する場合について説明するが、例えば、成形ドラム１４の外周面に既に設けられた別のタイヤ構成部材の上にタイヤ構成部材５０のテストサンプルを設けてもよい。その場合、タイヤ構成部材５０のテストサンプルの作製前に成形ドラム１４の外周面の形状を測定しておき、テストサンプルの作製後の測定結果と作製前の測定結果との差分を、テストサンプルの測定値としてもよい。

また、本実施形態では、設定入力部２２で入力された各種パラメータに基づいて、条件設定部２４が算出した巻き付け回数Ｒ及び送りピッチＰをテスト条件に設定したが、使用者が直接入力した条件をテスト条件としたり、あるいは、以前使用した条件をテスト条件としてもよい。

１０…製造装置、１２…リボンゴム供給部、１４…成形ドラム、１６…形状センサ、２０…制御装置、２１…演算処理部、２２…設定入力部、２４…初期条件設定部、２６…駆動制御部、２８…データ取得部、３０…判定部、３２…修正部、３４…メモリ、３５…ディスプレイ、４０…リボンゴム、５０…タイヤ構成部材、５２…内側層、５２Ａ…第１内側層、５２Ｂ…第２内側層、５４…外側層、５４Ａ…第１外側層、５４Ｂ…第２外側層

Claims (6)

1. 帯状のリボンゴムを成形ドラムの軸方向に移動させながら前記成形ドラムの外周面に巻き付けてタイヤ構成部材を製造する方法において、
   前記成形ドラムに前記リボンゴムを巻き付ける巻き付け回数と、前記成形ドラムの１回転毎に前記リボンゴムを前記成形ドラムの軸方向へ移動させる送りピッチとを含むテスト条件を設定する第１ステップと、
   前記第１ステップで設定した前記テスト条件で前記タイヤ構成部材を作製する第２ステップと、
   前記第２ステップで作製した前記タイヤ構成部材を測定する第３ステップと、
   前記第３ステップの測定結果に基づいて前記テスト条件を修正して修正条件を取得する第４ステップと、
   前記第４ステップで得た前記修正条件で前記タイヤ構成部材を作製する第５ステップを備えるタイヤ構成部材の製造方法。
2. 前記第３ステップにおいて前記第２ステップで作製した前記タイヤ構成部材の幅、断面積、及び幅方向における厚み分布を測定し、
   前記第４ステップにおいて前記第３ステップで測定した前記タイヤ構成部材の幅、断面積、及び幅方向における厚み分布に基づいて前記テスト条件を修正して前記修正条件を取得する請求項１に記載のタイヤ構成部材の製造方法。
3. 前記第２ステップは、前記リボンゴムを前記成形ドラムの軸方向に移動させながら前記成形ドラムの外周面に巻き付けて形成した層を複数積層して前記タイヤ構成部材を作製する工程を含み、
   前記第３ステップで測定した前記タイヤ構成部材の幅が所定条件を満たさない場合、前記第４ステップにおいて最も内側に配置される層の前記送りピッチ及び前記巻き付け回数の少なくとも一方を調整して前記修正条件を取得する請求項２に記載のタイヤ構成部材の製造方法。
4. 前記第２ステップは、前記リボンゴムを前記成形ドラムの軸方向に移動させながら前記成形ドラムの外周面に巻き付けて形成した層を複数積層して前記タイヤ構成部材を作製する工程を含み、
   前記第３ステップで測定した前記タイヤ構成部材の断面積が所定条件を満たさない場合、前記第４ステップにおいて最も外側に配置される層の前記巻き付け回数を調整して前記修正条件を取得する請求項２又は３に記載のタイヤ構成部材の製造方法。
5. 前記第２ステップは、前記リボンゴムを前記成形ドラムの軸方向に移動させながら前記成形ドラムの外周面に巻き付けて形成した層を複数積層して前記タイヤ構成部材を作製する工程を含み、
   前記第３ステップで測定した前記タイヤ構成部材の幅方向における厚み分布が所定条件を満たさない場合、前記第４ステップにおいて最も外側に配置される層の前記送りピッチを調整して前記修正条件を取得する請求項２〜４のいずれか1項に記載のタイヤ構成部材の製造方法。
6. 前記第３ステップは、前記第２ステップで作製した前記タイヤ構成部材の幅、断面積、及び幅方向における厚み分布を、前記成形ドラム上において非接触状態で測定する請求項１〜５のいずれか１項に記載のタイヤ構成部材の製造方法。

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