JP2019188685A - ジョイント装置およびジョイント方法 - Google Patents

Abstract

【課題】手直しや繋ぎ直しなどの作業ロスが発生することなく、硬いゴムシートであっても安全に安定したジョイント作業ができるジョイント技術を提供する。【解決手段】幅広状に形成されたゴムシート同士をジョイントするジョイント装置であって、凸状の押圧部材と、押圧部材の形状に対応した凹状に形成された受け孔とを備えており、押圧部材が、所定の頂角α１の円錐形状に形成された先端部と、所定の頂角α２の円錐台形状に形成された本体部から構成されており、頂角α１が頂角α２よりも大きな角度に形成されているジョイント装置。【選択図】図２

Description

本発明は、タイヤ用ゴムシートのジョイント装置およびジョイント方法に関する。

タイヤの製造ラインにおいては、供給された未加硫ゴムに何らかの処理、操作を行う加工機械、例えば、カレンダーやフィードミル等が種々利用されており、その際、予め混練、成形されてストックされたミルシートと呼ばれる幅７００〜１０００ｍｍ程度の幅広状に形成されたゴムシートなどを連続的に供給して使用している（例えば、特許文献１）。

このとき、ゴムシートを連続的に供給するために、先行するゴムシートの終端部と後行するゴムシートの始端部とを繋ぎ合わせてジョイントすることが従来より行われている。

図５は、従来、一般的に行われていたゴムシートのジョイント方法を説明する模式図である。図５（ａ）に示すように、先行する第１のゴムシートＳ１の終端部５２の中央部に、ゴムシートＳ１の長手方向に延びる直線状の切れ目５６を形成する一方で、後行する第２のゴムシートＳ２の始端部５４の中央部から一方の側縁部に向けて略円弧状の切れ目５８を形成して略四分円形の係止部６０を形成する。

その後、図５（ｂ）に示すように、この係止部６０を直線状の切れ目５６に通して、互いに重ね合わせてオーバーラップさせることによって、後行する第２のゴムシートＳ２の始端部５４が、先行する第１のゴムシートＳ１の終端部５２と繋ぎ合わされて、ジョイントされる。

特開２０１７−２０５８９７号公報

しかしながら、このようなジョイント方法は、係止部６０を直線状の切れ目５６に通して重ね合わせているだけであるため、係止部６０が切れ目５６から外れ易かった。係止部６０が外れるとゴムを練り込むロール工程へのゴムシートの連続投入ができなくなり、ゴム量が不足した状態でロールにより練り込まれるため、練り不良になり、手直しロスが発生する。

また、係止部６０が外れたことを検出して設備が停止した場合には、繋ぎ直しの作業ロスが発生する。

さらに、ゴムシートＳ１、Ｓ２のそれぞれに切れ目を形成する際には、ナイフを使用するため、硬いゴムシートの場合にはナイフによるカットがし難くなり、作業者が怪我（切創）をする場合があり、作業リスクが高いという問題もあった。

本発明は、手直しや繋ぎ直しなどの作業ロスが発生することなく、硬いゴムシートであっても安全に安定したジョイント作業ができるジョイント技術を提供することを課題とする。

本発明者は、上記課題の解決について鋭意検討を行い、以下に記載する発明により上記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、
幅広状に形成されたゴムシート同士をジョイントするジョイント装置であって、
凸状の押圧部材と、前記押圧部材の形状に対応した凹状に形成された受け孔とを備えており、
前記押圧部材が、所定の頂角α１の円錐形状に形成された先端部と、所定の頂角α２の円錐台形状に形成された本体部から構成されており、
頂角α１が頂角α２よりも大きな角度に形成されていることを特徴とするジョイント装置である。

請求項２に記載の発明は、
前記先端部における頂角α１が、３０〜６０°であることを特徴とする請求項１に記載のジョイント装置である。

請求項３に記載の発明は、
前記先端部の長さが、１０〜４０ｍｍであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のジョイント装置である。

請求項４に記載の発明は、
前記本体部における頂角α２が、１０〜３０°であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のジョイント装置である。

請求項５に記載の発明は、
前記本体部の長さが、１０〜５０ｍｍであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のジョイント装置である。

請求項６に記載の発明は、
前記本体部の底面部の直径が、１０〜５０ｍｍであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のジョイント装置である。

請求項７に記載の発明は、
前記先端部の頭頂部が、面取り加工されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のジョイント装置である。

請求項８に記載の発明は、
前記押圧部材および前記受け孔が、前記ゴムシートの幅方向に５〜１５個／列で、２〜４列設けられており、
隣り合った列が、千鳥状に配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のジョイント装置である。

請求項９に記載の発明は、
ミルシートをジョイントするジョイント装置であることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のジョイント装置である。

請求項１０に記載の発明は、
請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のジョイント装置を用いて、幅広状に形成されたゴムシート同士をジョイントするジョイント方法であって、
開状態にある前記押圧部材と前記受け孔との間に、先行する第１のゴムシートの終端部と後行する第２のゴムシートの始端部とを重ね合わせて挿入する重ね合わせ工程と、
前記押圧部材と前記受け孔とを閉状態にすることにより、重ね合わされたゴムシートの重ね合わせ部を押圧してジョイントするジョイント工程と、
前記押圧部材と前記受け孔とを開状態にして、ジョイントされたゴムシートの重ね合わせ部から前記押圧部材を引き抜く引き抜き工程とを備えていることを特徴とするジョイント方法である。

本発明によれば、手直しや繋ぎ直しなどの作業ロスが発生することなく、硬いゴムシートであっても安全に安定したジョイント作業ができるジョイント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ジョイント装置を模式的に示す斜視図である。 図１に示した押圧部材の側断面図である。 本発明に係るジョイント方法の一実施の形態を説明する要部側断面図である。 本発明に係るジョイント方法により形成されたジョイント部を模式的に示す平面図である。 従来のジョイント方法を説明する模式平面図である。 本発明に至る経緯において検討したジョイント方法を説明する模式図であり、（ａ）は押圧部材の側断面図であり、（ｂ）は不具合の発生を説明する側断面図である。

以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。

１．本発明に至る経緯
本発明者は、上記した従来のジョイント方法の問題点に鑑みて、ゴムシートの重ね合わせ部を機械的に押圧してジョイントすることを考え、使用する押圧部材について検討を行った。

最初に、図６（ａ）に示すような形状の押圧部材を考え、ジョイント実験を行った。

図６（ａ）に示すように、この押圧部材７０は、頂角がα１の円錐形状に形成された先端部７２と、先端部７２の底面部と同じ直径の円柱に形成された本体部７４とから構成されている。なお、この押圧部材７０は、図６（ｂ）に示すように、雄型８０に取付けられている。

ジョイントは、まず、図６（ｂ）に示すように、上記形状の押圧部材７０が設けられた雄型８０と、押圧部材７０の形状に対応した凹状に形成された受け孔７６が設けられた雌型８２とを開状態として、その隙間に先行する第１のゴムシートＳ１の終端部５２と後行する第２のゴムシートＳ２の始端部５４との重ね合わせ部を挿入した。

そして、雄型８０と雌型８２とを閉状態として、押圧部材７０を受け孔７６に嵌合させることにより、押圧部材７０と受け孔７６との間にある重ね合わせ部を押圧してジョイントした。

しかしながら、実験の結果、このような押圧部材を使用したジョイント方法は、多種多様な配合でゴムの硬さやその他の特性が異なっているゴムシートのジョイントには適用できないことが分かった。

具体的には、硬いゴムシートの場合は、押圧部材７０を押し込んだ時にゴムシートが裂け、その部分からジョイントが外れるなどの問題が発生した。そして、軟らかいゴムシートの場合は、ジョイント後に押圧部材７０を引き抜く際、第２のゴムシートＳ２が押圧部材７０に絡み付いて押圧部材７０と共に、図６（ｂ）の矢印に示す方向に移動し、凸部９０の位置でジョイントされていた重ね合わせ部が剥がれてしまった。

そこで、本発明者は、押圧部材の形状についてさらに実験と検討を行い、本体部の形状を上記した円柱から円錐台形状に変更して、全体としては略円錐形状であるが、先端部における頂角が本体部よりも大きくなるように形成した押圧部材を使用した場合、硬いゴムシートから軟らかいゴムシートまで、ゴムシートの裂けや絡みつきが発生せず、安定したジョイント作業ができることが分かり、本発明を完成するに至った。

２．本発明に係るジョイント装置
以下、本発明の実施の形態について、具体的に説明する。

図１は、本実施の形態に係るジョイント装置を模式的に示す斜視図である。また、図２は、図１に示した押圧部材１２の側断面図である。

図１に示すように、ジョイント装置１は、押圧部材１２がゴムシートの幅方向に６個／列×２列（計１２個）で千鳥状に配列された雄型１０と、各押圧部材１２に対向させて同じ１２個の受け孔２２が設けられた雌型２０とを備えている。そして、受け孔２２は、押圧時、重ね合わされたゴムシート同士が、受け孔２２の内周面で押圧部材１２によって十分に押圧されるように、押圧部材１２の形状に対応した凹状に形成されている。

そして、雄型１０はゴムシートの幅方向に４分割されており、それぞれが図示しないシリンダーに連結され、対向する各押圧部材１２と各受け孔２２とが互いに嵌合できるように構成されている。

なお、図１では押圧部材１２および受け孔２２がゴムシートの幅方向に６個／列×２列（計１２個）設けられているが、ゴムシートの幅や硬さに応じて適宜設定すればよく、通常は、ゴムシートの幅方向に５〜１５個／列×２〜４列とすることが好ましい。

そして、雄型１０と雌型２０とを開状態にした状態で、その隙間にゴムシート重ね合わせ部を挿入し、その後、雄型１０と雌型２０とを閉状態にし、押圧部材１２と受け孔２２を嵌合させる。これにより、雄型１０の押圧部材１２が、ゴムシート重ね合わせ部を受け孔２２に押し込み、ゴムシート重ね合わせ部をジョイントすることができる。ジョイントが完了した後は、雄型１０と雌型２０とを再び開状態として、押圧部材１２をジョイントされたゴムシート重ね合わせ部から抜き取り、ジョイントされたゴムシート重ね合わせ部を送り出す。

本実施の形態において、押圧部材１２は、図２に示すように、頂角α１の円錐形状に形成された先端部１４と、頂角α２の円錐台形状に形成された本体部１６から構成されており、頂角α１が頂角α２よりも大きい角度に形成されている。そして、この押圧部材１２は、ベース部１８上に設けられている。

先端部１４において、頂角α１は３０〜６０°であることが好ましく、また、底面部から頭頂部３４までの長さＡは１０〜４０ｍｍであることが好ましい。頂角α１が小さ過ぎると、鋭く尖った頭頂部３４でゴムシート重ね合わせ部を局所的に押圧することになるため、ゴムシート重ね合わせ部を十分な面積で押圧することができず、押圧部材１２を引き抜く際、ジョイント部が剥がれてくる恐れがある。また、尖った頭頂部３４によって、ゴムシートが裂ける恐れもある。一方、大きすぎると、押圧力が分散されて、十分な押圧力が確保できず、十分にジョイントできず、ジョイント部が剥がれてくる恐れがある。

また、長さＡが短すぎる場合には、押圧部材１２による受け孔２２への押し込み量が少なくなるため、圧着力が弱くなり、ゴムシート重ね合わせ部を十分にジョイントできない恐れがある。一方、長すぎると、頂角α１が小さくなって、上記した好ましい頂角α１を確保できなくなる。

そして、本体部１６の形状は円錐台形状であり、上面は先端部１４の底面部と一致している。このように、円錐形状の先端部１４の下方に、頂角α２が小さな円錐台形状の本体部１６を設けて、先端部１４から本体部１６の底面部までテーパを形成させると共に、そのテーパを途中から緩くすることにより、押圧部材１２を引き抜く際、ゴムが押圧部材に絡み付くことが抑制されて、十分なジョイントを行うことができる。

この本体部１６において、円錐台である本体部１６の頂角α２は１０〜３０°、底面部から上面部までの長さＢは１０〜５０ｍｍ、底面部の直径Ｃは１０〜５０ｍｍであることが好ましい。直径Ｃが小さ過ぎると、長さＢだけでなく、長さＡも十分に確保することができなくなるため、押し込み量が少なくなり、十分な押圧力を得ることが難しい。また、直径Ｃが小さい場合には、細い押圧部材１２となるため折れ易くなり、連続したジョイント作業には適さない。一方、大きすぎると、押圧部材１２全体がフラットな形状となるため、押圧力が分散して、十分に押圧できなくなる。

なお、先端部１４の頭頂部３４は、押圧部材１２を押し込んだ時にゴムシートが裂け、その部分からジョイントが外れるという不具合の発生を防止するという観点から、面取り加工が施されていることが好ましい。また、押圧部材１２の材質としては、連続したジョイント作業でも折れにくく、錆びにくいという観点から、Ｓ４５Ｃなどの炭素鋼材や、表面に硬質クロムメッキ加工が施された鋼材などが好ましい。

雌型２０の受け孔２２は、押圧部材１２に対向するように同じく千鳥状に設けられている。雌型２０の受け孔２２の内周面は、雄型１０の押圧部材１２がゴムシート重ね合わせ部を受け孔２２に押し込む際に、受け孔２２の内周面と押圧部材１２の外周面との間にゴムシート重ね合わせ部を挟着できるように所定の間隔が確保されて、押圧部材１２の形状に対応した形状に形成されている。

３．本発明に係るジョイント方法
次に、前記ジョイント装置１を用いて、本発明に係るジョイント方法について、図３および図４を参照して説明する。図３は、本発明に係るジョイント方法の一実施の形態を説明するための要部断面図である。図４は、本発明に係るジョイント方法によるジョイント部を示す模式図である。

（１）重ね合わせ工程
先ず、図３（ａ）に示すように、ジョイント装置１の雄型１０と雌型２０とを開状態にして、雄型１０の押圧部材１２と雌型２０の受け孔２２との間に隙間を形成させ、この隙間に、先行して供給された第１のゴムシートＳ１の終端部５２と、後行して供給される第２のゴムシートＳ２の始端部５４とを重ね合わせて挿入する。

（２）ジョイント工程
次に、図３（ｂ）に示すように、雄型１０をシリンダー（図示せず）により、雌型２０に向けて摺動させて閉状態とすることにより、ゴムシート重ね合わせ部を雌型２０の受け孔２２に押し込むように押圧部材１２を前進させ、受け孔２２に嵌合させる。

このように、ゴムシート重ね合わせ部を雌型２０の受け孔２２に押し込むまで、押圧部材１２で押圧することによって、ゴムシート重ね合わせ部を第１のゴムシートＳ１側に張り出すように変形させた凸部４０を形成させることができ、凸部４０の箇所で安定した圧着強度（接合力）を有するジョイントを行うことができる。

このとき、雄型１０の押圧部材１２および雌型２０の受け孔２２は千鳥状に設けられているため、図４に示すように、ゴムシートＳ１、Ｓ２の搬送方向において、凸部４０の箇所の前後に別の凸部４０の箇所が無く、強固にジョイントを行うことができる。

（３）引き抜き工程
次に、図３（ｃ）に示すように、雄型１０と雌型２０とを再び開状態にし、押圧部材１２をゴムシート重ね合わせ部から引き抜く。

このとき、本体部１６が円錐台状に形成されて、先端部に向けて直径が小さくなっているため、柔らかいゴムが押圧部材１２に絡み付いたとしても適切に外れて、ジョイント部からゴムシートが剥がれるようなことがない。

一方、硬いゴムシートをジョイントした場合には、先端部１４の頂角が大きくなっているため、押圧部材１２を押し込んだときにも、ゴムシートが裂けてジョイントが外れるという不具合が発生しない。

この結果、硬いゴムシートから柔らかいゴムシートまでの様々な特性を有しているどのようなゴムシートでも、安定したジョイントができる。そして、本実施の形態においては、ジョイント作業に際して、ナイフを使用しなくてよいため、安全に作業を行うことができる。具体的には、厚みが５〜２０ｍｍ、また、粘度が３０〜７０のゴムシートにおいて、十分なジョイントを行うことができる。

なお、ゴムシートはシート押出直後の温かい状態では粘着力があり、容易にジョイントすることができるが、時間の経過に伴って冷却されるに従って粘着力が低下して、ジョイントし難くなる。しかし、本実施の形態においては、押圧部材を用いて十分な押圧力でジョイントを行うため、粘着力の低下したゴムシート同士であっても容易にジョイントすることができる。

１．実施例、比較例
表１に示す種々のジョイント方法、および、種々の形状の押圧部材が設けられた雄型および対応する受け孔が設けられた雌型を用意して、ゴムシートのジョイントを行い、ジョイント部の品質を評価した（比較例１〜３、実施例１〜５）。

比較例１では、図５に示すような方法によって、ゴムシートのジョイントを行った。

比較例２、３および実施例１〜５は、図３に示すような方法によって、ゴムシートのジョイントを行った。但し、比較例２では、全体が角度を付けない円柱形状（２０ｍｍφ）の押圧部材を備えた雄型を用い、比較例３では、全体が円錐形状の押圧部材を備えた雄型を用いた。

一方、実施例１〜５では、適度な長さＡ、Ｂと直径Ｃと頂角α１、α２とを有する先端部および本体部が設けられた押圧部材を備えた雄型を用いてゴムシートのジョイントを行った。

２．ジョイント部の品質評価
実施例１〜５および比較例１〜３において、ゴムシートのジョイント作業をそれぞれ１００回試行して、ジョイント部における「ジョイント外れ率」を評価した。評価結果を表１に示す。なお、実施例２においては、押圧部材が曲がってジョイントができなくなった時点で評価を中止した。

表１に示すように、比較例１の場合には、ジョイント外れが２０％発生した。

そして、角度を付けない円柱形状の押圧部材を用いた比較例２では、ゴムシートが圧着していない部分からゴムシートが外れてしまい、ジョイント外れが２５％発生した。

先端部および本体部の頂角が同じで全体として円錐形状である押圧部材を用いた比較例３では、先端部１４の頂角α１が小さ過ぎて、先端の一点に圧力が掛かり、他の部分の圧着が弱くなったため、ゴムシート同士が剥がれてしまい、ジョイント外れが２１％発生した。

これに対して、実施例１および実施例３〜５では、ジョイント外れが３％以下に留まっており、先端部および本体部を適切な長さＡ、Ｂ、直径Ｃおよび頂角α１、α２で押圧部材を形成することにより、ジョイント外れの発生を十分低減できることが分かる。

そして、本体部１６の底部直径が不足する押圧部材を用いた実施例２では、ジョイント外れの発生は少なかった（ジョイント外れ率：４％）ものの、その細さのゆえに、試行２４回目で押圧部材が曲がってしまい、連続的なジョイントに使用するには問題があることが分かった。

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できる。

１ ジョイント装置
１０、８０ 雄型
１２、７０ 押圧部材
１４、７２ 先端部
１６、７４ 本体部
１８ ベース部
２０、８２ 雌型
２２、７６ 受け孔
３４ 頭頂部
４０、９０ 凸部
５２ 終端部
５４ 始端部
５６ 直線状の切れ目
５８ 略円弧状の切れ目
６０ 係止部
Ａ （先端部における底面部から頭頂部までの）長さ
Ｂ （本体部における底面部から上面部までの）長さ
Ｃ （底面部の）直径
Ｓ１ 第１のゴムシート
Ｓ２ 第２のゴムシート
α１ （先端部の）頂角
α２ （本体部の）頂角

Claims (10)

1. 幅広状に形成されたゴムシート同士をジョイントするジョイント装置であって、
   凸状の押圧部材と、前記押圧部材の形状に対応した凹状に形成された受け孔とを備えており、
   前記押圧部材が、所定の頂角α１の円錐形状に形成された先端部と、所定の頂角α２の円錐台形状に形成された本体部から構成されており、
   頂角α１が頂角α２よりも大きな角度に形成されていることを特徴とするジョイント装置。
2. 前記先端部における頂角α１が、３０〜６０°であることを特徴とする請求項１に記載のジョイント装置。
3. 前記先端部の長さが、１０〜４０ｍｍであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のジョイント装置。
4. 前記本体部における頂角α２が、１０〜３０°であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のジョイント装置。
5. 前記本体部の長さが、１０〜５０ｍｍであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のジョイント装置。
6. 前記本体部の底面部の直径が、１０〜５０ｍｍであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のジョイント装置。
7. 前記先端部の頭頂部が、面取り加工されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のジョイント装置。
8. 前記押圧部材および前記受け孔が、前記ゴムシートの幅方向に５〜１５個／列で、２〜４列設けられており、
   隣り合った列が、千鳥状に配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のジョイント装置。
9. ミルシートをジョイントするジョイント装置であることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のジョイント装置。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のジョイント装置を用いて、幅広状に形成されたゴムシート同士をジョイントするジョイント方法であって、
    開状態にある前記押圧部材と前記受け孔との間に、先行する第１のゴムシートの終端部と後行する第２のゴムシートの始端部とを重ね合わせて挿入する重ね合わせ工程と、
    前記押圧部材と前記受け孔とを閉状態にすることにより、重ね合わされたゴムシートの重ね合わせ部を押圧してジョイントするジョイント工程と、
    前記押圧部材と前記受け孔とを開状態にして、ジョイントされたゴムシートの重ね合わせ部から前記押圧部材を引き抜く引き抜き工程とを備えていることを特徴とするジョイント方法。

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