JP2019209635A - 空気入りタイヤ製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シートの内部に埋もれた異物を検出しうるタイヤの製造方法の提供。【解決手段】本発明に係るタイヤの製造方法は、未加硫ゴムからなるシート２２を押し出す工程及び超音波で上記シート２２の異物の検査をする工程を含む。好ましくは、上記超音波で上記シート２２の異物の検査をする工程では、上記シート２２を液体槽２４で冷却しつつこの異物の検査が行われる。好ましくは、この製造方法が上記超音波で上記シート２２の異物の検査をする工程の後にシート２２を切断する工程をさらに含み、このシート２２を切断する工程では、上記シート２２の異物が存在する部分が除かれつつこのシート２２が所望の長さに切り分けられる。【選択図】図１

Description

本発明は、空気入りタイヤの製造方法に関する。

タイヤの成形工程では、タイヤを構成する部材が、成形用のドラム又は剛体コアの上に積層される。トレッド等のゴムからなる部材の積層では、適切な大きさに成形された未加硫ゴムからなるシート（ここでは成形シートと称される）が準備される。成形シートが例えばドラムの上に巻かれることで、これらの部材が積層される。

成形シートの準備においては、混練された未加硫ゴムが、押出機に入れられる。押出器は、未加硫ゴムをシート状にして押し出す。このシートを、適切な大きさに切断することで、成形シートが得られる。

未加硫ゴムを混練する際に、未加硫ゴムの中に、金属、プラスチック、木くず等の異物やエアー（これらを併せて、単に異物と称する）が混入することがある。製造不良率の低減やタイヤの品質向上のために、成形シートの準備において、これらの異物を検出及び除去することが重要となる。異物除去機能を備えるゴムシート搬送装置についての検討が、特開２０１８−２０５２８公報で報告されている。この装置は、ゴムシートの表面に付着した異物を除去するブラシ部を有している。

特開２０１８−２０５２８公報

異物は、シートの内部に埋もれることがある。この埋もれた異物を除去するためには、これを精度良く検出することが必要となる。シートに埋もれた金属の検出に、金属探知器を使用する方法がある。しかし、プラスチックや木くず等の非金属やエアーも併せて検出可能な異物の検出方法を含む、タイヤの製造方法が望まれている。

本発明の目的は、シートの内部に埋もれた異物を検出しうるタイヤの製造方法の提供にある。

本発明に係るタイヤの製造方法は、未加硫ゴムからなるシートを押し出す工程及び超音波で上記シートの異物の検査をする工程を含む。

好ましくは、上記超音波で上記シートの異物の検査をする工程では、上記シートを液体槽で冷却しつつこの異物の検査が行われる。

好ましくは、この製造方法が上記超音波で上記シートの異物の検査をする工程の後にシートを切断する工程をさらに含み、このシートを切断する工程では、上記シートの異物が存在する部分が除かれつつこのシートが所望の長さに切り分けられる。

この製造方法が、上記未加硫ゴムからなるシートを押し出す工程と上記超音波で上記シートの異物の検査をする工程との間にシートを切断する工程をさらに含み、上記超音波で上記シートの異物の検査をする工程では、上記切断後のシートが保管されている状態において、超音波でこのシートの異物が検査されてもよい。

本発明に係るタイヤの製造装置は、未加硫ゴムからなるシートを押し出す押出機と、このシートの異物を検出する超音波検査器とを備える。

好ましくは、この装置が上記シートを冷却する液体槽をさらに備えており、上記超音波検査器は、この液体槽内で上記シートの異物を検出する。

好ましくは、この装置は、上記超音波検査器の検出結果から上記シートを切断する位置を決める制御器と、この制御器からの制御で上記シートを切断する切断器とをさらに備える。

好ましくは、上記超音波検査器が超音波を発生する円盤状の振動子を備えており、上記振動子の径は３．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下であり、上記超音波の周波数は１．５ＭＨｚ以上５．０ＭＨｚ以下である。

本発明に係るタイヤの製造方法では、未加硫ゴムのシートは、超音波で異物の検査がされる。この方法では、超音波を利用することで、金属だけでなく、プラスチックや木くず等の非金属、及びエアーの検出ができる。この方法では、超音波を利用することで、これらの異物がシートの内部に埋もれていても、その検出が可能である。これは、シートの内部に埋もれたこれらの異物の除去を可能とする。これは、製造不良率の低減及びタイヤの品質向上に寄与する。

図１は、本発明の一実施形態に係る製造方法で使用される装置が示された模式図である。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１には、本発明の一実施形態に係るタイヤの製造方法で使用される装置２が示されている。この装置２は、押出機４、冷却器６、超音波検査器８、制御器１０及び切断器１２を備えている。

押出機４は、シリンダー１４と、スクリュー１６と、一対のカレンダーロール１８とを備える。シリンダー１４は円筒状である。シリンダー１４の後端付近（図１では右側端近辺）には、シートの材料となるゴム組成物をシリンダー１４内に投入するための、投入口２０が設けられている。スクリュー１６は、シリンダー１４内に位置する。スクリュー１６は、シリンダー１４に回転可能に取り付けられている。スクリュー１６の回転により、シリンダー１４内のゴム組成物は、シリンダー１４の先端から押し出される。一対のカレンダーロール１８は、シリンダー１４の下流側に位置する。カレンダーロール１８が回転することで、シリンダー１４から押し出されたゴム組成物は、これらのカレンダーロール１８の間を通される。これによりゴム組成物は、圧延されシート状となる。押出機４からゴム組成物のシート２２が押し出される。

冷却器６は、押出機４の下流側に位置する。図１に示されるように、この実施形態では、冷却器６は、液体槽２４、抑えロール２６、前ロール２８及び後ろロール３０を備えている。液体槽２４には、シート２２を冷却するための液体（冷却液３２）が溜められている。典型的な冷却液３２は水である。この実施形態では、液体槽２４には水が溜められている。図で示されているように、シート２２はこの冷却液３２の中を通される。これにより、シート２２が冷却される。抑えロール２６は、冷却液３２中にてシート２２の姿勢を保つ。前ロール２８は、回転することで、シート２２を液体槽２４に送る。後ろロール３０は、回転することで、シート２２を液体槽２４から引き出す。後ろロール３０は、シート２２を次の工程に送り出す。

超音波検査器８は、液体槽２４の中に位置している。超音波検査器８は、冷却液３２中に位置している。超音波検査器８は、超音波発生部３４と、センサー部３６とを備える。図示されないが、超音波発生部３４は円盤状の振動子を備えている。この振動子が振動することで、超音波が発生される。図１に示されるように、超音波発生部３４は、シート２２の下側に位置している。センサー部３６は、シート２２の上側に位置している。センサー部３６は、超音波を検知する。超音波発生部３４から出した超音波は、シート２２を透過しセンサー部３６で検知される。この検査器８は、透過型である。シート２２を透過した超音波を観測することで、シート２２に含まれる金属、プラスチック、木くず等の異物やエアー（以後、これらを併せて単に異物と称する）が検知される。これらの異物は、シート２２に埋もれていても検知される。この検査は、超音波探傷検査である。超音波検査器８が、超音波発生部とセンサー部とが一体となった超音波探触子であってもよい。この場合、超音波発生部が発生した超音波は、シート２２で反射され、センサー部で検知される。図１では、一つの超音波検査器８が示されている。シート２２の幅に応じて、複数の超音波検査器８が並べられて検査される。

切断器１２は、冷却器６の下流に位置する。切断器１２は、スカイバー３８と切断台４０とを備える。切断台４０は、ベルトを備える。ベルトが回転することで、シート２２が移動される。スカイバー３８は、切断台４０上でシート２２を切断する。スカイバー３８は、連続的に送られてきたシート２２を、所定の長さに切り分ける。

制御器１０は、超音波検査器８及び切断器１２と接続されている。制御器１０は、超音波検査器８からの検出結果を解析する。制御器１０は、シート２２に含まれる除去すべき異物を判断し、その位置を特定する。制御器１０は、シート２２の切断すべき位置を決める。制御器１０は、切断器１２を制御する。制御器１０は、シート２２の切断すべき位置と、シート２２の移動速度から、切断器１２の動作するタイミングを制御する。

本発明の一実施形態にかかるタイヤの製造方法は、所望のサイズに成形されたシート（成形シート４２と称される）が準備される工程、ローカバーが得られる工程（成形工程）、及びローカバーが加圧及び加熱される工程（加硫工程）を含む。成形シート４２が準備される工程では、図１の装置２が使用される。成形シート４２が準備される工程は、未加硫ゴムからなるシート２２を押し出す工程、シート２２を液体槽２４で冷却しつつ超音波で異物の検査をする工程及びシート２２を切断する工程を含む。

未加硫ゴムからなるシート２２を押し出す工程では、押出機４が使用される。シート２２の材料となる未加硫ゴムが、シリンダー１４の投入口２０から投入される。未加硫ゴムは、高温である。スクリュー１６が回転して、シリンダー１４の先端から未加硫ゴムが押し出される。一対のカレンダーロール１８が回転して、この未加硫ゴムが、これらの間を通される。未加硫ゴムがシート状となって、カレンダーロール１８から押し出される。帯状のシート２２が、押出機４から連続して押し出される。押し出されたシート２２は、熱を帯びている。

シート２２を液体槽２４で冷却しつつ超音波で異物の検査をする工程では、冷却器６及び超音波検査器８が使用される。前ロール２８及び後ろロール３０が、同じ速度で回転する。これにより、シート２２が液体槽２４の冷却液３２中を連続して通される。これにより、シート２２が冷却される。併せて、冷却液３２中の超音波検査器８の超音波発生部３４が駆動される。シート２２を透過した超音波がセンサー部３６で検知される。これにより、シート２２中の異物が検出される。この結果が制御器１０に送られる。冷却されたシート２２は、切断器１２に送られる。

シート２２を切断する工程では、送られてきたシート２２が切断台４０に載せられる。切断台４０のベルトが回転して、シート２２が切断台４０上を移動する。制御器１０により、スカイバー３８の駆動するタイミングが制御される。スカイバー３８が駆動されて、シート２２が切断される。異物が存在する部分が除去されつつ、シート２２が所望の長さに切り分けられる。これにより、成形シート４２が得られる。これにより、成形シート４２が準備される工程が終了する。

成形シート４２が準備される工程では、種々のタイヤの構成部材用の成形シート４２が準備される。例えば、インナーライナー用のゴム組成物を使用して、インナーライナー形成用のサイズに成形することで、インナーライナー用の成形シート４２が得られる。トレッド用のゴム組成物を使用して、トレッド形成用のサイズに成形することで、トレッド用の成形シート４２が得られる。

上記の実施形態では、シート２２を切断する工程において、異物が存在する部分が除去されつつシート２２が所望の長さに切り分けられた。シート２２を切断する工程では、切断器１２がシート２２を全て所定の長さのシート片に切り分け、その後に、シート片を選別する工程を設けてもよい。この工程では、超音波検査器８の検査結果に基づき、制御器１０が異物を含まないシート片を選別する。異物を含まないシート片のみが、成形シート４２として次の工程に送られる。

成形工程では、図示されないドラムを備える成形装置が使用される。成形シート４２がドラム上に巻かれることで、タイヤを構成する部材がドラム上に積層される。例えば、トレッド用の成形シート４２を巻くことでトレッドが積層される。ドラム上では、カーカスやベルト等の他の部材も積層される。ドラム上でこれらの部材が組み合わされ、ローカバーが得られる。ドラムの代わりに、剛体コアが使用されてもよい。この場合、成形シート４２は、剛体コアの周りに巻かれる。

加硫工程では、ローカバーがモールドに入れられる。ローカバーはモールド内で加圧および加熱される。加圧と加熱とにより、ローカバーのゴム組成物がキャビティ内を流動する。加熱によりゴムが架橋反応を起こし、タイヤが得られる。

以下、本発明の作用効果が説明される。

本発明に係るタイヤの製造方法では、未加硫ゴムのシート２２は、超音波で異物の検査がされる。この方法では、超音波を利用することで、金属だけでなく、プラスチックや木くず等の非金属、及びエアーの検出ができる。この方法では、超音波を利用することで、これらの異物がシート２２の内部に埋もれていても、その検出が可能である。これは、シート２２の内部に埋もれたこれらの異物の除去を可能とする。これは、タイヤの製造不良率の低減及びタイヤの品質向上に寄与する。

この製造方法では、シート２２の超音波による検査は、液体槽２４の冷却液３２中で実施される。冷却液３２としての水の音響インピーダンスは、空気の音響インピーダンスより大きい。水中では、超音波は伝わりやすい。この製造方法では、超音波による検査を水中で実施することで、精度よく異物が検出できる。なお冷却液３２として、水以外の音響インピーダンスの高い液体が使用されてもよい。

この製造方法では、異物の検出結果から、制御器１０がシート２２の切断すべき位置を決める。制御器１０は、異物を除去しつつシート２２を所望の長さに切断するための、切断すべき位置を決める。この方法では、作業者が、検出された異物の位置を確認しつつこれを除去する必要がない。従来複数の作業者で数時間を要する場合があったこの確認及び除去の作業が不要となる。この方法では、効率良く異物の除去ができる。この方法では、異物の除去に必要なコストが大幅に低減される。

前述のとおり、押出機４から押し出されたシート２２は、熱を帯びている。シート２２は冷却されると、収縮する。収縮する時間やその度合いのばらつきは、成形シート４２の寸法精度に影響を与える。この製造方法では、シート２２は液体槽２４を通過することで冷却される。シート２２は、一定の張力のもとで、短時間で冷却される。これにより、このシート２２では、収縮する時間やその度合いのばらつきが抑えられる。これは、成形シート４２の寸法のばらつきの低減に効果的に寄与する。この製造方法では、成形シート４２の寸法精度が向上されている。

超音波発生部３４が発生する超音波の周波数は、１．５ＭＨｚ以上が好ましい。周波数を１．５ＭＨｚ以上とすることで、この超音波検査器８は、十分な分解能を有する。この超音波検査器８では、除去すべき大きさの異物が効果的に検出できる。この観点から超音波の周波数は、２．０ＭＨｚ以上がより好ましい。超音波の周波数は、５．０ＭＨｚ以下が好ましい。周波数を５．０ＭＨｚ以下とすることで、この超音波は十分な透過力を有する。この超音波検査器８では、精度良く異物の検出ができる。この観点から、超音波の周波数は、４．０ＭＨｚ以下がより好ましい。この実施形態では、超音波の周波数は、２．２５ＭＨｚである。

超音波発生部３４の振動子の径は、３．０ｍｍ以上が好ましい。振動子の径を３．０ｍｍ以上とすることで、超音波発生部３４とシート２２との距離が離れていても精度良く異物の検出ができる。この観点から超音波発生部３４の振動子の径は、４．０ｍｍ以上がより好ましい。超音波発生部３４の振動子の径は、１０．０ｍｍ以下が好ましい。振動子の径を１０．０ｍｍ以下とすることで、超音波発生部３４とシート２２との距離が近接していても精度良く異物の検出ができる。この観点から超音波発生部３４の振動子の径は、８．０ｍｍ以下がより好ましい。この実施形態では、振動子の径は、６．４ｍｍである。

液体槽２４の冷却液３２の温度は、３０℃以下が好ましい。温度が３０℃以下の冷却液３２は、シート２２の収縮の加速に効果的に寄与する。このシート２２では、短い時間で収縮が収まるとともに、収縮する時間やその度合いのばらつきが抑えられる。これは、成形シート４２の寸法のばらつきの低減に効果的に寄与する。この製造方法では、成形シート４２の寸法精度が向上されている。

本発明の他の実施形態にかかるタイヤの製造方法では、成形シート４２が準備される工程は、未加硫ゴムからなるシート２２を押し出す工程、シート２２を冷却する工程、シート２２を切断する工程及び超音波で切断後のシート２２の異物の検査をする工程を含む。

未加硫ゴムからなるシート２２を押し出す工程では、図１の押出機４が使用される。この工程は、前述の未加硫ゴムからなるシート２２を押し出す工程と同じである。

シート２２を冷却する工程では、図１と同じ冷却器６が使用される。この工程では、シート２２は液体槽２４を通過することで冷却される。この工程では、冷却器６が使用されなくてもよい。押出機４と、次のシート２２を切断する工程で使用される切断器１２との間の搬送経路を長くしておき、これらの間を搬送する間の空冷によって、シート２２を冷却してもよい。

シート２２を切断する工程では、図１と同じ切断器１２が使用される。この工程では、シート２２は、所定の長さのシート片に切り分けられる。切断後のシート片は、次の成形工程で使用されるまで、保管される。例えばシート片は、所定の数量貯まるまで保管される。

超音波で切断後のシート２２の異物の検査をする工程では、超音波検査器が使用される。図示されないが、この超音波検査器は、超音波発生部とセンサー部とが一体となった超音波探触子である。この超音波検査器は、反射型である。この工程では、超音波探触子は、保管されているシート片の表面の直近に位置する。超音波発生部から超音波が発生され、反射した超音波がセンサーで検知される。超音波探触子が切断後のシート片上を走査することで、このシート片の異物が検出される。異物が検出されなかったシート片が、成形シート４２として、次の工程に送られる。

本発明に係るタイヤの製造方法では、保管されている切断後のシート２２は、超音波で異物の検査がされる。この方法では、超音波を利用することで、金属だけでなく、プラスチックや木くず等の非金属、及びエアーの検出ができる。この方法では、超音波を利用することで、これらの異物がシート２２の内部に埋もれていても、その検出が可能である。これは、シート２２の内部に埋もれたこれらの異物の除去を可能とする。これは、タイヤの製造不良率の低減及びタイヤの品質向上に寄与する。

この製造方法では、シートを切断した後のシート片に対して超音波で異物の検査がされ、異物が検出されなかったシート片が次の工程に送られる。この方法では、作業者が、検出された異物の位置を確認しつつこれを除去する必要がない。従来複数の作業者で数時間を要する場合があったこの確認及び除去の作業が不要となる。この方法では、効率良く異物の除去ができる。この方法では、異物の除去に必要なコストが大幅に低減される。

以上説明されたように、本発明によれば未加硫ゴムのシートの内部に埋もれた異物を検出できる。このことから、本発明の優位性は明らかである。

以上説明された方法は、種々のタイヤの製造にも適用されうる。

２・・・装置
４・・・押出機
６・・・冷却器
８・・・超音波検査器
１０・・・制御器
１２・・・切断器
１４・・・シリンダー
１６・・・スクリュー
１８・・・カレンダーロール
２０・・・投入口
２２・・・シート
２４・・・液体槽
２６・・・抑えロール
２８・・・前ロール
３０・・・後ろロール
３２・・・冷却液
３４・・・超音波発生部
３６・・・センサー部
３８・・・スカイバー
４０・・・切断台
４２・・・成形シート

Claims (8)

1. 未加硫ゴムからなるシートを押し出す工程
   及び
   超音波で上記シートの異物の検査をする工程
   を含む、タイヤの製造方法。
2. 上記超音波で上記シートの異物の検査をする工程では、上記シートを液体槽で冷却しつつこの異物の検査が行われる、請求項１に記載のタイヤの製造方法。
3. 上記超音波で上記シートの異物の検査をする工程の後に、
   シートを切断する工程
   をさらに含み、
   上記シートを切断する工程では、上記シートの異物が存在する部分が除かれつつこのシートが所望の長さに切り分けられる請求項１又は２に記載のタイヤの製造方法。
4. 上記未加硫ゴムからなるシートを押し出す工程と、上記超音波で上記シートの異物の検査をする工程との間に、
   シートを切断する工程
   をさらに含み、
   上記超音波で上記シートの異物の検査をする工程では、上記切断後のシートが保管されている状態において、超音波でこのシートの異物が検査される、請求項１に記載のタイヤの製造方法。
5. 未加硫ゴムからなるシートを押し出す押出機と、このシートの異物を検出する超音波検査器とを備えるタイヤの製造装置。
6. 上記シートを冷却する液体槽をさらに備えており、
   上記超音波検査器が、この液体槽内で上記シートの異物を検出する請求項５に記載のタイヤの製造装置。
7. 上記超音波検査器の検出結果から上記シートを切断する位置を決める制御器と、この制御器からの制御で上記シートを切断する切断器とをさらに備える請求項５又は６に記載のタイヤの製造装置。
8. 上記超音波検査器が、超音波を発生する円盤状の振動子を備え、
   上記振動子の径が３．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下であり、
   上記超音波の周波数が１．５ＭＨｚ以上５．０ＭＨｚ以下である請求項５から７のいずれかに記載のタイヤの製造装置。
   

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