JP2020049876A - ダイヘッド、ゴム押出装置及びゴム形成方法 - Google Patents

ダイヘッド、ゴム押出装置及びゴム形成方法 Download PDF

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Toshiharu Shibano
寿治 芝野
祐輔 金丸
Yusuke Kanemaru
祐輔 金丸
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Abstract

【課題】ゴムが、ダイヘッド3の開口部32の開口長さより拡がって押し出される問題を解消し、所望の形状の貼始め端部を形成し、所望の形状の接合部を得る。【解決手段】第1可動体310及び第2可動体311を備える可変ダイリップ31と、ダイボディ30とを備え、前記第1可動体は2つの突出部310S間に凹部のある凹部形状を有し、前記第2可動体は前記凹部に挿嵌可能な形状を有し、前記ダイボディは開口部32を備え、前記開口部は一方向に長く前記一方向と直交する方向に短いスリット形状であり、前記2つの突出部の間隔は、前記スリット形状の開口部の前記一方向における最大長さと実質的に等しく、前記第1可動体及び前記第2可動体は、それぞれ、前記ダイボディの前記開口部に近接配置されるとともに、前記第1可動体と前記第2可動体との間隔を調整することにより前記開口部の露出面積を変更可能な可動域を有する。【選択図】図2

Description

本発明は、ダイヘッド、ゴム押出装置及びゴム形成方法に関する。
一般的に、空気入りタイヤは、インナーライナー、サイドウォール部、ビード部、パッド部、トレッド部などの各タイヤ構成部材を予め形成し、これらのタイヤ構成部材を未加硫の状態で貼り合わせて生タイヤを成型し、この生タイヤを加硫成型して製造される。
タイヤ構成部材の中でもトレッド部、サイドウォール部及びビード部などは、製造の際、ゴム押出装置によりゴムをダイヘッドの、スリット形状を有する開口部からシート状やストリップ状に押し出してゴムを回転支持体上に成型し、成型したゴムの貼始め端部と貼終わり端部とを接合して、円筒状又は円環状ゴムを形成する工程を含むことが多い。
このような工程に使用するゴム成型装置とゴム形成方法が、下記特許文献1に記載されている。ゴム成型装置の従来実施形態について、図5の概略断面図とともに説明する。ゴム成型装置は、スクリュー10を有する押出機1(図5では押出機1の先端のみ図示している)と、押出機1の下流側に設けられたギアポンプ2と、ギアポンプ2の下流側に設けられたダイヘッド8と、ダイヘッド8を構成する後述の可変ダイリップを駆動する可動体駆動部4とを備える。このゴム成型装置を使用して、ダイヘッド8のスリット形状の開口部を介してシート状又はストリップ状のゴムを押し出し、押し出したゴムを、回転支持体5の表面に貼り付けながらゴムを成型する。そして、成型したゴムの貼始め端部91と貼終わり端部とを接合して、円筒状又は円環状ゴムを形成する。さらに、所望の断面形状の貼始め端部と貼終わり端部を成型し、当該貼始め端部と当該貼終わり端部を接合して均一な厚みの接合部を得るために、ダイヘッドに可変ダイリップを備えている。
可変ダイリップを備えるダイヘッド8について説明する。図6(a)は、ダイヘッド8の概略断面図を示しており、図6(b)は、図6(a)におけるA矢視図(可動体部分のみ)である。ダイヘッド8には、その内部にギアポンプから続くゴム流路33が設けられ、ゴム流路33にはゴム(図6(a)において点描で塗りつぶされた領域)が充填されている。ダイヘッド8の開口部32に近接して、第1可動体810と第2可動体811とを含む可変ダイリップ81が配置されている。第1可動体810と第2可動体811との間を閉じたとき、第1可動体810及び第2可動体811の少なくとも一方が、ダイヘッド8の開口部32を塞いでゴムの押出しを止め、第1可動体810と第2可動体811との間を開いたとき、開口部32が露出し、該露出部分からゴムが押し出される。ここで、第1可動体810と第2可動体811との間を閉じた状態から、第1可動体810と第2可動体811との間が完全に開いた状態まで駆動する間、第1可動体810と第2可動体811との間隔に応じたゴム厚でゴムを押し出すことができる。ゆえに、第1可動体810と第2可動体811との間を徐々に開くことで、ゴムの厚みが徐々に大きくなる所望の勾配の貼始め端部を形成でき、第1可動体810と第2可動体811との間を徐々に閉じることで、ゴムの厚みが徐々に小さくなる所望の勾配の貼始め端部を形成できる。
しかしながら、この可変ダイリップ81を備えたダイヘッドを使用すると、図7(a)に示されるように、両可動体810、811の開き始めから、完全に開く状態になるまでの間、ゴム(図7(a)において点描で塗りつぶされた領域)が、ダイヘッド8の開口部32の開口長さよりも拡がって押し出されるという問題が生じることが判明した。図7(b)は、ゴムの貼始め端部91の上面図である。ゴムが、ダイヘッド8の開口部32の開口長さよりも拡がって押し出されると、貼始め端部91に拡幅部分911が発生し、その結果、所望の形状の接合部を得ることができなかった。
この問題は、以下のメカニズムにより発生していると考えられる。ゴムの押出しを開始するとき、可変ダイリップ81を開き始めると同時にギアポンプ2を駆動させてゴムの送出しを開始する。ゴムを開口部32から押出してゴムを回転支持体5に押付けて貼始め端部91を成型するには、ギアポンプ2にとりわけ大きな駆動力を与えなければならない。他方、可変ダイリップ381は、上述のとおり、厚みが徐々に大きくなる所望の勾配の貼始め端部91を得るために、第1可動体810と第2可動体811との間を閉じた状態から、徐々に開く方向に駆動させている。そうすると、第1可動体810と第2可動体811との間隔が狭い開き始めには、ギアポンプ2のとりわけ大きな駆動力によるゴムの押出し圧が狭い間隔に集中することになり、ゴムの押出し圧力が所期の値よりも大きくなる。よって、ゴムが、ダイヘッド8の開口部32の開口長さより拡がって押し出される問題が生じると考えられる。
特開2012−187712号公報
本発明は、上述の問題を解消し、所望の形状の貼始め端部を形成し、所望の形状の接合部を得ることを目的とする。
本発明のダイヘッドは、可変ダイリップと、ダイボディとを備え、前記可変ダイリップは、第1可動体及び第2可動体を備え、前記第1可動体は2つの突出部間に凹部のある凹部形状を有し、前記第2可動体は前記凹部に挿嵌可能な形状を有し、前記ダイボディは、その内部においてゴム流路を備えるとともに、その表面において前記ゴム流路と接続される開口部を備え、前記開口部は、一方向に長く前記一方向と直交する方向に短いスリット形状であり、前記2つの突出部の間隔は、前記スリット形状の開口部の前記一方向における最大長さと実質的に等しく、前記第1可動体及び前記第2可動体は、それぞれ、前記ダイボディの前記開口部に近接配置されるとともに、前記第1可動体と前記第2可動体との間隔を調整することにより前記開口部の露出面積を変更可能な可動域を有することを特徴とする。
これにより、第1可動体と第2可動体とを閉じた状態から完全に開く状態に駆動するまでの間、第1可動体の2つの突出部が、ダイヘッドの開口幅よりも拡がって押し出されるゴムを塞き止める。そうすると、所望の形状の貼始め端部を形成することができる。
本発明のゴム押出装置は、本発明の上記ダイヘッドと、ゴム押出ポンプと、制御部とを備えるゴム押出装置であって、前記制御部は、前記第2可動体と前記第1可動体との間隔が閉じた状態から、前記第1可動体及び前記第2可動体の少なくとも一方を徐々に開方向へ駆動させて前記開口部を露出させ、前記可変ダイリップを介してゴムを押し出す。そして、前記制御部は、前記第1可動体及び前記第2可動体の少なくとも一方を、開方向へ駆動開始させると同時に、前記ゴム押出ポンプを駆動開始させる。
また、前記制御部は、前記第2可動体と前記第1可動体との間隔が開いた状態から、前記第1可動体及び前記第2可動体の少なくとも一方を徐々に閉方向へ駆動させるとともに、前記押出ポンプのゴム吐出量を低下させ、前記第2可動体と前記第1可動体との間隔が閉じた状態になると同時に、前記押出ポンプを駆動停止させる。そうすると、所望の形状の貼終わり端部を成型することができ、所望の形状の貼始め端部上に、所望の形状の貼終わり端部を成型することができ、均一な厚みの接合部を形成することができる。
さらに、前記制御部は、前記第1可動体及び前記第2可動体の少なくとも一方の駆動速度に基づいて前記押出ポンプのゴム吐出量を設定するか、前記押出ポンプのゴム吐出量に基づいて前記第1可動体及び前記第2可動体の少なくとも一方の駆動速度を設定する。
本発明のゴム形成方法は、本発明の上記ゴム押出装置を用いて、回転支持体に向かってゴムを押し出し、前記回転支持体上に円筒状又は円環状ゴムを形成する。
ゴム成型装置の一実施形態を示す概略断面図 本発明に係る可変ダイリップの一構成と貼始め端部を示す図 ゴム成型装置の各部材と回転支持体の動き等を表すフローチャート 可変ダイリップの一ステップでの状態を示す図 可変ダイリップの一ステップでの状態を示す図 可変ダイリップの一ステップでの状態を示す図 可変ダイリップの一ステップでの状態を示す図 ゴム成型装置の従来形態を示す概略断面図 従来のダイヘッドを示す図 従来のダイヘッドを使用した場合の問題点を説明する図
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
<ダイヘッドの構成>
図2(a)は、本発明の可変ダイリップ31とダイボディ30とを備えたダイヘッド3の概略断面図であり、図2(b)は、図2(a)におけるA矢視図(可動体部分のみ)であり、図2(c)は、ダイヘッド3を使用して成型したゴムの貼始め端部の上面概略図である。
可変ダイリップ31は、第1可動体310及び第2可動体311を有する。第1可動体310は2つの突出部310S間に凹部のある凹部形状を有する。第2可動体311は第1可動体310の凹部に挿嵌可能な形状を有する。ダイボディ30は、その内部において不図示のゴム押出しポンプであるギアポンプから続くゴム流路33を有し、ゴム流路33にはゴム(図2(a)において点描で塗りつぶされた領域)が充填されている。そして、ダイボディ30は、その表面においてゴム流路33と接続される開口部32を有する。ダイボディ30に設けられたゴム流路33は、ギアポンプ2が配置される上流側から開口部32が形成される下流側へ向けて、徐々に断面積が小さくなるように設定されている。
開口部32は、X軸方向に長くY軸方向に短いスリット形状である。第1可動体の2つの突出部310Sの間隔は、スリット形状の開口部32のX軸方向における最大長さと実質的に等しい。第1可動体310及び第2可動体311は、それぞれ、ダイボディ30の開口部32に近接配置され、ゴム流路33から開口部32を介して押し出されるゴムを塞き止める機能を有する。また、第1可動体310及び第2可動体311は、第1可動体310と第2可動体311との間隔を調整することにより、開口部32の露出面積を変更可能な可動域を有する。
第1可動体310における左右の突出部310Sは、第2可動体311を挟み込むように構成され、その間隔は、スリット形状の開口部32のX軸方向における最大長さと実質的に等しいから、突出部310Sは、第1可動体310と第2可動体311との間を閉じた状態から完全に開いた状態まで駆動する間、ゴムの開口部32のX軸方向の最大長さを超えて拡がるゴムを塞き止める。よって、ギアポンプ2からのゴム押出し圧が過剰に付与されたとしても、突出部310SがX軸方向へ拡がるゴムを規制し、図2(c)に示される所望のゴム幅の貼始め端部71を形成することができる。
可変ダイリップ31を構成する第1可動体310と第2可動体311は、ゴムを塞き止めるのに十分に厚く剛性のあるプレートで構成されている。図2(b)に示されているように、第1可動体310における左右の突出部310Sの間隔は、開口部32の最大長さに略一致している。第1可動体310を図2(b)の+Y方向(第2可動体311から離間させる方向)に駆動することで、開口部32が露出し、ゴムがその露出面積に対応したゴム厚で押し出し成形される。第1可動体310及び第2可動体311は、Y軸方向にのみ駆動され、X軸方向には駆動されない。
一実施形態として、第1可動体310は、第1駆動モータ40と、水平駆動軸41、垂直駆動軸42によりY軸方向に駆動される。水平駆動軸41と垂直駆動軸42とは、傘歯車により駆動伝達される。垂直駆動軸42の下部には駆動ネジ42aが形成されており、これが第1可動体310に螺合している。したがって、第1駆動モータ40を駆動し、垂直駆動軸42を回転させることで、第1可動体310をY軸方向に駆動させる。
第2可動体311も、第1可動体310と同様に、第2駆動モータ43、水平駆動軸44、垂直駆動軸45によりY軸方向に駆動される。垂直駆動軸45の上部には駆動ネジ45aが形成されており、これが第2可動体311に螺合している。したがって、第2駆動モータ43を駆動し、垂直駆動軸45を回転させることで、第2可動体311をY軸方向に駆動させる。
第1駆動モータ40は支持台46に取り付けられ、支持台46はダイボディ30に取り付けられている。第2駆動モータ43は支持台47に取り付けられ、支持台47はダイボディ30に取り付けられている。これら支持台46、47は、垂直駆動軸42、45の軸受機能も備えている。
上述の第1可動体310と第2可動体311の駆動機構は一実施形態であって、他の実施形態でも構わない。例えば、第1駆動モータ40及び第2駆動モータを、それぞれ、傘歯車を介さず直接に垂直駆動軸42,45へ取り付けてもよい。
<ゴム成形装置の構成>
図1は、ゴム成型装置の一実施形態を示す概略図である。ゴム成型装置は、ゴム押出装置とゴムを巻き付けるための回転支持体5とから構成され、前記ゴム押出装置は、スクリュー10を有する押出機1(図1では押出機1の先端のみ図示している。)と、押出機1の下流側に設けられたギアポンプ2と、ギアポンプ2の下流側に設けられたダイヘッド3とを備えている。
押出機1は、ゴムを混錬するためのスクリュー10のほかに、ゴムを投入するためのホッパー(不図示)と、スクリュー10を回転駆動するためのスクリュー駆動部(不図示)を備えている。ホッパーから投入され、スクリュー10の回転駆動により混錬されたゴムは、ギアポンプ2へと送り込まれる。ギアポンプ2は、一対のギア20により構成され、ギアは不図示のギアポンプ駆動部により駆動される。ギアポンプ2は、定量のゴムを下流側のダイヘッド3へ供給し、これにより、安定したゴムの吐出を行うことができる。ゴム吐出量は、ギアポンプ2のギア20の回転速度を制御することで、調整することができる。図1のゴム成型装置において、一対のギア20はY軸方向に並ぶように配置しているが、これに限定されず、例えばX軸方向(ギア20の回転軸がそれぞれY軸方向となる方向)に並ぶように配置してもよい。
<円筒状又は円環状ゴムを形成する工程>
円筒状又は円環状ゴムを形成する工程の一実施例を、ゴム成型装置の動作を示すフローチャート図3と、図4A〜Dとを用いて説明する。
ステップS0において、可変ダイリップ31(第1可動体310及び第2可動体311)は、図2(b)に示す初期状態に配置されている。すなわち、第1可動体310の凹部領域の辺310aと第2可動体311の上端辺311aとが、台形形状の開口部32の下底辺上において互いに当接し、開口部32が完全に閉じてゴムの押出しを塞き止めている。このとき、ギアポンプ2は停止し、ゴム押出装置と回転支持体5は、それぞれ原点位置にある。
ステップS1において、不図示の前後移動装置を用いて、ゴム押出装置を回転支持体5に向かって、ダイヘッド3が回転支持体5に近接するまで前進させ、成型準備を行う。
ステップS2において、第1駆動モータ40を制御し、第1可動体310を上方(第2可動体311から離間させる、+Y方向)に駆動開始させる(図4A(b))。第2可動体311は固定された状態である。同時に、ギアポンプ2の駆動を開始し、ギア20を回転させて、第1可動体310と第2可動体311との間から露出する開口部32よりゴムの押出しを開始する(図4A(a))。ところで、本実施形態では、開口部32には上底が短く下底が長い台形型スリットを使用している。これは、断面が台形形状のゴムを押し出すことを目的とするものであるが、第1可動体の突出部310Sは、開口部32のX軸方向における最大長さは下底の長さに該当するから、下底の長さを超えてゴムが拡がることは規制できるものの、第1可動体310が上方に駆動される中盤以降は、開口部32のX軸方向の長さを超えてゴムが拡がることを懸念されるかもしれない。しかしながら、開口部の露出面積が大きくなるほど、ゴムの拡がる力は小さくなるから、既に開口部の露出面積の大きい第1可動体310が上方に駆動される中盤以降において、開口部32のX軸方向の長さを超えてゴムが拡がることは実質的にないといえる。よって、台形形状の開口部32を使用する場合は、最大長さを有する下底の長さと実質的に等しい間隔に設定された第1可動体を使用し、開口部の露出面積が小さい開き始めにおいて、最大長さを有する下底側から露出させるとよい。
ステップS3で貼始め端部を形成する。すなわち、押し出したゴムの先端が回転支持体5に到達したら、回転支持体5の回転を開始するとともに、不図示の前後移動装置を用いてゴム押出装置を後退させて、回転支持体5とダイヘッド3との間隔を徐々に大きくする(図4B(a))。第1可動体310は、凹部領域の辺310aが台形状の開口部32の上底辺まで到達したら、第1可動体310の駆動を停止する。(図4B(b))。
ステップS4では、ゴム押出装置の回転支持体5からの後退を停止し、回転支持体5とダイヘッド3との所定間隔で保持しながら、回転支持体5を360度回転させて定常部を形成する。定常部の形成時、第1可動体310は凹部領域の辺310aが開口部32の上底辺まで到達した位置で保持される。第2可動体311は、依然として初期位置のままである。
ステップS5において、定常部の形成が終わると、第2駆動モータ43を制御し、第2可動体311を第1可動体310に近づくように+Y方向へ駆動させる。第1可動体310は、凹部領域の辺310aが開口部32の上底辺まで到達した位置に停止したままである。これにより、開口部32が徐々に塞がれて閉じていく(図4C(a)、(b))。ギアポンプの回転速度を減速させて、ゴム吐出量を少なくして貼終わり端部を形成し、貼始め端部上に、形成した貼終わり端部を積層し、均一な厚みの接合部を形成する。
ステップS6において、第2可動体311が上昇し、第2可動体311の上端辺311aが第1可動体310の凹部領域の辺310aに当接した時点でゴムの吐出が終了する。このとき、開口部32は完全に閉じた状態になり成型を完了する(図4D(a)、(b))。
ステップS7を次の成形を開始するまでに実施する。図4Dの状態では、第1可動体310の凹部領域の辺310aと第2可動体311の辺311aとは、開口部32の上底辺上に移動した状態にあるので、図2(b)に示す初期位置に原点復帰させる。すなわち、第1駆動モータ40と第2駆動モータ43の双方を駆動して、第1可動体310及び第2可動体311を閉じたまま、下方(−Y方向)へ駆動する。
本発明の開口部32は台形形状のスリットを有しているが、台形形状に限らず、貼り付けるゴムの断面形状に応じて、矩形や菱形等の他の形状を有するスリットを使用してもよい。また、台形、矩形又は菱形等において、少なくとも一辺が凹凸のある形状のスリットを使用してもよい。開口部の形状によっては、第1可動体310と第2可動体311の動作については、種々の変形例を採用できる。本実施形態では、上述のとおり、開口部32に台形形状のスリットを使用したため、第1可動体310のみを駆動して開口部32を露出させる構成を説明したが、開口部に矩形形状のスリットを使用する場合は、第1可動体310のみを駆動して開口部を露出させ、第1可動体310のみを駆動して開口部を閉じても良いし、初期状態において第1可動体310の凹部領域の辺310aと第2可動体311の上端辺311aとの境界を、開口部32の中央領域に配置し、第1可動体310と第2可動体311との両方を離間させるように駆動して開口部を露出させ、第1可動体310と第2可動体311との両方を近づけるように駆動して開口部を閉じても良い。
回転支持体5とダイヘッド3との間隔調整は、前後移動装置を用いたゴム押出装置の前進及び後退により行うことを上述したが、ゴム押出装置の前進及び後退に代えて、回転支持体5をゴム押出装置に前進又は後退させてもよく、又はゴム押出装置と回転支持体5の両方を互いに接近・離間可能にしてもよい。
本実施形態において、ゴムを押出す開口部を露出させるために先に駆動開始する第1可動体310が凹部形状であり、ゴムを押出す開口部を閉じるために後で駆動開始する第2可動体311が前記凹部に挿嵌可能な形状を有しているが、ゴムを押出す開口部を閉じるために後で駆動開始する第2可動体311が凹部形状であり、ゴムを押出す開口部を露出させるために先に駆動開始する第1可動体311が前記凹部に挿嵌可能な形状を有していてもよい。また、本実施形態は、ギアポンプ2を用いる構成を説明したが、ギアポンプ以外のゴム押出ポンプを使用可能である。
本発明は、上述した実施形態・変形例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。
1…押出機
2…ギアポンプ
3…ダイヘッド
5…回転支持体
10…スクリュー
20…ギア
30…ダイボディ
31…可変ダイリップ
32…開口部
33…ゴム流路
40、43…駆動モータ
46、47…支持台
71…貼始め端部
310…第1可動体
311…第2可動体

Claims (6)

  1. 可変ダイリップと、ダイボディとを備えるダイヘッドであって、
    前記可変ダイリップは、第1可動体及び第2可動体を備え、
    前記第1可動体は2つの突出部間に凹部のある凹部形状を有し、前記第2可動体は前記凹部に挿嵌可能な形状を有し、
    前記ダイボディは、その内部においてゴム流路を備えるとともに、その表面において前記ゴム流路と接続される開口部を備え、
    前記開口部は、一方向に長く前記一方向と直交する方向に短いスリット形状であり、
    前記2つの突出部の間隔は、前記スリット形状の開口部の前記一方向における最大長さと実質的に等しく、
    前記第1可動体及び前記第2可動体は、それぞれ、前記ダイボディの前記開口部に近接配置されるとともに、前記第1可動体と前記第2可動体との間隔を調整することにより前記開口部の露出面積を変更可能な可動域を有する、ダイヘッド。
  2. 請求項1に記載のダイヘッドと、前記ダイヘッドへゴムを供給するゴム押出ポンプと、制御部とを備えるゴム押出装置であって、
    前記制御部は、前記第2可動体と前記第1可動体との間隔が閉じた状態から、前記第1可動体及び前記第2可動体の少なくとも一方を徐々に開方向へ駆動させて前記開口部を露出させ、前記可変ダイリップを介してゴムを押し出す、ゴム押出装置。
  3. 前記制御部は、前記第1可動体及び前記第2可動体の少なくとも一方を、開方向へ駆動開始させると同時に、前記ゴム押出ポンプを駆動開始させる、請求項2に記載のゴム押出装置。
  4. 前記制御部は、前記第2可動体と前記第1可動体との間隔が開いた状態から、前記第1可動体及び前記第2可動体の少なくとも一方を徐々に閉方向へ駆動させるとともに、前記ゴム押出ポンプのゴム吐出量を低下させ、前記第2可動体と前記第1可動体との間隔が閉じた状態になると同時に、前記ゴム押出ポンプを駆動停止させる、請求項2又は3に記載のゴム押出装置。
  5. 前記制御部は、前記第1可動体及び前記第2可動体の少なくとも一方の駆動速度に基づいて前記押出ポンプのゴム吐出量を設定するか、前記押出ポンプのゴム吐出量に基づいて前記第1可動体及び前記第2可動体の少なくとも一方の駆動速度を設定する、請求項2乃至4のいずれか一項に記載のゴム押出装置。
  6. 請求項2乃至5のいずれか一項に記載のゴム押出装置を用いて、回転支持体に向かってゴムを押し出し、前記回転支持体上に円筒状又は円環状ゴムを形成する、ゴム形成方法。
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