JP2023094378A - 未加硫ゴム部材の製造方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドラム体に巻付ける帯状の未加硫ゴム部材の長さを、より簡便に、幅方向に渡って目標範囲に調整できる未加硫ゴム部材の製造方法および装置を提供する。【解決手段】ドラム体１１に巻付ける帯状の未加硫ゴム部材Ｒの幅方向に複数のローラ４を並べて配置し、未加硫ゴム部材Ｒの長さの幅方向に渡る測定データＤと目標範囲Ｇのデータとの比較に基づいて、未加硫ゴム部材Ｒに対する各ローラ４の押圧力Ｆを設定し、各ローラ４によって、設定した押圧力Ｆを未加硫ゴム部材Ｒに対して付与した状態で、中心軸４ｚを中心にして各ローラ４をフリー回転させて未加硫ゴム部材Ｒの上を長手方向に転動させながら未加硫ゴム部材Ｒをドラム体１１に巻き付けて引伸ばすことにより、未加硫ゴム部材Ｒの長さを幅方向に渡って目標範囲Ｇに調整して、前端部Ｒａと後端部Ｒｂとを接合して環状ゴム部材ＲＣを形成する。【選択図】図１

Description

本発明は、未加硫ゴム部材の製造方法および装置に関し、さらに詳しくは、ドラム体に巻付ける帯状の未加硫ゴム部材の長さを、幅方向に渡って目標範囲に精度よく調整できる未加硫ゴム部材の製造方法および装置に関するものである。

タイヤ等のゴム製品の製造には、種々の帯状の未加硫ゴム部材が使用されていて、成形ドラムなどに巻付けて環状に成形する工程がある。未加硫ゴム部材の長さに過不足があると環状に成形した際に、長手方向前端部と後端部との接合部分にすき間が生じたり、オーバーラップ量が過大になるという不具合が生じる。未加硫ゴム部材の長さが幅方向に渡ってバラついていると、この不具合が幅方向にバラついて発生することになり、タイヤのユニフォミティなどに影響が生じる。

このような不具合を解消するための装置が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１で提案されている装置では、未加硫ゴム部材の前端部の最も大きく収縮する収縮部が、引き伸ばし装置によって引き伸ばされた後に成形ドラムの外周面に貼付けられる（段落００２２～００２４等参照）。この引き伸ばし装置では、押さえ部材と支持台との間に収縮部が挟んで保持されて収縮部の収縮が止められて、この状態で押え部材を旋回させることで収縮部が引き伸ばされる。しかしながら、未加硫ゴム部材の最も収縮する収縮部だけを引伸ばしても、未加硫ゴム部材を幅方向に渡って過不足ない長さにすることは難しい。それ故、未加硫ゴム部材の長さを、幅方向に渡って目標範囲に精度よく調整するには改善の余地がある。

特開２０１５－１３６８２６号公報

本発明の目的は、ドラム体に巻付ける帯状の未加硫ゴム部材の長さを、幅方向に渡って目標範囲に精度よく調整できる未加硫ゴム部材の製造方法および装置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未加硫ゴム部材の製造方法は、ドラム体に巻付ける帯状の未加硫ゴム部材の長さを幅方向に渡って目標範囲に調整する未加硫ゴム部材の製造方法において、前記幅方向に複数のローラを並べて配置し、前記長さの前記幅方向に渡る測定データと前記目標範囲のデータとの比較に基づいて、前記未加硫ゴム部材に対するそれぞれの前記ローラの押圧力を設定し、それぞれの前記ローラで前記押圧力を前記未加硫ゴム部材に対して付与した状態で、それぞれの前記ローラを前記未加硫ゴム部材の上を長手方向に転動させながら前記未加硫ゴム部材を前記ドラム体に巻き付けることにより、前記長さを前記幅方向に渡って前記目標範囲に調整することを特徴とする。

本発明の未加硫ゴム部材の製造装置は、ドラム体に巻付ける帯状の未加硫ゴム部材の長さを幅方向に渡って目標範囲に調整する未加硫ゴム部材の製造装置において、前記長さを前記幅方向に渡って測定する測定機と、前記目標範囲のデータが入力される制御部と、前記幅方向に並べて配置される複数のローラとを備えて、前記制御部によって、前記測定機により測定された前記長さの前記幅方向に渡る測定データと前記目標範囲のデータとが比較されて、この比較結果に基づいて、前記未加硫ゴム部材に対するそれぞれの前記ローラの押圧力が設定され、それぞれの前記ローラが前記未加硫ゴム部材に対して前記押圧力を付与した状態で、前記未加硫ゴム部材の上を長手方向に転動しながら、前記未加硫ゴム部材が前記ドラム体に巻き付けられることにより、前記長さが前記幅方向に渡って前記目標範囲に調整される構成にしたことを特徴とする。

本発明によれば、未加硫ゴム部材の長さの幅方向に渡る測定データと目標範囲のデータとの比較に基づいてそれぞれのローラについて押圧力が設定される。そして、それぞれのローラを未加硫ゴム部材の上を長手方向に転動させながら押圧力を付与した状態で未加硫ゴム部材をドラム体に巻き付ける。そのため、未加硫ゴム部材でのそれぞれのローラに対応する幅方向位置での長さを精度よく目標範囲に調整することができる。未加硫ゴム部材の幅方向に並べた複数のローラを用いてその長さを調整するので、その長さの目標範囲に対する幅方向でのバラつきを抑制するには有利になる。

本発明の未加硫ゴム部材の製造装置を平面視で例示する説明図である。 図１のＡ－Ａ断面矢視で製造装置を例示する説明図である。 図１のローラ周辺の拡大図である。 図３に記載されている領域を側面視で例示する説明図である。 図３の錘を前方に移動させてゴム部材の長さを調整している状態を側面視で例示する説明図である。 ロッドの前方移動量とゴム部材の伸び量との関係を例示するグラフ図である。 ゴム部材の長さを調整しつつドラム体に巻付けている製造装置を平面視で例示する説明図である。 図７の製造装置を側面視で例示する説明図である。 図７のゴム部材を環状に成形した際の前端部と後端部との接合部分を平面視で例示する説明図である。 図９の環状ゴム部材を側面視で説明図である。

以下、本発明の未加硫ゴム部材の製造方法および装置を、図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１～図４に例示する未加硫ゴム部材の製造装置１（以下、製造装置１という）の実施形態は、ドラム体１１に巻付ける帯状の未加硫ゴム部材Ｒ（以下、ゴム部材Ｒという）の長さを幅方向に渡って目標範囲Ｇに調整する。このゴム部材Ｒは前工程にて所定長さ（タイヤ１本に必要な長さ）に切断されているが、経時的な収縮などの影響で長さが変化しているので、この製造装置１を用いて長さを目標範囲Ｇにする。ゴム部材Ｒとしては、未加硫ゴムのみによって形成されているタイヤのトレッドゴムやサイドゴム、未加硫ゴムに補強線材が埋設されているカーカス材などの種々のタイヤ構成部材を例示できるが、これらに限定されない。

この製造装置１は、搬送コンベヤ２と、複数のローラ４（４ａ～４ｅ）と、ゴム部材Ｒの長さを測定する測定機９（長さセンサ９）と、制御部１０とを備えている。製造装置１の前方にドラム体１１が配置されている。ドラム体１１には、公知の種々の成形ドラムや剛性コアが用いられる。ドラム体１１はドラム軸１２を中心にして回転する。

搬送コンベヤ２は、載置されたゴム部材Ｒをドラム体１１に向かって搬送できる公知の種々のものを用いることができる。この実施形態では搬送コンベヤ２は、前後のプーリの間に張設されたコンベヤベルト２ａを有していて、コンベヤベルト２ａはサーボモータ等の駆動源によって回転駆動される。

図面中の矢印Ｌの方向は、ゴム部材Ｒの長手方向（ゴム部材Ｒおよび搬送コンベヤ２の前後方向）を示している。また、矢印Ｗの方向は、搬送コンベヤ２に載置されたゴム部材Ｒの幅方向（搬送コンベヤ２およびドラム体１１の幅方向）を示している。

搬送コンベヤ２の上方には幅方向Ｗに延在して搬送コンベヤ２を横断する２本の支持フレーム３と１本の支軸８とが設けられている。それぞれの支持フレーム３は長手方向Ｌに間隔をあけて配置されている。支軸８は搬送コンベヤ２の前端部に配置されていて、それぞれの支持フレーム３よりも前方に位置している。

それぞれのローラ４（４ａ～４ｅ）は、支軸８を中心にして回動可能に取付けられていて、幅方向Ｗに並んで所望の幅方向Ｗ位置に固定されている。それぞれのローラ４は、それぞれのローラ４に対して設定された押圧力Ｆをゴム部材Ｒに付与する。即ち、ゴム部材Ｒはそれぞれのローラ４によって、設定された押圧力Ｆで押圧される。

配置されるローラ４の数は、５個に限らず、ゴム部材Ｒの全幅寸法や収縮特性に応じて適宜設定される。例えば、２個～８個、或いは３個～６個程度のローラ４が幅方向Ｗに並列される。この実施形態では、それぞれのローラ４はすべて同じ仕様であるが、異なる仕様（幅や外径）のローラ４を混在させることもできる。

この実施形態では、それぞれのローラ４は、支軸８に対して着脱自在になっていて、所望の数のローラ４を支軸８に取り付けることができる。ローラ４は、支軸８の延在方向（幅方向Ｗ）にスライド可能なのでローラ４を所望の幅方向Ｗ位置にスライドさせて所望の幅方向Ｗ位置に固定することができる。

この実施形態のローラ４を詳述すると、それぞれのローラ４は支軸８に軸支された個別のベース部７を介して回動可能に取り付けられている。それぞれのベース部７にはアクチュエータ５と、錘６とが載置されている。したがって、それぞれのローラ４毎に、専用のアクチュエータ５と錘６とが備わっている。アクチュエータ５としては、油圧シリンダなどの種々の流体シリンダや、サーボモータによってロッド５ａを進退させる機構など、公知の種々のアクチュエータ５を用いることができる。

錘６は、アクチュエータ５のロッド５ａの先端部に接続されている。錘６は、ロッド５ａの先端部に対して着脱自在な仕様にするとよい。ロッド５ａは、ロッド軸方向（長手方向Ｌ）に進退する。この実施形態では、それぞれの錘６はすべて同じ仕様であるが、異なる仕様（質量や形状）の錘６を混在させることもできる。

それぞれのローラ４は支軸８を中心にして上下に回動し、ベース部７に設置された中心軸４ｚを中心にしてフリー回転する。図４に例示するように支軸８の真上にある錘６は、図５に例示するようにロッド５ａをロッド軸方向に前進させると、ベース部７の上を前方にスライドして移動する。錘６の重心Ｇが支軸８よりも前方に移動して、重心Ｇと支軸８の中心との離間距離ｘが大きくなる程、錘６の質量による支軸８まわりのモーメントは大きくなり、ゴム部材Ｒに対するローラ４による押圧力Ｆは大きくなる。即ち、離間距離ｘ（ロッド５ａの前方移動量）を変化させることで、ゴム部材Ｒに対してローラ４による付与される押圧力Ｆの大きさを調整することができる。

所定条件下でロッド５ａの前方移動量（離間距離Ｘ）のみを異ならせて、ゴム部材Ｒに押圧力Ｆを付与しつつ搬送コンベヤ２からドラム体１１に巻き付けた場合のゴム部材Ｒの伸び量を把握すると、図６に例示するデータＤが得られる。即ち、前方移動量（離間距離Ｘ）とゴム部材Ｒの伸び量とは概ねリニアな相関関係がある。換言すると、ゴム部材Ｒに付与する押圧力Ｆを大きくするとゴム部材Ｒの伸び量が大きくなる。

測定機９は、ゴム部材Ｒの長さを測定できる公知の種々のものを使用することができ、接触タイプであってもよいが非接触タイプが好ましい。この実施形態では、測定機９として非接触タイプの長さセンサが使用されていて、それぞれの支持フレーム３に長さセンサ９が取り付けられている。長さセンサ９による検知データは制御部１０に入力される。

それぞれの支持フレーム３の同じ幅方向Ｗ位置に配置された２個の長さセンサ９どうしが一組になっている。同じ一組の長さセンサ９のうち後方側に位置された長さセンサ９が、前方に搬送されるゴム部材Ｒの前端を検知してから、前方側に位置された長さセンサ９が、そのゴム部材Ｒの前端を検知するまでの検知間隔時間が測定される。この検知間隔時間と、ゴム部材Ｒの前方への移動速度（搬送コンベヤ２による搬送速度）とに基づいて、この一組の長さセンサ９が配置されている幅方向Ｗ位置でのゴム部材Ｒの長さが制御部１０により算出されて測定値（測定データ）となる。複数組の長さセンサ９を幅方向Ｗに並列させることによって、ゴム部材Ｒの長さをゴム部材Ｒの幅方向に渡って測定することができる。このようにしてゴム部材Ｒの長さがゴム部材Ｒの全幅に渡って測定されるので、ゴム部材Ｒの長さの幅方向Ｗのバラつきが把握できる。

この実施形態では、幅方向Ｗに並列された複数組の長さセンサ９を用いてゴム部材Ｒの全幅に渡ってゴム部材Ｒの長さが測定されるが、この測定方法に限定されない。１個の長さセンサ９によって幅方向Ｗの広い範囲を検知できる長さセンサ９であれば、幅方向Ｗに複数組の長さセンサ９を並列させずに１組の長さセンサ９を配置した構成にすることもできる。

また、この実施形態では、長さ方向Ｌに縦列された２個の長さセンサ９を組みにしてゴム部材Ｒの長さが測定されるが、この測定方法に限定されない。長さ方向Ｌに複数の長さセンサ９を縦列させずに、１個の長さセンサ９を配置してゴム部材Ｒの長さを測定することもできる。例えば、長さ方向Ｌの所定位置に配置された１個の長さセンサ９によって、搬送されるゴム部材Ｒの前端と後端とを検知して、前端を検知してから後端を検知するまでの検知間隔時間を測定する。この検知間隔時間と、ゴム部材Ｒの前方への移動速度（搬送コンベヤ２による搬送速度）とに基づいて、この長さセンサ９が配置されている幅方向Ｗ位置でのゴム部材Ｒの長さを制御部１０により算出して測定値（測定データ）とする。

制御部１０は、製造装置１の構成部材の動きを制御する。制御部１０には、長さセンサ９による検知データが入力され、ゴム部材Ｒの長さの目標範囲Ｇのデータも入力される。制御部１０としては公知のコンピュータが用いられる。制御部１０にはドラム体１１の回転速度のデータも入力される。また、上述した相関関係のデータＤも制御部１０に入力して記憶させておく。尚、この実施形態では、ドラム体１１の動きは、制御部１０とは別の制御装置によって制御されているが、この制御部１０によってドラム体１１の動きを制御する構成にすることもできる。

以下、本発明により、幅方向に渡って長さが目標範囲Ｇに調整されたゴム部材Ｒを製造する手順の一例を説明する。

図１、図２に例示するように、ゴム部材Ｒを搬送コンベヤ２に載置して前方に搬送する際に、長さセンサ９によってゴム部材Ｒの長さの幅方向Ｗに渡る測定データを取得する。この実施形態では、図１に例示するようにゴム部材Ｒの長さが、幅方向Wの一端側（ローラ４ａが配置されている側）よりも他方端側（ローラ４ｅが配置されている側）で長くなっている。

制御部１０は、長さセンサ９により取得された測定データと、予め入力されているゴム部材Ｒの長さの目標範囲Ｇのデータとを比較して、ゴム部材Ｒの長さの不足量を算出する。即ち、ゴム部材Ｒの長さの不足量の幅方向Ｗの分布を把握する。算出した長さの不足量の幅方向Ｗの分布に基づいて、制御部１０によりゴム部材Ｒに対するそれぞれの幅方向位置に配置されているローラ４の押圧力Ｆを演算して設定する。

図６に例示するように、ロッド５ａの前方移動量（押圧力Ｆ）とゴム部材Ｒの伸び量との相関関係のデータＤが把握されている。そこで、この相関関係データＤを使用して、ゴム部材Ｒの長さの不足量を補うために必要なそれぞれのローラ４の前方移動量（押圧力Ｆ）を設定する。

この実施形態では、ゴム部材Ｒの長さが、幅方向Ｗの一端側（ローラ４ａが配置されている側）よりも他方端側（ローラ４ｅが配置されている側）で長くなっている。そのため、図７に例示するように、幅方向Ｗの一端側では、ロッド５ａの前方移動量（押圧力Ｆ）がより大きく設定される。そこで、それぞれのロッド５ａ（錘６）は、この前方移動量で進退するように制御部１０により制御される。

このようにそれぞれのローラ４による押圧力Ｆを設定した状態で、ゴム部材Ｒの先端部Ｒａを搬送コンベヤ２からドラム体１１の上に搬送して外周面１１ａに配置、固定する。前端部Ｒａをドラム体１１の外周面１１ａに配置、固定するには公知の種々の方法を用いればよい。

次いで図７、図８に例示するように、ドラム体１１を回転させるとともに、この回転に同期させてコンベヤベルト２ａを回転駆動させてゴム部材Ｒをドラム体１１の外周面１１ａに巻付ける。この工程では、それぞれのローラ４で、それぞれに設定された押圧力Ｆをゴム部材Ｒに対して付与した状態で、中心軸４ｚを中心にしてそれぞれのローラ４を回転させてゴム部材Ｒの上を長手方向Ｌに転動させながらゴム部材Ｒをドラム体１１の外周面１１ａに巻き付ける。ドラム体１１の外周面１１ａに別の部材が既に巻き付けられている場合は、既に巻き付けられている部材の外周面にゴム部材Ｒを巻付ける。外周面１１ａ上でのゴム部材Ｒの周速度と、搬送コンベヤ２によるゴム部材Ｒの搬送速度とは実質的に同じ速度にするとよい。

ゴム部材Ｒは幅方向Ｗに長さのバラつきがあっても、それぞれのローラＲによって、設定された押圧力Ｆが付与されつつドラム体１１に巻き付けられる。そのため、ゴム部材Ｒは付与された押圧力Ｆの大きさに応じて伸ばされて、その長さが幅方向Ｗに渡って目標範囲Ｇに調整される。

ドラム体１１が１回転すると、前端部Ｒａと後端部Ｒｂとが接合されてゴム部材Ｒが環状に形成される。図９、図１０に例示するように、ゴム部材Ｒの長さが幅方向Ｗに渡って目標範囲Ｇに調整されているので、前端部Ｒａと後端部Ｒｂとが過不足なく接合される。これにより、ユニフォミティに優れた環状ゴム部材ＲＣを製造することができる。

上述したように、ゴム部材Ｒの長さの幅方向Ｗに渡る測定データと目標範囲Ｇのデータとの比較に基づいてそれぞれのローラ４について設定された押圧力Ｆで、それぞれのローラ４をゴム部材Ｒの上を長手方向Ｌに転動させながらゴム部材Ｒをドラム体１１に巻き付ける。そのため、ゴム部材Ｒでのそれぞれのローラ４に対応する幅方向Ｗ位置での長さを精度よく目標範囲Ｇに調整することができる。幅方向Ｗに並べた複数のローラ４を用いてゴム部材Ｒの長さを調整するので、その長さの目標範囲Ｇに対する幅方向でのバラつきを抑制するには有利になる。経時的な収縮が大きいゴム部材Ｒであっても、長さの目標範囲Ｇにできるので、ゴム部材Ｒを環状に成形する際に、前端部Ｒａと後端部Ｒｂとを確実に接合することが可能になる。

この実施形態では、搬送コンベヤ２（コンベヤベルト２ａ）の上で、設定された押圧力Ｆをそれぞれのローラ４によってゴム部材Ｒに付与しているが、押圧力Ｆを付与する長手方向Ｌの位置はこれに限定されない。例えば、搬送コンベヤ２（コンベヤベルト２ａ）とドラム体１１との間でゴム部材Ｒが宙に浮いている位置で押圧力Ｆを付与することもできる。或いは、ドラム体１１の外周面１１ａの上で押圧力Ｆを付与することもできる。

この実施形態では、設定された押圧力Ｆをそれぞれのローラ４によってゴム部材Ｒに付与するために、移動する錘６を利用している。そのため、設定されたそれぞれの押圧力Ｆを付与する構造を、非常に簡素にすることが可能になっている。

移動する錘６に代えて他の手段を用いて、設定された押圧力Ｆをそれぞれのローラ４によってゴム部材Ｒに付与する構成にすることもできる。例えば、それぞれのローラ４にバネなどの付勢手段を設けて、それぞれの付勢手段による付勢力を押圧力Ｆとして利用することもできる。また、それぞれのローラ４をゴム部材Ｒに向かって進退移動させるアクチュエータを設けて、設定された押圧力Ｆをそれぞれのローラ４によってゴム部材Ｒに付与する構成にすることもできる。

１ 製造装置
２ 搬送コンベヤ
２ａ コンベヤベルト
３ 支持フレーム
４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ） ローラ
４ｚ 中心軸
５ アクチュエータ
５ａ ロッド
６ 錘
７ ベース部
８ 支軸
９ 測定機（長さセンサ）
１０ 制御部
１１ ドラム体
１１ａ 外周面
１２ ドラム軸
Ｒ 未加硫ゴム部材
Ｒａ 前端部
Ｒｂ 後端部
ＲＣ 環状ゴム部材

Claims (4)

1. ドラム体に巻付ける帯状の未加硫ゴム部材の長さを幅方向に渡って目標範囲に調整する未加硫ゴム部材の製造方法において、
   前記幅方向に複数のローラを並べて配置し、前記長さの前記幅方向に渡る測定データと前記目標範囲のデータとの比較に基づいて、前記未加硫ゴム部材に対するそれぞれの前記ローラの押圧力を設定し、
   それぞれの前記ローラで前記押圧力を前記未加硫ゴム部材に対して付与した状態で、それぞれの前記ローラを前記未加硫ゴム部材の上を長手方向に転動させながら前記未加硫ゴム部材を前記ドラム体に巻き付けることにより、前記長さを前記幅方向に渡って前記目標範囲に調整することを特徴とする未加硫ゴム部材の製造方法。
2. 前記長さを前記幅方向に渡って前記目標範囲に調整することで、前記未加硫ゴムの長手方向前端部と長手方向後端部とを接合する請求項１に記載の未加硫ゴム部材の製造方法。
3. それぞれの前記ローラを支軸により軸支して、それぞれの前記ローラに対して、ロッドと共に移動する錘を設け、それぞれの前記ロッドをロッド軸方向に移動させることによって、それぞれの前記ローラをそれぞれの前記錘の重さによってそれぞれの前記支軸まわりに回動させて前記押圧力を付与する請求項１または２に記載の未加硫ゴム部材の製造方法。
4. ドラム体に巻付ける帯状の未加硫ゴム部材の長さを幅方向に渡って目標範囲に調整する未加硫ゴム部材の製造装置において、
   前記長さを前記幅方向に渡って測定する測定機と、前記目標範囲のデータが入力される制御部と、前記幅方向に並べて配置される複数のローラとを備えて、
   前記制御部によって、前記測定機により測定された前記長さの前記幅方向に渡る測定データと前記目標範囲のデータとが比較されて、この比較結果に基づいて、前記未加硫ゴム部材に対するそれぞれの前記ローラの押圧力が設定され、
   それぞれの前記ローラが前記未加硫ゴム部材に対して前記押圧力を付与した状態で、前記未加硫ゴム部材の上を長手方向に転動しながら、前記未加硫ゴム部材が前記ドラム体に巻き付けられることにより、前記長さが前記幅方向に渡って前記目標範囲に調整される構成にしたことを特徴とする未加硫ゴム部材の製造装置。

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