JP4133301B2 - タイヤ構成部材の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、貼付ドラムの外周面に複数の短冊状部材を斜め方向に指向させて周方向に順次貼り付けてタイヤ構成部材を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の方法により製造されるタイヤ構成部材には、タイヤに対してバイアスコードが埋設されるベルト部材などがあるが、同ベルト部材を円筒ドラム上に形成する同じ出願人に係る先願例（特許文献１参照。）がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−８８２２５号公報
【０００４】
同特許文献１に開示されたベルト部材の製造方法は、一定角速度で回転する円筒ドラムに対して貼付手段が軸方向に一定速度で移動しながら短冊状部材を先端から順次繰り出し、回転する該円筒ドラムの円筒外周面に斜めに貼り付けていく方法である。
【０００５】
このようにして円筒ドラムに複数の短冊状部材を周方向に順次貼り付けてベルト部材を形成すると、図８▲１▼に示すように形成されたベルト部材01は円筒形状をしている。
【０００６】
この円筒形状のベルト部材01は成型途中で生タイヤの両側部より中央部が膨らんだ形状に変形させられる。
【０００７】
すなわち図８▲２▼に示すように回転する円筒形状のベルト部材01の両側縁部にステッチャー05，05を押し当てて両側部を縮径して生タイヤの外周曲面に沿った形状のベルト部材02に変形する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
したがって変形されたベルト部材02は、両側部が縮径によりしわがよって厚みが周方向に亘って変化し一定とならない。
【０００９】
前記特許文献１のベルト部材の製造方法は、円筒ドラムに短冊状部材を貼り付けるものであるが、この製造方法を両側部より中央部が膨らんだ曲面ドラムに適用すると、前記図８▲２▼で示したベルト部材02と同じようなタイヤ構成部材が製造されることになる。
【００１０】
すなわち両側部より中央部が膨らんだ曲面ドラムの場合、両側部の径よりも中央部の径が大きく、よって両側部の周長よりも中央部の周長が大きいので、所定枚数の短冊状部材を順次貼り合わせたときに中央部で過不足なく配列されたとすると、両側部では部材が重なり合うことになる。
【００１１】
また逆に両側部で短冊状部材を過不足なく貼り合わせたとすると、中央部で短冊状部材間で隙間が生じることになる。
いずれにしても均一な品質のタイヤ構成部材を形成することができない。
【００１２】
本発明は、斯かる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、複数の短冊状部材を順次過不足なく貼り合わせて均一な品質のタイヤ構成部材を形成することがでるタイヤ構成部材の製造方法を供する点にある。
【００１３】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記目的を達成するために、本請求項１記載の発明は、両側部より中央部が膨らんだ曲面ドラムの外周曲面に複数の短冊状部材を斜め方向に指向させて周方向に順次貼り付けてタイヤ構成部材を製造する方法において、貼付手段が前記曲面ドラムに対してその軸方向に一定速度で相対的に移動しながら短冊状部材を先端から順次繰り出し回転する該曲面ドラムの外周曲面に連続的に貼り付け、その際前記曲面ドラムの角速度を制御する制御手段が、前記曲面ドラムの角速度を、該短冊状部材の先端部が貼り付けられるときから徐々に大きくし、中央部が貼り付けられるときを最大とし、その後徐々に小さくして後端部が貼り付けられるときには前記先端部の貼り付け時と等しくなるよう制御するタイヤ構成部材の製造方法とした。
【００１４】
貼付手段が曲面ドラムに対して軸方向に一定速度で相対的に移動しながら短冊状部材を先端から順次繰り出し曲面ドラムの外周曲面に連続的に貼り付ける際に、曲面ドラムの角速度を短冊状部材の先端部から中央部にかけてに徐々に大きくし中央部から後端部にかけて徐々に小さくするので、曲面ドラムの軸に対する短冊状部材の傾斜角が曲面ドラムの一側部から中央部にかけて徐々に大きくなり中央部から他側部にかけて徐々に小さくなる。
【００１５】
よって曲面ドラムの軸に垂直な面上における貼り付けられた短冊状部材の幅長は、曲面ドラムの一側部から中央部にかけて徐々に大きく中央部から他側部にかけて徐々に小さいため、所要枚数の短冊状部材が両側部で重なることなく中央部で隙間を生じることなく全外周面で過不足なく順次貼り付けて厚みの一定したタイヤ構成部材を形成することができ、タイヤの品質を向上させることができる。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のタイヤ構成部材の製造方法において、前記曲面ドラムの外周曲面に長尺方向に対して直角方向の幅長ｗの前記短冊状部材をｎ枚順次貼り付けてタイヤ構成部材を製造する方法であって、前記貼付手段の軸方向の一定速度をＶとし、前記曲面ドラムの外周面の半径ｒが軸方向距離に対する関数で表されるとし、前記曲面ドラムの角速度をωとすると、前記制御手段は、軸方向距離に対してtan−１（ｒω／Ｖ）＝cos−１（ｎｗ／２πｒ）の式を満たす角速度ωで前記曲面ドラムを回転制御することを特徴とする。
【００１７】
曲面ドラムは両側部より中央部が膨らんでいるので、軸方向距離に対する外周面の半径ｒは一側部から増加し中央部を最大とし他側部に向かって減少し、曲面ドラムの軸に対する短冊状部材の傾斜角をθとすると同傾斜角θも軸方向距離の関数となり一側部から増加し中央部を最大とし他側部に向かって減少する。
【００１８】
曲面ドラムのある軸方向距離における半径ｒの外周円に注目し、同外周円における短冊状部材の傾斜角をθとすると同外周円における１枚の短冊状部材が占める長さはｗ／cosθであるので、そのｎ倍が同外周円の周長２πｒとなる。
すなわち（ｗ／cosθ）・ｎ＝２πｒである。
よってcosθ＝ｎｗ／２πｒである。
【００１９】
一方曲面ドラムに貼り付けられる短冊状部材が前記外周円を傾斜角θで貼り付けられるとき、軸方向速度がＶで周方向速度はｒωである。
よってtanθ＝ｒω／Ｖである。
【００２０】
前記cosθとtanθの２つの式から
tan−１（ｒω／Ｖ）＝cos−１（ｎｗ／２πｒ）（＝θ）
の式が成り立ち、短冊状部材が貼り付けられる軸方向距離に対して上式を満たす角速度ωで曲面ドラムを回転制御すれば、ｎ枚の短冊状部材が両側部で重なることなく中央部で隙間を生じることなく全外周面で過不足なく順次貼り付けて厚みの一定したタイヤ構成部材を形成することができる。
【００２１】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載のタイヤ構成部材の製造方法において、前記曲面ドラムの両側部の半径をｒoとすると、短冊状部材の長尺方向に対してcos−１（ｎｗ／２πｒo）の角度で短冊状部材の端面を斜めに切断することを特徴とする。
【００２２】
短冊状部材の両端面は曲面ドラムの両側部に貼り付けられるので、曲面ドラムの両側部の半径ｒoをもとに、cosθ＝ｎｗ／２πｒoを満たす角度θで短冊状部材の端面を斜めに切断することで、曲面ドラムの両側部に短冊状部材の両端面を過不足なく配列し滑らかな円弧を形成するように貼り付けることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る一実施の形態について図１ないし図７に基づき説明する。
本実施の形態に係るタイヤ構成部材の製造方法は、両側部より中央部が膨らんだ曲面ドラム11の外周曲面に複数の短冊状部材１を斜め方向に指向させて周方向に順次貼り付けてタイヤ構成部材であるベルト部材３を製造する方法である。
【００２４】
該製造方法を実行するベルト部材製造装置10の概略構成図を図１ないし図３に図示する。
【００２５】
曲面ドラム11は、両側部より中央部が膨らんだ外周曲面を有し、外周曲面に沿って周方向に複数のセグメントに分割された電磁マグネット12が配設されている。
曲面ドラム11自体は、サーボモータ13の駆動によりベルト14を介して回転中心軸Ｃを中心に回転する。
【００２６】
この曲面ドラム11の斜め上方に貼付装置21が配置されている。
基台22の上に左右方向（曲面ドラム11の回転中心軸Ｃ方向）に指向した前後一対のレール23，23が敷設され、同レール23，23にスライダー24を介して前後に長尺の摺動支持基盤25が左右水平方向に摺動自在に支持されている。
【００２７】
基台22上の左右方向に指向したねじ棒26がサーボモータ28の駆動でベルト29を介して回転し、ねじ棒26に螺合したナット27が摺動支持基盤25に一体に突設されているので、サーボモータ28の駆動によるねじ棒26の回転で摺動支持基盤25が左右に摺動する。
【００２８】
前後に長尺の摺動支持基盤25自体が、若干先端側を低く傾斜させるとともに、曲面ドラム11の回転中心軸Ｃ方向に対してある角度（後記するようにθoとする）を有した姿勢で左右に摺動自在に支持されている。
【００２９】
摺動支持基盤25の上には部材供給盤30が摺動支持基盤25に沿って長尺に配置されており、同部材供給盤30には短冊状部材１を搬送する搬送ローラ31と左右端縁に沿って配置されたガイドローラ32が配列されている。
【００３０】
摺動支持基盤25と同様に部材供給盤30は、曲面ドラム11の回転中心軸Ｃ方向に対して角度θoを有して延び、搬送ローラ31とガイドローラ32も同角度方向に指向して配列されている。
【００３１】
この部材供給盤30により曲面ドラム11に供給されて貼り付けられる短冊状部材１は、図５に示すように複数本のスチールコード２にゴムコーティングした幅長ｗの狭幅長尺部材を傾斜角度θoで斜めに切断した所定長さの部片である。
【００３２】
部材供給盤30の搬送ローラ31上に移された短冊状部材１は、左右側縁をガイドローラ32にガイドされて搬送ローラ31の回転により搬送され、部材供給盤30の下流端から曲面ドラム11の最高部位に先端部より順次供給される（図２参照）。
【００３３】
曲面ドラム11に移った短冊状部材１の部分は、電磁マグネット12により外周曲面に吸着し、曲面ドラム11の回転で短冊状部材１の残りの部分を引き出していくことになり、同時に部材供給盤30は摺動支持基盤25とともに曲面ドラム11の回転中心軸Ｃ方向に移動しながら短冊状部材１の供給を行う（図３参照）。
【００３４】
まず短冊状部材１の先端部が曲面ドラム11に貼られた状態では、図２に示すように、短冊状部材１の傾斜角度θoの先端面１ａが曲面ドラム11の回転中心軸Ｃ方向に対して角度θo方向に供給されて曲面ドラム11の側面と平行になって外周曲面に貼り付けられる。
【００３５】
そして曲面ドラム11が角速度ωで回転し、部材供給盤30が曲面ドラム11の回転中心軸Ｃ方向に一定速度Ｖで移動すると、図３に示すように部材供給盤30から順次供給される短冊状部材１が曲面ドラム11の外周曲面に斜めに貼り付けられていく。
【００３６】
所定枚数の短冊状部材１について上記の工程を繰り返して曲面ドラム11の外周曲面に互いに接するようにして順次貼り付けて図４に示すような曲面形状のベルト部材３を形成する。
【００３７】
本ベルト部材製造装置10では、制御装置40が前記２つのサーボモータ13，28の制御を行っており、サーボモータ28については部材供給盤30が一定速度Ｖで移動するように制御し、サーボモータ13については曲面ドラム11の角速度ωを以下に述べるように変動制御する。
【００３８】
すなわち曲面ドラム11の角速度ωを、該短冊状部材の先端部が貼り付けられるときから徐々に大きくし、中央部が貼り付けられるときを最大とし、その後徐々に小さくして後端部が貼り付けられるときには前記先端部の貼り付け時と等しくなるよう制御する。
【００３９】
このように曲面ドラム11の角速度ωを制御して曲面ドラム11の外周曲面に短冊状部材１を貼り付けると短冊状部材１は変形し、変形した短冊状部材１を平面に展開して示すと図６に示すような形状をしている。
【００４０】
図６ではＸＹ座標に変形した短冊状部材１の先端面１ａをＹ軸（Ｘ＝０）に沿わせて原点に位置させた姿勢で短冊状部材１を表示している。
短冊状部材１の先端面１ａと後端面１ｂとの間の幅長はＤで、Ｘ＝Ｄに後端面１ｂが沿っていて、Ｘ＝Ｄ/２が短冊状部材１の中央である。
【００４１】
いま短冊状部材１の先端面１ａ（Ｙ軸、Ｘ＝０）より曲面ドラム11の回転中心軸Ｃ方向（Ｘ軸方向）に任意の距離ｘ離れた位置（Ｘ＝ｘ）における外周曲面の外周円の半径をｒ、同位置で短冊状部材１を貼り付けているときの曲面ドラム11の角速度をωとすると、Ｘ＝ｘの位置での短冊状部材１のＹ軸方向の速度dY/dtは同位置での周速度ｒωであり、Ｘ軸方向の速度dX/dtは一定速度Ｖである。
【００４２】
よって両者の合成速度ベクトルの傾きdY/dXは、ｒω／Ｖであり、角度θで表わすと、
tanθ＝ｒω／Ｖ ………▲１▼
となる。
【００４３】
この角度θは、短冊状部材１のＸ＝ｘの位置における回転中心軸Ｃ（Ｘ軸）に対する傾斜角度であり、よってＸ＝ｘの位置における短冊状部材１が占める長さは、ｗ／cosθとなる。
【００４４】
一方、Ｘ＝ｘの位置における曲面ドラム11の全周長は２πｒであるので、ｎ枚の短冊状部材１を曲面ドラム11の外周曲面に順次貼り付けたときに、Ｘ＝ｘの位置において互いに重なることも隙間が生じることもなく過不足なく貼り付けられるためには、（ｗ／cosθ）・ｎ＝２πｒ
すなわち
cosθ＝ｎｗ／２πｒ ………▲２▼
を満足すればよい。
【００４５】
▲１▼ 式と▲２▼式におけるθは同じ角度であるので、
tan−１（ｒω／Ｖ）＝cos−１（ｎｗ／２πｒ） ………▲３▼
の式が成立する。
【００４６】
曲面ドラム11の外周曲面にＸ＝０の位置から短冊状部材１を貼り付けていくときに、Ｘ＝ｘの位置における曲面ドラム11の角速度ωを上記▲３▼式を満足するように制御することで、ｎ枚の短冊状部材１が両側部で重なることなく中央部で隙間を生じることなく全外周面（０≦Ｘ≦Ｄ）で過不足なく順次貼り付けて厚みの一定したベルト部材を形成することができる。
【００４７】
またtan２θ＝１／cos２θ−１の関係式に前記▲１▼式のtanθと▲２▼式のcosθを代入してθを消去すると、
（ｒω／Ｖ）２＝（２πｒ／ｎｗ）２−１
となり、さらに整理すると、
ω＝｛（２πｒ／ｎｗ）２−（１／ｒ）２｝１／２・Ｖ ………▲４▼
となる。
【００４８】
同▲４▼式は前記▲３▼式と同じ関係式であり、したがって曲面ドラム11の角速度ωを上記▲４▼式を満足するように制御すると言い換えてもよい。
【００４９】
いま曲面ドラム11の外周曲面の形状を、図７の直角座標に示す。
図７は、横軸を前記距離ｘ、縦軸を外周曲面の半径ｒとする直角座標で、同座標において曲面ドラム11の外周曲面の半径ｒがｘの関数ｆ(ｘ)で表されるとする。
【００５０】
曲面ドラム11の短冊状部材１が貼り付けられる両側部（ｘ＝０，Ｄ）における半径をとすると、ｆ(０)＝ｆ(Ｄ)＝ｒoであり、ｘ＝Ｄ/２における半径ｆ(Ｄ/２)が最大値を示す。
【００５１】
Ｘ軸方向の貼り付け速度は一定速度Ｖであるので、貼り付け開始時を０とする時間ｔにおける貼り付け位置はｘ＝Ｖｔと表される。
したがって曲面ドラム11の外周曲面の半径ｒもｆ(Ｖｔ)と時間の関数として示すことができる。
【００５２】
そこで前記▲４▼式のｒにｆ(Ｖｔ)を代入し、
ω＝｛（２πｒ／ｎｗ）２−（１／ｆ(Ｖｔ)）２｝１／２・Ｖ ………▲５▼
とすると、曲面ドラム11の角速度ωを時間ｔの関数として表すことができる。
【００５３】
したがって上記▲５▼式に従って制御装置40が演算を行ってサーボモータ13を駆動して曲面ドラム11の角速度ωを変動制御すれば、ｎ枚の短冊状部材１を曲面ドラム11の全外周面で過不足なく順次貼り付けて厚みの一定した高品質のベルト部材を形成することができる。
【００５４】
なお曲面ドラム11の短冊状部材１が貼り付けられる両側部（Ｘ＝０，Ｄ）における半径をｒoとすると、▲２▼式よりcosθo＝ｎｗ／２πｒoを満足する傾斜角度θoで短冊状部材１の先端面１ａおよび後端面１ｂが切断されることで、曲面ドラムの両側部に短冊状部材の両端面を過不足なく配列し滑らかな円弧を形成するように貼り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るベルト部材製造装置の概略構成図である。
【図２】貼り付け初期の同ベルト部材製造装置の一部上面図である。
【図３】貼り付け途中の同ベルト部材製造装置の一部上面図である。
【図４】ベルト部材の完成時における曲面ドラムの上面図である。
【図５】短冊状部材の平面図である。
【図６】曲面ドラムに貼り付けられた短冊状部材をＸＹ座標に展開して示した図である。
【図７】曲面ドラムの外周曲面の形状を直角座標に示した図である。
【図８】従来のベルト部材の製造方法を示す図である。
【符号の説明】
１…短冊状部材、２…スチールコード、３…ベルト部材、
10…ベルト部材製造装置、11…曲面ドラム、12…電磁マグネット、13…サーボモータ、14…ベルト、
21…貼付装置、22…基台、23…レール、24…スライダー、25…摺動支持基盤、26…ねじ棒、27…ナット、28…サーボモータ、29…ベルト、
30…部材供給盤、31…搬送ローラ、32…ガイドローラ、
40…制御装置。
【発明の属する技術分野】
本発明は、貼付ドラムの外周面に複数の短冊状部材を斜め方向に指向させて周方向に順次貼り付けてタイヤ構成部材を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の方法により製造されるタイヤ構成部材には、タイヤに対してバイアスコードが埋設されるベルト部材などがあるが、同ベルト部材を円筒ドラム上に形成する同じ出願人に係る先願例（特許文献１参照。）がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−８８２２５号公報
【０００４】
同特許文献１に開示されたベルト部材の製造方法は、一定角速度で回転する円筒ドラムに対して貼付手段が軸方向に一定速度で移動しながら短冊状部材を先端から順次繰り出し、回転する該円筒ドラムの円筒外周面に斜めに貼り付けていく方法である。
【０００５】
このようにして円筒ドラムに複数の短冊状部材を周方向に順次貼り付けてベルト部材を形成すると、図８▲１▼に示すように形成されたベルト部材01は円筒形状をしている。
【０００６】
この円筒形状のベルト部材01は成型途中で生タイヤの両側部より中央部が膨らんだ形状に変形させられる。
【０００７】
すなわち図８▲２▼に示すように回転する円筒形状のベルト部材01の両側縁部にステッチャー05，05を押し当てて両側部を縮径して生タイヤの外周曲面に沿った形状のベルト部材02に変形する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
したがって変形されたベルト部材02は、両側部が縮径によりしわがよって厚みが周方向に亘って変化し一定とならない。
【０００９】
前記特許文献１のベルト部材の製造方法は、円筒ドラムに短冊状部材を貼り付けるものであるが、この製造方法を両側部より中央部が膨らんだ曲面ドラムに適用すると、前記図８▲２▼で示したベルト部材02と同じようなタイヤ構成部材が製造されることになる。
【００１０】
すなわち両側部より中央部が膨らんだ曲面ドラムの場合、両側部の径よりも中央部の径が大きく、よって両側部の周長よりも中央部の周長が大きいので、所定枚数の短冊状部材を順次貼り合わせたときに中央部で過不足なく配列されたとすると、両側部では部材が重なり合うことになる。
【００１１】
また逆に両側部で短冊状部材を過不足なく貼り合わせたとすると、中央部で短冊状部材間で隙間が生じることになる。
いずれにしても均一な品質のタイヤ構成部材を形成することができない。
【００１２】
本発明は、斯かる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、複数の短冊状部材を順次過不足なく貼り合わせて均一な品質のタイヤ構成部材を形成することがでるタイヤ構成部材の製造方法を供する点にある。
【００１３】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記目的を達成するために、本請求項１記載の発明は、両側部より中央部が膨らんだ曲面ドラムの外周曲面に複数の短冊状部材を斜め方向に指向させて周方向に順次貼り付けてタイヤ構成部材を製造する方法において、貼付手段が前記曲面ドラムに対してその軸方向に一定速度で相対的に移動しながら短冊状部材を先端から順次繰り出し回転する該曲面ドラムの外周曲面に連続的に貼り付け、その際前記曲面ドラムの角速度を制御する制御手段が、前記曲面ドラムの角速度を、該短冊状部材の先端部が貼り付けられるときから徐々に大きくし、中央部が貼り付けられるときを最大とし、その後徐々に小さくして後端部が貼り付けられるときには前記先端部の貼り付け時と等しくなるよう制御するタイヤ構成部材の製造方法とした。
【００１４】
貼付手段が曲面ドラムに対して軸方向に一定速度で相対的に移動しながら短冊状部材を先端から順次繰り出し曲面ドラムの外周曲面に連続的に貼り付ける際に、曲面ドラムの角速度を短冊状部材の先端部から中央部にかけてに徐々に大きくし中央部から後端部にかけて徐々に小さくするので、曲面ドラムの軸に対する短冊状部材の傾斜角が曲面ドラムの一側部から中央部にかけて徐々に大きくなり中央部から他側部にかけて徐々に小さくなる。
【００１５】
よって曲面ドラムの軸に垂直な面上における貼り付けられた短冊状部材の幅長は、曲面ドラムの一側部から中央部にかけて徐々に大きく中央部から他側部にかけて徐々に小さいため、所要枚数の短冊状部材が両側部で重なることなく中央部で隙間を生じることなく全外周面で過不足なく順次貼り付けて厚みの一定したタイヤ構成部材を形成することができ、タイヤの品質を向上させることができる。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のタイヤ構成部材の製造方法において、前記曲面ドラムの外周曲面に長尺方向に対して直角方向の幅長ｗの前記短冊状部材をｎ枚順次貼り付けてタイヤ構成部材を製造する方法であって、前記貼付手段の軸方向の一定速度をＶとし、前記曲面ドラムの外周面の半径ｒが軸方向距離に対する関数で表されるとし、前記曲面ドラムの角速度をωとすると、前記制御手段は、軸方向距離に対してtan−１（ｒω／Ｖ）＝cos−１（ｎｗ／２πｒ）の式を満たす角速度ωで前記曲面ドラムを回転制御することを特徴とする。
【００１７】
曲面ドラムは両側部より中央部が膨らんでいるので、軸方向距離に対する外周面の半径ｒは一側部から増加し中央部を最大とし他側部に向かって減少し、曲面ドラムの軸に対する短冊状部材の傾斜角をθとすると同傾斜角θも軸方向距離の関数となり一側部から増加し中央部を最大とし他側部に向かって減少する。
【００１８】
曲面ドラムのある軸方向距離における半径ｒの外周円に注目し、同外周円における短冊状部材の傾斜角をθとすると同外周円における１枚の短冊状部材が占める長さはｗ／cosθであるので、そのｎ倍が同外周円の周長２πｒとなる。
すなわち（ｗ／cosθ）・ｎ＝２πｒである。
よってcosθ＝ｎｗ／２πｒである。
【００１９】
一方曲面ドラムに貼り付けられる短冊状部材が前記外周円を傾斜角θで貼り付けられるとき、軸方向速度がＶで周方向速度はｒωである。
よってtanθ＝ｒω／Ｖである。
【００２０】
前記cosθとtanθの２つの式から
tan−１（ｒω／Ｖ）＝cos−１（ｎｗ／２πｒ）（＝θ）
の式が成り立ち、短冊状部材が貼り付けられる軸方向距離に対して上式を満たす角速度ωで曲面ドラムを回転制御すれば、ｎ枚の短冊状部材が両側部で重なることなく中央部で隙間を生じることなく全外周面で過不足なく順次貼り付けて厚みの一定したタイヤ構成部材を形成することができる。
【００２１】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載のタイヤ構成部材の製造方法において、前記曲面ドラムの両側部の半径をｒoとすると、短冊状部材の長尺方向に対してcos−１（ｎｗ／２πｒo）の角度で短冊状部材の端面を斜めに切断することを特徴とする。
【００２２】
短冊状部材の両端面は曲面ドラムの両側部に貼り付けられるので、曲面ドラムの両側部の半径ｒoをもとに、cosθ＝ｎｗ／２πｒoを満たす角度θで短冊状部材の端面を斜めに切断することで、曲面ドラムの両側部に短冊状部材の両端面を過不足なく配列し滑らかな円弧を形成するように貼り付けることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る一実施の形態について図１ないし図７に基づき説明する。
本実施の形態に係るタイヤ構成部材の製造方法は、両側部より中央部が膨らんだ曲面ドラム11の外周曲面に複数の短冊状部材１を斜め方向に指向させて周方向に順次貼り付けてタイヤ構成部材であるベルト部材３を製造する方法である。
【００２４】
該製造方法を実行するベルト部材製造装置10の概略構成図を図１ないし図３に図示する。
【００２５】
曲面ドラム11は、両側部より中央部が膨らんだ外周曲面を有し、外周曲面に沿って周方向に複数のセグメントに分割された電磁マグネット12が配設されている。
曲面ドラム11自体は、サーボモータ13の駆動によりベルト14を介して回転中心軸Ｃを中心に回転する。
【００２６】
この曲面ドラム11の斜め上方に貼付装置21が配置されている。
基台22の上に左右方向（曲面ドラム11の回転中心軸Ｃ方向）に指向した前後一対のレール23，23が敷設され、同レール23，23にスライダー24を介して前後に長尺の摺動支持基盤25が左右水平方向に摺動自在に支持されている。
【００２７】
基台22上の左右方向に指向したねじ棒26がサーボモータ28の駆動でベルト29を介して回転し、ねじ棒26に螺合したナット27が摺動支持基盤25に一体に突設されているので、サーボモータ28の駆動によるねじ棒26の回転で摺動支持基盤25が左右に摺動する。
【００２８】
前後に長尺の摺動支持基盤25自体が、若干先端側を低く傾斜させるとともに、曲面ドラム11の回転中心軸Ｃ方向に対してある角度（後記するようにθoとする）を有した姿勢で左右に摺動自在に支持されている。
【００２９】
摺動支持基盤25の上には部材供給盤30が摺動支持基盤25に沿って長尺に配置されており、同部材供給盤30には短冊状部材１を搬送する搬送ローラ31と左右端縁に沿って配置されたガイドローラ32が配列されている。
【００３０】
摺動支持基盤25と同様に部材供給盤30は、曲面ドラム11の回転中心軸Ｃ方向に対して角度θoを有して延び、搬送ローラ31とガイドローラ32も同角度方向に指向して配列されている。
【００３１】
この部材供給盤30により曲面ドラム11に供給されて貼り付けられる短冊状部材１は、図５に示すように複数本のスチールコード２にゴムコーティングした幅長ｗの狭幅長尺部材を傾斜角度θoで斜めに切断した所定長さの部片である。
【００３２】
部材供給盤30の搬送ローラ31上に移された短冊状部材１は、左右側縁をガイドローラ32にガイドされて搬送ローラ31の回転により搬送され、部材供給盤30の下流端から曲面ドラム11の最高部位に先端部より順次供給される（図２参照）。
【００３３】
曲面ドラム11に移った短冊状部材１の部分は、電磁マグネット12により外周曲面に吸着し、曲面ドラム11の回転で短冊状部材１の残りの部分を引き出していくことになり、同時に部材供給盤30は摺動支持基盤25とともに曲面ドラム11の回転中心軸Ｃ方向に移動しながら短冊状部材１の供給を行う（図３参照）。
【００３４】
まず短冊状部材１の先端部が曲面ドラム11に貼られた状態では、図２に示すように、短冊状部材１の傾斜角度θoの先端面１ａが曲面ドラム11の回転中心軸Ｃ方向に対して角度θo方向に供給されて曲面ドラム11の側面と平行になって外周曲面に貼り付けられる。
【００３５】
そして曲面ドラム11が角速度ωで回転し、部材供給盤30が曲面ドラム11の回転中心軸Ｃ方向に一定速度Ｖで移動すると、図３に示すように部材供給盤30から順次供給される短冊状部材１が曲面ドラム11の外周曲面に斜めに貼り付けられていく。
【００３６】
所定枚数の短冊状部材１について上記の工程を繰り返して曲面ドラム11の外周曲面に互いに接するようにして順次貼り付けて図４に示すような曲面形状のベルト部材３を形成する。
【００３７】
本ベルト部材製造装置10では、制御装置40が前記２つのサーボモータ13，28の制御を行っており、サーボモータ28については部材供給盤30が一定速度Ｖで移動するように制御し、サーボモータ13については曲面ドラム11の角速度ωを以下に述べるように変動制御する。
【００３８】
すなわち曲面ドラム11の角速度ωを、該短冊状部材の先端部が貼り付けられるときから徐々に大きくし、中央部が貼り付けられるときを最大とし、その後徐々に小さくして後端部が貼り付けられるときには前記先端部の貼り付け時と等しくなるよう制御する。
【００３９】
このように曲面ドラム11の角速度ωを制御して曲面ドラム11の外周曲面に短冊状部材１を貼り付けると短冊状部材１は変形し、変形した短冊状部材１を平面に展開して示すと図６に示すような形状をしている。
【００４０】
図６ではＸＹ座標に変形した短冊状部材１の先端面１ａをＹ軸（Ｘ＝０）に沿わせて原点に位置させた姿勢で短冊状部材１を表示している。
短冊状部材１の先端面１ａと後端面１ｂとの間の幅長はＤで、Ｘ＝Ｄに後端面１ｂが沿っていて、Ｘ＝Ｄ/２が短冊状部材１の中央である。
【００４１】
いま短冊状部材１の先端面１ａ（Ｙ軸、Ｘ＝０）より曲面ドラム11の回転中心軸Ｃ方向（Ｘ軸方向）に任意の距離ｘ離れた位置（Ｘ＝ｘ）における外周曲面の外周円の半径をｒ、同位置で短冊状部材１を貼り付けているときの曲面ドラム11の角速度をωとすると、Ｘ＝ｘの位置での短冊状部材１のＹ軸方向の速度dY/dtは同位置での周速度ｒωであり、Ｘ軸方向の速度dX/dtは一定速度Ｖである。
【００４２】
よって両者の合成速度ベクトルの傾きdY/dXは、ｒω／Ｖであり、角度θで表わすと、
tanθ＝ｒω／Ｖ ………▲１▼
となる。
【００４３】
この角度θは、短冊状部材１のＸ＝ｘの位置における回転中心軸Ｃ（Ｘ軸）に対する傾斜角度であり、よってＸ＝ｘの位置における短冊状部材１が占める長さは、ｗ／cosθとなる。
【００４４】
一方、Ｘ＝ｘの位置における曲面ドラム11の全周長は２πｒであるので、ｎ枚の短冊状部材１を曲面ドラム11の外周曲面に順次貼り付けたときに、Ｘ＝ｘの位置において互いに重なることも隙間が生じることもなく過不足なく貼り付けられるためには、（ｗ／cosθ）・ｎ＝２πｒ
すなわち
cosθ＝ｎｗ／２πｒ ………▲２▼
を満足すればよい。
【００４５】
▲１▼ 式と▲２▼式におけるθは同じ角度であるので、
tan−１（ｒω／Ｖ）＝cos−１（ｎｗ／２πｒ） ………▲３▼
の式が成立する。
【００４６】
曲面ドラム11の外周曲面にＸ＝０の位置から短冊状部材１を貼り付けていくときに、Ｘ＝ｘの位置における曲面ドラム11の角速度ωを上記▲３▼式を満足するように制御することで、ｎ枚の短冊状部材１が両側部で重なることなく中央部で隙間を生じることなく全外周面（０≦Ｘ≦Ｄ）で過不足なく順次貼り付けて厚みの一定したベルト部材を形成することができる。
【００４７】
またtan２θ＝１／cos２θ−１の関係式に前記▲１▼式のtanθと▲２▼式のcosθを代入してθを消去すると、
（ｒω／Ｖ）２＝（２πｒ／ｎｗ）２−１
となり、さらに整理すると、
ω＝｛（２πｒ／ｎｗ）２−（１／ｒ）２｝１／２・Ｖ ………▲４▼
となる。
【００４８】
同▲４▼式は前記▲３▼式と同じ関係式であり、したがって曲面ドラム11の角速度ωを上記▲４▼式を満足するように制御すると言い換えてもよい。
【００４９】
いま曲面ドラム11の外周曲面の形状を、図７の直角座標に示す。
図７は、横軸を前記距離ｘ、縦軸を外周曲面の半径ｒとする直角座標で、同座標において曲面ドラム11の外周曲面の半径ｒがｘの関数ｆ(ｘ)で表されるとする。
【００５０】
曲面ドラム11の短冊状部材１が貼り付けられる両側部（ｘ＝０，Ｄ）における半径をとすると、ｆ(０)＝ｆ(Ｄ)＝ｒoであり、ｘ＝Ｄ/２における半径ｆ(Ｄ/２)が最大値を示す。
【００５１】
Ｘ軸方向の貼り付け速度は一定速度Ｖであるので、貼り付け開始時を０とする時間ｔにおける貼り付け位置はｘ＝Ｖｔと表される。
したがって曲面ドラム11の外周曲面の半径ｒもｆ(Ｖｔ)と時間の関数として示すことができる。
【００５２】
そこで前記▲４▼式のｒにｆ(Ｖｔ)を代入し、
ω＝｛（２πｒ／ｎｗ）２−（１／ｆ(Ｖｔ)）２｝１／２・Ｖ ………▲５▼
とすると、曲面ドラム11の角速度ωを時間ｔの関数として表すことができる。
【００５３】
したがって上記▲５▼式に従って制御装置40が演算を行ってサーボモータ13を駆動して曲面ドラム11の角速度ωを変動制御すれば、ｎ枚の短冊状部材１を曲面ドラム11の全外周面で過不足なく順次貼り付けて厚みの一定した高品質のベルト部材を形成することができる。
【００５４】
なお曲面ドラム11の短冊状部材１が貼り付けられる両側部（Ｘ＝０，Ｄ）における半径をｒoとすると、▲２▼式よりcosθo＝ｎｗ／２πｒoを満足する傾斜角度θoで短冊状部材１の先端面１ａおよび後端面１ｂが切断されることで、曲面ドラムの両側部に短冊状部材の両端面を過不足なく配列し滑らかな円弧を形成するように貼り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るベルト部材製造装置の概略構成図である。
【図２】貼り付け初期の同ベルト部材製造装置の一部上面図である。
【図３】貼り付け途中の同ベルト部材製造装置の一部上面図である。
【図４】ベルト部材の完成時における曲面ドラムの上面図である。
【図５】短冊状部材の平面図である。
【図６】曲面ドラムに貼り付けられた短冊状部材をＸＹ座標に展開して示した図である。
【図７】曲面ドラムの外周曲面の形状を直角座標に示した図である。
【図８】従来のベルト部材の製造方法を示す図である。
【符号の説明】
１…短冊状部材、２…スチールコード、３…ベルト部材、
10…ベルト部材製造装置、11…曲面ドラム、12…電磁マグネット、13…サーボモータ、14…ベルト、
21…貼付装置、22…基台、23…レール、24…スライダー、25…摺動支持基盤、26…ねじ棒、27…ナット、28…サーボモータ、29…ベルト、
30…部材供給盤、31…搬送ローラ、32…ガイドローラ、
40…制御装置。
Claims (3)
- 両側部より中央部が膨らんだ曲面ドラムの外周曲面に複数の短冊状部材を斜め方向に指向させて周方向に順次貼り付けてタイヤ構成部材を製造する方法において、
貼付手段が前記曲面ドラムに対してその軸方向に一定速度で相対的に移動しながら短冊状部材を先端から順次繰り出し回転する該曲面ドラムの外周曲面に連続的に貼り付け、
その際前記曲面ドラムの角速度を制御する制御手段が、前記曲面ドラムの角速度を、該短冊状部材の先端部が貼り付けられるときから徐々に大きくし、中央部が貼り付けられるときを最大とし、その後徐々に小さくして後端部が貼り付けられるときには前記先端部の貼り付け時と等しくなるよう制御することを特徴とするタイヤ構成部材の製造方法。 - 前記曲面ドラムの外周曲面に長尺方向に対して直角方向の幅長ｗの前記短冊状部材をｎ枚順次貼り付けてタイヤ構成部材を製造する方法であって、
前記貼付手段の軸方向の一定速度をＶとし、
前記曲面ドラムの外周面の半径ｒが軸方向距離に対する関数で表されるとし、
前記曲面ドラムの角速度をωとすると、
前記制御手段は、軸方向距離に対して
tan−１（ｒω／Ｖ）＝cos−１（ｎｗ／２πｒ）
の式を満たす角速度ωで前記曲面ドラムを回転制御することを特徴とする請求項１記載のタイヤ構成部材の製造方法。 - 前記曲面ドラムの両側部の半径をｒoとすると、短冊状部材の長尺方向に対してcos−１（ｎｗ／２πｒo）の角度で短冊状部材の端面を斜めに切断することを特徴とする請求項１または請求項２記載のタイヤ構成部材の製造方法。
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