JP4399249B2

JP4399249B2 - コイルワイヤ成形方法及び装置

Info

Publication number: JP4399249B2
Application number: JP2003432665A
Authority: JP
Inventors: 秀典松島
Original assignee: 金井宏彰
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2023-12-26
Also published as: JP2005186133A

Description

本発明は、コイルワイヤ成形方法及び装置に関し、特に、自動車用タイヤ等のゴム製品の補強材として好適な柔軟で伸びの大きい偏平なコイルワイヤの製造方法及び装置に関する。

タイヤ補強材等にスチールワイヤを使用する場合、単線のスチールワイヤはそのままでは柔軟性および伸長性に欠ける。そこで、例えば、くせ付けピンの間にワイヤを通して回転させることによりスチールワイヤに安定した波形スパイラル状のくせを付け、仮捻手段によって捻れを除去し、さらに、矯正ロールによって真直性を付与することによって、均一で小さい波形スパイラル状で柔軟性および伸長性に優れ真直性に優れたスチールワイヤとするくせ付け装置が開発されている（特許文献１参照）。

また、他に、タイヤ補強用として、押出装置から押し出した円筒状のコートゴムの廻りにスチールコードあるいは有機繊維コード等の補強コードを螺旋状に巻き付け、ロールで圧延することにより、補強コードを偏平コイル状に配置したテープを成形することが、従来から提案されている。

ところで、タイヤ補強用等の単線のスチールワイヤを柔軟性および伸長性を有するとともに真直性に優れた波形スパイラル状にすることは上記従来のくせ付け装置の技術によっても可能であるが、タイヤ補強材としてのスチールワイヤの使用態様の多様化に対応するためには、波形のスパイラル線よりも一層柔軟性および伸長性に富んだ、ピッチの粗いコイル状のスチールワイヤが必要となる。

しかし、そうしたタイヤ補強用等に使用するピッチの粗いコイル状のワイヤを作るには、例えばコイルバネ成形機の原理で線材をピッチを粗くして巻くしかなく、その場合、粗いピッチでコイル状に巻かれた部分が回転し振り回されて送り出されるので、長尺物を作るのは非常に困難である。そして、使用態様によっては、円筒コイル状のスチールワイヤではなくて、予め所定ピッチで一方向に倒れた偏平ワイヤ状のスチールワイヤとした方が好都合な場合があるが、そうした偏平なコイルワイヤを成形するのに、コイルバネ成形機の原理で線材を巻く工程で、一周巻く毎に、コイル成形治具を解除し、真直加工治具でコイル円周部の所定部位を真直加工して、一周毎にコイル中心を所定ピッチで順次一方向に偏位させるようにするのでは、偏平コイル状となった部分が回転して振り回されることになるため、そのままでは長尺物の加工は非常に困難であり、また、巻き取りながら回転させるにしても、巻き取ること自体が容易でないし、巻取り機を回転させる必要があって、装置が大掛かりで高価となってしまう。

また、押出装置から押し出した円筒状のコートゴムの廻りに補強コードを螺旋状に巻き付けて圧延する上記従来の方法は、特定の使用態様には適しても、コイルワイヤ単体を得ることはできないため、使用態様の自由度に欠け、また、成形装置も大掛かりで高価なものになる。

こうした事情を踏まえ、本発明者は、先に、簡単でコンパクトな装置により自動車用タイヤ等のゴム製品の補強材として好適な柔軟で伸びの大きい偏平な長尺のコイルワイヤを製造できるコイルワイヤ成形方法及び装置を発明した（特願２００３−１５６２６）。そのコイルワイヤ成形方法及び装置は、線材を略密着状態で円筒螺旋状に巻いてなるコイルの一周毎の円周上同一箇所に、例えば、コイルの一周毎の円周上同一部位を成形加工用のダイス上に順次供給し加工片によりダイスに押し付けて、ダイスに当接する円周上同一部位を変形させる方法で、所定長さにわたって順次成形加工を施すことにより、略密着状態で一周毎のコイル中心が順次一方向に偏位して偏平な帯状となったコイルワイヤを成形する方法であり、また、成形加工用のダイスと、略密着状態で円形螺旋状に巻かれたコイルの一周毎の円周上同一部位をダイス上に順次供給するコイル供給装置と、供給されたコイル一周毎の円周上同一部位をダイスに押し付け、所定長さにわたって順次成形加工を施す押圧装置を具備し、予め加工された略密着状態の円筒コイルをコイル供給装置に装填し、まずコイル１周目の円周上所定部位をダイス上に供給し、押圧装置によりダイスに押し付けて、所定長さにわたって変形させ、次いで、順次２周目以降の円周上同一部位をダイス上に供給し、押圧装置によりダイスに押し付けて、順次成形加工を施すことで、略密着状態で一周毎のコイル中心が順次一方向に偏位して偏平な帯状となったコイルワイヤを成形する装置である。
特開平６−２５９８３号公報

上述のように、タイヤ補強用等に使用するピッチの粗いコイル状のワイヤ、特に偏平なコイルワイヤを成形するのに、従来公知の技術では長尺物の加工は困難で、装置も大掛かりで高価となる。そして、本発明者が先に発明した上記コイルワイヤ成形方法及び装置によれば、そうした問題点が解消し、簡単でコンパクトな装置により自動車用タイヤ等のゴム製品の補強材として好適な柔軟で伸びの大きい偏平な長尺のコイルワイヤを製造することができる。しかし、この成形方法及び装置は、上述のように間欠動作を行うものであるため、高速仕様とするのが困難で、生産効率の面で課題が残る。

本発明は、こうした課題を解決するもの、簡単でコンパクトな装置により、自動車用タイヤ等のゴム製品の補強材として好適な柔軟で伸びの大きい偏平な長尺のコイルワイヤを製造することができ、しかも、高速仕様が可能で、生産効率を高めることができるコイルワイヤ成形方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明のコイルワイヤ成形方法は、線材を略密着状態で円筒螺旋状に巻いてなるコイルの一周毎の円周上同一部位に、所定長さにわたって順次成形加工を施すことにより、略密着状態で一周毎のコイル中心が順次一方向に偏位して偏平な帯状となったコイルワイヤを成形するコイルワイヤ成形方法であって、コイルを軸方向に送り出して、コイル一周毎の円周上同一部位を連続回転する成形加工用のダイス上に順次供給し、ダイスの回転軌跡と重なる位置まで突出可能に常時一方向に付勢された加工片とダイスとの協働によりコイル一周毎の円周上同一部位に所定長さにわたって順次成形加工を施す。

ここで、線材を略密着状態で円筒螺旋状に巻いてコイルにする加工は、予め別工程で行う。この加工は、コイルバネ成形機の原理を利用するなど、種々の方法で行うことができる。略密着状態のコイルの場合、ピッチの粗いコイルとは異なって、加工した部分を巻き取ることが容易で、長尺物の加工も可能である。そして、このように別工程で加工した略密着状態の円形コイルの一周毎の円周上同一部位に、所定長さにわたって順次成形加工を施す作業は、コイルを軸方向に送り出して、コイル一周毎の円周上同一部位を連続回転する成形加工用のダイス上に順次供給し、ダイスの回転軌跡と重なる位置まで突出可能に常時一方向に付勢された加工片とダイスとの協働によりコイル一周毎の円周上同一部位を変形させることにより行なうもので、これを繰り返すことにより、略密着状態で一周毎のコイル中心が、成形加工が施された所定長さ分をピッチとして順次一方向に偏位し、偏平な帯状のコイルワイヤが得られる。この場合、成形加工された部分を振り回すことなく行うことができ、しかも、動作が間欠でなく連続回転であるため、高速仕様が可能である。そのため、簡単でコンパクトな装置により、自動車用タイヤ等のゴム製品の補強材として好適な柔軟で伸びの大きい偏平な帯状の長尺のコイルワイヤの生産効率を高めることができる。

また、本発明のコイルワイヤ成形装置は、ダイス面を外側に向け所定軌跡を描いて連続回転する成形加工用のダイスと、略密着状態で円形螺旋状に巻かれたコイルをダイスの回転に合わせて軸方向に送り出し、コイルの一周毎の円周上同一部位をダイス上に順次供給するコイル供給装置と、ダイスの回転軌跡と重なる位置まで突出可能に常時一方向に付勢されて、送り出されたコイルを常時押圧し、ダイスと協働してコイル一周毎の円周上同一部位に所定長さにわたって順次成形加工を施す加工片を備えた押圧装置とを具備する。

このコイルワイヤ成形装置は、予め加工された略密着状態の円筒コイルをコイル供給装置に装填し、連続回転するダイスの回転に合わせて軸方向に送り出して、コイルの一周毎の円周上同一部位をダイス上に順次供給し、その際、押圧装置の加工片が、送り出されたコイルを常時押圧し、ダイスがコイル一周毎の円周上同一部位に達したときに、加工片がダイスと協働してそのコイル一周毎の円周上同一部位を所定長さにわたって塑性変形させ、コイル一周毎に円周上同一部位を順次所定長さにわたって成形加工する。そして、これを繰り返すことにより、略密着状態で一周毎のコイル中心が、成形加工が施された所定長さ分をピッチとして順次一方向に偏位し、偏平な帯状のコイルワイヤが得られる。この場合、成形加工された部分を振り回すことなく行うことができ、しかも、動作が間欠でなく連続回転であるため、高速仕様が可能である。そのため、簡単でコンパクトな装置により、自動車用タイヤ等のゴム製品の補強材として好適な柔軟で伸びの大きい偏平な帯状の長尺のコイルワイヤの生産効率を高めることができる。

ここで、コイル供給装置は、例えば、円筒状のコイル供給部を有し、コイル供給部の上端に、外周に沿って円弧状のスリットが形成された天板を有し、天板上の反スリット側に成形加工用のダイスを固定し、略密着状態で円筒螺旋状に巻かれたコイルをコイル供給部に軸方向に収容し、コイル先端側を前記スリットから天板上に出して、コイル供給部を所定回転方向に連続駆動し、コイル自体は回転させずに天板を回転させ、天板一回転毎にコイル一周分をスリットから新たに天板上に送り出して、一周毎の円周上同一部位をダイス上に供給し、押圧装置の加工片により押し付けて成形加工しつつ一方向に送り出すよう構成するのがよい。

本発明において、コイル一周毎の同一部位に施す成形加工は、該部位を略真直に変形させるものであってよく、他の部位より曲率が小さくなくよう変形させるものであってよく、また、他の部位より曲率が大きくなるよう変形させるものであってもよい。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、簡単でコンパクトな装置により、自動車用タイヤ等のゴム製品の補強材として好適な柔軟で伸びの大きい偏平な長尺のコイルワイヤを製造することができ、しかも、高速仕様が可能で、生産効率を高めることができる。

図１〜図６に本発明の実施の形態の一例を示す。図１はコイルワイヤ成形装置の要部平面図、図２はコイルワイヤ成形装置の要部正面視断面図、図３はコイルワイヤ成形装置の要部側面視断面図、図４はコイル供給部の平面図（ａ）および側面視断面図（ｂ）、図５はコイルワイヤの成形途中の平面図（ｂ）および側面視断面図（ｂ）、図６はコイルワイヤの成形工程説明図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）,（ｅ）である。

この実施の形態のコイルワイヤ成形装置は、図１〜図３に示すとおりで、図示しない支持テーブルに支持された保持台１に、コイル供給部を構成する円筒状の垂直なコイル供給筒体２を上部内周に一体保持した回転体３が、軸受４を介して回転可能に支承されている。

コイル供給筒体２は、その上部内周に沿って円弧状のスリット５を有する天板６を一体に有し、その天板６の上面が保持台１の上面と面一となる配置で支承されている。また、天板６上には、スリット５とは反対側で平面視にて天板６の外周（コイル供給筒体２の内周）に沿う位置に、平面視にて円弧状に凹陥した形状のダイス面を有する成形加工用のダイス７が、ダイス面が外側となる配置で固定されている。そして、コイル供給筒体２を一体保持した回転体３の下部外周にプーリ８が固定されている。このプーリ８は、図示しない駆動装置のプーリにベルト連結される。

また、保持台１の上面には、一端が保持台１上の支軸９に回動可能に支持され、中央部一側がバネ１０により一方向（図示の例では図１において反時計回り方向）へ押圧付勢され、他端が保持台１上のストッパ１１に当接して上記一方向への回動が規制されたアーム部材１２の、中央部で上記バネ１０とは反対側に、ダイス７と協働する成形用の加工片としてローラ１３が回転自在に支持されてなる押圧装置が設置されている。

なお、押圧装置は、ローラ以外の可動あるいは固定（アーム部材と一体のものを含む）の加工片を有するものであってもよい。また、上記押圧装置は、アーム部材１２の中央部を一方向に押圧付勢する手段として、バネ１０に代えてエアシリンダその他を用いたものであってよい。また、この例では、バネ１０の付勢によってアーム部材１２が回動する方向を、逆方向に切換え可能とするよう、アーム部材１２の両端に支軸９に支承する支持穴１４を設けているが、回動方向を固定する場合は、支持穴１４は１箇所でよい。

コイル供給筒体２は駆動装置により駆動され、連続回転する。そして、コイル供給筒体２と一体の天板６が連続回転し、天板６上のダイス７がダイス面を外側に向け円軌跡を描いて連続回転する。そして、上記押圧装置は、アーム部材１２がバネ１０で押圧付勢されてストッパ１１に当接した状態で、ローラ１３がダイス７の回転軌跡と重なる位置まで突出する。

このコイルワイヤ成形装置を使用して、線材を略密着状態で円筒螺旋状に巻いてなる円筒コイルの一周毎の円周上同一箇所に、所定長さにわたって順次成形加工を施すことにより、略密着状態で一周毎のコイル中心が順次一方向に偏位して偏平ワイヤ状となったコイルワイヤを製造する。なお、円筒コイルは、スチールワイヤ等を素材として予め別工程で成形する。

そして、図４の（ａ）、（ｂ）に示すように、略密着状態の円筒コイルＣ₁ をコイル供給筒体２の下方から軸方向に装填し、スリット５を通して天板６上に出し、コイル供給筒体２を連続回転させる。これにより、円筒コイルＣ₁ は、先端が保持台１上のガイド（図示せず）で回転方向に規制され、コイル自体は回転することなく軸方向に送り出される。そして、ダイス７がコイル一周毎の円周上同一部位に達したときに、ダイス７とローラ１３とが向き合い、それらが協働して、そのコイル一周毎の円周上同一部位を所定長さにわたって略真直となるよう塑性変形させる。ダイス面は例えば図示の例のように円弧状に凹陥した形状で、ローラ１３により押し付けられることにより円形コイルＣ₁ の円周上所定部位が塑性変形する。そして、ダイス７がさらに回転すると、塑性変形した部分が所定長さにわたって略真直となる。

これを繰り返すことにより、略密着状態で一周毎のコイル中心が、成形加工が施された所定長さ分をピッチとして順次一方向に偏位し、偏平な帯状のコイルワイヤＣ₂となって、保持台１上のガイド（図示せず）に沿い、一方向（例えば図１において上方へ向かう方向）へ送り出される。円筒コイルＣ₁ から偏平なコイルワイヤＣ₂ への変化は図５の（ａ）、（ｂ）に示すとおりである。

図６は上記コイルワイヤ成形装置による成形工程の動作を示している。なお、図示の例は、バネ１０の付勢によるアーム部材１２の回動方向を、図１の場合とは逆の時計回り方向にした場合である。

図６の（ａ）は、ダイス７が時計回り方向に連続回転し、押圧装置のローラ１３と向かい合う位置の手間に達した状態で、円筒コイルＣ₁ は、天板６上に出た部分がローラ１３で押された状態で送り出される。そして、図６の（ｂ）の状態を経て、図６の（ｃ）に示すようにダイス７がローラ１３と向き合う位置に達すると、ローラ１３に押されて円筒コイルＣ₁ がダイス面に沿った形状に変形し、さらにダイス７が回転し、図６の（ｄ）の状態を経て、図６の（ｅ）に示すようにダイス７がローラ１３から完全に離れる。その間、変形部分を含むコイル一周分がコイル軸に直交する一方向（図示の例では左方向）へ送られて、変形部分はローラ１３から外れた時点で略真直となり、次のコイル一周分が天板６上に出て行く。そして、次のコイル一周分について同様の動作が繰り返され、以下、同様にしてコイル一周毎の円周上同一部位が所定長さにわたって略真直に成形加工され、その成形加工が施された所定長さ分をピッチとして順次一方向に偏位した偏平な帯状のコイルワイヤＣ₂となっていく。

なお、上記図示の実施の形態は、コイル一周毎の同一部位を略真直に変形せる場合であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、コイル一周毎の同一部位を他の部位より曲率が小さくなるよう変形させる実施の形態、あるいはコイル一周毎の同一部位を他の部位より曲率が大きくなるよう変形させる実施の形態も可能である。曲率が小さくなるよう変形させる場合、ダイスおよび加工片は上記図示の実施と同様で、加工片を押し付ける圧力を小さくする。また、曲率が大きくなるよう変形させる場合、ダイスは円弧状に凸設されたダイス面を有するものとし、加工片を凹陥状に形成する。

実施の形態に係るコイルワイヤ成形装置の要部平面図である。実施の形態に係るコイルワイヤ成形装置の要部正面視断面図である。実施の形態に係るコイルワイヤ成形装置の要部側面視断面図である。実施の形態に係るコイルワイヤ成形装置のコイル供給部の平面図（ａ）および側面視断面図（ｂ）である。実施の形態に係るコイルワイヤの成形途中の平面図（a）および側面視断面図（ｂ）である。実施の形態に係るコイルワイヤの成形工程説明図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）,（ｅ）である。

符号の説明

１保持台
２コイル供給筒体
３回転体
４軸受
５スリット
６天板
７ダイス
８プーリ
９支軸
１０バネ
１１ストッパ
１２アーム部材
１３ローラ
１４支持穴
Ｃ₁ 円筒コイル
Ｃ₂ コイルワイヤ

Claims

線材を略密着状態で円筒螺旋状に巻いてなるコイルの一周毎の円周上同一部位に、所定長さにわたって順次成形加工を施すことにより、略密着状態で一周毎のコイル中心が順次一方向に偏位して偏平な帯状となったコイルワイヤを成形するコイルワイヤ成形方法であって、
前記コイルを軸方向に送り出して、コイル一周毎の円周上同一部位を連続回転する成形加工用のダイス上に順次供給し、前記ダイスの回転軌跡と重なる位置まで突出可能に常時一方向に付勢された加工片と前記ダイスとの協働によりコイル一周毎の円周上同一部位に所定長さにわたって順次成形加工を施すことを特徴とするコイルワイヤ成形方法。
ダイス面を外側に向け所定軌跡を描いて連続回転する成形加工用のダイスと、略密着状態で円形螺旋状に巻かれたコイルを前記ダイスの回転に合わせて軸方向に送り出し、該コイルの一周毎の円周上同一部位を前記ダイス上に順次供給するコイル供給装置と、前記ダイスの回転軌跡と重なる位置まで突出可能に常時一方向に付勢されて、送り出された前記コイルを常時押圧し、前記ダイスと協働してコイル一周毎の円周上同一部位に所定長さにわたって順次成形加工を施す加工片を備えた押圧装置とを具備することを特徴とするコイルワイヤ成形装置。
前記コイル供給装置は、円筒状のコイル供給部を有し、該コイル供給部の上端に、外周に沿って円弧状のスリットが形成された天板を有し、該天板上の反スリット側に前記成形加工用のダイスを固定し、略密着状態で円筒螺旋状に巻かれたコイルを前記コイル供給部に軸方向に収容し、コイル先端側を前記スリットから天板上に出して、コイル供給部を所定回転方向に連続駆動し、コイル自体は回転させずに天板を回転させ、天板一回転毎にコイル一周分を前記スリットから新たに天板上に送り出して、一周毎の円周上同一部位をダイス上に供給し、前記押圧装置の加工片により押し付けて成形加工しつつ一方向に送り出すよう構成したことを特徴とする請求項２記載のコイルワイヤ成形装置。