JP4410800B2 - ワイヤコードを製造する方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般的にはワイヤコードを製造するための方法および機械、特に、撚り合わせたクリンプ加工（crimped）ワイヤを含み、補強目的に使用される、高伸び率ワイヤコードに関する。

発明の背景
そのようなワイヤコードは、一般に、タイヤなどのエラストマー製品の補強のために使用されている。個々のワイヤの全てまたは一部は、撚り合せる前に、クリンプ加工されている。ワイヤをクリンプ加工することによって、コードの破断時の伸び率が高くなるとともに、コード中へのエラストマーの良好な侵入（penetration）が保証される。
撚り合わせられた、クリンプ加工されたスチールワイヤで構成される、高伸び率コードを製造するための異なる先行技術がある。

米国特許第５７０７４６７号は、ワイヤを撚り合わせる前に、回転式カム状予備成形機（revolving cam-like preformer）におけるワイヤのクリンプ加工を開示している。そのようなカム状予備成形機は、３個から４個の千鳥状（staggered）ピンを備える、平面状または円筒状の回転部材を含む。ワイヤは、千鳥状ピンに沿ってジグザグ経路内を案内されて、予備成形機は、ワイヤ軸のまわりに回転させられ、それによって予備成形機は、ワイヤに螺旋波形（helical wavy form）を予備成形する。それぞれのワイヤは、別個の予備成形機で予備成形される。クリンプ加工ワイヤは、金型および中空シャフトを介して回転集束型撚り機（rotating buncher type twister）に導入され、その中で、ワイヤは撚り合わせられてコードとなり、それが巻き取りボビン上に巻き付けられる。この方法には重大な欠点がある。回転予備成形機におけるワイヤのジグザグ経路によって、ワイヤの引抜き速度を制限することが必要となり、このことは、勿論のこと、生産性を低下させる。この予備成形機は、すべて、制御された速度で、回転駆動しなくてはならず、このことは達成が困難である。最後に、とりわけ、クリンプ加工ワイヤは、撚り合わされる前に、案内ロール上を案内されて案内金型を通過するときに、ふたたび平坦化される。

米国特許第５１１１６４９号は、一対のギア状のホイールの噛み合い歯の間での、ワイヤのクリンプ加工を開示している。ギア状ホイールの下流で、クリンプ加工ワイヤは、それらを撚り合わせてスチールコードにする、撚り機（twisting machine）に導入される前に、静止プレート内の貫通穴を通過する。この方法にも、重大な欠点がある。これらの歯付きホイールは、ワイヤを損傷するリスクなしに、ワイヤの比較的平坦な変形を与えることだけが可能である。さらに、クリンプ加工ワイヤを撚り機中に案内する静止プレート案内は、ワイヤを平坦化して元に戻す傾向がある。

米国特許６３１１４６６号は、歯付きホイールの間でのワイヤのクリンプ加工を開示している。しかしながら、一対だけの歯付きホイールを使用する代わりに、第１のクリンプ面と比較して９０°回転した面内で、かつ第１の対と異なるピッチで、ワイヤを予備成形するために、第１の対の隣に配置された第２の対の歯付きホイールを使用することを提案している。それぞれのワイヤは、別個の歯付きホイール配設を通過する。その後に、クリンプ加工されたワイヤが、束ねられて、既知の撚り機中に導入されて、撚り合わされる。したがって、米国特許第６３１１４６６号によれば、個々のスチールワイヤは、それらが撚り合わされる前に、空間的な変形を受ける必要があり、このことが、ゴム侵入を向上させ、破断時の伸びを増大させ、さらにコードの剛性を低下させると記載されている。しかしながら、ここで気づかれることは、ワイヤは、第１の対の歯付きホイールから出るときに、傾きやすいことである。したがって、第２の対の歯付きホイールは、第１のウエーブと同一面の第２のウエーブを生成しやすく、これは期待される利点を部分的に消滅させる。さらに、この方法も、最終撚り工程の前に、クリンプ加工されたワイヤの再平坦化の問題が発生する。
ＷＯ０２／０８８４５９は、複数のワイヤをバンドリング手段内で束ねるステップ；そのワイヤを噛み合い歯付き面の間でクリンプ加工するステップ；および複数のクリンプ加工ワイヤを撚り経路に沿って撚り合せるステップを含む、ワイヤコードを製造する方法を開示している。

発明の目的
本発明の目的は、撚り合わされたクリンプ加工金属ワイヤを含むワイヤコードをより効率的に製造する、方法および機械を提供することである。この目的は、それぞれ請求項１に記載の方法、および請求項４に記載の機械によって達成される。

発明の要約
本発明の重要な観点によれば、クリンプ加工は、複数のワイヤを、噛み合い歯付き面（meshing toothed surface）の間に通すことによって実行され、この噛み合い歯付き面は、ワイヤがそれに沿って撚り合わされる、撚り経路（twisting path）の始点に位置する。この機構によって、コードの破断時の伸び率およびコード中へのエラストマー侵入に関して優れた結果を得ることができる。ワイヤが撚り合わされる前に、クリンプ加工ワイヤの平坦化はなく、撚りコードには、非常に均一な分布のクリンプ加工ウエーブがある。さらに、本発明による方法は、非常に簡単なクリンプ加工装置によって実行することが可能であり、それは、複雑な調整を必要とせず、また非常に良好な生産性成績を得ることができる。

複数のワイヤは、噛み合い歯付き面の間でクリンプ加工される前に、緊密に束ねて、それによってそれらを１つの面内で緊密に並ばせるとともに、ワイヤの撚り合わせは、好ましくは、クリンプ加工ホイールの噛み合い歯付き面の間でただちに開始される。クリンプ加工ホイールの噛み合い歯付き面の入口において、複数のワイヤは、１つの面内にまだ緊密に並んでいるが、噛み合い歯付き面の出口では、ワイヤはすでに互いに交差している。

本発明によるコードを製造する機械は、ワイヤをクリンプ加工するための噛み合い歯付き表面を有するクリンプ加工ホイールを備えるクリンプ加工手段と、撚り経路に沿ってワイヤを撚り合わせる撚り手段とを有する。本発明の重要な観点によれば、クリンプ加工手段は、撚り経路の始点に位置する、噛み合い歯付き面を有する一対のクリンプ加工ホイールを含み、この機械は、また、前記撚り経路の始点において前記歯付き面の間にワイヤを通す前に、複数のワイヤを強制して緊密に並ばせるように、複数のワイヤを緊密に束ねるための、前記一対のクリンプ加工ホイールの上流に位置するバンドリング手段を含む。

このバンドリング手段は、好ましくは、複数のワイヤを強制して緊密に並べるように、寸法決めされた開口を有する、バンドリング金型である。ワイヤが噛み合い歯付き面の間に入る点から３０ｍｍ〜６０ｍｍの間に、バンドリング手段が位置する場合に、良好な結果が得られる。
歯付き面内で、歯厚ｔの２つの連続する歯は、間隙幅ｇの間隙によって離隔されており、歯厚ｔおよび間隙幅ｇは、好ましくは、次の関係：２ｔ＜ｇ＜４ｔを満足する。さらに、ワイヤの直径がＤであるとき、歯厚ｔおよび直径Ｄは、次の関係：２Ｄ＜ｔ＜４Ｄを満足しなければならず、ここでワイヤの直径Ｄは、通常、０．２ｍｍから１．０ｍｍの間、最も頻繁には０．２ｍｍから０．５ｍｍの間である。

有利には、クリンプ加工ホイール間の距離を精密に調節可能とし、それによって一方のホイールの歯の、他方のホイールの間隙への侵入量を調節可能とする。これによって、クリンプ加工振幅の調節が可能となり、コードの機械的性質および／またはコードへのゴムの侵入を最適化することが可能となる。
好ましい一実施態様において、撚り手段は、ロータ回転軸の回りに回転可能なロータ、およびロータ上に支持された偏向プーリー（deflection pulley）を含む。この偏向プーリーは、撚り経路の末端を形成し、これはロータ回転軸と実質的に同軸である。

本発明は、種々多様なスチールコード撚り機械で実施することができる。しかしながら、ワイヤをクリンプ加工するのに必要なスペースが小さいために、ワイヤ用のワイヤ巻戻し装置が中央クレードル上に支持されている、撚り機械に対して特に適している。そのような機械は、例えば、支持構造、ロータ回転軸のまわりに回転可能に支持構造によって支持されている、第１のロータ端および第２のロータ端を備えるロータ、ロータ回転軸のまわりに自由に揺動可能に、前記第１のロータ端と前記第２のロータ端の間に支持されているクレードルを備え、前記クレードルは、ロータが回転するときに、回転において不動のままとなる。このクレードルは、複数のワイヤ巻戻し装置を支持している。前記一対のクリンプ加工ホイールは、ロータ回転軸と実質的に整列するように、クレードル上に装着されている。案内手段は、巻戻し装置から前記一対のクリンプ加工ホイールに向って複数のワイヤを案内するために、クレードルの上に設けられている。

第１の偏向プーリーは、撚り経路内のワイヤを撚り合せることのできるように、第１のロータ端に支持されており、この撚り経路は、第１の偏向プーリーから一対のクリンプ加工ホイールへと延びている。第１のフライヤアームは第１のロータ端に接続されるとともに、第２のフライヤアームは第２のロータ端に接続されており、第１および第２のフライヤアームは、クレードルのまわりの撚りワイヤを、第１のロータ端から第２のロータ端へと案内することができる。第２の偏向プーリーは、前記第２のフライヤアームから供給される撚りワイヤを前記第２のロータ端の軸外に案内することができるように、第２のロータ端上に支持されており、第２のロータ端から撚りワイヤを引き出すのに引出し手段が使用される。
次に、添付の図面を参照して、例を挙げて本発明を説明する。

好ましい実施態様の詳細な説明
図１は、クリンプ加工されて撚り合わされた、５本のスチールワイヤからなるコードを製造するための機械１０を示している。この機械は、本質的な構成において、モータ１５によってロータ回転軸１６のまわりに回転させられるように、支持構造１４、１４’によって支持されているロータ１２を備える。このロータは、第１のロータ端１８および第２のロータ端１８’を含む。クレードル２０は、両ロータ端１８、１８’の間に、ロータ回転軸の１６のまわりに自由に揺動できるように装着されており、それによって、ロータ１２がロータ回転軸１６のまわりに回転するときに、回転において不動のままとなる。

クレードル２０は、５つの従来型巻戻し装置２２_１、２２_２、２２_３、２２_４、２２_５を含む。これらの巻戻し装置のそれぞれは、最終のコードを形成する、５本のスチールワイヤ２６_１、２６_２、２６_３、２６_４、２６_５の内の１本を配送する、１つのワイヤスプール２４_１、２４_２、２４_３、２４_４、２４_５を受け入れる。５つの案内プーリー２８_１、２８_２、２８_３、２８_４、２８_５は、５つのワイヤスプール２４_１、２４_２、２４_３、２４_４、２４_５から巻き戻される５本のワイヤ２６_１、２６_２、２６_３、２６_４、２６_５を、ロータ回転軸１６と実質的に同軸であるバンドリング金型３０中へと案内する。バンドリング金型３０から、ワイヤ２６_１、２６_２、２６_３、２６_４、２６_５は、クレードル２０上に固定されて、その結果としてロータ回転軸１６にまわりに回転しないクリンプ加工装置３２を経由して、ロータ回転軸１６のまわりに回転する第１のロータ端１８上へと進む。クリンプ加工装置３２およびクリンプ加工動作それ自体については後述する。クリンプ加工装置３２の出口において、ワイヤは、ロータ回転軸１６と実質的に同軸の経路３４に追従する。この経路３４は、以下では「撚り経路」と呼ぶが、その理由は、個々のワイヤ２６_１、２６_２、２６_３、２６_４、２６_５が、次に説明するように、この経路３４に沿って撚り合わされるからである。

第１のロータ端１８は、第１の撚り装置を形成し、本質的な構成において、偏向プーリー３６（これは撚りプーリー３６とも呼ばれる）、フライヤアーム３８およびフライヤアーム偏向プーリー４０を含む。撚りプーリー３６は、ロータ１２上に直接、支持されている。フライヤアーム３８は、第１のロータ端１８から半径方向に延びて、その自由端においてフライヤアームプーリー４０を支持する。第２のロータ端１８’は、同様に、偏向プーリー３６’、フライヤアーム３８’、およびフライヤアーム偏向プーリー４０’を含む。

ロータ１２がモータ１５によって回転されるときに、クレードル２０は不動のままであり、それによって撚りプーリー３６は、撚り経路３４内にあるワイヤ２６_１、２６_２、２６_３、２６_４、２６_５を撚り合わせる。このようにして、撚りワイヤコード４４が形成される。撚りプーリー３６は、このコード４４を、フライヤアーム３８のフライヤアーム偏向プーリー４０上に案内する。フライヤアーム偏向プーリー４０から、コード４４は、フライヤアーム３８’のフライヤアーム偏向プーリー４０’上へと進み、それによってコード４４’は、クレードル２０のまわりを第１のロータ端１８から第２のロータ端１８’上へと案内される。フライヤアーム偏向プーリー４０’から、コード４４は、第２のロータ端１８’中へと進む。この第２のロータ端１８’における偏向プーリー３６’は、回転軸１６内のコード４４を、第２のロータ端１８’の外に案内し、コード４４は、（ここでは、概略的にスプールで表わしてある）従来型巻取り装置５０によって引き出される。偏向プーリー３６’の下流で、コード４４は、第２の撚りを与えられて、これによってその形成が完了する。

次に、クリンプ加工装置３２について、図２を参照して説明する。この装置は、噛み合い歯付き面５２、５２’を有する、一対のクリンプ加工ホイール５１、５１’を含む。クリンプ加工ホイール５１、５１’は、ワイヤ２６_ｉが噛合い歯付き面５２、５２’の間を引き抜かれるときに、自動回転している。これらの歯付き面５２、５２’は、特有の設計がされている。実際に、歯厚ｔの２つの連続する歯が間隙幅ｇの間隙によって離隔されており、この間隙幅は、歯厚ｔよりもはるかに大きい。間隙幅ｇは、通常、次の条件：２ｔ＜ｇ＜４ｔを満たすものとする。歯厚は、ワイヤ直径Ｄの関数として固定され、通常は次の条件：２Ｄ＜ｔ＜４Ｄを満足するものとする。０．３８ｍｍのワイヤ直径Ｄに対して、１ｍｍの歯厚ｔおよび３ｍｍの間隙幅ｇが保持される。歯は、ワイヤを損傷しないように、丸みをつけた断面形状としなくてはならない。２つのクリンプ加工ホイール５１、５１’間の距離は、精密に調節可能として、それによって、一方のホイールの歯の、他方のホイールの間隙中への侵入量を、調節することができる。これは、例えば、クリンプ加工ホイール５１、５１’の一方を、従来型マイクロメータ調節装置（図示せず）上に装着することによって達成できる。

図２に、クリンプ加工５１、５１’の上流に配置された、バンドリング金型３０を示してある。このバンドリング金型３０の目的は、ワイヤ２６_ｉを、それらが噛み合い歯付き面５２、５２’の間でクリンプ加工される前に、緊密に束ねることである。完全に有効にするためには、このバンドリング金型３０は、ワイヤ２６_ｉが噛み合い歯付き面の間に入る点から、３０ｍｍから６０ｍｍの間に配置すべきである。図４は、バンドリング金型３０を通過する断面を示している。ここで、バンドリング金型３０は、ワイヤ２６_ｉ用の開口６０を有し、この開口は、５本のワイヤ２６_ｉを強制して緊密に並べるように寸法決めされていることがわかる。

図２は、また、撚りプーリー３６、フライヤアーム３８およびフライヤアーム偏向プーリー４０を有する、撚り手段の概略図を示す。クリンプ加工ホイール５１、５１’と撚りプーリー３６の間の距離Ｌが１００ｍｍから１５０ｍｍの範囲において、良好な結果が得られている。

次に、本発明の重要な観点について、図３を参照して説明するが、この図は、拡大詳細図として、クリンプ加工ホイール５１の歯付き面５２の平面図を模式的に示しており、クリンプ加工ホイール５１は、ワイヤ２６_ｉをクリンプ加工するために、クリンプ加工ホイール５１’の歯付き面５２’と噛み合っている。矢印７１は、ワイヤ２６_ｉの移動方向を示し、これは図３の面に平行であり、矢印７３は撚り方向を示す。一点鎖線７６は、クリンプ加工ホイール５１の回転軸を表わす。参照番号７２_１、７２_２、７２_３は、歯付き面５２の３つの歯を示し、これらは間隙７４_１、７４_２によって離隔されている。クリンプ加工ホイール５１’の噛み合い歯付き面５２’の２つの歯７２’_１、７２’_２を、それらが歯付き面５２の間隙７４_１、７４_２に侵入する状態を、破線で表わしてある。歯付き面５２の３つの歯７２_１、７２_２、７２_３および噛み合い歯付き面５２’の２つの歯７２’_１、７２’_２が協働してワイヤ２６_ｉをクリンプ加工する。本発明の重要な観点によれば、このクリンプ加工は、撚り経路３４の始点において行われる。図３において、噛み合い歯付き面５２、５２’の入口において、５本のワイヤ２６_ｉが、１つの面内で緊密に並び、これに対して、噛み合い歯付き面５２、５２’の出口において、ワイヤ２６_ｉは、すべて互いに交差しており、言い換えると、ワイヤ２６_ｉの撚り合わせは、噛み合い歯付き面５２、５２’の間で始まる。

ここで理解されるように、ワイヤのクリンプ加工をワイヤの撚り合わせの始点に配置することによって、コードの破断時の伸び率およびコード中へのエラストマー侵入に関して、良好な結果が得られる。したがって、例えば、破断時伸び率５％を超える５×０．３８ＨＥスチールコードを製作することが可能であった。ワイヤを撚り合わせる前に、クリンプ加工されたワイヤの平坦化はなく、撚りコードには非常に均一なクリンプ加工ウエーブが分布している。さらに、本発明による方法は、非常に簡単なクリンプ加工施設によって実施することが可能であり、それは複雑な調節を必要とすることなく、非常に良好な生産性結果を得ることを可能にする。

複数のクリンプ加工ワイヤを含む、コードを製造する機械の概略全体図である。 ワイヤのバンドリング、一対のクリンプ加工ホイールの噛み合い歯付き面の間でのワイヤのクリンプ加工、およびワイヤの撚り合わせを示す、概略図である。 その上にワイヤがある状態の、クリンプ加工ホイールの歯付き面の拡大詳細を示す、平面図である。 ワイヤがその中を通過するバンドリング金型を通過する、拡大断面を示す図である。

Claims (12)

1. ワイヤコードを製造する方法であって、
   バンドリング手段内で複数のワイヤを束ねるステップ；
   前記ワイヤを、噛み合い歯付き面の間でクリンプ加工するステップ；および
   前記複数のクリンプ加工されたワイヤを、撚り経路に沿って撚り合わせるステップ；を含み、
   前記束ねることは、前記のワイヤが１つの面に緊密に並ぶように実施すること、および
   前記クリンプ加工は、前記複数のワイヤを、前記撚り経路の始点に位置する噛み合い歯付き面の間に通すことによって実施すること、を特徴とする前記方法。
2. 撚り合わせを、噛み合い歯付き面の間で開始する、請求項１に記載の方法。
3. 噛み合い歯付き面の入口においては、ワイヤは、まだ１つの面内に緊密に並べて置かれており、前記噛み合い歯付き面の出口において、前記ワイヤは互いに交差している、請求項１または２に記載の方法。
4. ワイヤコードを製造するための機械であって、
   複数のワイヤを束ねるためのバンドリング手段；
   前記ワイヤをクリンプ加工するための噛み合い歯付き面を有するクリンプ加工ホイールを含む、前記バンドリング手段の下流の、クリンプ加工手段；および
   前記ワイヤを撚り経路に沿って撚り合わせるための撚り手段；を含み、
   前記バンドリング手段は、前記複数のワイヤを強制して１つの面内に緊密に並ばせるように、構成されていること、および
   前記クリンプ加工手段が、前記撚り経路の始点に位置する、噛み合い歯付き面を有する一対のクリンプ加工ホイールを含むこと、を特徴とする前記機械。
5. バンドリング手段が、開口を有するバンドリング金型であり、前記開口は、複数のワイヤを強制して１つの面内に緊密に並べるように、寸法決めされている、請求項４に記載の機械。
6. 複数のワイヤが噛み合い歯付き面の間に入る点から３０ｍｍ〜６０ｍｍの間に、バンドリング手段が位置する、請求項４または５に記載の機械。
7. 噛み合い歯付き面において、歯厚ｔの２つの連続する歯が、間隙幅ｇの間隙によって離隔されており、前記歯厚ｔおよび前記間隙幅ｇは、次の関係：２ｔ＜ｇ＜４ｔを満足する、請求項４から６のいずれかに記載の機械。
8. ワイヤの直径がＤであり、歯厚ｔおよび前記直径Ｄが次の関係：２Ｄ＜ｔ＜４Ｄを満足する、請求項７に記載の機械。
9. ワイヤの直径Ｄが、０．２ｍｍから１．０ｍｍの間である、請求項４から８のいずれかに記載の機械。
10. 前記対におけるクリンプ加工ホイールの間の距離が調節可能であり、それによって、一方のホイールの歯の、他方のホイールの間隙中への侵入量が調節可能である、請求項４から９のいずれかに記載の機械。
11. 撚り手段が、
    ロータ回転軸の回りに回転可能なロータ、および
    前記ロータ上に支持されて、前記撚り経路の端部を形成する、偏向プーリーを含み、前記撚り経路は前記ロータ回転軸と実質的に同軸である、請求項４から１０のいずれかに記載の機械。
12. 支持構造；
    第１のロータ端および第２のロータ端を有するロータであって、前記支持構造によって、ロータ回転軸の回りに回転できるように支持されている、前記ロータ；
    前記第１のロータ端および前記第２のロータ端の間に、前記ロータ回転軸のまわりに自由に搖動できるように支持され、それによって前記ロータが回転する際に、回転しない状態を維持するクレードル；
    前記クレードルによって支持された、複数のワイヤ巻戻し装置；
    複数のワイヤを前記巻戻し装置から前記一対のクリンプ加工ホイールに向って案内するための、前記クレードル上の案内手段であって、前記一対のクリンプ加工ホイールが、前記ロータ回転軸に実質的に整列するように前記クレードル上に装着されている、前記案内手段；
    撚り経路内の複数のワイヤを撚り合わせることができるように、前記ロータの前記第１端上に支持されている第１の偏向プーリーであって、前記撚り経路は、前記第１の偏向プーリーから前記一対のクリンプ加工ホイールに延びる、前記第１の偏向プーリー；
    前記第１のロータ端に接続された第１のフライヤアームおよび前記第２のロータ端に接続された第２のフライヤアームであって、前記クレードルのまわりの撚りワイヤを、前記第１のロータ端から前記第２のロータ端へと案内することのできる、前記第１および第２のフライヤアーム；
    前記第２のフライヤアームから供給される前記撚りワイヤを、前記第２のロータ端の軸から出て案内することができるように、前記ロータの前記第２端に支持された、第２の偏向プーリー；および
    前記撚りワイヤを前記第２のロータ端から引き出す引出し手段；をさらに含む、請求項４から１１のいずれかに記載の機械。

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