JP4411976B2

JP4411976B2 - タイヤ成形機

Info

Publication number: JP4411976B2
Application number: JP2004005799A
Authority: JP
Inventors: 正実村松
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2004-01-13
Filing date: 2004-01-13
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2024-01-13
Also published as: JP2005199466A

Description

本発明は、タイヤを構成する帯状部材を貼り付けるための成形ドラムの回転駆動とその径の拡縮駆動を行うタイヤ成形機に関する。

タイヤの成形機では、成形ドラムの径を拡張した状態で、インナーライナー、カーカス、サイドウォール等を順に貼り付けて、この貼り付け終了後に成形ドラムの径を縮小して、円筒積層体を取り外している。

そのため、タイヤ成形機では、成形ドラムを複数のドラムセグメントで形成し、これらのドラムセグメントを半径方向に摺動して径を拡縮する機構を有しており、中軸とスリーブ軸の相対位置を回転しひねり角度を付けるとドラムセグメントが摺動して成形ドラムの径が拡縮するように構成している。そして、成形ドラムの回転駆動とその径の拡縮駆動を少ない駆動源で効率良く行うためにタイヤ成形機の主軸構造に関して様々な工夫がなされている。

これらのタイヤ成形機においては、駆動源を少なくするために、クラッチおよびブレーキの配置を工夫して、１台のモータにより、中軸（主軸、ネジシャフト）とスリーブ軸（スリーブ、ドラム軸）の同期回転と、中軸とスリーブ軸の間における相対回転を行うことで、成形ドラムの回転及び拡縮を使い分けている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。

また、従来技術のタイヤ成形機には、図１０に示すようなものもあり、モータ３０で駆動回転する中軸１０を支持台に支持すると共に、その外側にスリーブ軸２０を設け、このスリーブ軸２０をギアクラッチ８１により中軸１０に結合している。また、中軸１０の端部にエアクラッチ４０を設けて、開閉シリンダ８２で揺動する開閉アーム８３と接続可能に構成し、ギアクラッチ８１をＯＮにし、スリーブ軸を固定した状態でエアクラッチ４０をＯＮにして、開閉シリンダ８２を作動させることにより、中軸１０をひねり、中軸１０とスリーブ軸２０との間にひねり角度を付けるようにしている。この図１０に示すようなタイヤ成形機の主軸構造では、通常では開閉シリンダ８２が二位置のものであるので、全開と全閉のみで中間の開度にすることができない。

しかしながら、大大径成形方式と呼ばれるようなタイヤの製造方法では、バンド成形機で部材を巻いてバンドを成形した後、このバンドをこのタイヤ成形機に引き渡すが、この筒条のバンドの径は、成形ドラムの全開径よりも小さいため、中開径の成形ドラムで受けて、このバンドを受けた後に、成形ドラムを拡径し、全開径の状態で回転しながらタイヤ成形を行う。

このバンドの受け渡し時に、バンド内径に対応させて中開径を精度良く合わせることと、センタ出しを精度良く行うことが重要であり、この成形ドラムの中開径の精度やセンタリングが悪いとバンドに弛みが生じたりして品質が悪化するという問題を生じる。そのため、中開径の状態を精度良く保持しながら成形ドラムを回転してバンドのセンタ出しを必要がある。また、成形ドラムは、タイヤのリム径に応じて段替可能となっており、全開径、中開径、全閉径に対応するひねり角度はドラムによって異なるため、ドラム段替時に、ひねり角度を容易に変更できることも重要視されてきている。
実開昭６１−１７３３２８号公報特開平０８−２５５１３号公報

本発明の目的は、タイヤ成形機の成形ドラムの開閉度を全開、全閉のみならず、中開状態にすることが可能で、バンドの受け渡し時等に成形ドラムを中開にして、この中開径を精度良く保持したまま、成形ドラムを回転できるシンプルな構造のタイヤ成形機を提供することにある。

上記の目的を達成するためのタイヤ成形機は、中軸と、該中軸の外側に配設されたスリーブ軸とからなる二重軸構造の回転軸を有し、前記中軸と前記スリーブ軸を相対的にひねることにより成形ドラムを開閉するタイヤ成形機であって、前記スリーブ軸を回転駆動する駆動装置と、前記スリーブ軸と前記中軸を繋ぐクラッチと、前記中軸を制動及び固定するためのブレーキと、前記中軸と前記スリーブ軸のひねり角度を検出するひねり角度検出手段を備えて構成される。

この構成によれば、スリーブ軸と中軸を繋ぐクラッチをＯＮにして、スリーブ軸を駆動装置で回転駆動することにより、中軸とスリーブ軸を回転でき、成形ドラムを回転できる。また、スリーブ軸と中軸を繋ぐクラッチをＯＦＦにすると共に中軸をブレーキで固定した状態で、スリーブ軸を駆動装置で回転駆動することにより、中軸に対してスリーブ軸を相対的に回転してひねり角度を付けることができる。

従って、主軸回転用の駆動装置が成形ドラムの拡径及び縮径用の駆動装置を兼ねると共に、クラッチがスリーブ軸と中軸との間のみであるので、構造がシンプルで省スペースとなり、製造コストも低下する。

更に、成形ドラムの径の状態をひねり角度検出装置により、常時検出できるので、ドラム回転中に中軸とスリーブ軸との間に何らかの原因によりスリップが生じてひねり角度が設定からずれたりした場合でも正確に検知でき、異常品の発生と流出を防止できる。また、ドラム開閉時にブレーキ等がスリップした場合でもスリップ量がひねり角度に反映されることがないため、ドラム径に誤差が発生しない。

その上、バンド受け渡し、センタリングのためのドラム中開時においても、中開径を保持した状態で成形ドラムを回転することが可能であり、また、ひねり角度検出装置により中開径を精度良く微調整することができる。更に、ひねり角度を常時検出できるので、予め成形ドラムの径とひねり角度の関係を得ておくことにより、全開、中開、全閉の径の変更は、それぞれに対応するひねり角度を変更することにより容易に行うことができる。

従って、タイヤ成形機の成形ドラムの開閉度を全開、全閉のみならず、中開状態にすることが可能で、バンドの受け渡し時等に成形ドラムを中開にして、この中開径を精度良く保持したまま、成形ドラムを回転できる。

また、このひねり角度を付ける時に、駆動装置をモータで構成し、減速機を介してスリーブ軸を回動する構成にすると、成形ドラムを拡径及び縮径する際に、モータ駆動であるため衝撃が少なくなり、また、モータの回転スピードの調整と減速機の減速比の適正な設定により、任意のスピードで拡径及び縮径でき、しかも、エアシリンダ等よりも高いトルクを容易に発生できる。

そして、上記のタイヤ成形機において、前記ひねり角度検出手段は、前記中軸と前記スリーブ軸の一方の軸の回転に応じて回転するスプラインを有する第１軸と、他方の軸の回転に応じて回転する多条ネジを有する第２軸と、前記スプラインに係合するスプライン雌ネジ部と前記多条ネジと螺合する多条雌ネジ部を有する移動スリーブ軸と、該移動スリーブの直線移動量を検出する移動量検出手段とを有して形成され、前記中軸と前記スリーブ軸の間のひねり角度を前記移動スリーブ軸の直線移動量に変換して、前記移動量検出手段により検出するように構成される。

この移動スリーブの直線移動量は、例えば、移動スリーブに設けた突起部が移動スリーブの移動方向に並べた近接スイッチに接近して、近接スイッチがＯＮとなること等によって検出できる。この近接スイッチを使用する場合には、全開、中開、全閉の径の変更は、それぞれに対応する近接スイッチの位置を変更することにより容易に行うことができる。また、移動スリーブの直線移動量は長さセンサや変位量センサや位置センサ等で検出してもよく、この場合は、連続的にひねり角度を検出できる。

この構成によれば、回転している中軸とスリーブ軸との間のひねり角度を移動スリーブの直線移動量に変換でき、この直線移動量を移動量検出手段で検出するので、回転中であってもひねり角度を常時精度良く検出できる。

本発明のタイヤ成形機によれば、主軸回転用の駆動装置が成形ドラムの拡径及び縮径用の駆動装置を兼ねるので、構造がシンプルで省スペースとなり、製造コストも低下する。

その上、バンドの受け渡し及びセンタリングのためのドラム中開時においても、中開径を保持した状態で成形ドラムを回転することができ、回転中であっても、この開度をひねり角度検出装置により常時検出できるので、中開径を精度良く微調整することができる。また、成形ドラムを任意のスピードで拡径及び縮径できる。

更に、成形ドラムの径の状態をひねり角度検出装置により、常時検出できるので、中軸とスリーブ軸との間に何らかの原因によりスリップが生じてひねり角度が成形ドラムの径が設定からずれたりした場合でも正確に検知でき、異常品の発生と流出を防止できる。

そして、上記のタイヤ成形機において、中軸とスリーブ軸のひねり角度を、ひねり角度検出装置の移動スリーブ軸の直線移動量に変換して、移動量検出手段により検出するように構成しているので、比較的簡便なセンサで精度良く、回転中の中軸とスリーブ軸のひねり角度を検出できる。

従って、本発明のタイヤ成形機は、シンプルな構造で、成形ドラムの開閉度を全開、全閉のみならず、中開状態にすることができ、また、バンドの受け渡し時等に成形ドラムを中開にして、この中開径を精度良く保持したまま、成形ドラムを回転できる。

以下、本発明に係る実施の形態のタイヤ成形機について、コラプスタイプの成形ドラムを例にして図面を参照しながら説明する。

本発明の実施の形態のタイヤ成形機は、図１及び図２に示すように、コラプスタイプの成形ドラム７０を開閉するタイヤ成形機１であり、中軸１０と、この中軸１０の外側に配設されたスリーブ軸２０とからなる二重軸構造の回転軸を有して構成され、更に、スリーブ軸２０を回転駆動する駆動装置としてモータ３０と、このスリーブ軸２０と中軸１０を繋ぐエアクラッチ４０と、中軸１０を制動及び固定するためのブレーキであるディスクブレーキ５０と、中軸１０とスリーブ軸２０のひねり角度検出装置６０を有して構成される。

中軸１０は、スリーブ軸２０の内側に配設されて、一端側（Ａ方向端部）は図３に示す成形ドラム７０の第１回転軸７１に接続し、他端側（Ｂ方向端部）は図１及び図２に示すようにボス１１が嵌合されている。このボス１１のＡ方向側にはエアクラッチ４０が設けられ、スリーブ軸２０と繋がるように構成されている。

また、ボス１１のＢ方向側には、ディスクブレーキ５０用のディスク５１が設けられており、このディスク５１にパッド（ブレーキライニング板）５２を押し付けることにより、中軸１０の回転中においては、中軸１０の回転を制動及び停止でき、また、中軸１０の回転停止時においては、中軸１０が回転しないように固定できる。

スリーブ軸２０は第１支持部２１と第２支持部２２で支持台２３に支持され、スリーブ軸２０の一端側（Ａ方向端部）は、図３に示すように成形ドラム７０の第２回転軸７２に接続し、他端側（Ｂ方向端部）は、図１及び図２に示すようにモータ３０からの回転を減速機３１と減速機側プーリ３２とベルト３３を介して受けるプーリ２４が設けられている。また、このプーリ２４の側面に、エアクラッチ４０用のフリクション（摩擦）ドラム又はドラム４４が設けられている。

エアクラッチ４０は、中軸１０のＢ方向側の端部に設けられたロータリジョイント４２を経由してエアホース４１から供給されるエアによって駆動され、エアを供給されると、中軸１０側に固定されているチューブ４３が膨張して、スリーブ軸２０のプーリ２４の側面のドラム４４に押圧されてクラッチＯＮとなり、エアの供給を止めるとチューブ４３が縮小してドラム４４から離れクラッチＯＦＦとなる。なお、このエアクラッチ４０は、中軸１０と共に回転し、回転中でもエアをロータリジョイント４２を経由してチューブ４３に供給できる。

また、コラプスタイプの成形ドラム７０は、図３〜図５に示すように、中軸１０と係合し共に回転する第１回転軸７１と、スリーブ軸２０に係合し共に回転する第２回転軸７２と、ドラム外周部を形成する数組（図４，図５では４組）のドラムセグメント７３，７４を有して構成される。このドラムセグメント７３，７４は、大片側セグメント７３と小片側セグメント７４で一組とし、例えば、６分割ドラムの場合は６組のドラムセグメント７３，７４からなる。

そして、この大片側ドラムセグメント７３は、ドラムフランジ７３ａとシェル７３ｂとからなり、シェル７３ｂの第１支持部７３ｃが、第１ヒンジ７５で第１回転軸７１に固定された第１支持部（第１リンク）７１ａと接続しており、また、第２ヒンジ７６で第２支持部（第２リンク）７７に接続している。この第２支持部７７は第３ヒンジ７８で第２回転軸７２に接続している。また、小片側セグメント７４は、ドラムフランジ７４ａとシェル７４ｂとからなり、シェル７４ｂが、第４ヒンジ７６’で第３支持部（第３リンク）７７’に接続している。この第３支持部７７’は第５ヒンジ７８’で第２回転軸７２に接続している。なお、コラプスタイプの場合は、エキスパンションタイプに比較して、拡縮の範囲を大きく取れる。

従って、ドラムセグメント７３，７４は、第１支持部７３ｃと第２支持部７７のリンク機構及び第３支持部７７’により支持されているので、最大径の状態から、中軸１０とスリーブ軸２０にひねりが与えられ、ひねり角度（例えば５０°〜６０°）が付くと、第１回転軸７１と第２回転軸７５の間にもひねり角度が付き、第１ヒンジ部７２に対して第３ヒンジ部７６が回転方向に相対的に移動し、リンク機構が開くので、リンク機構の先端側で支持されているドラムセグメント７３，７４は縮径されることなる。この拡径時と縮径時のセグメント７３，７４の様子を図４及び図５に示す。

そして、図６〜図９に示すように、ひねり角度検出装置６０は、中軸１０の回転に同期して回転する第１軸（スプライン軸）６２と、スリーブ軸２０の一方の回転に同期して回転する第２軸（多条ネジ軸）６５と、第１軸６２と第２軸６５の外側の移動スリーブ６９とを有して形成される。この第１軸６２はＡ方向にはスプライン６２ａが形成され、Ｂ方向端部には第１スプロケット６２ｂが設けられており、支持部（ピローユニット）６３により支持台６１に回転可能に支持されている。第２軸６５はＡ方向端部には第２スプロケット６５ｂが設けられ、Ｂ方向には多条ネジ６５ａが形成されており、支持部６６により支持台６１に回転可能に支持されている。また、これらの第１軸６２と第２軸６５は同一軸線上に配置される。

この第１軸６２には中軸回転伝達機構により中軸１０の回転が伝達され、第２軸６５にはスリーブ回転伝達機構によりスリーブ軸２０の回転が伝達される。この中軸回転伝達機構は、中軸１０に固定されたボス１１に設けられた中軸用スプロケット１２と、第１軸６２に固定された第１軸用スプロケット６２ｂと、両者を繋ぐ第１チェーン６４とで構成され、スリーブ軸回転伝達機構は、スリーブ軸２０に固定されたスリーブ軸用スプロケット２５と、第２軸６５に固定された第２軸用スプロケット６５ｂと、両者を繋ぐ第２チェーン６７とで構成される。

そして、更に、移動スリーブ６９が設けられるが、Ｂ方向端部には第１軸６２のスプライン６２ａに係合し、Ａ−Ｂ方向には自由に移動可能なスプライン雌ネジ部６９ａが固定して設けられ、Ａ方向端部には第２軸６５の多条ネジ６５ａに螺合し、Ａ−Ｂ方向に多条ネジ６５ａとの相対回転と共に移動する多条雌ネジ部６９ｂが固定して設けられている。また、移動量を近接スイッチ６８ａ〜６８ｃで検出するための突出部６９ｃが設けられている。

この構成により、第１軸６２は中軸１０の回転数に比例した回転数で回転し、第２軸６５はスリーブ軸２０の回転数に比例した回転数で回転すると共に、中軸１０とスリーブ軸２０との間のひねり角度に比例した位相差を持って、第１軸６２と第２軸６５は回転する。そのため、移動スリーブ６９は、Ｂ方向端部のスプライン雌ネジ部６９ａは第１軸６２の回転と共に回転し、Ａ方向端部の多条雌ネジ部６９ｂは第２軸６５の回転と共に回転する。

そして、中軸１０とスリーブ軸２０の間のひねり角度が例えば成形ドラム７０の最小径（全閉）時にゼロである場合に、図６及び図７に示すように移動スリーブ６９がＡ方向側の突出部６９ｃが近接スイッチ６８ａに面している状態にあるとすると、ひねり角度をゼロから増加していくと、中軸１０とスリーブ軸２０との間の回転にひねり角度分だけ位相差が生じ、この位相差が、中軸回転伝達機構とスリーブ軸回転伝達機構を介して、第１軸６２と第２軸６５の位相差に反映し、この位相差に比例して、第１軸６２と第２軸６５の間に位相差が生じる。

この第１軸６２と第２軸６５の位相差に相当する分だけ多条雌ネジ部６９ｂが多条ネジ６５ａの周りに相対的に回転するするため、多条雌ネジ部６９ｂは多条ネジ６５ａに沿ってＢ方向に移動する。そのため、多条雌ネジ部６９ｂを固定している移動スリーブ６９がＢ方向に移動し、突出部６９ｃが中軸１０とスリーブ軸２０の間のひねり角度に比例した量だけＢ方向に移動することになる。この突出部６９ｃのＡ−Ｂ方向の移動を近接スイッチ６８ａ，６８ｂ，６８ｃで検出する。

この構成によれば、成形ドラム７０の全閉時（最小径）と全開時（最大径）のみならず、中間径についても、検出部（近接スイッチ）６８ｂで簡単に検出できる。なお、近接スイッチ６８ａ，６８ｂ，６８ｃは、Ａ−Ｂ方向に移動可能にレール上に設けられ、その加工工程で必要とされる成形ドラム４０の開度（全開、中開、全閉）に合わせ設定及び固定される。

このひねり角度検出装置６０においては、第１スプロケット６２ｂの径と中軸用スプロケット１２の径の比が、ひねり角度と第１軸６２と第２軸６５の位相差の比になるので、第１スプロケット６２ｂの径と中軸用スプロケット１２の径の比により、ひねり角度を拡大でき、ネジを１回転させた時に軸方向に動く距離であるリードの大きい多条ネジ６５ａと多条雌ネジ部６９ｂとの組合せにより、ひねり角度に依存する第１軸６２と第２軸６５の位相差によって移動する距離を、１条のネジよりも大きくすることができる。

なお、第２スプロケット６５ｂの径とスリーブ軸用スプロケット２５の径との比は、第１スプロケット６２ｂの径と中軸用スプロケット１２の径の比と同じにする。また、図示していないが、スリーブ軸２０の回転数を検出する回転検出部を設け、第２軸６５の回転の伝達を受ける回転軸の回転数をエンコーダで検出する。

この構成のタイヤ成形機の主軸構造１によれば、エアクラッチ４０にエアを供給してクラッチＯＮにすることにより、中軸１０とスリーブ軸２０を一体化して回転及び停止でき、エアクラッチ４０へのエアの供給を停止してクラッチＯＦＦにすることにより、中軸１０とスリーブ軸２０を切り離して、中軸１０の回転とは関係なくスリーブ軸２０のみを回転してひねり角度を変更できる。

また、ブレーキ５０をＯＮすることにより、中軸１０を制動、停止及び固定でき、更に、クラッチ４０がＯＮであれば、中軸１０と共にスリーブ軸２０を制動、停止又は固定できる。

従って、このタイヤ成形機の主軸構造１では、ブレーキ５０をＯＮして、クラッチ４０をＯＦＦにした状態で、減速機３１を適当な減速比にしてモータ３０を駆動回転すると、中軸１０は固定されたままで、スリーブ軸２０が回転するので、ひねり角度検出装置６０でひねり角度を検出しながら所望の成形ドラム７０の開度に対応するひねり角度までスリーブ軸２０を回転し、モータ３０の駆動を停止する。これにより、所望の成形ドラム７０の開度が得られる。なお、ひねり角度と成形ドラムの径との関係は予め把握しておく。

そして、エアをエアホース４１とロータリジョイント４２を経由してチューブ４３を膨らませてエアクラッチ４０をＯＮ状態にすると中軸１０とスリーブ軸２０とは一体化し、減速機３１を適当な減速比にしてモータ３０を駆動回転すると中軸１０とスリーブ軸２０は同じ回転数で回転し、成形ドラム７０も所望の開度で回転する。この回転は、クラッチ４０をＯＮにしたままブレーキ５０をＯＮにすると、中軸１０にブレーキが掛かり中軸１０とスリーブ軸２０が共に停止する。

ここで、ブレーキ５０をＯＮにして中軸１０を固定したままクラッチ４０をＯＦＦにしてモータ３０を駆動回転すると、スリーブ軸２０のみが回転し、中軸１０とスリーブ軸２０との間のひねり角度を増減させることができる。このひねり角度の増減により、成形ドラム７０の径が拡縮するので、次の所望の開度にする。

なお、この成形ドラム７０の径の変更は、通常は停止状態の時に行うが、本発明においては、必要であれば、エアクラッチ４０のクラッチＯＮの程度とブレーキ４０のＯＮの程度を調整することにより、成形ドラム７０の回転を停止することなく、回転を維持しながらでも行うことができる。

即ち、エアクラッチ４０のチューブ４３の押圧の程度を緩めて、ブレーキ４０を強めることにより、中軸１０とスリーブ軸２０の回転にずれ（位相差、ひねり角度）が生じるので、ひねり検出装置６０によって所望のひねり角度までひねってから、エアクラッチ４０のチューブ４３の押圧を戻し、ブレーキ４０をＯＦＦにすることにより、中軸１０とスリーブ軸２０の回転を停止せずに、拡径及び縮径できる。

本発明の実施の形態のタイヤ成形機を示す図である。本発明の実施の形態のタイヤ成形機の主軸構造を模式的に示す図である。成形ドラムの構成を示す図で、（ａ）は成形ドラムの側断面図を示し、（ｂ）は中軸の横断面を示し、（ｃ）はＸ−Ｘ’方向から見た第２回転軸の横断面と、中軸を固定してスリーブ軸を回転する時の拡径方向と縮径方向を示す。成形ドラムの拡径時の状態を示す図である。成形ドラムの縮径時の状態を示す図である。ひねり角度検出装置を示す平面図で成形ドラム全開状態を示す。図６の側面図である。ひねり角度検出装置を示す平面図で成形ドラム全閉状態を示す。図８の側面図である。従来技術のタイヤ成形機の主軸構造を模式的に示す図で、（ａ）は側断面図で、（ｂ）は、開閉シリンダと中軸のひねりと関係を示す図である。

符号の説明

１タイヤ成形機
１０中軸
２０スリーブ軸
３０モータ（駆動装置）
４０エアクラッチ（クラッチ）
５０ディスクブレーキ（ブレーキ）
６０ひねり角度検出装置（ひねり角度検出手段）
６２第１軸（スプライン軸）
６２ａスプライン
６２ｂ第１スプロケット
６５第２軸（多条ネジ軸）
６５ａ多条ネジ
６５ｂ第２スプロケット
６８ａ，６８ｂ，６８ｃ近接スイッチ
６９移動スリーブ
６９ａスプライン雌ネジ部
６９ｂ多条雌ネジ部
６９ｃ突出部
７０成形ドラム

Claims

中軸と、該中軸の外側に配設されたスリーブ軸とからなる二重軸構造の回転軸を有し、前記中軸と前記スリーブ軸を相対的にひねることにより成形ドラムを開閉するタイヤ成形機であって、前記スリーブ軸を回転駆動する駆動装置と、前記スリーブ軸と前記中軸を繋ぐクラッチと、前記中軸を制動及び固定するためのブレーキと、前記中軸と前記スリーブ軸のひねり角度を検出するひねり角度検出手段を備えたことを特徴とするタイヤ成形機。
前記ひねり角度検出手段は、前記中軸と前記スリーブ軸の一方の軸の回転に応じて回転するスプラインを有する第１軸と、他方の軸の回転に応じて回転する多条ネジを有する第２軸と、前記スプラインに係合するスプライン雌ネジ部と前記多条ネジと螺合する多条雌ネジ部を有する移動スリーブ軸と、該移動スリーブの直線移動量を検出する移動量検出手段とを有して形成され、前記中軸と前記スリーブ軸の間のひねり角度を前記移動スリーブ軸の直線移動量に変換して、前記移動量検出手段により検出することを特徴とする請求項１記載のタイヤ成形機。