JP4517002B2 - 弾性履帯の製造方法及びこれを用いた加硫成形装置 - Google Patents

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Description

本発明は、各種のクローラ式走行装置に装着される弾性クローラなどの弾性履帯の製造方法及びこれを用いた加硫成形装置に関するものである。
従来、農林作業車両や建設車両などに装着される無端状弾性履帯として、例えば、弾性クローラが知られている。この弾性クローラの製造方法として、予め周形状とされた抗張帯を使用した（ラップジョイントではない）スパイラルクローラ等を製造するための送り加硫と称される製造方法が知られており、実用化されている。
この送り加硫による弾性クローラの製造方法は、帯長手方向において加熱ゾーンと冷却ゾーンとに区画された金型によって、帯長手方向の一端部を未加硫または半加硫のままにして帯状ゴム様体を加硫成形する。そのあと、この帯状ゴム様体の一端部に形成された未加硫または半加硫状態の接合面を、それと同じ帯状ゴム様体または他の帯状ゴム様体の未加硫または半加硫となっている帯長手方向の他端部に接合させて加硫接着する。これによって、単一または複数の前記帯状ゴム様体の一端部と他端部同士を互いに一体化するようにして製品を構成する方法である（例えば、特許文献１参照）。また、送り加硫と呼ばれていないが、長尺部分の１次加硫、ラップジョイント部分のジョイント２次加硫により周形状をなすゴムクローラを完成させる製造方法もある。
特開２００２−１２０２３１号公報（第１図）
ところが、上記従来の弾性クローラの製造方法では、帯状ゴム様体の接合面と製品の外面となる製品外面との境界線が、冷却ゾーンと加硫成形ゾーンとの境界と同位置に配置され、その接合面と製品の外面となる製品外面との境界線の周囲を充分に冷却することができない場合があった。充分に冷却されない部分は、硬くなり過ぎるいわゆるオーバー加硫状態となる。このオーバー加硫状態で加硫接着を行うと、充分な接着性を確保することができず、製品使用時における亀裂の発生や欠けなどの原因となる場合があった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、強固に加硫接着することができる弾性履帯の製造方法及びこれを用いた加硫成形装置を提供することを目的とする。
本発明の方法は、帯長手方向において未加硫ゴムを加硫成形する加熱ゾーンと未加硫ゴムを未加硫または半加硫のまま成形する冷却ゾーンとに区画された金型によって、帯長手方向の一端部を未加硫または半加硫のままにして帯状ゴム様体を加硫成形する第１のステップと、その後、前記加熱ゾーンにおいて、当該帯状ゴム様体に形成された未加硫または半加硫のままの前記一端部をそれと同じ帯状ゴム様体または他の帯状ゴム様体の未加硫または半加硫となっている帯長手方向の他端部に接合させて加硫接着する第２のステップと、を含み、単一または複数の前記帯状ゴム様体の一端部と他端部同士を互いに一体化させて製品を製造する弾性履帯の製造方法において、
前記第１のステップにおいて、前記帯状ゴム様体の前記一端部には、未加硫または半加硫のままの流動部が形成され、
この流動部は、
製品の形状よりも大きく形成されるとともに、その後の前記第２のステップで前記加熱ゾーンの金型により押圧されて流動することによって製品の外面を形成するゴム付き部を有していることを特徴とする。
本発明の方法によれば、第１のステップで帯状ゴム様体の一端部に成形される流動部が、製品の形状よりも大きく形成されるとともにその後の第２のステップで前記加熱ゾーンの金型により押圧されて流動することによって製品の外面を形成するゴム付き部を有しているので、当該一端部と同一又は他の帯状ゴム様体の他端部とが加硫接着によって接合される部分には、明確な接合面が形成されることなく、連続した製品外面が形成されて接合される。従って、より一層強固に加硫接着することができる。
また、上記の弾性履体の製造方法は、次のような加硫成形装置によって行うことができる。すなわち、この加硫成形装置は、未加硫ゴムを加硫成形するための互いに接近離反自在な一対の加熱金型と、前記未加硫ゴムを未加硫または半加硫状態のままで成形するために前記各加熱金型の帯長手方向一端側に接続された冷却金型とを備え、前記加熱金型及び前記冷却金型によって、帯長手方向の一端部を未加硫または半加硫のままにして帯状ゴム様体を加硫成形し、その後、前記加熱金型によって当該帯状ゴム様体に形成された未加硫または半加硫のままの前記一端部を、それと同じ帯状ゴム様体または他の帯状ゴム様体の未加硫または半加硫となっている帯長手方向の他端部に接合させて加硫接着することによって、単一または複数の帯状ゴム様体の一端部と他端部同士を互いに一体化させて製品を製造するための弾性履帯の加硫成形装置において、前記冷却金型は、帯状ゴム様体の一端部に未加硫または半加硫のままの流動部を形成するための流動部成型面が設けられており、前記流動部は、製品の形状よりも大きく形成されるとともに、当該帯状ゴム様体の前記一端部とそれと同じ帯状ゴム様体または他の帯状ゴム様体における未加硫または半加硫状態の他端部との加硫接着の際に、前記加熱金型によって押圧されて流動することによって製品の外面を形成するゴム付き部を有している。
本発明の方法によれば、接合面の接着性を充分に確保することができる。
本発明の第一実施形態にかかる弾性履帯の製造方法を有する加硫成形装置の部分断面図である。 弾性履帯を示す側面図である。 本発明の第一実施形態にかかる弾性履帯の製造方法を示す工程図である。 本発明の第二実施形態にかかる弾性履帯の製造方法を示す工程図である。 本発明の第三実施形態にかかる弾性履帯の製造方法を有する加硫成形装置の部分断面図である。 本発明の第三実施形態にかかる弾性履帯の製造方法を示す工程図である。 加硫接着後の帯状ゴム様体を模式的に示す部分断面図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の第一実施形態にかかる弾性履帯の製造方法を備えた加硫成形装置１を示し、図２は、加硫成形装置１を用いて製造される製品としての弾性履帯２を示している。なお、図１の左右方向を前後方向とし、これ以降に示す図面は、全てこの図１と同様とする。
図２に示すように、この弾性履帯２は、コンバインやハーベスタなどのクローラ走行装置に用いられる弾性クローラであり、弾性ゴム材を無端状にしてなるクローラ本体３と、クローラ本体３に埋設されたスチールコードなどの抗張体４と、クローラ本体３の内周側（図の下側）に突出して設けられる駆動突起５と、クローラ本体３の外周側（図の上側）に突出して設けられるラグ６とを有している。
抗張体４は、クローラ本体３の内部で無端状に周回して設けられている。本実施形態の抗張体４は、予め帯状のゴム様体に複数本のスチールコード４ａが埋設されて一本の平ベルト状に構成されたものが用いられており、この平ベルト状の抗張体４が、他の未加硫ゴムと加硫成形されてクローラ本体３に埋設された状態となっている。
駆動突起５は、クローラ走行装置の転動輪（図示せず）からの駆動力を弾性クローラ２に伝達するためのものであり、クローラ本体３の幅方向中央、かつ、周方向に所定の間隔で複数配置されている。そして、ラグ６は、断面ほぼ台形状で、かつ、クローラ本体３の幅方向に伸びるほぼ直線上に形成されており、駆動突起５と同ピッチで複数配置されている。なお、図示しないが、弾性クローラ２は、クローラ本体に設けられた芯金にスプロケットが係合することで弾性クローラを回転方向に駆動する芯金有りタイプのものであってもよい。
図１に示すように、この加硫成形装置１は、成形される帯状ゴム様体７の帯長手方向において、加熱ゾーンＨと冷却ゾーンＣとに区画された金型８を有している。この金型８は、帯状ゴム様体７を構成する未加硫ゴム９を加硫成形するための互いに接近離反自在な一対の加熱金型１０と、未加硫ゴム９を未加硫または半加硫状態のままで成形するために、各加熱金型１０の帯長手方向一端側に接続された冷却金型１１とを備えている。
一対の加熱金型１０は、弾性クローラ２のラグ６側を成形する上型１０ａと、弾性クローラ２の駆動突起５側を成形する下型１０ｂとを有しており、上型１０ａ及び下型１０ｂの外面側には、加熱部１３が設けられている。加熱部１３には、加熱装置（図示せず）が接続されており、加熱装置からの熱によって、当該加熱部１３が加熱されるようになっている。また、図示しないが上下型１０ａ、１０ｂと加熱部１３との間にモールド引き出しの為の鉄板を入れてもよい。
冷却金型１１は、帯状ゴム様体７の帯長手方向一端部に加硫接着用の接合面１４を成形するための第一成形面１１ａと、この第一成形面１１ａと加熱金型１０との境界の間に配置された弾性クローラ２の製品外面２Ａを成形するための第二成形面１１ｂとを備えている。第一成形面１１ａは、側面形状が前方に向かって先細り状に設けられており、第二成形面１１ｂは、帯長手方向に水平に設けられている。上記のように冷却金型１１を構成することで、帯状ゴム様体７の接合面１４と製品外面２Ａとの境界線Ｂが、冷却ゾーンＣ内でかつ加熱ゾーンＨから離れたところに位置されるようにしている。そして、本実施形態では、接合面１４と製品外面２Ａとの境界線Ｂが弾性クローラ２の外周側に形成されるラグ６間に配置されるように、金型８が構成されている。なお、帯状ゴム様体７の内周側に設けられる接合面１４と製品外面２Ａとの境界線Ｂは、弾性クローラ２の内周側に形成される駆動突起５間に配置されている。すなわち、境界線Ｂが、冷却ゾーンＣ内に設けられている。
上記の第一成形面１１ａの近傍には、冷却金型１１を冷却するための冷却通路１６がそれぞれ設けられており、この冷却通路１６には、ほぼ一定温度の冷却水（水又は温水）を供給可能な冷却水供給装置（図示せず）が接続されている。この冷却水供給装置からの冷却水が当該冷却通路１６を流れることによって、冷却金型１１の温度が加熱金型１０の温度よりも低くなるように構成されており、冷却金型１１によって成形される帯状ゴム様体７を適度な硬さに未加硫または半加硫できるようになっている。
図３は、弾性クローラ２の製造工程を示している。この図を用いて、複数の帯状ゴム様体７ｘ（ｘ＝１，２，３…）を順次加硫成形して１本の帯状ゴム様体７を構成し、無端状の弾性クローラ２を製造する方法について説明する。なお、ここでは、２つの帯状ゴム様体７１，７２を加硫成形して、１本の帯状ゴム様体７を得るものとする。
まず、図３（ａ）に示すように、第１工程として、抗張体４の内周側と外周側とに、所定の長さの未加硫ゴム９を添設し、抗張体４と未加硫ゴム９とを上型１０ａと下型１０ｂとで挟持する。この時、接合面１４と製品外面２Ａとの境界線Ｂは、弾性クローラ２の外周側に形成されるラグ６間に配置されている。
また、加熱金型１０の他端部には上記冷却金型１１とほぼ同じ形状を呈しかつ冷却通路１６が形成された冷却金型１２が接続されており、最初に成形される帯状ゴム様体７１の他端部（後方端部）が未加硫または半加硫とされることで、次に説明する第５工程で当該他端部が最後に無端状となるように加硫接着される。
次に、第２工程として、加熱部１３によって加熱金型１０を加熱し、抗張体４と未加硫ゴム９とを加硫成形して帯状ゴム様体７１を構成する。この第２工程において、帯状ゴム様体７１の帯長手方向の一端部（前方端部）に形成される接合面１４ａは、金型８の冷却金型１１によって未加硫または半加硫のままにして加硫成形される。
次に、第３工程として、加硫成形された帯状ゴム様体７１を、帯長手方向前方へ所定長さでずらすように送る。そして、他の帯状ゴム様体７２を加硫成形によって構成するために、上記の第１工程と同様に準備を行う。
次に、図３（ｂ）に示すように、第４工程として、加熱部１３によって加熱金型１０を加熱し、抗張体４と未加硫ゴム９とを加硫成形して帯状ゴム様体７２を構成する。この第４工程において、帯状ゴム様体７２の帯長手方向の一端部（前方端部）に形成される接合面１４ｂは、金型８の冷却金型１１によって未加硫または半加硫のままにして加硫成形される。そして、先の帯状ゴム様体７１の一端部（前方端部）に形成された未加硫または半加硫状態の接合面１４ａには、他の帯状ゴム様体７２の未加硫または半加硫となっている帯長手方向の他端部（後方端部）が一体化するように加硫接着される。
最後に、第５工程として、加硫成形された１本の帯状ゴム様体７の一端部（前方端部）と他端部（後方端部）との接合部分に未加硫ゴム等の成形材を入れて、これらを一体化するように加硫接着する。
このように、第１〜第５の工程を経て、無端状の弾性クローラ２を得ることができる。
なお、３つ以上の帯状ゴム様体７ｘを加硫成形して１本の帯状ゴム様体７を構成する場合には、第５工程の前工程として、上記の第３，４工程を繰り返して行う工程を導入すればよい。また、１回の加硫成形で所定の長さの帯状ゴム様体７を構成し、無端状の弾性クローラ２を得る場合には、第３，４工程を省略するとよい。
上記のような弾性履帯の製造方法によれば、帯状ゴム様体７の接合面１４と製品外面２Ａとの境界線Ｂを冷却ゾーンＣ内で、かつ、加熱ゾーンＨから離れたところに位置させた状態で、当該接合面１４を帯状ゴム様体７の一端部に加硫成形させるので、接合面１４を、加硫接着するのに適した未加硫または半加硫の状態に保持することができる。
図４は、本発明の第二実施形態にかかる弾性履帯２の製造方法を示している。
本実施形態が第一実施形態と異なる点は、帯状ゴム様体７の外周側の接合面１４と製品外面２Ａとの境界線Ｂが、ラグ６の上面６ａにかかるように設けられている点である。なお、帯状ゴム様体７の内周側の接合面１４と製品外面２Ａとの境界線Ｂは、弾性クローラ２の内周側に形成される駆動突起５の上面（突出する頂面）５ａにかかるように設けられている。また、芯金がある場合には境界線Ｂが芯金（突起）間にくるようにしてもよい。
図４（ｂ）に示すように、互いに加硫接着された帯状ゴム様体７は、後から加硫成形された他の帯状ゴム様体７２の他端部（後方端部）が、先に加硫成形された帯状ゴム様体７１の接合面１４ａに沿って流動して加硫接着されており、その加硫接着された部分で一つのラグ６が構成されている。
本発明の方法によれば、接合面１４と製品外面２Ａとの境界線Ｂが、熱の制御が困難なゴムボリュームの大きいラグ６の上面６ａや駆動突起５の上面５ａに配置された場合においても、接合面１４を加硫接着するのに適した未加硫または半加硫の状態に保持することができる。
図５は、本発明の第三実施形態にかかる弾性履帯２の製造方法を有する加硫成形装置１を示している。
図５に示すように、この加硫成形装置１は、第一実施形態と同様に、帯状ゴム様体７の帯長手方向において、加熱ゾーンＨと冷却ゾーンＣとに区画された金型８を有している。この金型８は、一対の加熱金型１０と、各加熱金型１０の帯長手方向一端側に接続された冷却金型１１とを備えている。一対の加熱金型１０は、上型１０ａと、下型１０ｂとを有しており、上型１０ａ及び下型１０ｂの外面側には、加熱部１３が設けられている。また、図示しないが上下型１０ａ、１０ｂと加熱部１３との間にモールド引き出しの為の鉄板を入れてもよい。
冷却金型１１には、流動して製品外面２Ａを形成しつつ、あとから接合される同じ帯状ゴム様体７または他の帯状ゴム様体７の未加硫または半加硫となっている帯長手方向の端部と一体化する流動部２０を成形するための流動部成形面１１ｃが設けられている。この成形面１１ｃは、側面形状が前方に向かって先細り状に設けられている。上記のように冷却金型１１を構成することで、帯状ゴム様体７または他の帯状ゴム様体７Ａの流動部２０と製品外面２Ａとの境界線Ｂが、冷却ゾーンＣ内に配置されるようにしている。そして、本実施形態では、流動部２０と製品外面２Ａとの境界線Ｂが弾性クローラ２の外周側に形成されるラグ６の斜面６ｂに配置されるように、金型８が構成されている。なお、帯状ゴム様体７の内周側に設けられる流動部２０と製品外面２Ａとの境界線Ｂは、弾性クローラ２の内周側に形成される駆動突起５の斜面５ａに配置されている。また、芯金有りの場合には、境界線Ｂが芯金の突起の斜面にくるようにしてもよい（図示せず）。
上記の第一成形面１１ｃの近傍には、冷却金型１１を冷却するための冷却通路１６がそれぞれ設けられており、この冷却通路１６には、ほぼ一定温度の冷却水を供給可能な冷却水供給装置（図示せず）が接続されている。この冷却水供給装置からの冷却水が当該冷却通路１６を流れることによって、冷却金型１１の温度が加熱金型１０の温度よりも低くなるように構成されている。
図６は、弾性クローラ２の製造方法を示しており、図７は、加硫接着後の帯状ゴム様体７を示している。これらの図を用いて、複数の帯状ゴム様体７ｘ（ｘ＝１，２，３…）を順次加硫成形して１本の帯状ゴム様体７を構成し、無端状の弾性クローラ２を製造する方法について説明する。なお、ここでは、２つの帯状ゴム様体７１，７２を加硫成形して、１本の帯状ゴム様体７を得るものとする。なお、図７は、帯状ゴム様体７のラグ６側のみを示し、駆動突起５側の図示は省略している。
まず、図６（ａ）に示すように、第１工程として、抗張体４の内周側と外周側とに、所定の長さの未加硫ゴム９を添設し、抗張体４と未加硫ゴム９とを上型１０ａと下型１０ｂとで挟持する。この時、流動部２０と製品外面２Ａとの境界線Ｂは、弾性クローラ２の外周側に形成されるラグ６の斜面６ｂに配置されている。また、加熱金型１０の他端部には上記冷却金型１１とほぼ同じ形状を呈しかつ冷却通路１６が形成された冷却金型１２が接続されており、最初に成形される帯状ゴム様体７１の他端部（後方端部）が未加硫または半加硫とされることで、次に説明する第５工程で当該他端部が最後に無端状に加硫接着される。
次に、第２工程として、加熱部１３によって加熱金型１０を加熱し、抗張体４と未加硫ゴム９とを加硫成形して帯状ゴム様体７１を構成する。この第２工程において、帯状ゴム様体７１の帯長手方向の一端部（前方端部）に形成される流動部２０ａは、金型８の冷却金型１１によって未加硫または半加硫のままにして加硫成形される。
次に、第３工程として、加硫成形された帯状ゴム様体７１を、帯長手方向前方へ所定長さでずらすように送る。そして、他の帯状ゴム様体７２を加硫成形によって構成するために、上記の第１工程と同様に準備を行う。
次に、図６（ｂ）に示すように、第４工程として、加熱部１３によって加熱金型１０を加熱し、抗張体４と未加硫ゴム９とを加硫成形して帯状ゴム様体７２を構成する。この第４工程において、他の帯状ゴム様体７２の帯長手方向の一端部（前方端部）に形成される流動部２０ｂは、金型８の冷却金型１１によって未加硫または半加硫のままにして加硫成形される。この際、図７の拡大図に示すように、未加硫または半加硫状態の上記流動部２０ａには製品形状よりも大きなゴム付き部４０が設けられているので、このゴム付き部４０が上型１０ａに押圧されて矢方向に流動する。流動したゴム付き部４０は、製品外面２Ａを形成しつつ、他の帯状ゴム様体７２の未加硫または半加硫となっている帯長手方向の他端部（後方端部）と一体化するように加硫接着される。このようなゴム付き部４０が設けられていない場合には、製品外面におけるオーバー加硫部上に次の加硫ゴムが流れ込むことで、未接着界面あるいは接着力の弱い界面を作ってしまう。この場合、成形品の屈曲によって当該界面における剥がれが起こることがあり、さらには内部のスチールコードにまで亀裂が達することがある。
最後に、第５工程として、加硫成形された１本の帯状ゴム様体７の一端部と他端部との接合部分に未加硫ゴム等の成形材を入れて、これらを一体化するように加硫接着する。このように、第１〜第５の工程を経て、無端状の弾性クローラ２を得ることができる。なお、３つ以上の帯状ゴム様体７ｘを加硫成形して１本の帯状ゴム様体７を構成する場合には、第５工程の前工程として、上記の第３，４工程を繰り返して行う工程を導入すればよい。また、１回の加硫成形で所定の長さの帯状ゴム様体７を構成して無端状の弾性クローラ２を得る場合には、第３，４工程を省略するとよい。
上記のような弾性履帯の製造方法によれば、加硫接着時に金型８で押圧されて流動して製品外面２Ａを形成しつつあとから接合される同じ帯状ゴム様体７１または他の帯状ゴム様体７２の未加硫または半加硫となっている帯長手方向の他端部と一体化する流動部２０が、冷却ゾーン内において単一または複数の帯状ゴム様体７ｘの一端部に加硫成形されるので、当該一端部と帯状ゴム様体の未加硫又は半加硫状態の他端部とが加硫接着によって接合される部分には、明確な接合面が形成されることなく、連続した製品外面２Ａが形成されて接合される。従って、より一層強固に加硫接着することができる。
なお、本発明の方法は、帯状ゴム様体７同士を加硫接着するものであれば適用可能であり、上記の実施形態に限定するものではない。
１ 加硫成形装置
２ 弾性クローラ（弾性履帯）
２Ａ 製品外面
６ ラグ
６ａ ラグの上面
６ｂ ラグの斜面
７ 帯状ゴム様体
８ 金型
９ 未加硫ゴム
１０ 加熱金型
１１ 冷却金型
１４ 接合面
２０ 流動部
Ｃ 冷却ゾーン
Ｈ 加熱ゾーン

Claims (2)

  1. 帯長手方向において未加硫ゴムを加硫成形する加熱ゾーンと未加硫ゴムを未加硫または半加硫のまま成形する冷却ゾーンとに区画された金型によって、帯長手方向の一端部を未加硫または半加硫のままにして帯状ゴム様体を加硫成形する第１のステップと、その後、前記加熱ゾーンにおいて、当該帯状ゴム様体に形成された未加硫または半加硫のままの前記一端部をそれと同じ帯状ゴム様体または他の帯状ゴム様体の未加硫または半加硫となっている帯長手方向の他端部に接合させて加硫接着する第２のステップと、を含み、単一または複数の前記帯状ゴム様体の一端部と他端部同士を互いに一体化させて製品を製造する弾性履帯の製造方法において、
    前記第１のステップにおいて、前記帯状ゴム様体の前記一端部には、未加硫または半加硫のままの流動部が形成され、
    この流動部は、
    製品の形状よりも大きく形成されるとともに、その後の前記第２のステップで前記加熱ゾーンの金型により押圧されて流動することによって製品の外面を形成するゴム付き部を有していることを特徴とする弾性履帯の製造方法。
  2. 未加硫ゴムを加硫成形するための互いに接近離反自在な一対の加熱金型と、前記未加硫ゴムを未加硫または半加硫状態のままで成形するために前記各加熱金型の帯長手方向の少なくとも一端側に接続された冷却金型とを備え、前記加熱金型及び前記冷却金型によって、帯長手方向の一端部を未加硫または半加硫のままにして帯状ゴム様体を加硫成形し、その後、前記加熱金型によって当該帯状ゴム様体に形成された未加硫または半加硫のままの前記一端部を、それと同じ帯状ゴム様体または他の帯状ゴム様体の未加硫または半加硫となっている帯長手方向の他端部に接合させて加硫接着することによって、単一または複数の帯状ゴム様体の一端部と他端部同士を互いに一体化させて製品を製造するための弾性履帯の加硫成形装置において、
    前記冷却金型には、帯状ゴム様体の一端部に未加硫または半加硫のままの流動部を形成するための流動部成型面が設けられており、
    前記流動部は、
    製品の形状よりも大きく形成されるとともに、当該帯状ゴム様体の前記一端部とそれと同じ帯状ゴム様体または他の帯状ゴム様体における未加硫または半加硫状態の他端部との加硫接着の際に、前記加熱金型によって押圧されて流動することによって製品の外面を形成するゴム付き部を有していることを特徴とする弾性履帯の加硫成形装置。
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