JP4597400B2 - 単線スチールコードの製造方法及びその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用タイヤの補強材としてゴム材に埋め込んで使用されるスチールコードに関し、特に、通称“モノフィラメント”と呼ばれる単線スチールコードの製造方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、スチールコードは、多数本を平行に引き揃えた状態でゴム材に埋め込んだベルトとなしてタイヤに用いるものである。従来のスチールコードは複数本のスチールワイヤを撚り合わせた構造がほとんどであった。この理由は、撚線となすことで柔軟性や伸びを好適に付与できるためである。
ところで、近年ワイヤの物性、ゴム材の物性、タイヤ成型技術等に大きな改良がなされたこと、また、製造コスト低減の要求もあって、コードの撚り構成自体が簡単な構造（例えば、１×３，１×２）に移行し、その究極として、スパイラル状の小さなくせを有する単線スチールコードが提案されている。
このように簡単な撚り構成のスチールコードが求められる最大の理由は、スチールコードの製造コストに占める撚線工程のコストの割合が非常に大きいことである。そして、単線スチールコードを使用することで、撚り工程の省略が可能で、大幅なコスト低減が見込めるからである。
【０００３】
単線スチールコードの製造には、撚り工程が不要であるが、伸びを得るために長手方向に連続するスパイラル状の小さなくせを施す工程が必要となる。特許第３１０６３２８号公報や特開２０００−１５４４８２号公報（従来技術１という）には、１台のくせ付け装置で１本の単線スチールコードを製造する技術が開示されている。
【０００４】
また、特開平９−１５８０６９号公報、特表平１１−５１２７８８号公報（従来技術２という）には、１台の装置で複数本の単線スチールコードを一度に製造する技術が提案されている。この従来技術２は、複数本のスチールワイヤを互いに撚り合わせた後、撚りを解いて１本ずつ分離して巻き取ることによって、撚りの塑性変形による波癖を有する単線スチールコードを製造するようにしたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来技術１によるときは、例えば、３本のスチールワイヤから３本の単線スチールコードを製造する場合、１台のくせ付け装置を３回繰り返して用いるか、３台のくせ付け装置を用いなければならない。このため、前者の場合には生産性の低下、後者の場合には設備及び稼動費用の増加と設置スペースの拡大という問題が生じる。
【０００６】
また、従来技術２によるときは、製造された単線スチールコードのスパイラル状のくせは、撚りに起因するくせであるため、くせ外径が過大になるという問題が生じる。
というのは、例えば、線径ｄのスチールワイヤの２本を撚りピッチＰ０で稠密に撚り合わした場合、その撚線のコード径Ｄ０は、図３に示すように、線径の２倍の２ｄである。しかし、一般に硬鋼線が使用される撚線を解くと、撚りの解放によって、そのスチールワイヤのくせ外径Ｄ１は、図４に示すように、コード径Ｄ０より拡大する傾向を示すからである。このとき、くせピッチＰ１も撚りピッチＰ０より長くなる。
また、複数本のスチールワイヤを稠密に撚り合わした撚線のコード径は、マイクロメータ法やダイヤルシックネスゲージ法により測定すると、平均して、３本の場合２．１５ｄ、４本の場合２．４１ｄ、５本の場合２．７０ｄであり、撚りを解くと、スチールワイヤのくせ外径はさらに大きくなるからである。
よって、従来技術２によるときは、複数本のスチールワイヤから複数本の単線スチールコードを一度に製造することができるが、くせの形状が不安定になり易く、線径の２倍以下のスパイラル状の小さなくせ外径を有する単線スチールコードを製造することはできなかった。
【０００７】
ところで、単線スチールコードのくせ外径及びくせピッチは、一般に、撚りのくせよりもかなり小さいことが好適である。というのは、くせ外径が過大な場合には、破断伸度が非常に大きくなり、タイヤに埋め込んで引張荷重を付与したときに、低荷重において永久歪を生じ元のくせ形状に戻らなくなるからである。そのため、タイヤのベルト部に使用した場合、接地面が凸凹であったり、空気圧が少なくなったりすると、ベルト部に一次弾性限以上の荷重が付与され、タイヤにも永久歪が生じて変形しタイヤ性能やタイヤ寿命が低下する傾向になるからである。
【０００８】
従って、本発明の課題は、撚りのくせよりも小なるスパイラル状の小さなくせを均一に有する複数本の単線スチールコードを一度に連続して製造可能にし、またスパイラル状のくせ外径及びくせピッチを調整可能にした単線スチールコードの製造方法及びその装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の単線スチールコードの製造方法は、複数本のスチールワイヤから複数本の単線スチールコードを製造する方法であって、複数本のスチールワイヤを分流状態を維持しながら繰り出した後、合流させて束状にしたスチールワイヤ群にスパイラル状のくせを施し、続いてくせ付けスチールワイヤ群を分流させて各スチールワイヤのくせを矯正する工程を備えたことを特徴とする。
【００１０】
ここで、複数本とは、２本以上であることを意味するが、回転くせ付け手段で以て束状のスチールワイヤ群に一度に所定のくせを施し得る範囲としては、スチールワイヤの素線径にもよるが、通常２乃至５本程度が好適である。
【００１１】
この発明において、ハのくせを矯正する工程は、各くせ付けスチールワイヤに一定の張力を付与しながら行なうようにすることができる。
【００１２】
次に、本発明の単線スチールコードの製造装置は、複数本のスチールワイヤから複数本の単線スチールコードを製造する装置であって、繰出手段から個別に繰り出される複数本のスチールワイヤの分流を維持する分線手段と、分線手段を経て合流した束状のスチールワイヤ群にくせを施す回転くせ付け手段と、回転くせ付け手段を経て分流した各くせ付けスチールワイヤのくせを矯正する矯正手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
この発明において、矯正手段を通過する各くせ付けスチールワイヤに一定の張力を夫々付与するために、矯正手段の下流側と上流側とで一組となる張力付与手段を設けた構成にすることができる。また、矯正手段を通過するくせ付けスチールワイヤに付与する張力を調整可能にするために、下流側の張力付与手段には、張力調整機構を備えた構成にすることができる。
【００１４】
ここで、分線手段としては、所要の外径を有する板状体にスチールワイヤの通過孔を複数個設けた分線板や、所要間隔を置いて配設したガイドローラ、ダイス等が好適である。
この分線手段によって、繰出手段から繰り出されるスチールワイヤの分流状態が維持されると共に、回転くせ付け手段の回転によって生ずるスチールワイヤの絡まりが回転くせ付け手段の導入口付近で停滞され、上流側へのさらなる逆流が防止される。
【００１５】
また、回転くせ付け手段としては、スチールワイヤのパスライン（繰り出しから巻き取るに至る走行ライン）と平行なラインを回転軸とする回転体に２本以上のくせ付けピンを千鳥状又は直線状に所要間隔をおいて突設した構成である。
この回転くせ付け手段によって、くせ付けピン間を通過する束状のスチールワイヤ群に、回転体の回転作用とくせ付けピンによるしごき作用とが相乗的に作用して、スパイラル状の小さなくせが均一に付与されて、次工程に引き出される。
【００１６】
さらに、矯正手段としては、固定板に複数の矯正ローラを千鳥状に突設した矯正ローラ群をスチールワイヤの本数に合わして複数列配列した構成である。
この矯正手段によって、前工程から引き出されてガイドローラ等を介して分流されて導入された各くせ付けスチールワイヤのスパイラル状のくせが所望の均一なくせ形状に矯正される。
【００１７】
また、矯正手段の下流側と上流側とで一組となる張力付与手段として、上流側に従動キャプスタンを、下流側に駆動キャプスタンを設けた構成にすることができる。このようにすると、矯正手段を通過するくせ付けスチールワイヤに巻き取りに伴う張力以上の張力が付与されて、くせ付けスチールワイヤのスパイラル状のくせがワイヤ断面から見て縮小し、くせ外径をより小さくした単線スチールコードを容易に製造することができる。
この場合、下流側に設ける駆動キャプスタンを、間隔調整可能になした２個一対のキャプスタンローラで構成することができる。このようにすると、ローラ間の間隔を変更することにより、矯正手段を通過するくせ付けスチールワイヤに付与する張力を自由に調整することができ、所望のくせ外径を有する単線スチールコードを容易に製造することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本発明のスチールワイヤのくせ付け装置の一形態である。この実施の形態による単線スチールコードの製造装置は、繰出手段としての繰出リール１と、分線板等の分線手段２と、回転体３ａとこの回転体３ａに突設した２本のくせ付けピン３ｂとから成る回転くせ付け手段３と、ガイドローラ４と、固定板５ａに複数の矯正ローラ５ｂを千鳥状に突設した矯正ローラ群を３列設けた矯正手段５と、この矯正手段５を挟んで上流側に設けた従動キャプスタン６ａと下流側に設けた駆動キャプスタン６ｂとからなる張力調整可能になした張力付与手段６と、巻取手段としての巻取リール７とを、スチールワイヤｗの進行方向に対して順次配設して成る。
【００２０】
この場合において、図示省略したが、スチールワイヤｗを誘導するためのガイドローラ類やスチールワイヤに適当な張力を付与するブレーキ類やキャプスタン類を、任意の位置に適宜配置することができる。
【００２１】
また、繰出リールと巻取リールの個数、分線板に設けたワイヤ通過孔の数、巻取リールの個数は、製造する単線スチールコードの本数、くせの特徴等に応じて適宜変更することができる。
【００２２】
さらに、回転くせ付け手段のくせ付けピンの本数、間隔及び位置関係は、図２に示す、製造する単線スチールコードのスパイラル状の小さなくせのくせ外径Ｄ及びくせピッチＰに応じて決定し、また回転数はピッチＰに応じて決定する。
なお、くせ付けピンのピン径は１．０〜３．０ｍｍ程度、本数は２〜３本程度が好ましい。
【００２３】
また、矯正手段の矯正ローラの本数、間隔及び位置関係は、単線スチールコードのくせの形状に応じて適宜変更する。
矯正ローラのローラ径は５〜１０ｍｍ程度が好ましい。
【００２４】
次に、図１に基づいて、線径ｄ＝０．４０ｍｍのスチールワイヤｗを３本用いて単線スチールコードを製造する方法について説明する。
【００２５】
繰出リール１から繰り出された３本のスチールワイヤｗは、第一分流段階−合流段階−第二分流段階を経て所望のスパイラル状の小さなくせが均一に付与された単線スチールコードＷとして巻取リール７で以て個別に巻き取られる。
【００２６】
すなわち、３本のスチールワイヤｗは、繰出リール１から分線手段を経て回転くせ付け手段までの第一分流段階において、分線手段２で以て分流状態が維持されて、回転くせ付け手段３の導入口にて合流して合流段階に導入される。
次に、回転くせ付け手段からガイドローラまでの合流段階において、回転くせ付け手段３内に束状になって導入されて２本のくせ付けピン３ｂ間に掛けわたされたスチールワイヤ群ｗ１は、回転体３ａの回転作用とくせ付けピン３ｂのしごき作用とによってスパイラル状のくせが付与されて引き出される。
回転くせ付け手段３から引き出されたくせ付けスチールワイヤ群ｗ２は、ガイドローラ４を介して３本のくせ付けスチールワイヤｗ３に分列されて第二分流段階に導入される。
続いて、ガイドローラから巻取リールまでの第二分流段階において、３本のくせ付けスチールワイヤｗ３は、従動キャプスタン６ａに１乃至数回巻き付けられて矯正手段５内に入り各列の矯正ローラ５ｂに交互に通過した後、駆動キャプスタン６ｂに夫々巻き付けられて、一定の張力が付与されてスパイラル状の小さなくせの形状と均一性が矯正された後、トラバースローラ（図示省略）を経て単線スチールコードＷとして巻取リール７で以て個別に連続して巻き取られる。
この場合において、スチールワイヤの線速は、駆動キャプスタンの直径と回転数によって決定される。
【００２７】
この実施の形態によるときは、線速１２０ｍ／ｍｉｎ、回転くせ付け手段の回転数２０００ｒｐｍであり、得られた単線スチールコードＷは、図２に示すように、くせ外径Ｄ＝０．４５ｍｍ、ピッチＰ＝６ｍｍのスパイラル状の小さなくせを均一に有していた。
よって、線径ｄ＝０．４０ｍｍである３本のスチールワイヤｗから線径の１．１２５ｄのくせ外径を長手方向に均一に有する単線スチールコードが連続して製造することができた。
【００２８】
スチールワイヤの本数（２〜５本）、線径（０．２５〜０．４５ｍｍ）を変化させて単線スチールコードを製造したが、所望のくせ外径のスパイラル状の小さなくせを長手方向に均一に有する単線スチールコードを製造することができた。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１に記載の製造方法によれば、複数本のスチールワイヤからスパイラル状の小さなくせを有する単線スチールコードを安定して連続して製造することができ、生産性の向上と製造コストの低減を図ることができる。
請求項２に記載の製造方法によれば、スパイラル状の小さなくせの外径をより一層小さくすることが可能になり、品質のよい単線スチールコードを容易に量産することができる。
請求項３に記載の製造装置によれば、１台の装置で、複数本のスチールワイヤからスパイラル状の小さなくせを均一に有する複数本の単線スチールコードを量産可能になり、設置面積の減少と稼動費用の低減による製造コスト及びランニングコストの低廉化を図ることができる。
請求項４及び５に記載の製造装置によれば、スパイラル状の小さなくせの外径をより一層小さくしたり、また所望のくせ外径に容易に調整可能になり、線径の２倍以下のくせ外径を均一に有する単線スチールコードでも容易に製造することができ、単線スチールコードの品質向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の単線スチールコードの製造装置の概略側面図である。
【図２】 本発明の単線スチールコードの製造装置によって製造した、単線スチールコードの概略説明図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は断面図である。
【図３】 従来の単線スチールコードの製造方法の途中工程を示す概略説明図である。
【図４】 従来の単線スチールコードの概略側面図である。
【符号の説明】
１ 繰出リール
２ 分線手段
３ 回転くせ付け手段
４ ガイドローラ
５ 矯正手段
６ 張力付与手段
７ 巻取リール

Claims (5)

1. 複数本のスチールワイヤから複数本の単線スチールコードを製造する方法であって、
   イ．複数本のスチールワイヤを分流状態を維持しながら繰り出した後、
   ロ．合流させて束状にしたスチールワイヤ群にスパイラル状のくせを施し、
   ハ．続いてくせ付けスチールワイヤ群を分流させて各スチールワイヤのくせを前記くせ付けスチールワイヤ群のくせ外径より小さく矯正する工程を備えたことを特徴とする単線スチールコードの製造方法。
2. ハの工程を、各スチールワイヤに一定の張力を付与しながら行なうようにした請求項１に記載の単線スチールコードの製造方法。
3. 複数本のスチールワイヤから複数本の単線スチールコードを製造する装置であって、繰出手段から個別に繰り出される複数本のスチールワイヤの分流を維持する分線手段と、分線手段を経て合流した束状のスチールワイヤ群にスパイラル状のくせを施す回転くせ付け手段と、回転くせ付け手段を経て分流した各スチールワイヤのくせを前記くせ付けスチールワイヤ群のくせ外径より小さく矯正する矯正手段とを備えたことを特徴とする単線スチールコードの製造装置。
4. 矯正手段の下流側と上流側とで一組となる張力付与手段を設けた請求項３に記載の単線スチールコードの製造装置。
5. 下流側の張力付与手段に、張力調整機構を備えた請求項４に記載の単線スチールコードの製造装置。

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