JP4637574B2 - 細帯体の方向転換機構を備えたタイヤ補強構造物の製造装置 - Google Patents

Description

本発明はタイヤの製造方法、より正確にはタイヤ補強構造物を構成するコードの取付け方法に関するものである。
本発明は特に、タイヤの内部空洞形状すなわち略円環状と同じまたはそれに近い形状を有するフォーム上にタイヤ素材を支持しながらタイヤ補強構造物を製造する手段を提供する。

タイヤ組立て時にタイヤ補強材をそれと同時に製造する方法および装置は既に公知である。この方法では補強プライのような中間製品を用いるのではなく、リールから一本のコードを引き出して、タイヤ製造時に補強材をその場で製造する。
下記文献に記載のこの方法および装置では一本のコードから補強構造物を製造する。
米国特許第４，８０４，４３６号明細書

この特許に記載の方法では特にトレッドの下側の補強構造物が製造できる。
一方、ゴム、その他のエラストマー組成物中に埋め込んだ互いに平行な補強コードを有する細帯体（bandelette）からタイヤ用補強構造物を製造する方法も公知である。この場合には細帯体を切断して得られた細帯体部分をタイヤ組立て支持体上に所望構造に従って互いに隣接して配置してタイヤ設計者が望んだタイヤ補強構造物を製造する。種々提案されている細帯体からの製造方法の中では特に下記文献を挙げることができる。
米国特許第１，７２８，９５７号明細書

この特許では、細帯体を作り、切断し、切断した細帯体部分中の互いに隣接するコード間のピッチができるだけ一定に維持されるようにして、細帯体部分を略円環状のフォーム上に配置する。
しかし、細帯体から補強構造物を製造する方法はプライから製造する方法ほどの生産性がなく、しかも、一本一本のコードから製造する技術ほどの柔軟性と精度がないため、工業的な用途はあまりない。タイヤ製造時に未加硫素材の成形（conformation）をほとんどあるいは全く行わない技術でタイヤを製造する場合に最も重要なことは、補強構造物とタイヤを構成する未加硫ゴムを、組立て用フォーム上での取り付け位置と材料の量の両方で、極めて高い精度で配置できることである。

本発明の目的は、極めて高い取付精度および高効率で、しかも、できるだけ単純な手段を用いて工業的に使用可能な頑丈さで、組立フォーム（タイヤの内部空洞形状に近い形状が有利である）上にタイヤ補強構造物を取り付けて製造することができる装置を提供することにある。

本発明は、円環形状のフォームの表面上に所望軌道に沿ってコードのアーチを一端から反対端まで配置しながら、互いに略平行なコードを有する補強構造物を順次構築していく、上記フォームと共同してタイヤの補強構造物を製造する装置において、下記(a)〜(d)を有することを特徴とする装置を提供する：
(a) 一群のコードを案内して１つの細帯体にするガイド、
(ｂ) 細帯体のガイドとフォームと共同運動するローリングダウン装置とを有する細帯体の取り付けヘッドであって、この取り付けヘッドは基準となるフレームを有し、上記フォームはこのフレームに対して既知の所定位置に配置され、フレームに対して取付ヘッドを案内するための少なくとも１つのアクチュエータを有する取り付けヘッド、
(ｃ) 繰り出し装置と取付ヘッドとの間に配置された細帯体の切断部材、
(d) 取付ヘッドによってフォーム(1)と接触するように運ばれた細帯体の表面を逆にする細帯体の方向転換機構。

本発明装置は細帯体を予め別に製造しておく場合と、その場で細帯体を製造する手段を備える場合が考えられる。後者の場合には、製造した細帯体の容積を正確に制御してフォーム上に取り付けるのが特に有利である。しかし、本発明がこの場合に限定するものではない。

「コード（fil）」という用語は一般的な意味を有し、モノフィラメント、マルチフィラメント、ケーブルのような集合体または撚糸または少数のひとまとめにされたケーブルまたは撚糸を含み、材料の種類は任意である。この「コード」がゴムで被覆されていてもいなくてもよいということは理解できよう。
「細帯体（bandelette）」という用語は平行な複数のコードの集合体を意味する。細帯体の「部分(trancon)」という用語は細帯体を所定長さに切断して作った細帯体の断片を指すのに用いられる。１つの細帯体部分で複数のコードをアーチ状に取り付けることができる。
「アーチ(arceau)」とはという用語は加硫した完成品タイヤ上の１点から他点まで延びた長さが制限されたコードを意味する。
「軌道（trajectory）」という用語は完成品タイヤのアーチの正確な軌跡を意味する。タイヤの全周に一組のアーチを取り付けたものが補強構造物を形成する。上記定義に従うアーチはカーカス、クラウン補強材、その他任意の補強構造物の一部をなすことができる。

本発明は基本的にコード細帯体部分を順次取付けていくものであり、補強構造物を完成させるのにフォームを連続回転させるか否か、順次取り付けた細帯体部分を隣接して配置するか、逆に一定の間隔をあけて配置するかは重要ではない。組立フォーム上への細帯体部分の取付は所望の軌道に従って行われる。外側表面がタイヤの内側表面を規定し、タイヤの内部空洞を規定するフォームの場合（本発明はこれに限定されない）には、細帯体部分の取付軌道がタイヤのコードアーチの軌道と一致する。

「放射方向、軸線方向、円周方向」という用語で位置、方向、向きを表す場合または半径を表す場合には、タイヤが作られるフォームまたはタイヤ自身が基準になり、基準の幾何学軸線はフォームの回転軸線である。
本発明の一つの観点から、細帯体は空間内の固定された位置での形成され、形成された細帯体は次いでる取付ヘッドへ送られる。この取付ヘッドの少なくとも出口はフォームに対して可動である。細帯体の単位長さ当たりの量は細帯体形成と取付ヘッドとの間に蓄積される細帯体の長さを考慮して制御される。

本発明の別の観点から、フォームを連続回転し、フォームの回転軸線を含む面内で取付ヘッドを移動させることで補強構造物が徐々に作られる。
本発明のさらに別の特徴（しかし、それに限定されない）から、エラストマー組成物でコード群を接合するためにエラストマー組成物が供給される形成チャンバを有するアセンブラにコード群を平行に導入する。アセンブラは細帯体の出口を有している。

エラストマー組成物は押出機によって送出し、この押出機を、形成チャンバに導入される組成物の細帯体の単位長さ当たりの量がフォーム上に取り付けられた単位の長さの細帯体が占める位置の関数となるように、細帯体取付中のフォームの回転運動を考慮して制御するのが好ましい。本発明の好ましい実施例ではエラストマー組成物が容積型押出機によって送出される。この場合には、細帯体形成時の細帯体の単位長さ当たりの組成物の容積がフォーム上に取り付けられた単位長さの細帯体が占める容積の関数となるように、押出機が押し出す量を制御することによってエラストマー組成物の量が制御される。
以下、添付図面を参照して本発明の全ての観点を詳細に説明するが、本発明装置が下記実施例に限定されるものではない。

［図１］にはフォーム（型）１が見える。タイヤの全構成要素はこのフォーム上にタイヤ構造で要求される順番に従って配置される。フォーム１はほぼ剛体であり、例えば、下記特許文献に記載のような複数の部品からなるリジッドな金属コアにすることができる。
欧州特許第１，０７５，９２８号公報

補強コード２は本発明装置の上流側で例えばリール上に貯蔵されている。各リールは細帯体内のコードと同じ数のコードリールを貯蔵するためのラックの一部であるスピンドルに取り付けられている。コード２はその繰り出し装置（図を繁雑にしないために示していない）によってタイヤ補強構造物製造装置まで送られる。コード２繰り出し装置はリールと同じ数のモータを有し、各モータが各コード２を送るようになっているのが好ましい。コード２の繰り出し装置は制御された張力、できるだけ小さい張力でコード２を繰り出すようになっている。

本発明装置は基本的にアセンブラ５と取付ヘッド４とを有している。アセンブラ５はコード２の入口５１（［図３］参照）と、タイヤで細帯体として用いられる未加硫ゴム組成物のリボン３０の供給口５３とを有している。［図１］にはリボン３０が巻き付けられたリール３も示されている。リボン３０はアセンブラ５の供給口５３に挿入される。アセンブラ５は容積型（a caractere volumetrique）の送り出し装置５４を有している。

本発明の１つの特徴は細帯体を作るための組成物の量がフォーム上の細帯体の位置に応じて変化するように積極的に制御できることであるが、この特徴に特に限定されるものではない。図示した実施例ではこの制御が容積型の機械的ポンプを用いて行なわれる。送り出し装置５４は図示した歯車ポンプやピストンポンプにすることができる。ピストンポンプは下記文献に記載されている。
米国特許第５，６５５，８９１号明細書

未加硫ゴム３０は送り出し装置５４によって細帯体２０の形成チャンバへ送られる。アセンブラ５は細帯体２０の出口５２と、細帯体２０が巻き付けられる２つのローラ５６とを有している。ローラ５６の少なくとも一方はモータ５７によって回転駆動される。

取付ヘッド４はフォーム１に対向して配置されている。取付ヘッド４はフレーム４０を有し、このフレーム４０に揺動台４１（機構は以下で説明する）が取り付けられている。この揺動台４１はピボット４２を介してキャリッジ４３に取り付けられている。このピボット４２があるので、揺動台４１は［図６］に示す角度φを取ることができる。取付ヘッド４は少なくとも一つのローラ４７を有するローリングダウン装置４９をさらに有している。このローリングダウン装置４９は軸線ＹＹを中心とした角度δを揺動できる。ローリングダウン装置は一定圧力で細帯体２０をフォーム１上に押圧する。キャリッジ４３はフォーム１の回転軸ＸＸとほぼ平行なガイド４４に取り付けられている。このガイド４４は２つのスライド４５を介して互いに平行な（ガイド４４にほぼ直角な）２本のレール４６上に取り付けられている。

揺動台４１には２つの軸受６０を介してフレーム６がに取り付けられている。各軸受６０はその軸線を通る溝６１を有している。細帯体２０はこの溝６１の中を通過できる。この溝６１は細帯体２１の案内道の役目をする。フレーム６は揺動台４１に対して少なくとも１８０°回転できる。すなわち、揺動台４１に取り付けられたフレーム６は方向転換機構を形成する。これは取付ヘッドを介してフォームと接触する細帯体の面を逆にする細帯体方向転換機構を有する細帯体取付装置の一つの実施例であるが、本発明がこれに限定されるものではない。

フレーム６（従って、取付ヘッド４）には細帯体の切断部材４８（例えばギロチン、裁断具）が一体化されている。［図６］に示す切断刃では対向刃は図示していない。
フォーム１はハブ支持体１０上に支持されている。このハブ支持体１０はハブを有し、このハブ上にフォーム１が取り付けられる。ハブ支持体１０はフォーム１を所定の方位（azimut）αで回転駆動するのに必要な駆動部を有している。少なくとも取付操作中はフレーム４０はハブ支持体１０に対して固定される（ここではフォーム１の取付および離脱の方法は説明しない）。

揺動台４１はフォーム１に対して所望の任意の位置を取ることができる（［図１］［図２］［図４］［図５］）。すなわち、揺動台４１はフォーム１に対して放射方向（矢印Ｆ₂）に移動でき、フォーム１に対して横断方向（矢印Ｆ₁）へ摺動でき、フォーム１に対して軸線ＹＹを中心に傾ける（角度δ）ことができ、角度φの方向に向けることができる。従って、フォーム１に対して細帯体２０を所望の任意の位置を取らせることができる。従って、フォーム１の回転運動と組み合せることで細帯体２０を所望する任意の取付に軌道に従って確実に配置することができる。すなわち、子午線面ＣＰに対して細帯体２０を任意の角度βに取り付けることができ、従って、補強構造物を所望する種々の任意の角度βに形成することができる。

以下、本発明装置の動作について説明する。
本発明の一つの観点から、本発明装置はフォームの回転運動を制御し、フレームと送り出し装置に対するヘッドの移動を制御するユニットを有している。このユニットは送り出し装置によって形成チャンバ中へ挿入される組成物の量（例えば、細帯体の単位長さ当たりの重量）がフォームに取り付けた後に細帯体の単位長さが占める位置の関数となるように制御する。
本発明装置は特に、フォームの回転運動とフレームおよび送り出し装置に対するヘッドの移動とを制御するためのユニットを有し、このユニットは送り出し装置によって形成チャンバ中に挿入された組成物の細帯体の単位長さ当たりの体積がフォームに取り付けられた後に細帯体の単位長さが占める体積の関数となるように制御する。

［図１］ではこれから作られるタイヤの右側ショルダー部の近傍に取付ヘッド４１がある。このタイヤの形状はリジッドなコア１（この上にタイヤが組み立てられる）から理解できよう。予め切断された細帯体の自由端が角度βでフォームの表面上に配置され、タイヤのショルダー領域の所望位置にローラ４７によって保持される。細帯体２０が押圧される部材の材料は細帯体２０が接着状態を維持できるようなものにしなければならないということは理解できよう。一般に、フォームは未加硫ゴムで既に被覆されているので、未加硫ゴム組成物３０とは自然と接着状態が維持される。

未加硫ゴム組成物（エラストマー組成物）は送り出し装置５４によって形成チャンバ５０へ送られる。未加硫ゴムは送り出し装置５４によって所定の圧力で形成チャンバ５中へ導入され、形成チャンバはゴムで完全に充填される。コード２の束が形成チャンバ５０中を通過する間に、所定容積の未加硫ゴムが形成チャンバ５０中へ導入される。上記の制御ユニットの制御の基本パラメータはフォーム１の回転である。また、フォーム１に対して取付ヘッド４を移動させる手段（その動作は後で説明する）自体は製造すべきタイヤ構造に従った所定の取付軌道を描くように制御される。従って、全ての瞬間での細帯体が取り付けられる半径が分るので、細帯体の構成（タイヤの設計構造で規定される）が分れば、フォーム上に載置するゴムの容積を計算することができる。また、補強コード自体が占める容積も分る。

すなわち、上記制御ユニットは、フォーム１が回転した時に、取付ヘッド４の幾何形状（予め分っている）とその運動とを考慮し、与えられる素材（形成チャンバ５０と細帯体がフォーム１と合う位置との間に存在する細帯体のストック）を考慮して、形成チャンバ５０中に導入すべきゴムの容積を決定する。一方、この同量のゴムが形成チャンバ５０からコード２によって取り出される。すなわち、押出口５２から出た細帯体２０では、全てのコード２が互いに平行で且つ制御された量のゴム３０で含浸されている。細帯体２０自体はローラ５６およびモータ５７によって駆動され、形成チャンバ５０からほぼ一定の張力で引き出される。

アセンブラ５と取付ヘッド４との間には補償区域がある。この領域中には所定長さ（予め分っている）の細帯体が蓄積されている。これによってアセンブラ５の基本的に連続的な動作と取付ヘッド４の基本的に不連続な動作とを衝撃を与えずに確実に行うことができ、従って、フォーム１の速度変化に対して細帯体の形成を滑らかにすることができる。この速度変化は上記制御ユニットによって制御される基本パラメータである。

動作変動の悪影響を避けるために、作るべき細帯体の長さを常時計算している上記の制御パラメータとは別に、実際に用いる細帯体の長さを測定するのが有利である。そのためには測定ローラ（好ましくはローラ４７とは別のローラ）（図示せず）にフォーム１に取り付けられる細帯体の長さを常時正確に知るためのコーダ（codeur）を取りつける。そうすることによってフォーム１に実際に取り付けられる細帯体の量に合わせて細帯体を製造することができる。

フォーム１は回転駆動（角度α）され、揺動台４１はこのフォームに対して可動である。揺動台４１は右から左へ（矢印Ｆ₁）並進移動し、破線で示された位置へ戻る。これらの運動は全て同期して行われる。タイヤトレッドの下側に製造される補強構造物の幅に対応する幅だけ揺動台４１が移動する間に、フォーム１はアーチαに沿って回転駆動される。この移動中、細帯体２０はローリングダウンローラ４７によってフォーム１上に押圧される。この移動の終了地点近くになると、取付ヘッドと一体なギロチン（裁断具）が細帯体を切断する。その切断角度は細帯体のエッジに与えたい角度に従って決まる。この角度は次の細帯体部分のエッジに形成される角度に対応する。従って、この互いに連続する２つの細帯体部分の間で材料が無駄にならない。

自動化できるようにするために、細帯体は常に取付ヘッド４中に引き取られる。切断後の細帯体を自動的で前進させる装置（図示せず）によって、切断後に細帯体の自由端が再びローリングダウン装置４９と係合して、フォーム１上に新たに供給され、その上に押圧できるようになっている。
所望の数の細帯体をフォーム上に例えば互いに隣接した状態で一本づつ取付け、フォームの全周を徐々に覆っていく。細帯体は上記のようにして形成されるので、細帯体内での全てのコード間のピッチは一定である。２つの異なる細帯体から来る互いに隣接するコード間でのピッチが同じピッチまたは異なるピッチとなるように配置することができる。

上記の細帯体２０部分の取り付け操作によって、細帯体部分の数と同じ回数だけフォーム１を一回転させることで完全な補強構造物を作ることができる。すなわち、取付ヘッドがタイヤの左側ショルダー部に達すると取付ヘッドは反対側のショルダー部へ戻され、この間、フォーム１の回転は中断しない。従って、取付ヘッドが右側ショルダー部へ到達した時には別の細帯体部分が取り付けられる状態になっている。従って、一連の回転によって取り付けられる細帯体部分の全部の数に合わせて２つの細帯体部分の間に隙間を決めるだけでよい。

本発明の特に有利な特徴から、１つの層から次の層へ移動する（換言すれば、１つのプライから次のプライへ移動する）ための方向転換装置が取付ヘッドには一体化されている。実際にはフレーム６を１８０°回動させだけで細帯体２０は次の層の取付が行える状態になっているので、右から左へ行う動作を左から右への動作に代えて上記の運動を繰り返せばよい。これは［図４］に示されている。

本発明の１つの用途では、細帯体を切断して作った細帯体部分を取り付けることによって多数のコードアーチからなる補強構造物が製造できる。本発明の別の用途では、上記補強構造物がトレッドの下側のベルトの一部を成す。
本発明は、細帯体から補強構造物を製造する現在の方法よりも高い取付精度で補強コードをグループにして１つの細帯体を形成して取り付けることができる。さらに、本発明の提案する細帯体方向転換装置を用いることによって、補強コードが成す角度を変えて１つの層から次の層へ変える操作を装置の製造速度を全く減速せず、しかも、材料の無駄無しに、極めて迅速に行うことができる。

本発明装置の斜視図。 図１の矢印Ｂの方向から見た図。 図１の参照番号５で示した部材の拡大詳細図。 図１で示した装置と同じ装置の別の動作段階にある斜視図。 図４の矢印Ｃの方向から見た図。 図１の参照番号４１で示した部材の拡大詳細図。

Claims (6)

1. タイヤの補強構造物を製造する装置であって、該補強構造物は略平行に配置されたコードを備え、前記装置は略円環形状のフォーム（１）と共同して使用され、前記補強構造は該フォーム上に前記フォームの表面の前記コード用の所望軌道に沿ってコードのアーチを並べて配置することによって順次構成される、装置において、
   集められて１つの細帯体（２０）にされた一群のコード（２）を案内するガイド通路と、
   前記細帯体を取付ける取付けヘッド（４）であって、これに対して前記フォームが所定位置に配置される基準フレーム（４０）と、前記細帯体のための案内通路と、前記フォームと共同運動するローリングダウン装置（４９）と、該取付けヘッドを前記基準フレームに対して案内する少なくとも１つのアクチュエータとを備えている取付けヘッドと、
   繰り出し装置と前記ローリングダウン装置（４９）との間に配置され、取り付けられたアーチの端で前記細帯体を切断する切断部材（４８）と、
   前記細帯体をその長手方向軸線を中心に反転させ、前記取付けヘッドによって前記フォームに接触させられている前記細帯体の面を反対の面にする機構であって、前記細帯体が通される長孔を有し該細帯体の長手方向軸線を中心に少なくとも１８０度回転可能なフレームを備え、前記細帯体によって前記フォーム上に一つの層が形成されたとき前記反転を行う機構と、を備えている、
   ことを特徴とする装置。
2. 前記細帯体を形成するための形成チャンバ（５０）を有するアセンブラ（５）を有し、
   該アセンブラ（５）は、前記コードを受ける入口と、エラストマ組成物を導入するための供給口と、このエラストマ組成物によって互いに接合されたコードを有する細帯体の出口と、を備えている、
   請求項１に記載の装置。
3. 前記形成チャンバの内部でエラストマ組成物を定容積で送出する送出装置を有する、
   請求項２に記載の装置。
4. 前記フォーム（１）の回転運動と、前記フレームに対する前記取付けヘッドの動きと、前記送出装置とを制御する制御ユニットを備え、
   該ユニットが、前記送出装置によって前記形成チャンバに挿入される前記エラストマ組成物の、前記細帯体の所定長あたりの量が、前記フォーム上への配置中に単位長さの前記細帯体が占める位置に応じた量となる、構成されている、
   請求項１に記載の装置。
5. 前記フォームの回転運動と、前記フレームに対する前記取付けヘッドの動きと、前記送出装置とを制御する制御ユニットを有し、
   該ユニットが、前記送出装置によって前記形成チャンバに挿入される前記エラストマ組成物の、前記細帯体の所定長あたりの量が、前記フォーム上への配置後に単位長さの前記細帯体が占める容積に応じた量であるように、構成されている、
   請求項１に記載の装置。
6. 前記アセンブラ（５）と前記取付けヘッド（４）との間に、前記細帯体の長さ補償領域が設けられている、
   請求項１に記載の装置。

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