JP4738073B2 - タイヤ構成部材用帯状ゴムの押出方法、および、帯状ゴム押出システム - Google Patents

Description

本発明は、成型ドラム上に巻き付けられるタイヤ構成部材用帯状ゴムを押し出す方法、および、これに用いられる帯状ゴム押出システムに関し、特に、装置の設置スペースを削減するとともにエネルギー効率を向上させることができるものに関する。

従来から、押出設備の小型化、タイヤの均一性向上、あるいは、小ロット多サイズ生産への対応等を目的に、タイヤを成型する際に、小型押出機より押し出された帯状ゴムを直接、回転する成型途中のタイヤ上に巻回してこれらを積層しタイヤを構成する所定断面のゴム部材を形成するタイヤの成型方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

図１は、帯状ゴムを巻回してゴム部材を形成する方法を示す模式図であり、図２は、この方法によって形成されたゴム部材を、図１のII−II矢視に対応する断面において示す模式図である。このタイヤの成型方法は、押出機９３からタイヤ構成部材用帯状ゴム９１を押出して成型途中のタイヤ９２上に直接導き、貼付けローラ９４を用いて帯状ゴム９１をタイヤ９２に押しつけながらタイヤ９２を回転させることにより、帯状ゴム９１をタイヤ９２上に巻付け、ゴム部材９５を形成するものである。

そして、押出機９３として、ゴムの可塑性や温度等に依存することなく、定量を吐出することのできるものとして、ギヤ式押出機が用いられている。図３は、ギヤ式押出機の内部構造を模式的に示す断面図であり、押出機９３は、ケーシング８２内に配設された一対の相互に噛合するギア８１を回転させることにより、吸入口８３から吸い込んだゴムを、ケーシング壁面８２ａと、ギアの歯８５とで形成される空間８６に収容し、この空間８６をギア８１の回転とともにケーシング壁面８２ａに沿って吐出口８４まで移動させることにより、このゴムを吐出口８４から押し出すよう構成されている。

また、押出機９３でゴムを押し出すには、これを可塑化しておく必要があり、このため、ゴムを熱入れして押出機９３に供給する装置として熱入れ機９８が設けられる。熱入れ機９８としては、クローズド熱入れ機として広く用いられている一軸スクリュー式のものが、帯状ゴムを押し出すこの用途にも用いられるのが通例である。
特開平１０−５８５２２号公報

しかしながら、一軸スクリュー式熱入れ機で所望の熱入れ効果を得るためには、スクリューの長さを長くする必要があり、そのため、広い設置スペースが必要となる、一方、帯状ゴムを成型ドラム上に巻回する方法に用いられる帯状ゴム押出システムは、タイヤに用いられる種々の用途のゴム部材に対して、これらのゴムに対応する複数の貼り付けステーションごとに設置されるので、省スペース化、装置のコンパクト化は大きな課題であり、従来は、主に大型押出装置に用いられていた一軸スクリュー式熱入れ機が、この用途にも用いられてきたが、この課題に対応できるものではなかった。

また、一軸スクリュー式熱入れ機は、ゴムと、バレルやスクリューフライトとの間に剪断力を作用させてゴムを可塑化するものであるが、この剪断によって必要以上に温度が上昇し、温度上昇を抑えるためバレル内に冷却水を通して冷却せねばならず、エネルギー効率の点でも改良が求められていた。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、装置をコンパクトにすることができ、エネルギー効率にも優れた、タイヤ構成部材用帯状ゴムを押し出す方法、および、これに用いられる帯状ゴム押出システムを提供することを目的とする。

＜１＞は、ドラム上に巻き付けられるタイヤ構成部材用帯状ゴムを、ギアポンプ式の押出機の、相互に噛合して回転される一対のギアで押し出すに際し、
前記押出機へのゴムの供給に先立って、ギアポンプ式の熱入れ機のケーシング内に、ゴムを供給し、供給されたゴムを、前記熱入れ機のケーシング内に設けた、相互に噛合する一対のギアの回転の下、該ギアの相隣接する歯と、前記熱入れ機のケーシングの内面とで画成される空間に収容しつつ、前記熱入れ機の吐出口に向けて送給することで、前記押出機で用いられるゴムを、ギアポンプ式の熱入れ機で熱入れし、しかる後、前記熱入れ機で熱入れしたゴムを、前記押出機に直接供給するタイヤ構成部材用帯状ゴムの押出方法である。

＜２＞は、＜１＞のタイヤ構成部材用帯状ゴムの押出方法に用いられる帯状ゴム押出システムであって、前記ギアポンプ式熱入れ機の吐出口を、前記ギアポンプ式押出機の吸入口に、直接的に、もしくは、閉管路を介して間接的に連結してなる帯状ゴム押出システムである。

＜３＞は、＜２＞において、一つの回転駆動装置と、この回転駆動装置の回転出力を熱入れ機のギアに伝達する熱入れ機伝達手段と、前記回転駆動装置の回転出力を押出機のギアに伝達する押出機伝達手段とを具えてなる帯状ゴム押出システムである。

＜４＞は、＜２＞において、熱入れ機のギアを駆動する回転駆動装置と、押出機のギアを駆動する回転駆動装置と、これらの回転駆動装置の回転数を個別に制御可能に構成された制御手段とを具えてなる帯状ゴム押出システムである。

＜１＞によれば、ギアポンプ式の熱入れ機を用いることにより、ゴムに熱入れするので、熱入れ機をコンパクトに構成することができる。また、ゴムの熱入れは、熱入れ機でゴムを送り出す際の、ゴムと、ケーシング壁面やギアとの摩擦、あるいは、流動下でのゴムの内部摩擦による熱入れで十分あり、余計な発熱を招くことなく、ゴムの温度上昇を抑え高いエネルギー効率を得ることができる。

＜２＞によれば、ギアポンプ式熱入れ機の吐出口を、ギアポンプ式押出機の吸入口に、直接的に、もしくは、閉管路を介して間接的に連結したので、上記に示した通りの効果を実現することができる。

＜３＞によれば、一つの回転駆動装置で熱入れ機と押出機との両方を駆動するよう構成したので、装置を一層コンパクトにすることができる。また、熱入れ機と押出機とを直列に繋いで、これらの間に負圧を発生させ空気を巻き込まないようにするためには、ゴムを熱入れ機から押出機に押し込むようにしなければならず、そのための手段として、押出機と熱入れ機とでギアを同一形状にした場合には、熱入れ機のギアを、押出機のギアより速く回転させて運転する必要があるが、この発明によれば、回転駆動装置の回転出力を、熱入れ機のギアに伝達する熱入れ機伝達手段と、押出機のギアに伝達する押出機伝達手段とを具えるので、これらのギアを異なる回転速度で回転させることができ、空気の巻き込みを防止することができる。

＜４＞によれば、熱入れ機のギアを駆動する回転駆動装置と、押出機のギアを駆動する回転駆動装置と、これらの回転駆動装置の回転数を個別に制御可能に構成された制御手段とを具えるので、熱入れ機のギアと押出機のギアとの回転速度の比を変更して熱入れ機のゴムの押し込み度合いを容易に制御することができる。

本発明の実施形態について、図に基づいて説明する。図４は、本発明に係る帯状ゴム押出システムを示す概略断面図であり、帯状ゴム押出システム１０は、先端に設けられたヘッド４のダイ開口部５から帯状ゴムを押し出すギアポンプ式押出機１と、ギアポンプ式押出機１から押し出されるゴムを熱入れして押出機１に直接供給するギアポンプ式熱入れ機２と、熱入れ機２にゴムをフィードするフィードローラ３とを具える。

ギアポンプ式押出機１は、ケーシング１１と、その内側に設けられ相互に噛合して回転する一対のギア１２とを具える。ギアポンプ式押出機１において、吸入口１３から吸入されたゴムは、ギア１２の相隣接する歯１２ａとケーシング内面１１ａとで画成される空間１４に収容され、ギア１２の回転とともにケーシング内面１１ａに沿って吐出側に運ばれ、歯１２ａがケーシング内面１１ａから離れた時点で空間１４から吐出口１５へと解放され、そして吐出口１５からヘッド４へと送られる。

そして、ギア１２の回転数を一定に保持してこれを回転することにより、一定量のゴムをバラツキなく押し出すことができ、均一な帯状ゴムを形成することができる。

同様に、ギアポンプ式熱入れ機２も、ケーシング２１と、その内側に設けられ相互に噛合して回転する一対のギア２２とを具えて構成され、吸入口２３から吸入されたゴムは、ギア２２の相隣接する歯２２ａとケーシング内面２１ａとで画成される空間２４に収容され、ギア２２の回転とともにケーシング内面２１ａに沿って吐出側に移動し、歯２２ａがケーシング内面２１ａから離れた時点で空間２４から吐出口２５に向かって解放される。

ギアポンプ式熱入れ機２の吐出口２５と、ギアポンプ式押出機１の吸入口２３とは閉管路６によって連結され、ギアポンプ式熱入れ機２で熱入れされたゴムは過不足なく、ギアポンプ式押出機１に供給される。

このとき、熱入れ機２と押出機１との間に負圧を発生させないようにして空気の巻き込みを防止するためには、ゴムを熱入れ機２から押出機１に押し込むような稼働条件でこれらを稼働させる必要がある。すなわち、上記のような条件で熱入れ機２を稼働させる、とは、もし、熱入れ機２の吐出側が押出機１に連結されておらず大気に解放されていた場合、熱入れ機２を、押出機１の吐出量より大きな量のゴムを吐出するように稼働することを意味し、実際には、このような条件下では、熱入れ機２内をゴムが循環したり、ギア２２の歯２２ａとケーシング内面２１ａとの間でゴムが漏れたりすることになる。

ゴムを熱入れ機２から押出機１に押し込むようにこれらを稼働させるには、押出機１のギア１２と熱入れ機２のギア２２とで歯数やピッチを同じくするとともに、熱入れ機２のギア２２の回転速度を、押出機１のギア１２の回転速度より速くすればよく、この回転速度差を付ける方法として、押出機１と熱入れ機２とのそれぞれにモータ等の回転駆動装置を取り付けて駆動させ、これらの回転駆動装置同士が速度差をもって回転するよう制御する方法もあるが、ギア１２、２２を、これらに共通な一つの回転駆動装置によって駆動させることもでき、この場合、回転駆動装置が簡易になるので、帯状ゴム押出システム１０を一層コンパクトにすることができる。

図５は、共通の回転駆動装置でこれらのギア１２、２２を回転させるよう構成したシステム駆動部を示す概略図であり、図５（ａ）はその平面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるｂ−ｂ矢視に対応する矢視図である。システム駆動部３０は、共通の回転駆動装置を構成する減速機付きモータ３１と、減速機付きモータ３１の出力軸に直結された主駆動ギア３２と、熱入れ機２のギア２２の中心軸２７に連結された熱入れ機駆動用ギア３４と、押出機１のギア１２の中心軸１７に連結された押出機駆動用ギア３３とを具える。

ここで、熱入れ機駆動用ギア３４の歯数は、押出機駆動用ギア３３の歯数より小さく、このことによって、一つのモータ３１を回転駆動させることにより、ギア２２を速く、ギア１２を遅く回転させることができる。なお、主駆動ギア３２と押出機駆動用ギア３３とは押出機伝達手段を構成し、一方、主駆動ギア３２と熱入れ機駆動用ギア３４とは熱入れ機伝達手段を構成する。

上述の例では、熱入れ機２から押出機１にゴムを押し込みながら供給するのに、これらのギア１２、２２の回転速度を変化させたが、これらの回転速度を同じにして、代わりに、歯数やギア形状やピッチを異ならせることによっても吐出量に差を設けることができる。

図６は、他の実施形態の帯状ゴム押出システムを示す概略断面図であり、帯状ゴム押出システム４０は、先端に設けられたヘッド４のダイ開口部５から帯状ゴムを押し出すギアポンプ式押出機１と、ギアポンプ式押出機１から押し出されるゴムを熱入れして押出機１に直接供給するギアポンプ式熱入れ機５０と、熱入れ機５０にゴムをフィードするフィードローラ３とを具える。この実施形態の帯状ゴム押出システム４０が、先に示した実施形態の帯状ゴム押出システム１０と異なる点は、帯状ゴム押出システム１０の熱入れ機２が、対をなすギア２２を１段だけ配置した構成であるのに対比して、帯状ゴム押出システム４０では、熱入れ機５０に、ギア４２、４３を２対配置した２段構造とした点にあり、この場合、ゴムは、２段のギアを通過する分だけ大きな摩擦を受けることになり、熱入れ効果を高めることができる。

熱入れ機５０のケーシング４１内には、２対のギア４２、４３が配置され、２枚のギア４２同士が相互に噛合し、また、２枚のギア４３同士も相互に噛合するが、一方、ギア４２とギア４３とは噛合する関係にはない。そして、吐出側を大気に解放した条件における吐出量は、ギア４２の方がギア４３より大きくなるよう設定されている。

このような熱入れ機５０において、吸入口５１から供給されたゴムは、１段目のギア４２の回転によって、ギアの歯４４とケーシング壁面４１ａとで囲まれた空間４６に収容されたまま、ケーシング壁面４１ａに沿って、中間チェンバー５２まで移動され、ここに移動されたゴムは続いて、２段目のギア４３の回転によって、ギアの歯４５とケーシング壁面４１ｂとで囲まれた空間４７に収容されたまま、ケーシング壁面４１ｂに沿って、吐出口５３まで移動される。

そして、１段目のギア４２から送られたゴムが、２段目のギア４３に押し込まれるように、これらのギア４２、４３の稼働条件を設定することが重要で、このことによって、中間チェンバー５２が負圧になるのを防止し、空気の巻き込みを防ぐことができる。

なお、上記のような稼働条件を設定するには、先に示した方法で、ギア４２とギア４３との回転数を異ならせ、もしくは、これらの歯数や歯形形状、ピッチを変えることによって実現することができる。

熱入れ機として、図４に示した構造のギアポンプ式のものを用いた帯状ゴムの押出方法を実施例とし、熱入れ機として、１軸スクリュー式のものを用いた帯状ゴムの押出方法を従来例として、それぞれの方法によって帯状ゴムを押出す実験を行い、熱入れ性能、吐出量、吐出温度、吐出量のバラツキ、装置の長さ、および消費エネルギーを測定し、結果を表１にまとめた。

この実験に用いた、熱入れ機と押出機との主仕様ならびに運転条件についても表１に示した。ここで、吐出量バラツキは、最大吐出量と最小吐出量との差を、平均吐出量を100%としたパーセントで表した。また、装置長さとは熱入れ機の長辺の長さをいい、消費エネルギーは、実施例、および従来例の方法によって帯状ゴムを押し出す際の熱入れ機において単位時間に消費される平均電力を言い、表１にはこの平均電力を測定したものを、従来例の値を100とする指数で表した（値が小さい方が平均電力が少ない）。なお、押出機の平均消費電力は、実施例、比較例とも同じであった。

表１から明らかなように、本発明は、従来のものに対比して、熱入れ性能、吐出量およびそのバラツキにおいてほぼ同等の性能を有するにもかかわらず、熱入れ機の長さを半分にすることができ、また、吐出温度を低下させ、その結果、消費エネルギーを大幅に節減できることがわかる。

本発明のタイヤ構成部材用帯状ゴムの押出方法、および、帯状ゴム押出システムは、種々のタイヤのゴム構成部材の帯状ゴムを押し出すのに適用することができる。

帯状ゴムを巻回してゴム部材を形成する方法を示す模式図である。 ゴム部材を、図１のII−II矢視に対応する断面において示す模式図である。 従来のギヤ式押出機の内部構造を模式的に示す断面図である。 本発明に係る実施形態の帯状ゴム押出システムを示す概略断面図である。 共通の回転駆動装置でギアを回転させるよう構成したシステム駆動部を示す概略図である。 他の実施形態の帯状ゴム押出システムを示す概略断面図である。

符号の説明

１ ギアポンプ式押出機
２ ギアポンプ式熱入れ機
３ フィードローラ
４ ヘッド
５ ダイ開口部
６ 閉管路
１０ 帯状ゴム押出システム
１１ ケーシング
１１ａ ケーシング内面
１２ ギア
１２ａ ギアの歯
１３ 吸入口
１４ 空間
１５ 吐出口
１７ 押出機のギアの中心軸
２１ ケーシング
２１ａ ケーシング内面
２２ ギア
２２ａ ギアの歯
２３ 吸入口
２４ 空間
２５ 吐出口
２７ 熱入れ機のギアの中心軸
３０ システム駆動部
３１ 減速機付きモータ
３２ 主駆動ギア
３３ 押出機駆動用ギア
３４ 熱入れ機駆動用ギア
４０ 帯状ゴム押出システム
４１ ケーシング
４１ａ、４１ｂ ケーシング壁面
４２ 熱入れ機の１段目ギア
４３ 熱入れ機の２段目ギア
４４ 熱入れ機の１段目ギアの歯
４５ 熱入れ機の２段目ギアの歯
４６、４７ 空間
５０ ギアポンプ式熱入れ機
５１ 吸入口
５２ 中間チェンバー
５３ 吐出口

Claims (4)

1. ドラム上に巻き付けられるタイヤ構成部材用帯状ゴムを、ギアポンプ式の押出機のケーシング内に設けた、相互に噛合して回転される一対のギアで押し出すに際し、
   前記押出機へのゴムの供給に先立って、ギアポンプ式の熱入れ機のケーシング内に、ゴムを供給し、供給されたゴムを、前記熱入れ機のケーシング内に設けた、相互に噛合する一対のギアの回転の下、該ギアの相隣接する歯と、前記熱入れ機のケーシングの内面とで画成される空間に収容しつつ、前記熱入れ機の吐出口に向けて送給することで、前記押出機で用いられるゴムを、ギアポンプ式の熱入れ機で熱入れし、しかる後、前記熱入れ機で熱入れしたゴムを、前記押出機に直接供給するタイヤ構成部材用帯状ゴムの押出方法。
2. 請求項１に記載のタイヤ構成部材用帯状ゴムの押出方法に用いられる帯状ゴム押出システムであって、前記ギアポンプ式熱入れ機の吐出口を、前記ギアポンプ式押出機の吸入口に、直接的に、もしくは、閉管路を介して間接的に連結してなる帯状ゴム押出システム。
3. 一つの回転駆動装置と、この回転駆動装置の回転出力を熱入れ機のギアに伝達する熱入れ機伝達手段と、前記回転駆動装置の回転出力を押出機のギアに伝達する押出機伝達手段とを具えてなる請求項２に記載の帯状ゴム押出システム。
4. 熱入れ機のギアを駆動する回転駆動装置と、押出機のギアを駆動する回転駆動装置と、これらの回転駆動装置の回転数を個別に制御可能に構成された制御手段とを具えてなる請求項２に記載の帯状ゴム押出システム。

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