JP4890700B2 - 自動調心スプールと、ストリップ構成材料の蓄積方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ストリップ材料を蓄積するための方法および装置に関する。より特殊的には、本発明は材料の連続ストリップをスプール内に配置するための方法および装置に関するものである。
【０００２】
この明細書は、タイヤを組み立てるためのストリップ材料の製造に関する。しかしながら、この背景技術と開示される本発明は、ストリップ材料を蓄積する必要がある、他の種類の製造業にも適用され得る。
【０００３】
【従来の技術】
ストリップ構成材料を形成するときに、完成された横断面形状の破壊または変形を引き起こさないように、この構成材料を蓄積することが所望される場合がある。この要求は、スパイラルスプール蓄積装置に構成材料を蓄積することによって、しばしば達成される。ここでこの構成材料は、スプール内に渦巻き状に巻き取られたライナの上に配置される。渦巻き状に巻き取られたライナの近接する列の間の空隙によって、巻き取られた材料と隣接する材料の層との接触が妨げられ、これによってストリップ構成材料における完成された横断面形状が保存される。
【０００４】
米国特許第５，４１２，１３２号、日本国特許ＪＰ６１−１１１２６１号および欧州特許ＥＰ６２１，１２４号には、このような蓄積装置が記載されている。米国特許第５，４１２，１３２号には、スプール蓄積装置の内部で構成材料を支持するために、漸増する幅を有するライナが段付きフランジ上に載せられる構成の、段付きフランジを備えたスプールが開示されている。日本国特許ＪＰ６１−１１１２６１号には、ライナの縁部がその上に載せられる突起を備えているスプールが開示されている。欧州特許ＥＰ６２１，１２４号には、ライナの縁部がスプールのフランジの内面に形成された連続渦巻き溝内に収められる渦巻きスプール蓄積装置が開示されている。
【０００５】
ライナの縁部に与えられている空隙は、比較的寸法が小さいので、ライナは蓄積スプールに正確に送られなければならない。日本国特許ＪＰ６１−１１１２６１号は、先ず固定金属プレートを通してライナを送ることを開示している。このプレートはフランジ付きの側面を有する弓状となっており、そのため、プレートはライナの幅より小さい幅を有する。ライナはフランジ内で、プレートを通して送られ、そのため、ライナの有効幅が減少する。ライナがプレートを通過した後に、ライナは先行のスプールに送られる。ライナは、一旦スプールに配置された後に、当該技術において所定の位置へのライナの「ポッピング」として公知である、その元の幅への復元がなされる。
【０００６】
欧州特許ＥＰ６２１，１２４号もまた、渦巻きスプール上のその所定の位置にライナを送る前に、ライナの有効幅を減少させることを教示している。ライナの幅を減少させるために、異なる３つの方法が開示されている。その２つの方法では、ライナが通過する湾曲バーの使用を採用している。この湾曲バーは、それが取り付けられるロッドに対して、ある固定角をなしている。開示されている第３の方法では、２対の偏向バーを採用している。第１の対は先ず、ライナの縁部を偏向させ、そして第２の対は、ライナのスプール上における正しい位置決めを確保するために、渦巻きスプールに対して滑動する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の方法は、渦巻きスプールにライナを送り出すという目的を果たすと共に、ライナが所定の位置から飛び出すことを防止したり、折り目や皺（しわ）を防止したりするために、ライナの正確な位置取りを要求している。このような問題がライナに生じた場合、構成材料の連続製造は、その問題を解決するために、停止されなければならない。
【０００８】
本発明は、公知の送出しシステムのこうした限界および問題を克服する方法および装置を用いて、渦巻きスプールにライナを送る方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の自動調心スプールは、回転軸を有し、型出しされた横断面形状に成形されたエラストマーのストリップ構成材料が蓄積されるようになっている。この自動調心スプールには、回転軸の周囲に渦巻き状に巻き付けるために周方向に対して柔軟性のあるライナを有する。このライナは一対の横方向の縁部を有する。ライナとは分離されて、一対のトラクションスペーサがある。トラクションスペーサはそれぞれライナの各横方向の縁部に隣接して配置される。各トラクションスペーサはある幅と厚さとを有する。周方向に対して柔軟性のあるライナの各渦巻き層の間にトラクションスペーサの厚さによって半径方向の空隙が生じる。各トラクションスペーサは自動調心スプールの独立した構成要素であり、そして半径方向に圧縮可能でかつ周方向に延伸可能な材料のストリップとして提供されることが好ましい。トラクションスペーサはエラストマー製であることが、最も好ましい。
【００１０】
好ましい実施例では、スプールは、回転軸に対して垂直な表面を有する、少なくとも１つの端末を有する。少なくとも１つの端末の垂直な表面は、巻回されたスプールと、そのライナと、そしてこのライナ上に据えられた関連するストリップとの横方向の動きを抑制する手段となる。
【００１１】
型出しされた横断面形状に成形されたエラストマーのストリップ構成材料を、その長さ方向に連続的に蓄積スプールに蓄積するためのストリップ構成材料の蓄積方法が説明される。
【００１２】
この方法の段階には、一対の横方向の縁部と一対の長手方向の縁部とを有するライナ上に成形されたストリップ構成材料を置き、成形されたストリップ構成材料の厚さよりもいくらか大きい高さ即ち厚さを有するストリップであるトラクションスペーサをライナ上のそれぞれの横方向の縁部に隣接して配置する段階が含まれる。この方法は更に蓄積スプールの回転軸に近接して前記ライナの長手方向の縁部を定着し、蓄積スプールの回転軸を回転させ、ライナおよびトラクションストリップがトラクションスペーサを介して半径方向に支持されるように、ライナ、トラクションスペーサおよびストリップ構成材料を渦巻き状に巻き取る段階とが含まれる。
【００１３】
好ましい実施例では、スプールの横方向の端末に横方向の動きを抑制させる付加的段階も含まれる。この方法には更に、ライナが渦巻きを形成するために回転されるとき、各横方向の縁部の直径方向の寸法を平均化する段階も含まれる。各横方向の縁部の直径寸法を平均化する段階には、より大きい直径を有する横方向の縁部のトラクションスペーサを延伸し、こうして、このスペーサの厚さを減少させ、対向する縁部に対する一方の横方向の縁部における直径増加率を減少させる段階も含まれる。対向する横方向の縁部よりも大きい一方の横方向の縁部上におけるトラクションスペーサを延伸する段階は、自動的機能であって、この機能によって、トラクションスペーサに加えられるトルクが、より大きい直径の縁部において、より大きくなり、その結果、ストリップは延伸され、そしてその横断面の高さ、即ち厚さが減少させられ、ストリップおよび渦巻きライナが巻き回されるとき、直径が平均化され、そして発生するトルクが各横方向の縁部においてほぼ均等になるように、自動的に直径が調整される。更に、軸を回転させて、ライナ、トラクションスペーサおよび成形されたストリップ構成材料を渦巻き状に巻き取る段階には、その中に成形されたストリップ構成材料が配置される、ほぼ気密のポケットを形成する段階が含まれる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１には、本発明を具体化した装置１００であって、成形されたストリップ構成材料１０を巻き取りそして蓄積するための装置１００が示されている。この装置１００は、ストリップ構成材料１０が巻き取られるスプール４を有している。ストリップ構成材料１０は、その所望の横断面の輪郭に成形され終わった直後に、送り出し手段から取り出されることが望ましい。ストリップ構成材料１０が巻き取られることになるスプール４は、このスプール４の軸線と同軸であるが、スプール４とは独立している車軸１４上に、取り付けられており、この車軸上でスプール４が回転する。スプール４が回転するとき、周方向に伸展性のあるライナ１２がスプール４の一方の側から送られ、ストリップ構成材料１０がスプール４のライナ１２の上に巻き取られる。これらの動作が行われているとき、図示されているように、一対のトラクションスペーサ４０がライナ１２の各横方向の縁部２２、２４に隣接してライナ１２上に置かれる。これらのトラクションスペーサ４０は、図５に示すようにある幅（Ｗ）と、ある厚さ（Ｔ）とを有しているので、スプール４に送り出されると、これらのトラクションスペーサ４０によって空隙３０が生じ、成形されたストリップ構成材料１０はライナ１２の渦巻き層間のこの空隙に収められる。
【００１５】
本発明の好ましい実施例では、スプール４は、一対のスプール端末フランジ１６、１８を備える。これらのスプール端末フランジ１６、１８は、スプール４の軸に取り付けられており、そしてスプール４の回転軸に対して垂直な面を形成する。これらのフランジ１６、１８は、渦巻き層が巻き込まれるときに、その横方向の動きを抑制し、これらのフランジ１６、１８は、ライナ１２、ライナと共同するトラクションスペーサ４０および成形されたストリップ構成材料１０が、その間において容易に滑動できるように、平滑な表面を有することが望ましい。
【００１６】
ライナ１２は、ライナの横方向の縁部２２、２４がフランジ１６、１８に近接して収まるように、スプールのフランジ１６、１８間にいっぱいに広がるのに充分な横方向の幅を有することが好ましい。こうすれば、ライナ１２は、巻き取られるとき、竹の子巻きにはならない。
【００１７】
ストリップ構成材料１０がスプール４に巻き取られるとき、その重量によって、ライナ１２が変形して、既に蓄積されたストリップ構成材料１０およびライナ１２からなる半径方向内側の巻きの上に蓄積されたストリップ構成材料１０にライナ１２が接触してストリップ構成材料１０が押しつぶされたりしないように、ライナ１２は充分に強い材料で作られなければならない。ライナ１２は、スプールの周りで曲げられるとき、更に加わる荷重を支持する力をもたらす曲率を有する。ライナ１２の好ましい材料の中には、剛性のポリエチレン、テレフタル酸エステル、ポリプロピレン、そして他の類似の材料が含まれる。
【００１８】
図示されているストリップ構成材料１０には、従来の蓄積機構では押しつぶされる恐れのある、サイドウォール、トレッド、エイペックス、またはその他のストリップ構成材料のようなタイヤの未加硫要素が含まれる。
【００１９】
更に図示されているように、ライナ１２がスプール４に送り込まれているとき、ライナ１２の各横方向の縁部２２、２４に隣接して、ライナ１２上にトラクションスペーサ４０が挿入される。ライナ１２がスプールの軸の周囲に巻かれるとき、これらのトラクションスペーサ４０は、成形されたストリップ構成材料１０がそこに配置されるポケット即ち空隙３０を提供する。各トラクションスペーサ４０は、図５に示されているような、厚さ（Ｔ）および幅（Ｗ）によってその外形が画定されている横断面を有する。図３に示されているように、トラクションスペーサ４０は、半径方向に圧縮可能でかつ周方向に延伸可能である材料のストリップとして提供される。図示されているように、好ましい実施例においては、トラクションスペーサ４０はエラストマー製である。渦巻き層が巻き回されて直径が増大していったとき、隣接する渦巻き層におけるライナ１２と、成形されたストリップ構成材料１０とが接触しないように、トラクションスペーサ４０の変形が制限されることが重要であると考えられている。
【００２０】
更に図３に示されているように、巻き取られた物の全重量は、渦巻き層が巻き回されるにつれて、垂直に積み重ねられるこれらトラクションスペーサ４０を介して、ライナ１２の横方向の縁部２２、２４において支えられる。スプール４には、巻き始めに歪みやクリンプを生じさせずに、ライナを周方向に曲げることができるほど充分に大きな直径を保持するための、巻取りドラムまたはシリンダ７２が含まれていてもよい。このドラムにおいて、ライナ１２をドラム７２に接着するためのマジックテープ（商標）または他の種類の接着テープ７４を、図示されているように、用いることができる。好ましい例としてスプール４では、利用者は、ライナ１２を固定するために、巻取りドラム７２のスロットにライナ１２を曲げて入れることもできる。
【００２１】
図３と同様な図４を参照すると、ここでは渦巻き層の許容限度を超えた偏りが発生しており、それによって渦巻き層のライナ１２のより大きい直径を有する方の横方向の縁部２４においてトルクが増大している。この状態が存在しているとき、スプールのより大きい直径の側におけるトラクションスペーサ４０が延伸され、その結果、トラクションスペーサ４０の厚さ（Ｔ）が減少する。トラクションスペーサ４０の厚さ（Ｔ）が減少し、そして渦巻き層の巻き回しが続くとき、一方の側と他方の側との直径の違いは、直径がほぼ同じ寸法になるまで、自動的に補償される。この自己補償性の直径調整機能は、トラクションスペーサ４０がライナから分離しており、そして延伸力を抑制すると思われるライナと物理的につながっていないことによって、可能になると考えられている。
【００２２】
タイヤ製造において、伝統的に、ストリップ構成材料をスプールに巻き取る能力は、全径４２インチ（１０６７ｍｍ）までに制限されている。本発明を利用することによって、直径約７２インチ、即ち、ほぼ直径２メートルの渦巻きスプールを有することが可能になる。例えば、従来のスプールでは、６０メートルのストリップ構成材料１０を巻き取ることができるが、本発明のスプール４では、約１５０メートルの材料を巻き取ることができる。言い換えれば、従来のタイプのスプールではタイヤ４０本分、本発明に基づいて作られたスプール４では、タイヤ１００本分の性能があるということである。
【００２３】
支えられる全荷重がトラクションスペーサ４０によって伝達されることによる第２の利点は、強度および荷重の伝達がほぼ全面的にトラクションスペーサの領域において起こるので、ライナ１２の損傷を減少させることができ、そしてライナ１２の厚さを減少させることができることである。縁部２２、２４は完全に支持されているが、ライナ１２の中央部は、ストリップ構成材料１０の各層だけを支持すればよい。このことは、従来に比してライナ１２をかなり薄く作り得ることを意味している。本発明のもう一つの利点は、トラクションスペーサ４０の厚さ（Ｔ）を変えることによって、渦巻き層の厚さを変えたり、または多様にしたりすることができることである。これは、トレッドに較べれば薄い、サイドウォールのような材料を作るときに、有益である。トラクションスペーサの厚さを減少させることによって、更に多くの材料をスプール４に蓄積することさえも可能である。
【００２４】
図１、図２に見られるようにスプール４が空であるとき、ライナ１２はそれ自身用の軸に密着させて巻いておくことができ、そしてトラクションスペーサ４０もまたそれ自身の軸に密着させて巻いておくことができる。これによって、こうしたスプール４の蓄積量を大きく減少させる。
【００２５】
トラクションスペーサ４０をエラストマー材で作り、そして渦巻き手段の横方向の縁部２２、２４に配置することによって、混合気が収められている密封ポケットまたは空隙３０とすることが可能になる。これは、製品が送り出されるとき、新鮮であることを保証する助けになる。スプール４が巻き回されるとき、更にこのことを進めるために、露出されている縦方向の端末にテープを貼ったり、またはシールしたりすることが好ましいと、考えられる。この機能により、直近に押出し成形され、そして型出しされた製品をよりゆっくりと冷却することができ、そのため、ストリップ構成材料１０の熱収縮変化を少なくすることができるので、ストリップ構成材料１０の製造において、この機能は非常に有益である。再び図５を参照すると、好ましい実施例に示されているようなトラクションスペーサ４０は、５０ミリメートルの横断面幅とそして１３．５ミリメートルの横断面高さとを有している。各トラクションスペーサ４０の中央に、ストリップに押出し成形された幾つかの孔４２が、一定の間隔をおいて配置されている。これらの孔は、ほぼ３／１６インチ（４．８ｍｍ）径で、各トラクションスペーサ４０を貫通して縦方向に延びている。これらの孔４２はトラクションスペーサ４０の変形能力を増加させ、そしてこの構成要素の重量を減少させる助けになる。
【００２６】
従来技術では、スプールの直径が増大すると、構成要素の外形がつぶされることが知られていた。蓄積されたストリップ構成材料の頂部において、ライナ上に運ばれてくる完成した構成材にトルクが伝達され、その結果、横方向の縁部に皺（しわ）が生じた。これらの皺は、タイヤに非均等性をもたらし、そして特に厚さの変化を生じさせた。本発明に関しては、これらの否定的な側面は、除去されている。
【００２７】
ポケットライナが従来技術で用いられてきたことは評価されるが、本発明においては、トラクションスペーサ４０と呼ばれる分離独立した構成要素、即ちスペーサにより、垂直方向の高さが決められ、このトラクションスペーサ４０は延伸可能で、それによって、渦巻きの多重巻きにおいてしばしば生じる左右の直径の変差を自動的に補償し、そして除去するための、厚さの減少を生じさせることが可能である、自動調心渦巻き巻回スプールを作る新しい方法が提供される。トラクションスペーサ４０が約８０のショアー硬度Ａを有するエラストマーのとき、１．０ミリメートルまたはそれ以下の直径の変差が生じたとき、自己調心機能が発動することが、試験で確認された。これは、直径における偏りが始まると、非常に迅速に自己調心機能が始動し、その結果、渦巻きの異なる層全体にわたって、確実に渦巻きの均等性が維持されることを意味する。このことは、もし偏りがこれよりも相当に大きければ、スプールにおける角変化が生じる恐れがあり、したがってこのスプールは異なる層における非常に大きな角度の偏りを有することもあり得るので、重要なことである。驚くべきことに、本発明を利用すれば、このようなことは起こらない。
【００２８】
図１を参照すると、本発明の好ましい実施例が示されている。装置１００は、フレーム８０に取り付けられているスプール４を有する。フレーム８０は、装置１００全体を自由に移動させることを可能にするホイール６０を有する。スプール４は約７２インチ（約１８３０ｍｍ）の直径を有しており、そして装置１００は、成形されたストリップ構成材料１０が巻き取られた最大充填時に、約７５００ポンド（約３４００ｋｇ）の重量になる。これらの大きな最大充填スプール４を移動するには、当然、電動式の牽引用モータが用いられる。
【００２９】
好ましい装置１００に示されているように、トラクションスペーサ４０は、スプールの各端末においてフランジ１６、１８に隣接して配設されて、かつ、ライナの上部に位置している独立スプール２６、２８に配置されており、そしてスプール４に巻き取られる前に、一対のローラ３３、３４の上を通って供給される。図示されているように、スプール４が回転すると、成形されたストリップ構成材料１０は、トラクションスペーサ４０の間のライナ１２上に載せられる。代替の方法として、成形されたストリップ構成材料１０がライナ１２上に送り出され、そしてスプール４のドラム７２の下に巻き取られることもあり得る。スプール４が一杯になると、装置１００全体を貯蔵場所かまたはタイヤ製造ステーションに牽引することができる。
【００３０】
回転の方向を逆にすることによって、ライナ１２およびトラクションスペーサ４０を巻き戻して、未充填位置にすることができる点が、独創的である。全ての成形されたストリップ構成材料１０が取り外されれば、装置１００を充填ステーションに戻すことができる。
【００３１】
装置１００は、ストリップ状の構成要素を充填しそして取り外すための完全に独立式の装置を形成する。スプール４は、渦巻き状に巻き回された巻取り部分の偏りを補償し、そして実質的にこうした偏りを防ぐ、自己調心式のトラクションスペーサ４０を有する。
【００３２】
【発明の効果】
これらの機構は、当文書に教示されているように使用されれば、ライナと分離したトラクションスペーサが変形することにより自動的に巻き取り部分の直径方向の傾きを調整するので、成形されたストリップ構成材料１０の外形を損傷することなく、従来よりも多量のストリップ構成材料を蓄積することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】成形されたストリップ構成材料を巻き取るための装置の斜視図である。
【図２】図１のスプールの平面図である。
【図３】成形されたストリップ構成材料、ライナおよびトラクションスペーサが巻き取られている渦巻きスプールの横断面図である。
【図４】渦巻きの許容偏りを誇張して示している図３の横断面図であり、この偏りのために、渦巻きスプールの一方の端末においてトルクの増大が生じている。
【図５】トラクションスペーサ４０の横断面図である。
【符号の説明】
４ スプール
６ ローラ
１０ ストリップ構成材料
１２ ライナ
１４ 車軸
１６，１８ スプール端末フランジ
２２，２４ 横方向の縁部
２６，２８ 独立スプール
３０ 空隙
３３，３４ ローラ
４０ トラクションスペーサ
４２ 孔
６０ ホイール
６４、８０ フレーム
７２ 巻取りドラムまたはシリンダ
７４ 接着テープ
１００ ストリップ構成材料巻取り蓄積装置
Ｔ トラクションスペーサの厚さ
Ｗ トラクションスペーサの幅

Claims (6)

1. 回転軸を有し、型出しされた横断面形状の、エラストマーの成形されたストリップ構成材料を蓄積するようになっている自動調心スプールであって、
   一対の横方向の縁部を有し、前記回転軸の周囲に渦巻き状に巻き付けられる周方向に柔軟なライナと、
   それぞれが前記ライナの各横方向の縁部に隣接して配置された一対のトラクションスペーサであって、該各トラクションスペーサは、ある幅と、周方向に柔軟な前記ライナの各渦巻き層の間に半径方向の空隙を発生させるある厚さとを有し、前記自動調心スプールの独立した構成要素であって、前記ライナに物理的には接続されておらず、それにより該ライナに対して周方向に伸縮可能である、一対のトラクションスペーサと、
   を有する自動調心スプール。
2. 前記トラクションスペーサは材料のストリップである、請求項１に記載の自動調心スプール。
3. 前記トラクションスペーサは半径方向に圧縮可能である、請求項１に記載の自動調心スプール。
4. 型出しされた横断面形状の、エラストマーの成形されたストリップ構成材料を、その長さ方向に連続的に蓄積スプールに蓄積させるストリップ構成材料の蓄積方法であって、
   一対の横方向の縁部を有するライナ上に前記成形されたストリップ構成材料を配置するステップと、
   前記ライナの各横方向の縁部に隣接して、前記成形されたストリップ構成材料の厚さよりもいくらか大きい厚さ（Ｔ）を有するトラクションスペーサを、前記ライナと物理的に接続させずに配置するステップと、
   前記蓄積スプールの回転軸に近接して前記ライナの縦方向の縁部を定着させるステップと、
   前記蓄積スプールの前記回転軸を回転させ、前記トラクションスペーサと、該トラクションスペーサによって半径方向に支持された、前記ライナおよび前記成形されたストリップ構成材料とを渦巻き状に巻き取るステップと、
   を含むストリップ構成材料の蓄積方法。
5. 前記蓄積スプールの横方向の端末の横方向への動きを抑制するステップを更に含む、請求項４に記載のストリップ構成材料の蓄積方法。
6. 前記ライナを回転させて前記渦巻きを形成するときに、前記ライナの各横方向の縁部における直径寸法を平均化するステップを更に含む、請求項５に記載のストリップ構成材料の蓄積方法。

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