JP4901307B2 - スチールコードの製造装置および同装置によるスチールコードの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数本の線材を撚り合わせてスチールコードを製造する装置および同装置によるスチールコードの製造方法に関し、特にタイヤ補強材としてのスチールコードの製造に好適な装置および同装置によるスチールコードの製造方法に関する。

一般に、ラジアルタイヤは、長尺（数百メートル乃至数万メートル）のスチールコード（撚り線）を平行状に複数本（数百本）配列し、これを同時に繰り出しながら使用するタイヤの仕様に基づく間隔に並べ平面に引きそろえた状態で両面より薄いシート状ゴムをサンドイッチ状に貼り合わせるカレンダー加工により、長尺（数百メートルから数万メートル）の（タイヤ構成材としての）カレンダーシートを構成し、このようにして構成されたカレンダーシートを、タイヤに貼り合わせる幅とバイアス角で裁断して、短冊体を形成し、それらを貼り合わせてタイヤ原型をつくり、これを金型に入れて高温、高圧で加硫して製造される。

従来の方式では、使用されるスチールコードの一度の使用量、すなわちスプールの巻量が大きい方がカレンダー加工の稼働時間が長く、効率が良いとされてきた。
また、スチールコードの加工においても、最終の撚り合わせの工程は製品長さが長い方が加工効率が良く、長尺製品が生産できる工夫をしてきた。すなわち、材料のスプール容量を大きくし、製品スプールを大きくする方向で必然的に撚線機の回転部分を大きくしてきた。

撚線機として、現在使用されているのは、大別して１回転で１度撚りのチューブラタイプのものと、１回転で２度撚りのバンチャタイプのものとがある。
いずれの撚線機も有効エネルギー消費率が１０％以下であり極めて浪費が大きい。これは重量物を高速回転させる為の機械損失と高速回転体の空気抵抗による損失の為であると考えられる。

近年、自動車が成熟しそれにともなって、自動車用タイヤも成熟しそれに伴ってタイヤに対する要求品質も多様化してきており、機能的に多様化した要求を満たすためタイヤの種類も増加してきている。
従来のような規格大量生産方式によりこれらの要求に対応するには、コストなどの面で無理があり、省スペースで一気通貫的に加工できる新製法も併用する必要が生じてきた。

このような目的のために、つまり要求される性能を満たす短尺の撚り線を効率的に製造する装置として、特許文献１に示すような撚り線装置が従来提案されている。

特許文献１に記載の装置を図３により説明すると、図３において符号２は撚り機を示しており、この撚り機２はクセ付け部３３および撚り点形成部３２と、撚り点形成部３２の下流側に設けられた第１チャック装置４と、第１チャック装置４に備えられている回転チャック１８とその回転用モータ６とを備え、回転チャック１８は支持台３４にベアリング１６を介して回転自在に取り付けられている。モータ６も支持台３４に取り付けられており、支持台３４はレール３６上を矢Ｕ方向に往復移動可能に取り付けられている。符号４６は支持台移動用モータを示す。

回転チャック１８を線材挟持状態と開放状態とに切り換えるためのピストン状リリース体２０とリリース体２０に移動力を伝達するテコ部２２とテコ部２２の駆動源としてのリリースピストン２４と、回転チャック１８を挟持状態に保持するバネ３５とで構成されている。
複数本の素線１Ａ〜１Ｃは張力を負荷されながら引き出され、クセ付け部３３および撚り点形成部３２を経て回転チャック１８に挟持されるようになっている。
図中の符号８は回転チャック１８に取り付けられたプーリを、符号１０はモータ６の回転軸に取り付けられたプーリを示しており、符号９はプーリ８、１０間に張設したベルトを、符号２９は撚り合わされたスチールコードのガイドパイプを示す。

この装置によりスチールコードＳを製造するには、装置の入口側および出口側に設けられているチャック４８、４５を解除状態にするとともに、回転チャック１８を挟持状態にし、モータ６を回転して回転チャック１８を回転させることにより複数本の素線１Ａ〜１Ｃを撚り合わせながら支持台移動用モータ４６の回転で支持台３４を所定速度で左方向に移動させる。これにより、複数本の素線１Ａ〜１Ｃは撚り合わされながら１本のスチールコードＳとなって撚り点形成部３２から引き出される。
必要な長さだけスチールコードＳを引き出した状態で、チャック４８、４５を挟持状態にするとともに、回転チャック１８を開放状態とし、さらに支持台３４を元の位置に戻す。この結果、スチールコードＳが必要長さだけ回転チャック１８から取り出された状態になり、カッター３０でスチールコードＳを切断することにより、所定長さのスチールコードＳが得られる。
国際公開番号ＷＯ2004/048679 Ａ１公報

上述の装置によれば、コンパクトな装置で要求される性能を満たす短尺の撚り線を効率良く製造できるものの、素線の撚り合わせが、片方の端部が回転チャックに挟持され他方の端部が撚り点形成部に支持された状態で行われるため、撚り合わされる素線を撚り合わせ回転軸と同一線上に配設できない可能性があり、この場合に撚り合わせ時に騒音や振動が発生するという不都合がある。
また、この装置は、複数本の素線１Ａ〜１Ｃを撚り合わせながら（図３には図示されていない）リールから取り出す（引き出す）構成であるので、素線１Ａ〜１Ｃを取り出す（引き出す）ための動力が必要となり、その分有効エネルギー消費率が低下する。また、３基のリールが必要となるので、設備として大きなスペースが必要となる。
さらに、スチールコードの切断が捩じり応力を含んだままの状態のもとで行われるため、切断された瞬間に「撚り残留応力」により撚りが戻り、スチールコードがばらばらに散乱してしまうという不都合が発生するおそれがある。
本発明は、従来装置におけるこのような不都合を解消したスチールコードの製造装置を提供しようとするものである。

本発明は、複数本の線材を撚り合わせて所定の長さの短尺スチールコードを製造する装置において、第１チャック装置と同第１チャック装置の垂直方向下側に設けられた第２チャック装置と上記の第１チャック装置と第２チャック装置との間に介設された保持筒体とからなる撚り機と、同撚り機の垂直方向上側に設けられ、供給された線材を所定長さに切断するカッターと、同カッターにより所定の長さに切断された線材の所定本数を下部に設けられた第１ストッパーにより順次内部に保留し、かつ同第１ストッパーの解除操作により保留中の上記線材を上記撚り機に自然落下させる保持筒体からなる線材一時保留機構とを備え、
上記第１チャック装置および第２チャック装置に、線材把持および開放機能を有する回転チャックおよび固定チャックと、同回転チャックおよび固定チャックを線材把持状態と開放状態とに切り替え付勢する第１および第２チャック操作装置とがそれぞれ設けられ、 上記回転チャックは機枠に回転可能に取り付けられる一方同回転チャックの回転駆動用回転機構が設けられ、
上記第２チャック装置に上記線材一時保留機構から供給された複数本の線材を上記撚り機の上記保持筒体の内部に保留させるための第２ストッパーが設けられていることを特徴とする。

また、上記第２チャック装置の固定チャックが、スプリングを介して上下方向に移動可能に上記機枠に取り付けられていることを特徴とする。

さらに、上記のスチールコードの製造装置によるスチールコードの製造方法において、供給された上記線材をカッターにより所定の長さに切断し、同カッターにより所定長さに切断された線材の所定本数を同カッターの下方に設けられた上記線材一時保留機構の内部に上記第１ストッパーを閉鎖して順次保留し、ついで上記線材一時保留機構の上記第１ストッパーを開放すると同時に上記撚り機の両チャックを開放状態に、かつ上記第２ストッパーを閉鎖状態に付勢して、上記線材一時保留機構の内部に保留されていた上記所定本数の線材を上記撚り機に自然落下させて、線材を上記撚り機の上記保持筒体の内部に保留し、この状態のもとで上記撚り機の上記両チャックを線材把持状態に付勢するとともに、上記回転チャックを回転して線材の撚り合わせを行って所定本数の線材をスチールコードに撚り合わた後、上記撚り機の両チャックおよび上記第２ストッパーを開放状態に付勢して、同撚り機から上記スチールコードを自然落下により取り出すことを特徴とする。

本発明のスチールコードの製造装置および製造方法によれば、素線（線材）の撚り合わせを、素線の両方の端部を回転チャックと固定チャックとで挟持した状態で行うことができるから、撚り合わせ回転軸と同一線上で線材に撚りを与えることができ、その結果低騒音化、少電力化、製造装置の小型化が可能となる。また、線材供給用のリールは１基ですませることになるので、設備の少スペース化が可能となる。これらの効果（製造装置の小型化および設備の少スペース化）により、必要な場所で必要な性能を備えたスチールコードを必要量だけ製造することが可能となるので、設備費用の低減が可能となる。

また、この製造装置は、線材の移動を線材の自然落下により行う構成であるので、線材（素線）を撚り合わせながら取り出す（引き出す）のに、動力を必要とせず、その分有効エネルギー消費率の向上が可能となる。
さらに、スチールコードの切断が捩じり応力を取り除いた後に行われる構成であるため、切断された瞬間に「撚り残留応力」により撚りが戻り、スチールコードがばらばらに散乱してしまうという不都合が発生することはなくなる。

また、複数本の線材の内の少なくとも１本を糸ゴムとしておくことにより、ゴム入りのスチールコードを製造することも可能となる。

以下本発明の製造装置の実施形態を図により説明する。
図１は本発明の一実施形態としてのスチールコード製造装置の一部断面側面図、図２は図１の主要部の拡大断面図である。なお、図１、２において図３と同じ部材については同じ符号を付しそれらの部材については詳細な説明を省略することがある。

図１、２において、符号４は第１チャック装置を示しており、この第１チャック装置４の垂直方向下側に配設された第２チャック装置１４とで撚り機２が形成されている。この撚り機２の垂直方向上側に、線材供給部５０から供給された線材（素線）１を所定の長さに切断するカッター３０が設けられていている。
カッター３０により所定の長さに順次切断された線材１の所定本数を下部に設けられた第１ストッパー７により一時内部に保留し、かつ第１ストッパー７の解除操作により保留中の複数本の線材１ａを同時に撚り機２に自然落下させる保持筒体５がカッター３０の下方に設けられている。符号３は保持筒体５の内部に設けられたガイドパイプを示しており、カッター３０により所定の長さに切断された線材１ａはこのガイドパイプ３に案内されて順次保持筒体５内に自然落下するようになっている。

ガイドパイプ３、保持筒体５および第１ストッパー７により線材一時保留機構６０が形成されている。
図１中の符号５１は、線材供給部５０を形成する線材（素線）供給用のリールを、符号５２はダンサーローラを、符号５３は一対の送り出しキャプスタンローラを示しており、線材供給用のリール５１に巻かれている線材１は、ダンサーローラ５２、送り出しキャプスタンローラ５３を経て線材一時保留機構６０に向かって送り出されるようになっている。ここで重要なことは、この装置では、線材供給用のリール５１は１基ですませられる点である。つまり１基のリール５１から線材１を引き出し、これをカッター３０で切断して複数本の線材１ａを得る構成であるから、スチールコードの製造設備の少スペース化が可能となる。ちなみに、図３に示す例では、３基のリールを必要とするから、その分スチールコードの製造設備用のスペースとして広いスペースを必要とする。

第１チャック装置４は図３に示した撚り機２のものと同じ構成となっている。すなわち、この第１チャック装置４に、線材把持および開放機能を有する回転チャック１８が設けられており、回転チャック１８は機枠４０にベアリング１６を介して回転自在に取り付けられている。さらに、回転チャック１８を正逆方向に駆動するための回転駆動用モータ６も設けられている。モータ６は機枠４０に取り付けられている。符号８、１０はプーリ、符号９はベルトを示す。
さらに、第１チャック装置４には、図示しないが、図３の装置と同様に、回転チャック１８を挟持状態と開放状態とに切り換え操作を行うピストン状リリース体２０とリリース体２０に移動力を伝達するテコ部２２とテコ部２２の駆動源としてのピストン２４とからなる第１チャック操作装置が設けられている。

第２チャック装置１４に、線材把持および開放機能を有する固定チャック２１が設けられている。この第２チャック装置１４にも、図示しないが、図３の装置と同様に、固定チャック２１を挟持状態と開放状態とに切り換え操作を行うピストン状リリース体２０とリリース体２０に移動力を伝達するテコ部２２とテコ部２２の駆動源としてのピストン２４とからなる第２チャック操作装置が設けられている。

さらに、第１チャック装置４と第２チャック装置１４との間に、線材一時保留機構６０から自然落下により供給された複数本の線材１ａを撚り機２の内部に保持するための保持筒体１５が設けられており、この保持筒体１５の内部にガイドパイプ１３が設けられている。保持筒体１５の底部は第２チャック装置１４の上部開口に連通していて、線材一時保留機構６０から自然落下により供給された複数本の線材の下端部が、固定チャック２１に直接係合できる構成となっている。

固定チャック２１の下部に、線材一時保留機構６０から自然落下により供給された複数本の線材を撚り機２の内部に保留するために第２ストッパー２３が設けられている。
さらに、第２チャック装置１４の固定チャック２１は、スプリング１９を介して上下方向に移動可能に機枠４０に取り付けられている。

つぎに、この製造装置によるスチールコードの製造方法を説明する。
線材供給部５０から供給された線材１をカッター３０により所定の長さに切断する。切断された線材１ａは一時保留機構６０の保持筒体５の内部にガイドパイプ３で案内されながら順次自然落下して一時保留される（第１モード）。この第１モードでは第１ストッパ７は閉鎖状態にある。

線材一時保留機構６０内に所定の長さの線材１ａを所定量保留した後、第１ストッパ７を開放状態に付勢する（第２モード）。この作動により線材一時保留機構６０内に保留されていた所定長さの複数本の線材１ａは、撚り機２の保持筒体１５の内部に、ガイドパイプ１３に案内されながら自然落下する。この第２モードでは、回転チャック１８および固定チャック２１はいずれも開放状態に、第２ストッパーは線材を撚り機２（保持筒体１５）の内部に保留する状態（閉鎖状態）に付勢されている。
したがって、第２モードにおいて、複数本の線材１ａはその上端が回転チャック１８に係合い下端が固定チャック２１に係合う状態となる。

ついで、回転チャック１８および固定チャック２１を挟持状態に付勢し、同時に回転チャック１８を複数本の線材１ａを撚り合わせる方向に回転させる（第３モード）。回転チャック１８を所定回数回転駆動することにより、固定チャック２１を撚り点形成部として複数本の線材１ａは撚り合わされる。撚り合わせの完了後、捩じり応力を取り除くために回転チャック１８を逆方向に回転させる（第４モード）。これにより、所定の長さで捩じり応力の取り除かれたスチールコードＳを製造することができる。

次に回転チャック１８、固定チャック２１および第２ストッパ２３を開放状態に付勢する。この作動によりスチールコードＳは自重により撚り機２から自然落下して取り出される（第５モード）。
第１モードから第５モードを繰り返すことにより、所定長さのスチールコードＳを連続して製造することができる。

第３モードにおける撚り合わせ工程時、線材は撚り縮むが、この装置では、線材の撚り縮みに対処するために、固定チャック２１を機枠４０に対しスプリング１９を介して上下方向に移動可能に取り付ける構成を採用している。この構成により、この装置では、撚り合わせ工程時に、固定チャック２１が撚り縮み代に相当する寸法だけスプリング１９を圧縮しながら上方向に移動し、これにより、撚り合わされたコードに撚り縮み応力が残留するのを防止することができる。また、撚り合わせ工程時に線材の撚り縮みにより線材が切断してしまうというような事態の発生も防止することができる。

このように、この実施形態のスチールコードの製造装置によれば、素線（線材）の撚り合わせを、線材の両方の端部を回転チャックと固定チャックとで挟持した状態で行うことができるから、撚り合わせ回転軸と同一線上で線材に撚りを与えることができ、その結果低騒音化、少電力化、装置の小型化が可能となる。
また、線材供給用のリール５１は１基ですませられる。つまり１基のリール５１から線材１を引き出し、これをカッター３０で切断して複数本の線材１ａを得る構成であるから、スチールコードの製造設備の少スペース化が可能となる。

さらに、この製造装置は、所定の長さに切断された線材の線材一時保留機構への移動、線材一時保留機構から撚り機への移動、および撚り機からの取り出しを線材（スチールコード）の自重による自然落下により行う構成であるので、線材（素線）を撚り合わせながら取り出す（引き出す）のに、動力を必要とせず、その分有効エネルギー消費率の向上が可能となる。

さらにまた、スチールコードの開放が、撚り縮み応力や捩じり応力を取り除いた後に行われる構成であるため、開放された瞬間に「撚り縮み応力」や「撚り残留応力」により撚りが戻り、スチールコードがばらばらに散乱してしまうという不都合が発生することはなく、また撚り合わ工程時に線材の撚り縮みにより線材が切断してしまうというような事態の発生もなくなる。

また、複数本の線材の内の少なくとも１本を糸ゴムとしておくことにより、ゴム入りのスチールコードを製造することも可能となる。

本発明の一実施形態に係るスチールコードの製造装置の一部断面側面図である。 図１の主要部の拡大断面図である。 従来のスチールコードの製造装置の側面図である。

符号の説明

１：線材（素線）
２：撚り機
４：第１チャック装置
６：（回転チャック）の駆動モータ
７：第１ストッパ
８、１０：プーリ
９：ベルト
１４：第２チャック装置
１５：保持筒体
１８：回転チャック
１９：スプリング
２１：固定チャック
２３：第２ストッパ
３０：カッタ
４０：機枠
５０：線材供給部
６０：線材一時保留機構

Claims (3)

1. 複数本の線材を撚り合わせて所定長さの短尺スチールコードを製造する装置において、 第１チャック装置と同第１チャック装置の垂直方向の下側に設けられた第２チャック装置と、上記の第１チャック装置と第２チャック装置との間に介設された保持筒体とからなる撚り機と、
   同撚り機の垂直方向上方に設けられ、供給された線材を所定の長さに切断するカッターと、
   同カッターにより所定の長さに切断された線材の所定本数を下部に設けられた第１ストッパーにより順次内部に保留し、かつ同第１ストッパーの解除操作により保留中の上記線材を上記撚り機に自然落下させる保持筒体からなる線材一時保留機構と、
   を備え、
   上記第１チャック装置および第２チャック装置に、線材把持および開放機能を有する回転チャックおよび固定チャックと、同回転チャックおよび固定チャックを線材把持状態と開放状態とに切り替え付勢する第１および第２チャック操作装置とがそれぞれ設けられ、 上記回転チャックは機枠に回転可能に取り付けられる一方同回転チャックの回転駆動用回転機構が設けられ、
   上記第２チャック装置に上記線材一時保留機構から供給された複数本の線材を上記撚り機の上記保持筒体の内部に保留させるための第２ストッパーが設けられていることを特徴とするスチールコードの製造装置。
2. 上記第２チャック装置の固定チャックが、スプリングを介して上下方向に移動可能に上記機枠に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のスチールコードの製造装置。
3. 供給された上記線材をカッターにより所定の長さに切断し、同カッターにより所定長さに切断された線材の所定本数を同カッターの下方に設けられた上記線材一時保留機構の内部に上記第１ストッパーを閉鎖して順次保留し、ついで上記線材一時保留機構の上記第１ストッパーを開放すると同時に上記撚り機の両チャックを開放状態に、かつ上記第２ストッパーを閉鎖状態に付勢して、上記線材一時保留機構の内部に保留されていた上記所定本数の線材を上記撚り機に自然落下させて、線材を上記撚り機の上記保持筒体の内部に保留し、
   この状態のもとで上記撚り機の上記両チャックを線材把持状態に付勢するとともに、上記回転チャックを回転して線材の撚り合わせを行って所定本数の線材をスチールコードに撚り合わせた後、上記撚り機の両チャックおよび上記第２ストッパーを開放状態に付勢して、同撚り機から上記スチールコードを自然落下により取り出すことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載のスチールコードの製造装置によるスチールコードの製造方法。