JP4928802B2 - タイヤ製造方法及び装置 - Google Patents

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Description

本発明は、タイヤ製造方法及び装置に係り、一層詳細には、タイヤ成形用の円筒体、あるいはタイヤ内面形状をその外形形状として持つコア等の回転体に対し、未加硫のゴム材料を、中間のストック工程を経ることなく、直接帯状に押し出してタイヤ構成部材(グリーンタイヤ)を成形する、所謂ストリップワインド法を用いたタイヤ製造方法及び装置に関する。
この種のタイヤ製造方法及び装置として、例えば特許文献1から特許文献7に開示されたものがある。
特許文献1には、射出装置から未加硫のゴムストリップ材を押し出しつつ該ゴムストリップ材を成形ドラムに巻付ける方法において、前記ゴムストリップ材をガイドロールを用いて張力を与えながら前記成形ドラムに押し付ける技術が開示されている。
特許文献2には、射出装置から未加硫のゴムストリップ材を押し出しつつ該ゴムストリップ材を成形ドラムに巻付ける方法において、前記ゴムストリップ材をガイドロールで案内しながら成形ドラムに巻付け、前記ゴムストリップ材の巻付け中に、前記射出装置の射出ノズルと前記ガイドロールとの間において前記ゴムストリップ材に向けて引出ロールを徐々に押し下げて該ゴムストリップ材のパスを増長し、前記ゴムストリップ材の巻付け終期に、前記ガイドロールを前記成形ドラムから離して前記成形ドラムと前記ガイドロールとの間に隙間を形成し、該隙間内で前記ゴムストリップ材を切断し、前記ゴムストリップ材の切断後に、前記引出ロールによる前記ゴムストリップ材の押し下げを解除し、前記パスの増長分により少なくとも前記ゴムストリップ材の収縮を相殺する技術が開示されている。
特許文献3には、押出機から未加硫ゴムをストリップ状に押し出すと共に、タイヤ成形用回転体の回転に同期させながらその周りに複数回巻き付けてタイヤ構成部材を成形するグリーンタイヤの成形方法において、前記押出機の吐出部にバルブを設け、該バルブを成形開始時に予め閉弁状態にしておき、前記押出機の押出圧が所定圧に達したとき開弁して押出しを開始し、前記タイヤ構成部材の巻き付け完了と共に閉弁する技術が開示されている。
特許文献4には、射出成形機のヘッド部から背圧により押し出された未加硫ゴムストリップ材の弛み量制御方法であって、前記ヘッド部前方に配設したガイドローラとの間で弛む前記未加硫ゴムストリップ材の弛み量を前記ヘッド部の近傍に設置した変位センサにより検出し、該検出された弛み量から前記背圧をコントロールすることにより、前記ゴムストリップ材の弛み量を制御する技術が開示されている。
特許文献5には、射出機から連続的に押出されるゴム帯状材料をタイヤ成形ドラムに巻付けるゴム帯状材料の巻取り制御方法において、前記射出機から射出された帯状ゴム材料を、射出口近傍のエンコーダを備えた回転体に接触させ、該回転体が回転している間にエンコーダから発信されるパルス信号を演算制御装置に入力して射出される帯状ゴム材料の射出速度を求め、この射出速度をタイヤ成形ドラムの表面速度と仮定して、射出速度に、タイヤ成形ドラムの表面速度を一致させるように同期制御する技術が開示されている。
特許文献6には、射出成形機から連続的に射出される帯状の押出し物をタイヤ成形ドラムに巻付ける押出し物巻取り制御方法において、前記射出成形機から射出される押出し物のたるみ変位量を射出口近傍に設けた変位検出センサにより検出し、この検出した変位データを、予め設定した目標変位データと比較して誤差値を算出し、この誤差値から、射出成形機の射出速度、射出容量及び射出サイクルの条件により演算定数を選定して、タイヤ成形ドラムの表面速度の補正値として入力し、射出成形機から射出される押出し物の射出速度に対応してタイヤ成形ドラムの表面速度を一致させるように同期制御する技術が開示されている。
特許文献7には、射出成形機から連続的に押出される帯状ゴム材料をタイヤ成形ドラムに巻き付ける帯状ゴム材料巻取り制御方法において、前記射出成形機の吐出口と前記タイヤ成形ドラムとの間に配設された幅センサにより、前記射出成形機から押出された帯状ゴム材料の幅を計測し、計測された幅の変化に応じてドラム巻き付け速度を調整する制御を行う技術が開示されている。
特開2001−205698号公報 特開2003−1723号公報 特開平11−48363号公報 特開2003−159738号公報 特開2001−72335号公報 特開2002−103477号公報 特開2004−90301号公報
ところが、特許文献1〜7に示すものにあっては、容積型押出機を用い、押し出し初期の不安定なゴムの挙動を吸収・制御するとともに、切断後のゴムの収縮を抑制するために、容積型押出機の先端に、押し出されたゴムを貼り付けるローラ、切断装置、押し出されたゴムの各種検出装置を配置するという複雑な構造・制御方法がとられていた。
特に、特許文献1に示すものにあっては、ゴムストリップ材の先端を貼り付けるために、ゴムストリップ材に張力をかけながらガイドロールを前進させていたため、材料の種類、押し出されたゴムストリップ材の断面寸法によっては、同一条件でガイドロールを前進させるとゴムストリップ材が切れる場合があるという問題点があった。
また、特許文献2に示すものにあっては、押出停止後のゴムストリップ材の収縮による切断を防ぐべく、押出途中に収縮と相殺し得るだけの量のゴムストリップ材を引き伸ばすために、引出ロールを用いていたため、その駆動装置及び駆動制御装置等が必要となってコストアップを招来すると共に、ゴムストリップ材の切断は棒材での引き切りのため、先端の垂れ下がり量、ゴムストリップ材の種類による収縮量が安定しないため、次回先端貼り付け時、ゴムストリップ材の先端の位置が異なるため貼り付け不良を起こすという問題点があった。
ところで、容積型押出機にあっては、押出直前に押出装置内の圧力が十分に保たれていないと、押出開始時には押出装置の動作速度に比べ押し出されたゴムストリップ材の反応が悪く、先端が切れるという不具合がある。そこで、特許文献3及び4に示すものは、押出装置の吐出部に圧力センサ(特許文献3)や変位センサ(特許文献4)を設けて、これらの信号に基づいて吐出部に設けたバルブを閉じたり(特許文献3)、射出プランジャの背圧を上げる(特許文献4)ことによって押出装置内圧を上げているため、構造・制御が複雑になるという問題点があった。
また、特許文献5乃至7に示すものにあっては、押出装置が油圧駆動のため、押出途中の押出動作が不安定になり、その結果、押し出された帯状ゴム材料の断面寸法を計測し、帯状ゴム材料が巻き付けられる円筒体、あるいはコアの表面速度を帯状ゴム材料の断面寸法により増減させる必要があった。この場合、規定の押出量・速度に対し円筒体、あるいはコアの回転速度を随時変更させることになるため、同じ量を繰り返し巻いたとしても、巻きつけ長さが異なるという不具合を生じていた。また、押出途中に帯状ゴム材料の寸法を計測し、円筒体やコアの表面速度にフィードバックしようとしても、よほどの低速で巻き付けない限り追従性という点で信頼性がなかった。
本発明は、前述した状況に鑑みてなされたもので、簡単な構造及び制御方法でタイヤ成形用回転体に対し、未加硫の帯状ゴム材料を安定した状態で巻き付けることができるタイヤ製造方法及び装置を提供することを目的とする。
斯かる目的を達成するための本発明に係るタイヤ製造方法は、タイヤ成形用の回転体に対し、押出装置から未加硫のゴム材料を直接帯状に押し出してタイヤ構成部材を成形するタイヤ製造方法において、
前記ゴム材料の先端を、その先端に配した貼付ローラを押出装置との相対位置を離間させることなく押出装置とともに前進させることにより前記回転体に貼り付けることを特徴とする。
また、タイヤ成形用の回転体に対し、押出装置から未加硫のゴム材料を直接帯状に押し出してタイヤ構成部材を成形するタイヤ製造方法において、
前記ゴム材料の回転体への巻き付け途中に、回転体及びその先端に配した貼付ローラから押出装置全体を相対的に必要量後退させることにより、切断後のゴム材料の収縮と相殺し得るだけの量のゴム材料を確保することを特徴とする。
斯かる目的を達成するための本発明に係るタイヤ製造装置は、タイヤ成形用の回転体に対し、押出装置から未加硫のゴム材料を直接帯状に押し出してタイヤ構成部材を成形するタイヤ製造装置において、
前記ゴム材料の先端を、その先端に配した貼付ローラを押出装置との相対位置を離間させることなく押出装置とともに前進させることにより前記回転体に貼り付ける押出装置を備えたことを特徴とする。
また、タイヤ成形用の回転体に対し、押出装置から未加硫のゴム材料を直接帯状に押し出してタイヤ構成部材を成形するタイヤ製造装置において、
前記ゴム材料の回転体への巻き付け途中に、回転体及びその先端に配した貼付ローラから装置全体を相対的に必要量後退させることにより、切断後のゴム材料の収縮と相殺し得るだけの量のゴム材料を確保する押出装置を備えたことを特徴とする。
本発明のタイヤ製造方法及び装置によれば、簡単な構造及び制御方法でタイヤ成形用回転体に対し、未加硫の帯状ゴム材料を安定した状態で巻き付けることができる。
以下、本発明に係るタイヤ製造方法及び装置を実施例により図面を用いて詳細に説明する。
図1は本発明の実施例1を示すタイヤ製造装置の概略構成側面図、図2は図1のII矢視図、図3は図1のIII矢視図、図4は押出装置の要部正面図、図5は図4のV-V 線断面図、図6は図4のVI-VI 線断面図に相当する作用説明図、図7はノズルシャッタの作用説明図である。
図1乃至図3に示すように、架台1の水平機台2と傾斜機台3上に本タイヤ製造装置の容積形押出機としての押出装置4Aと4Bが搭載される。これらの押出装置4A,4Bは射出成形機5と充填用押出機6とを備え、各々の射出成形機5の先端に配された射出ノズル7のノズル軸線が、タイヤ成形用の円筒体、あるいはタイヤ内面形状をその外形形状として持つコア等の回転体Rの中心を指向している。
従って、本タイヤ製造装置は、所謂ストリップワインド法を用いたタイヤ製造装置であり、各押出装置4A,4Bから異なった種類の未加硫のゴム材料が帯状に押し出され、回転体Rに直接巻き付けられてタイヤ構成部材(グリーンタイヤ)が成形される。尚、各押出装置4A,4Bは、一部の部材の寸法が異なるが、同一構成なので、ここでは、押出装置4Aについてのみ説明し、押出装置4Bについては押出装置4Aと同一部材に同一符号を付して重複する説明は省略する。
押出装置4Aは、傾斜機台3上にスライドテーブル10が左右一対で前後一組のリニアガイド11を介して左右方向(回転体Rの軸心方向)に移動自在に支持され、ボールスクリュ12及びモータ13により駆動されるようになっている。
そして、スライドテーブル10上に前記射出成形機5の架構体14が前後一対で左右一組のリニアガイド15を介して前後方向(回転体Rの径方向)に移動自在に支持され、ボールスクリュ16及びモータ17により駆動されるようになっている。
架構体14の前方にチャンバ18とノズルシャッタ(切換弁)19を介して前記射出ノズル7が連設されると共に、ノズルシャッタ19の側方に前記充填用押出機6の先端吐出部が接続される。この充填用押出機6は、架構体14に適宜の手段で一体的に組み付けられ、そのゴム投入口20より投入された未加硫のゴム材料を、モータ21により駆動される図示しないスクリュにより、ノズルシャッタ19を介してチャンバ18内に押出し充填する。
前記射出成形機5は、前記チャンバ18内に充填された未加硫のゴム材料を、サーボモータ22により駆動される射出プランジャ23の伸長により、ノズルシャッタ19及び射出ノズル7を介して前記回転体Rの外周面へ射出し(押出し)巻き付ける。サーボモータ22と射出プランジャ23とは、ボールスクリュ24とタイミングベルト25により連係され、サーボモータ22の回転運動が射出プランジャ23の伸縮運動に変換されるようになっている。
図4乃至図6に示すように、前記射出ノズル7の前方には、射出ノズル7から帯状に射出された未加硫のゴム材料Wを回転体Rに巻き付ける貼付ローラ30と、巻き付けた未加硫のゴム材料Wを回転体Rに充分に密着させる押付(ステッチ)ローラ31と、帯状に射出された未加硫のゴム材料Wをタイヤ一本分の長さで切断するカッタ32と、カッタ32で切断された未加硫のゴム材料Wの先端を粘着して保持する粘着保持部材33と、が配設される。
貼付ローラ30とカッタ32と粘着保持部材33とは、二つのシリンダが背面合わせで連接された二段モーションのアクチュエータ34によりガイドロッド35を介して前後方向に移動可能な支持台36に支持される。
即ち、貼付ローラ30は、支持台36上に固設された左右一対のブラケット37間に回転自在に枢支される。カッタ32は、支持台36上に貼付ローラ30と同心的に回転可能に支持され、エアシリンダ38とラック&ピニオン39により回転駆動される。また、カッタ32は、粘着保持部材33に対し鋭利な端面を有すると共に、非粘着処理される。粘着保持部材33は、支持台36の下面部に前向きに取り付けられたエアシリンダ46のピストンロッド先端に付設され、前後方向に移動可能になっている。また、粘着保持部材33は、所定幅(例えば3〜10mm)のメッキ面が加工されるか加硫ゴム部を有し、帯状に射出された未加硫のゴム材料Wの先端中央部が粘着し得るようになっている。
一方、押付(ステッチ)ローラ31は、射出ノズル7の先端に支持ブラケット40を介して前向きに取り付けられたシリンダ41のピストンロッド先端に、二股状のブラケット42を介して回転自在に枢支され、前後方向に移動可能になっている。
ノズルシャッタ19は、ロータリーアクチュエータ43により回転駆動されるロータリーバルブ(弁体)44を有する。ロータリーバルブ44は、図7に示すように、Y字状の弁通路45を有し、図7の(a)〜(c)に示す3位置に切り換えられるようになっている。
即ち、ロータリーバルブ44の弁通路45が、図7の(a)に示す位置では充填用押出機6と射出成形機5のチャンバ18とが連通され、チャンバ18内に未加硫のゴム材料Wが充填される。図7の(b)に示す位置では射出ノズル7と充填用押出機6と射出成形機5のチャンバ18の何れもが遮断され、チャンバ18内に充填された未加硫のゴム材料Wの圧力が維持される。図7の(c)に示す位置では射出ノズル7と射出成形機5のチャンバ18とが連通され、射出プランジャ23の伸長によりチャンバ18内の未加硫のゴム材料Wが射出ノズル7を介して回転体Rへ帯状に射出される。
このように構成されるため、各押出装置4A,4Bから順次異なった種類の未加硫のゴム材料Wが帯状に押し出され、回転体Rに直接巻き付けられてタイヤ構成部材(グリーンタイヤ)が成形される。
この際、本実施例では、図7に示すように、充填用押出機6から射出成形機5のチャンバ18内に未加硫のゴム材料Wが充填された後は、ロータリーバルブ44の切換動作により、射出ノズル7と充填用押出機6と射出成形機5のチャンバ18の何れもが遮断され(図7の(b)参照)、チャンバ18内に充填された未加硫のゴム材料Wの圧力が維持される。
これにより、射出開始時のチャンバ18内圧力が常に一定に保持され、常に安定した巻き付け状態を得ることができる。即ち、チャンバ18内圧力の降下により、射出開始時に射出成形機5の動作速度に比べ押し出された未加硫のゴム材料Wの反応が悪く、先端が切れるという不具合が未然に回避されるのである。
また、図6に示すように、先端貼付け時には、エアシリンダ46を収縮させて粘着保持部材33から未加硫のゴム材料Wの先端を剥離した後、射出ノズル7と貼付ローラ30との距離を一定に保ちつつモータ17を駆動して押出装置4A全体を前進させるようになっているので(図6の(a)に示す待機位置→図6の(b)に示すGET状態参照)、常に一定の条件で先端貼付けを行うことができる。即ち、貼付ローラ30を射出ノズル7に対し伸長させて貼り付ける場合に、未加硫のゴム材料Wの断面寸法や材料如何によって、未加硫のゴム材料Wが切断されるのが未然に回避されるのである。
上記の際、粘着保持部材33により未加硫のゴム材料Wの先端の位置が常に変わらないため、先端貼付け動作が安定する。しかも、粘着保持部材33には、帯状に射出された未加硫のゴム材料Wの先端中央部が粘着するようになっているので、先端貼付けのための剥離が安定する。
また、タイヤ一本分の巻き付けが終了し、未加硫のゴム材料Wを切断する時は、先ず前記巻き付け途中に、切断状態である図6の(c)に示すように、シリンダ41とアクチュエータ34を伸長させながらモータ17を駆動して押出装置4A全体を後退させる。これにより、切断後の収縮と相殺し得るだけの量の未加硫のゴム材料Wを、従来のように専用の引出ロールを用いることなく押出装置4Aがもともと有している機構を利用して確保することができる。換言すれば、引出ロールの駆動装置及び駆動制御装置等が不要となってコストダウンが図れるのである。また、この際、アクチュエータ34は最大で2シリンダ分のストローク量で伸長する。
次に、切断時には、アクチュエータ34を1シリンダ分のストローク量だけ収縮して、貼付ローラ30を回転体Rから所定の距離だけ離間させると共に、シリンダ46を伸長して粘着保持部材33を前進させてからカッタ32をエアシリンダ38を伸長させるなどして回転駆動し、未加硫のゴム材料Wを切断する。この際、カッタ32は、粘着保持部材33に対し鋭利な端面を有すると共に、非粘着処理されているので、未加硫のゴム材料Wを確実に切断し、切断したその先端を粘着保持部材33に確実に粘着させることができる。
この後、シリンダ41を収縮させながらアクチュエータ34をもう1シリンダ分のストローク量だけ収縮すれば、切断・貼り付け完了の図6の(d)に示すように、未加硫のゴム材料Wの先端はカッタ32と協働で粘着保持部材33に確実に保持されると共に、その後の収縮と相殺し得るだけの量の未加硫のゴム材料Wが弛んだ状態で確保される。
また、本実施例では、押出装置4A,4Bがモータ(電動機)17により前後進されるので、タイヤの均一性を良くするために、必要なエリアで局部的に未加硫のゴム材料Wを伸ばすことも可能である。
また、射出プランジャ23をサーボモータ22で伸縮させるので、射出途中の射出動作を安定させられる。即ち、射出された未加硫のゴム材料Wの断面形状が安定するため、射出された未加硫のゴム材料Wの幅等の検出が不要となり、かつ巻き付けを安定して行うことができる。また、巻き付け中に回転体R、あるいは押出装置4A,4Bのいずれかの速度を変更させる必要が無くなったため、前述した射出開始時の安定と相俟って、回転体Rと押出装置4A,4Bの起動と停止を同タイミングとすることができる。これにより、必要ゴム容量に対する、巻き付ける長さが常に一定となり繰り返しの精度が向上される。
このようにして、本実施例では、簡単な構造及び制御方法で回転体Rに対し、未加硫のゴム材料Wを帯状に安定した状態で巻き付けることができる。
尚、本実施例では、一つの回転体Rに対し、傾斜と水平の2台の押出装置4A,4Bを配置したが、傾斜又は水平の1台の押出装置4A又は4Bのみの配置でも良い。
図8は本発明の実施例2を示す押出装置の要部平面図、図9は同じく作用説明図である。
これは、実施例1における押出装置4A,4Bにおいて、一つの射出成形機5(チャンバ18)に対して二つの充填用押出機6A,6Bと射出ノズル7A,7Bとを設けると共に、これらの流路を図9の(a)〜(c)に示す3位置で切り換える二つのロータリーバルブ44A,44Bをノズルシャッタ19に内蔵させた例である。その他の構成は、実施例1と同様なので重複する説明は省略する。
これによれば、実施例1と同様の作用・効果に加えて、二種類の異なった未加硫のゴム材料Wを二つの充填用押出機6A,6B内において交換することなく選択的に射出することができる利点がある。即ち、二種類の異なった未加硫のゴム材料Wを実施例1のように一つの充填用押出機6で帯状に射出する場合、充填用押出機6内の未加硫のゴム材料Wを完全に空にする必要があったが、本実施例では、それが必要なくなり時間と手間が省けるのである。
図10は本発明の実施例3を示す押出装置の作用説明図である。
これは、実施例1及び実施例2におけるノズルシャッタ19において、ロータリーバルブ44の弁通路45Aに一般のT字状のものを用い、チャンバ18内への未加硫のゴム材料Wの充填後に、チャンバ18内圧力を図示しない圧力センサで検出し、充填用押出機6のスクリュの押し戻しにより規定圧よりも降下したら、充填用押出機6のスクリュを微小量回転させてチャンバ18内圧力を再上昇させるようにした例である。その他の構成は、実施例1及び実施例2と同様なので重複する説明は省略する。
これによるも、実施例1及び実施例2と同様の作用・効果が得られる。
尚、上記各実施例において、シリンダ38,41、アクチュエータ34等の駆動装置は各種変更が可能である。また、本発明は容積形押出機としての押出装置4Aと4Bに限らず、ギヤ式押出機やスクリュ式押出機にも適用可能な場合もある。
本発明の実施例1を示すタイヤ製造装置の概略構成側面図である。 同じく図1のII矢視図である。 同じく図1のIII矢視図である。 同じく押出装置の要部正面図である。 同じく図4のV-V 線断面図である。 同じく図4のVI-VI 線断面図に相当する作用説明図である。 同じくノズルシャッタの作用説明図である。 本発明の実施例2を示す押出装置の要部平面図である。 同じく作用説明図である。 本発明の実施例3を示す押出装置の要部平面図である。
符号の説明
1 架台
2 水平機台
3 傾斜機台
4A,4B 押出装置
5 射出成形機
6,6A,6B 充填用押出機
7,7A,7B 射出ノズル
10 スライドテーブル
11 リニアガイド
12 ボールスクリュ
13 モータ
14 架構体
15 リニアガイド
16 ボールスクリュ
17 モータ
18 チャンバ
19 ノズルシャッタ(切換弁)
20 ゴム投入口
21 モータ
22 サーボモータ
23 射出プランジャ
24 ボールスクリュ
25 タイミングベルト
30 貼付ローラ
31 押付(ステッチ)ローラ
32 カッタ
33 粘着保持部材
34 アクチュエータ
35 ガイドロッド
36 支持台
37 ブラケット
38 エアシリンダ
39 ラック&ピニオン
40 支持ブラケット
41 シリンダ
42 ブラケット
43 ロータリーアクチュエータ
44,44A,44B ロータリーバルブ(弁体)
45,45A 弁通路
46 エアシリンダ
R 回転体
W 未加硫のゴム材料

Claims (4)

  1. タイヤ成形用の回転体に対し、押出装置から未加硫のゴム材料を直接帯状に押し出してタイヤ構成部材を成形するタイヤ製造方法において、
    前記ゴム材料の先端を、その先端に配した貼付ローラを押出装置との相対位置を離間させることなく押出装置とともに前進させることにより前記回転体に貼り付けることを特徴とするタイヤ製造方法。
  2. タイヤ成形用の回転体に対し、押出装置から未加硫のゴム材料を直接帯状に押し出してタイヤ構成部材を成形するタイヤ製造方法において、
    前記ゴム材料の回転体への巻き付け途中に、回転体及びその先端に配した貼付ローラから押出装置全体を相対的に必要量後退させることにより、切断後のゴム材料の収縮と相殺し得るだけの量のゴム材料を確保することを特徴とするタイヤ製造方法。
  3. タイヤ成形用の回転体に対し、押出装置から未加硫のゴム材料を直接帯状に押し出してタイヤ構成部材を成形するタイヤ製造装置において、
    前記ゴム材料の先端を、その先端に配した貼付ローラを押出装置との相対位置を離間させることなく押出装置とともに前進させることにより前記回転体に貼り付ける押出装置を備えたことを特徴とするタイヤ製造装置。
  4. タイヤ成形用の回転体に対し、押出装置から未加硫のゴム材料を直接帯状に押し出してタイヤ構成部材を成形するタイヤ製造装置において、
    前記ゴム材料の回転体への巻き付け途中に、回転体及びその先端に配した貼付ローラから装置全体を相対的に必要量後退させることにより、切断後のゴム材料の収縮と相殺し得るだけの量のゴム材料を確保する押出装置を備えたことを特徴とするタイヤ製造装置。
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