JP5012470B2 - 高圧用ホースの製造装置および製造方法 - Google Patents

Description

本発明は高圧用ホースの製造装置および製造方法に関する。

従来、高圧用ホースは、ワイヤーが未加硫ゴムで被覆された線状の部材が巻回された複数のリールを、マンドレルの周囲にマンドレルの長手方向に移動可能に配置しておき、マンドレルを回転させながらそれらリールから線状の部材をマンドレルの外周面に巻き付けていくスパイラルマシンが用いられている（特許文献１）。
特開平１０−４４２１４

しかしながら、このスパイラルマシンは構造が複雑で高価なため、高圧用ホースを製造するために簡単な構成で安価な装置の出現が望まれていた。
本発明者は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、高圧用ホースを製造する簡単な構成で安価な製造装置および高圧用ホースを簡単な構成で安価に製造できる製造方法を提供することにある。

前記目的を達成するため本発明の高圧用ホースの製造装置は、マンドレルの両端を支持しつつ回転させる回転機構と、間隔をおいて互いに平行に並べられた複数のワイヤと、それらワイヤを埋設した未加硫ゴムとからなる帯状部材が巻装されたドラムと、前記ドラムを回転可能に支持するドラム用支持台と、前記ドラムに制動力を作用させ前記ドラムが回転され前記帯状部材が引き出される際に前記帯状部材に張力を与える張力機構と、前記ドラム用支持台を、前記マンドレルの長手方向に沿って移動可能に支持する案内機構と、前記ドラム用支持台を、前記マンドレルの長手方向に沿って移動させる駆動機構と、前記マンドレルの長手方向で前記マンドレルの外周面に巻回される帯状部材の両側箇所において、前記マンドレルの外周面および前記外周面に巻回された帯状部材に接触し、前記帯状部材の張力による前記マンドレルの撓みを抑制する複数のオムニホイールと、前記複数のオムニホイールを支持するオムニホイール用支持台と、前記帯状部材が前記マンドレルに巻回される箇所の移動に伴い前記オムニホイール用支持台を前記マンドレルの長手方向に移動させる駆動機構とを備えることを特徴とする。
また、本発明は、管状のゴム層の内部に複数のワイヤが螺旋状に巻回され埋設されてなる補強層を備えた高圧用ホースの製造方法であって、間隔をおいて互いに平行に並べられた複数のワイヤと、それらワイヤを埋設した未加硫ゴムとからなる前記補強層の形成用の帯状部材を設け、前記マンドレルの長手方向の一端に前記帯状部材を巻回し前記マンドレルの長手方向の一端において前記マンドレルの長手方向に移動不能でマンドレルと一体に回転するように前記帯状部材の端部を取着し、前記マンドレルの長手方向で前記マンドレルの外周面に螺旋状に巻回される前記帯状部材の両側箇所において、前記マンドレルの外周面に巻回された前記帯状部材と、前記マンドレルの外周面とに、それぞれオムニホイールを接触させ、前記帯状部材に張力を持たせた状態で前記マンドレルを回転させ、前記複数のオムニホイールを前記マンドレルに螺旋状に巻回される前記帯状部材の箇所の移動に追従させて移動し前記張力による前記マンドレルの撓みを抑制しつつ前記マンドレル上に前記帯状部材を隙間なく螺旋状に巻回して前記補強層を形成するようにしたことを特徴とする。

本発明の高圧用ホースの製造装置および製造方法によれば、帯状部材の張力がマンドレルに作用し、マンドレルは撓もうとするが、帯状部材が巻回される箇所の両側でマンドレルに当接するオムニホイールにより阻止される。
したがって、撓みのない直線状に延在するマンドレルに、張力を掛けつつ帯状部材を螺旋状に巻回でき、撓みがなく直線状に延在する補強層が得られ、簡単で安価な構成により撓みがなく直線状に延在する高圧用ホースを製造することが可能となる。

以下、本発明の高圧用ホースの製造装置および製造方法の実施の形態を図面にしたがって説明する。
まず、本実施の形態により製造する高圧用ホースから説明する。
図５は、高圧用ホースの断面図である。
高圧用ホース７０は、内層ゴム層７２と、補強層７４と、外被ゴム７６とで構成されている。
内層ゴム層７２、補強層７４、外被ゴム７６は未加硫ゴムを含んで構成され、それらを順次マンドレル１２（図１乃至図３参照）に被せたのち、外傷防止のためのラッピングを被せて加硫し、ラッピングを剥がしたのちマンドレル１２を引き抜くことで製造される。
高圧用ホース７０は、例えば、内径が１９〜５０ｍｍ、長さが２〜２０ｍであり、マンドレル１２の外径は１９〜５０ｍｍであり、高圧用ホース７０は例えば高圧の油圧用ホースなどに使用される。
本実施の形態では、内層ゴム層７２の上に補強層７４を形成する場合に、本発明が適用されている。

補強層７４は、図４、図５に示すように、管状のゴム層７４０２の内部に複数のワイヤ７４０４が螺旋状に巻回され埋設されて構成されている。
補強層７４は、図４に示す帯状部材８を、内層ゴム層７２の上に、張力を与えつつ隙間なく螺旋状に巻回していくことで形成され、帯状部材８の巻回数は、１重であってもよく、２重、３重、４重のように複数重であってもよい。
帯状部材８は、間隔をおいて互いに平行に並べられた複数のワイヤ７４０４と、それらワイヤ７４０４を被覆する未加硫のゴム層７４０２とからなり、断面が長方形を呈している。

次に、高圧用ホースの製造装置について説明する。
図１は高圧用ホースの製造装置の平面図、図２は高圧用ホースの製造装置の正面図、図３は高圧用ホースの製造装置のオムニホイール部分の側面図である。
高圧用ホースの製造装置１０は、マンドレル１２の両端を支持しつつ回転させる回転機構１４と、帯状部材８が巻装されたドラム１６と、ドラム１６を支持するドラム用支持台１８と、帯状部材８に張力を与える張力機構２０と、ドラム用支持台１８の案内機構２２と、ドラム用支持台１８を移動させる駆動部２４と、マンドレル１２の撓みを抑制する複数のオムニホイール２６と、オムニホイール２６を支持するオムニホイール用支持台２８と、オムニホイール用支持台２８の案内機構３０と、オムニホイール用支持台２８を移動させる駆動部とを備えている。

回転機構１４は、マンドレル１２の長手方向の一端を保持するチャック１４０２と、チャック１４０２を回転させる駆動機構１４０４と、マンドレル１２の長手方向の他端を回転可能に支持する支持機構３２を含んで構成されている。
支持機構３２は、例えば、マンドレル１２の他端に形成された孔に嵌合される円錐部を備えるロッド３２０２と、このロッド３２０２を回転可能に支持する支持機構３２０４と、支持機構３２０４をチャック側に押圧する油圧シリンダあるいは空圧シリンダ３２０６などを含んで構成され、ロッド３２０２の軸心とチャック１４０２の軸心は合致している。
回転機構１４によりマンドレル１２を回転することにより、帯状部材８がドラム１６から繰り出されマンドレル１２に巻回される。

ドラム１６は、図１に示すように、帯状部材８がマンドレル１２に隙間なく螺旋状に巻回されるように、その軸心を、マンドレル１２の長手方向に対して傾斜させて配設されている。
本実施の形態では、帯状部材８は鉛直方向に対して交差する方向からマンドレル１２に巻回されるように、より詳細には、水平方向に対して僅かに下方からマンドレル１２に巻回されるようにドラム１６は配設されている。

ドラム用支持台１８は、水平方向においてマンドレル１２の長手方向と直交する方向に離れた箇所においてドラム１６の支軸を回転可能に支持し、ドラム１６の向きは調節可能である。

張力機構２０は、マンドレル１２の回転で帯状部材８がドラム１６から繰り出される際に、ドラム１６に制動力を与えることで帯状部材８に張力を与えるものである。
張力機構２０は、例えば、油圧シリンダや空圧シリンダ、リンク機構などからなり、ドラム１６の支軸をブレーキシューで挟持するブレーキ機構や、あるいは、ドラム１６の内周面にブレーキシューを圧接させるブレーキ機構など従来公知の様々な機構が採用可能であり、ドラム１６への制動力は調節可能であり、したがって、帯状部材８へ付与する張力も調節可能である。
本実施の形態では、帯状部材８に掛ける張力は、例えば、２００Ｎ〜３００Ｎであり、もしくは、ワイヤ７４０４の１本あたり２０Ｎ〜３０Ｎである。

ドラム用支持台１８の案内機構２２は、マンドレル１２の長手方向と直交する方向である上下方向および左右方向に移動不能にかつマンドレル１２の長手方向と平行する方向に移動可能にドラム用支持台１８を支持するものである。
案内機構２２は、例えば、ドラム用支持台１８の下面に設けられた２つのあり溝２２０２と、このあり溝２２０２に係合可能に係合しマンドレル１２の長手方向と平行する方向に延在する２本のレール２２０４で構成されるなど従来公知の様々な構成が採用可能である。

駆動部２４は、帯状部材８がマンドレル１２に隙間なく螺旋状に巻回されるように、ドラム用支持台１８をマンドレル１２の長手方向に移動させるものであり、駆動部２４は、例えば、マンドレル１２の長手方向と平行する方向に延在しドラム用支持台１８に螺合された雄ねじ部材と、雄ねじ部材を正逆転させるモータとにより速度調節可能に構成されるなど、従来公知の様々な構成が採用可能である。

オムニホイール２６は、マンドレル１２の撓みを抑制するものであり、マンドレル１２の長手方向において帯状部材８がマンドレル１２に巻回される箇所の両側に２つずつ配設され、少なくとも合計４つ配設されている。
本実施の形態では、図３に示すように、帯状部材８が、水平方向に対して僅かに下方からマンドレル１２に巻回されることから、帯状部材８がマンドレル１２に巻回される箇所の両側において、２つのオムニホイール２６のうちの１つは、マンドレル１２外周面の側面に接触し、残りの１つは、マンドレル１２外周面の下面に接触している。
マンドレル１２外周面の側面に接触するオムニホイール２６は、帯状部材８の張力によるマンドレル１２の撓みを防止するものである。
また、マンドレル１２外周面の下面に接触するオムニホイール２６は、マンドレル１２の自重による撓みを防止するものである。なお、マンドレル１２の外径が大きく、あるいは、長さが短く自重による撓みを無視できる場合には、マンドレル１２外周面の下面に接触するオムニホイール２６は省略可能であるが、実施の形態のようにオムニホイール２６を、マンドレル１２の長手方向において帯状部材８がマンドレル１２に巻回される箇所の両側に２つずつ配設しておくと、帯状部材８の張力によるマンドレル１２の撓みおよびマンドレル１２の自重による撓みをより安定した状態で防止する上で有利となる。
オムニホイール２６は、マンドレル１２の外周面に接触しながらマンドレル１２の長手方向と周方向の両方向に転動可能に構成されており、例えば、株式会社土佐電子の市販品が使用可能である。

オムニホイール用支持台２８は、４つのオムニホイール２６を支持する４本の支軸を含んで構成されており、各オムニホイール２６の位置は、マンドレル１２の径方向に調節可能に構成されており、このようなオムニホイール２６の支持構造には従来公知の様々な構成が採用可能である。
オムニホイール用支持台２８は、本実施の形態では、マンドレル１２の下方に配設されている。

オムニホイール用支持台２８の案内機構３０は、マンドレル１２の長手方向と直交する方向である上下方向および左右方向に移動不能にかつマンドレル１２の長手方向と平行する方向に移動可能にオムニホイール用支持台２８を支持するものである。
案内機構３０は、例えば、オムニホイール用支持台２８の下面に設けられた２つのあり溝３００２と、このあり溝３００２に係合可能に係合しマンドレル１２の長手方向と平行する方向に延在する２本のレール３００４で構成されるなど、従来公知の様々な構成が採用可能である。

オムニホイール用支持台２８の駆動部は、帯状部材８がマンドレル１２に巻回される箇所の移動に追従させてオムニホイール２６をマンドレル１２の長手方向に移動させるものである。
本実施の形態では、ドラム用支持台１８とオムニホイール用支持台２８とがマンドレル１２の長手方向に一体的に移動するように連結部材３４により連結されており、ドラム用支持台１８の駆動部２４がドラム用支持台１８の駆動部を兼ねており、したがって、単一の駆動部２４によりドラム用支持台１８とドラム用支持台１８の双方がマンドレル１２の長手方向に沿って同一の速度で移動される。
なお、駆動機構１４０４によるチャック１４０２の回転速度、駆動部２４によるドラム用支持台１８の移動速度、油圧シリンダあるいは空圧シリンダ３２０６によるロッド３２０２のマンドレル１２への押圧力、張力機構２０によるドラム１６への制動力などは制御部により制御される。

このような構成からなる高圧用ホース７０の製造装置１０によれば、内層ゴム層７２が被覆されたマンドレル１２上に次のように帯状部材８が巻回される。
まず、長手方向の一端がチャック１４０２で保持され、長手方向の他端がロッド３２０２により支持されたマンドレル１２の端部において、帯状部材８の端部を、例えば、複数回螺旋状に巻回する。そして、テープなどを用いて帯状部材８の端部を、マンドレル１２の長手方向に移動不能でマンドレル１２と一体に回転するようにマンドレル１２に取着する。

つぎに、マンドレル１２に対するオムニホイール２６の位置を調節する。
すなわち、帯状部材８が巻回される箇所に対してロッド３２０２側のマンドレル１２箇所に接触する２つのオムニホイール２６は、既に巻回された帯状部材８の外周面に当接するように位置決めされる。
また、帯状部材８が巻回される箇所に対してチャック１４０２側のマンドレル１２箇所に接触する２つのオムニホイール２６は、マンドレル１２に被せられた内層ゴム層７２の外周面に当接するように位置決めされる。
また、張力機構２０によりドラム１６に所定の制動力を付与する。

つぎに、チャック１４０２を回転させる。
チャック１４０２が回転されることでマンドレル１２が回転され、帯状部材８が張力が付与された状態でドラム１６から繰り出され、マンドレル１２に螺旋状に巻回されていく。
そして、帯状部材８がマンドレル１２上で隙間なく螺旋状に巻回されるように、帯状部材８がマンドレル１２に巻回される箇所の移動に連動して、ドラム１６が駆動部２４、ドラム用支持台１８を介して移動される。
また、帯状部材８がマンドレル１２に巻回される箇所の移動に連動して、連結部材３４、オムニホイール用支持台２８を介して４つのオムニホイール２６も移動される。

そして、帯状部材８の張力がマンドレル１２に作用し、マンドレル１２は撓もうとするが、帯状部材８が巻回される箇所の両側でマンドレル１２の側面に当接する２つのオムニホイール２６により阻止される。
また、本実施の形態では、帯状部材８が巻回される箇所の両側でマンドレル１２の下面に当接する２つのオムニホイール２６によりマンドレル１２の自重による撓みが阻止される。
したがって、撓みのない直線状に延在するマンドレル１２に帯状部材８が螺旋状に巻回される。
このようにして帯状部材８は、１層、または複数層巻回され、次に、外被ゴム７６が被覆され、加硫されたのち、従来公知の様々な方法によりマンドレル１２が引き抜かれる。
なお、帯状部材８を複数層設ける場合は、帯状部材８がマンドレル１２の端部に至った際に、オムニホイール２６の高さを変え、また、ドラム１６の向きを変え、前記と同様に、マンドレル１２を回転させつつドラム用支持台１８およびオム二ホイール用支持台２８を逆方向に移動させることにより帯状部材８を、既に巻回した帯状部材８の上に巻回していく。

本実施の形態によれば、断面積に比べて長さが極めて大きいマンドレル１２に張力を掛けつつ帯状部材８を巻きつけていくにも拘わらずマンドレル１２を直線状に維持できるので、言い換えると、マンドレル１２を撓ませることなく直線状に維持しつつ張力を掛けながら帯状部材８を螺旋状に巻回することができるので、撓みがなく直線状に延在する補強層７４が得られ、簡単で安価な構成により撓みがなく直線状に延在する高圧用ホース７０を製造することが可能となる。
また、本実施の形態によれば、マンドレル１２の自重による撓みも阻止できるので、撓みがなく直線状に延在する高圧用ホース７０を製造する上でより有利となる。
また、本実施の形態によれば、帯状部材８のスパイラルピッチ精度を高い精度に維持でき、高品質な高圧用ホース７０を製造する上で有利となる。

高圧用ホースの製造装置の平面図である。 高圧用ホースの製造装置の正面図である。 高圧用ホースの製造装置のオムニホイール部分の側面図である。 帯状部材の斜視図である。 高圧用ホースの断面図である。

符号の説明

８……帯状部材、１０……高圧用ホースの製造装置、１２……マンドレル、１４……回転機構、１６……ドラム、１８……ドラム用支持台、２０……張力機構、２２……案内機構、２４……駆動部、２６……オムニホイール、２８……オムニホイール用支持台、３０……案内機構、７０……高圧用ホース、７２……内層ゴム層、７４……補強層。

Claims (8)

1. マンドレルの両端を支持しつつ回転させる回転機構と、
   間隔をおいて互いに平行に並べられた複数のワイヤと、それらワイヤを埋設した未加硫ゴムとからなる帯状部材が巻装されたドラムと、
   前記ドラムを回転可能に支持するドラム用支持台と、
   前記ドラムに制動力を作用させ前記ドラムが回転され前記帯状部材が引き出される際に前記帯状部材に張力を与える張力機構と、
   前記ドラム用支持台を、前記マンドレルの長手方向に沿って移動可能に支持する案内機構と、
   前記ドラム用支持台を、前記マンドレルの長手方向に沿って移動させる駆動機構と、
   前記マンドレルの長手方向で前記マンドレルの外周面に巻回される帯状部材の両側箇所において、前記マンドレルの外周面および前記外周面に巻回された帯状部材に接触し、前記帯状部材の張力による前記マンドレルの撓みを抑制する複数のオムニホイールと、
   前記複数のオムニホイールを支持するオムニホイール用支持台と、
   前記帯状部材が前記マンドレルに巻回される箇所の移動に伴い前記オムニホイール用支持台を前記マンドレルの長手方向に移動させる駆動機構と、
   を備えることを特徴とする高圧用ホースの製造装置。
2. 前記オムニホイール用支持台に、前記マンドレルの外周面に巻回される帯状部材の両側箇所において、前記マンドレルの下面および前記外周面に巻回された帯状部材の下面に接触してマンドレルの自重による撓みを抑制するオムニホイールが設けられている、
   ことを特徴とする請求項１記載の高圧用ホースの製造装置。
3. 前記ドラム用支持台と前記オムニホイール用支持台とは、前記マンドレルの長手方向に沿って一体的に移動するように連結され、
   前記ドラム用支持台の駆動機構が前記オムニホイール用支持台の駆動機構を兼ねている、
   ことを特徴とする請求項１記載の高圧用ホースの製造装置。
4. 前記ドラム用支持台と前記オムニホイール用支持台とは同一の速度で移動される、
   ことを特徴とする請求項１記載の高圧用ホースの製造装置。
5. 管状のゴム層の内部に複数のワイヤが螺旋状に巻回され埋設されてなる補強層を備えた高圧用ホースの製造方法であって、
   間隔をおいて互いに平行に並べられた複数のワイヤと、それらワイヤを埋設した未加硫ゴムとからなる前記補強層の形成用の帯状部材を設け、
   前記マンドレルの長手方向の一端に前記帯状部材を巻回し前記マンドレルの長手方向の一端において前記マンドレルの長手方向に移動不能でマンドレルと一体に回転するように前記帯状部材の端部を取着し、
   前記マンドレルの長手方向で前記マンドレルの外周面に螺旋状に巻回される前記帯状部材の両側箇所において、前記マンドレルの外周面に巻回された前記帯状部材と、前記マンドレルの外周面とに、それぞれオムニホイールを接触させ、
   前記帯状部材に張力を持たせた状態で前記マンドレルを回転させ、前記複数のオムニホイールを前記マンドレルに螺旋状に巻回される前記帯状部材の箇所の移動に追従させて移動し前記張力による前記マンドレルの撓みを抑制しつつ前記マンドレル上に前記帯状部材を隙間なく螺旋状に巻回して前記補強層を形成するようにした、
   ことを特徴とする高圧用ホースの製造方法。
6. 前記帯状部材は鉛直方向に対して交差する方向から前記マンドレルに巻回され、
   前記マンドレルの長手方向で前記マンドレルの外周面に螺旋状に巻回される前記帯状部材の両側箇所において、前記マンドレルに巻回された前記帯状部材の下面と、前記マンドレルの下面とに、それぞれ前記オムニホイールとは別のオムニホイールを接触させ、
   前記別のオムニホイールを前記マンドレルに螺旋状に巻回される前記帯状部材の箇所の移動に追従させて移動し前記マンドレルの自重による撓みを抑制しつつ前記マンドレル上に前記帯状部材を巻回するようにした、
   ことを特徴とする請求項５記載の高圧用ホースの製造方法。
7. 前記帯状部材が巻装されたドラムと、前記ドラムを回転可能に支持するドラム用支持台とが設けられ、
   前記張力は、前記帯状部材が前記ドラムから引き出されて前記ドラムが回転する際に前記ドラムに制動力を作用させることで前記帯状部材へ付与される、
   ことを特徴とする請求項５記載の高圧用ホースの製造方法。
8. 前記高圧用ホースは、前記補強層の内側に内層ゴム層を有し、
   前記マンドレルには前記内層ゴム層が被せられており、
   前記オムニホイールは、前記マンドレルの長手方向で前記マンドレルの外周面に螺旋状に巻回される前記帯状部材の両側箇所において、前記マンドレルの外周面に巻回された前記帯状部材と、前記マンドレルに被せられた内層ゴム層の外周面とに接触する、
   ことを特徴とする請求項５記載の高圧用ホースの製造方法。
   
   

Images