JP5182938B2 - タイヤ成形部材の圧着装置、タイヤ製造装置及びタイヤ製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、未加硫タイヤの成形時に、被成形体を押圧してタイヤ成形部材を圧着する圧着装置と、この圧着装置を備えたタイヤ製造装置、及び被成形体のタイヤ成形部材を圧着して未加硫タイヤを成形するタイヤ製造方法に関する。

空気入りタイヤは、一般に、未加硫ゴム等からなる各タイヤ構成部材やリボン状ゴム等のタイヤ成形部材を被成形体に順次配置して未加硫タイヤを成形し、タイヤ加硫機により加硫成型して製造される。また、この未加硫タイヤの成形時には、ロールを被成形体の表面に押し付けて回転移動させ、タイヤ成形部材を順に押圧及びステッチングして、部材間（層間）エアを抜きながら、タイヤ成形部材同士や被成形体へ圧着して一体化することが行われている（特許文献１参照）。

しかしながら、このような従来の圧着ロールでは、回転による押圧のみでタイヤ成形部材を圧着するため、圧着効果を高めるのが難しく、層間エアが抜けずに残る恐れがあり、確実なタイヤ成形部材の圧着や層間エアの排除に関して、更なる改良が求められている。また、この場合には、加硫後のタイヤにエア入りや割れ等が発生する恐れもあるため、品質上の観点から、従来は、時間を掛けてステッチングすることで、充分な圧着や層間エアの排除を確保して各問題に対処しており、ステッチング時間が長くなる傾向がある。

特開平９−１１７９６９号公報

本発明は、前記従来の問題に鑑みなされたものであって、その目的は、未加硫タイヤの成形時に被成形体に配置されたタイヤ成形部材を確実に圧着して層間エアを排除し、加硫後のタイヤにエア入りや割れ等が発生するのを抑制して品質を高くするとともに、ステッチング時間を短縮することである。

本発明は、未加硫タイヤの成形時に被成形体に配置されたタイヤ成形部材を圧着するタイヤ成形部材の圧着装置であって、タイヤ成形部材を押圧して圧着する回転自在な圧着ロールと、圧着ロールを振動させる振動発生手段と、圧着ロールをタイヤ成形部材へ押し付ける押付手段と、圧着ロールと押付手段との間に配置され、圧着ロール又は振動発生手段の振動の押付手段への伝達を抑制する振動伝達抑制手段と、を備えたことを特徴とする。
更に、本発明は、被成形体に配置されたタイヤ成形部材を回転自在な圧着ロールにより押圧して圧着し、未加硫タイヤを成形するタイヤ製造方法であって、押付手段で回転自在な圧着ロールをタイヤ成形部材へ押圧して圧着する工程と、タイヤ成形部材を押圧する圧着ロールを振動させる工程と、振動する圧着ロールを被成形体の外面に沿って相対移動させる工程と、圧着ロールと押付手段との間に配置された振動伝達抑制手段で、圧着ロール又は振動発生手段の振動の押付手段への伝達を抑制する振動伝達抑制工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、未加硫タイヤの成形時に被成形体に配置されたタイヤ成形部材を確実に圧着して層間エアを排除でき、加硫後のタイヤにエア入りや割れ等が発生するのを抑制して品質を高くできるとともに、ステッチング時間を短縮することができる。

以下、本発明の圧着装置と、タイヤ製造装置及びタイヤ製造方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態の圧着装置は、未加硫タイヤの成形時に被成形体に配置されたタイヤ成形部材を圧着する装置であり、被成形体の支持手段等とともに、未加硫タイヤを成形（製造）するタイヤ製造装置を構成する。

図１は、このタイヤ製造装置の概略構成を模式的に示す要部側面図である。
タイヤ製造装置１は、図示のように、支持体２と、その半径方向外側に対向して配置された圧着装置１０（図では先端側のみ示す）と、を備えている。

支持体２は、未加硫タイヤの成形時に、被成形体Ｈを軸線周りに回転可能に支持する支持手段であり、成形する未加硫タイヤの内面形状に応じた外面形状を有する剛体コアや、タイヤ成形部材が配置される成形ドラム等である。ここでは、支持体２は、軸線周りに回転可能な円筒状の成形ドラムからなり、その外周側にタイヤ成形部材が順に配置される等して被成形体Ｈが形成され、被成形体Ｈを同芯状に保持する。また、この支持体２は、モータ等の駆動源や、その回転動力の伝達機構等からなる回転駆動装置（図示せず）を有し、これにより回転駆動されて、被成形体Ｈを軸線周りに所定速度で回転させる。

ここで、タイヤ成形部材は、未加硫タイヤの成形に使用されて被成形体Ｈを構成する部材であり、被成形体Ｈ（又は支持体２）へ配置される、例えば未加硫ゴム等からなるインナーライナやカーカスプライ、トレッド部材等の各種タイヤ構成部材、又は、積層されてトレッド部材等を形成するリボン状やストリップ状のゴム部材である。また、被成形体Ｈは、タイヤ成形部材が配置されて成形されるものであり、支持体２上に配置された成形途中段階の未加硫タイヤや仕掛かり品、又は中間成形体等である。

圧着装置１０は、このタイヤ成形部材を押圧して圧着する円盤状の圧着ロール１１と、圧着ロール１１を軸線周りに回転自在に支持するホルダ１２と、ホルダ１２を介して、圧着ロール１１をタイヤ成形部材へ押し付ける押付手段１３と、ホルダ１２に取り付けられた振動発生手段１４及びアイソレータ１５と、を備えている。また、圧着装置１０は、押付手段１３等とともに、圧着ロール１１を被成形体Ｈの外面に沿って所定方向に移動させる移動手段（図示せず）を備え、ここでは、押付手段１３を支持体２の軸線方向に移動させて、圧着ロール１１を同方向の全体に亘って被成形体Ｈに沿って移動させる。

具体的には、押付手段１３は、支持体２の半径方向（図では左右方向）に沿って軸線に向けて配置された空圧又は油圧による作動するピストン・シリンダ機構を有し、そのシリンダ１３Ａから進退するピストンロッド１３Ｂの先端にホルダ１２が接続され、圧着ロール１１を支持体２に対向させて配置する。圧着装置１０は、この押付手段１３を作動させて圧着ロール１１を支持体２へ半径方向に沿って接近及び離間させ、かつ、圧着ロール１１を被成形体Ｈへ接触させて軸線に向けて所定圧力で押し付け、その位置の被成形体Ｈを略法線方向から押圧する。これにより、圧着装置１０は、被成形体Ｈのタイヤ成形部材を押圧し、層間エアを抜きつつ、配置済みのタイヤ成形部材同士や、タイヤ成形部材と重なり合う内層側の他の部材とを圧着する。

その際、本実施形態の圧着装置１０は、振動発生手段１４が発生する振動により、タイヤ成形部材を押圧する圧着ロール１１を振動させ、その状態を維持して、タイヤ成形部材の押圧及び圧着を進行させる。この振動発生手段１４には、電磁ソレノイド型や偏芯モータ型等の市販の振動発生装置を使用し、例えば電磁ソレノイド型の装置では、コイルに電流を加えて可動鉄心を電磁力により往復駆動する等して振動を発生させる。一方、偏芯モータ型の装置では、モータの回転軸に重心を偏らせて取り付けた重りを、モータにより回転軸とともに回転させ、重りの質量や偏芯量、モータの回転数等に応じた振動を発生させる。振動発生手段１４は、このようにして所定の振動数と振幅の振動を連続的に発生させ、この振動を、ホルダ１２を介して圧着ロール１１へ伝達し、圧着ロール１１をタイヤ成形部材の押圧の間を通して連続して振動させる。

また、この圧着装置１０では、振動発生手段１４による圧着ロール１１の振動方向を、押付手段１３による圧着ロール１１のタイヤ成形部材に対する押付方向、即ち、圧着ロール１１によるタイヤ成形部材の押圧方向に設定（図の矢印Ｓ方向）している。これにより、振動発生手段１４は、圧着ロール１１がタイヤ成形部材を押圧した状態で、圧着ロール１１をタイヤ成形部材の押圧方向に振動させ、ここでは、圧着ロール１１を被成形体Ｈの軸線に向けて支持体２の半径方向に沿って繰り返し往復振動させる。

圧着装置１０は、この圧着ロール１１の押圧及び振動状態を維持して、移動手段により圧着ロール１１を被成形体Ｈの外面に沿って軸線方向に移動させ、支持体２の回転と併せて、圧着ロール１１を回転させつつ移動させる。このようにして、圧着ロール１１を被成形体Ｈの外面全体に亘って、又は所定範囲を押圧しながら移動させ、タイヤ成形部材の全体又は必要範囲を圧着及びステッチングする。

加えて、圧着装置１０は、圧着ロール１１と押付手段１３との間に配置されたアイソレータ１５により、圧着ロール１１又は振動発生手段１４の振動を遮断する等して、その押付手段１３への伝達を抑制している。このように、アイソレータ１５は振動伝達抑制手段であり、例えば防振ゴムや空気バネ式等の市販の隔離装置又は振動絶縁装置を使用して、ここでは、ホルダ１２の後端とピストンロッド１３Ｂの先端との間に設けられている。その結果、アイソレータ１５は、押付手段１３を含む本体機構側への振動の伝達を抑制するとともに、圧着ロール１１を含む圧着先端側の振動が減衰するのも抑制し、より効果的な圧着及びエア抜きを可能としている。

次に、このタイヤ製造装置１により、未加硫タイヤを成形する手順や動作等について説明する。なお、以下の手順等は、タイヤ製造装置１が備える制御装置（図示せず）により制御され、装置各部を予め設定されたタイミングや条件で関連動作させる等、連動して作動させて実行される。この制御装置は、例えばマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）、各種プログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）、及び、ＭＰＵが直接アクセスするデータを一時的に格納するＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えたコンピュータから構成され、接続手段を介して装置各部が接続されている。これにより、制御装置は、装置各部と制御信号を含む各種データを送受信し、未加硫タイヤの成形に関する各動作を各々実行させる。

このタイヤ製造装置１では、まず、回転する支持体２へ各タイヤ成形部材を順に供給して巻き付ける等し、それらを組み合わせて被成形体Ｈの形成を進行する。その間に、タイヤ製造装置１は、圧着装置１０を所定のタイミングで作動させ、押付手段１３により駆動して、圧着ロール１１を被成形体Ｈの予め設定された位置に向かって接近させ、圧着ロール１１をタイヤ成形部材に押し付けて押圧する。併せて、振動発生手段１４を作動させて、このタイヤ成形部材を押圧する圧着ロール１１を振動させ、ここでは、圧着ロール１１をタイヤ成形部材の押圧方向に振動させて、その状態でタイヤ成形部材を押圧する。

続いて、タイヤ製造装置１は、この振動する圧着ロール１１を被成形体Ｈの外面に沿って回転させつつ相対移動させ、被成形体Ｈの全体や所定範囲のタイヤ成形部材を順に押圧して、層間エアを抜きつつタイヤ成形部材を圧着する。具体的には、ここでは、支持体２を回転させるとともに、圧着ロール１１を、振動及び押圧した状態に維持して、被成形体Ｈの外表面に沿って支持体２の軸線方向に、例えば一端側から他端側まで移動させる。これにより、圧着ロール１１を、被成形体Ｈの周方向に沿って螺旋状に相対移動させ、その全体に亘って転動させてタイヤ成形部材を押圧及び圧着する。タイヤ製造装置１は、以上のタイヤ成形部材の配置と圧着装置１０による圧着とを順に繰り返し、被成形体Ｈに配置されたタイヤ成形部材を回転自在な圧着ロール１１により押圧して圧着しながら、従来と同様の手順で未加硫タイヤを成形する。ただし、圧着ロール１１は、被成形体Ｈを回転させずに、その外面に沿って螺旋状に移動させ、又は、その位置を所定位置に保持して、被成形体Ｈを回転させつつ軸線方向に移動させる等して、同様に、被成形体Ｈの外面に沿って相対移動させてもよい。

この未加硫タイヤの成形時に、本実施形態では、圧着ロール１１を振動させてタイヤ成形部材を押圧するため、押圧位置のタイヤ成形部材に単純に圧力を加えるだけでなく、繰り返し加圧して振動を作用させることもできる。そのため、タイヤ成形部材間等に入り込んだエアを、押圧位置から確実、円滑に移動させて外部に容易に排出でき、層間エア抜きの効果を高めて内部への残留を低減することができる。同時に、タイヤ成形部材同士を確実に接触させて加圧し、接触面に荷重を負荷できるため、それらを確実に圧着して高い圧着力が得られる。

従って、本実施形態によれば、未加硫タイヤの成形時に被成形体Ｈに配置されたタイヤ成形部材を確実に圧着して層間エアを排除でき、加硫後のタイヤに、エア入りや割れ等の問題が発生するのを抑制して、タイヤの品質を一層高くすることができる。また、従来よりも圧着ロール１１の移動速度を速くし、或いは、一度の圧着作業における押圧の繰り返し回数を減らす等して、圧着作業に掛ける時間を短くしても、充分な圧着と層間エアの排除とを確保でき、ステッチングに要する時間を短縮することもできる。

更に、この圧着装置１０では、圧着ロール１１が回転自在であり、その移動や支持体２（被成形体Ｈ）の回転に容易に追従して回転するため、圧着ロール１１を、同様な押圧状態に維持しつつ、被成形体Ｈの外面に沿って円滑に相対移動させて押圧することができる。その結果、圧着ロール１１による連続的かつ充分な圧着と層間エア抜きとを確実に確保でき、例えば被成形体Ｈの回転により、その周方向に沿うように圧着ロール１１を相対移動させて圧着する場合に好適である。

ここで、圧着ロール１１は、振動発生手段１４によりタイヤ成形部材の押圧方向に振動させるのが望ましい。このようにすることで、その振動と押圧の両方向が一致して、タイヤ成形部材の押圧を、他の方向へのズレ等を抑制しつつ、より強くかつ無駄なく効率的に行うことができ、上記した圧着に関する効果を一層高くすることができる。ただし、圧着ロール１１の振動方向は、他の方向に設定してもよく、例えば被成形体Ｈの軸線方向の振動成分を有するように振動させると、層間エアを押圧位置から軸線方向に移動させて除去できるため、層間エア抜きの効果を高めることもできる。

また、圧着ロール１１と押付手段１３との間にアイソレータ１５を配置したときには、上記したように、押付手段１３側への振動の伝達を抑制して故障の発生を抑制できるとともに、圧着ロール１１の振動の減衰を抑制して省エネを実現することもできる。併せて、圧着作業を長時間継続しても、押付手段１３を含む本体機構の位置ズレを防止できるため、圧着ロール１１を正確な位置に配置して位置精度を高く維持でき、タイヤ成形部材の押圧及び圧着を正確かつ精度よく行える。従って、特に、高い圧着の位置精度が要求されるストリップ状ゴム等の幅の狭い、又は細かいタイヤ成形部材を周方向に螺旋巻きした被成形体Ｈを圧着するときに大きな効果が得られる。

なお、本実施形態の圧着装置１０は、様々な未加硫タイヤの成形において、それぞれのタイヤ成形部材を圧着する各段階で使用でき、例えばインナーライナとカーカスプライ、又は、トレッド部材とその内層の被成形体Ｈを、それぞれ押圧して圧着できる。或いは、成形ドラムや剛体コアの外周側に積層等したリボン状ゴムを押圧して、リボン状ゴム同士や、リボン状ゴムと内層の被成形体Ｈとを圧着させることもできる。また、本実施形態では、圧着ロール１１を押付手段１３により押し付けて押圧する例を説明したが、圧着装置１０に押付手段１３を設けずに、圧着ロール１１を振動させつつ、人手により被成形体Ｈ及びタイヤ成形部材に押し付けて押圧するようにしてもよい。

（タイヤ成形部材の圧着試験）
本発明の効果を確認するため、実際に、以上説明したようにして、圧着ロール１１を振動させて被成形体Ｈに配置されたタイヤ成形部材を押圧して圧着し、未加硫タイヤを成形して製品タイヤを製造（以下、実施品という）した。また、従来と同様に、振動させずに圧着ロールにより単にタイヤ成形部材を押圧して未加硫タイヤを成形し、製品タイヤを製造（以下、従来品という）して、実施品と比較した。ただし、実施品と従来品の成形及び製造条件は、タイヤ成形部材の押圧以外は全て同じ条件である。

これら実施品と従来品は、成形した未加硫タイヤ断面のエア入りの面積（以下、成形後エア入り面積という）を実測するとともに、加硫後の製品タイヤに発生したエア入り不良の割合（以下、製品タイヤエア入り不良率という）を求めて各々比較し、品質に対する効果を評価した。また、別途、上記従来品と実施品の各条件で同様の成形後エア入り面積となるように未加硫タイヤを製造し、それぞれのステッチングに要した時間（ステッチング時間）を計測して比較し、生産性に対する効果も評価した。
表１に、これら各比較や評価の結果を示すが、それぞれ従来品を１００とした指数で表し、その値が小さいほど結果が良好であることを示している。

その結果、表１に示すように、従来品の１００に対して、実施品の成形後エア入り面積は６０と大幅に小さくなっており、層間エアの排除とタイヤ成形部材の圧着とを確実に行え、エア入りを効果的に抑制できることが分かった。また、実施品の製品タイヤエア入り不良率は７５と大幅に小さくなっており、加硫後のタイヤにエア入りが発生するのを抑制できることが分かった。これらに対し、実施品のステッチング時間は８８と小さくなっており、ステッチング時間を短縮して生産性を向上できることが分かった。

以上の結果から、本発明により、未加硫タイヤの成形時に被成形体Ｈに配置されたタイヤ成形部材を確実に圧着して層間エアを排除でき、加硫後のタイヤにエア入り等が発生するのを抑制して品質を高くできるとともに、ステッチング時間を短縮できることが証明された。

本実施形態のタイヤ製造装置の概略構成を模式的に示す要部側面図である。

符号の説明

１・・・タイヤ製造装置、２・・・支持体、１０・・・圧着装置、１１・・・圧着ロール、１２・・・ホルダ、１３・・・押付手段、１４・・・振動発生手段、１５・・・アイソレータ、Ｈ・・・被成形体。

Claims (5)

1. 未加硫タイヤの成形時に被成形体に配置されたタイヤ成形部材を圧着するタイヤ成形部材の圧着装置であって、
   タイヤ成形部材を押圧して圧着する回転自在な圧着ロールと、
   圧着ロールを振動させる振動発生手段と、
   圧着ロールをタイヤ成形部材へ押し付ける押付手段と、
   圧着ロールと押付手段との間に配置され、圧着ロール又は振動発生手段の振動の押付手段への伝達を抑制する振動伝達抑制手段と、
   を備えたことを特徴とするタイヤ成形部材の圧着装置。
2. 請求項１に記載されたタイヤ成形部材の圧着装置において、
   振動発生手段が、圧着ロールをタイヤ成形部材の押圧方向に振動させることを特徴とするタイヤ成形部材の圧着装置。
3. 被成形体に配置されたタイヤ成形部材を圧着して未加硫タイヤを成形するタイヤ製造装置であって、
   被成形体を軸線周りに回転可能に支持する支持手段と、
   請求項１又は２に記載されたタイヤ成形部材の圧着装置と、
   を備えたことを特徴とするタイヤ製造装置。
4. 被成形体に配置されたタイヤ成形部材を回転自在な圧着ロールにより押圧して圧着し、未加硫タイヤを成形するタイヤ製造方法であって、
   押付手段で回転自在な圧着ロールをタイヤ成形部材へ押圧して圧着する工程と、
   タイヤ成形部材を押圧する圧着ロールを振動させる工程と、
   振動する圧着ロールを被成形体の外面に沿って相対移動させる工程と、
   圧着ロールと押付手段との間に配置された振動伝達抑制手段で、圧着ロール又は振動発生手段の振動の押付手段への伝達を抑制する振動伝達抑制工程と、
   を有することを特徴とするタイヤ製造方法。
5. 請求項４に記載されたタイヤ製造方法において、
   前記振動させる工程が、圧着ロールをタイヤ成形部材の押圧方向に振動させる工程であることを特徴とするタイヤ製造方法。
   

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