JP5260378B2

JP5260378B2 - 円環状部材成形方法及び円環状部材成形装置

Info

Publication number: JP5260378B2
Application number: JP2009079661A
Authority: JP
Inventors: 亮史宮本
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2009-03-27
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2029-03-27
Also published as: JP2010228343A

Description

本発明は、円環状のビードコアと、そのビードコアの径方向外側に配されたビードフィラーとを有する円環状部材を成形する円環状部材成形方法及び円環状部材成形装置に関するものである。

図８に示すように、タイヤは、サイドウォールゴム２やトレッドゴム３、カーカスプライ４、インナーライナーゴム５など種々のゴム部材を組み合わせて構成される。ビード部材１０は、一対のビード部１の各々に配設され、これを挟み込むようにしてカーカスプライ４の幅方向端部が巻き返される。ビード部材１０は、図９に示すように、断面三角形状の硬質ゴムからなる円環状のビードフィラー１ｂと、ゴム被覆された鋼線等の収束体からなるビードコア１ａとを有する。

ビード部材１０は、例えば図１０に示すように、押出機８１により口金８２を介して帯状に押し出したビードフィラー１ｂを、予め円環状に形成したビードコア１ａに供給し、ビードフィラー１ｂの内周にビードコア１ａを貼り合わせることにより製造される（下記特許文献１参照）。ビードコア１ａは、ｒ方向に回転自在に支持されており、その回転速度はビードフィラー１ｂの押出速度に対応するように制御される。ビードフィラー１ｂは、所定の長さで切断された後、その端部同士が貼り合わされて円環状に成形される。

しかし、下記引用文献１のように、帯状のビードフィラー１ｂを円環状に成形すると、その内外周差に起因して、ビードフィラー１ｂの外周部分に周方向の引張応力が作用するため、ビードフィラー１ｂが撓んで変形したり、ビードフィラー１ｂがビードコア１ａとは逆方向（Ｘ方向）に変形し、端部同士の貼り合わせに支障を来たしたりすることがあった。

そこで、ビードフィラーの伸びの不均一性を抑制するために、以下の引用文献２では、回転する円盤状のプレート上に円環状基準部材（ビードコアに相当）を配設しておき、プレートを加熱した状態で一定の回転速度で回転させながら円環状基準部材の外周面に紐状または帯状の低粘度化したゴム状弾性材料を供給するとともに、このゴム状弾性材料を加熱されたダイスによって円環状基準部材に押圧させながらプレートを回転させて円環部材（ビードフィラーに相当）を成形している。

特開平６−２９７６０３号公報特開２００２−１８７２１８号公報

しかしながら、引用文献２の成形方法においても、押出機から紐状または帯状に押し出されたゴム状弾性材料を円環状のビードコアに貼り付けてビードフィラーとすると、内外周差により生じる張力によりビードフィラーが撓んで変形するおそれがある。

また、引用文献２の成形方法では、平面のプレート上にゴム状弾性材料をダイスで押圧してビードフィラーを成形しているので、平面でないビードフィラーを成形しようとするとビードフィラーの形状が崩れてしまう。さらに、成形後すぐにビード部材をプレートから外すそうとすると、ゴム温度が高い場合にはプレートにゴムが接着しビードフィラーの形状が崩れたり、プレートから外してビード部材を立てると自重によりビードフィラーが撓んで形状が崩れたりするおそれがある。

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、円環状のビードコアと、そのビードコアの径方向外側に配されたビードフィラーとを有する円環状部材を成形する際に、内外周差や自重による円環状部材の変形を抑制することができる円環状部材成形方法および円環状部材成形装置を提供することである。

上記課題を解決するため本発明に係る円環状部材成形方法は、
円環状のビードコアと、そのビードコアの径方向外側に配されたビードフィラーとを有する円環状部材を成形する円環状部材成形方法であって、
回転自在の金型上にトレイを載置するトレイ載置工程と、
前記トレイ上にビードコアを配置するビードコア配置工程と、
前記金型とともに前記トレイを回転させながら、前記トレイ上にビードフィラーを押出成型するビードフィラー成型工程と、
前記トレイを前記金型から外し、前記ビードコアと前記ビードフィラーとが一体となった円環状部材を前記トレイから脱型する脱型工程と、を備えることを特徴とする。

かかる構成による円環状部材成形方法の作用・効果を説明する。回転自在の金型上にトレイを載置し、このトレイ上に円環状のビードコアを配置する。次いで、金型を回転させることでトレイを回転させ、トレイ上にビードフィラーを押出成型する。このとき、ビードフィラーは、トレイ上に配置されたビードコアの径方向外側に成型される。ビードフィラーの成型が終わると、トレイを金型から外し、ビードコアとビードフィラーが一体となった円環状部材をトレイから脱型する。

この構成によれば、ビードフィラーをトレイ上に押出成型しているので、上記引用文献１のように帯状に押し出したビードフィラーをビードコアの外周に供給して直接貼り合わせる方法に比べ、内外周差に起因する変形を抑制することができる。また、上記引用文献２の成形方法では、円環状部材の成形は金型の上で直接行なわれているので、次の円環状部材を連続して成形するためには、成形された円環状部材を金型からすぐに脱型する必要がある。これに対し、本発明の構成によれば、円環状部材の成形は、金型上に載置されたトレイの上で行われるため、円環状部材をトレイからすぐに脱型する必要はない。成形後にトレイを円環状部材ごと金型から外し、そのまま円環状部材をトレイに載せておくことで、内外周差により発生する応力（張力）も緩和され、ビードフィラーの変形が抑制される。また、成形後も円環状部材をトレイに載せておくことで、ゴムの温度が下がり硬度が上がるので、トレイから脱型しても自重によりビードフィラーが撓んで形状が崩れることを防止することができる。その結果、本発明によれば、円環状のビードコアと、そのビードコアの径方向外側に配されたビードフィラーとを有する円環状部材を成形する際に、内外周差や自重による円環状部材の変形を抑制することができる。

本発明に係る円環状部材成型方法において、押出機から押し出したゴムを前記トレイ上に直接供給することで前記ビードフィラーを押出成型することが好ましい。

押出機からゴムを押し出してトレイに直接供給し、ビードフィラーを成型するので、ゴムの温度が高く、低粘度の状態であり、円環状のビードフィラーを成型しても内外周差により発生する張力は少ない。その結果、円環状のビードコアと、そのビードコアの径方向外側に配されたビードフィラーとを有する円環状部材を成形する際に、内外周差による円環状部材の変形を抑制することができる。

また、本発明に係る円環状部材成型方法において、前記トレイ上の前記円環状部材にエアを吹き付けて冷却する冷却工程を備えることが好ましい。

この構成によれば、ビードコアとビードフィラーとが一体となった円環状部材に対して、エアを吹き付けて冷却するので、ゴムが冷やされ粘度が上がり、低粘度によるゴム垂れ防ぐことができる。

また、一定速度で前記トレイを回転させながら、前記トレイ上に押出機から押し出したゴムを貼り付けることによりビードフィラーを押出成型する前記ビードフィラー成型工程において、
前記押出機を前記トレイに近接させて、押し出したゴムの貼り付けを開始し、
ゴムの貼り付け開始後、ゴムの押出速度を一定速度まで徐々に加速させるとともに、押出機をトレイから一定距離まで徐々に離隔させ、
ゴムの貼り付け終了直前には、ゴムの押出速度を一定速度から徐々に減速させることが好ましい。

この構成によれば、ビードフィラーは、一定速度で回転するトレイ上に、押出機から押し出したゴムを貼り付けることにより成型される。このビードフィラー成型工程において、押出機をトレイに近接させて、押し出したゴムの貼り付けを開始し、ゴムの貼り付け開始後には、ゴムの押出速度を一定速度まで徐々に加速させるとともに、押出機をトレイから一定距離まで徐々に離隔させることで、トレイに貼り付けるゴムの厚みは徐々に厚くなり、ゴムの貼り付け終了直前には、ゴムの押出速度を一定速度から徐々に減速させることでトレイに貼り付けるゴムの厚みは徐々に薄くなる。これにより、貼り付け開始位置と貼り付け終了位置とを接合する際に、ゴムの厚みが徐々に厚くなる部分と、ゴムの厚みが徐々に薄くなる部分とを重ねることで接合部に段差がなくなる。また、ゴムの貼り付け開始後には、ゴムの押出速度を徐々に加速させるとともに、押出機をトレイから一定距離まで徐々に離隔させることで、ゴムの厚みが徐々に厚くなっても、押出機とトレイ上に貼り付けられたゴムとが接触することを防ぐことができる。

上記課題を解決するため本発明に係る円環状部材成形装置は、
円環状のビードコアと、そのビードコアの径方向外側に配されたビードフィラーとを有する円環状部材を成形する円環状部材成形装置であって、
回転自在の金型と、
前記金型上に載置され、ビードコアを配置可能なトレイと、
前記トレイ上にゴムを押し出してビードフィラーを成型する押出機と、を備えることを特徴とする。

かかる構成による円環状部材成形装置の作用・効果は、上記で述べた通りであり、円環状のビードコアと、そのビードコアの径方向外側に配されたビードフィラーとを有する円環状部材を成形する際に、内外周差や自重による円環状部材の変形を抑制することができる。

円環状部材の成形装置の概略構成を示す外観斜視図成形装置の側面図トレイの外観斜視図円環状部材の成形設備全体を示す概略構成図円環状部材の成形工程を説明するための説明図円環状部材をトレイから脱型する様子を説明するための説明図ビードフィラーの押出成型工程を説明するための説明図空気入りタイヤの一例を示す断面図ビード部材を一部破断させて示した斜視図従来の方法により円環状部材を製造する様子を示す図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態では、円環状部材１０が、図９に示すように、円環状のビードコア１ａと、ビードコア１ａの径方向外側に配されたビードフィラー１ｂとを有するビード部材である例を示す。ビードフィラー１ｂの断面は、外周部分が先細りした三角形状である例を示す。

図１は、本発明に係る円環状部材の成形装置の概略構成を示す外観斜視図である。また、図２は、成形装置の側面図である。

成形装置は、金型２１が上面に取り付けられた回転テーブル２０と、押出機３０とで構成される。

回転テーブル２０は、図に矢印で示すように回転軸２０ａの周りを回転することができる。回転テーブル２０は、不図示のモータにより回転駆動することができ、モータの回転数を制御することで回転テーブル２０の回転数を自在に制御することができる。なお、回転テーブル２０の回転方向は、図に示した方向に限られるものではない。

金型２１は、回転テーブル２０の上面に固定され、回転テーブル２０の回転によって同時に回転することができる。すなわち、回転テーブル２０の回転数と同じように、この金型２１の回転数も自在に制御することができる。

金型２１は、略円盤状をしている。金型２１の上面は、中心部から順に凸部２２、凹部２３、周縁部２４で構成されている。

凸部２２の中心には、さらに突出した突出部２２ａが設けられている。凸部２２の周縁には、ピン２５が立設されている。ピン２５は、後述するトレイ４０の位置決め、及び回転止めの役割を果たす。

凹部２３は、金型２１の上面に円環状に設けられている。凹部２３は、図２のように、略水平の水平部２３ａと、水平部２３ａに対して斜めの斜面部２３ｂとで構成される。

周縁部２４には、ピン２６が立設されている。このピン２６も、ピン２５と同様に後述するトレイ４０の位置決め、及び回転止めの役割を果たす。

押出機３０は、不図示の駆動手段により、図に矢印で示すように水平方向及び垂直方向に移動可能である。押出機３０は、水平方向に移動することで、金型２１に近付いたり離れたりすることができる。また、押出機３０は、垂直方向に移動することで、金型２１の上面に近付いたり離れたりすることができる。

押出機３０は、公知の構成であり詳細な説明は省略するが、主として、ゴム材料が投入されるホッパーと、ゴム材料に熱を与えながら前方に送り出すスクリューと、スクリューを内蔵する円筒状のバレルと、スクリューを駆動する駆動装置とを備える。スクリューの駆動及び回転量は制御装置により制御される。また、押出機３０には、定容量式ポンプが備えられており、ゴムの押出速度を制御することができる。

押出機３０は、先端に口金３１を備えている。口金３１は、その前面に形成された開口からゴムが押し出される。口金３１の開口は、ビードフィラー１ｂの断面形状に対応した形状を有している。ただし、口金３１の開口を例えば単なる矩形状とし、押し出された矩形断面形状のゴムをトレイ４０に押し付けるようにして、ビードフィラー１ｂの所望の断面形状に成形してもよい。

図３にトレイ４０の外観斜視図を示す。トレイ４０は、金型２１の上面を覆うような薄い板形状をしている。トレイ４０には、例えばポリプロピレンなどの材料を使用することができる。

トレイ４０は、金型の凸部２２の形状に対応する凸部カバー部４１を備える。凸部カバー部４１の中心には、貫通孔が設けられており、金型の突出部２２ａが貫通可能である。また、凸部カバー部４１には、金型２１のピン２５が挿入可能なピン穴４４が設けられている。

また、トレイ４０は、凸部カバー部４１の外周側に部材成形部４２を備える。部材成形部４２は、円環状部材１０が成形される部分であり、成形したい任意の円環状部材１０の形状をしている。部材成形部４２は、ビードコア配置部４２ａと、ビードフィラー成型部４２ｂとから構成される。ビードコア配置部４２ａは、トレイ４０を金型２１の上面に載置した際には、金型２１の水平部２３ａに対応する形状となっている。また、ビードフィラー成型部４２ｂは、トレイ４０を金型２１の上面に載置した際には、金型２１の斜面部２３ｂに対応する形状となっている。

また、トレイ４０は、部材成形部４２の外周側に周縁カバー部４３を備える。周縁カバー部４３は、トレイ４０を金型２１の上面に載置した際には、金型２１の周縁部２４に対応する形状となっている。また、周縁カバー部４３には、金型２１のピン２６が挿入可能なピン穴４５が設けられている。さらに、周縁カバー部４３の外縁部には、フック穴４６が設けられており、このフック穴４６を用いて、トレイ４０を吊り下げることができる。

＜円環状部材の成形方法＞
本発明に係る円環状部材成形方法について、図面を参照しながら説明する。図４は、円環状部材１０の成形設備全体を示す概略構成図である。回転テーブル２０、金型２１、及び押出機３０の上方には、レール５０が配置されている。レール５０には、複数のフック５１が懸架されている。各フック５１は、トレイ４０を吊り下げた状態のままレール５０に沿って水平移動することができる。また、各フック５１は、上昇移動及び下降移動もすることができ、トレイ４０を吊り下げて上下させることで、図に示すように、トレイ４０を金型２１に載置したり、金型２１から引き離したりすることができる。また、レール５０の側方には送風機５２が配置されており、円環状部材１０にエアを吹き付けることができる。

図５は円環状部材１０の成形工程を説明するための説明図であり、円環状部材１０を成形する様子を側方から見た図である。

初めに、図５（ａ）のように、トレイ４０を金型２１の上に載置する。トレイ４０は、フック穴４６にフック５１をかけ、吊り下げた状態で金型２１の上方から置かれる。このとき、トレイのピン穴４４，４５に金型２１のピン２５，２６を挿入するようにして、トレイ４０の位置決めを行う。トレイ４０を金型２１の上に載置した後は、フック５１はフック穴４６から外される。

次いで、図５（ｂ）のように、トレイ４０のビードコア配置部４２ａにビードコア１ａを配置する。ビードコア１ａは、図９に示すようなゴム被覆された鋼線等の収束体からなる円環状の部材である。ビードコア１ａをビードコア配置部４２ａに配置した後、押出機３０をトレイ４０の中心方向に移動させ、口金３１をビードフィラー成型部４２ｂの上方に配置する。

次いで、図５（ｃ）のように、押出機３０を下降させ、口金３１とトレイ４０とを近接させる。そして、口金３１の開口からゴムを押し出しながら、回転テーブル２０を回転させることで、ビードフィラー成型部４２ｂの形状に対応した断面形状を有するビードフィラー１ｂを成型していく。このとき、図のように、口金３１から押し出したゴムの上面を回転ローラ３２で押さえるようにして形を整えてもよい。ゴムは、トレイ４０上に連続して１周押し出され、円環状のビードフィラー１ｂが成型される。また、この工程によりビードコア１ａとビードフィラー１ｂは一体化され、円環状部材１０が成形される。

円環状部材１０が成形されると、図５（ｄ）のように、押出機３０を上昇移動及び水平移動させ、トレイ４０の上方から退避させる。そして、トレイ４０のフック穴４６にフック５１をかけて、トレイ４０を上方に引っ張るようにして金型２１から分離する。このように、成形後の円環状部材１０をトレイ４０の上に載せたまま金型２１から分離することができるので、すぐに次のトレイ４０を金型２１の上に載置し、上記と同様の工程にて円環状部材１０を成形することができるので、成形サイクルのロスにならない。また、トレイ４０が、成形後の円環状部材１０同士が貼り付かないようにするセパレータの役割も果たしており、成形作業がやり易い。

金型２１から分離され、フック５１に吊り下げられたトレイ４０は、水平方向に移動させられ、図４のように送風機５２でエアを吹き付けることで、円環状部材１０を冷却することができる。円環状部材１０冷却することで、ゴムが冷やされ粘度が上がり、低粘度によるゴム垂れ防ぐことができる。

図６（ａ）に示すようにトレイ４０上の冷却された円環状部材１０は、図６（ｂ）に示すようにトレイ４０全体を撓ませることで、トレイ４０の部材成形部４２から容易に脱型することができる。

＜ビードフィラーの押出成型方法＞
ビードフィラー１ｂの押出成型方法については上記に簡単に述べたが、ここではより詳しく説明する。図７に押出機３０から押し出したゴムＲをトレイ４０上に貼り付ける工程を示す。

図７（ａ）のように、押出機３０の口金３１をトレイ４０の表面近くまで下降させて近接させ、ゴムＲの押し出しを開始する。これにより、押出機３０から押し出したゴムＲをトレイ上に貼り付け開始する。このとき、トレイ４０はまだ回転していない。

次いで、図７（ｂ），（ｃ）のように、トレイ４０の回転を開始し、同時に口金３１からのゴムＲの押出速度を徐々に加速させていく。また、トレイ４０の回転開始と同時に、口金３１の上昇を開始し、口金３１をトレイ４０から徐々に離隔させる。これにより、トレイ４０に貼り付けるゴムＲの厚みは徐々に厚くなる。

貼り付けたゴムＲの厚みが所望のビードフィラー１ｂの厚みとなるまで、図７（ｄ）のように口金３１の上昇と押出速度の加速を続け、ゴムＲが所望の厚さになった後は、口金３１を停止させ、押出速度も一定とする。以上の動作により、ゴムＲの貼り付け開始位置は、断面が図のような傾斜面となり、その後はゴムＲの厚さが一定となる。

ゴムＲを一定の厚さで貼り付けながら、図７（ｅ）のように口金３１が貼り付け開始位置に近付くと、押出速度を徐々に減速させる。これにより、図７（ｆ）のように、貼り付け開始位置の傾斜面に対応するように貼り付け終了位置のゴムＲも傾斜面となり、接合部に段差のないビードフィラー１ｂを成型することができる。

１ビード部
１ａビードコア
１ｂビードフィラー
１０円環状部材
２０回転テーブル
２１金型
３０押出機
３１口金
４０トレイ
４２部材成形部
４２ａビードコア配置部
４２ｂビードフィラー成型部
５２送風機
Ｒゴム

Claims

円環状のビードコアと、そのビードコアの径方向外側に配されたビードフィラーとを有する円環状部材を成形する円環状部材成形方法であって、
回転自在の金型上にトレイを載置するトレイ載置工程と、
前記トレイ上にビードコアを配置するビードコア配置工程と、
前記金型とともに一定速度で前記トレイを回転させながら、前記トレイ上に押出機から押し出したゴムを貼り付けることによりビードフィラーを押出成型するビードフィラー成型工程と、
前記トレイを前記金型から外し、前記ビードコアと前記ビードフィラーとが一体となった円環状部材を前記トレイから脱型する脱型工程と、を備え、
前記ビードフィラー成型工程において、
前記押出機を前記トレイに近接させて、押し出したゴムの貼り付けを開始し、
ゴムの貼り付け開始後、ゴムの押出速度を一定速度まで徐々に加速させるとともに、押出機をトレイから一定距離まで徐々に離隔させ、
ゴムの貼り付け終了直前には、ゴムの押出速度を一定速度から徐々に減速させることを特徴とする円環状部材成形方法。
押出機から押し出したゴムを前記トレイ上に直接供給することで前記ビードフィラーを押出成型することを特徴とする請求項１に記載の円環状部材成形方法。
前記トレイ上の前記円環状部材にエアを吹き付けて冷却する冷却工程を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の円環状部材成形方法。