JP5300042B2 - 線状部材の取り扱い装置 - Google Patents

Description

本発明は、サーボモータの回転により駆動される装置で位置制御されている線状部材に対し、所定のタイミングで保持、解放、切断などの所定の取り扱いを行うための線状部材の取り扱い装置に関する。

生タイヤの製造工程において製品タイヤの内面形状と対応する外面形状を有する剛性コアの外面にプライコードなどのタイヤ構成用コードを貼り付ける場合、図８Ａに示すように、一定長に切断されたタイヤ構成用コードＣをコード貼り付け装置204の一対のハンド261，262で受け取り、次いで図８Ｂに示すように、一対のハンド261，262を剛性コア181に接近させながら、それらの間隔及び向きを変化させることで矢印P1，P2の方向へ移動させることにより、タイヤ構成用コードＣを剛性コア181の赤道Ｅから子午線方向へ貼り付けていく。タイヤ構成用コードＣの端部はハンド261，262の先端に設けられた押圧部材（図示せず）により、剛性コア181の表面に圧着された後にハンド261，262から解放される。このようにして一本のタイヤ構成用コードＣの貼り付けを終えたら、剛性コア181を周方向へ１ピッチ回転させるとともに、コード貼り付け装置204をタイヤ構成用コードの受け取り位置へ戻す。以上の動作を繰り返すことで、剛性コア181の外面の一周に亘ってタイヤ構成用コードＣを貼り付ける。

ここで、コード貼り付け装置204の移動、ハンド261，262の間隔及び向き、ハンド261，262によるタイヤ構成用コードＣ保持、解放、押圧部材によるタイヤ構成用コードＣの圧着は、図９に示すようなサーボ制御装置により制御される。

このサーボ制御装置は、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）201、モーションコントローラ202及び通信インタフェース203を有し、モーションコントローラ203には、それぞれコード貼り付け装置204の進退、ハンド261，262の接近及び離間、剛性コア181の回転を行うためのサーボモータ204，205，206が接続され、サーボモータ204の現在速度及び現在位置をエンコーダ208により検出し、主軸であるサーボモータ204及び従軸であるサーボモータ205，206の現在速度及び現在位置が予めモーションコントローラ202に格納されている目標速度及び目標位置となるように、各サーボモータを制御する。

また、ハンド261，262によるタイヤ構成用コードＣの保持、解放、押圧部材によるタイヤ構成用コードＣの圧着はＰＬＣ201がモーションコントローラ202を介してエンコーダ208の出力を取り込み、サーボモータ204の現在位置が予めＰＬＣ201に格納されている目標位置となったときに、通信インタフェース203に対し、電磁弁ユニット212の開閉（オン／オフ）制御信号を送信する。この開閉制御信号は、電磁弁ユニット212側の通信インタフェース210へ送られ、通信インタフェース210から出力回路211へ送られ、出力回路211から電磁弁ユニット212へ送られることで、電磁弁ユニット212のバルブ（弁）が開閉される。このバルブは、ハンド261，262に内蔵された図示されていないエアシリンダの空気供給路に配置されており、その開閉によりエアシリンダの空気圧を制御し、タイヤ構成用コードＣの保持、解放、押圧部材によるタイヤ構成用コードＣの圧着を行う。なお、ここでは便宜上、電磁弁ユニットを１個のみ図示したが、実際には複数個設けてある。

このように、サーボモータの制御をモーションコントローラ202が実行し、その他の機構制御や情報処理をシーケンスコントローラであるＰＬＣ201が実行することで、処理の負荷を分散している。

しかしながら、このサーボ制御装置では、ＰＬＣ201がモーションコントーラ202からエンコーダ208のデータを取り込む周期（スキャンタイム）は例えば10msecであり、かつこのスキャンタイムはモーションコントローラ202の動作とは非同期であるため、図１０に示すように、それぞれ時刻t21、t23でサーボモータ204の現在位置が電磁弁ユニット212をオンにする目標値Y1、或いは電磁弁ユニット212をオフにする目標値Y2に到達したとしても、ＰＬＣ201がそれを検知するのは、スキャンタイム毎であるため、ＰＬＣ201が電磁弁ユニット212の開閉制御信号を送信する時刻はt21、t23から遅れたt22、t24となる。ここで、ＰＬＣ201と、モーションコントローラ202とは非同期で動作しているため、この時間差は一定とならず、最大10msecのバラツキが生ずる。このため、タイヤ構成用コードＣの受け渡し及び貼り付けを高速化した場合、このばらつきのために電磁弁ユニット212の開閉タイミングがばらついてしまい、受け渡しや貼り付けのミスが発生するおそれがある。

特開２００６−１４２６６９号公報

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、モーションコントローラによりサーボモータを回転させて、線状部材の位置制御を行うとともに、そのサーボモータの現在位置を前記モーションコントローラとは非同期でスキャンして取り込み、その現在位置が目標位置に到達したときに、前記線状部材の保持、解放を行う際、非同期でスキャンして取り込むことに起因する保持、解放のタイミングのばらつきを低減することである。

請求項１の発明は、シーケンスコントローラと、該シーケンスコントローラに起動され、複数のサーボモータを同期制御するモーションコントローラと、開閉することで線状部材の保持、解放を行うフィンガーを備え、前記複数のサーボモータのうちの所定の一つ以上のサーボモータの回転に応じて位置が変化する線状部材取り扱い手段と、前記複数のサーボモータのうちの所定の一つのサーボモータであって、同一方向に連続回転して前記同期制御の基準となる第１のサーボモータと、該第１のサーボモータの現在位置を検出するエンコーダと、該エンコーダで検出された現在位置を前記シーケンスコントローラのスキャンタイムよりも短時間で取り込み、該現在位置が目標位置に到達したときに、前記フィンガーを開閉させるための制御信号を送出する高速コントローラと、を有することを特徴とする線状部材の取り扱い装置である。
請求項２の発明は、請求項１記載の線状部材の取り扱い装置において、前記フィンガーは、空気圧で作動するピストンシリンダ機構により開閉され、前記制御信号は該空気圧を制御する信号であることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１記載の線状部材の取り扱い装置において、前記線状部材取り扱い手段が取り付けられたフレームと、前記複数のサーボモータのうちの所定の一つのサーボモータであって、その正逆回転により、前記フレームを、前記線状部材取り扱い手段が前記線状部材を受け取る位置と渡す位置との間で往復させる第２のサーボモータと、前記複数のサーボモータのうちの所定の一つのサーボモータであって、その正逆回転により、前記フレームをその長手方向の軸線の回りに回転させ、前記線状部材取り扱い手段のフィンガーの向きを、前記線状部材を受け取る位置と渡す位置との間で反転させる第３のサーボモータと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、モーションコントローラによりサーボモータを回転させて、線状部材の位置制御を行うとともに、サーボモータの現在位置をシーケンスコントローラのスキャンタイムよりも短時間で取り込み、その現在位置が目標位置に到達したときに、線状部材の取り扱い手段に対し、フィンガーを開閉させるための制御信号を送出する高速コントローラを設けたので、サーボモータの現在位置をモーションコントローラと非同期でスキャンして検出することに起因する線状部材の保持、解放の実行タイミングのばらつきを低減することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態のタイヤ成型システムの構成を示す図である。このタイヤ成型システムは、ゴムで被覆されたタイヤ構成用コードの連続体を送出するコード供給装置１と、コード供給装置１から送出されたタイヤ構成用コードの連続体を一定長毎に切断するコード定長切断装置２と、一定長毎に切断されたタイヤ構成用コードを受け取り、コード貼り付け装置４に渡す、コード受け渡し装置３と、コード受け渡し装置３から渡されたタイヤ構成用コードを成型ドラム５の外面に貼り付けるコード貼り付け装置４と、図示しないサーボモータにより周方向に回転可能であり、各種タイヤ構成部材が貼り付けられる成型ドラム５とを有する。これらの装置及び成型ドラムの回転は制御装置６により制御される。

図２は図１に示すタイヤ成型システムの概略動作を説明するための図である。
図２Ａに示すように、コード定長切断装置２は、前方チャック11、後方チャック12、及びカッター13を備えている。前方チャック11及び後方チャック12は先端のフィンガー11a，12aを開閉することにより、コード供給装置１から送出されたタイヤ構成用コードＣを保持したり、解放したりすることができる。カッター13はタイヤ構成用コードＣを前後（図面上の左右）に通すことができる。また、その刃を動作させることにより、前後方向に通っているタイヤ構成用コードＣを切断することができる。前方チャック11、後方チャック12、及びカッター13は、互いに干渉しない範囲で前後に独立して動くことができる。

前方チャック11はコード供給装置１から送出されたタイヤ構成用コードＣの連続体の先端部を保持しながら前方（図面上の左方：矢印P31の方向）へ移動する。このとき、後方チャック12はタイヤ構成用コードＣの連続体を保持せずに、前方チャック11と反対方向（図面上の右方：矢印P32の方向）へ同じ速度、即ち対称的に移動する。また、カッター13はその刃を動作させずに、タイヤ構成用コードＣを前後に通したまま後方チャック12と同様、後方へ移動する。このとき、タイヤ構成用コードＣの連続体は前方チャック11により先端部を保持されているので、前方チャック11の移動により前方に引き出されていく。一定時間後に前方チャック11、後方チャック12及びカッター13は移動を停止し、後方チャック12は、前方チャック11の停止により停止したタイヤ構成用コードＣの連続体を保持する。

図２Ｂに示すように、コード受け渡し装置３は、一対のチャック41，42を備えており、それぞれの先端のフィンガー41a，42aを開閉することにより、前述したタイヤ構成用コードＣを保持したり、解放したりすることができる。また、この図に示すようなフィンガー41a，42aを下向きにした状態から、図の左右方向の軸線の回り（図面上の矢印P4の方向）に180°回転させることで、フィンガー41a，42aを上向きにした状態へ変化させることができる。さらに、コード受け渡し装置３は図の矢印P5に示すように、上下に移動可能である。この回転及び上下動は図示されていないサーボモータにより行われる。

コード定長切断装置２が、図２Ａに示すようにタイヤ構成用コードＣの連続体を前方に引き出しているとき、コード受け渡し装置３は図２Ｂに示す状態から上昇するとともに、フィンガー41a，42aを上向きにした状態へ変化する。そして、図２Ｃに示すように、コード定長切断装置２がタイヤ構成用コードＣの連続体を前方へ一定長引き出し終えて、前方チャック11、後方チャック12及びカッター13が移動を停止し、前方チャック11及び後方チャック12がタイヤ構成用コードＣの連続体を保持しているとき、コード受け渡し装置３のフィンガー41a，42aがタイヤ構成用コードＣの連続体を前方チャック11とカッター13との間で保持する。

この状態でカッター13を動作させ、タイヤ構成用コードＣの連続体を切断する。切断を終えたら、前方チャック11は、切断されたタイヤ構成用コードＣの先端部を解放する。コード受け渡し装置３は、図２Ｄに示すように、切断されたタイヤ構成用コードＣの両端部を保持したまま下方へ移動した後にフィンガー41a，42aを下向きにした状態へと変化する。前方チャック11はこの図の矢印P61に示すように後方へ移動する。同時に後方チャック12及びカッター13は矢印P62に示すように、前方チャック11と対称的に移動する。このとき、タイヤ構成用コードＣの連続体は後方チャック12により保持され、先端がカッター13を通って前方に露出したまま、後方チャック12及びカッター13の移動により、前方へ引き出されていく。そして、図２Ａに示す位置に到達したときに、前方チャック11、後方チャック12及びカッター13は移動を停止し、前方チャック11がタイヤ構成用コードＣの連続体の先端部を保持するとともに、後方チャック12がタイヤ構成用コードＣの連続体を解放する。

図２Ｅに示すように、コード貼り付け装置４は、一対のマニピュレータ61，62を備えており、その先端のフィンガー61a，62aを開閉することで、一定長に切断されたタイヤ構成用コードＣの両端部を保持したり、解放したりすることができる。また、一対のマニピュレータ61，62の間隔及び向きを変化させることができる。さらに、一対のマニピュレータ61，62を前後（図面上の上下）に移動させることができる。

この図に示すように、コード貼り付け装置４は、コード受け渡し装置３のチャック41，42が保持しているタイヤ構成用コードＣをそれらの外側の位置で保持する。コード受け渡し装置３が、そのタイヤ構成用コードＣを解放することで、タイヤ構成用コードＣがコード受け渡し装置３からコード貼り付け装置４に渡される。

次いで、図２Ｆに示すように、コード貼り付け装置４をタイヤ成型ドラム５（ここでは製品タイヤの内面形状と対応する外面形状を有する剛性コア）に接近させながら、一対のフィンガー61a，62aの間隔及び向きを変化させることで矢印P7，P8の方向へ移動させることにより、タイヤ構成用コードＣを成型ドラム５の赤道Ｅから子午線方向へ貼り付けていく。タイヤ構成用コードＣの端部はマニピュレータ61，62の先端に設けられた押圧部材（図示せず）により、成型ドラム５の表面に圧着された後にフィンガー61a，62aから解放される。このようにして一本のタイヤ構成用コードＣの貼り付けを終えたら、成型ドラム５を周方向へ１ピッチ回転させるとともに、コード貼り付け装置４をタイヤ構成用コードＣの受け取り位置へ戻す。以上の動作を繰り返すことで、成型ドラム５の外面の一周に亘ってタイヤ構成用コードＣを貼り付ける。

なお、以上説明したコード定長切断装置２、コード受け渡し装置３、及びコード貼り付け装置４の構成及び動作の詳細については後述する。

図３はコード定長切断装置２、コード受け渡し装置３、コード貼り付け装置４、成型ドラム５のそれぞれと、制御装置６との制御関係を示す図である。
コード定長切断装置２は前後（図面上の左右）一対のフレーム15，16と、フレーム15，16間に両端が固定されたガイドレール14と、フレーム15に固定されたサーボモータ23と、前端がサーボモータ23の回転軸に接続され、後端がフレーム16に取り付けられた軸受（図示せず）に支持され、かつガイドレール14に沿って配置されたネジ軸21とを備えている。

ネジ軸21には、その中心の前方に前方ボールネジ21aが形成され、後方に後方ボールネジ21bが形成されている。ここで、前方ボールネジ21aと後方ボールネジ21bとはネジ山の切られ方が互いに逆（例えば前方ボールネジ21aは左ネジ、後方ボールネジ21bは右ネジ）である。また、前方ボールネジ21aには、それに嵌合したボールナットを有し、前方ボールネジ21aの正逆回転に応じて、ガイドレール14に案内されながらネジ軸21の中心の前方で前後に移動するスライダ17が取り付けられ、後方ボールネジ21bには、それに嵌合したボールナットを有し、後方ボールネジ21bの正逆回転に応じて、ガイドレール14に案内されながらネジ軸21の中心の後方で前後に移動するスライダ18が取り付けられている。さらに、スライダ18の前方には、空気圧で作動するピストンシリンダ機構であるエアシリンダのピストンロッド22によりスライダ18と連結され、かつガイドレール14に案内されながらネジ軸21の中心の後方で前後に移動するスライダ19が取り付けられている。ここで、スライダ19は、スライダ18とは異なり、ネジ軸21を通す孔は形成されているが、後方ボールネジ21bに嵌合するボールナットを備えていない。スライダ17、18、19には、それぞれ前方チャック11、後方チャック12、カッター13が固定されている。

サーボモータ23の正逆回転により、スライダ17及び18をネジ軸21の中心に対して図３上で前後に対称かつ同時に移動させることができる。また、スライダ19はエアシリンダを内蔵しており、その空気供給路に配置されている電磁弁ユニット27のバルブを開閉することでエアシリンダの空気圧を制御し、サーボモータ23の正逆回転とは独立してピストンロッド22を進退させることにより、スライダ17及び18の移動時及び停止時の何れにおいても、スライダ18の位置とは独立してスライダ19の位置を変化させることができる。

前方チャック11及び後方チャック12は、それぞれエアシリンダを内蔵しており、その空気供給路に配置されている電磁弁ユニット25，26のバルブを開閉することで、エアシリンダの空気圧を制御し、それぞれの先端に配置されているフィンガー11a，12aを開閉させ、図示されていないタイヤ構成用コードを保持したり、解放したりすることができる。また、サーボモータ24を回転させることで、カッター13の刃13aを駆動し、図示されていないタイヤ構成用コードを切断することができる。

コード受け渡し装置３はフレーム43を有しており、その両端付近には一対のチャック41，42が取り付けられている。これらのチャックはエアシリンダを内蔵しており、その空気供給路に配置されている電磁弁ユニット46，47のバルブを開閉することで、エアシリンダの空気圧を制御し、それぞれの先端に配置されているフィンガー41a，42aを開閉させ、図示されていないタイヤ構成用コードを保持したり、解放したりすることができる。また、サーボモータ44の正逆回転により、図の矢印P5に示すように、フレーム43を上下動させることができ、サーボモータ45の正逆回転により、図の矢印P4に示すように、フレーム43をその長手方向の軸線の回りに回転させ、フィンガー41a，42aを図示のような下向きの状態と、上向きの状態との間で反転させることができる。

コード貼り付け装置４は、フレーム63を有しており、そのフレーム63には一対のマニピュレータ61，62が取り付けられている。マニピュレータ61，62は、それぞれ基端側からアーム61m，62m、ハンド61f，62f、フィンガー61a，62aを備えている。また、ハンド61f，62fのフィンガー61a，62aの横には、タイヤ構成用コードの端部を成型ドラム５に圧着するための押圧部材61b，62bが設けられている。

また、コード貼り付け装置４はサーボモータ64及びそれに駆動される往復スライダクランク機構72を有しており、サーボモータ64を正転させることで、往復スライダクランク機構70を駆動し、フレーム63を矢印P10に示すように、前後（図面上の上下）に移動させ、成型ドラム５に対して接近及び離間させることができる。また、サーボモータ65の正逆回転により、マニピュレータ61，62をフレーム63上で互いに反対方向にスライドさせ、互いに接近及び離間させることができる。このように、サーボモータ64の一方向の回転を往復スライダクランク機構70により往復直線運動に変換することで、サーボモータ64を逆転させずに、フレーム63を前後に移動させている。このようにサーボモータ64を一定方向に一定速度で回転させ続けることにより、マニピュレータ61，62の前後動作の反転時の制御の遅れや機械振動を抑制することができる。

ハンド61f，62fはそれぞれ２個のエアシリンダを内蔵しており、その空気供給路に配置されている電磁弁ユニット67〜69のバルブを開閉することで、それぞれのエアシリンダの空気圧を制御し、フィンガー61a，62aの開閉、押圧部材61b，62bの進退を行わせることができる。これにより、図示されていないタイヤ構成用コードを保持したり、解放したり、成型ドラム５に圧着したりすることができる。また、アーム61m，62mはそれぞれ対応するエアシリンダを有しており、それぞれのエアシリンダの空気圧により、ハンド61f，62fの向きを水平面内で変化させることができる。なお、フレーム63及びマニピュレータ61，62の構造の詳細については後述する。

成型ドラム５はサーボモータ81に駆動され、周方向（図の矢印P9の方向）に回転する。また、以上述べたサーボモータ23，24，44，45，64，65，81、及び電磁弁ユニット25〜27，46,47,66〜69は、制御装置６により制御される。

図４は図３における制御装置６の具体的構成を示すブロック図である。制御装置６は、シーケンスコントローラであるＰＬＣ111、モーションコントローラ112、高速コントローラである電子式カムスイッチコントローラ118、例えばCC-Linkに準拠した通信インタフェース113及び116、並びに通信インタフェース116とともにユニット化された出力回路117からなる。出力回路117はトランジスタアレイを備えており、その個々のコレクタ出力が対応する電磁弁ユニット25〜69に接続されている。ＰＬＣ111と、モーションコントローラ112、通信インタフェース113、及び電子式カムスイッチコントローラ118とは互いにデータの送受信を行うことができる。

モーションコントローラ112には、図３を参照しながら説明したサーボモータ23，24，・・・81が接続されている。モーションコントローラ112には、各サーボモータの現在位置及び速度の目標値である電子カムパターンが予め記憶されており、ＰＬＣ111に起動されたときに、内蔵するモーションプログラムが上記電子カムパターンに基づいて、各サーボモータの回転を制御する。

また、モーションコントローラ112には、サーボモータ64の回転と同期して回転するサーボモータ119も接続されている。サーボモータ119の現在位置（回転位相）はエンコーダ（アブソリュートエンコーダ）120により検出され、電子式カムスイッチコントローラ118に入力される。

高速コントローラである電子式カムスイッチコントローラ118には、エンコーダ120の出力であるサーボモータ119の現在位置（＝サーボモータ64の現在位置）に応じて、電磁弁ユニット25〜69に対する開閉制御信号を出力するタイミングを示すデータであるスイッチパターンが予め記憶されており、そのスイッチパターンに基づいて、電磁弁ユニット25〜69の開閉を制御する。この開閉制御信号は各電磁弁ユニットに対応させて設けたトランジスタアレイのコレクタ出力電圧として送出される。

ここで、サーボモータ64にエンコーダ120を設けずに、サーボモータ64の回転と同期して回転するサーボモータ119にエンコーダ120を設けた理由は、サーボモータ64には往復スライダクランク機構が70設けられていることで、エンコーダ120を取り付けることが困難であるためである。

エンコーダ120はＰＬＣ111のスキャンタイム（10msec）と比べて極めて短時間（例、0.1msec）毎にサーボモータ119の現在位置を検出している。また、電子式カムスイッチコントローラ118もそれと同程度の短時間でエンコーダ120の出力を取り込むことができ、かつその取り込みから各電磁弁ユニットの開閉制御信号の送出までに要する時間もＰＬＣ111のスキャンタイムより極めて短い（例、１msec）。従って、各電磁弁ユニットの開閉のタイミングのばらつきは殆ど無視できるため、タイヤ構成用コードの受け渡し及び貼り付けを高速化したとしても、受け渡しや貼り付けのミスが発生するおそれはない。

シーケンスコントローラであるＰＬＣ111は、予め記憶されたシーケンスプログラムに基づいて、図１における各装置のシーケンス制御を行う。また、電磁弁ユニット25〜69の開閉制御信号を生成し、通信インタフェース113及び116、並びに出力ユニット117を介して、電磁弁ユニット25〜69に送出する機能も備えている。この機能は、手動にてテストを行う場合などに用いられる。

図５はモーションコントローラ112に格納されている電子カムパターン及び電子式カムスイッチコントローラ118に格納されているスイッチパターンに基づいて、各サーボモータ及び電磁弁ユニットを制御する動作を示すタイミングチャートである。この図は、図３に示すコード定長切断装置２がタイヤ構成用コードの連続体を切断し、それをコード受け渡し装置３が受け取ってコード貼り付け装置４に渡し、コード貼り付け装置４が成型ドラム５に貼り付ける動作の１サイクル、つまり１本分のタイヤ構成用コードの生成から貼り付けまでの動作のタイミングチャートである。

この図の仮想モータは、モーションコントローラ112内に存在する仮想的なモータであり、その実態はモーションコントローラ112内のＣＰＵである。仮想モータは時刻t0で動作を開始し、１周期T0後の時刻t8にて１サイクルの動作を終える。各サーボモータは、この仮想モータにより同期制御される。各電磁弁ユニットは、前述したようにサーボモータ64と同期回転するサーボモータ119の現在位置データに基づいて開閉制御される。ここで、サーボモータ64は１周期T0で１回転するように構成されている。

仮想モータが動作を開始すると同時にサーボモータ44が正転し、コード受け渡し装置３のフレーム43を定長切断装置２の方向へ一段上昇させる。つまりコード受け渡し装置３は、図２Ｂ及び図３の矢印P5で示すように、上方へ移動し、そこで待機する（図５のモータ44の「一段上昇」）。

コード受け渡し装置３が「一段上昇」を行っている間の所定の時刻にサーボモータ23が動作を開始し、時刻t3まで正転する（図５のモータ23の「定長出」）。このとき、電磁弁ユニット25，26の状態はそれぞれは「閉」、「開」であるため、コード供給装置１から送出されたタイヤ構成用コードＣの連続体が、前方チャック11により保持され、一定長前方に引き出される。

即ち時刻t0では、前方チャック11、後方チャック12、カッター13は図６Ａに示すように、それぞれの初期位置Ｘ₀、Ｘ₁及びＸ₂に設定されている。このとき、エアシリンダのピストンロッド22長さはＬ₅（＝シリンダ戻り寸法）に設定されている。この初期位置では、前方チャック11、カッター13、及び後方チャック12が互いに最も接近しており、ネジ軸21の長手方向の中心に近い。また、タイヤ構成用コードＣの先端は前方チャック11の初期位置Ｘ₀で停止している。さらに、ピストンロッド22のシリンダ出寸法はＬ₆であり、Ｌ₆とＬ₅との差（Ｌ₆−Ｌ₅）であるシリンダストロークＬ₄がＸ₀とＸ₁との差に等しい。

この状態の時刻t0で、電子式カムスイッチコントローラ118は、電磁弁ユニット25に「閉」信号を送出することで、前方チャック11のフィンガー11aがタイヤ構成用コードＣの先端部を保持するように制御するとともに、電磁弁ユニット26に「開」信号を送出することで、後方チャック12のフィンガー12aがタイヤ構成用コードＣを解放するように制御する。

次いで図６Ｂに示すように、モーションコントローラ112は、前方チャック11が初期位置Ｘ₀の前方（図６の左方）へタイヤ構成用コードＣの切断長Ｌ₁の1/2であるＬ₂移動した位置Ｘ₃に到達する迄ネジ軸21をサーボモータ23により回転させるための制御信号をサーボモータ23に供給する。このサーボモータ23の回転中の所定の時刻t2にて、電子式カムスイッチコントローラ118は、電磁弁ユニット27に「閉」信号を送ることで、ピストンロッド22をシリンダ戻り寸法からシリンダ出寸法へ伸長させる（図５の電磁弁27の「出」）。これにより、時刻t3でサーボモータ23の回転が停止し、後方チャック12が初期位置Ｘ₂の後方へＬ₃（＝Ｌ₂）の位置Ｘ₄に到達したとき、カッター13はその前方Ｌ₆（＝Ｌ₄＋Ｌ₅）の位置Ｘ₅に存在するようになる。

また、コード受け渡し装置３の一段の上昇を開始した後、時刻t1からサーボモータ45を正転させることで、コード受け渡し装置３のフレーム43を図３のP4の方向に回転させ、一対のチャック41，42を下向きから上向きに反転させて、定長切断装置２に対向させる（図５のモータ45の「反転上向」）。

上述したサーボモータ23の正転により前方チャック11、後方チャック12、及びカッター13が移動し、サーボモータ45の正転によりコード受け渡し装置３が反転上向動作を行っている間の所定の時刻に、再びサーボモータ44を正転させ、コード受け渡し装置３をさらに上昇させる（図５のモータ44の「受取上昇」）。この「受取上昇」のためのサーボモータ44の正転は時刻t3より遅い時刻t4で終わる。これにより、コード定長切断装置２の前方チャック11、後方チャック12、及びカッター13と、コード受け渡し装置３のチャック41，42は図２Ｃ及び図６Ｃに示すように、チャック41，42が前方チャック11とカッター13との間でタイヤ構成用コードＣを受け取れるようになる。このように、コード受け渡し装置３を一段上昇させてから待機し、前方チャック11、後方チャック12、及びカッター13がある程度移動した後に、コード受け渡し装置３をさらに上昇させることにより、前方チャック11、後方チャック12、及びカッター13とコード受け渡し装置３のチャック41，42とが干渉するのを避けることができる。

「受取上昇」が終了した時刻t4にて、電子式カムスイッチコントローラ118は、電磁弁ユニット25，26，46，47に対し、それぞれ「開」、「閉」、「閉」、「閉」の制御信号を送る。この結果、コード定長切断装置２の前方チャック11がタイヤ構成用コードＣを解放し、コード定長切断装置２の後方チャック12、及びコード受け渡し装置3の一対のチャック41，42がタイヤ構成用コードＣを保持した状態となる。また、時刻t4にてサーボモータ24を回転させ、カッター13の刃13aを駆動することで、タイヤ構成用コードＣを一定長Ｌ1（＝Ｌ2＋Ｌ3＋Ｌ4＋Ｌ5−Ｌ6＝Ｌ2＋Ｌ3＝２Ｌ2＝２Ｌ3）に切断する（図５のモータ24の「切断」）。これにより、切断されたタイヤ構成用コードＣの両端付近をコード受け渡し装置３のチャック41，42の上向きになっているフィンガー41a，42aが下方から保持した状態となる。

時刻t5にてサーボモータ24の回転が停止し、切断が終了する。この時点で、モーションコントローラ112はサーボモータ44を逆転させることにより、コード受け渡し装置３を下方へ移動させ（図５のモータ44の「受渡下降」）、電子式カムスイッチコントローラ118は電磁弁ユニット27に「閉」信号を送出することで、ピストンロッド22をシリンダ出寸法からシリンダ戻り寸法へ短縮させる（図５の電磁弁27の「戻」）。この結果、図６Ｄ，Ｅに示すように、コード受け渡し装置３のチャック41，42が前方チャック11、及びカッター13から離れ、さらにカッター13が後方へシリンダストロークＬ₄移動し、位置Ｘ₆へ移動する。このとき、タイヤ構成用コードＣは後方チャック12に保持されているため、その先端位置はＸ₅から変化せず、カッター13の位置のみ移動する。これにより、タイヤ構成用コードＣの前端部に前方チャック11の掴み代が確保される。

コード受け渡し装置３がある程度下方へ移動し、コード定長切断装置２と干渉しなくなったら、時刻t7からサーボモータ23を逆転させる（図５のモータ23の「定長戻」）。これにより、前方チャック11、後方チャック12、及びカッター13は、図６Ｆに示すように、各々の初期位置迄移動し、図６Ａと同じ状態となる。

サーボモータ44の逆転による「受渡下降」が終了したら、サーボモータ45を逆転させることで、コード受け渡し装置3のチャック41，42を下方に向いた状態に反転させる（図５のモータ45の「反転下向」）。時刻t8にて「反転下向」が終了することで、コード受け渡し装置３は、定長切断されたタイヤ構成用コードＣをコード貼り付け装置４に渡せる状態になる。

以上の動作と並行して、時刻t0から、コード貼り付け装置４を進退させるためのサーボモータ64が回転を開始する。このサーボモータ64の回転に同期してサーボモータ119も回転を開始し、その現在位置を検出したエンコーダ120の出力が電子式カムスイッチコントローラ118に送られる。前述した時刻t2における電磁弁ユニット27の制御信号、及び時刻t4における電磁弁ユニット25，26，46，47の制御信号は、このエンコーダ120の出力が予め記憶されてスイッチパターンに一致したことに基づいて生成されている。

時刻t0では、電子式カムスイッチコントローラ118は、電磁弁ユニット66，67に対し、「閉」信号を出力しており、コード貼り付け装置４のマニピュレータ61，62のフィンガー61a，62aは定長切断されたタイヤ構成用コードを保持している。このタイヤ構成用コードは前のサイクルでコード受け渡し装置３から受け取ったものである。

コード貼り付け装置４のフレーム63及びマニピュレータ61，62は図7に示す構造を有する。フレーム63の一端にはサーボモータ65が取り付けられ、フレーム63内の長手方向には中央部を挟んで、互いに逆回りに旋回する溝が形成された左ボールネジ63dと右ボールネジ63eとを有するボールネジがサーボモータ65により正逆回転可能に配置されており、それぞれには内部にボールナットを有するスライダ63b，63cが取り付けられている。そして、マニピュレータ61，62は、基端の固定部61h，62hがそれぞれスライダ63b，63cに固定されているので、サーボモータ65によりボールネジを正逆回転させることで、フレーム63の長手方向に互いに接近及び離間させることができる。

マニピュレータ61，62は勝手反対で同じ構成を有しており、それぞれ第１アーム61c，62c、エアシリンダ61d，62d、第２アーム61e，62e、ハンド61f，62f、フィンガー61a，62a、及び押圧部材61b，62bからなる。

第１アーム61c，62cは一端がそれぞれ固定部61h，62hに取り付けられ、他端には第２アーム61e，62eが回転軸61i，62iを介して回転自在に取り付けられている。エアシリンダ61d，62dは一端がそれぞれ固定部61h，62hに取り付けられ、他端であるピストンロッド61g，62gの先端には第２アーム61e，62eが回転軸61j，62jを介して回転自在に取り付けられている。つまり、第１アーム61c，62c、エアシリンダ61d，62d、及び第２アーム61e，62eは一対のリンク機構を構成している。そして、エアシリンダ61dのピストンロッド61gが伸縮することにより、第２アーム61eは回転軸61iを中心として図の時計回り又は反時計回りに回転し、エアシリンダ62dのピストンロッド62gが進退することにより、第２アーム62eは回転軸62iを中心として第２アーム61eと対称的に図の反時計回り又は時計回りに回転する。ここで、ピストンロッド61g，62gは空気圧により第２アーム61e，62eが常時外側に開くようになっており、タイヤ構成用コードＣを成型ドラム５に貼り付ける際のタイヤ構成用コードＣの張力によって内側に閉じる動きとなる。

ハンド61f，62fの一端は回転軸61k，62kを介して第２アーム61e，62eに回転自在に取り付けられ、ハンド61f，62fの他端にはフィンガー61a，62a及び押圧部材61，62が取り付けられている。ハンド61fは、それぞれフィンガー61aの開閉、押圧部材61bの進退を行うためのエアシリンダ（図示せず）を内蔵しており、ハンド62fは、それぞれフィンガー62aの開閉、押圧部材62bの進退を行うためのエアシリンダ（図示せず）を内蔵している。これらのエアシリンダのピストンロッドの進退は電磁弁ユニット66〜69の開閉により制御される。また、図示を省略したが、フレーム63のマニピュレータ61，62の取り付け側と反対側には、図３を参照しながら説明した往復スライダクランク機構70の先端部が固定されており、これにより、フレーム63を成型ドラム５に接近させたり、離間させたりすることができる。

時刻t0からサーボモータ64が回転を続けることにより、フレーム63はタイヤ構成用コードＣの両端を保持したまま、成型ドラム５に接近していく（図５のモータ64の「植込前進」）。所定の時刻t10にてサーボモータ65を逆転させることで、スライダ63b，63の間隔を狭める動作を開始する（図５のモータ65の「幅寄せ」）。このとき、エアシリンダ61d，62dには所定の圧力が与えられているため、コードＣに所定の張力を付加されている。このままスライダ63b，63cの間隔を徐々に狭くしていくと、それに固定されたマニピュレータ61，62の間隔も狭くなっていく。ここで、エアシリンダ61d，62dの空気圧はサーボモータ65の駆動力より小さくなっているため、サーボモータ65の駆動力に負けて、ピストンロッド61g，62gの先端が前方に移動（進出）することで、第２アーム61e，62eが図7のD1〜D7及びF1〜F7に示すように、それぞれ時計回り、反時計回りに回転する。タイヤ構成用コードＣはその表面を覆っている生ゴムの粘着性により、成型ドラム５の外周面にトレッド成型部５a、サイドウォール成型部５b、ビード成型部５cの順で接着・保持される。

時刻t5にてD7及びF7の位置に到達すると、電磁弁ユニット68，69に一定時間「開」信号を送出することにより、押圧部材61b，62bを前進させて（図５の電磁弁68，69の「出」）、タイヤ構成用コード用Ｃの両端部を成型ドラム５のビード成型部５cに圧着するとともに、電磁弁ユニット66，67に「開」信号を送出することにより、フィンガー61a，62aを開いてタイヤ構成用コードＣを解放する。

時刻t6以降は、往復スライダクランク機構70のロッドの先端部が後退するため、フレーム63は成型ドラム５から離れる（図５のモータ64の「植込後退」）。並行してサーボモータ65を正転させることで、スライダ63b，63cの間隔を元に戻す（図５のモータ65の「幅寄せ戻」）。時刻t8にてフレーム63の後退が終了する。この時刻t8で「反転下向」を終えたコード受け渡し装置３の電磁弁ユニット46，47に「開」信号を送出することで、フィンガー41a，42aがタイヤ構成用コードＣを解放し、同時にコード貼り付け装置４の電磁弁ユニット66，67に「閉」信号を送出することで、フィンガー61a，62aがタイヤ構成用コードＣを保持する。これにより、図２Ｅに示したように、タイヤ構成用コードＣがコード受け渡し装置３からコード貼り付け装置４に渡される。また、「植込後退」に並行して、サーボモータ81を回転させることにより、成型ドラム５を周方向に１ピッチ回転させる（図５のモータ81の「ピッチ回転」）。

以上により、時刻t8では時刻t0と同じ状態となる。以後、前述した動作を繰り返すことで、成型ドラム５の全周にタイヤ構成用コードＣを貼り付けることができる。なお、図５は１サイクルの動作を示しているため、時刻t8でサーボモータ64の回転を停止させているが、周期T0で繰り返す連続サイクル動作の場合には、サーボモータ64を一定速度で連続的に回転させる。

このように、本実施形態のタイヤ成型システムによれば、電子式カムスイッチコントローラ118を設け、サーボモータの現在位置の取り込みから電磁弁ユニットの開閉制御信号の送出までの時間を、ＰＬＣ111のスキャンタイムと比べて極めて短時間で行えるようにしたので、各電磁弁ユニットの開閉タイミングのばらつきは殆ど無視できるため、タイヤ構成用コードＣの受け渡し及び貼り付けを高速化した場合でも、受け渡しや貼り付けのミスの発生を防止することができる。

また、本実施形態によれば、コード貼り付け装置４の動作中の全期間に亘って同一方向に回転するサーボモータ64を設け、そのサーボモータ64の回転に同期したサーボモータ119の現在位置をエンコーダにより検出し、その現在位置が予め電子式カムスイッチコントローラ118に記憶されている目標位置になったときに、各電磁弁ユニットの開閉制御信号を送出するので、コード貼り付け装置４の動作を基準にして、各電磁弁ユニットの開閉制御を正確に行うことができる。

本発明の実施形態のタイヤ成型システムの構成を示す図である。 図１に示すタイヤ成型システムの概略動作を説明するための図である。 図１におけるコード定長切断装置、コード受け渡し装置、コード貼り付け装置、成型ドラムのそれぞれと、制御装置との制御関係を示す図である。 図３における制御装置の具体的構成を示すブロック図である。 図４のモーションコントローラに格納されている電子カムパターン及び電子式カムスイッチコントローラに格納されているスイッチパターンに基づいて、各サーボモータ及び電磁弁ユニットを制御する動作を示すタイミングチャートである。 本発明の実施形態のコード定長切断装置の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の実施形態のコード貼り付け装置の動作を示す図である。 従来のタイヤ構成用コード貼り付け装置の概略動作を示す図である。 従来のタイヤ構成用コード貼り付け装置におけるサーボ制御装置の構成を示すブロック図である。 従来のサーボ制御装置において高速化を行った場合に、受け渡しや貼り付けミスが発生する理由を説明するための図である。

符号の説明

４・・・コード貼り付け装置、５・・・成型ドラム、23，24，44，45，64，65，81・・・サーボモータ、25〜27，46，47，66〜69・・・電磁弁ユニット、111・・・ＰＬＣ、112・・・モーションコントローラ、118・・・電子式カムスイッチコントローラ、119・・・サーボモータ、120・・・エンコーダ。

Claims (3)

1. シーケンスコントローラと、
   該シーケンスコントローラに起動され、複数のサーボモータを同期制御するモーションコントローラと、
   開閉することで線状部材の保持、解放を行うフィンガーを備え、前記複数のサーボモータのうちの所定の一つ以上のサーボモータの回転に応じて位置が変化する線状部材取り扱い手段と、
   前記複数のサーボモータのうちの所定の一つのサーボモータであって、同一方向に連続回転して前記同期制御の基準となる第１のサーボモータと、
   該第１のサーボモータの現在位置を検出するエンコーダと、
   該エンコーダで検出された現在位置を前記シーケンスコントローラのスキャンタイムよりも短時間で取り込み、該現在位置が目標位置に到達したときに、前記フィンガーを開閉させるための制御信号を送出する高速コントローラと、
   を有することを特徴とする線状部材の取り扱い装置。
2. 請求項１記載の線状部材の取り扱い装置において、
   前記フィンガーは、空気圧で作動するピストンシリンダ機構により開閉され、前記制御信号は該空気圧を制御する信号であることを特徴とする線状部材の取り扱い装置。
3. 請求項１記載の線状部材の取り扱い装置において、
   前記線状部材取り扱い手段が取り付けられたフレームと、
   前記複数のサーボモータのうちの所定の一つのサーボモータであって、その正逆回転により、前記フレームを、前記線状部材取り扱い手段が前記線状部材を受け取る位置と渡す位置との間で往復させる第２のサーボモータと、
   前記複数のサーボモータのうちの所定の一つのサーボモータであって、その正逆回転により、前記フレームをその長手方向の軸線の回りに回転させ、前記線状部材取り扱い手段のフィンガーの向きを、前記線状部材を受け取る位置と渡す位置との間で反転させる第３のサーボモータと、
   を有することを特徴とする線状部材の取り扱い装置。

Images