JP5311585B2 - 搭載型フィラメント供給手段を備えた回転布設アーム - Google Patents

Description

本発明は、特に、タイヤの製造に関し、より詳細には、補強材の製造に関する。

先行技術において、従来のようにタイヤを成型しているときに組み込まれるプライ（複数枚のプライ）の形態ではなく、連続した（１本の）スレッドをむちのように投げ出すことによりかかる連続スレッドから生タイヤ上にかかる補強材を直接製造する製造方法が知られている。

スレッドという用語は、その最も広い意味に理解されるべきであり、スレッドの構成材料としての繊維材料若しくは金属材料又は施される場合のある処理、例えば、スレッドがゴムに密に結合するようにする表面処理又はスレッドが投げ出されるときにスレッドが支持体に直にくっつくことができるようにするためにスレッドをゴム層で包囲するゴム引き処理とは無関係に、モノフィラメント、マルチフィラメント、コード若しくは折り畳みヤーン又はこれらと均等な組立体を含む。

例えばこのような装置は、欧州特許第２４８，３０１号明細書に記載されている。図１は、この種の装置を構成する主要なコンポーネントを示している。

スレッド１を供給源（図示せず）からかかる装置内に導入する。この装置は、スレッドの複数の長さ分を受入れ面上に投げ出し、この受入れ面は、生タイヤのクラウン又は別個の支持環状体或いは変形例として平らな表面によって、区別なく形成される。

この装置は、
‐スレッド１をスレッド源から送る供給手段１１を有し、
‐中空シャフト２０に取り付けられた回転案内２を有し、シャフトは、回転案内の回転軸線を定め、回転案内の半径方向外端部２１が、回転軸線ＲＲ′に対して実質的に半径方向に差し向けられるようになっており、回転案内２は、中空シャフトの中央端部２２を介して供給手段から来たスレッド１を受け入れ、スレッドは、回転軸線ＲＲ′と一致した経路を辿って入り、スレッドは、半径方向外端部２１から出て行き、送り手段は、スレッドが回転案内２に沿って前進する直線速度を制御し、
‐中空シャフト及び回転案内から成る回転組立体を所与の速度ωで回転させる手段を有し、
‐回転案内の各回転の間にスレッドの１つの長さ分を切り離すようにスレッドを切断すると共にスレッドに作用する手段３１を有する。

特に、本発明は、スレッド供給手段を対象としている。この供給手段は、回転案内が一回転するたびに、回転案内の入口に、外部源、例えばスプールから来たスレッドの所与の量を送り出すようになっている。

公知の先行技術による供給手段は、回転軸線がスレッド１の軸線に垂直な駆動プーリ１１で形成されている。プーリは、スレッドが中空シャフト２０に入っているときにスレッドが回転組立体の回転軸線ＲＲ′に正確に位置合わせされるように配置されている。駆動プーリは、モータ１２により、回転案内が軸線ＲＲ′回りに丸一回転するたびに、１本のスレッドの所与の長さ分に等しい直線供給速度をスレッドに与えるよう制御された速度で回転する。供給手段は、回転案内に対して固定された架台に取り付けられ、一般に、中空シャフトの入口２５のすぐ近くに位置決めされている。

この公知先行技術によれば、入口２５のところで回転軸線ＲＲ′と一致した経路を辿るスレッドは、中空シャフト２０から直角曲がり部を経て回転案内２内に入る。

スレッドは、スレッドを引き出す傾向のある遠心力とスレッドを押し出す作用効果のある供給手段のプーリ１１の作用の組み合わせ効果により出口２１に向かって駆動される。それ故、中空管及び回転案内の内部におけるスレッドの経路は、「座屈」なしに或る程度の圧縮を受けることができる金属製のスレッドが用いられる場合、比較的制御しやすい。

欧州特許第２４８，３０１号明細書

しかしながら、テキスタイル（織物又は繊維材料）スレッドは、使用するのが実質的に困難であることが判明している。というのは、スレッドは、中空シャフトと回転案内との間の曲がり部を通過するのが困難だからであり、その理由は、案内の内壁及び曲がり部の内壁に対する摩擦力が働くからである。この場合、スレッドは、それ自体折り重なり、案内を閉塞させると共に設備に詰まりを生じさせる。

本発明の目的は、この問題を解決することにある。

本発明の第１の解決策は、中空シャフトによって支持された電動式プーリを設け、プーリの周囲は、回転案内の軸線に接しており、装置が作動しているとき、スレッドがプーリに巻き付けられ、その後、スレッドが回転案内の入口に直接入るようにしたことにある。本明細書において「直接（的）」という用語は、電動式プーリと回転案内の入口との間でスレッドに接触する機械的要素は存在しないということを意味している。

電動式プーリには、スレッドが装置中を前進する速度を制御すると共に供給手段として働くよう回転案内の各回転ごとにスレッドの所与の長さ分の長さに対応した速度スレッドに与えることができる回転運動が与えられる。

したがって、この構成により、スレッドをスレッド貯蔵手段から引き出して入口に通し、中空シャフトの軸線に沿って装置内に引き込むことができ、ついには、スレッドは、回転案内に入るようになり、そしてスレッドを中空シャフトと回転案内との間に曲がり部を生じさせないようにして回転案内の入口に直接送り出すことができる。回転案内内部の摩擦力は、単独では、この案内内部のスレッドの移動を妨げないほど極力小さく、それにより、テキスタイルスレッドを上述の欠点が生じることなく用いることができる。

以下の説明は、本発明の特定の実施形態及び図１〜図９に関連している。

公知先行技術の布設装置の略図である。 本発明の第１の実施形態としての本発明の布設装置の略図である。 図２の装置を上から見た図である。 図３の装置のＡ‐Ａ線矢視断面側面図である。 図３の装置のＢ‐Ｂ線矢視断面側面図である。 図３の装置のＣ‐Ｃ線矢視断面側面図である。 スレッドの経路を示す装置の平面図である。 変形実施形態としての搭載型組立体の１つの位置を示す図である。 変形実施形態としての搭載型組立体の別の位置を示す図である。

図２及び図３に示されている装置は、スレッド１を貯蔵する手段１０を有し、スレッド１は、このスレッド貯蔵手段から布設装置に運ばれる。アイレット１０２が、スレッドを回転案内２を支持した回転組立体の回転軸線の方向ＲＲ′に位置合わせする。

この回転組立体は、回転軸線ＲＲ′の方向に延びる中空シャフト（２０，２０５）を有している。この中空シャフトは、回転組立体が軸線ＲＲ′回りに自由に回転することができるようフランジ２０７によってフレーム１００に固定された軸受箱２０８を介して固定フレーム１００上に保持されている。スレッド１は、軸線ＲＲ′と一致した経路を辿って入口２５を介して中空シャフトに入る。供給手段を構成する機械的要素を支持するためにフランジ２０６が中空シャフトの他端部のところに設けられている。

第１のモータ１３が、ベルト１３１を介して回転組立体を制御された速度ωで回転させる。

軸線ｘｘ′が軸線ＲＲ′に平行である電動式プーリ２００が、その周囲が回転案内２の軸線ｒｒ′に接するよう位置決めされており、この軸線ｒｒ′は、軸線ＲＲ′に対して半径方向に延びている。

したがって、スレッドの走行方向を考慮して電動式プーリ２００の上流側において、スレッドがその経路を変えるようにすることができると共にスレッド１を回転組立体の回転軸線ＲＲ′と一致した経路で、スレッドが駆動されるように巻き付けられる電動式プーリ２００まで供給することができる手段を装備することが必要である。

これを行うため、スレッドは、周囲が回転軸線ＲＲ′に接している第１のプーリ２０４に巻き付けられ、次に、スレッドを電動式プーリ２００の平面内に位置させる第２のプーリ２０３に巻き付けられ、スレッドは、この電動式プーリに巻き付けられた状態で走行し、その後開口部２２を通って回転案内２に入り、回転案内２の軸線ｒｒ′と一致した経路を辿って回転案内の出口２１まで走行する。

弾性手段、例えばばね２２０の作用を受けて、押さえローラ２０２（この回転軸線ｙｙ′は、電動式プーリの回転軸線ｘｘ′に平行である）が、半径方向圧力を電動式プーリ２００の周囲に及ぼして電動式プーリに巻き付けられたスレッドの滑りを阻止し、かくしてスレッド供給速度に対する正確な制御を可能にしている。

別の構成例が図８及び図９に示されており、これらの図では、上述したのと同一のコンポーネントは、同一の参照符号で示されている。この変形例では、電動式プーリ２１０は、その周囲が回転軸線ＲＲ′に接すると同時に回転案内の軸線ｒｒ′に接するように配置されている。その結果、回転プーリの軸線ｘｘ′は、回転軸線ＲＲ′に対して垂直である。

この変形例によれば、電動式プーリ２１０に直接到達するスレッドの経路を偏向させる必要はない。

上述の変形例のうちのいずれか一方によれば、電動式プーリを支持したシャフトに駆動トルクを及ぼしてスレッドを貯蔵手段から引き出すのに必要な機械的なエネルギーをシャフトに与えることが必要である。

一解決策では、電動式プーリのシャフトに機械的に結合された回転モータを中空シャフトに搭載しても良い。

しかしながら、この布設装置の設計及び製造と関連した制約のうちの１つは、始動時に、案内の最初の回転中に送り出されたスレッドの第１の長さ分をこれが投げ置かれたままの状態でいるようにするのに十分な動的効果を持って受入れ面上に投げ出すことができるよう回転コンポーネントが動き始めるのに要する時間をできるだけ短縮することが必要であるということにある。

これが意味することは、装置の始動中、スレッド及び種々の可動部品の受ける加速力が比較的高いということにある。その結果、モータの出力を減少させるよう回転組立体に搭載状態で支持された部品の質量及び慣性モーメントを減少させる試みがなされている。

したがって、上述した理由で、電動式プーリを回転させるモータ１２は、電動式プーリ２００（２１０）及び回転案内２を含む回転組立体に対して固定されている架台１０１上に位置決めされる。

駆動トルクは、軸線が回転軸線ＲＲ′と一致した駆動シャフト１２０によって、搭載型ではない駆動モータ１２と電動式プーリを支持した回転組立体に搭載されている電動式プーリ２００との間で伝達される。この駆動シャフトは、搭載型ではない駆動組立体又は回転組立体により、或いは両方の組立体によって区別なく同時に支持できる。しかしながら、後者の２つの場合、１組の軸受を駆動シャフトと回転組立体との間で回転組立体に設けて駆動シャフトを回転組立体の回転とは無関係にすることが妥当であろう。

したがって、上述した搭載質量及び慣性モーメントの理由で、駆動シャフト１２０が図２、図３、図８及び図９に示されているように搭載型ではない駆動組立体によって支持される解決策の方が好ましい。
駆動トルクを駆動シャフト１２０から電動式プーリに伝達するため、回転組立体に搭載された状態で伝動手段が設けられる。

電動式プーリの軸線ｘｘ′が本発明の好ましい実施形態を示している図２及び図３に示されているように回転組立体の回転軸線ＲＲ′に平行である場合、伝動手段は、回転組立体に取り付けられた伝動シャフト２０１で形成されるのが良い。回転軸線ｚｚ′が回転軸線ＲＲ′に平行であるこの伝動シャフト２０１は、電動式プーリの軸線ｘｘ′と一致するのが良く、この場合、伝動シャフト２０１は、電動式プーリ２００に直接固定される。

伝動シャフト２０１は、ベルト１２１により又は変形例として歯付きピニオンにより駆動シャフト１２０に機械的に連結されている。また、駆動シャフト１２０を伝動シャフト２０１を形成するピニオンの周りに延びる軸線ＲＲ′の内歯を備えたホイールで形成することを計画することも又、可能である。

図８及び図９に示されている本発明の変形実施形態によれば、電動式プーリ２１０の軸線ｘｘ′が回転組立体の回転軸線ＲＲ′に垂直である場合、回転組立体に固定された支承ブロック２１６に取り付けられた伝動手段、例えば偏向伝動ピニオン２１３，２１４を提供して伝動ベルト１２１及び軸線ｚｚ′が軸線ＲＲ′に平行であり且つ軸線ｘｘ′に垂直である搭載型伝動シャフト２１１を介して駆動トルクを駆動シャフト１２０から電動式プーリ２１０に伝達することが必要である。

スレッドの切断手段は、アーム３を有し、このアーム３の端部には、アンビル２４と協調して、回転案内の各回転中にスレッドの所与の長さ分を切り離すカッタの刃３１が配置されている。

図４、図５及び図６は、それぞれ、本発明の布設装置の主コンポーネントを示す図２及び図３に示されている装置のＡ‐Ａ、Ｂ‐Ｂ、Ｃ‐Ｃに沿って取った断面側面図である。

これら種々の図は又、スレッド１が装置を通過しているときのスレッド１の経路を示している。

図７は、中空管２０を通って真っ直ぐであり、次に、プーリ２０４，２０３，２００，２０２の周りにこれらに沿って次々に巻き付け状態で進み、回転案内２内で再び真っ直ぐになるスレッドの経路（太線で示されている）の平面図である。

注目されるように、これら２種類の構成例は、エピサイクリック歯車列の構成とほぼ同じであり、装置に対して追加の利点を提供する。

具体的に説明すると、モータ１３が回転組立体を回転させると、回転組立体は、中空シャフト２０，２０５及び案内２を軸線ＲＲ′回りに回転させる。この時点から、回転モータ１２が静止状態のままであり、駆動シャフト１２０の回転が阻止される場合、電動式プーリ２００（２１０）は、電動式プーリと止められているシャフト１２０との間の機械的連結によって駆動され、その軸線ｘｘ′回りに回転する。

したがって、電動式プーリは、このプーリの周長にプーリが回転組立体のこの３６０°の回転中に行った回転の数を乗算して得られた長さに等しいスレッドの長さ分を供給する。

装置を始動させているとき、そして回転案内により行われる最初の回転中、供給手段の加速の問題は、電動式プーリの加速が一方において回転組立体を駆動する駆動モータ１３と他方において電動式プーリを駆動する駆動モータ１２の組み合わせの結果として起こるので、最小限に抑えられる。というのは、これは、電動式プーリ２００の溝内におけるスレッドの滑りを減少させるという作用効果を有するからである。

また、駆動シャフト１２０の直径及び搭載型伝動手段を構成する要素の直径、例えばシャフト２０１（２１１）又は偏向伝動ピニオン（２１３，２１４）の直径を電動式プーリ２００（２１０）の直径の関数として適切に選択することが可能であり、その結果、回転軸線ＲＲ′回りの回転組立体の各回転中、電動式プーリは、受入れ面上に布設されるべきスレッドの長さに正確に一致したスレッドの所定の長さ分を供給するようそれ自体所定回数の回転を行うようになっている。この場合、モータ１３は、必要条件に対して余剰になる。さらに、布設されるべき長さの選択は、固定されているシャフト１２０と伝動手段を構成する要素の駆動比を選択することにより行われる。

本明細書の要旨をなす装置は、本発明の装置と一致しており、技術的選択は、この装置を最も良く最適化することを目的として行われている。提案した変形構成例により、ほぼ同じ最終結果を得ることができ、かかる変形構成例は、本発明の全体的な精神から何ら逸脱していないことは言うまでもない。

Claims (13)

1. 最終位置に直接布設されたスレッドの複数の長さ分を受入れ面上に投げ出すことにより、前記スレッドから補強材を製造する装置であって、前記装置は、
   ‐前記スレッド（１）をスレッド源（１０）から供給する供給手段（２００）を有し、
   ‐軸線（ｒｒ′）の回転案内（２）を含む回転組立体を有し、前記回転案内（２）は、前記回転案内（２）の回転軸線（ＲＲ′）を定める中空シャフト（２０，２０５）に固定されていて、前記回転案内（２）の外側半径方向端部（２１）が前記中空シャフトの回転軸線（ＲＲ′）に対して実質的に半径方向に差し向けられるようになっており、前記回転案内は、前記供給手段から前記外側半径方向端部（２１）と反対側の端部であるその中央端部（２２）を経て来た前記スレッド（１）を受け入れ、前記スレッドは、前記外側半径方向端部（２１）を通って出て行き、前記供給手段は、前記スレッドが前記回転案内（２）の内部を前進する直線速度を制御し、
   ‐前記中空シャフトを回転させる手段（１３，１３１）を有し、
   ‐前記スレッドを切断する手段（３１）を有し、前記手段（３１）は、前記回転案内（２）の各回転中、１つの長さ分を切り離すよう前記スレッドに作用する、装置において、
   前記供給手段は、前記中空シャフトによって支持された電動式プーリ（２００）を含み、前記プーリの周囲は、前記回転案内（２）の前記軸線（ｒｒ′）に接しており、前記装置が作動しているとき、前記スレッドが前記プーリに巻き付けられ、その後、前記スレッドが前記回転案内（２）の前記入口（２２）に直接入るようになっている、装置。
2. 前記回転組立体に対して固定された架台（１０１）上に位置決めされた回転モータ（１２）によって駆動トルクが前記回転プーリ（２００，２１０）に伝達される、請求項１記載の装置。
3. 前記駆動トルクは、軸線が前記回転組立体の前記回転軸線（ＲＲ′）と一致した駆動シャフト（１２０）を介して、前記回転組立体上に位置決めされると共に前記電動式プーリ（２００，２１０）に機械的に連結している軸線（ｚｚ′）の回転伝動手段（２０１，２１１）に伝達される、請求項２記載の装置。
4. 前記伝動手段（２０１，２１１）の前記軸線（ｚｚ′）は、前記回転組立体の前記回転軸線（ＲＲ′）に平行である、請求項３記載の装置。
5. 前記駆動トルクは、ベルト（１２１）によって前記駆動シャフト（１２０）と前記伝動手段（２０１，２１１）との間で伝達される、請求項４記載の装置。
6. 前記駆動トルクは、歯付きピニオンにより前記駆動シャフト（１２０）と前記伝動手段（２０１，２１１）との間で伝達される、請求項４記載の装置。
7. 前記電動式プーリ（２００）の前記回転軸線（ｘｘ′）は、前記回転組立体の前記回転軸線（ＲＲ′）に平行である、請求項４〜６のうちいずれか一に記載の装置。
8. 前記伝動手段の前記軸線（ｚｚ′）は、前記電動式プーリ（２００）の前記軸線（ｘｘ′）と一致している、請求項７記載の装置。
9. 前記中空シャフト（２０，２０５）に取り付けられている偏向伝動プーリ（２０３，２０４）は、前記偏向伝動プーリが前記回転組立体の前記回転軸線（ＲＲ′）と一致した方向から前記スレッド（１）を前記電動式プーリ（２００）まで導くよう配置され、前記スレッド（１）は、前記電動式プーリ（２００）に巻き付けられ、その後、前記スレッド（１）は、前記回転案内（２）に入るようになっている、請求項７又は８記載の装置。
10. 前記電動式プーリの前記回転軸線（ｘｘ′）は、前記回転組立体の前記回転軸線（ＲＲ′）に垂直であり、前記電動式プーリ（２００）の周囲は、前記回転組立体の前記回転軸線（ＲＲ′）及び前記軸線（ｒｒ′）に対しても接している、請求項４又は６記載の装置。
11. 前記伝動手段は、偏向伝動ピニオン（２１１，２１３，２１４，２１５）により形成されている、請求項１０記載の装置。
12. 前記駆動シャフト（１２０）の直径及び前記伝動手段を形成する前記要素（２０１，２１１，２１３，２１４）の直径は、前記回転軸線（ＲＲ′）回りの前記回転組立体の各回転の間、前記電動式プーリ（２００，２１０）により行われる回転の回数によりスレッドの所定の長さ分が供給されるよう前記電動式プーリ（２００，２１０）の直径に合わせて設定されている、請求項４〜１１のうちいずれか一に記載の装置。
13. 前記電動式プーリ（２００，２１０）の前記回転軸線（ｘｘ′）に平行な回転軸線（ｙｙ′）回りに自由に回転することができる押さえローラ（２０２，２１２）が、弾性要素（２２０）の作用を受けて、半径方向圧力を前記電動式プーリの前記周囲に及ぼす、請求項１〜１２のうちいずれか一に記載の装置。

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