JP5445734B2

JP5445734B2 - 帯状部材の切断装置

Info

Publication number: JP5445734B2
Application number: JP2008258578A
Authority: JP
Inventors: 伸佐久間
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2008-10-03
Filing date: 2008-10-03
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2028-10-03
Also published as: JP2010089172A

Description

本発明は、例えば自動車用空気入りタイヤに用いるベルトの成形工程において、スチールコードによって補強された未加硫ゴムからなる帯状部材を所定の長さに切断するための帯状部材の切断装置に関するものである。

一般に、自動車用空気入りタイヤは、カーカス層の外周面側にベルト層を有し、ベルト層はスチールコードによって補強された少なくとも一枚のベルトからなる。このベルトは、シート状ゴムの内部に複数のスチールコードを幅方向に配列してなる帯状部材を長手方向に対して所定の傾斜角度をなすように上下一対の切断刃によって所定長さに切断し、切断した帯状部材をコンベアによって長手方向に搬送するとともに、切断方向に沿って並べて端部同士を貼り合わせることにより成形される。

また、前記ベルトの成形工程に用いる切断装置としては、上下一対の切断刃のうち下側の切断刃を切断用の台に固定し、上側の切断刃を駆動機構によって上下方向に移動させることにより、各切断刃によって帯状部材を切断するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００８−９４０５６号公報

ところで、前記切断装置においては、摩耗した切断刃を定期的に取外して研磨するメンテナンスが必要となるが、切断刃は内部に多数のスチールコードを有する帯状部材を繰り返し切断するため、摩耗しやすく、メンテナンスの頻度が多くなるという問題がある。そこで、各切断刃に硬度の高い材料を用いれば、耐摩耗性が向上し、メンテナンスを軽減することができる。しかしながら、硬度の高い材料は高価であるとともに、切断刃の加工や研磨に要するコストが高くつくというという問題点があった。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、切断刃のメンテナンス性を向上させることができるとともに、切断刃の加工や研磨に要するコストの低減を図ることのできる帯状部材の切断装置を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するために、シート状ゴムの内部に複数の補強コードを幅方向に配列してなる帯状部材を一対の切断刃によって所定長さに切断し、切断した帯状部材を切断方向に沿って並べてシート状部材を成形するために用いる帯状部材の切断装置において、前記各切断刃のうち一方の切断刃を他方の切断刃よりも硬度の高い材料によって形成し、各切断刃のうち硬度の高い方の切断刃を固定側の刃として配置するとともに、硬度の低い方の切断刃を可動側の刃として配置し、硬度の高い方の切断刃をビッカース硬度が７８０以上２２００以下の材料によって形成するとともに、硬度の低い方の切断刃をビッカース硬度が６００以上７３０以下の材料によって形成し、各切断刃には、切断する帯状部材と平行になる面に凹部を設けている。

これにより、各切断刃のうち一方の切断刃の硬度が他方の切断刃よりも高いことから、他方の切断刃の方が先に摩耗するため、メンテナンスに際しては他方の切断刃のみを研磨または交換すればよい。この場合、両方の切断刃を硬度の低い材料で形成した場合に比べ、硬度の低い方の切断刃の切断使用回数が増加する。また、他方の切断刃の硬度が一方の切断刃よりも低いため、他方の切断刃のみを交換または研磨することにより、一方の切断刃の寿命も長くなる。更に、各切断刃のうち硬度の高い方の切断刃が固定側の刃として配置され、硬度の低い方の切断刃が可動側の刃として配置されることから、硬度の高い方の切断刃を可動側にした場合に比べ、硬度の低い方の切断刃の摩耗が少なくなる。また、硬度の高い方の切断刃がビッカース硬度が７８０以上２２００以下の材料によって形成され、硬度の低い方の切断刃がビッカース硬度が６００以上７３０以下の材料によって形成されることから、硬度の差による耐摩耗性向上の効果が十分に得られる。更に、各切断刃に設けられた凹部により、各切断刃と帯状部材との接触面積が小さくなり、各切断刃への帯状部材の貼り付きが防止される。

本発明によれば、メンテナンスの際には硬度の低い方の切断刃の研磨または交換を行うだけでよいので、メンテナンス時の作業性の向上及びコストの低減を図ることができる。この場合、両方の切断刃を同じ硬度の材料で形成した場合に比べ、硬度の低い方の切断刃の切断使用回数を増加させることができるので、メンテナンスの頻度も少なくすることができる。また、硬度の高い方の切断刃の寿命を長くすることができるので、硬度の高い方の切断刃のメンテナンスも大幅に軽減することができる。更に、両方の切断刃を硬度の高い材料で形成した場合に比べ、切断刃同士の刃欠けの発生を抑制することができる。また、硬度の低い方の切断刃の摩耗を少なくすることができるので、耐摩耗性をより向上させることができる。更に、硬度の差による耐摩耗性向上の効果を十分に得ることができるとともに、一方の切断刃の硬度が高くなりすぎることによるコストの増加を少なくすることができる。また、各切断刃への帯状部材の貼り付きを防止することができるので、帯状部材を常に円滑に送り出すことができる。

図１乃至図８は本発明の一実施形態を示すもので、図１は切断装置の平面図、図２はその側面図、図３はその動作を示す側面図、図４は切断刃の斜視図、図５はその側面図、図６は帯状部材の部分断面図、図７及び図８は試験結果を示す図である。

この切断装置は、図示しない材料供給装置から供給される帯状部材１の上方及び下方にそれぞれ配置された上下一対の切断刃１０，２０と、各切断刃１０，２０がそれぞれ着脱自在に取付される上下一対のホルダー３０と、上側のホルダー３０を上下方向に移動可能に保持する上側フレーム４０と、下側のホルダー３０が固定される下側フレーム５０と、各切断刃１０，２０によって切断された帯状部材２を搬送するコンベア６０とを備えている。

帯状部材１はシート状ゴムの内部に補強コードとしての複数のスチールコード１ａを幅方向に配列してなり、タイヤの構成部材であるベルトを成形するための材料である。

各切断刃１０，２０は略角柱状の部材からなり、長手方向に直交する断面が縦長の略四角形状をなすように形成されている。各切断刃１０，２０には４つの刃部１１，２１が設けられ、各刃部１１，２１は、前面１２，２２、背面１３，２３、上面１４，２４及び下面１５，２５の角部によってそれぞれ形成されている。また、各切断刃１０，２０の上面１４，２４及び下面１５，２５、即ち切断する帯状部材１と平行になる面には、長手方向に延びる凹部１６，２６がそれぞれ設けられている。各切断刃１０，２０のうち一方の切断刃１０は下側フレーム５０（固定側）に取付けられ、他方の切断刃２０は上側フレーム４０（可動側）に取付けられる。また、一方の切断刃１０は他方の切断刃２０よりも硬度の高い材料からなる。即ち、一方の切断刃１０は、少なくともタングステンカーバイトとコバルト粉体とを焼結した金属を含む超硬合金によって形成され、他方の切断刃２０はＳＫＤ１１等からなる鋼材によって形成されている。この場合、一方の切断刃１０のビッカース硬度は７８０以上２２００以下、他方の切断刃２０のビッカース硬度は６００以上７３０以下が好ましい。また、各切断刃１０，２０は、図示しないコンベアによって材料供給源から供給される帯状部材１の長手方向に対し、刃部１１，１２が所定の傾斜角度θをなすように配置されている。

各ホルダー３０は、ホルダー本体３１と、当接ブロック３２と、当接ブロック３２を移動させるシャフト３３とを備え、下側のホルダー３０は上側のホルダー３０に対して反転した向きで配置されている。即ち、下側のホルダー３０に一方の切断刃１０を取付ける場合は、シャフト３３を回転して当接ブロック３２を移動させ、ホルダー本体３１と当接ブロック３２との間に切断刃１０を配置した後、シャフト３３を反対方向に回転して当接ブロック３２を移動させることにより、当接ブロック３２が切断刃１０側に押付けられ、切断刃１０の前面１２及び背面１３にホルダー本体３１及び当接ブロック３２が当接し、当接ブロック３２の押圧力によって切断刃１０がホルダー３０に保持される。尚、上側のホルダー３０に他方の切断刃２０を取付ける場合も同様である。

上側フレーム４０は、帯状部材１の上方まで延びるフレーム本体４１と、フレーム本体４１に取付けられたレール４２と、レール４２に上下方向に移動可能に支持されたスライダ４３とを備えている。スライダ４３の下端面には上側のホルダー３０が固定され、スライダ４３は図示しないモータ及びカム機構によって上下動するようになっている。

下側フレーム５０は、帯状部材１の下方に配置されたフレーム本体５１と、フレーム本体５１に水平方向に移動自在に設けられた可動部材５２とを備え、下側のホルダー３０は可動部材５２に固定されている。可動部材５２には複数の固定用ボルト５２ａが設けられ、各固定用ボルト５２ａを緩めると、可動部材５２がフレーム本体５１に対して移動可能となり、各固定用ボルト５２ａを締付けると、可動部材５２がフレーム本体５１に対して固定されるようになっている。また、可動部材５２の後方には複数の調整用ボルト５２ｂが設けられ、各調整用ボルト５２ｂはフレーム本体５１に設けられた突出部５１ａに螺合している。即ち、各固定ボルト５２ａを緩めるとともに、各調整用ボルト５２ｂを回転させることにより、可動部材５２に固定された下側のホルダー３０の位置を微調整することができる。即ち、各調整用ボルト５２ｂによって可動部材５２を移動することにより、上側のホルダー３０に保持された切断刃１０の所定の刃部１１の位置に対し、下側のホルダー３０に保持された切断刃２０の所定の刃部２１の位置が適正になるように調整される。

コンベア６０は周知のベルトコンベアからなり、切断された帯状部材２を長手方向に搬送するようになっている。この場合、コンベア６０は下側の切断刃１０の近傍に配置され、コンベア６０の上面は下側の切断刃１０の上面よりも僅かに低い位置に配置されている。

以上のように構成された切断装置においては、図示しないコンベアによって帯状部材１が所定長さ分だけ搬送されると、上側フレーム４０のスライダ４３によって上側の切断刃２０が下方に移動することにより、各切断刃１０，２０の間の帯状部材１が長手方向に対して斜めに切断される。その際、各切断刃１０，２０に設けられた凹部１６，２６により、各切断刃１０，２０と帯状部材１，２との接触面積が小さくなり、各切断刃１０，２０への帯状部材１，２の貼り付きが防止される。また、切断された帯状部材２はコンベア６０上に移動され、コンベア６０によって切断方向に所定距離だけ搬送される。この状態で次に切断された帯状部材２がコンベア６０に移動されると、その帯状部材２の幅方向端部と前の帯状部材２の幅方向端部とが重ね合わせられ、これらの帯状部材２の重ね合わせ部が図示しないローラ等によって貼り合わせられる。このように複数枚の切断された帯状部材２が貼り合せられることにより、シート状部材としてのベルト３が成形される。

また、前記切断装置では、内部に多数のスチールコード１ａを有する帯状部材１を切断刃１０，２０によって繰り返し切断するが、一方の切断刃１０は他方の切断刃２０よりも硬度が高いため、他方の切断刃２０の方が先に摩耗する。これにより、メンテナンスに際しては他方の切断刃２０のみを交換または研磨すればよい。その際、切断刃２０は角部に４つの刃部２１を有しているため、一部の刃部２１が摩耗した場合は、切断刃２０の取付方向を変えて他の刃部２１を使用し、全ての刃部２１が摩耗した後に研磨する。

ここで、本発明の実施例１〜２と比較例１について、切断刃の耐摩耗性の試験を行ったところ、図７に示す結果が得られた。比較例１には、上側及び下側の切断刃の両方に鋼材からなる切断刃を用い、実施例１には上側の切断刃に鋼材、下側の切断刃に超硬合金からなる切断刃を用い、実施例２には上側の切断刃に超硬合金、下側の切断刃に鋼材からなる切断刃を用いた。この場合、鋼材のビッカース硬度は７２０、超硬合金のビッカース硬度は１２１０である。

この試験によれば、前記切断装置で帯状部材の切断を行い、切断不良が発生するまでの切断回数を計数するとともに、比較例１を１００として切断回数を指数化し、指数の値が大きいほど優位性があるとして実施例１〜２を評価した。試験の結果、実施例１及び２は比較例１に比べて切断不良が発生するまでの切断回数が多く、耐摩耗性に優れており、特に実施例１は実施例２よりも優れているという結果が得られた。

また、本発明の実施例３と比較例２について、切断刃の耐摩耗性の試験を行ったところ、図８に示す結果が得られた。比較例２には、上側及び下側の切断刃の両方に超硬合金からなる切断刃を用い、実施例３には上側の切断刃に鋼材、下側の切断刃に超硬合金からなる切断刃を用いた。この場合、鋼材のビッカース硬度は７２０、超硬合金のビッカース硬度は１２１０である。

この試験によれば、前記切断装置で帯状部材の切断を行い、切断不良が発生するまでの切断回数を計数するとともに、比較例２を１００として切断回数を指数化し、指数の値が大きいほど優位性があるとして実施例３を評価した。実施例３については、切断不良時に低硬度の刃を３回交換し、４つ目の刃の切断不良までの回数とした。試験の結果、実施例３は比較例２に比べて切断不良が発生するまでの切断回数が多く、高硬度の刃に異常はなく、耐摩耗性及びメンテナンス性に優れているという結果が得られた。一方、比較例２は両方の高硬度の刃の交換が必要となった。

このように、本実施形態によれば、各切断刃１０，２０のうち一方の切断刃１０を他方の切断刃２０よりも硬度の高い材料によって形成したので、メンテナンスの際には硬度の低い方の切断刃２０の研磨または交換を行うだけでよく、メンテナンス時の作業性の向上及びコストの低減を図ることができる。この場合、両方の切断刃を硬度の低い材料で形成した場合に比べ、硬度の低い方の切断刃２０の切断使用回数を増加させることができるので、メンテナンスの頻度も少なくすることができる。また、他方の切断刃２０の硬度が一方の切断刃１０よりも低いことにより、一方の切断刃１０の寿命を長くすることができるので、一方の切断刃１０のメンテナンスも大幅に軽減することができる。更に、両方の切断刃を硬度の高い材料で形成した場合に比べ、切断刃同士の刃欠けの発生を抑制することができる。

更に、各切断刃１０，２０のうち硬度の高い方の切断刃１０を固定側の刃として配置し、硬度の低い方の切断刃２０を可動側の刃として配置することにより、硬度の高い方の切断刃１０を可動側にした場合に比べ、硬度の低い方の切断刃２０の摩耗を少なくすることができるので、耐摩耗性をより向上させることができる。

また、硬度の高い方の切断刃１０をビッカース硬度が７８０以上２２００以下の材料によって形成し、硬度の低い方の切断刃２０をビッカース硬度が６００以上７３０以下の材料によって形成したので、硬度の差による耐摩耗性向上の効果を十分に得ることができるとともに、一方の切断刃１０の硬度が高くなりすぎることによるコストの増加を少なくすることができる。

更に、硬度の高い方の切断刃１０をタングステンカーバイトとコバルト粉体とを焼結してなる超硬合金によって形成したので、その他の鋼材（例えばビッカース硬度８００のＳＫＨ５１）を用いた場合に比べ、一方の切断刃１０の切断使用回数を増加させることができる。

また、各切断刃１０，２０の上面１４，２４及び下面１５，２５（切断する帯状部材１と平行になる面）に長手方向に延びる凹部１６，２６をそれぞれ設けたので、各切断刃１０，２０への帯状部材１，２の貼り付きを防止することができ、帯状部材１，２を常に円滑に送り出すことができる。

本発明の一実施形態を示す切断装置の平面図切断装置の側面図切断装置の動作を示す側面図切断刃の斜視図切断刃の側面図帯状部材の部分断面図試験結果を示す図試験結果を示す図

符号の説明

１…帯状部材、２…切断した帯状部材、３…ベルト、１０…切断刃、１６…凹部、２０…切断刃、２６…凹部。

Claims

シート状ゴムの内部に複数の補強コードを幅方向に配列してなる帯状部材を一対の切断刃によって所定長さに切断し、切断した帯状部材を切断方向に沿って並べてシート状部材を成形するために用いる帯状部材の切断装置において、
前記各切断刃のうち一方の切断刃を他方の切断刃よりも硬度の高い材料によって形成し、
各切断刃のうち硬度の高い方の切断刃を固定側の刃として配置するとともに、硬度の低い方の切断刃を可動側の刃として配置し、
硬度の高い方の切断刃をビッカース硬度が７８０以上２２００以下の材料によって形成するとともに、硬度の低い方の切断刃をビッカース硬度が６００以上７３０以下の材料によって形成し、
各切断刃には、切断する帯状部材と平行になる面に凹部を設けた
ことを特徴とする帯状部材の切断装置。
前記硬度の高い方の切断刃を少なくともタングステンカーバイトとコバルト粉体とを焼結した金属を含む超硬合金によって形成した
ことを特徴とする請求項１記載の帯状部材の切断装置。