JP5569967B2 - 未加硫タイヤの成型装置及び同成型方法 - Google Patents

Description

本発明は、未加硫タイヤの成型装置及び同成型方法に関する。

従来から、カーカスバンドとその上に積層するベルト及びトレッドよりなるベルトトレッドを、それぞれ別工程で成型しておき、これを合体させて未加硫（グリーン）タイヤを製造する方法が知られている。
この成型方法では、周方向に複数に分割された複数のセグメントから構成された拡縮可能なベルト成型ドラムが用いられている。このベルト成型ドラムは、ベルトトレッド成型時には、前記複数のセグメントを拡径した状態に維持して、タイヤ構成部材をドラム周面に貼り付けて積層してベルトトレッドを成型する。

この従来のベルトトレッドの成型装置では、搬送されてきたベルトトレッド（ＢＴ）材料を成型ドラムに巻き付けるに先だって、成型ドラムを拡径しその拡径状態を維持して、成型ドラムを回転させながらベルトトレッド材料を成型ドラムに巻き付ける。
ベルトトレッド材料の成型ドラムへの巻き付けが終了したときは、成型ドラムを縮小させ、剛性によりその径を維持したベルトトレッドを成型ドラムから外し、グリーンケースが配置されたシェーピングドラム上に搬送する。
その状態で、シェーピングドラムによりグリーンケースを膨張させて、ベルトトレッド内面に張り付けてグリーンタイヤを製造する。

図７は、特許文献に記載されたものではないが、従来の成型ドラムの一例を示す。図７Ａは成型ドラムを縮径した状態を、図７Ｂは成型ドラムを拡径した状態を、図７Ｃは、成型ドラムを拡径後に縮径した状態を、図左側に正断面図で、同右側に側断面図で示す。
この成型ドラムにおいては、セグメント１３５を拡縮する機構として、図示のように、中心軸１２０と一体にその回りにシリンダ室１２２を設け、そのシリンダ室１２２内に供給するエアにより、中心軸１２０の軸方向に移動（摺動）するカム面（傾斜ガイド又はテーパーコーン）１２１により、各セグメント１３５の内周に一体に設けたカム従動子１２４を半径方向外方に押し出す。つまり、カム従動子１２４は各セグメント１３５上に配置されたゴムバンド１４０の拘束力に抗してそれを伸張させながら、外方に向かって放射状に拡径する。この拡径状態においてエア圧を保持することでドラム径を一定に保ち、その状態で成型ドラムを回転させ、その表面にベルトトレッドを巻き付け、巻き付けが終了するとエアを排出することで、ドラムは縮径する構造が採用されている（従来技術１）。

他方、タイヤ成型ドラムにおいて、成型ドラムの中心軸を構成する筒状の外側軸内に、前記外側軸に対して相対回転可能なねじ軸を配置し、そのねじ軸に螺合する移動部材と各セグメントとを、リンク部材を介して連結し、そのねじ軸の回転によって前記移動部材を軸方向に移動させることで、各セグメントを拡縮動作させる拡縮機構も知られている（特許文献１、２、３）。

しかしながら、前記従来技術１に係る成型ドラムでは、前記拡縮機構は拡径と縮径の１パターンしかないので、拡縮機構の拡径量を規定する部材（治工具）を成型するベルトトレッドのサイズに応じて変更する必要がある。つまり、ベルトトレッドのサイズが変わる毎に、その治工具を変更しなければならず、作業効率がよくないと云う問題がある。
また、前記特許文献１〜３に記載された成型ドラムでは、ねじ伝動機構を用いてドラムの拡縮を行うため、従来技術１のように、ベルトトレッドサイズに応じて、機構の一部を変更する等の手間を要しない。
しかし、この成型ドラムは、グリーンケースを作成するシェーピングドラムと、グリーンケースに装着するベルトトレッドを成型する成型ドラムとがそれぞれ別の場所に配置されているために、スペース的にもコスト的にもなお改善の余地がある。

特開２００９−１３７０４１号公報 ＷＯ２００７−１１６５０２号公報 特開昭５４−６３１８４号公報

本発明は、前記従来の成型装置の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、任意のサイズのベルトトレッドの成型に対応でき、コンパクトでしかもコストを低減した未加硫タイヤの成型装置及び未加硫タイヤの成型方法を実現することである。

（１）本発明の未加硫タイヤの成型装置は、半径方向に移動自在な複数のセグメントを備えた成型ドラムと、前記成型ドラムで成型した第１のタイヤ構成部材を、これとは異なる第２のタイヤ構成部材に貼り付けるためのシェーピングドラムと、を備えた未加硫タイヤの成型装置であって、それぞれ同心状に配置された前記成型ドラムの外軸、前記外軸中に配置された中空軸、前記中空軸中に配置された前記シェーピングドラムの中軸と、前記各軸を回転駆動させるための駆動手段と、前記中空軸の外周に設けたねじ溝に螺合したスライドナットに外軸の軸方向に延在する溝を通して連結され、前記駆動手段による前記中空軸と外軸との相対回転により前記外軸に沿って摺動するスライダと、前記セグメントを半径方向に移動させるためのセグメント駆動機構と、を有し、前記セグメント駆動機構は、前記スライダと、前記スライダに連結された拡縮機構を有し、前記拡縮機構は、前記駆動手段による前記中空軸と外軸との相対回転により前記外軸に沿って摺動する前記スライダを介して前記セグメントを半径方向に移動し、両者の回転速度差をゼロにすることで成型ドラムの径を維持するよう、前記成型ドラムを成型するトレッド部材のサイズに合わせて拡縮することを特徴とする。
（２）本発明の未加硫タイヤの成型装置は、前記（１）に記載された未加硫タイヤの成型装置において、前記成型した第１のタイヤ構成部材をシェーピングドラムへ搬送する搬送装置を備えたことを特徴とする。
（３）本発明の未加硫タイヤの成型装置は、前記（１）または（２）に記載された未加硫タイヤの成型装置において、前記各軸を回転駆動する駆動手段は、前記外軸を駆動する第１の駆動手段と前記中空軸を駆動する第２の駆動手段、又は、前記外軸及び前記中空軸を駆動する共通の駆動手段であり、前記シェーピングドラムは、前記第１、第２の駆動手段又は前記共通の駆動手段のいずれかにクラッチ手段を介して連結されていることを特徴とする。
（４）本発明の未加硫タイヤの成型装置は、前記（１）ないし（３）のいずれかに記載された未加硫タイヤの成型装置において、前記第１のタイヤ構成部材はトレッド部材であり、前記第２のタイヤ構成部材はグリーンケースであることを特徴とする。
（５）本発明の未加硫タイヤの成型方法は、第１のタイヤ構成部材を成型ドラムに搬送する工程と、前記成型ドラムを回転させ前記第１のタイヤ構成部材を前記成型ドラムに貼り付け成型する成型工程と、成型された第１のタイヤ構成部材をシェーピングドラムに搬送する工程と、前記シェーピングドラム上で前記成型された第１のタイヤ構成部材をこれとは異なる第２のタイヤ構成部材に貼り付ける工程とを有する未加硫タイヤの成型方法であって、それぞれ同心状に配置された前記成型ドラムの外軸、前記外軸中に配置された中空軸、前記中空軸中に配置された前記シェーピングドラムの中軸の内、前記外軸と中空軸を相対回転させて、前記中空軸の外周に設けたねじ溝に螺合したスライドナットに外軸の軸方向に延在する溝を通して連結されたスライダを摺動させる工程と、前記スライダの摺動によってセグメント駆動機構の拡縮機構を拡縮させて前記セグメントを半径方向に移動して、前記成型ドラムを成型するトレッド部材のサイズに合わせて拡縮する工程と、を有することを特徴とする。
（６）本発明の未加硫タイヤの成型方法は、前記（５）に記載された未加硫タイヤの成型方法において、前記成型した第１のタイヤ構成部材をシェーピングドラムへ搬送する搬送工程を有することを特徴とする。
（７）本発明の未加硫タイヤの成型方法は、前記（５）または（６）に記載された未加硫タイヤの成型方法において、前記第１のタイヤ構成部材はトレッド部材であり、前記第２のタイヤ構成部材はグリーンケースであることを特徴とする。

本発明によれば、任意のサイズのベルトトレッドの成型に対応でき、コンパクトでしかもコストを低減した未加硫タイヤの成型装置又は成型方法を得ることができる。

未加硫タイヤの成型装置を概略的に示す平面図である。 未加硫タイヤの成型装置の斜視図である。 成型ドラムの駆動軸とシェーピングドラムを概略的に示す斜視図であって、図３Ａは摺動突部の拡径動作前の状態を、図３Ｂは摺動突部の拡径時の動作方向を、図３Ｃは同縮径時の動作方向を示す。 外軸と中空軸との関係を説明するための図であり、図４Ａは外軸と中空軸の断面図、図４Ｂはその斜視図、図４Ｃは外軸と中空軸及び外軸に外嵌されたスライダの断面図、図４Ｄはその斜視図である。 駆動装置の構成を具体的に示す概略図であり、外軸と中空軸の駆動手段を概略的に示している。 成型ドラムの拡縮構造を概略的に示す断面図であり、上半分は成型ドラムの拡径状態を、また、下半分は成型ドラムの縮径状態を示す。 従来の成型ドラムの一例を示す。図７Ａは成型ドラムを縮径した状態を、図７Ｂは成型ドラムを拡径した状態を、図７Ｃは、成型ドラムを拡径後に縮径した状態を、図左側に正断面図で、同右側に側断面図で示す。

本発明の実施形態に係る未加硫タイヤの成型装置について添付図面を参照して説明する。
図１は、実施形態に係る未加硫タイヤの成型装置を概略的に示す平面図であり、図２は、同斜視図である。
未加硫タイヤの成型装置１０は、図１及び２に示すように、ベルトトレッドを成型する成型ドラム１２と、シェーピングドラム１４と、Ｏリング１６と、成型ドラム１２及びシェーピングドラム１４を回転駆動するための駆動装置１８とから成っている。ここで、シェーピングドラム１４は、成型ドラム１２で成型した第１のタイヤ構成部材、例えばベルトトレッドを、第２のタイヤ構成部材、例えば、インナーライナ、ゴムチェーファ、カーカスプライを巻回積層して成型したグリーンケースに対して貼り付けるため、グリーンケースを拡大膨張させるドラムであり、Ｏリング１６は、任意の駆動機構で未加硫タイヤの成型装置１０の駆動軸２０の軸線方向に移動自在であって、成型ドラム１２で成型したベルトトレッドをシューピングドラム１４に搬送したり、或いはシェーピングドラム１４で成型したグリーンタイヤを所定位置に搬送する搬送手段である。

図３は、駆動軸２０とシェーピングドラム１４を概略的に示す斜視図であって、図３Ａは摺動突部２５の拡径動作前の状態を、図３Ｂは摺動突部２５の拡径時の動作方向を、図３Ｃは同縮径時の動作方向を示している。
未加硫タイヤの成型装置１０の駆動軸２０は、図３Ａに示すように管状で成型ドラム１２の回転軸となる外軸２２と、外軸２２中に配置された中空軸２４と、中空軸２４中に配置されたシェーピングドラム１４の回転軸となる中軸２６とから成っている。中空軸２４の外周面には軸方向に互いに逆向きの一対のねじ溝（図示せず）が設けられており、それぞれのねじ溝にはスライドナット２１（図４）が螺合している。スライドナット２１の外周面には、例えば、その中心に対して対称位置に矩形の摺動突部２５が２個設けられており、摺動突部２５は、この摺動突部２５の移動範囲に対応して外軸２２の軸方向に延在するよう設けられたスリット２３（長溝）を通して外方に突出している。
図３Ｂは、摺動突部２５を互いに接近させるように移動させて成型ドラム１２を拡径することを、図３Ｃは、逆に摺動突部２５が互いに離れる方向に移動させて、成型ドラム１２を縮径することを示している。

図４は、外軸２２と中空軸２４との関係を説明するための図であり、図４Ａは外軸２２と中空軸２４の断面図、図４Ｂはその斜視図、図４Ｃは外軸２２と中空軸２４及び外軸２２に外嵌されたスライダ２８の断面図、図４Ｄはその斜視図である。
図４Ａに示すように、中空軸２４の外周面に設けられたねじ溝には、スライドナット２１が螺合している。スライドナット２１には、図示のようにその中心に対して対称位置にそれぞれ摺動突部２５が一体に設けられており、摺動突部２５は、既に述べたように、それに対応して外軸２２に設けられた一対のスリット２３を通して外部に突出している。

図４Ｃ、４Ｄは、図４Ａ、４Ｂに示す外軸２２のスリット２３上に環状のスライダ２８を外嵌させた状態を示している。図４Ｃから明らかなように、摺動突部２５は前記スリット２３から外方に突出して、さらに摺動突部２５に対応してスライダ２８に設けられた開口２８ａを貫通し、図示の例ではさらに外部に突出している。
これにより、外軸２２と中空軸２４に相対回転が生ずると、後述するように、前記スライドナット２１が外軸２２に沿って移動し、スライダ２８も一緒に移動する。

図５は、駆動装置１８の構成を具体的に示す概略図であり、ここでは、外軸２２と中空軸２４の駆動手段を概略的に示している。
外軸２２、中空軸２４の端部には例えばスプロケット２２ａ、２４ａが一体に取り付けられており、それぞれのスプロケット２２ａ、２４ａと、それを駆動するモータＭ１、Ｍ２のスプロケットＭ１ａ、Ｍ１ｂとの間には、それぞれチェーン４０、４２が掛け渡されている。
図５Ａは、例えば、モータＭ１のみを駆動して中空軸２４のみを回転させる状態を示し、図５Ｂはその結果を模式的に示す。即ち、図４Ｃ、４Ｄにおいて、中空軸２４の外周に設けたねじ溝に螺合したスライドナット２１、摺動突部２５、スライダ２８が摺動し、その結果、図示を省略したリンク機構３０（図６）を介して成型ドラム１２が拡径した状態を示す。
成型ドラム１２が拡径した状態では、モータＭ２を作動して、外軸２２と中空軸２４の相対回転が無くなるように、つまり中空軸２４と外軸２２を同じ角速度で回転させる。図５Ｂは、これにより成型ドラム１２が拡大した状態を維持して回転することを示している。
図５Ｃは、モータＭ２により外軸２２のみを回転させることを示す。この外軸２２の回転により、ここでは、図示を省略したリンク機構３０（図６）を介して成型ドラム１２が縮径する状態を示している。
なお、伝動機構はこれに限ることはなく例えば、タイミングベルト、タイミングプーリからなるものであってもよい。また、モータＭ１とＭ２を共通の減速機付きのモータに置き換えてもよく、シェーピングドラム１４の駆動軸である中軸２６は、クラッチ機構（図示せず）を用いて前記いずれかのモータにより駆動される。このように構成することで、駆動手段したがって駆動装置１８のスペースを減らし、また構成も簡素化でき、また、コストの点からみても有利である。

図６は、以上で説明した成型ドラムの拡縮構造を概略的に示す断面図であり、上半分は成型ドラム１２の拡径状態を、また、下半分は成型ドラムの縮径状態を示す。
スライダ２８の外周面には拡縮機構、例えば、複数のリンク機構３０が周方向に等間隔で取り付けられている。リンク機構３０は、一端をセグメント３５の下面に回動自在に連結され他端がスライダ２８に回動自在に連結された第１のリンク３２と、一端が前記第１のリンク３２の中間位置に回動及び摺動自在に連結され、他端が外軸２２に回動自在に連結された第２のリンク３４とからなっている。
スライダ２８の外周面には、複数のリンク機構３０が図示のように左右対をなして取り付けられている。ここでは、スライドナット２１、摺動突部２５、スライダ２８、リンク機構３０を含むセグメントの駆動のための機構を総称してセグメント駆動機構と呼ぶ。
なお、図示してはいないが、セグメント３５上には従来と同様にゴムベルトが配置されている。

以上の構成において、前記モータＭ１、Ｍ２を回転させて、或いはそのいずれか一方を回転させて、外軸２２と中空軸２４の回転数に差を与える、つまり相対回転させると、それによって、摺動突部２５と外軸２２のスリット２３の溝壁との間には、軸方向と直角方向の力が作用する。その結果、摺動突部２５と一体のスライドナット２１は中空軸２４との軸心のまわりで回転して螺進し、スライドナット２１、したがって摺動突部２５、スライダ２８が外軸２２の軸方向に移動する。このスライダ２８の移動により、リンク機構３０がセグメントを放射方向に起伏して拡縮し、セグメント３５の拡縮に伴い、各セグメント３５上のゴムベルトで構成される成型ドラムが拡縮する。

本実施形態では、外軸２２と中空軸２４とを別のモータＭ１、Ｍ２で駆動するものとして説明したが、上述のように、これらは共通の減速機付きモータ（差動減速機）を使用することで一台のモータで駆動することができる。
また、シェーピングドラム１４を回転するための軸である中軸２６は、前記モータＭ１又はＭ２、或いは一台のモータを用いる場合であっても、クラッチの切り替えで前記いずれかのモータを共用できる。

次に、本発明の未加硫タイヤの成型装置の動作を説明する。
図示しないベルトトレッド材料が成型ドラム１２に搬送されると、成型ドラム１２を成型するベルトトレッドのサイズに合わせてその径を変化させる。その径の変更は、上述のように外軸２２と中空軸２４を相対回転させることにより行う。例えば、成型されるベルトトレッドのサイズに応じて、所定の方向に中空軸２４または外軸２２を所定回数回転させて拡大する。このとき、中空軸２４、外軸２２のどちらの軸を回転させてもよいが、外軸２２の回転を止めることで、外軸２２のエネルギー消費が少なくし、かつ、外観から、径の拡縮が判断しやすいため、中空軸２４を回転させることが好ましい。

前記のように中空軸２４と外軸２２の回転に回転差をつけると、これにより中空軸２４に螺合した一対のスライドナット２１がその回転差に応じて、互いに所定距離接近するように軸方向に移動する。これによりリンク機構３０が作動して、第１のリンク３２が半径方向外方に立ち上がり、セグメント３５を同方向に押し上げて、成型ドラム１２を成型するベルトトレッドのサイズ（径）に応じた任意の所望の径にすることができる。
ここで、成型ドラム１２が所定の径になったときは、中空軸２４、外軸２２との回転角速度を一致させて両者の回転角速度差をゼロにしてその径を維持させる。
その状態で成型ドラム１２にベルトトレッド材料を巻き付け、ベルトトレッドが成型されたときは、モータＭ１、Ｍ２又は減速機付きモータの回転を停止する。
その後、Ｏリング１６によりドラムから部材を搬出するときは、外軸２２と中空軸２４間に前記とは逆の回転差をつけて相対回転を与え、成型ドラム径を縮小させる。

本実施形態では、次に、Ｏリング１６を任意の駆動機構により成型ドラム１２に移動させて、成型ドラム１２上のベルトトレッドをＯリング１６の内周面内に収容する。続いて、Ｏリング１６をシェーピングドラム１４上で待機するグリーンケース（図示せず）上に移動する。その状態で、シェーピングドラム１４を拡径して、ベルトトレッドをグリーンケースに貼り付けてグリーンタイヤを成型する。グリーンタイヤ成型後に、シェーピングドラム１４を縮径し、Ｏリング１６を駆動してグリーンタイヤを所定の位置に搬出する。
本実施形態によれば、シェーピングドラム１４の回転軸となる中軸２６は、図示しないクラッチ機構の切替により、外軸２２、中空軸２４内に収容されていると共に、前記モータＭ１ないしＭ２、又は減速機付きモータで、つまり共通のモータで回転駆動される。
したがって、本実施形態に係る未加硫タイヤの成型装置は、成型ドラムを任意の径に拡径できると共に、従来のタイヤ成型装置に比して小形化できるとともに、コストも低減できる。

１０・・・未加硫タイヤの成型装置、１２・・・成型ドラム、１４・・・シェーピングドラム、１６・・・Ｏリング、２０・・・駆動軸、２１・・・スライドナット、２２・・・外軸、２２ａ・・・スプロケット、２３・・・スリット、２４・・・中空軸、２４ａ・・・スプロケット、２５・・・摺動突部、２８・・・スライダ、３０・・・リンク機構、３２・・・第１のリンク、３４・・・第２のリンク、Ｍ１、Ｍ２・・・モータ。

Claims (7)

1. 半径方向に移動自在な複数のセグメントを備えた成型ドラムと、前記成型ドラムで成型した第１のタイヤ構成部材を、これとは異なる第２のタイヤ構成部材に貼り付けるためのシェーピングドラムと、を備えた未加硫タイヤの成型装置であって、
   それぞれ同心状に配置された前記成型ドラムの外軸、前記外軸中に配置された中空軸、前記中空軸中に配置された前記シェーピングドラムの中軸と、
   前記各軸を回転駆動させるための駆動手段と、
   前記中空軸の外周に設けたねじ溝に螺合したスライドナットに外軸の軸方向に延在する溝を通して連結され、前記駆動手段による前記中空軸と外軸との相対回転により前記外軸に沿って摺動するスライダと、
   前記セグメントを半径方向に移動させるためのセグメント駆動機構と、
   を有し、
   前記セグメント駆動機構は、前記スライダと、前記スライダに連結された拡縮機構を有し、
   前記拡縮機構は、前記駆動手段による前記中空軸と外軸との相対回転により前記外軸に沿って摺動する前記スライダを介して前記セグメントを半径方向に移動し、両者の回転速度差をゼロにすることで成型ドラムの径を維持するよう、前記成型ドラムを成型するトレッド部材のサイズに合わせて拡縮することを特徴とする未加硫タイヤの成型装置。
2. 請求項１に記載された未加硫タイヤの成型装置において、
   前記成型した第１のタイヤ構成部材をシェーピングドラムへ搬送する搬送装置を備えたことを特徴とする未加硫タイヤの成型装置。
3. 請求項１または２に記載された未加硫タイヤの成型装置において、
   前記各軸を回転駆動する駆動手段は、前記外軸を駆動する第１の駆動手段と前記中空軸を駆動する第２の駆動手段、又は、前記外軸及び前記中空軸を駆動する共通の駆動手段であり、
   前記シェーピングドラムは、前記第１、第２の駆動手段又は前記共通の駆動手段のいずれかにクラッチ手段を介して連結されていることを特徴とする未加硫タイヤの成型装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載された未加硫タイヤの成型装置において、
   前記第１のタイヤ構成部材はトレッド部材であり、前記第２のタイヤ構成部材はグリーンケースであることを特徴とする未加硫タイヤの成型装置。
5. 第１のタイヤ構成部材を成型ドラムに搬送する工程と、
   前記成型ドラムを回転させ前記第１のタイヤ構成部材を前記成型ドラムに貼り付け成型する成型工程と、成型された第１のタイヤ構成部材をシェーピングドラムに搬送する工程と、前記シェーピングドラム上で前記成型された第１のタイヤ構成部材をこれとは異なる第２のタイヤ構成部材に貼り付ける工程とを有する未加硫タイヤの成型方法であって、
   それぞれ同心状に配置された前記成型ドラムの外軸、前記外軸中に配置された中空軸、前記中空軸中に配置された前記シェーピングドラムの中軸の内、前記外軸と中空軸を相対回転させて、前記中空軸の外周に設けたねじ溝に螺合したスライドナットに外軸の軸方向に延在する溝を通して連結されたスライダを摺動させる工程と、
   前記スライダの摺動によってセグメント駆動機構の拡縮機構を拡縮させて前記セグメントを半径方向に移動して、前記成型ドラムを成型するトレッド部材のサイズに合わせて拡縮する工程と、を有することを特徴とする未加硫タイヤの成型方法。
6. 請求項５に記載された未加硫タイヤの成型方法において、
   前記成型した第１のタイヤ構成部材をシェーピングドラムへ搬送する搬送工程を有することを特徴とする未加硫タイヤの成型方法。
7. 請求項５または６に記載された未加硫タイヤの成型方法において、
   前記第１のタイヤ構成部材はトレッド部材であり、前記第２のタイヤ構成部材はグリーンケースであることを特徴とする未加硫タイヤの成型方法。
   

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