JP5619502B2 - タイヤ成型装置 - Google Patents

Description

本発明は、ドラムの拡縮機能を有するタイヤ成型装置に関する。

従来、タイヤ製造においては、カーカスバンドを成型するバンド成型装置、ベルト／トレッドバンドを成型するベルト成型装置等、各種タイヤ成型装置が使用されている。これらのタイヤ成型装置は、様々な径のタイヤに対応できるように、ドラムを周方向の複数のセグメントに分割し、セグメントの径を拡縮できるように構成されている。

従来、セグメントの拡縮機能を有するタイヤ成型装置としては、ドラム主軸にエアシリンダ機構を取り付け、そのピストンロッドを進退（往復運動）させることで、ピストンロッドの先端側とセグメントとを連結しているリンク機構により、セグメントの径を拡縮するものがある（特許文献１参照）。

また、文献に記載されたものではないが、ドラム主軸内にボールネジを設けるとともに、ボールナットとセグメントとをリンク機構により連結し、ボールネジをセグメント拡縮用モータで回転させてボールナットを進退（往復運動）させることで、セグメントを任意の径に拡縮可能にするとともに、ドラム回転用モータでドラム主軸を回転させる際に差動ギアによりボールネジが回転しないようにしたものがある。

ところが、特許文献１に記載されたタイヤ成型装置では、ドラムを構成している全ての部材、例えば複数個のセグメント、リンク機構、ドラム主軸、エアシリンダ機構が主軸周りに一緒に回転する構造となっているため、エアシリンダ機構に漏れを起こすことなくエアを供給するためには、複雑かつ精度良く加工されたローターシールをドラム主軸に取りつける必要があり、ドラムのコストを高くする要因となっている。また、高速回転時の耐久性に問題がある。さらに、エアシリンダ機構を構成するシリンダやピストンをドラム主軸の周囲に特別に加工して製作する必要があるため、大量生産による安価なエアシリンダ機構を使用することが出来ず、この点でもコスト高となっている。

また、セグメント拡縮のためにボールネジと差動ギアを用いたタイヤ成型装置の場合、高精度な加工を要する差動ギアが必要なため、コストが高いという問題がある。

特開平７−１６９４８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、セグメントの拡縮機能を有するタイヤ成型装置において、高精度の加工を要する高価な部品を不要にするとともに、構造を簡単にし、かつ耐久性を向上させることである。

本発明は、ドラム主軸内でその軸線方向に延びるように設けられ、該ドラム主軸の回転により回転すると共に、前記ドラム主軸に対して前記軸線方向に往復運動可能に取り付けられたシャフトと、該シャフトの一端側に固定され、前記シャフトが往復運動するとき前記ドラム主軸の先端部の外周面を摺動する摺接部を有する支持部材と、前記ドラム主軸の先端部の周面から半径方向外側に延びるスライドガイドと、前記スライドガイドにより案内されて前記ドラム主軸の半径方向内外方へ移動するスライドバーと、前記支持部材と前記スライドバーを連結するリンクが設けられ、該シャフトの軸線方向の往復運動に連動してセグメントの径を拡縮する拡縮機構と、ピストンシリンダ機構と、該ピストンシリンダ機構のピストンと前記シャフトの他端とを結合する結合機構と、前記ドラム主軸を回転させるドラム回転手段とを有し、前記結合機構は、前記ピストンの往復運動を前記シャフトに伝達し、かつ前記ドラム主軸の回転による前記ピストンの供回りを防止することを特徴とするタイヤ成型装置である。

本発明によれば、ピストンシリンダ機構などの往復運動機構と、前記往復運動機構の往復運動体の往復運動をドラム主軸内のシャフトに伝達し、かつドラム主軸の回転による往復運動体の供回りを防止する、クロスローラベアリングなどの結合機構を設けることでセグメントを拡縮できるので、高精度の加工を要する高価な部品が不要になるとともに、構造が簡単になり、かつ耐久性が向上する。

本発明の実施形態のタイヤ成型ドラムの概略構成を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態のタイヤ成型ドラムの概略構成を示す縦断面図である。

図示のように、本発明の実施形態のタイヤ成型ドラムは、ドラム主軸１と、ドラム主軸１の一端側に設けられたセグメント拡縮機構３と、セグメント拡縮機構３により径が拡縮されるセグメント４と、ドラム主軸１の他端側に設けられ、ドラム主軸を回転させるドラム回転手段５と、結合機構としての供回り分離機構６と、往復運動機構としてのエアシリンダからなるピストンシリンダ機構７とを備えている。

ドラム主軸１の内部の中心には、ドラム主軸１の軸線方向に延びるシャフト２が配置されている。シャフト２にはボールスプラインが設けられている。即ちシャフト２にはスプライン軸が形成され、そのスプライン軸にはスプライン外筒８が取り付けられている。スプライン外筒８の外周面はドラム主軸１の内周面に設けられた支持部１２の内周面に固定されている。

ドラム回転手段５は、モータ５１と、その中空の回転軸５２と、回転軸５２に固定されたフランジ５３とからなり、フランジ５３がドラム主軸１の右端を直接駆動（ダイレクトドライブ）することで回転させるように取り付けられている。回転軸５２はシャフト２を囲むように同軸に配置されているため、回転軸５２の回転力はシャフト２を積極的には回転させない。ただし、後述するように、ドラム回転手段５がドラム主軸１を回転させると、シャフト２はスプライン外筒８を介して回転軸５２と供回りするので、結果的には回転軸５２の回転力によりシャフト２が回転する。

供回り分離機構６はクロスローラベアリング６１を備えており、その外輪６２にはフランジ６５を介してシャフト２の右端が接続され、その内輪６３にはフランジ６４を介してピストンシリンダ機構７の往復運動体であるピストンロッド７１の先端が接続されている。

ピストンロッド７１の左右の往復運動によりシャフト２が左右に往復運動を行う。即ちピストンロッド７１が往復運動すると、フランジ６４、クロスローラベアリング６１、フランジ６５、シャフト２が一緒に往復運動を行う。ただし、モータ５１、回転軸５２、フランジ５３、スプライン外筒８、ドラム主軸１は往復運動を行わない。

セグメント拡縮機構３は、シャフト２の先端に固定された断面略コの字状の支持部材３１と、ドラム主軸１の先端部の周面から半径方向外側に延びるスライドガイド３２と、スライドガイド３２により案内されてドラム主軸１の半径方向内外方へ移動するスライドバー３３と、支持部材３１とスライドバー３３を連結するリンク３４と、それぞれリンク３４の支持部材３１との接続端、スライドバー３３との接続端を揺動自在に支持するピン３５、３６からなる。スライドバー３３の半径方向の外側端にセグメント４が固定されている。

シャフト２がピストンシリンダ機構７の動作により往復運動すると、支持部材３１のドラム軸線他端方向（右方）に延びる摺接部３１ａはドラム主軸１の先端部１１の外周面を摺動する。

なお、図示を省略したが、モータ５１及びピストンシリンダ機構７はそれぞれの支持手段により、三次元位置が変化しないように構成されている。また、供回り分離機構６の全体は軸線方向（スラスト方向）及びラジアル方向以外には変位しないように構成されている。

以上の構成を有するタイヤ成型装置の動作について説明する。ここでは、シャフト２の先端（左端）が図の下半分に示す位置から動作を開始するものとして説明する。なお、シャフト２をドラム軸線方向に移動させるためピストンロッド７１を進退（往復運動）させると、供回り分離機構６もドラム主軸１の軸線方向に往復運動するが、ここでは便宜上一定の位置に図示した。

ピストンシリンダ機構７を動作させ、シャフト２を図の右方へ移動させると、シャフト２の左端（先端）に固定された支持部材３１はその摺接部３１ａをドラム主軸１の先端部１１の外周面を摺動させながら右方へ移動する。このとき、供回り分離機構６は右方へ移動するが、スプライン外筒８、モータ５１、回転軸５２、フランジ５３、ドラム主軸１は移動しない。

シャフト２が右方へ移動するとき、支持部材３１とリンク３４により連結されたスライドバー３３がスライドガイド３２に案内されて半径方向外方へ摺動し、セグメント４の半径が拡大する。そして、シャフト２が一定量右方へ移動して停止すると、セグメント４の外周面が所定の半径となる。

次にセグメント４の外周面にタイヤ構成部材、例えばベルト／トレッドバンドの始端部を保持させた後、ドラム回転手段５を動作させてドラム主軸１を回転させる。ドラム主軸１が回転すると、セグメント拡縮機構３及びセグメント４も一緒に回転し、セグメント拡縮機構３の支持部材３１に接続されているシャフト２も回転する。また、スプライン外筒８も供回りし、スプライン外筒８の回転により、スプライン軸の捩れを防止することができる。このとき、シャフト２の右端に接続されているフランジ６５が回転し、クロスローラベアリング６１の外輪６２も回転する。しかし、クロスローラベアリング６１の内輪６３に接続されているフランジ６４及びそれに接続されているピストンロッド７１は回転（供回り）しない。

ドラム主軸１を回転させながらセグメントの外周面にタイヤ構成部材を巻き付け、ドラム主軸１が１回転した時に回転を停止させ、タイヤ構成部材の始端部と終端部を接合する。この動作を繰り返すことで、セグメント４の周囲に所望のタイヤ構成部材を形成する。

タイヤ構成部材を形成したら、ドラム回転手段５の動作を停止させ、ピストンシリンダ機構７を動作させて、シャフト２を図の左方へ移動させる。シャフト２が左方へ移動すると、セグメント４の拡径時と逆の動作でセグメント４の半径が縮小する。このため、タイヤ構成部材をセグメント４の周囲から取り外せる状態になる。

以上詳細に説明したように、本発明の実施形態のタイヤ成型装置は下記（１）〜（６）の特徴を備えている。
（１）セグメント拡縮機構３の拡縮駆動源であるピストンシリンダ機構７を供回り分離機構６により、ドラム主軸１、セグメント拡縮機構３、及びセグメント４などの回転部から独立させたので、ピストンシリンダ機構７として、一般的な市販のピストンシリンダ機構を用いることができ、コストダウンが可能となる。また、ドラム主軸１の回転とセグメント４の拡縮とを並行して行うことができる。
（２）複雑かつ精度良く加工されたローターシールをドラム主軸１に取り付ける必要がないため、成型装置のコストを低減することができる。
（３）ローターシールが不要なため、ドラム回転手段５とドラム主軸１との連結部に機械ベアリングを用いることで、高速回転に対応することが容易であり、高速回転時の耐久性も向上する。
（４）高精度な加工を要する差動ギアが不要なため、コストを低減することができる。
（５）供回り分離機構６を構成するクロスローラベアリング６１は、転がり面が線接触のため、軸受荷重に対する弾性変形が小さく、ラジアル及び軸線方向荷重並びにモーメント等の複雑な荷重を同時に受けることができる。このため、軸受部のコンパクト化、高剛性、高精度を図ることができる。
（６）ドラム主軸１の回転時にシャフト２を供回りさせるボールスプラインは、リニアブッシュと比べると、同一軸径で１０数倍の定格荷重を持っているため、コンパクト化、オーバーハング荷重やモーメントが作用する状況でも使用でき、高い安全性及び長寿命化を実現できる。

なお、本発明には下記（１）〜（５）のような変形が可能である。
（１）セグメント拡縮機構３にリンクに代えてテーパーコーンなどを用いることができる。
（２）ピストンシリンダ機構７として電動シリンダなどの速度及び位置の制御が可能な手段を用いることで、様々なサイズのタイヤ構成部材の成型に対応することができる。
（３）複数のスプライン軸を設けることで、拡縮動作を多段化することができる。また、バンドドラム及びシェーピングドラムのようなビードセグメントを持つ構造のタイヤ構成部材の成型に対応することもできる。
（４）供回り分離機構６として、ラジアル及びスラストベアリングの組合わせ構造体や複合ベアリングを用いることができる。
（５）ドラム回転手段５として、ダイレクトドライブに代えて、減速機＋プーリーやローラドライブを用いることができる。

１…ドラム主軸、２…シャフト、３…セグメント拡縮機構、４…セグメント、５…ドラム回転手段、６…供回り分離機構、７…ピストンシリンダ機構、６１…クロスローラベアリング。

Claims (4)

1. ドラム主軸内でその軸線方向に延びるように設けられ、該ドラム主軸の回転により回転すると共に、前記ドラム主軸に対して前記軸線方向に往復運動可能に取り付けられたシャフトと、
   該シャフトの一端側に固定され、前記シャフトが往復運動するとき前記ドラム主軸の先端部の外周面を摺動する摺接部を有する支持部材と、前記ドラム主軸の先端部の周面から半径方向外側に延びるスライドガイドと、前記スライドガイドにより案内されて前記ドラム主軸の半径方向内外方へ移動するスライドバーと、前記支持部材と前記スライドバーを連結するリンクが設けられ、該シャフトの軸線方向の往復運動に連動してセグメントの径を拡縮する拡縮機構と、
   ピストンシリンダ機構と、
   該ピストンシリンダ機構のピストンと前記シャフトの他端とを結合する結合機構と、
   前記ドラム主軸を回転させるドラム回転手段とを有し、
   前記結合機構は、前記ピストンの往復運動を前記シャフトに伝達し、かつ前記ドラム主軸の回転による前記ピストンの供回りを防止することを特徴とするタイヤ成型装置。
2. 請求項１に記載されたタイヤ成型装置において、
   前記結合機構はクロスローラベアリングを有することを特徴とするタイヤ成型装置。
3. 請求項１又は２に記載されたタイヤ成型装置において、
   前記ドラム回転手段は、前記シャフトを囲む中空の駆動軸を有し、該駆動軸の回転力により前記ドラム主軸を回転させることを特徴とするタイヤ成型装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載されたタイヤ成型装置において、
   前記シャフトにボールスプラインが設けられており、かつ該ボールスプラインの外筒が前記ドラム主軸の内面に固定されていることを特徴とするタイヤ成型装置。

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