JP5697960B2 - シート状ゴム部材の接合装置 - Google Patents

Description

本発明はシート状ゴム部材の端部同士を接合する装置に関する。

ゴム製品の製造工程、例えば、タイヤの製造工程においては、ゴム部材を圧延成型するいわゆる４本カレンダにおいて、２台の押出機で押し出したゴム部材の間に、繊維または鋼の線材を供給して前記線材をゴム部材で被覆し、これを圧延成型してシート状のゴム部材を形成し、次に、このように繊維または鋼の線材で補強されたゴム部材を所定の長さに切断し、切断した両端を成型ドラム上でその端部同士を接合して無端のゴムシート材料とすることが行われている。
このゴムシート材料の端部同士を接合する作業を手作業で行うのはその作業効率が低いため、従来から専用の装置により行われている。

図１０、１１は、従来のシート状ゴム部材の接合装置（シート状ゴム部材の継ぎ合わせ装置）の一例（特許文献１参照）を概略的に示すものであり、図１０はその正面図、図１１は図１０のＡ−Ａ矢視断面図である。
このゴムシート材料の接合装置は、図１１に示すように押さえローラ１９と、シート状ゴム部材の端部同士を接合するための二対のジョイントローラ２０、２０’、２１、２１’を備えた枠１８と、これと同じ構造の枠１８’とを一対有している。

図１０において、モータ１、１’、プーリー３、３’送りネジ４、４’、５、５’、は駆動伝動機構を構成し、この駆動伝動機構により一対の取付ブラケット１３、１３’がガイドレール７に案内されて図中左右反対方向に駆動される。また、取付ブラケット１３、１３’にはシリンダ１６、１６’が取り付けられており、そのピストンロッド１７、１７’の先端には前記枠１８、１８’が取り付けられている。

したがって、モータ１、１’を作動すると前記駆動伝動機構により、取付ブラケット１３、１３’は図中左右反対方向に移動し、また、取付ブラケット１３、１３’に取り付けたシリンダ１６、１６’のピストンロッド１７、１７’で、枠１８，１８’は図中上下に移動可能である。つまり、枠１８，１８’は成型ドラム８に接離自在であると共に、成型ドラム８の中心軸に沿って左右に移動自在となっている。

このシート状ゴム部材の接合装置において、成型ドラム８上に巻回されたシート状ゴム部材の端部同士を接合する場合は、まず、一方の枠１８について説明すると、前記駆動伝動機構により枠１８を成型ドラム８の中央部まで移動させる。その後、前記シリンダ１６、したがってピストンロッド１７を作動して、例えば枠１８では、押さえローラ１９とジョイントローラ２０、２０’、２１、２１’とを成型ドラム８上のシート状ゴム部材９に当接させて、押さえローラ１９でシート状ゴム部材の接合端部１０、１０’を押さえる。その状態で前記駆動伝動機構を作動して、枠１８を成型ドラム８の中央から図面中左方に向かって移動し、その際、ジョイントローラ２０、２０’、２１、２１’は成型ドラム８上のシート状ゴム部材９上を回転しながら移動する。

この移動中、接合端部１０、１０’で押さえられたシート状ゴム部材９には、ジョイントローラ２０、２０’、２１、２１’の突出部２９によってその回転軸線と垂直方向に、その継ぎ目に対して斜めの方向（７５°の方向）に力が加えられ、かつジョイントローラ２０、２０’、２１、２１’は互いにその突起２８と凹み２７（図１３参照）とが噛み合って連動し、接合端部１０，１０’にはその突起２８によって交互に力が作用する。シート状ゴム部材９は、この力により接合端部１０，１０’の表面がそれぞれの前記７５°の方向に引っ張られて変形する結果、図１２に示すように表面が交互に重なりあい互いに圧着接合される。
以上は、図中左側の押さえローラ１９、ジョイントローラ２０、２０’、２１、２１’の接合動作についての説明であるが、同右側の押さえローラ２３、ジョイントローラ２４、２５、についても同様である。

この従来のシート状ゴム部材の接合装置により、シート状ゴム部材の接合端部１０、１０’同士は自動的に容易に圧着される。ただ、このシート状ゴム部材の接合装置では、図１３に模式的に示すように、ジョイントローラ２０、２０’、２１、２１’の突起（歯）２８同士を噛み合わせる構造であり、ジョイントローラ２０、２０’、２１、２１’、２４、２５とシート状ゴム部材９との接触範囲は回転する接合ローラの突起（歯）２８がシート状ゴム部材に接触する範囲Ｒ１、つまりその突起（歯）２８の幅部分に限られるため比較的狭く、また、ジョイントローラ２０、２０’、２１、２１’、２４、２５の突起２８間の隙間、つまり凹み２７の幅は前記接触範囲と同じ寸法で比較的大きいため、シート状ゴム部材との接触による摩擦力は小さい。したがって、その圧着力は比較的弱いという、なお解決すべき課題があることが分かった。

なお、ジョイントローラをシート状ゴム部材に押し付ける押付力を大きくすれば、摩擦力は大きくなり圧着力も大きくなるが、それに伴って枠、したがってジョイントローラを移動させる抵抗力も増大する。そこで、前記押付力を変えずにより大きな圧着力を得られるようにすることが求められている。

特開昭５６−１９７４２号公報 実願平５−１１０号（実開平５−５８２６６）の明細書及び図面（ＣＤ―ＲＯＭ）

そこで、本発明は、従来のシート状ゴム部材の接合装置の上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、シート状ゴム部材の端部同士を接合する際に、接合ローラのシート状ゴム部材に押し付ける押付力を従来のものと変えずにその圧着力を向上することである。

本発明は、互いに噛み合う一対の接合ローラと、接合ローラをシート状ゴム部材の接合端部に押し付ける手段と、前記接合ローラを前記シート状ゴム部材に押し付けて移動させる手段と、を有するシート状ゴム部材の端部同士を接合するための接合装置であって、前記接合ローラは球面状の円板の周縁に沿って噛合歯を備え、前記一対の接合ローラの噛合部分を含む球面状部分をシート状ゴム部材の接合端部に押し付けるシート状ゴム部材の接合装置である。

本発明によれば、シート状ゴム部材と接合ローラとの接触範囲を従来よりも広くすることで、シート状ゴム部材の端部間を従来よりも強固に圧着することができる。また、第２の発明によれば、圧着ローラとシート状ゴム部材との接触範囲を、シート状ゴム部材へのせん断力が高い範囲に移すことにより、シート状ゴム部材を一層強く圧着することができる。

本実施形態のシート状ゴム部材の接合装置の接合部の正面図である。 図１に示す接合部の一対の接合ローラの下面図である。 一対の接合ローラとシート状ゴム部材との関係を説明するための平面図である。 本実施形態における接合ローラとシート状ゴム部材との接触範囲を示す下面図である。 接合ローラを前方に任意の角度θだけ傾斜して配置した状態を示す側面図である。 接合ローラを角度θだけ前傾させたときの接合ローラとシート状ゴム部材との接触範囲を示す下面図である。 シート状ゴム部材が浮き上がり接合ローラ間に噛み込まれる状態を示す正面図である。 成型ドラム上におけるシート状ゴム部材の圧着を説明するため、接合ローラの部分を拡大して示した正面図である。 本実施形態の接合ロールで接合されたプライを接合部の両側から引っ張って全体を１５０％伸張させたときのプライの状態を従来例と対比して示した断面図である。 従来のシート状ゴム部材の接合装置の一例を概略的に示す正面図である。 図１０のＡ−Ａ矢視断面図である。 シート状ゴム部材の接合の状態を示す斜視図である。 従来のシート状ゴム部材の接合装置のジョイントローラの突起（歯）同士を噛み合わせた構造を示す平面図である。

本発明のシート状ゴム部材の接合装置の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本実施形態のシート状ゴム部材の接合装置の接合部の正面図であり、図２は図１の接合部の一対の接合ローラの下面図である。
本実施形態に係るシート状ゴム部材の接合装置の接合部１００は、その接合ローラ１１２に特徴があり、その接合ローラ１１２と接合ローラ１１２を取り付けかつ収容したブラケット１１４以外の構成は、上記従来のものと同じである。
したがって、シート状ゴム部材の接合装置全体の構造については、既に説明した従来の装置についての説明を援用し、ここではその接合部１００の構成についてのみ詳細に説明する。

前記接合部１００は、歯車形状の一対の同じ接合ローラ１１２と、互いに噛み合った一対の接合ローラ１１２の回転シャフト（図示せず）を支承するとともに接合ローラ１１２を収容する支持枠（ここではブラケット１１４という）で構成されている。

一対の接合ローラ１１２は、それぞれ図１に示すように、その下面つまりシート状ゴム部材との接触面側が球面状となる円板で構成されており、図２に示すように、その円板の周縁に等間隔に配置した複数の歯１１２ａと、その中心に回転シャフト（図示せず）を装着するための軸孔１１２ｂを備えている。また、一対の接合ローラ１１２の回転シャフトは、その軸線が下面と反対側で交差するように垂直線に対して所定角度傾けた状態で、ブラケット１１４に取り付けた軸受けで回転自在に支承されている。

接合ローラ１１２をこのように傾斜して取り付けることにより、補強線材、例えば繊維または鋼の線材で補強されたシート状ゴム部材の端部（接合端部）を接合する際に、一対の接合ローラ１１２の噛合面を含む下面のみがシート状ゴム部材に接触することになるため、シート状ゴム部材上で接合ローラ１１２を移動させるとき、その抵抗により一対の接合ローラ１１２は必ず両接合ローラ１１２を閉じる方向に回転させる、つまり前記端部を引き寄せるようなせん断力を発生させるように回転させることができる。

図３は、一対の接合ローラ１１２とシート状ゴム部材１３０との関係を説明するための平面図である。
シート状ゴム部材１３０の接合時には、シート状ゴム部材１３０は補強線材である例えば繊維または鋼の線材で補強されており、かつ従来と同様に成型ドラム上に巻回され、その接合端部１３０ａが接合ローラ１１２の直下になるように位置決め配置される。次に、接合ローラ１１２をドラムの中央部に配置して、一対の接合ローラ１１２の噛合面を含む球面状の下面を接合端部１３０ａの表面に押し付けて、成型ドラムの中央から端部に向かって移動させる。
その際、接合ローラ１１２は、シート状ゴム部材１３０との摺動抵抗により、図３に示すようにその進行方向前側でその歯１１２ａが互いに閉じる方向に回転する。

接合ローラ１１２のこの回転により、シート状ゴム部材１３０との接触面には、図示のように接合端部１３０ａを、互いを接合させる方向のせん断力Ｆが生じる。シート状ゴム部材１３０の接合端部１３０ａ同士は、このせん断力Ｆにより互いに引き寄せられて接合する。

本実施形態では、接合ローラ１１２の底面を球面状つまり球面の一部として構成し、その球面の外周（円板の周縁）に沿って形成された歯１１２ａによる噛合面を、シート状ゴム部材１３０の接合端部１３０ａの表面に押し付けることにより、例えば、特許文献１に記載された従来の接合ローラ（ジョイントローラ２０，２０’、２１、２１’、２４、２５）のように、円筒体の端部に突起（歯）２８を設け、円筒体の突起（歯）２８の下面をシート状ゴム部材１３０の端部表面に押し付ける場合の接触範囲Ｒ１（図１３参照）に比べて、シート状ゴム部材１３０との接触範囲Ｒ２（図４参照）が広く、かつその歯１１２ａ間の隙間を小さくできるので（従来の円筒形の接合ローラは互いの軸を傾けて使用するため、軸を傾けない場合（完全に噛み合って隙間が最小の場合）に比べて隙間がないとスムーズに回転できない。これに対し、本実施形態の接合ローラは歯車形状であるため、完全に噛み合った状態を維持することができ、したがって、前記隙間は従来の円筒形の接合ローラよりも小さくできる。）摩擦抵抗が大きく、したがって従来のものよりも高い圧着力が得られる。

ここで、本実施形態では、図５に模式的に示すように、接合ローラ１１２を前傾、つまりその接合ローラ１１２を前方に任意の角度θだけ傾斜して配置することが好ましい。
このように接合ローラ１１２を進行方向に前傾した姿勢でシート状ゴム部材１３０の端部表面に押してつけて進行方向に移動させると、その接触範囲Ｒ３は、図６に示すように、前傾させない場合における図４に示す接触範囲Ｒ２に比して、前傾状態では進行方向前方に移動しており、接触範囲を接合ローラ１１２のせん断力がより強く働く位置にすることができる。これにより、シート状ゴム部材１３０の接合を一層強固に行うことができる。

ところで、シート状ゴム部材１３０が薄くなるに従い、図７に示すようにシート状ゴム部材１３０の接合端部１３０ａが浮き上がりそのまま接合ローラ１１２間に噛み込むことが起こりやすくなる。そこで、この噛み込みを防止することが必要である。ここで再び図５を参照すると、図中１２０はそのための噛み込み防止手段を示すものであって、ここでは、ブラケット１１４の接合ローラ１１２の進行方向前端に、浮き上がり防止手段１２０として、ブラケット１１４の進行方向前側の壁１１４ａ（図５）を下方に延在させて、その壁の下端でシート状ゴム部材１３０が浮き上がってきたときに噛み込みが生じない程度に押さえる機能を持たせている。
本実施形態ではこのように噛み込み防止手段１２０を備えたことにより、接合ローラ１１２が浮き上がったシート状ゴム部材１３０を巻き込むことを防止している。

以上説明したように、本実施形態によれば、従来のシート状ゴム部材の接合装置よりもその接合端部１３０ａ同士を強く圧着できると共に、比較的薄いシート状ゴム部材１３０を圧着する場合でも、その噛み込みを防止してシート状ゴム部材１３０の端部同士を強い圧着力で接合することができる。
以上で説明した接合ローラ１１２を備えたブラケット１１４を、例えば既に説明したシート状ゴム部材の接合装置の枠１８、１８’の代わりに用いることで、本実施形態に係るシート状ゴム部材の接合装置が得られる。

（実施例）
図８は、成型ドラム上におけるシート状ゴム部材１３０の圧着を説明するため、接合ローラ１１２の部分を拡大して示した正面図である。
シート状ゴム部材１３０、ここでは繊維または鋼の線材をゴム部材で被覆したプライを成型ドラム上で接合ローラ１１２の直下に配置し、続いて、接合ローラ１１２を前記プライ状に押し付け、その状態で成型ドラムの軸に沿って移動することで接合ローラ１１２を回転させて、その回転によるせん断力で接合する。
この場合、接合ローラ１１２の押し付け圧力を０．２ＭＰａとした。

図９は、以上のようにして接合されたプライを接合部の両側から引っ張って全体を１５０％伸張させたときの状態を示す断面図である。
図９Ａは、従来の接合ローラにより接合した場合であり、この場合は、接合部における線材（コード）間の間隔は３．３ｍｍに伸張しており、他の部分と比較して明らかに伸張しやすい、つまりコード間隔圧縮が不足していることを示している。
これに対し、本発明の接合ローラを用いて接合した場合は、図９Ｂに示すとおり、その接合部における線材間の間隔は１．３ｍｍに止まり、接合部以外の部分との区別がつかない。つまり、本発明の接合ローラによる場合は、強いせん断力で接合した結果、接合面でのコード圧縮効果が高く、引っ張りに対する抵抗が比較する従来のものに比して増したことを示しており、極めて良好な状態で接合されていることが分かる。また、シート状ゴム部材の噛み込み防止手段により噛み込みが防止されていることも同時に確認できた。

以上の説明ではシート状ゴム部材は成型ドラムに巻回し、接合ローラをそれに押し付けて移動させて無端のシート状ゴム製品を製造するものとして説明したが、本発明の接合ローラはこれに限ることはなく、別体のシート状ゴム部材の前後を接続するものであってもよい。

なお、本発明の接合ロールに若干類似したギヤ（接合ロール）が特許文献２に記載されているので、それとの差異について説明する。
特許文献２に記載された一対の接続ギヤ対は、その図６からも明らかなように、その傾斜面は互いに隣接して直線の接触縁を形成しており（段落「００３０」参照）、隣接ギヤ要素の歯と噛み合う歯はストリップ（シート状ゴム部材）には直接接触しない構造であるため、球面状を成しかつその噛合部が直接シート状ゴム部材に接触する本発明の上記実施形態の接合ローラとはその構成が相違し、本発明のようにとくにシート状ゴム部材同士の圧着力を強化するとの発想はない。

１、１’・・・モータ、３、３’・・・プーリー、４、４’、５、５’・・・送りネジ、８・・・成型ドラム、９、１３０・・・シート状ゴム部材、１０、１０’、１３０ａ・・・（シート状ゴム部材の）接合端部、１３、１３’・・・取付ブラケット、１６、１６’・・・シリンダ、１７、１７’・・・ピストンロッド、１８、１８’・・・枠、１９、２３・・・押さえローラ、２０、２０’、２１、２１’、２４、２５・・・ジョイントローラ、１００・・・接合部、１１２・・・接合ローラ、１１２ａ・・・歯、１１４・・・ブラケット、１２０・・・噛み込み防止手段。

Claims (6)

1. 互いに噛み合う歯車状の一対の接合ローラと、接合ローラをシート状ゴム部材の接合端部に押し付ける手段と、前記接合ローラを前記シート状ゴム部材に押し付けて移動させる手段と、を有するシート状ゴム部材の端部同士を接合するための接合装置であって、
   前記接合ローラは球面状の円板の周縁に沿って噛合歯を備え、前記一対の接合ローラの噛合部分を含む球面状部分をシート状ゴム部材の接合端部に押し付けるシート状ゴム部材の接合装置。
2. 請求項１に記載されたシート状ゴム部材の接合装置において、
   前記接合ローラの回転軸は、前記接合ローラのシート状ゴム部材との接合面と反対側において交差する方向に角度を付して、前記接合ローラを収納する収納部に回転自在に支承されているシート状ゴム部材の接合装置。
3. 請求項１又は２に記載されたシート状ゴム部材の接合装置において、
   前記歯車状の一対の接合ローラは、シート状ゴム部材に対して進行方向に所定角度前傾するように、シート状ゴム部材に対して前記球面状部分がその進行方向前方から後方側に向かって角度を付して前記収納部に配置されているシート状ゴム部材の接合装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載されたシート状ゴム部材の接合装置において、
   前記接合ローラを前記シート状ゴム部材に押し付けて移動させるとき、浮き上がってくる前記シート状ゴム部材の接合端部を押えて、前記シート状ゴム部材の前記接合ローラへの噛み込みを防止する噛み込み防止手段を有するシート状ゴム部材の接合装置。
5. 請求項４に記載されたシート状ゴム部材の接合装置において、
   前記噛み込み防止手段は、シート状ゴム部材の浮き上がりを抑制する浮き上がり抑制手段であるシート状ゴム部材の接合装置。
6. 請求項１ないし４のいずれかに記載されたシート状ゴム部材の接合装置において、
   前記シート状ゴム部材は補強線材で補強されかつ成型ドラムに巻回されたものであって、
   前記移動させる手段は、前記接合ローラを前記シート状ゴム部材に対して移動させる手段であるシート状ゴム部材の接合装置。

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