JP5720739B2 - ゴムロール製造装置およびゴムロール製造方法 - Google Patents

ゴムロール製造装置およびゴムロール製造方法 Download PDF

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本発明は、ゴムロール製造装置およびゴムロール製造方法に関する。
特許文献1には、「円筒状に押し出される未加硫のゴム材の中心部に間隔をおいて順次芯金を送り込み、前記ゴム材で前記芯金の外周面が被覆されたゴムロール部と、前記ゴム材で前記芯金の間が中空とされた中空部とを交互に排出する排出機と、前記排出機から排出された前記中空部の前記ゴム材により前記芯金の端面の少なくとも周縁部が覆われるように、前記中空部の前記ゴム材を内方に押圧する押圧機と、を備えるゴムロールの製造装置」が開示されている。
日本特許第4941610号
本発明の課題は、ゴム材で前記芯金の間が中空とされた中空部を予め定められた範囲内の間隔で形成するゴムロール製造装置を提供することである。
上記課題は、以下の手段により解決される。
請求項1に係る発明は、
円筒状に押し出される未加硫のゴム材の中心部に間隔をおいて順次芯金を送り込み、前記ゴム材で前記芯金の外周面が被覆されたゴムロール部と、前記ゴム材で前記芯金の間が中空とされた中空部とを交互に排出する排出機と、
前記ゴム材で前記芯金の間が中空とされた中空部を形成するとき、前記芯金の送り出し方向の上流側の芯金の外周面に接触配置し、該送り出し方向とは逆方向に抵抗力を付与し、該送り出し方向への自走を阻止する自走阻止部材と、
を備えるゴムロール製造装置。
請求項に係る発明は、
前記排出機から排出された前記中空部の前記ゴム材により前記芯金の端面の少なくとも周縁部が覆われるように、前記中空部の前記ゴム材を内方に押圧する押圧機をさらに備える請求項1に記載のゴムロール製造装置。
請求項に係る発明は、
円筒状に押し出される未加硫のゴム材の中心部に間隔をおいて順次芯金を送り込み、前記ゴム材で前記芯金の外周面が被覆されたゴムロール部と、前記ゴム材で前記芯金の間が中空とされた中空部とを交互に排出する第1工程であって、前記ゴム材で前記芯金の間が中空とされた中空部を形成するとき、自走阻止部材により前記芯金の送り出し方向の上流側の芯金の当該送り出し方向への自走を阻止する第1工程と、
前記ゴムロール部および前記中空部の前記ゴム材に対して加硫処理を施す第2工程と、
前記中空部の加硫後の前記ゴム材を切除する第3工程と、
を有し、
前記自走阻止部材が、前記芯金の送り出し方向の上流側の芯金の外周面に接触して配置され、前記上流側の芯金の送り出し方向とは逆方向に抵抗力を付与して、前記上流側の芯金の送り出し方向への自走を阻止するゴムロール製造方法。
請求項に係る発明は、
前記第1工程において、前記ゴムロール部と前記中空部とを交互に排出した後、前記中空部の前記ゴム材により前記芯金の端面の少なくとも周縁部が覆われるように、前記中空部の前記ゴム材を内方に押圧する請求項3に記載のゴムロール製造方法。
請求項1に係る発明によれば、自走阻止部材を備えない場合に比べ、ゴム材で前記芯金の間が中空とされた中空部を予め定められた範囲内の間隔で形成するゴムロール製造装置が提供される。
請求項に係る発明によれば、簡易に、ゴム材で前記芯金の間が中空とされた中空部を予め定められた範囲内の間隔で形成するゴムロール製造装置が提供される。
請求項に係る発明によれば、中空部のゴム材を内方に押圧する押圧機を備えない場合に比べ、ゴムロールの端部における未加硫のゴム材の変形を抑制するゴムロールの製造装置が提供される。
請求項に係る発明によれば、ゴム材で前記芯金の間が中空とされた中空部を形成するとき、芯金の送り出し方向の下流側の芯金の当該送り出し方向への自走を阻止しない場合に比べ、ゴム材で前記芯金の間が中空とされた中空部を予め定められた範囲内の間隔で形成するゴムロールの製造方法が提供される。
請求項に係る発明によれば、簡易に、ゴム材で前記芯金の間が中空とされた中空部を予め定められた範囲内の間隔で形成するゴムロールの製造方法が提供される。
請求項に係る発明によれば、中空部のゴム材を内方に押圧しない場合に比べて、ゴムロールの端部における未加硫のゴム材の変形を抑制するゴムロールの製造方法が提供される。
本実施形態に係るゴムロール製造装置の構成を示す図である。 図1の押圧機および引出機の動作態様を示す図である。 図1の押圧機および引出機の動作態様を示す図である。 図1の押圧出機および引出機の動作態様を示す図である。 図1の押圧機および引出機の動作態様を示す図である。 図1の押圧機および引出機の動作態様を示す図である。 図3の把持部材の移動速度V3をゴム材の押し出し速度V2に対して0.6倍未満とした場合の中空部のゴム材の厚みの態様を示す図である。 図3の把持部材の移動速度V3をゴム材の押し出し速度V2に対して1.4倍越えとした場合の中空部のゴム材の厚みの態様を示す図である。 本実施形態に係るゴムロール製造装置を用いて成形された袋とじ状のゴムロールの構成を示す図である。 図1の自走阻止部材の構成を示す図である。 図1の自走阻止部材の作用を説明するための図である。 図1の自走阻止部材の他の構成を示す図である。 図1の自走阻止部材の他の構成を示す図である。 図1の自走阻止部材の他の構成を示す図である。 図1の自走阻止部材の他の構成を示す図である。
以下、本発明の一例である本実施形態に係るゴムロール製造装置およびゴムロール製造方法の実施形態の一例について、添付の図面を用いて説明する。なお、本明細書において、「下方」とは芯金の送り出し方向に沿った方向を示し、「上」とは芯金の送り出し方向とは逆方向に沿った方向を示す、また、「左右」とは、上下方向と交差する方向を示す。
図1は、本実施形態に係るゴムロール製造装置10の構成を示している。
本実施形態に係るゴムロール製造装置10は、いわゆるクロスヘッドダイから構成される排出機12と、排出機12の下方に配置される押圧機14と、押圧機14の下方に配置される引出機16とを備えている。
排出機12は、未加硫のゴム材を供給するゴム材供給部18と、ゴム材供給部18から供給されたゴム材を円筒状に押し出す押出部20と、押出部20から円筒状に押し出されるゴム材の中心部に芯金22を供給する芯金供給部24とを備えている。
ゴム材供給部18は、円筒状の本体部26の内部にスクリュー28を有している。スクリュー28は駆動モータ30によって回転駆動される。本体部26の駆動モータ30側にはゴム材を投入する投入口32が設けられている。投入口32から投入されたゴム材は、本体部26の内部においてスクリュー28によって練られながら押出部20に向けて送り出される。スクリュー28の回転速度を調整することで、ゴム材を送り出す速度が調整される。
押出部20は、ゴム材供給部18に接続される円筒状のケース34と、ケース34の内部中心に配置される円柱状のマンドレル36と、マンドレル36の下方に配置される排出ヘッド38とを備えている。マンドレル36は保持部材40によってケース34に保持されている。排出ヘッド38は保持部材42によってケース34に保持されている。マンドレル36の外周面(一部において保持部材40の外周面)と保持部材42の内周面(一部において排出ヘッド38の内周面)との間には、ゴム材が環状に流れる環状流路44が形成されている。
マンドレル36の中心部には芯金22が挿通される挿通孔46が形成されている。マンドレル36の下部は端に向けて先細った形状を呈している。そして、マンドレル36の先端の下方の領域は、挿通孔46から供給される芯金22と環状流路44から供給されるゴム材とが合流する合流域48とされている。即ち、この合流域48に向けてゴム材が円筒状に押し出され、円筒状に押し出されるゴム材の中心部に芯金22が送り込まれるようになっている。一方、マンドレル36の上方の領域(芯金22の送り出し方向とは逆方向の領域)には、その外周面を保持する環状の保持部材35が設けられている。
芯金供給部24は、マンドレル36の上方に配置されるローラ対50を備えている。ローラ対50は複数対(例えば、3対)設けられ、各ローラ対50の片側のローラはベルト52を介して駆動ローラ54に接続されている。駆動ローラ54が駆動されると、各ローラ対50によって挟持される芯金22はマンドレル36の挿通孔46に向けて送られる。芯金22は予め定められた長さとされており、ローラ対50によって送られる後方の芯金22(22B)がマンドレル36の挿通孔46に存在する先方の芯金22(22A)を押すことにより、複数の芯金22が順次に挿通孔46を通過するようになっている。また、駆動ローラ54の駆動は、先方の芯金22の前方端がマンドレル36の先端に位置したときに一旦停止されようになっており、マンドレル36の下方の合流域48において、芯金22が間隔をおいて送り込まれるようになっている。
このように、排出機12においては、合流域48においてゴム材を円筒状に押し出し、ゴム材の中心部に間隔をおいて芯金22が順次送り込まれるようになっている。それにより、ゴム材で芯金22の外周面が被覆されたゴムロール部56と、ゴム材で芯金22の間が中空とされた中空部58とが交互に排出ヘッド38から排出されるようになっている。なお、芯金22の外周面にはゴム材との接着性を高めるためにプライマーが予め塗布されている。
押圧機14は、1対の半円筒状の押圧部材60を有している。1対の押圧部材60は、排出機12から排出されるゴムロール部56を挟むようにして対向配置されている。各押圧部材60には、中心部に向けて突出する押圧部62が形成されている。各押圧部材60は駆動機構(図示省略)によって左右方向及び上下方向に可動されるようになっている。
引出機16は、1対の半円筒状の把持部材64を有している。1対の把持部材64は、排出機12から排出されるゴムロール部56を挟むようにして対向配置されている。各把持部材64には、ゴムロール部56の外周面形状に対応した形状の把持部66が形成されている。各把持部材64は駆動機構(図示省略)によって左右方向および上下方向に可動されるようになっている。
次に、押圧機14および引出機16の動作を説明する。
図2〜図6は、押圧機14および引出機16の動作態様を示している。図中において、「V1」は芯金22の送り出し速度を示し、「V2」はゴム材の押し出し速度を示し、「V3」は把持部材64の下方への移動速度(引出機16による排出機12からのゴムロール部56の引き出し速度)を示している。
図2に示すように、芯金22の送り出し方向上流側である後方の芯金22Bがマンドレル36の先端の位置において停止されると、即ち芯金22の送り出し速度がゼロとされると(図中で「V1=0」と示す)、各把持部材64は互いに近づく方向に可動され、各把持部材64の把持部66によって、芯金22の送り出し方向下流側である先方の芯金22Aの外周面がゴム材で被覆されたゴムロール部56が把持される。
そして、図3に示すように、ゴムロール部56を把持した状態で各把持部材64を下方に移動する。即ち、各把持部材64によってゴムロール部56を排出機12から引き出す。そうすると、合流域48のゴム材に張力が作用し、芯金22Aが芯金22Bと離間し、ゴム材で芯金22(芯金22A及び芯金22B)の間が中空とされる中空部58が形成される。
図4に示すように、芯金22Aと芯金22Bとが離間したまま、芯金22の送り出しが再開され、中空部58が1対の押圧部材60の対向位置まで移動する。なお、芯金22の送り出し速度V1とゴム材の押し出し速度V2とは略同一である。そして、中空部58が1対の押圧部材60の対向位置まで移動したとき、図5に示すように、各押圧部材60は互いに近づく方向に可動され、中空部58のゴム材は各押圧部材60の押圧部62によって内方に押圧される。それにより、先方の芯金22Aの端面68および後方の芯金22Bの端面68が中空部58のゴム材によって覆われることとなる。
そして、図6に示すように、各押圧部材60が互いに離れる方向に可動されると、中空部58において分離され、芯金22を袋とじ状とするゴムロール70が成形される。なお、各把持部材64は分離されたゴムロール70を把持しつつ下方に適宜な距離だけ移動させた後、次のゴムロール部56を把持するための待機位置として図2の仮想線(二点鎖線)で示す位置に移動する。
図3において、把持部材64の移動速度、即ち引出機16による排出機12からのゴムロール部56の引き出し速度V3は、ゴム材の押し出し速度V2に対して0.6倍以上1.4倍以下の範囲内の一定速度に設定されている。それにより、中空部58のゴム材の厚みがゴムロール部56のゴム材の厚みと同程度となる(中空部58のゴム材の厚みがゴムロール部56のゴム材の厚みに対して90%以上110%以下となる)。なお、ゴムロール部56の引き出し速度V3をゴム材の押し出し速度V2に対して0.6倍未満とすると、図7に示すように、中空部58のゴム材の厚みがゴムロール部56のゴム材の厚みよりも厚くなり過ぎる。また、ゴムロール部56の引き出し速度V3がゴム材の押し出し速度V2に対して1.4倍を超えると、図8に示すように、中空部58のゴム材の厚みがゴムロール部56のゴム材の厚みよりも薄くなり過ぎる。
図9は、本実施形態に係るゴムロール製造装置10を用いて成形された袋とじ状のゴムロール70の構成を示している。
袋とじ状のゴムロール70は、次工程において加硫処理炉に入れられる。それにより、ゴムロール部56のゴム材および芯金22の端面を覆う部分のゴム材(中空部58のゴム材)に対して加硫処理が施される。
加硫処理されたゴムロール70は、次工程において加工処理される。具体的に、ゴムロール70の両端側において芯金22が一定の長さ露出するように両端部のゴム材が切除される。それにより、芯金22の端面68を覆う部分のゴム材(中空部58のゴム材)は切除されることとなる。尚、ゴムロール部56は加硫処理が施される前に把持部材64の把持部66によって把持されるため、加硫処理後のゴムロール部56には把持部66の跡が残る。しかし、ゴムロール部56における当該跡が付いた部分は、前記した切除される両端部のゴム材に含まれる(両端部のゴム材と共に切除される)ため、当該跡が最終製品のゴムロールに残ることはない。
以上説明した本実施形態に係るゴムロール製造装置10を用いて成形したゴムロール70では、押圧機14によって中空部58のゴム材を押圧し、中空部58のゴム材によって芯金22を袋とじ状としつつ切り離される、即ち中空部58のゴム材によって芯金22の端面68の少なくとも周縁部が覆われた状態で切り離されるので、残留応力の解放によるゴム材の軸方向の収縮変形および径方向の拡張変形が抑制される(図9参照)。中空部58のゴム材は加硫処理によって加硫硬化した後に切除されるので、残留応力の解放によるゴム材の軸方向の収縮変形および径方向の拡張変形は実質的に問題のない程度にまで減少する。従って、両端部と中央部において肉厚ムラの小さいゴムロール70が製造されることとなる。
ここで、ゴム材で芯金22(芯金22A及び芯金22B)の間が中空とされた中空部58を形成するとき、芯金22の送り出し方向上流側である後方の芯金22Bが芯金22の送り出し方向に自走することがある。つまり、各把持部材64によって、芯金22の送り出し方向下流側である先方の芯金22Aの外周面がゴム材で被覆されたゴムロール部56を排出機12から引き出すとき、後方の芯金22Bが先方の芯金22Aが離間する方向に自走することがある。後方の芯金22Bの自走は、自重、又は各把持部材64によってゴムロール部56を排出機12から引き出すときに作用する合流域48のゴム材の張力に起因して生じるものと考えられる。
後方の芯金22Bの自走が生じると、予め定められた範囲内の間隔で中空部58が形成されなくなる。つまり、異なる間隔の中空部58とゴムロール部56とが交互に排出されることとなる。すると、例えば、各押圧部材60の押圧部62による中空部58のゴム材の内方への押圧するときの位置精度が低下する。また、残留応力の解放によるゴム材の軸方向の収縮変形および径方向の拡張変形が抑制されるだけの中空部58の形成が実現されない場合も出てくる。しいては、押圧部材60の押圧部62の幅以下の中空部58が形成されてしまい、各押圧部材60の押圧部62による中空部58のゴム材の内方への押圧が実施されなくなる場合も出てくることがある。
これに対して、本実施形態に係るゴムロール製造装置10では、中空部58を形成するとき、芯金22の送り出し方向上流側である後方の芯金22Bの芯金22の送り出し方向への自走を阻止する自走阻止部材72を配置している。
具体的には、自走阻止部材72は、例えば、図10に示すように、中央部に芯金22の外径よりも一回り小さい径(例えば芯金22の外径よりも0.1mm以上1mm以下小さい径)の円形状の穴72Aを有する弾性体(例えば、ウレタンゴム等の周知のゴム)からなる板状体で構成されている。そして、自走阻止部材72は、穴72Aに芯体22が挿入された状態で、マンドレル36の上方の領域の外周面を保持する環状の保持部材35に固定して配置している(図1参照)。
この状態で配置される自走阻止部材72は、図11に示すように、後方の芯金22Bの外周面(送り出し方向の上流側の外周面)に接触しており、後方の芯金22Bの送り出し方向とは逆方向に抵抗力(摩擦力)を付与する。つまり、芯金22の送り出しが停止されている場合において、後方の芯金22の自重、又は各把持部材64によってゴムロール部56を排出機12から引き出すときに作用する合流域48のゴム材の張力により、後方の芯金22Bにその送り出し方向に移動する力が負荷されたとき、自走阻止部材72は、後方の芯金22Bに対して後方の芯金22Bの送り出し方向とは逆方向に抵抗力(摩擦力)を付与する。一方で、自走阻止部材72は、芯金22を送り出すときは、芯金22の外周面と摺動し、芯金22の供給を阻害しない。
自走阻止部材72により後方の芯金22Bに付与する抵抗力(摩擦力)の範囲は、中空部58を形成するとき(つまり芯金22の送り出しを停止しているとき)、後方の芯金22Bが芯金22の送り出し方向に自走しない抵抗力(摩擦力)以上で、芯金22を送り出すとき、自走阻止部材72が芯金22の外周面と摺動する抵抗力(摩擦力)以下とする。但し、抵抗力(摩擦力)の上限値は、芯金22を送り出すとき、自走阻止部材72と芯金22の外周面と摺動抵抗が大きすぎると、芯金供給部24の駆動部(不図示:駆動ローラ54の駆動モータ)の負荷が過剰に大きくなるため、低い抵抗力とすることがよい。抵抗力(摩擦力)の範囲として具体的には、芯金22の大きさ(長さ及び外径)、装置構成により異なるが、例えば、5g以上2kg以下(好ましくは100g以上1kg以下)の範囲がよい。なお、抵抗力(摩擦力)の値は、ゴム材が無く、且、自走阻止部材72が芯金22の外周面と接触した状態にて、芯金22に徐々に荷重を付与し、自走し始めた時の荷重の値である。
ここで、自走阻止部材72は、中空部58を形成するとき、後方の芯金22Bの芯金22の送り出し方向への自走を阻止できればよいため、後方の芯金22Bの外周面の周方向全域に接触している必要はない。具体的には、自走阻止部材72は、例えば、1)図12に示すように、芯金22を挿入する穴72Aの形状が多角形(図12中では六角形)である態様、2)図13に示すように、円弧状の縁部を持つ一つの部材で構成し、当該一つの部材の縁部が後方の芯金22Bの外周面に一方向から接触する態様、3)図14に示すように、円弧状の縁部を持つ複数の部材で構成し、当該複数の部材の縁部が後方の芯金22Bの外周面に複数方向から接触する態様(図14では、円弧状の縁部を持つ3つの部材で構成し、当該3つの部材の縁部が後方の芯金22Bの外周面に3つの方向から接触する態様)であってもよい。
自走阻止部材72の材質(少なくとも芯金22と接触する部位の材質)は、弾性体以外にも、例えば、磁性体、樹脂成形体、金属、セラミクスなどであってもよい。特に、材質を磁性体で構成した場合、自走阻止部材72は、磁力により後方の芯金22Bの送り出し方向とは逆方向に抵抗力(摩擦力)を付与することから、芯金22Bと非接触で配置してもよい。
自走阻止部材72は、板状体以外にも、図15に示すように、回転抵抗を有する回転体(ローラ)であってもよい。
自走阻止部材72は、後方の芯金22Bと接触する位置であれば、配置位置に制限はなく、例えば、リング状の自走阻止部材72をマンドレル36の挿通孔46の内壁に配置した態様であってもよい。
自走防止部材72は、芯体22Bの外周面に接触した状態で配置された形態に限られず、中空部58を形成するときは、芯体22Bの外周面に接触し、芯金22を送り出すときは、芯体22Bの外周面に離間して非接触状態となる態様であってもよい。
本実施形態に係るゴムロール製造装置10では、以上説明した自走阻止部材72により、ゴム材で芯金22(芯金22A及び芯金22B)の間が中空とされた中空部58を形成するとき、後方の芯金22Bが芯金22の送り出し方向に自走する阻止している。このため、予め定められた範囲内の間隔で中空部58が形成される。
その結果、本実施形態に係るゴムロール製造装置10では、各押圧部材60の押圧部62による中空部58のゴム材の内方への押圧するときの位置精度の低下が阻止され、ゴムロールの端部における未加硫のゴム材の変形が抑制される。そして、両端部と中央部において肉厚ムラの小さいゴムロール70が製造される。
なお、本実施形態に係るゴムロール製造装置10では、押圧機14により中空部58でゴムロール70を分離するように構成したが、押圧機14により中空部58のゴム材を内方に押圧した後、別途のカッターによってゴムロール70を分離するように構成してもよい。
また、本実施形態に係るゴムロール製造装置10においては、芯金22の端面68の全面が中空部58のゴム材によって袋とじ状に覆われたものを示したが、芯金22の端面68の少なくとも周縁部が中空部58のゴム材によって覆われていればよい。
また、本実施形態に係るゴムロール製造装置10は、押圧機14を備えた構成にしたが、押圧機14を備なくともよい。この場合、別途、押圧機14を備える装置を準備して、この装置の押圧機14により中空部58でゴムロール70を分離する。
10 ゴムロール製造装置、12 排出機、14 押圧機、16 引出機、18 ゴム材供給部、20 押出部、22 芯金、24 芯金供給部、36 マンドレル、38 排出ヘッド、56 ゴムロール部、58 中空部、60 押圧部材、62 押圧部、64 把持部材、66 把持部、68 端面、70自走阻止部材

Claims (4)

  1. 円筒状に押し出される未加硫のゴム材の中心部に間隔をおいて順次芯金を送り込み、前記ゴム材で前記芯金の外周面が被覆されたゴムロール部と、前記ゴム材で前記芯金の間が中空とされた中空部とを交互に排出する排出機と、
    前記ゴム材で前記芯金の間が中空とされた中空部を形成するとき、前記芯金の送り出し方向の上流側の芯金の外周面に接触配置し、該送り出し方向とは逆方向に抵抗力を付与し、該送り出し方向への自走を阻止する自走阻止部材と、
    を備えるゴムロール製造装置
  2. 前記排出機から排出された前記中空部の前記ゴム材により前記芯金の端面の少なくとも周縁部が覆われるように、前記中空部の前記ゴム材を内方に押圧する押圧機をさらに備える請求項1に記載のゴムロール製造装置。
  3. 円筒状に押し出される未加硫のゴム材の中心部に間隔をおいて順次芯金を送り込み、前記ゴム材で前記芯金の外周面が被覆されたゴムロール部と、前記ゴム材で前記芯金の間が中空とされた中空部とを交互に排出する工程であって、前記ゴム材で前記芯金の間が中空とされた中空部を形成するとき、自走阻止部材により前記芯金の送り出し方向の上流側の芯金の当該送り出し方向への自走を阻止する第1工程と、
    前記ゴムロール部および前記中空部の前記ゴム材に対して加硫処理を施す第2工程と、
    前記中空部の加硫後の前記ゴム材を切除する第3工程と、
    を有し、
    前記自走阻止部材が、前記芯金の送り出し方向の上流側の芯金の外周面に接触して配置され、前記上流側の芯金の送り出し方向とは逆方向に抵抗力を付与して、前記上流側の芯金の送り出し方向への自走を阻止するゴムロール製造方法。
  4. 前記第1工程において、前記ゴムロール部と前記中空部とを交互に排出した後、前記中空部の前記ゴム材により前記芯金の端面の少なくとも周縁部が覆われるように、前記中空部の前記ゴム材を内方に押圧する請求項3に記載のゴムロール製造方法。
JP2013160600A 2013-08-01 2013-08-01 ゴムロール製造装置およびゴムロール製造方法 Active JP5720739B2 (ja)

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