JP5720742B2 - ゴムロール製造装置、ゴムロール製造方法 - Google Patents

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本発明は、ゴムロール製造装置、ゴムロール製造方法に関する。
特許文献1に記載のゴムロール製造装置は、未加硫のゴム材を供給するゴム材供給部から供給されたゴム材を円筒状に押し出す押出部(押出機構)と、押出部から円筒状に押し出されるゴム部材の中心部に芯金を送り込む芯金供給部(芯金供給機構)と、を備えている。
特開2013−103473号公報
本発明の課題は、装置を稼働する際、及び装置を停止する際の少なくとも一方で生じる芯金供給機構と押出機構との水平方向のずれを抑制することである。
本発明の請求項1に係るゴムロール製造装置は、ゴム材を円筒状のゴム部材として押し出す押出機構と、前記押出機構の鉛直方向上方に配置され、前記押出機構に円柱状の芯金を供給し、前記押出機構によって押し出される前記ゴム部材に前記芯金を送り込む芯金供給機構と、前記押出機構の水平方向一方に配置され、ゴム材を前記押出機構に供給するゴム材供給機構と、前記ゴム材供給機構が、前記ゴム材供給機構が載せられた台座に対して水平方向に移動可能となるように、圧縮気体を用いて前記ゴム材供給機構を前記台座に対して浮上させて前記台座の前記ゴム材供給機構に対する拘束力を解除可能とする解除機構と、を備えることを特徴とする。
本発明の請求項2に係るゴムロール製造装置は、請求項1に記載のゴムロール製造装置において、前記押出機構と前記芯金供給機構との水平方向における相対移動を抑制する抑制機構を備えることを特徴とする。
本発明の請求項3に係るゴムロール製造方法は、請求項1又は2に記載のゴムロール製造装置を用いてゴムロールを製造するゴムロール製造方法であって、解除機構を稼働させ、台座のゴム材供給機構に対する水平方向における拘束力を解除する第一解除工程と、前記台座の前記ゴム材供給機構に対する拘束力が解除された状態で、前記ゴム材供給機構を稼働させ、押出機構へ供給するゴム材を加熱してゴム材の温度を予め決められた温度に上昇させるゴム材加熱工程と、前記押出機構へ供給するゴム材の温度が予め決められた温度に上昇した後に、前記解除機構を非稼働とし、前記ゴム材供給機構を前記台座に対して拘束させる拘束工程と、前記ゴム材供給機構を前記台座に対して拘束させた状態で、芯金供給機構を稼働させて芯金を前記押出機構に供給し、前記押出機構によって押し出された円筒状のゴム部材に前記芯金を送り込み前記芯金に前記ゴム部材を被覆する被覆工程と、前記芯金供給機構を非稼働として前記被覆工程を終了させる被覆終了工程と、前記芯金供給機構を非稼働とした後、前記解除機構を稼働させて前記台座の前記ゴム材供給機構に対する拘束力を解除する第二解除工程と、前記台座の前記ゴム材供給機構に対する拘束力が解除された状態で、前記ゴム材供給機構を非稼働とし、ゴム材の前記押出機構への供給を停止させる停止工程と、を備えることを特徴とする。
本発明の請求項1のゴムロール製造装置によれば、ゴム材供給機構が常に台座に拘束されている場合と比して、装置を稼働する際、及び装置を停止する際の少なくとも一方で生じる芯金供給機構と押出機構との水平方向のずれを抑制することができる。
また、コロ等を用いて台座のゴム材供給機構に対する拘束力を解除する場合と比して、台座のゴム材供給機構に対する拘束力を容易に解除することができる。
本発明の請求項2のゴムロール製造装置によれば、押出機構と芯金供給機構との相対移動を抑制する抑制機構を備えていない場合と比して、装置を稼働する際、及び装置を停止する際の少なくとも一方で生じる芯金供給機構と押出機構との水平方向のずれを抑制することができる。
本発明の請求項3のゴムロール製造方法によれば、ゴム材供給機構が常に台座に拘束されている場合と比して、装置を稼働する際、及び装置を停止する際の少なくとも一方で生じる芯金供給機構と押出機構との水平方向のずれを抑制することができる。
本発明の実施形態に係るゴムロール製造装置を示した断面図である。 本発明の実施形態に係るゴムロール製造装置を示した断面図である。 本発明の実施形態に係るゴムロール製造装置を示した正面図である。 本発明の実施形態に係るゴムロール製造装置を示した正面図である。 (A)(B)本発明の実施形態に係るゴムロール製造装置に用いられた解除機構を示した断面図である。 本発明の実施形態に係るゴムロール製造装置に備えられた分離機構、及び持出機構を示した断面図である。 本発明の実施形態に係るゴムロール製造装置に備えられた分離機構、及び持出機構を示した断面図である。 (A)(B)本発明の実施形態に係るゴムロール製造装置に備えられた分離機構、及び持出機構を示した断面図、及び本発明の実施形態に係るゴムロール製造装置によって製造されたゴムロールを示した断面図である。
本発明の実施形態に係るゴムロール製造装置、及びゴムロール製造方法の一例を図1〜図8に従って説明する。なお図中に示す矢印Vは装置上下方向であって鉛直方向を示し、矢印Hは装置幅方向であって水平方向を示す。
本実施形態に係るゴムロール製造装置、及びゴムロール製造方法によって製造されるゴムロール(ゴム被覆軸体)は、円柱状の芯金22の外周面に円筒状のゴム部材72を被覆させたものであって、例えば、画像形成装置の像保持体(感光体ドラム)に接触して従動回転し像保持体の外周面を帯電させる帯電ロールとして用いられる。
(ゴムロール製造装置)
ゴムロール製造装置10は、図2に示されるように、いわゆるクロスヘッドダイから構成される押出機構12と、押出機構12の鉛直方向下方に配置される分離機構14と、分離機構14の鉛直方向下方に配置される持出機構16と、を備えている。
さらに、ゴムロール製造装置10は、押出機構12の水平方向一方(図2では右方)に配置されるゴム材供給機構18と、ゴム材供給機構18を水平方向に移動可能とする解除機構80と、押出機構12の鉛直方向上方に配置される芯金供給機構24と、を備えている。なお、解除機構80等については詳細を後述する。
〔ゴム材供給機構〕
ゴム材供給機構18は、水平方向に延びる円筒状の本体部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。また、投入口32から本体部26内に投入されたゴム材を加熱するヒータ20が本体部26に取り付けられている。
以上の構成において、投入口32から投入されたゴム材は、本体部26の内部においてヒータ20により加熱され、回転するスクリュー28によって練られながら押出機構12に向けて送り出される。そして、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ようになっている。
〔押出機構〕
押出機構12は、ゴム材供給機構18に接続された鉛直方向に延びる円筒状のケース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。
また、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、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。そして、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、ゴム材が環状に流れる環状流路44が形成されている。
さらに、マンドレル36の中心部には芯金22が供給される供給孔46が鉛直方向に延びて形成されている。そして、マンドレル36の鉛直方向下側は下端部(先端部)に向けて先細った形状を呈している。また、マンドレル36の先端部に対して下方の領域は、供給孔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。すなわち、この合流域48に向けてゴム材が円筒状のゴム部材72として押し出され、円筒状に押し出されたゴム部材72の中心部に芯金22が送り込まれるようになっている。
〔芯金供給機構〕
芯金供給機構24は、マンドレル36の鉛直方向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の供給孔46に供給されるようになっている。このローラ対50及び駆動ローラ54は、芯金供給機構24の機構本体24A内に取り付けられている。
芯金22は予め定められた長さとされており、ローラ対50によって供給される芯金22がマンドレル36の供給孔46に存在する先方の芯金22を押圧すことにより、複数の芯金22が順次に供給孔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の先端部が排出ヘッド38から外部に露出したときに一旦停止するようになっている(図6参照)。
以上の構成において、押出機構12の合流域48においてゴム材を円筒状のゴム部材72として押し出し、ゴム部材72の中心部に芯金22が順次送り込まれるようになっている。これにより、ゴム部材72で芯金22の外周面が被覆されたゴムロール部56が排出ヘッド38から排出されるようになっている。なお、芯金22の外周面にはゴム部材72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。
〔分離機構〕
分離機構14は、排出ヘッド38の鉛直方向下方に配置される1対の分離部材60を備えている。1対の分離部材60は、芯金22にゴム部材72が被覆され、押出機構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。各分離部材60には、ゴムロール部56に向けて突出して先端部が鋭利な形状とされた切断部60Aが形成されている。そして、各分離部材60は、駆動機構(図示省略)によって互いの切断部60Aの先端部が接触又は離間するように図中左右方向に移動可動とされている。
以上の構成において、分離部材60を移動させて離間した状態の先端部を接触させることで、ゴムロール部56が、芯金22毎に分かれたゴムロール体74に分離するようになっている(図7参照)。
〔持出機構〕
持出機構16は、分離機構14の鉛直方向下方に配置される1対の把持部材64を備えている。1対の把持部材64は、押出機構12から排出されるゴムロール部56を挟むように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64Aが形成されている。そして、各把持部材64は駆動機構(図示省略)によって図中上下方向、及び図中左右方向に移動可能とされている。
以上の構成において、把持部材64は、排出ヘッド38から排出されたゴムロール部56の先端部側(鉛直方向下側)を把持し、ゴムロール部56が分離機構14によってゴムロール体74に分離された後、このゴムロール体74を分離機構14の鉛直方向下方から持ち出すようになっている。
(要部構成)
次に、ゴム材供給機構18を水平方向に移動可能とする解除機構80等について説明する。
ゴム材供給機構18は、図4に示されるように、フレームユニット82によって鉛直方向下方から支持され、床Gに取り付けられた台座84とフレームユニット82との間には、解除機構80を構成する脚部90が配置されている。
〔フレームユニット〕
フレームユニット82は、鉛直方向に延びる一対の鉛直材86A、86Bを備えている。そして、鉛直材86Aは、ゴム材供給機構18における本体部26の押出機構12側を鉛直方向下方から支持し、鉛直材86Bは、本体部26の投入口32側を鉛直方向下方から支持している。
さらに、鉛直材86A、86Bの下端は、板面が水平方向を向いた支持板88に取り付けられている。そして、この支持板88と台座84との間に解除機構80を構成する脚部90が配置されている。
〔解除機構〕
解除機構80は、例えば所謂エアベアリングとされ、図4、図5(A)(B)に示されるように、支持板88の下面に上端部が取り付けられる複数(図4では3個)の脚部90と、コンプレッサ92とを備えている。
支持板88には、コンプレッサ92から供給される圧縮空気(圧縮気体の一例)を夫々の脚部90に向けて送る空気孔88Aが形成され、夫々の脚部90には、空気孔88Aから送られてきた圧縮空気を脚部90の下面90Aで排出する排出孔90Bが形成されている。この排出孔90Bは途中で複数に枝分かれしており、下面90Aの複数個所から圧縮空気が台座84の上面84Aに向けて排出されるようになっている。
この構成において、コンプレッサ92を稼働させると、圧縮空気が空気孔88A及び排出孔90Bを通って脚部90の下面90Aから排出される。これにより、フレームユニット82及びゴム材供給機構18が、台座84に対して例えば、5〜10〔μm〕浮上し、台座84のゴム材供給機構18に対する水平方向における拘束力(下面90Aと上面84Aとの摩擦により生じる拘束力)が解除されるようになっている(図5(B)参照)。
〔その他〕
ゴムロール製造装置10は、図4に示されるように、水平方向において押出機構12と芯金供給機構24との相対移動を抑制する抑制機構の一例としての連結部材94を備えている。具体的には、複数の屈曲部を有する連結部材94の一端には、芯金供給機構24の機構本体24Aが固定され、連結部材94の他端には、押出機構12のケース34が固定されている。これにより、押出機構12と芯金供給機構24との水平方向における相対移動が抑制されるようになっている。
なお、押出機構12、分離機構14、及び持出機構16は、前述した床Gに載せられた図示せぬフレーム部材に取り付けられている。
(作用)
次に、ゴムロール製造装置10を用いてゴムロール76を製造する製造方法について説明する。
先ず、図3、図5(A)(B)に示されるように、解除機構80のコンプレッサ92が稼働する。これにより、圧縮空気が空気孔88A及び排出孔90Bを通って脚部90の下面90Aから排出される。そして、フレームユニット82及びゴム材供給機構18が、台座84に対して浮上し、台座84のゴム材供給機構18に対する水平方向における拘束力が解除される(第一解除工程)。
次に、台座84のゴム材供給機構18に対する拘束力が解除された状態で、ゴム材供給機構が稼働され、図1に示されるように、ゴム材供給機構18の投入口32に未加硫のゴム材が投入される。そして、投入されたゴム材は、本体部26の内部においてヒータ20により加熱され、回転するスクリュー28によって練られながら押出機構12に向けて送り出される。さらに、押出機構12に送り出されたゴム材は、円筒状のゴム部材72として押出機構12の排出ヘッド38から排出される(ゴム材加熱工程)。
ここで、比較例として台座84のゴム材供給機構18に対する水平方向における拘束力が解除されない構成の作用について説明する。
比較例の構成では、本体部26内のゴム材を加熱させるために本体部26もヒータ20により加熱され、本体部26が水平方向に膨張(熱膨張)し、押出機構12には、水平方向に移動する力が作用する。
一方、スクリュー28によりゴム材が推進するとスクリュー28の外側の本体部26の内壁に、スクリュー28により推進するゴム材によってスクリュー押圧(推進するゴム材が内壁を押圧する力:ゴム摩擦力)が生じます。このため、本体部26に水平方向に伸びる力が作用します。
しかし、本実施形態では、ゴム材加熱工程では台座84のゴム材供給機構18に対する拘束力が解除されている。このため、押出機構12に作用する力は、ゴム材供給機構18が台座84に対して水平方向に移動することで減少する。
そして、ゴム材加熱工程において押出機構12に送り出されるゴム材の温度が予め決められた温度(例えば、80℃)に上昇して安定し、排出ヘッド38からゴム部材72が安定した状態で排出されるようになると、解除機構80のコンプレッサ92が非稼働とされる。これにより、圧縮空気の供給が停止され、図2に示されるように、台座84の上面84Aに、脚部90が接触する。そして、ゴム材供給機構18を台座84に対して拘束させる(拘束工程)。なお、ゴム材供給機構18の投入口32へのゴム材の投入は、継続して行われている。
次に、芯金供給機構24が稼働されて芯金22が押出機構12に供給される。具体的には、芯金供給機構24によってマンドレル36の供給孔46に供給される芯金22が供給孔46に存在する先方の芯金22を押圧することにより、先方の芯金22は、合流域48で円筒状に押し出されたゴム部材72の中心部に送り込まれる。これにより、芯金22の外周面がゴム部材72で被覆されたゴムロール部56が排出ヘッド38から排出される(被覆工程)。
さらに、ゴム部材72が被覆された芯金22の先端部が排出ヘッド38から外部に突出したときに、芯金22が、芯金供給機構24によって一旦停止される。
図6に示されるように、ゴム部材72が被覆された芯金22(図中芯金22A)の先端部が排出ヘッド38から外部に突出したときに芯金22が一旦停止されると、各把持部材64の把持部64Aによってゴムロール部56の先端部側が把持される。
さらに、図6、図7に示されるように、ゴムロール部56が把持部64Aによって把持された状態で、切断部60Aの先端部が離間した状態の分離部材60が、切断部60Aの先端部が互いに近づくように水平方向に移動し、互いの先端部を接触させる。これにより、ゴムロール部56が、芯金22毎にゴムロール体74に分離される。
さらに、図7、図8(A)に示されるように、分離したゴムロール体74は、把持部材64によって鉛直方向下方に移動した後、水平方向に移動して分離機構14の鉛直方向下方から持ち出される。一方、一対の分離部材60は、互いの切断部60Aの先端部を離間させるように水平方向に移動して、一対の分離部材60の間におけるゴムロール部56の通過が許容される。
さらに、持出機構16によって持ち出されたゴムロール体74は加硫され、ゴムロール体74の両端側に被覆されたゴム部材72は、図示せぬ切取ユニットによって切り取られる。これにより、両端側の芯金22が露出したゴムロール76が製造される(図8(B)参照)。
一方、芯金22を押出機構12に供給し、芯金22にゴム部材72を被覆させる被覆工程を終了させる際は、芯金供給機構24が非稼働とされる(被覆終了工程)。なお、ゴム材供給機構18の投入口32へのゴム材の投入は、継続して行われている。
芯金供給機構24を非稼働とさせた後、図1、図5(A)(B)に示されるように、解除機構80のコンプレッサ92が稼働する。これにより、圧縮空気が空気孔88A及び排出孔90Bを通って脚部90の下面90Aから排出される。そして、フレームユニット82及びゴム材供給機構18が、台座84に対して浮上し、台座84のゴム材供給機構18に対する水平方向における拘束力が解除される(第二解除工程)。
台座84のゴム材供給機構18に対する拘束力が解除された状態で、ゴム材供給機構18の投入口32へのゴム材の投入が止められる。そして、既に投入されたゴム材を排出ヘッド38から排出させた後、ゴム材供給機構18が非稼働とされる。これにより、ゴム材の押出機構12への供給を停止させる(停止工程)。
ここで、比較例として台座84のゴム材供給機構18に対する水平方向における拘束力が解除されない構成の作用について説明する。
比較例の構成では、ゴム材供給機構18を非稼働とさせることでヒータ20も非稼働となる。ヒータ20を非稼働とさせることで本体部26の温度が、室温まで低下する。これにより、本体部26が水平方向に収縮(熱収縮)し、押出機構12には、水平方向に移動する力が作用する(ゴム材加熱工程に作用した力とは逆方向の力)。
一方、ゴム材供給機構18から押出機構12に向けて水平方向に押し出されるゴム材が供給されなくなることで、前述したスクリュー押圧により生じる力が無くなるため、押出機構12には、水平方向に移動する力が作用する(ゴム材加熱工程に作用した力とは逆方向の力)。
このように、本体部26の熱収縮、及びゴム材の供給停止により、押出機構12には、水平方向に移動する力が作用する。
しかし、本実施形態では、停止工程では台座84のゴム材供給機構18に対する拘束力が解除されている。このため、押出機構12に作用する力は、ゴム材供給機構18が台座84に対して水平方向に移動することで減少する。
そして、ゴム材供給機構18の本体部26の温度が室温まで低下すると、解除機構80のコンプレッサ92が非稼働とされる。これにより、圧縮空気の供給が停止され、図4に示されるように、台座84の上面84Aに、脚部90が載せされる。
以上より、ゴムロール76を製造する工程が終了する。
(まとめ)
以上説明したように、台座84のゴム材供給機構18に対する拘束力が解除された状態で、ゴム材加熱工程、及び停止工程を行うことで、押出機構12に作用する力は、ゴム材供給機構18が台座84に対して水平方向に移動することで減少する。このため、ゴムロール製造装置10を稼働する際、ゴムロール製造装置10を停止する際の少なくとも一方で生じる芯金供給機構24と押出機構12との水平方向のずれが抑制される。
また、芯金供給機構24と押出機構12との水平方向のずれが抑制されるため、芯金供給機構24と押出機構12との水平方向のずれを調整する調整時間が減少する。
また、ゴム材供給機構18及びフレームユニット82を台座84に対して浮上させることで台座84のゴム材供給機構18に対する拘束力を解除するため、コロ等を用いて台座84のゴム材供給機構18に対する拘束力を解除する場合と比して、台座84のゴム材供給機構18に対する拘束力が容易に解除される。
また、連結部材94によって芯金供給機構24と押出機構12とが連結されているため、芯金供給機構24と押出機構12との水平方向のずれが効果的に抑制される。
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態をとることが可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、芯金供給機構24と押出機構12とを連結部材94で直接的に連結したが、特に芯金供給機24と押出し機構12は連結しなくてもよい。
また、上記実施形態では、停止工程後に、解除機構80のコンプレッサ92が非稼働とされたが、特にコンプレッサ92を非稼働とさせなくてもよく、次に、ゴムロール76を製造させるまで、コンプレッサ92を稼働させていてもよい。
また、上記実施形態では、圧縮気体の一例として圧縮空気を用いたが、他の気体(酸素、窒素等)を用いてもよい。
また、上記実施形態では特に説明しなかったが、床Gが、台座84を兼ねてもよい。つまり、台座としての床Gに、脚部90が載せられてもよい。
10 ゴムロール製造装置、
12 押出機構、
18 ゴム材供給機構、
22 芯金、
24 芯金供給機構、
72 ゴム部材、
80 解除機構、
94 連結部材(抑制機構の一例)

Claims (3)

  1. ゴム材を円筒状のゴム部材として押し出す押出機構と、
    前記押出機構の鉛直方向上方に配置され、前記押出機構に円柱状の芯金を供給し、前記押出機構によって押し出される前記ゴム部材に前記芯金を送り込む芯金供給機構と、
    前記押出機構の水平方向一方に配置され、ゴム材を前記押出機構に供給するゴム材供給機構と、
    前記ゴム材供給機構が、前記ゴム材供給機構が載せられた台座に対して水平方向に移動可能となるように、圧縮気体を用いて前記ゴム材供給機構を前記台座に対して浮上させて前記台座の前記ゴム材供給機構に対する拘束力を解除可能とする解除機構と、
    を備えるゴムロール製造装置。
  2. 前記押出機構と前記芯金供給機構との水平方向における相対移動を抑制する抑制機構を備える請求項1に記載のゴムロール製造装置。
  3. 請求項1又は2に記載のゴムロール製造装置を用いてゴムロールを製造するゴムロール製造方法であって、
    解除機構を稼働させ、台座のゴム材供給機構に対する水平方向における拘束力を解除する第一解除工程と、
    前記台座の前記ゴム材供給機構に対する拘束力が解除された状態で、前記ゴム材供給機構を稼働させ、押出機構へ供給するゴム材を加熱してゴム材の温度を予め決められた温度に上昇させるゴム材加熱工程と、
    前記押出機構へ供給するゴム材の温度が予め決められた温度に上昇した後に、前記解除機構を非稼働とし、前記ゴム材供給機構を前記台座に対して拘束させる拘束工程と、
    前記ゴム材供給機構を前記台座に対して拘束させた状態で、芯金供給機構を稼働させて芯金を前記押出機構に供給し、前記押出機構によって押し出された円筒状のゴム部材に前記芯金を送り込み前記芯金に前記ゴム部材を被覆する被覆工程と、
    前記芯金供給機構を非稼働として前記被覆工程を終了させる被覆終了工程と、
    前記芯金供給機構を非稼働とした後、前記解除機構を稼働させて前記台座の前記ゴム材供給機構に対する拘束力を解除する第二解除工程と、
    前記台座の前記ゴム材供給機構に対する拘束力が解除された状態で、前記ゴム材供給機構を非稼働とし、ゴム材の前記押出機構への供給を停止させる停止工程と、
    を備えるゴムロール製造方法。
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