JP5797730B2 - 帯状部材の巻付け装置 - Google Patents

Description

この発明は、帯状部材を被巻付け体の外周面に螺旋状に巻付ける帯状部材の巻付け装置に関する。

従来、空気入りタイヤ、特に航空機用ラジアルタイヤにおけるベルト端セパレーションの抑制およびタイヤの軽量化を図るため、例えば、以下の特許文献１および図８に開示されているように、プライ12の幅方向両端12ａにおいて折れ曲がることによりジグザグしながらほぼ周方向に延びる細幅の帯状部材13を全領域においてほぼ均一に埋設したベルト層11を用いることが提案されている。

そして、このようなベルト層（プライ）を製造する製造装置としては、例えば、以下の特許文献２に記載のようなものが提案されている。このものは、軸線回りに回転可能な被巻付け体に帯状部材を供給する供給手段と、前記被巻付け体に供給された帯状部材を被巻付け体の外周面に押付けることができる回転可能な巻付けローラと、前記巻付けローラに回転力を付与することで、該巻付けローラの回転軸線を前記被巻付け体の軸線を含む単一平面に対して所定角度だけ傾斜させることができる２個のシリンダと、被巻付け体の外周面に沿って延びるガイドプレートをガイドとして前記巻付けローラを被巻付け体の外周面に沿って移動させることで、帯状部材を巻付けローラにより被巻付け体の外周面に螺旋を描きながらジグザグに多数回巻付ける移動手段とを備えたものである。

特開平６−２９７９１４号公報 特開平５−１３１５６５号公報

ここで、従来の帯状部材の巻付け装置にあっては、被巻付け体の外径が軸方向位置に拘わらず一定であったり、あるいは、被巻付け体の軸方向断面輪郭（軸線を含む断面での外周面輪郭）が極めて大きな単一曲率半径の円弧から構成されることで、軸方向中央と軸方向外端との間での径差が若干量しかないような場合には、前記巻付けローラの回転軸線の単一平面に対する傾斜角、即ち、ローラ傾斜角が一定角度である巻付けローラにより帯状部材の巻付けを行っても、殆ど問題は生じない。しかしながら、近年、タイヤ性能の向上を目的として、図９に示すような、軸方向中央部に位置し外径が一定径である定径部15ａと、定径部15ａの軸方向両外側に設けられ、軸方向断面輪郭が比較的大きな曲率半径の円弧から構成されることで、軸方向外側に向かうに従い外径が徐々に小径となった一対の第１傾斜部15ｂと、第１傾斜部15ｂの軸方向外側にそれぞれ設けられ、軸方向断面輪郭が第１傾斜部15ｂより小さな曲率半径の円弧から構成されることで、軸方向外側に向かうに従い外径が第１傾斜部15ｂより若干急激に小径となった一対の第２傾斜部15ｃとを有する被巻付け体15が提案された。

そして、このような被巻付け体15に対し、被巻付け体15の軸線を含む単一平面Ｂに対する巻付けローラ15の回転軸線Ａの傾斜角（ローラ傾斜角）Ｇが一定角度である巻付けローラ14によって帯状部材13を螺旋状に巻付けると、最大径位置である定径部15ａにおいては、隣接する帯状部材13は一定値の間隙を保持しながら巻付けられているものの、第１、第２傾斜部15ｂ、15ｃにおいては、隣接する帯状部材13の幅方向両端部が互いに重なり合って前記間隙が消失したり、あるいは、前記間隙が著しく狭くなり、この結果、製品タイヤの品質が低下してしまうという課題があった。その理由は、前述のようにローラ傾斜角Ｇが一定角度である巻付けローラ14を用いて被巻付け体15の外周面に帯状部材13を螺旋状に巻付けると、該帯状部材13の周方向長さＬがいずれの軸方向位置においてもほぼ一定となるにも拘わらず、第１、第２傾斜部15ｂ、ｃにおいては外径、周長が定径部15ａ（最大径位置）から離れるに従い徐々に定径部15ａの外径、周長より小径化、短小化するためである。

この発明は、傾斜部に巻付けられた隣接する帯状部材間の間隙の値を最大径位置における間隙の値に近付けることができる帯状部材の巻付け装置を提供することを目的とする。

このような目的は、軸線回りに回転可能な被巻付け体に帯状部材を供給する供給手段と、前記被巻付け体の軸線を含む単一平面に対して回転軸線が傾斜することができるとともに、前記被巻付け体に供給された帯状部材を被巻付け体に押付けることができる回転可能な巻付けローラと、前記巻付けローラを被巻付け体の外周面に沿って前記単一平面内を移動させることで、帯状部材を被巻付け体の外周面に螺旋状に巻付ける移動手段とを備えた帯状部材の巻付け装置において、前記被巻付け体に軸方向外側に向かうに従い徐々に小径となった傾斜部を設けるとともに、前記巻付けローラに回転駆動力を付与することで、該巻付けローラの回転軸線の前記単一平面に対するローラ傾斜角を変更することができる傾斜角変更手段を設け、さらに、該傾斜角変更手段を制御することで、傾斜部において帯状部材を巻付けているときのローラ傾斜角を、被巻付け体の最大径位置において帯状部材を巻付けているときのローラ傾斜角より大とする制御手段を設け、かつ、前記傾斜角変更手段を、帯状部材の供給経路の途中に設けられ、供給途中の帯状部材が通過する中空孔が形成された減速機と、該減速機に回転駆動力を付与する駆動機構とから構成し、前記減速機の出力側に前記巻付けローラを支持させるようにした帯状部材の巻付け装置により、達成することができる。

請求項１に記載された発明においては、軸方向外側に向かうに従い徐々に小径となった傾斜部が設けられている被巻付け体に帯状部材を巻付けるとき、巻付けローラの回転軸線の単一平面に対するローラ傾斜角を変更し、傾斜部において帯状部材を巻付けているときのローラ傾斜角を、被巻付け体の最大径位置において帯状部材を巻付けているときのローラ傾斜角より大としたので、帯状部材の周方向長さは最大径位置より傾斜部において短くなる。ここで、傾斜部における周長は前述のように最大径位置から離れるに従い短小化するが、前述のように帯状部材の周方向長さも最大径位置より傾斜部において短くなるため、傾斜部に巻付けられた隣接する帯状部材間の間隙の値を最大径位置における帯状部材間の間隙の値に近付けることができる。

また、被巻付け体に供給される途中の帯状部材は傾斜角変更手段を迂回する必要がないため、その供給経路を簡単な形状とすることができるとともに、容易に短縮することもできる。

この発明の実施形態１を示す一部が破断された全体概略斜視図である。 その平面図である。 図２のＩ−Ｉ矢視断面図である。 図３のII−II矢視図である。 傾斜角変更手段近傍の平面図である。 巻付けローラ近傍の正面から見た斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は実施形態１における図９のＱ、Ｒ、Ｓ部の拡大図である。 従来の巻付けられた帯状部材を示す展開図である。 傾斜部を有する被巻付け体に帯状部材を巻付けたときの状態を説明する一部破断斜視図である。

以下、この発明の実施形態１を図面に基づいて説明する。
図１、２において、21は水平な軸線回りに回転可能で拡縮径可能な被巻付け体としてのバンド成形用ドラムであり、このドラム21は図示していない駆動モータ等の駆動源から回転駆動力が付与されることで、前記軸線回りに回転することができる。このドラム21は軸方向中央部に設けられ軸方向位置に拘わらず外径が一定である円筒状の定径部22と、この定径部22の軸方向両側に設けられ、軸方向内側端が定径部22の軸方向外側端に滑らかに連なるとともに、軸方向断面輪郭（軸線を含む断面での外周面輪郭）が所定曲率半径の円弧から構成された一対の第１傾斜部23と、これら第１傾斜部23の軸方向両側にそれぞれ設けられ、軸方向内側端が第１傾斜部23の軸方向外側端に滑らかに連なるとともに、軸方向断面輪郭が前記第１傾斜部23より小さな曲率半径の円弧から構成された一対の第２傾斜部24とから構成されている。この結果、ドラム21においては前記定径部22が最大径位置となる。このようにドラム21には該ドラム21の軸方向中央から軸方向外側に向かうに従い曲率半径が小となった複数種類（２種類）の円弧から構成されている傾斜部、ここでは第１、第２傾斜部23、24が設けられ、これら第１、第２傾斜部23、24においては外径が最大径部（軸方向中央）から軸方向両外側に向かうに従い徐々に小径となっている。

なお、この発明においては、傾斜部を軸方向断面輪郭が傾斜した直線、または、単一曲率半径の円弧から構成してもよい。また、この発明においては、被巻付け体の外周面の軸方向断面輪郭を曲率半径が比較的大径である単一曲率半径の円弧から構成したり、あるいは、軸方向外側に向かうに従い曲率半径が小さい複数種類の円弧から構成することで、被巻付けの外周面全体を傾斜部としてもよい。この場合には、被巻付け体の軸方向中央が通常、最大径位置となる。なお、最大径位置は被巻付け体の軸方向中央から軸方向にずれて設けられていることもある。さらに、この発明においては、前述の被巻付け体として、外表面が加硫済タイヤ（製品タイヤ）の内表面と同一形状である剛体コア、あるいは、成形ドラムの周囲に成形され、断面略円弧状に膨出変形したカーカス層等からなるタイヤ中間体を用いてもよい。これらの場合には被巻付け体の外周面全体が傾斜部となる。なお、被巻付け体がタイヤ中間体の場合には、該タイヤ中間体の断面輪郭形状を予め知ることができないので、帯状部材の巻付け開始前に非接触式の光電センサ、レーザーセンサ等を用いて前記断面輪郭の形状を測定することが好ましい。

図１〜４において、27はドラム21より後方の床面28上に設置された上下方向に延びる門型の支持フレームであり、この支持フレーム27の上端部にはガイドローラ29が回転可能に支持されている。そして、このガイドローラ29には、支持フレーム27より後方に設置された図示していない巻出し手段から巻出された長尺の帯状部材30が供給される。ここで、前述した帯状部材30としては、引き揃えられた直線状あるいはジグザグ状に延びる複数本（通常は 2〜12本程度の少数本）のナイロン、アラミド繊維、スチール等からなる補強コードの周囲を未加硫ゴムでコーティングした細幅のリボン状体を用いることができる。なお、この発明においては、帯状部材30として全体が未加硫ゴムからなる細幅のリボン状体を用いてもよい。また、前記ガイドローラ29の直下の支持フレーム27にはガイドローラ29から下方に向かって送り出された帯状部材30の走行方向を前方に方向転換するガイドローラ31がブラケット32を介して回転可能に支持されている。

前記ガイドローラ31より前方に位置するブラケット32の前端部には垂直な軸線回りに回転することができる一対の規制ローラ33が設置され、これらの規制ローラ33は前記帯状部材30の幅と等距離だけ離れて配置されている。そして、前記ガイドローラ31に掛け回され前方に走行方向が転換された帯状部材30は、その走行途中において前記規制ローラ33間を通過することで、その幅方向両側端が共に規制ローラ33に転がり接触する。36は前記ドラム21と支持フレーム27との間の床面28上に設置された前後方向に延びる水平な矩形板状の基台であり、この基台36の上面には、ドラム21の軸線に垂直な水平線に平行に延びる（前後方向に延びる）一対のガイドレール37が敷設されている。38は前記基台36の直上に設置された前後方向に延びる水平な矩形板状を呈する前後プレートであり、この前後プレート38の後側部下面に固定された複数のスライドベアリング39は前記ガイドレール37に摺動可能に係合している。

40は前記一対のガイドレール37間において該ガイドレール37に平行に延びるねじ軸であり、このねじ軸40の前端は基台36の前端部に固定されたブラケット41に回転可能に支持され、一方、前記ねじ軸40の後端は基台36の後端に取付けられた駆動モータ42の出力軸に連結されている。そして、このねじ軸40のおねじ部は前記前後プレート38の下面に固定されたねじブロック43にねじ込まれている。この結果、前記駆動モータ42が作動してねじ軸40が回転すると、前後プレート38はガイドレール37にガイドされながら前後方向に移動する。前述したガイドレール37、前後プレート38、スライドベアリング39、ねじ軸40、駆動モータ42、ねじブロック43は全体として、後述する巻付けローラをドラム21の軸線を含む単一平面Ｂとしての水平面内においてドラム21の軸線に垂直に移動させる第２移動機構44を構成する。

前記前後プレート38の前端部上面にはドラム21の軸線に平行（左右方向）に延びる水平な支持プレート47の長手方向中央部が固定され、この支持プレート47の上面にはドラム21の軸線に平行（左右方向）に延びる一対のガイドレール48が敷設されている。前記ガイドレール48の直上には水平な矩形板状の中間プレート49が設置され、該中間プレート49の下面には前記ガイドレール48に摺動可能に係合する複数のスライドベアリング51が固定されている。50は後側部が中間プレート49の上面に固定された前後方向に延びる水平な矩形板状を呈する左右プレートであり、この左右プレート50の前側部は前後プレート38の前端から前方に向かって突出している。52は前記一対のガイドレール48間において該ガイドレール48に平行に延びるねじ軸であり、このねじ軸52の左端は支持プレート47の左端に固定されたブラケット53に回転可能に支持され、一方、前記ねじ軸52の右端は支持プレート47の右端に取付けられた駆動モータ54の出力軸に連結されている。

そして、このねじ軸52のおねじ部は前記中間プレート49の下面に固定されたねじブロック55にねじ込まれている。この結果、前記駆動モータ54が作動してねじ軸52が回転すると、中間プレート49、左右プレート50はガイドレール48にガイドされながら左右方向に移動する。前述した支持プレート47、ガイドレール48、中間プレート49、左右プレート50、スライドベアリング51、ねじ軸52、駆動モータ54、ねじブロック55は全体として、後述する巻付けローラをドラム21の軸線を含む単一平面Ｂ（この実施形態では水平面）内においてドラム21の軸線と平行に移動させる第１移動機構56を構成する。なお、前述した第２、第１移動機構44、56においては、ねじ軸を用いて巻付けローラを移動させるようにしたが、この発明においては、リニアモーター、シリンダを用いて、あるいは、これらと前述したねじ軸を組み合わせたものを用いて移動させるようにしてもよい。

図１〜６において、前記左右プレート50の前端部にはハーモニックドライブ（登録商標）と称される波動歯車式の第１減速機59が取付けられ、この第１減速機59は、前記左右プレート50に固定され内周に内歯を有する固定側としての円筒状のサーキュラスプラインと、前記サーキュラスプラインの内歯に噛み合う外歯を有するとともに、薄肉であることにより弾性変形可能な出力側としてのフレクスプラインと、前記フレクスプライン内に挿入され、軸線が上下方向に延びる（水平面に垂直な）楕円状カムを有する入力側としてのウェーブジェネレータとから構成されている。60は前記左右プレート50の前端部に旋回可能に支持された旋回プレートであり、この旋回プレート60には前記第１減速機59のフレクスプラインが連結されている。

63は下端が旋回プレート60の後側部に固定され、後方に向かうに従い上方に向かって延びる傾斜した中間部材であり、この中間部材63の上端には水平な支持プレート64が固定されている。前記支持プレート64の前端上面には上下方向に延びる矩形板状の垂直プレート65が取付けられ、この垂直プレート65には前記第１減速機59と同様のサーキュラスプライン、フレクスプライン、ウェーブジェネレータからなる減速機としての第２減速機66、ここではサーキュラスプラインが固定されている。なお、この発明においては、波動歯車式の第１、第２減速機59、66の代わりに、偏心揺動型の差動減速機を用いるようにしてもよい。前記第２減速機66の中心軸上、詳しくは第２減速機66のウェーブジェネレータの軸線上には該ウェーブジェネレータを貫通する中空孔67が形成され、この中空孔67をドラム21への供給途中の帯状部材30が通過することができる。ここで、前記ウェーブジェネレータの軸線は前記水平面内に位置するとともに、垂直プレート65に直交する方向に延びている。

68は前記フレクスプラインの前面に固定され垂直プレート65に直交して延びるローラプレートであり、このローラプレート68の先端部（前端部）には回転軸線Ａが第２減速機66のウエーブジェネレータの軸線と直交する巻付けローラ69が回転可能に支持され、この巻付けローラ69の軸方向両端には前記帯状部材30の肉厚と同一高さ分だけ外周面から突出したフランジ69ａが形成されている。この結果、前記巻付けローラ69は第２減速機66の出力側としてのフレクスプラインにローラプレート68を介して支持されることになる。そして、前記巻付けローラ69は第２、第１移動機構44、56の作動により、ドラム21の外周面に沿ってドラム21の軸線を含む単一平面Ｂ（水平面）内を移動することができる。なお、この発明においては、前記単一平面Ｂは水平面に対して鋭角で傾斜した傾斜面であったり、水平面に対して直交する垂直面（鉛直面）であってもよい。また、この発明においては、巻付けローラ69の位置制御を容易とするため、第１減速機59の垂直な軸線上に巻付けローラ69の前端（後述の巻付け開始位置Ｄ）を位置させるようにしてもよい。

73は前記第１減速機59の直下の左右プレート50下面に固定された駆動モータであり、この駆動モータ73の出力軸は前記第１減速機59のウェーブジェネレータに連結されている。この結果、前記駆動モータ73が作動して第１減速機59のフレクスプラインから旋回プレート60に減速された回転が伝達されると、該旋回プレート60、中間部材63、支持プレート64、垂直プレート65、ローラプレート68は一体となって、第１減速機59の垂直な軸線（ウェーブジェネレータの軸線）を中心として低速で旋回するが、このとき、ローラプレート68に支持されている巻付けローラ69は水平面内を、該水平面に垂直な前記ウェーブジェネレータの軸線回りに旋回する。前述した第１減速機59、旋回プレート60、中間部材63、支持プレート64、垂直プレート65、ローラプレート68は全体として、前記巻付けローラ69を水平面に垂直な軸線回りに旋回させる旋回機構74を構成する。

そして、巻付けローラ69をドラム21の外周面から一定距離だけ離しながら該ドラム21の外周面に沿って第２、第１移動機構44、56により水平面内を移動させているとき、該巻付けローラ69を旋回機構74によって水平面に垂直な軸線回りに旋回させるようにすれば、ドラム21に前述のような第１、第２傾斜部23、24が形成されていても、水平面内における第１、第２傾斜部23、24の外周面に対する接線と巻付けローラ69の回転軸線Ａとを平行に保持することができる。なお、この発明においては、旋回機構として、モータにより駆動されるウォーム機構、シリンダにより駆動されるラック・ピニオン機構やリンク機構を用いるようにしてもよい。

77は支持プレート64の上面に固定された上下方向に延びる矩形板状のガイドプレートであり、このガイドプレート77は前端が前記垂直プレート65に連結されるとともに、該垂直プレート65に垂直に延びている。前記ガイドプレート77には水平な軸線回りにフリー回転可能な複数個、ここでは３個のガイドローラ78が支持され、これらのガイドローラ78には前記ガイドローラ31から送り出された帯状部材30が次々と掛け回されその走行方向が変更される。また、前記ローラプレート68にも水平な軸線回りにフリー回転可能な少なくとも１個、ここでは１個のガイドローラ79が支持され、このガイドローラ79は前記ガイドローラ78から供給された帯状部材30を前記巻付けローラ69に導く。また、前記ガイドプレート77の前側部には左右方向に貫通した矩形の貫通窓80が形成され、この貫通窓80を通じて前記第２減速機66の右端部がガイドプレート77から右方に突出している。前述したガイドローラ29、31、78、79は全体として、前記ドラム21に帯状部材30を供給する供給手段81を構成する。なお、この発明においては、供給手段として搬送コンベアを用いるようにしてもよく、あるいは、この実施形態で説明したようなガイドローラと搬送コンベアとを組み合わせたものを用いてもよい。

そして、前記ドラム21が軸線回りに回転しているとき、供給手段81により帯状部材30を長手方向に走行させながらドラム21に供給すると、該帯状部材30は巻付けローラ69、詳しくはフランジ69ａ間に位置する巻付けローラ69の外周面によりドラム21の外周面に押付けられて該ドラム21の外周面に巻付けられるが、このとき、前記巻付けローラ69を第２、第１移動機構44、56の作動により単一平面Ｂ（水平面）内をドラム21の外周面に沿って該ドラム21の外周面から一定距離（帯状部材30の肉厚とほぼ同一距離）だけ離しながら移動させる一方、旋回機構74により支持プレート64、巻付けローラ69を第１減速機59の垂直な軸線回りに旋回させて、巻付けローラ69の回転軸線Ａを、水平面と交差するドラム21の外周面、特に、第１、第２傾斜部23、24の外周面に対する接線と平行に保持すれば、第１、第２傾斜部23、24を含むドラム21の外周面の巻付け領域Ｊ（図２、８、９参照）全域に帯状部材30を螺旋状に容易に巻付けることができる。

このとき、ドラム21に対する帯状部材30の巻付け中において、巻付けローラ69によって帯状部材30がドラム21に押付けられ始めた位置が、帯状部材30のドラム21への巻付け開始位置Ｄとなる。ここで、この巻付け開始位置Ｄは、ドラム21の軸線と巻付けローラ69の回転軸線Ａとを結ぶ最短距離の直線と、ドラム21の外周面とが交差する位置であって、前記単一平面Ｂ（水平面）上に位置している。前述した第２、第１移動機構44，56、旋回機構74は全体として、前記巻付けローラ69をドラム21の外周面に沿って前記単一平面Ｂ（水平面）内を移動させることで、帯状部材30をドラム21の外周面に螺旋状に巻付ける移動手段83を構成する。ここで、前述した移動手段83を、この実施形態のように単一平面Ｂとしての水平面内において巻付けローラ69をドラム21の軸線と平行に移動させる第１移動機構56と、前記水平面内において巻付けローラ69をドラム21の軸線に垂直に移動させる第２移動機構44と、前記水平面に垂直な軸線回りに巻付けローラ69を旋回させる旋回機構74から構成すれば、簡単な構成でありながら帯状部材30をドラム21の外周面に螺旋状に確実に巻付けることができる。

なお、この発明においては、前記移動手段として、単一平面Ｂ内に位置し被巻付け体の外周面に沿って延びるガイドカムまたはガイドスリットと、巻付けローラを支持している支持体を前記ガイドカムまたはガイドスリットに沿って移動させる移動機構とから構成されたものを用いてもよく、あるいは、ハンドの先端に巻付けローラが支持された多関節の工業用ロボットを用いるようにしてもよい。85は支持プレート64の後端部に設置され前記規制ローラ33と対をなす回転可能な一対の規制ローラであり、これらの規制ローラ85は垂直な軸線回りに回転することができるとともに、前記帯状部材30の幅と等距離だけ離れて配置されている。そして、供給手段81によりドラム21に向かって供給されている帯状部材30は、その供給途中において前記規制ローラ85間を通過するが、このとき、該帯状部材30の幅方向両側端が共に規制ローラ85に転がり接触する。

ここで、前述のように移動手段83によって巻付けローラ69がドラム21の外周面に沿って水平面内を移動すると、固定側出口であるガイドローラ31と移動側入口であるガイドローラ78との相対位置（距離、角度）が大きく変化し、これらを橋渡している部位の帯状部材30は長さ、前後方向に対する傾斜角が時間と共に大きく変化するが、前述のようにドラム21に対する帯状部材30の供給経路の途中に、供給途中の帯状部材30の幅方向両側端が転がり接触する少なくとも一対、ここでは前述のように帯状部材30の供給経路に沿って離れた二対の規制ローラ33、85を設置したので、前述のようにガイドローラ31とガイドローラ78との間の帯状部材30の長さおよび前後方向に対する傾斜角が変化しても、このような変化を問題なく吸収することができ、帯状部材30をドラム21に対し安定した姿勢で供給することができる。

86は前記第２減速機66のウェーブジェネレータに連結され該ウェーブジェネレータと同軸のタイミングプーリであり、このタイミングプーリ86の軸線上には前記第２減速機66に形成された中空孔67と同軸で供給途中の帯状部材30が通過する中空孔87が形成されている。88は前記ガイドプレート77より右側の支持プレート64に取付けられた駆動モータであり、この駆動モータ88の出力軸89に固定されたタイミングプーリ90と前記タイミングプーリ86との間にはタイミングベルト91が掛け渡され、このタイミングベルト91の途中は前記貫通窓80を通過している。前述したタイミングプーリ86、駆動モータ88、タイミングプーリ90、タイミングベルト91は全体として、前記第２減速機66に回転駆動力を付与する駆動機構92を構成する。また、前述の第２減速機66、駆動機構92は全体として、前記巻付けローラ69に回転駆動力を付与して該巻付けローラ69を、単一平面Ｂ（水平面）内に位置し巻付け開始位置Ｄにおけるドラム21の外周面に対する法線回りに回転させることで、該巻付けローラ69の回転軸線Ａの前記単一平面Ｂ（水平面）に対する傾斜角、即ちローラ傾斜角Ｇ（図６、９参照）を変更することができる傾斜角変更手段93を構成する。このように前記巻付けローラ69はドラム21の軸線を含む単一平面Ｂ（水平面）に対して回転軸線Ａが傾斜することができる。

そして、前記傾斜角変更手段93を前述のように、帯状部材30の供給経路の途中に設けられ、供給途中の帯状部材30が通過する中空孔67が形成された第２減速機66と、該第２減速機66に回転駆動力を付与する駆動機構92から構成するとともに、前記第２減速機66の出力側に前記巻付けローラ69を支持させるようにすれば、ドラム21に供給される途中の帯状部材30は傾斜角変更手段を迂回する必要がないため、該帯状部材30の供給経路を簡単な形状とすることができるとともに、容易に供給経路を短縮することもできる。なお、この発明においては、傾斜角変更手段として、油圧式、電気式のロータリーアクチュエータ、サーボモータを用いることもできる。94はパソコン等の制御手段（図１参照）であり、この制御手段94は制御信号を前記ドラム21を駆動回転させる駆動源、駆動モータ42、54、73、88にそれぞれ出力し、これら駆動源、駆動モータ42、54、73、88の作動（オン、オフおよび回転速度等）を制御する。

そして、前記制御手段94により駆動モータ88の作動を制御して該駆動モータ88の回転駆動力を第２減速機66のウェーブジェネレータに入力すると、第２減速機66から巻付けローラ69に低速回転が伝達され、これにより、巻付けローラ69は水平面内に位置し巻付け開始位置Ｄにおけるドラム21の外周面に対する法線回りに回転し、該巻付けローラ69の回転軸線Ａは前記水平面に対して所定角度で傾斜する。ここで、前述のように帯状部材30がドラム21の外周面に対し螺旋状に巻付けられているとき、巻付け後の帯状部材30は水平面に対して傾斜している（図７、９参照）が、前記制御手段94により傾斜角変更手段93（駆動モータ88）を制御して水平面に対する巻付けローラ69の転動方向（帯状部材30の幅方向中央線Ｍの延在方向）の傾斜角Ｆが、定径部22においては一定の所定角、第１、第２傾斜部23、24においては後述するように定径部22における角度より若干小さな角度となるよう該巻付けローラ69の傾斜方向を変更することで、帯状部材30をドラム21の外周面に円滑かつ良好に巻付けるようにしている。

前述のように帯状部材30が傾斜した状態で巻付け領域Ｊの幅方向両端まで螺旋状に巻付けられると、該帯状部材30をドラム21の外周面に、図９に示すように、周方向に巻付けるが、この場合には制御手段94により駆動モータ88の作動を制御し、巻付けローラ69の回転軸線Ａと水平面との交差角が零となるよう該巻付けローラ69を傾斜させる。このようにしてドラム21の外周面に帯状部材30を、巻付け領域Ｊの幅方向両端において周方向に延びる部位をそれぞれ設けながら、１周でほぼ２サイクルの波を形成するようジグザグ状に巻付ける。なお、この発明においては、１周でほぼ１サイクルの波を形成するよう巻付けてもよい。

ここで、前述のようにドラム21は最大外径部である軸方向中央（最大径位置）から軸方向両外側に向かうに従い徐々に小径となった第１、第２傾斜部23、24を有しているが、このような第１、第２傾斜部23、24の外周面に対しローラ傾斜角Ｇを一定に保持したまま帯状部材30を螺旋状に巻付けると、前述のように帯状部材30の周方向長さＬはいずれの軸方向位置においてもほぼ一定となるにも拘わらず、第１、第２傾斜部23、24における外径、周長が最大径位置（定径部22）から軸方向外側に離れるに従い徐々に小径化、短小化するため、第１、第２傾斜部23、24において帯状部材30の幅方向両端部が互いに重なり合って帯状部材30間の間隙が消失したり、あるいは、該間隙が著しく狭くなってしまう。ここで、この実施形態においては、任意の巻付け回の帯状部材30より次巻付け回の帯状部材30を巻付けの新しい側（ドラム21の回転方向後方）に巻付けるようにしたが、この発明においては、次巻付け回の帯状部材を任意の巻付け回の帯状部材より巻付けの古い側（ドラム21の回転方向前方）に巻付けるようにしてもよい。

前述した間隙の消失、著しい狭小化に対処するため、この実施形態においては、制御手段94により傾斜角変更手段93の駆動モータ88の作動を制御することで、巻付けローラ69を前述した第１、第２傾斜部23、24の法線（第１、第２傾斜部23、24の外周面に対する法線であって巻付け開始位置Ｄを通過し水平面内に位置する直線）の回りに回転させ、該第１、第２傾斜部23、24において帯状部材30を巻付けているときの巻付けローラ69のローラ傾斜角Ｇを、ドラム21の最大径位置（定径部22）において帯状部材30を巻付けているときのローラ傾斜角Ｇより大としたのである。この結果、巻付けローラ69の回転軸線Ａの延在方向が定径部22（最大径位置）より第１、第２傾斜部23、24において周方向に近づき、これにより、巻付けローラ69の転動方向が幅方向中央線Ｍの傾きに追従して傾斜するようになって、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、定径部22（最大径位置）における帯状部材30の長さＬ_０より、第１、第２傾斜部23、24における帯状部材30の周方向長さＬ_１、Ｌ_２が短くなる。

ここで、ドラム21に巻付けられた隣接する帯状部材30の幅方向中央線Ｍ間の周方向距離Ｎは、前述のようにドラム21の周長が定径部22（最大径位置）より第１、第２傾斜部23、24で短小化するため、第１、第２傾斜部23、24の方が短くなるが、前述のように帯状部材30の周方向長さＬは定径部22（最大径位置）より第１、第２傾斜部23、24において短くなるため、第１、第２傾斜部23、24に巻付けられた帯状部材30の周方向長さＬが前記第１、第２傾斜部23、24に巻付けられた隣接する帯状部材30における幅方向中央線Ｍ間の周方向距離Ｎに近似するようになり、この結果、第１、第２傾斜部23、24に巻付けられた隣接する帯状部材30間の間隙95の値（帯状部材30の幅方向における値）が、定径部22（最大径位置）に巻付けられた隣接する帯状部材30間の間隙95の値に近付く。なお、図７、９においては理解を容易にするため、第１、第２傾斜部23、24における帯状部材30の幅方向中央線Ｍと単一平面Ｂとの間の傾斜角Ｆを、実際のものよりかなり大としている。

一方、第１、第２傾斜部23、24においては前述のように軸方向外側に向かうに従い周長が徐々に短小化し、これにより、隣接する帯状部材30の幅方向中央線Ｍ間の周方向距離Ｎも同様に徐々に短くなるため、前記第１、第２傾斜部23、24に帯状部材30を巻付けているときの巻付けローラ69のローラ傾斜角Ｇをドラム21の定径部22（最大径位置）から離れるに従い徐々に大とし、巻付けられた帯状部材30の周方向長さＬを軸方向外側に向かうに従い徐々に短くしている。このようにすれば、第１、第２傾斜部23、24における周方向距離Ｎと周方向長さＬとの傾向を合致させることができ、これにより、第１、第２傾斜部23、24における帯状部材30間の間隙95の値を第１、第２傾斜部23、24の全域において定径部22（最大径位置）における間隙95の値に容易に近似させることができる。

また、この実施形態においては、前記第１傾斜部23または第２傾斜部24上の任意位置におけるドラム21の直径をＴx 、ドラム21の全周（１周）に帯状部材30を巻付けたときの該帯状部材30の巻付け回数をｎ、図７（ａ）に示すように帯状部材30の幅をｗ、ドラム21に巻付けられた隣接する帯状部材30間の該帯状部材30の幅方向における間隙95の値をｄとしたとき、前記第１傾斜部23または第２傾斜部24上の任意位置において帯状部材30を巻付けているときの巻付けローラ69のローラ傾斜角Ｇx が、式
sin^-1｛ｎ×（ｗ＋ｄ）／（π×Ｔx ）｝
で表される値となるよう、制御手段94によって傾斜角変更手段93を制御している。このようにすれば、第１、第２傾斜部23、24のいずれの位置においても前述した帯状部材30の幅方向中央線Ｍ間の周方向距離Ｎと、帯状部材30の周方向長さＬに前記間隙95の周方向長さを加算した長さとを合致させることができ、これにより、ドラム21のいずれの位置、即ち、定径部22（最大径位置）および第１、第２傾斜部23、24のいずれの位置においても隣接する帯状部材30間の間隙95の値を一定値（均一）とすることができる。

ここで、この実施形態においては、制御手段94により傾斜角変更手段93を制御して、帯状部材30が第１、第２傾斜部23、24に巻付けられているときの巻付けローラ69のローラ傾斜角Ｇを前述の式で表される値に連続的に変化させているが、この発明においては、第１、第２傾斜部23、24の双方に帯状部材30を巻付ける間に１度だけ、例えば第１、第２傾斜部23、24の境界において１度だけローラ傾斜角Ｇを変化させたり、あるいは、前述の巻付け時に断続的に複数回、例えば帯状部材30が第１、第２傾斜部23、24に帯状部材30の幅ｗ分だけ巻付けられる度にローラ傾斜角Ｇを変化させるようにしてもよい。96は移動手段83、詳しくは旋回プレート60の前側部上面に固定された検出手段であり、この検出手段96はドラム21の外周面に巻付けられた隣接する帯状部材30間の周方向距離、例えば帯状部材30間に位置する間隙95の周方向長さ、あるいは、帯状部材30の幅方向中央線Ｍ間の周方向距離を検出することができる。このように移動手段83に検出手段96を設ければ、帯状部材30の巻付け状態を常時監視することができ、間隙95の消失、著しい狭小化等の異常が生じたときに迅速に対処することができる。

次に、前記実施形態１の作用について説明する。
第１、第２傾斜部23、24を有するドラム21の外周面に帯状部材30を巻付け領域Ｊ全域において巻付ける場合には、まず、ドラム21を駆動源により軸線回りに回転させる一方、巻出し手段から巻出された帯状部材30を供給手段81のガイドローラ29、31、78、79に次々に接触させながら長手方向に走行させ、巻付けローラ69の外周面に下側から供給する。このとき、制御手段94により第２、第１移動機構44、56を作動して巻付けローラ69をドラム21の外周面から一定距離（帯状部材30の肉厚とほぼ同一距離）だけ離しながら該ドラム21の外周面に沿って単一平面Ｂ（水平面）内を移動させる一方、制御手段94により旋回機構74を作動して巻付けローラ69を第１減速機59の軸線回りに旋回させることで、巻付けローラ69の回転軸線Ａを水平面内におけるドラム21の外周面、ここでは、第１、第２傾斜部23、24の外周面に対する接線に平行となるよう傾斜させる。このとき、巻付けローラ69を通じてドラム21に供給された帯状部材30は巻付け開始位置Ｄにおいて巻付けローラ69によりドラム21の外周面に押付けられ、これにより、帯状部材30はドラム21の周囲（巻付け領域Ｊ）に螺旋状に巻付けられる。

そして、帯状部材30がドラム21、ここでは定径部22の外周面に螺旋状に巻付けられているとき、巻付け後の帯状部材30は水平面に対して傾斜しているが、この定径部22への帯状部材30の巻付け時に、制御手段94により駆動モータ88を制御して巻付けローラ69を巻付け開始位置Ｄを通るドラム21の外周面に対する法線回りに回転させることで、巻付けローラ69の回転軸線Ａの水平面に対するローラ傾斜角Ｇを、巻付けローラ69の転動方向（帯状部材30の巻付け方向）と水平面との交差角が一定角度となるよう調節する。次に、定径部22における一定角度での帯状部材30の巻付けが終了し、帯状部材30の巻付けがドラム21の軸方向外側に向かうに従い小径となった第１傾斜部23において開始されると、制御手段94により傾斜角変更手段93の駆動モータ88の作動を制御することで、巻付けローラ69を巻付け開始位置Ｄを通る第１傾斜部23の外周面に対する法線の回りに回転（通常は１度以下の小さな角度である）させ、該第１傾斜部23において帯状部材30を巻付けているときの巻付けローラ69のローラ傾斜角Ｇを、ドラム21の最大径位置（定径部22）において帯状部材30を巻付けているときのローラ傾斜角Ｇより大となるよう修正する。

ここで、第１傾斜部23に巻付けられた隣接する帯状部材30の幅方向中央線Ｍ間の周方向距離Ｎは、図７（ａ）（ｂ）に示すように、定径部22（最大径位置）の値より第１傾斜部23での値が小さく（短く）なるが、前述のように制御すれば、帯状部材30の周方向長さＬを定径部22（最大径位置）より第１傾斜部23において短くすることができる。この結果、第１傾斜部23に巻付けられた帯状部材30の周方向長さＬが、前記第１傾斜部23に巻付けられた隣接する帯状部材30における幅方向中央線Ｍ間の周方向距離Ｎに近似し、これにより、第１、第２傾斜部23、24に巻付けられた隣接する帯状部材30間の間隙95の値が定径部22（最大径位置）に巻付けられた隣接する帯状部材30間の間隙95の値に近付く。続けて帯状部材30が第２傾斜部24に巻付けられるが、この場合も前述と同様に制御することで、帯状部材30の周方向長さＬを隣接する帯状部材30の幅方向中央線Ｍ間の周方向距離Ｎに近似させれば、前記間隙95の値を第２傾斜部24においても同様に近付けることができる。このとき、ローラ傾斜角Ｇを前述の式の値とすれば、ドラム21のいずれの位置、即ち、定径部22（最大径位置）および第１、第２傾斜部23、24のいずれの位置においても隣接する帯状部材30間の間隙95の値を一定値（均一）とすることができる。

そして、帯状部材30の巻付けが巻付け領域Ｊの幅方向一端部（第２傾斜部24に位置している）に到達すると、制御手段94により傾斜角変更手段93（駆動モータ88）を制御して巻付けローラ69の回転軸線Ａと水平面との交差角が零となるまで巻付けローラ69を短時間で傾斜させる。そして、巻付けローラ69が巻付け領域Ｊの幅方向一端に到達すると、移動手段83（駆動モータ42、54、73）の作動を一旦停止させる。この状態でドラム21を停止させることなく所定角度継続回転させ、前記巻付け領域Ｊの幅方向一端に帯状部材30を周方向に所定距離だけ巻付ける。このようにすれば、帯状部材30の螺旋巻付けと周方向巻付けとの境界を比較的小さな曲率半径の円弧で連続させることができ、これより、ドラム21の回転を停止させることなく帯状部材30を連続して巻付けることができて、作業能率が容易に向上する。

次に、制御手段94により傾斜角変更手段93（駆動モータ88）を作動して巻付けローラ69を巻付け開始位置Ｄを通る第２傾斜部24の外周面に対する法線の回りに回転させ、巻付けローラ69をローラ傾斜角Ｇが前述と同一角度となるまで傾斜させるとともに、移動手段83（駆動モータ42、54、73）を作動させる。この結果、帯状部材30の周方向巻付けと螺旋巻付けとの境界は比較的小さな曲率半径の円弧で連続される。その後、前述と同様に帯状部材30を巻付け領域Ｊの幅方向一側に配置された第２傾斜部24、第１傾斜部23に螺旋状に次々と巻付けた後、定径部22に巻付け、その後、幅方向他側に配置された第１傾斜部23、第２傾斜部24に次々と巻付ける。このようにして帯状部材30を巻付け領域Ｊの幅方向一端から幅方向他端に向かって螺旋状に巻付けるが、このときも制御手段94により傾斜角変更手段93を制御して帯状部材30の周方向長さＬを、隣接する帯状部材30の幅方向中央線Ｍ間の周方向距離Ｎに近似させる。なお、このとき、ドラム21の周方向に対する帯状部材30の巻付け方向は前述とは逆方向になる。

このようにしてドラム21の外周面、詳しくは巻付け領域Ｊ全域において帯状部材30が巻付け領域Ｊの幅方向両端において折り返されながら周方向に連続してジグザグ状に巻付けられるが、このとき、該帯状部材30はドラム21の１回転当たりほぼ２サイクルの波状を呈しながら折れ曲がっている。そして、前述のような巻付けを所定回数（前述したｎ回）繰り返し、上下で帯状部材30同士が逆方向に傾斜している２枚のプライを１度に成形する。なお、このような巻付けを繰り返し、２枚の複数倍の枚数のプライを成形してもよい。そして、このようにして成形されたプライは航空機用、乗用車用、トラック・バス用タイヤのベルト層、ベルト補強層等として用いることができる。このようにドラム21の周囲に略円筒状のプライが成形されると、該プライの外側にトレッドを貼付けてベルト・トレッドバンドを成形する。次に、ドラム21を縮径した後、図示していない搬送手段により成形済みのベルト・トレッドバンドをドラム21から取り外して次工程に搬出する。また、被巻付け体が前述のようなタイヤ中間体である場合には、該タイヤ中間体の外周面に前述と同様にしてベルト層等を直接成形してもよい。

なお、前述の実施形態においては、帯状部材30を巻付け領域Ｊの幅方向両端で折返しながらジグザグ状に巻付けるようにしたが、この発明においては、被巻付け体の外周面に帯状部材を周方向に対し小さな角度で傾斜させながら螺旋状に巻付けるようにしてもよい。また、この発明においては、水平面に対して傾斜角Ｆで傾斜した状態から周方向の状態に帯状部材30の巻付け方向を変更するとき、ドラム21の回転を一旦停止させたり、また、周方向に巻付けられている状態から水平面に対して傾斜角Ｆで傾斜した状態に帯状部材30の巻付け方向を変更するとき、ドラム21を停止した状態から回転させるようにしてもよい。さらに、この発明においては、定径部22に帯状部材30を巻付けているときには、巻付けローラ69をシリンダ、リンク機構等を用いてローラ傾斜角Ｇが一定の所定角度となるよう傾斜させるとともに、第１、第２傾斜部23、24に帯状部材30を巻付けるとき、傾斜角変更手段93によりローラ傾斜角Ｇを微調整するようにしてもよい。

この発明は、帯状部材を被巻付け体の外周面に螺旋状に巻付ける産業分野に適用できる。

21…被巻付け体 22…最大径位置
23、24…傾斜部 30…帯状部材
33、85…規制ローラ 44…第２移動機構
56…第１移動機構 66…減速機
67…中空孔 69…巻付けローラ
74…旋回機構 81…供給手段
83…移動手段 92…駆動機構
93…傾斜角変更手段 94…制御手段
96…検出手段 Ａ…回転軸線
Ｂ…単一平面 Ｇ…ローラ傾斜角

Claims (1)

1. 軸線回りに回転可能な被巻付け体に帯状部材を供給する供給手段と、前記被巻付け体の軸線を含む単一平面に対して回転軸線が傾斜することができるとともに、前記被巻付け体に供給された帯状部材を被巻付け体に押付けることができる回転可能な巻付けローラと、前記巻付けローラを被巻付け体の外周面に沿って前記単一平面内を移動させることで、帯状部材を被巻付け体の外周面に螺旋状に巻付ける移動手段とを備えた帯状部材の巻付け装置において、前記被巻付け体に軸方向外側に向かうに従い徐々に小径となった傾斜部を設けるとともに、前記巻付けローラに回転駆動力を付与することで、該巻付けローラの回転軸線の前記単一平面に対するローラ傾斜角を変更することができる傾斜角変更手段を設け、さらに、該傾斜角変更手段を制御することで、傾斜部において帯状部材を巻付けているときのローラ傾斜角を、被巻付け体の最大径位置において帯状部材を巻付けているときのローラ傾斜角より大とする制御手段を設け、かつ、前記傾斜角変更手段を、帯状部材の供給経路の途中に設けられ、供給途中の帯状部材が通過する中空孔が形成された減速機と、該減速機に回転駆動力を付与する駆動機構とから構成し、前記減速機の出力側に前記巻付けローラを支持させるようにしたことを特徴とする帯状部材の巻付け装置。

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