JP6232269B2 - シート状ゴム成形装置及びシート状ゴム成形用口金 - Google Patents

Description

本発明は、押出機の前方からシート状のゴムを押し出して、所定の断面形状を有するゴム部材を成形するシート状ゴム成形装置及びこれに用いられるシート状ゴム成形用口金に関するものである。

かかるシート状のゴム部材の一例としてトレッドゴムがある。トレッドゴムの成形方法として、下記特許文献１では、押出機の口金から押し出された未加硫の押出トレッドを成形ドラムに巻き付けた後、所定の長さに裁断している。通常、一つの口金からは、その口金の開口の形状に応じたゴム部材しか成形できないため、ゴム部材の形状が変わると、口金の変更が必要となり、その都度、口金の入れ替え、温調といった段替え作業が必要となって生産性が低下する。また、開口の形状の異なる多数の口金を予め準備して保有する必要があるため、設備コストが嵩むという問題があった。

そこで、下記特許文献２では、口金の開口寸法を所要に応じて変化させることで、押出し成形されるゴム部材の形状変更等の度毎に口金を交換することを不要とした口金が記載されている。しかし、特許文献２の口金は、幅方向又は厚み方向のいずれか一軸方向に可変部材を動かすことで口金の開口寸法を変化させているため、成形できるゴム部材の形状に限界があり、ゴム部材の形状によっては段替え作業が必要となることが予測される。

さらに、押出機から未加硫のゴムを押し出す際、スウェル現象が起こり口金の開口より膨張されて押し出されるため、スウェル現象を考慮して口金の寸法を決定する必要がある。しかしながら、口金を設計する際、シミュレーションによりスウェル量を正確に予測することは困難であり、設計者の経験や勘に頼る部分が多々あった。また、押し出したゴム部材の寸法の微調整は、ゴム部材を引っ張って調整したり、口金の開口を調整したりして行っている。

特開平６−７１５８７号公報 特開２００５−２１９２５４号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、種々の形状を有するゴム部材を成形でき、かつ、段替え作業を簡素化できるシート状ゴム成形装置及びシート状ゴム成形用口金を提供することである。

上記課題を解決するため本発明に係るシート状ゴム成形装置は、
押出機の前方からシート状のゴムを押し出して、所定の断面形状を有するゴム部材を成形するシート状ゴム成形装置であって、
前記押出機の前方に取り付けられ、ゴムが吐出される開口部の形状を変更可能な口金と、
前記口金の動作を制御する口金制御部と、を備え、
前記口金は、口金本体と、前方から見て高さ方向の上方に位置して前記開口部の上端を規定する上部可動体と、高さ方向の下方に位置して前記開口部の下端を規定する下部可動体と、幅方向の一方に位置して前記開口部の左端を規定する左部可動体と、幅方向の他方に位置して前記開口部の右端を規定する右部可動体と、を備え、
前記口金制御部は、
前記上部可動体又は前記下部可動体を前記口金本体に対して高さ方向に駆動して、前記上端と前記下端との距離を変更し、
前記左部可動体又は前記右部可動体を前記口金本体に対して幅方向に駆動して、前記左端と前記右端との距離を変更し、
前記左部可動体又は前記右部可動体を前記口金本体に対して回転させて、高さ方向に対する前記左端又は前記右端の傾斜角度を変更するように、前記口金を制御することを特徴とするものである。

かかる構成によるシート状ゴム成形装置の作用効果を説明する。本発明のシート状ゴム成形装置は、ゴムが吐出される開口部の形状を変更可能な口金を備えている。開口部の形状を可変とするため、口金は、開口部の上端、下端、左端、及び右端をそれぞれ規定する上部可動体、下部可動体、左部可動体、及び右部可動体を備えている。上部可動体又は下部可動体を高さ方向に駆動して、開口部の上端と下端との距離を変更することで、開口部の高さを変更できる。また、左部可動体又は右部可動体を幅方向に駆動して、開口部の左端と右端との距離を変更することで、開口部の幅を変更できる。さらに、左部可動体又は右部可動体を回転させて、高さ方向に対する開口部の左端又は右端の傾斜角度を変更することで、開口部の幅方向端部の角度を変更できる。これにより、開口部の形状を細かく変更可能であり、種々の形状を有するゴム部材を成形できる。また、種々の形状を有するゴム部材を成形する場合であっても、口金を入れ替えることなく、開口部の形状を変更するだけでよいため、段替え作業を簡素化できる。

本発明のシート状ゴム成形装置において、前記口金本体は、幅方向に移動可能な第１ピンを備え、前記第１ピンは、前記左部可動体又は前記右部可動体に回転可能に連結されていることが好ましい。

この構成によれば、第１ピンを幅方向に移動させることで左部可動体又は右部可動体を口金本体に対して幅方向に駆動でき、かつ、第１ピンを回転軸として左部可動体又は右部可動体を口金本体に対して回転させることができる。

本発明のシート状ゴム成形装置において、前記口金本体は、前記第１ピンと高さ方向に異なる位置で幅方向に移動可能な第２ピンを備え、前記第２ピンは、前記左部可動体又は前記右部可動体に形成された長孔に移動可能かつ回転可能に連結されていることが好ましい。

この構成によれば、第１ピンと第２ピンを幅方向に移動させることで左部可動体又は右部可動体を口金本体に対して幅方向に駆動でき、かつ、第２ピンを第１ピンに対して相対的に幅方向に移動させことで左部可動体又は右部可動体を口金本体に対して回転させることができる。

本発明のシート状ゴム成形装置において、前記左部可動体及び前記右部可動体は、前記上部可動体及び前記下部可動体の下流側に配置されることが好ましい。シート状のゴム部材を成形する際、上部可動体と下部可動体によりゴム部材の上端及び下端を成形し、次いで左部可動体と右部可動体によりゴム部材の左端及び右端を成形することで、所定の断面形状に成形しやすい。

上記課題を解決するため本発明に係るシート状ゴム成形用口金は、
押出機の前方に取り付けられ、開口部からシート状のゴムを押し出して、所定の断面形状を有するゴム部材を成形するシート状ゴム成形用口金であって、
口金本体と、前方から見て高さ方向の上方に位置して前記開口部の上端を規定する上部可動体と、高さ方向の下方に位置して前記開口部の下端を規定する下部可動体と、幅方向の一方に位置して前記開口部の左端を規定する左部可動体と、幅方向の他方に位置して前記開口部の右端を規定する右部可動体と、を備え、
前記上部可動体又は前記下部可動体は、前記口金本体に対して高さ方向に移動して前記上端と前記下端との距離を変更し、
前記左部可動体又は前記右部可動体は、前記口金本体に対して幅方向に移動して前記左端と前記右端との距離を変更し、
前記左部可動体又は前記右部可動体は、前記口金本体に対して回転して高さ方向に対する前記左端又は前記右端の傾斜角度を変更することを特徴とするものである。

かかる構成によるシート状ゴム成形用口金の作用効果は、すでに述べたとおりであり、本発明によれば、種々の形状を有するゴム部材を成形でき、かつ、段替え作業を簡素化できる。

シート状ゴム成形装置の構成を示す概略図 口金の詳細構成を示す斜視図 口金の詳細構成を示す正面図 口金の詳細構成を示す断面図 上部可動体及び下部可動体の斜視図 開口部の高さを変更する例を示す正面図 開口部の幅を変更する例を示す正面図 開口部の幅方向両端の傾きを変更する例を示す正面図 開口部の幅方向両端の傾きを変更する例を示す正面図 別実施形態に係る口金の詳細構成を示す正面図 別実施形態に係る上部可動体及び下部可動体の斜視図

本発明に係るシート状ゴム成形装置の好適な実施形態を図面を用いて説明する。図１は、シート状ゴム成形装置の構成を示す概略図である。図２は、口金の詳細な構成を示す斜視図であり、図３は、口金の詳細な構成を示す正面図であり、図４は、口金の詳細の構成を示す断面図である。

図１において、シート状ゴム成形装置は、押出機１と、押出機１の下流側に設けられたギアポンプ２と、ギアポンプ２の下流側に設けられたダイヘッド３とを備える。また、押し出されたシート状のゴムを巻き付けるための成形ドラム７が設けられる。

押出機１は、不図示のホッパーから投入されたゴムを混錬するためのスクリュー１０と、このスクリュー１０を回転駆動するためのスクリュー駆動部１１を備えている。スクリュー１０により混錬されたゴムは、ギアポンプ２へと送り込まれる。ギアポンプ２は、一対のギヤ２０により構成され、ギアポンプ駆動部２１により駆動される。ギアポンプ２は、定量のゴムを下流側のダイヘッド３へ供給する機能を有し、これにより、安定したゴムの供給を行うことができる。供給量は、ギアポンプ２の回転速度を制御することで行うことができる。

ダイヘッド３は、ダイボディ４と口金５により構成される。ダイボディ４は、内部にゴムの流路が設けられており、所定の断面形状を有する出口部４１が形成される。ダイボディ４の内部に設けられる流路４２は、ギアポンプ２が配置される上流側から出口部４１が形成される下流側へ向けて、徐々に断面積が小さくなるように設定されている。ダイボディ４を正面側（ゴムが吐出する側）から見た出口部４１の形状は、特に限定されないが、長方形又は台形が好ましい。

ダイボディ４の前方側（下流側）には、ゴムが吐出される開口部６の形状を変更可能な口金５が設けられている。図３に示す状態では、口金５を正面側から見た開口部６の形状は、扁平な台形状となっている。この開口部６によれば、例えば、シート状のトレッドゴムを押し出し成形できる。口金５の開口部６から押し出し成形されたゴムは、成形ドラム７の外表面に貼り付けられる。成形ドラム７は、円筒形を有する回転体であり、ドラム駆動部７０により駆動される。

口金５は、口金本体５０と、上部可動体５１と、下部可動体５２と、左部可動体５３と、右部可動体５４とを備えている。上部可動体５１は、前方から見て高さ方向の上方に位置して開口部６の上端６ａを規定する。下部可動体５２は、高さ方向の下方に位置して開口部６の下端６ｂを規定する。左部可動体５３は、幅方向の一方に位置して開口部６の左端６ｃを規定する。右部可動体５４は、幅方向の他方に位置して開口部６の右端６ｄを規定する。この例では、上端６ａと下端６ｂは平行に幅方向に延びている。左端６ｃと右端６ｄは、高さ方向に対して約４５°傾いている。

口金本体５０は、略長方体状をしており、上部可動体５１及び下部可動体５２が内蔵されている。口金本体５０の前方側端面５０ａと、上部可動体５１の前方側端面５１ａ及び下部可動体５２の前方側端面５２ａとは、面一となっている。

口金本体５０は、前方側端面５０ａに一対の第１ピン５５と一対の第２ピン５６を備えている。第１ピン５５は、上部可動体５１の上方で幅方向に移動可能となっている。第２ピン５６は、下部可動体５２の下方で幅方向に移動可能となっている。第１ピン５５及び第２ピン５６は、口金本体５０の前方側端面５０ａに形成された２本のガイドレール５０ｂ，５０ｃに沿ってそれぞれ幅方向にスライドできる。第１ピン５５及び第２ピン５６には、幅方向に貫通する雌ネジ部５５ａ，５６ａが形成されている。

口金本体５０の左右には、それぞれ第１左右駆動部５７、第２左右駆動部５８が設けられている。第１左右駆動部５７は、第１左右駆動モータ５７０と第１水平駆動軸５７１とを備える。第１水平駆動軸５７１には雄ネジ部５７１ａが形成されており、この雄ネジ部５７１ａが第１ピン５５の雌ネジ部５５ａに螺合している。これにより、第１左右駆動モータ５７０を駆動し、第１水平駆動軸５７１を回転させることで、第１ピン５５を幅方向に移動させることができる。同様に、第２左右駆動部５８の第２左右駆動モータ５８０を駆動し、雄ネジ部５８１ａが形成された第１水平駆動軸５８１を回転させることで、第２ピン５６を幅方向に移動させることができる。

図５は、上部可動体５１及び下部可動体５２の斜視図である。上部可動体５１は、図５に示すように、プレート５１１と、プレート５１１から突出するように形成した柱状の操作部５１２で構成されている。操作部５１２は、図４に示すように、口金本体５０の上部壁に形成した貫通孔５０ｄを通って外部へ突出している。操作部５１２は、貫通孔５０ｄに対して高さ方向に摺動可能となっている。下部可動体５２も上部可動体５１と略同様の形状をしており、操作部５２２が、口金本体５０の下部壁に形成された貫通孔５０ｅに対して高さ方向に摺動可能となっている。操作部５１２，５２２には、雌ネジ部５１２ａ，５２２ａが形成されている。上部可動体５１のプレート５１１と下部可動体５２のプレート５２１の幅方向端部は、口金本体５０の内側壁に対して高さ方向に摺動可能となっており、上部可動体５１のプレート５１１と下部可動体５２のプレート５２１との間の空間がゴムの流路となる。

口金本体５０の上下には、それぞれ上下駆動部５９が設けられている。上下駆動部５９は、それぞれ上下駆動モータ５９０と垂直駆動軸５９１とを備える。垂直駆動軸５９１には雄ネジ部５９１ａが形成されており、この雄ネジ部５９１ａが上部可動体５１及び下部可動体５２の雄ネジ部５１２ａ，５２２ａにそれぞれ螺合している。これにより、上下駆動モータ５９０を駆動し、垂直駆動軸５９１を回転させることで、上部可動体５１及び下部可動体５２を高さ方向に駆動させることができる。

上部可動体５１及び下部可動体５２の下流側には、左部可動体５３及び右部可動体５４が配置されている。左部可動体５３の後方側端面及び右部可動体５４の後方側端面は、上部可動体５１の前方側端面５１ａ及び下部可動体５２の前方側端面５２ａに対して摺動可能となっている。ダイボディ４から供給されたゴムは、上部可動体５１と下部可動体５２によりゴム部材の上端及び下端が成形され、次いで左部可動体５３と右部可動体５４によりゴム部材の左端及び右端が成形される。

左部可動体５３及び右部可動体５４は、図２に示すように、長尺の板状となっている。左部可動体５３及び右部可動体５４の一方の端部には、ピン孔５３ａ，５４ａがそれぞれ形成されており、口金本体５０の第１ピン５５が回転可能に連結される。また、左部可動体５３及び右部可動体５４には、それぞれ長手方向に延びる長孔５３ｂ，５４ｂが形成されている。長孔５３ｂ，５４ｂには、口金本体５０の第２ピン５６が移動可能かつ回転可能に連結される。

コントローラ８は、シート状ゴム成形装置の各部の動作を制御する機能を有する。口金制御部８０は、口金５の動作を制御する。ギアポンプ制御部８１は、ギアポンプ２の回転速度を制御する。スクリュー制御部８２は、押出機１のスクリュー１０の駆動制御を行う。ドラム制御部８３は、成形ドラム７の回転速度や駆動タイミング等を制御する。押出機駆動部１２は、押出機１、ギアポンプ２、ダイヘッド３の全体を、成形ドラム７に対して近接・離間させるための駆動部である。押出機制御部８４は、上記押出機１等を制御して、成形ドラム７との間隔が適切になるように制御する。コントローラ８は、ＣＰＵ、メモリ等のコンピュータの構成を備えており、その制御は、制御プログラム８５に基づいて行われる。

次いで、口金５の開口部６の形状を変更する方法を説明する。図６Ａは、図３に示す開口部６の高さを変更した例を示す。図６Ｂは、図３に示す開口部６の幅を変更した例を示す。図６Ｃ及び図６Ｄは、図３に示す開口部６の左端６ｃ及び右端６ｄの高さ方向に対する傾斜角度を変更した例を示す。

図６Ａに示すように、上下駆動モータ５９０を駆動して上部可動体５１を下方へ駆動し、かつ上下駆動モータ５９０を駆動して下部可動体５２を上方へ駆動させることで、開口部６の高さを低くすることができる。なお、上部可動体５１と下部可動体５２のいずれか一方のみを駆動させてもよく、また、一方を上方へ駆動し、他方を下方へ駆動させるようにしてもよい。

図６Ｂに示すように、第１左右駆動モータ５７０を駆動して第１ピン５５を幅方向内側へ移動させ、第２左右駆動モータ５８０を駆動して第２ピン５６を幅方向内側に移動させることで、左部可動体５３及び右部可動体５４を幅方向内側へ駆動させることができる。これにより、開口部６の幅を狭くすることができる。第１ピン５５と第２ピン５６を同じ方向へ同じ移動量で移動させることで、左部可動体５３及び右部可動体５４を回転させることなく幅方向へ駆動できる。

図６Ｃに示すように、第１左右駆動モータ５７０を駆動して第１ピン５５を幅方向外側へ移動させ、第２左右駆動モータ５８０を駆動して第２ピン５６を幅方向内側へ移動させることで、左部可動体５３及び右部可動体５４を第１ピン５５を中心に回転させることができる。これにより、開口部６の左端６ｃ及び右端６ｄの高さ方向に対する傾斜角度を小さくできる。この例では、左端６ｃ及び右端６ｄは、高さ方向に対して略平行となっている。

一方、図６Ｄに示すように、第１左右駆動モータ５７０を駆動して第１ピン５５を幅方向内側へ移動させ、第２左右駆動モータ５８０を駆動して第２ピン５６を幅方向外側へ移動させることで、左部可動体５３及び右部可動体５４を第１ピン５５を中心に回転させることができる。これにより、開口部６の左端６ｃ及び右端６ｄの高さ方向に対する傾斜角度を大きくできる。この例では、左端６ｃ及び右端６ｄは、高さ方向に対して約７０°（幅方向に対して約２０°）傾いている。

なお、左部可動体５３と右部可動体５４のいずれか一方のみを回転させてもよく、左部可動体５３と右部可動体５４の回転角度を必ずしも同じにする必要はない。

本発明によれば、開口部６の形状を細かく変更可能であり、種々の形状を有するゴム部材を成形できる。また、種々の形状を有するゴム部材を成形する場合であっても、口金５を入れ替えることなく、開口部６の形状を変更するだけでよいため、段替え作業を簡素化できる。また、開口部の形状の異なる多数の口金を予め準備して保有する必要がないため、保有スペースの縮小化ができ、口金管理も簡単にできる。さらに、開口部６の形状を微調整することで、押し出したゴム部材に余分な力を加えることなく寸法の調整が行える。

＜別実施形態＞
（１）左部可動体５３と右部可動体５４の形状は、前述の実施形態のものに限定されない。例えば、左部可動体５３と右部可動体５４を図７に示すような略三角形の板状としてもよい。このとき、長孔５３ｂ，５４ｂを長手方向に延長した線からピン孔５３ａ，５４ａをずらしている。図７（ａ）は、左端６ｃ及び右端６ｄの高さ方向に対する傾斜角度を約４５°とした状態、図７（ｂ）は、左端６ｃ及び右端６ｄの高さ方向に対する傾斜角度を約７０°とした状態を示している。

（２）前述の実施形態では、上部可動体５１のプレート５１１と下部可動体５２のプレート５２１の対向する面は、平行となっているが、これに限定されない。プレート５１１とプレート５２１の対向する面は、図８（ａ）に示すように全体をテーパー状としたり、図８（ｂ）に示すように上流側をテーパー状としたりすることで、ゴムの流路が下流側へ向けて狭くなるようにしてもよい。

（３）前述の実施形態では、第１左右駆動部５７、第２左右駆動部５８、上下駆動部５９として、駆動モータを用いる例を示したが、これに限定されない。駆動モータに替えて油圧シリンダや電動シリンダを用いてもよい。

（４）前述の実施形態では、シート状のゴム部材としてトレッドゴムを例示したが、トレッドゴム以外のシート状のゴム部材を成形する場合にも、本発明の成形装置及び口金を利用することができる。また、シート状のゴム部材の断面形状についても、種々の変形例が考えられ、特定の形状に限定されるものではない。例えば、ゴム部材の断面形状を平行四辺形や逆台形等の形状としてもよい。

１ 押出機
２ ギアポンプ
３ ダイヘッド
５ 口金
６ 開口部
６ａ 開口部の上端
６ｂ 開口部の下端
６ｃ 開口部の左端
６ｄ 開口部の右端
５０ 口金本体
５１ 上部可動体
５２ 下部可動体
５３ 左部可動体
５４ 右部可動体
８０ 口金制御部

Claims (5)

1. 押出機からシート状のゴムを押し出して、所定の断面形状を有するゴム部材を成形するシート状ゴム成形装置であって、
   前記押出機のゴム押し出し方向の下流側に取り付けられ、ゴムが吐出される開口部の形状を変更可能な口金と、
   前記口金の動作を制御する口金制御部と、を備え、
   前記口金は、口金本体と、前記ゴム押し出し方向の下流側から見て前記ゴム押し出し方向に垂直な高さ方向の上方に位置して前記開口部の上端を規定する上部可動体と、前記高さ方向の下方に位置して前記開口部の下端を規定する下部可動体と、前記ゴム押し出し方向及び前記高さ方向に垂直な幅方向の一方に位置して前記開口部の左端を規定する左部可動体と、前記幅方向の他方に位置して前記開口部の右端を規定する右部可動体と、を備え、
   前記口金制御部は、
   前記上部可動体又は前記下部可動体を前記口金本体に対して前記高さ方向に駆動して、前記上端と前記下端との距離を変更し、
   前記左部可動体又は前記右部可動体を前記口金本体に対して前記幅方向に駆動して、前記左端と前記右端との距離を変更し、
   前記左部可動体又は前記右部可動体を前記口金本体に対して回転させて、前記高さ方向に対する前記左端又は前記右端の傾斜角度を変更するように、前記口金を制御することを特徴とするシート状ゴム成形装置。
2. 前記口金本体は、前記幅方向に移動可能な第１ピンを備え、
   前記第１ピンは、前記左部可動体又は前記右部可動体に回転可能に連結されていることを特徴とする請求項１に記載のシート状ゴム成形装置。
3. 前記口金本体は、前記第１ピンと高さ方向に異なる位置で前記幅方向に移動可能な第２ピンを備え、
   前記第２ピンは、前記左部可動体又は前記右部可動体に形成された長孔に移動可能かつ回転可能に連結されていることを特徴とする請求項２に記載のシート状ゴム成形装置。
4. 前記左部可動体及び前記右部可動体は、前記上部可動体及び前記下部可動体の前記ゴム押し出し方向の下流側に配置されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のシート状ゴム成形装置。
5. 押出機のゴム押し出し方向の下流側に取り付けられ、開口部からシート状のゴムを押し出して、所定の断面形状を有するゴム部材を成形するシート状ゴム成形用口金であって、
   口金本体と、前記ゴム押し出し方向の下流側から見て前記ゴム押し出し方向に垂直な高さ方向の上方に位置して前記開口部の上端を規定する上部可動体と、前記高さ方向の下方に位置して前記開口部の下端を規定する下部可動体と、前記ゴム押し出し方向及び前記高さ方向に垂直な幅方向の一方に位置して前記開口部の左端を規定する左部可動体と、前記幅方向の他方に位置して前記開口部の右端を規定する右部可動体と、を備え、
   前記上部可動体又は前記下部可動体は、前記口金本体に対して前記高さ方向に移動して前記上端と前記下端との距離を変更し、
   前記左部可動体又は前記右部可動体は、前記口金本体に対して前記幅方向に移動して前記左端と前記右端との距離を変更し、
   前記左部可動体又は前記右部可動体は、前記口金本体に対して回転して前記高さ方向に対する前記左端又は前記右端の傾斜角度を変更することを特徴とするシート状ゴム成形用口金。
   

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