JP6237167B2 - ゴム被覆繊維シート部材の切断装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、ゴム被覆繊維シート部材の切断装置および方法に関し、さらに詳しくは、繊維シートの切断屑の発生および飛散を抑制しつつ、滑らかな切断面に切断することができるゴム被覆繊維シート部材の切断装置および方法に関するものである。

タイヤの製造には、繊維シートを未加硫ゴムで被覆したカーカス材が使用されている。このカーカス材やインナーライナ、ベルト材、各種ゴム部材等によりグリーンタイヤを成形した後、グリーンタイヤを加硫して空気入りタイヤが製造される。カーカス材のようなゴム被覆繊維シート部材を切断するには、例えば、回転式ノコギリ刃は使用されている。回転式ノコギリ刃によってゴム被覆繊維シート部材を切断すると、滑らかな切断面にすることが難しく、繊維シートの細かい切断屑が発生し易い。そして、発生した切断屑が回転するノコギリ刃によって周囲に飛散するという問題があった。

切断対象物がゴム被覆繊維シート部材ではないが、紙やフィルム材を切断するために、回転丸刃を用いる装置が知られている（特許文献１参照）。回転式ノコギリ刃に代えて、このような回転丸刃を用いてゴム被覆繊維シート部材を切断すると、周縁の刃部が円周方向に連続しているので、切断面が滑らかになり繊維シートの切断屑の発生量が減少し、周囲への切断屑の飛散も抑制することができる。ここで、本発明者は、ゴム被覆繊維シート部材に対する回転丸刃の進入角度（喰い込み深さ）、回転丸刃の回転速度と移動速度との比が、繊維シートの切断屑の周囲への飛散量に大きく影響することを見出した。そして、様々な検討の結果、繊維シートの切断屑の発生および飛散を抑制しつつ、滑らかな切断面に切断することができる方法および装置を発明するに至った。

特開２００７−３８３３１号公報

本発明の目的は、繊維シートの切断屑の発生および飛散を抑制しつつ、滑らかな切断面に切断することができるゴム被覆繊維シート部材の切断装置および方法を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明のゴム被覆繊維シート部材の切断装置は、ゴム被覆繊維シート部材を平置きするベース台と、この平置きされたゴム被覆繊維シート部材を切断する切断具と、このシート部材を切断している前記切断具を前記シート部材に対して相対移動させる移動手段とを備えたゴム被覆繊維シート部材の切断装置であって、前記切断具が回転駆動される回転丸刃であり、この回転丸刃の前記シート部材に対する進入角度Ａを２５°以上３５°以下の範囲内の一定角度に維持する維持機構が設けられ、前記回転丸刃の刃先の周速度Ｒと前記回転丸刃の前記シート部材に対する相対移動速度Ｖとの比Ｒ／Ｖが１４以上１６以下に設定されたことを特徴とする。

本発明のゴム被覆繊維シート部材の切断方法は、ベース台に平置されたゴム被覆繊維シート部材を、切断具を前記シート部材に対して相対移動させながら切断するゴム被覆繊維シート部材の切断方法であって、前記切断具として回転駆動される回転丸刃を用い、この回転丸刃を回転駆動して前記シート部材に対する進入角度Ａを２５°以上３５°以下の範囲内の一定角度に維持するとともに、前記回転丸刃の刃先の周速度Ｒと前記回転丸刃の前記シート部材に対する相対移動速度Ｖとの比Ｒ／Ｖを１４以上１６以下にして前記シート部材を切断することを特徴とする。

本発明によれば、ベース台に平置されたゴム被覆繊維シート部材を、回転駆動される回転丸刃を前記シート部材に対して相対移動させながら切断するに際して、回転丸刃を回転駆動して前記シート部材に対する進入角度Ａを２５°以上３５°以下の範囲内の一定角度に維持するとともに、回転丸刃の刃先の周速度Ｒと前記回転丸刃の前記シート部材に対する相対移動速度Ｖとの比Ｒ／Ｖを１４以上１６以下にすることで、繊維シートの切断屑の発生量を効果的に抑えることができ、これに伴って切断屑の周囲への飛散を防止することができる。さらには、前記シート部材を滑らかな切断面に切断することが可能になる。

本発明のゴム被覆繊維シート部材の切断装置を例示する側面図である。 図１の切断装置の正面図である。 回転丸刃のシート部材に対する進入角度を例示する説明図である。

以下、本発明のゴム被覆繊維シート部材の切断装置および方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１〜図３に例示する本発明のゴム被覆繊維シート部材の切断装置１（以下、切断装置１という）は、繊維シートＳｔの両面を未加硫ゴムＳｒで被覆したゴム被覆繊維シート部材Ｓ（以下、シート部材Ｓという）を切断するものである。繊維シートＳｔは、例えば、ナイロン、レーヨン、ポリエステル、アラミドなどの有機繊維からなる複数のフィラメントを撚合わせたテキスタイルコード等により形成される。シート部材Ｓとしては、空気入りタイヤの構成部材であるカーカス材を例示できる。

切断装置１は、ベース台２と、このベース台２に平置きされたシート部材Ｓを切断する回転丸刃３と、このシート部材Ｓを切断している回転丸刃３をシート部材Ｓに対して相対移動させる移動手段７と、維持機構８とを備えている。この実施形態ではさらに制御部９が設けられている。ベース台２の平坦な表面には、回転丸刃３の移動方向に溝２ａが延設されている。

回転丸刃３は駆動モータ５の駆動軸５ａに取り付けられて、駆動軸５ａを中心に回転駆動される。回転丸刃３の周縁の部分に円環状の刃部４が形成されている。刃部４の刃先は溝２ａに対応する位置にセッティングされる。刃部４（回転丸刃３）は、例えば超硬のチタン合金製である。刃部４の両面には、切断する際にシート部材Ｓとの摩擦を低減させる低摩擦処理が施されることが好ましい。例えば、刃部４の両面はフッ素コーティングにより低摩擦処理される。

回転丸刃３の外径は例えば９０ｍｍ〜１０００ｍｍである。刃部４の半径方向長さＢは例えば２ｍｍ〜１０ｍｍである。刃部４の刃先の厚みＣは例えば０．５ｍｍ〜１．５ｍｍである。

駆動モータ５が収容されたケーシングは、直線状に延設されたガイド６に内挿されている。ガイド６は中空部を有し、この中空部に駆動モータ５がガイド６の延長方向に移動可能に内挿されている。直線的に延設されたガイド６の両側面には切り欠きが延設されていて、一方の切り欠きからは駆動軸５ａがガイド６の内部から外部に突出している。駆動モータ５が収容されたケーシングは、他方の切り欠きを通じて移動手段７に連結されている。移動手段７は駆動モータ５をガイド６の延設方向に移動させる。

この実施形態の移動手段７は、一定位置に固定されたベース２台に対して回転丸刃３を水平移動させる構成であるが、一定位置に固定された回転丸刃３に対してベース台２を水平移動させる構成にすることも、ベース台２および回転丸刃３の両者を互いに対して水平移動させる構成にすることもできる。移動手段７は実施形態に示した構成に限らず、シート部材Ｓを切断している回転丸刃３を、シート部材Ｓに対して相対移動させる構成であればよい。

維持機構８は、回転丸刃３のシート部材Ｓに対する進入角度Ａを２５°以上３５°以下の範囲内の一定角度に維持する。進入角度Ａとは、図３に示すように、回転駆動される回転丸刃３がシート部材Ｓを切り込む際の刃部４の刃先の進入角度Ａである。刃部４の刃先のシート部材Ｓとの接触始点Ｐにおける刃部４の刃先に対する接線と、シート部材Ｓの表面に平行は直線と、により形成される鋭角の角度が進入角度Ａとして算出される。

この実施形態の維持機構８は、回転丸刃３の移動方向（ガイド６の延設方向）に間隔をあけて配置されてガイド６を上下移動させる複数のアクチュエータ８で構成されている。アクチュエータ８として例えば、油圧シリンダやエアシリンダ等の流体シリンダを用いることができる。それぞれのアクチュエータ８によるガイド６の上下移動を制御部９によりコントロールすることにより、回転丸刃３の上下位置を調整できるので、結果的に進入角度Ａがコントロールされることになる。そして、進入角度Ａは２５°以上３５°以下の範囲内の一定角度に維持される。維持機構８は実施形態に示した構成に限らず、回転丸刃３のシート部材Ｓに対する進入角度Ａを２５°以上３５°以下の範囲内の一定角度に維持する構成であればよい。

回転丸刃３の回転速度（周速度Ｒ）およびガイド６に沿った移動速度Ｖも制御部９に入力され、これらは制御部９によって制御される。そして、回転丸刃３の刃先の周速度Ｒと回転丸刃３のシート部材Ｓに対する相対移動速度Ｖとの比Ｒ／Ｖも制御部９によって制御される。比Ｒ／Ｖは、１４以上１６以下に設定されていて、この数値範囲内に制御される。

回転丸刃３の刃先の周速度Ｒは、例えば１０〜３０ｍ／ｓである。回転丸刃３のシート部材Ｓに対する相対移動速度Ｖは、例えば０．５〜２．０ｍ／ｓである。

この切断装置１を用いてシート部材Ｓを切断するには、シート部材Ｓをベース台２に載置して平置きする。次いで、回転駆動させた回転丸刃３を、ガイド６の延設方向に直線的に一方向に移動させて、シート部材Ｓに対して相対移動させつつ、ベース台２に平置されたシート部材Ｓを切断する。刃部４の刃先を、ベース台２の溝２ａに対応する位置に位置決めして相対移動させることで、ベース台２との接触による刃部４の損傷を防止することができる。

上記のとおり回転丸刃３を相対移動させる際には、移動手段７および維持機構８を制御して回転丸刃３の進入角度Ａを２５°以上３５°以下の範囲内の一定角度に維持するとともに、比Ｒ／Ｖを１４以上１６以下の状態にしてシート部材Ｓを切断する。比Ｒ／Ｖもこの範囲内で一定値に維持することがより好ましい。

このようにして、本発明では、回転駆動させた回転丸刃３のシート部材Ｓに対する進入角度Ａを適切な範囲の一定角度に維持するとともに、比Ｒ／Ｖを適切な範囲にすることで、繊維シートＳｔの切断屑の発生量を効果的に抑えることができる。これに伴って切断屑の周囲への飛散を防止することができる。さらには、シート部材Ｓを滑らかな切断面に切断することが可能になる。

進入角度Ａが２５°未満であるとシート部材Ｓに対する刃部４の喰い込み深さが過小になり、進入角度Ａが３５°超であるとシート部材Ｓに対する刃部４の喰い込み深さが過大になり、いずれの場合もシート部材Ｓを円滑に切断し難くなる。シート部材Ｓに対する刃部４の喰い込み深さは６ｍｍ程度（５．６ｍｍ〜６．４ｍ）が好ましい。

比Ｒ／Ｖが１４未満であると、回転丸刃３の回転数に対して回転丸刃３の相対移動速度Ｖが速すぎて滑らかな切断面に切断し難くなる。一方、比Ｒ／Ｖが１６超であると、回転丸刃３の回転数に対して回転丸刃３の相対移動速度Ｖが遅すぎて繊維シートＳｔの切断屑が発生し易くなる。比Ｒ／Ｖを１４〜１６の範囲内で一定に維持すると、切断状態が安定し繊維シートＳｔの切断屑の発生量を抑えるには益々有利になる。

回転丸刃３の刃部４の両面が低摩擦処理された仕様にすると、シート部材Ｓとの摩擦抵抗が小さくなるので、シート部材Ｓを滑らかな切断面に切断するには有利になる。また、繊維シートＳｔの切断屑の発生を抑制するにも有利になる。回転丸刃３の耐用期間の長期化にもつながる。

回転丸刃３でシート部材Ｓを切断する際の回転丸刃３とシート部材Ｓとの摩擦力に基づいて、比Ｒ／Ｖを制御部９により自動調整する構成にすることもできる。例えば、シート部材Ｓを切断している回転丸刃３の回転抵抗をセンサにより逐次検知し、その検知データが制御部９に入力される構成にする。制御部９には予め目標とする比Ｒ／Ｖを設定しておく。制御部９は、この検知データから算出された摩擦力を考慮して、相対移動速度Ｖを一定に維持して回転丸刃３の回転数を逐次増減することにより比Ｒ／Ｖを目標値にする制御を行なう。この構成によれば、シート部材Ｓや回転丸刃３の仕様（材質など）によらず本発明の効果を安定して得易くなる。

外径が９０〜１００ｍｍ、刃部の半径方向長さＢが２〜１０ｍｍ、刃部の刃先の厚みＣが０．５〜１．５ｍｍである回転丸刃（超硬チタン製）を用いてカーカス材を切断する際に、表１に示すように、進入角度Ａおよび比Ｒ／Ｖのみを異ならせて、繊維シートの切断屑の発生量の測定および切断面の状態を評価した。結果は表１に示すとおりであった。切断面の状態は、滑らかな場合を〇、滑らかではない場合を×として目視評価した。

表１の結果から、実施例１〜４は切断屑の発生量の抑制とともに、滑らかな切断面に切断できることが分かる。

１ 切断装置
２ ベース台
２ａ 溝
３ 回転丸刃
４ 刃部
５ 駆動モータ
５ａ 駆動軸
６ ガイド
７ 移動手段
８ 維持機構
９ 制御部
Ｓ ゴム被覆繊維シート部材（カーカス材）
Ｓｒ 未加硫ゴム
Ｓｔ 繊維シート

Claims (9)

1. ゴム被覆繊維シート部材を平置きするベース台と、この平置きされたゴム被覆繊維シート部材を切断する切断具と、このシート部材を切断している前記切断具を前記シート部材に対して相対移動させる移動手段とを備えたゴム被覆繊維シート部材の切断装置であって、
   前記切断具が回転駆動される回転丸刃であり、この回転丸刃の前記シート部材に対する進入角度Ａを２５°以上３５°以下の範囲内の一定角度に維持する維持機構が設けられ、前記回転丸刃の刃先の周速度Ｒと前記回転丸刃の前記シート部材に対する相対移動速度Ｖとの比Ｒ／Ｖが１４以上１６以下に設定されたことを特徴とするゴム被覆繊維シート部材の切断装置。
2. 前記比Ｒ／Ｖが一定に維持される請求項１に記載のゴム被覆繊維シート部材の切断装置。
3. 前記回転丸刃の刃部の両面が低摩擦処理された仕様である請求項１または２に記載のゴム被覆繊維シート部材の切断装置。
4. 前記回転丸刃で前記シート部材を切断する際の回転丸刃とシート部材との摩擦力に基づいて、前記比Ｒ／Ｖを自動調整する制御部が設けられた請求項１〜３のいずれかに記載のゴム被覆繊維シート部材の切断装置。
5. ベース台に平置されたゴム被覆繊維シート部材を、切断具を前記シート部材に対して相対移動させながら切断するゴム被覆繊維シート部材の切断方法であって、
   前記切断具として回転駆動される回転丸刃を用い、この回転丸刃を回転駆動して前記シート部材に対する進入角度Ａを２５°以上３５°以下の範囲内の一定角度に維持するとともに、前記回転丸刃の刃先の周速度Ｒと前記回転丸刃の前記シート部材に対する相対移動速度Ｖとの比Ｒ／Ｖを１４以上１６以下にして前記シート部材を切断することを特徴とするゴム被覆繊維シート部材の切断方法。
6. 前記比Ｒ／Ｖを一定に維持する請求項５に記載のゴム被覆繊維シート部材の切断方法。
7. 前記回転丸刃として、刃部の両面が低摩擦処理された仕様のものを用いる請求項５または６に記載のゴム被覆繊維シート部材の切断方法。
8. 前記回転丸刃で前記シート部材を切断する際の回転丸刃とシート部材との摩擦力に基づいて、前記比Ｒ／Ｖを自動調整する請求項５〜７のいずれかに記載のゴム被覆繊維シート部材の切断方法。
9. 前記ゴム被覆繊維シート部材が、タイヤを構成するカーカス材である請求項５〜８にいずれかに記載のゴム被覆繊維シート部材の切断方法。

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