JP6359674B2 - ビードコアの成形装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ビードコアの成形装置に関する。
従来より、鋼線の外周面にゴムを被覆する装置を備えるビードコアの成形装置が知られている。例えば、特許文献1のゴム被覆装置は、加熱した鋼線とゴムとを接触させることにより、ゴムを熱により軟化させて鋼線の外周面に付着させる。これにより、鋼線がゴムにより被覆される。ゴムで被覆された鋼線は、巻き取りドラムに巻き取られた後、フォーマに搬送される。こうして、ビードコアが成形される。
特開2004−345312号公報
鋼線を被覆した直後のゴムは、熱により軟化しているため、変形しやすい。このため、巻き取りドラムに巻き取られたとき、ゴムが押し潰されて硬化することがある。このため、鋼線を被覆するゴムの真円度が低下し、ビードコアの内部に隙間が生じやすくなる。また、不良品発生の原因ともなる。
本発明の目的は、鋼線を被覆するゴムの真円度の低下を抑制できるビードコアの成形装置を提供することにある。
上記の目的を達成するために、ビードコアの成形装置は、ゴムを鋼線の外周面に被覆させるゴム被覆装置と、ゴムで被覆された鋼線が巻き掛けられる複数の冷却ローラとを備え、複数の冷却ローラの外周面には、冷却ローラの軸方向に並んだ第1の溝および第2の溝が形成され、第2の溝は、第1の溝よりも下流側の鋼線が巻き掛けられ、複数の冷却ローラの少なくとも1つでは、第2の溝が形成される部分の直径が、第1の溝が形成される部分の直径よりも小さい。
上記構成によれば、鋼線では、第2の溝に巻き掛けられた部分にかかる力が、第1の溝に巻き掛けられた部分にかかる力よりも小さい。このため、第2の溝に巻き掛けられた鋼線を被覆するゴムの潰れを小さくできる。これにより、ゴムの潰れが小さい状態でゴムの硬化が促進される。よって、鋼線を被覆するゴムの真円度の低下を抑制できる。
本ビードコアの成形装置は、鋼線を被覆するゴムの真円度の低下を抑制できる。
本発明の一実施形態のビードコア成形装置を示す正面図。 フェスツーン装置の側面図。 図2の3−3線に沿った断面図。 第2の冷却ローラの溝を拡大して示す断面図。 (a)〜(c)は冷却ローラと鋼線との関係を誇張して示す模式図。 冷却ローラに巻き掛けられた鋼線の径の変化を示すグラフ。
以下、ビードコア成形装置の実施形態について説明する。
図1に示すように、ビードコア成形装置10は、鋼線100を供給する供給装置20、鋼線100をゴムにより被覆するゴム被覆装置30、鋼線100の張力を調整するフェスツーン装置60、および、フォーマ90を備えている。フォーマ90は、ゴムで被覆された鋼線100を巻き付けてビードコアを成形する。
ゴム被覆装置30は、ベース31、ベース31に立てられる支持板32、一対の伝熱ローラ40、および、鋼線100にゴムを押し出す押出機50を備えている。
一対の伝熱ローラ40には、支持板32から突出した回転軸41が接続されている。各回転軸41は、支持板32に対して回転可能に取り付けられている。一対の伝熱ローラ40は、支持板32の縦方向に並べられている。
鋼線100は、供給装置20から供給された後、一対の伝熱ローラ40の外周面に形成された複数の溝(図示略)に巻き掛けられる。鋼線100は、一対の伝熱ローラ40の周りを複数回にわたり周回した後、押出機50に送り出される。
伝熱ローラ40の内部には、回転軸41の内部を介して加熱された水が供給されている。このため、加熱された水の熱が、伝熱ローラ40に伝達される。鋼線100は、伝熱ローラ40と接触することにより伝熱ローラ40から熱を受け取った後、押出機50のヘッド51を通過する。ヘッド51は、鋼線100の外周面に未加硫のゴムを押し出す。ゴムは、加熱された鋼線100に付着して軟化し、鋼線100の表面を被覆する。ゴムで被覆された鋼線100(以下、ゴム被覆線110)は、フェスツーン装置60に送り出される。
図2に示すように、フェスツーン装置60は、支持板32に取り付けられた上方ローラ70、および、第2の冷却ローラ80を備えている。2つのローラ70,80は、支持板32の縦方向に並べられている。
上方ローラ70には、支持板32から突出した回転軸71Aが接続されている。回転軸71Aは、支持板32に対して回転可能に取り付けられている。上方ローラ70は、回転軸71Aが接続された第1の冷却ローラ71と、第1の冷却ローラ71よりも支持板32から遠くに配置される基礎ローラ72とを備えている。
第1の冷却ローラ71は、単一の部品からなる。第1の冷却ローラ71の外周面には、複数の溝71Bが形成されている。複数の溝71Bは、冷却ローラ71の軸方向に並んでいる。基礎ローラ72は、第1の冷却ローラ71とは別部品である。基礎ローラ72は、基礎ローラ72の軸方向に並べられた複数の円盤部材から構成されている。各円盤部材は、第1の冷却ローラ71の前面に固定された軸72Aに取り付けられている。各円盤部材の外周面には、溝72Bが一つずつ形成されている。すなわち、基礎ローラ72は、軸方向に並んだ複数の溝72Bを備えている。上方ローラ70の下方には、支持板32に取り付けられた板状のブラケット73が配置されている。軸72Aの前端は、ブラケット73に対して回転可能に支持されている。第1の冷却ローラ71は、回転軸71Aと共に回転する。基礎ローラ72の各円盤部材は、軸71Aに対して回転可能である。このため、基礎ローラ72の各円盤部材は、第1の冷却ローラ71に対しても回転可能である。
第2の冷却ローラ80には、支持板32から突出した回転軸81が接続されている。回転軸81は、支持板32に対して回転可能に取り付けられている。第2の冷却ローラ80の外周面には、複数の溝82が形成されている。複数の溝82は、第2の冷却ローラ80の軸方向に並んでいる。第2の冷却ローラ80の軸方向は、第1の冷却ローラ71の軸方向に対して傾斜している。この場合、第2の冷却ローラ80では、溝82に巻き掛けられたゴム被覆線110の終端(図3の下端)が、溝82に巻き掛けられたゴム被覆線110の始端(図3の上端)に対応する溝71Bの前方に隣り合う溝71Bと対向している。
フェスツーン装置60は、モータ64を備えている。モータ64は、ベルト65により回転軸71Aと接続されている。モータ64は、回転軸71Aおよび第1の冷却ローラ71を回転させる。これにより、ゴム被覆線110が第1の冷却ローラ71に巻き取られる。
ゴム被覆線110は、第1の冷却ローラ71および第2の冷却ローラ80の周りを周回する。具体的には、図3に示すように、ゴム被覆線110は、第1の冷却ローラ71の最も後方の溝71Bに巻き掛けられる。その後、ゴム被覆線110は、第2の冷却ローラ80の最も後方の溝82に巻き掛けられて、再び第1の冷却ローラ71の溝71Bに巻き掛けられる。上述したように、第2の冷却ローラ80の溝82が、第1の冷却ローラ71の溝71Bに対して傾斜している。このため、ゴム被覆線110は、第2の冷却ローラ80の溝82に巻き掛けられた後、再び第1の冷却ローラ71に巻き掛けられるとき、前回巻き掛けられた溝71Bの前方に隣り合う溝71Bに巻き掛けられる。この状態で、ゴム被覆線110は、第1の冷却ローラ71と第2の冷却ローラ80との間において鉛直方向に延びている。このため、第1の冷却ローラ71と第2の冷却ローラ80との間においてゴム被覆線110が捩じれなくなる。このようにして、ゴム被覆線110は、第1の冷却ローラ71の溝71Bおよび第2の冷却ローラ80の溝82に、後方から前方へと順次巻き掛けられる。
図2に示すように、ゴム被覆線110は、第1の冷却ローラ71の最も前方の溝71Bに巻き掛けられた後、調整ローラ62に送り出される。調整ローラ62は、上方ローラ70よりも下方に配置されている。ゴム被覆線110は、冷却ローラ71,80の周りを複数回にわたり周回した後、基礎ローラ72および調整ローラ62の周りを複数回にわたり周回する。
調整ローラ62は、ウェイト63を介して支持板32に取り付けられている。ウェイト63は、調整ローラ62の前面を覆う前板63Aと、調整ローラ62の両方の側面を覆う2つの側板63Bとを備えている。各側板63Bの後端には、スライダ63Cが取り付けられている。スライダ63Cは、縦方向に延びるレール61を介して、支持板32に取り付けられている。レール61の上端は、第2の冷却ローラ80の高さと等しい。図1に示すように、調整ローラ62は、固定軸62Aを介して前板63Aに取り付けられている。調整ローラ62は、固定軸62Aに対して回転可能に取り付けられている。調整ローラ62は、ゴム被覆線110の張力およびウェイト63の重さに従って、レール61上を縦方向に移動することができる。調整ローラ62は、第2の冷却ローラ80と同じ高さまで上昇する。供給装置20は、一定の速度で鋼線100をゴム被覆装置30に送り出す。フォーマ90に所定量のゴム被覆線110が巻き付けられると、フォーマ90は、ゴム被覆線110の巻き付けを一時的に停止する。フォーマ90によるゴム被覆線110の巻き付けが停止されている間に、ゴム被覆線110がフォーマ90から取り外される。フェスツーン装置60は、基礎ローラ72と調整ローラ62とに巻き掛けられるゴム被覆線110の長さを調整する。これにより、ゴム被覆装置30からのゴム被覆線110の送り出し量とフォーマ90へのゴム被覆線110の送り出し量とが調整される。
図2に示す第1の冷却ローラ71および第2の冷却ローラ80の内部には、回転軸71A,81の内部を介して、冷却水等の流体が供給されている。流体は、冷却ローラ71,80を冷却する。このため、ゴム被覆線110が第1及び第2の冷却ローラ71,80の周りを周回する間に、ゴム被覆線110に付着したゴムが、例えば20℃まで冷却されて硬化する。
図4に示すように、第2の冷却ローラ80の外周面には、第2の冷却ローラ80の後端から前端にかけて、第1の溝82A、第2の溝82B、第3の溝82C、第4の溝82D、第5の溝82E、および、第6の溝82Fが、複数の溝82として形成されている。溝82A〜82Fの曲率は等しい。
第2の溝82Bの深さDBは、第1の溝82Aの深さDAよりも深い。溝82C〜82Fの深さDCは全て等しく、かつ、深さDCは第2の溝82Bの深さDBよりも深い。また、第2の溝82Bの深さDBと第3の溝82Cの深さDCとの差ΔBは、第1の溝82Aの深さDAと第2の溝82Bの深さDBとの差ΔAよりも小さい。
図5に示すように、第2の冷却ローラ80の直径は、第1の溝82Aが形成される部分の第1の直径LA、第2の溝82Bが形成される部分の第2の直径LB、および、溝83C〜83Fが形成される部分の第3の直径LCの順に小さくなる。また、第2の直径LBと第3の直径LCとの差は、第1の直径LAと第2の直径LBとの差よりも小さい。
図4および図5を参照して、ゴム被覆装置30の作用について説明する。なお、図5は、ゴム被覆線110の第2の冷却ローラ80に対するたるみを誇張して示している。
ゴム被覆線110に被覆された直後のゴムは、加熱により軟化している。このため、ゴム被覆線110が第1及び第2の冷却ローラ71,80と接触すると、ゴム被覆線110を被覆するゴムに力が加わり、ゴムが潰れる。
図5(a)(b)に示すように、第2の冷却ローラ80では、第2の直径LBが、第1の直径LAよりも小さい。このため、第2の冷却ローラ80の第2の溝82Bが形成されている部分の移動速度は、第1の溝82Aが形成されている部分の移動速度よりも小さい。また、ゴム被覆線110は、ゴム被覆線110の弾性により、第2の冷却ローラ80から一部離れた状態で曲げられる。このため、ゴム被覆線110の第2の溝82Bに巻き掛けられた部分は、たるむ。よって、第2の溝82Bに巻き掛けられたゴム被覆線110が第2の溝82Bの底面に押し付けられる力は、第1の溝82Aに巻き掛けられたゴム被覆線110が第1の溝82Aの底面に押し付けられる力よりも小さい。このため、第1の溝82Aに巻き掛けられたゴムが冷却されてある程度硬化した後は、第2の溝82Bに巻き掛けられたゴムの潰れを小さくできる。
図5(b)(c)に示すように、第2の冷却ローラ80では、第3の直径LCが、第2の直径LBよりも小さい。このため、第2の冷却ローラ80の第3の溝82Cが形成されている部分の移動速度は、第2の溝82Bが形成されている部分の移動速度よりも小さい。このため、ゴム被覆線110の第3の溝82Cに巻き掛けられた部分は、たるむ。よって、第3の溝82Cに巻き掛けられたゴム被覆線110が第3の溝82Cの底面に押し付けられる力は、第2の溝82Bに巻き掛けられたゴム被覆線110が第2の溝82Bの底面に押し付けられる力よりも小さい。このため、第2の溝82Bに巻き掛けられゴムが冷却されて更に硬化した後は、第3の溝82Cに巻き掛けられたゴムの潰れを小さくできる。
(実施例)
図6を参照して、実施例について説明する。
実施例の2つの冷却ローラの外周面には、6つの溝N1〜N6が形成されている。実施例の2つの冷却ローラは、6つの溝N1〜N6以外の構成については、前述した第2の冷却ローラ80と同様の構成を有する。実施例の各冷却ローラの第2〜6の溝N2〜N6の深さは、第1の溝N1よりも深い。図6の実線210は、実施例の2つの冷却ローラに巻き掛けられたゴム被覆線110の各溝N2〜N6を通過した部分の最大径φXを示す。実線220は、実施例の冷却ローラに巻き掛けられたゴム被覆線110の各溝N2〜N6を通過した部分の最小径φYを示す。なお、最大径φXは、ゴム被覆線110の断面のうちの最も径φが大きい部分の径φを示す。最小径φYは、ゴム被覆線110の断面のうちの最も径φが小さい部分の径φを示す。
比較例の2つの冷却ローラの外周面には、6つの溝N1〜N6が形成されている。比較例の2つの冷却ローラは、6つの溝N1〜N6以外の構成については、前述した第2の冷却ローラ80と同様の構成を有する。各比較例の冷却ローラの第1〜6の溝N1〜N6の深さは、全て等しい。図6の二点鎖線310は、比較例の2つの冷却ローラに巻き掛けられたゴム被覆線110の各溝N2〜N6を通過した部分の最大径φAを示す。二点鎖線320は、比較例の冷却ローラに巻き掛けられたゴム被覆線110の各溝N2〜N6を通過した部分の最小径φBを示す。なお、最大径φAは、ゴム被覆線110の断面のうちの最も径φが大きい部分の径φを示す。最小径φBは、ゴム被覆線110の断面のうちの最も径φが小さい部分の径φを示す。
二点鎖線310に示されるように、比較例の最大径φAは、溝N1〜N6を通過することにより次第に大きくなる。二点鎖線320に示されるように、最小径φBは、溝N1〜N6を通過することにより次第に小さくなる。すなわち、溝N1〜N6を通過するにしたがって最大径φAと最小径φBとの差が大きくなり、真円度が低下する。特に、第1〜3の溝N1〜N3を通過したときの最大径φAおよび最小径φBの変化量は、第4〜6の溝N4〜N6を通過したときの最大径φAおよび最小径φBの変化量よりも大きい。
実線210に示されるように、実施例の最大径φXは、溝N1〜N6を通過することにより次第に大きくなる。実線220に示されるように、最小径φYは、溝N1〜N6を通過するごとに小さくなる
第1の溝N1から第6の溝N6までの間における実施例の最大径φXの変化量と、比較例の最大径φAの変化量とは、ほぼ等しい。第1の溝N1から第6の溝N6までの間における実施例の最小径φYの変化量は、比較例の最小径φBの変化量よりも小さい。具体的には、第1の溝N1と第2の溝N2との間における実施例の最小径φYの変化量と、比較例の最小径φBの変化量とは、ほぼ等しい。第2の溝N2と第3の溝N3との間における実施例の最小径φYの変化量は、比較例の最小径φBの変化量よりも小さい。また、第3の溝N3と第4の溝N4との間における実施例の最小径φYの変化量は、比較例の最小径φBの変化量よりも小さい。第4の溝N4を通過した後から第6の溝N6を通過するまでの間における実施例の最小径φYおよび比較例の最小径φBの変化量は、いずれも小さい。
このため、第6の溝N6を通過した後の実施例の最大径φXと最小径φYとの差は、比較例の最大径φAと最小径φBとの差よりも小さい。すなわち、実施例の2つの冷却ローラを通過したゴム被覆線110のゴムでは、比較例の2つの冷却ローラを通過したゴム被覆線110のゴムよりも真円度が低下することが抑制されている。
この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)第2の冷却ローラ80の第2の溝82Bが形成される部分の直径LBは、第1の溝82Aが形成される部分の直径LAよりも小さい。このため、ゴム被覆線110の第2の溝82Bに巻き掛けられる部分にかかる力が小さくなり、ゴム被覆線110に被覆されたゴムの潰れを小さくできる。このため、ゴム被覆線110を被覆するゴムの真円度の低下を抑制できる。
(2)第2の冷却ローラ80の第3の溝82Cが形成される部分の直径LCは、第2の溝82Bが形成される部分の直径LBよりも小さい。このため、ゴム被覆線110の第3の溝82Cに巻き掛けられる部分にかかる力が小さくなり、ゴムの潰れを小さくできる。このため、ゴム被覆線110を被覆するゴムの真円度の低下をさらに抑制できる。
(3)ゴム被覆線110にかかる張力を小さくすることにより、ゴムの潰れは小さくなる。他方、ゴム被覆線110にかかる張力が小さくなるため、ゴムと第2の冷却ローラ80との接触面積が小さくなる。このため、ゴムの冷却効果が低下するおそれがある。
第2の溝82Bが形成される部分の直径LBと第3の溝82Cが形成される部分の直径LCとの差は、第1の溝82Aが形成される部分の直径LAと第2の溝82Bが形成される部分の直径LBとの差よりも小さい。このため、第3の溝82Cに巻き掛けられるゴム被覆線110の張力は、第2の溝82Bに巻き掛けられるゴム被覆線110の張力よりも大きい。このため、第3の溝82Cにおいてゴムの冷却性能の低下を抑制しつつ、ゴム被覆されたゴム被覆線110の真円度の低下を抑制することができる。
(4)例えば、押出機50と、ゴム被覆線110が接触するフェスツーン装置とを所定の距離を置いて配置したビードコアの成形装置では、ゴム被覆線110を被覆するゴムは、十分に冷却し硬化するまで他の部材と接触しないため、潰れ難くなる。このため、ゴム被覆線110を被覆するゴムの真円度の低下を抑制することができる。しかし、押出機50とフェスツーン装置との間のスペースが大きくなり、ビードコアの成形装置が大型化する。
一方、ビードコア成形装置10は、ゴム被覆装置30とフェスツーン装置60とが同一の支持板32に取り付けられている。このため、ゴム被覆されたゴム被覆線110の真円度の低下を抑制しつつ、ビードコア成形装置10の配置スペースを小さくすることができる。
(5)フェスツーン装置60では、ゴム被覆線110を冷却する第1の冷却ローラ71と、ゴム被覆線110の送り出し量を調整する基礎ローラ72とが軸方向に並べられている。このため、ビードコア成形装置10をコンパクトにすることができる。
(6)第3の溝82C〜第6の溝82Fは、同一の深さを有する。このため、第3の溝82C〜第6の溝82Fの深さを異ならせる場合と比較して、第2の冷却ローラ80の加工が容易である。また、第4の溝82D〜第6の溝82Fを第3の溝82Cよりも深くする構成と比較して、第4の溝82D〜第6の溝82Fに巻き掛けられたゴム被覆線110を第4の溝82D〜第6の溝82Fの底面に押し付ける強さを大きくできる。このため、ゴムと第4の溝82D〜第6の溝82Fの底面との接触面積が大きくなる。このため、ゴム被覆線110のゴムの冷却効果の低下を抑制できる。
前記実施形態は以下のように変更してもよい。
・第2の冷却ローラ80に、複数の第1の溝82Aを形成することもできる。具体的には、複数の第1の溝82Aを冷却ローラ80の軸方向に並べて、複数の第1の溝82Aよりも前方に第2の溝82Bを形成する。この場合も、ゴム被覆線110の第2の溝82Bに巻き掛けられた部分がたるむため、ゴム被覆線110のゴムの真円度の低下を抑制できる。
・複数の第2の溝82Bを形成することもできる。具体的には、複数の第2の溝82Bを冷却ローラ80の軸方向に並べて、第1の溝82Aと第3の溝82Cとの間に形成する。
・第2の冷却ローラ80の第3の直径LCを第2の直径LBと同じにすることもできる。
・第2の冷却ローラ80の第3〜6の溝82C〜82Fの深さを異ならせることもできる。例えば、第3の溝82C、第4の溝82D、第5の溝82E、および、第6の溝82Fを、この順に深くする。
・第2の直径LBと第3の直径LCとの差を、第1の直径LAと第2の直径LBとの差以上にすることもできる。
・第1の冷却ローラ71の複数の溝71Bを、第2の冷却ローラ80の溝82A〜82Fと同様な深さにすることもできる。
・冷却ローラの数を3つ以上にすることもできる。例えば、冷却ローラの数を3つとする場合、ゴム被覆線110は、3つの冷却ローラの周りを周回するように3つの冷却ローラに巻き掛けることもできる。この場合、少なくとも1つの冷却ローラの第2の溝を、第2の溝よりも上流側の第1の溝よりも深くすることにより、ゴム被覆線110のゴムの真円度の低下を抑制できる。
・加熱装置を、ゴム被覆線110を直接的に加熱する電磁誘導コイルに変更することもできる。
・加熱したゴムを押出機50から押し出すこともできる。また、押し出した後のゴムを直接的に加熱する加熱装置を採用することもできる。この場合、加熱装置を省略することもできる。
・冷却ローラ71,80の雰囲気温度を低下させる冷却装置により冷却ローラ71,80を冷却することもできる。
10…ビードコア成形装置、30…ゴム被覆装置、62…調整ローラ、71…第1の冷却ローラ、71B…溝、72…基礎ローラ、80…第2の冷却ローラ、82…溝、82A…第1の溝、82B…第2の溝、82C…第3の溝、100…鋼線

Claims (5)

  1. ゴムを鋼線の外周面に被覆させるゴム被覆装置と、
    ゴムで被覆された前記鋼線が巻き掛けられる複数の冷却ローラとを備え、
    前記複数の冷却ローラの外周面には、前記冷却ローラの軸方向に並んだ第1の溝および第2の溝が形成され、
    前記第2の溝は、前記第1の溝よりも下流側の前記鋼線が巻き掛けられ、
    前記複数の冷却ローラの少なくとも1つでは、前記第2の溝が形成される部分の直径が、前記第1の溝が形成される部分の直径よりも小さい
    ビードコアの成形装置。
  2. 前記複数の冷却ローラの少なくとも1つの外周面には、前記第2の溝よりも下流側の前記鋼線が巻き掛けられる第3の溝が形成され、
    前記複数の冷却ローラの少なくとも1つでは、前記第3の溝が形成される部分の直径が、前記第2の溝が形成される部分の直径よりも小さい
    請求項1に記載のビードコアの成形装置。
  3. 前記第2の溝が形成される部分の直径と前記第3の溝が形成される部分の直径との差は、前記第1の溝が形成される部分の直径と前記第2の溝が形成される部分の直径との差よりも小さい
    請求項2に記載のビードコアの成形装置。
  4. 前記ビードコアの成形装置は、フェスツーン装置を備え、
    前記ゴム被覆装置と前記フェスツーン装置とは、同一の支持板に取り付けられている
    請求項1〜3のいずれか一項に記載のビードコアの成形装置。
  5. 前記フェスツーン装置は、前記支持板に対して移動可能な調整ローラと、前記支持板に対して移動しない基礎ローラとを備え、
    前記基礎ローラと前記複数の冷却ローラの1つとは、軸方向に並んでいる
    請求項4に記載のビードコアの成形装置。
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