JP6387296B2 - シート状部材の溝形成装置及び溝形成方法 - Google Patents

Description

本発明はシート状部材の溝形成装置及び溝形成方法に関する。

空気入りタイヤの製造工程は、成型工程と加硫工程を含む。成型工程では、トレッド部材、サイドウォール部材、カーカスプライ、ベルトプライのようなゴム製のシート状部材（未加硫状態）が成型ドラム上で貼り合わされ、生タイヤが成型される。加硫工程では、生タイヤがタイヤ成型用加硫金型内で加硫成型され、製品としての空気入りタイヤが得られる。

成型工程において貼り合わせられたタイヤ構成部材間に、空気溜まりが生じやすい。空気溜まりが残留している生タイヤが加硫工程に供されると、セパレーションのような故障や外観不良の原因となる。貼り合わせされたタイヤ構成部材に対して加硫工程前にステッチング（ローラ掛け）を行うことで、空気溜まりの空気を生タイヤの外部に排出することが知られている。

特許文献１には、シート状部材の他のシート状部材に対する貼り合わせ面に、ステッチングによる空気排出効率向上のための空気排出溝を形成する溝形成装置が開示されている。この溝形成装置は、複数の突条を有する溝付けローラを備える。溝付けローラをシート状部材の一方の表面に押し付けて突条を転写することで溝が形成される。

特開２００４−２６１９６３号公報

特許文献１に開示された溝付けローラの突条の断面形状は、四角形であり、尖った角部を有する。そのため、突条が、シート状部材の溝が形成される一方の表面から他方の表面までシート状部材を貫通して突き破ることがある。特に、シート状材の幅方向の両端部では、突条が貫通することによるシート状部材の裂けや破れが生じやすい。

本発明は、溝付けローラの突条が貫通することによるシート状部材の裂けや破れ等の破損を防止することを課題とする。

第１の発明は、所定方向に送られるシート状部材の表面に接触して回転し、外周面に突条が設けられ、前記突条の転写によって前記シート状部材の前記表面に溝を形成する溝付けローラと、前記シート状部材の前記表面と反対側の面に接触して回転し、かつ上下方向に弾性的に変位可能である、前記シート状部材の幅方向に並設された複数の受けローラとを備え、前記突条の前記突条の延在方向と直交する断面形状は、先端に凸曲線部を有する、シート状部材の溝形成装置を提供する。

突条の断面形状は先端に凸曲線部を有しており、尖った角部を有しない。そのため、突条がシート状部材に転写されて溝が形成される際に、突条の先端がシート状部材を貫通して突き破るのを効果的に防止できる。また、先端に凸曲線部を有する突条の転写によって形成された溝は凸曲線状の断面形状を有する。そのため、ステッチング時の空気排出に必要な溝断面積を確保しつつ、ステッチング終了時には確実に溝を閉塞させることができる。

前記凸曲線部は、例えば部分円弧状や部分楕円弧状である。

第２の発明は、所定方向に送られるシート状部材の表面に溝付けローラを接触させて回転させ、前記溝付けローラの外周面に突条が設けられ、前記突条の前記突条の延在方向と直交する断面形状は、先端に凸曲線部を有し、前記溝付けローラの回転によって、前記突条を転写することで前記シート状部材の表面に溝を形成し、上下方向に弾性的に変位可能である、前記シート状部材の幅方向に並設された複数の受けローラを、前記シート状部材の前記表面と反対側の面に接触して回転させる、シート状部材の溝形成方法を提供する。

本発明のシート状部材の溝形成装置及び溝形成方法によれば、溝付けローラの突条を先端に凸曲線部を有する断面形状としたので、突条の先端がシート状部材を貫通して突き破り、シート状部材に裂けや破れ等の破損が生じるのを効果的に防止できる。また、シート状部材に形成された溝は、凸曲線状の断面形状を有するので、ステッチング時の空気排出に必要な溝断面積を確保しつつ、ステッチング終了時には確実に溝を閉塞させることができる。

本発明の第１実施形態に係るシート状部材の溝形成装置の模式的な斜視図。 図１の側面図。 図１の正面図（溝付けローラと受けローラとの間にシート状部材がない状態）。 図１の正面図（溝付けローラと受けローラとの間にシート状部材が挟み込まれた状態）。 図３ＡのIV−IV線に沿った溝付けローラの部分断面図。 溝付けローラの代案の図４Ａと同様の断面図。 溝付けローラの代案の図４Ａと同様の断面図。 溝付けローラの代案の図４Ａと同様の断面図。 従来の溝付けローラの図４Ａと同様の断面図。 従来の溝付けローラの図４Ａと同様の断面図。 図５Ａの溝付けローラで形成された空気排出溝の一例の模式的な断面図。 図５Ａの溝付けローラで形成された空気排出溝の他の例の模式的な断面図。 実施形態の溝付けローラで形成さたれ空気排出溝の模式的な断面図。 本発明の第２実施形態に係るシート状部材の溝形成装置の模式的な側面図。 本発明の第３実施形態に係るシート状部材の溝形成装置の模式的な平面図。

以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。さらに、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは相違している場合がある。

（第１実施形態）
図１から図３Ｂは、本発明の第１実施形態に係るシート状部材１の溝形成装置２を示す。図示しない押出成型用ダイから、ゴム製（未加硫）で長尺な帯状のシート状部材１が溝形成装置２に供給される。図１において符号Ｌでシート状部材１の長手方向を示し、符号でシート状部材１の幅方向を示す。シート状部材１は、長手方向Ｌに沿った送り方向Ｆで押出成型用ダイから溝形成装置２へ送られ、溝形成装置２において幅方向Ｗに延びる空気排出溝３が形成された後、下流側の切断装置（図示せず）によって適切な長さに切断される。切断されたシート状部材１は、他のシート状部材（タイヤ構成部材）と共に成型ドラム上で貼り合わされ、生タイヤが成型される。成型された生タイヤは、空気溜まりの空気を排出するためのステッチング（ローラ掛け）に供される。ステッチング後の生タイヤはタイヤ成型用加硫金型内で加硫成型され、製品としての空気入りタイヤが得られる。

本実施形態では、シート状部材１の図において下側の面は平坦面１ａで、図において上側の面はプロファイル面１ｂである。プロファイル面１ｂは、４個の部分プロファイル面１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆから構成されている。シート状部材１の幅方向Ｗの両端側の部分プロファイル面１ｃ，１ｄでは、幅方向Ｗの縁部に向けてシート状部材１の厚さが漸減している。一方、シート状部材１の幅方向の中央側の部分プロファイル面１ｅ，１ｆでは、幅方向Ｗの中央部に向けてシート状部材１の厚さが漸増している。

本実施形態では、シート状部材１は、製品としてのタイヤのサイド部となるサイドウォール部材である。シート状部材１は、トレッド部材、カーカスプライ、ベルトプライのような他のタイヤ構成部品であってもよい。

本実施形態の溝形成装置２は、単一のローラからなる溝付けローラ４、複数の受けローラ５、及びシート状部材１を搬送方向に送るために複数の送りローラ６を備える。

溝付けローラ４は、送り方向Ｆに送られるシート状部材１のプロファイル面１ｂ（上面）に接触し、シート状部材１に対して軸線Ａ回りに従動回転する。具体的には、図２に示すように、溝付けローラ４の軸部４ａの両端はアーム７の一端に回転自在に支持され、アーム７の他端は、シート状部材１の平坦面１ａ（下面）側に配置された支軸８に対して回転自在に支持されている。溝付けローラ４は、それ自体の自重によってプロファイル面１ｂに圧接され、シート状部材１は溝付けローラ４と受けローラ５との間に挟み込まれている。

溝付けローラ４の外周面４ｂには、周方向に所定ピッチで配置されると共に幅方向に延びる複数の突条４ｃが形成されている。

複数の受けローラ５は共通の軸部５ａに回転自在な状態で並設されている。個々の受けローラ５は、概ね円筒状であり、内部に軸部５ａに装着されたベアリング５ｂを備える。ベアリング５ｂと最外周の金属製の円筒体５ｃとの間にはスポンジのような弾性体５ｄが配置されている。弾性体５ｄの弾性率は成型対象であるシート状部材１を構成するゴム材料よりも十分に小さい。ベアリング５ｂを設けたことで、円筒体５ｃは弾性体５ｄと一体となって軸部５ａに対して回転可能である。また、ベアリング５ｂと円筒体５ｃの間に弾性体５ｄが介在するので、受けローラ５は軸部５ａに対して上下方向に弾性的に変位可能である。

図３Ａを参照すると、溝付けローラ４と受けローラ５との間にシート状部材１が搬送されると、シート状部材１のプロファイル面１ｂ（上面）に溝付けローラ４が圧接される。溝付けローラ４が圧接されると、プロファイル面１ｂ（上面）は平坦状に変形しようとし、平坦面１ａ（下面）の幅方向の各部位はプロファイル面１ｂの変形に応じて下向きに突出しようとする。平坦面１ａ（下面）の幅方向の各部位は、それぞれ異なる受けローラ５で支持されており、個々の受けローラ５は弾性体５ｄが弾性変形することで、互いに独立して軸部５ａに対して上下方向に変位する。従って、シート状部材１は、溝付けローラ４と受けローラ５との間を通過する際、平坦面１ａ（下面）は幅方向の各部位がプロファイル面１ａの形状に対応する量だけ下向きに突出し、プロファイル面１ｂ（上面）は概ね平坦面に変形した状態となる。

溝付けローラ４はプロファイル面１ｂ（上面）に接触した状態で、送り方向Ｆに送られるシート状部材１に対して従動回転する。そのため、溝付けローラ４の外周面４ｂに設けられて突条４ｃがプロファイル面１ｂに押し付けられ、プロファイル面１ｂに食い込んだ突状４ｃの形状が転写される。その結果、突条４ｃの断面形状（突条４ｃが延在する方向に直交する断面での断面形状）に対応した断面形状を有する空気排出溝３がプロファイル面１ｂに形成される。溝付けローラ４と受けローラ５との間を通過する際、プロファイル面１ｂは概ね平坦面状に変形した状態で維持される。そのため、空気排出溝３はシート状部材１の幅方向Ｗの全体にわたって概ね均一な深さを有する。溝付けローラ４と受けローラ５との間を通過し、溝付けローラ４による押圧が解除されると、空気排出溝３が形成されたシート状部材３は、それ自体が有する弾性によって、元の形状、すなわち上面にプロファイル面１ｂを有し下面に平坦面１ａを有する形状に復帰する。

図４Ａは、突条４ｃの突条４ｃ自体の延在方向（本実施形態では溝付けローラ４の回転の軸線Ａと一致する）に対して直交する断面における断面形状（以下、単に断面形状という）を示す。本実施形態では、突条４ｃの断面形状は、溝付けローラ４の外周面４ｂからの突出量が最大である最先端部４ｄを含む部分である先端部４ｅが部分円弧状である。また、本実施形態における突条４ｃの断面形状は、先端部４ｅから溝付けローラ４の外周面４ｂまでの部分である基部４ｆも、先端部４ｅと連続し、かつ同一曲率半径を有する部分円弧状である。要するに、本実施形態における突条４ｃの断面形状は概ね半円状である。

突条４ｃの断面形状は、図４Ａに示す例に限定されず、図４Ｂから図４Ｄに例示的に列挙するように、先端部４ｅが尖った角部を有しない凸曲線部であればよい。ただし、突条４ｃの断面形状は、図５Ａに示す三角形状や、図５Ｂに示す四角形状のように先端部４ｅに尖って角部４ｇを有しない形状である必要がある。

図４Ｂの例では、突条４ｃの断面形状は全体として半楕円状であり、先端部４ｅは部分楕円弧状であり、基部４ｆは先端部と連続する同一扁平率の部分楕円弧状である。

図４Ｃの例では、突条４ｃの断面形状は、先端部４ｅが部分円弧状であり、基部４ｆが直線状である。図４Ｃの例で、先端部４ｅが部分楕円弧状であってもよい。

図４Ｄの例では、突条４ｃは断面円形状の金属製の線材９を溝付けローラ４の外周面４ｂに溶接することで製作している。この製作方法によれば、部分円弧状ないし部分楕円弧状の先端部４ｅを有する突条４ｃを簡易に製作できる。なお、図４Ａから図４Ｃの突条４ｃは、図４Ｄの場合と同様に製作してもよいし、例えば切削加工のような他の機械的加工や電気化学的な加工方法で製作してもよい。

仮に突条４ｃが図５Ａに示すような三角形状の断面形状を有する場合、図４Ａに示すように、突条４ｃの尖った角部４ｇがプロファイル面１ｂ（上面）から平坦面１ａ（下面）までシート状部材１を貫通して突き破ることがある。特に、シート状部材１の幅方向Ｗの両端側の部分プロファイル面１ｃ，１ｄの部分ではシート状部材１の厚さが薄いため、突条４ｃの角部４ｇが貫通することによるシート状部材１の裂けや破れが生じやすい。一方、裂けや破れを回避するために突条４ｃのシート部材１への食い込み量を小さく設定すると、図６Ｂに示すように、空気排出溝３の断面積が過度に小さくなる。空気排出溝３の断面積が過度に小さいと、プロファイ面１ｂと他のタイヤ構成部材の貼り合わせ面との間に形成された空気溜まりの空気を、ステッチングによって空気排出溝３から確実に排出することが困難となる。

これに対して、本実施形態の突条４ｃの断面形状は図４Ａに示すように先端部４ｅが尖った角部４ｇを有しない部分円弧状（凸曲線状）である。そのため、突条４ｃの先端部４ｅがシート状部材１を貫通して突き破るのを効果的に防止できる。特に、厚さが薄い部分プロファイル面１ｃ，１ｄの部分でも、突条４ｃが貫通することによるシート状部材１の裂けや破れを確実に防止できる。

また、本実施形態では、図７に示すように、突条４ｃの転写される空気排出溝３の断面形状も、尖った角部を有しない部分円弧状ないし部分楕円弧状（凸曲線状）である。そのため、空気排出溝３の深さＤを過度に深く設定することなく、十分な溝断面積を確保できる。十分な溝断面積を確保できるので、ステッチング時に、空気溜まりの空気を確実に空気排出溝３を介して排出することできる。また、空気排出溝３の深さＤは過度に深くないので、ステッチング終了時には確実に空気排出溝３を閉塞させることができる。

以上のように、本実施形態では、突条４ｃの断面形状の先端部４ｅを凸曲線状とするという簡易な構成によって、突条４ｃの先端部４ｅがシート状部材１を貫通して突き破りを効果的に防止し、さらにステッチング時の空気排出に必要な溝断面積を確保しつつ、ステッチング終了時には確実に溝を閉塞させることができる。図４Ａの断面形状に限らず、同様に断面形状の先端部４ｅが凸曲線状である図４Ｂから図４Ｄの突条４ｃの場合にも同様の効果がえられる。

以下、本発明の第２及び第３実施形態を説明する。これらの実施形態において、特に言及しない点は、第１実施形態と同様である。また、これらの実施形態に関する図面中で、第１実施形態と同一又は同様の要素には、同一又は同様の符号を付している。

（第２実施形態）
図８は本発明の第２実施形態に係る溝形成装置２を示す。本実施形態では、シート状部材１の図において下側の面は平坦面１ａで、図において上側の面がプロファイル面１ｂである。溝付けローラ４は、送り方向Ｆに送られるシート状部材１のプロファイル面１ｂ（上面）に接触した状態でシート状部材１に対して軸線Ａ回りに従動回転する。溝付けローラ４と対向してシート状部材１の幅方向Ｗに延びる支軸１１に支持された複数の押さえローラ１２が設けられている。個々の押さえローラ１２は支軸１１に対して上下方向に変位自在であり、自重によってプロファイル面１ｂを溝付けローラ４に向けて下向きに押圧している。溝付けローラ４には、第１実施形態と同様に断面形状の先端部４ｅが部分円弧状や部分楕円弧状のような凸曲線状である突条４ｃ（図４Ａから図４Ｄ参照）が設けられている。

シート状部材１の平坦面１ａ（下面）には、突条４ｃの転写によって空気排出溝３が形成される。突条４ｃの断面形状の先端部４ｅを凸曲線状とすることで、突条４ｃの先端部４ｅがシート状部材１を貫通して突き破るのを効果的に防止できると共に、ステッチング時の空気排出に必要な溝断面積を確保しつつ、ステッチング終了時には確実に空気排出溝３を閉塞させることができる。

（第３実施形態）
図９は本発明の第３実施形態に係る溝形成装置２を示す。本実施形態では、シート状部材１のプロファイル面１ｂに溝を形成するための３個の溝付けローラ４Ａ，４Ｂ，４Ｃが設けられている。プロファイル面１ｂは、幅方向Ｗの中央に概ね平坦な部分プロファイル面１ｇを備え、幅方向Ｗの両端に厚さが端部に向けて漸減する部分プロファイル面１ｈ，１ｉを備える。

幅方向Ｗの中央の部分プロファイル面１ｇの溝付けローラ４Ａの回転の軸線Ａは概ねシート状部材１の幅方向Ｗに沿って延びている。また、この溝付けローラ４Ａの突条４ｃは軸線Ａに沿って延びている。幅方向Ｗの両端の部分プロファィル面１ｈ，１ｉの溝付けローラ４Ｂ，４Ｃの回転の軸線Ａはシート部材１の幅方向Ｗに対して傾斜を有する。これらの溝付けローラ４Ｂ，４Ｃの突条４ｃは軸線Ａに対して傾斜している。溝付けローラ４Ａ〜４Ｃの突状４ｃは、第１実施形態と同様に断面形状の先端部４ｅが部分円弧状や部分楕円弧状のような凸曲線状である（図４Ａから図４Ｄ参照）が設けられている。

シート状部材１のプロファイル面１ｂには、溝付けローラ４Ａ〜４Ｃの突条４ｃの転写によって空気排出溝３Ａ〜３Ｃが形成される。部分プロファイル面１ｇには、幅方向Ｗに延びる空気排出溝３Ａが形成され、部分プロファイル面１ｈ，１ｉには幅方向Ｗに対して傾斜した空気排出溝３Ｂ，３Ｃが形成される。空気排出溝３Ａの両端側はそれぞれ空気排出溝３Ｂ，３Ｃに交差して連通している。突条４ｃの断面形状の先端部４ｅを凸曲線状とすることで、突条４ｃの先端部４ｅがシート状部材１を貫通して突き破るのを効果的に防止できると共に、ステッチング時の空気排出に必要な溝断面積を確保しつつ、ステッチング終了時には確実に空気排出溝３Ａ〜３Ｃを閉塞させることができる。

１ シート状部材
１ａ 平坦面
１ｂ プロファイル面
１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈ，１ｉ 部分プロファイル面
２ 溝形成装置
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ 空気排出溝
４，４Ａ，４Ｂ，４ｃ 溝付けローラ
４ａ 軸部
４ｂ 外周面
４ｃ 突条
４ｄ 最先端部
４ｅ 先端部
４ｆ 基部
４ｇ 角部
５ 受けローラ
５ａ 軸部
５ｂ ベアリング
５ｃ 円筒体
５ｄ 弾性体
６ 送りローラ
７ アーム
８ 支軸
９ 線材
１１ 支軸
１２ 押さえローラ
Ｌ 長手方向
Ｗ 幅方向
Ｆ 送り方向
Ａ 軸線
Ｄ 深さ

Claims (4)

1. 所定方向に送られるシート状部材の表面に接触して回転し、外周面に突条が設けられ、前記突条の転写によって前記シート状部材の前記表面に溝を形成する溝付けローラと、
   前記シート状部材の前記表面と反対側の面に接触して回転し、かつ上下方向に弾性的に変位可能である、前記シート状部材の幅方向に並設された複数の受けローラと
   を備え、
   前記突条の前記突条の延在方向と直交する断面形状は、先端に凸曲線部を有する、シート状部材の溝形成装置。
2. 前記凸曲線部は部分円弧状である、請求項１に記載のシート状部材の溝形成装置。
3. 前記凸曲線部は部分楕円弧状である、請求項１に記載のシート状部材の溝形成装置。
4. 所定方向に送られるシート状部材の表面に溝付けローラを接触させて回転させ、前記溝付けローラの外周面に突条が設けられ、前記突条の前記突条の延在方向と直交する断面形状は、先端に凸曲線部を有し、
   前記溝付けローラの回転によって、前記突条を転写することで前記シート状部材の表面に溝を形成し、
   上下方向に弾性的に変位可能である、前記シート状部材の幅方向に並設された複数の受けローラを、前記シート状部材の前記表面と反対側の面に接触して回転させる、シート状部材の溝形成方法。

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