JP6483560B2 - ベルト成形用スピニング装置 - Google Patents

Description

本発明は、伝動ベルトなどのベルトの成形時に用いられるスピニング装置に関する。

自動車用エンジン、一般産業機械などの動力伝達機構で用いられている伝動ベルトは、抗張体としての心線（ロープ状の繊維コード）が、ベルト幅方向に所定ピッチでスパイラル状に埋設されている。

伝動ベルトの一般的な製造工程においては、まず、円筒状の金型の外周に、伝動ベルトを構成する成形材料（帆布などの補強布、未加硫ゴムシート、心線など）を、必要に応じて順次巻き付けることで、未加硫成形体を形成する。次に、加硫によって各成形材料を一体積層化することで、加硫ベルトスリーブを得る。得られた加硫スリーブをカッター等で所定幅に切断（輪切り）することで、伝動ベルトが得られる。

この製造工程において、心線の巻き付け（ロープのスピニング）は、特許文献１，２に記載されているようなスピニング装置を用いて行う。スピニング装置では、たとえば、ベルト内層側に配置される成形材料が、予め円筒状の金型に装着される。そして、この成形材料の外周面上で、金型を回転させつつ所定速度で心線を横送り（トラバース）することで、成形材料に心線が螺旋状（スパイラル状）に巻き付けられる。

特公平６−９２１３３号公報 特開２０００−４４１２４号公報

近年、スピニング工程を含む、未加硫成形体を形成する一連の工程は、コンピュータ制御による自動化が進められている。スピニング装置においては、スピニング時のパラメータとして、金型の外周長（外径）、ロープスピード（心線を巻き付ける速度）、ロープテンション（心線を巻き付ける引張力）、スピニングピッチ（心線の間隔）が挙げられる。スピニング装置を操作するオペレータは、上記の条件をコンピュータ制御部に入力する。コンピュータ制御部の演算部は、上記の条件を基に、金型回転速度（回転数）や、心線を横送り（トラバース）する速度を算出する。そして、コンピュータ制御部は、算出した値を用いて、一連のスピニング作業を制御する。

ここで、（Ａ）金型回転速度（回転数）は、（Ｂ）心線を巻く位置における金型中心軸線回りの心線の外周長（外径）と、（Ｃ）心線を横送りするスピードとの関係式から算出される。実際には、心線が巻かれるのは金型外周面ではなく、金型に成形材料（帆布や未加硫ゴムシート）が装着された状態で当該成形材料の外周面である。この成形材料は、軟質であるため、スピニング時に心線が成形材料に喰い込んでしまう。また、成形材料の種類、心線に作用する引張力、雰囲気温度などにより、上記の喰い込み量は都度変化する。その結果、心線を巻く位置における、金型中心軸線回りの周長を一律に設定することができない。すなわち、スピニング装置における成形動作毎に上記の周長が変化する。

このため、従来のスピニング装置では、心線を巻く位置での外周長として、金型の外周面での周長を用いて金型回転速度を算出していた。しかしながら、金型の外周面での周長を基準とする金型回転速度では、上記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）のパラメータの関係にズレが生じていた。すなわち、金型の外周面での周長を用いて金型回転速度を算出する方法では、金型の外周面での周長と、所望のロープスピードとを用いて算出した金型回転速度でスピニングを行っても、実際のロープスピードよりも速いロープスピードでスピニングを行うことになる。その結果、成形材料の外周面における心線の巻き掛け位置が、所望の位置からずれるおそれがある。

本発明の目的は、上記課題を解決することであり、コンピュータ制御による一連の自動的なスピニング作業などにおいて、スピニングを行う条件をより正確に設定できる、ベルト成形用スピニング装置を提供する。

（１）上記課題を解決するため、本発明のある局面に係るベルト成形用スピニング装置は、シートおよびこのシートに巻き掛けられた心線を用いて形成されるベルトを製造するために前記シートに前記心線を巻き掛けるためのベルト成形用スピニング装置であって、前記シートを保持するための胴部と、前記胴部を前記胴部の中心軸線回りに回転させるための胴部回転機構と、前記シートに前記心線を巻き掛けるために前記中心軸線回りを回転している前記シートへ前記心線を渡すための心線渡し機構と、前記心線渡し機構を前記胴部の軸方向に沿って変位させるためのトラバース機構と、前記胴部回転機構および前記トラバース機構を制御するための制御部と、を備え、前記制御部は、前記胴部に前記シートが巻かれ、さらに、前記シートに前記心線が巻き掛けられた所定の巻き掛け状態に基づくモデルを用いて、前記巻き掛け状態における前記中心軸線回りの前記心線の長さとしての周長を算出する。

この構成によると、ドラムにシートが巻かれ、さらに、シートに心線が巻き掛けられた所定の巻き掛け状態に基づくモデルを用いて、周長が算出される。これにより、シートに心線が巻かれる実際の状態を考慮して、制御部が周長を算出できる。よって、心線がシートに巻き掛けられるときの実態により即した周長に基づいて、制御部が胴部回転機構およびトラバース機構を制御できる。その結果、ベルト成形用スピニング装置において、より正確に意図した通りの態様でシートに心線が巻き掛けられる。以上の次第で、スピニングを行う条件をより正確に設定できる、ベルト成形用スピニング装置を実現できる。

（２）好ましくは、前記制御部は、前記シートへ前記心線を螺旋状に巻くスピニングモードに先立って所定の調整モードを実行することで前記モデルを取得するように構成され、前記調整モードでは、前記胴部回転機構が動作されることで前記心線渡し機構から渡された前記心線が前記シートに巻かれ、前記制御部は、前記調整モードにおける前記シート上での前記心線の前記周長を算出する。

この構成によると、制御部は、調整モードにおいて、胴部に実際に保持されたシートに所定量の心線が巻かれた状態における、当該シート上での周長を算出する。これにより、制御部は、シートへ心線を実際にスピニングする前に、実際のシートに巻き掛けられた心線の周長を算出することができる。よって、シートの種類（材質など）、心線に作用する引張力（テンション）、雰囲気温度など、シートへの心線の喰い込み具合が都度変化する環境下において、制御部は、より正確に実際の周長を算出できる。

（３）より好ましくは、前記調整モードにおける前記胴部の回転速度は、前記スピニングモードにおける前記胴部の回転速度未満に設定される。

この構成によると、調整モードにおいて、周長を測定するためにより適した回転速度で胴部を回転させることができる。また、調整モードが完了した後の、心線をスピニングする作業（本巻き工程）において、より迅速にスピニング作業を完了することができる。

（４）好ましくは、前記制御部は、前記調整モードにおける前記心線の移動速度と前記胴部の回転速度とに基づいて前記周長を算出する。

この構成によると、調整モードにおいて、心線の移動速度と胴部の回転速度の２つの速度を検出する簡易な構成で、制御部は、より正確に周長を算出できる。

（５）好ましくは、前記制御部は、算出した前記周長に基づいて、前記スピニングモードにおける前記胴部の目標回転速度を設定する。

この構成によると、制御部は、シートへ心線を所望の態様で巻き掛けるのに最適な胴部の目標回転速度を設定できる。

（６）より好ましくは、前記制御部は、予め設定された前記心線の目標移動速度と前記周長とに基づいて、前記スピニングモードにおける前記胴部の目標回転速度を設定する。

この構成によると、制御部は、簡易な構成でスピニングモードにおける胴部の目標回転速度を設定できる。

（７）好ましくは、前記制御部は、算出した前記周長に基づいて、前記スピニングモードにおける前記胴部の軸方向への前記心線渡し機構の目標移動速度を設定する。

この構成によると、制御部は、心線をより均一なピッチで螺旋状にシートへ巻き掛けることのできる、心線渡し機構の移動速度を設定できる。

本発明によると、スピニングを行う条件をより正確に設定できる、ベルト成形用スピニング装置を実現できる。

本発明の一実施形態に係るベルト成形用スピニング装置の側面図である。 ベルト成形用スピニング装置を用いて形成されたベルトの断面図である。 胴部に巻かれたシートに心線が食い込むように巻き掛けられる様子を説明するための模式的な側面図であり、一部を断面で示している。 スピニング装置の電気的な構成を示すブロック図である。 スピニング装置の動作の一例を説明するためのシーケンス図である。 スピニング装置の動作の一例を説明するためのシーケンス図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るベルト成形用スピニング装置１の側面図である。図２は、ベルト成形用スピニング装置１を用いて形成されたベルト１００の断面図である。図１および図２を参照して、ベルト成形用スピニング装置１（以下、単にスピニング装置１ともいう）は、たとえば、動力を伝えるための伝動ベルトを製造するために用いられる。

このような伝動ベルトとして、一般産業機械、自動車などの動力伝達用途で用いられる伝動ベルトを例示することができる。より具体的には、上記の伝動ベルトとして、ラップドＶベルト、ローエッジＶベルト、Ｖリブドベルト、歯付ベルト、平ベルト、搬送ベルトなどを例示することができる。

伝動ベルトの一例としてのベルト１００は、Ｖベルト（たとえばローエッジＶベルト）である。ベルト１００は、上布１０１と、上ゴム１０７と、心線１０２と、接着ゴム１０３と、下ゴム１０４と、下布１０５と、を有している。ベルト１００の外周面側から順に、上布１０１と、上ゴム１０７と、心線１０２が埋設された接着ゴム１０３と、下ゴム１０４と、下布１０５と、が積層されている。このようなベルト１００の製造時、まず、下布１０５となる補強布に下ゴム１０４となる未加硫ゴム層が巻かれた未加硫のシート１０６に、心線１０２が螺旋状に巻かれる。なお、布１０５となる補強布に下ゴム１０４となる未加硫ゴム層が巻かれ、さらに、接着ゴム１０３のうち心線１０２と下ゴム１０４との間に配置され接着ゴム１０３の一部となる未加硫ゴム層が巻かれたものを、シート１０６として用いてもよい。スピニング装置１は、このシート１０６に心線１０２を螺旋状に巻く（スピニングする）ために用いられる。心線１０２が巻かれたシート１０６は、所定の加硫工程、切断工程などを経て、ベルト１００となる。

シート１０６は、たとえば、ベルト１００の全長と同じ長さを有する長尺状のゴム層である。シート１０６は、たとえば、クロロプレンゴム（ＣＲ）組成物などを用いて構成される。シート１０６の幅は、ベルト１００の幅よりも大きく設定されており、１枚のシート１０６を用いて複数のベルト１００を製造することができる。

心線１０２は、ベルト１００の長手方向に沿って延びるように設けられている。これにより、心線１０２は、ベルト１００の破断を防止する補強部材として機能する。心線１０２の材質は、たとえばポリエステルである。

図１を参照して、スピニング装置１は、前述したように、シート１０６およびシート１０６に巻き掛けられた心線１０２を用いて形成されるベルト１００を製造するためにシート１０６に心線１０２を巻き掛けるために用いられる。

スピニング装置１は、シート保持機構２と、心線送り出し機構３と、心線渡し機構４と、トラバース機構５と、入力装置６と、制御部７と、を有している。

シート保持機構２は、シート１０６を保持するための胴部８と、胴部８を当該胴部８の中心軸線Ｌ１回りに回転させるための胴部回転機構９と、を有している。

胴部８は、円筒状の外周面を有する部分である。胴部８の外周面には、シート１０６が巻かれている。胴部８の外周面の周方向長さ（周長）は、シート１０６の内周面の周方向長さ（周長）と略同じに設定されており、胴部８の外周面の略全域に亘ってシート１０６が巻かれている。胴部８は、本実施形態では、縦向きに配置されており、当該胴部８の中心軸線Ｌ１が鉛直方向を向いている。なお、胴部８の向きは、横向きでもよい。胴部８は、胴部回転機構９によって、中心軸線Ｌ１回りを回転可能に支持されている。

胴部回転機構９は、胴部回転用モータ１０と、駆動軸１１と、従動軸１２と、を有している。

胴部回転用モータ１０は、胴部８に中心軸線Ｌ１回りの回転力を付与するための駆動源として設けられている。胴部回転用モータ１０は、たとえば、電動モータである。胴部回転用モータ１０の出力軸は、駆動軸１１に動力伝達可能に連結されている。駆動軸１１は、胴部８と同軸に配置されており、且つ胴部８の一端部（下端部）に連結されている。

駆動軸１１は、胴部８を支持している。これにより、胴部回転用モータ１０の駆動力は、駆動軸１１を介して胴部８に伝達される。従動軸１２は、駆動軸１１と同軸に配置されており、胴部８の他端部（上端部）に固定されている。従動軸１２は、支持部材１３に支持されている。上記の構成により、胴部８は、両端支持されている。胴部８にシート１０６が巻かれた状態において、心線送り出し機構３からシート１０６へ向けて心線１０２が送られる。

心線送り出し機構３は、心線１０２を保持しており、この心線１０２をシート１０６（心線渡し機構４）へ向けて送り出すように構成されている。

心線送り出し機構３は、ボビン１４と、テンション機構１５と、を有している。

ボビン１４は、心線１０２を巻いた状態で当該心線１０２を保持している。ボビン１４は、支軸１４ａ回りを回転可能に構成されており、心線１０２が送り出されるときに、支軸１４ａ回りを回転する。ボビン１４から繰り出された心線１０２は、プーリ１６に案内されてテンション機構１５に送られる。

テンション機構１５は、心線１０２に所定の引張力（テンション）を付与するために設けられている。テンション機構１５は、定位置プーリ１７，１８，１９と、位置可変プーリ２０と、揺動アーム２１と、テンション付与機構２２と、を有している。

定位置プーリ１７，１８，１９は、壁２３に支持されており、一定の位置において、壁２３によって回転自在に支持されている。定位置プーリ１７，１８，１９は、たとえば、上下に並んでいる。プーリ１６から送られた心線１０２は、定位置プーリ１７，１８に巻かれ、さらに、定位置プーリ１９および位置可変プーリ２０側に送られる。

位置可変プーリ２０は、揺動アーム２１の一端部に回転自在に支持されたプーリである。揺動アーム２１は、支点部２４において壁２３に支持されており、支点部２４回りを位置可変プーリ２０とともに揺動可能である。揺動アーム２１の他端部には、テンション付与機構２２が配置されている。テンション付与機構２２は、たとえば、流体圧シリンダである。

テンション付与機構２２は、シリンダによって構成された固定部２２ａと、ロッドによって構成され固定部２２ａに支持された可動部２２ｂと、流体圧調整部２２ｃと、を有している。流体圧調整部２２ｃは、ポンプなどの流体圧発生源と、流体圧発生源で発生した流体を固定部２２ａの一対のシリンダ室の何れか一方のシリンダ室へ向けて送り出すとともに、他方のシリンダ室からの流体を排出するためのバルブとを、有している。流体圧調整部２２ｃ（流体圧発生源およびバルブ）は、後述する制御部７によって制御されるように構成されている。なお、ロッドを固定部として用いるとともに、シリンダを可動部として用いてもよい。また、テンション機構１５は、シリンダに限らず、心線１０２に引張力を付与可能な構成であればよい。

可動部２２ｂには、揺動アーム２１の他端部が接続されている。可動部２２ｂが固定部２２ａに対して可動部２２ｂの軸方向に変位することで、揺動アーム２１および位置可変プーリ２０が支点部２４回りを揺動する。このように、支点部２４回りにおける位置可変プーリ２０の変位によって、心線１０２に作用する引張力が変化する。位置可変プーリ２０を通った心線１０２は、心線渡し機構４へ送られる。心線渡し機構４は、シート１０６に心線１０２を巻き掛けるために、中心軸線Ｌ１回りを回転しているシート１０６へ心線１０２を渡すために設けられている。

心線渡し機構４は、タッチプーリ２５と、タッチプーリ２５を支持するアーム２６と、を有している。

タッチプーリ２５は、テンション機構１５から後述するガイドプーリ２７，２８を通って送られてきた心線１０２をシート１０６に押さえつけるために設けられている。タッチプーリ２５は、胴部８の外周面と向かい合うように配置されており、アーム２６に支持されている。アーム２６は、トラバース機構５の後述するナット部３２に支持されている。アーム２６は、中心軸線Ｌ１と平行な軸回りを揺動可能に構成されており、図示しない流体圧シリンダの駆動力を受けて、タッチプーリ２５をシート１０６に近づく方向およびタッチプーリ２５から離隔する方向へ変位させることが可能である。

また、心線渡し機構４は、図示しないカッターを有しており、タッチプーリ２５から送り出された心線１０２を切断可能に構成されている。

トラバース機構５は、心線渡し機構４を胴部８の軸方向Ｓ１に沿って変位させるために設けられている。トラバース機構５は、胴部８に隣接して配置されている。このトラバース機構５は、トラバース用モータ２９と、ボールねじ機構３０と、を有している。

トラバース用モータ２９は、心線渡し機構４を軸方向Ｓ１に変位させるために設けられた電動モータである。トラバース用モータ２９は、たとえば、サーボモータまたはステッピングモータなどを用いて形成されており、当該トラバース用モータ２９の出力軸の回転位置を正確に制御可能である。トラバース用モータ２９の駆動力は、ボールねじ機構３０に伝達される。

ボールねじ機構３０は、トラバース用モータ２９の出力軸の回転運動を、軸方向Ｓ１に沿う直線運動に変換して心線渡し機構４に伝達するための運動変換機構として設けられている。ボールねじ機構３０は、雄ねじ軸３１と、ナット部３２と、を有している。

雄ねじ軸３１は、軸方向Ｓ１と平行に延びる軸部材として設けられており、一対のブロック部材３３によって回転可能に支持されている。雄ねじ軸３１には、トラバース用モータ２９の出力軸が一体回転可能に連結されている。雄ねじ軸３１には、ナット部３２が螺合している。

ナット部３２は、雄ねじ軸３１の回転に伴って軸方向Ｓ１に変位するように構成されている。このナット部３２は、一対のブロック部材３３の間に配置されている、ナット部３２には、一方のブロック部材３３に支持された回り止め部材３４が取り付けられている。これにより、ナット部３２は、雄ねじ軸３１の回転に連れ回りすることを規制されている。ナット部３２は、心線渡し機構４のアーム２６を支持しており、アーム２６およびタッチプーリ２５とは軸方向Ｓ１に一体的に変位可能である。心線１０２は、テンション機構１５からガイドプーリ２７，２８を通ってタッチプーリ２５へ案内される。

上記の構成により、タッチプーリ２５からシート１０６へ送られた心線１０２は、胴部８の回転に伴ってシート１０６の外周面に巻き掛けられる。この際、トラバース機構５は、軸方向Ｓ１に所定の速度でタッチプーリ２５を変位させる。これにより、心線１０２は、シート１０６上において、螺旋状に巻かれる。

なお、図３の模式図に示すように、胴部８に巻かれたシート１０６の外周面１０６ａに心線１０２が巻き掛けられたとき、心線１０２は、シート１０６に食い込むように当該シート１０６に巻かれる。たとえば、心線１０２は、食い込み量Δだけシート１０６に食い込む。このため、シート１０６上における心線１０２について、胴部８の中心軸線Ｌ１回りの周長Ｃ１（心線１０２の中心軸線の周長）は、シート１０６の材質（柔らかさ）、心線１０２の硬さなどによって変化する。このため、本実施形態では、スピニング装置１は、後述するように、周長Ｃ１をより実際の状態に近い状態で測定し、測定結果に基づいてスピニング動作を行う。

上記の構成を有するテンション機構１５、心線渡し機構４、トラバース機構５およびシート保持機構２は、入力装置６からの入力信号に基づいて制御部７によって制御される。

図４は、スピニング装置１の電気的な構成を示すブロック図である。図１および図４を参照して、入力装置６は、たとえば、タッチパネル装置であり、スピニング装置１のオペレータによって操作されるタッチパネル３６を有している。タッチパネル３６は、オペレータによって押操作されることで、押操作された内容に対応する所定の信号を、制御部７へ出力するように構成されている。

制御部７は、胴部回転機構９およびトラバース機構５を制御可能に構成されている。制御部７は、たとえば、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）を用いて形成されている。なお、制御部７は、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを含むコンピュータを用いて形成されてもよい。また、ボビン１４からタッチプーリ２５までの間における心線１０２の経路に、心線速度センサ３７が配置されている。

心線速度センサ３７は、たとえば、タッチプーリ２５を支持するアーム２６に設けられたロータリーエンコーダであり、心線１０２の移動速度を検出し、この移動速度を特定する信号を制御部７へ出力する。すなわち、制御部７は、心線速度センサ３７に接続されており、心線１０２がシート１０６に向けて送り出されるときの当該心線１０２の速度を特定する信号を検出することができる。

制御部７は、入力装置６から与えられた信号、心線速度センサ３７から与えられた信号、および、当該制御部７に記憶されているプログラムなどを基に、テンション機構１５、心線渡し機構４、トラバース機構５およびシート保持機構２を制御する。

本実施形態では、制御部７は、胴部８にシート１０６が巻かれ、さらに、シート１０６に心線１０２が巻き掛けられた所定の巻き掛け状態に基づくモデルを用いて、巻き掛け状態における中心軸線Ｌ１回りの心線１０２の長さとしての周長Ｃ１（外周長）を算出するように構成されている。

本実施形態では、制御部７は、所定の調整モードを実行した後にスピニングモードを実行する。調整モードとは、上記のモデルを取得し、次いで周長Ｃ１を算出するためのモードである。スピニングモードとは、算出された周長Ｃ１を基にシート１０６へ心線１０２を螺旋状に巻くモードである。

制御部７は、第１アンプ４１、第２アンプ４２および第３アンプ４３に接続されている。

第１アンプ４１は、テンション付与機構２２の流体圧調整部２２ｃに接続されており、制御部７からの制御信号を流体圧調整部２２ｃに伝達する。流体圧調整部２２ｃは、この制御信号に基づいて、固定部２２ａに対する作動流体の給排を制御する。その結果、固定部２２ａに対する可動部２２ｂの位置が調整され、支持部２４回りのアーム２６の位置が変化する。これにより、位置可変プーリ２０が変位し、心線１０２に作用する引張力が変化する。

第２アンプ４２は、シート保持機構２の胴部回転用モータ１０に接続されている。第２アンプ４２は、制御部７からの制御信号を胴部回転用モータ１０に伝達する。これにより、制御部７は、胴部回転用モータ１０の駆動を制御する。また、第２アンプ４２は、胴部回転用モータ１０に備えられているロータリーエンコーダなどの胴部回転速度センサ１０ａに接続されており、胴部回転用モータ１０の出力軸の回転速度信号を、第３アンプ４３を介してトラバース用モータ２９に伝達するように構成されている。なお、この回転速度信号は、制御部７に出力されてもよい。

第３アンプ４３は、トラバース機構５のトラバース用モータ２９に接続されている。第３アンプ４３は、制御部７からの制御信号をトラバース用モータ２９に伝達する。これにより、制御部７は、トラバース用モータ２９の駆動を制御する。

次に、スピニング装置１を用いてシート１０６に心線１０２を螺旋状に巻くスピニング動作の一例を説明する。図５および図６は、スピニング装置１の動作の一例を説明するためのシーケンス図である。なお、図５および図６を参照して説明するときは、図５および図６以外の図も適宜参照しながら説明する。

図５および図６を参照して、本実施形態では、調整モードとして、ステップＳ１０〜Ｓ２０の処理が行われる。また、スピニングモードとして、ステップＳ２１〜ステップＳ２７の処理が行われる。以下、より具体的に説明する。

スピニング装置１においては、まず、オペレータによって、手作業で、胴部８にシート１０６が巻かれる（ステップＳ１）。これにより、シート１０６は、胴部８と一体回転可能にシート１０６の外周面に保持される。

次に、オペレータによって入力装置６が操作されることで、制御部７は、入力装置６から入力信号を受け付ける（ステップＳ２）。具体的には、オペレータによる入力装置６の操作によって、スピニングモードにおける心線１０２のとしての心線目標速度ＴＳ１０２、心線１０２に作用する引張力の目標値（目標引張力ＴＴ１０２）、および、心線１０２の目標スピニングピッチＴＰ１０２（心線１０２を螺旋状に巻く際の軸方向Ｓ１における心線１０２のピッチの目標値）が、入力装置６に入力される。入力装置６は、上記心線目標速度ＴＳ１０２、目標引張力ＴＴ１０２および目標スピニングピッチＴＳ１０２を特定する信号を、制御部７へ出力する。

制御部７は、目標引張力ＴＴ１０２を基に、テンション付与機構２２のシリンダに発生させるシリンダ圧（目標シリンダ圧ＴＰ２２）を算出する（ステップＳ３）。すなわち、制御部７は、目標引張力ＴＴ１０２と等しい引張力を心線１０２に作用させるために必要な目標シリンダ圧ＴＰ２２を算出する。また、制御部７は、目標スピニングピッチＴＰ１０２から、胴部８の１回転に対するトラバース用モータ２９の目標回転数ＴＲ２９を算出するための回転比率ｒを設定する（ステップＳ４）。回転比率ｒは、たとえば、制御部７のメモリに記憶されている。これにより、制御部７は、シート１０６が１回転するときにおける軸方向Ｓ１への心線１０２の送り量の目標値を設定することとなる。

次に、オペレータによって入力装置６が操作されることにより、心線固定指令信号が制御装置へ出力される（ステップＳ５）。この心線固定指令信号を受信した制御部７は、心線固定指令信号を、心線渡し機構４、トラバース機構５およびシート保持機構２へ出力する（ステップＳ６）。心線固定指令信号を受信したトラバース機構５のトラバース用モータ２９は、タッチプーリ２５が所定の初期位置へ到達するように、ボールねじ機構３０の雄ねじ軸３１を所定量回転駆動させることで、タッチプーリ２５を初期位置へ移動させる（ステップＳ７）。次に、心線渡し機構４のアーム２６を駆動するためのシリンダは、心線固定指令信号を受信することで、アーム２６を胴部８（シート１０６）側に変位させる。これにより、タッチプーリ２５および心線１０２の先端は、シート１０６に沿わされる（ステップＳ８）。

次に、心線固定指令信号を受信した胴部回転用モータ１０は、胴部８を数回転させるように駆動することで、ロープ固定動作を行う（ステップＳ９）。この際、トラバース用モータ２９は駆動せず、心線１０２は、軸方向Ｓ１には変位しない。これにより、心線１０２は、軸方向における１箇所で繰返しシート１０６に巻き掛けられ、数回転、シート１０６に巻かれる。その結果、心線１０２の一端は、シート１０６に固定される。

次に、オペレータが入力装置６を操作することにより、制御部７に、周長測定指令信号が与えられる。すなわち、シート１０６の外周面に巻かれる心線１０２の周長Ｃ１（胴部８の中心軸線Ｌ１回り１周あたりの心線１０２の長さ）の測定を指令する信号が、制御部７に与えられる。これにより、周長測定動作が開始される（ステップＳ１０）。

次に、制御部７は、入力装置６で設定された目標シリンダ圧ＴＰ２２を特定する信号（目標シリンダ圧信号）を、第１アンプ４１を介してテンション付与機構２２の流体圧調整部２２ｃへ出力する（ステップＳ１１，Ｓ１２）。テンション付与機構２２の流体圧調整部２２ｃは、目標シリンダ圧ＴＰ２２に相当する流体圧を発生させるように可動部２２ｂを変位させる。その結果、可動部２２ｂの変位によって、アーム２６および位置可変プーリ２０の位置が支点部２４回りに変化し、心線１０２に所定の引張力が作用する（ステップＳ１３）。

これに伴い、制御部７は、胴部回転用モータ１０について、周長測定用速度を設定する（ステップＳ１４）。この周長測定時における胴部回転用モータ１０の回転速度ｒｓは、たとえば、１０ｒｐｍであり、本実施形態では、スピニング時における胴部回転用モータ１０の回転測度未満である。すなわち、調整モードにおける胴部８の回転速度ｒｓは、スピニングモードにおける胴部８の回転速度未満に設定される。次に、制御部７は、周長測定用回転信号をシート保持機構２の胴部回転用モータ１０へ出力する（ステップＳ１５）。これにより、胴部回転用モータ１０の出力軸は、心線１０２を螺旋状に巻き掛ける（スピニングする）ときの回転速度とは異なる回転速度ｒｓで回転する。すなわち、胴部８が回転する（ステップＳ１６）。なお、本実施形態では、胴部回転用モータ１０の出力軸の回転速度は、胴部８の回転速度と等しい。周長測定時の胴部回転用モータ１０の回転駆動時間は、たとえば、１秒から２秒程度である。

このように、調整モードでは、胴部回転機構９の胴部回転用モータ１０の動作により胴部８が回転し、ボビン１４に巻かれた心線１０２は、プーリ１６〜２０，２７，２８などを通って心線渡し機構４のタッチプーリ２５に到達し、タッチプーリ２５からシート１０６に渡されてシート１０６に巻き掛けられる。このときの心線１０２の移動速度ｍｓ（ロープスピード）は、心線速度センサ３７によって検出される。（ステップＳ１７）。心線速度センサ３７による、心線１０２の速度検出信号は、制御部７へ与えられる（ステップＳ１８）。このように、調整モード（周長測定ステップ、ステップＳ１０〜Ｓ１９）において、スピニング動作に先立つ、心線１０２の移動速度ｍｓの予備的な計測が行われる。

次に、制御部７は、第１調整ステップとして、シート１０６に心線１０２が巻かれた状態における心線１０２の周長Ｃ１を算出する（ステップＳ１９）。具体的には、本実施形態では、周長Ｃ１は、ステップＳ１１で設定された胴部８の回転速度ｒｓと、ステップＳ１４で測定された心線１０２の移動速度ｍｓと、を用いた式を用いて算出される。すなわち、周長Ｃ１＝ｒｓ×ｍｓ×６０（ｓ）である。制御部７は、この式を用いて、周長Ｃ１を算出する。すなわち、制御部７は、調整モードにおける心線１０２の移動速度ｍｓと胴部８の回転速度ｒｓとに基づいて、シート１０６上での心線１０２の周長Ｃ１を算出する。

次に、第２調整ステップとして、制御部７は、スピニングモードにおける胴部８の目標回転速度ＴＳ８を算出する（ステップＳ２０）。具体的には、本実施形態では、胴部８の目標回転速度ＴＳ８は、心線１０２をシート１０６にスピニングする際の心線目標速度ＴＳ１０２（目標ロープスピード）と、周長Ｃ１と、を用いた式から算出される。すなわち、胴部８の目標回転速度ＴＳ８＝周長Ｃ１／（心線目標速度ＴＳ１０２×６０（ｓ））である。このように、制御部７は、予め入力装置６（オペレータ）によって設定された心線１０２の目標移動速度ＴＳ１０２と、周長Ｃ１とに基づいて、スピニングモードにおける胴部８の目標回転速度ＴＳ８を算出する。

また、制御部７は、胴部８の目標回転速度ＴＳ８を特定する信号（胴部８の目標回転速度信号）を、第２アンプ４２を介して胴部回転用モータ１０へ出力する（ステップＳ２１，Ｓ２２）。胴部回転用モータ１０は、前述した、周長Ｃ１を測定するための回転速度ｒｓに代えて、目標回転速度ＴＳ８と同じ回転速度を生じるように、当該胴部回転用モータ１０の出力軸を回転駆動する。これにより、胴部８は、目標回転速度ＴＳ８で回転する（ステップＳ２３）。

このとき、胴部回転速度センサ１０ａは、当該胴部回転用モータ１０の出力軸の回転速度ＭＳ１０（実測値）を検出する。この回転速度検出信号は、第２アンプ４２および第３アンプ４３を介して、トラバース用モータ２９へ与えられる（ステップＳ２４）。

また、制御部７は、ステップＳ４で設定した回転比率ｒを示す信号を、第３アンプ４３を介してトラバース用モータ２９へ出力する（ステップＳ２５，Ｓ２６）。そして、トラバース用モータ２９は、胴部回転用モータ１０の回転速度ＭＳ１０と、制御部７から与えられた出力比率ｒとから求まる目標回転速度ＴＳ２９を設定する。そして、トラバース用モータ２９は、この目標回転速度ＴＳ２９と同じ回転速度で当該トラバース用モータ２９の出力軸が回転するように駆動する（ステップＳ２７）。このように、制御部７は、トラバース用モータ２９へ回転比率ｒを示す信号を出力することにより、周長Ｃ１に基づいて、スピニングモードにおける軸方向Ｓ１への心線渡し機構４の目標移動速度を設定する。

なお、本実施形態では、制御部７から第１アンプ４１、第２アンプ４２および第３アンプ４３への信号出力は、同時に行われる。

これにより、胴部８は、目標回転速度ＴＳ８で回転し、且つ、トラバース用モータ２９の駆動によってタッチプーリ２５が軸方向Ｓ１の一方に所定の目標移動速度で変位する。その結果、ボビン１４から繰り出されタッチプーリ２５からシート１０６の外周面へ渡された心線１０２は、目標スピニングピッチＴＰ１０２で螺旋状にシート１０６に巻き掛けられる。そして、胴部回転用モータ１０の出力軸およびトラバース用モータ２９の出力軸は、所定の回転量だけ回転した後、停止する。これにより、心線１０２がシート１０６の幅方向略全域に巻き掛けられる。なお、心線１０２がスピニングされている間、心線速度センサ３７によって、心線１０２の速度が検出される。

以上説明したように、本実施形態によると、制御部７は、胴部８にシート１０６が巻かれ、さらに、シート１０６に心線１０２が巻き掛けられた所定の巻き掛け状態に基づくモデルを用いて、周長Ｃ１を算出する。これにより、シート１０６に心線１０２が巻かれる実際の状態を考慮して、制御部７が周長Ｃ１を算出できる。よって、心線１０２がシート１０６に巻き掛けられるときの実態により即した周長Ｃ１に基づいて、制御部７が胴部回転機構９、心線渡し機構４およびトラバース機構５を制御できる。その結果、ベルト成形用スピニング装置１において、より正確に意図した通りの態様でシート１０６に心線１０２が巻き掛けられる。以上の次第で、スピニングを行う条件をより正確に設定できる、ベルト成形用スピニング装置１を実現できる。

また、本実施形態によると、制御部７は、シート１０６へ心線１０２を螺旋状に巻くスピニングモードに先立って調整モードを実行することで上記のモデルを取得するように構成される。そして、調整モードでは、胴部回転機構９が動作されることで心線渡し機構４から渡された心線１０２がシート１０６に巻かれる。次いで、制御部７は、調整モードにおけるシート１０６上での心線１０２の周長Ｃ１を算出する。この構成によると、制御部７は、調整モードにおいて、胴部８に実際に保持されたシート１０６に所定量の心線１０２が巻かれた状態における、当該シート１０６上での周長Ｃ１を算出する。これにより、制御部７は、シート１０６へ心線１０２を実際にスピニングする前に、実際のシート１０６に巻き掛けられた心線１０２の周長Ｃ１を算出することができる。よって、シート１０６の種類（材質など）、心線１０２に作用する引張力（テンション）、雰囲気温度など、シート１０６への心線１０２の喰い込み具合が都度変化する環境下において、制御部７は、より正確に実際の周長Ｃ１を算出できる。

また、本実施形態によると、調整モードにおける胴部８の回転速度ｒｓは、スピニングモードにおける胴部８の回転速度未満に設定される。この構成によると、調整モードにおいて、周長Ｃ１を測定するためにより適した回転速度で胴部８を回転させることができる。また、調整モードが完了した後の、心線１０２をスピニングする作業（本巻き工程）において、より迅速にスピニング作業を完了することができる。

また、本実施形態によると、制御部７は、調整モードにおける心線１０２の移動速度ｍｓと胴部８の回転速度ｒｓとに基づいて周長Ｃ１を算出する。この構成によると、調整モードにおいて、心線１０２の移動速度ｍｓと胴部８の回転速度ｒｓの２つの速度を検出する簡易な構成で、制御部７は、より正確に周長Ｃ１を算出できる。

また、本実施形態によると、制御部７は、算出した周長Ｃ１に基づいて、スピニングモードにおける胴部８の目標回転速度ＴＳ８を設定する。この構成によると、制御部７は、シート１０６へ心線１０２を所望の態様で巻き掛けるのに最適な胴部８の目標回転速度ＴＳ８を設定できる。

また、本実施形態によると、制御部７は、予め設定された心線１０２の目標移動速度ＴＳ１０２と周長Ｃ１とに基づいて、スピニングモードにおける胴部８の目標回転速度ＴＳ８を設定する。この構成によると、制御部７は、簡易な構成でスピニングモードにおける胴部８の目標回転速度ＴＳ８を設定できる。

また、本実施形態によると、制御部７は、算出した周長Ｃ１に基づいて、スピニングモードにおける胴部８の軸方向Ｓ１への心線渡し機構４の目標移動速度を設定する。この構成によると、制御部７は、心線１０２をより均一なピッチで螺旋状にシート１０６へ巻き掛けることのできる、心線渡し機構４の移動速度を設定できる。

また、本実施形態では、心線１０２がシート１０６に巻かれた状態で実測した周長Ｃ１（外径）を用いて、胴部８の目標回転速度ＴＳ８を算出できる。よって、胴部８の外周長を周長Ｃ１とした場合と異なり、（Ａ）胴部８の回転速度（回転数）と、（Ｂ）周長Ｃ１と、（Ｃ）心線１０２を軸方向Ｓ１に沿って横送りする速度という、３つのパラメータの関係にズレが生じることを抑制できる。よってスピニング装置１は、狙いの設定条件どおりのスピニング作業を行うことができる。このような構成により、下地である軟質なシート１０６（帆布や未加硫ゴムシートなどの成形材料）に心線１０２が喰い込む量を考慮したり、更には、成形材料の種類、心線１０２の引張力、雰囲気温度などにより上記の喰い込み具合が変化する場合に合わせて、その都度、心線１０２を巻く位置での周長Ｃ１を、制御部７は、自動的に且つ正確に特定できる。

以上、本発明の実施形態について説明した。しかしながら、本発明は上述の実施の形態に限られず、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができる。たとえば、次のように変更してもよい。

（１）たとえば、上述の実施形態では、１本の心線１０２をシート１０６に巻き掛ける形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。たとえば、２本以上の心線１０２をシート１０６に同時に巻き掛ける形態に本発明が適用されてもよい。

（２）また、上述の実施形態では、胴部８が縦向きに配置された形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。胴部８の向きは特に限定されず、たとえば、胴部８は、水平に配置されてもよい。

（３）また、上述の実施形態において、調整モード（ステップＳ１０〜Ｓ２０）では、テンション機構１５のテンション付与機構２２は、心線１０２に引張力を付与してもよいし、付与しなくてもよい。

（４）また、上述の実施形態では、調整モードにおいて、胴部回転機構９が動作されることで、心線渡し機構４から渡された心線１０２がシート１０６に巻かれ、これにより、周長Ｃ１を算出するためのモデルを制御部７が取得した。しかしながら、この通りでなくてもよい。たとえば、コンピュータシミュレーションによって胴部８にシート１０６が巻かれた状態を再現し、このコンピュータシミュレーションにおいて周長Ｃ１が算出されるようにしてもよい。このように、周長Ｃ１を算出するためのモデルは、シート１０６に実際に心線１０２が巻かれた状態のモデル以外であってもよい。

（５）なお、本発明は、上述の実施形態の内容に限らず、筒状（円筒状）の胴部８を回転させて心線としてのロープを横送り（トラバース）させてロープをシートに巻き掛ける装置であれば、適用することができる。

本発明は、ベルト成形用スピニング装置として広く適用することができる。

１ ベルト成形用スピニング装置
４ 心線渡し機構
５ トラバース機構
７ 制御部
８ 胴部
９ 胴部回転機構
１００ ベルト
１０２ 心線
１０６ シート
Ｃ１ 周長
Ｌ１ 中心軸線

Claims (5)

1. シートおよびこのシートに巻き掛けられた心線を用いて形成されるベルトを製造するために前記シートに前記心線を巻き掛けるためのベルト成形用スピニング装置であって、
   前記シートを保持するための胴部と、
   前記胴部を前記胴部の中心軸線回りに回転させるための胴部回転機構と、
   前記シートに前記心線を巻き掛けるために前記中心軸線回りを回転している前記シートへ前記心線を渡すための心線渡し機構と、
   前記心線渡し機構を前記胴部の軸方向に沿って変位させるためのトラバース機構と、
   前記胴部回転機構および前記トラバース機構を制御するための制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記胴部に前記シートが巻かれ、さらに、前記シートに前記心線が巻き掛けられた所定の巻き掛け状態に基づくモデルを用いて、前記巻き掛け状態における前記中心軸線回りの前記心線の長さとしての周長を算出し、
   前記制御部は、前記シートへ前記心線を螺旋状に巻くスピニングモードに先立って所定の調整モードを実行することで前記モデルを取得するように構成され、
   前記調整モードでは、前記胴部回転機構が動作されることで前記心線渡し機構から渡された前記心線が前記シートに巻かれ、
   前記制御部は、前記調整モードにおける前記シート上での前記心線の前記周長を算出し、
   前記制御部は、算出した前記周長に基づいて、前記スピニングモードにおける前記胴部の目標回転速度を設定することを特徴とする、ベルト成形用スピニング装置。
2. 請求項１に記載のベルト成形用スピニング装置であって、
   前記調整モードにおける前記胴部の回転速度は、前記スピニングモードにおける前記胴部の回転速度未満に設定されることを特徴とする、ベルト成形用スピニング装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のベルト成形用スピニング装置であって、
   前記制御部は、前記調整モードにおける前記心線の移動速度と前記胴部の回転速度とに基づいて前記周長を算出することを特徴とする、ベルト成形用スピニング装置。
4. 請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のベルト成形用スピニング装置であって、
   前記制御部は、予め設定された前記心線の目標移動速度と前記周長とに基づいて、前記スピニングモードにおける前記胴部の目標回転速度を設定することを特徴とする、ベルト成形用スピニング装置。
5. 請求項１〜請求項４の何れか１項に記載のベルト成形用スピニング装置であって、
   前記制御部は、算出した前記周長に基づいて、前記スピニングモードにおける前記胴部の軸方向への前記心線渡し機構の目標移動速度を設定することを特徴とする、ベルト成形用スピニング装置。

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