JP6658055B2 - ゴム押出機へのゴム材料供給装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、ゴム押出機へのゴム材材料供給装置および方法に関し、さらに詳しくは、ゴム押出機がゴム押出物を予め設定した量で安定して生産性よく押出しできるようにするゴム材料供給装置および方法に関するものである。

タイヤ等のゴム製品を製造する際には、ゴム押出機によって未加硫のゴム材料を押出す押出し工程がある。このゴム材料は、ゴム押出機のスクリューに噛み込ませることで供給される。供給されたゴム材料は、その後、シリンダ内部で回転するスクリューによって押出口まで送られつつ混練されてゴム押出物として押し出される。通常、ゴム押出機はスクリューと共にフィードローラを有しており、両者の回転によってゴム材料は引き込まれ、ゴム押出機のホッパ部に連続的に投入される。スクリューとフィードローラの間にはゴム材料が投入されることでバンクが形成される。ゴム押出物の吐出量を安定化させるために、ホッパ部にはバンクが滞留していることが望ましい。

ホッパ部で滞留しているゴム材料のバンク量が過大になると、ホッパ部に引き込まれる帯状のゴム材料が、滞留しているゴム材料によって切断され易くなる。帯状のゴム材料が切断した場合は、切断部を繋ぎ直す等の新たな作業が必要になる。バンク量が過小になると、押し出されるゴム押出物の量が不安定になる。そのため、ホッパ部で滞留しているゴム材料のバンク量を適度に維持することが重要である。

ゴム材料を安定して押し出すために、ホッパ部の下端開口の上方位置にガイド部材を設けたゴム押出機が提案されている（特許文献１参照）。このガイド部材はホッパ部の内壁との間で所定のすき間を形成し、このすき間にホッパ部に投入された帯状のゴム部材を挿通させてゴム材料を所定の方向に向けるガイドとして機能する。これにより、ゴム材料がスクリューに噛み込まれる程度を調整してバンク量を調整する。しかしながら、この提案では、バンク量を大きく変動させることが難しいため改善の余地がある。

特開２０１４−１２４８２６号公報

本発明の目的は、ゴム押出機がゴム押出物を予め設定した量で安定して生産性よく押出しできるようにするゴム材料供給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押出機へのゴム材料供給装置は、載置部に載置されている帯状のゴム材料が、ゴム押出機のホッパ部に投入されて滞留して前記ホッパ部で滞留しているゴム材料と連続した状態になり、前記ゴム押出機に内設されているスクリューの回転によって前記載置部に載置されている前記ゴム材料が前記ホッパ部に引き込まれて投入される前記ゴム押出機へのゴム材料供給装置であって、前記ホッパ部で滞留している前記ゴム材料のバンク量を検知するバンク量センサと、このバンク量センサの検知データが入力される制御部と、前記載置部に載置されているゴム材料の一部を打ち抜く打ち抜き機とを備えていて、前記検知データに基づいて前記制御部により前記打ち抜き機を制御して、前記載置部に載置されている前記ゴム材料を分断しない状態で打ち抜く構成にしたことを特徴とする。

本発明のゴム押出機へのゴム材料供給方法は、載置部に載置されている帯状のゴム材料が、ゴム押出機のホッパ部に投入されて滞留して前記ホッパ部で滞留しているゴム材料と連続した状態になり、前記ゴム押出機に内設されているスクリューの回転によって前記載置部に載置されている前記ゴム材料が前記ホッパ部に引き込まれて投入される前記ゴム押出機へのゴム材料供給方法であって、前記ホッパ部で滞留している前記ゴム材料のバンク量をバンク量センサで検知して、この検知データに基づいて、前記載置部に載置されている前記ゴム材料の一部をこのゴム材料を分断しない状態で打ち抜き、この打ち抜いた状態の前記ゴム材料が前記ホッパ部に連続的に引き込まれて投入されることにより、前記ホッパ部への前記ゴム材料の単位時間当たりの投入量を調整することを特徴とする。

本発明によれば、これからホッパ部に投入される帯状のゴム部材の一部を、打ち抜き機によって打ち抜くことにより、ホッパ部へのゴム材料の単位時間当たりの投入量を減らすことができる。したがって、打ち抜く面積を変えることにより、上記の投入量を大幅に変動させることができる。これにより、状況に応じた適切なバンク量を維持するには有利になり、ゴム押出機では、予め設定された所定の押出量で安定してゴム押出物を押し出すことが可能になる。

打ち抜き機では、帯状のゴム材料を分断しない状態で打ち抜くので、ホッパ部で滞留しているゴム材料との連続性が維持される。したがって、ホッパ部にはゴム材料が途切れることなく連続的に投入されるので、高い生産性でゴム押出物を押し出すには有利になる。

ゴム押出機とともに本発明のゴム材料供給装置を側面視で例示する説明図である。 図１のゴム押出機およびゴム材料供給装置を平面視で例示する説明図である。 打ち抜かれた状態のゴム材料および打ち抜き片を平面視で例示する説明図である。 打ち抜き片とホッパ部の下端開口とを平面視で例示する説明図である。

以下、本発明のゴム押出機へのゴム材料供給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２に例示するゴム押出機８は、筒状のシリンダ９と、シリンダ９内に配置されるスクリュー１１と、シリンダ９の先端に設置されるヘッド１０と、シリンダ９の内部に連通するホッパ部１４を備えた一軸タイプの押出機である。複数本のスクリュー１１を設けて、二軸タイプ等にすることもできる。ヘッド１０にはダイス１２が取り付けられて、ダイス１２には押出口１３が形成されている。ホッパ部１４の内部には適宜、フィードローラ等が配置される。

ホッパ部１４の外側には、例えば非駆動式のコンベヤやローラ支持台などの載置部１５が設置されている。載置部１５には、未加硫の帯状のゴム材料Ｒ１が載置されている。ゴム材料Ｒ１は、原料ゴムに非加硫系配合剤等が含有されたものである。

載置部１５に載置されているゴム材料Ｒ１はホッパ部１４に投入されて、スクリュー１１とフィードローラとの間の上方で所定量が滞留してバンクを形成する。ホッパ部１４で滞留しているゴム材料Ｒ２はシリンダ９の内部で回転するスクリュー１１に噛み込まれてシリンダ９の内部に引き込まれる。シリンダ９の内部では、引き込まれたゴム材料Ｒがシリンダ９の前方に向かって送られつつ混練される。そして、押出口１３から所定形状に型付けされてゴム押出物Ｒ４として押し出される。

載置部１５に載置されているゴム材料Ｒ１と、ホッパ部１４で滞留しているゴム材料Ｒ２とは連続した状態になっている。したがって、スクリュー１１の回転に伴って、載置部１５に載置されているゴム材料Ｒ１がホッパ部１４に引き込まれるため、ホッパ部１４には帯状のゴム材料Ｒ１が連続的に投入される。載置部１５からホッパ部１４までの投入経路では、ゴム材料Ｒ１にたるみを持たせている。

本発明のゴム材料供給装置１は、ホッパ部１４に設置されたバンク量センサ２と、バンク量センサ２の検知データが入力される制御部３と、載置部１５に載置されているゴム材料Ｒ１の一部を打ち抜く打ち抜き機４とを備えている。この実施形態では、さらに、ストック用載置部６と、搬送機７とを有している

バンク量センサ２は、ホッパ部１４で滞留しているゴム材料Ｒ２のバンク量（例えばバンク高さＨ）を逐次検知する。制御部３には、ゴム材料Ｒ１の配合等に応じて、適切なバンク量の目標範囲が記憶されている。

打ち抜き機４には、打ち抜き仕様（打ち抜き形状および大きさ）が異なる様々な打ち抜き刃５が着脱自在に取り付け可能になっている。打ち抜き仕様が異なる複数種類の打ち抜き刃５の中から適切な１つの打ち抜き刃５が選択されて打ち抜き機４に装着される。

ストック用載置部６には、打ち抜き機４により打ち抜いたゴム材料Ｒ１の打ち抜き片Ｒ３が載置される。搬送機７は、打ち抜き片Ｒ３をホッパ部１４に搬送して投入する。搬送機７の動作は制御部３によって制御される。ストック用載置部６と搬送機７とを兼用する手段として、例えば、駆動式の搬送コンベヤ等を用いることができる。

次に、ゴム押出機８にゴム材料Ｒ１を供給する方法を説明する。

ゴム押出物Ｒ４を押出す工程において、ホッパ部１４で滞留しているゴム材料Ｒ２のバンク量をバンク量センサ２で逐次検知し、この検知データを制御部３に逐次入力する。制御部３は、この検知したバンク量と、予め記憶されているバンク量の目標範囲とを比較する。

バンク量が過大であると、ホッパ部１４で回転しているゴム材料Ｒ２とホッパ部１４の壁面とに挟まれたゴム材料Ｒ１に大きな摩擦が生じて、ゴム材料Ｒ１が切断し易くなる。ゴム材料Ｒ１が切断すると、新たなゴム材料Ｒ１がホッパ部１４に投入されなくなるので、ゴム押出物Ｒ４の押出量が急激に減少する。そのため、安定して所定の押出量を確保することができない。一方、バンク量が過小であれば、シリンダ９の内部に投入されるゴム材料Ｒが途切れてゴム押出物Ｒ４の押出量が急激に減少する。そのため、安定して所定の押出量を確保できない。

そこで、検知したバンク量が目標範囲を超えている場合は、制御部３によって打ち抜き機４を作動させ、載置部１５に載置されているゴム材料Ｒ１の一部を打ち抜く。この際に、ゴム材料Ｒ１を分断しない状態で打ち抜く。ゴム材料Ｒ１を打ち抜いた打ち抜き片Ｒ３は、ストック用載置部６に載置する。打ち抜き機４は、載置部１５とストック用載置部６との間を移動可能にしておく。また、打ち抜き機４には、打ち抜き片Ｒ３を打ち抜き刃５からストック用載置部６の上に押し出す押出シリンダ等を設けておく。

打ち抜いた状態のゴム材料Ｒ１はホッパ部１４で滞留しているゴム材料Ｒ２と連続した状態のままになる。したがって、打ち抜いた状態のゴム材料Ｒ１はホッパ部１４に連続的に引き込まれて投入される。打ち抜いた状態のゴム材料Ｒ１がホッパ部１４に投入されるので、打ち抜く前に比してホッパ部１４へのゴム材料Ｒ１の単位時間当たりの投入量が減少し、この投入量が適切に調整されることになる。打ち抜き機４による打ち抜き作業時にゴム材料Ｒ１がホッパ部１４に引き込まれても、ゴム材料Ｒ１は、載置部１５からホッパ部１４までの投入経路にたるみを有しているので、このたるみがバッファーとして機能する。それ故、ゴム材料Ｒ１が引っ張られて切断されることはない。

これにより、バンク量センサ２による検知データ（バンク量）を目標範囲内に維持する制御を行う。打ち抜き機４によりゴム材料Ｒ１を打ち抜く面積(打ち抜き数×大きさ)を変えることにより、上記の投入量を任意に変動させることができる。それ故、ゴム材料Ｒの配合や練り状態等の状況に応じて、バンク量を目標範囲に維持するには有利になる。これに伴い、ゴム押出機８では、予め設定された所定の押出量で安定してゴム押出物Ｒ４を押し出すことが可能になる。

打ち抜き機４では、ゴム材料Ｒ１を分断しない状態で打ち抜くので、ホッパ部１４で滞留しているゴム材料Ｒ２と、載置部１５に載置されているゴム材料Ｒ１との連続した状態が維持される。したがって、ホッパ部１４にはゴム材料Ｒ１が途切れることなく連続的に投入される。即ち、ゴム材料Ｒ１が切断して切断部を繋ぎ合わせる等の作業が不要になり、その作業のために押出工程が停止することがないので、高い生産性でゴム押出物Ｒ４を押し出すには有利になる。

検知したバンク量のデータが目標範囲を下回っている場合は、制御部３によって搬送機７を作動させ、ストック用載置部６に載置されている打ち抜き片Ｒ３をホッパ部１４に搬送して投入する。打ち抜き面積は既知なので、打ち抜き片Ｒ３の重量も既知になる。そのため、投入する打ち抜き片３の数を検知することで、適切な量の打ち抜き片Ｒ３をホッパ部１４に投入することができる。これにより、バンク量を目標範囲に維持することが可能になる。これに伴い、ゴム押出機８では、予め設定された所定の押出量で安定してゴム押出物Ｒ４を押し出すことが可能になる。

ストック用載置部６または搬送機７に重量計を設けておき、この重量計による計測に基づいて、ホッパ部１４に投入する内抜き片３の量を把握することもできる。或いは、帯状のゴム材料Ｒ１のホッパ部１４への投入がすべて完了した後に、ストック用載置部６に載置されている打ち抜き片Ｒ３をホッパ部１４に投入することもできる。

打ち抜き片Ｒ３の平面視の形状は種々の形状を採用することができるが、図３（Ａ）に例示する角部が円弧状ｒになっている多角形状、または、図３（Ｂ）に例示する角部がない形状（円形や楕円形など）にすることが好ましい。円弧状の半径は例えば３ｍｍ以上にする。打ち抜き片Ｒ３の平面視の形状をこのような形状にすることで、打ち抜き片Ｒ３を打ち抜いた状態のゴム材料Ｒ１には同じ形状の抜き穴ｈが残る。

打ち抜いた状態のゴム材料Ｒ１は、ゴム材料Ｒ２に引っ張られてホッパ部１４に投入される。そのため、先端が尖った角部を有する抜き穴ｈが存在していると、その尖った角部から亀裂が生じて、打ち抜いた状態のゴム材料Ｒ１が切断（分断）し易くなる。したがって、打ち抜き片Ｒ３の平面視の形状を図３に例示する形状にすることで、打ち抜いた状態のゴム材料Ｒ１の切断（分断）を回避するには有利になる。

打ち抜き片Ｒ３の平面視の大きさは図４に例示するように、ホッパ部１４の下端開口１４ａの領域Ｚの内側に入る大きさにすることが好ましい。これにより、ホッパ部１４からシリンダ９の内部に打ち抜き片Ｒ３を円滑に投入することができる。より好ましくは、打ち抜き片Ｒ３の平面視の大きさを、領域Ｚの面積の３０％〜７０％にする。

１ ゴム材料供給装置
２ バンク量センサ
３ 制御部
４ 打ち抜き機
５ 打ち抜き刃
６ ストック用載置部
７ 搬送機
８ ゴム押出機
９ シリンダ
１０ ヘッド
１１ スクリュー
１２ ダイス
１３ 押出口
１４ ホッパ部
１５ 載置部
Ｒ ゴム材料
Ｒ１ 帯状のゴム材料
Ｒ２ 滞留しているゴム材料
Ｒ３ 打ち抜き片
Ｒ４ ゴム押出物

Claims (5)

1. 載置部に載置されている帯状のゴム材料が、ゴム押出機のホッパ部に投入されて滞留して前記ホッパ部で滞留しているゴム材料と連続した状態になり、前記ゴム押出機に内設されているスクリューの回転によって前記載置部に載置されている前記ゴム材料が前記ホッパ部に引き込まれて投入される前記ゴム押出機へのゴム材料供給装置であって、
   前記ホッパ部で滞留している前記ゴム材料のバンク量を検知するバンク量センサと、このバンク量センサの検知データが入力される制御部と、前記載置部に載置されているゴム材料の一部を打ち抜く打ち抜き機とを備えていて、前記検知データに基づいて前記制御部により前記打ち抜き機を制御して、前記載置部に載置されている前記ゴム材料を分断しない状態で打ち抜く構成にしたことを特徴とするゴム押出機へのゴム材料供給装置。
2. 前記打ち抜き機により打ち抜いた前記ゴム材料の打ち抜き片を載置するストック用載置部と、前記打ち抜き片を前記ホッパ部に搬送して投入する搬送機とを有して、前記検知データに基づいて前記打ち抜き片を、前記搬送機によって前記ホッパ部に搬送して投入する構成にした請求項１に記載のゴム押出機へのゴム材料供給装置。
3. 前記打ち抜き片の平面視の大きさが、前記ホッパ部の下端開口の領域の内側に入る大きさである請求項１または２に記載のゴム押出機へのゴム材料供給装置。
4. 前記打ち抜き片の平面視の形状が、角部が円弧状になっている多角形状、または、角部がない形状である請求項１〜３のいずれかに記載のゴム押出機へのゴム材料供給装置。
5. 載置部に載置されている帯状のゴム材料が、ゴム押出機のホッパ部に投入されて滞留して前記ホッパ部で滞留しているゴム材料と連続した状態になり、前記ゴム押出機に内設されているスクリューの回転によって前記載置部に載置されている前記ゴム材料が前記ホッパ部に引き込まれて投入される前記ゴム押出機へのゴム材料供給方法であって、
   前記ホッパ部で滞留している前記ゴム材料のバンク量をバンク量センサで検知して、この検知データに基づいて、前記載置部に載置されている前記ゴム材料の一部をこのゴム材料を分断しない状態で打ち抜き、この打ち抜いた状態の前記ゴム材料が前記ホッパ部に連続的に引き込まれて投入されることにより、前記ホッパ部への前記ゴム材料の単位時間当たりの投入量を調整することを特徴とするゴム押出機へのゴム材料供給方法。

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