JP6758596B2 - ゴム材料カット装置 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤの製造に際して使用されるシート状で長尺のゴム材料を定寸にカットするゴム材料カット技術に関する。

タイヤの製造に際して使用されるゴム製品、例えばサイドウォールやトレッドの形成に用いられるゴム部材は、シート状で長尺のゴム材料（以下、単に「ゴムシート」ともいう）を定寸にカットすることにより製造されている。

このカット作業に際しては、従来より、ヒーター付きのカッターが用いられており、ヒーターにより加熱されたカッター刃を、ゴムシートの幅方向に走行させる、もしくは、上方からゴムシートに押し付けることにより定寸にカットしていた（例えば、特許文献１）。

しかし、近年、タイヤに様々な性能を付与するため、粘着性が高いゴムシートや厚みが薄いゴムシートが用いられるようになってきており、これらのゴムシートは、カッター刃に付着しやすいため、従来のヒーター付きカッター刃ではカット作業が困難となる場合があった。

そこで、このようなゴムシートのカッター刃への付着を防止するために、切れ味に優れる超音波カッターを用いてゴムシートをカットするゴム材料カット技術が採用されている（例えば、特許文献２）。

特開２０１４−１５１４６４号公報 特開２０１５−１１２７３８号公報

しかしながら、超音波カッターを用いた場合、ゴムシートがカッター刃に付着することは防止できるものの、超音波カッターに起因して、以下の問題があることが分かった。

即ち、超音波カッターはカッター刃に傷が付くと、カットに適した周波数が変化して切れ味の低下を招くため、その都度、カッター刃の振動をカットに適した周波数に調整する必要がある。しかし、この周波数の調整は難しく、周波数を適切に調整するためには作業者に高度なスキルが要求される。

また、超音波カッターは高価であり、設備導入に際しては高額の費用を必要とする。

さらに、使用中にカッター刃に僅かでも傷が付いた場合、高い周波数の耳障りな音が発生して作業環境の悪化を招く恐れがある。

そこで、本発明は、粘着性の高いゴムシートや厚みの薄いゴムシートであってもカッター刃に付着することなくカットでき、また、超音波カッターを使用した場合と異なり、カット条件を頻繁に調整することなく容易に調整でき、安価で、作業環境の悪化を招く恐れがないゴム材料カット技術を提供することを課題とする。

本発明者は、鋭意検討を行い、以下に記載する発明により上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

請求項１に記載の発明は、
タイヤの製造に際して使用されるシート状で長尺のゴム材料をカットするゴム材料カット装置であって、
前記ゴム材料を長手方向に搬送する搬送コンベアと、
前記搬送コンベアの上方に設置されて、前記搬送コンベア上を搬送される前記ゴム材料を幅方向にカットするカッター装置とを備えており、
前記カッター装置が、
刃先が先端部から前記ゴム材料の幅方向側面に向けて設けられたカッター刃と、
前記カッター刃の上端部を保持して、前記カッター刃を５０００〜８０００ｒｐｍの振動数および所定のストロークで長手方向に往復動させると共に、前記ゴム材料の幅方向に往復動させながら前記ゴム材料をカットするカッター刃駆動部とを備えていることを特徴とするゴム材料カット装置である。

請求項２に記載の発明は、
前記カッター刃の長手方向への往復動が、鉛直方向への上下動であることを特徴とする請求項１に記載のゴム材料カット装置である。

請求項３に記載の発明は、
サイドウォール形成用ゴム材料またはトレッド形成用ゴム材料をカットするゴム材料カット装置であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のゴム材料カット装置である。

請求項４に記載の発明は、
前記カッター刃駆動部に、さらに、前記カッター刃を加熱するヒーターが備えられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のゴム材料カット装置である。

請求項５に記載の発明は、
前記ゴム材料が厚み方向に対して傾斜してカットされるように、前記カッター刃が傾斜して配置され、前記搬送コンベアが水平方向に配置されていることを特徴とする請求項１、請求項３、または請求項４に記載のゴム材料カット装置である。

請求項６に記載の発明は、
前記ゴム材料が厚み方向に対して傾斜してカットされるように、前記カッター刃が鉛直方向に配置され、前記搬送コンベアが水平方向から傾斜して配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のゴム材料カット装置である。

請求項７に記載の発明は、
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のゴム材料カット装置を用いて、搬送中のシート状で長尺のゴム材料をカットするゴム材料カット方法であって、
前記搬送コンベア上を長手方向に搬送される前記ゴム材料を、前記カッター刃を所定の振動数およびストロークで上下動させながら前記ゴム材料の幅方向に往復動させることにより、前記ゴム材料をカットすることを特徴とするゴム材料カット方法である。

請求項８に記載の発明は、
前記カッター刃を前記搬送コンベアに対して相対的に傾斜させた状態で、前記ゴム材料のカット面が厚み方向に対して傾斜するようにカットすることを特徴とする請求項７に記載のゴム材料カット方法である。

本発明によれば、粘着性の高いゴムシートや厚みの薄いゴムシートであっても、カッター刃に付着することなくカットでき、また、超音波カッターを使用した場合と異なり、カット条件を頻繁に調整することなく容易に調整でき、安価で、作業環境の悪化を招く恐れがないゴム材料カット技術を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係るゴム材料カット装置の構成を模式的に示す平面図である。 本発明の一実施の形態に係るゴム材料カット装置のカッター装置の斜視図および側面図である。 本発明の一実施の形態に係るゴム材料カット装置のカッター装置の駆動を説明する正面図である。 本発明の他の実施の形態に係るゴム材料カット装置において、カッター刃を搬送コンベアに対して相対的に傾斜させた状態の一例を説明する側面図である。 本発明の他の実施の形態に係るゴム材料カット装置において、カッター刃を搬送コンベアに対して相対的に傾斜させた状態の他の例を説明する側面図である。 本発明の一実施の形態に係るゴム材料カット装置を用いてカットしたサイドウォールゴム表面の平面図である。 本発明の一実施の形態に係るゴム材料カット装置を用いてカットしたトレッドゴム表面の平面図である。

１．発明に至った経緯
本発明者は、上記した超音波カッターに起因して発生する問題点の解決について検討する中で、カッター刃を高速で上下動させることにより材料をカットするレシプロカッターに着目した。

即ち、レシプロカッターは、カッター刃が高速で上下動するため、超音波カッターに近い優れた切れ味を有している一方で、超音波カッターと異なり、カッター刃に僅かな傷が付いた程度では切れ味が低下しないためカット条件を頻繁に調整する必要がなく、調整自体も容易である。

また、超音波カッターに比べて、安価であり、稼働中の音が小さく、高い周波数の耳障りな音が発生することもない。

このように、レシプロカッターは従来の超音波カッターに対して様々な利点を有しているが、従来、その使用は段ボールやスポンジなどのカットに限られており、未加硫で粘着性が高いタイヤ用ゴム材料のカットに使用できるとは考えられていなかった。

しかし、本発明者が、種々の実験と検討を行ったところ、意外にも、未加硫で粘着性が高いタイヤ用のゴムシートであってもレシプロカッターで容易にカットできることが分かり、本発明を完成するに至った。

２．ゴム材料カット装置
以下、実施の形態に基づき本発明を具体的に説明する。

はじめに、ゴム材料カット装置の構成について説明する。図１は本実施の形態に係るゴム材料カット装置の構成を模式的に示す平面図である。図２はカッター装置の（ａ）斜視図および（ｂ）側面図である。図３はカッター装置の駆動を説明する正面図である。

図１に示すように、本実施の形態に係るゴム材料カット装置１は、カッター装置２および搬送コンベア３、さらにはカッター装置２および搬送コンベア３の動作を制御する制御装置（図示せず）を備えている。

以下、本実施の形態において特徴的なカッター装置について説明する。

図１に示すように、カッター装置２は搬送コンベア３の上方に、搬送コンベア３を幅方向に跨いで配置されており、カッター刃を保持して上下動させると共にゴム材料Ｇの幅方向に往復動させるカッター刃駆動部を備えている。

そして、このカッター刃駆動部は、図２に示すように、カッター刃を保持して上下動させるカッター刃上下駆動部２１と、カッター刃上下駆動部２１をゴム材料Ｇ（図１参照）の幅方向に往復動させるカッター刃往復駆動部２２とを備えている。

カッター刃上下駆動部２１はレシプロカッターであって、カッター刃２１ａと、内蔵されたモーターによりカッター刃２１ａを上下駆動させるカッター刃上下動駆動機構２１ｃを備えており、図３に示すように、カッター刃２１ａの上端がカッター刃上下動駆動機構２１ｃに保持されている。カッター刃２１ａの刃先２１ｂは先端部からゴム材料の幅方向側面に向けて設けられており、カッター刃上下動駆動機構２１ｃがカッター刃２１ａを所定の振動数およびストロークで上下動させることにより、ゴム材料をカットすることができる。なお、カッター刃２１ａとしては、図３に示した片刃に限定されず、両刃であってもよい。

カッター刃往復駆動部２２は、図２に示すように、内蔵されたモーターによりカッター刃２１ａをゴムシートの幅方向へ往復動駆動させるカッター刃往復動駆動機構２２ａ、ガイドレール２２ｂ、フレキシブルコード２２ｃおよび支持フレーム２２ｄを備えている。そして、カッター刃往復動駆動機構２２ａは、カッター刃上下駆動部２１と一体に形成されており、カッター刃往復動駆動機構２２ａによってガイドレール２２ｂに沿ってカッター刃が左右の支持フレーム２２ｄ間を往復動する。

本実施の形態に係るゴム材料カット装置は、上記のようなカッター装置を備えているため、カッター刃を所定の振動数およびストロークで上下動させながら、ゴム材料の幅方向に往復動させることにより、超音波カッターに近い優れた切れ味を発揮させることができる。この結果、タイヤ用ゴム材料のような粘着性の高いゴムシートや厚みの薄いゴムシートであっても、カッター刃にゴムが付着するようなことなく、容易にカットすることができる。

そして、本実施の形態において採用されているレシプロカッターは、前記したように、超音波カッターと異なり、カッター刃に僅かな傷が付いた程度では切れ味が低下しないためカット条件を頻繁に調整する必要がなく、調整自体も容易である。また、超音波カッターに比べて、安価であり、稼働中の音が小さく、高い周波数の耳障りな音が発生することもない。

なお、本実施の形態において、上記した所定の振動数およびストロークは、振動数が５０００〜８０００ｒｐｍ、ストロークが３〜１０ｍｍ程度であり、カット対象であるゴムシートの種類に応じて適宜設定される。

そして、カッター刃駆動部にはカッター刃を加熱するヒーターが備えられていることが好ましい。これにより、カッター刃の温度が上昇するため、カット時、ゴム材料が軟化されてカットされやすくなる。

上記した本実施の形態に係るゴム材料カット装置は、厚くて粘着性が高いゴムシートであるサイドウォール形成用ゴム材料や、厚くて粘着性が高いことに加えてゲージ差が大きいゴムシートであるトレッド形成用ゴム材料のカットに使用した場合、特に、顕著な効果を発揮させることができる。

そして、上記した本実施の形態に係るゴム材料カット装置を用いてゴムシートのカットを行った場合、超音波カッターを用いた場合に比べて、ゴムシートのカット面が適度に粗くなることが分かった。

このようなゴムシートのカット面の適度な粗さは、上記したトレッド形成用ゴム材料のカットにおいて特に好ましい。即ち、トレッド形成用ゴム材料の場合、超音波カッターを用いてカットを行うと、次工程において成形ドラムに巻き回して、始端部のカット面と終端部のカット面とを突き合わせて接着しようとしても、カット面が平滑になり過ぎて接着させにくいため、接着補助用にゴム糊を使用する必要があった。

しかし、本実施の形態に係るゴム材料カット装置を用いてカットを行った場合には、ゴムシートのカット面が適度に粗くなっているため、突き合わせ時の接着力が強くなって、ゴム糊を使用することなくカット面同士を接着することができ、生産性の向上を図ることができる。

３．他の実施の形態
本発明者は、上記した本実施の形態に係るゴム材料カット装置についてさらに検討を行った結果、ゴム材料は厚み方向に対して傾斜してカットされていることが好ましく、そのためには、カッター刃を搬送コンベアに対して相対的に傾斜させた状態でカットすることが好ましいことが分かった。

このように、カッター刃を搬送コンベアに対して相対的に傾斜させる具体的な方法としては、図４に示すように、カッター刃２１ａを傾斜させて配置し、搬送コンベア３を水平方向に配置する方法や、図５に示すように、カッター刃２１ａを鉛直方向に配置し、搬送コンベア３を水平方向から傾斜させて配置する方法などが挙げられる。

このようにカッター刃２１ａを搬送コンベア３に対して傾斜させることにより、カット面がゴム部材Ｇの厚み方向に対して傾斜してカットされるため、タイヤ成形時、カット面同士を突き合せた場合、段差を形成させることなくオーバーラップジョイントすることができる。この結果、厚み方向に沿ってカットして突き合せジョイントする場合に比べて、より強力にジョイントすることができ、また、段差を形成させることなくジョイントすることにより、タイヤにおけるユニフォミティの低下を防止することができる。

１．実施例１〜３
以下においては、薄くて粘着性が高いゴムシートであるチェーファー付きインナー（実施例１）、厚くて粘着性が高いゴムシートであるサイドウォールゴム（実施例２）、厚くて粘着性が高いことに加えてゲージ差が大きいトレッドゴム（実施例３）のカットを、上記したレシプロカッターを備えたゴム材料カット装置を用いて行った。

レシプロカッターとしては、以下の仕様のレシプロカッターを使用した。
・カッター刃：長さ４０ｍｍ、両刃
・ストローク幅（上下動の幅）：５．０ｍｍ
・振動数（上下動の回数）：５０００〜８０００ｒｐｍ
・最大往復動幅：１４００ｍｍ

２．カット結果
（１）実施例１
チェーファー付きインナーは箇所によって３種類の厚みが形成されているが、いずれの箇所でも問題なくカッター刃を貫通させて、カッター刃に付着することなくカットすることができた。この結果より、粘着性が高く厚みの薄いゴムシートであっても、本実施の形態に係るゴム材料カット装置を用いることによって、問題なくカットできることが確認できた。

（２）実施例２
図６に、カットされたサイドウォールゴムの表面を示す。なお、紙面右側がレシプロカッターの振動数５０００ｒｐｍでの結果であり、左側が８０００ｒｐｍでの結果である。

図６から、実施例２においても、問題なくカッター刃を貫通させて、カッター刃に付着することなくカットすることができたことが分かる。この結果より、厚くて粘着性が高いゴムシートであるサイドウォールゴムであっても、本実施の形態に係るゴム材料カット装置を用いることによって、問題なくカットできることが確認できた。

（３）実施例３
図７に、カットされたトレッドゴムの表面を示す。なお、紙面右側がレシプロカッターの振動数５０００ｒｐｍでの結果であり、左側が８０００ｒｐｍでの結果である。

図７から、実施例３においても、問題なくカッター刃を貫通させて、カッター刃に付着することなくカットすることができたことが分かる。この結果より、厚くて粘着性が高いことに加えてゲージ差が大きいゴムシートであるトレッドゴムであっても、本実施の形態に係るゴム材料カット装置を用いることによって、問題なくカットできることが確認できた。

以上、本発明を実施の形態に基づき説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。

１ ゴム材料カット装置
２ カッター装置
３ 搬送コンベア
２１ カッター刃上下駆動部
２１ａ カッター刃
２１ｂ 刃先
２１ｃ カッター刃上下動駆動機構
２２ カッター刃往復駆動部
２２ａ カッター刃往復動駆動機構
２２ｂ ガイドレール
２２ｃ フレキシブルコード
２２ｄ 支持フレーム
Ｇ ゴム材料

Claims (8)

1. タイヤの製造に際して使用されるシート状で長尺のゴム材料をカットするゴム材料カット装置であって、
   前記ゴム材料を長手方向に搬送する搬送コンベアと、
   前記搬送コンベアの上方に設置されて、前記搬送コンベア上を搬送される前記ゴム材料を幅方向にカットするカッター装置とを備えており、
   前記カッター装置が、
   刃先が先端部から前記ゴム材料の幅方向側面に向けて設けられたカッター刃と、
   前記カッター刃の上端部を保持して、前記カッター刃を５０００〜８０００ｒｐｍの振動数および所定のストロークで長手方向に往復動させると共に、前記ゴム材料の幅方向に往復動させながら前記ゴム材料をカットするカッター刃駆動部とを備えていることを特徴とするゴム材料カット装置。
2. 前記カッター刃の長手方向への往復動が、鉛直方向への上下動であることを特徴とする請求項１に記載のゴム材料カット装置。
3. サイドウォール形成用ゴム材料またはトレッド形成用ゴム材料をカットするゴム材料カット装置であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のゴム材料カット装置。
4. 前記カッター刃駆動部に、さらに、前記カッター刃を加熱するヒーターが備えられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のゴム材料カット装置。
5. 前記ゴム材料が厚み方向に対して傾斜してカットされるように、前記カッター刃が傾斜して配置され、前記搬送コンベアが水平方向に配置されていることを特徴とする請求項１、請求項３、または請求項４に記載のゴム材料カット装置。
6. 前記ゴム材料が厚み方向に対して傾斜してカットされるように、前記カッター刃が鉛直方向に配置され、前記搬送コンベアが水平方向から傾斜して配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のゴム材料カット装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のゴム材料カット装置を用いて、搬送中のシート状で長尺のゴム材料をカットするゴム材料カット方法であって、
   前記搬送コンベア上を長手方向に搬送される前記ゴム材料を、前記カッター刃を所定の振動数およびストロークで上下動させながら前記ゴム材料の幅方向に往復動させることにより、前記ゴム材料をカットすることを特徴とするゴム材料カット方法。
8. 前記カッター刃を前記搬送コンベアに対して相対的に傾斜させた状態で、前記ゴム材料のカット面が厚み方向に対して傾斜するようにカットすることを特徴とする請求項７に記載のゴム材料カット方法。

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