JP6772684B2 - ゴム押出物の製造方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、ゴム押出物の製造方法および装置に関し、さらに詳しくは、ゴム物性が変化した場合であっても迅速にゴム押出物の形態を安定化させることができるゴム押出物の製造方法および装置に関するものである。

タイヤ等のゴム製品を製造する工程では、ゴム押出機によって長尺の未加硫のゴム押出物を押出し、このゴム押出物を適宜加工して使用している。ゴム押出機に内設されているスクリューの回転速度を変化させることにより、ゴム押出物の押出速度は変化する。ゴム押出物の寸法（例えば幅寸法）を規格範囲内にするため、ゴム押出物を引き取るコンベヤの引取り速度を調整することが行われている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の発明では、スクリューの回転速度を変化させた場合のゴム押出量の変化の応答遅れを是正する対策が講じられている。この発明では、実際の押出工程とは別にテスト等を行って予め把握したデータに基づいて、スクリューの回転速度を変化させる。その際に、上記の応答遅れを考慮してスクリューの回転速度をリニアに増速または減速させている（段落００１７〜００１８等）。

しかしながら、実際の押出工程では、予め把握したデータとは大きく外れた条件になることもある。このような場合、特許文献１に記載の発明では、ゴム押出物の寸法を早期に安定化させることができなくなる。

特開２００６−３２１１８６号公報

本発明の目的は、ゴム物性が変化した場合であっても迅速にゴム押出物の形態を安定化させることができるゴム押出物の製造方法および装置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物の製造方法は、ゴム押出機から押し出されたゴム押出物を搬送手段により引き取りつつ搬送し、前記ゴム押出機に内設されているスクリューの回転速度を所定値から目標値まで増速または減速する際に、押出直後の前記ゴム押出物の形態を特定する形態特定項目をセンサにより逐次測定し、前記センサによる測定値を予め設定された規格範囲内に維持するように前記搬送手段の搬送速度を変速させるゴム押出物の製造方法であって、前記回転速度を前記所定値から前記目標値まで所定の一定ピッチで複数段階で変化させ、現ロットでの前記複数段階のうちの第１段階では、以前のロットにおける前記第１段階での現ロットと同じゴム物性の前記ゴム押出物を前記形態特定項目を前記規格範囲の範囲内にして押した時の前記搬送手段の搬送速度に基づいて前記搬送手段の搬送速度を設定し、現ロットの前記第１段階の完了直後における前記測定値が前記規格範囲外の場合は、前記スクリューの回転速度を一定に維持しながら前記搬送手段の搬送速度をＰＩＤ制御して変化させることにより前記測定値を前記規格範囲内して、その後、前記複数段階のうちの第２段階に進み、現ロットの前記第１段階の完了直後における前記測定値が前記規格範囲内の場合は、前記搬送速度をＰＩＤ制御することなく引き続き第２段階に進み、現ロットでの前記複数段階のうちの第２段階以降では現ロットでの１段階前の段階の完了直後における前記測定値と前記規格範囲との偏差に基づいて前記搬送手段の搬送速度を前記測定値を前記規格範囲の範囲内に入れるために適切な速度になるように設定し、前記回転速度が前記目標値に到達した後は、前記測定値を前記規格範囲内に維持するように、前記回転速度を前記目標値に維持しながら前記搬送速度をＰＩＤ制御することを特徴とする。

本発明のゴム押出物の製造装置は、ゴム押出機と、このゴム押出機から押し出された直後のゴム押出物の形態を特定する形態特定項目を逐次測定するセンサと、前記ゴム押出物を引き取りつつ搬送する搬送手段とを備えて、前記ゴム押出機に内設されているスクリューの回転速度を所定値から目標値まで増速または減速する際に、前記センサによる測定値を予め設定された規格範囲内に維持するように前記搬送手段の搬送速度を変速させる制御部を有するゴム押出物の製造装置であって、前記制御部に指令を入力する演算部を有し、前記制御部により前記回転速度を前記所定値から前記目標値まで所定の一定ピッチで複数段階で変化させて、現ロットでの前記複数段階のうちの第１段階では、以前のロットにおける前記第１段階での現ロットと同じゴム物性の前記ゴム押出物を前記形態特定項目を前記規格範囲の範囲内にして押した時の前記搬送手段の搬送速度に基づいて前記演算部により前記搬送手段の搬送速度を設定し、この設定した搬送速度が前記指令として前記制御部に入力され、現ロットの前記第１段階の完了直後における前記測定値が前記規格範囲外の場合は、前記スクリューの回転速度を一定に維持しながら前記搬送手段の搬送速度をＰＩＤ制御して変化させることにより前記測定値を前記規格範囲内して、その後、前記複数段階のうちの第２段階に進み、現ロットの前記第１段階の完了直後における前記測定値が前記規格範囲内の場合は、前記搬送速度をＰＩＤ制御することなく引き続き第２段階に進む構成にして、現ロットでの前記複数段階のうちの第２段階以降では、現ロットでの１段階前の段階の完了直後における前記測定値と前記規定範囲との偏差に基づいて前記演算部により前記搬送手段の搬送速度を前記測定値を前記規格範囲の範囲内に入れるために適切な速度になるように設定し、この設定した搬送速度が前記指令として前記制御部に入力され、前記回転速度が前記目標値に到達した後は、前記測定値を前記規格範囲内に維持するように、前記回転速度を前記目標値に維持しながら前記搬送速度をＰＩＤ制御する構成にしたことを特徴とする。

本発明によれば、スクリューの回転速度を単純にリニアに変化させるのではなく、所定値から目標値まで所定の一定ピッチで複数段階で変化させる。そして、現ロットでの複数段階のうちの第１段階では、以前のロットにおける第１段階でのゴム押出物を押した時の搬送手段の搬送速度に基づいて、その搬送速度を設定する。したがって、現ロットと以前のロットとのゴム物性が同等であれば、ゴム押出物の形態（幅寸法、厚さ寸法および単位長さ当たりの重量の少なくとも１項目）を早期に安定化させることができる。

一方、現ロットと以前のロットとのゴム物性が大きく変化した場合は、以前のロットにおける搬送速度を参考にしていると、ゴム押出物の形態を早期に安定させることが困難になる。そこで、現ロットでの第２段階以降では現ロットでの１段階前の段階の完了直後におけるセンサによる測定値と規格範囲との偏差に基づいて搬送速度を設定する。即ち、ロット間でゴム物性が大きく変化した場合であっても、この偏差に基づいて、ゴム押出物の形態を迅速に安定化させることが可能な現ロットのゴム物性により適した搬送速度に設定することができる。

本発明のゴム押出物の製造装置を側面視で例示する説明図である。 図１の搬送手段で搬送されるゴム押出物を横断面視で例示する説明図である。 本発明におけるスクリューの回転速度、搬送手段による搬送速度およびゴム押出物の幅寸法の測定値の経時変化を例示するグラフ図である。

以下、本発明のゴム押出物の製造方法および装置を図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１、２に例示する本発明のゴム押出物の製造装置１（以下、製造装置１という）は、長尺の未加硫のゴム押出物Ｒを製造する。ゴム押出物Ｒは後工程において、適宜加工されてタイヤのトレッドゴムやサイドゴム等として使用される。この製造装置１は、同じ仕様のゴム押出物Ｒを複数ロット連続して製造することも、１つの仕様のゴム押出物Ｒを製造した後、異なる仕様のゴム押出物Ｒを製造することもある。

製造装置１は、ゴム押出機２、制御部７、搬送手段８、センサ１０および演算部１１を備えている。ゴム押出物２により押し出されたゴム押出物Ｒは、搬送手段８により引き取られつつ下流側に搬送される。

ゴム押出機２は、筒状のシリンダ３と、シリンダ３の内部に配置されるスクリュー４と、シリンダ２の先端に設置されるヘッド５とを備えている。ヘッド５の先端にはダイ５ａが取り付けられている。ダイ５ａには押出口が形成されている。

シリンダ３の後端部には、スクリュー４を回転駆動させるスクリュー駆動モータ４ａが配置されている。スクリュー４の回転速度ｒ（回転数）は制御部７により制御される。したがって、ゴム押出物Ｒの押出速度は制御部７により制御される。シリンダ３の上部にはホッパ６が設けられている。ゴム押出物Ｒを構成する原料ゴム等は、ホッパ６を通じてシリンダ３の内部に投入される。

搬送手段８は、ヘッド５の前方に配置されている。搬送手段８としては例えば、プーリ８ｂ、８ｃと、これらプーリ８ｂ、８ｃ間に張設されているコンベヤベルト８ａとを有するコンベヤ装置が用いられる。一方のプーリ８ｂがプーリ用駆動モータ９により回転駆動され、他方のプーリ８ｃはフリーに回転する。プーリ用駆動モータ９の回転速度は制御部７により制御される。したがって、搬送手段８による搬送速度Ｖは制御部７により制御される。

センサ１０は、押出直後のゴム押出物Ｒの形態を特定する形態特定項目を測定する。本発明において形態特定項目とは、ゴム押出物Ｒの幅寸法、厚さ寸法および単位長さ当たりの重量のうちの少なくとも１項目を意味する。

このセンサ１０は、ゴム押出機５と搬送手段８との間に配置されている。詳述すると、ヘッド５の直前で押出口の上方にセンサ１０が配置されている。センサ１０としては、例えばレーザ光を用いた非接触の距離センサ等が採用される。センサ１０はこれに限らず、押出直後のゴム押出物Ｒを上下に挟むように配置される距離センサ等を用いることもできる。或いは、押出直後のゴム押出物Ｒの単位長さ当たりの重量を連続的に測定する重量計等をセンサ１０として用いることもできる。センサ１０による測定データは制御部７に入力される。

この実施形態では、ゴム押出物Ｒの幅寸法を測定する１つのセンサ１０が備わっている。複数のセンサ１０が備わることもある。図２に例示するように、厚さ寸法がゴム押出物Ｒの幅方向で異なっているプロファイル部材に対して厚さ寸法を測定する場合は、複数のセンサ１０をゴム押出物Ｒの幅方向に間隔をあけて並列させるとよい。これより、それぞれのセンサ１０が配置された位置でのゴム押出物Ｒの厚さ寸法が測定できるので、ゴム押出物Ｒのプロファイル形状を把握できる。

演算部１１と制御部７とは有線通信または無線通信により接続されている。演算部１１と制御部７との間では様々なデータや指令が送信される。演算部１１では入力されたデータが記憶され、また、入力されたデータに基づいて演算が実施される。

例えば、演算部１１には、現時点で押し出しているロットにおけるスクリュー４の回転速度ｒのデータ、搬送手段８の搬送速度Ｖのデータ、センサ１０による測定データが逐次入力、記憶される。演算部１１には、現ロットのこれらデータだけでなく、以前のロットにおけるこれらデータも記憶されている。即ち、演算部１１には製造装置１によってゴム押出物Ｒを製造した際の過去の実績データが蓄積されている。

また、演算部１１には、ゴム押出物Ｒの仕様毎に、押出直後のゴム押出物Ｒの形態を特定する形態特定項目（この実施形態では幅寸法）の規格範囲が記憶されている。ゴム押出物Ｒの形態を規格範囲Ｎの範囲内にするために適した回転速度ｒと搬送速度Ｖとの関係を示すデータも予め把握されて演算部１１に記憶されている。

この実施形態では、制御部７と演算部１１とが分離した別体として記載しているが、両者を一体化させることもできる。例えば、各種コンピュータを制御部７および演算部１１の一体物として用いることもできる。

次に、本発明のゴム押出物の製造方法の手順の一例を説明する。

生産ラインでこのゴム押出装置１によってゴム押出物Ｒを製造する際には、所定量の未加硫ゴムおよび配合剤をホッパ６を通じてゴム押出機２のシリンダ３に投入する。これら材料は回転するスクリュー４により混合、混練される。混合、混練された未加硫ゴムは、ある程度柔らかくなってダイス５ａに形成された押出口から押出口の断面形状に型付けされて、未加硫のゴム押出物Ｒとしてシート状に押し出される。押し出されたゴム押出物Ｒは、搬送手段８によって引き取られて搬送される。

本発明では図３に例示するように、スクリュー４の回転速度ｒを所定値から目標値まで所定の一定ピッチで複数段階で増速または減速させる。回転速度ｒの変化とともに、ゴム押出物Ｒの幅寸法のセンサ１０による測定値Ｍを予め設定された規格範囲Ｎの範囲内に維持するように搬送手段８の搬送速度Ｖを変速させる。この実施形態では、回転速度ｒを所定値から目標値まで２段階で増速させている。

押出当初からある時間が経過するまでは、スクリュー４の回転速度ｒを所定値に維持する。センサ１０では押出直後のゴム押出物Ｒの幅寸法を逐次測定する。この期間では、演算部１１に記憶されているデータに基づいて、搬送速度Ｖに対してＰＩＤ制御を行う。

その後、第１段階としてスクリュー４の回転速度ｒを一定の所定ピッチで増速させる。この第１段階では、以前のロットにおける第１段階でのゴム押出物Ｒの幅寸法を規格範囲Ｎの範囲内で押した時の搬送手段８の搬送速度Ｖに基づいて、搬送手段８の搬送速度Ｖを設定する。ロットが異なっていても同じゴム物性であれば、以前のロットでの搬送速度Ｖの正常な実績データを用いることで、幅寸法の測定値Ｍを規格範囲Ｎの範囲内に維持し易い。

例えば、第１段階では、直前の１ロットまたは直前の複数ロットにおける第１段階でのゴム押出物Ｒを規格範囲Ｎの範囲内で押した時の搬送手段８の搬送速度Ｖの平均値に基づいて、演算部１１により搬送手段８の搬送速度Ｖを演算して設定する。具体的には、直前の１ロットでの搬送速度Ｖや直前複数ロットでの搬送速度Ｖの平均値をそのまま、現ロットの搬送速度Ｖとして採用する。或いは、直前の１ロットでの搬送速度Ｖや直前複数ロットでの搬送速度Ｖの平均値に対して、若干の補正をした搬送速度Ｖを、現ロットの搬送速度Ｖとして採用することもできる。

図３に例示するように、現ロットの第１段階の完了直後における測定値Ｍが規格範囲Ｎから外れた場合は、スクリュー４の回転速度ｒを一定に維持しながら搬送手段８の搬送速度ＶをＰＩＤ制御して変化させる。これにより、測定値Ｍを規格範囲Ｎの範囲内に維持し、その後、第２段階に進む。現ロットの第１段階の完了直後における測定値Ｍが規格範囲Ｎの範囲内であれば、搬送速度ＶをＰＩＤ制御することなく、引き続き第２段階に進む。

現ロットでの第２段階では現ロットでの１段階前の段階（即ち、第１段階）の完了直後における測定値Ｍと規格範囲Ｎとの偏差に基づいて搬送手段８の搬送速度Ｖを設定する。即ち、演算部１１では、第１段階の完了直後での回転速度ｒと搬送速度Ｖとの関係による結果（測定値Ｍ）を反映させて、測定値Ｍと規格範囲Ｎとの偏差を小さくする搬送速度Ｖを演算して設定する。

この実施形態では、第１段階の完了直後における幅寸法の測定値Ｍが規格範囲Ｎよりも大きくなっている。そこで、第２段階では、回転速度ｒに対する搬送速度Ｖの比率を第１段階よりも大きくして搬送速度Ｖを設定し、ゴム押出物Ｒの幅寸法が小さくなるようにする。

第１段階の完了直後における測定値Ｍが規格範囲Ｎの範囲内の場合は、測定値Ｍと規格範囲Ｎとの偏差がゼロになる。そこで、この偏差（ゼロ）に基づいて、例えば、第２段階では、回転速度ｒに対する搬送速度Ｖの比率を第１段階と同じに設定する。

このように本発明では、第２段階以降において１段階前の段階での回転速度ｒと搬送速度Ｖとの関係による結果（測定値Ｍ）を反映させることによって、測定値Ｍを規格範囲Ｎの範囲内に入れるために適切な搬送速度Ｖ（回転速度ｒに対する搬送速度Ｖの比率）を演算部１１で演算する。そして、演算した搬送速度Ｖになるように制御部７によって制御する。

したがって、ロット間で突発的にゴム物性が大きく変化した場合であっても、ゴム押出物Ｒの幅寸法（ゴム押出物Ｒの形態）を迅速に安定化させて規格範囲Ｎの範囲内にすることが可能になっている。ロット間でゴム物性の変化がない場合も、勿論、ゴム押出物Ｒの幅寸法を迅速に安定化させて規格範囲Ｎの範囲内にすることができる。

回転速度ｒが目標値に到達した第２段階の完了後は、回転速度ｒを目標値に維持しながら搬送手段８の搬送速度ＶをＰＩＤ制御して変化させる。これにより、幅寸法の測定値Ｍを規格範囲Ｎの範囲内に維持する。

回転速度ｒを所定値から目標値まで所定に一定ピッチで３段階以上で増速させる場合は、第１段階および第２段階では、上述した実施形態と同様に搬送手段８の搬送速度Ｖを設定する。第３段階以降も上述した第２段階と同様に、現ロットでの１段階前の段階の完了直後における測定値Ｍと規格範囲Ｎとの偏差に基づいて搬送手段８の搬送速度Ｖを設定する。

スクリュー４の回転速度ｒを所定値から目標値まで所定の一定ピッチで複数段階で減速させる場合も、上記実施形態と同様の手順で搬送速度Ｖを変化させればよい。

形態特定項目をゴム押出物Ｒの幅寸法ではなく、厚さ寸法、単位長さ当たりの重量にした場合はそれぞれセンサ１０により、厚さ寸法、単位長さ当たりの重量を逐次測定する。そして、上述した手順で搬送速度Ｖを変速させて、厚さ寸法の測定値Ｍ、単位長さ当たりの重量の測定値Ｍを規格範囲Ｎの範囲内に維持するように制御する。

１ 製造装置
２ ゴム押出機
３ シリンダ
４ スクリュー
４ａ スクリュー駆動モータ
５ ヘッド
５ａ ダイス
６ ホッパ
７ 制御部
８ 搬送手段
８ａ コンベヤベルト
８ｂ、８ｃ プーリ
９ プーリ駆動モータ
１０ センサ
１１ 演算部
Ｒ ゴム押出物

Claims (3)

1. ゴム押出機から押し出されたゴム押出物を搬送手段により引き取りつつ搬送し、前記ゴム押出機に内設されているスクリューの回転速度を所定値から目標値まで増速または減速する際に、押出直後の前記ゴム押出物の形態を特定する形態特定項目をセンサにより逐次測定し、前記センサによる測定値を予め設定された規格範囲内に維持するように前記搬送手段の搬送速度を変速させるゴム押出物の製造方法であって、
   前記回転速度を前記所定値から前記目標値まで所定の一定ピッチで複数段階で変化させ、現ロットでの前記複数段階のうちの第１段階では、以前のロットにおける前記第１段階での現ロットと同じゴム物性の前記ゴム押出物を前記形態特定項目を前記規格範囲の範囲内にして押した時の前記搬送手段の搬送速度に基づいて前記搬送手段の搬送速度を設定し、
   現ロットの前記第１段階の完了直後における前記測定値が前記規格範囲外の場合は、前記スクリューの回転速度を一定に維持しながら前記搬送手段の搬送速度をＰＩＤ制御して変化させることにより前記測定値を前記規格範囲内して、その後、前記複数段階のうちの第２段階に進み、現ロットの前記第１段階の完了直後における前記測定値が前記規格範囲内の場合は、前記搬送速度をＰＩＤ制御することなく引き続き第２段階に進み、
   現ロットでの前記複数段階のうちの第２段階以降では現ロットでの１段階前の段階の完了直後における前記測定値と前記規格範囲との偏差に基づいて前記搬送手段の搬送速度を前記測定値を前記規格範囲の範囲内に入れるために適切な速度になるように設定し、
   前記回転速度が前記目標値に到達した後は、前記測定値を前記規格範囲内に維持するように、前記回転速度を前記目標値に維持しながら前記搬送速度をＰＩＤ制御することを特徴とするゴム押出物の製造方法。
2. 現ロットの前記第１段階では、直前の１ロットまたは直前の複数ロットにおける前記第１段階での前記ゴム押出物を前記形態特定項目を前記規格範囲の範囲内にして押した時の前記搬送手段の搬送速度の平均値に基づいて前記搬送手段の搬送速度を設定する請求項１に記載のゴム押出物の製造方法。
3. ゴム押出機と、このゴム押出機から押し出された直後のゴム押出物の形態を特定する形態特定項目を逐次測定するセンサと、前記ゴム押出物を引き取りつつ搬送する搬送手段とを備えて、前記ゴム押出機に内設されているスクリューの回転速度を所定値から目標値まで増速または減速する際に、前記センサによる測定値を予め設定された規格範囲内に維持するように前記搬送手段の搬送速度を変速させる制御部を有するゴム押出物の製造装置であって、
   前記制御部に指令を入力する演算部を有し、前記制御部により前記回転速度を前記所定値から前記目標値まで所定の一定ピッチで複数段階で変化させて、現ロットでの前記複数段階のうちの第１段階では、以前のロットにおける前記第１段階での現ロットと同じゴム物性の前記ゴム押出物を前記形態特定項目を前記規格範囲の範囲内にして押した時の前記搬送手段の搬送速度に基づいて前記演算部により前記搬送手段の搬送速度を設定し、この設定した搬送速度が前記指令として前記制御部に入力され、
   現ロットの前記第１段階の完了直後における前記測定値が前記規格範囲外の場合は、前記スクリューの回転速度を一定に維持しながら前記搬送手段の搬送速度をＰＩＤ制御して変化させることにより前記測定値を前記規格範囲内して、その後、前記複数段階のうちの第２段階に進み、現ロットの前記第１段階の完了直後における前記測定値が前記規格範囲内の場合は、前記搬送速度をＰＩＤ制御することなく引き続き第２段階に進む構成にして、
   現ロットでの前記複数段階のうちの第２段階以降では、現ロットでの１段階前の段階の完了直後における前記測定値と前記規定範囲との偏差に基づいて前記演算部により前記搬送手段の搬送速度を前記測定値を前記規格範囲の範囲内に入れるために適切な速度になるように設定し、この設定した搬送速度が前記指令として前記制御部に入力され、
   前記回転速度が前記目標値に到達した後は、前記測定値を前記規格範囲内に維持するように、前記回転速度を前記目標値に維持しながら前記搬送速度をＰＩＤ制御する構成にしたことを特徴とするゴム押出物の製造装置。

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