JP6848506B2 - ゴム押出装置およびゴム押出物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ゴム押出装置およびゴム押出物の製造方法に関し、さらに詳しくは、ゴム物性や押出条件等によるばらつきが生じても、部品の修正作業等に要する工数を低減しつつ、所望の形状のゴム押出物を精度よく安定して製造することができるゴム押出装置およびゴム押出物の製造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、ゴム押出装置によって未加硫ゴムを押出す押出し工程がある。ゴム押出装置では、内設されたスクリューによって未加硫ゴムを可塑化し、前端のダイに形成されている押出流路に送り込む。ダイの前端には所望の形状の押出口を有する口金が設置されていて、この押出口を未加硫ゴムが通過することにより所望の形状に型付けされたゴム押出物が製造される。

ゴム種が異なるとゴム物性も異なり、同じゴム種であってロット毎にゴム物性には多少のばらつきがある。また、ロット毎に押出条件等にもばらつきがある。そのため、同じ口金を使用して未加硫ゴムを押出しても、これらばらつきに起因して所望の形状のゴム押出物を得られないことがある。このような場合、その都度、口金の形状を修正加工したり、押出条件等を調整するために余分な作業工数が必要になる。

例えば、ダイに設置したスライド部材をスライドさせることで、押出口の形状を変更させる構造が種々提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。これら文献により提案されている構造では、押出口の形状を大きく変更することができるが、押出口の形状を微細に変更したり、局部的に変更することが難しい。それ故、ゴム物性や押出条件等によるばらつきに応じて、所望の形状のゴム押出物を精度よく安定して製造するには改善の余地がある。

特開２００４−２４３７３２号公報 特開２０１２−１８７７１２号公報

本発明の目的は、ゴム物性や押出条件等によるばらつきが生じても、部品の修正作業等に要する工数を低減しつつ、所望の形状のゴム押出物を精度よく安定して製造することができるゴム押出装置およびゴム押出物の製造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装置は、筒状のシリンダと、このシリンダの内部空間に配置されるスクリューと、このシリンダの前端に設置されて前記内部空間と連通する押出流路を有するヘッドと、このヘッドに取り付けられて前記押出流路の前端位置で押出口を形成するダイとを備えたゴム押出装置において、前記ダイが前記押出流路の前端位置に配置されて前記押出流路の前端開口の一部を覆うことにより前記押出口の面積を変化させる方向に撓み変形する撓み部材を有し、前記撓み部材には前記前端開口の正面視で円弧状に切欠きされた応力緩和部が前記前端開口を覆わない位置に形成されていて、前記撓み部材を所望の撓み変形状態に維持できる構成にしたことを特徴とする。

本発明のゴム押出物の製造方法は、筒状のシリンダの内部空間にゴム材料を投入し、この内部空間に配置されたスクリューにより、前記ゴム材料を前方に押し出しつつ混合および混練した未加硫ゴムを、前記シリンダの前端に設置されたヘッドに形成されている押出流路に送り込み、前記ヘッドに取り付けられたダイにより形成される押出口からゴム押出物として押し出すゴム押出物の製造方法において、前記ダイが前記押出流路の前端位置に配置されて前記押出流路の前端開口の一部を覆うことにより前記押出口の面積を変化させる方向に撓み変形する撓み部材を有し、前記撓み部材には前記前端開口の正面視で円弧状に切欠きされた応力緩和部が前記前端開口を覆わない位置に形成されていて、前記撓み部材を所望の撓み変形状態に維持して、前記未加硫ゴムを前記押出流路を通過させて前記押出口から押し出すことにより、所望の形状のゴム押出物を製造することを特徴とする。

本発明によれば、ダイが押出口の面積を変化させる方向に撓み変形する撓み部材を有しているので、撓み部材を所望の撓み変形状態に維持することで、押出口を微細に、或いは局部的に変更することができる。そのため、ゴム物性や押出条件等によるばらつきに応じて、所望の形状のゴム押出物を精度よく安定して製造することが可能になる。また、従来のような口金等の修正作業や押出条件等を調整するための余分な作業をすることなく、或いは、余分な作業を最小限にして、所望の形状のゴム押出物を得ることができる。

本発明のゴム押出装置の概要を側面視で例示する説明図である。 図１のヘッドの周辺を正面視で例示する説明図である。 図２のＡ−Ａ断面視でヘッド周辺の内部を例示する説明図である。 図２の撓み部材を所望の撓み変形状態に維持している状態を例示する説明図である。 撓み部材の変形例を正面視で例示する説明図である。 撓み部材の別の変形例を正面視で例示する説明図である。 撓み部材のさらに別の変形例を正面視で例示する説明図である。

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

図１〜図３に例示する本発明のゴム押出装置１は、筒状のシリンダ２と、シリンダ２の内部に配置されるスクリュー３と、シリンダ２の前端に配置されるヘッド４とを備えている。ヘッド４にはダイ５が取り付けられている。この実施形態ではゴム押出装置１はさらに、センサ９と、センサ９による検知データが入力される制御部１０とを備えている。ダイ５の前方には押し出されたゴム押出物Ｒ２を次工程に搬送するコンベヤ装置１１が配置されている。

シリンダ２の前端部では内部空間が前方に向かって狭くなっている。ヘッド４は、前後方向に貫通する押出流路４ａを有していて、この押出流路４ａはシリンダ２の内部空間と連通している。

ヘッド４の押出流路４ａの前端位置では、ダイ５により押出口６が形成される。ダイ５は、押出流路４ａの前端位置に配置される撓み部材５ａと、撓み部材５ａをヘッド４の前面に固定する固定ボルト５ｃとを有している。この実施形態のゴム押出装置１では、ダイ５の前面で上下に対向配置された２つの撓み部材５ａを有している。それぞれの撓み部材５ａは左右両端部が前後に貫通する固定ボルト５ｃによりダイ５に固定されている。撓み部材５ａの左右方向中央部には、左右方向に間隔をあけて２つの円弧状の応力緩和部５ｂが形成されていて、応力緩和部５ｂどうしの間は平坦面になっている。

それぞれの撓み部材５ａは、押出流路４ａの前端開口に隣接配置されていて、弾性変形の範囲内で撓み変形することで、この前端開口の一部を覆うことができる。撓み部材５ａの材質としては、ステンレス鋼、バネ鋼等を例示できる。撓み部材５ａの平面視で最も薄肉の部分（応力緩和部５ｂ）の厚さは、材質にも依るが例えば０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度である。

ヘッド４の上下両側面には固定プレート８が外側に張り出して取り付けられていて、それぞれの固定プレート８には、アクチュエータ７が設置されている。アクチュエータ７は押出流路４ａの延在方向に直交する方向（図２、３では上下方向）に移動する押圧部７ａを有している。押圧部７ａの先端は、撓み部材５ａの左右方向中央部の平坦部に当接している。

この実施形態ではアクチュエータ７として油圧シリンダが採用されている。アクチュエータ７はその他に例えば、サーボモータと、サーボモータにより回転して軸方向に移動するボールねじとを有する構成にすることもできる。この場合、ボールねじを押圧部７ａにして、或いは、ボールねじの先端に押圧部７ａを設けて使用する。

図４に例示するようにアクチュエータ７の作動によって、撓み部材５ａが押圧部７ａにより押圧されると、固定ボルト５ｃを支点にして撓み変形する。撓み部材５ａのこの撓み変形によって、撓み部材５ａにより覆われる押出流路４ａの前端開口面積が変化するため押出口６の面積が変化する。

撓み部材５ａは、所望の撓み変形状態で維持できる構成になっている。アクチュエータ７の作動はセンサ９による検知データに基づいて制御部１０により制御される。そのため、制御部１０の制御によって撓み部材５ａは所望の撓み変形状態に維持される。

以下、本発明のゴム押出物の製造方法の手順を説明する。

ゴム押出装置１によってゴム押出物Ｒ２を製造する際には、原料ゴムおよび配合剤などの所定量のゴム材料Ｒを、シリンダ２の内部空間に投入する。ゴム材料Ｒは回転するスクリュー３により混合、混練される。ダイ５では、撓み部材５ａを撓み変形させて所望の撓み変形状態に維持しておく。スクリュー３により前方に押し出された未加硫ゴムＲ１は、ある程度柔らかくなって（可塑化されて）、押出流路４ａに送り込まれて押出流路４ａを通過する。

押出流路４ａの前端開口面積は、撓み部材５ａによって一部が覆われていて、ダイ５によって所望の形状の押出口６が形成されている。この所望の形状に形成された押出口６から未加硫ゴムＲ１が押し出されることにより型付けされて所望の形状のゴム押出物Ｒ２が製造される。例えば、所定形状に形成されたストリップ状のタイヤ部材などのゴム押出物Ｒが、本発明より製造される。ゴム押出物Ｒ２は押し出されつつ、搬送コンベヤ装置１１によって次工程に搬送される。

未加硫ゴムＲ１のゴム物性のばらつきや押出条件等によるばらつきがあると、同じ形状の押出口６で押出しても製造されたゴム押出物Ｒ２の形状にもばらつきが生じる。本発明の撓み部材５ａの撓み変形量は、固定ボルト５ｃどうしの間隔（スパン）にも依るが、例えば０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度であり、また、撓み部材５ａに対して押圧部７ａによって押圧する位置を変えることで、押出口６の形状を微細に変更したり、局部的に変更することができる。

したがって本発明によれば、ゴム物性や押出条件等によるばらつきが生じても、撓み部材５ａの撓み変形具合を制御することで、所望の形状のゴム押出物Ｒ２を精度よく安定して製造することができる。また、ゴム物性や押出条件等によるばらつきに応じて、その都度、口金の形状を修正加工したり、押出条件等を調整するために従来行っていた余分な作業が不要、或いは、余分な作業が最小限になる。そのため、ゴム押出物Ｒ２の生産性を向上させるには有利になる。

しかも、本発明は押出流路４ａの前端位置に撓み部材５ａを設けることで、押出流路４ａの形状を変えることなく押出口６の形状のみを変化させる。そのため、既存のゴム押出機に対しても本発明を容易に適用することができる。

この実施形態では、押出直後のゴム押出物Ｒ２の形状（幅寸法や厚さ寸法）をセンサ９により検知する。制御部１０には、ゴム押出物Ｒ２の形状(幅寸法や厚さ寸法)の目標値が入力されていて、検知データと目標値とを比較して両者の差異が小さくなるように、撓み部材５ａの撓み変形状態を制御する（フィードバック制御をする）。

ゴム物性や押出条件等の変動パラメータと、撓み部材５ａの撓み変形状態と、撓み部材５ａをその撓み変形状態にして押出した場合のゴム押出物Ｒ２の形状との相関データがある程度蓄積されている場合は、この相関データを制御部１０に入力しておく。そして、ゴム押出物Ｒ２の押出しを開始する際には、実際の変動パラメータと、ゴム押出物Ｒ２の形状の目標値を制御部１０に入力して、これらのデータと、予め入力されている上述した相関データに基づいて、撓み部材５ａを所望の撓み変形状態にしてプリセットし、ゴム押出物Ｒ２が所望の形状になるように押出をする。その後は、上述したフィードバック制御によって撓み部材５ａの撓み変形状態を制御する。

本発明を用いて、例えばタイヤ構成部材となるゴム押出物Ｒ２を製造すると、精度よく所望の形状にすることができる。そのため、このゴム押出物Ｒ２を用いてタイヤを製造すると、タイヤのユニフォミティを向上させるには有利になる。

この実施形態のように、撓み部材５ａに応力緩和部５ｂを設けていると一段と微細にかつ局部的に撓み変形させることができるので、押出口６を微細に変更したり、局部的に変更するには益々有利になる。また、撓み部材５ａを撓み変形させる際のレスポンス（変形速度）も向上するので、押出口６の形状を迅速に変更するには有利になる。

図２に例示するように押出口６が長方形の場合、押し出されたゴム押出物Ｒ２においては長辺の中央部が膨張する傾向がある。そのため、図４に例示するように、押出口６の上下長辺に相当する位置に撓み部材５ａを配置して、それぞれの長辺の中央部を互いに近接させるように撓み部材５ａを撓み変形させて押出しを行うと、長方形断面のゴム押出物Ｒ２を得易くなる。

１個の撓み部材５ａに対して１個の押圧部７ａ（アクチュエータ７）を設ける構成に限らず、図５、図６に例示するように、複数の押圧部７ａ（アクチュエータ７）を設けることもできる。また、押圧部７ａが移動する方向は、上下方向に限らず、左右方向や斜め方向にすることもできる。１個の撓み部材５ａをヘッド４に固定する固定ボルト５ｃの数は単数にすることも複数にすることもできる。

１個の押出口６（押出流路４ａの前端開口）に対しては、図２、図３に例示するように複数の撓み部材５ａを設けることも、図５、図６に例示するように１つの撓み部材５ａを設ける構成にすることもできる。図７では、押出流路４ａの前端開口の全周を囲む環状の撓み部材５ａが設けられている。

１ ゴム押出装置
２ シリンダ
３ スクリュー
４ ヘッド
４ａ 押出流路
５ ダイ
５ａ 撓み部材
５ｂ 応力緩和部
５ｃ 固定ボルト
６ 押出口
７ アクチュエータ
７ａ 押圧部
８ 固定プレート
９ センサ
１０ 制御部
１１ コンベヤ装置
Ｒ ゴム材料
Ｒ１ 未加硫ゴム
Ｒ２ ゴム押出物

Claims (5)

1. 筒状のシリンダと、このシリンダの内部空間に配置されるスクリューと、このシリンダの前端に設置されて前記内部空間と連通する押出流路を有するヘッドと、このヘッドに取り付けられて前記押出流路の前端位置で押出口を形成するダイとを備えたゴム押出装置において、
   前記ダイが前記押出流路の前端位置に配置されて前記押出流路の前端開口の一部を覆うことにより前記押出口の面積を変化させる方向に撓み変形する撓み部材を有し、前記撓み部材には前記前端開口の正面視で円弧状に切欠きされた応力緩和部が前記前端開口を覆わない位置に形成されていて、前記撓み部材を所望の撓み変形状態に維持できる構成にしたことを特徴とするゴム押出装置。
2. 前記押出流路の延在方向に直交する方向に移動する押圧部を有するアクチュエータを備えて、前記押圧部によって前記撓み部材を押圧することで前記撓み部材が撓み変形する構成にした請求項１に記載のゴム押出装置。
3. 前記撓み部材を複数有し、それぞれの前記撓み部材が独立して撓み変形する構成にした請求項１または２に記載のゴム押出装置。
4. 前記押出口から押し出されたゴム押出物の形状を検知するセンサと、このセンサの検知データに基づいて前記撓み部材の撓み変形状態を制御する制御部とを有する請求項１〜３のいずれかに記載のゴム押出装置。
5. 筒状のシリンダの内部空間にゴム材料を投入し、この内部空間に配置されたスクリューにより、前記ゴム材料を前方に押し出しつつ混合および混練した未加硫ゴムを、前記シリンダの前端に設置されたヘッドに形成されている押出流路に送り込み、前記ヘッドに取り付けられたダイにより形成される押出口からゴム押出物として押し出すゴム押出物の製造方法において、
   前記ダイが前記押出流路の前端位置に配置されて前記押出流路の前端開口の一部を覆うことにより前記押出口の面積を変化させる方向に撓み変形する撓み部材を有し、前記撓み部材には前記前端開口の正面視で円弧状に切欠きされた応力緩和部が前記前端開口を覆わない位置に形成されていて、前記撓み部材を所望の撓み変形状態に維持して、前記未加硫ゴムを前記押出流路を通過させて前記押出口から押し出すことにより、所望の形状のゴム押出物を製造することを特徴とするゴム押出物の製造方法。

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