JP7091828B2

JP7091828B2 - タイヤ用ゴム部材の形成装置

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Publication number: JP7091828B2
Application number: JP2018098173A
Authority: JP
Inventors: 健二種元; 公孝吉村
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2018-05-22
Filing date: 2018-05-22
Publication date: 2022-06-28
Anticipated expiration: 2038-05-22
Also published as: JP2019202454A

Description

本発明は、特にトレッドゴムの形成に好適に使用しうるタイヤ用ゴム部材の形成装置に関する。

タイヤのトレッド部は、一般に、タイヤコードを有するコード補強層の半径方向外側に、トレッドゴムを設けた環状のトレッドリングを用いて形成される。このトレッドリングは、円筒状の成形ドラム上で、コード補強層用のコードプライ材料、及びトレッドゴム用のゴム部材を順次巻き付けることにより形成される。

ここで、タイヤ用ゴム部材であるトレッドゴムを、厚い帯状ゴムの一周巻きによって形成した場合、周方向両端のジョイント部で、接着強度の低下や厚さの不均一を招きやすい。又コード補強層のタイヤ軸方向両端部において空気溜まりが発生しやすくなるという問題がある。

そこで、本発明者は、トレッドゴム用のゴム部材として、例えば厚さ１mm程度の薄いシート状のものを使用し、これを巻き重ねた積層構造にて形成することを提案した。しかし、サービサーからの薄いシート状のゴム部材を、成形ドラムへ最適に貼り付けるためには、貼付け位置の高さ調整を行う必要がある。特に、ゴム部材を何重にも巻き重ねる場合、巻重ね体の外周面の直径が変化するため、貼付け位置の最適高さも刻々と変化する。

このとき、サービサー側に高さ調整機能を持たせた場合、巻き重ねの状況に応じて、調整の基準が刻々と変化するため、調整・制御が難しくなるという問題がある。

なお、サービサー側に高さ調整機能を持たせものとして、下記の特許文献１がある。

特開２０１４－１２４９２９号公報

本発明は、ゴム材料の巻き重ねによってタイヤ用ゴム部材を形成する際、巻重ね体の厚さの増加に応じて貼付け位置の高さ調整を容易に行いうるタイヤ用ゴム部材の形成装置を提供することを課題としている。

本発明は、長尺帯状のゴム材料を、円筒状の成形ドラム上で巻き重ねることによりタイヤ用ゴム部材を形成するタイヤ用ゴム部材の形成装置であって、
前記成形ドラムを回転可能に保持するドラム保持機と、
前記成形ドラムに、前記ゴム材料を供給して貼り付けるサービサーとを具え、
前記ドラム保持機は、前記ゴム材料の巻き重ねによって増加する巻重ね体の厚さ増加量に応じ、巻き重ね中に前記成形ドラムの軸心の高さ位置を調整する高さ調整手段を含む。

本発明に係るタイヤ用ゴム部材の形成装置では、前記高さ調整手段は、前記厚さ増加量を検出する検出部を具えるのが好ましい。

本発明に係るタイヤ用ゴム部材の形成装置では、前記高さ調整手段は、前記検出部による前記厚さ増加量の検出データに基づき、前記成形ドラムを上下に移動させる駆動部を具えるのが好ましい。

本発明では、ドラム保持機が高さ調整手段を具える。高さ調整手段は、ゴム材料の巻き重ねによって増加する巻重ね体の厚さ増加量に応じて、巻き重ね中に成形ドラムの軸心の高さ位置を調整する。

従って、ゴム材料の巻き重ねによって、巻重ね体の外周面の直径が次第に変化する場合にも、サービサーによる貼り付け位置を最適に保つことができ、例えばトレッドゴム等であるタイヤ用ゴム部材を高品質で形成しうる。又高さ調整が、サービサー側ではなく、ドラム保持機側で行われるため、調整や制御を容易に行いうる。

本発明の一実施形態のタイヤ用ゴム部材の形成装置が、エアレスタイヤのトレッドリング形成ラインに採用された場合を示す概念図である。ドラム保持機を概念的に示す正面図である。ゴム材料用のサービサーを示す側面図である。ゴム材料用のサービサーの主要部を示す側面図である。（Ａ）、（Ｂ）は切断手段及び押付け手段を示す斜視図である。（Ａ）、（Ｂ）は、高さ調整手段による成形ドラムの高さ調整を説明する拡大図である。（Ａ）はコードプライ用のサービサーの側面図、（Ｂ）はコードプライ用のサービサープによるバンドプライの形成状態を上方から見た図である。（Ａ）、（Ｂ）は、コードプライ用のサービサーによるベルトプライの形成状態を示す側面図である。エアレスタイヤを示す斜視図である。トレッドリングの断面図である。トレッドリングの形成工程を示す概念図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１に、本実施形態のタイヤ用ゴム部材の形成装置１（以下、単に形成装置１という。）が、エアレスタイヤ用トレッドリング１０２の形成ラインＬに採用された場合の正面が概念的に示される。

形成装置１は、図１に示すように、成形ドラム２を回転可能に保持するドラム保持機３と、成形ドラム２に長尺帯状のゴム材料４を供給して貼り付けるゴム材料用のサービサー５とを具る。

そして形成装置１は、図１０に示すように、加硫前のトレッドリング１０２におけるタイヤ用ゴム部材１０５であるゴム層８を形成する。本例では、第１のゴム材料４Ａにより第１のゴム層８Ａが、第２のゴム材料４Ｂにより第２のゴム層８Ｂが、又第３のゴム材料４Ｃにより第３のゴム層８Ｃが形成される。

図９にエアレスタイヤ１０１の一例が示される。同図に示すように、エアレスタイヤ１０１は、既加硫のトレッドリング１０２’、トレッドリング１０２’の半径方向内側に同心状に配されるホイール１０３、及びトレッドリング１０２’とホイール１０３とを接合する樹脂材料からなるスポーク１０４を含んで構成される。

ホイール１０３は、空気入りタイヤのタイヤホイールに相当する。本例のスポーク１０４は、半径方向内外にのびる複数のスポーク板１０４ｍを具え、各スポーク板１０４ｍは、タイヤ周方向に間隔を有して配列する。スポーク１０４は、樹脂成形体であり、本例ではトレッドリング１０２’及びホイール１０３と一体成形される。

トレッドリング１０２’は、前記形成ラインＬによって形成されるトレッドリング１０２を、金型内で加硫成形することにより形成される。トレッドリング１０２は、空気入りタイヤのトレッド部に相当するもので、本例では、図９に示すように、ゴム材料４からなるゴム層８（タイヤ用ゴム部材１０５）と、コードプライ１０６からなるコード補強層１０７を含む。

本例では、コード補強層１０７が、半径方向内側のコード補強層１０７ｉと、半径方向外側のコード補強層１０７ｏとを具える。このうち、内側のコード補強層１０７ｉは、例えば１枚のバンドコードプライ１０６Ａから形成される。本例のバンドコードプライ１０６Ａは、タイヤ周方向に螺旋状に巻回されるバンドコードを有する。

外側のコード補強層１０７ｏは、複数枚、本例では２枚のベルトコードプライ１０６Ｂ１、１０６Ｂ２から形成される。ベルトコードプライ１０６Ｂ１、１０６Ｂ２は、それぞれ、タイヤ周方向に対して例えば１０～４５°の角度で傾斜配列するベルトコードを有する。ベルトコードプライ１０６Ｂ１のベルトコードと、ベルトコードプライ１０６Ｂ２のベルトコードとは、タイヤ周方向線に対して互いに同角度でかつ逆向きに傾斜する。

又ゴム層８のうち、第１のゴム層８Ａは、内側のコード補強層１０７ｉの半径方向内側に配され、内側のコード補強層１０７ｉとスポーク１０４との間の応力集中を緩和する。第２のゴム層８Ｂは、内側のコード補強層１０７ｉと外側のコード補強層１０７ｏとの間に介在し、トレッドリング１０２の曲げ剛性を高める。第３のゴム層８Ｃは、外側のコード補強層１０７ｏの半径方向外側に配され、接地面を構成する。

図１１に、トレッドリング１０２の形成工程が示される。この形成工程は、以下のステップＳ１～Ｓ５を含む。

ステップＳ１では、成形ドラム２上で、ゴム材料４のうちの第１のゴム材料４Ａを半径方向内外に巻き重ねる。これにより、第１のゴム層８Ａを形成する。

ステップＳ２では、第１のゴム層８Ａ上で、幅狭帯状のコードストリップ１０８（図７（Ｂ）に示す）を螺旋に巻回する。これにより、コードプライ１０６のうちのバンドコードプライ１０６Ａからなる内側のコード補強層１０７ｉを形成する。

ステップＳ３では、内側のコード補強層１０７ｉ上で、ゴム材料４のうちの第２のゴム材料４Ｂを半径方向内外に巻き重ねる。これにより、第２のゴム層８Ｂを形成する。

ステップＳ４では、第２のゴム層８Ｂ上で、コードプライ１０６のうちのベルトコードプライ１０６Ｂ１、１０６Ｂ２を順次一周巻きする。これにより、外側のコード補強層１０７ｏを形成する。

ステップＳ５では、外側のコード補強層１０７ｏ上で、ゴム材料４のうちの第３のゴム材料４Ｃを半径方向内外に巻き重ねる。これにより、第３のゴム層８Ｃを形成する。

このうち、ステップＳ１、Ｓ３、Ｓ５は、図１に示すように、ゴム材料用のサービサー５により行われる。又、ステップＳ２、Ｓ４は、プライ材料用のサービサー７Ａ、７Ｂにより行われる。図１には、ドラム保持機３の移動の順序が、矢印によって略示される。

ゴム材料４（第１～３のゴム材料４Ａ～４Ｃ）として、厚さ０．７～１．３mm程度の薄い幅広帯状のものが好適に使用される。

本例では、第１のゴム材料４Ａと第３のゴム材料４Ｃは、サイズ及びゴム組成がともに同一であり、従って、第３のゴム材料４Ｃとして第１のゴム材料４Ａが使用される。これに対して、第２のゴム材料４Ｂは、第１のゴム材料４Ａとサイズ及びゴム組成がともに相違する。本例では、第１、第３のゴム材料４Ａ、４Ｃは、トレッドリング１０２と同幅であり、第２のゴム材料４Ｂは、第２のゴム層８Ｂと同幅である。

次に、ドラム保持機３は、本例では、成形ドラム２の軸心２ｊ方向に移動可能に構成されている。そして形成ラインＬでは、前記移動の軌道Ｔに沿って、ゴム材料用のサービサー５、プライ材料用のサービサー７Ａ、７Ｂが配される。

図２に示すように、ドラム保持機３は、横移動台１０と、昇降台１１とを具え、この昇降台１１に前記成形ドラム２が回転可能に保持される。

横移動台１０は、前記軌道Ｔをなすレール１２に案内されて軸心２ｊ方向に移動しうる。横移動台１０は、例えばサーボモータ等を含む適宜の駆動手段（図示省略）によって制御される。これにより成形ドラム２を、各サービサー５、７Ａ、７Ｂにおける貼付け位置に移動、停止させることができる。

昇降台１１は、横移動台１０に設ける縦のガイド１３に案内されて上下移動可能に支持される。ドラム保持機３は、例えばサーボモータ等を含む高さ調整手段５１を具える。この高さ調整手段５１は、後述するように、ゴム材料４の巻き重ねによって増加する巻重ね体Ｍ（図６（Ｂ）に示す）の厚さ増加量に応じ、巻き重ね中に成形ドラム２の軸心２ｊの高さ位置を調整する。

成形ドラム２は、本例では、拡縮径可能な円筒状のドラムであって、周知構造のものが採用しうる。

図３に示すように、ゴム材料用のサービサー５は、ゴム材料４を貼り付けるためのアプリケータ１４を具える。本例では、サービサー５が、第１のゴム材料４Ａ（第３のゴム材料４Ｃと同一）を貼り付けるためのアプリケータ１４Ａと、第２のゴム材料４Ｂを貼り付けるためのアプリケータ１４Ｂとを具える場合が示される。アプリケータ１４Ａ、１４Ｂは、それぞれ、支柱等の支持体５０により、ドラム周方向に位置ずれさせて固定される。

本例のサービサー５は、前記アプリケータ１４Ａに第１のゴム材料４Ａを供給する供給手段１５Ａ、及びアプリケータ１４Ｂに第２のゴム材料４Ｂを供給する供給手段１５Ｂをさらに具える。

前記供給手段１５Ａは、供給手段１５Ｂと実質的に同構成であり、以下に供給手段１５Ａを代表して説明する。

供給手段１５Ａは、ロールスタンド１７と、剥離テープの回収手段１８と、フェスツーン部１９とを具える。ロールスタンド１７は、ゴム材料４のロール体１６を回転可能に枢支する。回収手段１８は、ロール体１６から引き出されたゴム材料４から剥離テープｔを剥がして回収する。フェスツーン部１９は、ロールスタンド１７とアプリケータ１４Ａとの間に介在し、剥離テープｔが剥がされた後のゴム材料４を、Ｕ字状に垂らして貯留する。

フェスツーン部１９には、貯留量の検出手段２０が配される。検出手段２０は、上下にスイング可能に一端部が枢支されるアーム２０Ａを具える。このアーム２０Ａの他端には、ゴム材料４を下方に付勢して弛みを抑えるローラ２０Ｂを具える。そしてアーム２０Ａの傾斜角度により、貯留量が検出される。又供給手段１５Ａは、前記傾斜角度に応じて例えば回収手段１８をON／OFFすることでロール体１６からのゴム材料４の引き出を調整する。

アプリケータ１４Ａは、アプリケータ１４Ｂと実質的に同構成であり、以下にアプリケータ１４Ａを代表して説明する。

図４、５（Ａ）に示すように、アプリケータ１４Ａは、搬送手段２１と、押付け手段２２と、切断手段２３とを含む。

搬送手段２１は、供給手段１５Ａからのゴム材料４を長さ方向に搬送する。本例では、搬送手段２１は、下側コンベヤ部２１Ｌと上側コンベヤ部２１Ｕとを含む。

下側コンベヤ部２１Ｌは、複数の案内ローラ２４によって周回可能に案内される搬送ベルト２５を有する。また上側コンベヤ部２１Ｕは、複数の案内ローラ２６によって周回可能に案内される押付けベルト２７を有する。そして搬送ベルト２５の上面である搬送面と、押付けベルト２７の下面である押付け面との間に挟まれて、ゴム材料４が搬送される。

押付け手段２２は、搬送手段２１から送り出されたゴム材料４を成形ドラム２側に押し付ける。本例では、押付け手段２２として押付けローラ２８が採用される。

図５（Ｂ）に示すように、押付けローラ２８は、支持軸３０と、この支持軸３０に外挿される複数のローラ片３１とを含んで構成される。

支持軸３０は、本例では、前記搬送手段２１のフレームＦに枢支されるアーム３２により、第１位置Ｑ１と第２位置Ｑ２との２位置間を上下に位置替え可能に支持される。第１位置Ｑ１は、待機位置であって、貼り付け開始において、搬送手段２１から送り出されたゴム材料４の先端が押付けローラ２８と干渉しないように、押付けローラ２８を上に逃がして待機させる。また第２位置Ｑ２は、貼り付け位置であって、この位置で、ゴム材料４が成形ドラム２側に貼り付けられる。

そして、巻重ね体Ｍの外面が、第２位置Ｑ２の押付けローラ２８と当接するように、巻重ね体Ｍの厚さ増加量に応じ、巻き重ね中に成形ドラム２の軸心２ｊの高さ位置が順次調整される。

前記アーム３２には、前記フレームＦに支持されるシリンダ３３のロッドが取り付き、このシリンダ３３の伸縮により、押付けローラ２８はアーム３２と一体に傾動しうる。

図５（Ａ）に示すように、切断手段２３は、搬送手段２１の下流側にカッター４０を具え、搬送手段２１と押付けローラ２８（押付け手段２２）との間で、ゴム材料４を切断する。

本例の切断手段２３は、軸心４４ｊ廻りで上下に傾動しうるカッターホルダ４１と、このカッターホルダ４１に取り付くギロチン状のカッター４０とを含む。

カッターホルダ４１は、フレームＦに枢支される基体４２と、この基体４２に一端部が取り付くカッター支持部４３とを具える。本例の基体４２は、前記軸心４４ｊをなす支軸部４４を含み、この支軸部４４は、例えばモータ等の駆動部４５に連結している。カッター支持部４３は、前記一端部から搬送方向下流側にのびる例えば板状をなし、その下面かつ他端部にカッター４０が取り付く。

カッター４０は、下端に刃部を有するギロチン状をなす。そして、カッターホルダ４１の待機状態Ｙ１からの下方への傾動により、ゴム材料４を幅方向に切断しうる。

本例では、切断手段２３には、カッター４０を加熱するヒータ４６が含まれる。
ヒータ４６は、待機状態Ｙ１においてカッターホルダ４１（本例ではカッター支持部４３）と接触しうる。これにより、本例のヒータ４６は、カッターホルダ４１（本例ではカッター支持部４３）を介してカッター４０を加熱しうる。なおヒータ４６は、フレームＦに支持される。

ここで、サービサー５では、前述のように薄い未加硫のゴム材料４を貼り付ける。このようなゴム材料４は、柔らかく不安定である。そのため、貼り付け時の微少な振動によっても、ゴム同士が粘着して皺が寄ったり、塊状に丸まるなど容易に変形し、貼り付け不良が発生し易い。特に、アプリケータ１４を上下移動させる場合には、ゴム材料４に振動が加わり、上記の貼り付け不良がより発生し易い。

そこで、本発明では、アプリケータ１４は、上下移動しないように支柱等の支持体５０に固定されるとともに、ドラム保持機３に、前記高さ調整手段５１（図２に示す）が配される。高さ調整手段５１は、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ゴム材料４の巻き重ねによって増加する巻重ね体Ｍの厚さ増加量ΔＴに応じ、巻き重ね中に、成形ドラム２の軸心２ｊの高さ位置を調整してる。

これにより、ゴム材料４に振動を与えることなく、しかも厚さ増加量ΔＴの影響を受けることなく、一定の貼付け位置Ｐにてゴム材料４を成形ドラム２側に貼り付けることができる。その結果、振動によりゴム同士が粘着して皺が寄ったり、塊状に丸まるなどのゴム材料４の変形を抑えながら、貼り付け精度を向上することができる。

高さ調整手段５１は、巻重ね体Ｍの厚さ増加量ΔＴを検出する検出部（図示省略）と、検出部による厚さ増加量ΔＴの検出データに基づき、成形ドラム２を上下に移動させる駆動部６０とを具える。

検出部として、厚さ増加量ΔＴを直接的或いは間接的に測定しうるセンサが好適に採用しうる。直接的に厚さ増加量ΔＴを測定するものとして、例えば、成形ドラム２の外面から巻重ね体Ｍの外面までの半径方向距離を測定する距離センサ、サービサー５の特定位置から巻重ね体Ｍの外面までの半径方向距離を測定する距離センサ等が挙げられる。間接的に厚さ増加量ΔＴを測定ものとして、第２位置Ｑ２における押付けローラ２８と巻重ね体Ｍとの接触圧を測定するセンサ等が挙げられる。またこれ以外にも、予め得られるゴム材料４の厚さと、成形ドラム２によるゴム材料４の巻回数のデータとから、厚さ増加量ΔＴを求めることもできる。

図２に示すように、駆動部６０として、ボールネジ機構が好適に採用しうる。具体的には、本例の駆動部６０は、縦のガイド１３と平行かつ横移動台１０に支持されるネジ軸５１ａと、昇降台１１に設けられネジ軸５１ａに螺合するネジ孔５１ｂと、ネジ軸５１ａを回転駆動しうる例えばサーボモータ等の駆動機５１ｃと、検出部による厚さ増加量ΔＴの検出データに基づいて駆動機５１ｃを制御する制御装置（図示省略）とを含む。

図７（Ａ）、（Ｂ）に、プライ材料用のサービサー７Ａが示される。本例のサービサー７Ａは、ベルトコンベヤ部５５Ａと圧着ローラ５５Ｂとを含むアクチェータ５５を具える。ベルトコンベヤ部５５Ａは、ロール体（図示省略）から引き出されるコードストリップ１０８を長さ方向に搬送し、かつ成形ドラム２に送り出す。圧着ローラ５５Ｂは、昇降自在に支持され、下降により、前記送り出されたコードストリップ１０８を成形ドラム２に押し付けて貼り付ける。なおアクチェータ５５は、成形ドラム２の回転と同期して軸心２ｊ方向に移動する。

図８（Ａ）、（Ｂ）に、プライ材料用のサービサー７Ｂが示される。本例のサービサー７Ｂは、ベルトコードプライ１０６Ｂ１を貼り付ける例えば下方側の第１コンベヤ５６と、ベルトコードプライ１０６Ｂ２を貼り付ける例えば上方側の第２コンベヤ５７とを具える。

第１コンベヤ５６は、ベルトコンベヤであって、その上面でベルトコードプライ１０６Ｂ１を長さ方向に搬送する。そして、成形ドラム２が下降してコンベヤ上のベルトコードプライ１０６Ｂ１と圧接することで、ベルトコードプライ１０６Ｂ１が貼り付けられる。

又、第２コンベヤ５７は、乗り継ぎ可能に配される第１、第２のコンベヤ部５７ａ、５７ｂを具える。第１のコンベヤ部５７ａは、その上面でベルトコードプライ１０６Ｂ２を長さ方向に搬送する。又第２のコンベヤ部５７ｂは、その下面により、第１のコンベヤ部５７ａからベルトコードプライ１０６Ｂ２を吸着して受け取り、かつ長さ方向に搬送する。成形ドラム２が上昇し、第２のコンベヤ部５７ｂに吸着されたベルトコードプライ１０６Ｂ２と圧接することで、ベルトコードプライ１０６Ｂ２が貼り付けられる。

なお図１中の符号６１は、溝切り機であって、トレッドリング１０２の外面に、周方向溝を凹設する工程Ｓ６を行う。又搬出位置Ｋにおいて、トレッドリング１０２が加硫工程に搬出される。

本発明の形成装置１では、長尺帯状かつ幅が狭い例えばテープ状のゴム材料４を螺旋状に巻回しながら巻き重ねることによりタイヤ用ゴム部材１０５を形成する装置として構成することもできる。この場合、サービサー５は、軸心方向に移動可能に構成されるが、ドラム保持機３に高さ調整手段５１を設けることで、装置全体の制御をより容易に行うことが可能になる。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

１タイヤ用ゴム部材の形成装置
２成形ドラム
３ドラム保持機
４ゴム材料
５サービサー
５１高さ調整手段
６０駆動部
１０５タイヤ用ゴム部材
Ｍ巻重ね体
ΔＴ厚さ増加量

Claims

長尺帯状のゴム材料を、円筒状の成形ドラム上で巻き重ねることによりタイヤ用ゴム部材を形成するタイヤ用ゴム部材の形成装置であって、
前記成形ドラムを回転可能に保持するドラム保持機と、
前記成形ドラムに、前記ゴム材料を供給して貼り付けるサービサーとを具え、
前記サービサーは、前記ゴム材料を貼り付けるためのアプリケータを具え、
前記アプリケータは、上下移動しないように支持体に固定されており、
前記ドラム保持機は、前記ゴム材料の巻き重ねによって増加する巻重ね体の厚さ増加量に応じ、巻き重ね中に前記成形ドラムの軸心の高さ位置を調整する高さ調整手段を含み、
前記高さ調整手段は、前記ゴム材料の巻き重ね中、一定の貼付け位置にて前記ゴム材料が前記成形ドラム側に貼り付けられるように、前記成形ドラムの軸心の高さ位置を上下にのみ移動させる、
タイヤ用ゴム部材の形成装置。
前記高さ調整手段は、前記厚さ増加量を検出する検出部を具える請求項１記載のタイヤ用ゴム部材の形成装置。
前記高さ調整手段は、前記検出部による前記厚さ増加量の検出データに基づき、前記成形ドラムを上下に移動させる駆動部を具える請求項２記載のタイヤ用ゴム部材の形成装置。