JP7280114B2 - ゴム材料の搬送ローラ機構 - Google Patents

Description

本発明は、例えばゴム押出機へゴム材料を供給する経路に設けられる搬送ローラ機構に関する。

タイヤの製造では、いわゆるストリップワインディング工法が知られている。この工法ではストリップ状に押出加工したゴムを成型用のフォーマーに巻き取りながら概ねタイヤ状に積層し、未加硫タイヤを成型する。成型工程で使用し押出機に供給するゴム材料の形式をロープ状の長尺ゴムに統一できるため、前工程である材料準備工程を簡略化できるという利点がある。

特許文献１には、供給部からストレーナーを介して押出機へゴム材料を供給する形式の押出装置において、ストレーナーのホッパーへゴム材料を供給する経路中に設けられたゴム材料の供給切れ検出機構が開示されている。ゴム材料の供給用ローラの一部と同軸に円周方向に等間隔の切欠きを形成した円盤を取付け、この円盤に隣接して近接スイッチを設けている。ローラの回転、即ち円盤の回転を、近接スイッチを横切る切欠きを計数することによって測定できるようになっている。ローラ上をゴム材料が正常に送られている時には一定の回転数が計測されるが、ゴム材料の供給切れが生じると、ローラの回転数が落ち、近接スイッチで回転数の異常を検出して電気的信号を出力する。

特開昭５９－８１１５３号公報

特許文献１に記載のゴム材料の供給切れ検出機構は、ゴム材料の供給速度が変化する場合に、ゴム材料が振れてローラから浮き上がることによってローラの回転数が低下し、異常を検出してしまう。また、押出機への供給口付近でのゴム切れを検出する場合であっても、ゴム材料のローラからの浮き上がりによるローラの回転数低下を異常状態として検出してしまう蓋然性があった。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ゴム切れの誤検出を抑制することができるゴム材料の搬送ローラ機構を提供することにある。

本発明のある態様はゴム材料の搬送ローラ機構である。ゴム材料の搬送ローラ機構は、長尺のゴム材料が外周に接触して回転し、前記ゴム材料を搬送するローラと、前記ローラの回転を検出する検出器と、前記ゴム材料が前記ローラに接触するように押圧力を与える押圧部と、を備える。

本発明によれば、ゴム切れの誤検出を抑制することができる。

実施形態１に係るゴム押出装置の構成を示す側面図である。 搬送ローラ機構の構成を示す側面図である。 ゴム材料Ｇがゴム押出機へ供給されている状態を説明するための模式図である。 図４（ａ）～図４（ｃ）はフォーマーへの貼始めの工程を説明するための模式図である。 図５（ａ）～図５（ｃ）はフォーマーへの巻きつけおよび貼終わりの工程を説明するための模式図である。 ゴム材料Ｇがゴム押出機の供給口付近で切れた状態を説明するための模式図である。 実施形態２に係る搬送ローラ機構の構成を示す側面図である。 変形例に係る搬送ローラ機構の構成を示す側面図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図１から図８を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るゴム押出装置１００の構成を示す側面図である。ゴム押出装置１００は、ゴム供給部１およびゴム押出機５を備え、ゴム供給部１から長尺のゴム材料Ｇをゴム押出機５へ供給し、ゴム押出機５から押し出したリボン状のゴムを例えば円筒状のフォーマー６に巻きつけてゴム部材を形成する。ゴム材料Ｇは長尺のロープ状およびシート状等であり、フォーマー６に形成されるゴム部材は、例えばタイヤのトレッドやサイドウォールなどである。

ゴム押出機５は、ハウジング５０、バレル５１およびギアポンプ５２等を有する。ハウジング５０は、床上に設置された架台５９に、例えばボールねじやリニアガイドなどの機構部品を介して支持されており、ハウジング５０を含むゴム押出機５が押出し方向と平行な１軸方向に直動可能に構成されている。バレル５１は、筒状であり、供給口５１ａおよびスクリュー５１ｂを有している。バレル５１は、一端部がハウジング５０に固定されており、他端部にギアポンプ５２が設けられている。供給口５１ａに供給されたゴム材料Ｇは高温に熱せられ、スクリュー５１ｂによって練り込まれる。尚、スクリュー５１ｂは、ハウジング５０内に設けたモータ（図示略）によって回転駆動される。

ゴム押出機５は、バレル５１の他端部に設けたギアポンプ５２の駆動によってゴムを押し出す。ギアポンプ５２は、例えば噛み合わされた２つの歯車を有し、該歯車の回動によってゴムを押出し方向へ流動させる。ゴム押出機５は、先端に設けた口金５３から押し出したゴムの端部をフォーマー６に接触させる。ゴム押出機５は、ゴムの押出速度を加速し、ストレッチャー５４を進展させて、回転するフォーマー６にゴムを巻きつける。ゴム部材の形成に必要な分の巻きつけが完了すると、ゴム押出機５からのゴムの押出速度を減速し、ストレッチャー５４を後退させつつゴムを切断する。

ゴム供給部１は、駆動ローラ１０、ダンサローラ１１および搬送部１２を有し、ボビン７に巻かれたゴム材料Ｇを引き出して搬送し、ゴム押出機５へゴム材料Ｇを供給する。駆動ローラ１０は、下流側に設けたダンサローラ１１の上下動に基づいて駆動制御される。ダンサローラ１１は、ゴム材料Ｇの供給量が十分となってゴム材料Ｇにかかるテンションが低くなると下降し、ゴム材料Ｇの供給量が不足気味となってゴム材料Ｇにかかるテンションが高くなると上昇する。駆動ローラ１０は、ダンサローラ１１が下降すると回転速度が低くなり、上昇すると回転速度が高くなるように制御される。

搬送部１２は、搬送ローラ機構２０を含む複数のローラを有し、ゴム押出機５とダンサローラ１１等との位置関係に応じて、ゴム材料Ｇの搬送経路を形成する。例えば、図１に破線で示す鉛直軸まわりに回転するローラ４０などを設けてゴム材料Ｇを案内することで搬送方向を鉛直軸まわりに変えることができる。

搬送ローラ機構２０は、搬送部１２における最も下流の位置に設けられている。搬送ローラ機構２０を通過したゴム材料Ｇは、ゴム押出機５の供給口５１ａに送り込まれる。搬送ローラ機構２０は、ゴム押出機５と搬送部１２との間でのゴム材料Ｇが切れた状態になったことを検出する。

図２は、搬送ローラ機構２０の構成を示す側面図である。搬送ローラ機構２０は、ローラ２１、検出器２２および押圧部３０を有する。ローラ２１は、ゴム材料Ｇが外周に接触して搬送されることで中心軸まわりに回転する。ローラ２１の端部には周方向に延びる複数の金属製の板体２１ａが円周方向に離間して設けられているが、同等の形状を有する円盤等が設けられていてもよい。検出器２２は、例えば近接センサであり、板体２１ａの接近および離反を検知し、ローラ２１の回転を検出する。

押圧部３０は、押圧部材３１および弾性部材３２を有する。押圧部材３１は、棒状または板状であり、一端部３１ａ側でローラ２１の中心軸と平行な軸３０ａのまわりに回動可能に支持されており、他端部３１ｂにおいてローラ２１との間でゴム材料Ｇを挟む。弾性部材３２は、例えばねじりコイルばねであり、押圧部材３１の他端部３１ｂをローラ２１側へ押圧する。尚、押圧部材３１は、一端部３１ａがストッパ３０ｂに当接することで回動が停止し、他端部３１ｂとローラ２１との間に隙間が空けられる。

次にゴム押出装置１００における搬送ローラ機構２０の動作について説明する。図３はゴム材料Ｇがゴム押出機５へ供給されている状態を説明するための模式図である。図３に示すように、ゴム材料Ｇが搬送部１２で搬送され、切れずにゴム押出機５へ供給されている正常状態では、搬送ローラ機構２０のローラ２１にゴム材料Ｇが接触し、ローラ２１が回転する。ローラ２１の回転は、検出器２２によって検出されている。

上述のように、フォーマー６でゴム部材が形成される過程では、ゴム押出機５からのゴムの押出速度が変化し、さらにゴム押出機５自体も押出し方向へ直動する。例えばフォーマー６でタイヤ用のゴム部材を１つずつ形成する場合、各ゴム部材ごとに、ゴム押出機５自体が押出し方向へ前進および後退し、ゴムの押出速度を加速および減速し、これに合わせて搬送部１２からゴム押出機５の供給口５１ａに至るゴム材料Ｇのテンションの上昇および低下が繰り返される。ゴム材料Ｇは、テンションの上昇および低下に伴って振れが発生する。

図４（ａ）～図４（ｃ）は、フォーマー６への貼始めの工程を説明するための模式図である。ゴム押出機５は、図４（ａ）に示す待機状態から、図４（ｂ）に示すように前進してフォーマー６に口金５３を接近させ、ギアポンプ５２を駆動して押し出したゴムを接触させてフォーマー６に貼り付ける。ゴム押出機５の前進に伴って、ゴム材料Ｇが前方へ引き出されるため、ゴム供給部１のダンサローラ１１が上昇する。図４（ｃ）に示すように、フォーマー６が回転し、ゴム押出機５から押し出したゴムのフォーマー６への巻きつけが開始する。ゴム供給部１では、ダンサローラ１１の上昇に伴って駆動ローラ１０が駆動されボビン７からゴム材料Ｇが供給される。図４（ａ）から図４（ｃ）示す工程では、ゴム材料Ｇのテンションが上昇し、駆動ローラ１０の駆動によってテンションが下降する。

図５（ａ）～図５（ｃ）は、フォーマー６への巻きつけおよび貼終わりの工程を説明するための模式図である。図４（ｃ）に示すフォーマー６へのゴムの巻き付け開始後、図５（ａ）に示すようにストレッチャー５４が進展して、フォーマー６に巻き付けられるゴムを押えフォーマー６へ巻きつけ、ゴム押出機５を後退させる。ゴム押出機５の後退に伴ってゴム材料Ｇが押し返されてテンションが下降し、図５（ａ）に破線で示すようにゴム材料Ｇが搬送部１２において浮き上がるような力を受ける。ゴム押出機５の後退後、フォーマー６へのゴムの巻きつけが定常状態となると、ゴム材料Ｇの供給状態も定常状態となり、ゴム材料Ｇにかかるテンションは多少の変動があるもののほぼ一定状態となる。

図５（ｂ）に示す工程では、フォーマー６への巻き取りが完了する直前に、ストレッチャー５４を後退させつつ、ゴム押出機５を再び前進させてフォーマー６に口金５３を接近させ、ギアポンプ５２の駆動を停止させる。ゴム押出機５の前進でゴム材料Ｇにかかるテンションが上昇する。次に図５（ｃ）に示す工程において、ギアポンプ５２を停止させた状態でゴム押出機５を後退させることによって、口金５３から押し出されたゴムをフォーマー６に巻きつけられたゴムから切断し、ゴム押出機５を待機状態に戻す。この工程においてもゴム押出機５の後退に伴ってゴム材料Ｇが押し返されてテンションが下降し、図５（ｃ）に破線で示すようにゴム材料Ｇが搬送部１２において浮き上がるような力を受ける。

搬送ローラ機構２０では、ゴム材料Ｇの搬送方向がゴム押出機５の供給口５１ａ方向へ変化しており、テンションの低下に伴う供給口５１ａから搬送ローラ機構２０方向へのゴム材料Ｇの押し返し、並びに図５（ａ）および図５（ｃ）に示したゴム材料Ｇの押し返しによって、ゴム材料Ｇをローラ２１から浮き上がらせる力が働く。ゴム材料Ｇは、例えば断面が長径５０ｍｍ～８０ｍｍ、短径１５ｍｍ～３０ｍｍの楕円形状のロープ状であり、一定の曲げ剛性を有している。このため、供給口５１ａ付近でゴム材料Ｇを軸方向に押し返す力が働いたときに屈曲せずに搬送ローラ機構２０付近まで力が伝達し、ゴム材料Ｇが搬送ローラ機構２０から浮き上がる可能性がある。ゴム材料Ｇがたとえ平たいシート状のものであっても、ゴム材料Ｇの硬さや、供給口５１ａと搬送ローラ機構２０の距離や配置関係等に拠っては、供給口５１ａおよび搬送ローラ機構２０間に位置するゴム材料Ｇの曲げ剛性が高くなり、ゴム材料Ｇが搬送ローラ機構２０から浮き上がる可能性がある。

搬送ローラ機構２０の押圧部材３１は、ゴム材料Ｇがローラ２１から浮き上がらないようにゴム材料Ｇを押圧しており、ローラ２１の回転を維持する。検出器２２は、ローラ２１が回転していることを検出し続けるため、ゴム材料Ｇの浮き上がりによるローラ２１の停止を誤検出することが抑制される。尚、ゴム材料Ｇがシート状であっても、押圧部材３１が無ければローラ２１からゴム材料Ｇが浮き上がる可能性はあるが、押圧部材３１が設けられていることで、ローラ２１からのゴム材料Ｇの浮き上がりを抑制することができる。また、押圧部材３１は、弾性部材３２によって押圧力を受けているが、弾性部材３２を設けずに自重でゴム材料Ｇを押えるものであってもよい。

図６はゴム材料Ｇがゴム押出機５の供給口５１ａ付近で切れた状態を説明するための模式図である。ゴム押出機５の供給口５１ａから供給されたゴム材料Ｇは加熱されて高温となっており、搬送部１２で搬送されている常温のゴム材料Ｇに比べて切れやすい状態となっている。上述のようにゴム材料Ｇにかかるテンションが上昇および低下を繰り返すことによって、ゴム押出機５の供給口５１ａ付近でゴム材料Ｇが切れてしまうことがある。また他の工程のトラブルなどのために待機時間が生じた場合、ゴムＧが十分に温められてしまうため、復旧後の最初の成形では特にこの問題が生じやすい。

ゴム押出機５の供給口５１ａ付近でゴム材料Ｇが切れると、ゴム材料Ｇの端部が供給口５１ａ付近に引っ掛かって滞留することがあり、駆動ローラ１０の駆動でゴム材料Ｇが供給され続けると、搬送ローラ機構２０のローラ２１からゴム材料Ｇが浮き上がる。押圧部材３１は、ゴム材料Ｇをローラ２１へ押圧しているが、滞留したゴム材料Ｇのローラ２１からの浮き上がりには抗し得ない程度の押圧力でゴム材料Ｇを押えているものとする。

図２に示す搬送ローラ機構２０は、ゴム押出機５の供給口５１ａへゴム材料Ｇを供給する搬送路（搬送部１２）の最も下流に配設されている。搬送ローラ機構２０は、搬送部１２の最も下流に配設されているため、ゴム押出機５のスクリュー５１ｂによってゴム材料Ｇが引き出されているかを検知できる。このためスクリュー５１ｂが回転している状態で、ゴム材料Ｇの浮きが搬送ローラ機構２０で検知されると、直ちに材料の停滞が生じたと判断できる。

また、図２に示す搬送ローラ機構２０は、ゴム押出機５の供給口５１ａへゴム材料Ｇを供給する搬送路（搬送部１２）においてゴム材料Ｇの流れの方向が変化する部分を形成するように配設されている。このため、搬送ローラ機構２０は、ゴム材料Ｇに接触し易く、供給口５１ａにおけるゴム切れによるゴム材料Ｇのローラ２１からの浮き上がりの影響を受け易く、ゴム切れの検出が容易となる。尚、搬送ローラ機構２０は、ゴム材料Ｇが接触し易く浮き上がりの影響を受け易い効果を得ることを考慮して、図２に示す以外の搬送部１２を構成する上流側のローラに適用されてもよい。

搬送ローラ機構２０のローラ２１からゴム材料Ｇが浮き上がると、ローラ２１の回転は停止し、検出器２２によってローラ２１の回転停止が検出される。検出器２２によってローラ２１の回転停止が検出されたことを、例えば表示装置や音声で外部へ報知することで、ゴム押出装置１００がゴム切れによる異常状態となったことを作業者等に知得させることができる。

また、搬送ローラ機構２０のローラ２１の回転停止が検出器２２によって検出された場合に、ゴム押出機５のゴムの押し出しを停止し、駆動ローラ１０の駆動を停止するようにしてもよい。

このようにゴム切れによる異常状態が搬送ローラ機構２０のローラ２１の回転停止によって検出される。一方、図３に示すゴム切れが発生していない正常状態においては、ゴム材料Ｇがローラ２１から浮き上がってローラ２１の回転が停止してしまうことを、押圧部材３１によって抑制しているため、ゴム切れの誤検出を抑制することができる。

（実施形態２）
図７は、実施形態２に係る搬送ローラ機構２０の構成を示す側面図である。搬送ローラ機構２０は、ローラ２１を押圧部材３１で回動可能に支持する。押圧部材３１は、ローラ２１の中心軸と平行な軸３０ａまわりに回動可能に支持し、弾性部材３２によってゴム材料Ｇ側へ押圧される。弾性部材３２は、例えばねじりコイルばねを用いる。検出器２２は、押圧部材３１に固定されている。

ローラ２１の中心軸と検出器２２との位置関係は一定となっており、検出器２２によって、ローラ２１に設けた板体２１ａの接近および離反を検知し、ローラ２１の回転を検出する。弾性部材３２によって押圧部材３１がゴム材料Ｇ側へ押圧され、これと共にローラ２１がゴム材料Ｇ側へ押圧されて、ゴム材料Ｇのローラ２１からの浮き上がりが抑制される。

実施形態２に係る搬送ローラ機構２０は、実施形態１と同様に、ゴム切れが発生していない正常状態において、ゴム材料Ｇがローラ２１から浮き上がってローラ２１の回転が停止してしまうことを、押圧部材３１によって抑制しているため、ゴム切れの誤検出を抑制することができる。実施形態１ではゴム材料Ｇを初期配置する際にローラ２１と押圧部材３１との間に挿入する必要があったが、実施形態２に係る搬送ローラ機構２０では、ゴム材料Ｇをローラ２１に載せ置くことで配置できるため、作業性が良くなる。

（変形例）
図８は、変形例に係る搬送ローラ機構２０の構成を示す側面図である。押圧部材３１は、上下方向に延びるガイド３３によって上下方向に移動可能に支持されており、弾性部材３２によってゴム材料Ｇ側へ押圧される。弾性部材３２は、例えばコイルばねを用いる。変形例に係る搬送ローラ機構２０は、実施形態２と同様に、正常状態におけるゴム切れの誤検出を抑制することができ、ゴム材料Ｇをローラ２１に載せ置くことで配置できるため、作業性が良くなる。

上述の各実施形態および変形例では、検出器２２として近接センサを用いる例を示したが、ローラ２１の回転を検出することができる他の形式のセンサであってもよい。また、弾性部材３２は、ねじりコイルばねやコイルばねを用いる例を示したが、ゴムなどの他の弾性体を用いてもよい。

次に各実施形態および変形例に係るゴム材料Ｇの搬送ローラ機構２０の特徴について説明する。
実施形態に係るゴム材料Ｇの搬送ローラ機構２０は、ローラ２１、検出器２２および押圧部３０を備える。ローラ２１は、長尺のゴム材料Ｇが外周に接触して回転し、ゴム材料Ｇを搬送する。検出器２２はローラ２１の回転を検出する。押圧部３０は、ゴム材料Ｇがローラ２１に接触するように押圧力を与える。これにより、ゴム材料Ｇの搬送ローラ機構２０は、ゴム切れが発生していない正常状態において、ゴム材料Ｇがローラ２１から浮き上がってローラ２１の回転が停止してしまうことを、押圧部３０によって抑制しているため、ゴム切れの誤検出を抑制することができる。

また押圧部３０は、ローラ２１との間でゴム材料Ｇを挟む押圧部材３１を有する。これにより、ゴム材料Ｇの搬送ローラ機構２０は、ゴム材料Ｇを押圧部材３１とローラ２１とで挟んでローラ２１からの浮き上がりを抑制することができる。

また押圧部３０は、ローラ２１をゴム材料Ｇに押圧する押圧部材３１を有する。これにより、ゴム材料Ｇの搬送ローラ機構２０は、ゴム材料Ｇをローラ２１に載せ置くことで配置できるため、作業性が良くなる。

また検出器２２は、ローラ２１とともに移動する。これにより、ゴム材料Ｇの搬送ローラ機構２０は、ローラ２１と検出器２２との位置関係が一定となり、検出器２２によってローラ２１の回転を検出することができる。

またローラ２１は、ゴム押出機５における供給口５１ａへゴム材料Ｇを搬送する搬送部１２の最も下流に設けられている。これにより、ゴム材料Ｇの搬送ローラ機構２０は、供給口５１ａにおけるゴム切れによるゴム材料Ｇのローラ２１からの浮き上がりの影響を受け易く、ゴム切れの検出が容易となる。

以上、本発明の実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態は例示であり、いろいろな変形および変更が本発明の特許請求範囲内で可能なこと、またそうした変形例および変更も本発明の特許請求の範囲にあることは当業者に理解されるところである。従って、本明細書での記述および図面は限定的ではなく例証的に扱われるべきものである。

Ｇ ゴム材料、 ２０ 搬送ローラ機構、 ２１ ローラ、 ２２ 検出器、
３０ 押圧部、 ３１ 押圧部材、 ５ ゴム押出機、 ５１ａ 供給口。

Claims (3)

1. 長尺のゴム材料が外周に接触して回転し、前記ゴム材料を搬送するローラと、
   前記ローラの回転を検出する検出器と、
   前記ゴム材料が前記ローラに接触するように押圧力を与える押圧部と、
   を備え、
   前記押圧部は、前記ローラを前記ゴム材料に押圧する押圧部材を有することを特徴とするゴム材料の搬送ローラ機構。
2. 前記検出器は、前記ローラとともに移動することを特徴とする請求項１に記載のゴム材料の搬送ローラ機構。
3. 前記ローラは、ゴム押出機における供給口へ前記ゴム材料を搬送する搬送路の最も下流に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のゴム材料の搬送ローラ機構。

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