JP7415300B2 - 潤滑油供給装置および潤滑油供給方法 - Google Patents

Description

本発明は、ゴム練りミキサーのローターと、ダストシールとの摩擦部分へ潤滑油を供給する潤滑油供給装置および潤滑油供給方法に関する。

空気入りタイヤのゴム材料は、一般に、ゴム練りミキサーを用いて混練りされている。

ゴム練りミキサーには、一般的に、回転するローターの軸方向の両端部側面と、その周りの回転しないチャンバーとの間に隙間が形成されているが、この隙間に練られたゴムが入り込むと、入り込んだゴムがゴム練りミキサーの外部へはみ出してくる恐れがある。

そこで、このような隙間からのゴムのはみ出しを防止するために、この隙間には、ダストシール（漏れ防止機構）が設けられている。

このダストシールは、回転しないシールリングを回転するローターの軸方向の両端部側面に押し付けることにより、隙間を無くすようにされている。しかし、このダストシールは、混練り中、常にローターの軸方向の両端部側面に押し付けられており、ダストシールとローターとは互いに摺動して摩擦されるため、ダストシールとローターとの間に潤滑が必要となり、モーター駆動式の潤滑油供給装置を設けて、この摩擦部分（以下、摺動部とも言う）へ潤滑油を供給している（例えば、特許文献１）。

このとき、潤滑油の購入費用や、ミキサー内の潤滑油による汚染の発生を考慮すると、潤滑油の供給量は、できる限り、少なくすることが望ましいが、少な過ぎる場合には、摺動部で油切れが発生して、異常発熱や異常摩耗などのトラブルの発生を招く恐れがある。

そこで、潤滑油の供給量を、ゴム練り中のローターの回転数に基づいて調整、具体的には、ローターの回転数が高い場合には、ダストシールとローターとの間の摩擦が大きくなるため、潤滑油の供給量を多くし、一方、ローターの回転数が低い場合には、摩擦が大きくないため、潤滑油の供給量を少なくすることが提案されている（例えば、特許文献２）。

特開２００９－２３４０７７号公報 特開２０１６－１５５２６０号公報

しかしながら、練りゴムの配合によっては、上記のように、ローターの回転数に基づいて潤滑油の供給量を調整しているにも拘らず、異常発熱や異常摩耗などのトラブルの発生を招く場合があり、さらなる改善が望まれていた。また、潤滑油の使用量の低減も未だ十分とは言えなかった。

そこで、本発明は、練りゴムの配合に拘わらず、適切に潤滑油の供給量を制御して、異常発熱や異常摩耗などのトラブルの発生を招くことがなく、また、潤滑油の使用量を十分に低減させることができる潤滑油供給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を解決できることを
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、
ゴム練りミキサーのローターと、チャンバーに設けられたダストシールとの摩擦部分へ潤滑油を供給する潤滑油供給装置であって、
ゴム練り中における前記ダストシールの温度を測定する温度センサと、
前記温度センサによって測定された前記ダストシールの温度に基づいて、前記潤滑油の供給量を制御する供給量制御部とを備えており、
前記供給量制御部が、
測定された温度が高い場合には、潤滑油の供給量を増量させ、
測定された温度が低い場合には、潤滑油の供給量を減量させる供給量制御部であり、
さらに、ゴム練り中における前記ローターの回転数に基づいて、潤滑油の供給量を制御し、
前記供給量制御部における潤滑油の供給量の制御が、
前記ダストシールの温度および前記ローターの回転数のそれぞれを複数の範囲に分割して組み合わせることにより、複数のゾーンを形成し、
形成された各ゾーンに対応して、潤滑油の供給量を制御するように構成されていることを特徴とする記載の潤滑油供給装置である。

請求項２に記載の発明は、
前記供給量制御部が、前記温度センサによって測定された前記ダストシールの温度が、予め設定されている温度区分のいずれに属するかを判定し、判定された区分に基づいて、前記潤滑油の供給量を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の潤滑油供給装置である。

請求項３に記載の発明は、
前記潤滑油が、モーターの回転により供給され、
前記モーターが、インバーターによって回転数が変更できるように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の潤滑油供給装置である。

請求項４に記載の発明は、
ゴム練りミキサーのローターと、チャンバーに設けられたダストシールとの摩擦部分へ潤滑油を供給する潤滑油供給方法であって、
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の潤滑油供給装置を用いて、
前記温度センサによって測定された前記ダストシールの温度、および、前記ローターの回転数に基づいて、前記潤滑油の供給量を制御することを特徴とする潤滑油供給方法である。

本発明によれば、練りゴムの配合に拘わらず、適切に潤滑油の供給量を制御して、異常発熱や異常摩耗などのトラブルの発生を招くことなく、潤滑油の使用量を十分に低減させることができる潤滑油供給技術を提供することができる。

ゴム練りミキサーの構造を示す模式断面図である。 図１の（ａ）Ａ－Ａ断面図、および、（ｂ）その一部拡大図である。 潤滑油供給装置を説明する概念図である。 本発明に係る潤滑油供給装置における供給量の制御を、温度範囲によって行う一例を説明する図である。 本発明に係る潤滑油供給装置における供給量の制御を、温度範囲と回転数によって行う一例を説明する図である。

以下、実施の形態に基づき、本発明を具体的に説明する。

［１］ゴム練りミキサー
最初に、本実施の形態に係る潤滑油供給装置が設けられるゴム練りミキサーについて説明する。
１．基本的な構成
本実施の形態において、ゴム練りミキサーは、従来のゴム練りミキサーと、基本的な構成は同様である。

図１は、ゴム練りミキサーの構造を示す模式断面図であり、図２は、図１の（ａ）Ａ－Ａ断面図、および、（ｂ）その一部拡大図である。また、図３は、ゴム練りミキサーに設けられた潤滑油供給装置を説明する概念図である。図１および図２において、２０はゴム練りミキサー、２２はチャンバー、２４、２５は一対で構成された混練用のローター、Ｇは練りゴムである。そして、図３において、１０は潤滑油供給装置、１２はモーター、１４はモーター１２の回転数を制御するインバーター、１６は潤滑油貯槽部、１８ａ～１８ｄは潤滑油貯槽部１６から潤滑油を送り出す潤滑油供給管、４０はダストシールとして設けられたシールリングである。

図１に示すように、ゴム練りミキサー２０は、チャンバー２２内に一対のローター２４、２５を備えて構成されている。ローター２４、２５は、それぞれが、ローター軸２４ａ、２５ａ、およびらせん状に形成された翼２４ｂ、２５ｂを有しており、ローター２４、２５が互いに逆方向へ回転することにより、チャンバー２２内に投入された各種ゴム材料が翼２４ｂ、２５ｂによってローター軸２４ａ、２５ａの隙間に噛み込まれ、徐々に混練りが行われることにより、練りゴムＧ（図２参照）が作製される。

ローター２４、２５は、図２（ａ）に示すように、ローター２４、２５の回転軸Ｃ１、Ｃ２と同じ回転軸を有する支軸３０～３３に支持されており、支軸３０～３３を回転させることにより、ローター２４、２５が回転する。

回転するローター２４、２５の軸方向の両端部側面とそれに対向するチャンバー２２の壁面との間には隙間が設けられて、チャンバー２２の壁面に触れることなく、ローター２４、２５が回転するように構成されている。そして、この隙間には、混練り中の練りゴムＧが入り込んでも、入り込んだゴムがゴム練りミキサー２０の外部へはみ出さないように、シールリング４０が設けられている。シールリング４０は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、ローター２４、２５の支軸３０～３３の軸受け部を囲むように挿通されて、チャンバー２２を貫通して取り付けられており、内側の端面がローター２４、２５の軸方向の端部側面に押し付けられている。

２．潤滑油供給装置
（１）ゴム練りミキサーへの潤滑油供給装置の取付け
上記のような構造のゴム練りミキサー２０を用いてゴムの混練りを行うと、シールリング４０とローター２４、２５とが摺動されて摩擦が生じる。そこで、従来より、ゴム練りミキサー２０に潤滑油供給装置１０（図３参照）を取り付けて、摺動部であるシールリング４０とローター２４、２５との界面に潤滑油を供給することにより、この摩擦を緩和することが図られている。

具体的には、図２、図３に示すように、潤滑油供給装置１０の潤滑油貯槽部１６から潤滑油供給管１８ａ～１８ｄを介して、摺動部であるシールリング４０とローター２４、２５との界面に潤滑油が供給される。

潤滑油供給管１８ａ～１８ｄのそれぞれの先端部は、図２（ｂ）に示すように、シールリング４０の内部を貫通して摺動部の近傍に配置されている。これにより、摺動部、即ち、シールリング４０とローター２４、２５との界面に潤滑油が供給されるため、シールリング４０とローター２４、２５との間に生じる摩擦を緩和することができる。

（２）従来の潤滑油供給装置における潤滑油の供給量の制御
上記した潤滑油の供給に際して、従来は、ローター２４、２５の回転数が高い場合にはモーター１２の回転数を高くして潤滑油の供給量を多くし、ローター２４、２５の回転数が低い場合にはモーター１２の回転数を低くして潤滑油の供給量を少なくさせるという制御を行っていた。

しかしながら、前記したように、このようなローターの回転数に基づいた制御を行って潤滑油の供給量を調整しているにも拘らず、練りゴムの配合によっては、摺動部で油切れが発生して、異常発熱や異常摩耗などのトラブルの発生を招く場合があり、また、潤滑油の使用量の低減も未だ十分とは言えず、さらなる改善が求められていた。

（３）改善の検討経過
本発明者は、潤滑油の供給量制御についての改善のために、種々の実験と検討を行った。その結果、上記のような事態の発生を確実に防止するためには、従来の潤滑油供給装置における制御、即ち、練りゴムの配合に関係なく、一律にローターの回転数に基づいて、潤滑油の供給量を制御するのではなく、練りゴムの配合によって変化するゴム練り時のダストシール（シールリング）の温度に基づいて、潤滑油の供給量を制御する必要があることが分かり、本発明の完成に至った。

即ち、練りゴムの配合には、ゴム練り中に摺動面で大きく発熱する配合や、さほど大きく発熱しない配合など、様々な配合がある。このため、ローターの回転数が同じでも、練りゴムの配合が異なると、摺動部に生じる摩擦熱も異なり、ダストシールの温度が異なっている。

このため、発熱の可能性が低い配合の練りゴムを基準として、ローターの回転数に基づいた供給量の設定がなされていると、発熱の可能性が高い配合の練りゴムでは、ダストシールの温度が上昇し過ぎて、異常発熱や異常摩耗の発生を招いてしまう恐れがある。また、逆に、発熱の可能性が高い配合の練りゴムを基準として、ローターの回転数に基づいた供給量の設定がなされていると、発熱の可能性が低い配合の練りゴムでは、ダストシールの温度がさほど上昇しないため、供給された潤滑油が過剰となり、余剰となった潤滑油がチャンバー内を汚染する恐れがある。

（４）具体的な改善（本実施の形態の特徴部）
そこで、本実施の形態に係る潤滑油供給装置においては、図２（ｂ）に示すように、ダストシールとして設けられたシールリング４０の端部に温度センサ５０を取り付けて、ゴム練り中に変化するシールリング４０の温度を測定するようにしている。そして、温度センサ５０によって測定されたシールリング４０の温度に基づいて、潤滑油の供給量を制御、具体的には、測定された温度が高い場合には潤滑油の供給量を増量させ、測定された温度が低い場合には潤滑油の供給量を減量させる供給量制御部（図示せず）が設けられている。

このような供給量制御部を設けて、温度センサ５０によって測定されたシールリング４０の温度に基づいて、上記のように潤滑油の供給量を制御することにより、ゴム練りの状況に合わせて、適切な量の潤滑油を供給することができるため、練りゴムの配合に拘わらず、摺動部に油切れを発生させることがなく、異常発熱や異常摩耗などのトラブルの発生を招くことがない。また、必要以上の潤滑油が供給されることがないため、余剰な潤滑油によってチャンバー内が潤滑油で汚染されることがなく、また、供給に無駄が発生せず、潤滑油の使用量を十分に低減させることができる。

また、ゴム練り中、常時、シールリング４０の温度を測定することにより、異常発熱などの問題の発生を事前に察知することができるため、これを予鈴などの伝達手段によって作業者に知らせるように構成すると、故障発生の予防保全を行うことができ好ましい。

（５）好ましい態様
（ａ）ローターの回転数を加味した制御
本実施の形態において、供給量制御部は、上記したダストシール（シールリング）の温度に基づいて潤滑油の供給量を制御する制御機能に加えて、従来と同じ、ゴム練り中におけるローターの回転数に基づいて潤滑油の供給量を制御する制御機能も併せ持たせることが好ましい。このように、ダストシールの温度に加えて、ローターの回転数も加味して、潤滑油の供給量を制御、調整することにより、異常発熱や異常摩耗などのトラブルの発生をより低減して、安定したゴム練りを行うことができる。

（ｂ）ゾーン分けによる制御
本実施の形態における潤滑油の供給量制御は、温度センサによる測定結果に基づいて、連続的に行うことが好ましいが、小さな温度変化にも対応して、頻繁に供給量を制御することは、ゴム練りミキサーの安定的な運転を維持する面からは、好ましいこととは言えない。

そこで、本発明者が、検討を行ったところ、段階的に温度範囲を設定して潤滑油の供給量を調整するように制御しても、実用上は問題ないことが分かった。

具体的には、例えば、図４に示すように、ダストシールの温度範囲を３段階で分け、ダストシールの温度が常温から５５℃以下の場合には潤滑油の供給量を６０％、５５℃を超えて８５℃未満の場合には潤滑油の供給量を８０％に調整し、８５℃以上の場合には潤滑油の供給量を１００％とする制御を行っても、異常発熱や異常摩耗などのトラブルの発生はなく、潤滑油の使用量も十分に低減でき、実用上は問題ないことが分かった。

また、ローターの回転数についても、段階的に範囲を設定して、その範囲に基づいて潤滑油の供給量を変化させる制御を行っても、実用上は問題ないことが分かった。

そして、このダストシールの温度範囲とローターの回転数の範囲を組み合わせることにより、複数のゾーンを形成して、ゾーン毎に潤滑油の供給量を制御するようにした場合、より細かな制御ができ好ましいことが分かった。具体的な一例として、図５に示すように、ダストシールの温度範囲を３段階、ローターの回転数の範囲を３段階として、３×３の９個のゾーン、即ち、ゾーン１～ゾーン９に分割し、ゾーン毎に潤滑油の供給量を制御する。

具体的には、ダストシールの温度が高くなるにつれて潤滑油の供給量を増量し、また、ローターの回転数が多くなるにつれて潤滑油の供給量を増量する必要があるため、ゾーン３からゾーン７にかけて、順に、潤滑油の供給量が多くなるように設定する。

なお、上記した各区分、ゾーンの設定は一例であり、より細分化してもよく、また、区分については、等分でなく、任意の幅で設定することができる。

（ｃ）制御内容の供給量制御部への記憶
上記した各区分やゾーン、および、対応した潤滑油の供給量については、種々の配合の練りゴムをテスト練りするなどして、予め、設定しておき、そのデータを練りゴムの配合と対応させる形で、供給量制御部に記憶させておくことが好ましい。これにより、ゴム練りミキサーの操作盤上にタッチパネルを配置した場合、練りゴムの配合を入力するだけで、適切な潤滑油の供給量の制御がタッチパネル上に示されて、確認することができる。そして、制御を自動で行わせることができ、必要に応じて、手動で、設定を変更するなどして、制御することもできる。

（ｄ）その他
なお、本実施の形態において、潤滑油を供給するモーターとしては、インバーターによって回転数が変更できるように構成されているモーターが好ましく使用される。

即ち、インバーターによるモーター制御は、モーターの回転速度を連続的に変化させて、所望する任意の速度で回転させることができるため、供給量制御部からの情報に従って、直ちに、モーターの回転速度を変化させて、潤滑油の供給量を高い精度で調整することができる。

［２］潤滑油供給方法
本実施の形態に係る潤滑油供給方法は、上記した潤滑油供給装置を用いて、ゴム練り中に、ゴム練りミキサーのローターと、チャンバーに設けられたダストシール（シールリング）との摩擦部分へ、適切な量の潤滑油を供給するものである。

具体的には、ゴム練り中におけるダストシールの温度を温度センサで測定し、その結果を、供給量制御部へと送る。供給量制御部では、送られてきた温度データに基づいて、必要な潤滑油の供給量を求め、そのデータをモーター回転制御部（例えば、インバーター）へと送る。モーター回転制御部では、送られてきた潤滑油の供給量のデータに基づいて、モーターの回転数を調整する。

即ち、ダストシールの温度が高い場合には潤滑油の供給量を増量させるように、モーターの回転数を上げ、一方、ダストシールの温度が低い場合には潤滑油の供給量を減量させるように、モーターの回転数を下げる。

このとき、前記したように、ローターの回転速度を加味して、潤滑油の供給量を制御することが好ましい。

本実施の形態によれば、練りゴムの配合に拘わらず、適切に潤滑油の供給量を制御して、異常発熱や異常摩耗などのトラブルの発生を招くことがなく、また、潤滑油の使用量を十分に低減させることができる。

以下、実施例に基づいて、本発明をさらに具体的に説明する。

ここでは、タイヤ用の練りゴムを作製するに際して、従来と同様にローターの回転数に基づいて潤滑油の供給を制御、調整する従来と同様の潤滑油供給装置が取り付けられたゴム練りミキサーを用いた場合（比較例）における潤滑油の使用量と、ダストシール（シールリング）の温度を加味して潤滑油の供給を制御、調整する本実施の形態の潤滑油供給装置が取り付けられたゴム練りミキサーを用いた場合（実施例）における潤滑油の使用量との差が、作製された練りゴムに差異をもたらすか否かを確認した。

１．実施例
事前の検討により設定した潤滑油の供給量の制御内容、具体的には、ローターの回転数について、３０ｒｐｍ以下、３０ｒｐｍを超え４５ｒｐｍ以下、４５ｒｐｍを超え６５ｒｐｍ以下の３区分とする一方、ダストシールの温度について、５５℃以下、５５℃を超え８５℃未満、８５℃以上の３区分として、図５に示すゾーン１～ゾーン９を形成し、表１に示す各ゾーンにおける潤滑油の供給量を、予め供給量制御部に記憶させた潤滑油供給装置が取り付けられたゴム練りミキサーを用いて、ゴム練りを行った。なお、表１では、ゾーン７における供給量を１００％として、各ゾーンにおける供給量を相対的に示している。

なお、上記した潤滑油の供給量の制御、調整は、インバーターによって、表２に示すように、モーターの回転数を変更させることにより行った。

２．比較例
表３に示すように、事前の検討により設定した潤滑油の供給量の制御内容、具体的には、ローターの回転数が４５ｒｐｍを超え６５ｒｐｍ以下の場合の潤滑油の供給量を１００％として、４５ｒｐｍ以下の場合には潤滑油の供給量を８０％にすることを、予め供給量制御部に記憶させた潤滑油供給装置が取り付けられたゴム練りミキサーを用いて、ゴム練りを行った。なお、表３では、表１と対比できるように、同じゾーン区分で示している。また、潤滑油の供給量１００％は実施例における潤滑油の供給量１００％と同じ供給量であり、実施例と同様に、インバーターによってモーターの回転数を変更させることにより、供給量を変化させた。

３．評価
実施例、比較例のそれぞれから得られた練りゴムには、相違が見られず、実施例の潤滑油供給装置が取り付けられたゴム練りミキサーを用いて、ゴム練りを行った場合、潤滑油の供給量を少なくしても、従来と相違ない練りゴムが得られることが確認できた。

そして、例えば、ローターの回転数が４０ｒｐｍで、ダストシールの温度が６０℃の場合（ゾーン５）には、８０％供給（比較例）から、６６％供給へと減量しても差し支えないことが確認できた。

そして、この結果より、これらの練りゴムの作製に際して、実施例の潤滑油供給装置が取り付けられたゴム練りミキサーを用いることにより、従来に比べて、約２０％の低減が可能であると予測される。

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、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できる。

１０ 潤滑油供給装置
１２ モーター
１４ インバーター
１６ 潤滑油貯槽部
１８ａ～１８ｄ 潤滑油供給管
２０ ゴム練りミキサー
２２ チャンバー
２４、２５ ローター
２４ａ、２５ａ ローター軸
２４ｂ、２５ｂ 翼
３０～３３ 支軸
４０ シールリング
５０ 温度センサ
Ｃ１、Ｃ２ ローターの回転軸
Ｇ 練りゴム

Claims (4)

1. ゴム練りミキサーのローターと、チャンバーに設けられたダストシールとの摩擦部分へ潤滑油を供給する潤滑油供給装置であって、
   ゴム練り中における前記ダストシールの温度を測定する温度センサと、
   前記温度センサによって測定された前記ダストシールの温度に基づいて、前記潤滑油の供給量を制御する供給量制御部とを備えており、
   前記供給量制御部が、
   測定された温度が高い場合には、潤滑油の供給量を増量させ、
   測定された温度が低い場合には、潤滑油の供給量を減量させる供給量制御部であり、
   さらに、ゴム練り中における前記ローターの回転数に基づいて、潤滑油の供給量を制御し、
   前記供給量制御部における潤滑油の供給量の制御が、
   前記ダストシールの温度および前記ローターの回転数のそれぞれを複数の範囲に分割して組み合わせることにより、複数のゾーンを形成し、
   形成された各ゾーンに対応して、潤滑油の供給量を制御するように構成されていることを特徴とする記載の潤滑油供給装置。
2. 前記供給量制御部が、前記温度センサによって測定された前記ダストシールの温度が、予め設定されている温度区分のいずれに属するかを判定し、判定された区分に基づいて、前記潤滑油の供給量を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の潤滑油供給装置。
3. 前記潤滑油が、モーターの回転により供給され、
   前記モーターが、インバーターによって回転数が変更できるように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の潤滑油供給装置。
4. ゴム練りミキサーのローターと、チャンバーに設けられたダストシールとの摩擦部分へ潤滑油を供給する潤滑油供給方法であって、
   請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の潤滑油供給装置を用いて、
   前記温度センサによって測定された前記ダストシールの温度、および、前記ローターの回転数に基づいて、前記潤滑油の供給量を制御することを特徴とする潤滑油供給方法。

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