JPWO2010126126A1 - ゴム押出機と押出ゴムのサンプリング方法 - Google Patents

Abstract

ゴム押出機において、ゴム押出動作中にサンプルゴムを採取する。シリンダ（１２）と、該シリンダ（１２）中に配置されたスクリュー（１４）とから成るゴム押出機（１０）において、前記スクリュー（１４）の出口側端部近傍でかつ、ギヤポンプ（２０）の一対のギヤ（２２）のゴムの取り入れ口手前側にサンプルゴム取り出し通路（３２ａ）を設け、該サンプルゴム取り出し通路（３２ａ）を開閉するボール弁（３４ａ）を備えた通路開閉手段（３４）を設け、ボール弁（３４ａ）を所定のタイミングで開閉することにより、スクリュー（１４）で押し出されてくるゴムの一部をサンプルとして取り出す。

Description

本発明は、ゴム押出機及びゴム押出機で押し出すゴムのサンプリング方法に関する。

一般に、タイヤは、複数のタイヤ用のゴム部材から構成されており、例えば、インナーライナー、トレッド部、サイドウォール部等の各部が、各々要求される特性に応じた未加硫ゴムによって構成されている。これらタイヤの各部を構成するゴム部材は、それぞれのゴム部材の断面形状に応じた口金（ダイス）を備えたゴム押出機で押し出し、例えば、その押し出した未加硫ゴムを所定長さにカットしたり或いは、タイヤ成型ドラム上に巻き付ける等して形成される。

図５は、特許文献１に記載された従来のゴム押出機の断面図である。
このゴム押出機１００は、混練する材料と共にゴムを投入するホッパー１１３と、このホッパー１１３に投入されたゴムを混練しながら移送するスクリュー１１１と、シリンダ１１２と、２つの歯車１２２ａとそれらの軸受け１２２ｂとから成るギヤポンプ１２２と、押し出すゴムを所望の断面形状に形成するダイヘッド１２４から成っている。

このゴム押出機において、ホッパー１１３から投入されたゴムは、回転するスクリュー１１１で移送されてゴム滞留部１１５に吐出され、ゴム滞留部１１５に一旦滞留したゴムは、ギヤポンプ１２２によって定量ずつダイヘッド１２４から所定の形状に押し出される。

ところで、以上のようなゴム押出機で押し出されたゴムの物性や状態を確認するためにサンプルを採取する。とくに、１００ｍｍ以下の幅が狭いリボン状ゴムを連続的に押し出すような場合には、ラインを止めて、リボン状のゴムが切れないように注意しながらナイフを用いて手作業で慎重にその一部分を切り出すことが行われている。
しかしながら、このような手法では、そのサンプリングの作業は繁雑で、しかもラインを停止させるため、それが生産性向上の阻害要因になっている。とくに、ゴム押出機のゴムを直接成型機に供給する工程を採用する設計では、途中でゴム押出機を停止することができないため、サンプリングを行うことができないという問題が生じる。また、人手に頼るため切り出したサンプルを取り違えたり、或いはゴム種を間違えたりする等、成形タイヤの品質にかかわるトラブルを誘発する可能性があり、他方、作業者は、切り取ったサンプルに関する情報を一つ一つ記入しなければならず、そのための作業工数が増加するという問題がある。

ここで、押出ゴムのサンプリングを自動的に行うこと自体は、例えば、連続して押し出されるゴムシートからサンプル片を採取し、そのサンプル片を測定装置へ受け渡す一連の動作を行うものが知られている（特許文献２参照）。
図６は、このサンプリング装置を概略的に示す図である。
このサンプリング装置１０１は、ゴム押出機（図示せず）から押し出されたゴムシートＧを、カッタ受け台１０２と、その上方に配置された昇降可能な打ち抜きカッタ１０４との間に通し、カッタ１０４を下降させてカッタ受け台１０２との間でゴムシートＧを打ち抜き、打ち抜いたゴムシートＧを一旦カッタ１０４の筒孔内に収容した後、カッタ１０４直下のサンプル受け取り位置Ｐ１で上記筒孔内のサンプル片をバキュームパッド１０６で吸着して、サンプル受取り手段１０５は、これをサンプル測定手段１０３に設けたターンテーブル１０７のサンプル受け渡し位置まで移送するようにしている。

しかしながら、このサンプリング装置１０１は、基本的には押し出した後のゴムシートＧを切断する従来の手作業を機械で自動的に行うように置き換えたものであって、押出後のゴムシートの一部を切り取るため、切り取られた残りの部分がそのまま残るだけではなく、ゴム押出機とは別にサンプルゴムを切断して採取するための切断装置を備えなければならない。そのため、コスト面だけではなく装置が大型化し切断装置を設置する場所が必要であるという別の問題がある。

特開２００１−１５０５１５号公報 特開２００７−１７１１１７号公報

本発明は上記従来の問題を解決すべくなされたものであって、その目的は、装置を大型化することなく、しかも簡易な構成で押出ゴムとは無関係にサンプルゴムを採取できるようにすることである。

（１）本発明のゴム押出機は、シリンダと前記シリンダ中に配置されたスクリューとから成り、投入されたゴムを加圧混練するゴム押出機であって、前記スクリューで押し出されてくるゴムの一部をサンプルゴムとして取り出すためのサンプルゴム取り出し通路をシリンダの出口側端部又は出口側端部より下流側に設け、かつ前記サンプルゴム取り出し通路を開閉する通路開閉手段を設けたことを特徴とする。
（２）本発明のゴム押出機は、前記（１）に記載されたゴム押出機において、前記ゴム押出機はギヤポンプを備え、前記サンプルゴム取り出し通路は、シリンダの出口側端部とギヤポンプの間に設けられていることを特徴とする。
（３）本発明のゴム押出機は、前記（１）又は（２）に記載されたゴム押出機において、シリンダの出口側端部に取り付けられ、中央部にシリンダから押し出されるゴムの通路となる中央孔及び該中央孔の内周面に前記サンプルゴム取り出し通路をそれぞれ有し、かつ前記サンプルゴム取り出し通路を開閉する通路開閉手段を備えたサンプリング装置を有することを特徴とする。
（４）本発明のゴム押出機は、前記（１）ないし（３）のいずれかに記載されたゴム押出機において、前記通路開閉手段はボール弁機構を備えていることを特徴とする。
（５）本発明のゴム押出機は、前記（１）ないし（４）のいずれかに記載されたゴム押出機において、前記通路開閉手段を所定のタイミングで自動操作する駆動機構を備えたことを特徴とする。
（６）本発明の押出ゴムのサンプリング方法は、ゴム押出機にゴムを投入する工程と、投入したゴムを混練しつつ移送しながら加圧する工程と、加圧されたゴムの一部を、サンプルとしてゴム押出機のシリンダの出口側端部又は出口側端部より下流側で所定のタイミングで分流して採取する工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、従来のように装置が大型化することなく、しかも押出ゴムに全く影響を与えることなく任意のタイミングで自由に押出ゴムのサンプリングを行うことができる。

本発明の第１の実施形態に係るゴム押出機の要部断面図である。 図１に示すゴム押出機におけるゴムサンプリング装置を模式的に示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るゴム押出機を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るゴム押出機を示す断面図である。 従来のゴム押出機を示す断面図である。 従来の押出ゴムのサンプリング装置を示す斜視図である。

本発明のゴム押出機及びそのゴム押出機を用いた押出ゴムのサンプリング方法について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第一の実施形態に係るゴム押出機の要部断面図である。
図示のようにゴム押出機（圧縮スクリューゴム押出機）１０はシリンダ１２中に収容されたスクリュー１４と、シリンダ１２の先端側（出口側）に取り付けられたギヤポンプ２０とから成っており、スクリュー１４は、スクリュー軸１４（１）とスクリュー軸１４（１）の外周に設けられた螺旋状の翼部１４（２）から成っている。このゴム押出機１０は、従来と同様にホッパー（図示せず）から投入されたフィードゴムを、駆動装置（図示せず）によりスクリュー１４を回転駆動して混練しながらシリンダ１２の先端に向かって移送する。
図示の実施形態では、シリンダ１２及びスクリュー１４の径は先端に向かって徐々に縮径されており、スクリュー軸１４（１）は、ギヤポンプ２０の一対のギヤ２２のギヤ軸２２ａを結ぶ線Ｌ_１に対して、垂直でなく傾斜して、即ち図中では左上から右下に向かって延びている。
なお、ここで、スクリュー１４の翼部１４（２）のピッチは一定であり、かつシリンダ１２中で移送されるゴムはシリンダ１２の先端に向かってより狭い通路に押し込められる結果、先端側（出口側）に向かって次第に昇圧される。

本実施形態では、スクリュー１４の先端部（出口側部分）は、ゴム滞留部２５内においてギヤポンプ２０の一対のギヤ２２のゴム取り入れ口の近傍に達している。
ここで、図中右下に向かって延在するシリンダ１２の先端面と、ギヤポンプ２０のシリンダ側ケーシングの垂直な取付面２４との間には、その両者に気密に連結され、上記スクリュー１４先端部の周りのゴムの一部をサンプルとして外部に取り出すためのサンプリング装置３０が配置されている。

図２は、上記サンプリング装置３０の横断面図であり、図２Ａはサンプリング装置３０に設けた通路開閉装置３４の開閉手段であるボール弁３４ａの閉止位置を、また、図２Ｂは同開放位置を示す。
サンプリング装置３０は、シリンダ１２の先端面と、ギヤポンプ２０のシリンダ側ケーシングの垂直な取付面２４との間を機密に連結できるように、スクリュー軸１４（１）に対し垂直なシリンダ１２側の面３０ａと、ギヤポンプ２０のシリンダ側の取付面２４と平行な面３０ｂとを備えた断面が略三角形状を成し、その中央部には、シリンダ１２から突出するスクリュー１４が貫通する。つまり、シリンダ１２から押し出されてくるゴムの通路となる中央孔であるスクリュー孔３２と、スクリュー孔３２の図示下側周面に設け他端が外気側に開口したサンプリングのための通路３２ａと、この通路３２ａの上記開口に設けられた例えばボール弁３４ａを備えた通路開閉装置３４と、を有している。

ボール弁３４ａはそれ自身周知のものであって、図示しない操作手段（例えば操作レバー）を回すことにより、上記ボール弁３４ａのボール及びボールに設けた通路３４（１）ａを９０°回転させて通路３２ａを開閉する。即ち、例えば操作レバーを回すことで、ボール弁３４ａが開き上記通路３２ａを外気に連通させる。これによりスクリュー１４の先端側の加圧されたゴムの一部が大気との圧力差により通路３２ａから通路開閉装置３４を通って外部に押し出され、サンプルゴムとして採取される。
所定量のサンプルゴムが採取されたときはボール弁３４ａを操作して通路３２ａを遮断する。

したがって、本実施形態では、従来のようにギヤポンプで押し出されてくるゴムを作業者がナイフで切り取る等の手間を要せず、単にボール弁３４ａを開閉するだけの簡易な操作で、フィードゴムのサンプルを容易にかつ確実に取り出すことができる。
また、サンプリングのための通路３２ａをシリンダ１２の下流側に設けたため、フィードゴムの内圧がサンプル取り出しに十分な高圧に達していると共に、実質上混練が終了しているので、ギヤポンプ２０から吐出されるゴムの物性や状態と実質的に変わらないサンプルゴムを得ることができる。

なお、サンプルゴムを取り出すことで、ゴム滞留部２５内のゴム圧は若干低下することが考えられるが、サンプリングのゴム量は全体のフィードゴム量に比して僅かであり、またスクリュー１４の回転速度を調整することで、フィードゴムの内圧を調整することができるため実質的な圧力低下は起こらない。また、それによってサンプリング速度を自在に調整することができる。
また、サンプリングのための通路３２ａの位置は、ゴムの搬送方向においてギヤポンプ２０の一対のギヤ２２の上流側、即ち手前側に配置されているため、ギヤ２２の回転速度を調整することによっても、上記ゴム滞留部２５内におけるゴムの圧力を調整することができ、したがってこれによってもサンプリング速度を調整することができるという利点がある。

本実施形態では、ゴム滞留部２５内において仮にゴム圧が若干変動したとしても、ギヤポンプ２０により吐出するゴム圧を一定に調節できる。
さらに、上記説明では、サンプリング装置３０は、スクリュー軸１４（１）とギヤポンプ２０のシリンダ側ケーシングの垂直な取付面２４の配置位置の関係で、横断面は略三角形状のものとして説明したが、例えばスクリュー軸１４（１）と上記取付面２４とが直交する構成では、断面は略矩形に形成される。

図３は、本発明の第２の実施形態に係るゴム押出機（圧縮スクリューゴム押出機）１０Ａの断面図である。
このゴム押出機１０Ａは、第１の実施形態のゴム押出機１０と相違して、ギヤポンプを有していない。即ち、シリンダ１２Ａと、シリンダ１２Ａの内部に回転自在に支持されたスクリュー１４Ａと、シリンダ１２Ａの先端（図中右側）に取り付けられたダイス（口金）４０と、シリンダ１２Ａの後部（図中左方）の上側に設けられたホッパー５０とスクリュー１４Ａを回転させるモータなどの回転駆動装置５２を備えている。
スクリュー１４Ａは、スクリュー軸１４（１）Ａとその外周に設けた螺旋状の翼部１４（２）Ａから成っている。

スクリュー１４Ａは、ここではスクリュー１４Ａによる単位時間当たりのフィードゴムの位相空間の容積がそれぞれ異なる、つまり翼部１４（２）Ａのピッチが異なる５段のスクリュー、即ち、後端部側（図中左端側）の第１段スクリューから前端部側（図中右端側）の第５段スクリューまでの５段のスクリューで構成されている。そのため、ホッパー５０から投入されたゴムは、スクリュー１４Ａで混練されつつ移送される間に次第にその内圧が上昇して吐出口では所定の圧力に達する。

シリンダ１２Ａの先端側（出口側）には、スクリュー１４Ａのダイス４０の通路４２に連通する通路１２（１）Ａの周壁に開口するサンプリングのための通路１２（２）Ａが形成されている。その通路１２（２）Ａのシリンダ１２Ａ周面の出口側には、第１の実施形態で説明したと同様のボール弁３４ａを備えた通路開閉装置３４がシリンダ１２Ａの外周に一体に取り付けられている。
この構成により、第１の実施形態と同様に、通路開閉装置３４のボール弁３４ａを図示しないレバー等の任意の手段で回転して上記通路１２（２）Ａを外気に開放することにより、加圧されたゴムの一部をその圧力により通路１２（２）Ａ、通路開閉装置３４を通してサンプルとして取り出すことができる。
フィードゴムに加わる圧力は、スクリュー１４Ａの段数及び回転数の増加によって上昇させることができるため、この場合もフィードゴムの圧力、したがってサンプリング速度を自由に調整することができる。
また、サンプリングのための通路１２（２）Ａをシリンダ１２Ａの出口側端部に設けたため、フィードゴムの内圧がサンプル取り出しに十分な高圧に達していると共に混練が完全に終了しているので、ダイス４０から吐出されるゴムの物性や状態と実質的に変わらないサンプルゴムを得ることができる。

図４は、第３の実施形態に係るゴム押出機を示す断面図であって、基本的には第２の実施形態に係るゴム押出機（圧縮スクリューゴム押出機）１０Ａと同様であるが、ここでは、第１の実施形態と同様にサンプリング装置３０をシリンダ１２Ａと別体に構成して、押出シリンダ１２Ａとダイス４０の間に介在させている。サンプリング装置３０は、中央部にシリンダ１２Ａの通路１２（１）Ａとダイス４０の吐出口に続く通路４２とをそれぞれ連通させる通路３２Ａを有し、この中央部の通路３２Ａに開口し、他端が外気側に開口したサンプリングのための通路３２ｂを有しており、その横断面形状は図示のように略矩形である。通路３２ｂの出口側には第１の実施形態で説明したと同様のボール弁３４ａを備えた通路開閉装置３４が取り付けられている。
サンプリング装置３０をこのように構成することにより、シリンダ１２Ａ側に加工を施すことなく既存のゴム押出機１０Ａにそのまま取り付けることができる。
本実施形態によれば、サンプリングのための通路３２ｂをシリンダ１２Ａの下流側に設けたため、フィードゴムの内圧がサンプル取り出しに十分な高圧に達していると共に、スクリュー１４Ａによる混練が終了しているので、ダイス４０から吐出されるゴムの物性と実質的に変わらないサンプルゴムを得ることができる。

なお、以上の各実施形態において、ボール弁３４ａの切り替えは手動レバーを回転させるものとして説明したが、その切り替えは自動で行ってもよい。
即ち、例えば、図示しない制御装置と小型モータ等の駆動手段を用いて任意の機構によりボール弁を回転させる。そのサンプリングのタイミングは上記制御装置に自由に設定可能である。

また、これと同時に、採取したサンプルゴムを容器に収容してこれを適宜の手段、例えば、そのままコンベアに載せて検査装置に移送する、或いはサンプリングのタイミングに合わせて間欠移動する容器に落とし込んで検査装置に移送する、更に、例えば特許文献２に記載されたバキュームパッドなど任意の手段により検査装置に移送する。
このように検査位置まで自動で移送することにより、サンプリングの順序に従ってサンプルゴムの測定ができるためサンプルゴムの混同が起こることがない。更に、上記制御装置と検査装置とを連動させて検査結果を記憶手段に記憶させたり、或いは出力手段で出力したり、表示手段で表示するように構成することもできる。

次に、以上で説明したサンプルリング装置を備えたゴムのゴム押出機におけるサンプリング方法について説明する。
先ず、ゴム（荒ゴム）をゴム押出機のホッパーに投入する（ステップ１）。続いて、投入したゴムはゴム押出機のシリンダ中でスクリューにより混練されつつ移送し、徐々に圧力を高めていく（ステップ２）。スクリューの出口近傍において、所定のタイミングで移送されかつ混練されたゴムの一部を、シリンダの出口側端部又は出口側端部より下流側でゴム通路の周壁に設けた外気に対して開閉自在な通路に分流して採取する（ステップ３）、このようにして取り出したゴムを検査装置に移送する。
なお、サンプリングは、ゴム押出機のスクリュー又は、ゴム押出機がギヤポンプ付きの場合はスクリュー及びギヤポンプが作動しているときに行うが、ゴムの圧力が維持されていればこれらが停止中でも行うことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記通路開閉装置３４の開閉手段は，必ずしもボール弁でなくとも例えば電磁弁等でもよく、要はゴムのサンプリングのための通路を開閉できるものであればよい。

１０，１０Ａ・・・ゴム押出機、１２，１２Ａ・・・シリンダ、１２（１）Ａ，１２（２）Ａ・・・通路、１４，１４Ａ・・・スクリュー、１４（１），１４（１）Ａ・・・スクリュー軸、１４（２），１４（２）Ａ・・・翼部、２０・・・ギヤポンプ、２２・・・ギヤ、２２ａ・・・ギヤ軸、２４・・・取付面、２５・・・ゴム滞留部、３０・・・サンプリング装置、３２・・・スクリュー孔、３２ａ，３２ｂ・・・（サンプリングのための）通路、３４・・・通路開閉装置、３４ａ・・・ボール弁、３４（１）ａ・・・ボール弁の通路、４０・・・ダイス、４２・・・（ダイスの）通路、５０・・・ホッパー、５２・・・駆動装置（モータ）。

Claims (6)

1. シリンダと前記シリンダ中に配置されたスクリューとから成り、投入されたゴムを加圧混練するゴム押出機であって、
   前記スクリューで押し出されてくるゴムの一部をサンプルゴムとして取り出すためのサンプルゴム取り出し通路をシリンダの出口側端部又は出口側端部より下流側に設け、かつ前記サンプルゴム取り出し通路を開閉する通路開閉手段を設けたことを特徴とするゴム押出機。
2. 請求項１に記載されたゴム押出機において、
   前記ゴム押出機はギヤポンプを備え、
   前記サンプルゴム取り出し通路は、シリンダの出口側端部とギヤポンプの間に設けられていることを特徴とするゴム押出機。
3. 請求項１又は２に記載されたゴム押出機において、
   シリンダの出口側端部に取り付けられ、中央部にシリンダから押し出されるゴムの通路となる中央孔及び該中央孔の内周面に前記サンプルゴム取り出し通路をそれぞれ有し、かつ前記サンプルゴム取り出し通路を開閉する通路開閉手段を備えたサンプリング装置を有するゴム押出機。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載されたゴム押出機において、
   前記通路開閉手段はボール弁機構を備えていることを特徴とするゴム押出機。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載されたゴム押出機において、
   前記通路開閉手段を所定のタイミングで自動操作する駆動機構を備えたことを特徴とするゴム押出機。
6. ゴム押出機にゴムを投入する工程と、投入したゴムを混練しつつ移送しながら加圧する工程と、加圧されたゴムの一部を、サンプルとしてゴム押出機のシリンダの出口側端部又は出口側端部より下流側で所定のタイミングで分流して採取する工程と、を有することを特徴とする押出ゴムのサンプリング方法。

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