JP4365732B2 - Rubber sheet forming device - Google Patents
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Description
本発明は、一定幅のゴムシートを安定して連続供給しうるゴムシート形成装置に関する。 The present invention relates to a rubber sheet forming apparatus capable of stably and continuously supplying a rubber sheet having a constant width.
図8には、従来のゴムシート形成装置の一例が示される。ゴムシート形成装置は、未加硫のゴムを押し出す例えばスクリュ式のゴム押出機aと、このゴム押出機aから押し出されたゴムを一対の圧延ロールr1、r2でより薄く圧延してシート状にするカレンダーロール機bと、このカレンダーロール機bから送り出されたゴムシートgを引き取って下流側に搬送するコンベヤ状の引取装置cとを含む。ゴム押出機a、カレンダーロール機b及び引取装置cは、それぞれ駆動モータM1、M2及びM3で駆動され、これらは図示しないコントローラによって制御される。 FIG. 8 shows an example of a conventional rubber sheet forming apparatus. The rubber sheet forming apparatus is, for example, a screw-type rubber extruder a that extrudes unvulcanized rubber, and the rubber extruded from the rubber extruder a is rolled into a sheet shape by a pair of rolling rolls r1 and r2. A calendar roll machine b, and a conveyor-type take-up device c that picks up the rubber sheet g fed from the calendar roll machine b and conveys it to the downstream side. The rubber extruder a, calender roll machine b, and take-up device c are driven by drive motors M1, M2, and M3, respectively, and these are controlled by a controller (not shown).
また、この例では、ゴムシート形成装置が、タイヤ用ゴム部材の製造ラインに組み入れられた態様が示される。即ち、引取装置cの下流側には、円筒状のタイヤ成形ドラムfが配される。引取装置cにより移送されたゴムシートgは、タイヤ成形ドラムfの外周面に螺旋状に巻き付けられ、これにより所定の断面形状をなす環状のタイヤ用ゴム部材(例えばトレッドゴムやサイドウォールゴム)が形成される。これらの技術に関し、先行する文献には次のものがある。 Further, in this example, an aspect in which the rubber sheet forming apparatus is incorporated in a tire rubber member production line is shown. That is, a cylindrical tire forming drum f is disposed on the downstream side of the take-up device c. The rubber sheet g transferred by the take-up device c is spirally wound around the outer peripheral surface of the tire forming drum f, whereby an annular tire rubber member (for example, tread rubber or sidewall rubber) having a predetermined cross-sectional shape is formed. It is formed. Regarding these techniques, the prior literature includes the following.
タイヤ用のゴム部材をはじめとして、ゴムシートで各種の成形品を精度良く作る場合、図9(A)に示されるように、ゴムシートgの幅W及び厚さDを一定とすることが望まれる。従来のゴムシート形成装置では、カレンダーロール機bにより圧延されたゴムシートgの幅が検出され、前記コントローラがこの検出値に基づいてPID制御によりゴム押出機aの駆動モータM1を制御していた(前記特許文献1の「0005」)。しかし、ゴム押出機aの駆動モータM1をPID制御しただけでは、一定の幅で安定してゴムシートgを形成するまでには多くの時間を必要とする。 In the case where various molded products including rubber members for tires are made with high accuracy, it is desirable that the width W and the thickness D of the rubber sheet g be constant as shown in FIG. It is. In the conventional rubber sheet forming apparatus, the width of the rubber sheet g rolled by the calendar roll machine b is detected, and the controller controls the drive motor M1 of the rubber extruder a by PID control based on the detected value. ("0005" of Patent Document 1). However, if the drive motor M1 of the rubber extruder a is merely PID-controlled, it takes a long time to stably form the rubber sheet g with a certain width.
また従来のゴムシート形成装置では、カレンダーロール機bと引取装置cとの間において、カレンダーロール機bからのゴムシートの送り出し速度と、引取装置cのゴムシート引取速度とが関連づけられていない。このため、カレンダーロール機bと引取装置cとの間で、ゴムシートgに不均一な張力が作用することがある。これは、図9(B)、(C)に示されるように、ゴムシートgの幅及び厚さを局部的に変化させる。このように、従来のゴムシート形成装置は、ゴムシートgの供給を安定化するためにさらなる改善の余地があった。 In the conventional rubber sheet forming apparatus, the feeding speed of the rubber sheet from the calendar roll machine b and the rubber sheet take-up speed of the take-up apparatus c are not related between the calendar roll machine b and the take-up apparatus c. For this reason, non-uniform tension may act on the rubber sheet g between the calendar roll machine b and the take-up device c. This locally changes the width and thickness of the rubber sheet g, as shown in FIGS. 9B and 9C. As described above, the conventional rubber sheet forming apparatus has room for further improvement in order to stabilize the supply of the rubber sheet g.
本発明は、以上のような実情に鑑み案出なされたもので、ゴムシートの測定幅と予め設定されたゴムシートの目標幅との偏差に基づいて、ゴム押出機の運転速度及び圧延ロールの回転速度をPI制御又はPID制御するとともに、引取装置のゴムシート引取速度を、前記圧延ロールから送り出されるゴムシート送り出し速度に制御するコントローラを設けることを基本として、安定して一定幅のゴムシートを供給しうるゴムシート形成装置を提供することを目的としている。 The present invention has been devised in view of the above situation, and based on the deviation between the measured width of the rubber sheet and the preset target width of the rubber sheet, the operation speed of the rubber extruder and the rolling roll The rotation speed is controlled by PI or PID, and a rubber sheet with a constant width is stably provided on the basis of providing a controller for controlling the rubber sheet take-up speed of the take-up device to the rubber sheet feed speed fed from the rolling roll. It aims at providing the rubber sheet forming apparatus which can be supplied.
本発明のうち請求項1記載の発明は、ゴムを押し出すゴム押出機と、前記ゴム押出機から押し出されたゴムを圧延する上下一対の圧延ロールを含むカレンダーロール機と、前記圧延ロールにより圧延されたゴムシートを引き取りかつ下流側へと送る引取装置とを含むゴムシート形成装置であって、前記カレンダーロール機と前記引取装置との間のゴムシートの幅を測定する幅測定装置と、前記幅測定装置により測定されたゴムシートの測定幅と予め設定されたゴムシートの目標幅との偏差に基づいて、前記ゴム押出機の運転速度及び圧延ロールの回転速度をPI制御又はPID制御するとともに、前記引取装置のゴムシート引取速度を、前記圧延ロールの回転速度から計算しうるロール表面の周速度に等しいゴムシート送り出し速度に制御するコントローラとが設けられたことを特徴としている。
The invention according to
また請求項2記載の発明は、前記コントローラは、前記ゴム押出機の運転速度の変更操作が行われた場合、前記PI制御又はPID制御から、予め定めた設定に従いゴム押出機の運転速度に応じて圧延ロールの回転速度を制御する速度変更時制御に切り替えるとともに、前記引取装置のゴムシート引取速度を、前記ゴムシート送り出し速度に制御することを特徴とする請求項1に記載のゴムシート形成装置である。
Further, in the invention according to claim 2, when the operation of changing the operation speed of the rubber extruder is performed, the controller responds to the operation speed of the rubber extruder according to a predetermined setting from the PI control or PID control. 2. The rubber sheet forming apparatus according to
本発明では、ゴムシートの測定幅と予め設定されたゴムシートの目標幅との偏差に基づいて、ゴム押出機の運転速度及び圧延ロールの回転速度がPI制御又はPID制御される。従って、例えば外乱等によりゴム押出量に変動が生じて前記偏差が大きくなったような場合でも、圧延ロールの回転速度を速やかにこれに追随させ、短時間でゴムシートの幅を安定させ得る。また引取装置のゴムシート引取速度が、カレンダーロール機の圧延ロールから送り出されるゴムシート送り出し速度に制御されることにより、圧延ロールと引取装置との間でゴムシートに不均一な張力が作用するのを防止できる。これらの相乗作用により、一定幅のゴムシートを安定して供給しうる。 In the present invention, the operation speed of the rubber extruder and the rotation speed of the rolling roll are PI-controlled or PID-controlled based on the deviation between the measured width of the rubber sheet and the preset target width of the rubber sheet. Therefore, for example, even when the rubber extrusion amount fluctuates due to disturbance or the like and the deviation becomes large, the rotation speed of the rolling roll can be followed quickly and the width of the rubber sheet can be stabilized in a short time. Also, the rubber sheet take-off speed of the take-up device is controlled to the rubber sheet feed speed sent from the rolling roll of the calendar roll machine, so that non-uniform tension acts on the rubber sheet between the roll and take-up device. Can be prevented. By these synergistic actions, a rubber sheet having a certain width can be stably supplied.
また、ゴム押出機の運転速度の変更に伴なってゴム押出量の大きな変動が生じるため、ゴムシートの幅を検出してからPI制御又はPID制御していたのでは間に合わないことが多い。請求項2記載の発明では、このような場合、PI制御又はPID制御から、予め定めた設定に従いゴム押出機の運転速度に応じて圧延ロールの回転速度を制御する速度変更時制御に切り替えることにより、ゴムシートの幅の安定化を図ることができる。 In addition, since the rubber extrusion amount largely fluctuates with a change in the operation speed of the rubber extruder, it is often not in time to perform PI control or PID control after detecting the width of the rubber sheet. In the invention according to claim 2, in such a case, by switching from PI control or PID control to speed change time control for controlling the rotation speed of the rolling roll according to the operation speed of the rubber extruder according to a predetermined setting. The width of the rubber sheet can be stabilized.
以下、本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図1には、本実施形態のゴムシート形成装置1の全体側面図が例示される。ゴムシート形成装置1は、ゴムシート形成工程の上流側から下流側に向かって順次配されたゴム押出機2、カレンダーロール機3及び引取装置4を含んで構成される。また本実施形態では、引取装置4の下流側には、タイヤ用ゴム部材を成形するためのゴム部材成形部7が設けられ、全体としてタイヤ用ゴム部材の製造ラインが構成される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 illustrates an overall side view of the rubber
前記ゴム押出機2は、本体2Aと、該本体2Aから片持ち状に支持されたシリンダ筒2Bとを含む。シリンダ筒2Bの上流側にはゴム材料の投入口2Cが、下流側にはゴムの吐出口2Dがそれぞれ設けられる。また、シリンダ筒2Bの内部には、駆動モータM1により回転駆動されるスクリュ軸2Eが配される。投入口2Cから投入されたゴム材料は、シリンダ筒2B内で回転するスクリュ軸2Eにより混練されながら下流側へと押進し、吐出口2Dに設けた口金等から連続して押し出される。図2に仮想線で示されるように、この例では、ゴム押出機2の吐出口2Dから押し出されるゴムシートG1の断面形状はほぼ横長矩形状である。
The rubber extruder 2 includes a
前記カレンダロール機3は、本実施形態では、スタンド状の本体3Aと、この本体3Aに両端部を回動自在に支持された上下一対の圧延ロール3B、3Bとを含む。圧延ロール3B、3Bは、駆動モータM2により駆動され、ともに実質的同一の速度でかつ逆向きに回転する。また圧延ロール3B、3Bの間には小隙間が設けられ、ゴム押出機2から押し出されたゴムをさらに薄く圧延する。図2には、圧延ロール3B、3Bで圧延されたゴムシートG2の断面形状の一例が示される。特に限定はされないが、トレッドゴム、サイドウォールゴム又はインナーライナゴム等のタイヤ用ゴム部材を形成する場合、前記ゴムシートG2の幅Wは、例えば8〜50mm、厚さDは0.5〜2.0mmが望ましい。
In the present embodiment, the
前記引取装置4は、本実施形態では上面にゴムシートG2を載せて下流側へと搬送しうるベルトコンベヤ状のものが用いられている。引取装置4は、駆動モータM3によって、所定のゴムシート引取速度でゴムシートG2を水平方向に移動させ得る。なおコンベヤとしては、ベルト式以外にも、ローラ式、ボール式、さらにはこれらを適宜組み合わせたものなど、種々のものが採用できる。 In the present embodiment, the take-up device 4 is in the form of a belt conveyor that can carry the rubber sheet G2 on the upper surface and convey it downstream. The take-up device 4 can move the rubber sheet G2 in the horizontal direction at a predetermined rubber sheet take-up speed by the drive motor M3. In addition to the belt type, various types such as a roller type, a ball type, and a combination of these as appropriate can be adopted as the conveyor.
前記ゴム部材成形部7は、例えば円筒状をなすタイヤ成形ドラム7Aと、このタイヤ成形ドラム7AにゴムシートG2を送り出しかつ軸方向へと適宜移動可能な巻き付け具7Bと、ゴムシートG2を切断しうる切断具7Cとを含む。従って、本実施形態のタイヤ用ゴム部材の製造ラインでは、圧延ロール3B、3Bで圧延されたゴムシートG2は、途中でロール状に巻き取られることなく、引取装置4を経てタイヤ成形ドラム7Aへと供給され使用される。なお引取装置4とゴム部材成形部7との間には、適宜アキュムレータ部8などが設けられる。
The rubber
またカレンダーロール機3と引取装置4との間には、ゴムシートG2の幅Wを測定する幅測定装置5が設けられる。幅測定装置5は、例えばゴムシートG2を上下から挟む位置に配された一対の投光部及び受光部からなる公知のイメージセンサないしラインセンサや、撮像装置と画像処理ソフトウエアとを組み合わせたもの等、種々の構成が採用できる。なお言うまでもないが、「幅Wを測定する」とは、幅Wに対応した信号を得ることで足りる。そして幅測定装置5によって得られたゴムシートG2の幅に対応した信号は、コントローラ6へと入力される。
A
図3に示されるように、前記コントローラ6には、ゴムシートG2の目標幅、ゴムシートG2の測定幅、ゴム押出機の目標運転速度、ゴム押出機の運転速度、圧延ロールの回転速度及び引取装置のゴムシート引取速度にそれぞれ対応した電気信号が入力される。またコントローラ6は、前記各駆動モータM1、M2及びM3を制御する制御信号を出力する。コントローラ6は、例えばコンピュータやプログラマブルシーケンサなどの公知の制御デバイスが用いられる。ゴムシートの目標幅やゴム押出機の目標運転速度などは、作業者によって適宜操作され、コントローラ6内の記憶部等に記憶される。またこれらのパラメータは、ゴムシート形成装置1の運転途中にも適宜作業者によって変更できる。
As shown in FIG. 3, the
図4には、コントローラ6の制御手順の一例が示されている。また図5には、ゴム押出機2の運転速度及び圧延ロール3Bの回転速度と、時間との関係を示すグラフが示されている。本実施形態では、先ずゴムシート形成装置1の運転が開始されると、速度変更時制御が行われる(ステップS1)。ここでは、ゴム押出機2の運転速度を零からVe1まで増加させるものとする。
FIG. 4 shows an example of the control procedure of the
先ず初期の速度変更時制御S1は、図5に領域Aで示される区間で行われる。コントローラ6は、ゴムシートの目標幅と、ゴム押出機2の目標速度とを変数として、これに対応したカレンダーロール機の圧延ロールの目標回転速度Vc1を決定する。これを決定する計算式は予めコントローラ6に記憶されている。
First, the initial speed change control S1 is performed in a section indicated by a region A in FIG. The
またコントローラ6は、ゴム押出機の運転速度を監視しながら、その運転速度を零からほぼリニアに上昇させ、目標の運転速度Ve1で一定となるように速度制御を行う。また、コントローラ6は、圧延ロール3Bの回転速度を、零からVc1までは増加させるように駆動モータM2の速度制御を平行して行う。
Further, the
本実施形態の圧延ロール3Bの回転速度は、初期の領域A1、中間の領域A2及び末期の領域A3の3つの領域で異なる加速度で速度制御される。各領域では、いずれもリニアに速度上昇しており、その加速度は初期の領域A1及び末期の領域A3を小さくし、中間の領域A2を相対的に大としている。発明者らの種々の研究の結果、ゴム押出機2の運転速度がリニアに上昇しているときのゴム押出量は、該速度曲線のようにリニアに上昇するものではなく、図5に示される圧延ロール3Bの回転速度の変化曲線のように時間的な遅れを伴ったものになる。従って、本実施形態では、運転初期において、圧延ロール3Bの回転速度がゴム押出機2のゴム押出量の変化曲線と近似したものになるため、該運転初期においても比較的安定した幅のゴムシートを形成させ得る。このとき、引取装置のゴムシート引取速度は、圧延ロールから送り出されるゴムシート送り出し速度に等しくなるように制御される。
The rotational speed of the rolling
また、コントローラ6は、ゴム押出機の運転速度が目標速度Vc1に安定したか否かを判断し(ステップS2)、安定したと判断された場合(ステップS2でY)、PID制御が行われる(ステップS3)。なおゴム押出機の運転速度が目標速度Vc1に安定したか否かは、遅れを持って制御される圧延ロールが目標回転速度Vc1で定常状態になるまでの時間を考慮して判断される。
Further, the
PID制御では、ゴムシートG2の目標幅と、前記幅測定装置5から得たゴムシートGの測定幅との偏差に基づき、ゴム押出機2の駆動モータM1、カレンダーロール機3の駆動モータM2及び引取装置4の駆動モータM3がそれぞれコントローラ6によって制御される。図6には前記コントローラ6の制御ブロックが、図7にはその制御(PID制御)フローチャートがそれぞれ示される。図6に示されるように、コントローラ6は、ハードウエア又はソフトウエアとして、ゴム押出機2の駆動モータM1を制御する制御信号y1を出力するゴム押出機制御部6Aと、カレンダーロール機3の駆動モータM2を制御する制御信号y2を出力するカレンダーロール機制御部6Bと、引取装置4の駆動モータM3を制御する制御信号y3を出力する引取装置制御部6Cとを含んでいる。
In PID control, based on the deviation between the target width of the rubber sheet G2 and the measured width of the rubber sheet G obtained from the
先ず、コントローラ6は、図7のステップS31〜S34に示されるように、各種の変数を計算用のメモリ等に読み込む。読み込まれる変数としては、ゴムシートGの目標幅、ゴムシートGの測定幅、カレンダーロール機3における圧延ロール3Bの回転速度及び引取装置4におけるゴムシートGの引取速度にそれぞれ対応する信号を含む。
First, as shown in steps S31 to S34 in FIG. 7, the
次に、コントローラ6は、偏差を計算する(ステップS35)。偏差の一つは、ゴムシートの測定幅と予め設定されたゴムシートの目標幅との差である第1の偏差である。もう一つは、引取装置4のゴムシート引取速度と、圧延ロール3Bのゴムシート送り出し速度(これは圧延ロール3Bの回転速度から計算しうるロール表面の周速度に等しい。)との差である第2の偏差である。
Next, the
そして、コントローラ6は、先ず第1の偏差に基づいて、ゴム押出機2の運転速度(この例では、スクリュ軸2Eの回転速度である。)及び圧延ロール3Bの回転速度をPID制御する(ステップS36、S37)。PID制御は、偏差eに比例した操作量、偏差を時間積分した操作量及び偏差を微分した操作量の和を含む制御信号y1により制御対象を制御する。このようなPID制御は、偏差の積分量を加味することで比例動作において生じがちなオフセットを低減させるとともに、偏差の微分量を加味することで制御応答性を向上しうる。従って、例えば外乱などによりゴム押出機2のゴム押出量に変動が生じた場合でも、圧延ロール3Bの回転速度をこれに追随させて最適な速度へと迅速に制御できる。したがって、短時間でゴムシートの幅を目標幅に安定させて出力できる。なお、ゴム押出機2の運転速度は、目標速度Vc1付近で安定させることができる。
The
また本実施形態のPID制御では、ゴムシートの測定幅が目標幅よりも小さい場合、前記制御信号y1、y2は、ゴム押出機2の運転速度と圧延ロール3Bの回転速度とを共に増加させるとともに、ゴムシートの測定幅が目標幅よりも大きい場合、前記制御信号y1、y2は、ゴム押出機2の運転速度と圧延ロール3Bの回転速度とを共に低下させるように、それぞれフィードバックゲインが定められる。なおこの実施形態ではPID制御としているが、そこから偏差の微分量を除いたPI制御でも十分に制御応答性を挙げることができる。
In the PID control of this embodiment, when the measured width of the rubber sheet is smaller than the target width, the control signals y1 and y2 increase both the operation speed of the rubber extruder 2 and the rotation speed of the rolling
またコントローラ6は、前記第2の偏差に基づいて、引取装置4のゴムシート引取速度を、圧延ロール3Bから送り出されるゴムシート送り出し速度に同期するように制御する(ステップS38)。ゴムシートGの表面は、粘着性があるため引取装置4との間に滑りが生じにくく、圧延ロール3Bと引取装置4との速度差が大きくなると、両者の間でゴムシートに不均一な張力が作用しやすいが、上述のように引取装置4の引取速度を圧延ロール3Bのゴムシート送り出し速度に同期させることにより、ゴムシートに不均一な張力が作用するのを防止し、幅及び厚さが安定したゴムシートを連続供給しうる。
The
また、コントローラ6は、PID制御を行っているときにゴム押出機2の運転速度の変更操作が行われた場合(ステップS4)、PID制御から、前記速度変更時制御に切り替えて、各駆動モータM1、M2及びM3を速度制御する(ステップS5)。例えば、ゴムシートを増産するためにゴム押出機2の運転速度を上げることがあるが、ゴム押出機2から実際に押し出されてくるゴム吐出量は、運転初期と同様にすぐに増加するものではなく一定の時間的なずれを伴う。ゴム押出機2の運転速度を下げる場合についても同様である。従って、図4のステップS4で示されるように、ゴム押出機2の運転速度の変更指示があった場合には、PID制御から上述の速度変更時制御を行うことが望ましい。なお速度変更時制御の内容については上述の通りであり、図5では領域Bにおいて、そのゴム押出機2の運転速度をVe1からVe2に増加させた例が示される。そして、ゴム押出機2の運転速度がVe2で安定すると再びPID制御に切り替わる(ステップS6)。
When the operation speed change operation of the rubber extruder 2 is performed during the PID control (step S4), the
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。 As mentioned above, although especially preferable embodiment of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to embodiment of illustration, It can deform | transform and implement in a various aspect.
1 ゴムシート形成装置
2 ゴム押出機
3 カレンダロール機
4 引取装置
5 幅測定装置
6 コントローラ
G1 ゴムシート
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記ゴム押出機から押し出されたゴムを圧延する上下一対の圧延ロールを含むカレンダーロール機と、
前記圧延ロールにより圧延されたゴムシートを引き取りかつ下流側へと送る引取装置とを含むゴムシート形成装置であって、
前記カレンダーロール機と前記引取装置との間のゴムシートの幅を測定する幅測定装置と、
前記幅測定装置により測定されたゴムシートの測定幅と予め設定されたゴムシートの目標幅との偏差に基づいて、前記ゴム押出機の運転速度及び圧延ロールの回転速度をPI制御又はPID制御するとともに、
前記引取装置のゴムシート引取速度を、前記圧延ロールの回転速度から計算しうるロール表面の周速度に等しいゴムシート送り出し速度に制御するコントローラとが設けられたことを特徴とするゴムシート形成装置。 A rubber extruder for extruding rubber;
A calender roll machine including a pair of upper and lower rolling rolls for rolling the rubber extruded from the rubber extruder;
A rubber sheet forming apparatus including a pulling device that pulls the rubber sheet rolled by the rolling roll and sends it to the downstream side,
A width measuring device for measuring the width of the rubber sheet between the calendar roll machine and the take-up device;
Based on the deviation between the measured width of the rubber sheet measured by the width measuring device and the preset target width of the rubber sheet, the operation speed of the rubber extruder and the rotation speed of the rolling roll are PI controlled or PID controlled. With
A rubber sheet forming apparatus, comprising: a controller for controlling a rubber sheet take-up speed of the take-up apparatus to a rubber sheet feed speed equal to a peripheral speed of a roll surface that can be calculated from a rotation speed of the rolling roll.
前記引取装置のゴムシート引取速度を、前記ゴムシート送り出し速度に制御することを特徴とする請求項1に記載のゴムシート形成装置。 The controller controls the rotation speed of the rolling roll according to the operation speed of the rubber extruder according to a predetermined setting from the PI control or PID control when the operation of changing the operation speed of the rubber extruder is performed. While switching to speed change control ,
2. The rubber sheet forming apparatus according to claim 1 , wherein a rubber sheet take-up speed of the take-up apparatus is controlled to the rubber sheet feed speed .
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