JP4452057B2

JP4452057B2 - コイル成形方法および装置

Info

Publication number: JP4452057B2
Application number: JP2003366112A
Authority: JP
Inventors: 秀典松島
Original assignee: 金井宏彰
Priority date: 2003-10-27
Filing date: 2003-10-27
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2023-10-27
Also published as: JP2005125399A

Description

本発明は、タイヤ補強用コイル、バネ用コイル、フレキシブルチューブ用コイル等のコイルの成形方法および装置に関する。

タイヤ補強用線材としてコードの代わりに単線のワイヤを使用する場合、単線のスチールワイヤはそのままでは柔軟性および伸長性に欠けるため波形スパイラル状やコイル状に加工する必要がある。その場合、スパイラル状に加工することは従来の技術（例えば、特許文献１参照。）によっても可能である。しかし、タイヤ補強材としてのワイヤの使用態様の多様化に伴ない、波形よりも柔軟で伸びの大きいコイル状に加工することは、長尺物であるが故に従来の技術では困難である。
特開平６−２５９８３号公報

従来の技術で長尺コイルを作る方法として、バネ巻き機の原理を利用する方法があるが、その方法では、製品が回転しながら送り出されるので、長尺物を作るには、その回転しながら送り出される製品を巻き取るために巻取り機を回転させたり、同調して回転するアンダーロールバーやチューブに製品を通す必要があって装置が大掛かりで高価なものになるし、製品の長さも５ｍ程度が限度で、それ以上の長尺物は作れない。

また、フレキシブルチューブ製造機の原理を利用して同調回転するドラムに巻き付ける方法もあるが、この方法では製品が振り回されるため、タイヤ補強用等の腰の弱いものでは品質が損なわれる恐れがある。

さらに、タイヤコードの製造において従来から使用されているラッピング機の原理を利用し、長い芯金に線材を巻き付けた後、芯金から外して取り出すことで長尺物のコイルを作ることも考えられる。しかし、この方法では芯金の支持方法が問題で、製品の長さに限界がある。

したがって、品質の安定した長尺物のコイルを安価に製造できるようにすることが課題である。

本発明は、シャフト上のリールに巻かれた線条体を回転するフライヤーで繰り出してピッチ調整治具を介しコイル状に芯金に巻き付け、その巻き付けた線条体を芯金の巻き付け始端アール部より芯金軸線方向外側の位置で把持具によりコイル径方向から挟んで把持しながら、把持具および芯金をフライヤーの回転とは逆方向に、スプリングバック後のコイルが自転しなくなるよう無段変速機の操作により調整した速度で回転させて芯金上で線条体を巻き込み、芯金の巻き芯部先端側に向けて芯金軸線方向に滑らせつつ順次押し出し、把持具から外れたところでスプリングバックを起こさせて応力を取り去ったコイルとすることを特徴とするコイル成形方法を提供するものであり、また、この方法に使用する装置として、シャフト上のリールに巻かれた線条体を回転するフライヤーで繰り出して、フランジ部と巻き芯部とのコーナー部分が線条体巻き付けの始端位置となる巻き付け始端アール部を構成するコイル巻き用の芯金にピッチ調整治具を介して巻き付ける巻き付け機構と、該巻き付け機構により芯金に巻き付けられた線条体を該芯金の巻き付け始端アール部より芯金軸線方向外側の位置で把持具によりコイル径方向から挟んで把持しながら、把持具および芯金をフライヤーの回転とは逆方向に、スプリングバック後のコイルが自転しなくなるよう無段変速機の操作により調整した速度で回転させて芯金上で線条体を巻き込み、芯金の巻き芯部先端側に向けて芯金軸線方向に滑らせつつ順次押し出させて、把持具から外れたところでスプリングバックを起こさせて応力を取り去ったコイルとする巻き込み機構とで構成したことを特徴とするコイル成形装置を提供するものである。

この方法および装置によれば、線条体は先端側が芯金上でコイル径方向に把持されて、回転するフライヤーで繰り出されて芯金に巻き付けられ、巻き付けられた線条体がコイル径方向に把持されてスプリングバック分巻き込まれ、製品となって自転せず公転もせずに押し出される。そのため、コイルを安定して連続的に加工でき、品質の安定した長尺物のコイルを安価に製造することが可能となる。

上記コイル成形装置は、例えば、シャフトが回転自在に支持されて、シャフトの軸線延長上に芯金が配置され、シャフトと、シャフトの回りを回転するリールと、リールと連動して回転するフライヤーと、フライヤーに回転を伝達する第１の伝達装置と、ピッチ調整治具と、芯金とで巻き付け機構が構成され、把持具と、把持具および芯金にフライヤーの回転とは逆方向に、スプリングバック後のコイルが自転しなくなる速度に調整した回転を伝達する第２の伝達装置とで巻き込み機構が構成されたものとするのがよい。それにより、品質の安定した長尺物のコイルを安価に製造できる。

また、フライヤーに連結されて芯金の回りを回転しフライヤーを介して繰り出された線条体に対し芯金軸線方向の内側から押し当てて線条体を癖つけする当て金具と、当て金具で癖つけされた線条体を芯金の巻き付け始端アール部に向けて芯金軸線方向に直交する方向へ案内するダイス状金具とでピッチ調整治具が構成されたものとするのがよい。それにより、成形するコイルのピッチを安定させることができる。

このように、本発明は品質の安定した長尺物のコイルを安価に製造することを可能とする。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１〜４は実施の形態の一例のコイル成形装置を示している。図１はコイル成形装置の正面視断面図、図２は同コイル成形装置の右側面図、図３は同コイル成形装置の左側面から一部断面で見た要部拡大図、図４は図１の要部拡大図である。

この例に示すコイル成形装置は、図１および図２に示すように、タイヤコード製造等において従来から使用されているラッピング機の繰り出し機構を応用して、支持台１により略水平に片持ち支持されたシャフト２にリール３を回転自在に装着し、リール３の前方（シャフト２の自由端側）に摩擦板４を挟んでフライヤー５を回転自在に装着し、シャフト２自由端側の軸線延長上にフライヤー５の前方に突き出る配置で芯金６を配置している。そして、リール２の後方にフライヤー５と一体回転するプーリ７が配置され、装置基台８上にモータ９が設置されて、そのモータ９の出力軸先端にプーリ１０が設けられ、それらプーリ７および１０間に第１の伝動ベルト１１が掛け渡されている。これらプーリ７および１０とベルト１１とが構成する第１の伝達装置によりモータ９の回転がフライヤー５に伝達され、さらに摩擦板４を介してリール３に伝達される。

芯金６は、シャフト２側に一体連結される連結部１２と、連結部１２の前面を画定するフランジ部１３と、フランジ部１３の前方に延びる巻き芯部１４と、巻き芯部１４の前方に拡径して延びるガイド部１５とからなり、フランジ部１３がフライヤー５のシャフト軸線方向前方に位置し、フランジ部１３と巻き芯部１４とのコーナー部分が線条体巻き付けの始端位置となる巻き付け始端アール部１６を構成している。

そして、フライヤー５には、シャフト軸線方向（芯金軸線方向）前方に、フライヤー５と一体に芯金６の巻き付け始端アール部１６の回りを回転するピッチ調整金具として、当て金具１７とダイス状金具１８が連結されている。

また、シャフト２の、支持台１を貫通した後方端部には、ギヤ１９が固定され、ギヤ１９の外方にプーリ２０が固定されている。

また、装置基台８上の枠体上板２１の下面が固定された支持枠２２にシャフト軸線方向の前端側と後端側に分れて一対の軸受台２３，２４が固定され、この軸受台２３，２４に、シャフト２および芯金６の真下でシャフト２と平行となる配置で回転自在に伝動用のシャフト２５が支持されている。上記枠体上板２１の上面には、上記支持台１が固定されている。

また、装置前方には、シャフト２の軸線方向前方で芯金６の巻き付け始端アール部１６より外側の巻き芯部１４の位置に、下部が軸受装置２６を介して伝動用のシャフト２５に支持されるとともに一点で上記支持枠２２にボルト連結されて、上部に芯金６を貫通させるとともにコイル押え用の把持具２７を回転自在に支持する縦長の長い支持板２８が配置されている。

把持具２７は、図３に示すように、リング状の支持体２９と、この支持体２９に形成された径方向の対向する左右一対の支持穴３０，３１に嵌め込まれた把持体３２，３３と、把持体３２，３３を左右両側から芯金６の巻き芯部１４に向けて付勢するバネ３４，３５とで構成されている。そして、支持体２９が軸受３６を介して支持板２８に支持されている。また、支持体２９には芯金軸方向の前面側にプーリ３７が固定されている。

図１および図２に示すように、伝動用のシャフト２５の後方端部には、シャフト２後方端部のプーリ２０と上下に並ぶ位置に、シャフト２側のプーリ２０と同径のプーリ３８が固定されている。そして、それら上下のプーリ２０，３８に第２の伝動ベルト３９が掛け渡されている。

また、伝動用のシャフト２５の前方端部には、支持板２８下部の軸受装置２６で支持される部分に軸受ボス４０が固定され、その軸受ボス４０の前面には、把持具２７側のプーリ３７と径の等しいプーリ４１が上下に並ぶ配置で固定されている。そして、それら上下のプーリ３７，４１に第３の伝動ベルト４２が掛け渡されている。

また、図２に示すように、枠体上板２１の上面には、モータ９の出力軸先端のプーリ１０と上下に並ぶ位置に入力側のプーリ４３が位置し、シャフト２の後方端部のギヤ１９と噛合する位置に出力側のギヤ４４が位置し、レバー４５の操作によって入力側と出力側の回転速度比を無段に変更可能なそれ自体周知の無段変速機４６が設置されている。そして、フライヤー５側のプーリ７とモータ９の出力軸先端のプーリ１０とに掛け渡された第１の伝動ベルト１１がこの無段変速機４６のプーリ４３にも掛け渡されている。

このコイル成形装置では、リール３にスチールワイヤ等の線条体Ｓを巻き、その線条体Ｓの先端をフライヤー５を介して引き出し、当て金具１７のＶ溝１７ａ（図４参照）に通し、さらにダイス状金具１８に通して芯金６に巻き付け、把持具２７で押える。これでコイル成形のためのセットが終わり、この状態でモータ９を駆動することにより、線条体Ｓが順次繰り出され、連続してコイルに成形加工されていく。

すなわち、セット後、モータ９が回転すると、その回転が、プーリ１０、第１の伝動ベルト１１、プーリ７（これらがフライヤーに回転を伝達する第１の伝達装置を構成する。）を介しフライヤー５に伝達されて、フライヤー５が回転し、摩擦板４を介しリール３が連動して回転し（図２に矢印で示す方向にそれぞれ回転する。）、線条体Ｓが繰り出されて、芯金６の巻き付け始端アール部１６に巻き付けられ、把持具２７の把持体３２，３３で径方向に把持されつつ密着コイル状となって巻き芯部１４の先端側に向けて順次押し出され、把持具２７から外れたところでスプリングバックして製品としてのコイルＣとなっていく。

コイル成形中、把持具２７は、巻き芯部に巻き付けられて押し出される線条体Ｓを把持体３２，３３がコイル径方向の両側から挟み、芯金軸線方向に滑らせつつ把持する。

また、芯金６はシャフト２と一体にフライヤー５とは逆方向にスプリングバック分回転する。つまり、モータ９の回転がプーリ１０、第１の伝動ベルト１１を介して無段変速機４６の入力側のプーリ４３に伝達され、無段変速機４６内部の図示しない変速機構を介して設定された変速比で出力側のギヤ４４が入力側のプーリ４３と同方向に回転し、この無段変速機４６のギヤ４４と噛み合うシャフト２後部のギヤ１９が回転し（図２に矢印で示す方向にそれぞれ回転する。）、シャフト２がフライヤー５とは逆方向に回転し、シャフト２と一体に芯金６が回転する（モータ９から無段変速機４６を介して芯金６に到る伝達系が、後述の把持具２７に到る伝達系とともに第２の伝達装置を構成する。）。そして、その回転速度は、レバー４５の操作により、巻き付けた線条体Ｓのスプリングバック分を巻き込む速度に調整される。

そして、シャフト２の回転がプーリ２０、第２の伝動ベルト３９、プーリ３８を介して伝動用のシャフト２５に伝達され、伝動用のシャフト２５からプーリ４１、第３の伝動ベルト４２、プーリ３７を介して把持具２７に伝達されて、把持具２７が芯金６と同じ方向に同じ速度で回転する（シャフト２から把持具２７に到る伝達系が、モータ９から無段変速機４６を介して芯軸６に到る伝達系とともに第２の伝達装置を構成する。）。

こうして把持具２７および芯金６がフライヤー５の回転とは逆方向に所定の速度で回転し、フライヤー５で繰り出され芯金６に巻き付けられた線条体Ｓがスプリングバック分巻き込まれることにより、製品であるコイルＣが自転せず（勿論公転もせず）に押し出される。

また、ピッチ調整治具としての当て金具１７とダイス状金具１８は、フライヤー５に連結され、フライヤー５と一体に回転して、当て金具１７を線条体Ｓに対し芯金軸方向の内側から押し当てて線条体Ｓを癖つけし、その癖つけされた線条体Ｓを、ダイス状金具により芯金６の巻き付け始端アール部１６に向けて芯金軸方向に直交する方向へ案内する。それにより、スプリングバック後のコイルＣのピッチが安定する。また、当て金具１７による癖つけ度合を調整することにより、製品としてのコイルＣのピッチを調整できる。

このコイル成形装置は、タイヤ補強用コイルの他、バネ用コイル、フレキシブルチューブ用コイル等の成形加工に使用することができる。

以上、実施の形態の一例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、適宜態様を変更してよいことは勿論で、タイヤ補強用コイル、バネ用コイル、フレキシブルチューブ用コイル等、様々なコイルの成形に適用することができる。

実施の形態のコイル成形装置の正面視断面図である。図１のコイル成形装置の右側面図である。図１のコイル成形装置の左側面から一部断面で見た要部拡大図である。図１の要部拡大図である。

符号の説明

２シャフト
３リール
５フライヤー
６芯金
７，１０，２０，３７，３８，４１，４３プーリ
９モータ
１１第１の伝動ベルト
１６巻き付け始端アール部
１７当て金具
１８ダイス状金具
１９，４４ギヤ
２５伝動用のシャフト
２７把持具
２９支持体
３０，３１支持穴
３２，３３把持体
３４，３５バネ
３９第２の伝動ベルト
４２第３の伝動ベルト
４５レバー
４６無段変速機
Ｓ線条体
Ｃコイル

Claims

シャフト上のリールに巻かれた線条体を回転するフライヤーで繰り出してピッチ調整治具を介しコイル状に芯金に巻き付け、その巻き付けた線条体を前記芯金の巻き付け始端アール部より芯金軸線方向外側の位置で把持具によりコイル径方向から挟んで把持しながら、前記把持具および前記芯金を前記フライヤーの回転とは逆方向に、スプリングバック後のコイルが自転しなくなるよう無段変速機の操作により調整した速度で回転させて前記芯金上で線条体を巻き込み、前記芯金の巻き芯部先端側に向けて芯金軸線方向に滑らせつつ順次押し出し、前記把持具から外れたところでスプリングバックを起こさせて応力を取り去ったコイルとすることを特徴とするコイル成形方法。
シャフト上のリールに巻かれた線条体を回転するフライヤーで繰り出して、フランジ部と巻き芯部とのコーナー部分が線条体巻き付けの始端位置となる巻き付け始端アール部を構成するコイル巻き用の芯金にピッチ調整治具を介して巻き付ける巻き付け機構と、該巻き付け機構により芯金に巻き付けられた線条体を該芯金の巻き付け始端アール部より芯金軸線方向外側の位置で把持具によりコイル径方向から挟んで把持しながら、前記把持具および前記芯金を前記フライヤーの回転とは逆方向に、スプリングバック後のコイルが自転しなくなるよう無段変速機の操作により調整した速度で回転させて前記芯金上で線条体を巻き込み、前記芯金の巻き芯部先端側に向けて芯金軸線方向に滑らせつつ順次押し出させて、前記把持具から外れたところでスプリングバックを起こさせて応力を取り去ったコイルとする巻き込み機構とで構成したことを特徴とするコイル成形装置。
前記シャフトが回転自在に支持されて、該シャフトの軸線延長上に前記芯金が配置され、前記シャフトと、該シャフトの回りを回転するリールと、該リールと連動して回転するフライヤーと、該フライヤーに回転を伝達する第１の伝達装置と、前記ピッチ調整治具と、前記芯金とで前記巻き付け機構が構成され、
前記把持具と、該把持具および前記芯金に前記フライヤーの回転とは逆方向に、スプリングバック後のコイルが自転しなくなる速度に調整した回転を伝達する第２の伝達装置とで前記巻き込み機構が構成されたことを特徴とする請求項２に記載のコイル成形装置。
前記フライヤーに連結されて芯金の回りを回転しフライヤーを介して繰り出された線条体に対し芯金軸線方向の内側から押し当てて線条体を癖つけする当て金具と、該当て金具で癖つけされた線条体を前記芯金の巻き付け始端アール部に向けて芯金軸線方向に直交する方向へ案内するダイス状金具とで前記ピッチ調整治具が構成されたことを特徴とする請求項３に記載のコイル成形装置。