JP5022677B2 - タイヤ構成部材の製造装置 - Google Patents
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Description
本発明は、補強コードをゴム被覆した多数枚の帯状部材を一体的に結合させて、中央部が膨らんだベルト等のタイヤ構成部材を製造する製造装置に関する。
近年、ベルト等のタイヤ構成部材の製造に関して種々の開発がなされており、タイヤの成型の利便性を考慮して、特許文献１に示すように、補強コードをゴム被覆した多数枚の帯状部材を一体的に結合させて、中央部が膨らんだタイヤ構成部材を製造する製造装置が開発されている。そして、この先行技術に係るタイヤ構成部材の製造装置の構成及び動作は、次のようになる。
即ち、先行技術に係るタイヤ構成部材は、ドラム支持フレーム（特許文献１では図示省略）を具備しており、このドラム支持フレームには、中央部が膨らんだ貼付ドラム（特許文献１では曲面ドラム(11)）が回転可能に設けられてあって、貼付ドラムの下側近傍には、貼付ドラムをドラム軸を中心として回転させるドラム回転用モータ（特許文献１ではサーボモータ(13)）が設けられている。
貼付ドラムの上側近傍には、ヘッド支持フレーム（特許文献１では基台(22)）が配設されており、このヘッド支持フレームは、ドラム軸方向に平行な方向へ延びた一対のガイド部（特許文献１ではレール(23)）を有している。また、ヘッド支持フレームにおける一対のガイド部には、貼付ヘッド（特許文献１では貼付装置(21)）が移動可能に設けられており、この貼付ヘッドは、供給された帯状部材をドラム軸方向に対して交差した状態で貼付ドラムの外周面に繰り出して貼付けるものである。そして、貼付ヘッドの近傍には、貼付ヘッドをガイド部に沿ってドラム軸方向に平行な方向へ移動させるヘッド移動用モータ（特許文献１ではサーボモータ(28)）が設けられている。
タイヤ構成部材の製造装置は、貼付ドラム、貼付ヘッド等の他に、モータ制御ユニット（特許文献１では制御装置(40)）を具備しており、このモータ制御ユニットは、貼付ドラムの回転と貼付ヘッドの移動を連動させるようにドラム回転用モータ及びヘッド移動用モータを駆動制御するものである。
従って、モータ制御ユニットによるドラム回転用モータ及びヘッド移動用モータの駆動制御によって貼付ドラムをドラム軸を中心として正方向へ回転させつつ、貼付ヘッドを貼付ドラムの回転と連動して貼付ドラムの一側部近傍から他側部近傍まで移動させる。この際、貼付ヘッドによって１枚目の帯状部材をドラム軸方向に対して交差した状態で貼付ドラムの外周面に繰り出して貼付ける（１回目の貼付動作）。
次に、ドラム回転用モータの駆動によって貼付ドラムをドラム軸を中心として逆方向又は正方向へ回転させ、かつヘッド移動用モータの駆動によって貼付ヘッドを貼付ドラムの他側部近傍から一側部近傍まで移動させて、次の貼付の準備をする（貼付準備動作）。
そして、１回目の貼付動作と同様に、モータ制御ユニットによるドラム回転用モータ及びヘッド移動用モータの駆動制御によって貼付ドラムをドラム軸を中心として正方向へ回転させつつ、貼付ヘッドを貼付ドラムの回転と連動して貼付ドラムの一側部近傍から他側部近傍まで移動させる。この際、貼付ヘッドによって２枚目以降の帯状部材をドラム軸方向に対して交差した状態で貼付ドラムの外周面に繰り出して貼付けて、先行して貼付けた帯状部材に密着させる（２回目以降の貼付動作）。
更に、貼付準備動作と２回目以降の貼付動作とを交互に繰り返すことにより、多数枚の帯状部材を一体的に結合させる。
以上により、中央部が膨らんだタイヤ構成部材を製造することができる。
特開２００４−２０２８０４号公報
ところで、前述のように貼付ドラムの中央部が膨らんでいるため、貼付ドラムの外周面と貼付ヘッドとの距離を略一定に保った状態で、貼付ヘッドを貼付ドラムの一側部近傍から他側部近傍まで移動させることができず、貼付ドラムの外周面に繰り出して貼付けられる帯状部材の張力が変化する。そのため、貼付ドラムの外周面上において帯状部材のたるみが生じ易く、タイヤ構成部材の品質を高めることが困難になるという問題がある。
そこで、本発明は、前述の従来の問題を解決することができる、新規な構成のタイヤ構成部材の製造装置を提供することを目的とする。
本発明の第１の特徴（請求項１に記載の発明の特徴）は、補強コードをゴム被覆した多数枚の帯状部材を一体的に結合させて、中央部が膨らんだタイヤ構成部材を製造する製造装置であって、ドラム支持フレームと、前記ドラム支持フレームに回転可能に設けられ、中央部が膨らんだ貼付ドラムと、前記貼付ドラムをドラム軸を中心として回転させるドラム回転用モータと、前記貼付ドラムの近傍に配設され、前記貼付ドラムの外周面の輪郭に沿うようにドラム軸方向に平行な方向へ延びたコンターガイド部を有したヘッド支持フレームと、前記ヘッド支持フレームにおける前記コンターガイド部に移動可能に設けられ、供給された前記帯状部材を前記ドラム軸方向に対して交差した状態で前記貼付ドラムの外周面に繰り出して貼付ける貼付ヘッドと、前記貼付ヘッドを前記コンターガイド部に沿って前記ドラム軸方向に平行な方向へ移動させるヘッド移動用モータと、前記貼付ドラムの回転と前記貼付ヘッドの移動を連動させるように前記ドラム回転用モータ及び前記ヘッド移動用モータを駆動制御するモータ制御ユニットと、を具備したことを要旨とする。
第１の特徴によると、前記貼付ヘッドを前記貼付ドラムの回転と連動して貼付ドラムの一側部近傍から他側部近傍まで移動させる際に、前記貼付ヘッドによって前記帯状部材を前記ドラム軸方向に対して交差した状態で前記貼付ドラムの外周面に繰り出して貼付ける。
ここで、前記コンターガイド部は前記貼付ドラムの外周面の輪郭に沿うようにドラム軸方向に平行な方向へ延びてあって、前記コンターガイド部に前記貼付ヘッドが移動可能に設けられているため、前記貼付ドラムの中央部が膨らんでいても、前記貼付ドラムの外周面と前記貼付ヘッドとの距離を略一定に保った状態で、前記貼付ヘッドを前記貼付ドラムの一側部近傍から中央部近傍を経由して他側部近傍まで移動させることができ、前記貼付ドラムの外周面に繰り出して貼付けられる前記帯状部材の張力の変化を抑制できる。
本発明の第２の特徴（請求項２に記載の発明の特徴）は、第１の特徴に加えて、前記モータ制御ユニットは、前記貼付ヘッドが前記貼付ドラムの中央部近傍まで移動するときにＳ字状の速度波形パターンに基づいて前記貼付ドラムの回転速度を徐々に速くすると共に、前記貼付ヘッドが前記貼付ドラムの中央部近傍から移動するときにＳ字速度波形パターンに基づいて前記貼付ドラムの回転速度を徐々に遅くするように、前記ドラム回転用モータを駆動制御可能に構成されたことを要旨とする。
請求項１又は請求項２に記載の発明によれば、前記貼付ドラムの中央部が膨らんでいても、前記貼付ドラムの外周面に繰り出して貼付けられる前記帯状部材の張力の変化を抑制できるため、前記貼付ドラムの外周面上において前記帯状部材のたるみが生じ難くなって、前記タイヤ構成部材の品質を高めることができる。
本発明の実施形態について図１から図４を参照して説明する。ここで、図１は、本発明の実施形態に係る帯状部材の製造装置の模式的な斜視図、図２は、本発明の実施形態に係る帯状部材の模式的な正面図、図３は、本発明の実施形態に係る帯状部材の模式的な側面図、図４は、Ｓ字状の速度波形パターン及び台形状の速度波形パターンを示す図である。なお、図中、「Ｌ」は左方向、「Ｒ」は右方向、「ＦＦ」は前方向、「ＦＲ」は後方向を指している。
図１から図３に示すように、本発明の実施形態に係る帯状部材の製造装置１は、補強コードとしてのスチールコード（図示省略）をゴム被覆した多数枚の帯状部材３を一体的に結合させて、中央部が膨らんだタイヤ構成部材としてのベルト（特許文献１の図４参照）を製造する製造装置であって、帯状部材の製造装置１の具体的な構成は、次のようになる。
即ち、帯状部材の製造装置１は、ドラム支持フレーム５を具備しており、このドラム支持フレーム５の上部には、中央部が膨らんだ貼付ドラム７が回転可能に設けられている。また、貼付ドラム７は、周方向に分割された複数の電磁マグネット９を備えている。
ドラム支持フレーム５の右側下部には、貼付ドラム７をドラム軸７ｓを中心として回転させるドラム回転用サーボモータ１１が設けられており、このドラム回転用サーボモータ１１の出力軸（図示省略）は、ギア機構又はチェーン機構（図示省略）を介して貼付ドラム７のドラム軸７ｓに連動連結してある。
貼付ドラム７の近傍には、ヘッド支持フレーム１３が配設されており、このヘッド支持フレーム１３は、上側に、貼付ドラム７の外周面の輪郭に沿うようにドラム軸方向（ドラム軸７ｓの長手方向）に平行な方向（左右方向）へ延びたコンターガイド部（コンターガイド溝）１５を有している。また、コンターガイド部１５には、貼付ヘッド１７が移動可能に設けられており、この貼付ヘッド１７は、供給された帯状部材３をドラム軸方向に対して交差した状態で貼付ドラム７の外周面に繰り出して貼付けるものである。
ヘッド支持フレーム１３の左側下部には、貼付ヘッド１７をコンターガイド部１５に沿って左右方向へ移動させるヘッド移動用サーボモータ１９が設けられている。また、ヘッド支持フレーム１３の下部には、左右方向へ延びたボールねじ２１が回転可能に設けられており、このボールねじ２１は、ヘッド移動用サーボモータ１９の出力軸（図示省略）に同軸状に連動連結してあって、ボールねじ２１には、ナット部材２３が螺合して設けられている。そして、ヘッド支持フレーム１３には、エンドレス状のチェーン２５が一対の上部スプロケット２７，２９及び一対の下部スプロケット３１，３３を介して走行可能に設けられており、貼付ヘッド１７は、チェーン２５における一対の上部スプロケット２７，２９の間を走行する部位に連結してあって、ナット部材２３は、チェーン２５における一対の下部スプロケット３１，３３の間を走行する部位に連結してある。なお、ヘッド支持フレーム１３の上部には、チェーン２５における一対の上部スプロケット２７，２９の間を走行する部位を案内可能なチェーンガイド３５が一体的に形成されている。
従って、ヘッド移動用サーボモータ１９の駆動によってボールねじ２１を回転させて、ナット部材２３を右方向へ移動させることにより、チェーン２５を所定の走行方向（図２において反時計回り方向）へ走行させて、貼付ヘッド１７を貼付ドラム７の右側部近傍から中央部近傍を経由して左側部近傍まで移動させることができる。また、ヘッド移動用サーボモータ１９の駆動によってボールねじ２１を回転させて、ナット部材２３を左方向へ移動させることにより、チェーン２５を所定の走行方向の反対方向（図２において時計回り方向）へ走行させて、貼付ヘッド１７を貼付ドラム７の左側部近傍から中央部近傍を経由して右側部近傍まで移動させることができる。
帯状部材の製造装置１は、貼付ドラム７、貼付ヘッド１７等の他に、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭを有したモータ制御ユニット３７を具備しており、このモータ制御ユニット３７は、貼付ドラム７の回転と貼付ヘッド１７の移動を連動させるようにドラム回転用サーボモータ１１及びヘッド移動用サーボモータ１９を駆動制御するものである。また、図４に示すように、モータ制御ユニット３７は、貼付ヘッド１７が貼付ドラム７の右側部近傍（及び左側部近傍）から中央部近傍まで移動するときにＳ字状の速度波形パターンに基づいて貼付ドラム７の回転速度を徐々に速くすると共に、貼付ヘッド１７が貼付ドラム７の中央部近傍から左側部近傍（及び右側近傍）まで移動するときにＳ字速度波形パターンに基づいて貼付ドラム７の回転速度を徐々に遅くするように、ドラム回転用サーボモータ１１を駆動制御可能に構成されている。なお、モータ制御ユニット３７におけるＲＯＭには、Ｓ字状の速度波形パターンが記憶されている。
なお、図１及び図３に示すように、ヘッド支持フレーム１３の後側近傍には、帯状部材３を貼付ドラム７のドラム軸方向に対して傾斜した状態で貼付ヘッド１７に供給する供給コンベア３９が配設されており、この供給コンベア３９は、回転可能な複数の供給ローラを備えたローラコンベアであってもよく、循環走行可能な供給ベルトを備えたベルトコンベアであっても構わない。
続いて、帯状部材の製造装置１の動作について、本発明の実施形態を含めて説明する。
モータ制御ユニット３７によるドラム回転用サーボモータ１１及びヘッド移動用サーボモータ１９の駆動制御によって貼付ドラム７をドラム軸７ｓを中心として正方向（図３において反時計回り方向）へ回転させつつ、貼付ヘッド１７を貼付ドラム７の回転と連動して貼付ドラム７の右側部近傍から中央部近傍を経由して左側部近傍まで移動させる。この際、複数の電磁マグネット９の磁力を利用しつつ、貼付ヘッド１７によって１枚目の帯状部材３をドラム軸方向に対して交差した状態で貼付ドラム７の外周面に繰り出して貼付ける（１回目の貼付動作）。
次に、ドラム回転用サーボモータ１１の駆動によって貼付ドラム７をドラム軸７ｓを中心として逆方向（図３において時計回り方向）又は正方向へ回転させ、かつヘッド移動用サーボモータ１９の駆動によって貼付ヘッド１７を貼付ドラム７の左側部近傍から中央部近傍を経由して右側部近傍まで移動させて、次の貼付の準備をする（貼付準備動作）。
そして、１回目の貼付動作と同様に、モータ制御ユニット３７によるドラム回転用サーボモータ１１及びヘッド移動用サーボモータ１９の駆動制御によって貼付ドラム７をドラム軸７ｓを中心として正方向へ回転させつつ、貼付ヘッド１７を貼付ドラム７の回転と連動して貼付ドラム７の右側部近傍から中央部近傍を経由して左側部近傍まで移動させる。この際、複数の電磁マグネット９の磁力を利用しつつ、貼付ヘッド１７によって２枚目以降の帯状部材３をドラム軸方向に対して交差した状態で貼付ドラム７の外周面に繰り出して貼付けて、先行して貼付けた帯状部材３に密着させる（２回目以降の貼付動作）。
更に、貼付準備動作と２回目以降の貼付動作とを交互に繰り返すことにより、多数枚の帯状部材３を一体的に結合させる。
以上により、中央部が膨らんだベルトを製造することができる。
ここで、コンターガイド部１５は貼付ドラム７の外周面の輪郭に沿うようにドラム軸方向に平行な方向へ延びてあって、コンターガイド部１５に貼付ヘッド１７が移動可能に設けられているため、貼付ドラム７の中央部が膨らんでいても、貼付ドラム７の外周面と貼付ヘッド１７との距離を略一定に保った状態で、貼付ヘッド１７を貼付ドラム７の右側部近傍から中央部近傍を経由して左側部近傍まで移動させることができ、貼付ドラム７の外周面に繰り出して貼付けられる帯状部材３の張力の変化を抑制できる。
また、モータ制御ユニット３７によるドラム回転用サーボモータ１１の駆動制御によって、貼付ヘッド１７が貼付ドラム７の中央部近傍まで移動するときにＳ字状の速度波形パターンに基づいて貼付ドラム７の回転速度を徐々に速くすると共に、貼付ヘッド１７が貼付ドラム７の中央部近傍から移動するときにＳ字速度波形パターンに基づいて貼付ドラム７の回転速度を徐々に遅くするようにしているため、台形状の速度波形パターン（図４参照）に基づいて貼付ドラム７の回転速度を制御する場合に比較して、貼付ヘッド１７の加減速度の変化を小さくして、貼付ヘッド１７の加速度、減速度を大きくすることができる。
以上の如き、本発明の実施形態によれば、貼付ドラム７の中央部が膨らんでいても、貼付ドラム７の外周面に繰り出して貼付けられる帯状部材３の張力の変化を抑制できるため、貼付ドラム７の外周面上において帯状部材３のたるみが生じ難くなって、ベルトの品質を高めることができる。
また、台形状の速度波形パターンに基づいて貼付ドラム７の回転速度を制御する場合に比較して、貼付ヘッド１７の加減速度の変化を小さくして、貼付ヘッド１７の加速度、減速度を大きくできるため、貼付ドラム７の最高速度を上げて、タクトタイムの短縮化を図って、ベルトの生産性を向上させることができる。
なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではなく、その他、種々の態様で実施可能である。また、本発明に包含される権利範囲は、これらの実施形態に限定されないものである。
１ 帯状部材の製造装置
３ 帯状部材
５ ドラム支持フレーム
７ 貼付ドラム
７ｓ ドラム軸
１１ ドラム回転用サーボモータ
１３ ヘッド支持フレーム
１５ コンターガイド部
１７ 貼付ヘッド
１９ ヘッド移動用サーボモータ
３７ モータ制御ユニット
３ 帯状部材
５ ドラム支持フレーム
７ 貼付ドラム
７ｓ ドラム軸
１１ ドラム回転用サーボモータ
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１５ コンターガイド部
１７ 貼付ヘッド
１９ ヘッド移動用サーボモータ
３７ モータ制御ユニット
Claims (1)
- 補強コードをゴム被覆した多数枚の帯状部材を一体的に結合させて、中央部が膨らんだタイヤ構成部材を製造する製造装置であって、
ドラム支持フレームと、
前記ドラム支持フレームに回転可能に設けられ、中央部が膨らんだ貼付ドラムと、
前記貼付ドラムをドラム軸を中心として回転させるドラム回転用モータと、
前記貼付ドラムの近傍に配設され、前記貼付ドラムの外周面の輪郭に沿うようにドラム軸方向に平行な方向へ延びたコンターガイド部を有したヘッド支持フレームと、
前記ヘッド支持フレームにおける前記コンターガイド部に移動可能に設けられ、供給された前記帯状部材を前記ドラム軸方向に対して交差した状態で前記貼付ドラムの外周面に繰り出して貼付ける貼付ヘッドと、
前記貼付ヘッドを前記コンターガイド部に沿って前記ドラム軸方向に平行な方向へ移動させるヘッド移動用モータと、
前記貼付ドラムの回転と前記貼付ヘッドの移動を連動させるように前記ドラム回転用モータ及び前記ヘッド移動用モータを駆動制御するモータ制御ユニットと、
を具備しており、
前記モータ制御ユニットは、前記貼付ヘッドが前記貼付ドラムの中央部近傍まで移動するときにＳ字状の速度波形パターンに基づいて前記貼付ドラムの回転速度を徐々に速くすると共に、前記貼付ヘッドが前記貼付ドラムの中央部近傍から移動するときにＳ字速度波形パターンに基づいて前記貼付ドラムの回転速度を徐々に遅くするように、前記ドラム回転用モータを駆動制御可能に構成されたことを特徴とするタイヤ構成部材の製造装置。
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