JP5097941B2 - 可動ダイ付きのコード外装装置 - Google Patents

Description

本発明は、糸状要素をプラスチック又は熱可塑性材料で被覆する分野に関し、特に、ゴム又は熱可塑性材料の配合物によるコードの外装に関する。

「コード」という用語は、織物製（テキスタイル）であるにせよ金属製であるにせよ、いずれにせよ、たった１本又は数本のストランドを束ねて単一の一体形コードを形成して構成された糸状要素を意味するものと理解されたい。コードは、織物製又は金属製ケーブルと呼ぶこともできる。

ケーブル外装装置は、一般に、コードがこの装置にいったん入るとコードを案内する手段と、コードの移動方向に垂直に差し向けられたダクトによって、プラスチック又は熱可塑性材料を粘性状態で加圧下で送り出すことができる押出し手段に連結されていて、内部で混合物が圧力下でこのコードを被覆する中央チャンバと、所与の較正断面の押出しダイとを有している。

材料は、中央チャンバの高さ位置でコードの表面上に堆積される。コードは、その運動により、外装材料を出口ダイに向かって引っ張り、出口ダイの較正断面は、コードにその最終断面の形状を与える。

被覆一体形コードの製作のためのこの種の装置は、一例として国際公開第９３／１５８９６号パンフレットに記載されている。同一平面内に互いに並んで且つ平行に配置されたコードのプライを粘性材料で被覆して被覆コードのストリップを得るための類似の装置も知られている。

かかる装置の性状に関連した公知の問題は、出現断面の制御に関する。事実、被着されたゴムの品質、その結果としての外装コードの直径は、一定圧力レベルが中央チャンバ内に維持されている場合に速度の増大につれて減少することが分かっている。この速度による効果は、コードによる材料の同伴に関連している。

したがって、外装材の断面は、較正ダイの断面Ｓよりも極めて小さい。かくして、コードの移動速度を増大させる場合に外装材の外面を一定に保つためには中央チャンバ内の圧力を増大させることが必要である。

この問題は、例示目的で言えば、米国特許５，１６９，５４７号明細書に記載されており、この米国特許明細書は、押出しスクリュの回転速度又はコードの移動速度に左右することにより直径を制御する装置を開示している。独国特許出願公開第２４５７２４９号明細書は、コードを１種類又は２種類以上の材料皮膜で交互に外装することができる２つの同軸ダイキャップを有する装置を開示している。特開昭６０−１１０４２２号公報は、コード案内手段の軸方向位置を変更することにより中央チャンバ内の圧力を調整することができる装置を開示している。

国際公開第９３／１５８９６号パンフレット 米国特許５，１６９，５４７号明細書 独国特許出願公開第２４５７２４９号明細書 特開昭６０−１１０４２２号公報

しかしながら、これら制御手段は、小さな厚さの外装材を得ることが望ましい場合には作用効果が制限されており、これらのうち、外装速度の増大の問題に取り組んでいるものはない。

事実、出口ダイの小さな較正外面と関連した圧力降下により、上述した速度関連効果を減少させるためには、中央チャンバ内の圧力が非常に高いレベルまで必然的に増大することになる。

この場合、広い動作範囲にわたり圧力を調節することができる装置を提供することが望ましく、これにより、外装装置におけるコード移動速度の変動の振幅を増大させることが望ましい場合には、複雑さ及びコストが増大する。

本発明の目的は、かかる問題の基本的な解決策を提供することにある。

本発明によれば、１本又は２本以上のコードをプラスチック又は熱可塑性材料で外装するコード外装装置は、装置の入口のところに配置されていて、ダクトによって、材料を粘性状態で圧力下で送り出すことができる押出し手段に連結された中央チャンバに通じるコード案内手段と、外装されたコードのための所与の較正断面Ｓ₁の出口ダイとを有する。

コード外装装置は、較正断面Ｓ₁よりも小さな較正断面Ｓ₂を備えた少なくとも１つの可動ダイを更に有する。この可動ダイは、アクチュエータによってコードの移動方向に動かされ、アクチュエータは、中央チャンバを貫通しており、アクチュエータは、中央チャンバを可動ダイの内部空間に連通させることができる通路を有する。かくして、コード外装装置が、作動中の場合、アクチュエータは、可動ダイを、可動ダイが中央チャンバと出口ダイとの間で中央チャンバから見て下流側に位置し、中央チャンバから来た材料の流れ全体が、アクチュエータの通路に入った後に可動ダイを通って流れることができるようにする第１の位置と、可動ダイが、中央チャンバと案内手段との間で中央チャンバから見て上流側に位置し、中央チャンバから来た材料の流れ全体が、出口ダイを通って流れることができるようにする第２の位置との間で移動させる。

本発明の別の目的は、この装置の使用と関連した方法であって、出口ダイの較正断面Ｓ₁よりも小さな較正断面Ｓ₂を備えた可動ダイを、コードが低速で動いているとき、中央チャンバと出口ダイとの間に配置し、可動ダイを、コードが高速で動いているとき、中央チャンバから見て上流側に移動させることを特徴とする方法を提供することにある。

低速では、コードが材料を同伴する速度の効果は僅かであり、この場合、較正断面は小さいものであるのが良く、このようにことは、可動ダイを中央チャンバと出口ダイとの間で中央チャンバから見て下流側に設けることによって得られる。

中央チャンバ内に入れられている圧力下の材料をコードＦに接触させ、材料の外装を所望の断面を備えた状態で可動ダイの較正断面の高さ位置に形成する。

上述したように、コードの周りに形成される外装材の断面は、可動ダイの較正断面よりも僅かに小さく、その結果又、出口ダイの断面よりも小さい。かくして、低速では、出口ダイは、可動ダイの高さ位置に形成された外装材のプロフィールに影響を及ぼすことはない。

高速では、可動ダイを中央チャンバから上流側に動かし、この可動ダイは、この場合、外装材の形成に役割を果たさず、外装材の特性は、較正断面が可動ダイの較正断面よりも大きな出口ダイによって与えられる。上述した速度の効果と関連のある直径の増大は、大きく、一定の外装断面を維持するためには、中央チャンバ内の圧力を速度について用いられる制御範囲と同一の制御範囲内に維持した状態で調節するのが良い。したがって、コードの移動速度を増大させると、中央チャンバ内の圧力を増大させる必要はもはやない。

したがって、この装置により、コードを広い速度範囲にわたり粘性状態のプラスチック又は熱可塑性材料で外装できる。さらに、システムの性能は、厚さの小さな外装材を生じさせることが望ましい場合に特に良好である。

本発明の好ましい実施形態は、図１〜図７に示されている。

図１は、本発明の外装装置を示している。この装置は、ダクトにより押出し手段（図示せず）に連結された中央チャンバ５１を包囲している本体５を有する。押出し手段の機能は、中央チャンバに圧力下で粘性状態のプラスチック又は熱可塑性材料を供給することにある。これら手段は、スリーブ内に配置されたスクリュを有する押し出し機により全く従来の仕方で形成されるのが良く、スクリュの回転速度は、流量及び圧力を決定する。スクリュは又、材料の可塑性及び粘性に作用してコードを外装するための最適な特性を持つ材料を中央チャンバに送り出すよう設計されているのが良い。

また、材料を圧力下で送り出すことができる他の押出し手段、例えば歯車又はピストンタイプの容積型ポンプを用いることが可能である。

本発明の目的を達成する装置は、織物又は金属製コード又はケーブルをゴム材料で外装するよう特に設計されている。しかしながら、注目されるべきこととして、必要な改変が用いられる材料の特性に対して行われることを条件として、本発明の装置及び方法は、外装作業に適するようにする粘性特性を持つ任意他の形式の材料でコードを外装するのにもちょうど同様に利用できる。かくして、コードを熱可塑性材料で外装するためには、この材料の熱的比特性を考慮に入れてこの材料を所望の粘性条件下で中央チャンバに送り出すことができるようにすることが必要であろう。

コードＦは、本体５を一方の側から他方の側まで横断しており、このコードは、矢印の方向に所与の速度で動き、コード案内２、中央チャンバ５１、及び出口ダイ４を連続して通過する。

コード案内２は、それ自体多数本のねじ（図示せず）により本体５にしっかりと取り付けられた支持体３に取り付けられている。コード案内の機能は、コードを中央チャンバの入口のところに心出しすると共にこの中央チャンバ内に存在する圧力下のゴムが案内装置内に入り込むのを阻止することにある。

コード案内は、図３及び図６に示されているように、ねじ山２２内に挿入された２本のねじ２３により支持体上に保持されている。参考までに述べると、コード案内の出口２１の断面は、コードの断面に約０．０３ミリメートルだけ加えた値に本質的に等しい。また、上述した速度の効果が、コードの断面とコード案内の出口断面との間の僅かな差と組み合わさって、好ましくは、中央チャンバ内のゴムが案内装置を通って出るのを阻止するよう作用する。

可動ダイ１２は、図１において、中央チャンバ５１から見て下流側に且つ出口ダイ４から見て上流側に位置する「低速」形態で示されている。実際には、可動ダイ１２の形状及び出口ダイ４の形状は、２つのダイが互いに嵌まり合って組立体の嵩を減少させるようになっている。

出口ダイ４は、本体５に対して固定されている。

コードの表面は、中央チャンバ５１の高さ位置のところで被覆され、シースの最終断面の形状は、可動ダイ１２の下流側部分１１の較正断面Ｓ₂によって与えられる。

例示の目的で、断面Ｓが円形の場合、即ち、外装一体形コードを得ることが望ましい場合、断面Ｓ₁と断面Ｓ₂の直径の差は、０．１ミリメートル〜０．２ミリメートルのオーダーのものである。速度範囲は、０〜８ｍ／ｓまで様々であって良く、厚さが０．１ミリメートルの層を形成するゴム材料をコードの表面上に被着させることが望ましい場合、圧力範囲を１ＭＰａから２０ＭＰａまで容易に調節することができる。

可動ダイ１２は、可動ダイ１２の後側部分に連結されたアクチュエータによって動かされる。アクチュエータは、中央チャンバ５１及び支持体３を貫通しており、このアクチュエータは、図４に示すように前側部分１３、中間部分１５、及びヘッド１７を有している。

アクチュエータの前側部分１３は、材料を中央チャンバ５１から可動ダイの内容積部に循環させることができる通路１４を有し、装置が動作していて、可動ダイが「低速」形態に位置決めされているとき、コードＦは、この通路を通る。

アクチュエータの中間部分１５は、支持体３内で且つコード案内２の回りに自由に摺動する。これを可能にするため、長手方向スロット１６が、この部分１５に沿って全体にわたって作られていて、コード案内２を支持体３に取り付けられた固定位置に保つよう設計されたねじ２３を通すことができるようになっている。

アクチュエータの後側部分は、作動機構体（図示せず）、例えば空気圧若しくは油圧ジャッキ又は電気アクチュエータ、例えばリニアモータに連結されるよう設計されたヘッド１７を有している。

本発明によれば、アクチュエータは、可動ダイ１２から見て上流側に配置されている。アクチュエータは、可動ダイから見て下流側に位置決めしても良く、或いは、それどころか、可動ダイを動かすことができる１組の摺動要素を設計して中央チャンバの壁の側方部分に設けても良いことは、注目されるべきである。

図５に示すように２つのシェル半部４１，４２で形成されたスクレーパ４が、支持体の前側部分に設けられている。スクレーパの形状は、アクチュエータの前側部分１３の外側断面の形状に一致するよう設計されている。スクレーパの目的は、コード案内が設けられていて、アクチュエータは中央チャンバからその上流側の位置と下流側位置との間で変位しているときに入る支持体の部分内への材料の侵入を阻止することにある。

アクチュエータ付きの可動ダイ１２、コード案内２、及びスクレーパ４１，４２を含む支持体３を有する組立体の略図が、図６では斜視図で示され、図７では断面図で示されている。

図２は、外装装置をいわゆる「高速」形態で示している。可動ダイ１２は、装置内で上流側に動かされ、可動ダイの内側部分は、中央チャンバ５１の内部空間を越えてコア案内の端部の周りに嵌まり、この内部空間は、この場合、出口ダイ４の内部と直接連通している。可動ダイ１２は、無力化されている。

コードの較正は、出口ダイ４の下流側部分４１の高さ位置で行われ、出口ダイの断面Ｓ₂は、可動ダイの断面Ｓ₁よりも大きい。

本明細書で説明している装置は、単一の可動ダイ１２及び１つの出口ダイ４を有している。また、本発明の範囲から逸脱しないで、数個の可動ダイをコードの移動方向に沿って且つ出口ダイから見て上流側に配置することが可能であり、この出口ダイの較正断面Ｓ₁は、次第に減少する。このより複雑な構成は、粘性の高い材料を用いることにより生じる問題又は非常に薄い外層材の製造と関連した問題を解決することができる。

この場合、最も低い速度に合わせて最も小さな断面を持つダイを用い、そして、速度が上がると最も小さな断面を持つダイを取り出すことが可能である。この場合、最終的な較正は、中間断面のダイによって行われる。最大速度に達すると、中央チャンバから見て上流側の全ての可動ダイを無力化し、外装材の較正は、出口ダイ４によって行われ、この出口ダイの断面Ｓ₁は、全ての可動ダイの断面Ｓ_iよりも大きい。

本発明は、単一のコードを外装する装置に関する。しかしながら、本発明の原理は、同一平面内に互いに並んで且つ平行に配置されたコードのアレイを粘性材料で被覆し、プライを形成して被覆コードのストリップを得ることが望ましい場合にちょうど同様に利用できることは注目されるべきである。

これを行うため、コード案内、可動ダイ及び出口ダイの断面を適合させれば十分である。単一コードに適した円形断面ではなく、これら互いに異なる手段の断面は、移動方向に垂直なプライの平面の方向に細長く、かかる断面は、コードのプライの幅に一致した長円形の形となっている。

本発明の別の目的は、上述の装置を用いて１本又は２本以上のコードをプラスチック又は熱可塑性材料で外装する方法を提供することにある。この方法は、コードが低速で動くとき、出口ダイ４の較正断面Ｓ₁よりも小さな較正断面Ｓ₂の少なくとも１つの可動ダイ１２を中央チャンバ５１と出口ダイ４との間に配置するステップと、コードが高速で動くとき、可動ダイ１２を中央チャンバ５１から見て上流側に動かすステップとから成る。

可動ダイの運動は、アクチュエータにより制御される。上述したように、アクチュエータは、それ自体作動機構体、例えば空気圧ジャッキ又はリニアモータに連結されていて、自動プロセス制御システムにより制御されるのが良い。

この場合、可動ダイを動かすことが望ましい下限としての速度しきい値をこのシステムに指示すれば十分である。所与の外装材厚さの場合、材料が所与の速度及びキャリブレーション断面の場合に中央チャンバに入る圧力の制御範囲は、これよりも大きな較正断面及びこれよりも高い速度の場合と同じである。

ダイの交換と関連した局所的な過剰外装材厚さを回避するため、第１の方法は、所与の速度及びキャリブレーション断面の場合に所望の外装材厚さを与える圧力レベルを維持するステップと、急激な速度の増加と組み合わされた可動ダイの迅速な運動を生じさせてこの同一の圧力レベルで、先の形態における低速で得られる厚さに非常に近い外装材厚さを得るのに適した値に対応する大きな較正断面及び高い速度に達するようにするステップとから成る。高速から低速への変更には逆の手順が適用される。

中央チャンバ内への材料の導入圧力も又、最大圧力レベルに達するまでコードの移動速度の増大の関数として調節することができ、次に、可動ダイの位置を変更することができ、それにより圧力を低いレベルに減少させることができる。ただし、迅速な変化を生じさせることができる圧力調整手段を利用できることを条件とする。

しかしながら、注目されるべきこととして、可動ダイの運動は、極めて迅速な場合があり、システムの動力学的条件は、とりわけ、コードの移動速度の変化の動的特徴に関連付けられる。

かくして、本発明の装置及び本発明の装置を用いる方法は、本質的に一定の外装材厚さを維持しながら外装コードを広い速度範囲にわたり生じさせることができる手段を提供する。この装置の使用法も又、本発明の装置を下流側に位置していて、瞬時使用量が大幅に変化する工業的プロセスに結合される場合及び外装装置と下流側のプロセスとの間に位置決めされたバッファ装置のサイズを増大させることが望ましくない場合に特に関心をそそるものである。

上述した装置及び方法により、中央チャンバ内の材料の圧力を比較的狭い範囲内で制御しながらコードの移動速度とは無関係に実質的に一定の厚さの外装材を施してコード又はコードのアレイを外装することができる。

この方法は、とりわけ、ゴムで外装された多量の連続コード、例えば、車両用のタイヤの製造に用いられるコードを製造するために用いられる。

また、同じ装置を用いて較正断面を所望通りに変化させ、実質的に一定のコード移動速度及び中央チャンバ内における材料の実質的に一定の圧力を維持してコードを可変厚さの外装材で外装することもできる。可動ダイの運動は、事実上瞬間的なので、これにより、所与の且つ所定のコード長さに沿って種々の外装材厚さを備えたコードの製造が可能になる。

可動ダイの運動は又、外装材厚さが第１の厚さと第１の厚さとは異なる第２の厚さとの間で変化する一連の同一セグメントを備えたコードを得るよう交互に制御できる。

この用途は、コードが例えば、底部ゾーン及びクラウンゾーンにそれぞれ設けられるコードの部分に種々の外装材厚さをもたらすことが必要なタイヤのカーカス補強コードとして使用されるようになっている場合に特に関心を引く場合がある。

可動ダイが出口ダイと中央チャンバとの間に位置決めされていて、「低速」形態に対応した外装装置の概略断面図である。 可動ダイが中央チャンバから見て上流側に位置決めされていて、「高速」形態に対応した外装装置の概略断面図である。 外装装置の入口のところに位置決めされたコード案内の概略斜視図である。 延長部としてアクチュエータを備えた可動ダイの概略斜視図である。 スクレーパ要素の概略斜視図である。 支持体に取り付けられたアクチュエータ付きの可動ダイ、スクレーパ、及びコード案内の組立体の概略斜視図である。 図６に示されているような支持体に取り付けられているアクチュエータ付きの可動ダイ、スクレーパ、及びコード案内の概略断面図である。

符号の説明

２ コード案内
３ 支持体
４ 出口ダイ
５ 本体
１２ 可動ダイ
１３，１５，１７ アクチュエータ
１４ 通路
４１，４２ スクレーパ
５１ 中央チャンバ
Ｆ コード

Claims (9)

1. １本又は２本以上のコード（Ｆ）をプラスチック又は熱可塑性材料で外装するコード外装装置であって、前記装置の入口のところに配置されていて、ダクトによって、前記プラスチック又は熱可塑性材料を粘性状態で圧力下で送り出すことができる押出し手段に連結された中央チャンバ（５１）に通じるコード案内手段（２）と、外装されたコードのための所与の較正断面Ｓ₁の出口ダイ（４）と、前記較正断面Ｓ₁よりも小さな較正断面Ｓ₂を備えた少なくとも１つの可動ダイ（１２）とを有する、コード外装装置において、
   前記少なくとも１つの可動ダイ（１２）は、アクチュエータ（１３，１５，１７）によってコード（Ｆ）の移動方向に動かされ、前記アクチュエータは、前記中央チャンバ（５１）を貫通しており、前記アクチュエータは、前記中央チャンバ（５１）を前記可動ダイ（１２）の内部空間に連通させることができる通路（１４）を有し、
   前記装置が、作動される場合、前記アクチュエータ（１３，１５，１７）は、前記可動ダイを、前記少なくとも一つの可動ダイが前記中央チャンバ（５１）と前記出口ダイ（４）との間で前記中央チャンバ（５１）から見て下流側に位置し、前記中央チャンバ（５１）から流入する前記プラスチック又は熱可塑性材料の流れが、前記アクチュエータの前記通路（１４）に侵入する場合に前記可動ダイ（１２）を通過することができるようにする第１の位置と、前記可動ダイ（１２）が、前記中央チャンバ（５１）と前記案内手段（２）との間で前記中央チャンバ（５１）から見て上流側に位置し、前記中央チャンバ（５１）から流入する前記プラスチック又は熱可塑性材料の流れが、前記出口ダイ（４）を通過することができるようにする第２の位置との間で移動させる、コード外装装置。
2. 複数個の可動ダイを有し、各可動ダイは、前記出口ダイ（４）から見て上流側の前記可動ダイから次の可動ダイに次第に減少する較正断面（Ｓ_i）を有する、請求項１記載の外装装置。
3. 前記ダイ（１２，４）の前記断面（Ｓ ₁ ，Ｓ ₂ ）は、円形の形のものである、請求項１又は２記載の外装装置。
4. 前記ダイ（１２，４）の前記断面（Ｓ₁，Ｓ₂）は、長円形の形のものである、請求項１又は２記載の外装装置。
5. 前記押出し手段は、前記中央チャンバ（５１）内の前記プラスチック又は熱可塑性材料の圧力を調整する手段を有する、請求項１〜４のうちいずれか一に記載の外装装置。
6. 請求項１〜５のうちいずれか一に記載の装置を用いて１本又は２本以上のコードをプラスチック又は熱可塑性材料で外装する方法であって、
   出口ダイ（４）の較正断面Ｓ₁よりも小さな較正断面Ｓ₂を備えた可動ダイ（１２）を、前記コードが所定の速度閾値以下の速度で動いているとき、中央チャンバ（５１）と前記出口ダイ（４）との間に配置し、前記可動ダイ（１）を、前記コードが前記所定の速度閾値よりも速い速度で動いているとき、前記中央チャンバ（５１）から見て上流側に移動させる、外装方法。
7. 一体形コードを、前記装置を通って動かして被覆状態の一体形コードを得る、請求項６記載の外装方法。
8. 同一平面内で互いに平行に並んで配置されたコードのアレイを、前記装置を通って動かして被覆状態のコードのストリップを得る、請求項６記載の外装方法。
9. 前記プラスチック又は熱可塑性材料は、ゴムである、請求項６〜８のうちいずれか一に記載の外装方法。

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