JP5210128B2 - タイヤ製造装置及びタイヤ製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ゴムストリップを回転する一対のローラにより被成形体に積層して未加硫タイヤを成形するタイヤ製造装置及びタイヤ製造方法に関する。

空気入りタイヤは、一般に、未加硫ゴム等からなる各タイヤ構成部材を被成形体に順次配置して未加硫タイヤを成形し、タイヤ加硫機により加硫成型して製造される。また、このタイヤ製造時には、未加硫のゴムストリップを、積層手段により被成形体に貼り付けて積層することで、トレッドゴム等の所定のタイヤ構成部材を形成することが行われている。

ところで、このようなタイヤ製造装置では、積層手段が有する一対のローラを回転させ、それらの外周部間にゴムストリップを通過させて圧延等しつつ、通過後のゴムストリップを一方のローラにより保持して被成形体に積層するのが一般的である。その際、ローラ間を通過したゴムストリップは、積層用の一方のローラ側に確実に誘導して保持する必要があるが、従来のタイヤ製造装置では、ローラとゴムストリップの密着状態等によっては、ゴムストリップの先端が他方のローラ側に誘導されることがある。その結果、上記した一方のローラによるゴムストリップ先端部の保持が安定して行えず、被成形体へのゴムストリップの配置や積層の精度が低下する恐れがある。

これに対し、従来、一対のローラの外周部形状を、互いに対応する曲率の凹曲面と凸曲面に形成し、ゴムストリップが剥離し易い凹曲面ローラを剥離側に、凸曲面ローラをゴムストリップの粘着側にして、ゴムストリップの先端部を凸曲面ローラに誘導して保持するタイヤ製造装置が知られている。また、互いに径の異なる一対のローラを使用し、ゴムストリップがより剥離し易い小径ローラを剥離側に、大径ローラをゴムストリップの粘着側にして、ゴムストリップを大径ローラにより保持する貼付装置も知られている（特許文献１参照）。

しかしながら、これら従来の装置では、それぞれ効果はあるものの、ゴム種等の条件によっては、剥離側の各ローラからゴムストリップを強制的に剥離する力が充分に強くならない場合があり、その外周部からゴムストリップの先端部を確実に剥離して粘着側の各ローラに誘導する効果が不足する場合があるため、更なる改善が求められる。これに伴い、ゴムストリップの修正に応じて装置の稼働率が低下し、タイヤ製造の生産性が低くなることも懸念される。

また、従来、各ローラの外周に複数の貫通孔を形成し、一方のローラの貫通孔からエアを吸引してゴムストリップを吸着し、かつ、他方のローラの貫通孔からエアを吹き出してゴムストリップを剥離させ、ゴムストリップの先端部を一方のローラ側に誘導するようにした装置も知られている（特許文献２参照）。

ところが、この従来の装置では、ローラへの貫通孔の形成に加えて、エアの吸引や吹き出し機構を設けてローラへ接続する必要があるため、装置全体が複雑になる、という点で改良が求められている。併せて、吸引側のローラの貫通孔にゴムが詰まり、装置の故障が増加する恐れもあるため、更なる改善が求められている。

特開２００６−１３０７５７号公報 特開２００２−３７４９２号公報

本発明は、このような従来の問題に鑑みなされたものであって、その目的は、ゴムストリップを一対のローラにより積層して未加硫タイヤを成形する際に、ゴムストリップの先端部を積層用の一方のローラに確実に誘導して保持し、ゴムストリップの配置や積層の精度を向上させることである。

本発明は、ゴムストリップの供給手段と、供給されるゴムストリップを回転する一対のローラ間を通過させて一方のローラにより被成形体に積層する積層手段とを備え、被成形体にゴムストリップを積層して未加硫タイヤを成形するタイヤ製造装置であって、一対のローラをそれぞれ回転させる駆動手段と、ゴムストリップの先端供給時に、前記一方のローラの回転周速度を他方のローラの回転周速度に対して相対的に遅くして、ゴムストリップの先端部を前記一方のローラ側に誘導する速度変更手段と、を備え、速度変更手段は、ゴムストリップの先端部が前記一方のローラ側に誘導されたとき、一対のローラの各回転周速度を同じ速度に変更する手段を有することを特徴とする。
また、本発明は、ゴムストリップを回転する一対のローラ間を通過させて一方のローラにより被成形体に積層し、未加硫タイヤを成形するタイヤ製造方法であって、前記一方のローラの回転周速度を他方のローラの回転周速度に対して相対的に遅くして一対のローラをそれぞれ回転させる工程と、速度差を有して回転する一対のローラ間にゴムストリップを供給する工程と、供給されるゴムストリップの先端部を一対のローラ間を通過させて前記一方のローラ側に誘導する工程と、ゴムストリップの先端部が前記一方のローラ側に誘導されたとき、一対のローラの各回転周速度を同じ速度に変更する工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、ゴムストリップを一対のローラにより積層して未加硫タイヤを成形する際に、ゴムストリップの先端部を積層用の一方のローラに確実に誘導して保持でき、ゴムストリップの配置や積層の精度を向上させることができる。

以下、本発明のタイヤ製造装置及び製造方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態のタイヤ製造装置は、被成形体にゴムストリップを積層して、トレッドゴムやサイドウォールゴム等、タイヤ各部のゴム部材を形成して未加硫タイヤを成形する装置である。

図１は、このタイヤ製造装置の概略構成図であり、その要部を模式的に側面図やブロック図で示している。
タイヤ製造装置１は、図示のように、支持体２と、ゴムストリップＧの供給手段１０と、それらの間に配置されたゴムストリップＧの積層手段２０と、装置全体を制御する制御装置４０と、を備えている。

支持体２は、未加硫タイヤの成形時に、被成形体Ｈを軸線周りに回転可能に支持する支持手段であり、例えば成形する未加硫タイヤの内面形状に応じた外面形状を有する剛体コアや、拡縮可能な円筒状の成形ドラム等からなる。ここでは、支持体２は、軸線周りに回転可能な剛体コアからなり、その外周側にタイヤ構成部材やゴムストリップＧが順に配置や積層等されて被成形体Ｈが形成され、被成形体Ｈを同芯状に保持する。また、この支持体２は、モータ等の駆動源や、その回転動力の伝達機構等からなる回転駆動装置（図示せず）を有し、これにより回転駆動されて、被成形体Ｈを軸線周りに所定速度で回転させる。

ここで、被成形体Ｈは、未加硫タイヤの成形時にゴムストリップＧが積層される対象物であり、支持体２上に配置された成形途中段階の未加硫タイヤや仕掛かり品、又は中間成形体等である。或いは、ゴムストリップＧを支持体２上へ直接積層するときには、剛体コアや成形ドラムが被成形体Ｈを構成する。一方、ゴムストリップＧは、リボン状や帯状等に形成されて積層される長尺なゴム部材であり、供給手段１０から被成形体Ｈへ向けて供給される。

供給手段１０は、未加硫ゴムを加熱混練して押し出す押出機１１（図では先端側のみ示す）と、そのゴム押出先端部に連結された押出ヘッド１２と、押出ヘッド１２のゴム吐出口に取り付けられた口金１３とを有する。供給手段１０は、押出機１１により、未加硫ゴムを、押出ヘッド１２を介して口金１３の開口部から押し出し、その開口形状に応じた所定の断面形状にゴムストリップＧを形成して、積層手段２０へ向かって連続して所定速度で供給（矢印Ｋ）する。また、供給手段１０は、押出機１１を積層手段２０と共に支持体２の外面に沿って軸線方向等に移動させる移動手段（図示せず）を有する。これにより、押出機１１を、ゴムストリップＧの供給速度や支持体２への積層位置等に応じて移動させ、積層手段２０を介して、回転する被成形体Ｈの所定位置にゴムストリップＧを供給する。

積層手段２０は、軸線周りに回転可能に支持された一対のローラ２１、２２と、ローラ２１、２２をそれぞれ回転させる駆動手段３０とを有し、供給されるゴムストリップＧを、回転する一対のローラ２１、２２間を通過させて、一方のローラ２１により被成形体Ｈに積層する。ここでは、ローラ２１、２２は、それぞれ所定径に形成された円筒状や円盤状をなし、下方の下ローラ２１が支持体２の外面近傍に対向して配置され、その上方に、上ローラ２２が、互いの外周部間に所定間隔を開けて対向して配置されている。これらローラ２１、２２は、それぞれゴムストリップＧの積層及び圧延ローラであり、軸線を互いに平行にした状態で支持され、それらの間の一方側（図では右側）のゴム入口側に、口金１３から押し出されたゴムストリップＧが導かれて連続的に供給される。

駆動手段３０は、各ローラ２１、２２の回転軸（図示せず）に各々取り付けられた下モータ３１と上モータ３２とを有し、各モータ３１、３２によりローラ２１、２２をそれぞれ別個に回転駆動して、各配置位置で所定方向に回転させる。このモータ３１、３２は、互いに独立して回転速度（単位時間当たりの回転の回数：回転数）が変更可能な回転電動機からなり、各ローラ２１、２２をそれぞれ所定の回転速度で回転させるとともに、各回転速度を独立して変化させる。これにより、駆動手段３０は、ローラ２１、２２のゴムストリップＧと接する外周部における周速度を、各モータ３１、３２の回転速度及び各ローラ２１、２２の直径に応じた速度に各々変更する。なお、本発明では、この回転するローラ２１、２２のゴムストリップＧと接する外周部表面における周方向速度を、ローラ２１、２２の回転周速度と言う。

積層手段２０は、この駆動手段３０により駆動して、ローラ２１、２２を互いに逆方向に同期して回転（矢印Ｒ１、Ｒ２）させ、供給されるゴムストリップＧをローラ２１、２２の外周部間で圧延して、その外周部間隔に応じた厚さの所定の断面形状に形成する。続けて、積層手段２０は、ローラ２１、２２間を通過したゴムストリップＧを、積層用の一方のローラ（ここでは、下ローラ２１）側に誘導し、回転する下ローラ２１により保持して被成形体Ｈへの所定の貼付位置まで移動させ、連動して回転する被成形体Ｈの外面に押し付けて圧着する。このようにして、積層手段２０は、ゴムストリップＧを、被成形体Ｈ、例えば支持体２の外面又は下層のゴムストリップＧや配置済みのタイヤ構成部材に貼り付け、連続してタイヤ周方向に螺旋状に巻き付けて積層し、所定形状のトレッド等のゴム部材を形成する。

その際、このタイヤ製造装置１では、ゴムストリップＧを連続して積層する間を通して、両ローラ２１、２２の回転周速度を、被成形体Ｈの回転速度に応じた速度に設定し、互いに同じ速度に維持してゴムストリップＧを通過させる。ただし、供給手段１０によるゴムストリップＧの供給が開始されて、ゴムストリップＧの先端部が通過するときには、いずれか一方又は両方のモータ３１、３２の回転速度を変更制御して、上ローラ２２よりも下ローラ２１の回転周速度を遅くする。即ち、下ローラ２１の回転周速度を遅くし、又は上ローラ２２の回転周速度を速くし、或いは、それらを組み合わせて、一方の下ローラ２１の回転周速度を、他方の上ローラ２２の回転周速度に対して相対的に遅くする。このようにして、ゴムストリップＧの先端供給時（積層動作の開始時）に、ローラ２１、２２の回転周速度に所定の速度差（速度比）を付与し、その状態でローラ２１、２２間を通過させて、ゴムストリップＧ先端部の誘導方向を制御する。

図２は、このローラ２１、２２間を通過するゴムストリップＧを拡大して示す要部側面図であり、各段階のゴムストリップＧとローラ２１、２２を順に模式的に示している。また、図では仮想的に、ゴムストリップＧの厚さ方向の中立面ＣＬを挟んで、上側を上ゴムストリップ部ＧＵ、下側を下ゴムストリップ部ＧＬとして示している。
本実施形態では、図示のように、各ローラ２１、２２を、その外周部間を通過するゴムストリップＧの供給方向Ｋに合わせて、互いに逆方向に回転Ｒ１、Ｒ２させる。また、供給手段１０から供給されるゴムストリップＧの先端がローラ２１、２２間に達するまでに（図２Ａ参照）、積層用の下ローラ２１の回転周速度Ｖ１が上ローラ２２の回転周速度Ｖ２よりも遅い速度（Ｖ１＜Ｖ２）になるように各速度Ｖ１、Ｖ２を調整する。

この状態で、ゴムストリップＧの先端がローラ２１、２２間に達すると、上下面に接触する各ローラ２１、２２によるゴムストリップＧの送り量（搬送量）の差により（図２Ｂ参照）、ローラ２１、２２間を通過したゴムストリップＧの先端部が下ローラ２１側に誘導（矢印Ｔ）される。つまり、ゴムストリップＧは、より回転周速度Ｖ２が速く外周部の移動量も大きい上ローラ２２により、接触する上ゴムストリップ部ＧＵの表面が、より多く下流側に送られる。一方、下ゴムストリップ部ＧＬの表面は、より回転周速度Ｖ１が遅く外周部の移動量も小さい下ローラ２１により、より少なく下流側に送られる。この両送り量の差に伴い、ローラ２１、２２間を通過したゴムストリップＧは、全体として送り量の少ない下ローラ２１側に送られて、上ローラ２２から離れる方向の力が作用するとともに、下ローラ２１の外周部に沿うように変形する。これにより、ゴムストリップＧの先端部が、上ローラ２２から剥離して下ローラ２１側に誘導され、下ローラ２１の外周部に保持されて、その回転により被成形体Ｈへ向けて移動する。

また、ここでは、ゴムストリップＧの先端部の誘導方向を上記のように制御して一対のローラ２１、２２間を通過させ、その先端部が下ローラ２１側に誘導されたときに、一対のローラ２１、２２の各回転周速度Ｖ１、Ｖ２を同じ速度（Ｖ１＝Ｖ２）に変更する。具体的には、例えば、下ローラ２１に保持されたゴムストリップＧの先端部をセンサ等により検知し、その先端部の下ローラ２１側への誘導を確認したときに、各回転周速度Ｖ１、Ｖ２を変更する。又は、ゴムストリップＧの先端が一対のローラ２１、２２間を通過したことを、センサやモータ３１、３２に作用するトルク変化により検知し、この通過した時点から所定時間経過したときに、各回転周速度Ｖ１、Ｖ２を変更する。或いは、押出機１１の作動時間（ゴム押出時間）からゴムストリップＧの先端部の誘導を判断し、押出開始から所定時間経過したときに、ゴムストリップＧの先端部が誘導されたとして、各回転周速度Ｖ１、Ｖ２を変更してもよい。これにより、ゴムストリップＧの先端部の誘導ミスを防止して、先端部を下ローラ２１側へ確実に誘導して保持し、その後、速度を変更して連続した積層動作を実行させる。このように、タイヤ製造装置１は、ゴムストリップＧの先端供給時のみ、ローラ２１、２２の回転周速度Ｖ１、Ｖ２に所定の速度差を付与し、先端部の通過後は、ローラ２１、２２を同じ回転周速度Ｖ１、Ｖ２で回転させる。

次に、このタイヤ製造装置１により、未加硫タイヤを成形してタイヤを製造する手順や動作について説明する。なお、以下の手順等は、制御装置４０（図１参照）により制御され、装置各部を予め設定されたタイミングや条件で関連動作させる等、連動して作動させて実行される。

この制御装置４０は、例えばマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）４１、各種プログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）４２、及びＭＰＵ４１が直接アクセスするデータを一時的に格納するＲＡＭ（Random Access Memory）４３等を備えたコンピュータから構成され、接続手段を介して装置各部が接続されている。これにより、制御装置４０は、装置各部と制御信号や各種データを送受信し、タイヤ成形に関する各動作を各々実行させる。また、制御装置４０は、各ローラ２１、２２を回転駆動するモータ３１、３２にも各々接続され、モータ３１、３２を制御して回転速度をそれぞれ変更させる。従って、制御装置４０は、ローラ２１、２２の回転周速度を上記のように変更する速度変更手段の一部を構成する。

タイヤ製造装置１は、まず、積層用の一方の下ローラ２１の回転周速度Ｖ１（図２参照）を、他方の上ローラ２２の回転周速度Ｖ２に対して相対的に遅くした状態で、一対のローラ２１、２２をそれぞれ所定速度で回転させる。次に、このように速度差を有して回転する一対のローラ２１、２２間に、供給手段１０からゴムストリップＧを供給し、供給されるゴムストリップＧの先端部を、一対のローラ２１、２２間を通過させて、上記のように下ローラ２１側に誘導して保持する。続いて、ゴムストリップＧの先端部が一対のローラ２１、２２間を通過して下ローラ２１側に誘導されたとき、一対のローラ２１、２２の各回転周速度Ｖ１、Ｖ２を同じ速度に変更する。その後、同状態にローラ２１、２２を維持して、ゴムストリップＧを連続して供給し、ゴムストリップＧを回転する一対のローラ２１、２２間を通過させて下ローラ２１により保持し、被成形体Ｈ（図１参照）に順次積層する。これにより、被成形体Ｈ上にトレッド等のゴム部材を形成して所定形状及び構造の未加硫タイヤを成形し、加硫成型して製品タイヤを製造する。

以上のように、本実施形態では、下ローラ２１の回転周速度Ｖ１を上ローラ２２の回転周速度Ｖ２に対して相対的に遅くした状態で、回転するローラ２１、２２間にゴムストリップＧを供給して通過させる。その際、ローラ２１、２２によるゴムストリップＧの送り量同士の差に伴う上記した作用により、ゴムストリップＧの先端部の誘導方向を正確に制御して、所望の下ローラ２１側に確実に誘導することができる。また、ゴムストリップＧの先端部を、上ローラ２２から強制的に強い力で剥離させて、確実に下ローラ２１に誘導して外周部に安定して保持でき、ゴムストリップＧを被成形体Ｈへの積層位置へ正確に移動させて供給することができる。これに伴い、被成形体ＨへのゴムストリップＧの配置や積層の精度を高めることができ、装置の信頼性や稼働率、及びタイヤ製造の生産性を向上させることもできる。

従って、本実施形態によれば、ゴムストリップＧを一対のローラ２１、２２により積層して未加硫タイヤを成形する際に、ゴムストリップＧの先端部を積層用の一方の下ローラ２１に確実に誘導して保持でき、ゴムストリップＧの配置や積層の精度を向上させることができる。また、このタイヤ製造装置１では、ゴムストリップＧの先端部の誘導後は、ローラ２１、２２の各回転周速度を同じ速度に変更するため、ゴムストリップＧを下ローラ２１により確実に保持しながら、ローラ２１、２２の速度差により、ゴムストリップＧに皺等の変形や蛇行が発生して積層状態の精度が低下するのを防止することもできる。更に、ローラ２１、２２の回転周速度を変更するだけで、上記した各効果が得られるため、装置が複雑にならずに低コストで実施でき、かつ故障の発生を抑制することもできる。

ここで、駆動手段３０は、２つのモータ３１、３２以外に、例えば１つのモータを、減速機やクラッチ等からなる速度切替機構を介してローラ２１、２２に各々連結し、これにより、ローラ２１、２２を回転させつつ、ゴムストリップＧの先端部がローラ２１、２２間を通過する前後の所定のタイミングで、回転周速度を切り替えて変更するようにしてもよい。このように、ローラ２１、２２を回転させる駆動手段３０や速度変更手段は、ローラ２１、２２を所定速度で回転させて、その速度差等を調整可能な公知の種々の各手段を用いることができる。

なお、本実施形態では、下ローラ２１をゴムストリップＧの積層用のローラとしたが、ゴムストリップＧの積層の仕方等によっては、上ローラ２２を積層用のローラとして使用し、上記と同様にして、ゴムストリップＧの先端を上ローラ２２側に誘導するようにしてもよい。また、ローラ２１、２２は、同じ直径に、又は異なる直径に形成し、或いは、互いに対応する異なる外周部形状に形成してもよい。

本実施形態のタイヤ製造装置の概略構成図である。 ローラ間を通過するゴムストリップを拡大して示す要部側面図である。

符号の説明

１・・・タイヤ製造装置、２・・・支持体、１０・・・供給手段、１１・・・押出機、１２・・・押出ヘッド、１３・・・口金、２０・・・積層手段、２１・・・下ローラ、２２・・・上ローラ、３０・・・駆動手段、３１・・・下モータ、３２・・・上モータ、４０・・・制御装置、４１・・・ＭＰＵ、４２・・・ＲＯＭ、４３・・・ＲＡＭ、Ｈ・・・被成形体、Ｇ・・・ゴムストリップ。

Claims (2)

1. ゴムストリップの供給手段と、供給されるゴムストリップを回転する一対のローラ間を通過させて一方のローラにより被成形体に積層する積層手段とを備え、被成形体にゴムストリップを積層して未加硫タイヤを成形するタイヤ製造装置であって、
   一対のローラをそれぞれ回転させる駆動手段と、
   ゴムストリップの先端供給時に、前記一方のローラの回転周速度を他方のローラの回転周速度に対して相対的に遅くして、ゴムストリップの先端部を前記一方のローラ側に誘導する速度変更手段と、を備え、
   速度変更手段は、ゴムストリップの先端部が前記一方のローラ側に誘導されたとき、一対のローラの各回転周速度を同じ速度に変更する手段を有することを特徴とするタイヤ製造装置。
2. ゴムストリップを回転する一対のローラ間を通過させて一方のローラにより被成形体に積層し、未加硫タイヤを成形するタイヤ製造方法であって、
   前記一方のローラの回転周速度を他方のローラの回転周速度に対して相対的に遅くして一対のローラをそれぞれ回転させる工程と、
   速度差を有して回転する一対のローラ間にゴムストリップを供給する工程と、
   供給されるゴムストリップの先端部を一対のローラ間を通過させて前記一方のローラ側に誘導する工程と、
   ゴムストリップの先端部が前記一方のローラ側に誘導されたとき、一対のローラの各回転周速度を同じ速度に変更する工程と、
   を有することを特徴とするタイヤ製造方法。
   

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