JP7455698B2 - タイヤ製造装置及びタイヤ製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ製造装置及びタイヤ製造方法に関し、特に、タイヤの内周面の形状を外形形状とする型（中子）を利用してタイヤを製造するタイヤ製造装置及びタイヤ製造方法に関する。

従来、タイヤの製造方法の一つとして、メタルコア製法（中子製法）というものが知られている。メタルコア製法では、製品タイヤにおける内周面の形状を外形形状として形成された中子の外周に、製品タイヤにおいてインナーライナー、カーカス、ベルトプライ、サイドウォール、トレッドとなる異なる種類のゴム素材をそれぞれについてリボンストリップ状に成形し、巻き付け、順次積層することで生タイヤを形成する。そして、中子ごと加硫成型装置に搬送し、中子を内型として外型となる加硫金型で挟み込み、加硫成型することで製品タイヤが製造される。
中子へのリボンストリップの巻き付けは、例えば、特許文献１に示すように、回転する中子の外周に対してリボンストリップを供給する装置を中子の半径方向や幅方向に移動させたり、特許文献２に示すように、リボンストリップを供給する装置に対して、中子の中心を旋回中心として中子を旋回させたり移動させたりすることで巻き付けている。

特開２００５－１５３５３６号公報 特開２０１４－０６９５５９号公報

しかしながら、特許文献１に示すように、リボンストリップを供給する装置を押出し成型機で構成し、中子に対して動かすと、装置の重量が重くエネルギーロスや故障のリスク、フィード切れ等のトラブルの発生の要因となり得てしまう。また、特許文献２に示すように、中子に対してリボンストリップを供給する装置を固定し、中子の幅方向中央と回転中心軸との交点を鉛直方向に貫く中心線を旋回中心として中子を旋回可能とするとともに、中子が旋回する旋回面上に設定されたＸ－Ｙ軸に沿って中子を移動させてリボンストリップを巻き付け、積層するには、リボンストリップの積層する角度を変える時に、内子をＸ－Ｙ軸に沿って高速で動かす必要があり、速度制約を受ける等の問題がある。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、エネルギーロスや装置の故障リスク或いはフィード切れトラブルを低減させるとともに、リボンストリップの積層速度を向上可能なタイヤ製造装置及びタイヤ製造方法を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するためのタイヤ製造装置の構成として、タイヤを構成する部材としてリボン状に成形されたリボンストリップを供給する供給装置と、製品タイヤにおける内周形状を外形形状として有するドラムを回転させながら、リボンストリップをドラムの外周に貼付するタイヤ成形装置とを備えるタイヤ製造装置であって、供給装置は、ドラムの外周にリボンストリップを貼付する貼付位置を有し、タイヤ成形装置は、回転軸を水平にして設けられたドラムと、ドラムの回転軸の水平状態を維持したまま、貼付位置を鉛直に貫く軸線周りにドラムを旋回させる旋回台と、旋回台に設けられ、該旋回台に設定された水平面に沿ってドラムを平行に移動させる平行移動機構とを備え、平行移動機構は、軸線を中心とする円の接線方向及び該接線方向と直交する直交方向にドラムを平行に移動させる構成とした。
本構成によれば、供給装置を固定化することができ、供給装置を構成する重量の大きな押出機を移動させるエネルギーロス、故障リスクやフィード切れ等のトラブルを低減させることができる。即ち、ドラムの旋回中心軸をドラムへの貼付位置に常に一致させることで、高速でドラムを旋回させることができ、リボンストリップの積層パターンの自由度を向上させることができる。
また、上述の課題を解決するためのタイヤ製造方法の態様として、タイヤを構成する部材としてリボン状に成形されたリボンストリップを製品タイヤにおける内周形状を外形形状として有するドラムを回転させながらドラムの外周に貼付するタイヤ製造方法であって、供給装置に設定されたドラムへのリボンストリップの貼付位置を鉛直に貫く軸線周りに旋回する旋回台に、回転軸を水平にして前記ドラムを設けるとともに、旋回台上において旋回台に設定された水平面に沿ってドラムを平行に移動可能とし、ドラムを、旋回台上において水平面に沿って、軸線を中心とする円の接線方向及び該接線方向と直交する直交方向に平行に移動可能とすると良い。

なお、上記発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、特徴群を構成する個々の構成もまた発明となり得る。

タイヤ製造装置の概略構成図である。 タイヤ成形装置の構成を示す斜視図である。 タイヤ製造装置の動作を示す図である。 タイヤ製造装置の動作を示す図である。 タイヤ製造装置の他の構成図である。

以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係るタイヤ製造装置１の概略構成図である。図２は、タイヤ成形装置２の構成を示す斜視図である。
図１に示すように、タイヤ製造装置１は、メタルコア製法により製品タイヤを製造するための装置であって、タイヤの加硫成型時における内型（中子）として機能するドラム１０を有するタイヤ成形装置２と、ドラム１０の外周に、製品タイヤにおいてインナーライナー、サイドウォール、トレッド等のゴムを素材とするタイヤ構成部材を供給する部材供給装置６とを備える。

まず、部材供給装置６について説明する。部材供給装置６は、例えばトレッドゴムやサイドウォールゴム等の製品タイヤにおいて各部を構成するゴム素材をストリップ状に成形して供給する装置である。即ち、部材供給装置６は、前述の各部に好適な性質を有するストリップ状のゴム（以下リボンストリップという）を供給する。

部材供給装置６は、例えば、押し出し成形機（以下、単に押出機という）６０と、貼付手段７０とを備える。押出機６０は、素材として投入された未加硫ゴムを加熱混練して先端に取り付けられた口金６２によって所定の断面形状に成形したリボンストリップ６４を連続的に供給する。
押出機６０により成形されたリボンストリップ６４は、複数のローラ等で構成される図外の搬送手段を介して貼付手段７０に搬送される。

貼付手段７０は、例えば、一対のローラ７２；７４と、ローラ７２；７４を駆動する図外の回転駆動手段とを備える。一対のローラ７２；７４は、例えば、円筒状をなし、軸線Ｃ７２；Ｃ７４を水平方向に向け、互いに平行となるように図外の支持手段に支持される。一対のローラ７２；７４は、回転駆動手段により、図中矢印で示すように、互いに逆方向に同期して回転駆動される。ローラ７２；７４の回転速度は、押出機６０から押し出されるリボンストリップ６４の押出し速度に応じて設定される。

ローラ７２；７４は、例えば、外径寸法が異なるように構成される。図１に示すように、大径なローラ７２が下側に、小径なローラ７４が上側に配置され、大径なローラ７２の外周面が小径なローラ７４の外周面よりもリボンストリップ６４の搬送方向前方に位置するように設定される。ローラ７２；７４は、互いの外周面が所定距離離間するように配置され、口金６２から押し出されたリボンストリップ６４をローラ７２、７４間で挟み込み、ローラ７２の回転によってドラム１０への貼付位置Ｐへと導く。

本実施形態では、後述するように、ドラム１０の軸線（ドラム軸４４の軸線Ｃ４４）と、ローラ７２の軸線Ｃ７２とを同じ高さに設定したため、ローラ７２の外周面のうち最もタイヤ成形装置２側に位置する部位がドラム１０の外周面に近接することから、当該位置をドラム１０へのリボンストリップ６４の貼付位置Ｐとした（図１参照）。なお、貼付位置Ｐは、リボンストリップ６４の厚み分を考慮し、ローラ７２の外周面から厚み分の範囲内で適宜設定しても良い。
また、リボンストリップ６４は、ローラ７２の幅方向の中央を通るものとし、ローラ７２の幅方向中央の位置を貼付位置Ｐとした。

タイヤ成形装置２は、部材供給装置６から供給されるリボンストリップ６４の供給方向に対向するように配置される。タイヤ成形装置２は、リボンストリップ６４が貼付されるドラム１０と、部材供給装置６に対するドラム１０の位置を可変とする台座２０とを備え、台座２０が部材供給装置６に対するドラム１０の向かい合う位置を可変に構成される。

台座２０は、例えば、タイヤ製造工場等の床面上を移動可能とされ、基台２２と、旋回台２４と、移動台２６と、ドラム台２８とを備える。台座２０は、床面側から基台２２、旋回台２４、移動台２６、ドラム台２８の順に重ねて構成される。

基台２２は、台座２０における土台となる部分であって、例えば、床面に敷設された図外のレール上を移動をするための車輪を備える。基台２２は、上面側の一部が平面状に形成され、台座２０をレール上に配置した状態において、この平面状の部分が水平となる水平面部２２ａを有する。

また、基台２２には、基台２２に対して旋回台２４の旋回を可能とする回転軸３０を有する回転支持機構と、回転駆動機構３２が設けられる。
回転支持機構は、例えば、回転軸３０と、図外の複数種類のベアリング等により構成することができる。回転軸３０は、基台２２の水平面部２２ａを貫通するように、軸線Ｃを鉛直方向に向けて基台２２にベアリングなどを介して回転自在に取り付けられる。タイヤ成形装置２は、回転軸３０の軸線Ｃがリボンストリップ６４の貼付位置Ｐを通るように部材供給装置６に対して配置される。

基台２２の水平面部２２ａを貫通した回転軸３０の上側の端部には、旋回台２４が固定される。回転軸３０の下側の端部には、回転軸３０を回転させるための回転駆動機構が接続される。回転駆動機構は、例えば、駆動源となるモーターと、モーターの回転力を旋回台に伝達する伝達機構で構成することができる。伝達機構には、チェーンやベルト及び一対のスプロケット等を用いることができ、一方のスプロケットを回転軸に、他方のスプロケットをモーターに取り付け、両方のスプロケットにチェーンやベルトを掛け渡せば良い。

旋回台２４は、基台２２側から延長する回転軸３０に取り付けられた状態において、基台２２の水平面部２２ａに対向する下面２４ｂ側の一部が、水平面部２２ａと接触しないように、例えば、水平面部２２ａと平行な平面状に形成される。

このように基台２２の水平面部２２ａに対向する旋回台２４の下面２４ｂを平面状に形成することにより、基台２２の水平面部２２ａと旋回台２４の下面２４ｂとの間に、回転支持機構の一部を構成するようにスラストベアリングを介在させることができる。スラストベアリングは、回転中心が回転軸３０の軸線が同軸となるように配置されることで、旋回台２４よりも上側の重量を基台２２の水平面部２２ａで支持することができる。これにより、基台２２に対する旋回台２４を安定して旋回させることができる。

旋回台２４の上面２４ａには、直動機構３４が設けられる。直動機構３４には、例えば、リニアレール３５と、リニアレール３５上を移動自在に設けられるブロック３６とで構成されるものを用いることができる。各直動機構３４は、互いに平行に延長するように旋回台２４上に一対設けられ、リニアレール３５；３５が、旋回台２４の旋回方向の接線方向に延長するように、旋回台２４の上面２４ａに固定される。リニアレール３５におけるブロック３６の位置は、例えば、ボールねじ機構及びモーターで構成される駆動機構を用いることで制御可能とされる。

移動台２６は、例えば、上面２６ａ及び下面２６ｂが互いに平行な平面として形成された板体からなり、下面２６ｂが、旋回台２４に取り付けられた一対の直動機構３４のブロック３６；３６に固定される。

移動台２６の上面２４ａには、直動機構３８が設けられる。直動機構３８には、例えば、リニアレール３９と、リニアレール３９上を移動自在に設けられるブロック４０とで構成されるものを用いることができる。直動機構３８は、移動台２６上において互いに平行に延長するように一対設けられる。各直動機構３８のリニアレール３９は、旋回台２４に設けられたリニアレール３５の直交する方向に延長するように、旋回台２４の上面２４ａに固定される。リニアレール３９におけるブロック４０の位置は、例えば、ボールねじ機構及びモーターで構成される駆動機構を用いることで制御可能とされる。

ドラム台２８は、例えば、上面２８ａ及び下面２８ｂが互いに平行な平面として形成された矩形状の板体からなる基板部２８Ａと、立上り壁部２８Ｂとを備える。基板部２８Ａは、下面２８ｂが、移動台２６に取り付けられた一対の直動機構３８のブロック４０；４０に固定される。

ドラム台２８の上面２８ａには、ドラム１０を回転可能に支持するドラム駆動装置４２が設けられる。ドラム駆動装置４２は、例えば、ドラム１０を回転させる駆動源となるモーターとドラム１０が取り付けるためのドラム軸４４と、ドラム軸４４にモーターの回転を伝達する伝達機構と、ドラム軸４４からドラム１０の着脱を可能にするアタッチメント４６とを備える。

モーターと伝達機構は、例えば、機構部４８として１つの筐体内に収容され、基板部２８Ａに配置される。ドラム軸４４は、片持ち支持となるように機構部４８から水平方向に延長し、一端が伝達機構に接続され、他端側がドラム台２８の立上り壁部２８Ｂを貫通する。本実施形態では、ドラム軸４４の回転中心軸の軸線Ｃ４４の高さは、例えば、ローラ７２の軸線Ｃ７２の高さに一致するように設定するものとした。

アタッチメント４６は、ドラム軸４４の立上り壁部２８Ｂを貫通したドラム軸４４の先端側の外周に取り付けられる。アタッチメント４６は、ドラム１０をドラム軸４４から着脱を可能とするための着脱機構を備える。

ドラム１０は、例えば、外形形状が、製品タイヤの内周形状に一致するように形成され、内周側がアタッチメント４６に着脱可能に取り付けられる。ここでいう着脱可能とは、周方向にはアタッチメント４６に対して回転不能にあってアタッチメント４６と共周りし、軸方向には移動可能に取り付けられている状態をいう。

上記構成のタイヤ成形装置２によれば、ドラム１０は、基台２２に対して旋回台２４を回転させることでドラム１０を回転させることができる。
また、移動台２６を旋回台２４上において移動させたり、ドラム台２８を移動台２６上において移動させたりすることにより、旋回台２４上におけるドラム１０の位置を自在に変化させることができる。即ち、旋回台２４の平面状に形成された上面２４ａに、例えば、直動機構３４；３４の延長方向をＸ軸、直動機構３８；３８の延長方向をＹ軸等として設定された直交座標軸に沿ってドラム１０を移動させることができる。

そして、旋回台２４を軸線Ｃ周りに旋回させることにより、貼付位置Ｐにおいてドラム１０の外周にローラ７２から受け渡されるリボンストリップ６４の角度を変化させることができる。
また、旋回台２４上において、各軸Ｘ，Ｙ方向に移動させることにより、ドラム１０におけるリボンストリップ６４の貼付される位置を制御するとともに、ローラ７２から受け渡されるリボンストリップ６４の貼付される圧力を制御することができる。

なお、直動機構３４；３４により移動台２６を軸線Ｃ周りの接線方向に移動可能とし、直動機構３８；３８によりドラム台２８を移動台２６の移動方向に移動可能として、旋回台２４上におけるドラム１０の位置を変更するものとして設定したが、これに限定されず、適宜、旋回台２４上において移動台２６が移動する方向や、移動台２６上においてドラム台２８が移動する方向を設定すれば良い。即ち、ドラム１０を旋回台２４上において、互いに直交方向に移動可能とすれば良い。

図３，図４は、本実施形態に係るタイヤ製造装置１の動作を示す図である。図３は、
ドラム１０の幅方向中央にリボンストリップ６４を貼付するときの一例を示す図である。同図の拡大図に示すように、ドラム１０の幅方向中央においてリボンストリップ６４を傾斜させずに貼付するときの、部材供給装置６に対するタイヤ成形装置２の配置図である。例えば、この状態をタイヤ成形装置２の旋回角度０°とする。

図４は、図３に示す状態からタイヤ成形装置２を９０°回転させて、貼付位置Ｐにドラム１０の側面１０ｓを対向させた状態を示している。本実施形態に係るタイヤ成形装置２の構成によれば、ドラム１０のクラウン部１０ｔからドラム１０の側面１０ｓへとリボンストリップ６４の貼付位置を大きく変更するような場合、図４（ａ）に示すように、旋回台２４を９０°回転させ、図４（ｂ）に示すように、貼付位置Ｐにドラム１０の側面１０ｓが対向するようにドラム台２８のみを移動させれば良い。

そして、旋回台２４上に設定されたＸ－Ｙ軸に沿ってドラム１０によって貼付位置Ｐまでの距離を微調節しつつ、旋回台２４を小さく旋回させてリボンストリップ６４の貼り付け角度を調整すれば良い。つまり、貼付位置Ｐに旋回台２４の軸線Ｃが一致しているので、ドラム１０の位置を大きく旋回させても、Ｘ軸やＹ軸に沿ってドラム１０を大きく、急激に動かす必要がないため、高速化、高精度化に貢献できる。

したがって、本構成のタイヤ製造装置１によれば、上述のようにドラム１０の移動量を小さくできるので、従来のように、部材供給装置６側をドラム１０に対して移動させた場合のようなエネルギーロスや装置の故障リスク、フィード切れ等のトラブルを低減させるとともに、リボンストリップ６４の積層速度を向上させることができる。

図５は、タイヤ製造装置１の他の形態を示す図である。
図５（ａ）に示すように、タイヤ製造装置１は、１基の部材供給装置６に対して２基のタイヤ成形装置２Ａ；２Ｂを同一のレール８；８上に設けることで、生タイヤの成形効率を向上させることができる。各タイヤ成形装置２Ａ；２Ｂは、ドラム軸４４が互いに対向するように構成される。また、各タイヤ成形装置２Ａ：２Ｂは、レール８；８に沿って移動させたときに、それぞれの旋回台２４の軸線Ｃが、タイヤ製造装置１において設定された貼付位置Ｐに対応するように構成される。

例えば、タイヤ成形装置２Ａにおいてドラム１０は、ドラム軸４４に片持ち状態で取り付けられているため、一方の側面のタイヤのビード部に対応する部位までリボンストリップ６４を貼付することができるが、他方の側面１０ｓはそこまでリボンストリップ６４を貼付することができない。そこで、図５（ｂ）に示すように、タイヤ成形装置２Ａにおいて一方の側面の貼付が完了した後に、タイヤ成形装置２Ａからタイヤ成形装置２Ｂに移動させて他方の側面１０ｓにリボンストリップ６４の貼付を行うようにすれば良い。
なお、図５（ｂ）の矢印で示すように、部材供給装置６は、タイヤ成形装置２Ａ；２Ｂに対して前進後退可能としても良い。

したがって、メタルコア製法により、タイヤを製造する場合、製品タイヤにおける内周面を形成するインナーライナー素材を供給する部材供給装置６、サイドウォール素材を供給する部材供給装置６、トレッド素材を供給する部材供給装置６をレール８：８に沿って配置し、それぞれの部材供給装置６について２基のタイヤ成形装置２Ａ；２Ｂを設けることで効率的にタイヤを製造することができる。

以上説明したように、タイヤを構成する部材としてリボン状に成形されたリボンストリップを供給する供給装置と、製品タイヤにおける内周形状を外形形状として有するドラムを回転させながら、リボンストリップをドラムの外周に貼付するタイヤ成形装置とを備えるタイヤ製造装置によるメタルコア製法において、供給装置は、ドラムの外周にリボンストリップを貼付する貼付位置を有し、タイヤ成形装置は、回転軸を水平にして設けられたドラムと、ドラムの回転軸の水平状態を維持したまま、貼付位置を鉛直に貫く軸線周りにドラムを旋回させる旋回台と、旋回台に設けられ、該旋回台に設定された水平面に沿ってドラムを平行に移動させる平行移動機構とを備え、回転軸は、旋回台が旋回する軸線を中心とする円の接線方向に延長する構成とすると良い。
本構成によれば、供給装置を固定化することができ、供給装置を構成する重量の大きな押出機を移動させるエネルギーロス、故障リスクやフィード切れ等のトラブルを低減させることができる。即ち、ドラムの旋回中心軸をドラムへの貼付位置に常に一致させることで、高速でドラムを旋回させることができ、リボンストリップの積層パターンの自由度を向上させることができる。また、本構成によれば、ドラムを貼付位置に移動させるために、旋回台を大きく旋回させても、旋回台に設定された例えば、ＸＹ軸に沿ってドラムを急激に動かす（平行移動）必要がないため、高速化、高精度化に貢献できる。
また、タイヤ製造装置において、平行移動機構が、軸線を中心とする円の接線方向及び該接線方向と直交する直交方向にドラムを平行に移動させるように構成すると良い。
即ち、メタルコア製法によるタイヤ製造方法において、タイヤを構成する部材としてリボン状に成形されたリボンストリップを製品タイヤにおける内周形状を外形形状として有するドラムを回転させながらドラムの外周に貼付する際に、供給装置に設定されたドラムへのリボンストリップの貼付位置を鉛直に貫く軸線周りに旋回する旋回台に、回転軸を水平にして前記ドラムを設けるとともに、旋回台上において旋回台に設定された水平面に沿ってドラムを平行に移動可能とすると良く、好ましくは、ドラムが旋回台上において水平面に沿って、軸線を中心とする円の接線方向及び該接線方向と直交する直交方向に平行に移動可能とすると良い。

なお、上記実施形態では、部材供給装置は、押出機によりゴム素材を混錬してリボンストリップを供給するものとしたが、これに限定されず、繊維等の骨材を含む例えば、ベルト素材等を供給するものでも良い。

１ タイヤ製造装置、２ タイヤ成型装置、６ 部材供給装置、１０ ドラム、
２０ 台座、２２ 基台、２４ 旋回台、２６ 移動台、２８ ドラム台、
６０ 押出成形機（押出機）、６４ リボンストリップ、Ｃ 軸線。

Claims (2)

1. タイヤを構成する部材としてリボン状に成形されたリボンストリップを供給する供給装置と、
   製品タイヤにおける内周形状を外形形状として有するドラムを回転させながら、前記リボンストリップを前記ドラムの外周に貼付するタイヤ成形装置とを備えるタイヤ製造装置であって、
   前記供給装置は、
   前記ドラムの外周に前記リボンストリップを貼付する貼付位置を有し、
   前記タイヤ成形装置は、
   回転軸を水平にして設けられたドラムと、
   前記ドラムの回転軸の水平状態を維持したまま、前記貼付位置を鉛直に貫く軸線周りにドラムを旋回させる旋回台と、
   前記旋回台に設けられ、該旋回台に設定された水平面に沿って前記ドラムを平行に移動させる平行移動機構と、を備え、
   前記平行移動機構は、前記軸線を中心とする円の接線方向及び該接線方向と直交する直交方向に前記ドラムを平行に移動させることを特徴とするタイヤ製造装置。
2. タイヤを構成する部材としてリボン状に成形されたリボンストリップを製品タイヤにおける内周形状を外形形状として有するドラムを回転させながら前記ドラムの外周に貼付するタイヤ製造方法であって、
   供給装置に設定された前記ドラムへの前記リボンストリップの貼付位置を鉛直に貫く軸線周りに旋回する旋回台に、回転軸を水平にして前記ドラムを設けるとともに、
   前記旋回台に設定された水平面に沿って前記ドラムを平行に移動可能とし、
   前記ドラムを、前記旋回台上において水平面に沿って、前記軸線を中心とする円の接線方向及び該接線方向と直交する直交方向に平行に移動可能としたタイヤ製造方法。

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