JP2004243732A

JP2004243732A - 可変ダイヘッドによるゴム層成形方法及び可変ダイヘッド

Info

Publication number: JP2004243732A
Application number: JP2003038360A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Nakamoto; 均中元; Takuya Kondo; 卓也近藤
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2003-02-17
Filing date: 2003-02-17
Publication date: 2004-09-02

Abstract

【課題】多様な断面形状に対応することのできる可変ダイヘッドによるタイヤ製造方法を提供すること。
【解決手段】ダイヘッド２０から押し出し成形されるストリップゴムＳを成形ドラム１に順次巻き付けて積層することでタイヤを製造するタイヤ製造方法であって、ダイヘッド２０は押し出し成形されるストリップゴムの断面形状を変更可能な可変ダイヘッドにより構成され、成形ドラム１への巻き付け工程において、断面形状を変えることで所望の断面形状を有するゴム層を形成するようにした。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイヘッドから押し出し成形されるストリップゴムを成形ドラムに順次巻き付けて積層することでゴム層を製造するゴム層成形方法及びこれに用いられる可変ダイヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤのトレッド部やサイドウォール部を構成するゴム層を形成する方法として、例えば、特許第２６８２８７２号に開示されるトレッドストリップを製造する方法が知られている。これは、実質的に台形のトレッドストリップを形成するためのインゼクタヘッド（ダイヘッドに相当）を用いている。このインゼクタヘッドから押し出し成形されるトレッドストリップの断面形状は、製造しようとするトレッド層の断面形状と同じであり、かかるトレッドストリップを成形ドラムに１周巻き付けることで、トレッド層を形成する。
【０００３】
【特許文献】
特許第２６８２８７２号
【発明が解決しようとする課題】
トレッド部やその他のゴム層を形成するに際して、種々の断面形状のゴム層に対応することが重要である。これは、多品種少量生産を効率良く実現するためである。上記先行技術では、インゼクタヘッドは厚さと幅を調節する機構を備えており、断面形状を変更することができる。これにより、異なる断面形状を有するトレッド部を１つのインゼクタヘッドで実現可能である。
【０００４】
しかしながら、上記先行技術では、断面形状を変更できるが変更できる形状には限度がある。例えば、単純な台形形状には対応することはできるが、それ以外の形状に対応することは難しい。トレッド層の形成には対応できるが、それ以外のサイドウォール部等のゴム層にも対応することは困難である。
【０００５】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、多様な断面形状に対応することのできるゴム層成形方法及びこれに用いられる可変ダイヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明に係る可変ダイヘッドによるゴム層成形方法は、
ダイヘッドから押し出し成形されるストリップゴムを成形ドラムに順次巻き付けて積層することでゴム層を成形するゴム層成形方法であって、
前記ダイヘッドは押し出し成形されるストリップゴムの断面形状を変更可能な可変ダイヘッドにより構成され、前記成形ドラムへの巻き付け工程において、前記断面形状を変えることで所望の断面形状を有するゴム層を形成するようにしたことを特徴とするものである。
【０００６】
この構成によるゴム層成形方法の作用・効果は、以下の通りである。タイヤ等のゴム層を形成するに際して、ダイヘッドから押し出し成形されるストリップゴムを成形ドラムに巻き付けて積層することで、ゴム層を形成する。このストリップゴムは、形成しようとするゴム層の断面形状よりも小さな断面積の断面形状を有する。かかるストリップゴムを順次巻き付けることで、所望の断面形状を有するゴム層を形成することができる。もともとの断面積が小さいストリップゴムを用いるので、所望の断面形状を得やすくなる。すなわち、積層の仕方を変えれば異なる断面形状のゴム層を得ることができる。よって、多様な断面形状を得やすくなる。また、ダイヘッドとして可変ダイヘッドを用いており、ストリップゴムを成形ドラムに対して巻き付けている間に、断面形状を変更可能である。これにより、よりきめ細かで複雑な断面形状に対応可能になる。その結果、多様な断面形状に対応することのできる可変ダイヘッドによるゴム層成形方法を提供することができる。
【０００７】
本発明の好適な実施形態として、前記可変ダイヘッドは、前記成形ドラムの幅方向の開口寸法を可変であり、
ストリップゴムの巻き付け開始時において、前記ダイヘッドの前記幅方向の開口寸法を０から徐々に広げるように制御し、
ストリップゴムの巻き付け終了時において、前記開口寸法が徐々に０になるように制御するものがあげられる。
【０００８】
ストリップゴムを成形ドラムに対して巻き付けて行く場合に、最初から最後まで同じ断面形状のストリップゴムを巻き付けると、巻き付け開始時と巻き付け終了時にストリップゴムの無駄な重なりが生じる。すなわち、成形ドラムのドラム軸方向に沿って、ストリップゴムを巻き付けた場合、図８に示すように、巻き始めの斜線Ｐで示す領域に１巻き目と２巻き目の重なりが必然的に生じる、また、巻き終わり時において、斜線Ｒで示す領域に（ｎ−１）巻き目とｎ巻き目の重なりが生じる。この重なり部分は機能的には不要なケースが多いので、巻き付け工程が終了した後に、重なり部分をカットして除去するなどの余分な工程が必要になる。
【０００９】
これに対して、本発明においては、可変ダイヘッドは、成形ドラムの幅方向の開口寸法を可変であり、ストリップゴムの巻き付け開始時において、ダイヘッドの前記幅方向の開口寸法を０から徐々に広げるように制御し、巻き付け終了時において、開口寸が徐々に０になるように制御する。これにより、巻き付けの開始時と終了時に生じる無駄な重なりを発生させなくてすむ。
【００１０】
本発明の別の好適な実施形態として、前記可変ダイヘッドは、前記成形ドラムの幅方向の開口寸法を可変であり、
ストリップゴムの巻き付け開始時において、前記ダイヘッドの前記幅方向の開口寸法を所定の寸法に設定し、
ストリップゴムを順次巻き付けて積層するに際して、前記幅方向の開口寸法を徐々に減らすように制御することで、トレッド層を形成するようにしたものがあげられる。
【００１１】
かかる工程により、トレッド層を効率良く、また、精度よく形成することができる。例えば、トレッド層の断面形状が台形であるとすれば、台形の底辺寸法が所定の寸法になるようにダイヘッドの開口部を設定する。以後は、開口寸法を徐々に減少させるように制御することで、所望の断面形状のトレッド層を得ることができる。
【００１２】
本発明の更に別の好適な実施形態として、前記可変ダイヘッドは、前記成形ドラムの幅方向及び高さ方向の開口寸法を可変であり、
ストリップゴムを傾斜した領域に巻き付けるときは、開口寸法の幅と高さが小さくなるように制御し、ストリップゴムを平坦な領域に巻き付けるときは、開口寸法を幅と高さが大きくなるように制御することを特徴とするものがあげられる。
【００１３】
この構成によると、傾斜した部分のゴム層の形状を精度良く成形できると共に、ゴム層全体の成形速度も向上させることができる。
【００１４】
本発明に係るゴム層成形方法において用いられる可変ダイヘッドは、幅方向及び高さ方向の開口寸法を変更可能に構成されていることを特徴とするものである。かかる構成とすることで、多様な断面形状に対応することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る可変ダイヘッドによるタイヤ製造方法の好適な実施形態を図面を用いて説明する。図１は、成形ドラムとストリップゴム押出装置の配置関係を示す平面図である。図２は、ストリップゴムによるゴム層の形成を説明する図である。
【００１６】
＜ストリップゴムによるタイヤ製造方法＞
図１において、成形ドラム１は、ドラム軸１ａ回りに第２駆動装置により回転駆動される。また、ストリップゴム押出装置２（以下、単に「押出装置」という）を備えており、第１駆動装置により３方向に駆動される。具体的には、ドラム軸１ａと直交する第１方向Ａ、ドラム軸１ａと平行な第２方向Ｂ、所定軸芯周りの旋回方向である第３方向Ｃである。これら３方向は、それぞれが独立して駆動させることができ、また、適宜の方向を組み合わせて駆動させることができる。これにより、押出装置２に複雑な移動をさせることができる。
【００１７】
図２において、（ａ）は成形ドラム１の外周上に形成しようとするゴム層の断面形状を１例として示す。本発明においては、この断面形状を、小さな断面積を有するストリップゴムＳを積層することで形成する。断面形状としては、例えば、三角形状が１例としてあげられる。このように、ストリップゴムＳを用いることで、ゴム層の断面形状が変更になったとしても、ストリップゴムＳは変更しないで対応することができる。また、ストリップゴムＳを成形ドラム１に巻き付けていくためには、ダイヘッド２０をゴム層の断面形状（プロファイル）に対応して移動させなければならない。そこで、押出装置２を図１に示したように、３方向に移動させることができるようにすることで、押出装置２のダイヘッド２０を高い自由度で移動させることができる。
【００１８】
図３は、成形ドラム１と押出装置２の配置関係を示す側面図である。押出装置２は、ダイヘッド２０と、ギヤーポンプ２１と、小型押出機２２とを備えている。ダイヘッド２０は、所定の断面形状のストリップゴムを押出しできるような金型部分を有している。ギヤーポンプ２１は、２枚のギヤ２１ａを有し、成型用口金２０へ向けて、定量のゴムを供給する。小型押出機２２は、スクリュー２２ａを備え、ゴムの混練を行う。図３では、２枚のギヤ２１ａは、図示の都合上、上下方向に並べられているが、実際は平面方向（ギヤの回転軸が上下となる方向）に並べられる。
【００１９】
押出装置２から押出されたストリップゴムは、矢印Ｄ方向に供給され、成形ドラム１の外周上に順次巻き付けられていく（矢印Ｅ方向）。また、成形ドラム１上にストリップゴムを巻き付けるために、成形ドラム１に対してストリップゴムを押圧する押圧ローラ３が設けられている。押圧ローラ３は、成形ドラム１に対して近接した位置と離間した位置の間（矢印Ｆ方向）を移動することができる。
【００２０】
成形ドラム１は第１サーボモータ４（第２駆動装置に相当する。）により高精度に回転駆動される。また、ギヤーポンプ２１も第２サーボモータ５により高精度に回転駆動される。ダイヘッド２０から成形ドラム１に至るまでにストリップゴムのたるみが生じないようにサーボモータ４，５が回転駆動される。また、ダイヘッド２０は、ストリップゴムが押し出される開口部の開口寸法を変更可能な可変ダイヘッドである（この点は後述する）。そこで、ダイヘッド２０を駆動するためのダイヘッド駆動装置９が設けられている。
【００２１】
図３において、押圧ローラ３を駆動するローラ駆動装置６が設けられている。また、押出装置２を図１に示すＡ，Ｂ，Ｃの３方向に移動させるための第１駆動装置７が設けられている。さらに、ローラ駆動装置６と第１駆動装置７とダイヘッド駆動装置９を制御するための制御装置８も設けられている。制御装置８は、あらかじめインストールされた制御プログラム１０に基づいて、各装置の制御を行う。
【００２２】
＜可変ダイヘッドの構成例＞
本発明に係るタイヤ製造方法では、ダイヘッドから押し出し成形されるストリップゴムの断面形状を変更することができる。図４に可変ダイヘッドの構成例を示す。
【００２３】
図４（ａ）は、開口部が断面長方形であり、短辺と長辺を同時に変更可能である。これにより、長方形の大きさを変更可能である。（ｂ）は、断面台形であり、上下の金型を左右の金型の斜辺に沿って移動させることができる。これにより、台形の大きさを変更可能である。（ｃ）は、開口部が平行四辺形であり、上下の金型を左右の金型の斜辺に沿って移動させることができる。これにより、平行四辺形の大きさを変更可能である。（ｄ）は、開口部が断面長方形であり、（ａ）と異なるのは、上下の金型と左右の金型がそれぞれ独立して駆動できることである。よって、形状変更性に関して（ａ）よりも融通性が大きい構成である。（ｅ）は、開口部が断面平行四辺形であり、（ｃ）と異なるのは、上下の金型と左右の金型がそれぞれ独立して駆動できることである。よって、形状変更性に関して（ｃ）よりも融通性が大きい構成である。なお、図４において左右方向は、成形ドラムのドラム軸方向（ドラム幅方向）に対応する。
【００２４】
なお、ここに示した例は１例であって、その他にも種々の構成例が考えられる。例えば、断面形状は、三角形、円形、半円形等があげられる。また、金型を駆動するための駆動機構としては、モータとボールネジを組み合わせたもの、油圧シリンダによるもの等、適宜選択することができる。開口部の開口寸法としては、幅方向の寸法が０〜５０ｍｍ、厚み方向の寸法が０〜１０ｍｍの範囲で変更できるように構成されることが好ましいが、もちろん、かかる数値に限定されるものではない。
【００２５】
＜タイヤのゴム層形成の例＞
次に可変ダイヘッドによるタイヤ製造方法を説明する。図５は、ストリップゴムを成形ドラムのドラム軸方向に沿って順次巻き付けていく場合の巻き付け制御に関して説明する図である。
【００２６】
図５（ａ）は、巻き付け開始前の状態である。ダイヘッド２０には左側の口金２０ａと右側の口金２０ｂが設けられており、ドラム軸方向に沿って移動可能に構成されている。開口部は閉じた状態である。成形ドラム１が図の矢印Ｅ方向に沿って回転し始める。一方、ストリップゴムの押し出し動作と同時に、右側の口金２０ｂが図の矢印方向に移動する。
【００２７】
（ｂ）に示すように、開口部が閉じた状態から徐々に開きながらストリップゴムが押し出し成形されるので、成形ドラム１に巻き付けられるストリップゴムの幅も徐々に増えていく。（ｃ）はちょうど成形ドラム１が１回転した状態である。成形ドラム１がちょうど１回転するまでは、ストリップゴムの幅は徐々に直線的に増えていく。
【００２８】
（ｃ）に示すように、成形ドラム１が１回転した時に、右側の口金２０ｂの移動は停止し、以後は開口部の大きさは固定される。一方、成形ドラム１が１回転すると同時に、成形ドラム１を図の矢印Ｇ方向に処理速度でトラバースさせる。成形ドラム１が１回転した以後は、（ｄ）に示すように、徐々にストリップゴムが巻き付けられていき、（ｅ）に示す巻き終わりの１回転分手前までこの状態が継続される。そして、巻き終わりの１回転分手前で成形ドラム１のトラバースを停止させる。これと同時に、可変ダイヘッド２０の左側の口金２０ａを図の右側方向へ移動させ、開口部の大きさを徐々に狭めていく。これにより、巻き付け開始時とは逆にストリップゴムの幅は徐々に小さくなっていく。
【００２９】
（ｆ）は巻き付けが終了した状態の図である。成形ドラム１の回転駆動は停止し、可変ダイヘッドの開口部が完全に閉じた状態になる。このように、巻き付けの開始時と終了時に、ストリップゴムの幅を変えるように制御することで、図７で説明したような、無駄なストリップゴムの重なり部分をなくすことができる。このように、一定断面積のストリップゴムを巻き付けてゴム層を形成する場合は、巻き付けの開始時と終了時に無駄な重なりが必然的に生じてしまうが、本発明のごとく、ストリップゴムの断面形状を可変にすることで、無駄な重なりのない所望の断面形状のゴム層を形成することができる。
【００３０】
なお、図５は、ストリップゴムの巻き付け例を示したものである。トレッド部やサイドウォール部を形成する場合には、ストリップゴムを順次積層していくことでゴム層を形成することになる。順次積層する場合も、巻き付け開始時と巻き付け終了時のストリップゴムの幅寸法の制御に関しては、図５と同じ考え方を適用可能である。また、図５で説明した実施形態では、巻き付け開始時と終了時以外の途中工程では、開口部の断面形状を固定しているが、途中工程においても断面形状を変更するような巻き付けを行っても良い。
【００３１】
次に、トレッド部におけるゴム層の製造方法を図６により説明する。巻き付け開始時において、可変ダイヘッド２０の開口部を第１の寸法Ｄ１（所定の寸法）に設定しておく。この状態から、成形ドラム１を図の矢印Ｅ方向に回転し始めると共に、開口部の寸法を徐々に縮めていく。（ｃ）に示す形状の場合、巻き付け終了時において開口部の幅方向は第２の寸法Ｄ２である。図２（ｂ）に示す巻き付け方法に比べると、巻き付け回数が少なくてすむので、ゴム層の形成時間を短くすることができる。また、（ｄ）のような形状のゴム層の形成も可能である。図３で説明したように、ダイヘッド駆動装置９を制御するための制御プログラム１０を変更することで、開口部に対する種々の制御を行うことができる。
【００３２】
次に、タイヤのゴム層成形方法の更に別の実施形態を図７により説明する。この方法では、可変ダイヘッドの開口部の幅方向と高さ方向の寸法を成形途中で変更する。（ａ）は巻き付け始めの状態である。成形ドラム１の軸方向両端部１Ａでは、成形ドラム１の形状に合わせ、開口部を傾斜させた状態でストリップゴムＳＡを巻き付ける。このとき、幅寸法と高さ寸法は小さくなるように制御される。これにより、成形ドラム１の軸方向両端部１Ａの傾斜した形状や曲面形状に対してもゴム層を正確に積層することができる。
【００３３】
（ｂ）は巻き付け工程が進み成形ドラム１の中央部の平坦な領域にストリップゴムＳＢを巻き付ける状態を示している。平坦領域では、幅寸法と高さ寸法を先ほどと比べて大きくすることができる。これにより、ゴム層の成形速度を速くすることができる。（ｃ）は（ｂ）から更に巻き付けが進んだ状態である。巻き付けが１層の場合は、もう一方の軸方向端部までストリップゴムＳＡ，ＳＢを巻き付けることでゴム層成形が終了する。
【００３４】
２層以上の多層に成形する場合は、（ｄ）（ｅ）に示すように更に巻き付けていく。このように、ゴム層の形状に合わせて成形途中で開口部の断面形状を変更可能に制御することで、多様な形状のゴム層に対応可能になる。
【００３５】
＜別実施形態＞
本発明に係るタイヤ製造方法が適用できるゴム層については、特定の場所のゴム層に限定されるものではない。トレッド部やサイドウォール部以外のゴム層にも適用可能である。
【００３６】
また、本発明はタイヤのみに適用できる技術ではなく、エアサス、チューブ（ホース）等のゴム製品（ゴム層）についても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】成形ドラムとストリップゴム押出装置の配置関係を示す平面図
【図２】ストリップゴムによるゴム層の形成を説明する図
【図３】成形ドラムと押出装置の配置関係を示す側面図
【図４】可変ダイヘッドの構成例を示す図
【図５】可変ダイヘッドによるタイヤ製造方法の実施形態を示す図
【図６】トレッド部のゴム層を形成する実施形態を示す図
【図７】別実施形態に係るタイヤのゴム層を成形する方法を示す図
【図８】従来技術に係るストリップゴムの巻き付け方法を示す図
【符号の説明】
１成形ドラム
１ａドラム軸
２ストリップゴム押出装置
８制御装置
９ダイヘッド駆動装置
１０制御プログラム
２０ダイヘッド
２０ａ，２０ｂ金型
Ｓストリップゴム

Claims

ダイヘッドから押し出し成形されるストリップゴムを成形ドラムに順次巻き付けて積層することでゴム層を製造するゴム層成形方法であって、
前記ダイヘッドは押し出し成形されるストリップゴムの断面形状を変更可能な可変ダイヘッドにより構成され、前記成形ドラムへの巻き付け工程において、前記断面形状を変えることで所望の断面形状を有するゴム層を形成するようにしたことを特徴とする可変ダイヘッドによるゴム層成形方法。
前記可変ダイヘッドは、前記成形ドラムの幅方向の開口寸法を可変であり、
ストリップゴムの巻き付け開始時において、前記ダイヘッドの前記幅方向の開口寸法を０から徐々に広げるように制御し、
ストリップゴムの巻き付け終了時において、前記開口寸法が徐々に０になるように制御することを特徴とする請求項１に記載の可変ダイヘッドによるゴム層成形方法。
前記可変ダイヘッドは、前記成形ドラムの幅方向の開口寸法を可変であり、
ストリップゴムの巻き付け開始時において、前記ダイヘッドの前記幅方向の開口寸法を所定の寸法に設定し、
ストリップゴムを順次巻き付けて積層するに際して、前記幅方向の開口寸法を徐々に減らすように制御することで、トレッド層を形成するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の可変ダイヘッドによるゴム層成形方法。
前記可変ダイヘッドは、前記成形ドラムの幅方向及び高さ方向の開口寸法を可変であり、
ストリップゴムを傾斜した領域に巻き付けるときは、開口寸法の幅と高さが小さくなるように制御し、ストリップゴムを平坦な領域に巻き付けるときは、開口寸法を幅と高さが大きくなるように制御することを特徴とする請求項１に記載の可変ダイヘッドによるゴム層成形方法。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の可変ダイヘッドによるゴム層成形方法において用いられる可変ダイヘッドであって、
幅方向及び高さ方向の開口寸法を変更可能な可変ダイヘッド。