JP2012184076A

JP2012184076A - クリールスタンド用ブレーキおよびゴムシートの製造方法

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Publication number: JP2012184076A
Application number: JP2011048109A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Eimaeda; 泰榮前田; Takayuki Oshima; 貴之大島; Daisuke Minato; 大輔港
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2011-03-04
Filing date: 2011-03-04
Publication date: 2012-09-27
Anticipated expiration: 2031-03-04
Also published as: JP5693301B2

Abstract

【課題】簡便で安価な構造で、かつボビンから引き出される線条体補強材料の引出し張力を一定範囲に管理することができるクリールスタンド用ブレーキを提供する。
【解決手段】クリールスタンド用ブレーキ１３は、回転支持軸１２に挿入され、回転支持軸１２に対して回転しないように取り付けられた永久磁石付きの中央ケース１５と、中央ケース１５の両側面に回転できるように支持され、かつボビン１０に連結する連結ピン１７を備えた制動回転板１６から成る。中央ケース１５の両側面には、永久磁石１４が取り付けられており、中央ケース１５と２枚の制動回転板１６により、永久磁石１４と制動回転板１６との間に非接触で制動力を発生させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、スチールワイヤーを補強材としたタイヤ用ゴムシート製造において用いられるクリールスタンド用ブレーキ、およびクリールスタンド用ブレーキを用いたゴムシートの製造方法に関する。

タイヤ構造部材用補強材入りゴムシートの製造において、ゴムシート内に埋め込む線条体補強材料、例えばスチールワイヤーがあるが、埋め込み品質を管理したり、ボビンに巻き回された線条体補強材料がクリールスタンドから引き出される際に、線条体補強材料がたるまないようにするために、クリールスタンドに取り付けたボビンに回転制動を付与する機構が使われている。従来は、特許文献１および２に示すような張力を管理するフィードバック機能を有する装置や、簡易構造にできる摩擦抵抗を用いて張力を発生させる装置が使用されている。

特開２００４−１４２８９１号公報特開平１１−２９２３９５号公報

しかしながら、張力を管理するフィードバック機能を有する装置は、構造が複雑、高価であり、かつクリールスタンドに使用するボビン数が多い場合に導入コストが高額になるという問題がある。摩擦抵抗を用いて張力を発生させる装置は、摩擦部位の磨耗により定期的な調整、補修が必要なため管理工数が多くなって費用がかかるという問題があり、また、張力を管理するフィードバック機能が無いためボビンの巻き量により引出し作用点が変わり、張力変化が生じるという問題がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、簡便で安価な構造で、かつボビンから引き出される線条体補強材料の引出し張力を一定範囲に管理することができるクリールスタンド用ブレーキおよびゴムシートの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のクリールスタンド用ブレーキは、線条体補強材料を巻き付けたボビンを回転できるよう支持する支持軸と、前記支持軸に挿入され、支持軸に対して回転しないように取り付けられた永久磁石付きの中央ケースと、前記中央ケースの両側面に回転できるよう支持され、かつ前記ボビンと連結するピンを備えた２枚の回転板とを備え、前記永久磁石と前記回転板との間で非接触により制動力を発生させて、前記ボビンに制動力を付与することを特徴とする。

本発明のクリールスタンド用ブレーキは、前記回転板の回転速度に比例して前記制動力を発生させることを特徴とする。

また、本発明のクリールスタンド用ブレーキは、前記線条体補強材料を一定速度で巻き出し、巻き径減少により回転速度が増加する前記ボビンと、前記回転板とを同期回転させることで、前記ボビンから巻き出される前記線条体補強材料の張力を一定範囲に制御することを特徴とする。

また、本発明のクリールスタンド用ブレーキは、前記中央ケースに取り付けた永久磁石と回転軸芯との距離を調整することにより制動力を調整することを特徴とする。

また、本発明のゴムシートの製造方法は、上述したクリールスタンド用ブレーキを用いて、線条体補強材料を巻き付けたボビンに制動力を付与して、前記ボビンから引き出される前記線条体補強材料の引出し張力を管理して線条体補強材料入りのゴムシートを製造することを特徴とする。

本発明のクリールスタンド用ブレーキによれば、永久磁石付きの中央ケースと回転板とを備え、永久磁石と回転板との間で非接触により制動力を発生させることができるので、簡便で安価な構造で、線条体補強材料を巻き付けたボビンに制動力を付与することができる。
また、本発明によれば、回転板の回転速度に比例して制動力を発生させることができる。
また、本発明によれば、ボビンと回転板とを同期回転させることで、ボビンから巻き出される線条体補強材料の張力を一定範囲に制御することができる。
また、本発明によれば、永久磁石と回転軸芯との距離を調整することにより制動力を調整することができる。
また、本発明のゴムシートの製造方法によれば、ボビンから引き出される線条体補強材料の引出し張力を管理して線条体補強材料入りのゴムシートを製造することができる。

発明のクリールスタンド用ブレーキが適用されたクリールスタンドを示す図である。本発明の実施の形態に係るクリールスタンド用ブレーキ示す斜視図である。中央ケースの一方の面に永久磁石が取り付けられた状態を示す図である。回転板に磁束変化を与えることで制動力を得るブレーキの原理を説明する図である。回転板の回転速度と回転軸トルク（制動力）との関係を示す図である。線条体補強材料の引出し量とボビンの回転速度との関係を示す図である。線条体補強材料の引出し量とボビン軸芯トルク（張力）との関係を示す図である。クリールスタンド用ブレーキを配置したときの線条体補強材料の引出し量と回転軸トルク（ブレーキ制動力）の関係を示す図である。ボビン軸芯トルク（線条体補強材料の引き出し張力）と回転軸トルク（ブレーキ制動力）を合力したときの関係を示す図である。実測した線条体補強材料の引出し張力とボビン回転速度を示す図である。

本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明のクリールスタンド用ブレーキが適用されたクリールスタンドを示す図である。線条体補強材料１１が巻き取られているボビン１０は、回転できるように回転支持軸１２に支持されている。２つのボビン１０の間には、本発明に係るクリールスタンド用ブレーキ１３が配置されている。クリールスタンド用ブレーキ１３は、１つの回転支持軸１２において、１個のブレーキで２個のボビンの張力を管理できるよう、ブレーキの両側面にボビン１０を配置して２式の制動機能を持たせている。

ボビン１０から引き出される線条体補強材料１１は、直径が０．２２５ｍｍのスチールワイヤーとする。図は、線条体補強材料１１が満量状態の時を示している。ボビン１０は、巻き付け初期径を１１８ｍｍ、満量巻き径を１９０ｍｍとし、引出し張力を８００ｇｆ±１００と設定している。図において、矢印は、線条体補強材料１１の引き出し方向を示している。

図２は、本発明の実施の形態に係るクリールスタンド用ブレーキを示す斜視図である。本発明のクリールスタンド用ブレーキ１３は、回転支持軸１２に挿入され、回転支持軸１２に対して回転しないように取り付けられる永久磁石付きの中央ケース１５と、中央ケース１５の両側面に回転できるように支持され、かつボビン１０に連結する連結ピン１７を備えた制動回転板１６から成る。制動回転板１６は、ボビン１０に連結ピン１７で連結され、ボビン１０と制動回転板１６とは同期回転する。中央ケース１５の両側面には、永久磁石１４が取り付けられており、中央ケース１５と２枚の制動回転板１６により、永久磁石１４と制動回転板１６との間には非接触で制動力が発生する。

永久磁石１４は、ネオジム磁石（表面磁束密度３００ｍＴ相当）を使用し、磁束密度を高めるためにヨーク１９を備えている。永久磁石１４は、制動機能１式に付き８個使用し、中央ケース１５の一方の面に８個、他方の面に８個取り付けられている。永久磁石１４の数は、必要に応じて増減することができる。図３は、中央ケース１５の一方の面に永久磁石１４が取り付けられた状態を示す図である。永久磁石１４は、中央ケース１５の周辺部に等間隔で配置されている。永久磁石１４と回転軸芯２０との間の距離Ｌを調整することにより制動力を調整することができる。永久磁石１４は、ネオジム磁石の他に、異方性フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石等を使用することができる。

中央ケース１５は、磁石の磁束に影響を与えないよう非磁性体とするため、ＡＢＳ樹脂を使用し、回り止め固定は、隣り合う回転支持軸１２のブレーキ同士をワイヤーで連結する方法とした。

制動回転板１６は、導電非磁性体とし、４ｍｍ厚のアルミニウム板を使用した。制動回転板１６をボビン１０と同期回転させるため、制動回転板１６には、ボビン側面穴に嵌合する連結ピン１７を持ったＡＢＳ樹脂製の回転ベース１８が設けられている。上述の実施例では、永久磁石１４と制動回転板１６との間隔を約２ｍｍとした。今回の条件の場合、永久磁石１４と制動回転板１６との間隔は、１〜５ｍｍ程度で発明の効果が得られた。

次に、本発明に係るクリールスタンド用ブレーキに使用される永久磁石と制動回転板の関係を説明する。図４は、回転する導電体（回転板）に磁束変化を与えることで制動力を得るブレーキの原理を説明する図である。Ｆは回転力、Ｂは磁束、Ｉは渦電流、Ｆ’は制動力、Ｊはジュール熱、Ｌは回転板の軸と磁石間の距離である。固定された永久磁石２１に非磁性体回転板２２を相対回転させ、回転板２２に渦電流を発生させ、ジュール熱として放熱させることで制動力を得ることができる。

図５は、回転板２２の回転速度と回転軸トルクとの関係を示す図である。永久磁石２１と回転板２２にて得られるブレーキ制動力を回転軸トルクで表現すると図５に示す関係がある。Ｌ１、Ｌ２は回転板２２の軸と永久磁石２１との間の距離を表し、Ｌ１＞Ｌ２である。回転軸トルク（制動力）は、回転板２２の回転速度に比例して大きくなる。また、軸と磁石間の距離が大きいと回転軸トルクは大きくなる。回転速度と磁石位置により回転軸トルクを決めることができる。

図６は、図１に示すボビン１０から線条体補強材料１１を巻き出したときの線条体補強材料１１の引出し量とボビン１０の回転速度との関係を示す図である。ボビン１０は、制動装置が無く、かつ回転支持軸１２との接触抵抗が一定の場合、線条体補強材料１１が満量状態から巻き出されて巻き径が減少し、引き出し作用点が回転軸芯２０に近づいていくと、ボビン回転速度が急激に上昇する。

図７は、ボビン１０から線条体補強材料１１を巻き出したときの線条体補強材料１１の引出し量とボビン１０の軸芯トルク（線条体補強材料の引き出し張力）との関係を示す図である。ボビン１０は、制動装置が無く、かつ回転支持軸１２との接触抵抗が一定の場合、線条体補強材料１１が満量状態から巻き出されて巻き径が減少し、引き出し作用点が回転軸芯２０に近づいていくと、ボビン軸芯トルク（線条体補強材料の引き出し張力）が急激に下降する。

図８は、２つのボビン１０の間に本発明に係るクリールスタンド用ブレーキ１３を配置したときの線条体補強材料１１の引出し量と回転軸トルク（ブレーキ制動力）の関係を示す図である。図６の関係に、図５に示す回転板２２の回転速度と回転軸トルクとの関係を適用すると、ボビン１０からの線条体補強材料１１の引出し量と回転軸トルク（ブレーキ制動力）の関係は、図８に示すようになり、ボビン１０から一定速度で線条体補強材料１１が巻き出されて巻き径が減少し、引き出し作用点が回転軸芯２０に近づいていくと、ボビン回転速度が急激に上昇し、回転軸トルク（ブレーキ制動力）が急激に上昇する。従って、線条体補強材料１１のボビン満量を決定し、永久磁石１４と回転軸芯２０との距離Ｌを調整して、図７のボビン軸芯トルク（線条体補強材料の引き出し張力）と図８の回転軸トルク（ブレーキ制動力）を合力してボビン軸芯トルクとして表現すると、図９に示す関係となり、この合力により、ボビン１０からの線条体補強材料１１の引出し量に関わらずボビン軸芯トルクは一定となる。これにより引き出される線条体補強材料１１の張力を一定範囲に管理することが可能となる。

図１０は、線条体補強材料１１を引き出しながら、実際に測定した線条体補強材料１１の引出し張力（ｇ）とボビン回転速度（ｒｐｍ）を示す図である。この図から、ボビン１０から線条体補強材料１１が巻き出されて巻き径が減少し、引き出し作用点が回転軸芯２０に近づくにつれて、ボビン回転速度は上昇するが、線条体補強材料１１の引出し張力は、ほぼ一定範囲にあることが分かる。

上述のように、本発明のクリールスタンド用ブレーキは、永久磁石付きの中央ケースと回転板とを備え、永久磁石と回転板との間で非接触により制動力を発生させることができるので、磨耗要素を排除した耐久性のある、簡便で安価な構造で、線条体補強材料を巻き付けたボビンに制動力を付与することができ、ボビンから巻き出される線条体補強材料の張力を一定範囲に制御することができる。
また、本発明のクリールスタンド用ブレーキを使用することにより、ボビンから引き出される線条体補強材料の引出し張力を一定範囲に管理して線条体補強材料入りのゴムシートを製造することができる。

１０ボビン
１１線条体補強材料
１２回転支持軸
１３ブレーキ
１４永久磁石
１５中央ケース
１６制動回転板
１７連結ピン
１８回転ベース
１９ヨーク
２０回転軸芯
２１永久磁石
２２回転板

Claims

線条体補強材料を巻き付けたボビンを回転できるよう支持する支持軸と、
前記支持軸に挿入され、支持軸に対して回転しないように取り付けられた永久磁石付きの中央ケースと、
前記中央ケースの両側面に回転できるよう支持され、かつ前記ボビンと連結するピンを備えた２枚の回転板とを備え、
前記永久磁石と前記回転板との間で非接触により制動力を発生させて、前記ボビンに制動力を付与することを特徴とするクリールスタンド用ブレーキ。
前記回転板の回転速度に比例して前記制動力を発生させることを特徴とする請求項１に記載のクリールスタンド用ブレーキ。
前記線条体補強材料を一定速度で巻き出し、巻き径減少により回転速度が増加する前記ボビンと、前記回転板とを同期回転させることで、前記ボビンから巻き出される前記線条体補強材料の張力を一定範囲に制御することを特徴とする請求項１または２に記載のクリールスタンド用ブレーキ。
前記中央ケースに取り付けた永久磁石と回転軸芯との距離を調整することにより制動力を調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のクリールスタンド用ブレーキ。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のクリールスタンド用ブレーキを用いて、線条体補強材料を巻き付けたボビンに制動力を付与して、前記ボビンから引き出される前記線条体補強材料の引出し張力を管理して線条体補強材料入りのゴムシートを製造することを特徴とするゴムシートの製造方法。