特許 7530843 ゴムストリップ製造方法及びゴムストリップ製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-31

(45)【発行日】2024-08-08

(54)【発明の名称】ゴムストリップ製造方法及びゴムストリップ製造装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 43/24 20060101AFI20240801BHJP

   B29D 30/60 20060101ALI20240801BHJP

   B29D 30/72 20060101ALN20240801BHJP

【ＦＩ】

B29C43/24

B29D30/60

B29D30/72

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021013710

(22)【出願日】2021-01-29

(65)【公開番号】P2022117159

(43)【公開日】2022-08-10

【審査請求日】2023-11-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000003148

【氏名又は名称】ＴＯＹＯ ＴＩＲＥ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003395

【氏名又は名称】弁理士法人蔦田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中谷 圭佑

(72)【発明者】

【氏名】毛利 尚暉

【審査官】正木 裕也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－０２０５４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２５４９８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－３２０５４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ４３／２４

Ｂ２９Ｄ ３０／６０

Ｂ２９Ｄ ３０／７２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

押し出し機の押し出し口からゴムを押し出すステップを含むゴムストリップ製造方法において、
円形の前記押し出し口からゴムを押し出して長尺ゴム部材とし、
回転する一対のローラの隙間に前記長尺ゴム部材を通してゴムストリップとし、
前記隙間が、前記ローラの回転軸に平行な方向の中央部において最も広く、前記中央部から離れるに従い狭くなっていく形状であり、
一対の前記ローラが上下に配置され、前記押し出し口の中心が前記隙間の底部より高い位置にある
ことを特徴とする、ゴムストリップ製造方法。

【請求項2】

前記ローラの回転中の表面速度が前記長尺ゴム部材の前記押し出し口からの押し出し速度より大きい、請求項１に記載のゴムストリップ製造方法。

【請求項3】

（前記隙間の面積）×（前記ローラの回転中の表面速度）の値が、前記押し出し口から単位時間あたりに押し出される前記長尺ゴム部材の体積より多い、請求項１又は２に記載のゴムストリップ製造方法。

【請求項4】

前記押し出し口の面積が前記隙間の面積の１．５～４．０倍である、請求項１～３のいずれか１項に記載のゴムストリップ製造方法。

【請求項5】

長尺ゴム部材を押し出す押し出し機と、前記押し出し機に設けられた前記長尺ゴム部材の押し出し口と、を有するゴムストリップ製造装置において、
前記押し出し口から押し出された前記長尺ゴム部材の進行方向の場所に一対のローラが設けられ、前記押し出し口から押し出された前記長尺ゴム部材が一対の前記ローラの隙間を通過してゴムストリップとして成型され、
前記押し出し口が円形であり、
前記隙間が、前記ローラの回転軸に平行な方向の中央部において最も広く、前記中央部から離れるに従い狭くなっていく形状であり、
一対の前記ローラが上下に配置され、前記押し出し口の中心が前記隙間の底部より高い位置にある
ことを特徴とする、ゴムストリップ製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はゴムストリップ製造方法及びゴムストリップ製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載のように、断面三角形のゴムストリップを成型ドラムに螺旋巻きしてタイヤ用ゴム部材を成型する方法が知られている。この方法において使用されるゴムストリップは、三角形の押し出し口を有する押し出し機からゴムを押し出すことによって作製される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８―１０３８９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところが、三角形のような左右両側が薄い形状の押し出し口からゴムを押し出す方法では、押し出し口の内側の左右両側の場所にゴムが行き届かなかったり、押し出し口の内側の左右両側の場所においてゴムの流速が遅かったりして、ゴムストリップの断面形状がいびつになりやすかった。そして、ゴムストリップの断面形状がいびつな場合、ゴムストリップと成型ドラムの表面との間に空気層が出来やすく、その空気層がタイヤ用ゴム部材においてボイドとして残りやすかった。

【0005】

そこで本発明は、断面形状が目標通りとなりやすいゴムストリップの製造方法及び製造装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態のゴムストリップ製造方法は、押し出し機の押し出し口からゴムを押し出すステップを含むゴムストリップ製造方法において、円形の前記押し出し口からゴムを押し出して長尺ゴム部材とし、回転する一対のローラの隙間に前記長尺ゴム部材を通してゴムストリップとし、前記隙間が、前記ローラの回転軸に平行な方向の中央部において最も広く、前記中央部から離れるに従い狭くなっていく形状であり、一対の前記ローラが上下に配置され、前記押し出し口の中心が前記隙間の底部より高い位置にあることを特徴とする。

【0007】

また、実施形態のゴムストリップ製造装置は、長尺ゴム部材を押し出す押し出し機と、前記押し出し機に設けられた前記長尺ゴム部材の押し出し口と、を有するゴムストリップ製造装置において、前記押し出し口から押し出された前記長尺ゴム部材の進行方向の場所に一対のローラが設けられ、前記押し出し口から押し出された前記長尺ゴム部材が一対の前記ローラの隙間を通過してゴムストリップとして成型され、前記押し出し口が円形であり、前記隙間が、前記ローラの回転軸に平行な方向の中央部において最も広く、前記中央部から離れるに従い狭くなっていく形状であり、一対の前記ローラが上下に配置され、前記押し出し口の中心が前記隙間の底部より高い位置にあることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

実施形態のゴムストリップ製造方法及びゴムストリップ製造装置によれば、ゴムストリップの断面形状が目標通りとなりやすい。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】ゴムストリップ製造装置の平面図。

【図2】ゴムストリップ製造装置の正面図。

【図3】ゴムストリップ製造装置のローラ部分の右側面図。

【図4】制御装置を中心とするブロック図。

【図5】図１の溝付きローラの部分の拡大図。

【図6】図５のＡ－Ａの位置における長尺ゴム部材の断面図。

【図7】図５のＢ－Ｂの位置における長尺ゴム部材の断面図。

【図8】図５のＣ－Ｃの位置における長尺ゴム部材の断面図。

【図9】図５のＤ－Ｄの位置における長尺ゴム部材の断面図。

【図10】変更例の隙間を示す図。

【図11】別の変更例の隙間を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

実施形態について図面に基づき説明する。なお、以下で説明する実施形態は一例に過ぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更されたものについては、本発明の範囲に含まれるものとする。

【0011】

図１～図３に示すように、実施形態のゴムストリップ製造装置１０は、押し出し機１１と圧延装置２０とを有している。押し出し機１１から押し出された長尺ゴム部材Ｇ１が、圧延装置２０を通過することによりゴムストリップＧ２となる。そのゴムストリップＧ２が、ゴムストリップ製造装置１０に隣接して設けられた成型ドラムＤに巻き付けられる。

【0012】

以下の説明において、押し出し機１１からの長尺ゴム部材Ｇ１の押し出し方向を前とする。圧延装置２０から見ると、押し出し機１１は後方、成型ドラムＤは前方にある。また、以下の説明において左右方向とは、前を向いたときの左右方向のことである。

【0013】

押し出し機１１の基本構造は、一般的なゴムの押し出し機と同じである。押し出し機１１の本体１２の内部にスクリュー１３が設けられ、本体１２内部の前方部分にはゴム定量用のギアポンプのギア１４が設けられている。スクリュー１３及びギア１４はモータ１７、１８（図４参照）によって回転する。また、本体１２の前端部には口金１５が設けられている。口金１５にはゴムの押し出し口１６が開いている。

【0014】

押し出し口１６は前から見て円形（図６に示す長尺ゴム部材Ｇ１と同じ形）である。ここで円形とは、真円に限定されず、ほぼ円形として近似できる形状、例えば長軸の長さが短軸の長さの１１０％以下の楕円や、１２角形以上の正多角形等が含まれるものとする。

【0015】

圧延装置２０は上下に並んだ一対のローラ２１、２２を有している。上側のローラを溝付きローラ２１、下側のローラを溝無しローラ２２と言うこととする。溝付きローラ２１及び溝無しローラ２２は回転軸が平行になるように配置されている。溝付きローラ２１及び溝無しローラ２２の回転軸の延長方向は、前後方向に直交し、かつ水平方向である。

【0016】

溝無しローラ２２は円筒状のローラで、外周面が１つの曲面である。溝無しローラ２２は、左右方向の一端から他端まで、外径が一定である。

【0017】

一方、溝付きローラ２１はほぼ円筒状のローラだが、左右方向（ローラ２１、２２の回転軸に平行な方向）の中央部に溝２３が形成されている。溝２３より左右両側の部分は、溝無しローラ２２と同じ外径の円筒状の円筒部分２４となっている。溝付きローラ２１は、溝２３の部分において、円筒部分２４よりも直径が小さくなっている。

【0018】

前後方向から見ると、溝２３は２つの傾斜面２７によって形成されている。傾斜面２７は、左右方向の中央部から両側にかけて徐々に円筒部分２４の外径に近づいていく面である。また、傾斜面２７はそれぞれ溝付きローラ２１の周方向に１周する１つの曲面である。溝２３の形状は左右対称であり、溝２３の部分の外径は左右方向の中央部において最も小さい。

【0019】

溝付きローラ２１の円筒部分２４は溝無しローラ２２と線接触している。そして、溝付きローラ２１の溝２３と溝無しローラ２２との間に隙間２５が形成されている。前後方向から見た隙間２５の形状は、ゴムストリップＧ２の目標とする断面形状と同じであり、二等辺三角形である。

【0020】

この二等辺三角形の底辺は、溝付きローラ２１と溝無しローラ２２とが線接触しているところの延長上の部分でもあり、隙間２５の底部２６である。隙間２５の底部２６より高い位置（二等辺三角形の頂点側の位置）に、上記の押し出し機１１の押し出し口１６の中心（円の中心）がある。

【0021】

隙間２５の面積は、押し出し機１１の押し出し口１６の面積よりも小さい。具体的には、押し出し機１１の押し出し口１６の面積が、隙間２５の面積の１．５～４．０倍である。なお、隙間２５の面積とは、溝付きローラ２１の回転軸と溝無しローラ２２の回転軸とを結ぶ面（この面は溝付きローラ２１と溝無しローラ２２とが線接触する位置を通る）上での隙間２５の面積のことである。

【0022】

溝付きローラ２１及び溝無しローラ２２は、モータ３０、３１によってそれぞれ独立して回転可能である。ただし、溝付きローラ２１及び溝無しローラ２２は、回転方向は逆だが、回転中の外周面の表面速度は同じになるよう制御される。

【0023】

モータ３０、３１、押し出し機１１のスクリュー１３及びギア１４のモータ１７、１８、成型ドラムＤを回転させるモータ３２等の、ゴムストリップＧ２の製造に用いられる機器は、図４に示すように制御装置３３に接続されている。

【0024】

制御装置３３は、押し出し機１１のスクリュー１３のモータ１７及びギア１４のモータ１８の回転を制御することにより、単位時間あたりに押し出し口１６から押し出される長尺ゴム部材Ｇ１の体積を調整することができる。また、制御装置３３は、溝付きローラ２１及び溝無しローラ２２のモータ３０、３１の回転や、成型ドラムＤのモータ３２の回転も制御することができる。制御装置３３は、これらのモータ１７、１８、３０、３１、３２を制御することにより、長尺ゴム部材Ｇ１やゴムストリップＧ２が弛んだり切れたりしないようにしつつ、長尺ゴム部材Ｇ１を成型ドラムＤに巻き付ける。

【0025】

ゴムストリップＧ２の製造においては、制御装置３３がモータ１７、１８等を制御して押し出し機１１の押し出し口１６から長尺ゴム部材Ｇ１を押し出す。押し出し口１６から押し出された長尺ゴム部材Ｇ１は、圧延装置２０の溝付きローラ２１及び溝無しローラ２２へ供給され圧延加工される。

【0026】

ここで、押し出し機１１の押し出し口１６の中心が、隙間２５の底部２６より高い位置にあるので、押し出し口１６から前方へ直進した長尺ゴム部材Ｇ１は、図６に示すように下側の溝無しローラ２２より先に、上側の溝付きローラ２１に当たる。溝付きローラ２１の溝２３は、左右方向の中央部から両側にかけて徐々に下がる傾斜面２７によって形成されている。そのため、長尺ゴム部材Ｇ１の位置が溝２３の左右方向の中央部からずれている場合は、長尺ゴム部材Ｇ１が傾斜面２７に当たって左右方向の中央部に案内される。

【0027】

長尺ゴム部材Ｇ１がさらに前方へ進むと、図７のように長尺ゴム部材Ｇ１が溝付きローラ２１と溝無しローラ２２に挟まれる。この状態のときも、長尺ゴム部材Ｇ１の位置が溝２３の左右方向の中央部からずれた場合は、長尺ゴム部材Ｇ１が傾斜面２７に当たって左右方向の中央部に戻される。

【0028】

長尺ゴム部材Ｇ１がさらに前方へ進むにつれ、図８のように長尺ゴム部材Ｇ１が溝付きローラ２１と溝無しローラ２２によって押し潰されていき、徐々に偏平になっていく。長尺ゴム部材Ｇ１を上から押す傾斜面２７が左右対称であるため、溝２３の左右方向中心部にあった長尺ゴム部材Ｇ１が左右に均等な形状を保ちながら潰されていく。

【0029】

長尺ゴム部材Ｇ１がさらに前方へ進み、溝付きローラ２１と溝無しローラ２２とが線接触している位置に到達すると、図９に示すように長尺ゴム部材Ｇ１が溝付きローラ２１と溝無しローラ２２に挟まれ、長尺ゴム部材Ｇ１の断面形状が、溝付きローラ２１と溝無しローラ２２の隙間２５の形状と同じ二等辺三角形となる。このようにして長尺ゴム部材Ｇ１が二等辺三角形の断面形状のゴムストリップＧ２として成型される。

【0030】

このようなゴムストリップＧ２の成型中、制御装置３３は、一対のローラ２１、２２が長尺ゴム部材Ｇ１を前方へ引っ張るように制御する。具体的には、制御装置３３は、一対のローラ２１、２２の表面速度が、押し出し口１６からの長尺ゴム部材Ｇ１の押し出し速度より大きくなるように、制御を行う。ここで、ローラ２１、２２の表面速度とは、回転中のローラ２１、２２の外周面の周方向への速度のことである。ローラ２１、２２はこの表面速度で長尺ゴム部材Ｇ１を引き取ろうとする。ただし、実際にはローラ２１、２２と長尺ゴム部材Ｇ１との間で若干の滑りが生じるため、長尺ゴム部材Ｇ１のローラ２１、２２への引き取り速度はローラ２１、２２の表面速度より小さい。

【0031】

また、制御装置３３は、押し出し機１１のスクリュー１３及びギア１４のモータ１７、１８を制御することにより、押し出し口１６から単位時間あたりに押し出される長尺ゴム部材Ｇ１の体積Ｖ１を制御する。それに加えて、制御装置３３は、溝付きローラ２１と溝無しローラ２２のモータ３０、３１を制御して、（隙間２５の面積）×（ローラ２１、２２の回転中の表面速度）の計算値Ｖ２が、前記の体積Ｖ１より大きくなるよう制御する。

【0032】

計算値Ｖ２は、単位時間に一対のローラ２１、２２の隙間２５を通過するゴムストリップＧ２の、計算上の体積だと言える。この計算値Ｖ２が前記の体積Ｖ１より大きくなることにより、長尺ゴム部材Ｇ１を前方へ引っ張る力が生じ、押し出し機１１の押し出し口１６から一対のローラ２１、２２までの間で、長尺ゴム部材Ｇ１を直線又はそれに近い状態に張ることができる。

【0033】

なお、一対のローラ２１、２２と長尺ゴム部材Ｇ１との間で若干の滑りが生じるため、単位時間に一対のローラ２１、２２の隙間２５を通過するゴムストリップＧ２の実際の体積は、計算値Ｖ２より小さい。計算値Ｖ２は、体積Ｖ１の１．１～１．３倍となることが好ましい。

【0034】

一対のローラ２１、２２を通過したゴムストリップＧ２は、さらに前進して成型ドラムＤに巻き付けられる。なお、ゴムストリップＧ２の先端の成型ドラムＤへの貼り付けは、作業者の手によって行われても良いし、不図示の貼り付け装置によって行われても良い。成型ドラムＤに螺旋巻きされたゴムストリップＧ２は、サイドウォールゴム等のタイヤ構成部材となる。

【0035】

以上のように、本実施形態では、円形の押し出し口１６からゴムを押し出して長尺ゴム部材Ｇ１とし、回転する一対のローラ２１、２２の隙間２５に長尺ゴム部材Ｇ１を通してゴムストリップＧ２とする。ここで、隙間２５を、左右方向の中央部において最も上下に広く、中央部から離れるに従い上下に狭くなっていく形状とする。そのため、隙間２５に入り始めた長尺ゴム部材Ｇ１が隙間２５の左右方向の中央部に案内されやすく、長尺ゴム部材Ｇ１がさらに前方へ進んで一対のローラ２１、２２で押圧されたときに左右にバランス良く潰される。そのため、ゴムが隙間２５の角部を含む全体に行き渡りやすく、ゴムストリップＧ２の断面形状が目標通りとなりやすい。

【0036】

本実施形態では、隙間２５が三角形であるが、三角形の頂点付近にあたる隙間２５の角部にまでゴムが行き渡りやすい。そのため、隙間２５において断面三角形に成型されたゴムストリップＧ２において、角部に欠け等が生じにくい。

【0037】

また、本実施形態では、隙間２５が二等辺三角形であり、隙間２５の左右方向の中央部から左右両端にかけてのそれぞれの上面が傾斜面２７であるため、隙間２５に向かう長尺ゴム部材Ｇ１が隙間２５の左右方向の中央部に案内されやすい。

【0038】

また、一対のローラ２１、２２が長尺ゴム部材Ｇ１を引っ張りながら回転するので、押し出し機１１の押し出し口１６と一対のローラ２１、２２との間で長尺ゴム部材Ｇ１が弛んだり蛇行したりしにくい。そのため長尺ゴム部材Ｇ１が直線状に近い状態で一対のローラ２１、２２の隙間２５の中心に入って行きやすい。その結果として、ゴムストリップＧ２の断面形状が目標通りとなりやすい。

【0039】

ここで、（隙間２５の面積）×（ローラ２１、２２の表面速度）で計算される計算値Ｖ２が、押し出し口１６から単位時間あたりに押し出される長尺ゴム部材Ｇ１の体積Ｖ１より大きい。そのため、一対のローラ２１、２２が長尺ゴム部材Ｇ１を引っ張ることができる。特に、計算値Ｖ２が体積Ｖ１の１．１～１．３倍であれば、適度な張力が長尺ゴム部材Ｇ１にかかり、しかも長尺ゴム部材Ｇ１が切れてしまう可能性も低い。

【0040】

また、押し出し口１６の面積が一対のローラ２１、２２の隙間２５の面積の１．５倍以上であれば、一対のローラ２１、２２が前方に送り出そうとする長尺ゴム部材Ｇ１の量に対して、押し出し口１６から押し出される長尺ゴム部材Ｇ１の量が十分となり、押し出し口１６と一対のローラ２１、２２との間で長尺ゴム部材Ｇ１が切れにくくなる。

【0041】

また、押し出し口１６の面積が一対のローラ２１、２２の隙間２５の面積の４．０倍以下であれば、一対のローラ２１、２２が前方に送り出そうとする長尺ゴム部材Ｇ１の量に対して、押し出し口１６から押し出される長尺ゴム部材Ｇ１の量が過剰にならず、一対のローラ２１、２２の場所に長尺ゴム部材Ｇ１が溜まる等の問題が生じにくい。

【0042】

また、押し出し口１６の面積が一対のローラ２１、２２の隙間２５の面積の１．５倍以上４．０倍以下の範囲内であり、計算値Ｖ２が体積Ｖ１の１．１～１．３倍であれば、一対のローラ２１、２２が前方に送り出そうとする長尺ゴム部材Ｇ１の速度と、押し出し口１６から押し出される長尺ゴム部材Ｇ１の速度との差が大きくなり過ぎず、押し出し口１６と一対のローラ２１、２２との間で長尺ゴム部材Ｇ１が特に切れにくくなる。

【0043】

また、押し出し口１６の中心が隙間２５の底部２６より高い位置にあるので、押し出し口１６から前方へ直進した長尺ゴム部材Ｇ１が溝無しローラ２２より先に溝付きローラ２１の溝２３に当たる。そのため、長尺ゴム部材Ｇ１の位置が溝２３の左右方向の中央部からずれている場合は、長尺ゴム部材Ｇ１が溝２３の傾斜面２７に当たって左右方向の中央部に案内されやすい。

【0044】

また、本実施形態のゴムストリップ製造装置１０は、押し出し機１１の押し出し口１６から押し出された長尺ゴム部材Ｇ１の進行方向の場所に一対のローラ２１、２２が設けられ、押し出し口１６から押し出された長尺ゴム部材Ｇ１が一対のローラ２１、２２の隙間２５を通過してゴムストリップＧ２として成型される構造である。さらに、押し出し口１６が円形であり、一対のローラ２１、２２の隙間２５が、ローラ２１、２２の回転軸に平行な方向（左右方向）の中央部において最も広く、前記中央部から離れるに従い狭くなっていく形状である。

【0045】

このような構造のため、押し出し口１６から押し出され一対のローラ２１、２２の隙間２５に入り始めた長尺ゴム部材Ｇ１が、隙間２５の左右方向の中央部に案内されやすい。そして、長尺ゴム部材Ｇ１がさらに前方へ進んで一対のローラ２１、２２で押圧されたときに左右にバランス良く潰される。そのため、ゴムが隙間２５の角部を含む全体に行き渡りやすく、ゴムストリップＧ２の断面形状が目標通りとなりやすい。

【0046】

以上の実施形態に対し、様々な変更を行うことができる。以下では変更例について説明する。

【0047】

（変更例１）
溝付きローラ２１と溝無しローラ２２の隙間の形状は、これらのローラ２１、２２の回転軸に平行な方向の中央部において最も広く、前記中央部から離れるに従い狭くなっていく形状であれば良い。ただし、左右対称の形状が好ましい。

【0048】

例えば図１０の隙間１２５は、ほぼ二等辺三角形だが、頂角の部分が丸みのあるＲ面１２６となっている。また図１１の隙間２２５は、ほぼ二等辺三角形だが、底角の部分に立ち上がり部２２６が形成されている。

【0049】

これらの隙間１２５、２２５を通過したゴムストリップＧ２の断面形状は、隙間１２５、２２５と同じ形状となる。

【0050】

（変更例２）
長尺ゴム部材Ｇ１の押し出し機として、口金を有さないものも使用可能である。口金を有さない押し出し機から長尺ゴム部材Ｇ１を押し出す場合は、押し出し機本体の長尺ゴム部材Ｇ１を押し出す孔が、円形の押し出し口となっていれば良い。

【符号の説明】

【0051】

Ｄ…成型ドラム、Ｇ１…長尺ゴム部材、Ｇ２…ゴムストリップ、１０…ゴムストリップ製造装置、１１…押し出し機、１２…本体、１３…スクリュー、１４…ギア、１５…口金、１６…押し出し口、１７…モータ、１８…モータ、２０…圧延装置、２１…溝付きローラ、２２…溝無しローラ、２３…溝、２４…円筒部分、２５…隙間、２６…底部、２７…傾斜面、３０…モータ、３１…モータ、３２…モータ、３３…制御装置、１２５…隙間、１２６…Ｒ面、２２５…隙間、２２６…立ち上がり部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】