(57)【要約】【課題】圧力変動による吐出量の変動を抑制できると共に、装置先端部の大型化を抑制できる押出装置を提供すること。【解決手段】ホッパー４から投入された材料を混錬して押し出すためのスクリュー５を有する押出機２と、押出機２の先端部に設けられたギヤーポンプ１と、ギヤーポンプ１に設けられ、スクリュー５と回転軸芯Ｘが一致した状態で回転駆動される太陽ギヤ１０と、ギヤーポンプ１に設けられ、太陽ギヤ１０に従動して回転される遊星ギヤ１１とを備えた押出装置であって、スクリュー５を駆動するための第１モータ１７と、太陽ギヤ１０を駆動するための第２モータ１４とを備え、太陽ギヤ１０と第２モータ１４とを連結するための駆動軸１３がスクリュー５の内部に設けられている。【選択図】図１
2006247917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホッパーから投入された材料を混錬して押し出すためのスクリューを有する押出機と、
押出機の先端部に設けられたギヤーポンプと、
ギヤーポンプに設けられ、前記スクリューと回転軸芯が一致した状態で回転駆動される主駆動要素と、
ギヤーポンプに設けられ、主駆動要素に従動して回転される副駆動要素とを備えた押出装置であって、
スクリューを駆動するための第１モータと、
主駆動要素を駆動するための第２モータとを備え、
主駆動要素と第２モータとを連結するための駆動軸がスクリューの内部に設けられていることを特徴とする押出装置。
【請求項２】
スクリューの先端部に設けられた圧力センサーと、
圧力センサーによる検出結果に基づいて、第１モータの回転を制御するスクリュー制御部とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の押出装置。
【請求項３】
第１モータと第２モータは、いずれもスクリューの後端側に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の押出装置。
【請求項４】
第２モータは、スクリューの回転軸芯の延長線上に配置され、第１モータは、第２モータに隣接して配置されることを特徴とする請求項３に記載の押出装置。
【請求項５】
主駆動要素は、太陽ギヤであり、副駆動要素は、この太陽ギヤに噛み合う遊星ギヤであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の押出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホッパーから投入された材料を混錬して押し出すためのスクリューを有する押出機と、押出機の先端部に設けられたギヤーポンプと、ギヤーポンプに設けられ、前記スクリューと回転軸芯が一致した状態で回転駆動される主駆動要素と、ギヤーポンプに設けられ、主駆動要素に従動して回転される副駆動要素とを備えた押出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
かかる押出装置として、例えば、タイヤ成型用のストリップゴムを押し出す押出装置が知られている（下記特許文献１，２等）。下記特許文献１に開示されるストリップゴム押出装置は、ゴム材料を投入するホッパーと、投入されたゴム材料を混練するスクリューを有する押出機と、押出機の先端側に設けられたギヤーポンプと、ギヤーポンプのゴム押し出し側に設けられた成型用口金とを備えている。ギヤーポンプを設けることで、ゴムを更に混練すると共に計量を行うことができるため、成型用口金から押し出し成型されるゴムの吐出量を精度よく制御することができる。
【０００３】
この構成による押出装置の場合、スクリューの回転軸と、ギヤーポンプのギヤの回転軸が直交しており、別々の駆動系により駆動される。そして、スクリューを回転駆動するための駆動モータは、スクリューの後端側に配置され、ギヤーポンプを回転駆動するための駆動モータは、ギヤーポンプの近傍に配置される。また、夫々別個の駆動系を設けることで、吐出量が一定となるように、ギヤーポンプの回転量を一定のままスクリューの回転制御を行うことができる。例えば、スクリューの先端部に圧力センサーを設けておき、この圧力センサーの検出結果に基づいて、スクリューの回転数を制御することができる。
【０００４】
しかしながら、ギヤーポンプの近傍に駆動モータを配置しなければならなくなるため、押出装置の先端部の大きさが大きくなるという問題が生じる。押し出し成形されるストリップゴムを成形ドラムに連続して巻き付けてタイヤを成型する場合、成形ドラムに近い先端部の大きさが大きくなると、成型を行うときの制約条件が大きくなり、所望の形状を有するタイヤを成型できないということがありうる。また、多層成型を行う場合には、複数の押出装置を使用するが、先端部の大きさが大きいと、押出装置の配置の自由度が小さくなるという問題がある。
【０００５】
一方、特許文献２は、同じギヤーポンプを用いた押出装置でも、異なった構造を有する押出装置を開示する。この押出装置を図３に概念的に示す。この押出装置におけるギヤーポンプ１は、スクリュー５と同じ駆動軸上に設けられるキャリア（主駆動要素）と、この主駆動要素が内部に収容される内歯車付のケーシングと、この内歯車と主駆動要素の間に設けられる４つの遊星ギヤ（副駆動要素）とからなる。このギヤーポンプ１も特許文献１とは原理は異なるが、計量を行う機能を有し、吐出量を安定させようとするものである。
【特許文献１】特開２００４−３５８７３８号公報
【特許文献２】特表２００４−５０９７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２の場合、キャリアとスクリュー５とは同じ駆動軸上にあり、同一の駆動モータ１００による回転駆動される。従って、キャリアとは別にスクリュー５の回転数を制御することができず、スクリュー５の先端部で圧力の変動が生じた場合に吐出量も変動するという問題が生じる。例えば、投入するゴム材料の切れが一瞬生じたような場合や、粘度の異なるゴム材料を連続して投入した場合など、吐出量が変動する。
【０００７】
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、圧力変動による吐出量の変動を抑制できると共に、装置先端部の大型化を抑制できる押出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため本発明に係る押出装置は、
ホッパーから投入された材料を混錬して押し出すためのスクリューを有する押出機と、
押出機の先端部に設けられたギヤーポンプと、
ギヤーポンプに設けられ、前記スクリューと回転軸芯が一致した状態で回転駆動される主駆動要素と、
ギヤーポンプに設けられ、主駆動要素に従動して回転される副駆動要素とを備えた押出装置であって、
スクリューを駆動するための第１モータと、
主駆動要素を駆動するための第２モータとを備え、
主駆動要素と第２モータとを連結するための駆動軸がスクリューの内部に設けられていることを特徴とするものである。
【０００９】
この構成による押出装置の作用・効果を説明する。この押出装置は、材料を混練して押し出すためのスクリューを有する押出機と、この押出機の先端部に配置されるギヤーポンプを有する。ギヤーポンプは、主駆動要素と副駆動要素を備えており、主駆動要素とスクリューとは回転軸芯が一致した状態で配置される。ただし、スクリューを駆動する第１モータと、主駆動要素を駆動する第２モータとは別々に配置されるため、主駆動要素の回転数は一定に維持したまま、スクリューの回転数のみを制御することが可能になる。また、主駆動要素を駆動する駆動軸は、スクリューの内部に設けるようにしたので、スクリューの配置に干渉しない状態で、主駆動要素と第２モータとを連結させることができる。従って、ギヤーポンプの主駆動要素を駆動する駆動系を装置の先端部ではなく、後方側に配置することが可能になり、先端部の大型化を抑制することができる。その結果、圧力変動による吐出量の変動を抑制できると共に、装置先端部の大型化を抑制できる押出装置を提供することができる。
【００１０】
本発明において、スクリューの先端部に設けられた圧力センサーと、
圧力センサーによる検出結果に基づいて、第１モータの回転を制御するスクリュー制御部とを備えていることが好ましい。
【００１１】
スクリューの先端部に圧力センサーを設けることで、この領域の圧力変動を検出することができる。この圧力センサーの検出結果に基づいて、圧力変動を抑制する方向にスクリュー（第１モータ）の回転数を制御することができる。
【００１２】
本発明に係る第１モータと第２モータは、いずれもスクリューの後端側に配置されることが好ましい。これにより、スクリューとギヤーポンプの駆動系を装置の後方に配置することができ、先端部の大型化を抑制することができる。
【００１３】
本発明に係る第２モータは、スクリューの回転軸芯の延長線上に配置され、第１モータは、第２モータに隣接して配置されることが好ましい。
【００１４】
第２モータをスクリューの回転軸芯上に配置し、かつ、スクリューの後端側に配置するので、主駆動要素の駆動系を簡素化することができる。また、第１モータと第２モータとを隣接配置することで、無駄なスペースを発生させることなく、効率よくモータの配置をすることができる。
【００１５】
本発明に係る主駆動要素は、太陽ギヤであり、副駆動要素は、この太陽ギヤに噛み合う遊星ギヤであることが好ましい。太陽ギヤと遊星ギヤを噛み合わせることで、このギヤの歯を利用して材料を計量し、押し出すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係る押出装置の好適な実施形態を図面を用いて説明する。図１は、ギヤーポンプ内蔵型のゴム押出装置の断面構成を示す模式図である。
【００１７】
このゴム押出装置は、機能的に分けてギヤーポンプゾーンＡと混練ゾーンＢとを有しており、ギヤーポンプゾーンＡには、ギヤーポンプ１が設けられ、混練ゾーンＢには押出機２が設けられる。押出機２は、円筒形のバレル３とその外周に配置されるホッパー４を備えている。ホッパー４からは、適宜の方法でゴム材料が投入される。ゴム材料については、例えば、天然ゴム、スチレンーブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）などの汎用の材料を用いることができる。
【００１８】
バレル３内には、ホッパー４から投入されたゴム材料を混練するためのスクリュー５が設けられており、回転軸芯Ｘ周りに回転駆動される。スクリュー５の外周に形成されたスクリュー羽根５ａと、内壁面３ａの間で、ゴム材料を圧縮混練させながら、前方へ押し出していく。
【００１９】
スクリュー５の先端部には、ギヤーポンプ１が配置され、太陽ギヤ１０（主駆動要素に相当）と、その外周に配置される４つの遊星ギヤ１１（副駆動要素に相当）とが設けられている。図２は、先端側から見たギヤーポンプ１の断面図を示し、（ａ）はＣ−Ｃ断面図（ｂ）はＤ−Ｄ断面図（ｃ）はＥ−Ｅ断面図を夫々示している。太陽ギヤ１０は、回転軸芯Ｘ周りに時計方向に回転駆動される。ギヤーポンプ１は全体がケーシング１２内に構成されており、このケーシング１２はバレル３と一体的に結合されている。
【００２０】
スクリュー５に最も近い位置では、ケーシング１２内に供給空間１２ａが太陽ギヤ１０と遊星ギヤ１１が噛み合う位置の近傍に形成されている。押出機２により混練されたゴム材料は、まず、この供給空間１２ａへと供給されることになる。この供給空間１２ａの大きさは、先端側へ向かうほど小さくなる。（ｂ）に示すように、送り方向の中間位置では、空間の大きさはほとんどゼロとなる。そして、中間位置から更に先端側へ向かうと、排出空間１２ｂが徐々に現れてきて、（ｃ）に示すように、長さ方向の最も先端位置では、最も大きな空間となる。（ａ）においては、供給空間１２ａは、遊星ギヤ１１の時計方向側に形成されるが、排出空間１２ｂは、遊星ギヤ１１の反時計方向側に形成される。従って、押出機２から供給されたゴム材料は、供給空間１２ａから排出空間１２ｂへと向かい、その間、ギヤの歯の部分を通過するので、ゴム材料が計量され、吐出量を精度よく設定することができる。また、太陽ギヤ１０と遊星ギヤ１１は、ハスバギヤにより構成され、円周方向にずれた位置になる供給空間１２ａから排出空間１２ｂへと、スムーズにゴム材料を移動させることができる。ギヤーポンプ１から排出されたゴム材料は、不図示の成型用口金から押し出し成形される。
【００２１】
なお、ギヤーポンプ１の構造としては、この図２に示すものに限定されるものではない。例えば、遊星ギヤ１１の個数や太陽ギヤ１０の回転方向など適宜変更することができる。例えば、特許文献２に開示されるようなギヤーポンプを使用してもよい。
【００２２】
ギヤーポンプ１の太陽ギヤ１０は、駆動軸１３と連結されており、第２モータ１４と、この第２モータ１４に連結された減速機構１５により駆動される。駆動軸１３は、スクリュー５と同じ回転軸芯Ｘを有しているが、駆動軸１３とスクリュー５は、別個独立して駆動させることができる。駆動軸１３は、スクリュー５の内部に形成された空間を貫通して配置される。スクリュー５の内壁面５ｂと駆動軸１３の間には、回転軸芯Ｘ方向に沿って２箇所ベアリング１６が設けられており、これにより、駆動軸１３がスクリュー５の内部空間に支持される。
【００２３】
一方、スクリュー５は、第１モータ１７と、この第１モータ１７に連結される減速機構１８により駆動される。第１モータ１７と第２モータ１４は、いずれもスクリュー５の後方側に配置されると共に、隣接配置される。かかる配置構成により、押出装置の先端側の大型化を抑制することができる。第１モータ１７の回転軸芯Ｙは、第２モータ１４の回転軸芯Ｘと平行になるように設定され、空間的に無駄のない配置構成を実現している。
【００２４】
第１モータ１７は、第１駆動回路２０により駆動され、第２モータ１４は、第２駆動回路２１により駆動される。また、スクリュー５の先端部には、圧力センサー２２が設けられており、この位置における圧力値を監視する。圧力検出部２３は、圧力センサー２２により検出された信号に基づいて、圧力値を検出する。制御部２４（スクリュー制御部に相当）は、第１・第２駆動回路２０，２１に対する駆動指令信号を与えるが、特に、圧力センサー２２による検出結果に基づいて、スクリュー５の回転数を制御する。すなわち、ホッパー４から投入されるゴム材料の瞬間的な材料切れや、粘度の異なるゴム材料を投入した場合などに吐出量変動が生じないように、スクリュー５の回転数を制御する。回転数を増加させることで、吐出量を増やす方向に制御することができる。
【００２５】
本発明に係るゴム押出装置を用いることで、例えば、成形ドラムに対してストリップゴムを巻き付けて所望の断面形状を有するタイヤを製造することが可能である。この場合、先端部の大きさを小さくできるので、設備全体の配置構成の自由度を上げることができる。
【００２６】
図３は、共通のモータ１００によりスクリュー５とギヤーポンプ１を駆動する場合の構成例を示す図である。この構成の場合、ギヤーポンプの回転数とスクリュー５の回転数が常に同じでなければならないので、スクリュー５の先端部における圧力変動が生じた場合に、スクリュー５の回転数を制御して圧力変動を抑えることができない。これに対し、本発明の場合は、別々に駆動できるので、スクリュー５の回転数を独立して制御することができる。
【００２７】
また、ゴム押出装置を２台あるいは３台以上用いて、多層押し出し成形をおこなうことができるが、装置の先端部の大きさが抑制されているので、複数台のゴム押出装置同士を近接して配置させることも可能になり、配置の自由度をあげることができる。また、ギヤーポンプを内蔵しているため、精密な形状制御を行うことができる。
【００２８】
＜別実施形態＞
本発明に係る押出装置は、ゴム材料だけでなく、樹脂材料に対しても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ゴム押出装置の構成を示す模式図
【図２】ギヤーポンプの断面構成を示す図
【図３】従来技術に係るゴム押出装置の構成を示す模式図
【符号の説明】
【００３０】
１        ギヤーポンプ
２        押出機
３        バレル
４        ホッパー
５        スクリュー
１０      太陽ギヤ
１１      遊星ギヤ
１３      駆動軸
１４      第２モータ
１７      第１モータ
２２      圧力センサー
２３      圧力検出部
２４      制御部
Ｘ        回転軸芯
【図１】
2006247917.tif 000003
【図２】
2006247917.tif 000004
【図３】
2006247917.tif 000005