(57)【要約】【課題】  インシュレーション方式のゴム被覆ヘッドにおいて、コードの移送速度を上昇させたときのゴムの温度上昇を速やかに抑える。【解決手段】温度センサ２１と、ポンプ２３と、ポンプ２３とゴム被覆ヘッド４’の周囲との間を温水が循環するように配管系２２と、配管系２２内に設けられたヒータ２４と、ヒータ２４の発熱量を制御する温度制御部２５とからなる。温度制御部２５に温度センサ２１で検出された温度検知信号、及び押出機の制御装置からコードの移送速度信号が入力される。温度制御部２５は、ゴム被覆ヘッド４’の温度が移送速度信号の速度値に対応する設定温度になるように、ヒータ２４の発熱量を制御するための発熱制御信号をヒータ２４へ供給する。コード５の移送速度がＶ１からＶ２へ加速された場合には、設定温度がＴ１からＴ２へ低下するので、ヒータ２４に供給する発熱制御信号によるヒータ２４の発熱量が急激に低下する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移送速度が切替え可能に移送されているコードにゴムを被覆してプライを形成するインシュレーション方式のゴム被覆ヘッドに対する加熱量を制御することでその温度を制御する温度制御装置であって、前記ゴム被覆ヘッドに取り付けられた熱交換手段と、前記熱交換手段と熱的に接続される発熱手段と、前記移送速度に応じて前記移送速度が高い程前記ゴム被覆ヘッドの温度を低く設定する温度設定手段と、前記温度設定手段の設定温度に応じて前記発熱手段の発熱量を制御する発熱制御手段とを備えたことを特徴とするゴム被覆ヘッドの温度制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のゴム被覆ヘッドの温度制御装置において、前記プライの表面の温度を検知する温度検知手段を備え、前記発熱制御手段は、前記温度検知手段で検知された温度が前記設定温度となるように前記発熱量を制御することを特徴とするゴム被覆ヘッドの温度制御装置。
【請求項３】
請求項２記載のゴム被覆ヘッドの温度制御装置において、前記温度検知手段を前記ゴム被覆ヘッドにおけるプライの出口付近に設けたことを特徴とするゴム被覆ヘッドの温度制御装置。
【請求項４】
請求項１記載のゴム被覆ヘッドの温度制御装置において、前記熱交換手段と前記発熱手段とは、それらの間に配置された配管及び該配管内を流れる液体により熱的に接続されることを特徴とするゴム被覆ヘッドの温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、引き揃えられた複数本のコードの両面にゴムを被覆して押し出すことでタイヤのベルト、カーカス、補強層等のようなプライを形成する押出機に関し、特にインシュレーション方式のゴム被覆ヘッドから送出されるゴムの温度上昇を抑制するための温度制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばタイヤのベルトは、引き揃えられた複数本のベルト層コードの両面に薄いゴム層を被覆してサンドイッチ状にすることで形成される。従来、このような引き揃えられた複数本のコードに対してゴムを被覆する装置として、それらのコードを押出機のゴム被覆ヘッド（インシュレーションヘッド）内のコード通路を通過させているときに、コード通路の両側、例えば上下から合流するゴム流路にゴムを供給してコードの両面にゴムを被覆し、その後、ゴム被覆ヘッド前端の上下に配置された一対のダイの間に形成される通路の寸法によってコードの両面に被覆されたゴムの厚みを決定するように構成した、インシュレーション方式の押出機がある（特許文献１参照）。
【０００３】
図６はインシュレーション方式による従来の押出機の斜視図であり、図７は図６におけるゴム被覆ヘッド４のＡ−Ａ断面図である。なお、図６及び７において、複数本のコード５が移送される方向を前方とする。
【０００４】
図６に示すように、押出機は、上面に設けられたホッパ２から投入されたゴム材料を攪拌してゴムを生成するゴム生成部１と、ゴム生成部１の側面に連結され、かつスクリューを内蔵し、ゴム生成部１から送出されたゴムを混練・加熱しながら前方へ移送するシリンダ３と、シリンダ３の先端に連結され、かつ図示されていない移送手段により張力を付与されて移送される複数本のコード５を所定の相対配列、例えば平行に保持して導入するとともに、その上下両面にシリンダ３から移送されてきたゴムを被覆して形成したプライ６を外部へ送出するゴム被覆ヘッド４とを備えている。
【０００５】
図７に示すように、ゴム被覆ヘッド４は、Ａ−Ａ断面が上下対称に構成されており、インサータ１１と、インサータ１１を上下から保持するインサータホルダ１２とを備えている。インサータ１１は、それらの上下方向の間を前後に貫通する孔からなるコード通路１３を備えており、後方から供給される複数本のコード５を所定の相対配列に保持して通過させることができる。インサータホルダ１２の前方には、上下対称なダイ１４ａ，１４ｂが、インサータホルダ１２の前面に対して間隔を空けて配置されている。
【０００６】
インサータホルダ１２の前面には、上下の端からそれぞれ前下方及び前上方にテーパ状の傾斜面が延設されており、上側ダイ１４ａの後部上端から前下方に延設された傾斜面及び下側ダイ１４ｂの後部下端から前上方に延設された傾斜面との間で、先端先細りの上下対称なゴム流路１５ａ，１５ｂを形成している。また、上側ダイ１４ａの傾斜面の下端の前方に延設された下向きの水平面と、下側ダイ１４ｂの傾斜面の上端の前方に延設された上向きの水平面との間に形成される偏平な通路１７の高さにより、プライ６の上下の厚みを決定するように構成されている。
【０００７】
以上のように構成された押出機において、ゴム生成部１からシリンダ３へ供給されたゴムは、シリンダ３のスクリューの作用下で混練・溶融されながらシリンダ３の先端へ移送され、ゴム被覆ヘッド４に供給されて、紙面の裏面側からゴム流路１５ａ，１５ｂに注入される。一方、図示されていないコード移送手段により張力を付与されて移送されている複数本のコード５は、ゴム被覆ヘッド４の後端からインサータ１１のコード通路１３に導入され、所定の相対配列に保持されて、インサータ１１の前端からコード通路１３の延長線とゴム流路１５ａ，１５ｂとの交差部１６に移送され、上下両面にゴムが被覆される。ゴムで被覆された複数本のコード（プライ）６は、上下のダイ１４ａ，１４ｂの間の通路１７を通過するときに上下の厚みが決定され、上下のダイ１４ａ，１４ｂの前端から前方へ送出される。
【０００８】
ところで、このゴム被覆ヘッド４により形成されるプライ６の品質を均一にするためには、ゴム流路１５ａ，１５ｂにおけるゴムの温度及び通路１７におけるプライ６の表面のゴムの温度を安定にすることが重要である。そこで、従来は、ポンプと、そのポンプとゴム被覆ヘッドの周囲との間を水が循環するように形成した配管系と、その配管系に設けた温度センサ及びヒータと、その温度センサの温度検知値が一定になるように前記ヒータを制御する制御手段とにより、ゴム被覆ヘッドの周囲に温度が一定に制御された温水を供給している（特許文献２）。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−１１３７９３号公報
【特許文献２】特開平９−１５５９５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述したゴム被覆ヘッドにおいて、単位時間あたりのゴム被覆・押出量を多くするために、コード５の移送速度及びシリンダ３から送出するゴムの送出速度を加速すると、ゴム流路１５ａ，１５ｂを流れるゴムと、そのゴム流路１５ａ，１５ｂを形成しているインサータホルダ１２の前面及びダイ１４ａ，１４ｂの後面との間の摩擦熱、及び上下のダイ１４ａ，１４ｂ間の通路１７を通るプライ６の上下両面のゴムと、通路１７を形成しているダイ１４ａの下面及びダイ１４の上面との間の摩擦熱が大きくなるため、ゴム流路１５ａ，１５ｂを流れるゴムの温度及び通路１７を通るプライ６の表面のゴムの温度が急激に上昇する。このようにゴムの温度が上昇すると、その温度上昇はインサータホルダ１２及びダイ１４ａ，１４ｂを介して温水に伝わり、温水の温度が上昇するので、ヒータの発熱量を下げて温水の温度が一定値に低下するように制御される。
【００１１】
しかしながら、ゴムの温度上昇が温水迄伝達され、温水の温度が一定値に低下するように制御され、その一定温度の温水によりゴムの温度が安定するまでには時間がかかるため、その前にプライ６の表面のゴムからブルーム（ゴム表面への薬品類の滲み出し）が発生してしまう。また、シリンダ３が送出するゴムの特性又はゴム被覆ヘッド４が設置されている環境の温度が高い場合には、ゴム流路１５ａ，１５ｂを流れるゴム及び通路１７を通るプライ６の表面の温度が更に上昇し、ゴムに焦げが発生してしまう。
【００１２】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、引き揃えられて移送されている複数本のコードにゴムを被覆して押し出すインシュレーション方式のゴム被覆ヘッドにおいて、移送速度を上昇させたときのゴムの温度上昇を速やかに抑えることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に係る発明は、移送速度が切替え可能に移送されているコードにゴムを被覆してプライを形成するインシュレーション方式のゴム被覆ヘッドに対する加熱量を制御することでその温度を制御する温度制御装置であって、前記ゴム被覆ヘッドに取り付けられた熱交換手段と、前記熱交換手段と熱的に接続される発熱手段と、前記移送速度に応じて前記移送速度が高い程前記ゴム被覆ヘッドの温度を低く設定する温度設定手段と、前記温度設定手段の設定温度に応じて前記発熱手段の発熱量を制御する発熱制御手段とを備えたことを特徴とするゴム被覆ヘッドである。ここで、プライとはベルト、カーカス、補強層等を意味する。
請求項２に係る発明は、請求項１記載のゴム被覆ヘッドの温度制御装置において、前記プライの表面の温度を検知する温度検知手段を備え、前記発熱制御手段は、前記温度検知手段で検知された温度が前記設定温度となるように前記発熱量を制御することを特徴とするゴム被覆ヘッドの温度制御装置である。
請求項３に係る発明は、請求項２記載のゴム被覆ヘッドの温度制御装置において、前記温度検知手段を前記ゴム被覆ヘッドにおけるプライの出口付近に設けたことを特徴とするゴム被覆ヘッドの温度制御装置である。
請求項４に係る発明は、請求項１記載のゴム被覆ヘッドの温度制御装置において、前記熱交換手段と前記発熱手段とは、それらの間に配置された配管及び該配管内を流れる液体により熱的に接続されることを特徴とする温度制御装置である。
【００１４】
請求項１に係る発明によれば、コードに移送速度が高い程ゴム被覆ヘッドの設定温度を低くし、ゴム被覆ヘッドの加熱量を低下させる。
請求項２に係る発明によれば、プライの表面の温度を検知し、その検知温度がゴム被覆ヘッドの設定温度となるように発熱手段の発熱量を制御する。
請求項３に係る発明によれば、ゴム被覆ヘッドにおけるプライの出口付近のプライの表面の温度を検知し、その検知温度がゴム被覆ヘッドの設定温度となるように発熱手段の発熱量を制御する。
請求項４に係る発明によれば、発熱手段と熱交換手段との間の熱伝導は、それらの間に配置された配管内を流れる液体により行われる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、コードの移送速度が上昇すると、発熱手段の発熱量が低下するように設定することで、ゴム被覆ヘッドの加熱量が低下するため、移送速度上昇後のゴムの温度上昇を速やかに抑えることができ、ブルーム及びゴムの焦げの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について面を参照して説明する。
図１は本発明の実施形態に係る押出機の斜視図であり、図２はそのゴム被覆ヘッドのＢ−Ｂ断面図である。また、図３は図１のゴム被覆ヘッドの温度制御装置の構成を模式的に示した図、図４はその温度制御装置が備える温度設定テーブルの構成を示す図、図５はその温度制御装置の動作のフロー図である。図１、２において、図６、７と同一の部分には図６、７で使用した符号を付した。また、図３におけるゴム被覆ヘッド４’はコード５の入口側から見た概略断面図である。さらに、図３の温度制御装置における配管系は図１のゴム被覆ヘッド４’に接続されているものであるが、便宜上、図１では省略した。
【００１７】
本実施形態に係る押出機においては、図２に示されているように、ダイ１４ａ，１４ｂの前方におけるプライ６の出口付近に温度センサ２１を設けた。この温度センサ２１は熱電対からなり、ダイ１４ａ，１４ｂの隙間の通路１７から送出されるプライ６の表面のゴムの温度を検知し、その温度検知信号を後述する温度制御装置の温度制御部へ出力する。
【００１８】
温度制御装置は、図３に示されているように、温度センサ２１と、ポンプ２３と、ポンプ２３とゴム被覆ヘッド４’の周囲との間を温水が循環するように配置した配管系２２と、配管系２２内に設けられたヒータ２４と、ヒータ２４の発熱量を制御する温度制御部２５とからなる。なお、この図では、配管系２２の内、ゴム被覆ヘッド４’内の部分は、インサータホルダ１２及び図示されていないダイ１４ａ，１４ｂの周囲を上側から反時計回りにほぼ周回しているが、この形態に限定されるものではなく、例えば上側から左右に分岐し、下側で合流する形態にしてもよい。また、図示されていないが、配管系２２の内、ゴム被覆ヘッド４’内の部分には熱交換部材であるヒートシンクが設けられていることは言うまでもない。
【００１９】
温度制御部２５はＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）等で構成されており、温度センサ２１で検出された温度検知信号、及び押出機の制御装置（図示せず）で生成されたコード５の移送速度信号が入力される。本実施形態において、コード５の移送速度はＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４（Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３＜Ｖ４）の４つの速度の何れかを任意に選択可能であり、温度制御部２５には、図４に示されているような、コードの移送速度Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の各々に対してゴム被覆ヘッド４’の設定温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４（Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３＞Ｔ４）の対応関係を記述した温度設定テーブル２５ａが格納されており、温度制御部２５は、コード５の移送速度信号及び温度検知信号が入力されたときに、このテーブルを参照して、温度検知信号の値が設定温度になるようにヒータ２４へその発熱量を制御するための発熱制御信号を出力する。
【００２０】
以上のように構成された押出機において、図１に示されているゴム生成部１からシリンダ３へ供給されたゴムは、シリンダ３のスクリューの作用下で混練・溶融されながらシリンダ３の先端へ移送され、ゴム被覆ヘッド４’に供給されて、紙面の裏面側からゴム流路１４ａ，１４ｂに注入される。一方、図示されていないコード移送手段により張力を付与されて所定の速度で移送されている複数本のコード５は、ゴム被覆ヘッド４’の後端からインサータ１１に導入され、所定の相対配列に保持されて、その前端からコード通路１３とゴム流路１５ａ，１５ｂとの交差部１６に移送され、上下両面にゴムが被覆される。ゴムで被覆された引き揃えコード（プライ）６は、上下のダイ１４ａ，１４ｂの間の通路１７を通過するときに上下の厚みが決定され、上下のダイ１４ａ，１４ｂの前端から前方へ送出される。このとき、図３に示されている配管系２２内の水は、コード５の移送速度に応じて予め定められた温度になるように、温度制御部２５によりヒータ２４の発熱量が制御されている。
【００２１】
次に、温度制御装置の動作について、図５のフロー図を参照しながら説明する。なお、この図に示されている処理は一定時間毎に繰り返し実行される。
【００２２】
まず温度制御部２５は、コード移送速度信号を取り込み（ステップＳ１）、次に温度設定テーブル２５ａを参照する（ステップＳ２）。そして、温度設定テーブル２５ａの内容を基に、ゴム被覆ヘッド４’の温度が移送速度信号の速度値に対応する設定温度になるように、ヒータ２４の発熱量を制御するための発熱制御信号をヒータ２４へ供給する（ステップＳ３）。従って、例えばコード５の移送速度がＶ１からＶ２へ加速された場合には、設定温度がＴ１からＴ２へ低下するので、ヒータ２４に供給する発熱制御信号によるヒータ２４の発熱量が急激に低下する。
【００２３】
次に、温度検知信号を取り込み（ステップＳ４）、その検知温度と設定温度との高低の関係を判断する（ステップＳ５）。そして、検知温度が設定温度より高い場合にはヒータ２４の発熱量を低下させるように制御する（ステップＳ６）。コード５の移送速度の加速直後はこの処理を実行することになる。逆に、検知温度が設定温度より低い場合にはヒータ２４の発熱量を増加させるように制御する（ステップＳ７）。検知温度と設定温度とが等しい場合には、そのまま処理を終える。
【００２４】
このように、本実施形態によれば、コード５の移送速度が加速されると、加速後の移送速度に対して予め定めておいた設定温度にプライ６の温度が低下するように制御するので、一定温度に制御していた従来装置と比較すると、プライ６の温度上昇を速やかに抑えることができる。このため、ブルーム及びゴムの焦げの発生を防止しつつ、コード５の移送速度の高速化ができる。実験の結果、ゴム被覆ヘッド４’の出口付近のプライ６の温度を１１０℃以下に保つという条件の下に、従来は５mm/分が移送速度の上限であったが、本実施形態によれば１２.0mm/分まで速度を上げることが可能なことを確認している。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る押出機の斜視図である。
【図２】図１におけるゴム被覆ヘッドのＢ−Ｂ断面図である。
【図３】本発明の実施形態における温度制御装置の構成を模式的に示した図である。
【図４】図３の温度制御装置が備える水温設定テーブルの構成を示す図、
【図５】本発明の実施形態における温度制御装置の動作のフロー図である。
【図６】インシュレーション方式による従来の押出機の斜視図である。
【図７】図６におけるゴム被覆ヘッドのＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
４′・・・ゴム被覆ヘッド、５・・・コード、６・・・プライ、２１・・・温度センサ、２２・・・配管系、２４・・・ヒータ、２５・・・温度制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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