(57)【要約】【課題】タイヤ成形工程を止めずに細帯状のゴムの使用量の検知を全てのタイヤについて容易かつ低コストで実行する。【解決手段】射出成形機６から連続的に押し出される細帯状のゴムＮを、一対のローラヘッド３、４で圧延してタイヤ成形ドラム１に巻き付ける、ゴム成形装置における前記ゴムＮの重量検知システムである。この検知システムは、前記ゴムＮの幅検出器７、前記ローラヘッド間の間隔検出器８、ローラヘッドの回転速度検出器５、ゴムの温度検出器９及び制御部１０を備え、制御部１０は、前記各手段で得られたデータから算出した押出しゴムの断面積、ゴム押出し速度、当該温度におけるゴム密度から、成形に使用した前記ゴムＮの重量をタイヤ成形工程中所定時間毎に算出して出力する。【選択図】           図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形機から押出された細帯状のゴムを一対のローラヘッドで圧延してタイヤ成形ドラムに巻き付けるタイヤ成形装置で使用するゴム重量検知システムであって、
圧延後のゴム幅を計測するゴム幅検出手段、前記ローラヘッド間の間隔を計測する間隔検出手段、ゴムの温度検出手段及び、前記ゴムの押出速度及び断面積を算出し、かつ、該押出速度、前記断面積、測定温度におけるゴム密度及び押し出し時間に基づき、成形に使用した前記ゴム重量を算出する演算手段を有することを特徴とする前記細帯状のゴムの重量検知システム。
【請求項２】
請求項１に記載された前記細帯状のゴムの重量検知システムにおいて、
前記演算手段が前記一対のローラヘッド間の間隔、細帯状のゴムの幅、及び前記ローラヘッドの形状により決定される形状に基づき細帯状のゴムの断面積を算出することを特徴とする前記細帯状のゴムの重量検知システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された前記細帯状のゴムの重量検知システムにおいて、
前記演算手段は、前記一対のローラヘッドの一方の回転数を該ローラヘッド間の平均間隔の補正を加えて前記ゴムの押出速度を算出することを特徴とするゴムの重量検知システム。
【請求項４】
射出成形機から押出された細帯状のゴムを一対のローラヘッドで圧延した後に、タイヤ成形ドラムに巻き付ける前記細帯状のゴムの成形工程において前記ゴムの重量を検知する方法であって、
圧延後のローラヘッド上の前記ゴム幅、前記ローラヘッド間の間隔、前記ゴムの温度を測定する工程、前記ゴムの押出速度を算出する工程、測定された前記ゴム幅、ローラヘッド間の間隔、及び前記一対のローラヘッドで形成される間隙の形状に基づき前記ゴムの断面積を算出する工程、前記ゴムの測定温度に応じたゴム密度を得る工程、得られた前記ゴムの押出速度、断面積、ゴム密度及び押し出し時間に基づき成形に使用したゴム重量を算出する工程、を有することを特徴とする前記細帯状のゴムの重量検知方法。
【請求項５】
請求項４に記載された細帯状のゴムの重量検知方法を、前記タイヤ成形工程中所定時間毎に実行することを特徴とする前記細帯状のゴムの重量検知方法。
【請求項６】
請求項４に記載された細帯状のゴムの重量検知方法を、前記タイヤ成形工程中連続的に実行することを特徴とする前記細帯状のゴムの重量検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機から連続的に押し出した帯状ゴム（リボンともいう）を成形ドラムで巻き取ってタイヤ成形を行う成形装置又は成形方法において、使用した細帯状のゴムの重量を検知するゴム重量検知システム及び重量検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤ成形において、細帯状のゴムをタイヤ成形ドラム上に巻き付け、各種のタイヤ構成部材を成形することが行われているが、タイヤの品質、例えばユニフォーミティを維持する等のために、タイヤの構成部材となるゴムの重量等を精度良く制御して成形することが必要である。
そのため、細帯状のゴムの巻き取りに際して、射出成形機によるゴムの押出し速度及びタイヤ成形ドラムの表面速度を一致させる等の制御が行われている。
【０００３】
例えば、射出成形機から射出又は押出される細帯状のゴム（押出物）を張力制御し、その量及び形状を精度良く維持しながらタイヤ成形ドラムに巻付けるために、細帯状のゴムのたるみ変位データを検出して、予め設定した目標変位データと比較して変位データの誤差値を算出し、この誤差値から、射出成形機の射出速度、射出容量及び射出サイクルの条件により演算定数を選定してタイヤ成形ドラム回転速度を設定し、その回転速度を制御することで、タイヤ成形ドラムの表面速度と射出成形機の射出速度を常に一致させるように同期制御し、精度よくタイヤ成形ドラムに巻き付けるようにしたものが知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、射出成形機から押出される細帯状のゴムをタイヤ成形ドラムに巻き付ける際に、細帯状のゴム（帯状ゴム）の幅の変動を抑制し、細帯状のゴムの形状及び重量を均一化して精度良く巻き付けるため、射出機のヘッド部に細帯状のゴムの弛み量を検出する弛み検出器を、また射出成形機の吐出口と前記タイヤ成形ドラムとの間に幅検出器を配置して射出成形機から押出された細帯状のゴムの弛み量と幅とを計測し、制御部で計測された弛み量から得た射出速度と、幅検出器で計測された細帯状のゴムの幅の変化とに応じてドラム巻き付け速度を調整するよう制御するものも知られている（特許文献２）。
【０００５】
しかしながら、これらの従来技術は、帯状ゴム（細帯状のゴム）を安定してタイヤ成形ドラムに巻き付けるための制御を行うだけで、巻き付けゴムの量（重量）が常に一定になるように制御するものではないから、上記制御をいくら精緻に実施しても、製品タイヤにおいて細帯状のゴム重量が常に一定であることを保証するものではない。
ところで、タイヤ成形ドラムに射出成形機から押し出されたゴムを巻き付けてタイヤを成形する方法では、多種類のゴムを各部位に分けて巻き付けるため、個々の部材の重量管理は容易ではなく、とくに成形ドラムに巻き付けた細帯状のゴムの重量をオンライン（製造ライン上）で測定するのは困難である。そのため、タイヤに使用した細帯状のゴムの重量を測定しようとすれば、一旦タイヤをドラムから取り外して測定を行うことが必要であり、量産ラインで全数についてこのような測定を行うのは事実上不可能である。
【０００６】
そこで、ドラム本体にロードセルなどを取り付け、細帯状のゴムの重量を実測する方法を採用することも考えられないわけではないが、機械部品と比較して細帯状のゴムの重量は僅かであり、精度よく測定できないだけではなく、それを行うためにはドラム本体の構造も複雑になり、コスト高になってしまうという問題がある。
【０００７】
このように、従来はオンラインでの巻き付けゴム重量の測定は不可能であり、他方、ドラムを取り外して測定する方法では、一旦取り外したドラムは、以降の工程には戻せないため、得られるデータはそのロットのサンプルデータにしか過ぎず、全数測定は不可能であるため、タイヤ全数についてその使用細帯状のゴムの重量を保証することは不可能であった。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１０３４７７号公報
【特許文献２】特開２００４−９０３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、以上の従来の問題に鑑みなされたものであって、その目的は、量産ラインでタイヤ成形ドラムに帯状のゴムを巻き付けて成形する際に、タイヤをドラムから外すことなく細帯状のゴム重量をオンライン（製造ライン）上で容易且つ正確に、しかも全数測定できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、射出成形機から押出された細帯状のゴムを一対のローラヘッドで圧延してタイヤ成形ドラムに巻き付けるタイヤ成形装置で使用するゴム重量検知システムであって、圧延後のゴム幅を計測するゴム幅検出手段、前記ローラヘッド間の間隔を計測する間隔検出手段、ゴムの温度検出手段及び、前記ゴムの押出速度を算出し、かつ、該押出速度、前記ゴムの幅、測定温度におけるゴム密度及び押し出し時間に基づき、成形に使用した前記ゴム重量を算出する演算手段を有することを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載された前記細帯状のゴムの重量検知システムにおいて、前記演算手段が前記一対のローラヘッド間の間隔、細帯状のゴムの幅、及び前記ローラヘッドの形状により決定される形状に基づき細帯状のゴムの断面積を算出することを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載された前記細帯状のゴムの重量検知システムにおいて、前記演算手段は、前記一対のローラヘッドの一方の回転数を該ローラヘッド間の平均間隔の補正を加えて前記ゴムの押出速度を算出することを特徴とする。
請求項４の発明は、射出成形機から押出された細帯状のゴムを一対のローラヘッドで圧延した後に、タイヤ成形ドラムに巻き付ける前記細帯状のゴムの成形工程において前記ゴムの重量を検知する方法であって、圧延後のローラヘッド上の前記ゴム幅、前記ローラヘッド間の間隔、前記ゴムの温度を測定する工程、前記ゴムの押出速度を算出する工程、測定された前記ゴム幅、ローラヘッド間の間隔、及び前記一対のローラヘッドで形成される間隙の形状に基づき前記ゴムの断面積を算出する工程、前記ゴムの測定温度に応じたゴム密度を得る工程、得られた前記ゴムの押出速度、断面積、ゴム密度及び押し出し時間に基づき成形に使用したゴム重量を算出する工程を有することを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項４に記載された細帯状のゴムの重量検知方法を、前記タイヤ成形工程中所定時間毎に実行することを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項４に記載された細帯状のゴムの重量検知方法を、前記タイヤ成形工程中連続的に実行することを特徴とする。
【００１１】
（作用）
射出成形機から連続的に押し出した帯状ゴム（リボン）を上下のローラで圧延した後に、タイヤ成形ドラムに巻き付けるタイヤ成形工程において、細帯状のゴムの給送速度、幅、断面積を算出又は測定して、これと細帯状のゴムの温度に応じた密度からタイヤ成形ドラムに巻き取られる細帯状のゴムの総重量を求める。
この細帯状のゴムの総重量を求めるため、前記ローラヘッドのギャップ、ローラヘッドの回転数、ローラヘッド上の細帯状のゴム幅、押し出しゴムの温度データ、当該温度におけるゴムの密度を、所定の演算周期毎にサンプリングし、それらに基づきゴム押出し速度を算出し、細帯状のゴムの重量を得る。これをタイヤ成形工程中全てのタイヤについて、所定時間毎に或いは実質的に連続して行うことで全てのタイヤにおける細帯状のゴム重量の検知をリアルタイムで行う。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、細帯状のゴムをオンラインで容易に重量検知ができるようにしたため、抜き取り検査が不要であるばかりではなく、生産効率も低下しないという効果がある。また、全数測定可能であるため、各巻き付け部材の重量保証が可能であり、例えばユニフォーミティ等、品質が良好なタイヤを安定して提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の細帯状のゴム重量検知方法及び検知システムの実施形態について、添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の細帯状のゴム重量の測定を行うための検知システムを概略的に示した図である。
本検知システムは、タイヤ成形ドラム１と、タイヤ成形ドラム１の回転軸２の回転数を検出するドラム回転数検出器２ａと、射出成形機６の口金（ノズル）６ａから押し出されたゴム細帯状のゴムＮを圧延すると共に、タイヤ成形ドラム１の表面に導く一対のローラヘッド即ち上ローラヘッド３及び下ローラヘッド４と、下ローラヘッド４の回転数を検出する下ローラヘッド回転検出器５と、射出成形機６の口金６ａとタイヤ成形ドラム１との間に配置され、口金６から押し出された細帯状のゴムＮの幅を検出する幅検出器７と、上下のローラヘッド３，４間の間隔（空隙の幅）を検出するローラヘッドギャップ検出器８と、射出成形機の口金６のところのゴムの温度を検出するゴム温度計９と、各検出データに基づき押し出しゴム量を演算し、かつ射出成形機６の射出速度やタイヤ成形ドラム１の回転速度制御等を行う制御部１０とからなっている。
【００１４】
ここで、制御部１０は、演算等の処理を行うＣＰＵ及び記憶装置、演算処理やタイヤ成形機１、射出成形機６等の動作制御を行うプログラム等を格納したＲＯＭ、演算処理や動作制御のためデータ等の記憶を行うＲＡＭからなる記憶装置（図示せず）を備えており、ＲＡＭには、例えば細帯状のゴムを構成するゴム材料の各温度における密度を記録したゴム材料密度テーブル等が設けられている。
【００１５】
以上の構成において、前記制御部１０は、設定値に応じて細帯状のゴムの押出し速度を制御すると共に、タイヤ成形ドラム１の表面速度をこれに一致させるよう制御する。また、同時に、射出成形機６をこのドラム回転速度に同期してタイヤ成形ドラム１の幅方向に往復移動するように制御する。
これらの制御により、射出成形機６から押し出された帯状ゴム材料は、上ローラヘッド３と下ローラヘッド４で細帯状のゴムＮに圧延された後、タイヤ成形ドラム１に巻き付けられる。
【００１６】
本実施形態では、射出成形機６の口金６ａから帯状ゴムを押し出し、上下ローラヘッド３、４で圧延した細帯状のゴムＮをタイヤ成形ドラム１の表面上に巻き付ける際、ローラヘッドギャップ検出装置８にてローラーヘッド３、４の間隔Ａ（mm）を測定し、同様に下ローラヘッド回転数検出器５で下ローラヘッド４の回転数Ｒｒｐｍを、細帯状のゴム幅検出器（測定装置）７でゴム幅Ｗを、更に、ゴム温度計９で射出成形機６の口金６ａのところのゴムの温度を検出又は測定し、それぞれの検出又は測定データは、所定時間Δｔ毎に制御部１０から前記各測定又は検出器等に順次送信される送信要求信号に応じて制御部１０に送信される。
【００１７】
制御部１０は、細帯状のゴム幅Ｗと、検出されたローラヘッドの間隔Ａ（mm）とローラヘッド形状により決定される断面形状に基づき前記細帯状のゴムの平均厚みを算出し、これらのデータに基き押し出された細帯状のゴムの断面積Ｓを算出する。
また、制御部１０は下ローラヘッド４の回転数Ｒｒｐｍに、前記ローラヘッドの間の平均間隔即ち細帯状のゴムの平均厚みの補正を入れたゴム押出速度Ｖを算出し、かつ、前記測定されたゴム温度より、記憶装置のテーブルから当該温度におけるゴム密度ρ（ｇ／mm３）を読み出す。なお、ゴム押出速度Ｖを算出するに当たり、ゴム押出速度Ｖに与えるゴムの平均厚みの影響を考慮した前記補正は、例えば、実験により演算定数を求め演算時にこれを用いることで行う。
【００１８】
図２は、押し出された細帯状のゴムＮの断面積の計算例を示す図である。
即ち、この実施形態では、細帯状のゴムＮは、上下のローラヘッド間の間隔Ａと等しい最大厚さと幅Ｗを備えており、かつ前記ローラヘッド形状により決定される断面形状は、図示のように、細帯状のゴムの断面において両端に向かって間隔を減じる方向にテーパーが付された形状になっている。制御部１０はこれらのデータに基づき、ローラヘッド間の平均間隔つまり細帯状のゴムの平均厚みを算出し、更に細帯状のゴムＮの断面積を算出する。
【００１９】
制御部１０は、所定時間Δｔ毎に各検出器をスキャンする、即ち各検出器に所定時間間隔Δｔ毎に測定又は検知データ送信要求信号を送信して各検知手段からの検知データを集め、それらに基づきゴム押し出し速度Ｖ、細帯状のゴムの断面積Ｓを算出し、かつメモリ手段のテーブルから現在温度における細帯状のゴムの密度ρを読み出して、成形中に単位時間当たりに押し出される帯状ゴムの重量（ゴム重量Ｇ＝Ｖ×Ｓ×ρ）を求め、これから所定時間（Δｔ）当たりの細帯状のゴム重量Ｇ・Δｔを算出する。
【００２０】
図３は、縦軸に各スキャン時における細帯状のゴム重量を、また、横軸にスキャン時間間隔Δｔをとり、各スキャン時ｔ１、ｔ２・・・ｔｎにおけるゴム押し出し重量Ｇ１、Ｇ２、・・・Ｇｎが次のスキャン時までのΔｔ時間継続するとして算出したときの細帯状のゴム重量を示している。
ここで、時間ｔ１から時間ｔｎまでに使用された細帯状のゴム総重量ΣＧは次式で表される。
ΣＧ＝（Ｇ１＋Ｇ２＋・・・Ｇｎ）Δｔ、
【００２１】
タイヤの成形工程では、多種類のゴムを部位に分けて巻き付けるため個々の巻き付けゴムの重量管理は煩雑であるが、本発明によれば、タイヤ成形ドラム状に巻き付けられるゴムの重量を、巻き付け工程を実施しながら同時に容易かつ精度よく検知できる。具体的には、ローラヘッドのギャップ、ローラヘッドの回転数、ローラヘッド上の細帯状のゴム幅、押し出しゴムの温度データを、所定の演算周期毎にサンプリングし、それに基づき温度補正を施して演算を行い細帯状のゴムの重量を得ることができるから、細帯状のゴムの重量管理が容易であり高品質のタイヤを安定的に提供することができる。
【００２２】
なお、以上の説明において、Δｔを極短い時間に設定すれば、制御部１０は事実上連続的にその時点までの細帯状のゴム重量を演算出力することができる。
例えば、制御部１０は、巻き付け開始からその時点までの細帯状のゴム重量を常に監視することができる他、図示しない表示装置に表示することもできる。
また、制御部１０は、細帯状のゴムの重量と予め設定した設定値とを絶えず比較することも可能であり、比較の結果その差が所定の範囲から逸脱したときには、タイヤ成形ドラムの回転数を増減するように制御する。或いは射出成形機の射出速度等を変更する等の制御を行い、細帯状のゴムの重量を設定値に戻す制御を行うよう構成することもできる。制御部は、これらの制御を従来周知の制御技術に基づき適宜なし得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係る射出成形機を備えた細帯状のゴム重量検知システムを概略的に示す図である。
【図２】細帯状のゴム断面積の計算例を説明するための図である。
【図３】成形工程中所定時間に使用した細帯状のゴム重量を各サンプリング時毎に示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１・・・タイヤ成形ドラム、２・・・タイヤ成形ドラムの回転軸、２ａ・・・タイヤ成形ドラムの回転数検出器、３・・・上ローラヘッド、４・・・下ローラヘッド、５・・・下ローラヘッドの回転数検出器、６・・・射出成形機、６ａ・・・口金、７・・・細帯状のゴム幅検出器、８・・・ローラヘッド間のギャップ（間隔）検出器、９・・・温度検出器、１０・・・制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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