(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定形状のゴムホースを製造するための製造装置であって、
加硫前のゴム材料製チューブを保持する冶具と、
上記チューブの中空部に挿入される所定形状に成型された棒状の型とを具備し、
上記冶具は、チューブの一端部を封止する封止部と、
圧縮空気をチューブ内に注入するための空気注入部と、
チューブ内に型を挿入した際にチューブの端部から突出される型の先端部を収容する収容部とを具備し、
上記冶具は、一端有底な筒状の本体を有し、本体の底部分に開口が設けられて上記空気注入部を形成しており、
上記封止部は上記本体における上記収容部よりも開口端側に設けられており、円筒状の基体と、該基体の内面中央に配され、円筒状で、内部に空気の注入排出を行うことで内方に向けて膨縮自在に構成された、上記チューブの側面に当接する側面封止部と、上記チューブの端面に当接する端面当接部により形成されている
製造装置。
【請求項２】
請求項１記載の製造装置を用いて所定形状のゴムホースを製造する方法であって、
加硫前のゴム材料製チューブにおける中空部分に所定形状に成型された棒状の型を入れる挿入工程と、その後行う加熱工程とを具備してなり、
上記挿入工程は、チューブ内に圧縮空気を注入しつつ、該チューブの後端を封止した状態で挿入することにより行い、
挿入完了までは上記側面封止部は空気が導入されておらず収縮した状態のままとされており、チューブの挿入が容易かつスムーズに進むようになされ、上記冶具内の上記端面当接部にチューブの端部が当接するまで挿入し、挿入した後、上記側面封止部を膨らませてチューブの端部側面も封止することを特徴とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定形状のゴムホースを余分な潤滑剤を用いることなく、低コスト且つ省資源にて製造する製造装置及び製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ゴムホースとしては、形状フレキシブルなものとあらかじめ所定形状に成型されたものが広く用いられている。このうち所定形状に成型されたゴムホースは、通常人の手をもって大量の潤滑剤を型であるマンドレルに塗布しつつ、ゴムホースの前駆体であるゴム材料製のチューブにマンドレルを挿入し、次いで加硫を行い、マンドレルの形状をゴムホースに記憶させることにより製造されている。
しかし、このような製造方法では、省資源化に反し、人手がかかり、単位時間当たりの製造個数にも限界があるため、装置化が種々提案されている。
たとえば特許文献１には、ホースの一端を把持する把持装置が提案されている。また、特許文献２には、ホースにワイヤーを通すとともにマンドレルにワイヤーを懸架させ、ワイヤーを牽引してマンドレルをホースに挿入する方法が提案されている。また、特許文献３及び４には、ゴムホースの前駆体として傾斜された補強コードを配列してなる筒状ゴムを用い、当該筒状ゴムの傾斜角度を変化させつつ縮径させる製造方法が提案されている。
さらに特許文献５には、ゴムの押し出し機とマンドレルとを連結して、ゴムの製造からホースの製造まで自動化する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２７７５４６号公報
【特許文献２】特開２００２−２４００４４号公報
【特許文献３】特開２００８−２０７５０４号公報
【特許文献４】特開２００８−２００９７４号公報
【特許文献５】特開２０１０−２２１５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１にかかる提案では、挿入作業を効率化するものではなく、上記特許文献２にかかる提案では、ワイヤーを通す作業が追加されることになり、この作業自体が困難であるという問題がある。上記特許文献３及び４にかかる提案では、縮径自体が困難であり、作業性の改善は見られず、上記特許文献５にかかる提案では、特別に大規模な設備変更が必要となり、いまだ十分な作業効率の改善には至っていない。
すなわち、従来提案されている方法や装置では、ラインの組み換えなど大規模な装置変更を要することなく、十分に省資源化して低コストにて効率よく所定形状に成型されたゴムホースを製造することはできないため、これらの課題を解消しうる製造方法及び装置の開発が要望されているのが現状である。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、ラインの組み換えなど大規模な装置変更を要することなく、十分に省資源化して低コストにて効率よく所定形状に成型されたゴムホースを製造することができる製造方法及び製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記課題を解消すべくなされたものであり、以下の各発明を提供するものである。
１．所定形状のゴムホースを製造するための製造装置であって、
加硫前のゴム材料製チューブを保持する冶具と、
上記チューブの中空部に挿入される所定形状に成型された棒状の型とを具備し、
上記冶具は、チューブの一端部を封止する封止部と、
圧縮空気をチューブ内に注入するための空気注入部と、
チューブ内に型を挿入した際にチューブの端部から突出される型の先端部を収容する収容部とを具備する製造装置。
２．所定形状のゴムホースを製造する方法であって、
加硫前のゴム材料製チューブにおける中空部分に所定形状に成型された棒状の型を入れる挿入工程と、その後行う加熱工程とを具備してなり、
上記挿入工程は、チューブ内に圧縮空気を注入しつつ、該チューブの後端を封止した状態で挿入することにより行うことを特徴とする製造方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の製造方法及び製造装置によれば、ラインの組み換えなど大規模な装置変更を要することなく、十分に省資源化して低コストにて効率よく所定形状に成型されたゴムホースを製造することができる。特に従来の製造工程にも利用でき、作業者の熟練度合いに影響されにくく、品質が安定しやすく、ロボットの自動化にも適している点で特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の製造装置全体の概要を示す構成図である。
【図２】図２は、図１のII部拡大図であって、その一部を透視して内部を示す一部透視斜視図である。
【図３】図３は、図２に示す冶具のIII-III断面図である。
【図４】図４（ａ）〜（Ｊ）は、本発明の装置を用いてマンドレルの挿入を行う際の動作を説明する説明図である。
【図５】図５は、本発明の装置を用いて本発明の製造方法で製造した場合及び比較対象の場合の製造時における抵抗を計測することで挿入のしやすさを評価した結果を示すチャートである。
【図６】図６は、本発明の製造装置の他の実施形態の全体の概要を示す構成図である。
【図７】図７は、図６に示す装置を用いたチューブの挿入工程を示す図面（図面代用写真）であり、（ａ）〜（ｌ）はそれぞれ径時的な作業態様を示す。
【符号の説明】
【０００９】
１：製造装置、２，４：ロボットアーム、３，５：コントローラー、１０：冶具、１１：本体、１５−１：開口１５−１、１２：封止部、１１−１：開口端、１２−１：基体、１２−２：側面封止部、１２−３：端面当接部、１５−２：空気注入管、１５−３：連結部１５−３、２０：マンドレル、３０：把持用冶具、６０圧縮空気導入器
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態の例を詳細に説明する。
【００１１】
＜製造装置＞
本実施形態の製造装置１は、図１に示すように、所定形状のゴムホースを製造するための製造装置であって、加硫前のゴム材料製チューブＡを保持する冶具１０と、チューブＡの中空部に挿入される所定形状に成型された棒状の型としてのマンドレル２０とを具備する。
本実施形態の製造装置の全体構成について図１を参照してさらに詳細に説明すると、製造装置１は、２つのロボットアーム２，４を有し、これらの先端にそれぞれ上述の冶具１０及びチューブＡを把持する把持用冶具３０が配設されている。これらのロボットアーム２，４は、それぞれコントローラー３，５に連結されており、所定のプログラムに従ってロボットアームを動作させることができるようになっている。これらのロボットアーム２，４やコントローラー３，５の構成は従来公知のロボットアームやコントローラーと同様のものとすることができる。
また、マンドレル２０は感圧式の圧力計２２が設置された載置台２１の上に設置されている。さらに、各ロボットアーム２，４には動力源としての圧縮空気を導入するために圧縮空気導入器６０が連結されている。圧縮空気導入器６０は、コンプレッサー６３と３つのレギュレータ６１及びソレノイドバルブ６２を有し、これらは制御用のコンピュータ６４に連結されている。３つのレギュレータ及びソレノイドバルブのうち２つは、それぞれ２つのロボットアーム２，４にパイプ６６を介して連結され、これらの動力源として用いられる他、一つは冶具１０にパイプ６６及び圧力センサー６５を介して連結されている。
また、圧力センサーと圧力計はそれぞれコンピュータに連結されており治具への圧縮空気の注入量をマンドレルにどの程度の圧力がかかっているかを測りつつコンピュータで制御できるように構成されている。
【００１２】
（冶具）
図２及び３を参照して冶具１０について説明すると、冶具１０は、冶具固定具７を介して一方のロボットアーム２の先端に固定されており、チューブＡの一端部Ａ１を封止する封止部１２と、圧縮空気をチューブＡ内に注入するための空気注入部１５と、チューブＡ内にマンドレル２０を挿入した際にチューブＡの端部から突出されるマンドレル２０の先端部を収容する収容部１８とを具備する。
冶具固定具７は、図２に示すように、円形であり、ボルトやビスなどの締結部材７−４を介して冶具１０を把持固定する２つの突起板７−２が設けられている。
冶具１０は、一端有底の円筒状形状の本体１１を有し、本体１１の底部分中央には小径の開口１５−１が設けられて空気注入部１５を形成している。封止部１２は本体１１の開口端１１−１側に設けられており、円筒状の基体１２−１と、該基体１２−１の内面中央に配され、ゴムチューブからなり内部に空気の注入排出を行うことで内方に向けて膨縮自在に構成された側面封止部１２−２と、チューブＡの端面に当接する端面当接部１２−３により形成されている。端面当接部１２−３は台座１１−８に接して設けられており、マンドレルを通過させることができるようにドーナツ状の形状を有する。また、その当接部分は図３に示すように断面半円形状となるように湾曲加工が施されて、遊びを持たせてチューブＡの端面を抑えることができるように形成されている。このような基体１２−１と側面封止部１２−２とは、特許文献１に記載されている把持装置と同様に構成することができる。また、端面当接部１２−３は好ましくはウレタンゴムなど柔らかいゴム材料により形成される。このように端部の外側面を全周囲にわたって封止する側面封止部１２−２と端面当接部１２−３との２つの部材を用いてチューブ端部の封止を行うように構成しているので、封止性能が高く、圧縮空気の空気漏れを最小限に抑えてチューブ内へのマンドレルの挿入効率を高くすることができる。
空気注入部１５は、開口１５−１から延出された空気注入管１５−２とソレノイドバルブに連結され圧縮空気を移送するパイプを連結するために空気注入管の外径をパイプの内径に合わせて増大させる連結部１５−３とをさらに有する。
また、収容部１８は、封止部１２と本体１１の底との間に形成された空間からなり、圧縮空気をいったん溜めておいてマンドレル２０と台座１１−８との隙間からチューブＡに適度な圧力にて供給できるように、マンドレルの想定挿入長さより以上の深さを有する空間となされている。
なお、基体１２−１はボルトやピンなどの締結部材を介して本体１１と連結されており、特に図示しないが端面当接部１２−３も締結部材もしくは接着剤を介して本体１１に固定されている。
【００１３】
（把持用冶具）
把持用冶具３０は、図４（ａ）に示すように、先端に２本の可動式摘まみ部３１が設けられ、物を把持できるように構成された冶具であり、通常の物品把持用の冶具と同様に構成されている。また、冶具と同様に冶具固定具を用いてロボットアームの先端に固定されている。
【００１４】
＜製造方法＞
次いで、本実施形態の製造装置を用いた製造方法について説明する。
本実施形態の製造方法は、加硫前のゴム材料製チューブにおける中空部分に型としてのマンドレルを入れる挿入工程と、その後行う加熱工程とを行うことにより実施できる。
以下、詳述する。
（挿入工程）
上記挿入工程は、チューブ内に圧縮空気を注入しつつ、該チューブの後端を封止した状態で挿入することにより行う。
上記の製造装置を用いた製造方法について具体的に説明する。
まず、図４（ａ）に示すようにチューブＡを用意し、（ｂ）に示すように、把持用冶具３０でチューブＡの他端側を把持する。そして、（ｃ）に示すようにチューブＡの一端を冶具１０の側縁封止部１２−２内の開口に挿入する。この際、挿入完了までは側面封止部１２−２は空気が導入されておらず収縮した状態のままとされており、チューブの挿入が容易かつスムーズに進むようになっている。そして冶具１０内の端面当接部１２−３にチューブの端部が当接するまで挿入し、挿入した後、側面封止部１２−２を膨らませてチューブの端部側面も封止する。
次に、（ｄ）に示すように冶具１０及び把持用冶具３０でチューブＡをしっかりと保持した状態でロボットアーム２，４を動作させてチューブＡの他端をマンドレル２０の端部に近づけ、（ｅ）に示すように他端の端部からチューブＡ内にマンドレル２０を挿入する。このようにチューブＡを移動させることでマンドレル２０の挿入を行う。端部の挿入が完了した時点で（ｆ）に示すように把持用冶具３０を一端開放して冶具１０側に移動させ、冶具１０近傍にて再度チューブＡを把持する。そして（ｇ）及び（ｈ）に示すように冶具１０と把持用冶具３０とを一体的に動作させてマンドレル２０の挿入を完了する。これらの挿入動作中、圧縮空気は注入し続ける。また、マンドレル２０の先端がチューブＡの端部から突出するように挿入させる。チューブＡの端部が完全にマンドレル２０を挿入された状態とすることで後の加熱工程でチューブＡの端部を変形させたり余計に収縮させたりすることなく所望の形状に成型することができる。
最終に（ｉ）に示すように、把持用冶具３０を開放してチューブＡから離すとともに、（ｊ）に示すように側面封止部１２−２を収縮させて冶具１０をチューブＡの端部から離す。
これにより得られたチューブＡが被覆されたマンドレル２０を加熱工程に移送する。
挿入工程において圧縮空気の注入圧力は０．０５ＭＰａ〜０．５ＭＰａとするのが好ましく、０．０５ＭＰａ〜０．３ＭＰａとするのが好ましい。このように設定することにより、潤滑剤の使用は大幅に削減することができ（使用量は１〜３ｍｌ以下とすることができる）、技能に習熟した技術者と同等以上の作業パフォーマンスを発揮できる。
【００１５】
（加熱工程）
加熱工程は、挿入工程終了後のチューブが被覆されたマンドレルをそのまま加熱することにより行う。このように加熱を行うことでチューブの加硫を完了させてマンドレルの形状が付与された所定形状のゴムホースとすることができる。
この際の加熱温度や加熱時間はゴムホースの形成材料に応じて任意である。
【００１６】
（その他の工程）
また、本発明においては上述の各工程以外に必要に応じて前処理工程や後処理工程など種々工程を行うことができる。
【００１７】
（効果）
上述の製造装置及び製造方法により、従来であれば技能に習熟した技術者でなければ十分な効率を持って行えなかったマンドレルへのチューブの挿入作業を、機械により人と同等かそれ以上の効率で行うことが可能となった。
また、潤滑剤は使用量を削減できるため、省資源化に資するとともにコスト面・環境面でも優れている。
【００１８】
＜第２の実施形態＞
次いで、本発明の第２の実施形態としての製造装置及び製造方法について説明する。なお、以下の説明においては上述した実施形態と相違する部分を中心に説明し、同じ部材などについては１００番台とした点を除いては同じ番号を付して、説明を省略する場合がある。特に詳述しない点については上述の実施形態における説明が適宜適用される。
図６に示す実施形態の製造装置は、ロボットアームがロボットアーム１０２一つであり、この一つのロボットアーム１０２に、冶具１１０及び把持用冶具１３０がガイドレール１３８を介して連結されている。すなわち、冶具を固定する冶具固定具１０７の基端部にガイドレールの一端部が固定されており、このガイドレール１３８上において把持用冶具１３０をモーター１３６の推進力を用いて矢印方向に移動させることにより、２つのアームで作業した場合と同様に機能させることができる。
なお、把持用冶具１３０は、ガイドレール上を移動させるものであるため上述の２つのアームを有する実施形態に比してより軽く小寸法のものとすることが好ましい。このため本実施形態においてはリンク機構を簡略化することで小型化を図っている。また、把持用冶具１３０とガイドレールとの接続部分は回転軸となされており、コンピュータからの指示によりモータ（図示せず）の動力をもって角度を変更できるようにしている。本実施形態において角度はガイドレールに対して９０°と１８０°との２種類とした。
これによりチューブ挿入の際のマンドレルと把持用冶具１３０とが干渉することがなくなり、スムーズに挿入を行うことができる。
【００１９】
次に、図６に示す装置を用いたマンドレルへのチューブの挿入について、図７を参照して説明する。
まず、図７（ａ）に示すように、マンドレル１２０とチューブＡと冶具１１０とをセットする。次に図７（ｂ）に示すように、チューブＡの一端を冶具１１０に挿入し、図７（ｃ）に示すように、チューブＡの他端を冶具１１０とは所定間隔を空けて配された把持用冶具１３０で把持する。図７（ｄ）に示すように、アームを持ち上げることでマンドレル１２０の端部の高さに沿うように持ち上げ、図７（ｅ）に示すように、チューブＡの他端の開口をマンドレル１２０の端部に挿入する。図７（ｆ）〜（ｈ）に示すように、チューブＡをさらに押し込みつつ把持用冶具１３０をガイドレールに沿って冶具１１０側に移動させ、図７（ｉ）及び（ｊ）に示すように、把持用冶具１３０が冶具１０に当たらないように把持用冶具１３０を回転させる。そして図７（ｋ）に示すように、マンドレル１２０の端部を完全に冶具１１０の内部に冶具の底部に当接するまで挿入させた後、図７（ｌ）に示すように、冶具１１０を抜き取り、挿入作業を完了することができる。なお、この際上述の実施形態と同様に圧縮空気の注入を行う。
【００２０】
本発明は上述した実施形態に何ら制限されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
例えば、治具１０をロボットアームに持たせず，人が持って道具として使用してもよい。また、治具１０に潤滑剤噴霧器を組み込んで合わせて使用してもよい。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明について実施例及び比較例を示してさらに具体的に説明するが本発明はこれらに何ら制限されるものではない。
〔実施例及び比較例〕
図１に示す装置を用いてチューブのマンドレルへの挿入を行った。
その際、圧縮空気の注入圧力を０．０５ＭＰａ、０．１ＭＰａ、０．２ＭＰａ、０．３ＭＰａとして挿入実験を行った。また、比較として圧縮空気を注入しない（開放状態＝０ＭＰａ）場合についても測定を行った。さらに人が行う場合と同様に単にチューブの一端を封じた場合（woker’s  method）も測定した。それらの結果を図５に示す。
この際用いた装置の詳細は以下の通りである。
マンドレル長さ２５０ｍｍ
マンドレル外径１５ｍｍ
ゴム管長さ２５０ｍｍ
ゴム管外径２２ｍｍ
ゴム管内径１５ｍｍ
潤滑剤若干量使用（推定使用量３ｍｌ以下）
それらの結果、０．０５ＭＰａで人が行った場合と同様に挿入を行うことができ、０．１ＭＰａ、０．２ＭＰａ、０．３ＭＰａと圧縮空気の圧力を変更することにより、よりスムーズに挿入を行うことができた。
また、図６に示す装置を用いて、ロボットアームが一つであり、ガイドレールの長さを３０ｃｍとした以外は、同様に挿入を行った。その結果、図１に示す装置を用いた場合と同様に良好に挿入を行うことができた。
【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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