(57)【要約】【課題】マンドレルの形状にかかわらず表面追従性に優れ、厚み変動が少なく、テープ間密着性に優れたゴム製筒体の製造方法及びその製造装置の提供を目的とする。【解決手段】  ゴム供給手段３からマンドレル１に未加硫ゴムテープ２を送り出し、ゴム供給手段３とマンドレル１とをマンドレル１の軸方向Ａに相対的に移動させながらマンドレル１を回転させることによって、マンドレル１の外周面に未加硫ゴムテープ２を螺旋状に巻き付け、得られた未加硫ゴム層４を加硫するゴム製筒体の製造方法であって、離間配置された回転ローラ６，６間に張架されたエンドレスベルト８を未加硫ゴム層４の外面に接触させることにより、エンドレスベルト８がマンドレル１の回転にしたがって移動しながら、未加硫ゴム層４を円弧状に接圧することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム供給手段からマンドレルに未加硫ゴムテープを送り出し、ゴム供給手段とマンドレルとをマンドレルの軸方向に相対的に移動させながらマンドレルを回転させることによって、マンドレルの外周面に未加硫ゴムテープを螺旋状に巻き付け、得られた未加硫ゴム層を加硫するゴム製筒体の製造方法であって、マンドレル外周面に形成された未加硫ゴム層にテンションがかかったベルトを接触させ、マンドレルの回転に合せてベルトを移動させることにより、未加硫ゴム層を面状に押圧することを特徴とするゴム製筒体の製造方法。
【請求項２】
前記ベルトが、離間配置された回転ローラ間に張架されたエンドレスベルトであり、マンドレルの回転に合せてエンドレスベルトが循環移動することを特徴とする請求項１記載のゴム製筒体の製造方法。
【請求項３】
前記ゴム供給手段の近傍にベルトを配したことを特徴とする請求項１又は２記載のゴム製筒体の製造方法。
【請求項４】
前記未加硫ゴム層形成後のマンドレルの外形が円錐台形状であることを特徴とする請求項１、２又は３記載のゴム製筒体の製造方法。
【請求項５】
前記未加硫ゴム層形成後のマンドレルの大径部と小径部とでベルトから受ける面圧が一定範囲内に収まるように、ベルトのテンションを調節することを特徴とする請求項４記載のゴム製筒体の製造方法。
【請求項６】
前記ゴム供給手段から送り出した未加硫ゴムテープを、マンドレル外周面に対してテープ面が傾斜した状態で巻き付けることにより、マンドレル外周面上において未加硫ゴムテープが傾斜積み重ねされたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のゴム製筒体の製造方法。
【請求項７】
前記ゴム供給手段から未加硫ゴムテープを送り出す速度、マンドレル回転速度及びマンドレルとゴム供給手段との相対的な移動速度のうち、少なくとも１以上の速度を変化させることによって未加硫ゴム層の厚みを調節することを特徴とする請求項６記載のゴム製筒体の製造方法。
【請求項８】
ゴム供給手段と、該ゴム供給手段から送り出された未加硫ゴムテープを螺旋状に巻きつけるマンドレルと、ゴム供給手段とマンドレルとをマンドレルの軸方向に相対的に移動させる移動手段と、未加硫ゴムテープを螺旋状に巻きつけることによってマンドレル外周面に形成される未加硫ゴム層を押圧する押圧手段とを備え、前記押圧手段は、離間配置された回転ローラと、回転ローラを回転可能に保持するフレームと、回転ローラ間に張架されたエンドレスベルトとを備え、回転ローラ間に張架されたエンドレスベルトのベルト面がマンドレルに向かうように配置され、回転ローラ間の中間位置でエンドレスベルトとマンドレルとが接触するように押圧手段がマンドレルに対して進退可能に設けられたことを特徴とするゴム製筒体の製造装置。
【請求項９】
前記押圧手段は、回転ローラに掛け回されたエンドレスベルトの往路においてマンドレルと接触し、復路においてエンドレスベルトを大回りさせるガイドローラが設けられたことを特徴とする請求項８記載のゴム製筒体の製造装置。
【請求項１０】
前記ガイドローラは、ローラ軸受がエンドレスベルトの復路を拡げる方向に付勢する付勢手段を介してフレームに接続された可動ローラとされ、エンドレスベルトのテンションを調節可能としたことを特徴とする請求項９記載のゴム製筒体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、未加硫ゴムテープをマンドレルに巻きつけて加硫するゴム製筒体の製造方法及びその製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、厚み精度の優れたゴム製筒体を得る方法として、特許文献１に記載されているように、マンドレルの外周面に未加硫のゴムテープを螺旋状に巻き付け、得られた未加硫ゴム層を加硫・脱型する方法が知られている。
【０００３】
しかしながら、上記方法では、加温して軟化状態の未加硫ゴムを押出装置からテープ状に押し出してマンドレルに巻きつけるため、巻きつけただけでは隣接するテープ同士の密着が充分でない場合があり、また、テープの間にエアーが残存するおそれもあり、最終的に得られるゴム製筒体の特性に悪影響を及ぼすことがあった。
【０００４】
このような問題を解決する方法として、特許文献２にはタイヤ形ローラを備えたステッチャーを使用する方法が開示されている。また、別の方法としては、布による仮締め方式を採用することも考えられる。
【特許文献１】特開２００５−２２０５４５号公報
【特許文献２】特開２００６−７６０９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記ステッチャー方式では、図５に示すように、ステッチャーローラ２０を用いるため、マンドレル２１の形状が円筒以外では表面追従性が低下する。また、ステッチャー方式では、未加硫ゴム層２４との接触面積が小さく、単位面積当たりの加圧時間が短くなるため、未加硫ゴムテープ２２間の充分な密着性を得るにはローラ圧を高くしなければならない。ところが、軟化した未加硫ゴムを高い圧力で加圧するとゴムの逃げが生じ、厚み変動が大きくなるといった問題があった。
【０００６】
また、図６に示すように、布２５による仮締め方式においては、マンドレル２１に未加硫ゴムテープ２２を巻きつける作業が完全に終了したのちに改めて布締めを行なう必要があるため、未加硫ゴムテープ２２の温度が低下し、圧着に必要な締付け時間が長くなり、厚み変動も大きくなりやすい。さらに、加硫前には布２５を解かなければならず、非常に工数がかかるという問題が生じていた。
【０００７】
そこで、本発明では、マンドレルの形状にかかわらず表面追従性に優れ、厚み変動が少なく、テープ間密着性に優れたゴム製筒体の製造方法及びその製造装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明では、ゴム供給手段からマンドレルに未加硫ゴムテープを送り出し、ゴム供給手段とマンドレルとをマンドレルの軸方向に相対的に移動させながらマンドレルを回転させることによって、マンドレルの外周面に未加硫ゴムテープを螺旋状に巻き付け、得られた未加硫ゴム層を加硫するゴム製筒体の製造方法であって、マンドレル外周面に形成された未加硫ゴム層にテンションがかかったベルトを接触させ、マンドレルの回転に合せてベルトを移動させることにより、未加硫ゴム層を面状に押圧することを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、ベルトがその長さ方向において未加硫ゴム層に対して円弧状に接する、すなわち、ベルトが未加硫ゴム層を広く面状に押圧するため、エンドレスベルトと未加硫ゴム層との接触面積が大きくなる。したがって、未加硫ゴム層単位面積当たりの加圧時間が長くなるため、ステッチャー方式に比べて未加硫ゴム層単位面積当たりに加える圧力を大きくすることなくテープ間の密着性を高めることができ、その結果、厚み変動を小さくすることが可能となる。
【００１０】
このようにして得られる未加硫段階のゴム製筒体は、テープ間の密着性に優れており、また、加圧時間が長いことからテープ間から充分エアー抜きされた状態となっている。したがって、この未加硫成形体を加硫すれば、ゴム特性に優れたゴム製筒体を得ることができる。
【００１１】
本発明で用いられるベルトとしては、長尺体とし、これをテンションをかけながら一方向に送り出すようにしてもよいが、エンドレスベルトを用いるのが好ましい。エンドレスベルトは離間配置された回転ローラ間に張架し、マンドレルの回転に合せて循環移動する構成とするのが好ましい。
【００１２】
また、本発明では、ゴム供給手段の近傍にベルトを配することができ、これにより、加温された状態でゴム供給手段から供給され、温度低下が進行する前の軟化状態の未加硫ゴムテープに対し、ゴムの逃げを生じることなくテープを圧着することが可能となり、より効果的にテープ間の密着性を高めることが可能となる。
【００１３】
本発明では、未加硫ゴム層をベルトで加圧しているため、未加硫ゴム層形成後のマンドレルの外形が円錐台形であるような場合でも、マンドレルの外形にベルトが容易に追随するため、未加硫ゴム層の表面に凹凸やスジが発生することなく、表面平滑性に優れたゴム製筒体を得ることができる。
【００１４】
未加硫ゴム層形成後のマンドレルの外形が円錐台形である場合、マンドレルの大径部と小径部とではベルトのテンションが変化するおそれが生じる。そこで、本発明においては、マンドレルの大径部と小径部とでベルトから受ける面圧が一定範囲内に収まるように、ベルトのテンションを調節するようにした。
【００１５】
これにより、マンドレルの大径部及び小径部ともに同じレベルの圧力で未加硫ゴム層を加圧することができ、テープ間の優れた密着性を維持することができる。
【００１６】
本発明に係るゴム製筒体の製造方法は、ゴム供給手段から送り出した未加硫ゴムテープを、マンドレル外周面に対してテープ面を傾斜させた状態で巻き付けることにより、マンドレル外周面上において未加硫ゴムテープが傾斜積み重ねされて未加硫ゴム層が形成されるような場合に、特に好適に用いられる。
【００１７】
すなわち、未加硫ゴムテープをマンドレル外周面に対して傾斜積み重ねすることによって形成された未加硫ゴム層は、層厚が厚く、層厚の厚み変動が生じやすくなっており、また、テープの積み重ね数が大きく、テープ間の密着性及び残留エアーの有無が最終製品であるゴム製筒体の特性に大きく影響することから、本発明のベルトを用いた製造方法は、優れた特性を有する最終製品を得ることができるという点で非常に有利な方法となる。
【００１８】
また、上記のように未加硫ゴムテープが傾斜積み重ねされて未加硫ゴム層が形成されるような場合には、ゴム供給手段から未加硫ゴムテープを送り出す速度、マンドレル回転速度及びマンドレルとゴム供給手段との相対的な移動速度のうち、少なくとも１以上の速度を変化させることによって未加硫ゴムテープの傾斜角度が変化して未加硫ゴム層の厚みを調節することが可能となる。
【００１９】
このように、未加硫ゴム層の厚みが変化すると、未加硫ゴム層の外面はテーパ面となるが、このような場合でも本発明に係るゴム製筒体の製造方法によれば、ベルトがテーパ面に追随するため、スジや凹凸を生じることなく、優れた特性を有するゴム製筒体を得ることができる。
【００２０】
本発明にかかるゴム製筒体を製造方法を実行するための製造装置としては、ゴム供給手段と、該ゴム供給手段から送り出された未加硫ゴムテープを螺旋状に巻きつけるマンドレルと、ゴム供給手段とマンドレルとをマンドレルの軸方向に相対的に移動させる移動手段と、未加硫ゴムテープを螺旋状に巻きつけることによってマンドレル外周面に形成される未加硫ゴム層を押圧する押圧手段とを備え、押圧手段は、離間配置された回転ローラと、回転ローラを回転可能に保持するフレームと、回転ローラ間に張架されたエンドレスベルトとを備え、回転ローラ間に張架されたエンドレスベルトのベルト面がマンドレルに向うように配置され、回転ローラ間の中間位置でエンドレスベルトと、マンドレルとが接触するように押圧手段がマンドレルに対して進退可能に設けられた構成とすることができる。
【００２１】
上記構成によれば、押圧手段のベルト面をマンドレルに接触させることにより、未加硫ゴム層を面状に接圧することが可能となる。なお、押圧手段は、マンドレルに対してエンドレスベルトのベルト幅方向とマンドレル軸方向とが平行になるように配置するのが好ましい。これにより、たとえ未加硫ゴム層の外面がテーパ面であった場合でも、エンドレスベルトがねじれてテーパ面に容易に追随するため、スジや凹凸を生じることなく、優れた特性を有するゴム製筒体を得ることができる。
【００２２】
押圧手段の回転ローラに掛け回されたエンドレスベルトの往路にマンドレルを接触させる場合、復路においてエンドレスベルトを大回りさせるガイドローラを設ければ、マンドレルが両回転ローラを結ぶ線を越える位置まで押圧手段を進めることができ、これによりエンドレスベルトの往路は大きく湾曲することになり、マンドレル外周面における接触面積を増加させることができる。
【００２３】
また、ガイドローラは、ローラ軸受がエンドレスベルトの復路を拡げる方向に付勢する付勢手段を介してフレームに接続された可動ローラとし、エンドレスベルトのテンションを調節可能とすることにより、未加硫ゴム層の外形が円錐台形のように軸方向に径が異なる形状であってもマンドレルが受ける面圧を一定範囲内に収めることができ、テープ間の優れた密着性を維持することができる。
【００２４】
なお、マンドレルの外周面の形状については、円筒形、円錐台形のほかにも、回転軸周りに回転対称な形状に形成したものであれば、本発明を適用することが可能である。具体的には、太鼓形、鼓形又は蛇腹形などが挙げられる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明では、離間配置された回転ローラ間に張架されたエンドレスベルトをマンドレルに形成された未加硫ゴム層の外面に接触させることにより、エンドレスベルトがマンドレルの回転にしたがって移動しながら、未加硫ゴム層を円弧状に接圧するようにしたため、マンドレルの形状にかかわらず表面追従性に優れ、厚み変動が少なく、テープ間密着性に優れたゴム製筒体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係るゴム製筒体の製造装置（以下、製造装置と略する）を示す概略斜視図である。本実施形態の製造装置は、マンドレル１と、マンドレル１に未加硫ゴムテープ２を送り出すゴム供給手段としての押出装置３と、マンドレル１と押出装置３とを回転軸方向Ａに相対的に移動させる移動手段と、マンドレル外周面に未加硫ゴムテープ２を巻きつけることによってマンドレル外周面に形成される未加硫ゴム層４を押圧する押圧手段５とを備えている。
【００２７】
押圧手段５は、離間して対向配置された一対の回転ローラ６，６と、該回転ローラ６，６を回転可能に保持するフレーム７と、回転ローラ６，６間に張架されたエンドレスベルト８とを備えており、エンドレスベルト８は回転ローラ６，６の周りを循環移動可能とされている。
【００２８】
本実施形態で用いられるエンドレスベルト８としては、ナイロン66を縦糸とし、綿糸を横糸とした交織クロスを例示することができるが、これに限らず、柔軟性を有し、縦方向への伸びの小さい素材であれば使用することが可能である。
【００２９】
押圧手段５は、平行に配置された回転ローラ６，６の回転軸６ａの軸方向がマンドレルの回転軸方向Ａと平行で、かつマンドレル１から回転ローラ６，６までの距離がそれぞれほぼ等しくなる位置に設置される。そして、上記関係を保ちながら、押圧手段５は、回転軸方向Ａに直交する方向Ｃに、マンドレル１に対して遠近移動可能とされている。
【００３０】
回転ローラ６，６に張架されるエンドレスベルト８について、回転ローラ６，６を中心にマンドレル１と接触する側を往路８ａ、その反対側を復路８ｂとすると、復路８ｂにはエンドレスベルト８を大回りさせるガイドローラ１３が設置されており、マンドレル１が往路８ａに接触して復路８ｂ側に接近しても両者が接触しない構造とされている。本実施形態では、ガイドローラ１３は１個使用しているが、複数個使用してもよい。
【００３１】
移動手段は、マンドレル１の軸方向両端部に形成された回転軸９の一端側を軸支する軸受１０と、他端側の回転軸９を固定した状態で回転させる回転装置１１と、回転装置１１を軸方向Ａに移動可能とする送りネジ１２とを備えている。軸受１０および回転装置１１はレール１７上に載置されており、送りネジ１２によってレール１７上を軸方向Ａに移動自在とされている。
【００３２】
上記構成の移動手段は、回転装置１１によってマンドレル回転軸９を回転駆動させながら、送りネジ１２によって回転装置１１及び軸受１０を軸方向Ａに移動させる。これにより、マンドレル１は、回転軸９周りに回転しながら、回転軸方向Ａに移動する。
【００３３】
本実施形態では、マンドレル１を軸方向Ａに移動可能としているが、これに限らず、移動手段として、ゴム供給手段である押出し装置３及び押圧手段５を軸方向Ａに移動させるものであってもよい。
【００３４】
押出装置３は、加温された軟化状態の未加硫ゴムをスリット状に形成された押出し口からテープ状に押し出すものであり、ゴム供給手段としては、押出装置３のほか、例えば、予め未加硫ゴムテープを巻き取ったロールを用い、このロールから未加硫ゴムテープ２を送り出すようにしてもよい。この場合には、テープ２間の密着性を高めるために、未加硫ゴムテープ２を加温することが必要となる。
【００３５】
上記構成の製造装置を用いて、本発明に係るゴム製筒体を製造する方法について説明する。先ず、マンドレル１の回転軸９を軸受１０および回転装置１１にセットし、押出装置３を未加硫ゴムテープ２の押出し方向がマンドレル１の回転軸９方向にほぼ直交する方向になるようにセットする。
【００３６】
次いで、送りネジ１２によって回転装置１１を軸方向Ａに移動させつつ、回転装置１１に固定されている回転軸９を回転させることによって、未加硫ゴムテープ２をマンドレル外周面に螺旋状に巻きつけることができる。未加硫ゴムテープ２は、テープ面２ａがマンドレル外周面に対して傾斜した状態でマンドレル１に巻きつけられる。これにより、層厚の厚い未加硫ゴム層４を形成することができる。
【００３７】
上記未加硫ゴムテープ２の巻きつけ方について詳述すると、図２はマンドレル外周面に未加硫ゴムテープ２が螺旋状に巻きついて形成された未加硫ゴム層４の断面図であり、図３は図２のＢ部分の拡大図である。図に示すように、未加硫ゴムテープ２は、テープ面２ａがマンドレル１の外周面に対して傾斜した状態（傾斜角度α）で巻きつけられている。これにより、未加硫ゴムテープ２は、テープ幅方向端部２ｂがマンドレル１の外周面に接触し、テープ面２ａは傾斜した状態で隣接する未加硫ゴムテープのテープ面２ａに積み重ねられる。
【００３８】
このように、未加硫ゴムテープ２をマンドレル１外周面において傾斜積み重ねすることにより、層厚を厚くすることが容易で、かつ層厚精度に優れた未加硫ゴム層４を形成することができる。未加硫ゴム層４は、押圧手段５によって押圧され、これによりテープ間の密着性を向上させることが可能となる。
【００３９】
押圧手段５は、前述のごとく、Ｃ方向にマンドレル１に対して遠近移動可能とされており、マンドレル１に接近させることにより、エンドレスベルト８のベルト面がマンドレル１の外周面に接触して、マンドレルの回転Ｐにしたがって循環移動しながら、未加硫ゴム層４を周方向に円弧状に接圧する。
【００４０】
このとき、マンドレル１の外形が円錐台形状である場合には、エンドレスベルト８のベルト面がねじれて容易にマンドレル１の外形に沿って接圧することになる。このように円錐台形状のマンドレル１の外形にエンドレスベルト８が沿うようにするには、エンドレスベルトの長さに余裕があることが必要とされ、具体的には、エンドレスベルト８がマンドレル１に接圧した状態で、往路８ａの長さがマンドレル１の大径部直径に対して、１．２倍〜３倍の長さであることが好ましい。
【００４１】
ただし、マンドレル１の外形が円錐台形状である場合、マンドレル１の軸中心と押圧手段５との距離を小径部と大径部とで同じにしたのでは、エンドレスベルト８にかかる張力が変化する。したがって、このような場合には、押圧手段５をＣ方向に遠近移動させてエンドレスベルト８にかかる張力を一定範囲に収めるようにすれば、ゴム製筒体としてのゴム特性のバラツキを抑えることができる。
【００４２】
エンドレスベルト８にかかる張力を一定範囲に収める別の態様としては、図４に示すように、押圧手段５のガイドローラ１３を弾性体としてのバネ１４を介してフレーム７に固定し、ガイドローラ１３を可動ローラとしてエンドレスベルト８のテンションを調節する手段として用いることが可能である。
【００４３】
この場合には、押圧手段５をマンドレル１に対して遠近移動させる必要がなく、バネ１４の力を利用してテンションを一定範囲内に収まるようにすることができる。これによって、円錐台形状のマンドレル１の大径部と、小径部とでエンドレスベルト８から受ける面圧を一定範囲内に収めることができ、最終的に得られるゴム製筒体のゴム特性のバラツキを抑えることが可能となる。
【００４４】
図４に示す押圧手段５について詳述すると、ガイドローラ１３の軸受１５が方向Ｃにスライド自在に台部１６に載置されており、軸受１５はバネ１４を介してフレーム後方に固定されている。軸受１５は、エンドレスベルト８にテンションがかかった状態で、バネ１４の引っ張り力と均衡して台部１６に保持される。エンドレスベルト８が円錐台形状のマンドレル１の小径部１ａに接触した状態では、エンドレスベルト８にかかるテンションが弱くなるためにテンションを補うためにバネ１４が収縮して軸受１５は後方に移動する。
【００４５】
逆に、エンドレスベルト８が円錐台形状のマンドレル１の大径部１ｂに接触した状態では、エンドレスベルト８にかかるテンションが強くなるため、テンションを緩和するためにバネ１４が伸びて軸受１５は前方に移動する。なお、テンションを調節するための弾性体としてはバネ１４に限られず、例えば、エアシリンダー等を用いることも可能である。
【００４６】
以上のようにしてエンドレスベルトで接圧された未加硫ゴム層４は、未加硫ゴムテープ２間の密着性が向上し、かつテープ２間のエアーが除去されることになる。そして、得られた未加硫成形体を加硫処理して、マンドレル１から脱型することにより、表面平滑性及びゴム特性に優れたゴム製筒体を得ることができる。このようにしてえら得たゴム製筒体は、例えば、繰返し応力がかかるスクイーズ式ポンプのポンピングチューブ用途として好適に使用することができる。
【００４７】
本実施形態ではゴム層が１層構造のゴム製筒体の製造方法について説明したが、これに限らず、多層構造のゴム製筒体を製造することも可能である。この場合には、未加硫ゴム層を１層形成した後、その外面に再度未加硫ゴム層を形成すればよい。また、ゴム層だけでなく、補強コード等を用いた補強層を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係るゴム製筒体の製造装置を示す概略斜視図
【図２】マンドレルに形成された未加硫ゴム層を示す縦断面図
【図３】図２のＢ部分の拡大図
【図４】押圧手段の別の態様を示す概略図
【図５】従来のステッチャー方式を示す概略図
【図６】従来の布締め方式を示す概略図
【符号の説明】
【００４９】
１        マンドレル
１ａ      小径部
１ｂ      大径部
２        未加硫ゴムテープ
２ａ      テープ面
２ｂ      テープ幅方向端部
３        押出装置
４        未加硫ゴム層
５        押圧手段
６        回転ローラ
６ａ      回転軸
７        フレーム
８        エンドレスベルト
８ａ      往路
８ｂ      復路
９        回転軸
１０        軸受
１１        搬送装置
１２        送りネジ
１３        ガイドローラ
１４        バネ
１５        軸受
１６        台部
１７        レール
Ａ        マンドレルの回転軸方向
【図１】
2008105290.tif 000003
【図２】
2008105290.tif 000004
【図３】
2008105290.tif 000005
【図４】
2008105290.tif 000006
【図５】
2008105290.tif 000007
【図６】
2008105290.tif 000008