(57)【要約】【課題】計量時間をかけることなく、簡易的かつ高精度に目標設定量どおりのゴムの計量を行なうことのできるゴム射出成形機を提供する。【解決手段】ゴム材料を可塑化させながら搬送するスクリュー４を内装した可塑化シリンダ１と、スクリュー４によって搬送された可塑化ゴムが送り込まれ、この可塑化ゴムを射出するプランジャー９を内装した射出シリンダ２と、可塑化シリンダ１から射出シリンダ２へ送り込まれるゴムの逆流を防止する逆流防止弁８と、スクリュー４を回転させるモーター６と、スクリュー４の回転速度を検出する回転速度検出装置７と、プランジャー９の位置を検出するプランジャー位置検出装置１０と、を備えるゴム射出成形機において、スクリュー４を第１の回転速度で回転することで可塑化ゴムを搬送し、プランジャー９の位置が計量終了位置の直前に到達したときにスクリュー４を第１の回転速度より低速の第２の回転速度に切り換えるように制御する制御部１１を備える。【選択図】図２
2008230040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投入されたゴム材料を可塑化させながら搬送するスクリューを内装した可塑化シリンダと、前記スクリューによって搬送された可塑化ゴムが送り込まれ、この可塑化ゴムを射出するプランジャーを内装した射出シリンダと、前記可塑化シリンダから前記射出シリンダへ送り込まれるゴムの逆流を防止する逆流防止弁と、前記スクリューを回転させるモーターと、前記スクリューの回転速度を検出する回転速度検出装置と、前記プランジャーの位置を検出するプランジャー位置検出装置と、を備えるゴム射出成形機において、
前記スクリューを第１の回転速度で回転することで可塑化ゴムを搬送し、前記プランジャーの位置が計量終了位置の直前に到達したときに前記スクリューを第１の回転速度より低速の第２の回転速度に切り換えるように制御する制御部を備えることを特徴とするゴム射出成形機。
【請求項２】
前記第２の回転速度は、前記第１の回転速度の２〜７％になるように設定されている請求項１に記載されたゴム射出成形機。
【請求項３】
前記計量終了位置の直前とは、目標設定量より５〜１０ｃｃ少ない前記プランジャーの位置になるように設定されている請求項１に記載されたゴム射出成形機。
【請求項４】
投入されたゴム材料を可塑化させながら搬送するスクリューを内装した可塑化シリンダと、前記スクリューによって搬送された可塑化ゴムが送り込まれ、この可塑化ゴムを射出するプランジャーを内装した射出シリンダと、前記可塑化シリンダから前記射出シリンダへ送り込まれるゴムの逆流を防止する逆流防止弁と、前記スクリューを回転させるモーターと、前記スクリューの回転速度を検出する回転速度検出装置と、前記プランジャーの位置を検出するプランジャー位置検出装置と、を備えるゴム射出成形機を用いたゴム射出成形方法において、
前記スクリューを第１の回転速度で回転することで可塑化ゴムを搬送し、前記プランジャーの位置が計量終了位置の直前に到達したときに前記スクリューを第１の回転速度より低速の第２の回転速度に切り換える工程を備えることを特徴とするゴム射出成形方法。
【請求項５】
前記第２の回転速度は、前記第１の回転速度の２〜７％である請求項４に記載されたゴム射出成形方法。
【請求項６】
前記計量終了位置の直前とは、目標設定量より５〜１０ｃｃ少ない前記プランジャーの位置である請求項４に記載されたゴム射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム射出成形機およびゴム射出成形機を用いたゴム射出成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気入りタイヤは複数のゴム製のタイヤ構成部材を貼り合わせて構成されている。これらのタイヤ構成部材は、一般に押出成形機や射出成形機により成形させる。
【０００３】
射出成形機を用いた成形方法としては、まず可塑化シリンダにゴム材料を投入し、可塑化シリンダに内装されたスクリューを一定の回転速度で回転させ、ゴムを可塑化させる。この可塑化させたゴムをスクリューにより可塑化シリンダから射出シリンダに搬送し、射出シリンダに内装されたプランジャーによって射出する。
【０００４】
この場合、射出シリンダ内の可塑化ゴムが目標設定量となるまでスクリューは回転するが、スクリューを停止した後にもスクリューの回転惰性とゴムの弾性作用により可塑化ゴムが搬送されるので、目標設定量よりも多く計量される。この状態で射出を行なうとバリが大量に発生し、バリ除去の工程増加、ゴム材料のロスに繋がってしまう。
【０００５】
下記特許文献１には、ゴム製のタイヤ構成部材ではないが、射出成形機を用いて、樹脂の正確な計量ができる計量方法が開示されている。設定計量完了位置近傍の設定スクリュー位置までスクリューが後退した後、設定計量完了位置と現在のスクリュー後退位置との位置偏差と、設定樹脂圧力と現在の検出樹脂圧力との圧力偏差に基づいて、スクリュー回転速度を制御することを特徴としている。また、設定計量完了位置近傍の設定スクリュー位置までスクリューが後退した後、設定計量完了位置と現在のスクリュー後退位置との位置偏差に比例するスクリュー回転速度を求め、該スクリュー回転速度に、設定樹脂圧力と現在の検出樹脂圧力との圧力偏差に基づいてスクリュー回転速度の補正を行なって、スクリュー回転速度を制御する計量方法も示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１５４９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に示された計量方法は、位置検出器および圧力センサの２つの測定値を用いてスクリュー回転速度を制御するため、複雑な演算処理が必要となってしまう。
【０００８】
また、一般に、スクリューの回転速度が高速であると、可塑化ゴムの搬送量が多いので計量時間は短時間で完了するが、その一方で目標設定量より多く計量され、逆にスクリュー回転速度が低速であると、可塑化ゴムの搬送量は少ないので目標設定量に近く計量できるが、その一方で計量時間が多くかかってしまうという課題がある。
【０００９】
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、計量時間をかけることなく、簡易的かつ高精度に目標設定量どおりのゴムの計量を行なうことのできるゴム射出成形機およびゴム射出成形機を用いたゴム射出成形方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため本発明に係るゴム射出成形機は、
投入されたゴム材料を可塑化させながら搬送するスクリューを内装した可塑化シリンダと、前記スクリューによって搬送された可塑化ゴムが送り込まれ、この可塑化ゴムを射出するプランジャーを内装した射出シリンダと、前記可塑化シリンダから前記射出シリンダへ送り込まれるゴムの逆流を防止する逆流防止弁と、前記スクリューを回転させるモーターと、前記スクリューの回転速度を検出する回転速度検出装置と、前記プランジャーの位置を検出するプランジャー位置検出装置と、を備えるゴム射出成形機において、
前記スクリューを第１の回転速度で回転することで可塑化ゴムを搬送し、前記プランジャーの位置が計量終了位置の直前に到達したときに前記スクリューを第１の回転速度より低速の第２の回転速度に切り換えるように制御する制御部を備えることを特徴とする。
【００１１】
かかる構成によるゴム射出成形機の作用・効果を説明する。初めに、ゴム射出成形機の基本的な構成について説明する。ゴム投入口から可塑化シリンダへ投入されたゴム材料は、可塑化シリンダに内装されたスクリューをモーターによって一定の回転速度で回転させ、ゴムを可塑化させながら射出シリンダに搬送させる。射出シリンダに搬送される可塑化ゴムの量は、可塑化ゴムの充填によって移動するプランジャーの位置をプランジャー位置検出装置により検出することで計量される。そして、射出シリンダに送り込まれた可塑化ゴムが目標設定量に到達し計量が終了すると、射出シリンダに内装されたプランジャーによって射出される。この際、射出の際の圧力により、射出シリンダから可塑化シリンダへゴムが逆流することを防止するために逆流防止弁が設けられている。
【００１２】
本発明に係るゴム射出成形機は、スクリューの回転速度を検出する回転速度検出装置と、スクリューの回転速度を制御する制御部をさらに備えている。これにより、スクリューを第１の回転速度で回転させ可塑化ゴムを射出シリンダに搬送し、プランジャーの位置が計量終了位置の直前に到達したときにスクリューを第１の回転速度より低速の第２の回転速度に切り換えることが可能となる。したがって、初めに高速の第１の回転速度により搬送を行なうことで、射出シリンダへの搬送量が多く短時間で目標設定量近くまで計量することができる。一方で計量終了直前に低速の第２の回転速度により搬送を行なうことで、目標設定量に到達しスクリューを停止した後にも、スクリューの回転惰性とゴムの弾性作用の影響が少なくなるので、従来技術に比べ高精度に目標設定量どおりのゴムの計量を行なうことができる。また、圧力センサは不要であり、プランジャー位置の検出値のみを用いてスクリュー回転速度を制御するため、簡易的に目標設定量どおりのゴムの計量を行なうことができる。
【００１３】
本発明に係るゴム射出成形機において、前記第２の回転速度は、前記第１の回転速度の２〜７％になるように設定されていることが好ましい。
【００１４】
第１の回転速度がより高速である方が計量時間は短時間で完了するが、第２の回転速度がより低速である方が精度良く目標設定量に近く計量できる。また、後述のように、第２の回転速度を第１の回転速度の２〜７％にすることで精度良く計量できることを実験的にも確認した。
【００１５】
本発明に係るゴム射出成形機において、前記計量終了位置の直前とは、目標設定量より５〜１０ｃｃ少ない前記プランジャーの位置になるように設定されていることが好ましい。
【００１６】
目標設定量が大きい場合であっても、高速の第１の回転速度により搬送を行なうことで短時間で目標設定量近くまで計量することができる一方、最後の５〜１０ｃｃを低速の第２の回転速度により搬送することで精度良く目標設定量どおりゴムの計量を行なうことができる。また、低速の第２の回転速度で搬送するのは５〜１０ｃｃのわずかな量であるから、全体の計量時間に大きな影響を与えることはない。
【００１７】
上記課題を解決するため本発明に係るゴム射出成形方法は、
投入されたゴム材料を可塑化させながら搬送するスクリューを内装した可塑化シリンダと、前記スクリューによって搬送された可塑化ゴムが送り込まれ、この可塑化ゴムを射出するプランジャーを内装した射出シリンダと、前記可塑化シリンダから前記射出シリンダへ送り込まれるゴムの逆流を防止する逆流防止弁と、前記スクリューを回転させるモーターと、前記スクリューの回転速度を検出する回転速度検出装置と、前記プランジャーの位置を検出するプランジャー位置検出装置と、を備えるゴム射出成形機を用いたゴム射出成形方法において、
前記スクリューを第１の回転速度で回転することで可塑化ゴムを搬送し、前記プランジャーの位置が計量終了位置の直前に到達したときに前記スクリューを第１の回転速度より低速の第２の回転速度に切り換える工程を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明のゴム射出成形方法において、前記第２の回転速度は、前記第１の回転速度の２〜７％であることが好ましい。
【００１９】
また、本発明のゴム射出成形方法において、前記計量終了位置の直前とは、目標設定量より５〜１０ｃｃ少ない前記プランジャーの位置であることが好ましい。
【００２０】
かかる構成によるゴム射出成形方法の作用・効果については、すでに述べた通りであり、本発明に係るゴム射出成形方法を用いることで、計量時間をかけることなく、簡易的かつ高精度に目標設定量どおりのゴムの計量を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
＜構成＞
本発明に係るゴム射出成形機の構成について、図１を用いて説明する。射出成形機は、大きく分けて可塑化シリンダ１と射出シリンダ２に分けることができ、両シリンダは連通路３により連通している。
【００２２】
可塑化シリンダ１は、スクリュー４を内装するとともに、上部にはゴム投入口５を備える。スクリュー４は、表面にスクリュー羽根を備え、可塑化シリンダ１の後端に設けられたモーター６により片持ち状に支持されている。スクリュー４は、モーター６によって駆動され、所定速度で回転し、ゴム投入口５から連続的に供給されたリボン状の原料ゴムを可塑化させながら射出シリンダ２へ搬送する。なお、スクリュー４は、前進後退せず、回転するのみの簡易な構造となっている。また、可塑化シリンダ１には、スクリュー４の回転速度を検出する回転速度検出装置７が備えられている。回転速度検出装置７は、例えば、ロータリエンコーダ、電磁式回転検出器など公知の検出装置を用いることができる。可塑化シリンダ１の前端部は、連通路３を介して射出シリンダ２の前端部に連通接続され、連通路３には、可塑化シリンダ１から射出シリンダ２へ送り込まれるゴムの逆流を防止するための逆流防止弁８を備える。
【００２３】
射出シリンダ２は、スクリュー４によって搬送された可塑化ゴムを溜め、内装されたプランジャー９の下降によりゴムを射出する。射出シリンダ２の下方に成形金型が配置される。また、射出シリンダ２には、プランジャー９の位置を検出するプランジャー位置検出装置１０が備えられており、搬送された可塑化ゴムによって上昇させられたプランジャー９の位置によって射出シリンダ２内のゴムの量が計量される。プランジャー位置検出装置１０としては、例えば、レーザ式変位計、超音波式変位計など公知の検出装置を用いることができる。なお、射出シリンダ２は横型であってもよく、プランジャー９が前進後退するように設けてもよい。また、プランジャー位置検出装置１０と回転速度検出装置７の検出値に基づいて、スクリュー４の回転速度を制御する制御部１１を備える。
【００２４】
＜動作＞
本発明に係る射出成形方法について、図２に示すフローチャートに従って説明する。まず、射出を行なう目標設定量を設定する（Ｓ１）。また、スクリュー４の第１の回転速度を設定し、第１の回転速度で可塑化ゴムを射出シリンダ２へ搬送し計量する第１の計量値をプランジャー９の位置で設定する（Ｓ１）。ここで、第１の計量値は最終的な目標設定量より５〜１０ｃｃ少なくなるようにプランジャー９の位置を設定する。
【００２５】
プランジャー９が第１の計量値に相当する位置に到達したとき、すなわち計量終了位置の直前に到達したときに、第１の回転速度から切り換える第２の回転速度を設定する（Ｓ１）。ここで、第２の回転速度は、第１の回転速度の２〜７％とする。
【００２６】
スクリュー４は、設定された第１の回転速度で可塑化ゴムを搬送し、第１の計量値に到達するまで計量を続ける（Ｓ２）。プランジャー位置検出装置１０により検出されるプランジャー９の位置が第１の計量値に相当する位置に到達すると（Ｓ３）、制御部１１はスクリュー４を第２の回転速度に切り換え、スクリュー４は第２の回転速度で可塑化ゴムを搬送し、目標設定量に到達するまで計量を続ける（Ｓ４）。目標設定量に到達するとスクリュー４は停止し、計量を終了する（Ｓ５）。
【００２７】
＜実験結果＞
ここで、本発明に係るゴム射出成形機およびゴム射出成形方法を用いてゴムの計量を行なった結果を示す。目標設定量を２５１ｃｃ、第１の計量値を目標設定量より５ｃｃ少ない２４６ｃｃと設定し、実験を行なった。
【００２８】
＜条件１＞
第１の回転速度を６０ｒｐｍ、第２の回転速度を３．６ｒｐｍ（第１の回転速度の６％）としてゴムの計量を１０回行なった。また、比較例１として、回転速度を６０ｒｐｍに保ったまま目標設定量まで１０回の計測を行なった。結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
2008230040.tif 000003
【００３０】
表１のように、本発明に係るゴム射出成形機およびゴム射出成形方法を用いた場合、１０回とも、目標設定量どおり２５１ｃｃを計測することができた。一方、比較例１は、目標設定量どおりに計量できる場合もあったが、ばらつきがあり、平均で２５１．８ｃｃとなった。
【００３１】
＜条件２＞
第１の回転速度を９０ｒｐｍ、第２の回転速度を３．６ｒｐｍ（第１の回転速度の４％）としてゴムの計量を１０回行なった。また、比較例２として、回転速度を９０ｒｐｍに保ったまま目標設定量まで１０回の計測を行なった。結果を表２に示す。
【００３２】
【表２】
2008230040.tif 000004
【００３３】
表２のように、本発明に係るゴム射出成形機およびゴム射出成形方法を用いた場合、１０回とも、目標設定量どおり２５１ｃｃを計測することができた。一方、比較例２は、最小で２５３ｃｃ、最大で２５５ｃｃとなり、目標設定量どおりに計量することができず、平均で２５３．７ｃｃとなった。
【００３４】
＜条件３＞
第１の回転速度を１０８ｒｐｍ、第２の回転速度を３．６ｒｐｍ（第１の回転速度の３．３％）としてゴムの計量を１０回行なった。また、比較例３として、回転速度を１０８ｒｐｍに保ったまま目標設定量まで１０回の計測を行なった。結果を表３に示す。
【００３５】
【表３】
2008230040.tif 000005
【００３６】
表３のように、本発明に係るゴム射出成形機およびゴム射出成形方法を用いた場合、１０回とも、目標設定量どおり２５１ｃｃを計測することができた。一方、比較例３は、最小で２５３ｃｃ、最大で２５５ｃｃとなり、目標設定量から大きくずれることが多く、平均で２５４．６ｃｃとなった。
【００３７】
以上のように、第２の回転速度を第１の回転速度の２〜７％に設定することで、精度良く目標設定量どおりの計量を行なうことができた。特に、条件３のように第１の回転速度が大きく、第１の回転速度に保ったまま最後まで計量を行なうと目標設定量より多く計量されやすい場合であっても、計量終了の直前にスクリュー４を第１の回転速度から第２の回転速度に切り換えることにより、目標設定量どおりの計量を行なうことができた。
【００３８】
＜別実施形態＞
本実施形態においては、可塑化シリンダ１は水平、射出シリンダ２は垂直に配置したが、これらの配置はこれに限られず、傾斜するなど適宜配置することができる。
【００３９】
また、本発明に係るゴム射出成形機およびゴム射出成形方法は、例えば、タイヤ構成部材のビードフィラー製造用に用いることができるが、これに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】ゴム射出成形機の構成図
【図２】ゴム射出成形方法のフローチャート図
【符号の説明】
【００４１】
１      可塑化シリンダ
２      射出シリンダ
３      連通路
４      スクリュー
５      ゴム投入口
６      モーター
７      回転速度検出装置
８      逆流防止弁
９      プランジャー
１０    プランジャー位置検出装置
１１    制御部
【図１】
2008230040.tif 000006
【図２】
2008230040.tif 000007