(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部分の厚い断面形状と両側縁部の薄い断面形状とを有する、全体として台形断面形状のエラストマー材料体の切断方法であって、
ナイフ刃を、低電圧電流によって電気的に加熱することと、
加熱された前記ナイフ刃を、該ナイフ刃がキャリッジ移動機構に搭載された状態で、前記材料体を切断しながら横断させることと、
前記ナイフ刃の切断速度が、前記材料体の厚さの変化と該厚さの変化によって生じる前記ナイフ刃の温度変化とに応じて変わるように、加熱された前記ナイフ刃で、前記材料体に所定の定圧力をかけることと、
前記縁部のうち、前記厚さが前記ナイフの切断方向に向かって増えつつある部位で、前記ナイフの前記低電圧電流を増加させ、加熱された該ナイフの温度を上げ、該ナイフの速度を減らすことと、
前記縁部のうち、前記厚さが前記ナイフの切断方向に向かって減りつつある部位で、前記ナイフの前記低電圧電流を減少させ、加熱された該ナイフの温度を下げ、該ナイフの速度を増加させることと、
を有する、エラストマー材料体の切断方法。
【請求項２】
前記材料体が切断されるときに前記材料体の切断端部同士が分離され、かつ接合面の品質が向上するように、前記ナイフ刃が前記材料体を切断しながら動かされる部位で前記材料体を曲げるステップを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ナイフ刃が前記材料体を切断しながら動かされる際の、加熱された前記ナイフ刃から前記材料体に加えられる前記所定の定圧力、および前記ナイフ刃の速度の変化は、前記ナイフ刃に接続され、かつ空気源に連通したロッドレスシリンダ組立体からの圧力をかけることによって与えられる、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エラストマー材料、特にタイヤトレッドのようなタイヤ部材を切断する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゴムのようなエラストマー材料を加熱されたナイフで切断する場合、最大の切断速度で材料を通過するために、加熱されたナイフの刃の温度が十分に高いことが重要であるが、それと同時に、切断中に高温によって材料が加硫せず損傷を受けないように温度が制御されることが重要である。これは、加熱されたナイフが一定の速度でトレッドを横切って移動する場合、種々の厚さのゴムトレッドのようなエラストマー材料を切断するときに１つの問題となる。ナイフが厚さが薄い部分を横切るのにその速度が十分に早い場合に、ナイフが厚さが厚い部分を横断するのにその速度では早すぎる。厚さが厚い部分において、ナイフによって発生した熱が望ましくない高温にまで温度を上昇させて、これが早期の加硫を起こしたり材料に損傷を与える。
【０００３】
また、ゴム材料の大量で大断面の部材を切断する従来技術のカッタは、ゴム材料を通して押し込み切断を行う誘導加熱されたギロチン型刃を有している。このタイプのカッタにおいては、くさび形状の刃を使用するので、後縁を圧縮し前縁を引き伸ばすことによって切断面を歪めるという問題がある。接合の調整が困難でとなるので、タイヤの均一性に悪影響を与える。この従来技術の装置は、タイマー駆動であり、材料を通して押し込まれているとき、切断縁は高温のナイフ刃にさらされる。さらに、高温のナイフは、ゴム材料の上方に配置されており、これにより表面のブルーミングを生じさせる。表面のブルーミングは熱による油の表面への浮きだしを意味する。また、不完全な切断及びリバウンドによって切断後に前方及び後方の切断端が接着するという問題が経験されている。刃の温度制御は、大きな熱の伝導体である故に困難で遅い。なぜならば、大きな質量の刃は、冷却にかなりの時間を必要とするので、刃の交換に必要な時間も重要となる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明を使用する切断装置において、加熱された刃は、キャリッジに支持され、このキャリッジは、材料の厚さに対応する速度でエラストマー材料のストリップを横切って移動する。これは、シリンダ内の圧力をほぼ一定の水準に維持するロッドレスエアシリンダを使用することによって達成される。それによって、ナイフキャリッジによって支持された加熱ナイフがエラストマー材料を通って移動するときに、ナイフが移動する速度は、ナイフの移動に対する材料の抵抗によって自己調整される。タイヤトレッドの中央部分ように材料の一部が比較的厚い場合には、切断速度または通過速度が遅くなり、切断部の温度の上昇は制限される。同様に、タイヤトレッドの側壁のように材料の一部が比較的薄い場合には、切断速度は早くなり、切断部の温度低下が制限される。このように切断部の温度が実質的に一定の温度に維持される。
【０００６】
本発明では、ナイフ刃を、低電圧電流によって電気的に加熱することと、加熱されたナイフ刃を、ナイフ刃がキャリッジ移動機構に搭載された状態で、材料体を切断しながら横断させることと、ナイフ刃の切断速度が、材料体の厚さの変化と厚さの変化によって生じるナイフ刃の温度変化とに応じて変わるように、加熱されたナイフ刃で、材料体に所定の定圧力をかけることと、加熱されたナイフの温度を、厚さの増えている部位で上げることと、加熱されたナイフの温度を、厚さの減っている部位で下げることとを有する、エラストマー材料体の切断方法が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を参照して詳細に説明する。
【０００９】
図１、図２及び図３には、ベースプレート１６及びトッププレート１８によって接続された端部プレート１２及び１４を有する本発明を使用する切断組立体１０が示されている。組立体１０は、ベースプレート１６に固定され、支持プレート２２に溶接されたブラケット２０によって他の構造体に支持されている。
【００１０】
駆動ローラ２６を有するコンベヤ２４が端部プレートの間の切断組立体１０上に取り付けられている。軸が回転するとき、ローラを駆動するために軸２９によって駆動されるチェーン２８は、軸２９のスプロケット３０と、駆動ローラ２６のスプロケット３１に係合する。コンベヤ２４は、タイヤトレッド３２のような細長いストリップの形のエラストマー材料の本体を支持する。
【００１１】
フェンスロッド３３のような縁部部材は、コンベヤ２４の両側の軸線方向に調整可能なフェンス支持体に取り付けられ、タイアトレッド３２の縁部３４とかみ合う位置に移動可能である。
【００１２】
図３、図４、図５及び図６に示すように、アンビル３６が１つのローラ２６に隣接して配置されており、端部プレートに取り付けられている。アンビル３６は、トレッド３２を切断するナイフ刃４０を受ける長手方向の溝３８を有する。アンビル３６を横断する方向に機械加工された複数の溝３９は、切断されている材料が側方の力によって滑ることを防止する。ナイフ刃４０は支持ロッド４５及び４６によって摺動可能に支持されたナイフキャリッジ４２に取り付けられている。ナイフキャリッジ４２は、タイヤトレッド３２に対してナイフ刃が一定の圧力を与えるキャリッジ移動機構４３によって切断組立体１０を横断し、タイヤトレッド３２を横切って移動する。この実施例において、ナイフキャリッジ４２を切断組立体１０を横断するように移動するために一定の空気圧が供給されるロッドレスエアシリンダ４４が使用される。この空気圧は、工場空気源と連通した圧力であってもよいが、約１．４１〜２．８２Ｋｇ／ｃｍ2 （約２０〜４０ｐｓｉ）が望ましい。
【００１３】
トレッド３２をコンベア２４にかみ合わせるための第１の抑止用ベルトローラユニット４８が下方の支持バー５２に取り付けられている。第２のベルトローラユニット５０は、コンベヤ２４の湾曲部分の周りにトレッド３２を向けるためにトッププレート１８上に取り付けられている。取り出しローラ５４がアンビル３６の駆動ローラ２６の反対の側に配置されている。
【００１４】
図７、図８、図１０及び図１１には、ナイフ刃がさらに詳細に示されている。図７に示すように、ナイフ刃４０は、ほぼＵ形状であり、刃の１つの脚部にナイフ縁部５６を有する。ナイフ刃４０は刃を流れる低電圧電流によって加熱され、従って、ナイフ刃４０はＵ形状の刃の脚部の両端に２つの端子部５８及び５９を有する。ナイフ縁部５６は、約３０°の角度「ａ」で凹面に研磨されていることが好ましい。図１０及び図１１に示すように、ナイフ縁部５６には、酸化アルミニウムのようなセラミック材料６０がスプレーされ、次に不活性耐摩耗コーティング６１でコートされる。
【００１５】
図９には、駆動ローラ２６の間に配置されたフェンスロッド３３が、タイヤトレッド３２の縁部３４に沿った位置に移動するために、ねじ６３にねじ込まれた調整リング６２に取り付けられている状態が詳細に示されている。トレッド３２のようなタイヤ部材の幅Ｗを決定するためにフェンスロッド３３にセンサ（図示せず）が接続されている。それからトレッド３２の薄い縁部６５の幅Ｘ及び厚い中央部分６４の幅Ｙが、組立体１０の制御部に入力され、厚い中央部分の切断中、切断速度を早くする必要がある場合には自動的に電流を増加して伝導中の熱の損失を補償する。
【００１６】
作動中、厚い中央部分６４と薄い縁部６５とを有するタイヤトレッド３２のようなタイヤ部材は、駆動ローラ２６及び取り出しローラ５４上を切断組立体１０を通って送られる。トレッド３２は第１のベルトローラユニット４８の下に保持される。フェンスロッド３３は、トレッド３２の縁部３４を切断組立体１０を通して案内するためにトレッド３２の縁部３４に係合するように調整される。
【００１７】
ナイフ刃４０は、開ループシステムを通して刃を低電圧電流（３〜１０ボルト）で電気的に加熱することによって約２６０℃（５００°Ｆ）のあらかじめ設定された温度まで加熱され、それによってトレッド３２の厚い中央部分を切断する際に温度が自動的に上昇する。
【００１８】
トレッド３２が切断位置にくると、ナイフキャリッジ４２は、約１．４１〜２．８２ｋｇ／ｃｍ2 （２０〜４０ポンド）の圧力で空気をロッドレスエアシリンダ４４に連通させることによって切断組立体１０を横断するように移動する。ナイフキャリッジ４２は、図４の矢印によって示す方向に支持ロッド４５及び４６の上を切断組立体１０を横切るように移動する。加熱された刃４０がトレッド３２を横切るとき、図９に示すように左側の薄い縁部６５がまず切断される。それは比較的薄いので、材料を通る刃４０の動きに対する抵抗は、厚い中央部分６４を通る動きに対する抵抗よりも小さい。従って、ナイフ刃４０は、ナイフ刃が厚い中央部分６４を通って押し進められる切断速度よりも大きい最初の切断速度で、トレッド３２の材料を通るように押し進められる。次にナイフ刃４０が他方の薄い部分６５に入るとき、刃の動きに対する抵抗が小さくなり、ナイフ刃の最終的な切断速度は早くなる。薄い縁部６５を通る切断速度を大きくすることによって、切断されてている材料の温度は最小限に保たれ、切断縁部の早期の加硫は起こらない。同様にナイフ刃が厚い中央部分６４を通って押し進められるとき、熱がナイフ刃から伝導され、刃の切断速度を低下させる。この切断速度の低下は、刃４０の温度の蓄積を生じる。刃４０の温度が上昇すると、トレッド３２の材料の切断抵抗が減少し、ロッドレスエアシリンダ４４からの圧力は、ナイフ刃４０を大きな切断速度でトレッドを通してを移動させる。
【００１９】
図９を参照すると、温度を自動的に増加させるよりも高い温度の刃４０で厚い中央部分６４を切断することが望ましい。これは、厚い中央部分６４の切断中は電流を増加させ、薄い縁部６５の切断中は電流を減少させるように電流を供給する制御部を設定することによって達成される。トレッド３２の材料に対してナイフ刃４０の圧力を一定にすることによって、ナイフキャリッジ４２は、ほぼ同じ切断速度でトレッドを通って移動する。
【００２０】
ナイフ刃４０がタイヤトレッド３２または他の厚さに変化のあるエラストマー本体を通って移動するとき、刃によって与えられる一定の圧力は、材料を通して動く切断速度を自動的に制御する。例えば、切断する材料の切断面の厚さが増加する場合、動きに対する抵抗は増加し、切断部の温度は上昇する。ナイフ刃４０の切断速度は低下し、切断部の温度の上昇は制限されるので切断面に対する早期の加硫または他の損傷を避けられる。
【００２１】
図５、図６には、トレッド３２が、コンベヤ２４上に配置されている状態で示されている。押し出された状態では平坦なトレッド３２は、コンベヤ２４によって曲げられる。ナイフ刃４０がトレッド３２を横切るように移動するとき、それにより生じたトレッドの端部６６及び６８は離れて、トレッドが切断された後の端部のリバウンド及び接着を防止する。またアンビル３６におけるトレッド３２の曲げは、再び同様の方法で曲げられ、タイヤ形成ドラム（図示せず）の周りにトレッドが巻き付けられるときに切断面が合致するように、トレッドの端部６６及び６８の切断面を形成する。従って、トレッド３２の前端及び後端６６及び６８は、ドラムで接合されるときに合致する。これによりタイヤ形成ドラム上で優れた高品質のトレッド３２の接合面が提供される。
【００２２】
この切断組立体１０のナイフ刃４０は、ナイフ刃が材料を通って摺動するための加熱と加圧に十分な長さだけのみトレッド３２と接触する。高温で熱を放射するナイフ刃４０は、切断しないときはトレッド４０からかなり離れて配置される。本発明の開ループ電気システムは、低電圧電流がナイフ刃４０の高抵抗材料を通って流れることができるようにする。これは刃４０の温度を自動的に制御する。ナイフ刃４０が小さい輪郭を有するので、温度を上昇させ、低下させる場合、迅速な温度の応答が得られる。またこれは、ナイフ刃４０の迅速な取り替えのための急速な冷却ともなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を使用する切断組立体の一部を取り除いた後面図である。
【図２】図１の線２−２の平面に沿って見た端面図である。
【図３】図１の線３−３に沿って切った断面図である。
【図４】図１、図２及び図３に示す切断組立体を正面から見た斜視図である。
【図５】切断中のエラストマー材料のシートを示すカッタ及びアンビルの拡大部分断面図である。
【図６】切断後のエラストマー材料のシートを示すカッタ及びアンビルの拡大部分断面図である。
【図７】図４、図５及び図６に示した電気抵抗加熱切断刃の拡大平面図である。
【図８】図７の線８−８の平面に沿って切った切断刃の部分断面図である。
【図９】図５の線９−９に沿って切ったコンベヤ及びフェンスロッドの断面図である。
【図１０】刃の表面処理を示す図８と同様の切断刃の拡大部分断面図である。
【図１１】コーティング構成を示すために破断した表面を有する図１０の線１１に沿って切った部分図である。
【符号の説明】
１０  切断組立体
１２、１４  端部プレート
１６  ベースプレート
１８  トッププレート
２０  ブラケット
２２  支持プレート
２４  コンベヤ
２６  駆動ローラ
２８  チェーン
２９  軸
３０、３１  スプロケット
３２  タイヤトレッド
３３  フェンスロッド
３４  縁部
３６  アンビル
３８、３９  溝
４０  ナイフ刃
４２  ナイフキャリッジ
４３  キャリッジ移動機構
４４  ロッドレスエアシリンダ
４５，４６  支持ロッド
５２  支持バー
５６  ナイフ縁部
５８、５９  端子部
６０  セラミック材料
６１  不活性耐摩耗コーティング
６２  調整リング
６３  ねじ
６４  厚い中央部分
６５  薄い縁部
６６、６８  トレッド端部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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