(57)【要約】【課題】ゴム材料の押出量の安定化と、押出能力、直接的には押出速度の増加とを両立させることのできるゴム押出装置を提供する。【解決手段】二台の歯車ポンプ１，２を直列に配設して、下流側に位置する歯車ポンプ１を押出機６とするとともに、上流側に位置する歯車ポンプ２を熱入れ機７とし、押出機６と熱入れ機７との間に圧力センサ９を設けるとともに、この圧力センサ９の検知結果に基いて、熱入れ機７を構成する歯車ポンプ２の回転速度をコントロールする制御手段を設けてなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の歯車ポンプを直列に配設して、最も下流側に位置する一の歯車ポンプを押出機とするとともに、この押出機より上流側に位置する一以上の歯車ポンプを熱入れ機とし、押出機と熱入れ機との間に圧力センサを設けるとともに、この圧力センサの検知結果に基いて、熱入れ機を構成する歯車ポンプの回転速度をコントロールする制御手段を設けてなるゴム押出装置。
【請求項２】
二台の歯車ポンプの一方を押出機とするとともに、他方を熱入れ機としてなる請求項１に記載のゴム押出装置。
【請求項３】
直列配置の歯車ポンプからなる熱入れ機および押出機のそれぞれを順次に経て、押出機の前方側に設けたヘッドから、所要の横断面形状を有するゴム材料を連続的に押出してタイヤ構成部材用の帯状ゴムを製造するに当り、
熱入れ機と押出機との間のゴム材料圧力を測定し、この測定結果に応じて、熱入れ機を構成する歯車ポンプの回転速度をコントロールする帯状ゴムの製造方法。
【請求項４】
ゴム材料を熱入れ機に直接供給する請求項３に記載の製造方法。
【請求項５】
ゴム材料の測定圧力が上限設定値を越えた場合に、熱入れ機を構成する歯車ポンプの回転速度を低下させ、その測定圧力が下限設定値より下がった場合に、上記歯車ポンプの回転速度を増加させるコントロールを行う請求項３もしくは４に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、成型ドラム、剛性コア等の芯体上に巻き付けられてタイヤの構成部材を成型する、所要の横断面形状を有する帯状ゴムの製造に用いて好適なゴム押出装置、および、それを用いた、タイヤ構成部材用の帯状ゴムの製造方法に関するものであり、とくには、ゴム材料の押出量を安定させるとともに、押出能力を高め、併せて、装置の小型化を可能とする技術を提案するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種のゴム押出装置としては特許文献１に記載されたものがある。
これは、ギアポンプ式熱入れ機の吐出口を、ギアポンプ式押出機の吸入口に、直接的に、もしくは閉管路を介して間接的に連結するとともに、ギアポンプ式熱入れ機へのゴム材料の供給側にフィードローラを配設してなるものであり、この押出装置は、装置それ自体をコンパクトにすることができ、また、すぐれたエネルギー効率を得ることができるとするものである。
【特許文献１】特開２００７−１２３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この発明は、特許文献１に記載された従来技術にさらなる改良を加えたものであり、従来技術によってもたらされる利点はそのままに、ゴム材料の押出量を安定化させて、押出精度の一層の向上をもたらし、また、押出能力をより高めた、小型化が可能なゴム押出装置および帯状ゴムの製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００４】
なおここで、ゴム材料の押出量の安定化による押出精度の向上は、押出装置から押し出されて、ヘッドのダイ開口部で成形されて特定の形状を付与された帯状ゴムを各種芯体上に直接的に、または、芯体上のタイヤ構成部材を介して間接的に巻き付けて生タイヤを成型するに当って、帯状ゴムの、寸法をも含む形状の、高精度の均一化をもたらすことができるので、生タイヤ、ひいては、製品タイヤそれ自体のユニフォミティ等の均一性を高めるとともに、タイヤ相互間での品質のばらつきを取り除く上で極めて重要である。
【０００５】
ところで、ゴム材料の押出量の安定化による押出精度の向上は、ゴム材料の押出速度を低下させることによって実現することも可能であるが、このことによれば、生タイヤの生産性が大きく低下することになるという、他の問題が生じることになる。
このように従来は、ゴム材料の押出量の安定化による押出精度の向上と、押出速度、ひいては、生産性とは相互に背反する関係にあった。
【０００６】
そこでこの発明は、ゴム材料の押出量の安定化と、押出能力、直接的には押出速度の増加とを両立させることのできるゴム押出装置および、その装置を用いた、タイヤ構成部材用の帯状ゴムの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のゴム押出装置は、外接歯車ポンプおよび内接歯車ポンプのいずれともすることができる、複数個の歯車ポンプを直列に配設して、ゴム材料の移動方向の最も下流側に位置する一の歯車ポンプを押出機とするとともに、この押出機より上流側に位置する一以上の歯車ポンプを、ゴム材料に可塑性を付与し、昇圧効果を付与する熱入れ機とし、押出機とその熱入れ機との間に圧力センサを配設するとともに、この圧力センサの検知結果に基いて、熱入れ機を構成する歯車ポンプの回転速度をコントロールする制御手段を設けてなるものである。
【０００８】
なおここにおける歯車ポンプは、それが外接歯車ポンプであるときは、ケーシングと、相互の噛合下で、ケーシングに対して回転される同サイズの一対の歯車とを具えてなり、また、それが内接歯車ポンプであるときは、駆動小歯車と、この小歯車と噛合し、それに対して偏心して位置する内歯車とを具えてなる。
【０００９】
かかるゴム押出装置において好ましくは、二台の歯車ポンプの一方を押出機とするとともに、他方を熱入れ機とする。
【００１０】
また、この発明の、帯状ゴムの製造方法は、直列配置の歯車ポンプからなる熱入れ機および押出機のそれぞれを順次に経て、押出機の前方側に設けたヘッドのダイ開口部から、所定の寸法をも含む概念の、所定の横断面形状を有するゴム材料を、たとえば定速で、連続的に押出して、タイヤ構成部材の成型用の帯状ゴムを製造するに当って、ゴム材料を可塑化する熱入れ機と押出機との間の、可塑化されたゴム材料の圧力を測定し、そして、この測定結果に応じて、熱入れ機を構成する歯車ポンプの回転速度を、増、減速もしくは変更なしのいずれかにコントロールするにある。
【００１１】
この場合、ゴム材料の、熱入れ機への供給は、フィードローラ等を介することなく直接的に行うことが好ましく、また好ましくは、ゴム材料の測定圧力が上限設定値を越えた場合に、熱入れ機を構成する歯車ポンプの回転速度を低下させ、その測定圧力が下限設定値より下がった場合に、上記歯車ポンプの回転速度を増加させるコントロールを行う。
なおこの速度コントロールは、複数の歯車ポンプのそれぞれからなる複数の熱入れ機が存在するときは、全ての熱入れ機が等速になるように行う。
【００１２】
ところで、上述したような速度コントロールに当っては、押出機と熱入れ機との間に負圧を発生させないようにして、押出機から押出されるゴム材料中に、気泡等が発生するのを防止することが必要となる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明のゴム押出装置では、直列に配設した複数の歯車ポンプの一台を押出機とするとともに、他の歯車ポンプを、その押出機に送給されるゴム材料を可塑化させる熱入れ機とし、押出機と熱入れ機との間に配設した圧力センサによって測定した可塑化ゴム材料の圧力センサによって測定した可塑化ゴム材料の圧力に基いて、熱入れ機の歯車ポンプの回転速度を、制御手段をもってコントロールするフィードバック制御を行うことで、それらの両者間に、常に所要の正圧を確保しつつ、押出機からのゴム材料の押出量を十分に安定させて押出精度を大きく向上させることができ、また、押出機の作動速度の低下なしに高い押出精度を実現できることにより、押出能力を充分に高めてタイヤの生産性を大幅に向上させることができる。
【００１４】
しかもここでは、歯車ポンプ熱入れ機の作動速度をコントロールしながら、供給されるゴム材料を、その熱入れ機で可塑化させることで、供給されるゴム材料の、熱入れ機への噛み込み充填をより確実なものとすることができるので、従来は、熱入れ機へのゴム材料の適正なる送給のために、それの上流側に配設することが必須であったフィードローラを省くことが可能となり、これにより、押出装置の構造を簡単にするとともに、装置の全体を小型化することができる。
すなわち、フィードローラは供給先へのゴム材料の供給量を安定させる役割を有するが、熱入れ機は供給されるゴム材料の噛み込み充填をより確実なものとし、昇圧効果をも有するので、この作動速度を制御することでフィードローラなしでも、押出機への供給量を安定させることができる。
【００１５】
そして、押出装置の全体を小型化したときは、押出機の前方側に設けたヘッドのダイ開口部を経て、所定の横断面形状を有する帯状ゴムを、たとえば定速で連続的に形成しながら、その帯状ゴムを、製品タイヤの内面形状と対応する外面形状を有する、分解および組立てが可能な剛性コア、円筒状もしくは、樽状の膨出形態とした成型ドラムまたは中子等とすることができる、図４に略線平面図で例示するような芯体ＣＯ上に直接的もしくは間接的に巻き付けて、その芯体ＣＯ上に所要のタイヤ構成部材を成型するに当って必要となる、押出装置ＥおよびヘッドＨ、水平面内での一体的な旋回運動および俯仰運動等の三次元運動のための占有空間を効果的に低減できる利点がある。
【００１６】
ところで、押出装置のこのような小型化は、それを、二台の歯車ポンプの一方を押出機とし、他方を熱入れ機として構成して、フィードローラはもちろん、その他の歯車ポンプ等をも省いた場合に一層有効である。
【００１７】
この発明の帯状ゴムの製造方法では、ともに歯車ポンプにて構成した熱入れおよび押出機を経てタイヤ構成部材用の帯状ゴムを製造するに際して、熱入れ機と押出機との間の、可塑化されたゴム材料の圧力を測定し、この測定結果に応じて、熱入れ機を構成する歯車ポンプの回転速度をコントロールするフィードバック制御を行うことにより、熱入れ機と押出機との間のゴム材料圧力を常に所定の範囲内に維持して、ゴム材料の押出量を安定なものとして押出精度を十分に高めることができ、また、押出精度の向上のために押出速度を低下させる必要がないことと相俟って、高精度の押出しを高速度で行うことで、押出能力、ひいては、タイヤの生産性を大きく向上させることができる。
【００１８】
また、この方法において、ゴム材料を、フィードローラ等を介することなく、熱入れ機に直接的に供給するときは、押出装置の全体構造を簡単なものとするとともに、装置の十分なる小型化を実現することができ、押出装置の、前述したような三次元運動に要する占有空間を十分に低減させることができる。
【００１９】
そしてまたこの方法において、可塑化されたゴム材料の測定圧力が上限設定値を越えた場合に、歯車ポンプ熱入れ機の回転速度を低下させる一方で、その測定圧力が下限設定値より下がった場合に、その熱入れ機の回転速度を増加させるコントロールを行うときは、上限値および下限値の適正なる選択の下で、チャタリングの発生のおそれなしに、可塑化ゴム材料の圧力を所定の範囲内に確実に維持して、ゴム材料の押出量を安定した均一値として、押出精度を十分に高め、また、押出能力をも所期した通りに高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、この発明に係るゴム押出装置の実施形態を、中心軸線に沿う断面で示す図である。
図中１，２は、直列に配設されて相互に隣接するそれぞれの歯車ポンプを示し、これらの各歯車ポンプは、共通のハウジング３内に配設されて、相互に噛合する、ともに同一寸法の各対の歯車４ａ，４ｂおよび５ａ，５ｂからなる。
【００２１】
ここで、歯車ポンプ１，２の、ともに同一の寸法を有るそれぞれの歯車４ａ，４ｂと５ａ，５ｂとのそれぞれは、両歯車ポンプ１，２の中心軸線と平行な線分上に支持されて、相互に近接して位置するも、歯車４ａと５ａおよび、４ｂと５ｂの相互は噛み合うことがない。
【００２２】
またここでは、このように配設した二台の歯車ポンプ１，２のうち、ゴム材料の移動方向Ｆの下流側に位置する一方の歯車ポンプ１を押出機６とし、他方の歯車ポンプ２を熱入れ機７とする。
【００２３】
そして、このような押出機６と熱入れ機７との間の、それらの両者６，７によって区画されるチャンバ８内に、熱入れされて可塑化されたゴム材料の中心圧力を測定する圧力センサ９を配設し、そして、この圧力センサ９による検知結果に基いて、熱入れ機７を構成する歯車ポンプ２の回転速度をコントロールする、図示しない制御手段を設ける。
【００２４】
ここで、この制御手段による速度コントロールは、ゴム材料の測定圧力が、予め設定した許容圧力範囲の上限値を越えた場合に、歯車ポンプ熱入れ７の回転速度を所要に応じて低下させる一方、その測定圧力が、許容圧力範囲の下限値を下回った場合に、歯車ポンプ熱入れ機７の回転速度を所要に応じて増加させることによって行うことが好ましい。
なおここで、回転速度の所要に応じた低下および、所要に応じた増加はいずれも、許容圧力範囲および、歯車ポンプ２の能力等との関連の下で選択されることになる。
【００２５】
このように構成してなる押出装置では、供給される未加硫ゴム材料Ｇは、熱入れ機７の歯車ポンプ２の、相互に噛合する歯車５ａ，５ｂの、図に矢印で示す方向への、コントロールされた速度での回転運動の下で、ハウジング３壁面および、それぞれの歯車５ａ，５ｂとの摩擦ならびに、ゴム材料それ自体の剪断変形等によって発熱されるとともに加熱されて、チャンバ８内へ送給され、そして、そのチャンバ８内でもまた、歯車５ａ，５ｂとの摩擦および剪断変形を受けることにより十分に可塑化されることになる。
【００２６】
ここで、熱入れ機７の、ゴム材料Ｇに対するこのような熱入れ作用に際し、熱入れ機７は、それの回転速度を適正にコントロールされていることから、前述したように、フィードローラのような、ゴム材料Ｇの特別の供給手段を配設することなしに、そのゴム材料Ｇを、ハウジング３と、各歯車５ａ，５ｂとの間に所期した通りに噛み込んで、チャンバ８内へ適正に送給することができる。
【００２７】
そして、チャンバ８内で許容範囲内の圧力に維持される可塑化ゴム材料Ｇは続いて、押出機６の、図に矢印で示すように、所要の速度で回転されるそれぞれの歯車４ａ，４ｂをもって、押出装置の先端側に取付けたヘッド１０に向けて押出され、また、ヘッド１０のダイ１１の開口部から、所定の寸法をも含む概念の所定形状に成形されて押出されて、タイヤ構成部材用の帯状ゴムとされる。
【００２８】
この場合、チャンバ８内の可塑化ゴム材料Ｇは、熱入れ機７の回転速度コントロールによって、所定範囲内の圧力に確実に維持されることから、ゴム材料Ｇは、押出機６、ひいては、押出装置から所定の量を安定的に押出されることになるので、高い押出精度を実現することができる。
しかもここでは、熱入れ機６の回転速度のいかんにかかわらず、ゴム材料Ｇのチャンバ８内圧力を所定の範囲内に確実に収めることができるので、ゴム材料Ｇの押出能力を所期した通りに高めることができる。
【００２９】
ところで、このようにして製造された帯状ゴムは、先に述べたいずれかの芯体上に、その芯体の回転運動の下で、直接的もしくは間接的に巻き付けられて、成型される生タイヤの、所要のタイヤ構成部材の成型に供される。
【００３０】
なお、キャビティ８内のゴム材料Ｇの中心圧力の、許容範囲の中点と、熱入れ機７を構成する歯車ポンプ２の回転速度との相互は、たとえば、図２に線分Ａで示すように直線状に制御することができる他、線分Ｂで示すような曲線状となるように制御することもできる。
【実施例】
【００３１】
図１に示す、この発明に係る押出装置を用い、圧力センサ９によって測定されたゴム材料圧力に基き、歯車ポンプ２の回転速度を、図２に線分Ａで示すようにコントロールした実施例１と、図１に示す押出装置を用いるも、歯車ポンプ２の速度コントロールを行わなかった比較例１および２のそれぞれにつき、押圧機から押出されたゴム材料体積のばらつきを測定したところ表１に示す結果を得た。
なお、表１中には、図３に示すように、この発明に係る装置の歯車ポンプ２に代えて、スクリュー押出機ＥＸを熱入れ機としてなる従来例１の、ゴム材料体積のばらつきをも併せて示す。
この従来例１においても、スクリュー押出機ＥＸの回転速度コントロールは行っていない。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
表１に示すところによれば、実施例１では押出量を多くしてなお、ばらつきを十分小さく押えられるのに対し、比較例１では同一の押出量の下でも、熱入れ機７の速度コントロールを行わなかったが故に、ばらつきが相当大きくなっていることが解かる。
この一方で、押出量を少なくした比較例２では、ばらつきを、比較例１のほぼ半分程度まで低減できることが解かる。
【００３４】
しかるに、スクリュー押出機ＥＸを熱入れ機とした従来例１では、熱入れ機と押出機との間の可塑化ゴム材料の圧力が高くなると、そのゴム材料がスクリュー押出機ＥＸ側へ逆流したり、ゴム材料の粘弾性特性が変化したりすること等に起因して、押出量を少なく抑えてなお、ばらつきが大きくなることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明に係る装置の実施形態を、中心軸線に沿う断面で示す図である。
【図２】ゴム材料圧力に基く、熱入れ機の回転速度のコントロール例を示す略線グラフである。
【図３】従来例１で用いた装置を示す断面図である。
【図４】芯体上への帯状ゴムの巻き付け例を示す略線平面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１，２  歯車ポンプ
３  ハウジング
４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ  歯車
６  押出機
７  熱入れ機
８  チャンバ
９  圧力センサ
１０  ヘッド
１１  ダイ
Ｆ  ゴム材料の移動方向
Ｇ  ゴム材料
【図１】
2009196315.tif 000004
【図２】
2009196315.tif 000005
【図３】
2009196315.tif 000006
【図４】
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