JP2006297795A - 圧着ローラ及び圧着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 成型ドラムの外周に円筒状に巻き付けられたタイヤ構成部材を、外周面の凹凸等に溜まった空気を確実に抜きながら、変形等を生じさせることなく均一かつ確実に圧着できるようにする。
【解決手段】 成型ドラム５に巻き付けられた円筒状タイヤ構成部材６を押圧して圧着する圧着ローラ１を、支持軸２と、剛体で形成した軸方向中央が小径な鼓形状のローラ本体３で構成する。ローラ本体３は、複数のローラリング４をそれぞれ独立に回転自在に支持軸２に取り付けて形成し、ローラ本体３全体の外周面の軸線を含む平面における曲率半径は、円筒状タイヤ構成部材６の外周面の半径と略同一にする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、生タイヤの成型工程において、成型ドラムに巻き付けられたタイヤ構成部材を押圧して圧着する際に使用される圧着ローラ及び圧着装置に関する。

タイヤを構成する未加硫ゴム等の各種部材を貼り合わせて未加硫の生タイヤを作製するタイヤ成型工程においては、成型ドラムを用いた成型方法が広く採用されている。この方法では、回転する円筒状の成型ドラムの外周面に、インナーライナーやカーカスプライ等の各種タイヤ構成部材を順次巻き付け、それらを貼り合わせて円筒状の生タイヤやその半製品等を作製する。

この貼り合わせ工程では、タイヤ構成部材を円筒状にすることによってできる端部同士の継ぎ目（スプライス）を接合することと、重ね合わせたタイヤ構成部材間の空気を抜きながらそれらを互いに貼り合わせることが必要であり、一般に、圧着部材をタイヤ構成部材に押し付けながら移動させ、又はその状態で成型ドラムを回転させる等して、部材間に入った空気を抜きながらスプライスやタイヤ構成部材同士を圧着する。

従来、この圧着部材には、ゴムや金属材料等で形成された回転自在な円筒状のローラ本体を有する圧着ローラが使用されている。この圧着ローラによれば、タイヤ構成部材を成型ドラムの径方向外側から押圧しながらそれと直角方向にタイヤ構成部材外周面を移動しても、ローラ本体が回転するため、比較的滑らかに移動してタイヤ構成部材を圧着することができる。

しかし、押圧されるタイヤ構成部材の外周面は、全体的に円筒形状をなし、かつスプライスのタイヤ構成部材の端部同士が重なり合ってできる段差等により部分的に凹凸を有する等、平坦な面ではないため、このような圧着ローラでもタイヤ構成部材を適正に押圧して部材間の空気を確実に抜きながら圧着するのは難しい。そこで、タイヤ構成部材の外周面の形状に対応し、空気溜まり等を生じさせることなく適正に圧着するため、種々の改良が加えられた圧着ローラが使用されている（特許文献１又は特許文献２参照）。

特許文献１に記載された圧着ローラは、金属製のローラ本体の外周面を成型ドラムの半径と略同一な曲率を有する鼓状にし、かつ軸方向で複数に分割してリング状にし、弾性のある円筒状ゴムを介して金属製の軸芯に取り付けている。従って、ローラ本体の鼓状の外周面がタイヤ構成部材に押し付けられると、タイヤ構成部材に接する側の円筒状ゴムがその外周形状に応じて変形するため、ローラ本体外周面もタイヤ構成部材外周面の円筒形状や凹凸に追従変形することができる。しかし、この圧着ローラでは、ドラム径方向へのタイヤ構成部材を押圧する力により円筒状ゴムが同方向に潰れ、それと直角方向に拡がって偏平化し、その状態で押圧方向と直角なドラム軸方向へ前進して部材を圧着するため、偏平化したゴムが金属リングの円滑な回転を妨げてタイヤ構成部材を進行方向へ引っ張る力が発生し、タイヤ構成部材が変形等することがある。

これに対し特許文献２に記載された圧着ローラは、軸芯に回転自在に取り付けられた円筒状の芯部材の周囲にゴム材からなる円筒状の内層を取り付け、更にその外周にスポンジ材からなる円筒状の外層を設けている。従って、この圧着ローラでは、タイヤ構成部材を押圧しても、内層・外層の弾性変形により、外周面はタイヤ構成部材の円筒形状や凹凸に追従変形することができ、更に変形によりローラの回転が妨げられることもない。しかし、スポンジ材は使用により劣化しやすく、圧着作業中に欠損してタイヤ構成部材に付着してタイヤ内に混入すると、製品タイヤの性能や品質等に影響が生じる。

また、その他の先行例として、特許文献に記載されたものではないが、従来の圧着ローラを図５に示す。図５は、この圧着ローラでタイヤ構成部材を圧着するときの状態を成型ドラム軸方向から見た要部正面断面図である。この従来の圧着ローラ２１は、円柱状の支持軸２２がドラム接線方向と平行にローラホルダ（図示せず）に取り付けられ、支持軸２２に円筒状のローラ本体２３が同芯、かつ回転自在に取り付けられて構成されている。ローラ本体２３は、例えば軸方向に複数に分割されたゴムや、特許文献１に記載された圧着ローラと同様に、円筒状ゴムを介して取り付けられた複数の金属リングからなり、分割されたゴムや金属リングがそれぞれ独立して回転するようになっている。従って、圧着ローラ２１は、円筒状の成型ドラム２４に巻き付けられたタイヤ構成部材２５にドラム径方向外側から圧力をかけながらドラム軸方向に前進するときには、ゴムの変形によりタイヤ構成部材２５の外周面の円筒形状や凹凸に追従できるようになっている。

しかし、この従来の圧着ローラ２１では、高い表面圧力、例えば１ＭＰａ以上でタイヤ構成部材２５を押圧しながら前進するときには、ローラのゴムが大きく変形して分割ゴム同士の摩擦や円筒状ゴムの偏平化が大きくなり、ローラ本体２３の回転も大きく妨げられる。これに応じてタイヤ構成部材を進行方向へ引っ張る力も大きくなり、タイヤ構成部材にしわ等の変形が生じるという問題がある。また、ゴムが最も大きく変形するローラ本体２３の軸方向中央部ではタイヤ構成部材の押圧力も大きくなり、逆にゴムの変形が小さい周辺部では押圧力も小さくなるため、場所により圧着力に差が生じてタイヤの均一性等の品質が悪化するという問題もある。そこで、押圧力を小さくしてゴムの変形を押さえることで以上の問題を解消することができるが、この場合には圧着力が不足してしまうという新たな問題が生じる。

特に、未舗装の路面で使用されることが多い建設車輌用タイヤでは、悪路面に対応するため、インナーライナーの周囲に巻き付けられるタイヤ構成部材が多くなり、押圧する外周面の凹凸も大きくなる。従って、凹凸部等に溜まった空気を抜きながらタイヤ構成部材を均一に圧着するためには、より高い圧力で押圧する必要があるが、従来の圧着ローラ２１は上記した問題によりこのようなタイヤの成型に使用するのが難しい。

特開平３−２５４９３１号公報 特開２００３−１４５６４２号公報

本発明は、前記従来の問題に鑑みなされたものであって、その目的は、成型ドラムの外周に円筒状に巻き付けられたタイヤ構成部材を、外周面の凹凸等に溜まった空気を確実に抜きながら、変形等を生じさせることなく均一かつ確実に圧着できるようにすることである。

請求項１の発明は、成型ドラムの外周に円筒状に巻き付けられたタイヤ構成部材同士を押圧して圧着する圧着ローラであって、支持軸と、該支持軸に取り付けられ、軸方向の略中央が小径な鼓状に形成された剛体からなるローラ本体とを有し、該ローラ本体は、前記支持軸を中心に回転しながら鼓状の外周面で前記タイヤ構成部材を押圧することを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載された圧着ローラにおいて、前記ローラ本体の外周面の軸線を含む断面形状は、前記円筒状のタイヤ構成部材の外周面の半径と略同一な曲率半径を有することを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１または２に記載された圧着ローラにおいて、前記ローラ本体は、軸方向に２以上に分割されていることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載された圧着ローラにおいて、前記剛体は、低摩擦材料でできていることを特徴とする。
請求項５の発明は、タイヤ構成部材の圧着装置であって、タイヤ構成部材を外周に円筒状に巻き付ける成型ドラムと、前記タイヤ構成部材同士を押圧して圧着する請求項１ないし４のいずれかに記載された圧着ローラと、を有することを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項５に記載された圧着装置において、前記圧着ローラは、平面視、前記成型ドラムの軸線と直角な方向にずらして複数個設けたことを特徴とする。

本発明によれば、圧着ローラのローラ本体を複数の回転自在な剛体を組み合わせて形成し、かつタイヤ構成部材を押圧する外周面の曲率半径を円筒状タイヤ構成部材の半径と略同一な鼓状にしたため、高い圧力をかけてもローラ本体が変形せずに円滑に回転でき、タイヤ構成部材をその円筒形状に沿って高い圧力で均一に押圧することができる。従って、外周面の凹凸等に溜まった空気を確実に抜きながら、変形等を生じさせることなくタイヤ構成部材を均一かつ確実に圧着することができる。

以下、本発明の圧着ローラの一実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本実施形態における圧着ローラを正面から見た要部拡大断面図を示す。

本実施形態における圧着ローラ１は、図５に示す従来の圧着ローラ２１と同様に、円柱状の支持軸２の両端部がローラホルダ（図示せず）に取り付けられ、支持軸２にローラ本体３が同芯、かつ回転自在に取り付けられて構成されている。しかし、ローラ本体３は、全体の外周形状が、小径な軸方向の略中央から大径な両端部に向かって直径が滑らかに変化する鼓形状をしており、かつ軸方向に垂直に複数に分割（本実施形態では５分割）された剛体からなる点で、前記従来のものと相違している。即ち、外周面が一定の曲率を持った剛体からなるリング状のローラリング４が複数個（本実施形態では５個）支持軸２に取り付けられて、全体として鼓形状をしたローラ本体３を形成している。なお、本発明においてローラ本体３の軸方向の略中央とは、ローラ本体３の軸方向中央面から軸方向の両方向へ向かう距離が、それぞれローラ本体３の軸方向長さの１０％以内である範囲を含む。

この鼓形状をしたローラ本体３のタイヤ構成部材を押圧する外周面は、軸線を含む断面における曲率半径が成型ドラムに巻き付けられたタイヤ構成部材の外周面の半径と略同一であり、軸方向中央面を挟んで対称になっている。従って、軸方向中央部のローラリング４が最も小径であり、そこから対称に各両端部に向かってローラリング４の直径が滑らかに大きくなり、ローラリング４の外周面と側面のなす角度も順に鋭角になっている。また、ローラリング４は、例えば、ある程度の強度を持ち、摩擦係数が低く、耐摩耗性等に優れた高分子材料や金属材料等の低摩擦材料、代表的にはＭＣナイロン（登録商標）等の剛体により形成し、ベアリング等の軸受を介して支持軸２にそれぞれが独立に回転自在に取り付けられている。

なお、ローラ本体３外周面の軸方向に垂直な断面における各部の直径や軸方向の長さ等は、成型するタイヤのサイズや成型ドラムの大きさ、圧着時に必要とされる圧力等に応じて決定する。また、ローラ本体３の軸方向での分割数は、軸方向の長さや、後述する鼓形状の直径の違いにより回転時に生じる表面周速度差等を考慮して２以上に決定する。

次に、この圧着ローラ１で成型ドラムに巻き付けられたタイヤ構成部材を圧着するときの作業等について説明する。図２は、このときの状態をドラム径方向から見た要部側面図を示し、図３は、図２のＡ−Ａ線に沿う要部正面断面図を示す。

まず、回転する円筒状の成型ドラム５の外周面に、インナーライナーやカーカスプライ等のタイヤ構成部材６を巻き付けて円筒状にし、その外周面に圧着ローラ１を成型ドラム５の径方向外側から一定の圧力で押し付ける。このとき、圧着ローラ１の支持軸２は、図示のように成型ドラム５の接線方向と平行になるようにし、ローラ本体３の鼓状の外周面が円筒状のタイヤ構成部材６の曲面と合致するようにする。次に、この状態で圧着ローラ１を成型ドラム５の軸方向に移動させ、又は成型ドラム１を回転させる等して、部材間に入った空気を抜きながらスプライスやタイヤ構成部材６同士を押圧して圧着し、円筒状の生タイヤやその半製品等を作製する。

なお、タイヤ構成部材６同士を貼り合わせる場合には、圧着ローラ１の移動と成型ドラム５の回転を組み合わせる等して、圧着ローラ１で外周面全体を押圧して部材間の空気を抜きながら圧着するが、タイヤ構成部材のスプライスを接合する場合には、スプライスに沿って圧着ローラ１を移動させてタイヤ構成部材６の端部同士を圧着する。

図４は、圧着ローラ１でタイヤ構成部材６のスプライスを圧着する場合の一例を示す斜視図である。スプライス７とドラム軸方向の角度（図４のα）が小さいときには、１個の圧着ローラ１でスプライス７を圧着する場合でも圧着ローラ１の軸方向の長さが短いため、タイヤ構成部材６との接触面積が小さくなり、面圧及び圧着力を確保できる。しかし、αが大きい場合に１個の圧着ローラ１でスプライス７を圧着しようとすると、圧着ローラ１の軸方向の長さが長くなり、タイヤ構成部材６との接触面積も大きくなるため、圧着ローラ１にかけた力が分散して面圧及び圧着力が確保できない。そこで、αの大きさに応じて、図４に示すように、複数（ここでは２個）の適正な長さの圧着ローラ１を使用し、ドラム軸方向の中央部付近からそれぞれ反対方向に向かってスプライス７に沿って移動させて、面圧等を確保しながらスプライス７を圧着する。

なお、タイヤ構成部材６の圧着作業は、例えば圧着ローラ１にグリップを取り付けて作業者が手動でこれらの作業の一部を行ってもよいが、以下の例のように自動化してもよい。圧着作業の自動化は、例えば成型ドラム５の軸方向と平行に敷設したレール上をモータ等で移動可能な架台に、シリンダを成型ドラム５の軸芯に向けて取り付け、そのシリンダのピストンロッド先端に圧着ローラ１を取り付けて、油圧又は空圧でシリンダを作動させる等して行う。この場合には、例えばセンサによりタイヤ構成部材６が成型ドラム５外周に巻き付けられたことを検知したときに、シリンダを作動させてローラ本体３をタイヤ構成部材６の所定の位置に押し付け、その状態で架台を成型ドラム５の軸方向と平行に移動させる等してタイヤ構成部材６を圧着する。また、圧着ローラ１を備えたシリンダを成型ドラム５の周方向にずらして複数設け、広い範囲を一度に圧着するようにもできる。

以上の圧着工程において、タイヤ構成部材６を押圧するローラ本体３の鼓状の外周面と、成型ドラム５に巻き付けられたタイヤ構成部材６の円筒状の外周面が合致するため、ローラ本体３とタイヤ構成部材６の接触面内の場所による押圧力の差が小さくなり、タイヤ構成部材６をその円筒形状に沿って均一な圧力で押圧することができる。また、ローラ本体３を剛体で形成したため、タイヤ構成部材６を強く押圧しながら移動させてもローラ本体３が変形せずに円滑に回転でき、タイヤ構成部材６を進行方向へ引っ張る力が生じにくい。従って、しわ等の変形を生じさせることなく、タイヤ構成部材６を高い圧力で押圧し、表面の凹凸部等に溜まった空気を確実に抜きながら圧着することができる。

ここで、鼓状の外周面では、軸方向の位置により直径が異なるため、回転時の表面周速度はその位置により異なり、小径な中央部で小さく、大径な両端部で大きくなる。この回転時の表面周速度差により、ローラ本体３を一体的に形成した場合には、タイヤ構成部材６と転がり接触ではなく部分的に滑り接触を起こし、タイヤ構成部材６を変形させようとする力が発生する。しかし、本実施形態では、ローラ本体３を独立して回転する複数のローラリング４で形成したため、表面周速度差により生じるタイヤ構成部材６への変形作用を小さくすることができる。

このように、本実施形態の圧着ローラ１では、タイヤ構成部材６をその円筒形状に沿って高い圧力で均一に押圧することができ、外周面の凹凸等に溜まった空気を確実に抜きながら、変形等を生じさせることなくタイヤ構成部材６を均一かつ確実に圧着することができる。また、従来の圧着ローラよりも高い圧力で使用できるため、成型ドラム５に巻き付けられるタイヤ構成部材６の外周面の凹凸が大きい建設車輌用タイヤ等の圧着にも使用することができる。

なお、ローラリング４を上記した高分子材料等の低摩擦材料により形成した場合には、摩擦係数が低いため、タイヤ構成部材６との間やローラリング４同士の間での摩擦が小さくなり、より円滑にローラ本体３を回転させることができる。また、耐摩耗性に優れているため、タイヤ構成部材６との接触面等での摩耗量も少なくなり、より長期間使用することができる。更に、タイヤ構成部材６を傷付け難いため、製品タイヤの品質等に影響が生じにくい。

本実施形態における圧着ローラを正面から見た要部拡大断面図である。 本実施形態における圧着ローラでタイヤ構成部材を圧着するときの成型ドラム径方向から見た要部側面図である。 図２のＡ−Ａ線に沿う要部正面断面図である。 タイヤ構成部材のスプライスの圧着の例を示す斜視図である。 従来の圧着ローラでタイヤ構成部材を圧着するときの成型ドラム軸方向から見た要部正面断面図である。

符号の説明

１・・・圧着ローラ、２・・・支持軸、３・・・ローラ本体、４・・・ローラリング、５・・・成型ドラム、６・・・タイヤ構成部材、７・・・スプライス。

Claims (6)

1. 成型ドラムの外周に円筒状に巻き付けられたタイヤ構成部材同士を押圧して圧着する圧着ローラであって、
   支持軸と、
   該支持軸に取り付けられ、軸方向の略中央が小径な鼓状に形成された剛体からなるローラ本体とを有し、
   該ローラ本体は、前記支持軸を中心に回転しながら鼓状の外周面で前記タイヤ構成部材を押圧することを特徴とする圧着ローラ。
2. 請求項１に記載された圧着ローラにおいて、
   前記ローラ本体の外周面の軸線を含む断面形状は、前記円筒状のタイヤ構成部材の外周面の半径と略同一な曲率半径を有することを特徴とする圧着ローラ。
3. 請求項１または２に記載された圧着ローラにおいて、
   前記ローラ本体は、軸方向に２以上に分割されていることを特徴とする圧着ローラ。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載された圧着ローラにおいて、
   前記剛体は、低摩擦材料でできていることを特徴とする圧着ローラ。
5. タイヤ構成部材を外周に円筒状に巻き付ける成型ドラムと、
   前記タイヤ構成部材同士を押圧して圧着する請求項１ないし４のいずれかに記載された圧着ローラと、
   を有することを特徴とするタイヤ構成部材の圧着装置。
6. 請求項５に記載された圧着装置において、
   前記圧着ローラは、平面視、前記成型ドラムの軸線と直角な方向にずらして複数個設けたことを特徴とする圧着装置。

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