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技術 ゴム部材成形装置、及びゴム部材成形方法。

出願人 TOYOTIRE株式会社
発明者 芝野寿治
出願日 2015年3月3日 (5年0ヶ月経過) 出願番号 2015-041547
公開日 2016年9月5日 (3年6ヶ月経過) 公開番号 2016-159551
状態 特許登録済
技術分野 プラスチック等の押出成形 プラスチック等の特殊発泡成形、タイヤ成形
主要キーワード 基準径 スクリュー用 制御角度 成型精度 遠近移動 回転角度検出器 駆動値 原点検出
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年9月5日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

押出機金型回転支持体とのクリアランスを調整して、ゴム部材成形精度を向上させたゴム部材成形装置を提供する。

解決手段

成形装置は、金型11を有する押出機1と、金型11から押し出されるゴム巻き付ける回転支持体としての成形ドラム2と、押出機1と成形ドラム2の少なくともいずれか一方を遠近移動させる遠近駆動装置14と、成形ドラム2に設定された基準径Rbaseと金型11とのクリアランスが目標値となるように、遠近駆動装置14の駆動を制御する遠近駆動制御部34と、成形ドラム2の回転角度毎の径に関する径データ35aを記憶するメモリ35と、を有する。遠近駆動制御部34は、径データ35aに基づいて、基準径Rbaseに対して過不足となるクリアランス(Rbase−Ract)を補正する遠近動作を、成形ドラム2へのゴムの巻き付け中に遠近駆動装置14に実行させる。

概要

背景

特許文献1には、タイヤ構成部材としての円筒状のゴム部材成形する方法が開示されている。具体的には、押出機により金型を介して押し出したゴム回転支持体巻き付けてゴム部材を成形する。この工法では、金型と回転支持体とのクリアランスに応じてゴム部材の厚みをコントロールしている。

概要

押出機の金型と回転支持体とのクリアランスを調整して、ゴム部材の成形精度を向上させたゴム部材成形装置を提供する。成形装置は、金型11を有する押出機1と、金型11から押し出されるゴムを巻き付ける回転支持体としての成形ドラム2と、押出機1と成形ドラム2の少なくともいずれか一方を遠近移動させる遠近駆動装置14と、成形ドラム2に設定された基準径Rbaseと金型11とのクリアランスが目標値となるように、遠近駆動装置14の駆動を制御する遠近駆動制御部34と、成形ドラム2の回転角度毎の径に関する径データ35aを記憶するメモリ35と、を有する。遠近駆動制御部34は、径データ35aに基づいて、基準径Rbaseに対して過不足となるクリアランス(Rbase−Ract)を補正する遠近動作を、成形ドラム2へのゴムの巻き付け中に遠近駆動装置14に実行させる。

目的

本開示は、このような課題に着目してなされたものであって、その目的は、押出機の金型と回転支持体とのクリアランスを調整して、ゴム部材の成形精度を向上させたゴム部材成形装置及びゴム部材成形方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

金型を有する押出機と、前記金型から押し出されるゴム巻き付け回転支持体と、前記押出機と前記回転支持体の少なくともいずれか一方を遠近移動させる遠近駆動装置と、前記回転支持体に設定された基準径と前記金型とのクリアランス目標値となるように、前記遠近駆動装置の駆動を制御する遠近駆動制御部と、前記回転支持体の回転角度毎の径に関する径データを記憶するメモリと、を備え、前記遠近駆動制御部は、前記径データに基づいて、前記基準径に対して過不足となるクリアランスを補正する遠近動作を、前記回転支持体へのゴムの巻き付け中に前記遠近駆動装置に実行させる、ゴム部材成形装置

請求項2

前記遠近駆動制御部は、前記回転支持体に設定された基準径と前記金型とのクリアランスを目標値にする駆動値と、前記径データに基づき定まるクリアランスであって前記基準径に対して過不足となるクリアランスを補正する補正値と、を合わせた値を用いて、前記遠近駆動装置を駆動する、請求項1に記載のゴム部材成形装置。

請求項3

前記回転支持体の外径計測する計測センサと、所定のタイミングで前記回転支持体を回転させ且つ前記計測センサで前記回転支持体の外径を計測し、計測結果に基づき前記径データを生成する径データ生成部と、を有する、請求項1又は2に記載のゴム部材成形装置。

請求項4

前記回転支持体は拡縮可能に構成されており、前記メモリは、前記回転支持体の複数の拡縮状態に対応する複数の径データを記憶し、前記遠近駆動制御部は、現在の拡縮状態に対応する径データを用いる、請求項1〜3のいずれかに記載のゴム部材成形装置。

請求項5

回転支持体に設定された基準径と押出機の金型とのクリアランスが目標値となるように、前記押出機と前記回転支持体の少なくともいずれか一方を遠近移動させ、前記金型から押し出されるゴムを前記回転支持体に巻き付ける工程を含み、前記工程において、前記回転支持体の回転角度毎の径に関する径データに基づいて、前記基準径に対して過不足となるクリアランスを補正する遠近動作を、前記回転支持体へのゴムの巻き付け中に実行する、ゴム部材成形方法

技術分野

0001

本開示は、押出機により金型を介して押し出したゴム回転支持体巻き付けゴム部材を形成するゴム部材成形装置、及びゴム部材成形方法に関する。

背景技術

0002

特許文献1には、タイヤ構成部材としての円筒状のゴム部材を成形する方法が開示されている。具体的には、押出機により金型を介して押し出したゴムを回転支持体に巻き付けてゴム部材を成形する。この工法では、金型と回転支持体とのクリアランスに応じてゴム部材の厚みをコントロールしている。

先行技術

0003

特開2013−220569号公報

発明が解決しようとする課題

0004

上記工法では、金型と回転支持体とのクリアランスの精度が求められるので、回転支持体が真円でなければならない。しかしながら、実際には回転支持体を真円に成型することが難しく、成型精度が悪ければ表面が凹凸していることがあり、回転角度に応じて径が若干異なることになる。その結果、目標クリアランスに対する実クリアランスの誤差が生じ、ゴム部材の成形精度が損なわれる。

0005

本開示は、このような課題に着目してなされたものであって、その目的は、押出機の金型と回転支持体とのクリアランスを調整して、ゴム部材の成形精度を向上させたゴム部材成形装置及びゴム部材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

0006

本開示は、上記目的を達成するために、次のような手段を講じている。

0007

すなわち、本開示のゴム部材成形装置は、金型を有する押出機と、前記金型から押し出されるゴムを巻き付ける回転支持体と、前記押出機と前記回転支持体の少なくともいずれか一方を遠近移動させる遠近駆動装置と、前記回転支持体に設定された基準径と前記金型とのクリアランスが目標値となるように、前記遠近駆動装置の駆動を制御する遠近駆動制御部と、前記回転支持体の回転角度毎の径に関する径データを記憶するメモリと、を備え、前記遠近駆動制御部は、前記径データに基づいて、前記基準径に対して過不足となるクリアランスを補正する遠近動作を、前記回転支持体へのゴムの巻き付け中に前記遠近駆動装置に実行させる。

0008

本開示のゴム部材成形方法は、回転支持体に設定された基準径と押出機の金型とのクリアランスが目標値となるように、前記押出機と前記回転支持体の少なくともいずれか一方を遠近移動させ、前記金型から押し出されるゴムを前記回転支持体に巻き付ける工程を含み、前記工程において、前記回転支持体の回転角度毎の径に関する径データに基づいて、前記基準径に対して過不足となるクリアランスを補正する遠近動作を、前記回転支持体へのゴムの巻き付け中に実行する。

0009

このように、回転支持体の回転角度毎の径に関する径データをメモリに記憶しており、径データに基づいて、回転支持体に設定された基準径に対して過不足となるクリアランスを補正する遠近動作を遠近駆動装置に実行させるので、回転支持体の成型精度が悪くとも、補正動作によって基準径に対して過不足となるクリアランスが補正されるので、目標クリアランスと実クリアランスが一致し、ゴム部材の成形精度を向上させることが可能となる。

図面の簡単な説明

0010

第1実施形態のゴム部材成形装置を模式的に示す構成図。
目標となるクリアランスと回転角度との関係に関する説明図。
回転支持体の基準径と実際の径とを回転角度毎に示す図。
回転支持体の基準径と実際の径との差を回転角度毎に示す図。
第2実施形態のゴム部材成形装置を模式的に示す構成図。

実施例

0011

<第1実施形態>
以下、本開示の第1実施形態のゴム部材成形装置及びゴム部材成形方法について、図面を参照して説明する。

0012

図1は、円筒状のゴム部材を成形する成形装置の構造を模式的に示す図である。図1に示すように、ゴム部材成形装置は、回転支持体である成形ドラム2と、成形ドラム2に対して遠近移動可能に構成された押出機1と、押出機1を遠近移動させる遠近駆動装置14と、各部(1、2、14等)を制御する制御装置3と、を有する。

0013

押出機1は、円筒形バレル1aと、バレル1aの供給口に接続されたホッパー1bと、ゴムを混練して先端側に送り出すスクリュー1cと、スクリュー1cを回転駆動させるスクリュー用モータ1dと、ギアポンプ10と、金型11と、を有する。スクリュー用モータ1dは、制御装置3により回転数が制御される。

0014

押出機1は、押出方向先端側にギアポンプ10が接続され、ギアポンプ10の先端側には金型11が接続されている。押出機1により混練されたゴム材料は、ギアポンプ10に供給され、ギアポンプ10は、金型11に対して定量のゴムを供給する。金型11からは所定の押出量でゴムSが押し出される。

0015

ギアポンプ10は、ギア10aを有しており、金型11に向けて出口側にゴムを送り出す機能を有する。ギア10aは、それぞれギア用モータ(不図示)によって回転駆動され、その回転数は、制御装置3により制御される。ギア用モータの回転数、及びスクリュー用モータ1dの回転数を制御装置3により連動させて制御することで、金型11から押し出されるゴムSの押出量を制御することができる。なお、図示の都合上、ギア10aは、図1の上下方向に並べられているが、実際は遊星ギア方式など、ギア10aの配置はこれに限らない。

0016

ギアポンプ10の入口側、すなわち押出機1に近い側には、第1圧力センサー12が設けられ、押出機1から供給されてくるゴムの圧力を検出する。また、ギアポンプ10の出口側には、第2圧力センサー13が設けられ、金型11から押し出されるゴムSの圧力を検出する。

0017

ギアポンプ10の入口側の圧力は、ギアポンプ10のギア10aと押出機1のスクリュー1cによるゴム送り量によって決定される。この入口側の圧力を一定に保つことで、ギアポンプ10は定量のゴムを金型11へ供給でき、金型11からの押出量も安定する。しかし、入口側の圧力が不安定であると、金型11からの押出量にばらつきが生じ、所望の寸法の円筒状ゴム部材を成形することが困難となる。

0018

ギアポンプ10の入口側の圧力を制御する方法としては、ギアポンプ10のギア10aの回転数と押出機1のスクリュー1cの回転数とをPID制御することが知られている。この制御方法は、特許文献1に記載と同様の制御を採用できるので、詳細な説明を省略する。

0019

成形ドラム2は、サーボモータ20によりR方向に回転可能に構成されている。サーボモータ20の回転数は、制御装置3により制御される。成形ドラム2には、金型11を介して押し出されたゴムが供給され、ゴムが貼り付いた状態で成形ドラム2をR方向に回転駆動することにより、ゴムを周方向に沿って巻き付けることができる。サーボモータ20は、回転角度検出器及び原点検出器が設けられており、現時点での回転角度を検出して制御装置3へフィードバックしている。本実施形態では、成形ドラム2を回転させる駆動源としてサーボモータ20を用いているが、回転角度を駆動パルスで指定できるステッピングモータを用いてもよい。

0020

制御装置3は、スクリュー用モータ制御部31と、ギア用モータ制御部32と、サーボモータ制御部33と、遠近駆動制御部34と、メモリ35と、を有する。

0021

スクリュー用モータ制御部31は、第1圧力センサー12で検出されたギアポンプ10の入口側の圧力に基づいて、押出機1のスクリュー用モータ1dの回転数を制御する。ギア用モータ制御部32は、予め定められた(時間の係数による)制御プログラムに基づいて、ギア用モータ10bの回転数を制御する。サーボモータ制御部33は、サーボモータ20の回転数を制御する。

0022

押出機1は、遠近駆動装置14により押出方向の前後(図中ではX方向)に移動可能に構成されており、成形ドラム2に対して近付いたり遠ざかったりする遠近移動が可能である。かかる遠近移動も、制御装置3の遠近駆動制御部34によって制御される。本実施形態では、成形ドラム2の位置を固定し、成形ドラム2に対して押出機1を遠近移動可能に構成しているが、これに限定されない。例えば、押出機1の位置を固定し、押出機1に対して成形ドラム2を遠近移動可能に構成してもよい。また、押出機1および成形ドラム2の双方をX方向に沿って移動可能にすることで、押出機1と成形ドラム2とを相対的に遠近移動可能にしてもよい。

0023

メモリ35は、成形ドラム2の回転角度毎の径に関するデータである径データ35aと、金型11と成形ドラム2との目標クリアランスに関するデータである目標クリアランスデータ35bと、を記憶している。

0024

目標クリアランスデータ35bは、ゴム部材を所望の厚みにするために、金型11と成形ドラム2とのあるべきクリアランスを回転角度毎に表すデータである。具体的な一例を図2に示す。図2の例では、回転角度0°から回転角度θ°までクリアランスをD1からD2まで増大させ、回転角度θ°から360°までクリアランスをD2に維持している。勿論、これは一例であり、これに限定されない。目標クリアランスデータ35bは、成形するゴム部材に応じてユーザがメモリ35に記憶する。

0025

成形ドラム2の径Ractは、一定であることが好ましい。しかし、図3Aに示すように、実際には成形ドラム2の製造誤差があるため、厳密には径Ractが一定ではなく、原点(0度)からの回転角度に応じて径Ractが異なる。図3Bは、成形ドラム2の径Ractと基準径Rbaseとの差(Rbase−Ract)を回転角度毎に示す。本実施形態では、径データ35aは、成形ドラム2の径Ractと基準径Rbaseとの差(Rbase−Ract)を回転角度毎に表すデータであるが、これに限定されない。例えば、図3Aに示すように、成形ドラム2の成形ドラム2が基準径Rbaseの真円であると仮定した場合に、成形ドラム2の実径Ractを回転角度毎に表すデータであってもよい。図3A及び図3Bにおいて、制御単位となる角度は10度であるが、これに限定されず、例えば5度などのように適宜変更可能である。

0026

図1に示す遠近駆動制御部34は、成形ドラム2に設定された基準径Rbaseと押出機1の金型11とのクリアランスが図2に示す目標値となるように、押出機1を遠近移動させ、金型11から押し出されるゴムを成形ドラム2に巻き付ける制御を行う。また、遠近駆動制御部34は、径データ35aに基づいて、基準径Rbaseに対して過不足となるクリアランスを補正する遠近動作を、成形ドラム2へのゴムの巻き付け中に遠近駆動装置14に実行させる。例えば、成形ドラム2の基準径Rbaseが320mmであり、回転角度が90度である時点において、成形ドラム2に設定された基準径Rbaseと金型11とのクリアランスが目標値(10mm)になるように遠近駆動装置14の動作を制御するとする。この場合、成形ドラム2の実径R90actが319mmであれば、基準径に対して実径が1mm足りないことになり、実際のクリアランスは11mmになってしまう。これを補正するためには、成形ドラム2と押出機1との距離を1mm近づける動作を行い、実際のクリアランスを目標値である10mmに補正する。

0027

遠近駆動制御部34は、このような動作を実現するために、成形ドラム2に設定された基準径Rbaseと金型11とのクリアランスを目標値(例えば10mm)にする駆動値Idを算出する駆動値算出部34aと、基準径Rbaseに対して過不足となるクリアランス(Rbase−Ract)を補正する補正値Iaを径データ35aに基づき算出する補正値算出部34bと、を有する。

0028

駆動値算出部34aが算出する駆動値Idは、直前の時点(直前の制御角度)における目標クリアランスと次の時点(次の制御角度)における目標クリアランスとの差に対応している。具体的には、直近の制御角度80度の時点で目標クリアランスが10mmであり、次の制御角度90度の時点で目標クリアランスが10mmであれば、クリアランスに変化がないので、駆動値Idは、遠近駆動装置14を駆動させない値(0)となる。一方、直近の制御角度80度の時点で目標クリアランスが9mmであり、次の制御角度90度の時点で目標クリアランスが10mmであれば、クリアランスを大きくしなければならないので、駆動値Idは、押出機1を1mm後退させる値(−1)となる。逆に、押出機1を1mm前進させる値は(+1)となる。

0029

補正値算出部34bが算出する補正値Iaは、直近の時点(直前の制御角度)における基準径Rbaseと実径Ractとの差から、次の時点(次の制御角度)における基準径Rbaseと実径Ractとの差への変化量に対応している。具体的には、直近の制御角度80度の時点における基準径Rbaseと実径Ractとの差(Rbase−Ract)が0mmであり、次の制御角度90度の時点における基準径Rbaseと実径Ractとの差(Rbase−Ract)が+1mmであれば、補正値Iaは、押出機1を1mm前進させる値(+1)となる。また、直近の制御角度80度の時点における基準径Rbaseと実径Ractとの差(Rbase−Ract)が+1mmであり、次の制御角度90度の時点における基準径Rbaseと実径Ractとの差(Rbase−Ract)が−1mmであれば、押出機1を2mm後退させる値(−2)となる。

0030

遠近駆動制御部34は、駆動値Idと補正値Iaを合わせた値(Id+Ia)を用いて遠近駆動装置14を制御する。その結果、押出機1は、基準径Rbaseに対して過不足となるクリアランス(Rbase−Ract)を補正する遠近動作を行うことになる。

0031

<第2実施形態>
第1実施形態では、径データ35aは、メモリ35に予め記憶されている。第2実施形態では、ゴム部材の成形前の所定のタイミング(所定数の成形を行ったこと、所定時間経過したこと、操作部を介してユーザから指示されたこと等の条件)で径データ35aを自動で生成する。

0032

図4に示すように、第2実施形態の成形装置は、成形ドラム2(回転支持体)の外径計測する計測センサ4と、所定のタイミングで成形ドラム2を回転させ且つ計測センサ4で成形ドラム2の外径を計測し、計測結果に基づき径データ35aを生成する径データ生成部36と、を有する。本実施形態では、計測センサ4としてレーザ変位計を用いているが、成形ドラム2の外径を計測できれば、これに限定されない。

0033

第1実施形態及び第2実施形態において、図示していないが、成形ドラム2は、外周面を形成する複数のセグメントを有し、各セグメントを径方向に移動させることで拡縮可能に構成されている。これにより、成形ドラム2に成形した円筒状のゴム部材を抜くことができるからである。また、複数種類の径の円筒状ゴム部材に対応可能となる。ここで、メモリ35は、成形ドラム2の複数の拡縮状態に対応する複数の径データ35aを記憶するように構成され、遠近駆動制御部34は、現在の拡縮状態に対応する径データを選択して用いるように構成されていてもよい。複数の拡縮状態は、例えば、第1の基準径に対応する第1の拡縮状態と、第2の基準径に対応する第2の拡縮状態とを含むことが挙げられる。

0034

以上のように、上記実施形態のゴム部材成形装置は、金型11を有する押出機1と、金型11から押し出されるゴムを巻き付ける回転支持体としての成形ドラム2と、押出機1と成形ドラム2の少なくともいずれか一方を遠近移動させる遠近駆動装置14と、成形ドラム2に設定された基準径Rbaseと金型11とのクリアランスが目標値となるように、遠近駆動装置14の駆動を制御する遠近駆動制御部34と、成形ドラム2の回転角度毎の径に関する径データ35aを記憶するメモリ35と、を有する。遠近駆動制御部34は、径データ35aに基づいて、基準径Rbaseに対して過不足となるクリアランス(Rbase−Ract)を補正する遠近動作を、成形ドラム2へのゴムの巻き付け中に遠近駆動装置14に実行させる。

0035

上記実施形態のゴム部材成形方法は、回転支持体としての成形ドラム2に設定された基準径Rbaseと押出機1の金型11とのクリアランスが目標値となるように、押出機1と成形ドラム2の少なくともいずれか一方を遠近移動させ、金型11から押し出されるゴムを成形ドラム2に巻き付ける工程を含む。この工程において、成形ドラム2の回転角度毎の径に関する径データ35aに基づいて、基準径Rbaseに対して過不足となるクリアランス(Rbase−Ract)を補正する遠近動作を、成形ドラム2へのゴムの巻き付け中に実行する。

0036

この構成及び方法によれば、成形ドラム2の成型精度が悪くとも、補正動作によって基準径Rbaseに対して過不足となるクリアランス(Rbase−Ract)が補正されるので、目標クリアランスと実クリアランスが一致し、ゴム部材の成形精度を向上させることが可能となる。

0037

上記実施形態では、遠近駆動制御部34は、成形ドラム2に設定された基準径Rbaseと金型11とのクリアランスを目標値にする駆動値Idと、径データ35aに基づき定まるクリアランスであって基準径Rbaseに対して過不足となるクリアランス(Rbase−Ract)を補正する補正値Iaと、を合わせた値(Id+Ia)を用いて、遠近駆動装置14を駆動している。

0038

上記実施形態では、成形ドラム2の外径を計測する計測センサ4と、所定のタイミングで成形ドラム2を回転させ且つ計測センサ4で成形ドラム2の外径を計測し、計測結果に基づき径データ35aを生成する径データ生成部36と、を有する。

0039

この構成によれば、経年劣化摩耗偏心などによって成形ドラム2(回転支持体)の径が変化した場合でも、回転支持体の外径を計測して径データを生成するので、ゴム部材の成形精度を向上させることが可能となる。

0040

上記実施形態では、成形ドラム2は拡縮可能に構成されており、メモリ35は、成形ドラム2の複数の拡縮状態に対応する複数の径データ35aを記憶し、遠近駆動制御部34は、現在の拡縮状態に対応する径データ35aを用いる。

0041

この構成によれば、複数の拡縮状態、すなわち複数の径に対応したゴム部材に成形において補正動作を実現可能となる。

0042

上記の各実施形態で採用している構造を他の任意の実施形態に採用することは可能である。各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

0043

例えば、駆動値Id及び補正値Iaは、制御の概念を説明するために用いているので、実装にあたり種々変形可能である。

0044

1…押出機
11…金型
14…遠近駆動装置
2…成形ドラム(回転支持体)
34…遠近駆動制御部
35…メモリ
35a…径データ
36…径データ生成部
4…計測センサ
Rbase…基準径
Ract…実径
Id…駆動値
Ia…補正値

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