JP2004090301A

JP2004090301A - 射出成形機からの帯状ゴム材料巻取り制御方法と射出成形機を備えたタイヤ成形システム

Info

Publication number: JP2004090301A
Application number: JP2002252287A
Authority: JP
Inventors: Kensuke Matsumura; 松村　謙介; Tatsuya Takaoka; 高岡　達也; Toshihiko Take; 武　　敏彦
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2022-08-30
Also published as: JP4024111B2

Abstract

【課題】タイヤ成形ドラムに巻取る際において、帯状ゴム材料の幅の変動を抑制し、帯状ゴム材料を安定して、形状及び重量を均一化して精度良くタイヤ成形ドラムに巻き付けることができる射出成形機からの帯状ゴム材料巻取り制御方法及び射出成形機を備えたタイヤ成形システムを提供する。
【解決手段】射出成形機３から連続的に押出される帯状ゴム材料Ｗをタイヤ成形ドラム１に巻き付ける帯状ゴム材料巻取り制御方法や射出成形機を備えたタイヤ成形システムにおいて、前記射出成形機３の吐出口と前記タイヤ成形ドラム１との間に配設された幅センサ６により、前記射出成形機３から押出された帯状ゴム材料Ｗの幅Ｂを計測し、計測された幅Ｂｍの変化に応じてドラム巻き付け速度Ｖｐを調整する制御を行う。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形機からの帯状ゴム材料巻取り制御方法と射出成形機を備えたタイヤ成形システムに関するものであり、より詳細には、タイヤ成形ドラムの回転速度の制御の工夫によって、ゴム等の弾性的な材料の帯状ゴム材料の巻き付け時の幅変動を抑制しながら安定して巻き付けを行うことができる射出成形機からの帯状ゴム材料巻取り制御方法と射出成形機を備えたタイヤ成形システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤ製造においては、射出成形機（インジェクション）から未加硫の帯状ゴム材料（ストリップゴム）を連続的に押出供給すると共に、この帯状ゴム材料をタイヤ成形ドラムに巻付け、その積層構造に基づいて、キャップトレッド、アンダートレッド、サイドトレッド、リムクッションゴム等のタイヤ構成部材を直接成形し、タイヤの製造効率を高めると共に、省スペース化を図り、製造コストを低減している。
【０００３】
これらのタイヤ成形方法では、タイヤ構成部材の重量及び形状を精度良く製造するために、巻取りに際しては、射出成形機で押出された帯状ゴム材料の射出速度にタイヤ成形ドラムの表面速度を一致させるように同期制御をし、均一の張力で巻き付けている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−７２３３５号公報　（第２頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この射出成形機より吐出された帯状ゴム材料をタイヤ成形ドラムに巻取る際において、帯状ゴム材料の吐出速度と、タイヤ成形ドラムの回転速度とが互いに比例しなくなり、押し出された帯状ゴム材料の形状が脈動し、帯状ゴム材料の幅に変動が起きる場合がある。
【０００６】
この幅の変動は、特に、射出成形機のプランジャー（ピストン）速度が加速、一定速度、加速を繰り返してトップスピードに到達するまでの間で、プランジャー速度と帯状ゴム材料の吐出速度が一致しなくなるので著しく、それも、加減速中は、ＰＩＤ制御により幅変動を回避しているので、一定速度の時に著しい。
【０００７】
この幅変動の大きさや発生の有無は、帯状ゴム材料のサイズや組成（コンパウンド）によっても異なるため、予め、その特性を把握して、この幅変動を起こさないような巻き付け設定を行うことが困難であり、従来技術においては、タイヤ成形ドラムに巻取る際の制御では、帯状ゴム材料を切らないことを優先してきたため、多少の幅変動は許容してきた。
【０００８】
しかし、この帯状ゴム材料の幅に変動が生じると、タイヤ性能、特にユニフォミティが悪化するため、この帯状ゴム材料の幅変動を抑制する制御が必要となってきた。
【０００９】
本発明の目的は、タイヤ成形ドラムに巻取る際において、帯状ゴム材料の幅を計測し、この幅に対応させてタイヤ成形ドラムの回転を制御することにより、帯状ゴム材料の幅の変動を抑制し、帯状ゴム材料を安定して、形状及び重量を均一化して精度良くタイヤ成形ドラムに巻き付けることができる射出成形機からの帯状ゴム材料巻取り制御方法と射出成形機を備えたタイヤ成形システムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための射出成形機からの帯状ゴム材料巻取り制御方法は、射出成形機から連続的に押出される帯状ゴム材料をタイヤ成形ドラムに巻き付ける帯状ゴム材料巻取り制御方法において、前記射出成形機の吐出口と前記タイヤ成形ドラムとの間に配設された幅センサにより、前記射出成形機から押出された帯状ゴム材料の幅を計測し、計測された幅の変化に応じてドラム巻き付け速度を調整する制御を行うことを特徴とする。
【００１１】
この方法により、射出成形機から押出された帯状ゴム材料の幅の変動に対応して、幅の変動を抑える方向に、ドラム巻き付け速度、即ち、タイヤ成形ドラムの回転速度を調整しながら、帯状ゴム材料をタイヤ成形ドラムに巻き付けることができるので、帯状ゴム材料のサイズ、種類、物性及び射出容量に関わらず、帯状ゴム材料の幅の変動を抑制し、タイヤ成形ドラムに安定して、形状及び重量を均一化して精度良く巻き付けることができる。従って、タイヤのプロファイル形状を一定に保つことができ、ユニフォミティの向上に役立つ。
【００１２】
そして、本発明において、前記帯状ゴム材料の計測された幅が、所定の幅より狭まくなった場合にはドラム巻き付け速度を落とし、所定の幅に戻った場合にはドラム巻き付け速度を所定の設定速度に戻す制御を行う制御を行う。
【００１３】
この制御としては、前記幅センサの検出幅がある所定の幅以下になった場合に、所定の時間の間だけ、所定の回転速度に減速する制御があり、この制御を行った場合には、前記所定の時間の間だけ、所定の回転速度に減速する制御の回数を計算し、この減速回数に対応した時間だけ、巻き付け時間を延長する制御を行うことが好ましい。
【００１４】
このドラム巻き付け速度の制御は、上記の制御以外にも、帯状ゴム材料の幅を制御量、帯状ゴム材料の所定の幅を目標値、ドラム巻き付け速度を操作量として行うフィードバック制御を用いることができ、このフィードバック制御では、ＰＩＤ（比例−積分−微分）制御のいずれか一つや組合せを使用することができ、また、フィードバック制御以外の、前記ドラム巻き付け速度の所定の設定速度からの偏差量が、前記帯状ゴム材料の計測された幅と前記所定の幅との偏差量に比例するように調整する制御や、前記ドラム巻き付け速度を前記帯状ゴム材料の計測された幅に比例するように調整する制御等もある。
【００１５】
これらの制御においては、前記ドラム巻き付け速度の計測値又は該ドラム巻き付け速度の指令値を基に巻き付け長さを累積計算して、前記帯状ゴム材料の巻き付け終了時の長さを所定の長さにする制御を行うように構成される。
【００１６】
そして、これらの制御により、周上の形状及び重量が均一化したタイヤを成形できる。
【００１７】
そして、上記の射出成形機からの帯状ゴム材料巻取り制御方法を実施するため射出成形機を備えたタイヤ成形システムは、帯状ゴム材料を連続的に押出する射出成形機と、該射出成形機から押出される前記出し物を巻き付けるタイヤ成形ドラムと、前記射出成形機と前記タイヤ成形ドラムを制御する制御装置とを備えたタイヤ成形システムであって、前記制御装置が、前記射出成形機と前記タイヤ成形ドラムの間に設けた幅センサの検出値を入力して、該検出値が、所定の第１判定値より小さくなった場合にはドラム巻き付け速度を落とす制御と、前記検出値が前記第１判定値に戻った場合にはドラム巻き付け速度を所定の設定速度に戻す制御と、前記検出値が前記第１判定値より大きくなった場合にはドラム巻き付け速度を上げる制御を行うことを特徴として構成される。
【００１８】
この射出成形機を備えたタイヤ成形システムでは、幅センサで帯状ゴム材料の幅を測定し、この検出された幅を使用してタイヤ成形ドラムの回転を制御するので、計測された幅の変化に応じて幅の変動を抑える方向にドラム巻き付け速度を調整できるので、帯状ゴム材料のサイズ、種類、物性及び射出容量に関わらず、帯状ゴム材料の形状及び重量を均一化して精度良くタイヤ成形ドラムに巻き付けることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、この本発明の実施の形態について説明する。
【００２０】
図１に示すように、この射出成形機からの帯状ゴム材料巻取り制御方法を実施するための射出成形機を備えたタイヤ成形システム１０は、タイヤ成形ドラム１と、帯状ゴム材料Ｗを射出する射出成形機３と、制御回路を備えた制御装置（サーボコントローラ）４を備えて構成される。
【００２１】
また、帯状ゴム材料Ｗの弛み量を検出する非接触式の変位検出センサで形成される弛みセンサ５が、射出成形機３のヘッド部に配置され、射出成形機３の吐出口３ａとタイヤ成形ドラム１との間における弛み量Ｄｍを検出し、制御装置４に出力する。
【００２２】
この制御装置４では、成形作業用の射出速度Ｖｐが設定され入力されると、射出成形機３のプランジャー速度Ｖがこの射出速度Ｖｐになるように制御される。つまり、プランジャー速度Ｖをエンコーダ等で形成される図示しないプランジャー速度測定器によって検出し、この検出信号Ｖｍを制御装置４が受けて、プランジャー速度Ｖがこの射出速度Ｖｐになるようにフィードバック制御する。
【００２３】
そして、本発明においては、更に、射出成形機３の吐出口３ａとタイヤ成形ドラム１との間に幅センサ６を配設し、この幅センサ６により、射出成形機３から押出された帯状ゴム材料Ｗの幅Ｂを押出開始から押出終了までの間計測し、この計測された幅Ｂｍの変化に応じてドラム巻き付け速度ＶＲを調整する制御を行う。つまり、制御装置４で、弛み量Ｄｍから得られる射出速度Ｖｐと計測された幅Ｂｍとからドラム回転速度Ｒの目標値Ｒｐを算出する。
【００２４】
このドラム回転速度Ｒｐの信号はタイヤ成形ドラム１を駆動するサーボ駆動モータ２に入力され、タイヤ成形ドラム１をドラム回転速度Ｒｐで回転させる。
【００２５】
また、このドラム回転速度Ｒｐの信号により、射出成形機３が設置されたトラバース装置（図示しない）をトラバース用駆動モータ（図示しない）を駆動して、射出成形機３をタイヤ成形ドラム１の幅方向に、ドラム回転速度Ｒｐに同期した速度で往復移動させる。
【００２６】
つまり、設定された射出速度Ｖｐに基づいて、射出成形機３のプランジャー速度Ｖが制御されると共に、タイヤ成形ドラム１は、弛みセンサ５で検出された弛み量Ｄｍと射出速度Ｖｐと検出幅Ｂｍとから算出されるドラム回転速度Ｒｐで回転制御される。また、同時に、射出成形機３は、このドラム回転速度Ｒｐに同期してタイヤ成形ドラム１の幅方向に往復移動するように制御される。
【００２７】
これらの制御により、射出成形機３から押し出された帯状ゴム材料Ｗは、サブローラ１ａと押し付けローラ１ｂとタイヤ成形ドラム１の間に挟まれた後、タイヤ成形ドラム１に巻き付けられる。
【００２８】
次に、このタイヤ成形システム１０における射出成形機からの帯状ゴム材料巻取り制御方法について、図２に示す時系列図を参照しながら説明する。
【００２９】
このタイヤ成形システム１０で射出成形機３から射出する帯状ゴム材料Ｗに関して、予め、帯状ゴム材料Ｗの種類、物性及び射出容量毎に、射出条件や射出状態を実験等でケーススタディして、これらの帯状ゴム材料Ｗの種類、物性及び射出容量に対して、プランジャーの射出速度Ｖｐに関する最適な加速時間ｔｐ１と、タイヤ成形ドラム１の回転速度Ｒｐに関する最適な加速時間ｔｄ１を設定し、その時の弛み量Ｄ１をデータベースとして記憶しておく。
【００３０】
そして、帯状ゴム材料Ｗの種類、物性及び射出容量が決まった段階で、蓄積されたデータベースからプランジャーの射出速度Ｖｐとその加速目標曲線（マスターカーブ）とタイヤ成形ドラム１の回転速度Ｒｐとその加速目標曲線（マスターカーブ）を設定する。
【００３１】
このプランジャーの射出速度Ｖｐは、加速目標曲線に従って加速され、加速域における一定速度部分である射出速度Ｖｐｐに到達し、一定速度部分が終了すると、更に加速され、最終的なトップ速度Ｖｐｍに到達する。なお、本発明においては、発明の主眼は、タイヤ成形ドラム１の回転制御にあるので、射出成形機３のプランジャーの制御の詳細な説明は省略する。
【００３２】
一方、本発明では、弛みセンサ５で検出した弛み量Ｄｍに基づいて、ドラム巻き付け速度ＶＲを制御するが、この実施例では、タイヤ成形ドラム１の回転速度Ｒｐの制御により、ドラム巻き付け速度ＶＲ（＝ｒ×Ｒｐ、ｒ：巻き付け半径）を制御する。
【００３３】
そして、タイヤ成形ドラム１は、弛みセンサ５で検出した弛み量Ｄｍが所定の弛み量Ｄｓになった所で、回転を開始し、帯状ゴム材料Ｗを巻き付け始める。そして、ドラム巻き付け速度ＶＲ（あるいは、タイヤ成形ドラム回転速度Ｒ）は、加速目標曲線に従って加速され、加速域中の一定速度部分である、所定の設定ドラム巻き付け速度ＶＲｐ（Ｒｐ）になるように制御され、所定のドラム巻き付け速度ＶＲｐ（Ｒｐ）になった後は、基本的には、一定速度となったプランジャーの射出速度Ｖｐｐに同期して制御され、更に加速域に入った後、最終的に一定速度となったプランジャーのトップ速度Ｖｐｍに同期して制御される。
【００３４】
しかし、特に一定速度運転中において、シリカが多く含まれている等、コンパウンドの種類によっては、帯状ゴム材料Ｗが脈動し、幅Ｂが変動するので、帯状ゴム材料Ｗの計測された幅Ｂｍが、所定の幅（目標幅）Ｂｓより狭まくなった場合にはドラム巻き付け速度ＶＲ（Ｒ）を減速し、所定の幅Ｂｓより広くなった場合にはドラム巻き付け速度ＶＲ（Ｒ）を増速し、所定の幅Ｂｓに戻った場合にはドラム巻き付け速度ＶＲ（Ｒ）を所定の設定ドラム巻き付け速度ＶＲｐ（Ｒｐ）に戻す制御を行う。
【００３５】
このドラム巻き付け速度ＶＲ、即ち、タイヤ成形ドラム１の回転速度Ｒの制御としては、幅センサ６の検出幅Ｂｍがある所定の幅Ｂ１以下になった場合、即ち、図４に示すような幅センサ６の出力電圧値Ｅが所定の電圧値Ｅ１以上になった場合、所定の時間ｔｂ１の間、所定のドラム巻き付け速度ＶＲ１（Ｒ１）に減速する制御を行う。つまり、一定時間ｔｂ１かつ一定量ΔＶＲ１の減速回転を行う。この所定の幅Ｂｓ、一定時間ｔｂ１及び一定量ΔＶＲ１の値は予め、実験や計算等で求めて設定し、制御装置４に入力しておく。
【００３６】
そして、このタイヤ成形ドラム１の回転速度Ｒに同期させて、トラバース用駆動モータ（図示しない）を駆動して、射出成形機３をタイヤ成形ドラム１の幅方向に往復移動させる。
【００３７】
また、この一定時間かつ一定量減速の回数を計算し、この減速回数に対応した時間だけ、つまり、一回の減速に関して延長する時間（予め算出しておく）に対して減速回数を乗じた時間だけ、巻き付け時間を延長して、円周方向に関して始端と終端が同じ位置になる時を演算し、この時間を経過する時に、図示しない切断装置のワイヤにより帯状ゴム材料Ｗを切断して終了処理する。
【００３８】
この終了処理時は、例えば、サブローラ１ａをタイヤ成形ドラム１から離して隙間を形成し、図示しない切断装置をサブローラ１ａの外周部に沿って回転して、切断装置のワイヤにより帯状ゴム材料Ｗを切断する。なお、この帯状ゴム材料Ｗの切断端が乱れるのを防止するために、図示しないプレスローラで帯状ゴム材料Ｗの切断端をタイヤ成形ドラム１に押し付けて、一連の巻取り作業を停止する。
【００３９】
この計測された幅Ｂｍの変化に応じた、ドラム巻き付け速度ＶＲ、及び、回転速度Ｒの調整及び制御により、幅Ｂの変動を抑えることができるので、帯状ゴム材料Ｗを均一化してタイヤ成形ドラム１に巻き付けることができる。
【００４０】
なお、ドラム巻き付け速度ＶＲ、即ち、タイヤ成形ドラム１の回転速度Ｒの制御は、上記の制御以外にも、次のような制御で行うことができる。
【００４１】
その一つの制御は、タイヤ成形ドラム１の回転速度Ｒの所定の設定回転速度Ｒｐからの偏差量（ΔＲｂ＝Ｒ−Ｒｐ）が、帯状ゴム材料Ｗの計測された幅Ｂｍと所定の幅Ｂｓとの偏差量（ΔＢ＝Ｂｍ−Ｂｓ）に比例するように調整する制御、即ち、Ｒ＝Ｃ１×（Ｂｍ−Ｂｓ）＋Ｒｐとするフィードバック制御である。
【００４２】
また、別の制御としては、タイヤ成形ドラム１の回転速度Ｒを帯状ゴム材料の計測された幅Ｂｍに比例するように調整する制御、即ち、Ｒ＝Ｃ２×Ｂｍとする制御である。
【００４３】
あるいは、予め、段階的に設定された計測幅Ｂｍに対するタイヤ成形ドラム１の回転速度Ｒｍを決定及び入力しておき、実際に計測された幅Ｂｍから回転速度Ｒｍを選定又は算出して回転速度Ｒとする制御でもよい。
【００４４】
なお、これの制御の場合には、タイヤ成形ドラム１の回転速度Ｒ（計測値Ｒｍ又は指令値Ｒｐ）を累積計算して、所定の回転量ＬＲｓ、つまり、１回転から数回転の所定の回転数ＬＲｓ分だけ回転して、始端と終端が同じ位置になる時に、図示しない切断装置のワイヤにより帯状ゴム材料Ｗを切断して終了処理する。
【００４５】
つまり、ドラム巻き付け速度の計測値ＶＲｍ又はドラム巻き付け速度の指令値ＶＲｐを基に巻き付け長さＬ（＝ｒ×ＬＲ）を累積計算して、帯状ゴム材料Ｗの巻き付け終了時の長さＬを所定の長さＬｓ（＝ｒ×ＬＲｓ）にする制御を行う。
【００４６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の射出成形機からの帯状ゴム材料巻取り制御方法及び射出成形機を備えたタイヤ成形システムによれば、射出成形機の吐出口とタイヤ成形ドラムとの間に配設された幅センサにより、押出される帯状ゴム材料の幅を計測し、計測された幅の変化に応じてドラム巻き付け速度を調整する制御を行うので、射出成形機から押出された帯状ゴム材料の幅の変動に対応して、幅の変動を抑える方向に、ドラム巻き付け速度、即ち、タイヤ成形ドラムの回転速度を調整しながら、帯状ゴム材料をタイヤ成形ドラムに巻き付けることができる。
【００４７】
従って、帯状ゴム材料のサイズ、種類、物性及び射出容量に関わらず、帯状ゴム材料の幅の変動を抑制し、タイヤ成形ドラムに安定して、形状及び重量を均一化して精度良く巻き付けることができる。従って、タイヤのプロファイル形状を一定に保つことができ、ユニフォミティの向上に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の射出成形機を備えたタイヤ成形システムの概略構成図を示す。
【図２】本発明の実施の形態の制御方法に基づいたドラム巻き付け速度の時系列の一例を示す図である。
【図３】帯状ゴム材料の幅検出装置の外観を示す図である。
【図４】帯状ゴム材料の幅と幅検出装置の出力との関係を示す図である。
【図５】従来技術の射出成形機を備えたタイヤ成形システムにおける巻き取り初期の状態を示す図である。
【図６】図５の射出成形機を備えたタイヤ成形システムにおける巻き取り状態を示す図である。
【図７】帯状ゴム材料の幅の変動状態を示す図である。
【符号の説明】
１　　タイヤ成形ドラム
２　　サーボ駆動モータ
３　　射出成形機
４　　制御装置（サーボコントローラ）
５　　弛みセンサ
６　　幅センサ
１０　　射出成形機を備えたタイヤ成形システム
Ｂ　　帯状ゴム材料の幅
Ｂｍ　計測された幅
Ｂｓ　所定の幅（目標幅）
Ｄｍ　弛み変位量
Ｒ，Ｒｐ　　タイヤ成形ドラムの回転数
ＶＲ，ＶＲｐ　　ドラム巻き付け速度
Ｗ　　帯状ゴム材料

Claims

射出成形機から連続的に押出される帯状ゴム材料をタイヤ成形ドラムに巻き付ける帯状ゴム材料巻取り制御方法において、前記射出成形機の吐出口と前記タイヤ成形ドラムとの間に配設された幅センサにより、前記射出成形機から押出された帯状ゴム材料の幅を計測し、計測された幅の変化に応じてドラム巻き付け速度を調整する制御を行う射出成形機からの帯状ゴム材料巻取り制御方法。
前記帯状ゴム材料の計測された幅が、所定の幅より狭まくなった場合にはドラム巻き付け速度を落とし、所定の幅に戻った場合にはドラム巻き付け速度を所定の設定速度に戻す制御を行う請求項１記載の射出成形機からの帯状ゴム材料巻取り制御方法。
前記幅センサの検出幅がある所定の幅以下になった場合に、所定の時間の間だけ、所定の回転速度に減速する制御を行う請求項２記載の射出成形機からの帯状ゴム材料巻取り制御方法。
前記所定の時間の間だけ、所定の回転速度に減速する制御の回数を計算し、この減速回数に対応した時間だけ、巻き付け時間を延長する制御を行う請求項３記載の射出成形機からの帯状ゴム材料巻取り制御方法。
帯状ゴム材料を連続的に押出する射出成形機と、該射出成形機から押出される前記出し物を巻き付けるタイヤ成形ドラムと、前記射出成形機と前記タイヤ成形ドラムを制御する制御装置とを備えたタイヤ成形システムであって、前記制御装置が、前記射出成形機と前記タイヤ成形ドラムの間に設けた幅センサの検出値を入力して、該検出値が、所定の第１判定値より小さくなった場合にはドラム巻き付け速度を落とす制御と、前記検出値が前記第１判定値に戻った場合にはドラム巻き付け速度を所定の設定速度に戻す制御と、前記検出値が前記第１判定値より大きくなった場合にはドラム巻き付け速度を上げる制御を行う射出成形機を備えたタイヤ成形システム。