JP2019048408A - ゴム押出装置およびゴム押出物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】部品取替えに要する作業工数を低減しつつ、様々な所望の形状のゴム押出物を精度よく安定して製造できるゴム押出装置およびゴム押出物の製造方法を提供する。【解決手段】ゴム押出装置１のヘッド４に取り付けられるダイ５が、押出流路４ａの前端位置に配置されて押出口７の面積を変化させる方向に撓み変形する撓み部材６を備えて、撓み部材６は２つの分断片６ａと、押出流路４ａの延在方向に沿って分断片６ａどうしを分断する分断部６ｂを有し、分断部６ｂにより生じる分断片６ａどうしの隙間を、押圧部８の先端部８ｂによって塞いだ状態で撓み部材６を所望の撓み変形させて、シリンダ２に内設されたスクリュー３によりゴム材料Ｒを前方に押し出しつつ混合および混練した未加硫ゴムＲ１を、押出流路４ａに送り込んで押出口７から押し出すことにより所望の形状のゴム押出物Ｒ２を製造する。【選択図】図５

Description

本発明は、ゴム押出装置およびゴム押出物の製造方法に関し、さらに詳しくは、ゴム物性や押出条件等によるばらつきが生じても、部品の修正作業等に要する工数を低減しつつ、所望の形状のゴム押出物を精度よく安定して製造することができるゴム押出装置およびゴム押出物の製造方法に関するものである。

タイヤ等のゴム製品を製造する際には、ゴム押出装置によって未加硫ゴムを押出す押出し工程がある。ゴム押出装置では、内設されたスクリューによって未加硫ゴムを可塑化し、前端のダイに形成されている押出流路に送り込む。ダイの前端には所望の形状の押出口を有する口金が設置されていて、この押出口を未加硫ゴムが通過することにより所望の形状に型付けされたゴム押出物が製造される。

ゴム種が異なるとゴム物性も異なり、同じゴム種であってロット毎にゴム物性には多少のばらつきがある。また、ロット毎に押出条件等にもばらつきがある。そのため、同じ口金を使用して未加硫ゴムを押出しても、これらばらつきに起因して所望の形状のゴム押出物を得られないことがある。このような場合、その都度、口金の形状を修正加工したり、押出条件等を調整するために余分な作業工数が必要になる。

例えば、ダイに設置したスライド部材をスライドさせることで、押出口の形状を変更させる構造が種々提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。これら文献により提案されている構造では、押出口の形状を大きく変更することができるが、押出口の形状を微細に変更したり、局部的に変更することが難しい。それ故、ゴム物性や押出条件等によるばらつきに応じて、所望の形状のゴム押出物を精度よく安定して製造するには改善の余地がある。

特開２００４−２４３７３２号公報 特開２０１２−１８７７１２号公報

本発明の目的は、ゴム物性や押出条件等によるばらつきが生じても、部品の修正作業等に要する工数を低減しつつ、所望の形状のゴム押出物を精度よく安定して製造することができるゴム押出装置およびゴム押出物の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明のゴム押出装置は、ゴム材料が収容される収容部と、前記ゴム材料を前記収容部から未加硫ゴムとして押し出す押出し機構と、前記収容部と連通する押出流路を有するヘッドと、前記ヘッドに取り付けられて前記押出流路の前端位置で押出口を形成するダイとを備えたゴム押出装置において、前記ダイが前記押出流路の前端位置に配置されて前記押出口の面積を変化させる方向に撓み変形する撓み部材と、この撓み部材を撓み変形させる押圧部とを備えて、前記撓み部材が前記押出流路の延在方向に沿って前記撓み部材を分断する分断部を有し、前記押圧部が前記分断部により生じる前記撓み部材の隙間を塞ぐ状態で前記撓み部材を撓み変形させる構成にしたことを特徴とする。

本発明のゴム押出物の製造方法は、収容部にゴム材料を投入し、このゴム材料を未加硫ゴムとして、押出し機構により前記収容部に設置されたヘッドに形成されている押出流路に送り込み、前記ヘッドに取り付けられたダイにより形成される押出口からゴム押出物として押し出すゴム押出物の製造方法において、前記ダイが前記押出流路の前端位置に配置されて前記押出口の面積を変化させる方向に撓み変形する撓み部材を備えて、この撓み部材が前記押出流路の延在方向に沿って前記撓み部材を分断する分断部を有して、この分断部により生じる前記撓み部材の隙間を押圧部により塞いだ状態で前記撓み部材を所望の撓み変形状態に維持して、前記未加硫ゴムを前記押出流路を通過させて前記押出口から押し出すことにより、所望の形状のゴム押出物を製造することを特徴とする。

本発明によれば、ダイが押出口の面積を変化させる方向に撓み変形する撓み部材を備えているので、撓み部材を所望の撓み変形状態に維持することで、押出口を微細に、或いは局部的に変更することができる。そのため、ゴム物性や押出条件等によるばらつきに応じて、所望の形状のゴム押出物を精度よく安定して製造することが可能になる。しかも、撓み部材は、押出流路の延在方向に沿って撓み部材を分断する分断部を有しているので、塑性変形させることなく撓み変形量を大きくするには有利になっている。そして、分断部により生じる撓み部材の隙間を押圧部により塞いだ状態で撓み部材を撓み変形させるので、押し出した未加硫ゴムが分断部から漏出することもない。また、従来のような口金等の修正作業や押出条件等を調整するための余分な作業をすることなく、或いは、余分な作業を最小限にして、所望の形状のゴム押出物を得ることができる。

本発明のゴム押出装置の概要を側面視で例示する説明図である。 図１のヘッドの周辺を正面視で例示する説明図である。 図２のＡ−Ａ断面視でヘッド周辺の内部を例示する説明図である。 図２の押出口の上側に配置された撓み部材を平面視で例示する説明図である。 図２の撓み部材を所望の撓み変形状態に維持している状態を正面視で例示する説明図である。 撓み部材の変形例を正面視で示す説明図である。 撓み部材の別の変形例を正面視で示す説明図である。 撓み部材のさらに別の変形例を正面視で例示する説明図である。

以下、本発明のゴム押出装置およびゴム押出物の製造方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１〜図４に例示する本発明のゴム押出装置１は、ゴム材料Ｒを収容する収容部として機能する筒状のシリンダ２と、シリンダ２の内部に配置されるスクリュー３と、シリンダ２の前端に配置されるヘッド４と、ヘッド４に取り付けられるダイ５とを備えている。スクリュー３は、シリンダ２に収容されたゴム材料Ｒを未加硫ゴムＲ１としてシリンダ２から押し出す押出し機構である。この実施形態ではゴム押出装置１はさらに、センサ１０と、センサ１０による検知データが入力される制御部１１とを備えている。ダイ５の前方には押し出されたゴム押出物Ｒ２を次工程に搬送するコンベヤ装置１２が配置されている。

図３に例示するように、シリンダ２の前端部では内部空間が前方に向かって狭くなっている。ヘッド４は、前後方向に貫通する押出流路４ａを有していて、この押出流路４ａはシリンダ２の内部空間と連通している。

ヘッド４の押出流路４ａの前端開口領域が押出口７になる。ダイ５は、押出流路４ａの前端位置に配置される撓み部材６と、撓み部材６を撓み変形させる押圧部８とを備えている。

撓み部材６は、押出流路４ａの延在方向（図３では左右方向、図４では上下方向）に沿って撓み部材６を分断する分断部６ｂを有している。この実施形態では撓み部材６は、分断部６ｂを挟んで隣接配置された２つの分断片６ａを有している。分断部６ｂは、隣接配置された分断片６ａどうしの間に存在する隙間（例えば、０．１ｍｍ〜数ｍｍ程度の微小隙間）である。それぞれの分断片６ａは、固定ボルト６ｄによってヘッド４の前面に固定されている。

この実施形態のゴム押出装置１では、同じ仕様の２つの撓み部材６が押出口７の上下に対向配置されている。それぞれの撓み部材６の左右方向中心位置には分断部６ｂが形成されていて、分断部６ｂとそれぞれの固定ボルト６ｄとの間の位置には円弧状の応力緩和部６ｃが形成されている。分断部６ｂとそれぞれの応力緩和部６ｃとの間は、分断部６ｂに向かって傾斜する傾斜面になっている。

この実施形態では、それぞれの分断片６ａが分断部６ｂに対して対称形状になっているが、非対称形状にすることもできる。例えば、分断部６ｂを押出口７の幅方向中心位置から幅方向一方側に偏在させて、それぞれの分断片６ａの長さを異ならせることもできる。

この実施形態では、押出流路４ａの延在方向に直交する方向（図２、３では上下方向）に移動するロッド８ａを有するアクチュエータ（油圧シリンダ等）が押圧部８として採用されている。それぞれの押圧部８は互いに独立して制御される。ヘッド４の上下両側面には固定プレート９が外側に張り出して取り付けられていて、それぞれの固定プレート９に押圧部８が設置されている。

ロッド８ａの先端部８ｂは、撓み部材６の左右方向中央部の傾斜面に当接して分断部６ｂを塞ぐ状態になっている。先端部８ｂの撓み部材６との当接部分は、撓み部材６の先端部８ｂとの当接部分と対応する形状にするとよい。この実施形態では、撓み部材６の先端部８ｂとの当接部分は、正面視で分断部６ｂを起点としたＶ溝形状になっている。先端部８ｂの撓み部材６との当接部分は、正面視で、上述したＶ溝形状に嵌合する矢先形状になっている。例えば、撓み部材６の先端部８ｂとの当接部分が正面視点で円弧溝形状であれば、先端部８ｂの撓み部材６との当接部分は、正面視で上述した円弧溝形状に嵌合する円弧形状にするとよい。

それぞれの撓み部材６は、押圧部８の先端部８ｂに押圧されて弾性変形の範囲内で撓み変形することで押出口７の一部を覆うことができる。即ち、撓み部材６は押出口７の面積を変化させる方向に撓み変形する。

撓み部材６の材質としては、ステンレス鋼、バネ鋼等を例示できる。撓み部材６の平面視で応力緩和部６ｃの最も薄肉の部分の厚さは、材質にも依るが例えば０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度である。

押圧部８はその他に例えば、サーボモータと、サーボモータにより回転して軸方向に移動するボールねじとを有する構成にすることもできる。この場合、ボールねじの先端部によって撓み部材６を押圧して撓み変形させる。

図５に例示するように押圧部８の作動によって、撓み部材６がロッド８ａの先端部８ｂにより押圧されると、固定ボルト６ｄを支点にして撓み変形する。撓み部材６のこの撓み変形によって、撓み部材６により覆われる押出流路４ａの前端開口の面積が変わるので押出口７の形状が変化することになる。

撓み部材６は、所望の撓み変形状態で維持できる構成になっている。押圧部８の作動はセンサ１０による検知データに基づいて制御部１１により制御される。したがって、制御部１１の制御によって撓み部材６は、分断部６ｂにより生じる分断片６ａどうしの隙間を先端部８ｂによって塞がれた状態で所望の撓み変形状態に維持される。

以下、本発明のゴム押出物の製造方法の手順を説明する。

ゴム押出装置１によってゴム押出物Ｒ２を製造する際には、原料ゴムおよび配合剤などの所定量のゴム材料Ｒを、シリンダ２の内部空間に投入する。ゴム材料Ｒは回転するスクリュー３により混合、混練される。ダイ５では、撓み部材６を撓み変形させて所望の撓み変形状態に維持しておく。スクリュー３により前方に押し出された未加硫ゴムＲ１は、ある程度柔らかくなって（可塑化されて）、押出流路４ａに送り込まれて押出流路４ａを通過する。

押出流路４ａの前端開口面積は、撓み部材６によって一部が覆われていて、ダイ５によって所望の形状の押出口７が形成されている。この所望の形状に形成された押出口７から未加硫ゴムＲ１が押し出されることにより、型付けされて所望の形状のゴム押出物Ｒ２が製造される。例えば、所定形状に形成されたストリップ状のタイヤ部材などのゴム押出物Ｒ２が、本発明を用いて製造される。ゴム押出物Ｒ２は押し出されつつ、搬送コンベヤ装置１２によって次工程に搬送される。

未加硫ゴムＲ１のゴム物性のばらつきや押出条件等によるばらつきがあると、同じ形状の押出口７で押出しても製造されたゴム押出物Ｒ２の形状にもばらつきが生じる。本発明の撓み部材６の撓み変形量は、撓み部材６に対する先端部８ｂの当接位置と固定ボルト６ｄとの間隔（スパン）にも依るが、例えば０．１ｍｍ〜２０ｍｍ程度であり、任意の撓み変形量に維持できる。そのため、押出口７の形状を微細に変更したり、局部的に変更することができる。

したがって本発明によれば、ゴム物性や押出条件等によるばらつきが生じても、それぞれの押圧部８を用いて、それぞれの撓み部材６の撓み変形具合を制御して、撓み部材６を所望の撓み変形状態に維持することで押出口７を所望の形状に設定できる。この状態で、押出口７から未加硫ゴムＲ１を押し出すことで、所望の形状のゴム押出物Ｒ２を精度よく安定して製造することができる。

ゴム物性や押出条件等によるばらつきに応じて、その都度、口金の形状を修正加工したり、押出条件等を調整するために従来行っていた余分な作業が不要、或いは、余分な作業が最小限になる。そのため、ゴム押出物Ｒ２の生産性を向上させるには有利になる。

撓み部材６は上述した分断部６ｂを有しているので、ぞれぞれの分断片６ａが片持ち梁のようにヘッド４に支持されている。分断部６ｂが存在していない場合は、撓み部材６は両持ち梁のようにヘッド４に支持されることになり、押圧部８により押圧すると、塑性変形させることなく撓み変形量を大きくすることは難しい。ところが、本発明では撓み部材６が分断部６ｂを有しているので、撓み部材６（それぞれの分断片６ａ）を塑性変形させずに撓み変形量を大きくするには有利になっている。これに伴い、所望の形状のゴム押出物Ｒ２を精度よく安定して製造し易くなる。また、撓み部材６の耐用期間（寿命）を長くするにも有利になる。

そして、分断部６ｂにより生じる撓み部材６（分断片６ａどうし）の隙間を押圧部８の先端部８ｂによって塞いだ状態で撓み部材６を撓み変形させるので、押し出した未加硫ゴムＲ１が分断部６ｂから漏出することもない。したがって、製造するゴム押出物Ｒ２の形状に対する分断部６ｂに起因する悪影響を防止できる。

また、本発明は押出流路４ａの前端位置に撓み部材６を設けることで、押出流路４ａの形状を変えることなく押出口７の形状のみを変化させる。そのため、既存のゴム押出機に対しても本発明を容易に適用することができる。

この実施形態では、押出直後のゴム押出物Ｒ２の形状（幅寸法や厚さ寸法）をセンサ１０により検知する。制御部１１には、ゴム押出物Ｒ２の形状(幅寸法や厚さ寸法)の目標値が入力されていて、検知データと目標値とを比較して両者の差異が小さくなるように、撓み部材６の撓み変形状態を制御する（フィードバック制御をする）。

ゴム物性や押出条件等の変動パラメータと、撓み部材６の撓み変形状態と、撓み部材６をその撓み変形状態にして押出した場合のゴム押出物Ｒ２の形状との相関データがある程度蓄積されている場合は、この相関データを制御部１１に入力しておく。そして、ゴム押出物Ｒ２の押出しを開始する際には、実際の変動パラメータと、ゴム押出物Ｒ２の形状の目標値を制御部１１に入力して、これらのデータと、予め入力されている上述した相関データに基づいて、撓み部材６を所望の撓み変形状態にしてプリセットし、ゴム押出物Ｒ２が所望の形状になるように未加硫ゴムＲ１を押し出す。その後は、上述したフィードバック制御によって撓み部材６の撓み変形状態を制御する。

本発明を用いて、例えばタイヤ構成部材となるゴム押出物Ｒ２を製造すると、精度よく所望の形状にすることができる。そのため、このゴム押出物Ｒ２を用いてタイヤを製造すると、タイヤのユニフォミティを向上させるには有利になる。

この実施形態のように、撓み部材６に応力緩和部６ｃを設けていると一段と微細にかつ局部的に撓み変形させることができるので、押出口７を微細に変更したり、局部的に変更するには益々有利になる。また、撓み部材６を撓み変形させる際のレスポンス（変形速度）も向上するので、押出口７の形状を迅速に変更するには有利になる。

図２に例示するように押出口７が長方形の場合、押し出されたゴム押出物Ｒ２においては長辺の中央部が膨張する傾向がある。そのため、図５に例示するように、押出口７の上下長辺に相当する位置に撓み部材６を配置して、それぞれの長辺の中央部を互いに近接させるように撓み部材６を撓み変形させて押出しを行うと、長方形断面のゴム押出物Ｒ２を得易くなる。

撓み部材６は押出口７の上下だけでなく、押出口７の周辺の任意の位置に単数、または複数、設置することができる。また、押圧部８が移動する方向は、上下方向に限らず、左右方向や斜め方向にすることもできる。図６では、押出口７の上下左右の４箇所にそれぞれ撓み部材６が設定されている。それぞれの撓み部材６は、独立して制御される押圧部８により撓み変形させる。図６のゴム押出装置１によれば、押出口７の形状を全周に渡って変化させることができる。

撓み部材６は、分断部６ｂによって分断された独立した複数の分断片６ａを有する構成に限定されず、図７に例示するように分断片６ａを備えていない構成にすることもできる。図７では、１つの環状の撓み部材６の一箇所に分断部６ｂが形成されている。

分断部６ｂは微小隙間に限らず、図８に例示するように比較的大きな隙間（例えば１０ｍｍ以上）にすることもできる。図８では、分断片６ａだけでなく押圧部８の先端部８ｂも押出口７を区画する部材として積極的に用いることができる。そして、所定位置に移動させた先端部８ｂと、この先端部８ｂにより撓み変形させた撓み部材６（それぞれの分断片６ａ）とにより、押出口７を所望の形状にして未加硫ゴムＲ１を押し出してゴム押出物Ｒ２を製造する。

上述した実施形態では、ゴム押出装置１として、シリンダ２の内部に配置されたスクリュー３を用いて未加硫ゴムＲ１を押し出す構造を例示したが、本発明はこの構造に限定されない。例えば、未加硫ゴムＲ１を射出することにより押し出す構造、ギヤポンプを用いて未加硫ゴムＲ１を押し出す構造にも本発明を適用することができる。

１ ゴム押出装置
２ シリンダ（収容部）
３ スクリュー（押出し機構）
４ ヘッド
４ａ 押出流路
５ ダイ
６ 撓み部材
６ａ 分断片
６ｂ 分断部
６ｃ 応力緩和部
６ｄ 固定ボルト
７ 押出口
８ 押圧部（アクチュエータ）
８ａ ロッド
８ｂ 先端部
９ 固定プレート
１０ センサ
１１ 制御部
１２ コンベヤ装置
Ｒ ゴム材料
Ｒ１ 未加硫ゴム
Ｒ２ ゴム押出物

Claims (5)

1. ゴム材料が収容される収容部と、前記ゴム材料を前記収容部から未加硫ゴムとして押し出す押出し機構と、前記収容部と連通する押出流路を有するヘッドと、前記ヘッドに取り付けられて前記押出流路の前端位置で押出口を形成するダイとを備えたゴム押出装置において、
   前記ダイが前記押出流路の前端位置に配置されて前記押出口の面積を変化させる方向に撓み変形する撓み部材と、この撓み部材を撓み変形させる押圧部とを備えて、前記撓み部材が前記押出流路の延在方向に沿って前記撓み部材を分断する分断部を有し、前記押圧部が前記分断部により生じる前記撓み部材の隙間を塞ぐ状態で前記撓み部材を撓み変形させる構成にしたことを特徴とするゴム押出装置。
2. 前記押圧部が、前記押出流路の延在方向に直交する方向に移動するロッドを有するアクチュエータである請求項１に記載のゴム押出装置。
3. 前記撓み部材を複数有し、それぞれの前記撓み部材が独立して撓み変形する構成にした請求項１または２に記載のゴム押出装置。
4. 前記押出口から押し出されたゴム押出物の形状を検知するセンサと、このセンサの検知データに基づいて前記撓み部材の撓み変形状態を制御する制御部とを有する請求項１〜３のいずれかに記載のゴム押出装置。
5. 収容部にゴム材料を投入し、このゴム材料を未加硫ゴムとして、押出し機構により前記収容部に設置されたヘッドに形成されている押出流路に送り込み、前記ヘッドに取り付けられたダイにより形成される押出口からゴム押出物として押し出すゴム押出物の製造方法において、
   前記ダイが前記押出流路の前端位置に配置されて前記押出口の面積を変化させる方向に撓み変形する撓み部材を備えて、この撓み部材が前記押出流路の延在方向に沿って前記撓み部材を分断する分断部を有して、この分断部により生じる前記撓み部材の隙間を押圧部により塞いだ状態で前記撓み部材を所望の撓み変形状態に維持して、前記未加硫ゴムを前記押出流路を通過させて前記押出口から押し出すことにより、所望の形状のゴム押出物を製造することを特徴とするゴム押出物の製造方法。

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