JP6740595B2 - ゴム押出装置 - Google Patents

Description

本発明は、ゴム押出装置に関し、さらに詳しくは、予め設定した押出量で安定して生産性よくゴム押出物を押し出すことができるゴム押出装置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、ゴム押出機によって未加硫ゴムを押出す押出し工程がある。この押出し工程では、未加硫ゴムはゴム押出機に取り付けられたダイスの押出口から押し出されることにより、所定形状に型付けされたゴム押出物となる。ここで、押出量が安定しなければ、所定形状に型付けされたゴム押出物を生産性よく得ることができない。

ゴム材料ではないが、樹脂材料の押出量を安定させる方法が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１で提案されている方法では、押出機のスクリューモータの電流値を検知して、この検知した電流値に基づいて樹脂材料の押出機への供給量を制御する。

しかしながら、未加硫のゴム材料を押し出す場合には、押出機のスクリューモータの電流値を検知するだけでは押出量を精度よく把握することができない。予め設定した押出量で精度よくゴム押出物を押し出すには、ゴム押出機のシリンダの内圧を把握する必要がある。したがって、従来の樹脂押出方法を単純に利用するだけでは、予め設定した押出量で安定して生産性よくゴム押出物を押し出すことができない。

特開平１−１２２４２５号公報

本発明の目的は、予め設定した押出量で生産性よく安定してゴム押出物を押し出すことができるゴム押出装置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、筒状のシリンダ内にスクリューを有し、前記シリンダの先端にヘッドを有し、前記シリンダの内部に連通するホッパ部を有するゴム押出機と、このゴム押出機にゴム材料を供給する供給機構とを備えて、前記ゴム材料が前記ホッパ部を通じて前記シリンダの内部に投入されて、この投入されたゴム材料を前記スクリューよって混練してゴム押出物として前記ヘッドから押し出す構成にしたゴム押出装置において、帯状ゴム材料をより細幅で連続した状態に裁断して前記ゴム押出機に供給される前記ゴム材料を形成する裁断機構と、前記ホッパ部における前記ゴム材料のバンク量を検知するバンク量センサと、前記シリンダ内の圧力を検知する圧力センサと、前記バンク量センサおよび前記圧力センサによる検知データが入力される制御部とを備えて、前記裁断機構により、前記帯状ゴム材料の長手方向一端から幅方向を所定寸法にして長手方向他端の手前まで切り込みを入れ、この切り込みから幅方向に所定寸法をオフセットした位置で前記帯状ゴム材料の長手方向他端から長手方向一端の手前まで切り込みを入れ、順次同様に、前記帯状ゴム材料の幅方向に所定寸法をオフセットした位置で前記帯状ゴム材料に切り込みを入れて前記ゴム材料を形成する構成にして、前記制御部に入力された前記検知データに基づいて、前記制御部により前記スクリューの回転数と前記ホッパ部への前記ゴム材料の供給量との少なくとも一方を制御することにより、予め設定された所定の押出量で前記ゴム押出物を前記ヘッドから押し出す構成にしたことを特徴とする。
本発明の別のゴム押出装置は、筒状のシリンダ内にスクリューを有し、前記シリンダの先端にヘッドを有し、前記シリンダの内部に連通するホッパ部を有するゴム押出機と、このゴム押出機にゴム材料を供給する供給機構とを備えて、前記ゴム材料が前記ホッパ部を通じて前記シリンダの内部に投入されて、この投入されたゴム材料を前記スクリューよって混練してゴム押出物として前記ヘッドから押し出す構成にしたゴム押出装置において、帯状ゴム材料をより細幅で連続した状態に裁断して前記ゴム押出機に供給される前記ゴム材料を形成する裁断機構と、前記ホッパ部における前記ゴム材料のバンク量を検知するバンク量センサと、前記シリンダ内の圧力を検知する圧力センサと、前記バンク量センサおよび前記圧力センサによる検知データが入力される制御部とを備えて、前記裁断機構により、前記帯状ゴム材料の幅方向一端から長手方向を所定寸法にして幅方向他端の手前まで切り込みを入れ、この切り込みから長手方向に所定寸法をオフセットした位置で前記帯状ゴム材料の幅方向他端から幅方向一端の手前まで切り込みを入れ、順次同様に、前記帯状ゴム材料の長手方向に所定寸法をオフセットした位置で前記帯状ゴム材料に切り込みを入れて前記ゴム材料を形成する構成にして、前記制御部に入力された前記検知データに基づいて、前記制御部により前記スクリューの回転数と前記ホッパ部への前記ゴム材料の供給量との少なくとも一方を制御することにより、予め設定された所定の押出量で前記ゴム押出物を前記ヘッドから押し出す構成にしたことを特徴とする。

本発明によれば、ゴム押出機のホッパ部におけるゴム材料のバンク量およびゴム押出機のシリンダ内の圧力に基づいて、ゴム押出機のスクリューの回転数と供給機構によるホッパ部へのゴム材料の供給量との少なくとも一方を制御するので、予め設定された所定の押出量で生産性よく安定してゴム押出物を押し出すことができる。

本発明のゴム押出装置を平面視で例示する説明図である。 図１のゴム押出機を側面視で例示する説明図である。 図１の裁断機構により裁断されたゴム材料を平面視で例示する説明図である。 裁断された別のゴム材料を平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を図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１、図２に例示する本発明のゴム押出装置１の実施形態は、ゴム押出機２と供給機構１１と裁断機構１３とを備えている。ゴム押出機２は未加硫のゴム材料Ｒ２を混練して未加硫のゴム押出物Ｒとして押し出す。供給機構１１は、ゴム材料Ｒ２をゴム押出機２に供給する。裁断機構１３は、未加硫の帯状ゴムＲ１を所定形状に裁断して、ゴム押出機２に供給されるゴム材料Ｒ２を形成する。

ゴム押出機２は、筒状のシリンダ２ａと、シリンダ２ａ内に配置されるスクリュー４と、シリンダ２ａの先端に設置されるヘッド３と、シリンダ２ａの内部に連通するホッパ部７を備えた一軸タイプの押出機である。スクリュー４を複数本設けて、二軸タイプ等にすることもできる。ゴム押出機２のヘッド３の先端にはダイス５が取り付けられている。ダイス５に形成された押出口６からはゴム押出機２により混練されたゴム材料Ｒが押し出される。

シリンダ２ａおよびヘッド３には圧力センサ１０が設置されている。圧力センサ１０は、設置されている位置でのシリンダ２ａ、ヘッド３の内圧を逐次検知する。圧力センサ１０の設置数は特に限定されず、シリンダ２ａの内圧を検知できる圧力センサ１０が少なくとも１個あればよいが、シリンダ２ａの筒軸方向に間隔をあけて複数設けることがより好ましい。

ホッパ部７にはバンク量センサ９が設置されている。バンク量センサ９はホッパ部７におけるゴム材料Ｒ２のバンク量を逐次検知する。例えば、バンク量としてバンク高さＨを検知する。

圧力センサ１０およびバンク量センサ９の検知データは、制御部８に入力される。この制御部８は、スクリュー４の回転数を制御する。

供給機構１１は、投入コンベヤ装置１２を備えている。投入コンベヤ装置１２にはゴム材料Ｒ２が載置されて、このゴム材料Ｒ２をホッパ部７に投入する。投入コンベヤ装置１２の動き（稼働および停止、搬送速度）は制御部８によって制御される。

裁断機構１３は、搬送コンベヤ装置１４と、この搬送コンベヤ装置１４の上で移動するカッタ１５とを備えている。搬送コンベヤ装置１４には帯状ゴム材料Ｒ１が載置されて、カッタ１５によって、この帯状ゴム材料Ｒ１をより細幅で連続した状態に裁断する。

裁断機構１３による帯状ゴム材料Ｒ１の裁断形状は図３に例示するように、帯状ゴム材料Ｒ１の長手方向に沿って切り込みＬ１、Ｌ２を入れて形成された細幅の連続した形状である。具体的な裁断方法は、搬送コンベヤ装置１４に帯状ゴム材料Ｒ１をその長手方向を搬送方向に向けて載置する。次いでカッタ１５を搬送コンベヤ装置１４の上面に当接する位置まで下方移動させて、搬送コンベヤ装置１４によって帯状ゴム材料Ｒ１を一方方向に搬送する（前進させる）。これにより、帯状ゴム材料Ｒ１の長手方向一端から幅方向を所定寸法Ｗにして長手方向他端の手前まで切り込みＬ１を入れる。所定寸法Ｗは適宜設定される。

次いで、カッタ１５を帯状ゴム材料Ｒ１よりも上方に移動させた後、先ほど入れた切り込みＬ１から幅方向に所定寸法Ｗをオフセットした位置に移動させる。次いで、搬送コンベヤ装置１４により帯状ゴム材料Ｒ１を一方方向に搬送してカッタ１５を帯状ゴム材料Ｒ１の長手方向他端よりも他方側に位置決めする。この位置でカッタ１５を搬送コンベヤ装置１４の上面に当接する位置まで下方移動させて、搬送コンベヤ装置１４によって帯状ゴム材料Ｒ１を他方方向に搬送する（後進させる）。これにより、帯状ゴム材料Ｒ１の長手方向他端から幅方向を所定寸法Ｗにして長手方向一端の手前まで切り込みＬ２を入れる。

順次上記と同様の手順を繰り返して、幅方向に所定寸法Ｗの位置で切り込みＬ１、Ｌ２を入れて、図３に例示する細幅の連続したゴム材料Ｒ２を形成する。このゴム材料Ｒ２では、帯状ゴム材料Ｒ１の幅方向で隣り合うゴム材料Ｒ２の連続部ＲＣが帯状ゴム材料Ｒ１の長手方向一端と他端に存在する。

裁断機構１３による帯状ゴム材料Ｒ１の別の裁断形状としては図４に例示するように、帯状ゴム材料Ｒ１の幅方向に沿って切り込みＬ１、Ｌ２を入れて形成された細幅の連続した形状にすることもできる。このゴム材料Ｒ２を形成するには、図３のゴム材料Ｒ２を形成する場合と異なって、カッタ１５の向きを９０°変えて、搬送コンベヤ装置１４によって帯状ゴム材料Ｒ１を所定寸法Ｗだけ搬送する度に、カッタ１５を幅方向に移動させて切り込みＬ１、Ｌ２を入れることにより形成することができる。このゴム材料Ｒ２では、帯状ゴム材料Ｒ１の長手方向で隣り合うゴム材料Ｒ２の連続部ＲＣが帯状ゴム材料Ｒ１の幅方向一端と他端に存在する。

次に、このゴム押出装置１を用いてゴム押出物Ｒを押し出す手順を説明する。

裁断機構１３によって所定形状に形成された細幅の連続したゴム材料Ｒ２を用意する。そして、このゴム材料Ｒ２を分断させることなく連続した状態まま投入コンベヤ装置１２によってホッパ部７に搬送する。搬送されたゴム材料Ｒ２はホッパ部７を通じてシリンダ２ａの内部に投入される。この投入されたゴム材料Ｒ２はスクリュー４よって混練されつつシリンダ２ａの内部をヘッド３に向って送られる。ヘッド３に送られたゴム材料Ｒ２はゴム押出物Ｒとして押出口６から所定形状に型付けされて押し出される。

本発明では、制御部８には予め設定された所定の押出量Ｑ（単位時間当たりの押出重量）が入力されている。また、バンク量（バンク高さＨ）の基準範囲Ａおよびシリンダ２ａのそれぞれの位置における内圧の基準範囲Ｂ（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４）がそれぞれ制御部８に入力されている。

そして、バンク量センサ９および圧力センサ１０による検知データに基づいて、制御部８によりスクリュー４の回転数とホッパ部７へのゴム材料Ｒ２の供給量との少なくとも一方を制御する。即ち、スクリュー４の回転数の増減のみ、または、ホッパ部７へのゴム材料Ｒ２の供給量の増減のみ、或いは、スクリュー４の回転数の増減およびホッパ部７へのゴム材料Ｒ２の供給量の増減の両方を制御する。この制御によって、押出口６から予め設定された所定の押出量Ｑでゴム押出物Ｒを押し出す。

例えば、バンク量センサ９により検知したバンク高さＨが、何らかの原因で、予め設定した基準範囲Ａよりも小さい場合、そのままの押出条件ではシリンダ２ａの内圧が低下して基準範囲Ｂよりも小さくなる。ここで、スクリュー４の回転数を上げて内圧を増大させると、バンク量Ｈはさらに低下して、次第に、シリンダ２ａの内部に投入されるゴム材料Ｒ２が途切れてしまう。これに伴って、押出口６から押し出されるゴム押出物Ｒの押出量が急激に減少する。そのため、安定して所定の押出量Ｑを確保できない。

そこで本発明では、バンク高さＨが基準範囲Ａになるように、検知したバンク高さＨと基準範囲Ａとの差に応じて投入コンベヤ装置１２の搬送速度を速くする制御（例えばＰＩＤ制御）を行ってホッパ部７へのゴム材料Ｒ２の供給量を増加させる。

ゴム材料Ｒ２の供給量の増加により、バンク高さＨが基準範囲Ａの範囲に入った後は、それぞれの圧力センサ１０により検知されたシリンダ２ａの内圧が基準範囲Ｂに入るようにスクリュー４の回転数を制御して、その内圧を基準範囲Ｂに維持する。これにより、押出口６からはゴム押出物Ｒを予め設定した押出量Ｑで安定して押し出すことができる。ゴム材料Ｒ２の供給途切れも回避できるので、生産性よく所定形状に型付けされたゴム押出物Ｒを得ることができる。

一方、バンク量センサ９により検知したバンク高さＨが、何らかの原因で、予め設定した基準範囲Ａよりも大きい場合、そのままの押出条件であっても、シリンダ２ａの内圧はそれほど変化しない。そこで、スクリュー４の回転数をそのまま維持して、押出口６からのゴム押出物Ｒの押出量よりも、ホッパ部７へのゴム材料Ｒ２の供給量が多くなると、バンク量が益々大きくなる。バンク量が過大になると、スクリュー４に喰いこむゴム材料Ｒ２が、ホッパ部７にバンクとして滞留しているゴム材料Ｒとホッパ部７の壁面とに挟まれて移動できなくなる。その状態でバンクとして滞留しているゴム材料Ｒが回転すると、スクリュー４に喰いこむゴム材料Ｒ２がホッパ部７の壁面との摩擦によって切断され易くなり、シリンダ２ａの内部に投入されるゴム材料Ｒ２が途切れてしまう。これに伴って、押出口６から押し出されるゴム押出物Ｒの押出量が急激に減少する。そのため、安定して所定の押出量Ｑを確保できない。

そこで本発明では、バンク高さＨが基準範囲Ａになるように、検知したバンク高さＨと基準範囲Ａとの差に応じて投入コンベヤ装置１２の搬送速度を遅くする制御（例えばＰＩＤ制御）を行ってホッパ部７へのゴム材料Ｒ２の供給量を減少させる。

ゴム材料Ｒ２の供給量の減少により、バンク高さＨが基準範囲Ａの範囲に入った後は、それぞれの圧力センサ１０により検知されたシリンダ２ａの内圧が基準範囲Ｂに入るようにスクリュー４の回転数を制御して、その内圧を基準範囲Ｂに維持する。これにより、押出口６からはゴム押出物Ｒを予め設定した押出量Ｑで安定して押し出すことができる。ゴム材料Ｒ２の供給途切れも回避できるので、生産性よく所定形状に型付けされたゴム押出物Ｒを得ることができる。

この実施形態の押出装置１では、圧力センサ１０がシリンダ２ａの筒軸方向に間隔をあけて複数設置され、ヘッド３にも設置されている。これにより、シリンダ２ａの筒軸方向（ゴム材料Ｒ２の流れ方向）の内圧分布を把握することができる。そのため、圧力センサ１０が配置されているそれぞれの位置での内圧を、基準範囲Ｂ（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４）に維持することで、より安定して予め設定した押出量Ｑでゴム押出物Ｒを押し出すことができる。

ゴム押出機２に供給するゴム材料Ｒ２は、図３、図４に例示したいずれの形状でもよいが、図３に例示したゴム材料Ｒ２では、長手方向における連続部ＲＣと連続部ＲＣとの間隔が図４に例示したゴム材料Ｒ２よりも長い。即ち、図３に例示したゴム材料Ｒ２では、単位長さ当たりの連続部ＲＣの数が相対的に少なくなる。

図３、４に例示するように帯状ゴム材料Ｒ１に切り込みＬ１、Ｌ２を入れて形成した細幅の連続するゴム材料Ｒ２をシリンダ２ａの内部に投入する場合、連続部ＲＣは、連続部ＲＣではない部分に比して投入体積が約２倍になる。したがって、単位長さ当たりの連続部ＲＣの数が少ない程、シリンダ２ａの内部に投入されるゴム材料Ｒ２の供給量が変動する頻度が少なくなる。それ故、押出口６からはゴム押出物Ｒを予め設定した押出量Ｑで安定して押し出すには有利になる。

１ 押出装置
２ ゴム押出機
２ａ シリンダ
３ ヘッド
４ スクリュー
５ ダイス
６ 押出口
７ ホッパ部
８ 制御部
９ バンク量センサ
１０ 圧力センサ
１１ 供給機構
１２ 投入コンベヤ装置
１３ 裁断機構
１４ 搬送コンベヤ装置
１５ カッタ
Ｒ１ 帯状ゴム材料
Ｒ２ ゴム材料
ＲＣ 連続部
Ｒ ゴム押出物

Claims (4)

1. 筒状のシリンダ内にスクリューを有し、前記シリンダの先端にヘッドを有し、前記シリンダの内部に連通するホッパ部を有するゴム押出機と、このゴム押出機にゴム材料を供給する供給機構とを備えて、前記ゴム材料が前記ホッパ部を通じて前記シリンダの内部に投入されて、この投入されたゴム材料を前記スクリューよって混練してゴム押出物として前記ヘッドから押し出す構成にしたゴム押出装置において、
   帯状ゴム材料をより細幅で連続した状態に裁断して前記ゴム押出機に供給される前記ゴム材料を形成する裁断機構と、前記ホッパ部における前記ゴム材料のバンク量を検知するバンク量センサと、前記シリンダ内の圧力を検知する圧力センサと、前記バンク量センサおよび前記圧力センサによる検知データが入力される制御部とを備えて、前記裁断機構により、前記帯状ゴム材料の長手方向一端から幅方向を所定寸法にして長手方向他端の手前まで切り込みを入れ、この切り込みから幅方向に所定寸法をオフセットした位置で前記帯状ゴム材料の長手方向他端から長手方向一端の手前まで切り込みを入れ、順次同様に、前記帯状ゴム材料の幅方向に所定寸法をオフセットした位置で前記帯状ゴム材料に切り込みを入れて前記ゴム材料を形成する構成にして、前記制御部に入力された前記検知データに基づいて、前記制御部により前記スクリューの回転数と前記ホッパ部への前記ゴム材料の供給量との少なくとも一方を制御することにより、予め設定された所定の押出量で前記ゴム押出物を前記ヘッドから押し出す構成にしたことを特徴とするゴム押出装置。
2. 筒状のシリンダ内にスクリューを有し、前記シリンダの先端にヘッドを有し、前記シリンダの内部に連通するホッパ部を有するゴム押出機と、このゴム押出機にゴム材料を供給する供給機構とを備えて、前記ゴム材料が前記ホッパ部を通じて前記シリンダの内部に投入されて、この投入されたゴム材料を前記スクリューよって混練してゴム押出物として前記ヘッドから押し出す構成にしたゴム押出装置において、
   帯状ゴム材料をより細幅で連続した状態に裁断して前記ゴム押出機に供給される前記ゴム材料を形成する裁断機構と、前記ホッパ部における前記ゴム材料のバンク量を検知するバンク量センサと、前記シリンダ内の圧力を検知する圧力センサと、前記バンク量センサおよび前記圧力センサによる検知データが入力される制御部とを備えて、前記裁断機構により、前記帯状ゴム材料の幅方向一端から長手方向を所定寸法にして幅方向他端の手前まで切り込みを入れ、この切り込みから長手方向に所定寸法をオフセットした位置で前記帯状ゴム材料の幅方向他端から幅方向一端の手前まで切り込みを入れ、順次同様に、前記帯状ゴム材料の長手方向に所定寸法をオフセットした位置で前記帯状ゴム材料に切り込みを入れて前記ゴム材料を形成する構成にして、前記制御部に入力された前記検知データに基づいて、前記制御部により前記スクリューの回転数と前記ホッパ部への前記ゴム材料の供給量との少なくとも一方を制御することにより、予め設定された所定の押出量で前記ゴム押出物を前記ヘッドから押し出す構成にしたことを特徴とするゴム押出装置。
3. 前記圧力センサが、前記シリンダの筒軸方向に間隔をあけて複数設置されるとともに前記ヘッドに設置される請求項１または２に記載のゴム押出装置。
4. 前記バンク量センサが前記ゴム材料のバンク量としてバンク高さを検知し、前記制御部により前記スクリューの回転数と前記ホッパ部への前記ゴム材料の供給量との少なくとも一方を制御することにより、前記バンク高さを予め設定された所定範囲に維持する構成にした請求項１〜３のいずれかに記載のゴム押出装置。

Images