WO2005065899A1

WO2005065899A1 - カット装置、及びカット方法

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Publication number: WO2005065899A1
Application number: PCT/JP2005/000079
Authority: WO
Inventors: Masami Adachi; Masahiro Nakayama
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2004-01-07
Filing date: 2005-01-06
Publication date: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2006-07-07
Also published as: EP1702732A4; EP1702732A1; JPWO2005065899A1; US20090188114A1

Abstract

　刃を均一かつ適温に加熱でき、小さいカット抵抗で部材を低角度（鋭角）に切断することのできるカット装置を提供すること。　金属製の薄刃４６に通電を行い自己発熱させることで、未加硫ゴム部材１２を少ない抵抗で変形を抑えて切断出来る。薄刃４６は、帯状であるため耐久性があり、電流により自己発熱するので均一に加熱できる。

Description

明細書

カット装置、及びカット方法

技術分野

[0001] 本発明は、柔軟な未加硫のゴム部材等を切断するカット装置、及びカット方法に係り、特に、帯状の部材を変形を抑えながら厚さ方向に対して斜めに切断するカット装置、及びカット方法に関する。

背景技術

[0002] 従来、タイヤのトレッド等、帯状の未加硫のゴム部材の端部同士をジョイントする際に、ジョイント面が部材表面に対して斜めになるように、未加硫のゴム部材を厚さ方向に対してある角度を持ってカットすることが行なわれている。

[0003] これは、切断したゴム部材の長さに誤差があるため、ジョイント面を斜めにすることで

、長さの誤差が重量バランスに与える影響を少なくでき、ジョイント作業も容易になるためである。

[0004] 未加硫のゴム部材を厚さ方向に対して斜めにカットする従来の方法としては、電熱ヒーター等により加熱された刃によるカット (特許文献 1参照。）、回転式リングカッターによるカット、超音波による振動式カッターによるカット等が一般的に採用されて、る特許文献 1：特開平 8-207000号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] ところで、ジョイント作業工程においては、より低角度化によるばらつき許容の拡大が求められている。

[0006] し力しながら、従来のカット方法では、部材表面に対して 25— 30° の部材カット角が限界であり、それ以下でのカットでは、カット抵抗増により部材に変形が発生し、希望の角度を得るのは困難であった。

[0007] 部材カット角を小さくすると、部材と刃との接触面積が増加し、滑り抵抗増による先端部のめくれ等が発生し、製品での不良発生要因となる。 [0008] このような状態でのジョイント作業では、ジョイントのばらつきによる製品への影響が大きぐまた、作業者への負担も大きい。

[0009] 低角度にカットする方式としては、カット抵抗を最小にすることが最良の方法と言える。

[0010] 電熱ヒーターで刃を加熱する装置の場合、究極の形状としては直径が限りなく小さい糸状の刃でカットすることが理想である力剛性が小さい故に刃が切断し易ぐ現実的な形状としては、帯状の刃（板厚 1一 3mm、幅 10— 25mm)等が考えられる。

[0011] しかし、このような刃を加熱する上で、従来の電熱式では、加熱と放熱のバランスがとれず、刃先を要求される温度に加熱することは困難であった。

[0012] したがって、大きな熱容量を有したある程度の質量を持った刃（板厚 5— 7mm、幅 1

00— 200mm等）を使用せざるを得ないが、厚い板によるカット抵抗増で、カット角度の増大、ならびに刃質量大ゆえの昇温時間の増加による取り扱い難等の問題を抱えている。

[0013] また、超音波式振動カッターの場合、電熱式同様の問題以外に、コントロール不可能な摩擦熱により限界温度オーバーとなり易ぐ接触部の温度コントロールが困難で

、カット面の焼け等による接着力低下等を生じる虞がある。

[0014] 本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、刃を均一かつ適温に加熱でき、小さいカット抵抗で部材を切断することのできるカット装置を提供することが目的である。

課題を解決するための手段

[0015] 請求項 1に記載のカット装置は、金属製の帯状の薄刃と、前記薄刃に電流を流して発熱させる電源と、前記薄刃を被切断部材に対して接離する方向に移動する駆動手段と、を有することを特徴としている。

[0016] 次に、請求項 1に記載のカット装置の作用を説明する。

[0017] 請求項 1に記載のカット装置では、金属製の薄刃に電流を流すことで刃自身が発熱する。

[0018] 例えば、未加硫ゴム等の熱可塑性の被切断部材は、熱を加えることで柔軟 (或いは溶ける）になるため、発熱した帯状の薄刃を用いることで、被切断部材を変形を抑えて切断することが出来る。本実施形態のカット方式は、薄刃を厚さ方向に移動する所謂ギロチン方式である。

[0019] また、刃自身が電流により発熱するので、刃全体を均一に加熱できる。

[0020] さらに、薄刃は帯状であるため、糸状の刃に比較して耐久性が高い。

[0021] また、電流コントロールにより、刃全幅に渡り自在の温度設定が可能である。さらに

、薄刃が自己発熱するため、刃厚を薄くでき、加熱、放熱が速くなることに起因するスピーディーな昇降温が可能となり、取り扱いが容易で、メインテナンス時間の短縮、安全性確保当の点で優位となる。

[0022] 一定の刃形状の場合、一定の電流において刃温度がサチュレートし、ある一定の温度以上には上昇しないことを利用し、これにより上限温度を保証することができ、ゴム焼け等による品質トラブルの発生を防止することができる。

[0023] 以上説明したように本発明のカット装置は上記の構成としたので、薄刃を均一かつ適温に加熱でき、小さ！、カット抵抗で未加硫ゴム部材等の被切断部材を低角度 (鋭角）に切断することができる、という優れた効果を有する。

[0024] 請求項 2に記載の発明は、請求項 1に記載のカット装置は、前記薄刃の温度を非接触で計測する非接触温度計と、前記非接触温度計による温度検出信号に基づ!、て前記薄刃に流す電流を制御する制御装置と、を有することを特徴として、る。

[0025] 次に、請求項 2に記載のカット装置の作用を説明する。

[0026] 薄刃に所定値の電流を流すと薄刃の温度が序々に上がり、ある程度時間が経過すると温度上昇が止まり、一定の温度に保たれる。

[0027] 請求項 2に記載のカット装置では、温度計で薄刃の温度を計測することができるので、薄刃の温度を計測しながら制御装置で最初に大電流を流し、薄刃が所望の温度に達したら電流を下げることで、薄刃の温度を迅速に所望の温度に到達させることが出来る。

[0028] 請求項 3に記載の発明は、請求項 1または請求項 2に記載のカット装置において、前記薄刃の表面に、薄刃を構成している金属よりも摩擦抵抗の少ない低摩擦材料をコーティングした、ことを特徴としている。

[0029] 次に、請求項 3に記載のカット装置の作用を説明する。 [0030] 薄刃の表面に、薄刃を構成している金属よりも摩擦抵抗の少ない低摩擦材料をコ一ティングすることで、切断抵抗をより減少させることができ、被切断部材の変形をより少なくできる。

[0031] 請求項 4に記載の発明は、請求項 1乃至請求項 3の何れか 1項に記載のカット装置において、前記薄刃に張力を付与する張力付与手段を設けた、ことを特徴としている

[0032] 次に、請求項 4に記載のカット装置の作用を説明する。

[0033] 薄刃を発熱させると薄刃が膨張する。したがって、張力付与手段により予め長手方向に張力を付与しておくことにより、発熱させた際や、切断時の抵抗で薄刃が曲がることを防止できる。

[0034] 請求項 5に記載の発明は、請求項 1乃至請求項 4の何れか 1項に記載のカット装置において、前記被切断部材の厚さ方向と直交する方向を基準とした前記薄刃の移動方向であるカット角、及び前記被切断部材の長手方向と直交する方向を基準とした前記薄刃の傾きである斜め角を変更可能とするカット条件変更手段を有する、ことを特徴としている。

[0035] 次に、請求項 5に記載のカット装置の作用を説明する。

[0036] 薄刃は、カット条件変更手段によって、被切断部材の厚さ方向と直交する方向を基準とした薄刃の移動方向であるカット角、及び被切断部材の長手方向と直交する方向を基準とした薄刃の傾きである斜め角を変更することが出来る。

[0037] したがって、薄刃を被切断部材に適した、カット角、及び斜め角に設定することができ、被切断部材を少ない抵抗で、所望のカット角で切断することができる。

[0038] 請求項 6に記載の発明は、請求項 1乃至請求項 5の何れか 1項に記載のカット装置において、前記薄刃の長さは、前記被切断部材の幅よりも長い、ことを特徴としている。

[0039] 次に、請求項 6に記載のカット装置の作用を説明する。

[0040] 薄刃の長さを被切断部材の幅よりも長く設定したので、薄刃の厚み方向への移動により被切断部材を効率的に切断することができる。

[0041] 請求項 7に記載の発明は、被切断部材を、加熱された金属製の帯状の薄刃を用いて切断するカット方法であって、前記被切断部材の幅よりも長い薄刃を用い、前記被切断部材を切断する際には、前記薄刃は、前記被切断部材の長手方向と直交する幅方向に対して刃先長手方向を Θ b度の傾斜させると共に、前記被切断部材の厚み方向と直交する方向に対して前記薄刃を Θ a度に傾斜させて移動する、ことを特徴としている。

[0042] 請求項 7に記載のカット方法では、被切断部材の幅よりも長！ヽ薄刃が、被切断部材の長手方向と直交する幅方向に対して刃先長手方向を Θ b度の傾斜させると共に、被切断部材の厚み方向と直交する方向に対して Θ a度に傾斜させて移動する。

[0043] このため、被切断部材を、斜めに、かつ少な!/、抵抗でカットできる。

図面の簡単な説明

[0044] [図 1]第 1の実施形態に係るカット装置の要部の斜視図である。

[図 2]第 1の実施形態に係るカット装置の電気系のブロック図である。

[図 3A]薄刃及びアンビルのゴム部材搬送方向に沿った断面図である。

[図 3B]薄刃及びアンビルの平面図である。

[図 4]第 2の実施形態に係るカット装置の要部の斜視図である。

[図 5]第 2の実施形態に係るカット装置の電気系のブロック図である。

[図 6]薄刃の温度、電流、時間の関係を示すグラフである。

発明を実施するための最良の形態

[0045] 以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。

[0046] 図 1に示すように、本実施形態のカット装置 10は、例えば、タイヤのトレッドとなる未加硫ゴム部材 12を搬送する搬送経路に設けられている。

[0047] 搬送経路の下方には、未加硫ゴム部材 12の下面を支持する平板状のアンビル 14 が水平に配置されている。

[0048] アンビル 14の上方には、電動ァクチユエ一ター 16にて移動されるカッターヘッド 18 が配置されている。

[0049] 電動ァクチユエ一ター 16は、ガイドレール 20と、ガイドレール 20に沿って移動される移動部材 22を備えている。なお、カッターヘッド 18の移動は、電動モーター、エアシリンダ等の他の駆動装置で行なっても良、。 [0050] ガイドレール 20は、未加硫ゴム部材 12の搬送経路を跨ぐように配置された摇動フレーム 23に取り付けられている。

[0051] 移動部材 22の下端には、軸 24が取り付けられており、この軸 24にカッターヘッド 1

8のベース 26が回転可能に支持されている。なお、ベース 26には、軸 24に対する回転を阻止する図示しな!、ロック機構が設けられて、る。

[0052] ベース 26の側面には、支持部材 28を介して長尺フレーム 30が取り付けられている

[0053] 長尺フレーム 30は、水平方向に配置されており、一端側には L字形状の第 1の電極支持フレーム 32が取り付けられて!/、る。

[0054] 第 1の電極支持フレーム 32には、絶縁体 34を介して金属製の第 1の帯刃取付部材

36が取り付けられている。

[0055] 長尺フレーム 30の他端側には、直線スライドベアリング 38を介して第 2の電極支持フレーム 40が取り付けられており、第 2の電極支持フレーム 40は、長尺フレーム 30の長手方向にスライド自在とされて、る。

[0056] 第 2の電極支持フレーム 40には、絶縁体 42を介して金属製の第 2の帯刃取付部材

44が取り付けられている。

[0057] 第 1の帯刃取付部材 36には帯状の薄刃 46の一端力第 2の帯刃取付部材 44の他端が図示しな!、ボルト等で取り付けられて、る。

[0058] 本実施形態の薄刃 46は、幅 12mm、長さ 350mm、厚さ 1. 8mmの鋼製であり、表面にフッ素榭脂がコ一ティングされて、る。

[0059] 長尺フレーム 30と第 2の電極支持フレーム 40とは、テンション装置 48を介して連結されている。

[0060] テンション装置 48は、トグルリンクを構成する、長尺フレーム 30に取り付けられる第 1固定部材 50、固定部材 50に揺動可能に支持された第 1リンク 52、第 1リンク 52に揺動可能に支持された第 2リンク 54、第 2の電極支持フレーム 40に取り付けられて第 2リンク 54を揺動可能に支持する第 2固定部材 56を備えると共に、長尺フレーム 30 に取り付けられ、第 2リンク 54を押し引きする調整装置 58を備えており、第 2リンク 54 を押し引きすることで、第 2の電極支持フレーム 40を第 1の電極支持フレーム 32に対して接離する方向に移動し、薄刃 46に張力を付与することができる。

[0061] ここで、第 1の帯刃取付部材 36には第 1の電線 60の一端が、第 2の帯刃取付部材

44には第 2の電線 62の一端が接続されている。

[0062] 図 2に示すように、第 1の電線 60の他端、及び第 2の電線 62の他端は、電源 64に接続されている。

[0063] なお、電源 64は、薄刃 46に流す電圧、及び電流を可変可能となっている。

[0064] 図 1に示すように、ガイドレール 20を支持する揺動フレーム 23は、未加硫ゴム部材

12の長手方向（搬送方向）と直交する方向に延びるベースプレート 23Aと、ベースプレート 23Aの両端部から下方に延びるサイドプレート 23Bとを備えている。

[0065] ベースプレート 23Aの下面には、ガイドレール 20が未加硫ゴム部材 12の長手方向

(搬送方向）に向けられて取り付けられている。

[0066] サイドプレート 23Bの下端付近には軸 25が回転自在に挿入されており、揺動フレーム 23は、軸 25を中心として揺動可能となっている。

[0067] 一方のサイドプレート 23Bの両側には、それぞれ図示しない床面に固定されている本体フレームに取り付けられたボルト 27が互いに向き合うように設けられて!/、る。

[0068] 夫々のボルト 27の先端は、サイドプレート 23Bの夫々の端部を押圧しており、搬送経路の側方力見て、ガイドレール 20が水平方向に対して角度 (後述するカット角と同じ） Θ aで傾斜するように揺動フレーム 23を固定している。

[0069] ガイドレール 20に対して薄刃 46は平行に取り付けられているため、移動部材 22を移動することで、図 3 (A)に示すように薄刃 46はカット角 Θ aでアンビル 14の上面に載置された未加硫ゴム部材 12を切断することができる

本実施形態では、ボルト 27の調整でカット角 Θ aを変更することができる。

[0070] 図 1、及び図 3 (A)〖こ示すように、アンビル 14には、上面に薄刃 46の逃げ 66力その両側に第 1の帯刃取付部材 36及び第 2の帯刃取付部材 44の逃げ 68が形成されている。

[0071] また、カッターヘッド 18のベース 26は回転可能に支持されているため、図 3 (B)に示すように、未加硫ゴム部材 12を真上から見たときの搬送方向とは直交する方向に対する薄刃 46の斜め角度 Θ bを、例えば 0— 45° の範囲で変更することができる。 (作用）

次に、本実施形態のカット装置 10の作用を説明する。

[0072] 未加硫ゴム部材 12を切断する場合、先ず、未加硫ゴム部材 12を搬送し、切断部位をアンビル 14の上部に配置する。

[0073] 次に、薄刃 46に通電を行い、薄刃 46を自己発熱させる。

[0074] 鋼製の薄刃 46に電流を流すと、薄刃 46の温度は序々に上昇し、加熱と放熱のバランスが取れてある温度で一定となる（所謂サチユレーシヨン)。したがって、予め未加硫ゴム部材 12の切断に最適な温度となる電流値を調べておき、該電流値となるように電源 64の設定を行なう。

[0075] 移動部材 22をガイドレール 20の傾斜下方向にスライドすることで、加熱された薄刃 46で未加硫ゴム部材 12が、表面に対して斜めに切断される。

[0076] 薄刃 46は、全体的に加熱されており、また、表面が低摩擦材料でコーティングされているため、未加硫ゴム部材 12を少ない抵抗で変形を抑えて切断することが出来る

[0077] 本実施形態では、加熱した、薄く幅狭の薄刃 46を採用しているので、カット角 Θ aを例えば 10° 以下にして未加硫ゴム部材 12を変形させることなく切断することが可能である。

[0078] カット角 Θ aを 10° 以下の低角度にすることで、切断部分 (テーパー部分）同士を重ね合わせるオーバーラップジョイント時に、ジョイント部の質量変化 (タイヤ周方向）を低減でき、ュニフォミティのばらつき減少、製品凹凸、ベア等のジョイントに起因するタイヤ製品不良を減少させ、タイヤ性状の安定に寄与できる。

[0079] なお、薄刃 46に通電する電流値により、個々の刃形状、材質で固有のサチユレ一シヨン温度を持っており、電流値をコントロール、あるいは制限することで、最適カット温度、及び上限温度等自在に設定でき、最適カット条件、品質保証等を設定可能である。

[0080] ここで、カット角 Θ aは、適性なジョイント性状を得るために設定され、 20° 以下であれば良ぐ上述した様に 10° 以下とすることが好ましい。

[0081] また、薄刃 46の斜め角度 Θ bは、 0— 45° 程度に設定することが好ましい。斜め角度 Θ bが大きくなると、薄刃 46の移動ストロークは増加する力カット抵抗の低減に対しては優位になる。

[0082] なお、カッターヘッド 18を旋回させ、薄刃 46を搬送経路の横方向に向けることで薄刃 46の交換を容易にできる。

[0083] 本実施形態では、幅 12mm、長さ 350mm、厚さ 1. 8mmの鋼製の薄刃 46を用いた力薄刃 46の幅、長さ、厚さ、及び材質はこれに限らない。

[0084] 未加硫ゴム部材 12を切断する場合、薄刃 46は厚さ 1. 0-3. Omm、幅 10— 20m mの範囲内が好ましい。

[第 2の実施形態]

次に、本発明の第 2の実施形態に係るカット装置 72を図 4乃至図 6にしたがって説明する。なお、第 1の実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。

[0085] 図 4に示すように、本実施形態では、ベース 26に一対の薄刃 46を設けている。

[0086] また、各薄刃 46の上方には、非接触式の赤外線温度計 74が配置されて、る。

[0087] 図 5に示すように、赤外線温度計 74は、電源 64に接続されている。

[0088] 本実施形態の電源 64は制御装置を内蔵しており、赤外線温度計 74で計測した薄刃 46の温度に基づ、て電流を制御することが可能となって、る。

(作用）

次に、本実施形態の作用を説明する。

[0089] 本実施形態の幅 12mm、長さ 350mm、厚さ 1. 8mmの鋼製の薄刃 46の場合で、例えば、薄刃 46に付与する電圧及び電流を 9V、 35Aに設定すると、薄刃 46の温度は

、図 6に示すように徐々に上昇し、加熱と放熱のバランスが取れて 210° Cで一定となる（所謂サチユレーシヨン)。

[0090] 本実施形態では、通電の初期に、電源 64が薄刃 46に付与する電圧及び電流を 9

V、 50Aとするので、 9V、 35A時よりも急速に発熱させ、短時間で所望の温度（210

° C)に到達できる。

[0091] 赤外線温度計 74により薄刃 46の温度が所望の温度に到達したことが計測されると、電流を 35Aに下げ、薄刃 46の温度を一定とする。 [0092] なお、その他の作用効果は第 1の実施形態と同様である産業上の利用可能性

[0093] 部材を小さ、カット抵抗で切断する場合に用いられる。

Claims

請求の範囲

[1] 金属製の帯状の薄刃と、

前記薄刃に電流を流して発熱させる電源と、

前記薄刃を被切断部材の厚み方向に移動させる駆動手段と、

を有することを特徴とするカット装置。

[2] 前記薄刃の温度を非接触で計測する非接触温度計と、

前記非接触温度計による温度検出信号に基づ!、て前記薄刃に流す電流を制御する制御装置と、

を有することを特徴とする請求項 1に記載のカット装置。

[3] 前記薄刃の表面に、薄刃を構成している金属よりも摩擦抵抗の少ない低摩擦材料をコーティングした、ことを特徴とする請求項 1または請求項 2に記載のカット装置。

[4] 前記薄刃に張力を付与する張力付与手段を設けた、ことを特徴とする請求項 1乃至請求項 3の何れか 1項に記載のカット装置。

[5] 前記被切断部材の厚さ方向と直交する方向を基準とした前記薄刃の移動方向であるカット角、及び前記被切断部材の長手方向と直交する方向を基準とした前記薄刃の傾きである斜め角を変更可能とするカット条件変更手段を有する、ことを特徴とする請求項 1乃至請求項 4の何れか 1項に記載のカット装置。

[6] 前記薄刃の長さは、前記被切断部材の幅よりも長い、ことを特徴とする請求項 1乃至請求項 5の何れか 1項に記載のカット装置。

[7] 被切断部材を、加熱された金属製の帯状の薄刃を用いて切断するカット方法であつて、

前記被切断部材の幅よりも長い薄刃を用い、

前記被切断部材を切断する際には、前記薄刃は、前記被切断部材の長手方向と直交する幅方向に対して刃先長手方向を Θ b度の傾斜させると共に、前記被切断部材の厚み方向と直交する方向に対して前記薄刃を Θ a度に傾斜させて移動する、ことを特徴とするカット方法。