JP6337582B2

JP6337582B2 - 押出成形装置及び押出成形方法

Info

Publication number: JP6337582B2
Application number: JP2014079993A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　有二; 有二佐藤; 田中　敦; 田中　　敦
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2014-04-09
Filing date: 2014-04-09
Publication date: 2018-06-06
Anticipated expiration: 2034-04-09
Also published as: JP2015199281A

Description

本発明は、ゴム組成物等からなる押出物を成形するための装置及び方法に関し、更に詳しくは、押出物の歪分布を容易に観測することを可能にし、延いては、押出物の歪を精度良く制御することを可能にした押出成形装置及び押出成形方法に関する。

例えば、空気入りタイヤに使用されるトレッド部材やサイド部材等のタイヤ構成部材はゴム組成物を連続的に押し出すことで帯状に成形され、しかる後、所望の長さに切断される。このような押出物を成形する場合、押出機の口金から押し出された帯状の押出物を少なくとも１つの搬送装置を介して連続的に搬送する際に、押出機の押出速度及び各搬送装置の稼働速度を制御することで押出物に対して所定の歪を与え、規定の最終寸法を有する押出物を得るようにしている（例えば、特許文献１〜２参照）。

しかしながら、上述のような押出成形方法において、搬送装置の稼働速度はそれを駆動するモーター等の回転数等により把握できるが、押出物の移動速度は必ずしも正確に把握できないため、押出物に対して実際に如何なる歪が与えられているのかを把握するのは困難である。

これに対して、押し出された押出物に回転体等からなる速度検出器を当接させ、その速度検出器により押出物の移動速度を計測し、その移動速度から押出物の長手方向の歪を推測することが考えられる。しかしながら、この場合、押出物の幅方向の歪情報を得ることはできない。

また、上述のような手法により押出物の長手方向の歪情報を取得することができたとしても、それは押出物の幅方向の一部での歪情報であって押出物の全体の歪分布を示すものではない。そのため、押出物の全体の歪分布を把握するには押出物の幅方向に沿って多数の速度検出器を設置する必要があり、これは現実的な手法ではない。

特開２００９−１６６４６１号公報特開２０１３−１０７２８８号公報

本発明の目的は、押出物の歪分布を容易に観測することを可能にし、延いては、押出物の歪を精度良く制御することを可能にした押出成形装置及び押出成形方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の押出成形装置は、押出物の形状を規定する口金を備えた押出機と、前記口金から押し出される帯状の押出物を連続的に搬送する少なくとも１つの搬送装置と、前記押出機の押出速度及び各搬送装置の稼働速度を制御する制御手段とを備えた押出成形装置において、前記押出物に対して押出直後に模様を印刷する印刷機と、前記押出物の搬送経路に沿って配設されていて前記押出物に印刷された模様を検出する少なくとも１つの画像検出器と、該画像検出器の検出結果に基づいて前記押出物に生じている歪を算出する演算手段とを設けたことを特徴とするものである。

また、上記目的を達成するための本発明の押出成形方法は、押出物の形状を規定する口金を備えた押出機と、前記口金から押し出される帯状の押出物を連続的に搬送する少なくとも１つの搬送装置と、前記押出機の押出速度及び各搬送装置の稼働速度を制御する制御手段とを備えた押出成形装置を用いて押出物を成形する方法において、前記押出物に対して押出直後に印刷機により模様を印刷し、前記押出物の搬送経路に沿って配設された少なくとも１つの画像検出器により前記押出物に印刷された模様を検出し、前記画像検出器の検出結果に基づいて演算手段により前記押出物に生じている歪を算出することを特徴とするものである。

本発明では、押出物の形状を規定する口金を備えた押出機と、その口金から押し出される帯状の押出物を連続的に搬送する少なくとも１つの搬送装置と、押出機の押出速度及び各搬送装置の稼働速度を制御する制御手段とを備えた押出成形装置を用いて押出物を成形するにあたって、押出物に対して押出直後に印刷機により模様を印刷し、押出物の搬送経路に沿って配設された少なくとも１つの画像検出器により押出物に印刷された模様を検出し、その画像検出器の検出結果に基づいて演算手段により押出物の歪を算出するので、押出物の歪分布を容易に観測することができる。

更に、演算手段により算出された押出物の歪に基づいて制御手段が押出機の押出速度及び／又は搬送装置の稼働速度を制御することにより、押出物の歪を精度良く制御することができる。その結果、所望の最終寸法を有する押出物を得ることができる。

本発明において、画像検出器は搬送装置の各々に対応する位置に配設することが好ましい。これにより、各搬送装置上での押出物の歪を把握することができるので、その歪に応じて各搬送装置の稼働速度を適切に制御することができる。

本発明の実施形態からなる押出成形装置を示す斜視図である。本発明で得られる押出物に印刷された模様の一例を示すものであり、（ａ）〜（ｄ）は押出成形工程の各時点での模様を示す平面図である。本発明で得られる押出物に印刷された模様の変形例を示すものであり、（ａ）〜（ｄ）は押出成形工程の各時点での模様を示す平面図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の実施形態からなる押出成形装置を示すものである。

図１に示すように、本実施形態の押出成形装置は、押出物１を成形するための押出機１０を備えている。この押出機１０は、水平方向に延長するように配設されたシリンダ１１と、該シリンダ１１内に設置されたスクリュー１２と、シリンダ１１の先端側に設置された口金１３とを有し、シリンダ１１の後端側に設けられたホッパー１４から原料を投入し、口金１３から押出物１を連続的に排出するようになっている。そのため、押出物１の形状は口金１３により規定される。トレッド部材やサイド部材等のタイヤ構成部材を成形する場合、押出物１の原料として未加硫のゴム組成物を使用し、口金１３の形状を適宜選択することにより、所望の形状を有するタイヤ構成部材を成形することができる。

押出物１の搬送経路には、口金１３から押し出される帯状の押出物１を連続的に搬送するための複数の搬送装置（例えば、ベルトコンベア）２１，２２，２３が配設されている。そして、押出機１０の押出速度及び搬送装置２１〜２３の稼働速度は制御装置（制御手段、演算手段）３０により制御されている。例えば、搬送装置２２の稼働速度Ｖ₂を搬送装置２１の稼働速度Ｖ₁よりも速くすると押出物１は搬送装置２１，２２を通過する際に引き伸ばされ、搬送装置２３の稼働速度Ｖ₃を搬送装置２２の稼働速度Ｖ₂よりも遅くすると押出物１は搬送装置２２，２３を通過する際に押し縮められることになる。

上記押出成形装置において、押出機１０の口金１３の近傍には、押出物１に対して押出直後に模様を印刷する印刷機４０が配設されている。この印刷機４０は、押出物１の表面に塗料によって模様を描写するものであっても良く、或いは、型押しにより押出物１の表面に立体的な模様を形成するものであっても良い。このような模様は、押出物１の長手方向に沿って連続していても良く、或いは、押出物１の長手方向に沿って間欠的に配置されていても良い。

印刷される模様としては、幾何学模様を採用することが好ましい。幾何学模様とは三角形、方形、菱形、多角形、円形等を素材とする模様であり、このような幾何学模様によれば、押出方向及びそれと直交する押出物１の幅方向の形状変化を捉えることができる。幾何学模様は点の集合体や線により構成することが可能であるが、線で構成した方が連続的な情報が得られるため好ましい。また、歪を計測したい方向、例えば、押出方向及び幅方向に対してそれぞれ角度を持つように線を配置することにより、両方向の歪を同時に計測することができる。

搬送装置２１〜２３の上方位置には、押出物１の搬送経路に沿って、押出物１に印刷された模様を検出する複数の画像検出器（例えば、カメラ）５１，５２，５３が配設されている。より具体的には、画像検出器５１は押出物１の搬送経路における印刷機４０の下流側において搬送装置２１の直上域に配置され、画像検出器５２は搬送装置２２の直上域に配置され、画像検出器５３は搬送装置２３の直上域に配置されている。これら画像検出器５１〜５３の検出結果は制御装置３０に入力され、制御装置３０の演算手段が画像検出器５１〜５３の検出結果に基づいて押出物１の歪を演算するようになっている。そして、制御装置３０は演算手段により算出された押出物１の歪に基づいて押出機１０の押出速度及び／又は搬送装置２１〜２３の稼働速度を制御するようになっている。

次に、上述した押出成形装置を用いて押出物１を成形する方法について、図２（ａ）〜（ｄ）及び図３（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。

先ず、押出機１０を駆動することにより、押出機１０の口金１３から帯状の押出物１を連続的に押し出す。この押出物１は搬送装置２１〜２３により連続的に搬送され、その搬送過程において冷却された後、所定の長さに切断されて目的成形物となる。押出物１を成形するにあたって、押出機１０の押出速度及び各搬送装置２１〜２３の稼働速度を制御することで押出物１に対して所定の歪を与え、規定の最終寸法を有する押出物１を得るようにする。

このような押出成形工程において、押出物１に対して押出直後に印刷機４０により模様を印刷し、その押出物１の搬送経路に沿って配設された画像検出器５１〜５３により押出物１に印刷された模様を検出する。そして、画像検出器５１〜５３の検出結果に基づいて制御装置３０の演算手段により押出物１の歪を算出する。

例えば、図２（ａ）に示すように、押出物１に多数の方形からなる幾何学模様４１ａを印刷した場合、画像検出器５１により検出される幾何学模様４１ｂ、画像検出器５２により検出される幾何学模様４１ｃ及び画像検出器５３により検出される幾何学模様４１ｄの形状は、押出物１の歪の状態に応じて図２（ｂ）〜図２（ｄ）のように変化する。ここで、印刷機４０の近傍で画像検出器５１により検出された幾何学模様４１ｂの寸法データを初期値とし、画像検出器５２，５３により検出された幾何学模様４１ｃ，４１ｄの寸法データの初期値に対する変化量を求めることにより、各時点において押出物１に生じている歪を算出することができる。なお、画像検出器５１により検出された幾何学模様４１ｂの寸法データを初期値とする替りに、印刷機４０により印刷される幾何学模様４１ｂの寸法データを初期値として使用することも可能である。

また、図３（ａ）に示すように、押出物１に網目状の幾何学模様４２ａを印刷した場合、画像検出器５１により検出される幾何学模様４２ｂ、画像検出器５２により検出される幾何学模様４２ｃ及び画像検出器５３により検出される幾何学模様４２ｄの形状は、押出物１の歪の状態に応じて図３（ｂ）〜図３（ｄ）のように変化するが、この場合も、上記と同様に押出物１に生じた歪を算出することができる。

このように押出物１に対して押出直後に印刷機４０により模様を印刷し、押出物１の搬送経路に沿って配設された少なくとも１つの画像検出器５１〜５３により押出物１に印刷された模様を検出し、その画像検出器５１〜５３の検出結果に基づいて制御装置３０の演算手段により押出物１の歪を算出することにより、押出物１の歪分布を容易に観測することができる。従って、押出物１の長手方向及び幅方向に与えられた歪を容易に把握することができる。

更に、上記押出成形方法においては、演算手段により算出された押出物１の歪に基づいて制御装置３０の制御手段が押出機１０の押出速度及び／又は搬送装置２１〜２３の稼働速度を制御することにより、押出物１の歪を精度良く制御することができる。例えば、押出物１に与えられるべき長手方向の伸張が不十分である場合、押出機１０の押出速度を低下させたり、搬送装置２１〜２３の稼働速度を下流側ほど速くしたりすることにより、押出物１を引き延ばすような歪を与えることができる。これとは逆に、押出物１に与えられるべき幅方向の拡張が不十分である場合、押出機１０の押出速度を増大させたり、搬送装置２１〜２３の稼働速度を下流側ほど遅くしたりすることにより、押出物１を押し縮めるような歪を与えることができる。これにより、所望の最終寸法を有する押出物１を得ることができる。特に、ゴム組成物から構成される押出物１は押出後に収縮する傾向があるので、その押出物１の歪を制御することにより、押出後の寸法変化を小さくすることができる。

上述した押出成形装置において、押出物１の搬送経路に複数の搬送装置２１〜２３を配設し、各搬送装置２１〜２３の稼働速度を制御することにより、押出物１に与える歪をより精度良く調整することができる。しかしながら、押出物１の搬送経路に１つの搬送装置のみを設置した場合であっても、押出物１の歪を制御することができる。

上述した押出成形装置において、画像検出器５１〜５３は搬送装置２１〜２３の各々に対応する位置に配設するのが良い。これにより、各搬送装置２１〜２３での押出物１の歪を把握することができるので、その歪に応じて各搬送装置２１〜２３の稼働速度を適切に制御することができる。勿論、押出物１の搬送経路上に１つの画像検出器５３のみを設置した場合であっても、押出物１の歪を観測することができる。

上述した実施形態ではゴム組成物からなる押出物の場合について説明したが、本発明は熱可塑性樹脂からなる押出物を成形する場合にも適用可能である。

１押出物
１０押出機
１１シリンダ
１２スクリュー
１３口金
１４ホッパー
２１，２２，２３搬送装置
３０制御装置
４０印刷機
４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ模様
５１，５２，５３画像検出器

Claims

押出物の形状を規定する口金を備えた押出機と、前記口金から押し出される帯状の押出物を連続的に搬送する少なくとも１つの搬送装置と、前記押出機の押出速度及び各搬送装置の稼働速度を制御する制御手段とを備えた押出成形装置において、前記押出物に対して押出直後に模様を印刷する印刷機と、前記押出物の搬送経路に沿って配設されていて前記押出物に印刷された模様を検出する少なくとも１つの画像検出器と、該画像検出器の検出結果に基づいて前記押出物に生じている歪を算出する演算手段とを設けたことを特徴とする押出成形装置。
前記演算手段により算出された前記押出物の歪に基づいて前記制御手段が前記押出機の押出速度及び／又は前記搬送装置の稼働速度を制御することを特徴とする請求項１に記載の押出成形装置。
前記画像検出器を前記搬送装置の各々に対応する位置に配設したことを特徴とする請求項１又は２に記載の押出成形装置。
押出物の形状を規定する口金を備えた押出機と、前記口金から押し出される帯状の押出物を連続的に搬送する少なくとも１つの搬送装置と、前記押出機の押出速度及び各搬送装置の稼働速度を制御する制御手段とを備えた押出成形装置を用いて押出物を成形する方法において、前記押出物に対して押出直後に印刷機により模様を印刷し、前記押出物の搬送経路に沿って配設された少なくとも１つの画像検出器により前記押出物に印刷された模様を検出し、前記画像検出器の検出結果に基づいて演算手段により前記押出物に生じている歪を算出することを特徴とする押出成形方法。
前記演算手段により算出された前記押出物の歪に基づいて前記制御手段が前記押出機の押出速度及び／又は前記搬送装置の稼働速度を制御することを特徴とする請求項４に記載の押出成形方法。
前記画像検出器を前記搬送装置の各々に対応する位置に配設したことを特徴とする請求項４又は５に記載の押出成形方法。