刺孔輥的製作方法

2024-01-25 02:59:15

本發明涉及在輪胎用橡膠材料設置通氣的孔的刺孔輥。

背景技術：

在充氣輪胎的製造工序中，通過層疊多個片狀的輪胎用橡膠材料而將生胎(胎坯)成型，但若在層疊的輪胎用橡膠材料之間殘留有空氣，則成為使硫化後的輪胎產品的品質變差的原因。

因此，以往以來，進行在生胎成型前的輪胎用橡膠材料設置通氣用的孔的開孔加工(刺孔加工)。例如，在以規定的角度切斷帘布坯料來製作ply的斜交工序中的ply刀具設備中，設置具有多個錐(針)的刺孔輥，通過將刺孔輥按壓於切斷前的帘布坯料，藉助輥表面的針來形成多個通氣用的孔(專利文獻1)。

此時，若帘布坯料的溫度較低，則有可能因橡膠的彈性導致暫時形成的孔堵塞，因此通過對進行開孔加工的刺孔輥加熱而對針進行加熱。

作為這樣的將刺孔輥加熱的技術，以往以來使用在鐵製等的筒體上卷繞有電熱絲的旋轉輥、將電熱絲一體地埋入至鋁合金等的旋轉輥(專利文獻2)。

專利文獻1：日本特開2013-215908號公報

專利文獻2：日本特開昭62-37892號公報

然而，上述那樣的刺孔輥，由於使輥與電熱絲接觸而使輥表面直接升溫，因此在輥表面產生溫度不均。具體而言，電熱絲附近的輥表面的溫度升高，另一方面，遠離電熱絲的輥表面的溫度降低。在使用這樣的產生溫度不均的輥進行開孔加工的情況下，無法均勻地形成孔，因此有可能使橡膠材料的品質變得不穩定。

技術實現要素：

因此，本發明的課題在於，提供一種防止在輥表面產生溫度不均，能夠進行均勻的開孔加工的刺孔輥。

技術方案1所述的發明是一種刺孔輥，在筒狀的輥主體的表面設置有多根針，其特徵在於，具備：

鎧裝加熱器，其插通於所述輥主體的內部；

支承件，其以在所述鎧裝加熱器與所述輥主體的內周面之間形成間隙的方式，設置一個或多個使所述鎧裝加熱器插通的貫通孔，並在將所述鎧裝加熱器插通於所述貫通孔的狀態下對所述鎧裝加熱器進行支承；以及

絕緣性的絕緣子，其配置於所述鎧裝加熱器與所述支承件之間，

所述刺孔輥構成為：將所述鎧裝加熱器與所述輥主體的內周面之間的間隙的空氣作為傳遞介質，將來自所述鎧裝加熱器的熱量向所述輥主體的表面傳遞。

技術方案2所述的發明是在技術方案1所述的刺孔輥的基礎上，其特徵在於，在所述輥主體的內部配置有多個所述鎧裝加熱器。

技術方案3所述的發明是在技術方案2所述的刺孔輥的基礎上，其特徵在於，所述鎧裝加熱器為四根。

技術方案4所述的發明是在技術方案2或3所述的刺孔輥的基礎上，其特徵在於，所述鎧裝加熱器在周向上等間隔地配置。

技術方案5所述的發明是在技術方案1～4中的任一項所述的刺孔輥的基礎上，其特徵在於，所述絕緣子由瓷器或陶瓷形成。

技術方案6所述的發明是在技術方案1～5中的任一項所述的刺孔輥的基礎上，其特徵在於，所述輥主體為不鏽鋼製成的。

技術方案7所述的發明是在技術方案1～6中的任一項所述的刺孔輥，其特徵在於，所述鎧裝加熱器通過在金屬管內部收容有電熱絲而構成，在所述金屬管的端面與向所述電熱絲供給電力的電極部之間設置有絕緣性的雲母墊片。

根據本發明，能夠提供一種防止在輥表面產生溫度不均，能夠進行均勻的開孔加工的刺孔輥。

附圖說明

圖1是示意地表示本發明的一個實施方式的刺孔輥的剖面構造的圖。

圖2是表示將圖1的刺孔輥分解後的狀態的圖。

圖3是表示圖1的刺孔輥的鎧裝加熱器和支承件的立體圖。

圖4是示意地表示圖1的刺孔輥的支承件周邊的剖面構造的圖。

圖5是表示加熱器溫度與刺孔輥的表面溫度的關係的圖。

附圖標記說明：1…刺孔輥；2…輥主體；2a…針；3…鎧裝加熱器；3a…電熱絲；3b…金屬管；5…支承件；6…支承軸；9…軸承；11…供電線；101…雲母墊片；102…雲母管；103…絕緣子；106…電極部。

具體實施方式

1.成就本發明的過程

在說明本發明的實施方式之前，對成就本發明的過程進行說明。

本發明的發明人，首先，為了防止在輥表面產生溫度不均而考慮到：使在金屬制的管(護套)內收容有電熱絲和防漏電用的絕緣材料(例如氧化鎂)的棒狀的鎧裝加熱器，插通於筒狀的輥主體的內部，並以在輥主體的內周面與鎧裝加熱器之間設置間隙的方式支承鎧裝加熱器。

在該情況下，將輥主體的內周面與鎧裝加熱器之間的間隙的空氣作為傳遞介質，將鎧裝加熱器的熱量向輥主體傳遞，由於從鎧裝加熱器產生的熱量適度地分散至間隙的空氣中，因此和輥與電熱絲接觸的現有技術不同，不是僅使電熱絲附近升溫，從而能夠防止產生輥表面的溫度不均。

但是，在使用了這樣的鎧裝加熱器的情況下，產生了有可能使供給至鎧裝加熱器的電流向輥主體的內部漏電的新的問題。

具體而言，對於向輪胎用橡膠材料適當地實施開孔加工，需要使刺孔輥(prickingroller)的表面溫度升溫至140℃左右，但如圖5所示，在輥的表面溫度達到130℃以上時，加熱器溫度達到400℃以上。由於該400℃以上的加熱溫度超過填充於加熱器內的防漏電用的絕緣材料的絕緣極限溫度，因此不再作為絕緣材料發揮作用。在該情況下，鎧裝加熱器內部的電熱絲有可能經由鎧裝加熱器的金屬管以及支承鎧裝加熱器的支承件而與輥主體通電，從而產生漏電故障。

因此，本發明的發明人為了防止產生使用鎧裝加熱器的情況下所產生的漏電故障，而進一步反覆研究，並想到在鎧裝加熱器與支承件之間配置由絕緣材料構成的絕緣子，從而即使在加熱器溫度超過了絕緣材料的絕緣極限溫度的情況下，電流也不會從電熱絲流至輥主體，直至完成了本發明。

2.本實施方式的刺孔輥

以下，對本發明的一個實施方式的刺孔輥進行具體地說明。

圖1是示意地表示本實施方式的刺孔輥的剖面構造的圖，圖2是表示將圖1的刺孔輥分解後的狀態的圖。另外，圖3是表示圖1的刺孔輥的鎧裝加熱器和支承件的立體圖，圖4是示意地表示支承件周邊的剖面構造的圖。

(1)整體結構

如圖1所示，本實施方式的刺孔輥1在輥主體2的內部插通有多根鎧裝加熱器3。另外，在本實施方式中使用四根鎧裝加熱器3(參照圖3)。

輥主體2為筒狀的部件，在外周面隔開規定的間隔而設置有多根針2a，通過使該針2a向輪胎用橡膠材料(省略圖示)進行穿刺，由此在輪胎用橡膠材料形成通氣用的孔。優選對輥主體2使用不鏽鋼製的筒體。

在輥主體2內的兩端部安裝有軸承9，支承軸6插通於該軸承9。本實施方式的刺孔輥是使作為外管部的輥主體2利用軸承9而以支承軸6為中心進行旋轉的所謂自由輥。

鎧裝加熱器3是在金屬管3b的內部收納有作為發熱體的電熱絲(例如鎳鉻合金線)3a的線圈的棒狀的加熱器(參照圖4)。另外，在鎧裝加熱器3的金屬管3b的內部，填充有防漏電用的絕緣物(例如氧化鎂)。

另外，雖省略圖示，但刺孔輥內的鎧裝加熱器3連接於控制機構，以將輥主體2的表面溫度維持為設定溫度(例如140℃)的方式，控制向鎧裝加熱器3的電力供給。

而且，本實施方式的刺孔輥的特徵在於以下兩點。

(2)第一特徵

本實施方式的刺孔輥的第一特徵在於，構成為：具備以在鎧裝加熱器3與輥主體2的內周面之間形成間隙的方式，支承鎧裝加熱器3的支承件5，將該間隙中的空氣作為傳遞介質，將來自鎧裝加熱器3的熱量向輥主體2的表面傳遞。

具體而言，如圖3所示，支承件5是形成有多個貫通孔的兩個圓盤狀的部件，支承軸6插通於支承件5的中心的貫通孔，鎧裝加熱器3插通並支承於支承軸6周圍的各個貫通孔。

如圖1所示，在本實施方式中，上述的構造的支承件5沿著鎧裝加熱器3的軸向以規定的間隔設置有五個，鎧裝加熱器3在支承於各個支承件5的狀態下插入於輥主體2的內部。

這樣，通過用支承件5支承多根鎧裝加熱器3的每一根，由此在鎧裝加熱器3與輥主體2的內周面之間形成間隙。在本實施方式中，將該間隙中的空氣作為傳遞介質，將來自鎧裝加熱器3的熱量向輥主體2的表面傳遞。此時，來自鎧裝加熱器3的熱量在傳遞至空氣時被分散，因此與現有的輥不同，能夠不產生溫度不均而將輥表面進而將針2a均勻地加熱。

其結果，在將針2a向輪胎用橡膠材料(省略圖示)穿刺來設置通氣用的孔時，能夠均勻地設置孔，因此能夠容易地製造品質穩定的橡膠材料。

(3)第二特徵

接下來，本實施方式的刺孔輥的第二特徵在於，具備將鎧裝加熱器與支承件絕緣的絕緣子。

如圖3以及圖4所示，絕緣子103是嵌入到支承件5的貫通孔的環狀的部件，在絕緣子103的中心的孔插入有鎧裝加熱器3。另外，插入有鎧裝加熱器3的絕緣子103通過夾入於兩個支承件5之間而被保持。

該絕緣子103由即使鎧裝加熱器3處於嚴酷的高溫狀態也不會失去絕緣功能那樣的絕緣材料(例如氧化鋁瓷器、陶瓷)形成，從而防止鎧裝加熱器3與支承件5通電。

在本實施方式中，由於這樣在鎧裝加熱器3與支承件5之間配置有絕緣性的絕緣子103，因此即使在鎧裝加熱器3的溫度超過了金屬管3b內的絕緣物的絕緣極限溫度的情況下，電流也不會從鎧裝加熱器3向支承件5流動，從而防止向輥主體2內部漏電。

(4)其他結構

(a)應對漏電用的部件

在如本實施方式那樣使用鎧裝加熱器3的情況下，除了上述的絕緣子103之外，優選使用應對漏電用的部件。具體而言，如圖3以及圖4所示，為了向加熱器內部的電熱絲3a供給電力，而在鎧裝加熱器3的端面安裝有連接於供電線11的電極部106，但存在該電極部106與鎧裝加熱器3的外管亦即金屬管3b通電而漏電的可能性。

為了防止這樣的電極部106與鎧裝加熱器3的金屬管3b的通電，優選在鎧裝加熱器3的兩端面、即電極部106與金屬管3b之間配置由絕緣材料構成的環狀的雲母墊片101。

通過該環狀的雲母墊片101，能夠將電極部106與金屬管3b絕緣，另一方面，能夠使電極部106與鎧裝加熱器3的電熱絲3a通電。

另外，雲母墊片101也起到防止雲母管102從鎧裝加熱器3脫落的作用。

(b)鎧裝加熱器的根數與配置

在上述的實施方式中，如圖3所示，使用四根鎧裝加熱器3，但鎧裝加熱器的根數並未特別限定，也可以是一根。但是若考慮加熱的效率等，則優選使用多根鎧裝加熱器。

另外，在使用多根鎧裝加熱器的情況下，優選各個鎧裝加熱器在周向上等間隔地配置。由此能夠使輥主體的表面更均勻地升溫，從而更適當地防止輥表面的溫度不均。

以上，基於實施方式對本發明進行了說明，但本發明不限定於上述的實施方式。在與本發明相同以及等同的範圍內，能夠對上述實施方式施加各種變更。