エグゼクティブサマリー
自動タイヤ梱包機は、乗用車用、商用車用、産業用タイヤを連続生産コンベアや物流コンベア上を移動しながらストレッチフィルムで包むように設計されたインライン包装ソリューションです。現代の製造施設やタイヤ再生施設では、手作業によるタイヤ梱包は人間工学的な危険と処理能力のボトルネックを生み出します。摩擦係数の高いトレッドコンパウンドは取り扱いが難しく、手作業によるストレッチ包装では張力が一定せず、ゴムがオゾンによる劣化、湿気、輸送中の摩耗にさらされるからです。
水平方向の、上向きの環状包装をローラーコンベアラインに直接組み込むことで、インラインタイヤ包装システムは手作業による持ち上げ作業を不要にし、均一な放射状フィルムの重なりを確保し、360度全方位の環境密閉を実現します。このエンジニアリングガイドでは、インラインタイヤ包装の機械的運動学を詳細に解説し、サイクルタイムとフィルム収率の検証済み計算モデルを確立し、産業用コンベアへの統合に関する構造基準の概要を示します。
動作原理
自動インライン式タイヤ包装機は、電動ローラーコンベア上に平らに配置されたタイヤ（「目線が上を向いた」状態、つまり中央のボア軸が垂直な状態）を処理します。タイヤをトレッド面を下にして傾ける必要がある垂直ターンテーブル式包装機とは異なり、インライン式トロイダルシステムは、タイヤが水平な状態のまま軌道状に包装を行います。
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コンベアによる供給とセンタリング：上流側のラインは、コンベア速度2～4m/分でタイヤを水平に搬送し、包装ステーションへと送ります。内蔵された光電センサーがタイヤの先端を検知し、包装リングアーチの真下でタイヤを停止させます。
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ワークピースの昇降および回転機構：ローラーベッドの下にある専用ステーションで、2つの電動式ポリウレタンコーティングされたサポートローラーが作動します。これらのローラーは空気圧でローラーの隙間を通り抜け、タイヤをコンベアベッドから15～30mm持ち上げます。これらの補助ローラーは、タイヤを垂直中心軸を中心に制御された表面速度で回転させます。
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オービタルリング通路：高剛性のC型回転リングが、外部に取り付けられたフィルムキャリッジを支えながら、タイヤの内径（ID）を垂直に通過します。開口部の形状により、300mmから900mmまでのタイヤ内径に対応します。
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同期式トロイダルラッピング：メインリングがタイヤの内径を10～120RPMで回転し、タイヤの断面（サイドウォール、トレッド、ビード）にフィルムを巻き付けます。同時に、駆動支持ローラーがタイヤを水平方向に回転させます。リングの回転速度とタイヤの軸方向回転速度の比率によって、フィルムの半径方向の重なり具合（10%～90%の間でプログラム可能）が決まります。
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フィルムのクランプ、切断、排出：プログラムされた回転サイクル（通常は360°＋20°のテールオーバーラップ）が完了すると、空気圧クランプがフィルムを固定し、電気式ホットワイヤーまたは機械式鋸歯状ブレードがウェブを切断し、空気圧式ワイピングアームがテールをタイヤ本体にしっかりと押し付けます。サポートローラーが下がり、フィルムで包まれたタイヤが下流に排出されます。サイクル時間はタイヤ1本あたり20～35秒です。
[ Film Carriage on Vertical Rotating Ring ]
│ ▲
▼ │ (Passes through eye)
┌──────────────────┼───┼──────────────────┐
│ Tyre Tread │ │ Tyre Tread │
│ ┌───────────────┘ └───────────────┐ │
│ │ Tyre Eye (Vertical Bore Axis) │ │
└──┴───────────────────────────────────┴──┘
▲ ▲
│ │
[ Driven Support Roller ] [ Driven Support Roller ]
(Rotates flat tyre around vertical axis)公開仕様
以下の技術パラメータは、標準的なインライン式タイヤ包装システムを表しています。最終的な性能指標は、タイヤのビード形状、寸法範囲、および指定されたフィルムの厚さによって異なります。
| エンジニアリングパラメータ | メートル法仕様 | インペリアル規格 |
|---|---|---|
| タイヤ外径（OD） | 600〜1,400 mm | 23.6～55.1インチ |
| タイヤ内径（ID／リムサイズ） | 300〜900 mm | 11.8～35.4インチ |
| タイヤ断面幅（平置き時の高さ） | 150〜350 mm | 5.9～13.8インチ |
| 最大単位重量 | 10〜100 kg | 22〜220ポンド |
| 梱包サイクル時間 | 20～35秒/タイヤ | 20～35秒/タイヤ |
| リング回転速度 | 10～120RPM | 10～120RPM |
| タイヤ送り込みローラー速度 | 2〜4 m / min | 6.5～13.1フィート/分 |
| フィルム幅対応能力 | 100〜250 mm | 4.0～10.0インチ |
| パワードプレストレッチ比 | 150％〜300％ | 150％〜300％ |
| 制御アーキテクチャ | シーメンス S7-1200 PLC + HMI | シーメンス S7-1200 PLC + HMI |
| 空気圧供給 | 0.5〜0.7 MPa | 72.5～101.5PSI |
カスタムリトレッドまたはOEM事業向けの自動タイヤ梱包ラインを指定する際には、以下の寸法公差を確認してください。
| パラメータグループ | エンジニアリング検証チェックリスト |
|---|---|
| 寸法エンベロープ | 機械的なリングクリアランスを確保するため、絶対最小内径と最大ねじ外径を確認してください。 |
| 送り込みローラーの統合 | ローラーベッドの中心線高さ（標準：650～800 mm）が工場コンベアの基準面と一致していることを確認してください。 |
| プレストレッチ機構 | ビードの破断を防ぐため、薄膜（17～23 µm）には電動式デュアルローラー延伸を選択してください。 |
| テールマネジメント | タイヤが屋外や悪路での複合輸送にさらされる場合は、空気圧式ヒートシールワイピングを指定してください。 |
| 電気的仕様 | モーターのライン電圧（380V/480V 3相、50/60Hz）と24V DCフィールドバスプロトコルを確認してください。 |
エンジニアリング計算：サイジング処理量とフィルム歩留まり
インラインラッパーが上流での蓄積を発生させることなくラインタクトタイムを満たすことを検証するには、以下の運動学的公式を適用します。
1. 放射状重なりのための同期リング回転
直線状のワークピースに沿って移動する水平型包装機とは異なり、インライン型タイヤ包装機は、タイヤが垂直軸を中心に360度回転する間に、フィルムを中央の穴を通して垂直方向に回転させる。
最小リング回転数（N_ring1回の完全な360°ラジアルパスに必要な回転数は、タイヤの外周とリングサイクルあたりの有効直線前進量によって決まります。
N_ring = (π × OD) / (W_film × (1 - Overlap_ratio))計算例:
- タイヤ外径（
OD) = 800mm - フィルムロール幅（
W_film) = 150mm - 希望するフィルムの重なり = 50% (
Overlap_ratio= 0.50）
Effective Film Coverage per Pass = 150 mm × (1 - 0.50) = 75 mm
Outer Circumference = 3.1416 × 800 mm = 2,513.3 mm
N_ring = 2,513.3 / 75 ≈ 34 revolutions2. 包装サイクル時間の決定
ネットラッピング期間（T_wrap）は、軌道リングの最大安定回転速度によって決定されます（RPM_ring):
T_wrap = (N_ring / RPM_ring) × 60 seconds動作する場合 RPM_ring = 90 RPM:
T_wrap = (34 / 90) × 60 = 22.7 secondsタイヤ1本あたりのインラインサイクル時間合計（T_total機械的な取り扱いオーバーヘッドを組み込んでいます。
T_total = T_infeed + T_lift + T_wrap + T_cut + T_dischargeと仮定すると T_infeed = 3秒、 T_lift = 1.5秒、 T_cut = 2秒、 T_discharge = 3秒:
T_total = 3 + 1.5 + 22.7 + 2 + 3 = 32.2 seconds/tyreこれにより、システム全体の生産量は1時間あたり約111本となり、連続自動タイヤ加硫ラインの稼働リズムに合致する。
3. 単位当たりのフィルム消費量
タイヤ1本あたりに消費されるフィルムの長さ（L_film) は断面周囲長に依存します (P_crossタイヤのトロイダルプロファイル、リングの回転数、およびプレストレッチ伸長率の）
P_cross ≈ 2 × (Tyre_width + (OD - ID) / 2)
L_film = (P_cross × N_ring) / (1 + Pre_stretch_ratio)自律的AI P_cross = 1,100 mm (1.1 m) N_ring = 34、プレストレッチ比は200%（Pre_stretch_ratio = 2.0）：
L_film = (1.1 m × 34) / (1 + 2.0) = 37.4 / 3.0 ≈ 12.5 meters of un-stretched film per tyre技術選択マトリックス
生産プロファイルと自動化統合の深度に基づいて、インライン包装機の構成を選択します。
| 動作特性 | 半自動スタンドアロンラッパー | 全自動インライントロイダルシステム | 高速連続包装ライン |
|---|---|---|---|
| ライン統合 | オフラインバッチステージング | 一体型ローラーコンベアライン | 高速マルチステーションインデックスライン |
| スループット容量 | 1時間あたり30～50本のタイヤ | 1時間あたり80～120本のタイヤ | 140～200本以上のタイヤ/時 |
| ロード方法 | ローラー上での手動位置決め | 自動コンベア位置決め | 連続サーボトラッキング位置決め |
| タイヤボアの噛み合い | 手動フィルム固定 | 自動昇降回転駆動 | 二軸高速軌道シャトル |
| 切断およびクランプシステム | 手動オペレーターカット | 空気圧式切断・テールプレス | 高速ホットナイフ（拭き取り機能付き） |
| 労働依存度 | 専任オペレーター1名 | 無人（ライン監視のみ） | 100%無人自動化ライン |
安全性および構造上の適合性
インライン回転式包装機械は、機械的な挟み込み箇所、高速回転運動量、熱または空気圧による切断の危険性を伴います。システムは、以下の統一された工業規格に準拠する必要があります。
- EN 415-10 安全規格: 自動包装機およびラッピング機に特有の仕様。バリアが破られた後0.5秒以内に軌道リングへのモーター駆動電源を遮断するインターロック式ガードが必要です。
- ISO 12100：2010： 機械のリスク評価、危険区域の緩和、および人間工学に基づいた供給位置調整のための標準化された方法論。
- 空気圧ロックアウト（OSHA 1910.147）： メンテナンス時にタイヤリフトシリンダー内の残留圧力を排出するための、一体型排気バルブ。
- 光学エリアガード： コンベアの投入口と排出口には、カテゴリー4の安全ライトカーテンが設置されており、承認されたワークピースの形状によってのみ動的に消灯され、作業員がリング状の搬送経路に立ち入るのを防ぎます。
よくある質問
タイヤを包装する前に、垂直に反転させる必要がありますか？いいえ。インライン式トロイダルラッパーは、タイヤを水平方向の「上向き」の状態で処理します。一体型のリフティングローラーがタイヤをフラットコンベアから持ち上げるため、垂直の包装リングが内部の穴を妨げられることなく通過できます。
この機械は、工具交換なしで様々なタイヤ幅に対応するにはどうすればよいのでしょうか？オービタルリングの内部開口部は、断面幅150mmから350mmまでのタイヤに対応します。プログラマブルPLCは、固定リングの回転数に対してサポートローラーの回転速度を動的に調整し、フィルムの重なりを一定に保ちます。
包装ステーションはバーコードリーダーや工場MESと連携できますか？はい。最新のPLCアーキテクチャは、産業用イーサネット（PROFINET、EtherNet/IP）を備えており、入荷したタイヤビードのバーコードを読み取り、ラインを停止することなく製品レシピ（重なり率、リング回転数、プレストレッチ張力）を自動的にロードします。
高速自動包装機に対応するフィルムの種類は？標準はキャストLLDPEストレッチフィルム（17～35μm厚）です。紫外線保護や屋外でのタイヤ保管には、黒色顔料入りフィルム、またはスタッド付きタイヤやワイヤービードタイヤ用のVCI（蒸気防錆）共押出フィルムを直接使用できます。
次のステップとアプリケーションエンジニアリング
タイヤ包装ラインの正確な運動学的サイクルタイム分析とレイアウト提案を得るには、工場との協議の前に、以下の生産パラメータを収集してください。
- タイヤの最小および最大寸法（外径、ビード内径、断面幅）。
- トレッドコンパウンドの特性（ドライ路面用スリックタイヤ、深溝オフロードタイヤ、ウェット路面用ゴム）。
- 目標サイクルタクトタイム（単位/分）とプラントコンベアのローラー上端基準高さ。
- 上流/下流インターフェースプロトコル（ドライ接点リレー対産業用フィールドバス）。
当社の包括的なエンジニアリングデモンストレーションをご覧ください。
- 自動水平タイヤラッピングライン – インラインコンベアの統合に関する詳細な解説。
- 高速タイヤ梱包ライン – 高生産性自動包装の実演。
- 自動タイヤ梱包・保管システム – 工場における仕分けおよび梱包に関するエンドツーエンドの物流サービス。
