KR0182319B1 - 금속제 코드 제조 장치 - Google Patents

Abstract

금속제 코드를 제조하기 위해 고장력 스틸 필라맨트를 함께 꼬는 장치로서; 회전축선(A)을 갖는 플라이어(12)를 포함하는 제1부재와, 상기 축선을 중심으로 상기 플라이어를 회전시키기 위한 수단(32)과; 제1스풀세트를 포함하는 제2부재와; 상기 플라이어(12)에 매달리고, 제2스풀세트를 구비하는 비회전형 셔틀(16)과; 상기 스풀에 의해 공급된 상기 필라멘트를 안내하여 상기 필라멘트가 상기 플라이어 축선(A)과 합동인 당김 축선을 갖는 성형다이(90)까지 전달되는 수단과; 상기 제2스풀세트에 의해 공급된 상기 필라멘트를 상기 다이(90)속으로 안내하고, 상기 필라멘트가 상기 당김 축선 주위에 등각으로 이격되어, 상기 당김 축선과 35°∼60°의 각도를 형성하게 되는 수단을 포함하는 장치에 관한 것이다.

Description

금속제 코드 제조 장치

제1도는 본 발명을 달성하기 위해 사용될 수 있는 장치의 개략도.

제2도는 제1도의 장치의 2-2선을 따라 취한 종래의 구조를 나타낸 평면도.

제3도는 제1도의 장치의 2-2 선을 따라 취한 본 발명에 따른 구조를 나타낸 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

12 : 플라이어 14 : 베이스

16 : 셔틀 18 : 디스크

20 : 허브 24 : 슬리브

A : 수평축선 22 : 프레임

28 : 기어 36, 38, 40, 42 : 묻힌 풀리

34, 48 : 와이어 49, 50, 51, 52, 53, 55, 74, 75 : 와이어 풀리

본 발명은 본 명세서에서 필라멘트라고 창하고 있는 별개의 와이어 또는 복수개의 필라멘트의 스트랜드인 고장력 강 와이어를 함께 꼬아서 금속제 코드를 제조하는 장치에 관한 것이다. 본 장치는, 특히 타이어, 호스 또는 컨베이어 벨트와 같은 탄성중합체 제품을 보강하는데 사용되는 금속제 코드를 제조하기에 대단히 적합하다.

고장력 강 와이어는 0.15 ∼ 0.38㎜ 사이의 직경을 가질 수 있고, 예를들어 직경이 0.30㎜인 필라멘트는 약 3,250N/㎟의 인장강도를 갖는 것이 보통이다. 본 발명은 예를 들면 크롬을 함유하는 것과 같은 합금강에도 적용될 수 있을 것이다.

본 발명과 매우 밀접하게 관계된 강의 유형은 탄소함유량이 0.7 ∼ 1.1중량％, 바람직하게는 0.8 ∼ 1.0중량％이고, 추가로 1.0중량％ 이하의 Mn, 0.5중량％ 이하의 Si, 0.04중량％ 이하의 P, 0.04중량％ 이하의 S을 함유하며, 그 나머지 성분으로서 철 및 불가피한 불순물을 함유하는 탄소강이다.

코드는 보통 2개 내지 30개의 필라멘트로 이루어진 조립체이다. 소정의 강도 및 필라멘트 수에 대하여, 고장력 필라멘트의 직경은 종래의 필라멘트 직경보다 더 작아야 한다. 직경을 작게 하면 피로 수명이 향상되고, 코드의 중량이 감소되며, 코드 직물의 양면상에서 소정두께의 탄성중합체 재료를 캘린더 가공할 때 전체의 게이지 두께가 감소된다.

그러나, 필라멘트의 탄소함유량이 높으면, 필라멘트의 강성이 악영향을 받고, 또 고장력 필라멘트는 꼬는 것이 더욱 곤란해진다. 이렇게 하여 얻어진 코드는 벌어짐(flare), 말단 만곡(end cast) 및 와일드니스(wildness) 변형이 크며, 캘린더 가공 및 절단 조작이 복잡하다. 벌어짐이란 코드의 절단 단부에서 필라멘트가 분열되는 것을 의미하고, 코드의 절단단부에서 필라멘트가 분열되는 경향이 커지면, 예를들어 코드보강 고무 매트릭스의 가장자리에 있어서 국부적인 영역에서의 구속이 증대한다. 또한, 말단 만곡은 코드의 절단단부가 코드의 나머지 부분에 의해 규정된 직선으로부터 이탈되는 거리이다. 와일드니스, 즉 잔류염력은 종단이 자유로이 개방될 때 소정의 길이를 갖는 완성코드가 그의 축을 중심으로 회전하도록 하는 경향을 말한다. 코드가 캘린더크릴(calender creel)내에서 서로 평형을 이루고 있는 경우에 타이어 제조 분야에서는 소정의 코드의 길이 6m 당 3회 까지의 회전은 허용할 수 있는 것으로 여겨진다.

본 발명의 목적은 와일드니스가 감소되고 벌어짐을 무시할 수 있는 고장력 필라멘트로 구성된 금속제 코드를 제조하기 위한 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 동일한 코드의 스풀내에서 상기 코드의 와이드니스 변형을 감소시키는 것 뿐 아니라, 코드의 층 길이의 표준 편차를 개선하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 코드의 말단 만곡 및 절곡을 감소시키는 것이다.

이러한 목적은, 고장력 강 필라멘트를 함께 꼬아서, 탄성중합체성 구조체내에서 보강요소로서 사용되기에 적합한 금속제 코드를 제조하는 장치에 있어서, 회전축선(A)을 갖는 플라이어(flyer)와, 상기 플라이어를 상기 회전 축선을 중심으로 회전시키기 위한 수단을 구비하는 제1부재와; 상기 플라이어에 매달려 있는 비회전형 셔틀로 구성되고, 적어도 두개의 필라멘트를 공급하는 한세트의 스풀과, 상기 필라멘트를 합치점(joining point)까지 안내하기 위한 회전형 풀리를 포함하는 제2부재와; 완성된 코드를 수집하는 수단, 및 상기 스플세트로부터 공급된 필라멘트를 상기 금속제 코드 제조장치의 구성요소의 둘레를 돌아 통과하도록 인출하는 수단과; 상기 플라이어 축선과 합체된 인출 축선을 갖는 성형다이와; 상기스풀세트로부터 공급된 필라멘트가 인출축선을 중심으로 대체로 동일 각도로 이격되고 상기 인출축선과 35°∼ 60°의 각도를 형성하도록 상기 필라멘트를 안내하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속제 코드 제조 장치에 의하여 달성된다.

종래 기술의 장치에 비추어 본 발명에 따른 장치에 의해 달성된 코드의 와일드니스의 개량은 표준 와일드니스 편차가 약 1.2에서 0.25로 감소하였다는 것과, 와일드니스 범위가 6미터당 3회전에서 6미터당 1.5 회전으로 감소하였다는 것이다. 코드의 벌어짐은 선행기술의 장치에서는 50 ∼ 100㎜가 관찰되었으나 본 발명에 따른 장치로 만든 코드에서는 10㎜(평균)가 관찰되어서 감소되었고 , 층길이의 표준편차는 0.20㎜에서 0.08㎜로 감소된다. 절곡 개량은, 표준 편차가 10에서 5로 감소하고, 절곡 범위는 40㎜에서 25㎜로 감소하는 것으로 나타났으며; 상기 절곡 측정은, 400㎜의 간격으로 이격된 두세트의 핀사이에 위치한 650㎜ 길이의 시료상에서 이루어졌다. 전술한 모든 자료는 2 ×0.30형 코드로부터 얻어졌다.

본 발명에 대단히 밀접하게 연관된 본 기술분야의 당업자에게 설명하기 위해, 이제 첨부 도면을 참조하여 몇몇 바람직한 실시태양을 설명한다. 이러한 실시태양은 단지 설명을 위한 것으로 고려되야만 하고, 본 특허청구범위에 규정된 본 발명의 정신및 영역내에서는 여러가지 방식으로 변형될 수 있다.

제1도를 참조하면, 장치(10)는 문자(A)로 나타낸 장치(10)의 수평 축선을 중심으로 회전할 수 있도록 베이스(14)로 지지되는 플라이어(12)를 구비한다. 셔틀(16)은 플라이어(12)의 내측에 동축으로 장착되고, 그것(12)에 대하여 자유롭게 회전하여 그셔틀(16)이 회전하는 플라이어(12)에 대하여 고정되게 한다.

상기 회전플라이어(12)는 두개의 디스크(18)를 구비하고, 이 디스크들(18)은 동축방향으로 이격 배치되어 있으나, 서로에 관하여 고정되어 있다. 각 디스크(18)는 플라이어(12) 외측에 축방향으로 배치된 프레임(22)에 관하여 고정된 중공형 허브(20)를 구비하고, 프레임(22)은 중공형이고 허브(20)에 동축방향으로 놓인 슬리브(24)에 고정된다.

각 슬리브(24)는, 풀리 베이링이나 볼 베이링, 또는 슬리브(24)의 자유로운 회전을 허용하는 어떠한 기타 구조체를 통하여 베이스(14)의 대응 지지대 (26)내에 장착된다.

슬리브(24)는 슬리브(24)에 동축방향으로 끼워진 기어(28)를 구비하고, 이 기어(28)는 베이스(14)에 고정된 모터(32)에 연결된 대응기어 (30)와 맞물린다.

프레임(22)은 플라이어 축선(A)에 수직한 회전축선을 갖는 자유로이 회전하는 묻힌풀리(36∼42)를 지지하고 , 풀리의 외주연은 플라이어 축선(A)과 접하고 있다.

허브(20)는 플라이어(12)내에서 연장되고, 부싱(46)에 의해 지지되는 골조(44)를 구비한 셔틀(16)용 지지체로서의 역할을 하며, 상기 부싱(46)은 허브(20)에 동축으로 장착되어 셔틀(16)에 자유로운 회전을 제공한다.

제2도에 잘 도시한 바와같이, 셔틀(16)은 플라이어 축선(A)에 수직한 회전축을 갖는 아이들러 풀리(49, 50, 51, 52, 53, 55, 74, 75)와 와이어의 내부 스풀(34, 48)를지지한다. 아이들러 풀리는 그것의 축선을 중심으로 자유로이 회전하지만, 스풀(48, 34)은 와이어가 스풀로부터 풀릴 때 분리될 정도로 스풀이 과도하게 회전하는 것을 방지하는 제동장치를 구비한다. 스풀(48, 34)용 제동장치는 항력 제동장치나 능동제동장치이다.

여러 개의 와이어 스풀(57)(이 실시예에서는 2개이고, 이 스풀을 상세히 도시하지는 않는다)로부터의 필라멘트는 모여서 아이들러 풀리(56)로부터 상측방향으로 가서 폴리(64)를 통과한다. 풀리(64)는 조절가능한 제동장치를 구비할 수 있다. 풀리(64)를 지난 두개의 필라멘트(이하에서는 외부필라멘트라 함)는, 중공형 슬리브(24)를 관통하여 묻힌 풀리(36)를 지나 하측으로 내려오고 플라이어 풀리(66, 68)를 가로질러 상측으로 올라가서 묻힌 풀리(42)를 지나고, 계속해서 중공형 허브(20)를 통하여 셔틀(16)로 재진입된다. 와이어 필라멘트의 경로를 보다 잘 나타내기 위해서 묻힌 풀리(36-42)와 플라이어 풀리(66-72)를 가상선으로 도시한 제2도에 잘 도시한 바와같이, 두개의 필라멘트는 묻힌 풀리(42)로부터 아이들러 풀리(49, 50, 51)를 통과하고, 이 아이들러 풀리(49, 50, 51)는 필라멘트를 와이어 스풀위치를 돌아서 풀리(52)까지 안내 한다. 플라이어(12)가 1회전하면, 두개의 외부 필라멘트는 일 방향으로 2회전 한다.

필라멘트가 각 내부 와이어 스풀(38, 34)로부터 인출되고(이하내부 필라멘트라 함) 안내 아이들러 풀리(74, 75)의 둘레를 각기 돌아 아이들러 풀리(55)를 통과한 다음 최종적으로 플라이어(12)의 중앙선상에 있는 아이들러 풀리(53)의 둘레를 돌고, 내부와 외부의 모든 필라멘트는 플라이어(12)의 중앙선에 대한 풀리(52)의 접점을 통과하기 때문에 그것에서 두개의 내부 필라멘트가 두개의 외부 필라멘트와 합쳐진다. 모든 필라멘트가 묻힌 풀리(38)를 지나기 때문에, 내부 필라멘트는 플라이어(12)의 매 회전마다 1회전을 하지만, 이 회전방향은 이 지점까지 플라이어의 매회전마다 2회전했던 두개의 외부 필라멘트의 회전 방향과 반대이다. 따라서, 이 지점에서, 묻힌 풀리(38)를 지난 두개의 외부 필라멘트는 최초의 방향으로 1회전한 상태이고, 내부스풀(34, 48)로부터 인출된 두개의 필라멘트는 그와 반대방향으로 1회전한 상태이다. 네개의 필라멘트는 플라이어 풀리(70)를 통과하고 또 플라이어(12)를 통과하며, 플라이어 풀리(72)를 돌아 하향으로 묻힌 풀리(40) 주위를 통과해서 상기 내부 스풀(34, 48)로부터 인츨되는 두개의 필라멘트에 반대방향으로 1회전을 더 부여하고, 그 결과 두개의 외부 필라멘트로부터 제2의 회전을 제거하면서 내부 필라멘트를 2회전시키게 된다. 두개의 외부 필라멘트로부터 최초의 회전이 모두 제거되었으므로 두개의 외부 필라멘트는 서로 평행하게된다.

완성된 코드는 제1도에 잘 도시된 바와 같이 플라이어(12)의 중공형 슬리브(24)를 통과하고, 다음에 두개의 풀리로서 개략적으로 도시된 인공 꼬임 장치(76)를 통과하며, 완성된 코드는 상기 두개의 풀리(76)의 주변에 8자형상으로 권취되어 코드의 과도 꼬임을 형성하고, 코드의 구성을 고정하며, 기계 장치(10)에 대해 인발력을 제공하는 장력 유닛 캡스턴(78)상으로 통과하기 전에 상기 과도 꼬임을 제거한다. 그 다음에, 코드는 권취 스풀(80)을 통과한다. 권취 스풀과 장력 유닛 캡스턴의 양자는 제1도에 개략적으로도 도시하고 있다.

제3도에는 본 발명에 따라 변형된 셔틀(16)장치를 나타내고, 동일한 기능을 갖는 장치와 기계요소들을 동일한 참조번호로 표시한다. 내부 스풀(48, 34)로부터 시작되는 필라멘트는 대충 반대방향으로 당겨져 안내 아이들러 풀리(79, 91)의 둘레를 각기 돌며, 각기 아이들러 풀리(92, 93)(55, 94)를 통과하여 최종적으로 성형다이(90)로 진입하고, 그곳에서 내부 필라멘트는 풀리(93, 94)와 성형다이(90)의 상대적인 위치에 의해 규정된 각도로 두개의 외부 필라멘트와 합쳐진다. 성형다이(90)로 진입하기 전에, 네개의 필라멘트는 동일한 평면을 갖고, 이 평면은 다이의 축선을 포함하며, 다이의 축선은 플라이어(12)의 수평 축선(A)상에 놓여 있다. 상기 내부스풀로부터 인출된 각각의 필라멘트가 상기 수평축선(A)과 이루는 각도는 35°∼60°이고, 바람직하게는 45°∼50°이다. 최상의 결과를 얻을 수 있는 정밀한 각도 값은 주로 필라멘트 강도, 그것의 직경, 회전속도, 및 기계장치에 부여된 인발력의 함수이다. 가장 간단한 각도 조정법은 풀리(93, 94) 각각의 축선의 위치를 변화시키는 것이며; 풀리 직경을 변화시키는 것은 상기 방법보다는 덜 바람직한 것이다.

전술한 바람직한 실시태양에 있어서, 다이는 중공형 허브(20)내에 설치되어서 그것과 함께 회전한다. 성형다이는 셔틀(16)에 대하여 고정된 위치를 취할 수 있다는 것을 이해하여야한다. 다이는, 예를 들어 플라이어 축선(A)위에 자신의 축선을 갖도록, 중공형 허브(20)의 앞의 프레임 장치(44)에 설치될 수 있다.

성형다이는 예를들어 탄화물이나 세라믹 재료로 만들어지고, 성형 다이의 내경은 완성된 케이블 직경의 150 ∼ 200％이어야 하고, 보다 바람직하게는 170 ∼ 180％이어야 한다.

이상에서는 2 + 2형 코드를 꼬는 장치에 관하여 본 발명을 설명하였다. 외부 와이어 스풀(제1도의 57)이나 내부 와이어 스풀(제2도 및 제3도의 48, 34)의 수를 변화시킴으로써, 예를들어 2 × 형 코드[외부스풀(48, 34)로부터 필라멘트가 인출되지 않고, 내부 스풀(48, 34)로부터 인출된 단독 필라멘트가 대략 45°각도로 인발다이로 진입한다], 3 + 2형 코드 (외부 스풀로부터 인출되어 완성된 코드내에서 평행을 이루는 세개의 필라멘트와 내부 스풀로부터 인출된 두개의 필라멘트)등을 꼬는 것이 가능하다.

두개의 필라멘트보다 더 많은 필라멘트가 내부 와이어 스풀로부터 인출되는 경우에는 이러한 필라멘트가 성형 다이(90)로 진입하기 전에는 동일한 평면내에 전혀 놓이지 않지만, 각 필라멘트는 각기 이웃하는 필라멘트와 거의 동일한 각도를 형성하고, 각 필라멘트가 다이의 축선과 형성하는 각도는 여전히 35°∼60°이다. 또 다른 하나의 방법으로, 내부 필라멘트는 다이의 축선상에 놓인 상기 외부 필라멘트의 주위에서 등각도로 이격된다.

Claims (11)

1. 고장력 강 필라멘트와 함께 꼬아서, 탄성중합체성 구조체내에서 보강 요소로서 사용되기에 적합한 금속제 코드를 제조하는 장치에 있어서, - 회전축선(A)을 갖는 플라이어(flyer)와, 상기 플라이어를 상기 회전 축선을 중심으로 회전시키기 위한 수단을 구비하는 제1부재와; - 상기 플라이어에 매달려 있는 비회전형 셔틀로 구성되고, 적어도 두개의 필라멘트를 공급하는 한세트의 스풀과, 상기 필라멘트를 합치점(joining point)까지 안내하기 위한 회전형 풀리를 포함하는 제2부재와; - 완성된 코드를 수집하는 수단, 및 상기 스풀세트로부터 공급된 필라멘트를 상기 금속제 코드 제조장치의 구성요소의 둘레를 돌아 통과하도록 인출하는 수단과; - 상기 플라이어 축선과 합체된 인출 축선을 갖는 성형다이와; - 상기 스풀세트로부터 공급된 상기 필라멘트가 인출축선을 중심으로 대체로 동일 각도로 이격되고 상기 인출축선과 35°∼60°의 각도를 형성하도록 상기 필라멘트를 안내하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속제 코드 제조 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 다이의 내경이 상기 코드의 직경의 150％∼200％인 것을 특징으로 하는 금속제 코드 제조 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 다이가 탄화물로 제작되는 것을 특징으로 하는 금속제 코드 제조장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 스풀이 두개의 필라멘트를 공급하는 것을 특징으로 하는 금속제 코드 제조 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1부재의 근처에 배치되어 적어도 하나의 필라멘트를 공급하는 1세트의 스풀과, 상기 필라멘트가 상기 다이에 진입하기 전에 상기 필라멘트를 상기 다이의 인출 축선상으로 안내하기 위한 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 금속제 코드 제조 장치.
6. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 필라멘트들이 0.15∼0.38㎜의 거의 동일한 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 금속제 코드 제조장치.
7. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 각도α가 45°∼ 50°인 것을 특징으로 하는 금속제 코드 제조 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 비회전형 셔틀이 두개의 동축방향 중공형 허브에 의해 상기 플라이어에 매달려있고, 상기 다이가 상기 중공형 허브중 하나내에 회전가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 금속제 코드 제조 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 비회전형 셔틀이 두개의 동축방향 중공형 허브에 의해 상기 플라이어에 매달려 있고, 상기 다이는 상기 필라멘트가 코드로 합치되는 지점에 배치되는 것을 특징으로 하는 금속제 코드 제조 장치.
10. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 셔틀상에 위치된 상기 스풀로부터 공급되는 상기 필라멘트를 상기 다이내로 안내하기 위한 수단이 풀리인 것을 특징으로 하는 금속제 코드 제조 장치.
11. 제9항에 있어서, 상기 풀리의 축선 위치가 지속적으로 변화되는 것을 특징으로 하는 금속제 코드 제조 장치.