KR100385076B1 - 타이어 제조시 스트립 벨트 방식의 트레드 벨트 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어의 제조시 인성 및 장력을 보강해 주기 위하여 두꺼운 고무층의 트레드부에 매설되는 트레드 벨트를 스트립 벨트방식으로 성형하는 스트립 벨트 방식의 트레드 벨트 제조장치에 관한 것이다.

본 발명은 타이어 제조공정에서 트레드 벨트의 소재가 되는 스틸 와이어를 벨트형태로 만든 다음 이를 연속적으로 공급하면서 직접 타이어 드럼의 표면에 부착하여 작업효율을 향상시키고, 생산성 향상에 기여할 수 있도록 한 것이다.

상기와 같이 된 본 발명은 스틸 와이어의 이송, 공급, 절단, 정렬 및 부착공정이 단순화 되어 장치를 간단하게 형성할 수 있고, 스틸 와이어의 작업공정이 대폭 단축되는 효과가 있다.

Description

타이어 제조시 스트립 벨트 방식의 트레드 벨트 제조장치{An apparatus for manutacturing a strip belt type ot tread belt in manufacturing a tire}

본 발명은 타이어의 제조시 인성 및 장력을 보강해 주기 위하여 두꺼운 고무층의 트레드부에 매설되는 트레드 벨트에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 스트립 벨트방식의 트레드 벨트를 성형함에 있어 상기 트레드 벨트의 소재가 되는 스틸 와이어를 자동으로 이송, 공급, 절단, 정렬하여 타이어의 표면에 원하는 각도로 엇갈리게 부착할 수 있도록 한 타이어 제조시 스트립 벨트 방식의 트레드 벨트 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 타이어는 차체에 장착되어 지면과 접촉하므로서 차체의 하중과 중량을 지지하고, 엔진의 구동력을 노면에 전달하며, 노면으로 부터 받는 충격을 흡수 완화시켜 차체를 보호하는 역할을 하게 된다.

또한, 브레이크의 제동력을 노면에 전달하여 안전한 주행을 보장한다.

이러한 타이어는 주행시 노면과 직접적으로 접촉하는 트레드부의 마모가 심하게 발생한다.

도 1은 일반적인 타이어(200)의 구조를 나타낸 단면도이다.

도시한 바와 같이, 타이어(200)는 가장 외측에 노면과 직접 접촉하는 두꺼운 고무층의 트레드부(201)가 형성되어 있고, 이 트레드부에는 노면과의 마찰계수를 확보하고 방향성을 유지하기 위한 트레드홈(Groove, 202)이 여러 가지 형태로 형성되어 있다.

또한, 타이어(200)의 내측에는 금속재의 림(204)과 이 림에 끼워지는 비교적 뚜꺼운 고무층의 비드부(203)가 형성되어 있고, 이 림은 충분한 강도를 갖는 금속재로 형성되어 자동차의 동력을 타이어에 전달하게 된다.

이 외에도, 림(204)에는 타이어의 내부에 공기를 주입하기 위한 공기 주입용 밸브(206)가 설치되어 있고, 고무층의 내부에는 타이어에 인성 및 장력을 부여하기 위한 복수개의 비드 와이어(207)와 트레드 벨트(208) 및 보강재(209)가 매설되어 있다.

이중, 접지면 역할을 하는 트레드부(201)는 주행시 가장 마모가 심하게 발생하는 부분으로, 그 내부에는 전술한 보강재(209)와 트레드 벨트(208)가 매설되어 있다.

상기의 트레드 벨트(208) 및 보강재(209)를 설치하는 이유는, 자동차가 주행하는 도중 지면과 접촉하는 과정에서 이물질에 의한 타이어의 손상이 발생할 경우, 내부에 주입된 압축공기의 급격한 누설을 방지하고, 탑승자의 안전을 유지하기 위함이다.

이중, 트레드 벨트(208)는 통상 타이어(200)의 트레드부(201) 내부에 서로 다른 두겹의 스틸 와이어를 "X"자 형태로 조밀하게 매설하여서 형성된 것으로, 타이어의 특성에 따라 두겹의 엇갈림 각이 달라지며, 타이어의 제조시 형성하게 된다.

이를 위하여 타이어 제조시 지면과 접촉하는 트레드부의 내부에 두겹의 스틸 와이어를 "X"자 형태로 매설하여 트레드 벨트(208)를 형성해 주는 것이다.

상기와 같이 스틸 와이어로 구성되는 트레드 벨트(208)를 형성하기 위해서는 원소재인 스틸 와이어의 공급, 일정한 길이로 절단, 요구되는 위치에 일정한 간격으로 정렬하여 엇갈림 각도로 부착할수 있는 장치가 반드시 필요하다.

그런데, 이제까지 사용하고 있는 타이어의 제조설비는 대량생산을 목적으로 한 것이기 때문에 제조공정의 세분화 및 설비의 자동화는 어느 정도 이루어져 있으나, 이들 제조설비는 대형화 되어 있고, 복잡한 단점이 있다.

또한, 이러한 설비를 이용하여 타이어를 제조하기 위해서는 넓은 면적의 공장과 복합한 대형 자동화 설비의 구비 및 다수의 작업인원이 필요하여 제조원가가 높아지는 문제점이 있다.

즉, 종래의 타이어 제조공정 및 장치에서 트레드 벨트를 형성하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 스틸 와이어를 크릴(Creel)에 감는 와인딩 공정과; 타이어의 외경에 스틸 와이어를 조밀하게 설치하기 위하여 필요한 약 1300여개의 크릴과, 상기 크릴을 모두 설치할수 있는 대형의 스탠드가 필요하고; 각각의 스틸 와이어를 정확한 간격으로 정렬하기 위한 정렬장치 및, 정렬된 스틸 와이어의 전후면에 고무판을 도포하여 부착하므로써 스틸벨트(스트립 벨트보다 폭이 넓은 벨트)를 형성하는 공정과; 제조된 스틸 와이어의 이송 및 지정된 각도와 폭으로 절단하는 절단공정과; 절단된 스틸벨트를 분리 저장하는 공정 및; 절단된 스틸벨트를 타이어 드럼의 표면에 부착하는 공정; 등으로 구성되어 있다.

이러한 종래의 제조설비는,

① 제조설비는 자동화 되어 있으나, 모두 대형이고, 고가의 제작비용이 소요되며, 스틸 벨트가 내장된 타이어를 제조하기 위해서는 약 1300여개에 달하는 크릴과 이를 설치할수 있는 대형의 스탠드 및 설치공간이 필요하고,

② 각각의 크릴에 감겨진 1300여개의 스틸 와이어를 평면 위에 일정한 간격으로 정렬시키기 위한 대형의 정렬기가 필요하며,

③ 정렬된 스틸 와이어의 상하부에 얇은 고무판을 대고 접착시키기 위한 도포장치와 이 도포장치를 통하여 형성된 스틸벨트를 감을수 있는 장치가 필요하고,

④ 형성된 스틸벨트를 이송 및 공급하는 장치와, 이 스틸벨트를 두겹의 엇갈림 각도로 만들어 주는 조정장치 및, 절단장치가 요구되며,

⑤ 폭이 서로 다른 두겹의 스틸벨트를 절단하여 저장하기 위한 공간과, 이를 타이어에 감을 때 타이어를 구동시키기 위한 장치가 필요하다.

따라서, 이러한 종래의 제조장치는 어느 정도 자동화는 이루어져 있으나, 설치 자체가 대형이고, 제작하기 어려운 관계로 비용의 과다지출과 함께 설비의 설치에 따른 넓은 설치공간이 필요하여 제조원가의 상승과 생산성 및 품질저하를 일으키는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로 그 기술적인 과제는 하나의 장치에서 타이어의 제조와 트레드 벨트의 성형을 동시에 완료하고, 두겹의 스트립 벨트를 단일공정에서 부착 및 절단하여 제조공정을 생략하므로써 생산성 향상과 설비의 부피감소 및 장치의 소형화에 기여할 수 있는 스트립 벨트 방식의 트레드 벨트 제조장치를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 타이어의 구조를 나타낸 단면도

도 2는 본 발명의 전체 구성을 나타낸 개략도

도 3은 본 발명에서 타이어 드럼과 고무 압착롤러의 설치상태를 나타낸 정면도

도 4는 본 발명의 정면도

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 스트립 벨트 공급 및 미소 이송장치 11 : 롤러

20 : 타이어 드럼 회전장치

21 : 타이어 드럼 회전용 모터 22 : 회전축

23 : 축직각 방향 회전용 모터

30 : 스트립 벨트 이송 및 절단장치

40 : 스트립 벨트 부착장치 41 : 고무 압착롤러

50 : 스트립 벨트 양단 압착장치 51 : 압착롤러

60,70 : 그립퍼 80 : 컷터

90 : 고정용 그립퍼

S : 스트립 벨트

T : 타이어 드럼

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명은 타이어 제조공정에서 트레드 벨트의 소재가 되는 스틸 와이어를 벨트형태로 만든 다음 이를 연속적으로 공급하면서 직접 타이어 드럼의 표면에 부착하여 작업효율을 향상시키고, 생산성 향상에 기여할수 있도록 한 것이다.

상기와 같이 된 본 발명은 스틸 와이어의 이송, 공급, 절단, 정렬 및 부착공정이 단순화 되어 장치를 간단하게 형성할 수 있고, 스틸 와이어의 작업공정이 대폭 단축되는 효과가 있다.

이하에서 본 발명을 첨부된 실시예의 도면에 의거 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 전체 구성을 나타낸 개략도이고, 도 3은 타이어 드럼과 고무 압착롤러의 설치상태를 나타낸 정면도이며, 도 4는 본 발명의 정면도를 나타낸 것이다.

도시한 바와 같이 본 발명은 일정한 폭으로 제작된 스트립 벨트(S)를 일정한 속도로 공급하기 위한 롤러(11)와 미소 이송장치(도시되지 않음)를 구비하는 스트립 벨트 공급 및 미소 이송장치(10)와;

타이어 드럼(T)을 축과 직각인 방향에 대해서 임의의 엇갈림 각(θ)으로 선회(Yawing)시키고, 상기 롤러(11)로 부터 풀려나온 스트립 벨트(스트립 벨트는 폭이 좁은 스틸 벨트)(S)를 연속적으로 부착하기 위하여 타이어를 일정한 시간 간격으로 각속도(Ω)로 회전시켜 주는 타이어 드럼 회전장치(20)와;

상기 스트립 벨트 이송 및 미소 이송장치(10)로 부터 공급되는 스트립 벨트(S)를 타이어 드럼(T)에 부착하며, 부착된 스트립 벨트를 요구하는 폭으로 절단하는 스트립 벨트 이송 및 절단장치(30)와;

상기 타이어 드럼(T)의 폭방향의 단면 형상과 일치하는 구조로 된 고무 압착롤러(41)를 이용하여 일정한 길이로 절단된 한가닥의 스트립 벨트(S)를 타이어 드럼의 표면에 가압하여 정확히 부착하는 스트립 벨트 부착장치(40) 및;

상기 스트립 벨트(S)의 양단을 밀착시켜 인접하여 부착되는 스트립 벨트의 연결부위에서 생기는 간극에 의한 불량을 방지해 주는 스트립 벨트 양단 압착장치(50); 로 구성된다.

스트립 벨트 공급 및 미소 이송장치(10)는 일정한 폭으로 제작된 스트립 벨트(S)를 롤러(11)에 권취하여 일정한 속도로 공급하고, 첫 번째 스트립 벨트의 부착이 완료된 뒤(그립퍼 70이 B위치에 도달) 스트립 벨트의 절단작업을 실시하며, 두 번째 작업을 위하여 그립퍼(60)가 A위치에서 스트립 벨트의 시작단을 잡을 수 있도록 스트립 벨트를 미소량 만큼 이송시키게 된다.

타이어 드럼 회전장치(20)는 타이어 드럼의 회전축(22)에 축설된 모터(21)와 축직각 방향 회전용 모터(23)를 이용하여 타이어 드럼(T)을 축과 직각인 방향에 대하여 임의의 엇갈림 각(θ)으로 선회(Yawing)시키고, 타이어를 일정한 시간 간격으로 각속도(Ω) 회전시켜 롤러(11)로 부터 풀려나온 스트립 벨트(S)의 연속적인 부착이 가능하도록 한다.

스트립 벨트 이송 및 절단장치(30)는 두 개의 그립퍼(60,70)와 그라인딩 휠로 된 컷터(80)를 이용하여 상기 스트립 벨트 이송 및 미소 이송장치(10)로 부터 공급되는 스트립 벨트(S)를 타이어 드럼(T)에 부착한 후 요구하는 폭으로 절단하게 된다.

이 장치는 일측의 그립퍼(60)가 스트립 벨트의 단을 잡고(A위치) B위치로 이송하면서 스트립 벨트을 부착하고, 그립퍼(60)가 B위치에 도달하면 타측의 그립퍼(70)는 A위치에서 스트립 벨트의 끝단을 잡은 상태에서 상기 스트립 벨트를 요구하는 폭으로 절단하게 된다.

따라서, 그립퍼의 이동경로는 A-〉B-〉C-〉D의 경로로 반복되어 이동하며, 절단장치의 전단력을 높이기 위하여 고정용 그립퍼(90)와 이동용 그립퍼(60)의 간극을 작게 만들고, 고속절삭이 가능하도록 강성을 높인 것이다.

스트립 벨트 부착장치(40)는 일정한 길이로 절단된 한가닥의 스트립 벨트(S)를 타이어 드럼의 표면에 정확히 부착하기 위하여 타이어 드럼(T)의 폭방향의 단면 형상과 일치하는 구조로 된 고무 압착롤러(41)를 사용하여 스트립 벨트를 가압 부착하며, 무리한 힘을 사용하여 압착할 경우 스트립 벨트의 손상이 생기지 않도록 구성된다.

스트립 벨트 양단 압착장치(50)는 부착되는 스트립 벨트(S)의 연결부위에서 생기는 간극에 의한 불량을 방지하기 위해 부착되는 스트립 벨트의 양단을 밀착시켜 주는 장치로서, 압착롤러(도시는 생략)는 한 번의 회전으로 양쪽에 물리는 스트립 벨트를 잡아당겨 압착할수 있는 구조로 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 종래의 스틸벨트(스트립 벨트 보다 폭이 넓은 벨트) 작업공정은 타이어 드럼의 표면이 평탄한 플랫드럼(Flat drum)을 사용하였기 때문에 타이어 형상을 만들어 주기 위한 성형공정이 별도로 필요한데 반해, 본 발명은 타이어 형상을 갖는 타이어 드럼(T)을 이용하여 직접 타이어 형상을 만들어 가므로 별도의 성형공정이 생략된다.

또한, 종래의 스틸벨트를 직접 사용하거나 좁은 폭(b)으로 스트립 벨트를 이용하여 연속적으로 임의의 엇갈림 각(θ)으로 부착하므로써 작업시간을 줄이고, 생산성을 향상시킬수 있다.

따라서, 종래의 폭이 다른 두겹의 스틸벨트를 별도로 작업하던 공정을 동일한 스트립 벨트를 이용하여 두겹의 작업공정이 생략된다.

그리고, 본 발명은 두겹의 스트립 벨트 작업을 단일공정에서도 수행이 가능하다.

즉, 종래에는 크릴을 통해서 제작한 대형 스틸벨트를 타이어의 폭과 엇갈림 각(θ)을 고려하여 타이어에 부착할수 있는 크기로 폭이 서로 다르게 제작한 후 타이어에 부착하기 때문에 설비가 커지고, 별도의 부가장치(대형 절단장치, 대형 이송장치, 폭이 다른 스틸벨트 분리장치)가 요구되었으나, 본 발명에서는 폭(b)이 일정한 스티립 벨트로 제작하여 연속적으로 장치에 공급하여 바로 타이어에 부착하면서 요구하는 폭으로 절단하고, 타이어 드럼을 일정한 간격으로 회전시켜 줄수 있다.

아울러, 동일한 스트립 벨트를 사용하기 때문에 타이어 드럼을 축직각 방향으로 일정한 각도(θ)로 회전시켜 주므로써 엇갈림 각(θ)이 서로 다른 스트립 벨트 작업을 단일장치에서 마무리할수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 다음과 같은 효과를 얻을수 있다.

첫째, 스트립 벨트의 이송, 공급, 절단, 정렬 및 부착하는 공정이 단순화되고, 장치의 구조가 간단하며, 스트립 벨트의 작업이 용이하다.

둘째, 장치의 제작 및 설치를 줄일수 있다.

셋째, 설치공간이 적으며, 이동설치가 용이하다.

넷째, 자동차 생산공장의 가까운 거리에서 적은 공간에서 신속하게 제조 및 공급이 가능하기 때문에 장거리 운반에 따른 물류비용 절감이 가능하다.

다섯째, 타이어의 제조원가 절감과 품질 및 생산성 향상에 기여할수 있다.

여섯째, 타이어 제조공정을 공장형태가 아닌 작업공간을 최소화시킬수 있으며, 타이어의 생산공정을 콤팩트 셀(Compact cell) 형태로 구축할수 있다.

Claims (1)

1. 타이어 제조시, 타이어 드럼(T)에 트레드 벨트(208)의 소재인 스트립 벨트(S)를 타이어의 표면에 부착하기 위한 장치를 구성함에 있어서,

   일정한 폭으로 제작된 스트립 벨트(S)를 일정한 속도로 공급하기 위한 롤러(11)와 미소 이송장치를 구비하는 스트립 벨트 공급 및 미소 이송장치(10)와;

   상기 타이어 드럼(T)을 축과 직각인 방향에 대해서 임의의 엇갈림 각(θ)으로 선회시키고, 상기 롤러(11)로 부터 풀려나온 스트립 벨트(S)를 연속적으로 부착하기 위하여 타이어를 일정한 시간 간격으로 각속도(Ω)로 회전시켜 주는 타이어 드럼 회전장치(20)와;

   상기 스트립 벨트 이송 및 미소 이송장치(10)로 부터 공급되는 스트립 벨트(S)를 타이어 드럼(T)에 부착하며, 부착된 스트립 벨트를 요구하는 폭으로 절단하는 스트립 벨트 이송 및 절단장치(30)와;

   상기 타이어 드럼(T)의 폭방향의 단면 형상과 일치하는 구조로 된 고무 압착롤러(41)를 이용하여 일정한 길이로 절단된 한가닥의 스트립 벨트(S)를 타이어 드럼의 표면에 가압하여 정확히 부착하는 스트립 벨트 부착장치(40) 및;

   상기 스트립 벨트(S)의 양단을 밀착시켜 인접하여 부착되는 스트립 벨트의 연결부위에서 생기는 간극에 의한 불량을 방지해 주는 스트립 벨트 양단 압착장치(50); 로 구성됨을 특징으로 하는 타이어 제조시 스트립 벨트 방식의 트레드 벨트 제조장치.