KR100697679B1 - 스트립 와인딩에 의한 타이어 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스트립 와인딩에 의한 타이어 제조장치에 관한 것으로서, 타이어 구성요소를 이루는 각각의 반제품을 미리 성형할 공급할 필요가 없도록 하고, 장치의 크기를 줄일 수 있으며, 무인 자동화함으로써 생산성 향상과 제조원가 절감을 도모하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 타이어 제조장치는, 상부프레임(120)에 회전가능하게 설치되고, 외주에 타이어 성형소재인 고무 스트립이 공급되어 부착되도록 타이어 형상으로 형성되는 코어 드럼(Core Drum, 100)과; 상기 상부프레임을 평면 회전시키는 평면회전장치(130)와; 상기 상부프레임을 회전가능하게 지지함과 아울러 상기 평면회전장치를 지지하는 중간프레임(140)과; 상기 중간프레임을 평면상에서 y축으로 이동시키는 y축이동장치(150)와; 상기 중간프레임을 y축으로 슬라이딩 가능하게 지지함과 아울러 상기 y축이동장치를 지지하는 하부프레임(160)과; 상기 하부프레임을 평면상에서 x축으로 이동시키는 x축이동장치(170)와; 그리고, 상기 하부프레임을 x축으로 슬라이딩 가능하게 지지함과 아울러 상기 x축이동장치를 지지하는 베이스(180);를 포함하여 이루어진다.

타이어, 제조, 성형, 고무, 스트립, 코어드럼, x축, y축, 이동, 평면회전

Description

스트립 와인딩에 의한 타이어 제조장치 {TIRE BUILDING MACHINE BY THE STRIP WINDING}

도 1은, 본 발명에 따른 타이어 제조장치를 나타내는 정면도이다.

도 2는, 도 1의 좌측면도이다.

도 3은, 도 1의 일부 평면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 코어 드럼(Core Drum), 110 : 서보모터(Servo Motor),

120 : 상부프레임, 130 : 평면회전장치,

131 : 평면회전용 서보모터, 133 : 터닝 베어링(Turning Bearing),

140 : 중간프레임, 150 : y축이동장치,

151 : y축구동 서보모터, 152 : 나사봉,

153 : 리니어 모션 가이드(Linear Motion Guide),

160 : 하부프레임, 170 : x축이동장치,

171 : x축구동 서보모터, 172 : 나사봉,

173 : 리니어 모션 가이드, 180 : 베이스.

본 발명은 스트립 와인딩(Strip Winding)에 의한 타이어 제조장치에 관한 것으로서, 특히 타이어 소재를 스트립 형태로 회전가능한 코어 드럼(Core Drum)에 공급할 때, 상기 코어 드럼의 위치를 x축 및 y축으로 적절하게 이동시키고, 경우에 따라 상기 코어 드럼을 평면 회전시킬 수 있도록 함으로써, 타이어 제조장치를 콤팩트화할 수 있고, 무인자동화로 생산성 향상과 작업인원 감소를 도모할 수 있는 스트립 와인딩에 의한 타이어 제조장치에 관한 것이다.

타이어를 제조함에 있어서, 타이어 성형공정은 타이어를 구성하는 각 반제품을 서로 부착하여 그린타이어를 만드는 과정을 말하는데, 통상적으로 1차 성형공정과 2차 성형공정으로 나뉜다.

이와 같이, 타이어를 성형할 수 있도록 이루어진 성형기로, 본 출원인에 의하여 제안된 한국 등록특허 제494019호의 장치 등 여러 가지 형태의 장치가 제안되어 있는데, 이들 대부분은 성형기 1대당 1명의 작업자에 의하여 각 타이어의 각 부분을 구성하는 부품의 형상으로 성형된 반제품들을 성형드럼에 차례로 공급하여 부착시킴으로써, 타이어 반제품을 성형하고 있다. 예컨대, 타이어 1차 성형공정에서는, 성형드럼에 인너라이너, 채퍼, 사이드월, 바디플라이 및 비드 반제품들을 공급하고 이들을 부착, 조립하여 1차 타이어 반제품을 성형하게 되는 것이다.

그런데, 상기한 바와 같은 종래 성형기에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있다.

즉, 타이어 1대당 1명의 작업자가 성형기를 작동시킴으로써, 작업자의 인건 비에 의해 타이어 제조비용이 상승하게 되고, 또한 성형시간이 많이 걸려 생산성이 저하되는 문제점이 발생한다.

또한, 미리 성형된 부품들을 성형기에 공급하도록 되어 있기 때문에, 성형기의 크기가 커지는 문제점도 발생한다.

또한, 타이어 구성요소를 이루는 반제품들을 각각 별로도 성형하여야 하기 때문에, 이에 따른 시설비, 제조비 및 제조시간이 요구되고, 각각의 반제품들을 성형공정으로 이동시키기 위한 문제점도 야기된다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 고려하여 이루어진 것으로서, 압출에 의해 성형되는 고무 스트립을 회전가능한 코어 드럼에 공급하여 타이어의 각 구성요소를 이루도록 부착하여 성형할 수 있도록 함으로써, 타이어 구성요소를 이루는 각각의 반제품을 미리 성형할 공급할 필요가 없도록 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 타이어 제조장치의 크기를 줄일 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 타이어 제조공정을 무인 자동화함으로써 생산성 향상과 제조원가 절감을 도모하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 스트립 와인딩에 의한 타이어 제조장치는, 상부프레임에 설치되는 서보모터(Servo Motor)에 의해 회전가능하게 설치되고, 외주에 타이어 성형소재인 고무 스트립이 공급되어 부착되도록 타이어 형상으로 형성되는 코어 드럼과; 상기 상부프레임을 평면 회전시키는 평면회전장치와; 상기 상부프레임을 회전가능하게 지지함과 아울러 상기 평면회전장치를 지지하는 중간프레임과; 상기 중간프레임을 평면상에서 y축으로 이동시키는 y축이동장치와; 상기 중간프레임을 y축으로 슬라이딩 가능하게 지지함과 아울러 상기 y축이동장치를 지지하는 하부프레임과; 상기 하부프레임을 평면상에서 x축으로 이동시키는 x축이동장치와; 그리고, 상기 하부프레임을 x축으로 슬라이딩 가능하게 지지함과 아울러 상기 x축이동장치를 지지하는 베이스를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 x축이동장치는, 상기 베이스에 지지되는 x축구동 서보모터와, 상기 하부프레임의 저면에 회전가능하게 지지되어 상기 x축구동 서보모터의 회전력으로 상기 하부프레임을 x축으로 이동시키는 나사봉과, 그리고 상기 베이스와 상기 하부프레임 사이에 개재되어 상기 하부프레임을 x축으로 슬라이딩 가능하게 지지하는 리니어 모션 가이드(Linear Motion Guide)를 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 상기 y축이동장치는, 상기 하부프레임에 지지되는 y축구동 서보모터와, 상기 중간프레임의 저면에 회전가능하게 지지되어 상기 y축구동 서보모터의 회전력으로 상기 중간프레임을 y축으로 이동시키는 나사봉과, 그리고 상기 하부프레임과 상기 중간프레임 사이에 개재되어 상기 중간프레임을 y축으로 슬라이딩 가능하게 지지하는 리니어 모션 가이드를 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 상기 평면회전장치는, 상기 중간프레임에 지지되는 평면회전용 서보모터와, 상기 평면회전용 서보모터의 회전력을 상기 상부프레임에 전달하여 상기 상 부프레임을 회전시키는 터닝 베어링(Turning Bearing)을 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1 내지 도 3에는 본 발명에 따른 스트립 와인딩에 의한 타이어 제조장치가 도시되어 있다.

본 발명에 따른 타이어 제조장치는, 코어 드럼(100)과, 평면회전장치(130)와, y축이동장치(150)와, 그리고 x축이동장치(170)를 구비한다.

상기 코어 드럼(100)은, 타이어 구성 소재인 고무 스트립을 예컨대, 서비서(Servicer)와 같은 공급수단을 통하여 그 외주로 공급받아 타이어를 성형하도록 이루어진 것으로서, 타이어 형상으로 형성된다.

상기 코어 드럼(100)은 상부프레임(120)의 상부에 지지되는 서보모터(110)의 회전력으로 회전가능하게 지지되어 있다. 예컨대, 상기 코어 드럼(100)의 회전축(101)을 상부프레임(120)에 지지대(102)를 통해 회전가능하게 지지시키고, 상기 서보모터(110)의 구동축과 상기 회전축(101)을 구동풀리(111), 종동풀리(112) 및 타이밍 벨트(113)를 통하여 연결함으로써, 상기 서보모터(110)에 의하여 코어 드럼(100)이 회전할 수 있다.

상기 고무 스트립은 코어 드럼(100)에 연속 띠 형태로 공급되어 부착되는데, 15mm 정도의 폭을 가지도록 이루어질 수 있다. 이 때, 고무 스트립간의 사이 간격이나 오버 랩(Overlap) 두께 등이 일정하게 유지되도록 하여 타이어 품질저하가 발생하지 않도록 하여야 한다.

상기 고무 스트립의 부착에 의하여, 타이어의 각종 구성요소가 이루어지게 되는데, 상기 구성요소로 트레드 뿐만 아니라, 사이드 부분과 비드 부분 까지도 고무 스트립으로 이루어질 수 있다.

따라서, 고무 스트립의 부착으로 형성되는 타이어 구성요소들이 각각 다른 위치에서 다른 형상으로 이루어지므로, 상기 코어 드럼(100)은 2차원 거동이 아닌 3차원 거동이 가능하도록 설치되어야 한다. 이를 위하여, 상기 코어 드럼(100)을 평면 회전시키는 평면회전장치(130)와, 상기 코어 드럼(100)을 y축으로 회전시키는 y축이동장치(150)와, 그리고 상기 코어 드럼(100)을 x축으로 회전시키는 x축이동장치(170)가 요구되는 것이다.

상기 상부프레임(120)을 평면 회전시키는 평면회전장치(130)는, 상기 상부프레임(120)의 하부에 배치되는 중간프레임(140)에 지지되는데, 상기 중간프레임(140)에 지지축(121)에 의하여 상기 상부프레임(120)이 회전가능하게 지지될 수 있다.

또한, y축이동장치(150)는 상기 중간프레임(140)을 평면상에서 y축으로 이동시킴으로써, 결과적으로 코어 드럼(100)을 y축으로 이동시키도록 되어 있으며, 상기 중간프레임(140)은 그 하부에 설치되는 하부프레임(160)에 y축으로 슬라이딩 가 능하게 지지된다. 또한, 이 하부프레임(160)에 상기 y축이동장치(150)가 지지된다.

또한, 상기 x축이동장치(170)는 상기 하부프레임(160)을 평면상에서 x축으로 이동시킴으로써, 결과적으로 코어 드럼(100)을 x축으로 이동시키도록 되어 있으며, 상기 하부프레임(160)은 그 하부에 설치되는 베이스(180)에 x축으로 슬라이딩 가능하게 지지된다. 또한, 상기 베이스(180)에 상기 x축이동장치(170)가 지지된다.

구체적으로, 상기 x축이동장치(170)는, x축구동 서보모터(171)와, 나사봉(172) 및 리니어 모션 가이드(173)를 포함하여 이루어진다. 상기 x축구동 서보모터(171)는, 상기 베이스(180)에 지지되어 있고, 상기 나사봉(172)은 상기 하부프레임(160)의 저면에 회전가능하게 지지되어 상기 x축구동 서보모터(171)에 연결된다. 따라서, 상기 x축구동 서보모터(171)의 회전력에 의하여 회전하는 나사봉(172)에 의하여 상기 하부프레임(160)이 x축으로 이동될 수 있다. 예컨대, 상기 x축구동 서보모터(171)의 구동축과 상기 나사봉(172)이 구동풀리, 종동풀리 및 타이밍 벨트로 연결되면, 상기 x축구동 서보모터(171)의 회전력이 상기 나사봉에 전달될 수 있다. 그리고, 리니어 모션 가이드(173)는, 상기 하부프레임(160)의 원활한 x축 방향의 슬라이딩 이동을 위하여, 상기 베이스(180)와 상기 하부프레임(160) 사이에 개재되는 것이다.

또한, 상기 y축이동장치(150)는, y축구동 서보모터(151)와, 나사봉(152) 및 리니어 모션 가이드(153)를 포함하여 이루어진다. 상기 y축구동 서보모터(151)는, 상기 하부프레임(160)에 지지되어 있고, 상기 나사봉(152)은 상기 중간프레임(140)의 저면에 회전가능하게 지지되어 상기 y축구동 서보모터(151)에 연결된다. 따라 서, 상기 y축구동 서보모터(151)의 회전력에 의하여 회전하는 나사봉(152)에 의하여 상기 중간프레임(140)이 y축으로 이동될 수 있다. 예컨대, 상기 y축구동 서보모터(151)의 구동축과 상기 나사봉(152)이 구동풀리, 종동풀리 및 타이밍 벨트로 연결되면, 상기 y축구동 서보모터(151)의 회전력이 상기 나사봉에 전달될 수 있다. 그리고, 리니어 모션 가이드(153)는, 상기 중간프레임(140)의 원활한 y축 방향의 슬라이딩 이동을 위하여, 상기 하부프레임(160)과 상기 중간프레임(140) 사이에 개재되는 것이다.

또한, 상기 평면회전장치(130)는, 상기 중간프레임(140)에 지지되는 평면회전용 서보모터(131)와, 상기 평면회전용 서보모터(131)의 회전력을 상기 상부프레임(120)에 전달하여 상기 상부프레임(120)을 회전시키는 터닝 베어링(133)을 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 평면회전용 서보모터(131)의 회전력은 상기 터닝 베어링(133)에 감속기(132)를 통하여 감속되어 전달되는 것이 바람직하다.

다음에, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 스트립 와인딩에 의한 타이어 제조장치의 작용에 대하여 설명한다.

서보모터(110)에 의해 회전하는 코어 드럼(100)의 외주에 서비서와 같은 공급수단을 통해 고무 스트립을 공급하여 부착시켜 타이어의 각 구성요소의 형태를 만든다. 이 과정에서, 타이어 구성요소의 위치가 각각 다르므로, 상기 코어 드럼(100)을 3차원적으로 정밀하게 거동시키면서 고무 스크립을 부착시킨다.

상기 코어 드럼(100)을 x축으로 이동시키고자 할 경우에, x축구동 서보모터(171)를 구동하면, 그 회전력이 하부프레임(160)에 지지된 나사봉(172)에 전달되 고, 상기 나사봉(172)의 회전에 의해 하부프레임(160)이 x축으로 이동함으로써, 결과적으로 코어 드럼(100)이 x축으로 이동하게 된다.

또한, 상기 코어 드럼(100)을 y축으로 이동시키고자 할 경우에, y축구동 서보모터(151)를 구동하면, 그 회전력이 중간프레임(140)에 지지된 나사봉(172)에 전달되고, 상기 나사봉(172)의 회전에 의해 중간프레임(140)이 y축으로 이동함으로써, 결과적으로 코어 드럼(100)이 y축으로 이동하게 된다.

또한, 상기 코어 드럼(100)을 평면 회전시키고자 할 경우에, 평면회전용 서보모터(131)를 구동하면, 그 회전력이 터닝 베어링(133)을 통해 상부프레임(120)에 전달되어 상기 상부프레임(120)이 회전함으로써, 결과적으로 상기 코어 드럼(100)이 평면 회전할 수 있다.

이러한 코어 드럼(100)의 x축이동, y축이동 및 평면회전의 순차적인 또는 복합적인 거동에 의하여, 고무 스트립을 당해 타이어 구성요소와 대응하여 위치에 부착시킬 수 있도록 코어 드럼(100)의 자세가 정밀하게 제어될 수 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 스트립 와인딩에 의한 타이어 제조장치에 의하면, 압출에 의해 성형되는 고무 스트립을 회전가능한 코어 드럼(100)에 공급하여 타이어의 각 구성요소를 이루도록 부착하여 성형하는 과정에서, 코어 드럼(100)의 자세를 x축, y축 및 평면 회전에 의하여 정밀하게 제어하여 고무 스트립을 부착시킬 수 있으므로, 타이어 구성요소를 이루는 각각의 반제품을 미리 성형할 공급할 필요가 없어 반제품을 제조하기 위하여 장치를 배제할 수 있고, 또한 장치 의 크기도 줄일 수 있다.

또한, 반제품을 제조할 필요가 없고, 무인 자동화로 타이어를 성형할 수 있으므로, 시설비, 제조비, 인건비 및 제조시간을 줄일 수 있고, 각각의 반제품들을 성형공정으로 이동시키기 위한 장치 및 비용도 절감할 수 있으므로, 타이어 제조비용을 현저하게 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 타이어 제조 생산성도 현저하게 높일 수 있다.

Claims (4)

1. 상부프레임(120)에 설치되는 서보모터(110, Servo Motor)에 의해 회전가능하게 설치되고, 외주에 타이어 성형소재인 고무 스트립이 공급되어 부착되도록 타이어 형상으로 형성되는 코어 드럼(Core Drum, 100)과;

   상기 상부프레임을 평면 회전시키는 평면회전장치(130)와;

   상기 상부프레임을 회전가능하게 지지함과 아울러 상기 평면회전장치를 지지하는 중간프레임(140)과;

   상기 중간프레임을 평면상에서 y축으로 이동시키는 y축이동장치(150)와;

   상기 중간프레임을 y축으로 슬라이딩 가능하게 지지함과 아울러 상기 y축이동장치를 지지하는 하부프레임(160)과;

   상기 하부프레임을 평면상에서 x축으로 이동시키는 x축이동장치(170)와; 그리고,

   상기 하부프레임을 x축으로 슬라이딩 가능하게 지지함과 아울러 상기 x축이동장치를 지지하는 베이스(180);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스트립 와인딩에 의한 타이어 제조장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 x축이동장치(170)는, 상기 베이스(180)에 지지되는 x축구동 서보모터(171)와, 상기 하부프레임(160)의 저면에 회전가능하게 지지되어 상기 x축구동 서 보모터의 회전력으로 상기 하부프레임을 x축으로 이동시키는 나사봉(172)과, 그리고 상기 베이스와 상기 하부프레임 사이에 개재되어 상기 하부프레임을 x축으로 슬라이딩 가능하게 지지하는 리니어 모션 가이드(173, Linear Motion Guide)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스트립 와인딩에 의한 타이어 제조장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 y축이동장치(150)는, 상기 하부프레임(160)에 지지되는 y축구동 서보모터(151)와, 상기 중간프레임(140)의 저면에 회전가능하게 지지되어 상기 y축구동 서보모터의 회전력으로 상기 중간프레임을 y축으로 이동시키는 나사봉(152)과, 그리고 상기 하부프레임과 상기 중간프레임 사이에 개재되어 상기 중간프레임(140)을 y축으로 슬라이딩 가능하게 지지하는 리니어 모션 가이드(153)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스트립 와인딩에 의한 타이어 제조장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 평면회전장치(130)는, 상기 중간프레임(140)에 지지되는 평면회전용 서보모터(131)와, 상기 평면회전용 서보모터의 회전력을 상기 상부프레임(120)에 전달하여 상기 상부프레임을 회전시키는 터닝 베어링(133, Turning Bearing)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스트립 와인딩에 의한 타이어 제조장치.

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