KR100742717B1 - 타이어금형용 드라이아이스 세척장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 드라이아이스를 공급하여 주는 드라이아이스공급장치; 세척하려는 타이어금형의 외경에 대응하는 크기의 외경을 갖는 원통형의 구조로서, 상기 드라이아이스공급장치로부터 연결호스를 통해 공급받은 드라이아이스를 고속으로 분사하여 주는 드라이아이스분사노즐 및 상기 드라이아이스분사노즐의 측면에 설치되는 히트분사노즐을 갖는 세척드럼; 상기 세척드럼과 회전암으로 연결되며, 상기 세척드럼을 상하이동 및 360도 회전시켜주는 승하강장치; 및 상기 드라이아이스공급장치, 세척드럼 및 승하강장치를 이동시켜주기 위한 이동수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 타이어금형용 드라이아이스 세척장치를 제공한다.

본 발명의 드라이아이스 세척장치는 타이어금형의 세척에 적합한 구조를 갖는 타이어금형용 드라이아이스 세척장치로서, 세척이 자동화되어 있어 종래의 수작업으로 하던 세척 작업보다 작업효율이 매우 높으며, 또한, 고온으로 불순물의 온도를 강제로 상승시킨 후 드라이아이스를 분사하여 불순물을 급속 냉각, 크랙, 승화시킴으로써 종래의 드라이아이스세척장치에 비하여 세척효율이 매우 높은 장점이 있다. 또한, 세척드럼을 타이어금형의 크기에 맞게 제작하여 서로 표면 결합된 상태에서 세척함으로써, 세척시 소음 및 먼지 발생이 적게 발생된다.

타이어금형, 드라이아이스, 세척

Description

타이어금형용 드라이아이스 세척장치{Dry Ice Cleaning Apparatus for Tire Mold}

도 1은 통상의 타이어금형장치를 나타내는 간략도이다.

도 2는 통상의 타이어금형과 본 발명의 타이어금형용 드라이아이스 세척장치의 결합 전 모습을 나타내는 도면이다.

도 3은 통상의 타이어금형과 본 발명의 타이어금형용 드라이아이스 세척장치의 결합 후 모습을 나타내는 도면이다.

도 4는 통상의 드라이아이스 세척장치의 사시도이다.

도 5는 본 발명의 타이어금형용 드라이아이스 세척장치의 세척드럼의 수직단면도이다.

도 6은 본 발명의 타이어금형용 드라이아이스 세척장치의 세척드럼의 수평단면도이다.

** 도면의 주요 부호에 대한 설명 **

1 : 타이어금형의 사이드상 2: 타이어금형의 사이드하

10 : 타이어금형장치

20 : 드라이아이스공급장치 30 : 이동수단

40 : 승하강장치 100 : 세척드럼

1000 : 타이어금형용 드라이아이스 세척장치

본 발명은 타이어금형의 세척장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 드라이아이스를 이용한 타이어금형의 세척장치로서 세척의 자동화와 세척효율을 높인 신규한 타이어금형용 드라이아이스 세척장치에 관한 것이다.

종래의 타이어금형의 세척을 위하여 레이저세척기 또는 샌드블라스트를 이용하였으나, 레이저세척기는 타이어표면 굴곡에 따라 적절히 세척하기 어려웠으며, 샌드블라스트를 이용한 경우에는 금형의 마모가 심하고, 금형의 좁은 틈에 모래가 끼는 경우가 많아서 효율적인 타이어금형의 세척방법이 되지 못하였다.

또한, 종래에도 드라이아이스를 이용하여 금형을 세척하기는 하였으나, 수작업으로 세척하여야 하는 불편이 있었으며, 세척시 소음 발생과 먼지 발생이 심하였으며, 또한, 단순히 드라이아이스만을 분사하여 세척하였으므로 세척효율이 높지 않은 단점이 있었다.

본 발명의 목적은 타이어금형의 세척에 적합한 특화된 구조를 갖으며, 세척효율이 높고 소음이 적으며, 자동화된 타이어금형용 드라이아이스 세척장치를 제공하는 데 있다.

본 발명은, 드라이아이스를 공급하여 주는 드라이아이스공급장치;

세척하려는 타이어금형의 외경에 대응하는 크기의 외경을 갖는 원통형의 구조로서, 상기 드라이아이스공급장치로부터 연결호스를 통해 공급받은 드라이아이스를 고속으로 분사하여 주는 드라이아이스분사노즐 및 상기 드라이아이스분사노즐의 측면에 설치되는 히트분사노즐을 갖는 세척드럼;

상기 세척드럼과 회전암으로 연결되며, 상기 세척드럼을 상하이동 및 360도 회전시켜주는 승하강장치; 및

상기 드라이아이스공급장치, 세척드럼 및 승하강장치를 이동시켜주기 위한 이동수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 타이어금형용 드라이아이스 세척장치를 제공한다.

상기 세척드럼은 세척드럼의 외측으로 관통연결되어 세척시 발생하는 불순물을 외부로 집결시키는 먼지흡입호스; 세척드럼 내의 하부에 장착되어 드라이아이스의 공급을 위한 연결호스와 연결되는 회전원판; 상기 회전원판의 외측에 설치되어 상기 회전원판을 360도 수평회전가능하도록 동력을 전달하는 회전원판용모터; 상기 회전원판에 상부에 설치고정되는 X 및 Y축 LM 액츄에이터; 및 상기 드라이아이스분사노즐 및 히트분사노즐을 상하회전가능하도록 동력을 전달하고 상기 드라이아이스분사노즐 및 히트분사노즐과 함께 상기 Y축 LM 액츄에이터에 연결되는 서보모터를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 드라이아이스분사노즐의 노즐팁이 다수개인 것이 바람직하다.

특히, 상기 히트분사노즐을 통해 분사되는 열공급원이 열풍, 적외선 또는 플라즈마 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

특히, 상기 이동수단이 인력에 의해 움직이는 카트 또는 전동차인 것이 바람직하다.

이하에서는 도면을 통하여 본 발명에 대하여 보다 자세히 설명하기로 한다.

타이어금형은 크게 사이드(side)상, 사이드(side)하, 트레이드(trade)의 세파트로 나뉘어지며, 이 세 파트의 금형 안에 타이어를 제조하기 위한 원재료(고무 등)를 넣고 상기 세 파트를 조립한 후 약 800℃ 정도의 열을 가하여 타이어를 완성한다. 본 발명에서 세척시 트레이드(trade)는 사이드상 또는 사이드하 파트에 결합하여 세척하도록 하였으므로, 이하 본 발명의 설명에서는 타이어금형을 사이드상과 사이드하의 두 부분으로 나누어 설명하도록 한다.

도 1은 사이드하(2)에 타이어를 제조하기 위한 원재료(3)를 넣고, 사이드상(1)과 결합하여 타이어를 제조하는 타이어금형장치(10)를 간략적으로 나타낸 도면 으로서, 타이어 성형이 끝난 후 타이어금형에 남는 원재료(3)의 불순물을 세척 제거하여 주어야 한다. 특히, 타이어금형(1, 2)에는 성형시 공기의 배출을 위한 미세한 홀들이 있으며 이러한 홀에 남아있는 찌꺼기들을 제거하여야만 타이어의 불량품을 줄일 수 있다.

도 2 및 도 3은 타이어금형장치(10)와 본 발명의 세척장치(1000)의 결합 방식을 나타내는 간략도이다. 본 발명의 타이어금형용 드라이아이스 세척장치는 이동가능한 구조를 가지며, 이러한 이동구조는 도 2 및 3과 같이 전동차를 이용할 수도 있으며, 인력에 의해 움직이는 카트 형태일 수도 있다. 타이어금형의 세척이 필요한 경우 도 2와 같이 타이어금형장치(10)로 본 발명의 세척장치(1000)을 이동시킨 후, 도 3과 같이 세척드럼(100)을 타이어금형에 맞도록 상하방향으로 적절히 이동시킨다.

도 2 및 도 3과 같이, 본 발명의 세척장치(1000)는 드라이아이스공급장치(20), 이동수단(30), 승하강장치(40), 세척드럼(100)으로 나뉘어진다. 이하 각 부분별로 자세히 설명하기로 한다.

드라이아이스공급장치(20)로 종래의 다양한 드라이아이스세척장치를 모두 사용할 수 있으며, 후술하는 세척드럼(100)에 드라이아이스를 고속으로 공급하여 주는 역할을 한다. 이러한 드라이아이스공급장치(20)로는 본 발명자의 대한민국특허 등록 제363955호, 실용신안등록번호 제193778호와 같은 드라이 아이스 세척장치를 사용할 수 있으며, 다만 전술한 특허 또는 실용신안에서 기술된 드라이아이스 세척장치의 후단에 있는 분사노즐 부분을 없애고 연결호스(130)를 이용하여 세척드럼(100)까지 드라이아이스를 공급한다. 도 4는 전형적인 드라이아이스세척장치의 사시도로서, 드라이아이스분사노즐(21)을 제거 또는 바이패스(bypass)하고 연결호스(130)를 이용하여 세척드럼(100)까지 드라이아이스를 이송시켜 준다.

이동수단(30)은 드라이아이스공급장치(20)와 후술하는 승하강장치(40), 세척드럼(100)을 이동시키기 위한 수단을 의미하며, 전동차뿐만 아니라 사람의 힘에 의해 움직일 수 있으며 바퀴가 있는 카트 형태도 가능하다. 도 2 및 도 3에서는 전동차를 사용한 실시예를 보여주고 있다. 이동수단(30)의 후방에 드라이아이스공급장치(20)를 장착하고, 전방에 승하강장치(40)를 장착하며, 승하강장치(40)의 전방에 세척드럼(100)을 장착한다. 전술한 바와 같이 이동수단(30)의 후방에 장착된 드라이아이스공급장치(20)와 연결호스(130)로 연결되어 고속의 드라이아이스를 세척드럼(100)으로 공급한다.

승하강장치(40)는 이동수단(30)의 전방에 장착되며, 수직의 승하강프레임(41), 승하강이동부(42) 및 회전연결암(43)으로 구성되어 있다. 승하강프레임(41)은 승하강이동부(42)의 이동경로를 제공하며, 승하강이동부(42)는 승하강프레임(41)을 따라 상하로 이동한다. 타이어금형의 사이드상과 사이드하를 모두 세척하기 위하여 세척드럼(100)이 높이가 서로 다른 타이어금형 사이드상과 사이드하로 이동할 필요가 있으며, 승하강이동부(42)의 이동에 따라 회전연결암(43)에 의해 연결된 세척드럼(100)이 상하 이동하게 된다.

회전연결암(43)을 통해 승하강이동부(42)와 세척드럼(100)이 연결되어 있으며, 회전연결암(43)은 승하강이동부(42)를 축으로 하여 360도 회전하도록 구성되어 있다. 따라서 타이어금형 중 사이드상(1)을 세척 후 사이드하(2)를 세척하기 위하여 회전연결암(43)을 180도 회전시켜 준 후 승하강이동부(42)를 하강시켜 사이드하(2)와 세척드럼(100)을 적절한 위치로 맞춘 후 후술하는 드라이아이스와 열을 분사하여 세척한다.

도 5 및 6을 참조하면서 세척드럼(100)에 대하여 설명하도록 한다. 본 발명의 세척드럼(100)은 타이어금형의 사이드상 또는 사이드하(전술한 바와 같이 트레이드는 사이드상 또는 사이드하에 결합하여 세척)를 세척하기 위하여 종래에 드라이아이스세척기의 노즐을 잡고 작업자가 수작업으로 청소하던 것을 자동화한 것을 가장 큰 특징으로 하며, 열풍, 플라즈마 또는 적외선 등을 이용하여 세척대상인 불순물(5)에 열을 가하여 불순물(5)을 가온시킨 후, 불순물(5)을 드라이아이스로 급랭시킴으로써 불순물의 균열이 보다 빨리 많이 일어나게 하여 결과적으로 세척효율이 높게된다는 것을 또 하나의 특징으로 한다.

즉, 드라이아이스를 이용한 세척의 원리는 드라이아이스의 저온을 이용하여 불순물을 초저온(-78.5℃)로 급속 동결시키게 되고 불순물(5)은 주변온도 차이에 의해 수축되면서 수많은 균열을 일으키며, 드라이아이스가 고속으로 분사되므로 이러한 드라이아이스 입자가 균열을 일으킨 불순물 사이로 침투되면서 승화하면서 부피가 800배 이상 팽창하면서 불순물(5)을 위로 날려보낸다. 본 발명에서는 드라이아이스와 불순물의 온도 차이를 더 주기 위하여 불순물에 열을 가하여 온도를 높인 후 드라이아이스를 분사함으로써 불순물의 균열이 더 빠르게 많이 일어나므로 세척효율이 증대되도록 하였다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 세척드럼(100)은 드라이아이스분사노즐(180), 히트분사노즐(190), X 및 Y축 LM 액츄에이터(171, 172), 먼지흡입호스(150), 회전원판(161), 서보모터(120) 및 회전원판용모터(110)를 포함하여 이루어진다.

세척드럼(100)의 상부에 있는 금형접합면(160)을 타이어금형(1, 2)에 접촉시킨다. 타이어금형의 외경 크기에 맞게 세척드럼(100)의 크기를 대응하는 크기로 제작한다. 세척드럼(100)의 크기를 타이어금형의 크기에 맞춤으로써 고속의 드라이아이스분사노즐을 통하여 세척시 소음이 밖으로 새어나오지 않으며, 불순물이 작업공간으로 분산되지 않고 먼지흡입호스(150)를 통하여 집결된다.

드라이아이스의 공급을 위한 연결호스(130)와 세척드럼(100)에 전원을 공급 하기 위한 전원공급선(140)은 세척드럼(100)의 하부에 있는 회전원판(161)의 중심의 개방부를 통하여 세척드럼(100)내 드라이아이스분사노즐(180) 및 기타 장치로 연결된다.

드라이아이스분사노즐(180)은 전술한 연결호스(130)을 통하여 고속의 드라이아이스를 드라이아이스공급장치(20)로부터 공급받는다. 드라이아이스분사노즐(170)의 노즐팁은 도 6과 같이 2개 이상의 다수개의 노즐팁(181, 182)을 갖을 수 있다. 물론 단 하나의 노즐팁을 갖는 것도 가능하며, 다수개의 노즐팁을 구비함으로써 동시에 여러 포인트를 세척할 수 있는 장점이 있다.

드라이아이스분사노즐(180)과 동일한 높이로 히트분사노즐(190)을 Y축 LM 액츄에이터(172)에 장착한다. 드라이아이스분사노즐(180)과 히트분사노즐(190)은 서로 고정연결되어 X축, Y축, 상하회전 및 360도 수형회전을 함께한다. 히트분사노즐(190)의 역할은 드라이아이스로 불순물(5)을 저온으로 냉각시켜주기 전에 불순물(5)의 온도를 높여줌으로써 온도차(△T)를 크게 하는 것을 목적으로 하는 장치이므로 다양한 수단의 열공급원이 모두 가능하다. 특히, 열공급원으로 열풍, 적외선 또는 플라즈마를 이용하는 것이 바람직하다.

상기 드라이아이스분사노즐(180) 및 히트분사노즐(190)은 서보모터(120)와 함께 Y축 LM 액츄에이터(172)에 연결되어 있으며, 상기 서보모터(120)에 의해 제자리(X축 및 Y축은 고정)에서 노즐의 상하회전 운동을 한다. 즉, 타이어금형의 옆면에 대한 세척이 끝난 후 상면에 대한 세척을 하기 위하여 상하로 드라이아이스분사노즐(180) 및 히트분사노즐(190)이 회전할 필요가 있다.

또한, 360도 수평회전은 회전원판(161)의 회전에 의해 가능하다. 회전원판(161)은 세척드럼 내의 하부에 장착되어 있으며, 베어링(162)에 의해 세척드럼(100)과 연결되어 있다. 회전원판(161)은 회전원판용모터(110)에 의하여 동력을 받아 회전한다. 회전원판(161)에 드라이아이스분사노즐(180), 히트분사노즐(190), X-Y축 LM 액츄에이터(171,172)가 고정설치되므로, 회전원판(161)의 회전에 의하여 그 위에 설치된 드라이아이스분사노즐(180)과 히트분사노즐(190)이 함께 360도 수평회전을 하게 된다.

드라이아이스분사노즐(180)과 히트분사노즐(190)의 X축(좌우이동)은 X-축 LM(Linear Motion) 액츄에이터(171)을 이용하며, Y축(상하이동)은 Y-축 LM 액츄에이터(172)를 이용하여 동작한다. 이러한 액츄에이터들은 잘 알려진 기술이므로 자세한 설명은 생략한다.

세척시 발생하는 불순물은 먼지흡입호스(150)에 의해 외부로 집결됨으로, 종래의 수작업으로 세척할 때와 달리 불순물이 작업장 내로 분산되지 않는 장점이 있다.

타이어금형 중 사이드상 또는 사이드하의 세척이 끝나면, 도 3과 같이 세척드럼(100)을 180도 회전시킨 후 사이드하 또는 사이드상으로 이동시킨 후 세척을 한다.

지금까지 살펴본 바와 같이 본 발명의 드라이아이스 세척장치는 타이어금형의 세척에 적합한 구조를 갖는 타이어금형용 드라이아이스 세척장치로서, 세척이 자동화되어 있어 종래의 수작업으로 하던 세척 작업보다 작업효율이 매우 높으며, 또한, 고온으로 불순물의 온도를 강제로 상승시킨 후 드라이아이스를 분사하여 불순물을 급속 냉각, 크랙, 승화시킴으로써 종래의 드라이아이스세척장치에 비하여 세척효율이 매우 높은 장점이 있다. 또한, 세척드럼을 타이어금형의 크기에 맞게 제작하여 서로 표면 결합된 상태에서 세척함으로 세척시 소음 및 먼지 발생이 적게 발생된다.

Claims (5)

1. 드라이아이스를 공급하여 주는 드라이아이스공급장치;

   세척하려는 타이어금형의 외경에 대응하는 크기의 외경을 갖는 원통형의 구조로서, 상기 드라이아이스공급장치로부터 연결호스를 통해 공급받은 드라이아이스를 고속으로 분사하여 주는 드라이아이스분사노즐 및 상기 드라이아이스분사노즐의 측면에 설치되는 히트분사노즐을 갖는 세척드럼;

   상기 세척드럼과 회전암으로 연결되며, 상기 세척드럼을 상하이동 및 360도 회전시켜주는 승하강장치; 및

   상기 드라이아이스공급장치, 세척드럼 및 승하강장치를 이동시켜주기 위한 이동수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 타이어금형용 드라이아이스 세척장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 세척드럼은

   세척드럼의 외측으로 관통연결되어 세척시 발생하는 불순물을 외부로 집결시키는 먼지흡입호스;

   세척드럼 내의 하부에 장착되어 드라이아이스의 공급을 위한 연결호스와 연결되는 회전원판;

   상기 회전원판의 외측에 설치되어 상기 회전원판을 360도 수평회전가능하도록 동력을 전달하는 회전원판용모터;

   상기 회전원판에 상부에 설치고정되는 X 및 Y축 LM 액츄에이터; 및

   상기 드라이아이스분사노즐 및 히트분사노즐을 상하회전가능하도록 동력을 전달하고 상기 드라이아이스분사노즐 및 히트분사노즐과 함께 상기 Y축 LM 액츄에이터에 연결되는 서보모터;

   를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어금형용 드라이아이스 세척장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 드라이아이스분사노즐의 노즐팁이 다수개인 것을 특징으로 하는 타이어금형용 드라이아이스 세척장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 히트분사노즐을 통해 분사되는 열공급원이 열풍, 적외선 또는 플라즈마 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 타이어금형용 드라이아이스 세척장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 이동수단이 인력에 의해 움직이는 카트 또는 전동차인 것을 특징으로 하는 타이어금형용 드라이아이스 세척장치.

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