KR100866462B1

KR100866462B1 - 배합재료 투입시점 결정장치를 구비한 타이어 고무 배합용 연속식 배합장치

Info

Publication number: KR100866462B1
Application number: KR1020070065991A
Authority: KR
Inventors: 문동석
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2007-07-02
Filing date: 2007-07-02
Publication date: 2008-10-31

Abstract

본 발명은 배합재료 투입시점 결정장치를 구비한 타이어 고무 배합용 연속식 배합장치에 관한 것으로서, 타이어 고무를 배합하는 연속식 배합장치에서 내부에 삽입된 압력센서의 변화 값을 통하여 배합재료를 정확하고 수순에 맞게 투입할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명이 제안하는 배합재료 투입시점 결정장치는, 하우징(20)에 설치되는 다수 개의 호퍼들(21, 22, 23) 중에서, 첫 구간의 호퍼(21)를 제외한 나머지 호퍼들(22,23)과 대응하는 하우징 내부의 직후 위치를 통과하는 배합재료의 압력을 감지하도록, 하우징에 설치되는 다수의 압력센서(40)와; 압력센서의 신호를 증폭하는 증폭기(41)와; 증폭기 신호를 입력받는 PLC(Programable Logic Controller,42)와; 그리고, PLC의 신호를 받아, PLC를 통해 배합재료를 호퍼에 투입하는 배합재료 투입장치(10)들의 배합재료 투입을 제어하는 컴퓨터(43);를 포함하여 이루어진다.

배합재료, 고무, 연속식, 스크루, 호퍼, 하우징, 압력센서, 투입시기, 투입시점

Description

배합재료 투입시점 결정장치를 구비한 타이어 고무 배합용 연속식 배합장치{DEVICE FOR DETERMINING INPUT TIME OF MIXING MATERIAL ON CONTINUOUS MIXING MACHINE}

본 발명은 타이어 고무 배합용 연속식 배합장치에 관한 것으로서, 특히 타이어 고무를 배합하는 연속식 배합장치에 설치된 압력센서의 변화값을 통해 배합재료를 정확하고 수순에 맞게 투입할 수 있도록 한, 배합재료 투입시점 결정장치를 구비한 연속식 배합장치에 관한 것이다.

차량용 타이어는, 타이어의 내부를 구성하는 인너라이너와, 상기 인너라이너의 외주에 적층되는 바디 플라이와, 상기 바디 플라이의 외주에 적층되는 벨트와, 상기 벨트의 외주에 적층되어 실질적으로 지면과 접촉하는 트레드와, 타이어의 양쪽 측부를 구성하는 양쪽 사이드월과, 그리고 휠에 결합되어 타이어의 내부 공기압을 유지하는 양쪽 비드를 포함하여 이루어진다.

이러한 타이어를 제조하는 공정을 살펴보면, 타이어를 이루는 각종 구성요소들에 대하여 각각 반제품들을 제조하고, 이 반제품들을 타이어 성형기의 성형드럼에 차례로 감아 스티칭(Stitching) 수단으로 압착하여 상기 반제품들을 서로 부착 시키는 성형공정을 통해 그린케이스를 제조하게 된다. 이 그린케이스를 가류몰드에 투입하여 블래더로 상기 그린케이스 내부에 온도 및 압력을 가하는 가류공정을 거친 후, 실제로 사용할 수 있는 타이어를 완성한다.

상기 타이어 반제품들은 각종 고무와 첨가물 등을 배합한 고무배합물을 압출 성형하여 이루어지는데, 반제품이 요구 품질을 만족할 수 있도록, 고무배합물이 배합되어야 한다.

고무배합물을 배합하는 방법으로, 배치 식(Batch Type)의 배합장치를 이용하는 방법과, 연속식 배합장치를 이용하는 방법으로 크게 나눌 수 있는데, 생산성 측면에서 전자의 방법은 후자의 방법에 비하여 불리하므로, 연속식 배합장치가 다양하게 제안되어 있다.

예컨대, US 5711094, US 5758961, EP 911359 등에는 호퍼를 통하여 재료를 투입할 수 있도록 수평으로 설치된 하우징 내부에, 이송스크루가 회전가능하게 설치된 형태의 연속식 배합장치가 개시되어 있다.

그런데 상기한 선행기술에 개시된 내용을 보면, 배합장치의 치수, 가공시의 온도, 생산성 등에 대해서만 구체적인 언급이 있을 뿐, 실제로 배합작업을 행하는데 있어서의 결정적인 인자인 배합재료의 투입시점에 대한 것은 개시되어 있지 않다. 예컨대, US 5711094에서는, 일차적으로 대부분의 배합재료를 첫 구간으로 호퍼를 통해 투입하고, 다음 구간에서는 오일류를 투입하며, 마지막 단계에서는 나머지 약품들을 투입하는 개념적인 방법만 개시되어 있다. 또한, 미국특허 US에서는 모든 원재료를 오일과 섞어 강제로 주입하는 방법이 개시되어 있고, EP 911359에서는 투 입시점에 대한 언급이 없다.

배합재료의 투입시점이 중요한 이유는, 연속식 배합장치가 근본적으로 압출기 형식을 취하고 있으며, 분산이나 혼입 및 혼련 등의 배합효과를 충분히 발휘해야 하는 고무배합물의 특성상, 예컨대 원료고무를 비롯한 모든 배합재료를 모두 한꺼번에 한 곳으로 투입하여 배합을 하게 되면, 고무배합물로 제조되는 반제품의 요구 품질을 만족시키지 못하게 될 가능성이 크기 때문이다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 고려하여 이루어진 것으로서, 타이어 고무를 배합하는 연속식 배합장치에서 내부에 삽입된 압력센서의 변화 값을 통하여 배합재료를 정확하고 수순에 맞게 투입할 수 있는 연속식 배합장치에서의 배합재료투입시점 결정 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 구간별로 설치된 배합재료 투입장치들로부터 배합재료를 투입할 수 있도록 다수의 호퍼가 구간별로 설치되고, 끝단에 배출 헤드가 설치되며, 수평으로 설치된 하우징과, 상기 하우징 내부로 투입되는 배합재료를 배합하면서 이송하도록 상기 하우징 내부에 회전가능하게 설치되는 스크루를 포함하여 이루어지는 연속식 배합장치에 있어서: 상기 호퍼들 중 첫 구간의 호퍼를 제외한 나머지 호퍼들과 대응하는 하우징 내부의 직후 위치를 통과하는 배합재료의 압력을 감지하도록, 상기 하우징에 설치되는 다수의 압력센서와; 상기 압력센서의 신호를 증폭하는 증폭기와; 상기 증폭기의 신호를 입력받는 PLC(Programable Logic Controller)와; 그리고, 상기 PLC의 신호를 받아 상기 PLC를 통해 상기 배합재료 투입장치들의 배합재료 투입을 제어하는 컴퓨터; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 첫 번째 구간의 호퍼는 위에서 아래로 배합재료를 하우징에 투입하도록 설치되고, 상기 첫 번째 구간의 호퍼를 제외한 나머지 호퍼들은 측부에서 배합재료를 하우징에 투입하도록 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 연속식 배합장치에서의 배합재료 투입시점 결정 방법은, 구간별로 다수의 호퍼가 설치되고, 내부에 스크루가 회전가능하게 설치된 연속식 배합장치의 하우징에서, 압력센서들에 의하여 상기 호퍼들 중 첫 구간의 호퍼를 제외한 나머지 호퍼들과 대응하는 하우징 내부의 직후 위치를 통과하는 배합재료의 압력을 감지하는 단계와; 상기 압력센서들에 의하여 감지되는 압력 값에 따라 각 호퍼를 통한 배합재료의 투입시점을 결정하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 배합재료 투입시점 결정장치를 구비한 타이어 고무 배합용 연속식 배합장치에 의하면, 배합되면서 이송되는 배합재료의 압력을 감지하여 배합재료 투입구간으로의 앞 구간의 배합재료 이송 여부를 판단하여, 뒷 구간에서의 배합재료 투입을 결정함으로써, 정확한 시간에 맞추어 배합재료를 투입할 수 있으므로, 요구되는 사양에 알맞게 배합재료를 배합할 수 있고, 이에 따라 고무 배합물로 제조되는 반제품의 요구 품질을 만족시킬 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 발명의 배합재료 투입시점 결정 장치가 적용된 연속식 배합장치가 도시되어 있다.

연속식 배합장치는, 다수의 배합재료 투입장치(10)와, 하우징(20)과, 그리고 스크루(30)(도 3 참조)를 포함하여 이루어진다.

상기 배합재료 투입장치(10)는 여러 종류의 배합장치를 상기 하우징(20)으로 투입할 수 있도록 이루어지며, 상기 하우징(20)의 구간에 따라 다수 개 설치된다.

상기 하우징(20)은 수평으로 배치되는 것으로서, 구간별로 설치된 배합재료 투입장치(10)들로부터 배합재료를 하우징(20) 내부로 투입할 수 있도록 상기 배합재료 투입장치(10)들과 대응하여 하우징(20)의 구간별로 다수(여기서는 3개가 예시됨)의 호퍼(21, 22, 23)가 설치되고, 그 끝단에는 배합재료를 배출하기 위한 배출 헤드(24)가 설치된다. 이러한 하우징(20) 내부에 상기 스크루(30)가 회전가능하게 설치됨으로써, 상기 스크루(30)의 회전에 따라, 배합재료 투입장치(10)들로부터 하우징(20) 내부로 투입되는 배합재료들이 배합되면서 압출 방식으로 이송되어, 상기 배출 헤드(24)를 통해 배출될 수 있다.

본 발명에 따른 배합재료 투입시점 결정 장치는, 첫 구간의 배합재료 투입장치(10)로부터 첫 구간의 호퍼(21)를 통해 하우징(20) 내부로 배합재료가 투입된 이후에, 나머지 구간의 배합재료 투입장치(10)들로부터 배합재료를 하우징(20) 내부로 투입하는 시점을 결정하도록 이루어진다.

즉, 본 발명에 따른 배합재료 투입시점 결정 장치는, 상기 호퍼들(21, 22, 23) 중 첫 구간의 호퍼(21)를 제외한 나머지 호퍼들(22, 23)과 대응하는 하우징(20) 내부의 직후 위치를 통과하는 배합재료의 압력을 감지하도록, 상기 하우징(20)에 설치되는 다수의 압력센서(40)와; 상기 압력센서(40)의 신호를 증폭하는 증폭기(41)와; 상기 증폭기(41)의 신호를 입력받는 PLC(Programable Logic Controller, 42)와; 그리고, 상기 PLC(42)의 신호를 받아 상기 PLC(42)를 통해 상기 배합재료 투입장치(10)들의 배합재료 투입을 제어하는 컴퓨터(43);를 포함하여 이루어진다.

따라서, 첫 구간의 호퍼(21)를 통해 첫 구간의 배합재료 투입장치(10)들로부터 하우징(20) 내부로 배합재료가 투입되면, 이 배합재료가 스크루(30)의 회전에 따라 배합되면서 다음 구간들을 거쳐 배출 헤드(24) 쪽으로 이송되는데, 상기 배합재료가 각 구간의 호퍼들(22, 23)과 대응하는 하우징(20) 내부의 직후 위치를 통과하는 시점에서, 그 위치에 설치된 압력센서(40)에 의해 배합재료의 이송압력이 감지된다.

이 감지신호는 증폭기(41) 및 PLC(42)를 거쳐 컴퓨터(43)로 입력되고, 이 컴 퓨터(43)에 입력된 값에 따라 상기 컴퓨터(43)는 상기 PLC(42)를 통해 당해 위치와 대응하는 구간의 배합재료 투입장치(10)를 제어함으로써, 그 구간의 배합재료 투입시점을 결정하게 된다.

즉, 첫 구간의 호퍼(21)를 통한 배합재료 투입은 결정할 필요가 없으나, 다음 구간들의 배합재료 투입을 정확하게 결정하기 위해서는, 당해 구간으로 이전 호퍼로부터 투입된 배합재료가 도달했다는 신호를 받아야 하는데, 그 결정을 압력센서(40)를 통해 감지되는 배합재료의 압력을 기준으로 함으로써, 배합재료의 투입을 효과적으로 제어할 수 있게 된다.

한편, 온도에 의해 배합재료의 투입을 결정하는 것도 고려할 수 있으나, 도 4의 그래프에 나타나듯이, 첫 구간에서부터 배출 헤드(24)까지의 온도변화가 극미하므로, 바람직하지 못한 것으로 나타났다.

또한, 도 4의 그래프에 나타나듯이, 압력변화가 순간적으로 크게 변화하므로, 순간적인 압력변화에 대한 신호를 잡아내기 위해, 상기 압력센서(40)에 의한 감지신호를 초당 10회 수준으로 받아 이를 데이터화하여, 배합재료의 투입을 결정하는 것이 바람직하며, 따라서 배합재료 투입시점을 즉시 결정하여 배합재료를 알맞은 시간에 투입할 수 있게 된다.

그리고 첫 번째 구간의 호퍼(21)는 위에서 아래로 배합재료를 하우징(20)에 투입하도록 설치되어도 무방하지만, 첫 번째 구간의 호퍼(21)와 동일하게 나머지 구간의 호퍼(22, 23)가 설치될 경우에, 그 구간의 호퍼(22, 23) 위치로 배합재료가 이송될 때, 그 호퍼(22, 23)로 배합재료가 오히려 역류할 우려가 있는데, 이를 해 소하기 위하여, 상기 첫 번째 구간의 호퍼(21)를 제외한 나머지 호퍼들(22, 23)은 도 2에 도시된 바와 같이, 측부에서 배합재료를 하우징(20)에 투입하도록 설치되는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 연속식 배합장치에서의 배합재료 투입시점 결정 장치 및 방법에 따르면, 배합되면서 이송되는 배합재료의 압력을 감지하여 배합재료 투입구간으로의 앞 구간의 배합재료 이송 여부를 판단하여, 뒷 구간에서의 배합재료 투입을 결정함으로써, 정확한 시간에 맞추어 배합재료를 투입할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 배합재료 투입시점 결정 장치가 적용된 연속식 배합장치를 나타내는 측면도이다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 배합재료 투입시점 결정장치를 구비한 타이어 고무 배합용 연속식 배합장치에 따르면, 배합되면서 이송되는 배합재료의 압력을 감지하여 배합재료 투입구간으로의 앞 구간의 배합재료 이송 여부를 판단하여, 뒷 구간에서의 배합재료 투입을 결정함으로써, 정확한 시간에 맞추어 배합재료를 투입할 수 있게 된다.

도 3은 도 1의 단면도이다.

도 4는 시간에 따른 온도와 압력변화를 나타내는 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 배합재료 투입장치, 20 : 하우징,

21, 22, 23 : 호퍼, 30 : 스크루,

40 : 압력센서, 41 : 증폭기,

42 : PLC(Programable Logic Controller),

43 : 컴퓨터.

Claims

구간별로 설치된 배합재료 투입장치(10)들로부터 배합재료를 투입할 수 있도록 다수의 호퍼(21, 22, 23)가 구간별로 설치되고, 끝단에 배출 헤드(24)가 설치되며, 수평으로 설치된 하우징(20)과, 상기 하우징 내부로 투입되는 배합재료를 배합하면서 이송하도록 상기 하우징 내부에 회전가능하게 설치되는 스크루(30)를 포함하여 이루어지는 타이어 고무 배합용 연속식 배합장치에 있어서,

상기 호퍼들 중 첫 구간의 호퍼(21)를 제외한 나머지 호퍼들(22, 23)과 대응하는 하우징 내부의 직후 위치를 통과하는 배합재료의 압력을 감지하도록, 상기 하우징에 설치되는 다수의 압력센서(40)와;

상기 압력센서의 신호를 증폭하는 증폭기(41)와;

상기 증폭기의 신호를 입력받는 PLC(Programable Logic Controller, 42)와;

상기 PLC의 신호를 받아 상기 PLC를 통해 상기 배합재료 투입장치들의 배합재료 투입을 제어하는 컴퓨터(43);를 포함하여 이루어지는 배합재료 투입시점 결정 장치를 구비하되,

상기 첫 번째 구간의 호퍼(21)는 위에서 아래로 배합재료를 하우징(20)에 투입하도록 설치되고, 상기 첫 번째 구간의 호퍼를 제외한 나머지 호퍼들(22, 23)은 측부에서 배합재료를 하우징에 투입하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 타이어 고무 배합용 연속식 배합장치.
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