KR101032759B1

KR101032759B1 - 타이어용 반제품 압출 제어 장치 및 그 압출 제어 방법

Info

Publication number: KR101032759B1
Application number: KR1020080112842A
Authority: KR
Inventors: 문동석
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2008-11-13
Filing date: 2008-11-13
Publication date: 2011-05-06
Also published as: KR20100053948A

Abstract

본 발명은 타이어용 반제품 압출 제어 장치 및 그 압출 제어 방법에 관한 것으로서, 반제품 압출시 발생하는 다이 팽창 및 수축률을 연산하고, 제1 스케일 컨베이어 및 제2 스케일 컨베이어를 통해 측정된 반제품의 길이당 중량 및 전단 속도를 연산하며, 수축량을 이용해 특정 시간대에서의 수축률을 연산하고, 특정 시간대에서의 수축률을 이용해 산출된 적정 압출속도를 산출하여 압출 컨베이어, 강제 수축 컨베이어, 제1 스케일 컨베이어, 냉각 컨베이어, 제2 스케일 컨베이어, 및 이송 컨베이어들에 의한 압출 속도를 제어하여 반제품 스트립의 압출시 치수 안정화를 통해 타이어의 품질을 향상시킬 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

반제품, 압출기, 다이 헤드, 다이 팽창, 전단 속도, 수축률

Description

타이어용 반제품 압출 제어 장치 및 그 압출 제어 방법{DEVICE OF CONTROLLING EXTRUDER OF NON-PRODUCT STRIP FOR TIRE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 타이어용 반제품 압출 제어 장치 및 그 압출 방법에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 반제품 압출시 발생하는 다이 팽창 및 수축 현상을 고려하여 압출 속도를 제어함으로써 압출된 반제품의 치수를 일정하게 유지시킬 수 있도록 하여 타이어의 품질을 향상시킬 수 있도록 하는 타이어용 반제품 압출 제어 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 타이어를 성형하기 위한 반제품 압출물 특히, 트레드를 이루는 반제품 압출물은 중량 기준으로 고무 컴파운드량은 최대 50%까지를 차지하고 있다.

따라서, 압출물의 품질은 타이어 성능에 지대한 영향을 끼치기 때문에 압출물의 치수 균일도는 제조 공정의 중요한 목표라고 할 수 있다.

그러나 고무 컴파운드는 점성(viscous)과 탄성(elastic) 성질 모두를 가지고 있는 점탄성(visco-elastic) 물질로써, 점성이나 혹은 탄성 만을 가지고 있는 여타의 물질들과는 다른 거동을 보이기 때문에 원하는 균일도를 얻는 것이 쉽지 않다.

더욱이, 고무 컴파운드와 같은 점탄성 물질의 흐름은 점성 유체와는 달리 압 출기에서 응력(stress)에 의한 변형(strain)을 경험한 후, 재빨리 회복하려는 탄성기억(elastic memory)이 있어 압출기 다이 헤드를 빠져 나오면서 팽창(Die Swell)되거나 흐름이 멈췄을 때 유체 내의 인장력이 입자를 뒤쪽으로 움직이게 하는 수축(Shrinkage) 현상이 발생한다.

즉, 압출기 내에서 변형된 입자들이 압출 다이 헤드를 빠져나가면서 다시 원래의 모습으로 복원되어가는 탄성 회복을 보이며, 아울러 압출 흐름이 멈췄을 때 뒤쪽으로 리코일(recoil) 현상이 나타난다. 따라서, 점탄성 물질의 팽창과 수축 현상은 각각 시간의 경과에 따라 차이는 발생하지만 공존하는 것이므로 이들을 서로 별개로 나누어 생각할 수 없는 문제이다.

그러므로, 점탄성 물질인 고무 컴파운드를 압출 시 팽창과 수축 현상이 필연적으로 발생 되는데 이를 효과적으로 제어하여 요구 수준의 압출물 치수 균일도를 확보하도록 함으로써, 최종적으로는 완제품 타이어의 성능을 설계 의도대로 발현하도록 하는 것이 요구된다.

반제품의 치수 균일도 향상을 위해 현재에 이르기까지 많은 설비업체 및 타이어 제조 업체들을 중심으로 수많은 노력들이 이루어지고 있으며, 이러한 노력들중 대부분은 압출 라인을 제어하는 것에 집중되고 있다.

종래 기출원되 한국특허공보 제2005-0028547호에서는 압출물의 폭과 중량을 균일하게 하기 위해 압출기 헤드 직후단에 위치한 인출 컨베이어 상단의 폭 측정장치를 통해 측정된 압출물 폭 정보와, 인출컨베이어 직후단의 연속계중기를 통해 측정된 중량값을 이용해 압출기의 속도를 조정하도록 압출기의 압출 반제품 제어 장 치를 개시하고 있다.

그러나, 상기한 압출기의 압출 반제품 제어 장치의 경우, 적용된 현장용 압출기는 대개 그 용량이 4.5인치 이상 특히, 트레드의 경우는 더 큰 8인치 이상의 것으로 폭과 중량을 실시간으로 측정하여 피드백 하고, 또 실시간으로 압출기 속도를 제어하도록 하는 것은 속도가 매 순간 달라지는 것을 의미한다.

따라서, 상기한 속도 변화에 의해 압출기에서의 압출 유량 차이를 발생시키거나 또는, 유량차에 기인한 폭 변화를 더 많이 동반하게 될 우려가 있으므로 압출기의 속도는 균일하게 두는 것이 오히려 나으며 통상적으로 총 100미터 이상의 길이를 여러 개의 컨베이어들로 구성된 압출라인 중 일부인 인출 컨베이어와 스케일 컨베이어 만을 제어하는 것이므로, 긴 압출라인 상에서의 압출물 수축을 제어하는데 한계가 있다.

또한, 기 출원된 미국특허공보 제4,097,566호에서는 압출물 중량에 의한 제어방식을 개시하고 있다. 즉, 두 개의 스케일 컨베이어에서의 중량을 서로 비교하여 압출기 및 인출 컨베이어의 속도를 제어하고 각 구간별 컨베이어 간에는 댄서(dancer)를 두어 압출물 진행 시에 걸리는 힘으로 각 구간별 컨베이어의 속도를 제어하는 제어 방법이다.

그러나, 압출기 직 후의 첫 번째 스케일 컨베이어에서는 팽창된 부분이 아직 줄어들지 않아 단위 길이당 중량이 높고 두 번째 스케일 컨베이어에서는 긴 압출라인과 냉각과정을 거쳐 팽창 부분이 많이 해소되어 단위 길이당 중량이 더 낮게 측정되므로 이 두 스케일 컨베이어 간에는 항상 중량 편차가 생길 수 밖에 없다.

따라서, 이들 사이의 편차를 줄이기 위해서는 압출기 속도를 변화시켜 주어야 하고, 속도 변화에 따른 유량 변화를 필연적으로 수반하게 되므로 중량 편차는 계속해서 발생할 수밖에 없는 단점을 갖는다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 반제품 압출시 발생하는 다이 팽창 및 수축률을 연산하고, 이를 통해 전단속도 및 특정 시간대에서의 수축률을 산출하며, 산출된 특정 시간대에서의 수축를 이용해 압출 라인의 속도를 제어하여, 반제품의 치수를 안정화시킬 수 있도록 하는 타이어용 반제품 압출 제어 장치 및 압출 제어 방법을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 타이어용 반제품 압출 제어 장치는 고무 컴파운드를 스트립 형태의 반제품을 압출하는 압출기; 압출기의 다이 헤드에 연속하게 설치되는 인출 컨베이어; 인출 컨베이어 상에 설치되어, 압출기의 헤드에서 인출되는 반제품의 폭을 측정하는 폭 감지 센서; 폭 감지 센서 일측에 설치되어, 압출기 헤드에서 인출되는 반제품 상에 기설정된 시간마다 거리 표시를 하는 거리 표시기; 인출 컨베이어에 연속하게 설치되며, 인출 컨베이어로부터 이송된 반제품 스트립을 수축시키는 강제 수축 컨베이어; 강제 수축 컨베이어에 연속하게 설치되어, 이송되는 반제품의 길이당 중량을 검출하는 제1 스케일 컨베이어; 제1 스케일 컨베이어에 연속하게 설치되며, 이송되는 반제품을 냉각시키는 냉각 컨베이어; 냉각 컨베이어에 연속하게 설치되며, 냉각 컨베이어를 거쳐 이송되는 반제품의 길이당 중량을 검출하는 제2 스케일 컨베이어; 제2 스케일 컨베이어 연속하게 설치되어, 이송된 반제품을 적재하는 적재기; 제1 스케일 컨베이어, 냉각 컨베이어, 제2 스케일 컨베이어, 및 적재기 사이에 각각 배치되어, 반제품을 이송하는 이송 컨베이어; 각 이송 컨베이어 상에 설치되어 거리 표시기에서 반제품 상에 표시된 거리 표시 들 사이의 거리를 측정하는 거리 감지 센서; 및 폭 감지 센서로부터 측정된 반제품의 폭 값을 이용해 다이 팽창 및 수축량을 연산하고, 제1 스케일 컨베이어 및 제2 스케일 컨베이어를 통해 측정된 반제품의 길이당 중량 및 전단 속도를 연산하며, 수축량을 이용해 특정 시간대에서의 수축률을 연산하고, 특정 시간대에서의 수축률을 이용해 산출된 적정 압출속도를 산출하여 압출 컨베이어, 강제 수축 컨베이어, 제1 스케일 컨베이어, 냉각 컨베이어, 제2 스케일 컨베이어, 및 이송 컨베이어들에 의한 압출 속도를 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

거리 표시기는, 색선 페인트 또는 감광성 페인트를 분사하는 분사 노즐을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 타이어용 반제품 압출 제어 방법은, 압출기 헤드에서 스트립 형태로 압출되는 반제품 폭을 측정하는 단계; 반제품 폭을 이용해 다이 팽창을 연산하는 단계; 다이 팽창을 이용해 반제품의 수축률을 연산하는 단계; 전단 속도를 연산하는 단계; 수축률을 이용해 특정 시간대에서의 수축률을 연산하는 단계; 및 특정 시간대에서의 수축률을 통해 적정 압출속도를 산출하고, 적정 압출 속도와 현재 압출속도를 비교하여 압출속도를 제어하는 단계로 이루어진다.

다이 팽창(DS)은,

를 통해 연산될 수 있다.

여기서, l1은 압출 다이 헤드의 폭이고, l2는 압출된 반제품의 폭을 나타낸다.

그리고, 수축률(SR)은

을 통해 연산될 수 있다. 여기서, m은 반제품을 이루는 고무 컴파운드의 특성치이다.

전단속도(R)는,

을 통해 연산될 수 있다.

여기서, Q는 압출량(체적 유량)이고, w는 압출기의 다이 헤드의 폭이며, H는 압출기의 다이 헤드의 높이이고, σw는 전단응력이다.

특정 시간대에서의 수축률(L)은,

을 통해 연산될 수 있다.

여기서, k는 전단속도와 연관되는 상수, t는 시간, a 및 b는 고무 컴파운드 특성에 의존하는 상수이다.

상기한 본 발명의 타이어용 반제품 압출 제어 장치 및 그 제어 방법에 따르면, 폭 감지 센서로부터 측정된 반제품의 폭 값을 이용해 다이 팽창 및 수축량을 연산하고, 제1 스케일 컨베이어 및 제2 스케일 컨베이어를 통해 측정된 반제품의 길이당 중량 및 전단 속도를 연산하며, 수축량을 이용해 특정 시간대에서의 수축률을 연산하고, 특정 시간대에서의 수축률을 이용해 산출된 적정 압출속도를 산출하여 압출 컨베이어, 강제 수축 컨베이어, 제1 스케일 컨베이어, 냉각 컨베이어, 제2 스케일 컨베이어, 및 이송 컨베이어들에 의한 압출 속도를 제어하는 반제품의 압출시 치수 안정화를 통해 타이어의 품질을 향상시킬 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 타이어 반제품 압출 제어 장치를 도시한개략도이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 타이어 반제품 압출 제어 장치(1)는 압출기(11), 인출 컨베이어(20), 강제 수축 컨베이어(30), 제1 스케일 컨베이어(40), 냉각 컨베이어(60), 제2 스케일 컨베이어(80), 적재기(100), 이송 컨베이어(50, 70, 90), 폭 감지 센서(120), 거리 표시기(130), 거리 감지 센서(140a. 140b, 140c) 및 제어기(110)를 포함하여 구성된다.

압출기(11)는 반제품(5)을 이루는 고무 컴파운드를 가압하여 다이 헤드(11)를 통해 스트립 형태의 반제품(5)으로 압출시킨다.

인출 컨베이어(20)는 압출기(10)의 다이 헤드(11)에 연속하게 설치되어, 다이 다이 헤드(11)로부터 압출되는 반제품을 스트립 형태(이하, 반제품 스트립이라 한다)로 인출하도록 한다.

한편, 폭 감지 센서(120)는 인출 컨베이어(20) 상측에 설치되어 다이 헤드(11)를 통해 인출되는 반제품 스트립(5)의 폭(l2)을 측정한다.

그리고, 폭 감지 센서(120)는 제어기(110)와 전기적으로 연결되어, 측정된 반제품 스트립의 폭(l2)을 제어기(110)에 전송한다.

거리 표시기(130)는 인출 컨베이어(20) 상에서 상기한 폭 감지 센서(130) 일측에 설치되며, 인출되는 반제품 스트립(5) 상에 설정 시간마다 거리 표시를 하도록 한다.

거리 표시기(130)는 제어기(110)와 전기적으로 연결되어, 제어기(110)로부터 발생된 제어 신호에 따라 반제품 스트립(5) 상에 거리 표시를 하도록 제어된다.

본 실시예에서 거리 표시기(130)는 제어기(110)에 의해 가동 제어되어 색선 페인트 및 감광성 페인트를 분사하는 분사 노즐인 것을 예시한다.

강제 수축 컨베이어(30)는 인출 컨베이어(20)에 연속하게 설치되며, 인출 컨베이어(20)로부터 이송된 반제품 스트립(5)을 연속적으로 압축하여 수축시키는 역할을 한다.

제1 스케일 컨베이어(40)는 강제 수축 컨베이어(30)와 연속하게 설치되며, 이송되는 반제품 스트립(5)의 길이당 중량을 검출하기 위한 로드셀들(45)이 하부에 설치된다.

따라서, 제1 스케일 컨베이어(40)는 강제 수축 컨베이어(30)를 통과하며 수축된 후 반제품 스트립(5)의 길이당 중량값을 검출한다.

냉각 컨베이어(60)는 제1 이송 컨베이어(50)를 사이에 두고 제1 스케일 컨베이어(40)에 연속하게 설치되며, 이송되는 반제품 스트립(5)을 연속하여 냉각시킨다.

제2 스케일 컨베이어(80)는 제2 이송 컨베이어(70)를 사이에 두고 냉각 컨베이어(60)에 연속하게 설치되며, 냉각 컨베이어(60)의 하부에는 로드셀들(85)이 설치된다.

따라서, 로드셀들(85)은 제어기(110)에 전기적으로 연결되어 냉각 컨베이어(60)를 통과하며 냉각 수축된 반제품 스트립(5)의 길이당 중량값을 검출하여 제어기(110)로 전송된다.

적재기(100)는 제3 이송 컨베이어(90)를 사이에 두고 제2 스케일 컨베이어(80)와 연속하게 설치되어, 제3 이송 컨베이어(90)를 통해 이송된 반제품을 적재한다.

본 실시예에서 적재기(100)는 압출된 반제품 스트립을 롤(roll) 형태로 말아 보장하는 것을 예시한다, 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 설정 길이 마다 교호적으로 접어 올려 북(book) 형태로 보관할 수도 있다.

한편, 제1, 제2, 및 제3 이송 컨베이어(50, 70, 90) 상에는 상기한 거리 표시기(120)에 의해 반제품 스트립(5) 상에 표시된 거리 표시들 사이의 거리를 측정하는 거리 감지 센서들(140a, 140b. 140c)이 구비된다.

제1 거리 감지 센서(140a)는 제1 이송 컨베이어(40) 상에 설치되어, 강제 수축 컨베이어(30)를 통과하며 수축된 후, 제1 스케일 컨베이어(40)에서 1차로 길이당 중량이 측정된 상태의 반제품 스트립(5)에 대해 거리 표시들 사이의 거리 변화값을 측정한다.

제2 거리 감지 센서(140b)는 제2 이송 컨베이어(70) 상에 설치되어, 냉각 컨베이어(60)를 통과해 냉각 수축된 반제품 스트립(5) 상에 표시된 거리 표시들 사이의 거리 변화 값들을 연속적으로 측정한다.

그리고, 제3 거리 감지 센서(140c)는 제3 이송 컨베이어(90) 상에 설치되어, 제2 스케일 컨베이어(80)에서 길이당 중량값을 측정한 후, 적재기(100)로 이송되는 상태의 반제품 스트립(5) 상에 표시된 거리 표시들 사이의 거리 변화값을 연속적으로 측정한다.

상기한 제1, 제2 및 제3 거리 감지 센서들(140a, 140b, 140c)은 각각 제어기(110)에 전기적으로 연결되어, 측정된 반제품 스트립의 거리 변화값들 즉, 수축 거리를 제어기(110)로 전송한다.

제어기(110)는 폭 감지 센서(120)로부터 측정된 반제품 스트립(5)의 폭(l2) 값을 이용해 다이 팽창 및 수축량을 연산하고, 제1 스케일 컨베이어(40) 및 제2 스 케일 컨베이어(80)를 통해 측정된 반제품 스트립(5)의 길이당 중량 및 전단 속도를 연산하며, 수축량, 길이당 중량, 및 전단 속도를 이용해 특정 시간대에서의 수축률을 연산하고, 이 특정 시간대에서의 수축률을 이용해 산출된 적정 압출속도를 산출하여 압출 라인의 전체적인 압출 속도를 제어하도록 한다.

한편, 제어기(110)는 압출 라인의 속도를 제어하도록 압출 컨베이어(20), 강제 수축 컨베이어(30), 제1 스케일 컨베이어, 냉각 컨베이어, 이송 컨베이어들(50, 70, 90)을 구동하는 각각의 구동 모터들(25, 35, 45, 55, 75, 95)에 연결되어 전체적인 압출 라인의 압출 속도를 제어하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 타이어 반제품 압출 제어 과정을 순차적으로 도시한 도면이다.

도 2를 참조하여 설명하면, 타이어용 반제품 압출 제어 과정은 반제품 스트립 폭 측정 단계(S1), 다이 팽창 연산 단계(S2), 수축률 연산 단계(S3), 전단속도 연산 단계(S4), 특정 시간대에서의 수축률 연산 단계(S5), 및 압출 속도 제어 단계(S6)로 이루어진다.

압출기(102)에는 반제품 스트립(5)에 형상을 부여하기 위해 다이 헤드(11)가 장착이 되어 있는데, 고무 컴파운드가 이 다이 헤드(11)를 빠져 나오면서 팽창을 하는 다이 팽창 현상이 발생한다.

이처럼, 다이 헤드(11)에서 빠져 나오는 반제품 스트립(5)의 다이 팽창을 연산하기 위해서는 먼저 다이 헤드(11)에서 압출되어 빠져 나오는 반제품 스트립(5)의 폭(l2)을 측정하는 것이 선행되어야 한다.

따라서, 반제품 스트립의 폭 측정 단계(S1)에서는, 압출기(10)의 다이 헤드(11) 출구에서 인출되는 반제품 스트립(5)의 폭(l2)을 측정한다.

도 3은 도 1의 폭 감지 센서에 의해 반제품의 폭 측정 상태를 도시한 개략 사시도이다.

도 3을 참조하여 설명하면, 압출기(10)의 다이 헤드(11)에서 인출된 반제품 스트립(5)의 폭(l2)은 다이 헤드(11)의 출구측에 인접하는 인출 컨베이어(20) 상측에 설치된 폭 감지 센서(120)에 의해 측정되고, 측정된 반제품 스트립(5)의 폭(l2)값은 제어기(110)로 전송된다.

다시 도 2를 참조하여 설명하면, 다이 팽창 연산 단계(S2)에서는 측정된 반제품 스트립(5)의 폭(l2)을 압출기의 다이 헤드의 폭(l1)과 비교하여 다이 팽창(DS)을 연산한다. 상기한 다이 팽창(DS)은 아래 수학식 1을 통해 구할 수 있다.

여기서, l1은 압출기(10)의 다이 헤드(11)의 폭이고, l2는 압출된 반제품 스트립의 폭을 나타낸다.

한편, 다이 팽창 현상은 반제품 스트립을 이루는 각각의 고무 컴파운드에 포함되어 있는 조성, 즉 원재료의 종류, 및 량에 따라 그리고, 압출기의 가공 조건에 따라서도 서로 다르게 나타난다.

또한, 압출기(10)의 다이 헤드(11)에서는 상기한 다이 팽창(DS)와 더불어 응 력 완화로 인한 수축(shrinkage) 형상이 발생한다.

수축률 연산 단계(S3)에서는, 상기한 다이 팽창(DS)을 이용해 수축률(SR)을 연산한다, 수축률(SR)은 반제품 스트립(5)을 이루는 각 고무 컴파운드의 특성과 가공 조건에 따른 다이 팽창(DS)과 관련이 있다.

따라서, 수축률(SR)은 상기한 다이 팽창(DS)과 반제품 스트립을 이루는 고무 컴파운드의 특성치를 적용해 아래 수학식 2를 통해 얻을 수 있다.

여기서, DS는 다이 팽창이고, m은 반제품 스트립(5)을 이루는 고무 컴파운드의 특성치이다

통상의 압출 라인에서는 최대한 수축 현상이 진행되도록 하여 적재기(100)에 의해 적재된 이후, 일정 길이로 재단하여 성형되기까지 수축이 최소화되거나 수축이 더 이상 진행하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

전단 속도 연산 단계(S4)에서는, 제1 스케일 컨베이어(40) 및 제2 스케일 컨베이어(80)를 통해 반제품 스트립(5)의 단위 길이당 중량값을 측정하고, 압출 라인을 따라 이송되는 반제품 스트립에 대한 전단 속도(shear rate: R)를 연산한다. 전단 속도(R)는 반제품 스트립(5)의 압출량에 크게 의존하며 수학식 3을 통해 연산될 수 있다.

여기서, Q는 압출량(체적 유량)이고, d는 밀도이며, w는 압출기의 다이 헤드 폭이고, H는 압출기의 다이 헤드의 높이이며, σw는 전단응력(shear stress)이다.

특정 시간대에서의 수축률 연산 단계(S5)에서는, 상기한 수출률(SR)과 전단속도(R)를 이용해 특정 시간대에서의 수축률(L)을 연산한다.

여기서, k는 전단속도(R)와 연관되는 상수이고, t는 시간이며, a 및 b는 고무 컴파운드 특성에 의존 상수이다

따라서, 특정 시간대에서의 수축률(L) 값을 얻으면 압출 라인의 속도와 비교해 압출 라인의 맨 후단부 즉 적재 (11)직전까지 도달되는 시간을 알게 되며 전재기(100)에 의해 적재 전까지 어느 정도로 수축을 해야 하는지 결정하게 된다

즉, 압출 라인의 길이는 알고 있으므로 반제품 스트립(5)의 현재 압출 속도, 즉 압출 라인의 속도와 비교하면 압출 라인의 최후 적재기(100)까지 도달하는데 걸리는 적정 시간을 알 수 있으며 전술한 특정 시간대별 시간대에서 수축률과 비교해서 압출라인 상에서 이루어지는 적정 수축량을 알 수 있게 된다.

그리고 압출 속도 제어 단계(S6)에서는, 특정 시간대에서의 수축률(L)을 통해 상기한 적정 압출 속도를 연산하고, 적정 압출 속도와 현재 압출 라인의 압출 속도와 비교하여 압출 속도를 제어하도록 한다.

따라서, 압출 속도 제어 단계(S6)에서 반제품 스트립(5)가 압출기(10)의 다이 헤드(11)를 통과한 이후, 압출 라인의 운전 속도를 자동 설정하며, 상기한 길이 표시기(120) 및 길이 측정 센서들(130)을 이용해 보다 세밀하게 운전 속도를 제할 수 있다.

도 4은 도 1의 거리 표시기에 이해 반제품 상에 거리 표시가 되는 상태를 도시한 개략 사시도이다.

도 4를 참조하여 설명하면, 길이 표시기(130)는 색선 페인트나 거리측정 센서들이 더 빠르고 정확하게 인식할 수 있는 감광성 페인트를 반제품 스트립(5)의 상면에 일정한 길이로 분사가 가능하도록 되어 있다.

이때, 거리 표시기(120)는 제어부(110)에 의해 가동 제어되어 기설정된 시간 간격으로 반제품 스트립 표면에 색선을 분사하도록 제어된다.

그리고, 거리 표시들 사이의 거리(l3)는 제1, 제2, 및 제3 이송 컨베이어들(50, 70, 90) 상에 설치되는 각각의 길이 감지 센서들(140a, 140b, 140c)을 의해 측정된다.

제1 거리 감지 센서(140a)가 설치된 제1 이송 컨베이어(6)에 반제품 스트립(6)이 진입하며, 제어부(130)는 제1 거리 감지 센서를 이용해 압출물 표면에 일정길이로 적용된 거리 표시들 사이의 거리를 측정한 후, 최초에 길이 표시기에 의해 적용된 거리 표시들 사이의 거리와 비교하여 그 차이 즉, 실제 수축률을 연산한다.

그리고, 전술한 방법으로 계산된 실제 수축률과, 압출기(10)의 다이 헤드(11)를 통과 후 적재기(100)까지 도달되는 시간은, 압출 라인의 속도를 통해 알 수 있고, 특정 시간대에서의 수축률(L)은 수학식 4를 통해 연산된 상태이므로, 적재기(100)에 도달하기 까지의 적정 수축률을 알 수 있다.

따라서, 측정된 실제 수축률 값이 연산된 적정 수축률 값보다 작으면(덜 수축이 되면) 전단에 위치한 인출 컨베이어(20), 강제 수축 컨베어어(30), 및 냉각 컨베어어(40)의 속도를 줄여주고, 반대로 실제 수축량 값이 연산된 적정 수축량 값보다 크면(더 많이 수축이 되었으면) 이들의 속도를 높여 준다.

반제품 스트립(5)이 냉각 콘베이어(60)를 통과한 후, 제2 거리 감지 센서(140b)가 제2 이송 컨베이어(70)에 진입될 때, 역시 같은 방법으로 거리 표시들 사이의 거리를 측정하고, 실제 수축률과 연산된 적정 수축률 차에 따라 전단에 위치하는 냉각 콘베이어(60)의 속도를 가변시켜 준다.

그리고, 제3 이송 컨베이어(90)에 반제품 스트립(5)이 도달되면 역시 전술한 바와 같은 방법으로 제2 거리 감지 센서(140c)를 통해 거리 표시들 사이의 거리값을 측정하여 실제 수축률 연산된 적정 수축률과의 차에 따라 전단에 위치하는 제1 이송 컨베이어(70) 및 제2 스케일 컨베어어(80)의 속도를 가변시켜준다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

<주요 도면 부호의 설명>

10: 압출기 11: 다이 헤드

20: 인출 컨베이어 25, 35, 55, 75, 95: 구동 모터

30: 강제 수축 컨베이어 40: 제1 스케일 컨베이어

45, 85: 로드셀 50: 제1 이송 컨베이어

60: 냉각 컨베이어 70: 제2 이송 컨베이어

80: 제2 스케일 컨베이어 90: 제3 이송 컨베이어

100: 적재기 110: 제어기

120: 폭 감지 센서 130: 거리 표시기

140a, 140b, 140c: 거리 감지 센서

Claims

고무 컴파운드를 스트립 형태의 반제품을 압출하는 압출기;

상기 압출기의 다이 헤드에 연속하게 설치되는 인출 컨베이어;

상기 인출 컨베이어 상에 설치되어, 상기 압출기의 헤드에서 인출되는 상기반제품의 폭을 측정하는 폭 감지 센서;

상기 폭 감지 센서 일측에 설치되어, 상기 압출기 헤드에서 인출되는 반제품 상에 기설정 시간마다 거리 표시를 하는 거리 표시기;

상기 인출 컨베이어에 연속하게 설치되며, 상기 인출 컨베이어로부터 이송된 반제품 스트립을 수축시키는 강제 수축 컨베이어;

상기 강제 수축 컨베이어에 연속하게 설치되어, 이송되는 반제품의 길이당 중량을 검출하는 제1 스케일 컨베이어;

상기 제1 스케일 컨베이어에 연속하게 설치되며, 이송되는 반제품을 냉각시키는 냉각 컨베이어;

상기 냉각 컨베이어에 연속하게 설치되며, 상기 냉각 컨베이어를 거쳐 이송되는 반제품의 길이당 중량을 검출하는 제2 스케일 컨베이어; 및

상기 제2 스케일 컨베이어 연속하게 설치되어, 이송된 반제품을 적재하는 적재기;

상기 제1 스케일 컨베이어, 상기 냉각 컨베이어, 상기 제2 스케일 컨베이어, 및 상기 적재기들 사이 각각 배치되어, 상기 반제품을 이송하는 이송 컨베이어;

상기 각 이송 컨베이어 상에 설치되어 상기 거리 표시기에서 상기 반제품 상에 표시된 거리 표시 사이의 거리를 측정하는 거리 감지 센서; 및

상기 폭 감지 센서로부터 측정된 상기 반제품의 폭 값을 이용해 다이 팽창 및 수축량을 연산하고,

상기 제1 스케일 컨베이어 및 상기 제2 스케일 컨베이어를 통해 측정된 상기반제품의 길이당 중량 및 전단 속도를 연산하며,

상기 수축량을 이용해 특정 시간대에서의 수축률을 연산하고,

상기 특정 시간대에서의 수축률을 이용해 산출된 적정 압출속도를 산출하여 상기 압출 컨베이어, 상기 강제 수축 컨베이어, 상기 제1 스케일 컨베이어, 상기 냉각 컨베이어, 제2 스케일 컨베이어, 및 상기 이송 컨베이어들에 의한 압출 속도를 제어하는 제어부를 포함하는 타이어용 반제품 압출 제어 장치.
제1항에서,

상기 거리 표시기는,

색선 페인트 또는 감광성 페인트를 분사하는 분사 노즐인 것을 포함하는 타이어용 반제품 압출 제어 장치.
압출기 헤드에서 스트립 형태로 압출되는 반제품 폭을 측정하는 단계;

상기 반제품 폭을 이용해 다이 팽창을 연산하는 단계;

상기 다이 팽창을 이용해 상기 반제품의 수축률을 연산하는 단계;

전단 속도를 연산하는 단계;

상기 수축률을 이용해 특정 시간대에서의 수축률을 연산하는 단계; 및

상기 특정 시간대에서의 수축률을 통해 적정 압출속도를 산출하고, 적정 압출 속도와 현재 압출속도를 비교하여 압출속도를 제어하는 단계를 포함하는 타이어용 반제품 압출 제어 방법.
제3항에서,

상기 다이 팽창(DS)는,

를 통해 연산되는 타이어용 반제품 압출 제어 방법.

(여기서, l1은 압출 다이 헤드의 폭이고, l2는 압출된 반제품의 폭을 나타낸다.)
제4항에서,

상기 수축률(SR)은,

을 통해 연산되는 타이어용 반제품 압출 제어 방 법.

(여기서, m은 반제품을 이루는 고무 컴파운드의 특성치이다.)
제5항에서,

상기 전단속도(R)는,

을 통해 연산되는 타이어용 반제품 압출 제어 방법.

(여기서, Q는 압출량(체적 유량)이고, d는 압출물의 밀도이며, w는 압출 다이어 헤드의 폭이고, H는 압출 다이 헤드의 높이이며, σw는 전단응력이다)
제6항에서,

상기 특정 시간대에서의 수축률(L)은,

을 통해 연산되는 타이어용 반제품 압출 제어 방법.

(여기서, k는 전단속도와 연관되는 상수, t는 시간, a 및 b는 고무 컴파운드 특성에 의존 상수이다.)