KR101153293B1 - 공기 타이어의 제조 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

타이어 내 엘라스토머 재료의 하나 이상의 구성요소들은 지지 요소(15)에 의해 운반된 내려놓는 표면(15a) 상에 서로 가까이 배치된 코일들(25)의 형태로 내려놓아지는 평평해진 분할부들의 연속하는 길쭉한 요소(17)를 형성하기 위해 압출기(16)의 노즐(20)을 통해 엘라스토머 재료를 분배함으로써 형성되는 동시에, 상기 지지 요소는 회전 구동되고 노즐(20)의 다이(21)에 인접하게 적절히 움직인다. 노즐(20)은, 미리 설정된 프로그램을 따라, 타이어 구성요소의 형성 동안 노즐의 방향을 수정하기 위해 작동기(28)에 의해 회전 구동될 수 있다.

타이어, 엘라스토머, 분배 장치.

Description

공기 타이어의 제조 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING PNEUMATIC TYRES}

본 발명은 공기 타이어를 제조하는 방법 및 상기 방법에 따라 작동하는 타이어 제조 장치에 관한 것이다.

타이어는 일반적으로 방사상 외부 위치에 각각의 고리모양 고정 구조체들과 맞물리는 말단 플랩(flap)들을 가지는 적어도 하나의 카카스 플라이를 포함하는 카카스 구조체를 포함하고, 각각의 고리모양 구조체들은 보통 적어도 하나의 충전 삽입물이 삽입되는 대체로 원주방향 고리모양 삽입물로 형성된다.

하나 이상의 벨트층들로 이루어진 벨트 구조체가 카카스 구조체와 결합되는데, 벨트 층들은 서로에 대해 그리고 카카스 플라이에 대해 방사상으로 겹쳐진 관계로 배치되고 교차 방향 및/또는 대체로 타이어의 원주 방향에 평행한 직물 또는 금속 강화 끈들을 가진다. 벨트 구조체를 카카스 구조체에 조립하기 전 또는 후에, 엘라스토머 재료의 트레드 밴드는 방사상 외부 위치에서 벨트 구조체 자체에 부착된다.

게다가, 엘라스토머 재료의 각각의 사이드월들은 카카스 구조체의 측면 표면에 부착되며, 각각은 트레드 밴드의 측면 가장자리 중 하나로부터 각각의 고리모양 고정 구조체들이 비드들로 가까워질 때까지 연재한다.

본 상세한 설명의 목적에 비추어, "엘라스토머 재료"라는 용어는 적어도 하나의 엘라스토머 폴리머 및 적어도 하나의 강화 충전물을 포함하는 조성물을 의도하고자 하는 것이다. 바람직하게, 이러한 조성물은 가교제 및/또는 가소제와 같은 첨가제를 더 포함한다. 가교제로 인해서, 이러한 재료는 가열을 통해 교차 결합되어서, 최종제품을 형성한다.

종래의 제조 방법에 따르면, 트레드 밴드와 사이드월들뿐만 아니라 타이어의 다른 구조체적 구성요소들은, 그것의 기하학적 형상을 안정화하기 위해 냉각한 후, 적절한 테이블이나 릴(reel) 위에 쌓이는 연속적으로 압출된 분할 부재로 각각 만들어진다. 분할 또는 연속적인 세편 형태의 반제품은 다음으로 공급 유니트에 보내지는데, 공급 유니트의 일은 분할부를 들어올리거나 연속적인 세편을 소정 길이의 분할부들로 자르는 것이며, 그것들 각각은 작업 하에서 타이어에 원주방향으로 부착되는 트레드 밴드나 하나의 사이드월을 구성한다.

미국 특허 5,171,394에서, 타이어의 구조체적 구성요소들은 엘라스토머가 그 위에 부착되는 표면의 주변에 위치한 작은 사이즈의 출구 포트를 가지는 정변위 압출기(positive displacement extruder)에 의해 단단한 드럼 상에 놓인다. 엘라스토머 재료의 구성요소들은, 연속적인 길쭉한 요소의 형태로 엘라스토머 재료의 공급과 동시에, 회전 구동된 도넛모양 지지부의 표면에 대한 압출기의 움직임을 통해 형성된다.

동일 출원인의 이름으로 된 문서 WO 00/35666 및 WO 01/36185에 따르면, 예 를 들어 트레드 밴드와 사이드월들과 같은 타이어의 일부 구성요소들은 압출기로부터 나온 길쭉한 요소를 분배함으로써 얻어지며, 상기 타이어가 드럼의 축 주위로 회전하는 동안, 작동 하에서 타이어를 수반하는 드럼 상에 그것을 적절히 분배한다. 동시에, 로봇팔에 매달린 지지 드럼은 길쭉한 요소의 가로방향 분배를 야기하도록 압출기의 앞으로 이동하여서 그것과 함께 다수의 원주방향 코일들을 형성하며, 상기 코일들은 서로에 대해 근접하게 배치되고/또는 타이어의 구조체적 구성요소를 정의하기 위해 방사상으로 겹쳐진다.

또한 동일 출원인의 이름으로 된 문서 WO 04/041522에서, 카카스 구조체는 지지 드럼 상에서 반제품들을 조립함으로써 형성되도록 제공되며, 이어서 보조 드럼 상에서 만들어진 벨트 구조체와 결합된다. 카카스 구조체와 벨트 구조체를 결합하는 단계에서 사용되는 드럼은 엘라스토머 재료의 각각의 연속적인 길쭉한 요소를 카카스 구조체 및/또는 벨트 구조체상에 놓도록 각각 설정된 일련의 압출기들 앞에 연속적으로 드럼을 이송하고 편리하게 그것을 움직이게 하도록 설계된 움직일 수 있는 운반기 또는 로봇팔을 포함하는 작동 장치와 맞물리며, 상기 길쭉한 요소의 물리-화학적 특징들은, 타이어의 트레드 밴드와 사이드월들을 형성하기 위해, 개별적인 압출기에 의해 제조되도록 구성요소의 형태에 기초하여 특히 선택된다. 다른 실시예에서, 지지 드럼은 운반기로 운반되고 압출기나 압출기들은 작동 하에서 타이어의 대향 측면들에 대해 서로 방사상으로 가까이에 배치된 코일들 내로 형성된 각각의 길쭉한 요소들의 분배를 야기하도록 드럼의 기하학적 축에 대해 방사상 및/또는 가로로 움직일 수 있다.

본 출원인은 기본적으로 평평한 분할부를 가지는 길쭉한 요소가 사용될 때, 무엇보다도 상기 표면이 곡선 윤곽을 가질 때, 상기 요소를 내려놓는 표면상의 원하는 위치에 내려놓는 것이 충분히 정확한 방식으로 제어될 수 없다는 것을 인지하였다. 특히, 이러한 상황은 트레드 밴드와 사이드월들 사이의 변이 영역들에서 발견될 수 있다.

게다가, 길쭉한 요소의 배열은 보통 내려놓는 표면에 대해 평행한 평면 내에서 일어나는데, 즉 내려놓는 표면에 평행한 단면 윤곽의 주요 축과 함께 일어나며, 압출기 다이로부터의 출구 지점과 부착되는 지점 사이의 범위 내에서, 이는 내려놓을 때 부정확함 및 길쭉한 요소 자체의 기하학적 구조체 내 뒤틀림을 일으킨다.

본 출원인은 또한 길쭉한 요소를 만드는 가능성은 길쭉한 요소의 최대 폭보다 더 작은 축방향 나선 피치로 코일들을 내려놓음으로써 내려놓는 표면에 대해 입사 방향(incident orientation)을 취한다. 그렇게 함으로써, 미리 형성된 코일의 측면 가장자리에 입사 방향이 걸터앉도록 하기 위해, 각각의 코일은 이전에 형성된 코일들 및 방사상으로 겹쳐지는 그것의 폭의 일부와 축방향으로 오프셋된 관계로 놓일 수 있다. 상술한 방식으로 연속하게 여러 코일들을 형성함으로써, 길쭉한 요소는 내려놓는 표면에 대해 수직에 가까운 방향을 취하도록, 즉 내려놓는 표면에 대체로 수직한 단면 윤곽의 주요 축과 함께, 점차 이끌려질 수 있다.

그러나, 이것이 길쭉한 요소가 더한 기하학적 뒤틀림을 겪게되도록 힘을 가한다는 것은 확실하다.

게다가, 상술한 기하학적 뒤틀림을 수용할만한 한계로 감소시키기 위해, 압출기의 출구 다이가 내려놓는 표면으로부터 일정 거리 이격되게 유지될 필요가 있을 수 있는데, 이는 내려놓음에 대한 정밀한 제어를 더욱 불리하게 할 것이다.

그러므로, 본 발명에 따라 본 출원인은, 내려놓는 표면에 대해 주어진 방향으로 길쭉한 요소를 배열하기 위해 길쭉한 요소의 자연적인 경향에 충분히 대항하기 위해, 분배 동안 길쭉한 요소의 길이방향 연재 주위로 길쭉한 요소의 방향을 편리하게 조작함으로써 더 나은 제어를 할 수 있다는 것을 깨달았다. 그러나, 공지 기술인 방법과 장치로 이러한 형태의 제어를 수행하는 것은 다소 복잡한데 왜냐하면, 특히 매우 무겁고 부피가 큰 드럼들이 그것이 예를 들어 트럭 등의 타이어를 제조함에 쓰이기 때문에 사용될 때, 로봇이나 복잡한 구조체의 조작 장치의 사용 및 다른 작동 제어가 필요할 것이기 때문이다.

그러므로 본 출원인은 재료의 출구 방향을 나타내는 노즐의 길이방향 축 주위로 향하기에 적절한 노즐이 압출기 상에 배열된다면, 로봇의 도움을 필수적으로 필요치 않게, 하나 또는 두 개의 데카르트 축들(Cartesian axes)상에 드럼 및/또는 압출기를 단지 움직이게 함으로써 내려놓는 표면의 윤곽을 따르는 것이 가능하다는 것을 발견하였다.

제1 태양으로, 본 발명은 지지 요소의 내려놓는 표면상에 작동 하에서 타이어의 구성요소들을 조립하는 단계를 포함하고, 상기 구성요소들 중 적어도 하나는 분배 장치의 노즐 앞에 지지 요소를 위치시키는 단계; 연속적인 길쭉한 요소를 형성하기 위해 노즐을 통해 엘라스토머 재료를 분배하는 단계; 지지 요소의 내려놓는 표면상에 미리 설정된 경로를 따라 연속적인 길쭉한 요소를 권선하고 분배하기 위해 지지 요소와 노즐 사이의 상대적인 움직임을 수행하는 단계; 및 타이어 구성요소의 형성 동안, 상기 내려놓는 표면을 따르기 위해 노즐로부터 길쭉한 요소의 출구 방향 주위에 노즐의 방향을 제어하는 단계를 포함하는 공기 타이어를 제조하는 방법에 관한 것이다.

사실, 본 출원인은 제조품 상에 놓인 길쭉한 요소를 더욱 정확히 위치시키는 것이 길쭉한 요소의 노즐이 적절히 방향을 정한다면 달성된다는 것을 깨달았다. 사실, 내려놓는 지점 내에 필요한 하나에 대응하는 방향을 따라 길쭉한 요소를 압출하는 것이 유리하게 가능하다. 따라서, 노즐은 길쭉한 요소가 부착되는 지점에 대략 가까이에 위치될 수 있어서, 상기 요소의 구조체 내 뒤틀림은 노즐 출구와 부착되는 지점 사이의 범위 내에서 피해진다.

다른 태양에서 본 발명은 적어도 하나의 지지 요소, 지지 요소에 의해 수행된 내려놓는 표면상에 작동 하의 타이어의 구성요소를 조립하기 위한 장치들을 포함하는 타이어 제조 장치에 관한 것이며, 상기 조립 장치들은 노즐을 통해 엘라스토머 재료의 연속적인 길쭉한 요소를 분배하도록 설정된 적어도 하나의 분배 장치; 상기 내려놓는 표면상에 타이어 구성요소를 형성하기 위해, 상기 지지 요소와 상기 노즐 사이의 상대 움직임을 야기하기 위한 작동 장치들; 및 노즐로부터 길쭉한 요소의 출구 방향 주위로 노즐의 방향을 제어하기 위한 장치들을 포함한다.

다른 특징들과 이점들은 바람직하지만 한정적이지 않은 본 발명에 따른 타이어 제조를 위한 방법 및 장치의 실시예의 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.

본 상세한 설명은 제한적이지 않은 예들에 의해 주어진 첨부 도면들을 참조하여 이하에서 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 장치를 포함하는 워크 스테이션을 도식적으로 보여준다;

도 2는 본 장치의 다른 적용 예의 도식적인 평면도이다;

도 3은 분배 장치의 노즐에 직경 평면을 따라 분할된, 본 장치의 상세도이다;

도 3a는 도 3의 상세한 확대도이다;

도 4는 도 3의 IV-IV선에 따른 단면이다;

도 5 및 6은 두 개의 다른 작동 조건들 내의 본 발명의 장치를 도시한다;

도 7a 및 7b는 본 장치에 의해 수행되도록 연속적인 길쭉한 요소의 개별적인 두 개의 다른 내려놓는 구성을 도시한다; 그리고

도 8은 예로써 단편 단면도로, 본 발명에 따라 얻어질 수 있는 타이어를 도시한다.

특히 도면들을 참조하면, 본 발명에 따른 방법이 실제로 적용되도록 설정된 타이어 제조 장치는 참조 번호 1로 일반적으로 식별된다.

본 발명은 도 8에서 일반적으로 2로 표시된 타입의 타이어 제조를 위함이며, 대체로 도넛 형상의 카카스 구조체(3), 대체로 원통 형상이고 카카스 구조체(3) 주 위로 방사상으로 연재하는 벨트 구조체(4), 원주방향 외부 위치에서 벨트 구조체(4)에 부착된진 트레드 밴드(5), 및 양 측면 상에 카카스 구조체(3)에 측면으로 부착된 한 쌍의 사이드월들(6)을 필수적으로 포함한다.

각각의 사이드월들(6)과 트레드 밴드(5)는 적절한 두께의 엘라스토머 재료의 적어도 하나의 층을 필수적으로 포함한다. 또한 적절한 조성과 물리-화학적 특성을 가진 엘라스토머 재료의 일명 아래층(underlayer; 5a)가 트레드 밴드(5)와 결합될 수 있으며, 이는 트레드 밴드와 아래에 놓인 벨트 구조체(4) 사이에 개재됨으로써 작용한다.

카카스 구조체(3)는, 방사상 외부 위치에서 엘라스토머 충전재(9)를 수반하는 보통 "비드 코어"라고 불리는, 예를 들어 대체로 원주방향 고리모양 충전물(8)로 이루어진 보통 "비드"로 식별되는 영역 내에 통합된, 한 쌍의 고리모양 고정 구조체들(7)을 포함한다. 고리모양 고정 구조체들(7)의 하나로부터 다른 것으로, 소정의 기울기를 따를 수 있게, 타이어(2)의 원주방향의 가로로 연재하는 직물 또는 금속 끈들을 포함하는 적어도 하나의 카카스 플라이(10)의 말단 플랩들(10a)이 각각의 고리모양 고정 구조체들과 맞물린다. 마지막으로, 튜브가 없는 형태의 타이어들에서, 즉 공기 튜브가 없는 타이어에서, 카카스 구조체는 방사상 내부 위치에서, 일반적으로 "라이너(liner)"로 식별되는, 엘라스토머 재료의 대체로 기밀 층(airtight layer)을 가진다.

안전 타이어(run flat tyre) 또는 특정 용도의 타이어들에서, 보조 강화 삽입물(12)이 또한 제공될 수 있으며, 예를 들어 보통 "사이드월 삽입물"로 언급되 고, 점선으로 도시된 것과 같은 카카스 플라이(10)의 내부에서 사이드월들(6)에 가까이에 또는 두 쌍의 카카스 플라이들 사이에 적용된다.

벨트 구조체(4)는 차례로, 벨트 구조체와 다른 것 사이에 각각 교차 방향으로, 타이어(2)의 원주방향 연재부로 적절히 기울어진 금속 또는 직물 끈들을 포함하는 하나 이상의 벨트 구조체들(13a, 13b)뿐만 아니라 벨트 층들(13a, 13b) 주위로 나란한 관계로 축방향으로 배치된 코일들 내에서 원주방향으로 권선된 하나 이상의 끈들을 포함하는 가능한 외부 벨트 층을 포함할 수 있다.

타이어 생산이나 타이어 생산 사이클 내에 제공된 작동 동작의 일부 실행에 제공된 생산설비(전체로는 미도시) 내로 통합될 수 있는, 장치(1)는 적어도 하나의 지지 요소(15) 상에 타이어(1)의 제작 구성요소들 중 적어도 일부를 조립하기 위한 장치들(14)을 포함한다.

표시로서만 도시된 예들에서, 카카스 플라이들(10), 고리모양 고정 구조체들(7) 및/또는 벨트 구조체(4)와 같은 타이어(2)의 제작 구성요소들 중 일부는 반제품의 형태로 만들어지도록 제공되고 이어서 지지 요소(15) 상에서 조립된다.

사용되고 포함된 공정 단계들에 따라, 이러한 지지 요소(15)는, 카카스 구조체를 형성하는데 상호작용하는 구성요소들을 조립하는데 동시에 사용된 형태인 원통형상의 종래의 빌딩 드럼(building drum)에 의해, 또는 카카스 구조체(3) 상에서 벨트 구조체(4)를 조립하는데 사용되는 빌딩 드럼이나 성형 드럼(shaping drum) 상에서 형성되려고 하는 타이어(2)에 의해, 나타내질 수 있다.

대안으로, 타이어(2)의 각각의 제작 구성요소가 작업 하에서 지지 요소(15) 또는 타이어(2) 상으로 기초적 반제품을 연속적으로 가함으로써 만들어진다면, 이러한 반제품들은 엘라스토머 재료의 연속적인 길쭉한 요소 및/또는 엘라스토머 재료의 층 내로 포함된 하나 이상의 직물 또는 금속 끈들로 이루어지며, 지지 요소는 예를 들어 동일 출원인의 이름으로 문서 WO-00/35666 및 WO-01/36185에 기술된 바와 같이, 타이어의 내부 표면에 따르는 형상으로 단단한 도넛모양 지지를 포함할 수 있다.

트레드 밴드(5), 사이드월들(6), 가능한 아래층(5a), 충전재(9), 라이너(11) 및/또는 가능한 사이드월 삽입물(12)과 같은, 엘라스토머 재료의 구성요소들을 제조할 목적으로, 상기 조립 장치들(14)은 바람직하게, 지지 요소(15)의 내려놓는 표면에 대해, 또는 지지 요소 자체 상에서 이전에 형성되거나 형성되는 타이어 구성요소에 대해 직접 적어도 하나의 연속적인 길쭉한 요소(17)를 분배하도록 설정된, 적어도 하나의 압출기(16) 또는 다른 적절한 분배 장치를 포함한다.

압출기(16)는 고정된 전방 벽(19)을 수반하는 압출 헤드(18)를 가지며, 압출 헤드로부터 노즐(20)이 돌출하고, 상기 노즐은 전방 벽(19)을 가로질러 형성된 분배 개구(19a)의 연재부 내에서 연재하는 연결 덕트(20a)에 의해 길이방향으로 지나가고 연속적인 길쭉한 요소(17)가 나오는 출구 다이(21)에서 끝난다. 온도조절 장치들(20b)은 연결 덕트(20a)를 따라 흐르는 엘라스토머 재료의 온도를 제어하기 위해 노즐과 결합될 수 있다.

다이(21)는 바람직하게 노즐(20)의 길이방향 연재부에 평행한 엘라스토머 재료의 출구 방향(Z-Z)에 수직한 주요 연재 축(N-N)을 따라 대체로 길쭉한 단면 윤곽 을 가져서, 연속적인 길쭉한 요소(17)에 대체로 평평하거나, 직사각형이거나, 사다리꼴이거나, 타원형이거나, 렌즈모양 윤관을 주게 되는데, 예를 들어 이들의 단면 사이즈는 만들어지려는 구성요소(5, 5a, 6, 9, 11, 12)의 단면 사이즈에 대해 크게 감소되어 있다. 예로써, 연속적인 길쭉한 요소(17)는, 표시된 것으로써, 3밀리미터와 15밀리미터 사이에 포함된 폭, 및 0.5밀리미터와 1.2밀리미터의 범위 내의 두께를 가질 수 있다.

최종 형상으로 된 구성요소(5, 5a, 6, 9, 11, 12)는, 미리 노즐(20) 앞에 위치된, 지지 요소(15) 상에 길쭉한 요소를 배분함으로써 얻어는 동시에, 작동 장치(22)는 지지 요소의 내려놓는 표면(15a) 상에 소정의 경로 내에서 연속적인 길쭉한 요소(17)를 권선하고 분배하기 위해 지지 요소와 노즐 사이에서 상대 움직임을 수행한다. 이를 위해, 작동 장치(22)는 지지 요소의 기하학적 축 주위에 길쭉한 요소(17)의 원주방향 권선을 위해 회전 움직임을 내려놓는 표면(15a)에 주도록 지지 요소(15)가 회전 구동하도록 설정된 적어도 하나의 모터(23) 또는 등가의 회전 부재들을 포함한다.

지지 요소(15)에 부가된 회전과 동시에, 병진-구동 운동을 위한 부재들(24)은, 축방향으로 서로 가까이 배치되고/또는 방사상 방향으로 서로 겹쳐지게 배치된 코일들(25) 내로 연속적으로 길쭉한 요소를 배치하도록, 노즐(20)과 지지 요소 사이에서 가로 움직임을 수행하여서, 제조된 구성요소(5, 5a, 6, 9, 11, 12)에 주어진 원하는 단면 윤곽에 기초한 소정의 내려놓는 경로를 따라 내려놓는 표면(15a)을 따른다.

도 1의 실시예에 따르면, 작동 장치들(22)은 지지 요소(15)를 떼어낼 수 있게 맞물리도록 설정되고 기하학적 축 주위에서 지지 요소의 회전을 수행하도록 설계된 회전 구동 부재들(23) 양자를 통합하는 로봇팔, 및 가로-분배 움직임을 수행하는 병진 구동 부재들(translational driving members; 24)를 필수적으로 포함한다. 예로써, 6-축 사람모양 로봇팔이 동일 출원인의 이름으로 문서 WO-00/35666 및 WO-01/36185에 기술된 바와 같이 사용될 수 있다.

도 2의 실시예에서, 작동 장치들(22)은 지지 요소(15)와 맞물리도록 설정된 회전 구동 부재들(23)을 수반하는 운반기(26)를 포함한다.

운반기(26)는 바람직하게, 도 2에서 각각 점선과 실선으로 식별된, 제1 위치 및 제2 위치 사이의 안내 구조체(27)를 따라 움직일 수 있다. 제1 위치에서, 운반기(26)는, 예를 들어 WO 04/041522에 기재된 바와 같이 카카스 플라이(10), 고리모양 고정 구조체들(7), 벨트 층들(13a, 13b) 및/또는 반제품의 형태로 만들어진 다른 구조체적 구성요소들을 부착함으로써, 카카스 구조체(3) 및/또는 벨트 구조체(4)를 형성하도록 워크 스테이션(28) 앞에서 지지 요소(15)를 운반한다.

제2 위치에서, 운반기(26)는, 연속적인 길쭉한 요소(17)를 나선형으로 감음으로써, 지지 요소(15)를 상기 적어도 하나의 압출기(16) 또는 엘라스토머 재료의 다른 구조체적 구성요소들(5, 5a, 6, 9, 11, 12)을 제조하기 위한 다른 분배 부재 앞으로 운반한다.

이러한 실시예에서, 병진-구동 부재들(24)은 제1 및 제2 방향들(X, Y)에 각각 수직하게 지지 요소(15)와 압출기 사이의 상대 움직임을 야기하도록 예를 들어 운반기(26)와 결합된 동일한 안내 구조체(27), 및/또는 압출기(16)와 결합된 슬라이드 가이드(29)들을 포함할 수 있다.

장치(1)는 다음에서 더욱 명백해지는 바와 같이 내려놓는 표면(15a)에 대해 노즐의 제어 방향을 편리하게 조절하기 위해, 타이어(2)의 구성요소(5, 5a, 6, 9, 11, 12)를 형성하기 위해 길쭉한 요소를 내려놓는 동안, 길쭉한 요소의 출구 방향(Z-Z) 주위로 노즐(20)의 방향을 제어하는 일반적으로 30으로 표시된 제어 장치를 더 포함한다.

더욱 상세히, 도 3에 더욱 잘 도시된 바와 같이, 노즐(20)은 도시된 예에서 다이(21)로부터 대향 측면 상의 노즐(20) 상에 제공된 말단 연결기(34) 상에 맞추어진 제1 및 제2 방사상 베어링들(32, 33)을 포함하는 연결 장치들(31)에 의해 압출 헤드(18)의 전방 벽(19)에 대해 회전가능하게 지지 되어 있다.

제1 방사상 베어링(32)은 압출 헤드(18)의 전방 벽(19)에 묶인 제1 플랜지(35)와 맞물려 있으며, 제2 방사상 베어링(33)은 제1 베어링(32)으로부터 축방향으로 이격된 위치에서 스페이서(spacer; 36a)에 의해 전방 벽(19)에 묶인 제2 플랜지(36)와 맞물려 있다. 스러스트 베어링(37)은 또한 노즐(20)의 말단 연결기(34) 상에 형성된 방사상 숄더(shoulder; 37a)와 제1 벽(19)에 방사상으로 연결된 제2 플랜지(36) 사이에 작동가능하게 개재된다.

작동기(38)는 노즐(20)이 방향(Z-Z) 주위로 회전 구동되게 한다. 작동기(38)는, 제1 및 제2 방사상 베어링들(32, 33) 사이에서, 예를 들어 전방 벽(19)에 묶이고 말단 연결기(34)에 의해 동축방향으로 운반된 맞물리는 톱니바퀴(cog wheel; 34)와 작동되게 맞물리는 웜 스크류(worm screw)를 운반하는 모터를 포함할 수 있다.

바람직하게, 연결 장치들(31)은, 분배 개구와 노즐(20)을 따라 지나가는 연결 덕트(20a) 사이에서 연재하는 결합 덕트(41c)에 의해 길이방향으로 통과하여 지나가는 결합 부싱(union bushing; 41)과 회전가능하게 맞물리도록, 노즐(20)의 말단 연결기(34) 내에 및/또는 전방 벽(19)의 분배 개구(19a) 내에 형성된 맞물림 시트(engagement seat; 40a, 40b)를 더 포함한다.

우선되는 해결책으로, 41a 및 40b로 표시된 두 개의 맞물림 시트들이 제공된다; 그것들은 축방향 배열 관계로 각각 전방 벽(19)과 노즐(20) 내에서 형성되고, 그것들은 각각 노즐(20)에 대해 돌출하는 결합 부싱(41)의 제1 부분(41a), 및 전방 벽(19)에 대해 돌출하는 결합 부싱의 제2 부분(41b)과 각각 맞물린다.

압출기(16)의 작동 동안, 연결 덕트(20a)와 통해 있고 다이(21)를 향해 엘라스토머 재료의 작은 부분을 수용하도록 설정된 적어도 하나의 갭(gap; 42)이 결합 부싱(41)과 맞물림 시트(40a, 40b) 사이에서 정의된다.

엘라스토머 재료의 침체(stagnation)와 교차결합을 위한 적어도 하나의 치수화 된 좁은 통로(42a)가 갭(42)을 따라 형성되어 있어서, 상기 재료가 교차결합되게 하는 범위로, 또한 압출기 내에서 수행되는 가소(plascicizing) 단계 동안 재료에 의해 축적되고/또는 압출 헤드(18) 및/또는 노즐(20)의 벽들을 통해 전달되는 열의 영향에 의해 재료의 흐름이 느려지도록 하는 크기로 만들어져 있다.

도시된 시시예에서, 치수화 된 좁은 통로(42a)는 대체로 결합 부싱(41)의 제 1 부분(41a)의 축방향 연재부 전체를 따라 연재하고, 약 0.05mm와 약 0.5mm 사이에 포함된 표시로서, 부싱의 외부 직경과 대응하는 맞물림 시트(40a)의 직경 사이에서 만들어진 약간의 기계적 느슨함(slack)에 의해 정의된다.

재료가 전방 벽(19)과 노즐(20)의 말단 연결기(34)의 상호 마주보는 표면들에 도달할 때까지, 치수화 된 좁은 통로의 사이즈는 엘라스토머 재료의 교차결합과 그에 따라 갭을 따라 재료가 흐르는 것을 멈추도록 한다. 결합 부싱(41)의 제1 부분(41a) 및/또는 맞물림 시트의 대응 부분(40a) 내에 배열된 하나 이상의 원주방향 그루브들(43)은, 엘라스토머 재료의 표차 결합을 따라, 각각의 그루브들 내에 일종의 밀봉 링을 형성하기 위해 엘라스토머 재료의 침체를 촉진하기 위한 래버린스(labyrinth)를 대체로 형성한다.

치수화 된 좁은 통로(42a) 내 엘라스토머 재료의 침체와 교차결합으로 인해, 엘라스토머 재료의 약 1000 바(bar)의 높은 공급 압력에서도, 매우 강한 축방향-스러스트 힘의 노즐로의 전달은 일어나지 않는다. 사실, 이러한 연결 내에서, 압력 하에서 엘라스토머 재료에 의해 부착된 스러스트 작용은 결합 부싱(41)의 담부들의 방사상 연재, 및/또는 대응하는 맞물림 시트들(40a, 40b)에 대해서만 문제로 삼음이 지적된다. 이러한 축방향 스러스트는 스러스트 베어링(37)에 의해 쉽게 상쇄된다.

여기에 설명된 바람직한 실시예에서, 부싱(41)은 엘라스토머 재료의 압력에 의해 밀려진 피스톤처럼 작용하고 그것은 (높은 축방향 부하를 필요로 해서 중요한 마찰 토크를 생성하는) 방사상 표면으로부터 상기 래버린스가 배치되는 축방향 원통형 표면으로 그것의 밀봉 표면을 옮기는 것이 보여진다.

사실 결합 부싱(41)과 맞물림 시트(40a, 40b) 사이에 배열된 축방향 공차는, 결합 부싱(41)이 말단 연결기(34)에 접해서 엘라스토머 재료의 압력이 노즐(20)에 대해 결합 부싱을 계속 밀도록 사용하기 위해, 엘라스토머 재료가 분배 개구(19a)에 가까운 영역 내 갭(42) 안으로 방사상으로 침투하도록 할 수 있는 방식으로 바람직하게 설정될 수 있다.

이러한 방식으로, 결합 부싱(41)과 노즐(20) 사이의 접촉 표면상의 미끄럼 마찰은 완전히 제거될 수 있으며, 상기 마찰은 노즐의 회전-저항 토크의 가장 큰 부분을 이룬다. 노즐의 회전을 수월하게 하기 위해, 결합 부싱(41)은 다른 인접 구성요소들의 재료에 대해 낮은 마찰 계수를 제공하기 위해 청동 합금이나 다른 적절히 소결된 재료들로 바람직하게 만들어질 수 있다.

작동기(38)의 조작은, 바람직하게 압출기(16)와 작동 장치들(22)의 작동을 검사하는 전자 프로그램가능 공정 유니트로 대표되는, 제어 유니트(44)에 의해 수행된다. 제어 유니트(44)는, 다이(21)로부터 연속적인 길쭉한 요소(17)의 출구 방향(Z-Z) 주위로 노즐(20) 방향을 제어하기 위해, 미리 조정된 프로그램에 따라 노즐(20)을 회전하도록 구동하는 코일들(25)을 내려놓는 제어를 수행하여서, 타이어(2)의 구성요소(5, 5a, 6, 9, 11, 12)의 형성 동안, 그러한 방식으로 노즐이 지지 요소(15)의 내려놓는 표면을 적절히 따르도록 할 수 있다.

더욱 상세히, 노즐(20) 회전의 제어는, 도 7a에 도시된 바와 같이 "가장자리를 따라(edgewise)" 놓이는 것을 따르는 코일들(25)을 형성하기 위해, 길쭉한 요 소(17)의 부착되는 지점 내 내려놓는 표면(15a)에 대해 대체로 수직인, 또는 도 6에 도시된 바와 같이, 마크된 기울기로 배치된 경우로, 상기 다이(21)의 주 연재 축(N-N)을 계속 유지하도록 노즐 자체의 방향을 조절함으로써 수행될 수 있다.

이러한 방식으로, 코일들(25)의 단일 층을 내려놓는 것을 통해서, 내려놓는 표면(15a) 상에 엘라스토머 재료의 큰 두께를 형성하는 것이 가능하며, 이는 바람직하게 겹쳐진 코일들의 많은 층들을 내려놓는 것과 비교해서, "평평한" 내려놓는 양식을 통해 동일한 두께를 얻기 위해 필요한, 작업 시간을 감소시킨다. 게다가, 두 개 이상의 코일들(25)의 층들을 내려놓는 것이 필요할 때, 단일 층에 의해 큰 두께를 형성하는 가능성으로 인해, 길쭉한 요소(17)의 대향 측면 가장자리들에 가까운 인접한 코일들 사이의 엘라스토머 재료 내 보통 잡히는 공기의 양은 크게 감소된다.

대안으로, 노즐(20)의 방향은, 도 7b에 도시된 바와 같이 "평평한" 내려놓음에 따라 코일들(25)을 형성하기 위해, 도 5에 도시된 바와 같이, 길쭉한 요소(17)의 부착 지점 내 내려놓는 표면(15a)에 평행한 다이(21)의 주 연재 축(N-N)을 계속 유지하도록 제어될 수 있다. 이러한 내려놓는 양식은 라이너(11)나 트레드 밴드(5)의 아래층(5a)에서와 같은 감소된 두께의 구성요소들이 빠르게 형성될 수 있게 한다.

필요하다면, 또한 노즐(20)의 방향은 바람직하게 "평평한" 내려놓는 조건과 "가장자리를 따르는" 내려놓는 조건 사이에서 중간 위치에서 구성요소(5, 5a, 6, 9, 11, 12)의 형성 동안 조절될 수 있다. 내려놓는 표면(15a)에 대해 길쭉한 요 소(17)의 방향을 정하는 가능성은 나란히 배치된 코일들(25)로 만들어진 층의 두께를 제어하는데 더욱 유연하고 정확할 수 있게 하고, 또한 복잡한 윤곽을 가지는 구성요소를 얻을 수 있게 한다.

제어 유니트(44)가 노즐(20)의 방향의 충분한 조작을 수행할 수 있게 하기 위해, 길쭉한 요소(17)를 내려놓는 동안 노즐(20)의 방향에 관련된 적어도 하나의 파라미터가, 예를 들어 작동기(38)와 결합된 인코더(45) 또는 다른 적절한 장치에 의해, 주기적으로 검출된다. 제어 유니트(44) 내에 가능하게 통합된, 비교측정기(46)는 인코더(45)로부터 노즐(20)의 방향을 나타내는 신호를 주기적으로 수신하고, 예를 들어 제어 유니트 내에 저장된, 적어도 하나의 소정의 비교 파라미터와 그것을 비교한다. 인코더(45)에 의해 검출된 파라미터가 저장된 비교 파라미터와 다를 때, 제어 유니트(44)는 작동기(38)가 노즐(20)의 방향을 조절하도록 작동하여서,그것을 비교 파라미터에 일치시킨다.

그러므로, 내려놓는 표면에 평행한 방향을 가지려는 길쭉한 요소의 본질적 경향에도 불구하고, 분배하는 동안 길이방향 연재부 주위로 길쭉한 요소(17)의 방향의 적절한 제어를 통해서, 본 발명은 지지 요소(15) 상에서 만들어진 구성요소들(5, 5a, 6, 9, 11, 12)의 뛰어난 기하학적 제어가 얻어지는 것이 가능하도록 한다.

게다가, 본 발명은, 특히 예를 들어 트럭 등의 타이어를 제조할 때와 같이 무겁고 부피가 큰 드럼이 사용될 때, 복잡한 작동 장치들의 도움을 필수적으로 필요치 않게, 지지 요소(15) 및/또는 하나 또는 두 개의 데카르트 축들 상의 압출 기(16)의 간단한 움직임에 의해 내려놓는 표면(15a)의 윤곽을 따르게 할 수 있다.

노즐(20)의 회전을 통해 수행되는 길쭉한 요소(17)의 방향 제어는 다이(21)가 내려놓는 표면에 대략 근접하게 유지되게 할 수 있어서, 길쭉한 요소 상에 가해진 응력(stress)과 뒤틀림을 피하게 한다는 것이 또한 주목된다.

게다가 제어 장치들(30)을 만드는데 채택된 수단들은 회전 밀봉 시스템이 1000bar만큼 높은 압력과 150℃ 정도의 온도에 저항할 수 있게 함과 동시에, 노즐(20)의 낮은 회전-저항 토크를 유지하여서, 큰 동력의 감속 모터의 적용 없이 그리고 결과적으로 특별한 용도로 제안될 수 없는 부피를 필요로 하지 않고, 회전 정확성의 감소를 초래할 회전 시간은 증가되지 않는다.

마지막으로 본 발명에 따른 방법과 장치가 종래의 제조 장치에 적용되고 개별적으로 통합될 수 있음이 인지될 것이며, 상기 타이어가 이미 상술한 트럭 등의 타이어 제조에서와 같은 매우 부피가 클 때뿐만 아니라 상기 내려놓는 작용이 이륜구동 차량에 대한 타이어의 경우와 같이 예를 들어 트레드 밴드의 특별한 곡선으로 인해 특별한 방향으로 수행될 때에도, 엘라스토머 재료의 적어도 하나의 연속적인 요소의 나선형 내려놓음의 이점은 이전에 설명된 로봇팔의 사용을 강제하지 않고 얻어질 수 있다.

본 명세서 내에 포함되어 있음.

Claims (20)

1. 지지 요소(15)의 내려놓는 표면(15a) 상에 작업 하의 타이어(2)의 구성요소들(5, 5a, 6, 9, 11, 12)을 조립하는 단계를 포함하고,

   적어도 하나의 상기 구성요소들(5, 5a, 6, 9, 11, 12)은

   지지 요소(15)를 분배 장치(16)의 노즐(20) 앞에 위치시키는 단계;

   연속적인 길쭉한 요소(17)를 형성하기 위해, 노즐(20)을 통해 엘라스토머 재료를 분배하는 단계;

   타이어 구성요소(5, 5a, 6, 9, 11, 12)를 형성하기 위해, 지지 요소를 따라 연속적인 길쭉한 요소(17)를 권선하고 분배하도록 지지 요소(15)와 노즐(20) 사이의 상대 움직임을 수행하는 단계; 및

   타이어 구성요소(5, 5a, 6, 9, 11, 12)의 형성 동안, 상기 내려놓는 표면(15a)을 따르기 위해, 노즐(20)로부터 길쭉한 요소(17)의 출구 방향(Z-Z) 주위로 노즐(20)의 방향을 제어하는 단계를 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 공기 타이어 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 노즐(20) 방향의 제어는 타이어(2)의 구성요소(5, 5a, 6, 9, 11, 12)의 형성 동안 소정의 프로그램에 따라 상기 노즐(20)의 방향을 수정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 타이어 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 노즐(20) 방향의 제어 동안

   상기 노즐(20)의 방향에 관계있는 적어도 하나의 파라미터를 검출하는 단계;

   상기 검출된 파라미터를 적어도 하나의 소정의 비교 파라미터와 비교하는 단계; 및

   상기 검출된 파라미터가 비교 파라미터와 다를 때, 노즐 방향에 관계있는 파라미터를 비교 파라미터에 일치시키도록 노즐(20)의 방향을 수정하는 단계가 주기적으로 반복되는 것을 특징으로 하는 공기 타이어 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 노즐(20)에는 길쭉한 윤곽을 가지는 다이(21)가 제공되고, 상기 윤곽은 엘라스토머 재료의 출구 방향(Z-Z)에 수직한 평면 내에 놓이는 것을 특징으로 하는 공기 타이어 제조 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   제어 단계는 다이(21)의 상기 길쭉한 윤곽이 길쭉한 요소(17)를 부착하는 지점 내에서 내려놓는 표면(15a)에 평행한 평평한-내려놓는 조건, 및 다이(21)의 상기 길쭉한 윤곽이 길쭉한 요소(17)를 부착하는 지점 내에서 내려놓는 표면(15a)에 수직한 가장자리를 따라-놓이는 조건 사이에서 노즐(20)의 방향을 조절하는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기 타이어 제조 방법.
6. 제 4 항에 있어서,

   제어 단계는 다이(21)의 상기 길쭉한 윤곽을 길쭉한 요소(17)를 부착하는 지점 내에서 내려놓는 표면(15a)에 평행하게 유지하기 위해 노즐(20)의 방향을 조절하는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기타이어 제조 방법.
7. 제 4 항에 있어서,

   제어 단계는 다이(21)의 상기 길쭉한 윤곽을 길쭉한 요소(17)를 부착하는 지점 내에서 내려놓는 표면(15a)에 수직하게 유지하기 위해 노즐(20)의 방향을 조절하는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기타이어 제조 방법.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 지지 요소(15)와 노즐(20) 사이의 상대 움직임은

   상기 내려놓는 표면(15a)에 길쭉한 요소(17)의 원주방향 권선을 위한 움직임을 주기 위해 지지 요소(15)를 회전 구동하는 단계; 및

   상기 타이어(2)의 구성요소(5, 5a, 6, 9, 11, 12)를 형성하기 위해, 내려놓는 표면(15a) 상에 서로에 대해 가까이에 배치된 코일들 내로 연속하는 길쭉한 요소(17)를 분배하도록 노즐(20)과 지지 요소(15) 사이에 상대적인 가로방향-분배 움직임을 수행하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기타이어 제조 방법.
9. 적어도 하나의 지지 요소(15);

   상기 지지 요소(15)에 의해 수반된 내려놓는 표면(15a) 상에 작동 하의 타이어(2)의 구성요소(5, 5a, 6, 9, 11, 12)를 조립하기 위한 조립 장치(14)를 포함하고,

   상기 조립 장치(14)는

   노즐(20)을 통해 엘라스토머 재료의 연속하는 길쭉한 요소(17)를 분배하도록 설정된 적어도 하나의 분배 장치(16);

   상기 내려놓는 표면(15a) 상에 타이어 구성요소(5, 5a, 6, 9, 11, 12)를 형성하기 위해, 상기 지지 요소(15)와 상기 노즐(20) 사이의 상대 움직임을 야기하도록 설계된 작동 장치들(22); 및

   상기 노즐(20)로부터 길쭉한 요소(17)의 출구 방향(Z-Z) 주위로 노즐(20) 방향의 제어를 위한 장치들(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 제조 장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 제어 장치들(30)은

    상기 노즐(20)을 분배 장치(16)의 고정된 전방 벽(19)에 대해 상기 노즐(20) 을 회전가능하게 지지하는 연결 장치들(31);

    상기 노즐(20)을 회전 구동하는 작동기(38); 및

    소정의 프로그램을 따라 노즐(20)을 회전 구동하도록 작동기(28) 상에서 작동하는 제어 유니트(44)를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 제조 장치.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 연결 장치들(31)은

    상기 노즐(20)과 전방 벽(19) 중 적어도 하나로부터 돌출하고, 상기 전방 벽(19) 내에 배열된 분배 개구(19a)와 노즐(20)을 따라 지나가는 연결 덕트(20a) 사이에 결합 덕트(41c)에 의해 길이방향으로 지나가는 결합 부싱(41); 및

    결합 부싱(41)과 회전가능하게 맞물리기 위해 상기 노즐(20)과 전방 벽(19) 중 적어도 하나 내에 형성된 맞물림 시트(40a, 40b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 제조 장치.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 연결 장치들(31)은

    상기 부싱(41)과 맞물림 시트(40a, 40b) 사이에 형성되고 분배 개구(19a)로부터 엘라스토머 재료의 일부를 수용하기 위해 결합 덕트(41c)과 통하는 적어도 하나의 갭(42); 및

    상기 갭(42) 내에 형성된, 엘라스토머 재료의 침체와 교차결합을 위한 적어 도 하나의 치수화 된 좁은 경로(42a)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 제조 장치.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 갭(42)은 래버린스(labyrinth)의 형태를 구비하는 경로를 정의하는 적어도 하나의 원주방향 그루브(43)를 가지는 것을 특징으로 하는 타이어 제조 장치.
14. 제 12 항에 있어서,

    상기 갭(42) 내에 수용된 엘라스토머 재료에 의해 전해진 추력들을 상쇄하기 위해, 상기 연결 장치들(31)은 노즐(20) 상에 형성된 방사상 숄더(37a)와 분배 장치(16)의 전방 벽(19)에 방사상으로 연결된 플랜지(36) 사이에 작동되게 개재된 적어도 하나의 베어링(37)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 제조 장치.
15. 제 10 항에 있어서,

    상기 연결 장치들(31)은, 분배 장치에 대해 노즐(20)을 회전가능하게 지지하기 위해, 분배 장치의 고정된 전방 벽(19)에 단단히 연결된 노즐(20)과 플랜지(35, 36) 사이에 작동되게 개재된 적어도 하나의 지지 베어링(32, 33)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 제조 장치.
16. 제 10 항에 있어서,

    상기 작동기(38)는

    웜 스크류(38a)를 회전 구동하도록 분배 장치(16)의 고정된 전방 벽(19)에 묶인 모터; 및

    상기 웜 스크류(38a)와 작동되게 맞물리고 동축인 관계로 노즐(20)에 의해 운반된 톱니바퀴(cog wheel; 34)를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 제조 장치.
17. 제 9 항에 있어서,

    상기 노즐(20)은 엘라스토머 재료의 출구 방향(Z-Z)에 수직한 평면 내에 놓인 길쭉한 윤곽을 가지는 다이(21)를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 제조 장치.
18. 제 10 항에 있어서,

    상기 제어 장치들(30)은

    상기 노즐(20)의 방향에 관련된 적어도 하나의 파라미터를 검출하기 위한 장치들(45); 및

    상기 검출된 파라미터를 적어도 하나의 소정의 비교 파라미터와 비교하기 위한 비교 측정기를 포함하고,

    상기 검출된 파라미터가 비교 파라미터와 다를 때, 상기 검출 장치들(45)과 비교 측정 장치들(46)은 노즐(20)의 방향을 수정하고 그것을 비교 파라미터에 일치시키기 위해 제어 유니트(44)와 상호 작용하는 것을 특징으로 하는 타이어 제조 장치.
19. 제 9 항에 있어서,

    상기 작동 장치들(22)은

    상기 내려놓는 표면(15a)에 길쭉한 요소(17)의 원주방향 권선을 위한 움직임을 주기 위해 지지 요소 상에서 작동하는 회전-구동 부재들; 및

    상기 연속하는 길쭉한 요소(17)를 내려놓는 표면(15a) 상에서 서로에 가까이 배치된 코일들 내로 분배하기 위해 노즐(20)과 지지 요소(15) 사이에 상대적인 가로방향-분배 움직임을 수행하도록 하는 병진-구동 부재들을 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 제조 장치.
20. 제 9 항에 있어서,

    상기 분배 장치(16)는 적어도 하나의 압출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 제조 장치.

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