KR101983903B1 - 타이어 성형기용 턴업 스티칭 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어 반제품을 압착하여 그린케이스를 만드는 과정에서 에어 구간을 제거하기 위하여 사용되며, 타이어 반제품을 가압하는 스티칭 부재의 구조를 변경하여 턴업 후 스티칭할 때 비드부 외측으로부터 사이드월이 결합된 끝부분까지 일정한 압력을 유지하면서 직선이동하도록 함으로써 에어 입 불량을 방지하고 고무의 밀림 현상 및 게이지 변형을 최소화하여 완제품 타이어의 품질이 향상되도록 하는 타이어 성형기용 턴업 스티칭 장치에 관한 것으로서,
성형드럼(100)의 축 방향을 따라 이동 가능하게 설치되고 스티칭 압력의 조절이 가능한 한 쌍의 구동부재(30)와; 타이어 반제품을 가압하여 반제품들을 서로 압착시키는 구 형상의 스티칭 볼(10)과; 상기 구동부재(30)의 끝단에 설치되어 상기 스티칭 볼(10)을 탄성 지지하는 볼 거치대(20);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

타이어 성형기용 턴업 스티칭 장치{Turn-Up Stitching Apparatus for Tire Building Machine}

본 발명은 타이어 반제품을 압착하여 그린케이스를 만드는 과정에서 에어 구간을 제거하기 위하여 사용되는 타이어 성형기용 턴업 스티칭 장치에 관한 것으로서, 특히 타이어 반제품을 가압하는 스티칭 부재의 구조를 변경하여 턴업 후 스티칭할 때 비드부 외측으로부터 사이드월이 결합된 끝부분까지 일정한 압력을 유지하면서 직선이동하도록 함으로써 에어 입 불량을 방지하고 고무의 밀림 현상 및 게이지 변형을 최소화하여 완제품 타이어의 품질이 향상되도록 하는 타이어 성형기용 턴업 스티칭 장치에 관한 것이다.

일반적으로 공기입 타이어는, 고무를 정련(Mixing)하여 카카스(Carcass), 트레드(Tread), 벨트(Belt)층, 인너라이너(Innerliner) 등의 반제품을 제조한 후, 이들 반제품을 조립 및 성형하여 그린케이스(Green Case)를 만들고, 이 그린케이스를 몰드에 넣은 후 일정한 온도와 압력을 가하여 완제품 타이어를 제작하고 있다.

이러한 공기입 타이어의 제조 공정은, 합성고무와 천연고무 및 보강재와 각종 첨가제를 혼합하여 배합고무를 생산하는 정련공정과; 생산된 배합고무를 이용하여 각종 반제품을 제조하는 반제품 제조공정과; 반제품들을 일정한 규격으로 제조하는 재단공정과; 재단된 반제품을 성형하여 그린케이스로 만드는 성형공정과; 그린케이스에 열과 압력을 가하여 완제품 타이어로 만드는 가황공정; 및 완성된 타이어의 품질을 검사하는 검사공정으로 이루어져 있다.

상기한 성형공정에서는 성형드럼에 인너라이너, 카카스, 사이드월 등의 타이어 반제품을 부착한 후 턴업(Turn-Up)함으로써 그린케이스를 형성하게 된다. 이와 같이, 각기 다른 두께를 갖는 반제품들을 결합한 후 턴업을 거쳐 형성한 그린케이스에서는 각 반제품 사이에 단차가 생기고 그로 인해 반제품 사이에 틈이 발생할 수 있다. 다시 말해서, 그린케이스를 제작하는 과정에서 각 반제품들의 조인트, 단차, 턴업 등으로 인해 에어 구간이 생기게 되고, 이 에어 구간으로 인해 타이어에 에어 입 불량이 발생하게 되는 것이다. 에어 입 불량은 그린케이스 내부에 분포된 에어가 가황 공정 후에도 제거되지 않아 타이어 내부에 존재하거나 외관상 볼록하게 튀어나오는 현상을 의미한다. 이러한 에어 입 불량은 주로 반제품 간의 단차나 스티칭 불량에 의해 발생하며, 타이어 품질에 악영향을 미치고 사고로 이어질 수 있는 잠재적 위험 인자로 분류되고 있다. 따라서 이러한 에어 입 불량이 발생하지 않도록 턴업 공정 후에 각 반제품들이 서로 압착되고 에어 구간이 제거되도록 턴업 스티칭 장치를 이용하여 스티칭(Stitching) 작업을 실시하고 있다.

타이어의 성형 공정에서 사용되는 종래의 타이어 성형기용 턴업 스티칭 장치는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 성형드럼(100)에 부착된 반제품을 가압하여 압착시키는 스티칭 롤(50)을 구비하고 있으며, 이 스티칭 롤(50)을 탄성 지지함과 아울러 성형드럼(100)의 축 방향으로 직선 이동 가능하게 설치되는 구동부재를 더 구비하고 있다. 그리고, 상기 스티칭 롤(50)이 구동부재에 의해 성형드럼(100)의 축 방향을 따라 이동하면서 탄성력을 이용하여 성형드럼(100)에 부착된 반제품을 압착함과 아울러 반제품 간의 단차로 인한 에어 구간의 에어를 제거하고 있다.

이러한 타이어 성형기용 턴업 스티칭 장치는 성형드럼에 부착된 타이어 반제품들이 턴업된 후 스티칭하여 1차 케이스로 성형하고 있다.

즉, 성형드럼(100)에 인너라이너 반제품(120)과 카카스 반제품(110) 및 비드 반제품(130)을 각각 부착하고 비드 반제품(130) 부분을 턴업한 후 사이드월 반제품(140)을 부착하여 1차 케이스를 형성하는 과정에서 스티칭 롤(50)을 이용하여 사이드월 반제품(140)의 상면을 가압함으로써 반제품들이 압착되어 일체화되고 반제품 사이의 단차 부위에 남아 있는 에어가 배출되도록 하고 있는 것이다.

그러나, 상기한 종래의 턴업 스티칭 장치의 스티칭 롤은 원통 형상부와 디스크 형상부가 일체로 이루어진 구조로 되어 있어 반제품 간의 단차로 인한 에어 구간을 완전히 제거할 수 없는 문제점이 있다. 더욱이, 사이드월과 같이 두께가 일정하지 않은 반제품의 경우에는 구동부재에 의해 성형드럼의 축 방향으로 이동하는 스티칭 롤에 의해 고무가 밀리는 현상이 발생할 수도 있다.

한편, 본 발명과 관련한 선행기술들을 조사한 결과 복수의 특허문헌이 검색되었으며, 그 중 일부를 소개하면 다음과 같다.

특허문헌 1은, 타이어 제조 공정에 있어서 그린 타이어 제조시 접착되는 소자들간의 접착을 위하여 타이어의 외부를 눌러 줄 때, 핑거롤이 드럼의 회전 방향으로 카카스를 압박하게 하지 아니하고 카카스의 코드 방향으로 이동하면서 카카스를 압박하여 스티칭하도록 함으로써, 스티칭 작업으로 인하여 카카스에 웨이브가 발생하는 일을 방지할 수 있도록 하는, 타이어 성형공정에서의 스티칭 방법을 개시하고 있다.

특허문헌 2는, 지지대의 말단에 설치되는 원판의 스티칭롤이 회전하여 트레드를 림에 장착된 그린타이어에 부착시키면서 상기 트레드의 안쪽에 잔존하는 공기를 외기로 빼어내도록 작용하는 타이어 성형장치의 스티칭롤에 있어서, 상기 지지대의 하단에는 수평대가 연결되고, 이 수평대의 양쪽 끝단에는 서로 반대방향으로 경사진 경사링크가 각각 연결되며, 이 각각의 경사링크의 말단에 원판의 스티칭롤이 부착되는 한 쌍의 스티칭롤로 이루어짐으로써, 잔존하는 공기 불량을 감소시키면서 공간 활용도를 개선시킨, 타이어의 성형장치의 스티칭롤을 개시하고 있다.

KR 10-2012-0070039 A KR 10-1414508 B1

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 타이어 반제품을 가압하는 스티칭 부재의 구조를 변경하여 성형드럼에 부착된 반제품들을 턴업 후 스티칭하는 과정에서 반제품 간의 두께 차이로 인한 단차 부위의 불완전 압착 문제와 고무층이 롤에 의해 밀리는 문제를 동시에 해결함과 아울러 고무의 밀림 현상 및 게이지 변형을 최소화하여 완제품 타이어의 품질이 향상되도록 하는 타이어 성형기용 턴업 스티칭 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 성형드럼의 축 방향을 따라 이동 가능하게 설치되고 스티칭 압력의 조절이 가능한 한 쌍의 구동부재와; 타이어 반제품을 가압하여 반제품들을 서로 압착시키는 구 형상의 스티칭 볼과; 상기 구동부재의 끝단에 설치되어 상기 스티칭 볼을 탄성 지지하는 볼 거치대;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 타이어 성형기용 턴업 스티칭 장치에 따르면, 상기 볼 거치대는 스티칭 볼이 통과하는 구멍이 길이 방향을 따라 형성되고 상기 구동부재에 고정되는 몸체와, 상기 스티칭 볼의 일부가 수용되도록 일측이 오목부로 형성되어 상기 스티칭 볼을 회전 가능하게 지지하는 베어링 블록과, 상기 몸체의 내부에 설치되어 상기 베어링 블록을 탄성 지지하는 스프링과, 상기 몸체의 후단에 체결되어 스프링을 지지하는 마개를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 타이어 성형기용 턴업 스티칭 장치에 따르면, 상기 몸체에 형성된 구멍의 출구는 상기 스티칭 볼이 이탈하지 않도록 스티칭 볼의 직경에 비해 작은 직경을 갖는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 타이어 성형기용 턴업 스티칭 장치에 따르면, 상기 스티칭 볼은 볼 거치대의 외측으로 42~48%가 돌출되도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 타이어 성형기용 턴업 스티칭 장치에 따르면, 상기 스티칭 볼의 직경은 80~100㎜이고, 상기 볼 거치대의 외경은 스티칭 볼 직경의 110~120%인 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 타이어 성형기용 턴업 스티칭 장치에 따르면, 상기 구동부재는 좌우 방향으로 서로 대칭하는 위치에 각각 배치되어 성형드럼의 축 방향을 따라 서로 대칭하는 방향으로 왕복 이동하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 타이어 성형기용 턴업 스티칭 장치는 구 형상의 스티칭 볼을 이용하여 스티칭하게 되므로 사이드월과 인너라이너가 결합되는 비드 외측부에 대한 스티칭시 결합 부위의 고무 밀림이나 고무 뜯김에 따른 불량을 효과적으로 제거할 수 있게 되는 효과가 있다.

또, 본 발명의 타이어 성형기용 턴업 스티칭 장치에 따르면, 성형 공정에서 반제품 간의 두께 차이에 의해 발생한 단차 부위의 불완전 압착이나 고무층이 밀리는 현상을 방지하여 그린케이스의 내외부 형상을 이상적인 수준으로 개선함으로써, 완제품 타이어의 품질이 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 타이어 성형기용 턴업 스티칭 장치에 따르면, 볼 거치대의 출구부 직경이 스티칭 볼의 직경보다 작기 때문에 스티칭 볼이 볼 거치대로부터 분리되지 않게 되면서도 스티칭 볼이 볼 거치대의 외부로 충분히 돌출되어 효과적인 스티칭이 이루어지게 되는 효과가 있다.

도 1은 통상적인 타이어 성형기용 턴업 스티칭 장치가 도시된 실물 사진.
도 2는 종래의 타이어 성형기용 턴업 스티칭 장치의 스티칭 롤을 이용하여 스티칭하는 모습이 도시된 개략도.
도 3은 본 발명에 의한 타이어 성형기용 턴업 스티칭 장치의 개략도.
도 4는 본 발명의 요부 구성인 스티칭 볼과 거치대가 도시된 구성도.
도 5는 본 발명의 요부 구성인 거치대의 단면도.
도 6은 본 발명의 타이어 성형기용 턴업 스티칭 장치의 스티칭 볼을 이용하여 스티칭하는 모습이 도시된 개략도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 타이어 성형기용 턴업 스티칭 장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 타이어 성형기용 턴업 스티칭 장치는 도 3 내지 6에 도시된 바와 같이, 성형드럼(100)의 축 방향을 따라 이동 가능하게 설치되고 스티칭 압력의 조절이 가능한 한 쌍의 구동부재(30)와; 타이어 반제품을 가압하여 반제품들을 서로 압착시키는 구 형상의 스티칭 볼(10)과; 상기 구동부재(30)의 끝단에 설치되어 상기 스티칭 볼(10)을 탄성 지지하는 볼 거치대(20);를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 볼 거치대(20)는 상기 스티칭 볼(10)을 통해 성형드럼(100)의 1차 케이스(110) 또는 2차 케이스(120)에 일정한 압력을 제공하도록 댐퍼의 구조를 갖는다. 이를 위하여 상기 볼 거치대(20)는, 스티칭 볼(10)이 통과하는 구멍이 길이 방향을 따라 형성되고 상기 구동부재(30)에 고정되는 몸체(21)와, 상기 스티칭 볼(10)의 일부가 수용되도록 일측이 오목부로 형성되어 상기 스티칭 볼(10)을 회전 가능하게 지지하는 베어링 블록(22)과, 상기 몸체(21)의 내부에 설치되어 상기 베어링 블록(22)을 탄성 지지하는 스프링(23)과, 상기 몸체(21)의 후단에 체결되어 스프링(23)을 지지하는 마개(24)를 포함한다.

여기서, 상기 스티칭 볼(10)의 직경은 80~100㎜이고, 상기 볼 거치대(20)의 외경은 스티칭 볼(10) 직경의 110~120%인 것이 바람직하다. 그리고, 상기 몸체(21)에 형성된 구멍의 출구(21')는 스티칭 볼(10)의 직경에 비해 작은 직경을 갖도록 형성되어 상기 스티칭 볼(10)이 이탈하지 않도록 하여야 한다.

또, 상기 스티칭 볼(10)은 볼 거치대(20)의 외측으로 42~48%, 바람직하게는 대략 45% 정도로 돌출되도록 설치된다. 이는 상기 스티칭 볼(10)이 48% 이상 돌출되는 경우 상기 볼 거치대(20)로부터 분리될 수 있고, 42% 미만으로 돌출되는 경우에는 가압 대상과의 접촉면적이 감소하여 효과적인 스티칭이 이루어지지 않기 때문이다.

그리고, 상기 구동부재(30)는 성형드럼(100)의 후면부 하단에 성형드럼(100)의 축에 수직한 방향으로 설치되는 것으로, 좌우 방향으로 서로 대칭하는 위치에 각각 배치되어 성형드럼(100)의 축 방향을 따라 서로 대칭하는 방향으로 왕복 이동하도록 구성된다. 이때, 상기 구동부재(30) 역시 댐퍼 기능을 수행하도록 압력 조정이 가능한 구조로 형성되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 타이어 성형기용 턴업 스티칭 장치는 성형드럼에 부착된 타이어 반제품들이 턴업된 후 스티칭하여 1차 케이스로 성형하고 있다.

성형드럼(100)에 인너라이너 반제품(120)과 카카스 반제품(110) 및 비드 반제품(130)을 각각 부착한 후 비드 반제품(130) 부분을 턴업한다. 이어, 사이드월 반제품(140)을 부착하여 1차 케이스를 형성한다. 그리고, 구동부재(30)를 성형드럼(100)의 축 방향으로 이동시켜 1차 케이스의 양끝에 스티칭 볼(10)이 접촉되도록 구동부재(30)의 위치를 설정한다.

상기 구동부재(30)의 위치 설정이 완료되면 성형드럼(100)을 회전시켜 상기 스티칭 볼(10)에 의한 1차 케이스의 스티칭 작업이 이루어지도록 한다. 이 과정에서 상기 구동부재(30)가 좌우로 왕복 이동하면서 1차 반제품의 전체 폭에 대하여 스티칭 작업이 이루어지도록 하며, 한 쌍의 구동부재(30)가 서로 대칭하는 방향으로 왕복 이동함으로써 1차 케이스의 전체 폭에 대하여 균일한 압력으로 스티칭이 이루어지도록 한다.

이때, 상기 스티칭 볼(10)이 구형으로 형성되어 전방향으로 회전할 수 있으므로, 상기 구동부재(30)의 이동에 따라 볼 거치대(20) 및 스티칭 볼(10)이 성형드럼(100)의 축 방향을 따라 움직이면서 스티칭하더라도 고무의 밀림 현상이 발생하지 않게 된다. 그리고, 상기 볼 거치대(20)가 스프링(23)의 탄성력을 이용하여 스티칭 볼을 지지하고 있으므로, 상기 스프링(23)의 탄성력을 이용하여 스티칭 볼(10)이 타이어 반제품 간의 단차 부위를 충분히 가압하여 반제품들이 완전히 압착되도록 한다. 따라서, 1차 케이스 내의 잔류 에어가 최소화되고 에어 입 불량이 방지된다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 몇 가지 실시 예들과 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 통상의 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

10...스티칭 볼
20...볼 거치대
21...몸체
21'...구멍의 출구
22...베어링 블록
23...스프링
24...마개
30...구동부재
100...성형드럼
110...카카스
120...인너라이너
130...비드부
140...사이드월 반제품

Claims (6)

1. 성형드럼(100)에 대해 서로 대칭되는 위치에 설치되어 성형드럼(100)의 축방향으로 왕복 이동이 가능하며, 스티칭 압력이 조절되는 한 쌍의 구동부재(30)와;
   타이어 반제품들을 가압하여 서로 압착시키는 구 형상의 스티칭 볼(10)과;
   구동부재(30)의 끝단에 설치되어 스티칭 볼(10)을 탄성 지지하는 볼 거치대(20);
   를 포함하여 구성되며,
   볼 거치대(20)는, 스티칭 볼(10)이 통과하는 구멍이 길이방향을 따라 형성되고 구동부재(30)에 고정되는 몸체(21)와, 스티칭 볼(10)의 일부분이 지지되도록 일측이 오목부로 형성되어 스티칭 볼(10)을 회전 가능하게 지지하는 베어링 블록(22)과, 몸체(21)의 내부에 설치되어 베어링 블록(22)을 탄성 지지하는 스프링(23)과, 몸체(21)의 후단에 체결되어 스프링(23)을 지지하는 마개(24)를 포함하고,
   몸체(21)에 형성된 구멍의 출구(21')는 스티칭 볼(10)이 이탈하지 않도록 스티칭 볼(10)의 직경에 비해 작은 직경을 가지며,
   스티칭 볼(10)은 볼 거치대(20)의 외측으로 스티칭 볼(10)의 직경의 42∼46%가 돌출되도록 설치되고,
   스티칭 볼(10)의 직경은 80∼100㎜이며,
   볼 거치대(20)의 외경은 스티칭 볼(10)의 직경의 110∼120%인 것을 특징으로 하는 타이어 성형기용 턴업 스티칭 장치.
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