KR102040039B1 - 타이어 가류기 몰드 온도 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어 가류기 몰드 온도 제어장치에 관한 것으로, 구체적으로는 트레드부 온도와 사이드월부의 온도를 각각 제어 및 보정하여 가류시간을 단축시키고 과가류를 방지하는 타이어 가류기 몰드 온도 제어장치에 관한 것이다.
본 발명은 가류 금형 삽입된 그린 케이스를 블래더로 압착하여 가류 성형하도록 내부 가류 공간이 형성되는 가류기로서, 상기 가류기 중 타이어의 사이드월부 온도를 제어하는 플래튼 스팀부; 상기 타이어의 트레드부의 온도를 제어하는 자켓 스팀부; 및 상기 플래튼 스팀부 및 자켓 스팀부의 온도를 제어하는 제어부;를 포함하되, 상기 플래튼 스팀부 및 자켓 스팀부에 공급되는 스팀부는 각각 분리되어 이원화되는 것을 특징으로 한다.

Description

타이어 가류기 몰드 온도 제어장치{Tire vulcanizer mold temperature control device}

본 발명은 타이어 가류기 몰드 온도 제어장치에 관한 것으로, 구체적으로는 트레드부 온도와 사이드월부의 온도를 각각 제어 및 보정하여 가류시간을 단축시키고 과가류를 방지하는 타이어 가류기 몰드 온도 제어장치에 관한 것이다.

타이어는 크게 원재료인 고무에 약품을 섞어 배합하는 정련공정, 배합된 고무를 반제품으로 제조하는 압연·압출 공정, 반제품을 일정한 크기로 자르는 재단하는 제단 공정, 제단 공정에서 제조된 반제품을 정해진 크기로 조립하여 완제품 타이어에 가까운 형태의 그린 케이스를 만드는 성형 공정, 그린 케이스를 열과 압력을 가하여 탄성을 부여하는 가류 공정을 통해 완성된다.

특히, 상기한 가류 공정에서는 가류기 본체의 가류 금형 내부에 형성되는 가류 공간에 그린 케이스를 넣고 가류 매체를 통해 가해지는 온도, 압력 및 가류 시간을 조절하여 열경화성 탄성체 상태의 완제품 타이어를 완성하게 된다.

여기서, 가류기 본체의 상, 하측에는 가류 금형을 외부 가열하기 위한 열원 공급층을 가지는 상, 하부 열판이 구비된다. 따라서, 가류 금형의 외측은 상, 하부 열판 내부에 공급되는 가류 매체에 의해 가열되고, 가류 금형 내측은 블래더 내부에 공급되는 내측 가류 매체에 의해서 가열된다. 이때, 제공되는 열원의 스팀, 온수, 질소가스를 포함한 다양한 가류 매체 등이 사용될 수 있으며 가류 매체의 종류에 따라 서로 다른 공급 조건을 가지게 된다.

그러나 상기와 같은 가류기를 통해 제조되는 타이어의 트레드는 사이드월의 두께(gauge)보다 두꺼워 가류 시 높은 온도 또는 긴 시간을 요구한다. 즉, 종래의 가류기는 트레드부와 사이드월부의 온도가 동일하여 같은 시간 동안 가류 시 사이드월의 과가류가 발생하여 타이어의 성능 저하를 불러온다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 온도를 분할 공급하는 기술도 공지되어 있으나 온도의 전이 문제로 실제 현장에서 연속 사이클로 적용하기는 어려운 문제가 있었다.

이와 같은 타이어 가류기는 1개의 플래튼(Platen)을 통해 열원이 공급되어 타이어 부위에 상관없이 동일한 온도를 공급하게 된다. 따라서 타이어의 부위 중 두께가 가장 두꺼운 트레드 부위를 100% 가류하기 위해 상대적으로 두께가 얇은 사이드 월 및 비드 부위는 과가류가 진행되어 물성저하가 일어난다

이에 타이어는 부위에 상관없이 동일한 가류 조건으로 가류되어 부위에 따라 과가류가 발생하여 완제품 타이어의 성능 저하를 초래한다. 또한, 물성저하 예방을 위해 트레드는 알루미늄, 사이드월은 스틸을 사용하여 과가류를 예방하나 기술적으로 한계에 부딪혀 있다.

대한민국 공개특허 제10-2014-0029648호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 그 목적은 트레드부 온도와 사이드월부의 온도를 각각 제어 및 보정하여 가류시간을 단축시키고 과가류를 방지하는 타이어 가류기 몰드 온도 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 가류 금형 삽입된 그린 케이스를 블래더로 압착하여 가류 성형하도록 내부 가류 공간이 형성되는 가류기로서, 상기 가류기 중 타이어의 사이드월부 온도를 제어하는 플래튼 스팀부; 상기 타이어의 트레드부의 온도를 제어하는 자켓 스팀부; 및 상기 플래튼 스팀부 및 자켓 스팀부의 온도를 제어하는 제어부;를 포함하되, 상기 플래튼 스팀부 및 자켓 스팀부에 공급되는 스팀부는 각각 분리되어 이원화되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 플래튼 스팀부 및 자켓 스팀부는 각각의 배관 라인에 온도 센서가 구비되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 플래튼 스팀부 및 자켓 스팀부의 각각의 배관 라인에서 측정된 온도값을 판단하여 각 배관에 공급되는 스팀의 온도를 제어하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 자켓 스팀부에 공급되는 스팀 중 자켓 스팀부에서 열교환 된 스팀은 플래튼 스팀부로 공급되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 온도제어는 PID 제어를 통해 온도가 제어되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 타이어 가류기 몰드 온도 제어장치에 의하면, 플래튼 이원화 장치를 통해 같은 시간 동안 몰드 부위별 온도제어를 통해 타이어 과가류를 방지할 수 있으므로, 타이어 품질 향상과 가류시간 단축이 가능한 효과가 있다.

또한, 온도 제어부를 통해 몰드의 온도 전이 개선을 통해 품질 균일화되고, 이를 통해 타이어 성능 향상과 균일 품질 유지, 생산량 증가 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명 타이어 가류기 몰드 온도 제어장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명 타이어 가류기 몰드 온도 제어장치를 통한 가류기의 사이드월부 및 트레드부의 온도 변화를 나타낸 도면이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의하여야 한다. 이하의 설명에서 구체적인 특정 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해 제공된 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 본 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

본 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 타이어 가류기 몰드 온도 제어장치를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명 타이어 가류기 몰드 온도 제어장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명 타이어 가류기 몰드 온도 제어장치를 통한 가류기의 사이드월부 및 트레드부의 온도 변화를 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명 타이어 가류기 몰드 온도 제어장치는 가류 금형 삽입된 그린 케이스를 블래더로 압착하여 가류 성형하도록 내부 가류 공간이 형성되는 가류기에 적용되는 기술로서 몰드의 온도를 부위별로 제어하는 것이다.

상기한 가류기(100)는 다양한 구성으로 이루어지며, 이러한 가류기(100) 중 타이어의 사이드월부 온도를 제어하는 플래튼 스팀부(110)와, 상기 타이어의 트레드부의 온도를 제어하는 자켓 스팀부(120) 및 상기 플래튼 스팀부(110) 및 자켓 스팀부(120)의 온도를 제어하는 제어부(130)로 구성된다. 또한, 상기 플래튼 스팀부(110) 및 자켓 스팀부(120)에 공급되는 스팀부는 각각 분리되어 이원화되어 가류 시 트레드부와 사이드월부의 온도를 각각 제어할 수 있게 된다. 이를 통해 가류 시 타이어 부위 별로 적정 온도를 공급할 수 있으며, 각 부위별 온도 측정을 통해 전이문제를 개선하여 적절한 온도로 연속 생산이 가능하다. 또한, 상기한 플래튼 스팀부(110) 및 자켓 스팀부(120)에 공급되는 스팀의 경우 도 1과 같이 하나의 스팀 공급부(140)에서 이원화되어 각각 공급될 수 있으며, 또는 플래튼 스팀부(110) 및 자켓 스팀부(120) 각각에 스팀 공급부(140)를 구성할 수도 있다.

한편, 상기 플래튼 스팀부(110) 및 자켓 스팀부(120)는 각각의 배관 라인에 온도 센서가 구비된다. 따라서 상기 플래튼 스팀부(110) 및 자켓 스팀부(120)로 공급되는 스팀의 온도가 측정되고, 이러한 온도값은 제어부(130)로 전송하게 된다. 즉, 상기 제어부(130)는 상기 플래튼 스팀부(110) 및 자켓 스팀부(120)의 각각의 배관 라인에서 측정된 온도값을 판단하여 각 배관에 공급되는 스팀의 온도를 제어하게 되는 것이다. 이와 같은 온도제어는 PID 제어를 통해 온도가 제어된다. PID제어는 비례 동작(Proportional Action), 적분 동작(Integral Action), 미분 동작(Derivative Action) 등 3가지 동작을 적절히 사용하게 되는데, 비례 동작은 기준 입력과 출력 결과의 오차에 비례해서 제어하는 방법이며, 이러한 P제어로 유연하게 목표값에 접근시킬 수 있다. 그리고 이때 미세한 오차를 없애기 위해 적분 동작이 쓰인다. 적분 동작은 미세한 오차들을 누적하다가 일정한 값을 넘어서게 되면 제어를 시작하게 된다. 이렇게 비례 동작과 적분 동작의 조합으로 이루어진 제어를 PI제어라 한다. 그러나 PI제어는 응답 속도에 대한 것을 제어할 수 없다. 이때 쓰이는 방법이 오차 시간을 미분한 값에 비례하여 이루어지는 미분 동작이며, 이 D제어를 통해서 시스템의 안정성을 높이고 응답 속도를 빠르게 할 수 있다. 또한, 상기 PID제어를 통해 온도 제어가 이루어지는 한편, 플래튼 스팀부(110) 및 자켓 스팀부(120)에 각각 설치되는 조절밸브(111, 121)의 개도를 제어부(130)는 제어하여 적정온도의 스팀만이 플래튼 스팀부(110) 및 자켓 스팀부(120)로 공급될 수 있도록 구성된다.

한편, 상기 자켓 스팀부(120)에 공급되는 스팀 중 자켓 스팀부(120)에서 열교환 된 스팀은 플래튼 스팀부(110)로 공급되도록 구성된다. 따라서 비교적 높은 온도의 스팀이 공급되는 자켓 스팀부(120)를 지난 스팀은 자켓 스팀부(120)를 지나면서 어느 정도 열교환을 이룬 후 플래튼 스팀부(110)로 공급된다. 따라서 플래튼 스팀부(110)로 공급되는 스팀 외에 자켓 스팀부(120)를 지나면서 어느 정도 열교환을 이룬 스팀이 공급됨으로써 스팀에 필요한 에너지를 절약할 수 있게 된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 타이어 가류기 몰드 온도 제어장치의 작동상태에 대하여 살펴보기로 한다.

우선 가류기(100)가 작동되면, 이원화된 플래튼 스팀부(110) 및 자켓 스팀부(120)를 통하여 스팀이 공급된다. 이때 각 배관 라인에 설치되는 온도센서에 의해 공급되는 스팀의 온도 및 양을 제어부(130)가 조절하게 된다. 이러한 조절은 각 배관 라인에 설치되는 조절밸브(111, 121)의 개도를 통해 이루어진다.

한편, 타이어가 가류기(100)를 통하여 제조되는 타이어의 트레드는 사이드월의 두께보다 두꺼워 가류 시 높은 온도의 스팀이 요구된다. 따라서 자켓 스팀부(120)에 공급되어 열교환되었던 스팀을 회수되지 않고 플래튼 스팀부(110)로 공급되어 플래튼 스팀부(110)에서 쓰일 스팀 일부를 대신하게 된다. 이때 자켓 스팀부(120)로 공급되는 열교환된 스팀의 온도를 고려하여 플래튼 스팀부(110)에 공급되는 스팀은 적절한 온도로 제어되어 공급되는 것이 바람직하다. 따라서 플래튼 스팀부(110)로 공급되는 스팀 외에 자켓 스팀부(120)를 지나면서 어느 정도 열교환을 이룬 스팀이 공급됨으로써 스팀에 필요한 에너지를 절약할 수 있게 된다.

이와 같이 가류기(100)에 이원화된 각 배관라인을 구성하게 되면, 기존과 같이 하나의 라인으로 스팀이 공급되는 라인에 비해 가류기를 작동시키는 동안의 스팀의 온도는 항상 적정온도를 유지하기 때문에 양질의 타이어를 생산할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 설명된 본 발명의 타이어 가류기 몰드 온도 제어장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 가류기 110 : 플래튼 스팀부
111 : 조절밸브 120 : 자켓 스팀부
121 : 조절밸브 130 : 제어부
140 : 스팀 공급부

Claims (5)

1. 가류 금형 삽입된 그린 케이스를 블래더로 압착하여 가류 성형하도록 내부 가류 공간이 형성되는 가류기로서,
   상기 가류기(100) 중 타이어의 사이드월부 온도를 제어하는 플래튼 스팀부(110); 상기 타이어의 트레드부의 온도를 제어하는 자켓 스팀부(120); 및 상기 플래튼 스팀부(110) 및 자켓 스팀부(120)의 온도를 제어하는 제어부(130);를 포함하되, 상기 플래튼 스팀부(110) 및 자켓 스팀부(120)는 각각의 배관 라인에 온도 센서가 구비되고, 상기 제어부(130)는, 상기 플래튼 스팀부(110) 및 자켓 스팀부(120)의 각각의 배관 라인에서 측정된 온도값을 판단하여 각 배관에 공급되는 스팀의 온도를 제어하며, 상기 온도제어는 PID 제어를 통해 온도가 제어되는 것을 포함하여 이루어지는 타이어 가류기 몰드 온도 제어장치에 있어서,
   상기 플래튼 스팀부(110) 및 자켓 스팀부(120)는,
   각각 분리시켜 이원화한 배관라인으로 연결되되,
   상기 자켓 스팀부(120)에 공급되어 열교환이 이루어진 스팀은,
   상기 자켓 스팀부(120)에서 회수되지 않고, 상기 이원화한 배관라인 중 자켓 스팀부(120)와 플래튼 스팀부(110)를 연결하는 배관라인을 통해 플래튼 스팀부(110)에 쓰일 스팀 일부를 대신할 수 있도록 플래튼 스팀부(110)에 다시 공급되도록 한 것을 특징으로 하는 타이어 가류기 몰드 온도 제어장치.
   
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