KR102120740B1 - 블래더 자동 제어 성형 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 블래더가 그린타이어에 압력을 적어도 한 단계 이상으로 나누어 공급하여 가류하는 타이어 가류 시스템으로써 상기 블래더가 압력을 발생시키기 위해 공급되는 유량을 측정하는 유량 측정부, 상기 유량 측정부로부터 유량 데이터를 수신하고 성형 단계 및 성형 동작구간으로 나누어 상기 블래더의 압력을 조절하는 제어부 및 상기 제어부의 조절에 따라 압력을 공급하여 상기 그린타이어를 가류하는 가류부를 포함하는 블래더 자동 제어 성형 시스템을 제공한다.
본 발명의 블래더 자동 제어 성형 시스템에 의하면, 가류공정에서 주입압력이 블래더의 규격 및 사용횟수에 따라 각기 다르게 설정할 수 있어 블래더의 늘어짐 및 비드부 말림 불량을 예방할 수 있는 효과가 있다.
또한, 블래더 사용 횟수 증가로 원가가 절감되고 설비 가동률을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

블래더 자동 제어 성형 시스템 {Tire Cure Bladder Auto Shaping Control System}

본 발명은 블래더 자동 제어 성형 시스템에 관한 것이다. 구체적으로는, 타이어 가류공정에서 블래더에 가해지는 압력을 단계별로 제어할 수 있는 블래더 자동 제어 성형 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 타이어는 반제품화한 고무를 성형공정을 통해 그린타이어를 형성하고 가류 공정(curing process)을 거쳐 제조된다. 반제품화는 여러 가지 고무 및 약품을 첨가하여 혼합시킨 고무를 압출, 압연공정 등을 거치는 것이다. 성형공정은 각종 반제품을 조립하여 완성된 모양의 그린타이어를 형성하는 것이다. 가류 공정은 일련의 열과 압력을 가하여 배합된 고무를 화학적으로 결합시켜 완제품 타이어를 생산하는 것이다.

이러한 가류 공정에서 그린타이어는 내부에 장입된 블래더를 통해 부풀려져 그린타이어의 외곽은 금형을 통해 열과 압력을 전달받으며 접착되게 된다. 그린타이어의 내부는 블래더 내부에 열원과 압력원을 공급함으로써 타이어 가류에 필요한 열과 압력을 공급 받으며, 그린타이어의 두께 또는 사용되는 고무 종류에 따라 가류 시간을 다르게 설정하게 된다.

가류공정에 사용되는 블래더는 블래더와 그린 타이어의 초기 안착성 예열하기 위해 초기에 압력을 주입하여야 한다. 압력 주입은 타이어 가류 공정에서는 질소와 스팀을 사용하는 것이 일반적이다.

종래에는 압력을 일정하게 1차, 2차, 3차로 나누어서 각 차별로 가류 블래더에 동일한 압력을 주입했다. 블래더의 종류 및 사용 횟수에 관계없이 일관된 압력을 적용하였다.

이런 방법은 블래더 교체 초기에 가류 블래더가 예열이 부족시 타이어와 안착이 부족하여 타이어 숄더 부위를 못 밀어주는 문제점이 있었다.

또한, 블래더 사용 횟수가 많아질수록 높은 압력에 의해 치수가 늘어나 타이어 비드 부위가 말리는 불량이 발생하여 문제점이 있었다.

[특허문헌 0001] 등록특허 제10-0765395호 "타이어 가류공정에서 스팀폐열을 이용한 고압가스 가열장치" (공고 2007.10.10.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 가류공정에서 주입압력이 블래더의 규격 및 사용횟수에 따라 각기 다르게 설정 할 수 있는 블래더 자동 제어 성형 시스템을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 블래더가 그린타이어에 압력을 적어도 한 단계 이상으로 나누어 공급하여 가류하는 타이어 가류 시스템으로써 상기 블래더가 압력을 발생시키 위해 공급되는 유량을 측정하는 유량 측정부, 상기 유량 측정부로부터 유량 데이터를 수신하고 성형 단계 및 성형 동작구간으로 나누어 상기 블래더의 압력을 조절하는 제어부 및 상기 제어부의 조절에 따라 압력을 공급하여 상기 그린타이어를 가류하는 가류부를 포함하는 블래더 자동 제어 성형 시스템을 제공한다.

상기 성형 단계는 1 단계, 2 단계, 3 단계로 구분될 수 있다.

상기 성형 동작구간은 1~10회, 11~150회, 151~250회, 251회 이상의 총 4구간으로 구분될 수 있다.

상기 제어부는 상기 성형 동작구간 1~10회 구간에서 2 단계 압력을 0.06MPa, 3 단계 압력을 0.08MPa로 상기 블래더에 공급할 수 있다.

상기 제어부는 상기 성형 동작구간 11~150회 구간에서 1 단계 압력을 0.03MPa, 2 단계 압력을 0.04MPa, 3 단계 압력을 0.06MPa로 상기 블래더에 공급할 수 있다.

상기 제어부는 상기 성형 동작구간 151~250회 구간에서 1 단계 압력을 0.03MPa, 2 단계 압력을 0.04MPa, 3 단계 압력을 0.055MPa로 상기 블래더에 공급할 수 있다.

상기 제어부는 상기 성형 동작구간 251회 이상 구간에서 1 단계 압력을 0.03MPa, 2 단계 압력을 0.035MPa, 3 단계 압력을 0.05MPa로 상기 블래더에 공급할 수 있다.

본 발명의 블래더 자동 제어 성형 시스템에 의하면, 가류공정에서 주입압력이 블래더의 규격 및 사용횟수에 따라 각기 다르게 설정할 수 있어 블래더의 늘어짐 및 비드부 말림 불량을 예방할수 있는 효과가 있다.

또한, 블래더 사용 횟수 증가로 원가가 절감되고 설비 가동률을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 블래더 자동 제어 성형 시스템에서 가류기의 개략적인 구성을 나타내는 도면.
도 2는 종래 가류공정에서 생산된 타이어의 불량을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 블래더 자동 제어 성형 시스템과 종래 가류공정에서의 블래더 늘어짐 정도를 비교한 도면.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부되는 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공 되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한상세한 기술은 생략된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 블래더 자동 제어 성형 시스템은 블래더가 그린타이어에 압력을 적어도 한 단계 이상으로 나누어 공급하여 가류하는 타이어 가류 시스템으로써 상기 블래더가 압력을 발생시키 위해 공급되는 유량을 측정하는 유량 측정부, 상기 유량 측정부로부터 유량 데이터를 수신하고 성형 단계 및 성형 동작구간으로 나누어 상기 블래더의 압력을 조절하는 제어부 및 상기 제어부의 조절에 따라 압력을 공급하여 상기 그린타이어를 가류하는 가류부를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 성형 단계는 1 단계, 2 단계, 3 단계로 구분될 수 있다.

상기 성형 동작구간은 1~10회, 11~150회, 151~250회, 251회 이상의 총 4구간으로 구분될 수 있다.

상기 제어부는 상기 성형 동작구간 1~10회 구간에서 2 단계 압력을 0.06MPa, 3 단계 압력을 0.08MPa로 상기 블래더에 공급할 수 있다.

상기 제어부는 상기 성형 동작구간 11~150회 구간에서 1 단계 압력을 0.03MPa, 2 단계 압력을 0.04MPa, 3 단계 압력을 0.06MPa로 상기 블래더에 공급할 수 있다.

상기 제어부는 상기 성형 동작구간 151~250회 구간에서 1 단계 압력을 0.03MPa, 2 단계 압력을 0.04MPa, 3 단계 압력을 0.055MPa로 상기 블래더에 공급할 수 있다.

상기 제어부는 상기 성형 동작구간 251회 이상 구간에서 1 단계 압력을 0.03MPa, 2 단계 압력을 0.035MPa, 3 단계 압력을 0.05MPa로 상기 블래더에 공급할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 블래더 자동 제어 성형 시스템에서 가류기의 개략적인 구성을 보여준다.

가류장치(10)에 압력을 제공하는 스팀 등은 압력 공급라인(20), 압력 배출라인(30)으로 전달된다. 압력 공급라인(20), 압력 배출라인(30)에는 각각 유량계(21, 31), 컨트롤 벨브(22, 32)가 형성될 수 있다. 유량계(21, 31)는 유량 측정부(미도시)를 통하여, 컨트롤 벨브(22, 32)는 제어부(미도시)를 통하여 조절될 수 있다.

<표 1>

표 1은 12" ~ 19" 블래더에 적용할 수 있는 표준 압력 수준을 보여준다.

1차(이하 1단계)의 경우는 0.03Mpa 1가지만 사용하여도 불량이 발생하지 않는 것을 볼 수 있다. 2차(이하 2단계)의 경우는 초기 0.06Mpa 압력을 지속적으로 유지하면 블래더 접힘 불량이 발생할 수 있다. 따라서 그보다 낮은 0.04Mpa를 표준으로 정하였다. 3차(이하 3단계)의 경우는 0.07 ~ 0.08Mpa로 계속 사용하면 블래더의 늘어짐이 심해지고 0.05Mpa이하로 사용하면 안착성 불량이 발생하였다. 따라서 그보다 낮은 0.04Mpa를 표준으로 정하였다.

상기 성형 단계별 표준압력을 기준으로 하여 성형 동작구간별 압력 수준을 결정하였다.

1~10회에서는 워밍업 단계로 초기 블래더 예열이 필요하다. 2차 0.06Mpa, 3차 0.08Mpa의 고압을 사용하면 블래더의 초기 팽창을 용이하게 할 수 있다.

11~150회에서는 실제 블래더가 정상적으로 사용하는 단계로 평가시 150회까지는 블래더 치수의 변화가 작다. 따라서 표준압력을 적용하여, 1 단계 압력을 0.03MPa, 2 단계 압력을 0.04MPa, 3 단계 압력을 0.06MPa 으로 설정하였다.

151 ~250회에서는 블래더가 늘어지기 시작하는 시점으로 3단계 압력 0.055Mpa 으로 을 낮추어 블래더 늘어짐을 예방하였다. 따라서 1 단계 압력을 0.03MPa, 2 단계 압력을 0.04MPa, 3 단계 압력을 0.055MPa 으로 설정하였다.

251회 이상에서는 실제 블래더가 한계수명에 도달하는 구간으로 블래더 늘어짐이 최고조에 달하는 구간인 2, 3단계 압력을 조절하여 블래더의 데미지를 최소화 하였다. 따라서 1 단계 압력을 0.03MPa, 2 단계 압력을 0.035MPa, 3 단계 압력을 0.05MPa 으로 설정하였다.

<표 2>

표 2는 종래 시스템과 본 발명의 시스템을 적용한 블래더 수명 평가를 비교한 결과표이다. 블래더의 사용 횟수는 각 블래더 규격별로 모두 늘어났으며, 평균으로는 45회로 크게 늘어난 것을 볼 수 있다.

본 발명의 시스템은 블래더의 늘어짐을 최소화하여 블래더의 사용 횟수를 늘리고 그에 따라 교체 주기를 감소시키는 효과를 발휘할 수 있다. 또한 평균 45회 수준의 블래더 사용 횟수 증가로 인해 가류 설비의 가동률이 높아지고 타이어의 불량을 예방할 수 있다.

<표 3>

표 2는 종래 시스템과 본 발명의 시스템을 적용한 블래더 불량 정도를 비교한 결과표이다.

블래더에 발생할 수 있는 불량에는 접힘, 늘어짐, 펑크 불량이 있을 수 있다. 상기 표 2에서 볼 수 있는 것과 같이 접힘, 늘어짐, 펑크 불량이 모두 큰 폭으로 개선된 것을 확인할 수 있다. 각 불량의 개선율은 평균 74.3%에 달하는 것을 볼 수 있다. 이에 따라 도 2에 나타난 것과 같은 숄더 안착 불량, 비드부 말림 불량도 개선되는 효과를 발휘할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 블래더 자동 제어 성형 시스템과 종래 가류공정에서의 블래더 늘어짐 정도를 비교한 도면이다.

(a)는 사용전 블래더이고 (b)는 본 발명의 시스템을 적용한 사용후 블래더, (c)는 종래 시스템을 적용한 사용후 블래더이다. 사용후 블래더 늘어짐이 크게 개선된 것을 확인할 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 [발명]의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해 할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10: 가류장치
20: 압력 공급라인 30: 압력 배출라인
21, 31: 유량계 22, 32: 컨트롤 벨브

Claims (7)

1. 블래더가 그린타이어에 압력을 적어도 한 단계 이상으로 나누어 공급하여 가류하는 타이어 가류 시스템에서, 상기 블래더가 압력을 발생시키 위해 공급되는 유량을 측정하는 유량 측정부와; 상기 유량 측정부로부터 유량 데이터를 수신하고 초기 워밍업 단계에서는 블래더를 예열하되, 1 단계, 2 단계, 3 단계로 구분되는 성형 단계 및 1~10회, 11~150회, 151~250회, 251회 이상의 총 4구간으로 구분되는 성형 동작구간으로 나누어 상기 블래더의 규격 및 사용횟수에 따라 블래더의 늘어짐 및 비드부 말림 불량을 예방할 수 있도록 각기 압력을 다르게 설정하여 조절할 수 있도록 하는 제어부; 및 상기 제어부의 조절에 따라 압력을 공급하여 상기 그린타이어를 가류하는 가류부;로 구성되는 블래더 자동 제어 성형 시스템에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 성형 동작구간 1~10회 구간에서 상기 블래더에 압력을 공급할 수 있도록 제어하여 2단계에서 압력이 0.06MPa로 형성되도록 하고, 3단계에서 압력이 0.08MPa로 형성되도록 하며;
   상기 성형 동작구간 11~150회 구간에서 상기 블래더에 압력을 공급할 수 있도록 제어하여 1단계에서 압력이 0.03MPa로 형성되도록 하고, 2단계에서 압력이 0.04MPa로 형성되도록 하며, 3단계에서 압력이 0.06MPa로 형성되도록 하며;
   상기 성형 동작구간 151~250회 구간에서 상기 블래더에 압력을 공급할 수 있도록 제어하여 1단계에서 압력이 0.03MPa로 형성되도록 하고, 2단계에서 압력이 0.04MPa로 형성되도록 하며, 3단계에서 압력이 0.055MPa로 형성되도록 하며;
   상기 성형 동작구간 251회 이상 구간에서 상기 블래더에 압력을 공급할 수 있도록 제어하여 1단계에서 압력이 0.03MPa로 형성되도록 하고, 2단계에서 압력이 0.035MPa로 형성되도록 하며, 3단계에서 압력이 0.05MPa로 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 블래더 자동 제어 성형 시스템.
   
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