KR102220755B1 - 타이어 트레드 조인트 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 동일한 길이의 상면 및 하면으로 형성된 절단된 트레드를 벨트 드럼에 와인딩시 제1 서보모터에 의하여 미리 설정된 소정의 회전비만큼 압착롤러를 회전시켜 자동으로 트레드 상면을 늘려 벨트 드럼에서 와인딩시 트레드 양단의 절단된 면이 자동으로 상호 정확히 조인트하여 타이어 트레드의 품질향상 및 생산효율성을 향상시킬 수 있는 타이어 트레드 조인트 장치를 제공한다.
본 발명에 따르면 트레드 와이딩시 트레드 양단의 절단된 면이 자동으로 상호 정확히 접합하도록 함으로써 작업자의 확인 및 재작업 등으로 발생하는 생산시간을 단축함과 동시에 타이어 트레드 와인딩에 의한 불량을 원천적으로 방지할 수 있다.

Description

타이어 트레드 조인트 장치{JOINT APPARATUS OF TIRE TREAD}
본 발명은 타이어 트레드 조인트 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 타이어 성형장치의 벨트드럼에 타이어 트레드를 감아 트레드 양단을 접합시 트레드 양단의 만나는 부분이 겹쳐서 층이 형성(Overlap)되거나 부족하여 홈이 형성(Open)되는 불량을 방지할 수 있는 타이어 트레드 조인트 장치에 관한 것이다.
타이어 트레드(Tread)는 노면과 직접 접촉하는 부분으로 차량의 안정성 및 승차감에 있어 중요한 부분이다. 고무압출기에서 일정한 폭과 두께를 가진 프로파일로 인출되어 대차에 롤형태로 감겨진 트레드 반제품이 컨베이어에 투입되고 소정의 길이로 절단된 후 컨베이어와 벨트 드럼을 동기운전으로 트레드를 벨트드럼에 감아서 절단된 트레드 반제품의 양단이 스플라이서(splicer)에 의하여 조인트 접합됨으로써 타이어 성형 2차 케이스를 제조하고 있다.
이러한 타이어 성형 2차 케이스의 트레드 성형시 컨베이어 상에서 절단된 트레드 반제품은 벨트드럼에 와인딩 되는 경우, 그 자체의 두께에 의하여 벨트드럼의 중심과의 지름이 차이가 발생함에 따라 반제품 트레드의 양단을 정확히 조인트하기 위하여 작업자가 육안으로 관찰한 후 일일이 손으로 잡아 늘려주거나 떼어내어 양단을 맞추어 다시 붙여야 하므로 품질문제를 야기함과 동시에 생산효율성이 저하되는 문제점이 있다.
도 3은 트레드 양단을 조인트 시 발생하는 불일치를 도시한 도면으로, 도 3을 참고하면, 컨베이어 상에서 절단된 트레드 반제품(이하 트레드라 한다)은 양단면이 수직 또는 경사면 등의 형상을 가지고 소정의 길이(L1 = L2)로 절단되어 벨트 드럼(33)에 와인딩되는 경우, 벨트 드럼(33)의 중심(O)에서 트레드 하면까지 지름은 R1이고 트레드 상면까지의 지름은 R2로 R2-R1(트레드 두께)차이에 따라 트레드 상면은 d만큼 부족할 수 밖에 없다. 이러한 트레드 상면의 부족한 d부분을 늘리기 위한 선행기술과 관련하여 대한민국등록특허공보 제10-0746109호의 트레드 자동 접합장치가 개시된다. 상기 선행기술은 컨베이어의 벨트 드럼 투입측으로부터 연장된 아이들 압착롤(5)에 의하여 벨트 드럼(6)상에 와인딩되고 있는 트레드(1) 상면에 기계적인 수직력만을 인가하여 늘리고 있다.
그러나 상기 선행기술에서 압착롤(5)은 기계적인 공압장치에 의하여 트레드 상면에 단순히 수직력만을 인가하여 트레드 양단을 조인트시킴에 따라 고무 재질 및 작업환경에 따라 어느정도의 수직력을 인가할 지 설정하기가 매우 어려우므로 여전히 트레드 양단이 오버랩 되거나 중앙정렬이 불일치하는 문제는 해결하지 못하고 있는 실정이다.
따라서 절단된 트레드가 벨트 드럼에서 와인딩시 트레드 양단의 절단된 면이 자동으로 상호 정확히 조인트하여 타이어 트레드의 품질향상 및 생산효율성을 향상시킬 수 있는 새로운 타이어 트레드 조인트 장치의 개발이 필요하다 할 것이다.
1. 대한민국등록특허공보 제10-0746109호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 절단된 트레드가 벨트 드럼에서 와인딩시 트레드 양단의 절단된 면이 자동으로 상호 정확히 조인트하여 타이어 트레드의 품질향상 및 생산효율성을 향상시킬 수 있는 타이어 트레드 조인트 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예인 타이어 트레드 조인트 장치는 벨트 드럼으로 공급되는 트레드의 상면에 압착한 압착롤러를 소정의 회전비에 따라 회전시켜 트레드 상면길이를 늘이거나 줄이는 압착롤러 회전부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 트레드 양단면의 접합부분에 압착롤러가 위치하는 경우, 상기 압착롤러에 수직력을 가하여 접합면을 밀착시키는 압착롤러 수직 이동부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 하나의 압착롤러를 이용하여 미리 테스트 와인딩한 트레드의 접합상태를 분석하고 접합상태에 따라 트레드 폭을 기준으로 각각 영역으로 구분하고, 구분된 영역상에 압착롤러가 압착되어, 각각의 압착롤러를 소정의 회전비를 갖도록 제어함으로써 각각의 영역상의 트레드를 늘이거나 줄이는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 동일한 길이의 상면 및 하면으로 형성된 트레드를 벨트 드럼에 와인딩시 제1 서보모터에 의하여 미리 설정된 소정의 회전비만큼 압착롤러를 회전시켜 자동으로 트레드 상면을 늘려 트레드 양 단면을 정확히 일치함으로써 고무의 재질 및 작업환경에 상관없이 트레드 품질향상 및 생산효율성을 향상시킬 수 있다.
또한 경사를 갖는 트레드 양단면상에 압착롤러가 위치하는 경우, 상기 압착롤러를 제2 서보모터의 회전에 따라 정확하게 요구되는 거리만큼 아래로 이동시켜 트레드 양단이 접합하는 접합면에 압착롤러 회전시보다 더 큰 힘을 아래로 가함으로써 양단의 접합면을 더욱 밀착시켜 작업자의 확인 및 재작업 등으로 발생하는 생산시간을 단축함과 동시에 타이어 트레드 와인딩에 의한 불량을 원천적으로 방지할 수 있다.
또한 트레드 중앙을 기준으로 양측영역에 2개의 압착롤러를 배치시켜 트레드 상면의 나누어진 각각의 부분을 각각의 압착롤러의 회전비를 조정하여 늘이거나 줄일 수 있음으로 트레드 양단의 중앙정렬이 불일치하는 문제를 간단하게 해결할 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 트레드 성형장치에 배치된 타이어 트레드 조인트 장치의 개략도이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 트레드 조인트 장치의 동작 제어를 설명하기 위한 블록구성도이다.
도 3는 트레드 양단을 조인트 시 발생하는 불일치를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 트레드 조인트 장치의 동작을 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 트레드를 구획하고 구획된 부분만을 늘이거나 줄일 수 있는 타이어 트레드 조인트 장치의 개략도이다.
이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다.
따라서, 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 트레드 성형장치에 배치된 타이어 트레드 조인트 장치의 개략도이고, 도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 트레드 조인트 장치의 동작 제어를 설명하기 위한 블록구성도이다.
타이어 트레드 성형장치는 대차에 롤형태로 감겨져 있는 트레드를 절단한 후 벨트 드럼쪽으로 이송하는 컨베이어부(20), 상기 컨베이어부(20)로부터 트레드(1)를 공급받아 와인딩하는 벨트 드럼부(30) 및 상기 벨트 드럼 상에 투입된 트레드의 상면과 접촉한 상태로 소정의 회전비로 가지고 회전하면서 늘려 트레드 양단면을 접합하는 타이어 트레드 조인트 장치(100)를 포함할 수 있다.
컨베이어부(20)는 트레드(1)를 벨트 드럼(30)상에 공급하기 위하여 벨트 드럼의 소정의 트레드 투입위치와 수평선상에서 이송 컨베이어와 연결된 상부 프레임(22)은 왕복운동할 수 있다. 컨베이어부(20)의 상부 프레임(22)의 왕복운동은 제어부의 제어에 따른 실린더(21)를 통하여 이루어질 수 있다. 상부 프레임(22)의 일측 끝에는 이송하고 있는 트레드(1)를 트레드 투입위치로 가이드하기 위한 트레드 투입가이드(23)가 연결될 수 있다. 컨베이어부(20)의 동작 및 제어는 트레드(1)를 벨트 드럼의 소정의 투입위치에 투입하기 위한 기능를 수행하는 것으로 제어부(10)는 벨트 드럼의 회전에 따른 트레드 이송속도를 제어할 수 있다. 제어부(10)는 모터, 실린더 등을 제어하기 위한 프로그램머블로직컨트롤러(PLC)로 이루어질 수 있으며, 트레드 성형장치의 전반적인 동작을 제어하기 위하여 소정의 프로그램이 설치될 수 있다. 저장부(50)는 메모리로 이루어질 수 있으며, 타이어 규격별 두께에 따른 벨트 드럼의 회전속도 대비 압착롤러의 회전속도가 미리 저장되어 제어부(10)는 트레드 접합을 위한 압착롤러 회전속도비를 이용하여 절단된 트레드 양단을 접합시키기 위한 압착롤러의 회전을 제어할 수 있다.
벨트 드럼부(30)는 컨베이어부로부터 투입된 트레드(1)가 감기는 벨트 드럼(33) 및 타이밍 벨트(32)를 통하여 상기 벨트 드럼(33)을 회전시키는 벨트 드럼 구동부(31)를 포함할 수 있다. 벨트 드럼 구동부(31)는 서보모터 등으로 이루어질 수 있다. 벨트 드럼(33)은 중심축을 중심으로 타이밍 벨트(32)를 통하여 전달받은 회전력에 의하여 회전할 수 있다. 여기서 벨트 드럼 구동부(31)는 타이밍 벨트(32)을 통하여 벨트 드럼(33)를 회전시킨다고 하였으나 이에 한정하지 않고, 체인 또는 다양한 기어를 통하여 회전력을 전달할 수 있다. 제어부(10)는 켄베이어부의 트레드 이송속도와 벨트 드럼의 회전속도가 동기화되도록 벨트 드럼 구동부(31)를 제어할 수 있다.
타이어 트레드 조인트 장치(100)는 벨트 드럼으로 공급되는 트레드(1)의 상면에 압착한 압착롤러(113)를 소정의 회전비에 따라 회전시켜 트레드 상면길이를 늘이는 압착롤러 회전부(110) 및 경사를 갖는 트레드 양단면의 접합부분에 압착롤러가 위치하는 경우, 상기 압착롤러(113)에 수직력을 가하여 접합면을 밀착시키는 압착롤러 수직 이동부(120)를 포함한다.
압착롤러 회전부(110)는 벨트 드럼에 투입되는 트레드의 상면에 압착하는 압착롤러(113), 상기 압착롤러(113)와 타이밍 벨트(112)를 통하여 연결되는 제1 서보모터(111) 및 상기 제1 서보 모터(111)가 벨트 드럼의 회전속도 대비 소정의 회전비를 갖도록 제어하는 제어부(10)를 포함할 수 있다. 제어부(10)는 벨트 드럼의 회전속도를 기준으로 압착롤러(113)의 회전속도를 느리게 하여 트레드 상면의 길이를 늘이거나, 압착롤러(113)의 회전속도를 빠르게 하여 트레드 상면의 길이를 줄이도록 제1 서보 모터의 회전 속도를 제어할 수 있다. 컨베이어부(20)에서 벨트 드럼(33)으로 투입되는 절단된 트레드의 양단면을 정확히 접합하여 완성된 트레드를 성형하기 위해서는 트레드 두께차이에 따라 발생하는 절단된 상면간 이격된 길이만큼 트레드 상면의 길이를 늘려주어야 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 트레드 조인트 장치의 동작을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4의 (a)에서 보는 바와 같이, 예를 들어 벨트 드럼의 원주길이(트레드 상면길이(L1) 및 하면길이(L2)와 동일) : 1500mm, 벨트 드럼의 반지름(R1) : 1500mm/2π, 트레드의 상면 및 하면의 길이는 벨트 드럼의 원주길이와 동일하게 절단되므로 1500mm가 된다. 트레드 두께(T)가 20mm일 경우, 벨트 드럼의 중심에서 트레드 상면까지의 반지름(R2)은 (1500mm/2π + 20mm)이므로 접합에 요구되는 트레드 상면의 원주길이(L3)는 1500mm+20*2π가 된다. 따라서 압착롤러없이 벨트 드럼의 회전에 의한 경우 트레드 절단된 상면간 이격거리(d)는 20mm*2π가 된다(도 3 참조). 제어부(10)는 제1 서보모터의 회전속도를 벨트 드럼의 회전속도보다 느리게 제어하여 상기 이격거리만큼 트레드 상면의 길이를 늘일 수 있다. 상기 제어부(10)의 제어에 의하여 트레드 상면을 압착하는 압착롤러(113)는 벨트 드럼(33)의 회전속도와 대비하여 느리게 회전함에 따라 트레드 상면은 벨트 드럼에 밀착되어 있는 트레드 하면보다 큰 저항을 받게되고 이러한 저항에 따라 트레드 상면은 상기 이격 거리 만큼 늘어나게 되어 트레드 양단의 절단된 상면(X1,X2)을 자동으로 접합할 수 있다.
제어부(10)는 상기 절단된 트레드 상면간 이격거리(d)만큼 트레드 상면의 길이를 늘일 수 있도록 벨트 드럼의 회전속도 대비 압착롤러의 회전속도(이하 '트레드 접합을 위한 압착롤러 회전 속도비'라 한다)는 타이어 규격별 두께에 따라 저장부(50)에 미리 설정되어 저장될 수 있다(도 2참조). 상기 트레드 접합을 위한 압착롤러 회전 속도비는 벨트 드럼의 원주길이(L2)/(벨트 드럼의 원주길이(L2) + 두께(t)*2π)로 정의될 수 있다. 상기 벨트 드럼의 원주길이(L1=L2)가 1500mm이고 트레드 두께(t)가 20mm일 경우, 트레드 접합을 위한 압착롤러 회전 속도비는 1500/(1500 + 20*2π) = 0.9253으로 미리 저장부(50)에 저장되어 있으며, 제어부(10)는 트레드 두께에 따라 미리 설정된 상기 트레드 접합을 위한 압착롤러 회전 속도비를 이용하여 벨트 드럼의 회전속도 100%를 기준으로 압착롤러의 회전속도를 92.53%로 회전하도록 제1 서보모터를 제어할 수 있다.
도 4의 (b)에서 보는 바와 같이, 압착롤러 수직 이동부(120)는 압착롤러(113), 상기 압착롤러와 연결되는 받침판(123), 일측은 받침판에 연결되고 타측은 제2 서보모터(121)에 연결되어 서보 모터의 회전에 의하여 상기 받침판(123)을 상,하로 이동시키는 스크류(122)를 포함할 수 있다.
제어부(10)는 제2 서보모터(121)를 제어하여 트레드를 벨트 드럼에 와인딩하는 작업을 수행하기 전에는 벨트 드럼으로부터 소정의 거리만큼 위로 압착롤러(113)를 이동시키고, 트레드를 벨트 드럼에 와인딩하는 경우, 압착롤러(113)를 트레드 상면에 압착하도록 아래로 이동하도록 제어할 수 있다. 계속적으로 제어부(10)는 제1 서보모터(111)를 제어하여 트레드 상면에 압착된 압착롤러(113)를 미리 설정된 트레드 접합을 위한 압착롤러 회전 속도비를 갖도록 회전시키며, 와인딩이 종료되는 지점 즉 절단된 트레드의 단면이 접합하는 구간(P)에서는 제2 서보모터(121)를 제어하여 미리 설정된 거리만큼 더 아래로 하강하여 절단된 트레드의 접합면에 힘을 가하도록 제어할 수 있다. 제어부(10)는 와인딩 종료시 트레드 양단의 접합면에 힘으로 가하여 견고하게 접합함으로써 트레드 양단 접합면의 이격불량을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 트레드를 구획하고 구획된 부분만을 늘이거나 줄일 수 있는 타이어 트레드 조인트 장치의 개략도이다.
도 5의 (a)를 참고하면, 와인딩시 절단된 트레드 양단의 접합부분은 절단된 트레드(1)의 한쪽면이 다른쪽 면에 겹쳐지는 영역(1a) 및 이격된 영역(1b)이 발생하여 불량이 발생할 수 있다. 이러한 오버랩 또는 중앙정렬이 불일치하는 문제는 트레드를 와인딩하기 전에 벨트 드럼에 와인딩되는 고무재질의 1벨트 및 2벨트와 상기 2벨트상에 스트립(strip) 와인딩되는 폭 약 10mm, 두께 약 1mm로 이루어진 보강벨트에 의하여 트레드 하면이 접촉되는 와인딩 접촉면이 불균일하다는 것에서 기인할 수 있다.
상기 오버랩 또는 중앙정렬 불일치에 대한 문제는 본원발명의 타이어 트레드 조인트 장치를 다수개를 설치함으로써 해결할 수 있다. 도 5의 (b)를 참고하면, 트레드 폭의 중앙을 기준으로 두개의 압착롤러(113a,113b)가 위치하도록 배치할 수 있다. 여기서는 두개의 압착롤러(113a,113b)가 중앙을 기준으로 나누어진 두개의 각 영역의 폭 전체부분을 압착하도록 도시하였으나, 이에 한정하지 않고, 하나의 압착롤러를 이용하여 미리 테스트 와인딩한 트레드의 상태를 분석하여 트레드 폭에 따라 필요한 영역으로 구분하고 이에 따른 압착롤러 설치 개수를 설정할 수 있다.
미리 테스트 와인딩한 트레드의 상태를 분석하여 겹쳐진 거리 및 이격된 거리를 계산하고, 이에 따라 제어부는 해당 영역상에 위치하는 압착롤러의 회전속도를 제어하여 해당 영역상의 트레드를 줄이거나 늘일 수 있다. 여기서 트레드 절단면간 이격거리가 있는 경우는 상술한 바와 같이, 제어부는 압착롤러의 회전속도를 벨트드럼의 회전속도보다 느리게 제어하여 트레드를 늘릴 수 있다. 한편 트레드 절단면이 중첩된 경우, 중첩된 거리에 따라 제어부는 압착롤러의 회전속도를 벨트드럼의 회전속도보다 빠르게 제어하여 트레드를 줄일 수 있다.
본원발명은 정확하게 회전속도를 제어할 수 있는 제1 서보모터를 이용하여 압착롤러의 회전을 제어하여 고무재질의 트레드를 늘이거나, 줄일 수 있음으로 트레드 양단이 정확히 접합시켜 균일성을 향상시킬 수 있다.
1:트레드 20:컨베이어부
30:벨트 드럼부 31:벨트 드럼 구동부
32:타이밍 벨트 33:벨트 드럼
100:타이어 트레드 조인트 장치 110:압착롤러 회전부
111:제1 서보모터 112:타이밍 벨트
113,113a,113b:압착롤러 120:압착롤러 수직 이동부
121:제2 서보보터 122:스크류
123:받침대

Claims (3)

  1. 컨베이어로부터 공급받은 트레드를 벨트 드럼에 와인딩하는 타이어 트레드 조인트 장치에 있어서,
    벨트 드럼으로 공급되는 트레드의 상면에 압착한 압착롤러를 소정의 회전비에 따라 회전시켜 트레드 상면길이를 늘이거나 줄이는 압착롤러 회전부(110) 및
    트레드 양단면의 접합부분에 압착롤러가 위치하는 경우, 상기 압착롤러에 수직력을 가하여 접합면을 밀착시키는 압착롤러 수직 이동부(120)를 포함하고,
    하나의 압착롤러를 이용하여 미리 테스트 와인딩한 트레드의 접합상태를 분석하고 접합상태에 따라 트레드 폭을 기준으로 각각 영역으로 구분하고, 구분된 영역상에 압착롤러가 압착되어, 각각의 압착롤러를 소정의 회전비를 갖도록 제어함으로써 각각의 영역상의 트레드를 늘이거나 줄이는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드 조인트 장치.
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