KR102256993B1 - 벨로우즈 제조 자동화 시스템 - Google Patents

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KR102256993B1
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chamber
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박형석
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신인승
박형석
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Abstract

본 발명은 액시얼 타입 및 크로스 타입의 벨로우즈를 하나의 시스템에서 모두 제조할 수 있고 벨로우즈의 품질 향상을 도모할 수 있는 벨로우즈 제조 자동화 시스템에 관한 것으로, 공급된 맨드릴을 예열하는 맨드릴 예열기; 압출을 통해 맨드릴의 외측에 소정 두께의 고무층을 형성하는 압출기; 고무층의 표면에 접착제를 도포하여 접착제층을 형성하는 도포기; 벨로우즈 제조시 각 공정에 따라 요구되는 사항들을 검사하는 검사기; 접착제층이나 고무층의 표면에 코드를 와인딩하여 코드층을 형성하는 코드와인더; 벨로우즈 표면에 바코드, 로트넘버 또는 커팅선 중 적어도 어느 하나 이상을 마킹하는 마킹기; 반제품 형태의 벨로우즈를 가류하는 가류기; 가류 후 벨로우즈를 맨드릴에서 제거하는 탈형기; 및 탈형된 벨로우즈를 적정 길이로 재단하는 커팅기;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

벨로우즈 제조 자동화 시스템{Automation system for manufacturing bellows}
본 발명은 벨로우즈 제조 자동화 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차의 에어서스펜션에 사용되는 벨로우즈를 제조하는 자동화 시스템에 관한 것이다.
벨로우즈는 그 적용 형태에 따라 다양한 제조 방법이 존재하고, 자동차용 벨로우즈의 제조에 관한 종래기술로 아래의 특허문헌 1이 있다.
특허문헌 1은 차량용 공기스프링에 구비되는 고무벨로우즈의 제조방법에 관한 것으로, 가류공정에 사용되는 가류기는 실린더형상을 하고서 스팀이 유입/유출되는 블래더와, 이 블래더의 외측벽에 부착되는 그린케이스 및 가류기의 상부 및 측면으로 구비되어 스팀이 유입/유출되는 유입구와 유출구를 갖추고 있다.
상기 그린케이스는 일정부분 성형되어 내측면으로 이형제가 도포된 중간 제조품으로서 상기 가류기에서 고온ㆍ고압에 의해 가류되어진다.
그러나 상기 종래기술에 의한 가류기는 블래더에 스팀이 유입/유출되면서 그린케이스를 가압하고 있으므로 그린케이스에 가해지는 압력을 높이는 것에 한계가 있는바, 그린케이스의 내부에 존재하는 기포의 제거가 완전하게 이루어질 수 없어 고품질의 벨로우즈를 생산하는 것이 어렵다.
또한, 가류 공정이 스팀의 온도에 의존하는 점에서 온도 제어가 용이하지 않다는 문제가 있다.
한편, 자동차용 에어서스펜션에 사용되는 벨로우즈는 크게 액시얼 타입(Axial type)의 벨로우즈와 크로스 타입(Cross type)의 벨로우즈가 생산되고 있으나, 이를 일괄적으로 제조할 수 있는 시스템이 구축되어 있지 않은 실정이다.
등록특허공보 제10-0239086호(2000. 01. 15. 공고)
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 자동차용 에어서스펜션에 사용되는 액시얼 타입 및 크로스 타입의 벨로우즈를 하나의 시스템에서 모두 제조할 수 있고 벨로우즈의 품질 향상을 도모할 수 있는 벨로우즈 제조 자동화 시스템을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 벨로우즈 제조 자동화 시스템은, 공급된 맨드릴을 예열하는 맨드릴 예열기; 압출을 통해 맨드릴의 외측에 소정 두께의 고무층을 형성하는 압출기; 고무층의 표면에 접착제를 도포하여 접착제층을 형성하는 도포기; 벨로우즈 제조시 각 공정에 따라 요구되는 사항들을 검사하는 검사기; 접착제층이나 고무층의 표면에 코드를 와인딩하여 코드층을 형성하는 코드와인더; 벨로우즈 표면에 바코드, 로트넘버 또는 커팅선 중 적어도 어느 하나 이상을 마킹하는 마킹기; 반제품 형태의 벨로우즈를 가류하는 가류기; 가류 후 벨로우즈를 맨드릴에서 제거하는 탈형기; 및 탈형된 벨로우즈를 적정 길이로 재단하는 커팅기;를 포함하여 이루어진다.
또한 본 발명의 벨로우즈 제조 자동화 시스템은, 상기 맨드릴 예열기가 도어를 구비한 케이스와, 상기 케이스 내부에 구비되는 다수의 근적외선 히터와, 상기 케이스 내부로 에어를 공급하기 위한 블로워와, 상기 케이스 내의 온도 제어를 위한 온도센서를 포함한다.
또한 본 발명의 벨로우즈 제조 자동화 시스템은, 상기 압출기가 기초 고무층을 형성하기 위한 제1압출기와 상기 기초 고무층 외측에 추가 고무층을 형성하기 위한 제2압출기를 포함한다.
또한 본 발명의 벨로우즈 제조 자동화 시스템은, 상기 도포기가 기초 고무층 외측에 제1접착제층을 형성하기 위한 제1도포기와 코드층 외측에 제2접착제층을 형성하기 위한 제2도포기를 포함한다.
또한 본 발명의 벨로우즈 제조 자동화 시스템은, 상기 검사기가 맨드릴 투입 컨베이어로부터 공급되는 맨드릴을 검사하고, 상기 제1압출기를 통해 맨드릴 표면에 형성된 기초 고무층을 검사하며, 상기 제1건조기에 의해 건조된 제1접착제층을 검사하는 제1검사기와, 코드와인딩 후 코드 사이 간격, 코드 각도, 코드 감긴 수 및 코드 두께를 검사하는 코드와인딩 검사기와, 상기 제2건조기에 의해 건조된 제2접착제층을 검사하고 상기 제2압출기를 통해 형성된 제2고무층이나 제2고무층 및 제3고무층을 검사하는 제2검사기를 포함한다.
또한 본 발명의 벨로우즈 제조 자동화 시스템은, 상기 가류기가 상부챔버, 중간챔버 및 하부챔버로 분리 구성되는 챔버와, 상기 챔버의 상부에 결합되는 상부커버와, 상기 챔버의 상부를 개폐하는 개폐부와, 상기 챔버의 하부에 결합되는 하부커버와, 상기 챔버 내부에 구비되는 블래더와, 상기 챔버 내부에 구비되는 가열부를 포함한다.
또한 본 발명의 벨로우즈 제조 자동화 시스템은, 상기 가열부가 가공맨드릴 외측을 가열하는 외측 가열부와, 가공맨드릴 내측을 가열하는 내측 가열부로 이루어지고, 상기 외측 가열부는 챔버 내벽 근처에 코일 형태로 감긴 가열파이프를 포함하고, 상기 내측 가열부는 하부커버를 통해 블래더 내측으로 삽입 고정되는 가열봉을 포함한다.
또한 본 발명의 벨로우즈 제조 자동화 시스템은, 상기 가열부는 챔버 내부에 구비된 가열코일로 이루어지고, 상기 가열코일은 4각 단면의 중공부를 구비하여 그 중공부 내부로 냉각수가 흐를 수 있도록 한다.
또한 본 발명의 벨로우즈 제조 자동화 시스템은, 상기 가열부가 반경 방향으로 이동하여 맨드릴의 내주면에 접촉되는 센서핀과, 상기 센서핀을 지지하는 센서하우징과, 상기 센서하우징을 지지하는 센서블록과, 상기 센서블록 내부에 구비되는 샤프트와, 상기 샤프트의 일측에 구비되어 센서핀의 반경 방향 이동을 유도하는 샤프트블록을 포함하는 센서부를 포함한다.
또한 본 발명의 벨로우즈 제조 자동화 시스템은, 상기 가류기에 블래더 외측에 위치하되 원통 형상으로 이루어지고 외주면에 다수의 통공이 형성된 블래더 보호관이 더 구비된다.
또한 본 발명의 벨로우즈 제조 자동화 시스템은, 상기 탈형기가 상부 에어캡과 하부 에어블로워로 이루어지는 압축공기 공급수단을 포함하고, 상기 상부 에어캡은 맨드릴 상부에 상기 하부 에어블로워는 맨드릴 하부에 각각 장착되어 맨드릴과 벨로우즈 사이로 압축공기를 주입함으로써 맨드릴과 벨로우즈를 이격시킨다.
본 발명의 벨로우즈 제조 자동화 시스템에 의하면, 자동차용 에어서스펜션에 사용되는 액시얼 타입 및 크로스 타입의 벨로우즈를 하나의 제조 시스템에서 모두 생산할 수 있게 된다.
본 발명의 벨로우즈 제조 자동화 시스템에 의하면, 반제품 형태의 벨로우즈를 가류하는 과정에서 충분한 가압력을 제공할 수 있고 가류기 내부의 온도 제어가 용이해지므로 제조된 벨로우즈의 품질 향상을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 벨로우즈 제조 자동화 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 벨로우즈 제조 자동화 시스템에서 맨드릴 예열기를 나타내는 개요도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 벨로우즈 제조 자동화 시스템에서 가류기의 일 실시예를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 벨로우즈 제조 자동화 시스템에서 가류기의 상부(a) 및 하부(b)의 확대 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 벨로우즈 제조 자동화 시스템에서 가류기 내의 가열봉의 사시도(a)와 단면도(b)이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 벨로우즈 제조 자동화 시스템에서 가류기의 다른 실시예를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 7은 도 6의 A부분을 확대하여 센서부의 작동 과정을 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 벨로우즈 제조 자동화 시스템에서 가류기의 다른 실시예에서 센서부의 사시도(a)와 단면도(b)이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 벨로우즈 제조 자동화 시스템에서 탈형기의 압축공기 공급수단을 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 벨로우즈 제조 자동화 시스템에 따라 액시얼 타입의 벨로우즈 제조 과정을 설명하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 벨로우즈 제조 자동화 시스템에 따라 크로스 타입의 벨로우즈 제조 과정을 설명하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 벨로우즈 제조 자동화 시스템은 맨드릴 예열기(100), 압출기(200), 도포기(300), 검사기(400), 코드와인더(500), 마킹기(600), 가류기(700, 700'), 탈형기(800) 및 커팅기(900)를 포함하여 이루어진다.
이하, 각 구성별로 본 발명의 구체적인 내용을 설명한다.
상기 맨드릴 예열기(100)는 압출 공정 전에 맨드릴(M)을 예열하는 구성이다.
구체적으로, 상기 맨드릴 예열기(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 도어를 구비한 케이스(110)와, 상기 케이스(110) 내부에 구비되는 다수의 근적외선 히터(102)와, 상기 케이스(110) 내부로 에어를 공급하기 위한 블로워(120)와, 상기 케이스(110) 내의 온도 제어를 위한 온도센서(130)를 포함한다.
맨드릴(M)은 단열 보호 커버(103)가 구비된 별도의 캐리어(104)에 장착되어 케이스(110) 내부로 장입되고, 케이스(110)의 도어를 닫은 후 근적외선 히터(102)를 작동시켜 맨드릴의 표면 온도가 대략 50±5℃가 되도록 가열한다.
이를 통해 압출 공정에서 맨드릴에 대한 고무의 점착성이 증대되게 된다.
또한, 상기 케이스(110)에는 에어가 유입되는 유입공과 에어가 배출되는 배기공이 구비되어 있고, 상기 유입공 측에는 풍량조절기(140)가 더 구비되어 유입공으로 유입되는 에어의 풍량을 조절할 수 있으며, 블로워(120)와 풍량조절기(140) 사이에 필터(150)가 구비되어 깨끗한 공기가 유입되도록 하고, 상기 배기공을 통해 배출되는 에어에 포함되어 있는 수분을 제거하는 싸이클론 드라이어(160)와, 분진을 제거하는 백필터(170)와, 배출 풍량을 조절하는 배풍기(180)와, 유해가스를 제거하는 흡착탑(190)이 더 구비될 수 있다.
한편, 상기 맨드릴 예열기(100)의 전단에는 맨드릴 투입 컨베이어(150)가 구비되어, 세척이 완료된 맨드릴이 자동적으로 공급되게 한다.
상기 압출기(200)는 압출을 통해 맨드릴의 외측에 소정 두께의 고무층을 형성하기 위한 구성으로서, 본 발명에서는 기초 고무층을 형성하기 위한 제1압출기(200a)와 기초 고무층 외측에 추가 고무층을 형성하기 위한 제2압출기(200b)를 포함하여 구성된다.
즉, 상기 제1압출기(200a)는 압출을 통해 맨드릴의 표면에 소정 두께의 기초 고무층 즉, 제1고무층이 형성되도록 하고, 상기 제2압출기(200b)는 압출을 통해 제1고무층 외측에 추가적으로 소정 두께의 고무층이 형성되도록 하며, 이에 대해서는 후술한다.
상기 도포기(300)는 고무층의 표면에 접착제를 도포하여 접착제층을 형성하기 위한 구성이고, 본 발명에서는 제1고무층 외측에 제1접착제층을 형성하기 위한 제1도포기(300a)와 코드층 외측에 제2접착제층을 형성하기 위한 제2도포기(300b)를 포함하여 구성된다.
한편, 상기 접착제를 도포하기 전에 고무층을 예열하기 위한 고무예열기와 코드층을 형성하기 전에 고무층을 예열하기 위한 인덕션예열기(340)가 구비될 수 있는바 그 구조는 앞선 맨드릴 예열기(100)와 동일하고, 상기 고무층의 표면에 도포된 접착제를 건조시키기 위한 건조기가 구비될 수 있다.
구체적으로, 상기 고무예열기는 제1도포기(300a) 부근에 설치되는 제1고무예열기(320a)와 제2도포기(300b) 부근에 설치되는 제2고무예열기(320b)로 이루어지고, 상기 건조기는 제1도포기(300a) 부근에 설치되어 제1접착제층을 건조시키는 제1건조기(360a)와 제2도포기(300b) 부근에 설치되는 제2접착제층을 건조시키는 제2건조기(360b)로 이루어진다.
상기 검사기(400)는 벨로우즈 제조시 각 공정에 따라 요구되는 사항들을 검사하기 위한 구성으로서, 제1압출기(200a) 부근에 구비된 제1검사기(400a)와, 코드와인더(500) 부근에 구비된 코드와인딩 검사기(400b)와, 제2압출기(200b) 부근에 구비된 제2검사기(400c)로 이루어진다.
상기 제1검사기(400a)는 맨드릴 투입 컨베이어(150)로부터 공급되는 맨드릴의 표면 상태, 맨드릴 표면에 부착된 이물질 여부 또는 맨드릴의 변형 여부 등을 검사하고, 상기 제1압출기(200a)를 통해 맨드릴 표면에 형성된 기초 고무층의 표면 상태나 두께 등을 검사하며, 상기 제1건조기(360a)에 의해 건조된 제1접착제층의 두께나 표면 상태 등을 검사한다.
상기 코드와인딩 검사기(400b)는 코드와인딩 후 코드 사이 간격, 코드 각도, 코드 감긴 수 및 코드 두께 등을 측정하여 검사한다.
상기 제2검사기(400c)는 제2건조기(360b)에 의해 건조된 제2접착제층의 두께나 표면 상태 등을 검사하고, 2차압출기(200)를 통해 상기 코드층 상에 형성된 제2고무층이나 제2고무층 및 제3고무층의 표면 상태나 두께 등을 검사한다.
상기 코드와인더(500)는 상기 접착제층이나 고무층의 표면에 코드를 와인딩하여 코드층을 형성하기 위한 구성으로서, 제1코드와인더(500a)와 제2코드와인더(500b)가 구비되며 제조되는 벨로우즈 형태에 따라 코드가 선택적으로 감겨지게 된다.
즉, 액시얼 타입(Axial type)의 벨로우즈 제조시 제1접착제층의 상부에 코드를 와인딩하고, 크로스 타입(Cross type)의 벨로우즈 제조시 제1고무층의 상부와 제2고무층의 상부에 코드를 와인딩하게 된다.
여기서, 액시얼 타입의 벨로우즈는 제1고무층, 제1접착제층, 코드층, 제2접착제층 및 제2고무층으로 적층되고, 크로스 타입의 벨로우즈는 제1고무층, 제1코드층, 제2고무층, 제2코드층 및 제3고무층으로 적층된다.
상기 마킹기(600)는 벨로우즈 표면에 제품 식별을 위해 바코드(Barcode)와 로트넘버(Lot number)를 마킹하고 절단을 위한 커팅선을 마킹하기 위한 구성이다.
상기 가류기(700)는 반제품 형태의 벨로우즈(B)를 가류하는 장치로서 벨로우즈의 품질 향상을 위해 중요한바 본 발명에서는 두 가지 실시예가 개시된다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 가류기(700)는 상부챔버(701), 중간챔버(702) 및 하부챔버(703)로 분리 구성되는 챔버(710)와, 상기 챔버(710)의 상부에 결합되는 상부커버(720)와, 상기 챔버(710)의 상부를 개폐하는 개폐부(730)와, 상기 챔버(710)의 하부에 결합되는 하부커버(740)와, 상기 챔버(710) 내부에 구비되는 블래더(750)와, 상기 챔버(710) 내부에 구비되는 가열부(760)를 포함한다.
상기 상부커버(720)는 상부챔버(701)에 장착되고, 도 4(a)에 도시된 바와 같이 상부챔버(701)에 고정 결합되는 상부플랜지캡(722), 상기 상부플랜지캡(722) 내측에 구비되는 상부홀더(724), 상기 상부홀더(724)의 고정을 위한 상부홀더플랜지(726)로 이루어진다.
상기 상부플랜지캡(722)과 상부홀더(724) 사이에는 블래더(750)의 상단부가 안착 고정되고, 블래더(750)의 확실한 고정을 위해 상부플랜지캡(722) 내주면에 오목부(722a)가 형성되며 이에 대응하여 상부홀더(724)의 하단부에 돌출부(724a)가 형성되도록 하여 상기 오목부(722a)와 돌출부(724a) 사이로 블래더(750)의 상단부가 끼워지도록 한다.
또한, 상부홀더(724)의 상단부에 상부홀더플랜지(726)와의 고정을 위해 반경 방향으로 연장 형성된 연장부(724b)가 구비되고, 상부홀더플랜지(726)는 평면상 반원 형태로 분할 구성하여 상기 연장부(724b)가 걸리도록 한 후 상부홀더(724)를 내측에 고정시킨다.
상기 개폐부(730)는 챔버(710)의 상부를 개폐할 수 있도록 상부지그(732)와 상부지그어댑터(734)를 포함한다.
구체적으로, 상기 상부지그(732)는 상부홀더(724)의 내측으로 삽입되어 가공맨드릴 상부를 지지하고, 상기 상부지그어댑터(734)는 상부지그(732)에 결합되어 미도시된 스윙클램프의 스윙암에 결합되어 있으며, 상기 스윙클램프의 작동으로 스윙암에 결합된 상부지그어댑터(734) 및 상부지그(732)가 상부홀더(724)의 내측으로 삽입되거나 인출됨으로써 챔버(710)의 상부가 개폐되게 된다.
또한, 상기 상부지그(732) 내측에는 일단이 상부지그어댑터(734) 상단부에 고정되고 타단이 가공맨드릴 상단부에 삽입되는 지그핀(736)이 구비된다.
이때, 가공맨드릴 상단부에 삽입되는 부분인 지그핀(736)의 하단부는 원추형으로 구성함으로써 가공맨드릴의 상단부에 삽입될 때 자동 조심작용을 할 수 있도록 한다.
상기 하부커버(740)는 하부챔버(703)에 장착되고, 도 4(b)에 도시된 바와 같이 하부챔버(703)에 고정 결합되는 하부플랜지캡(742)과, 상기 하부플랜지캡(742) 내측에 구비되는 하부홀더(744)로 이루어진다.
상기 하부플랜지캡(742)과 하부홀더(744) 사이에는 블래더(750)의 하단부가 안착 고정되고, 블래더(750)의 확실한 고정을 위해 하부플랜지캡(742) 내주면에 오목부(742a)가 형성되며 이에 대응하여 하부홀더(744)의 하단부에 돌출부(744a)가 형성되도록 하여 상기 오목부(742a)와 돌출부(744a) 사이로 블래더(750)의 하단부가 끼워지도록 한다.
한편, 상기 하부홀더(744)의 상부에는 가공맨드릴의 하부를 지지하는 하부지그(746)가 고정 결합되어 있다.
상기 블래더(750)는 양단이 상부커버(720) 및 하부커버(740)에 고정되고, 맨드릴 외주면에 형성된 벨로우즈의 외주면을 가압하여 벨로우즈의 내부 조직을 치밀하게 함으로써 벨로우즈의 품질 향상에 기여하게 된다.
이때, 상기 블래더(750)에 의한 가압력은 압축기(미도시)로부터 공급되는 고압의 압축공기에 의해 발생한다.
즉, 고압의 압축공기에 의해 블래더(750)가 반경 방향으로 압축되어 벨로우즈의 외주면을 가압하게 된다.
한편, 상기 블래더(750)는 고온으로 가열되는 가열파이프(762)에 비정상적으로 접촉되는 경우 손상될 우려가 있으므로, 본 발명에서는 블래더 보호관(755)을 추가적으로 구비할 수 있다.
상기 블래더 보호관(755)은 블래더(750) 외측에 위치하되 원통 형상으로 이루어지고 그 외주면에 다수의 통공(755a)이 구비되어 있으며 양단이 상부커버(720)와 하부커버(740)에 각각 삽입 고정되도록 한다.
상기 다수의 통공(755a)은 압축공기가 통과할 수 있도록 한 것으로서 이를 통해 압축공기가 블래더(750)를 가압할 수 있게 된다.
상기 가열부(760)는 챔버(710) 내부를 가열하기 위한 구성으로서, 맨드릴 외측을 가열하는 외측 가열부(761)와, 맨드릴 내측을 가열하는 내측 가열부(766)로 이루어진다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 외측 가열부(761)는 챔버(710) 내벽 근처에 코일 형태로 감긴 가열파이프(762)를 포함하고, 상기 가열파이프(762) 내부로 열매체유가 공급되어 순환된다.
상기 내측 가열부(766)는 하부커버(740)를 통해 블래더(750) 내측으로 삽입 고정되는 가열봉(767)을 포함하고, 상기 가열봉(767) 내부로 열매체유가 공급되어 순환된다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 가열봉(767) 내부에는 길이 방향으로 유로(767a)가 형성되어 있어 유로(767a)를 따라 열매체유가 유입 유출되고, 상기 가열봉(767) 하단부에는 하부커버(740)에 고정하기 위한 결합플랜지(768)와, 열매체유 공급을 위한 한 쌍의 연결구(769)가 구비되어 있다.
가류공정을 위해 맨드릴이 챔버(710) 내로 삽입될 때 맨드릴은 블래더(750)의 내측과 가열봉(767) 외측 사이로 삽입되게 된다.
이와 같이 본 발명은 가열된 열매체유가 가열파이프(762)로 공급되고, 가열된 다른 열매체유가 맨드릴 내측의 가열봉(767)으로 각각 공급되므로, 챔버(710) 내부의 균일한 가열이 가능하여 챔버 내부의 온도 제어가 용이해지고 가열시간도 단축할 수 있게 된다.
한편, 상기 가류기(700)에는 가류기(700) 내부에 압축공기를 공급하는 압축기가 구비되어 있다.
다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 가류기(700')는 앞선 실시예와 마찬가지로 챔버(71), 상부커버(720), 개폐부(730), 하부커버(740) 및 블래더(750)를 포함하되, 다른 형태의 가열부(760')와 센서부(770)를 포함한다.
상기 가열부(760')는 챔버(710) 내부에 구비된 가열코일(761')로 이루어지고, 상기 가열코일(761')은 4각 단면의 중공부를 구비하여 그 중공부 내부로 냉각수가 흐를 수 있도록 한다.
이때, 상기 가열코일(761')은 외부 전원과 연결되고 전기가 흐르면서 철재의 맨드릴(M)을 간접 유도방식으로 가열함으로써 챔버(710) 내부를 가열시키고, 상기 가열코일(761') 내부를 흐르는 냉각수에 의해 가열코일(761')이 과열되는 것을 방지하여 가열코일(761')의 내구성을 확보할 수 있게 된다.
상기 센서부(770)는 도 7에 도시된 바와 같이 맨드릴 내부에 위치하여 맨드릴의 온도를 측정하기 위한 구성이고, 반경 방향으로 이동하여 맨드릴의 내주면에 접촉되는 센서핀(771)과, 상기 센서핀(771)을 지지하는 센서하우징(772)과, 상기 센서하우징(772)을 지지하는 센서블록(773)과, 상기 센서블록(773) 내부에 구비되는 샤프트(774)와, 상기 샤프트(774)의 일측에 구비되어 센서핀(771)의 반경 방향 이동을 유도하는 샤프트블록(775)을 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 센서블록(773) 하단부에는 도 8(a)에 도시된 바와 같이 지지판(776)이 고정되고, 상기 지지판(776)에는 샤프트(774)를 길이 방향으로 이동시키는 실린더(777)가 장착되어 있으며, 상기 지지판(776)은 하부홀더(744)에 고정되도록 한다.
한편, 상기 센서부(770)는 맨드릴 내부에 위치하고 있어 맨드릴이 가열될 때 함께 가열되어 과열될 수 있고 이는 센서부 작동에 악영향을 미치게 되므로, 본 발명에서는 도 8(b)에 도시된 바와 같이 센서블록(773)의 내부에 냉각수 유동통로(773a)를 구비하여 그 내부로 냉각수를 통과시켜 센서부(770)의 과열을 방지하도록 구성한다.
상기 탈형기(800)는 가류 후 벨로우즈를 맨드릴에서 제거하기 위한 구성으로서, 구체적으로 도 9에 도시된 바와 같이 압축공기 공급수단(850)과 클램프(미도시)를 포함하여 이루어진다.
상기 압축공기 공급수단(850)은 상부 에어캡(850a)과 하부 에어블로워(850b)로 이루어지고, 상기 상부 에어캡(850a)은 맨드릴 상부에 상기 하부 에어블로워(850b)는 맨드릴 하부에 각각 장착되어 맨드릴과 벨로우즈 사이로 압축공기를 주입함으로써 맨드릴과 벨로우즈를 이격시키며, 이와 함께 클램프로 벨로우즈를 고정시킨 상태에서 맨드릴을 상승시켜 맨드릴로부터 벨로우즈를 분리해낼 수 있게 된다.
상기 커팅기(900)는 탈형된 벨로우즈를 적정 길이로 재단하기 위한 구성으로서, 본 발명에서는 초음파 커팅기를 사용한다.
이 경우 칼날은 티타늄 재질로 제조하고 초음파는 제어기를 통해 20 ~ 25kHz로 가변 제어하는 것이 바람직하다.
한편, 액시얼 타입 벨로우즈의 경우 벨로우즈에 마킹된 커팅선을 무시하고 길이를 기준으로 절단하며, 크로스 타입 벨로우즈의 경우 가류 후 길이 수축 영향을 고려하여 커팅선을 기준으로 절단하도록 한다.
한편, 본 발명에서는 각 장치 간의 물품 이송을 위하여 제1 이송 레일(10)과 제2 이송 레일(10')이 구비되어 있고, 상기 제1 이송 레일(10) 및 제2 이송 레일(10')에는 각각 물품을 파지하여 이송시키기 위한 갠트리 로봇(30)이 한 쌍 구비되어 있다.
또한, 상기 제1 이송 레일(10)과 제2 이송 레일(10') 사이의 물품 이동을 위하여 복수의 이재기(50, 50', 50")가 구비되어 있다.
상기 이재기(50)는 맨드릴 투입 컨베이어(150) 측에 구비되어 있고, 상기 이재기(50')는 제2건조기(360b) 측에 구비되어 있으며, 상기 이재기(50")는 코드와인딩 검사기(400b) 측에 구비되어 있다.
본 발명은 벨로우즈 제조가 완료된 후 맨드릴을 재사용하는바, 이를 위해 맨드릴을 냉각시켜 이동시키기 위하여 상기 이재기(50)에는 맨드릴 냉각장치(55)가 일체로 구비되어 있다.
이하, 본 발명의 벨로우즈 제조 자동화 시스템의 운전 순서를 설명한다.
먼저, 제1고무층, 제1접착제층, 코드층, 제2접착제층 및 제2고무층으로 적층되는 액시얼 타입(Axial type)의 벨로우즈 제조 과정이다.
도 10에 도시된 바와 같이, ⓐ 맨드릴 투입 컨베이어(150)로부터 맨드릴이 공급되고, ⓑ 공급된 맨드릴을 제1검사기(400a)에서 표면 검사를 실시하고, ⓒ 공급된 맨드릴을 맨드릴 예열기(100)에 투입하여 맨드릴을 예열하며, ⓓ 예열된 매드릴을 1차압출기(200)에 투입하여 제1고무층을 형성하는 1차 압출을 실시하고, ⓔ 제1검사기(400a)에서 제1고무층의 표면 검사를 실시하며, ⓕ 제1고무예열기(320a)에서 제1고무층이 형성된 맨드릴을 예열하고, ⓖ 제1도포기(300a)에서 제1고무층 상에 접착제를 도포하여 제1접착제층을 형성하며, ⓗ 제1건조기(360a)에서 상기 제1접착제층을 건조시키고, ⓘ 제1검사기(400a)에서 제1접착제층의 표면을 검사하며, ⓙ 코드와인더(500)에서 상기 제1접착제층 상에 코드를 감아 코드층을 형성하고, ⓚ 코드와인딩 검사기(400b)에서 상기 코드층의 코드 사이 간격, 코드 각도, 코드 감긴 수 및 코드 두께 등을 측정하여 검사하며, ⓛ 제2고무예열기(320b)에서 예열을 실시한 후, ⓜ 제2도포기(300b)에서 상기 코드층 상에 접착제를 도포하여 제2접착제층을 형성하고, ⓝ 제2검사기(400c)에서 상기 제2접착제층의 표면을 검사하며, ⓞ 제2건조기(360b)에서 상기 제2접착제층을 건조시키고, ⓟ 제2압출기(200b)에서 제2고무층을 형성하는 2차 압출을 실시하며, ⓠ 제2검사기(400c)에서 상기 제2고무층의 표면을 검사하고, ⓡ 마킹기(600)에서 벨로우즈 표면에 바코드, 로트넘버 및 커팅선을 마킹하며, ⓢ 가류기(700)에서 가류를 실시하여 벨로우즈를 완성하고, ⓣ 탈형기(800)에서 맨드릴로부터 벨로우즈를 분리해내며, ⓤ 커팅기(900)에서 벨로우즈를 적정 길이로 재단하고, 그 후 벨로우즈의 길이 검사가 완료되면 별도의 보관 장소에 적재한다.
다음으로, 제1고무층, 제1코드층, 제2고무층, 제2코드층 및 제3고무층으로 적층되는 크로스 타입(Cross type)의 벨로우즈 제조 과정이다.
도 11에 도시된 바와 같이, ⓐ 맨드릴 투입 컨베이어(150)로부터 맨드릴이 공급되고, ⓑ 공급된 맨드릴을 제1검사기(400a)에서 표면 검사를 실시하고, ⓒ 공급된 맨드릴을 맨드릴 예열기(100)에 투입하여 맨드릴을 예열하며, ⓓ 예열된 매드릴을 1차압출기(200)에 투입하여 제1고무층을 형성하는 1차 압출을 실시하고, ⓔ 제1검사기(400a)에서 제1고무층의 표면 검사를 실시하며, ⓕ 제1고무예열기(320a)에서 제1고무층이 형성된 맨드릴을 예열하고, ⓖ 제1코드와인더(500a)에서 제1코드층을 형성하며, ⓗ 코드와인딩 검사기(400b)에서 상기 제1코드층의 코드 사이 간격, 코드 각도, 코드 감긴 수 및 코드 두께 등을 측정하여 검사하며, ⓘ 제2압출기(200b)에서 제2고무층을 형성하는 2차 압출을 실시하고, ⓙ 제2검사기(400c)에서 상기 제2고무층의 표면을 검사하고, ⓚ 제2고무예열기(320b)에서 상기 제2고무층의 예열을 실시한 후, ⓛ 제2코드와인더(500bm)에서 제2코드층을 형성하며, ⓜ 코드와인딩 검사기(400b)에서 상기 제2코드층의 코드 사이 간격, 코드 각도, 코드 감긴 수 및 코드 두께 등을 측정하여 검사하고, ⓝ 제2압출기(200b)에서 제3고무층을 형성하는 3차 압출을 실시하며, ⓞ 제2검사기(400c)에서 상기 제3고무층의 표면을 검사하고, ⓟ 마킹기(600)에서 벨로우즈 표면에 바코드, 로트넘버 및 커팅선을 마킹하며, ⓠ 가류기(700)에서 가류를 실시하여 벨로우즈를 완성하고, ⓡ 탈형기(800)에서 맨드릴로부터 벨로우즈를 분리해내며, ⓢ 커팅기(900)에서 벨로우즈를 적정 길이로 재단하며, 그 후 벨로우즈의 길이 검사가 완료되면 별도의 보관 장소에 적재한다.
이와 같이 본 발명의 벨로우즈 제조 자동화 시스템에 의하면 액시얼 타입 및 크로스 타입의 벨로우즈를 모두 제조할 수 있게 된다.
한편, 맨드릴 예열기(100), 압출기(200), 도포기(300), 검사기(400), 코드와인더(500), 마킹기(600), 가류기(700), 탈형기(800) 및 커팅기(900)에는 각 장치를 제어하기 위한 컨트롤 패널이 각각 구비되어 있고, 갠트리 로봇(30)의 작동 제어를 위한 갠트리 컨트롤 패널이 이송 레일(10, 10') 각각의 어느 일측에 구비되어 있어, 벨로우즈의 제조 공정이 모두 자동적으로 이루어질 수 있게 된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.
100: 맨드릴 예열기
200: 압출기
300: 도포기
400: 검사기
500: 코드와인더
600: 마킹기
700: 가류기
800: 탈형기
900: 커팅기

Claims (11)

  1. 공급된 맨드릴을 예열하는 맨드릴 예열기(100);
    압출을 통해 맨드릴의 외측에 소정 두께의 고무층을 형성하는 압출기(200);
    고무층의 표면에 접착제를 도포하여 접착제층을 형성하는 도포기(300);
    벨로우즈 제조시 각 공정에 따라 요구되는 사항들을 검사하는 검사기(400);
    접착제층이나 고무층의 표면에 코드를 와인딩하여 코드층을 형성하는 코드와인더(500);
    벨로우즈 표면에 바코드, 로트넘버 또는 커팅선 중 적어도 어느 하나 이상을 마킹하는 마킹기(600);
    반제품 형태의 벨로우즈를 가류하는 가류기(700);
    가류 후 벨로우즈를 맨드릴에서 제거하는 탈형기(800); 및
    탈형된 벨로우즈를 적정 길이로 재단하는 커팅기(900);
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 벨로우즈 제조 자동화 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 맨드릴 예열기(100)는
    도어를 구비한 케이스(110)와, 상기 케이스(110) 내부에 구비되는 다수의 근적외선 히터(102)와, 상기 케이스(110) 내부로 에어를 공급하기 위한 블로워(120)와, 상기 케이스(110) 내의 온도 제어를 위한 온도센서(130)를 포함하는 것을 특징으로 하는 벨로우즈 제조 자동화 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 압출기(200)는
    기초 고무층을 형성하기 위한 제1압출기(200a)와 상기 기초 고무층 외측에 추가 고무층을 형성하기 위한 제2압출기(200b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 벨로우즈 제조 자동화 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 도포기(300)는
    기초 고무층 외측에 제1접착제층을 형성하기 위한 제1도포기(300a)와 코드층 외측에 제2접착제층을 형성하기 위한 제2도포기(300b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 벨로우즈 제조 자동화 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 검사기(400)는
    맨드릴 투입 컨베이어(150)로부터 공급되는 맨드릴을 검사하고, 상기 제1압출기(200a)를 통해 맨드릴 표면에 형성된 기초 고무층을 검사하며, 상기 제1건조기(360a)에 의해 건조된 제1접착제층을 검사하는 제1검사기(400a)와,
    코드와인딩 후 코드 사이 간격, 코드 각도, 코드 감긴 수 및 코드 두께를 검사하는 코드와인딩 검사기(400b)와,
    상기 제2건조기(360b)에 의해 건조된 제2접착제층을 검사하고, 상기 제2압출기(200b)를 통해 형성된 제2고무층이나 제2고무층 및 제3고무층을 검사하는 제2검사기(400c)를 포함하는 것을 특징으로 하는 벨로우즈 제조 자동화 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가류기(700)는
    상부챔버(701), 중간챔버(702) 및 하부챔버(703)로 분리 구성되는 챔버(710)와, 상기 챔버(710)의 상부에 결합되는 상부커버(720)와, 상기 챔버(710)의 상부를 개폐하는 개폐부(730)와, 상기 챔버(710)의 하부에 결합되는 하부커버(740)와, 상기 챔버(710) 내부에 구비되는 블래더(750)와, 상기 챔버(710) 내부에 구비되는 가열부(760, 760')를 포함하는 것을 특징으로 하는 벨로우즈 제조 자동화 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가열부(760)는 가공맨드릴 외측을 가열하는 외측 가열부(761)와, 가공맨드릴 내측을 가열하는 내측 가열부(766)로 이루어지고,
    상기 외측 가열부(761)는 챔버(710) 내벽 근처에 코일 형태로 감긴 가열파이프(762)를 포함하고, 상기 내측 가열부(766)는 하부커버(740)를 통해 블래더(750) 내측으로 삽입 고정되는 가열봉(767)을 포함하는 것을 특징으로 하는 벨로우즈 제조 자동화 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 가열부(760')는 챔버(710) 내부에 구비된 가열코일(761')로 이루어지고, 상기 가열코일(761')은 4각 단면의 중공부를 구비하여 그 중공부 내부로 냉각수가 흐를 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 벨로우즈 제조 자동화 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 가열부(760')는
    반경 방향으로 이동하여 맨드릴의 내주면에 접촉되는 센서핀(771)과, 상기 센서핀(771)을 지지하는 센서하우징(772)과, 상기 센서하우징(772)을 지지하는 센서블록(773)과, 상기 센서블록(773) 내부에 구비되는 샤프트(774)와, 상기 샤프트(774)의 일측에 구비되어 센서핀(771)의 반경 방향 이동을 유도하는 샤프트블록(775)을 포함하는 센서부(770)를 포함하는 것을 특징으로 하는 벨로우즈 제조 자동화 시스템.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 가류기(700)는
    블래더(750) 외측에 위치하되 원통 형상으로 이루어지고 외주면에 다수의 통공(755a)이 형성된 블래더 보호관(755)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 벨로우즈 제조 자동화 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 탈형기(800)는
    상부 에어캡(850a)과 하부 에어블로워(850b)로 이루어지는 압축공기 공급수단(850)을 포함하고,
    상기 상부 에어캡(850a)은 맨드릴 상부에 상기 하부 에어블로워(850b)는 맨드릴 하부에 각각 장착되어 맨드릴과 벨로우즈 사이로 압축공기를 주입함으로써 맨드릴과 벨로우즈를 이격시키는 것을 특징으로 하는 벨로우즈 제조 자동화 시스템.
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