KR102430675B1 - 타이어를 가황하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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하부르크-프로이덴베르거 마쉬넨바우 게엠베하
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Abstract

본 발명은 타이어를 가황하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 팽창가능한 벨로즈는 몰드의 세그먼트에 대해 가황된 타이어를 압축하기 위해 사용된다. 벨로즈는 환형 형상을 갖는 캐리어 상에 배열된다.

Description

타이어를 가황하기 위한 방법 및 장치
본 발명은 타이어를 가황하기 위한 방법에 관한 것으로, 가황된 타이어가 타이어 가열 프레스의 영역에서 몰드 내에 배열되고, 몰드가 가열되며 상기 몰드 내의 열 전달 유체가 타이어의 내부 표면의 영역 내로 전달된다.
본 발명은 열 전달을 위한 유체용 도관 장치 및 가황된 타이어에 대한 하나 이상의 가열가능 몰드를 포함하는 타이어를 가황하기 위한 장치에 관한 것이다.
지금까지 공지된 가열 프레스는 벨로즈와 같은 가요성 팽창 쿠션 요소를 갖는다. 팽창은 전형적으로 압축 공기 및/또는 고온 증기로 수행된다. 가황 중 벨로즈의 내부 압력은 종종 10바 내지 30바의 범위에 있다.
벨로즈는 타이어의 외경과 유사한 직경을 갖는다. 내부 압력에 의해 생성된 힘은 벨로즈의 전체 표면에 의해 가열 프레스의 몰드에 전달되며 종종 메트릭 톤의 밀폐 압력을 필요로 한다. 이는 가열 프레스의 공지된 매우 안정된 설계 및 그 결과 제조 비용을 야기한다.
실제로, 반경 방향의 외측에 위치된 벨로즈 주변의 작은 원형 링 부분만이 타이어 블랭크를 지지하는데 사용된다.
트레드 프로파일을 갖는 타이어의 경우, 이 프로파일은 몰드 내로 가압함으로써 생성된다. 가황 공정이 완료된 후에, 몰드의 정합 프로파일을 갖는 타이어 트레드의 맞물림이 존재한다. 즉, 이는 2-부분 몰드가 약간의 트레드 프로파일링이 있는 타이어에만 사용할 수 있다. 더 큰 트레드 프로파일링을 위해, 타이어 가열 프레스의 몰드는 가황에 의해 형성된 형상 끼워맞춤을 제거하기 위해 서로 반경방향으로 이동할 수 있는 세그먼트가 제공된다.
본 발명이 해결하고자 하는 한가지 문제점은 타이어 가열 프레스의 요구되는 밀폐 력이 실질적으로 감소될 수 있도록 장치를 설계하는 것이다.
이러한 문제점은 본 발명에 따라 쿠션형 벨로즈가 사용되지 않고 벨로즈가 반경방향으로 둘러싸인 호스 또는 양측에 반경 방향으로 클램프된 압력 패드 중 어느 하나로 구성된다는 점에서 해결된다. 이 반경 방향으로 둘러싸인 압력 패드 또는 벨로즈는 림형 내부 구조 주위에서 방사상으로 연장된다. 이 림의 내부 영역은 압력이 없기 때문에 밀폐 힘이 필요 없다.
벨로즈는 탄성 재료로 제조되며, 반면 캐리어 구조물은 금속과 같은 강성 재료로 구성된다.
설계 구현에 따라서, 밀폐력을 감소시킬 수 있고 대략 10%로 가열 프레스의 기계적 안정성을 감소시킬 수 있다. 이에 따라 제조 비용이 상당히 감소된다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 문제점은 가열 프레스의 필요한 밀폐력이 상당히 감소되도록 타이어 제조를 위한 방법을 제공하는 데 있다.
이 문제점은 팽창가능 벨로즈에 대한 링형 캐리어가 사용되는 본 발명에 따라 해결된다. 림형 캐리어를 갖는 이러한 링형 벨로즈의 사용에 따라 가열 프레스의 로딩 및 언로딩을 위한 시간이 최적화될 수 있다. 로딩 시스템 및 언로딩 시스템은 종종 가열 프레스에 영구적으로 할당된다. 공정 시간의 적어도 80%가 로딩 및 언로딩을 위해 단지 20%만 가황을 수행할 필요가 있다. 따라서, 로딩 및 언로딩을 위한 시스템은 가황 공정 중에 작동 중단된다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 문제점은 가황을 수행하기 위한 공정 시간 및 로딩 및 언로딩 시간에 대해 시스템이 최적화되는 방법 및 장치를 설계하는 데 있다.
이 문제점은 본 발명에 따라 해결되는데, 캐리어 및 벨로즈로 구성된 유닛은 일 선호되는 실시예에서 이송가능하도록 설계되고 타이어는 가열 프레스의 이동 구성요소로서 벨로즈 링 시스템 상에서 가황될 수 있다.
이송 유닛으로서 캐리어 및 벨로즈의 설계에서, 복수의 가열 프레스에 대해 벨로즈를 갖는 캐리어 상에 대응 그린 타이어를 배열하는 하나의 공통 배치 장치를 제공할 수 있다. 게다가, 하나의 공통 언로딩 시스템이 벨로즈 및 캐리어로 구성된 유닛의 회수에 따라 완성되고 가황된 타이어에 대해 구현될 수 있다.
가열 프레스의 영역에서, 로딩, 언로딩 및 가황을 수행하기 위한 완자동 성능 또는 가능성은 본 발명의 장치 및 본 발명의 방법의 일 선호되는 실시예에 대해 고려된다.
본 발명에 따른 방법은 가열 프레스의 순환 벨로즈 링 시스템(COR)을 갖는 차량 타이어의 제조를 위해 제공된다. 주요하게, 방법은 자전거, 모터사이클 또는 스쿠터와 같은 2-휠 타이어용으로 의도된다. 차량 또는 트럭 타이어의 제조와 같은 다른 영역에서의 응용도 또한 고려될 수 있다.
타이어 블랭크는 형상이 매우 불안정하며 공지된 기술로는 쉽게 처리될 수 없다. 따라서, 본 발명에 따르면, 성형, 이송, 가황, 추가 이송 및 몰드로부터의 스트리핑을 위한 기능 유닛에서 이용될 수 있는 벨로우즈 링 시스템이 사용된다.
본 발명에 따른 벨로우즈 링 시스템은 본 발명의 방법의 하나의 선호되는 실시예의 회로에 사용된다. 작업자는 회로를 감시하여 수동으로 블랭크 링 시스템 주위에 블랭크를 배치한다. 대안으로, 벨로즈 링 시스템에 블랭크를 자동 배치할 수도 있다. 각 처리 스테이션에서 벨로즈 링 시스템은 필요한 매체(공기, 가황 매체(증기/N2/온수), 진공)에 연결될 수 있다. 벨로즈 링 시스템에서 블랭크의 이송은 공기를 매체로 하여 수행될 수 있다.
언급된 기술적 과제의 개선된 성능에 더하여, 본 발명에 따른 방법 및 장치의 이점은 타이어 블랭크의 보다 원활한 취급, 위험한 이동으로부터의 작업자의 더 긴 거리에 의한 안전 규칙의 준수, 특히 2-휠 타이어의 제조와 관련하여 공정의 수동 개재에 대한 필요성의 제거, 공정이 끝날 때 작업자에 의한 직접적인 품질 관리의 가능성 및 이후의 품질 보증 기간 동안의 더 이상의 거절을 피할 수 있는 가능성, 및 다른 타이어 크기를 위한 벨로즈 링 시스템을 결합가능성이 제시된다.
본 발명에 따른 방법 및 장치는 예시적인 실시예에서 다음에 설명될 것이다. 다음이 표시된다.
도 1은 본 발명에 따른 벨로즈 링 시스템의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 벨로즈 링 시스템의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 방법의 회로의 도면.
도 4는 본 발명에 따른 방법의 로딩 단계의 도면.
도 5는 본 발명에 따른 방법의 이송 단계의 도면.
도 6은 본 발명에 따른 방법의 가황 단계의 도면.
도 7은 가황 공정 이후 본 발명에 따른 방법의 이송 단계의 도면.
도 8은 본 발명에 따른 방법의 언로딩 단계의 도면.
도 1은 본 발명에 따른 벨로즈 링 시스템(bellows ring system, 1)의 일 선호되는 실시예의 사시도를 도시한다. 림-형 캐리어 구조물(2)은 4개의 스포크형 스트럿(4)에 의해 중간 부분(5)에 연결되는 링(3)으로 구성된다. 외부 측면에서, 링(2)은 벨로즈(7)가 수축된 상태에 있는 원형 요홈(encircling groove, 6)을 갖는다.
도 2는 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 벨로즈 링 시스템(1)의 실시예의 단면도를 도시한다. 벨로즈(7)는 체결 구조물(8)의 도움으로 링(3)에 체결되고 원형 요홈(6) 내에 배열된다. 스트럿(4)은 중간 부분(5) 내의 캐비티(10)에 링(3) 내의 캐비티(9)가 연결되도록 관형 설계를 갖는다. 이 방식으로 형성된 도관 시스템에 의해, 공정 단계에 대해 필요한 매체가 캐리어를 통하여 벨로즈(7)에 대해 연결 부분(11)을 통하여 취해질 수 있다. 벨로즈(7)는 도관 시스템 내의 초과 압력의 도움으로 팽창될 수 있고, 벨루즈(7)는 부분 진동 또는 진공에 의해 요홈(6) 내에서 수축 및 하강될 수 있다. 도관 시스템은 타이어 가열 프레스의 요구에 적합한 기밀성(tightness)을 가져야 한다.
또한, 캐리어(2)의 링(3)을 상부 및 하부 부분으로 분리시키는 것이 고려되며, 이의 간격은 벨로즈 링 시스템(1)의 로딩 및 언로딩 공정을 용이하게 하기 위해 예를 들어 나사산 로드에 의해 조절될 수 있다. 도 3은 회로로서 본 발명에 따른 가황 방법의 일 선호되는 실시예를 도시한다. 제1 단계(12)에서, 타이어 성형기(TBM)로부터 야기된 그린 타이어(18)는 가열 프레스의 본 발명에 따른 벨로즈 링 시스템(1) 상으로 로딩된다. 공정 단계(13)는 타이어의 가황이 가열 프레스에서 수행되는 가황 단계(14)에 벨로즈 링 시스템(1) 상의 타이어 블랭크를 이동하는 단계이다. 후속 단계(15)에서, 벨로즈 링 시스템(1) 상의 가황된 타이어는 언로딩 단계(16)로 이송된다. 이 단계(15)에서, 본 발명에 따른 방법의 일 선호되는 실시예에서의 타이어는 벨로즈 링 시스템(1) 상에서의 가황 이후에(사후-경화 팽창(post-cure inflation, PCI)) 내부로부터 압축된 공기에 의해 팽창된다. PCI는 가열 프레스의 몰드로부터 제거된 후에 가황된 타이어의 압축 공기 지지를 위한 장치이다. 대안으로, 가황된 타이어는 또한 벨로즈 링 시스템(1) 상에서 PCI 단계(15) 없이 언로딩 단계(16)로 이송될 수 있다. 언로딩 단계(16)에서, 타이어는 벨로즈 링 시스템(1)으로부터 언로딩된다. 벨로즈 링 시스템(1)의 추가 이송 단계(17) 이후에 타이어 없이 본 발명에 따른 방법의 실시예의 회로에서 로딩 단계(12)를 재차 개시할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 벨로즈 링 시스템(1)의 로딩(12)을 도식적으로 도시한다. 그린 타이어(18)는 벨로즈 링 시스템(1) 위로 당겨져서 펼쳐진다(straightened out). 그린 타이어(18)의 트레드의 중간은 벨로즈 링 시스템(1)의 중심에 위치되어야 한다. 도시된 선호되는 실시예에서 벨로즈 링 시스템(1)의 외부 윤곽은 상부 및 하부에서 테이퍼링(18)에 의한 그린 타이어(18)의 펼침(straightening)을 돕는다.
도 5는 그린 타이어(18)가 로딩되고 이송 단계(13)에서 이송되는 본 발명에 따른 벨로즈 링 시스템(1)을 도시한다. 이송 단계(13) 중에, 타이어 블랭크(18)의 예비성형은 벨로즈 링 시스템(1)의 벨로즈(7)가 팽창가능하도록 구현된다.
사전성형에 추가로, 팽창된 벨로즈(7)는 벨로즈 링 시스템(1) 상에서 이송 중에 그린 타이어(18)를 고정한다. 본 발명에 따른 방법의 일 선호되는 실시예에서, 10°C 내지 100°C의 온도 및 1바 내지 10바의 압력을 갖는 매체와 같은 공기가 벨로즈 링 시스템(1) 내로 펌핑된다. 본 발명에 따른 방법의 특정 선호되는 실시예에서, 20°C 내지 50°C의 온도 및 3바 내지 7바의 압력이 공정 단계(13)에 대해 사용된다.
도 6은 가황 장치(20) 및 가황 단계(14)를 도식적으로 도시한다. 가황 장치(20)는 벨로즈 링 시스템(1)에 더하여 타이어의 외부 프로파일을 생성하는 적어도 하나의 하부 몰드(22) 및 적어도 하나의 상부 몰드(21)를 포함한다. 가황 공정에 대해 필요한 온도를 생성하기 위하여, 초과 압력 하에서 가열된 가황 매체는 연결 부분(11)을 통하여 벨로즈(7) 내로 유입될 수 있다. 필요한 압력 및 필요한 온도의 생성은 도시되지 않은 가열 프레스(20)의 일부에서 수행될 수 있다.
가황 단계(14)는 타이어 가열 프레스(20) 내에서 타이어 블랭크(18)와 함께 본 발명에 따른 벨로즈 링 시스템(1)을 배치하는 단계, 가황 매체의 회로에 연결 부분(11)을 연결하는 단계, 타이어 가열 프레스(20)의 몰드(21, 22)를 밀폐하는 단계, 벨로즈(7)에 대해 초과 압력이 공급된 매체에 의해 타이어 블랭크(18)를 몰딩하는 단계, 및 가황 매체의 도움으로 열의 적절한 공급에 의해 그린 타이어(18)를 가황하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따른 방법의 일 선호되는 실시예에서의 압력은 10바 내지 30바의 범위이고 온도는 100°C 내지 200°C이다.
방법의 일 특정 선호되는 실시예는 가황 매체에 대해 120°C 내지 180°C의 온도 및 15바 내지 25바의 온도를 이용한다. 가황 공정의 적절히 종료된 후에, 벨로즈(7) 내의 매체의 온도와 압력이 감소되고, 가열 프레스(20)의 몰드(21, 22)는 개방된다.
도 7은 본 발명에 따른 방법의 PCI를 갖는 이송 단계(15)에서 본 발명에 따른 벨로즈 링 시스템(1)을 도시한다. 타이어의 가황 이후에, 공기는 타이어 및 이의 형상을 고정하기 위하여 벨로즈(7) 내로 초과 압력을 펌핑한다. 일 선호되는 실시예에서 이 공정 단계(15)에서의 압력과 온도가 그린 타이어의 이송 단계(13)에서 언급된 값에 대응한다.
도 8은 언로딩 단계(16)에서 본 발명에 따른 벨로즈 링 시스템(1)을 도시한다. 언로딩 단계(16)는 PCI(15)에 다른 이송 단계에서 벨로즈 링 시스템(1) 내로 펌핑된 공기와 함께 벨로즈 링 시스템(1) 내에 위치된 매체로부터의 펌핑 단계를 포함하고, 이에 따라 벨로즈(7)는 부분 진공으로 인해 수축되고 최종적으로 벨로즈 링 시스템(1)의 원형 요홈(6) 내로 들어가서 타이어에서 분리된다. 타이어 및 벨로즈 링 시스템(1)이 그 뒤에 분리된다.
본 발명에 따른 방법 및 장치의 도움으로, 특히 가황 공정에서 요구되는 압력 및 열의 형태로 에너지를 상당히 효율적으로 이용하고, 타이어 제조에 필요한 자원을 보다 효율적으로 활용함으로써, 타이어 가열 프레스의 나머지와 같은 다른 부품이 구현될 수 있다. 또한, 타이어 블랭크의 형태에서의 불안정성은 본 발명에 따른 벨로즈 링 시스템(1) 상에서의 이송에 의해 방지된다.

Claims (12)

  1. 타이어를 가황하기 위한 방법에 있어서,
    타이어가 타이어 가열 프레스(20)의 영역에서 몰드(21, 22) 내에 배열되고, 몰드(21, 22)가 가열되며 상기 몰드 내의 열 전달 유체가 타이어의 내부 표면의 영역 내로 전달되며, 팽창가능 벨로즈(7)에 대한 캐리어(2)가 사용되고 캐리어(2)는 환형 형상을 가지며 유체는 벨로즈(7) 내로 전달되고,
    벨로즈 링 시스템(1)의 로딩 단계(12),
    벨로즈 링 시스템(1) 상에서 그린 타이어의 이송 단계(13),
    벨로즈 링 시스템(1) 상에서 타이어의 가황 단계(14),
    벨로즈 링 시스템(1) 상에서 가황된 타이어의 이송 단계(15),
    벨로즈 링 시스템(1)으로부터 가황된 타이어의 언로딩 단계(16) 및
    타이어 없이 벨로즈 링 시스템(1)의 이송 단계(17)를 전체적으로 또는 부분적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 벨로즈 링 시스템(1)은 타이어 가열 프레스(20)의 이동 구성요소로서 사용되고, 상기 이동 구성요소 상에서 타이어가 제조 공정에서 이송되고 타이어가 가황되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 벨로즈 링 시스템(1)은 타이어 가열 프레스(20)의 고정 구성요소인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법의 개별 단계들은 회로(circuit)를 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 벨로즈 링 시스템(1)의 벨로즈(7)는 가황된 타이어 또는 그린 타이어(18)의 이송 중에 팽창되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 공정의 하나 이상의 개별 단계에 대해 10°C 내지 200°C의 온도 및 1바 내지 30바의 압력 하에 있는 매체가 벨로즈 링 시스템(1) 내로 또는 이로부터 외부로 펌핑되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 열 전달을 위한 유체용 도관 장치(4, 9, 10) 및 가황된 타이어를 위한 하나 이상의 가열가능 몰드(21, 22)를 포함하는 타이어를 가황하기 위한 장치에 있어서,
    도관 장치(4, 9, 10)는 벨로즈(7)에 연결될 수 있고, 상기 장치는 환형 형상을 갖는 팽창가능 벨로스(7)용 캐리어(2)를 포함하고,
    벨로즈 링 시스템(1)의 로딩 단계(12), 벨로즈 링 시스템(1) 상에서 그린 타이어의 이송 단계(13), 벨로즈 링 시스템(1) 상에서 타이어의 가황 단계(14), 벨로즈 링 시스템(1) 상에서 가황된 타이어의 이송 단계(15), 벨로즈 링 시스템(1)으로부터 가황된 타이어의 언로딩 단계(16) 및 타이어 없이 벨로즈 링 시스템(1)의 이송 단계(17)를 전체적으로 또는 부분적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제7항에 있어서, 타이어는 벨로즈 링 시스템(1) 상에서 이송 및 가황될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제7항에 있어서, 벨로즈 링 시스템(1)은 타이어 가열 프레스(20)의 고정 구성요소이고 상기 고정 구성요소를 이용하여 타이어가 가황될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 연결 부분(11)으로부터 벨로즈(7)로 이어지는 벨로즈 링 시스템(1) 내의 매체를 위한 내부 도관 구조물(4, 9, 10)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제10항에 있어서, 벨로즈(7)는 벨로즈(7) 내의 유체를 통하여 전체적으로 또는 부분적으로 타이어의 가황을 위해 설정된 온도를 공급하고 유체의 공급 또는 제거에 의해 팽창 또는 수축될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
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