KR20040076498A

KR20040076498A - 타이어 성형기

Info

Publication number: KR20040076498A
Application number: KR1020030011876A
Authority: KR
Inventors: 황구연
Original assignee: 주식회사 우성기공
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2004-09-01
Also published as: CN100346961C; CN1524682A; KR100504595B1

Abstract

본 발명은 타이어를 제조하는 과정에 있어서, 고무 등의 원재료를 리본형상으로 성형하고 로울러에 감아 타이어의 기본적 형상을 구성하는 성형기에 관한 것으로, 가열되어 소성(塑性)상태가 된 원재료를 정밀한 압출속도조절이 가능하도록 이송스크류 및 피스톤을 이용하여 노즐을 통해 압출하고, 권취각도에 따라 노즐을 회동(回動)할 수 있도록 하여, 원재료의 압출과 성형권취로울러에 감는 작업이 동시에 가능하도록 한 타이어 성형기 이다.

본 발명을 통하여, 타이어의 제조공정을 단순화하고 작업소요시간을 단축하여 생산성향상 및 제조원가절감효과를 얻을 수 있으며, 제조공정에 있어서 유독성 물질인 이형제나 접착제의 도포없이도 정밀한 성형이 가능하여 고품질의 타이어를 제조할 수 있을 뿐 아니라, 작업과정에서 발생할 수 있는 이형제나 접착제의 유출 및 증발로 인한 환경오염을 방지하는 효과 또한 얻을 수 있다.

Description

타이어 성형기{TIRE BUILDING MACHINE}

본 발명은 타이어를 제조하는 과정에 있어서, 고무 등의 원재료를 리본형상으로 성형하고 로울러에 감아 타이어의 기본적 형상을 구성하는 성형기에 관한 것으로, 가열되어 소성(塑性)상태가 된 원재료를 정밀한 압출속도조절이 가능하도록 이송스크류(120) 및 피스톤(110)을 이용하여 노즐(150)을 통해 압출하고, 권취각도에 따라 노즐(150)을 회동(回動)할 수 있도록 하여, 원재료의 압출과 성형권취로울러(300)에 감는 작업이 동시에 이루어지도록 한 것이다.

고무를 주성분으로 하는 타이어의 제조공정은 타이어의 종류에 따라 세부적인 부분에서 다소 차이가 있으나, 기본적인 제조공정은 원재료를 리본형상으로 성형하여 로울러에 감아 타이어의 기본적인 형상을 구성하는 중간성형공정과, 이를 몰드(Mold)(500)에 넣고 열과 압력을 가함으로써 형체를 완성하고 탄성(彈性)을 가지도록 하는 가황(加黃)성형공정(S20)으로 이루어진다.

이러한 타이어의 제조방법에 있어서 종래의 기술에 의한 개략적인 제조공정이 도 5에 도시되어 있으며, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 고무와 각종 첨가제가 혼합된 원재료를 가열하여 소성상태로 만들고 이를 리본모양으로 성형하여 예비권취로울러(390)에 감는 예비권취공정(S11)을 가지게 되며, 이때, 예비권취로울러(390)에 고무리본(400)을 감을 때에는 이형제(離型劑)를 도포하거나 분리용 시트(Sheet)를 함께 감아서 다음 단계인 권취성형공정(S12)시 예비권취로울러(390)에 감긴 고무리본(400)이 원활하게 풀릴 수 있도록 한다.

예비권취공정(S11)이 완료되면, 권취성형공정(S12)을 통하여 예비권취로울러(390)에 감긴 고무리본(400)을 풀어 성형권취로울러(300)에 권취속도 및 각도를 조절하여 권취함으로써 타이어의 기본적 형상을 구성하게 되며, 이때에는 접착제를 도포하여 권취를 용이하게 하고 구성된 타이어의 형상이 유지되도록 한다.

타이어의 형상은 단순한 원통형이 아니라, 부분별로 두께가 다르므로, 타이어 성형을 위하여 고무리본(400)을 권취함에 있어서 회전속도 및 회전수를 조절하여 부분별 권취두께를 조절하여야 한다.

또한, 타이어의 측면부 성형을 위해서는 도 4에서와 같이 일부 경사면을 가지는 성형권취로울러(300)에 권취한후, 이를 가황성형공정(S20)에서 몰드(500)를 통하여 가열 및 가압하여 측면부를 비롯한 전체의 형태를 완성하는 과정을 거치게되며, 이러한 경사부 권취에 있어서는 고무리본(400)을 공급하는 각도를 성형권취로울러(300)의 경사에 따라 조절하여야 리본이 꼬이거나 끊기지 않고 원활하게 감길 수 있게 된다.

타이어를 권취성형하기위해서는 고무리본(400)의 권취속도 뿐 아니라 권취각도를 적절히 조절할 수 있어야 하며, 원재료를 고무리본(400)으로 성형함과 동시에 권취할 경우 권취속도 및 각도의 조절이 어려우므로, 일단 예비권취로울러(390)에 정속(定速), 정각(定角)으로 감은 후, 이를 다시 속도와 각도를 조절하며 성형권취로울러(300)에 감아서 타이어의 기본 형태를 구성하게 된다.

권취성형공정(S12)이 완료된 타이어 성형체는 몰드(500)에 넣고 열과 압력을 가하는 가황성형공정(S20)을 통하여 형체가 완성되고 탄성(彈性)을 가지게 되어, 비로소 완제품(900)이 된다.

이렇듯, 종래의 타이어 제조 과정은 고무리본(400)의 성형과 타이어의 권취성형과정이 동시에 이루어지지 않고 분리되어, 공정이 복잡할 뿐 아니라 작업소요시간도 길어지게 되어 생산성저하는 물론 제조원가상승의 요인으로 작용하였다.

또한, 이형제나 접착제가 완제품(900)에도 잔류하게되어 타이어의 품질을 저하시키는 원인이 되고, 이형제 및 접착제의 도포과정 또는 타이어 성형과정에서 유독물질인 이들 물질이 유출 및 증발되게 되므로 환경오염을 유발하는 심각한 문제가 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 가열되어 소성(塑性)상태가된 원재료를 정밀한 압출속도조절이 가능하도록 이송스크류(120) 및 피스톤(110)을 이용하여 노즐(150)을 통해 압출하고, 권취각도에 따라 노즐(150)을 회동(回動)할 수 있도록 하여, 원재료의 압출과 성형권취로울러(300)에 감는 작업이 동시에 이루어지도록 함으로써, 타이어의 제조공정을 단순화하였다.

도 1은 본 발명의 대표 단면도.

도 2는 도 1에 있어서 A - A'선의 단면도.

도 3은 도 1에 있어서 B - B'선의 단면도.

도 4는 성형권취로울러상의 지점별 권취각도 변화를 나타낸 사시도.

도 5는 종래기술에 의한 타이어 제조 공정도.

도 6은 본 발명에 의한 타이어 제조 공정도.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

100 : 압출실린더

105 : 회전방지홈

101 : 가열수단

110 : 피스톤

115 : 회전방지돌기

120 : 이송스크류

130 : 이송너트

131 : 볼(Ball)

140 : 구동모터

141 : 중공(中空)구동축

150 : 노즐

151 : 고정너트

152 : 노즐척(Chuck)

153 : 베어링

154 : 노즐기어

160 : 회동모터

161 : 회동기어

200 : 사출실린더

201 : 가열수단

202 : 호퍼(Hopper)

210 : 사출스크류

220 : 체크밸브

300 : 성형권취(捲取)로울러

310 : 보조로울러

390 : 예비권취로울러

391 : 컨베이어벨트

400 : 고무리본

500 : 몰드(Mold)

900 : 완제품

S10 : 압출권취성형공정

S11 : 예비권취공정

S12 : 권취성형공정

S20 : 가황(加黃)성형공정

본 발명의 상세한 구조를 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.

도 1에서와 같이, 본 발명은 원재료를 가열하여 소성상태로 만드는 사출실린더(200)및 그 부속장치와, 원재료의 가열상태 및 소성상태를 유지하며 이를 압출하여 고무리본(400)을 성형하는 압출실린더(100) 및 그 부속장치로 구성되어 있다.

사출실린더(200)는 사출스크류(210)가 내장되고, 온수관과 같은 가열수단(201) 및 원재료 공급을 위한 호퍼(202)가 구비된 형태로, 고무제품이나 합성수지제품의 성형시 사용되는 일반적인 형태이다.

이러한 사출실린더(200)는 연속적인 성형이 가능한 장점이 있지만, 사출스크류(210)의 회전에 의하여 재료가 밀려나가게 되므로, 사출스크류(210)를 따라 나선형으로 형성된 상대적으로 긴 유로(流路)와 재료의 탄성으로 인하여 사출속도 및 사출량의 정확한 조절이 곤란할 뿐 아니라 제어에 의한 반응속도 또한 매우 느린 단점이 있다.

따라서 본 발명에서는 사출된 재료를 일정량 수용하였다가, 이를피스톤(110)을 통하여 정확한 속도로 압출하는 압출실린더(100)를 사출실린더(200)와 연결하였으며, 상기 피스톤(110)을 왕복시키기 위한 수단으로는 이송스크류(120) 및 이송너트(130)를 설치하여, 이송너트(130)를 회전시킴으로써, 이송스크류(120)가 왕복될 수 있도록 하였다.

또한, 사출실린더(200)와 압출실린더(100)가 연결되는 부분에는 체크밸브(220)를 설치하여 압출실린더(100)로부터 사출실린더(200)로의 역류를 방지하도록 하였으며, 압출실린더(100)에도 사출실린더(200)와 마찬가지로 온수관 등의 가열수단(101)을 구비하여, 재료의 소성상태를 유지하기 위한 보온 또는 필요에 따라 재가열이 가능하도록 하였다.

압출실린더(100)에 내장된 피스톤(110)을 왕복시키시 위한 방법은 크랭크축이나 유압장치 등 다양한 방법을 적용할 수 있으나, 이러한 방법은 왕복거리 및 속도를 정확하게 제어하기가 매우 곤란하며, 특히 유압장치의 경우 유압작동유의 온도에 따라 점도 및 압력이 틀려지고 제어에 따른 반응시간이 소요되므로, 본 발명에서와 같이 정밀한 압출속도의 조절이 필요한 경우에는 적합하지 않다.

이송너트(130)는 스크류와 너트 사이에 베어링 역할을 하는 볼(Ball)(131)이 설치된 볼너트(Ball-Nut)를 채택하여, 이송스크류(120)의 원활하고 정확한 구동이 가능하도록 하였다.

이송너트(130)는 중공구동축(141)에 의하여 구동모터(140)에 연결되게 되고, 일단이 피스톤(110)에 연결 고정된 이송스크류(120)의 타 단부는 이송너트(130)를 통과하여 중공구동축(141) 내부로 수납되게 된다.

이러한 중공구동축(141)은 이송너트(130)에 구동모터(140)의 회전력을 전달하는 기능 뿐 아니라, 이송스크류(120)가 외부로 노출되지 않도록 하여, 이물질로 인한 오작동 및 고장을 방지하는 역할을 수행하는 것으로, 구동모터(140)의 설치위치에 따라 이송너트(130)와 구동모터(140)의 연결수단으로서 기어나, 웜과 웜휠등 다양한 형태를 적용할 수 있으며, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 당업자라면 쉽게 변형할 수 있는 단순한 설계변경의 사항이므로, 본 발명의 청구범위에서 이를 구체적으로 한정하지 않는다.

이송너트(130)의 회전시 이송스크류(120) 및 이에 연결된 피스톤(110)은 회전하지 않아야 하며, 이를 위하여 도 2에서와 같이, 압출실린더(100) 내부에 회전방지홈(105)를 형성하고, 이에 대응하는 회전방지돌기(115)를 피스톤(110)의 외주면에 형성하였다.

이러한 피스톤(110)의 회전방지수단 또한, 비원형단면(非圓形斷面)피스톤을 적용하는 등, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 당업자라면 쉽게 변형할 수 있는 단순한 설계변경의 사항이므로, 본 발명의 청구범위에서 이를 구체적으로 한정하지 않는다.

노즐(150)을 통하여 압출되어 성형된 고무리본(400)은 도 4와 같이 성형권취로울러(300)에 감기게 되며, 성형권취로울러(300)의 회전속도와 피스톤(110)에 의한 고무리본(400)의 압출속도를 연동(聯動)하도록 조절함으로써, 권취되는 두께를 조절할 수 있게 된다.

타이어의 측면부를 형성하기위하여 통상적으로 성형권취로울러(300)에는 도4와 같이 경사부가 형성되어 있으며, 이러한 경사부에 고무리본(400)을 감을 때에는 경사부의 각도에 따라 고무리본(400)을 공급하는 각도를 조절하여야 하므로, 도 1 및 도 3에서와 같이, 압출실린더(100)에 노즐척(152)을 회전가능하도록 설치하고 여기에 노즐(150)을 설치하여 고무리본(400)이 압출되는 각도를 조절하게 된다.

노즐척(152)은 압출실린더(100)와 베어링(153)을 통하여 연결되어, 원활한 회전이 가능하도록 하였으며, 노즐기어(154) 및 회동기어(161)를 통하여 회동모터(160)에 연결되어, 회동모터(160)가 회전함에 따라 노즐척(152)이 회전하도록 하였다.

노즐(150)은 고정너트(151)를 통하여 노즐척(152)의 선단에 착탈가능하도록 연결하여 타이어의 종류나 성형조건에 따라 노즐(150)을 교체할 수 있도록 하였다.

도 5 및 도 6은 각각 종래기술에 의한 타이어의 제조공정 및 본 발명에 의한 타이어의 제조공정을 개략적으로 나타낸 것으로, 도면을 통해서도 알 수 있듯, 본 발명을 통하여, 고무리본(400)을 성형함과 동시에 성형권취로울러(300)에 감는 압출권취성형공정(S10)이 가능하게 되며, 고무리본(400)이 완전히 굳기전에 성형권취로울러(300)에 감게되므로, 이형제나 접착제의 도포 없이도 신속하고 정밀한 권취성형이 이루어지게 된다.

결국, 본 발명의 기술요지는 가황(加黃)되기 전의 타이어 기본형태를 성형하는 타이어 성형기에 있어서, 사출스크류(210)가 내장되고 가열수단(201)이 구비된 사출실린더(200)와, 사출실린더(200)와 체크밸브(220)를 통하여 연결되고 노즐(150)이 구비된 압출실린더(100)와, 압출실린더(100) 내부에 종방향으로 왕복되고 회전되지 않도록 설치된 피스톤(110)과, 일단이 피스톤(110)에 연결 고정된 이송스크류(120)와, 이송스크류(120)에 끼워져 설치되고 구동모터(140)에 의하여 회전되도록 연결된 이송너트(130)가 포함됨을 특징으로 하는 타이어 성형기로서,

이송너트(130)와 이송스크류(120) 사이에는 볼(131)이 설치되거나,

압출실린더(100)에는 베어링(153)을 통하여 회동 가능하도록 노즐척(152)이 설치되고, 노츨척(152)은 노즐기어(154) 및 회동기어(161)를 통하여 회동모터(160)에 연결되며, 노즐척(152)의 선단에는 노즐(150)이 설치되어, 회동모터(160)가 회동함에 따라 노즐(150)이 회동됨을 특징으로 하는 타이어 성형기 이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명을 통하여, 타이어의 제조공정을 단순화하고 작업소요시간을 단축하여 생산성을 향상시키고 제조원가를 절감할 수 있으며, 제조공정에 있어서 유독성 물질인 이형제나 접착제의 도포없이도 정밀한 성형이 가능하여 고품질의 타이어를 제조할 수 있다.

본 발명을 통하여, 생산성 향상, 제조원가절감 및 품질고급화로 관련 산업의 경쟁력을 확보할 수 있을 뿐 아니라, 유독물질인 이형제 및 접착제의 유출 및 증발로 인한 환경오염을 방지하는 효과 또한 얻을 수 있다.

Claims

가황(加黃)되기 전의 타이어 기본형태를 성형하는 타이어 성형기에 있어서,

사출스크류(210)가 내장되고 가열수단(201)이 구비된 사출실린더(200)와;

사출실린더(200)와 체크밸브(220)를 통하여 연결되고 노즐(150)이 구비된 압출실린더(100)와;

압출실린더(100) 내부에 종방향으로 왕복되고 회전되지 않도록 설치된 피스톤(110)과;

일단이 피스톤(110)에 연결 고정된 이송스크류(120)와;

이송스크류(120)에 끼워져 설치되고 구동모터(140)에 의하여 회전되도록 연결된 이송너트(130)가 포함됨을 특징으로 하는 타이어 성형기.
제 1 항에 있어서, 이송너트(130)와 이송스크류(120) 사이에는 볼(131)이 설치됨을 특징으로 하는 타이어 성형기.
제 1 항에 있어서, 압출실린더(100)에는 베어링(153)을 통하여 회동 가능하도록 노즐척(152)이 설치되고;

노츨척(152)은 노즐기어(154) 및 회동기어(161)를 통하여 회동모터(160)에연결되며;

노즐척(152)의 선단에는 노즐(150)이 설치되어, 회동모터(160)가 회동함에 따라 노즐(150)이 회동됨을 특징으로 하는 타이어 성형기.