KR20050058208A - 경화된 타이어의 제조 모듈 - Google Patents
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Abstract
복수의 타이어 구성요소로부터 경화된 타이어를 제조하기 위한 모듈이 개시되어 있다. 상기 모듈은 소정의 경로를 따라 이격된 위치에 위치된 복수의 구성요소 어플라이어와, 소정의 경로를 따라 운동하기 위한 이동식 타이어 조립 트롤리와, 이동가능한 트롤리상에 장착하기 위한 2개의 탈착가능한 타이어 조립 드럼을 갖는다. 타이어 경화 스테이션은 탈착가능한 타이어 조립 드럼중 하나상에 장착되는 동안 조립된 타이어 구성요소를 경화하기 위한 하나의 타이어 주형을 갖는다. 이동식 타이어 조립 트롤리상의 다른 탈착가능한 타이어 조립 드럼이 타이어 구성요소를 적용할 때 타이어가 경화된다. 복수의 구성요소 어플라이어중 하나 또는 그 이상은 어플라이어의 위치에서 타이어 구성요소를 형성하는 수단을 구비한다. 적용된 구성요소로는 라이너, 한쌍의 비드 코어, 플라이, 한쌍의 측벽, 한쌍의 체퍼, 하나 또는 그 이상의 벨트 층 및 트레드를 들 수 있다. 선택적으로 적용된 구성요소에는 에이펙스, 웨지, 오버레이, 언더레이, 고무 스트립 및 엘라스토머 인서트도 포함될 수 있다. 상기 모듈은 탈착가능한 타이어 조립 드럼을 타이어 주형으로 이송하는 수단을 가지고, 또한 주형으로부터 타이어 조립 드럼상에 장착되는 동안 경화된 타이어를 배출하는 수단을 더 갖는다. 타이어 경화 스테이션은 유도식 경화 수단을 구비한다.
Description
본 발명은 자동 타이어 제조 기계(automated tire manufacturing machine)에 관한 것으로, 특히 소정의 경로를 따라 이동하는 복수의 타이어 조립 드럼(tire building drum)상에서 복수의 타이어를 동시에 조립하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이며, 상기 소정의 경로를 따라 워크스테이션(workstation)이 배치되고 그리고 완전히 조립 및 경화된 원료 구성요소로부터 타이어를 제조하는 조립 기계에 타이어 경화 스테이션이 통합되어 있다.
예컨대 자동차용 타이어의 제조시에, 우선 몇 가지 상이한 구성요소를 연속적으로 조립함으로써 소위 카커스(carcass)를 일차로 제조하는 것이 공지되어 있다.
부언하면, 제조 범위내에 포함된 상이한 카커스의 유형은 각종 부속 구성요소의 존재 및/또는 부속 구성요소 자체의 인쇄물(typology)에 따라서 서로 구별될 수 있다.
예로서, 사용시에 내측 튜브를 필요로 하지 않는 타이어인 튜브가 없는 타이어용의 카커스를 제조하려는 경우, 주요 구성요소는, 엘라스토머 공기 불투과성 재료(elastomeric air-impervious material)의 층인 소위 "내측 라이너(inner liner)"와, 카커스 플라이(carcass ply)와, 통상 비드 코어(bead core)라 칭하며 카커스의 대향 단부가 그 둘레로 접혀지는 한 쌍의 금속 요소 뿐만아니라 측방향 대향 위치에서 카커스 플라이를 지나 연장되는 엘라스토머 재료로 이루어진 한쌍의 측벽(sidewall)을 포함하는 것으로 간주할 수 있다. 부속의 구성요소에는, 하나 이상의 추가적인 카커스 플라이와, 비드 코어 주위의 상부를 향한 영역에 카커스 플라이의 상부에 위치하는 하나 이상의 보강 밴드(reinforcing band)와, 체퍼 스트립(chaffer strip) 등으로 이루어질 수 있다.
미국 특허 제 5,554,242 호에 개시되어 있는 바와 같이, 제 1 단 타이어 조립 드럼이 제 2 단 타이어 조립 드럼과 조합된 2단 타이어 조립은, 조립 드럼이 모두 일직선상에 있고 서로 편위된 상태에 있는 것으로 기술 분야에 공지되어 확립되어 있다. 또한, 밴드 빌더(band builder)가 제 1 단 조립 드럼과 일직선상에 있는 제 2 단 위치와 제 1 단 위치 사이에서 회전하는 단일 드럼으로 2단 타이어를 조립하는 것이 공지되어 있다. 이러한 시스템의 경우에, 개개의 브레이커 적용(individual braker application) 및 단일 편 트레드 러버(single piece tread rubber)가 제 2 단에서 부착되는 한편, 에이펙스(apex), 체퍼(chafer) 및 쇼울더 웨지(shoulder wedge) 등의 부품은 제 1 단에서 부착된다. 상기 구성요소는 별개의 작업으로 제조되어 2단 제조 공정에 필요할 때 사용을 위해 저장된다.
별개의 단계에서 2단 조립 공정이 각종 구성요소용 서버(server)를 통합하고 있지만, 2개의 별개의 위치에 큰 작업 영역을 필요로 하는 문제점과, 적절한 장소에서 모든 구성요소를 함께 이동시키는 것뿐만 아니라 별개의 기능을 통합해야 할 필요가 있었다. 그 결과, 구성요소는 예컨대 개별적으로 적용된 구성요소의 취급 도중에 종종 축적되고 노화되어 때로 그들의 점성을 잃는다. 하나의 단(one stage)에서 다른 단으로 타이어 서브 조립체를 이동시키는 것은, 제 1 및 제 2 단 드럼상의 타이어에 구성요소를 배치하는데 있어서 작업자를 돕기 위한 기계식 서버를 사용하여도 매우 높은 노동 집약적인 작업이었다. 그 결과, 작업이 비용이 많이 들었다.
미국 특허 제 5,354,404 호는, 조립이 자동적이고 좁은 바닥 공간을 필요로 하는 2 단 공정으로 미완성 타이어를 조립하기 위한 시스템을 개시하고 있다. 이 시스템은 어떤 바닥 공간 문제점을 해결하였지만, 제조량이 여전히 제한되어 있다.
미국 특허 제 2,319,643 호에 개시된 바와 같이, 각각의 스테이션에서 완전히 고정되어 있는 복수의 조립 드럼을 갖는 라인상에서 타이어를 제조하는 것이 종래 기술에 공지되어 있다.
또한, 미국 특허 제 1,818,955 호에 개시된 바와 같이, 복수의 조립 드럼이 열(train) 또는 시리즈(series)로 배치된 라인상에서 타이어를 제조할 수 있고, 연결 수단은 하나의 장치로부터 다음의 장치로 코어(core)를 이동시키기 위해 제공된다. 타이어 코어(조립 드럼) 사이의 연결은 다양한 사이즈의 타이어 구조체에 적응하도록 기계를 변경하는 것을 불가능하게 한다. 또한, 미국 특허 제 3,389,032 호는 상호 연결되는 다수의 조립 드럼을 이용하는 시스템을 개시하고 있다.
또한, 미국 특허 제 5,354,404 호에 개시된 바와 같이, 복수의 조립 드럼이 열 또는 시리즈로 배치된 라인상에서 타이어를 제조하기 위한 다른 시스템이 기술되어 있고, 연결 수단은 하나의 장치로부터 다음 장치로 코어를 이동시키기 위해 제공된다. 타이어 조립 코어 사이의 연결은 각종 크기의 타이어 구조체에 적응하도록 기계를 변경하는 것을 불가능하게 한다.
근래의 제조 공정에 있어서, 이동하는 복수의 조립용 드럼을 포함하는 자동화된 공장 내에서 상이한 구성요소의 조립이 수행된 후에 제조 공정에 따라 정확한 작업 순서가 실행된다. 예를 들면, 미국 특허 제 5,411,626 호에 개시된 바와 같이, 이들 공장은 나란한 관계로 연속적으로 배치된 복수의 워크스테이션으로 구성될 수 있으며, 이러한 복수의 워크스테이션에 의해 그의 전방에 도달한 조립용 드럼상에 소정의 구성요소의 부착이 수행된다.
유럽 특허 제 0 105 048 호는, 복수의 타이어 조립 드럼을 복수의 어플리케이터 스테이션(applicator station)에 이송하기 위해 컨베이어를 이용하는 타이어 조립 수단을 개시하고 있으며, 어플리케이터 스테이션에서는, 타이어 조립 드럼이 컨베이어를 완전히 횡단하였을 때 타이어를 제조하기 위해 각종 구성요소가 각종 어플리케이터 스테이션(applicator station)에서 타이어 조립 드럼에 부착되며, 타이어 조립 드럼은 컨베이어 및 어플리케이터 스테이션에 대해 소정 각도를 이룬 관계로 유지된다.
특히, 제조되는 카커스의 유형에 관계없이 항상 작동하는 주요 구성요소의 적용을 위해 의도된 제 1 워크스테이션이 있다. 각종 제 1 워크스테이션과 교대로, 필요하다면 부속 구성요소의 적용을 위해 의도된 하나 이상의 보조 워크스테이션이 있다. 이들 보조 워크스테이션의 작동 또는 비작동 상태는 카커스 유형에 따라서 정해진다.
종래의 제조 시스템이 갖는 문제점은, 조립 드럼의 위치 및 자세가 현재의 고성능 타이어의 요구조건에 대한 적절한 균일성으로 타이어가 구성되는 것을 보장하기에 충분히 정확하지 않았다는 점이다. 즉, 조립 경로를 따라 이동하는 타이어 조립 드럼이 각각의 작업 위치로부터 정지 위치에서 정지되었지만, 타이어 조립 드럼의 위치를 정확하게 위치설정하는 방법을 교시하거나 제안하고 있지 않다. 또한, 각각의 조립 드럼을 작동시키기 위한 전력은 각각의 드럼을 넓은 범위에 도달되었음이 분명하다. 이것은 각각의 드럼이 보다 복잡해지고 제조 비용이 든다는 것을 제시한다.
대부분의 공기 타이어 구조체의 구성요소는, 적절한 타이어 성능을 제공하기 위해 양호한 타이어 균일성을 촉진시키는 방식으로 조립되어야 한다. 예를 들면, 타이어 원주 둘레에 감기는 트레드(tread)는 타이어가 작동될 때 흔들림을 야기할 것이다. 예를 들면, 편중된(타이어의 한쪽의 코드가 다른 쪽보다 긴) 카커스 플라이는 정적 균형(static balance) 및 반경방향 힘 변동을 포함하는 각종 타이어 불균일성의 문제점을 야기할 수 있다. 예를 들면, 자오선방향으로 비대칭인 타이어(예컨대, 비드 사이에 중심설정되지 않은 트레드)는 결합 불균형, 측방향 힘 변동 및 원추(conicity)를 포함하는 각종 타이어 불균일성을 야기할 수 있다. 따라서, 전형적인 타이어 성능 요구조건을 만족시키기 위해, 타이어 산업은 일반적으로 양호한 균일성을 갖는 타이어를 제조하는데 상당한 노력을 기울이고 있다. 일반적으로, 타이어 균일성은 평균 타이어 치수 및 질량 분포가 균일한지 그리고 반경방향으로, 측방향으로, 원주방향으로 및 자오선방향으로 대칭인지를 고려하고, 이에 따라 로드 휠(road wheel)상의 하중하에서 타이어를 움직이는 타이어 균일성 기계상에 측정된 바와 같이 정적 및 동적 밸런스 그리고 반경방향 힘 변동, 측방향 힘 변동 및 접선방향 힘 변동을 포함하는 타이어 균일성의 측정에 대한 수용가능한 결과를 산출한다.
타이어 불균일성의 정도는, 조립후 제조시(예컨대, 연마에 의함) 및/또는 사용시[예컨대, 타이어/휠 조립체의 림(rim)에 밸런스 웨이트(balance weight)를 적용함] 교정될 수 있지만, 가능한 한 많은 타이어 균일성을 갖추는 것이 바람직하다(대체로 보다 효과적임). 전형적인 타이어 조립 기계는, 예컨대 내측 라이너, 하나 또는 그 이상의 카커스 플라이, 선택적인 측벽 보강재 및 비드 영역 삽입체(예컨대, 에이펙스), 측벽 및 비드 와이어 링(비드)을 구비하는 연속적인 층내에 타이어 구성요소가 덮어 싸여 있는 타이어 빌드 드럼을 포함한다. 이러한 층을 제조한 후에, 카커스 플라이 단부는 비드 둘레에 덮어 싸여지고, 타이어는 환형 형상으로 부풀여지며, 트레드/벨트 팩키지(tread/belt package)가 적용된다. 전형적으로, 타이어 빌드 드럼은 플랜트 바닥상의 고정된 위치에 있고, 구성요소의 각종 층은 소망된 정밀도로 구성요소 위치설정을 보장하기 위해 고정된 드럼상의 기준점에 위치된 도구를 이용하여 수동으로 또는 자동으로 적용된다. 도구는 대체로 타이어 조립 드럼을 지지하는 동일한 프레임(기계 기부)으로부터 연장되는 아암상의 가이드 휠(guide wheel)과 같이 타이어 조립 드럼에 대해 고정된다.
본 명세서에서 논의한 바와 같이, 종래 기술은 상이한 구성 크기를 수용하도록 쉽게 변경될 수 있는 단일 제조 라인상에서 제조되는 런플렛 타이어(runflat tire)와 같은 복잡한 구성을 갖는 타이어를 제조하는데 있어서 문제점을 여전히 가지고 있다.
하나의 종래 기술 발명에 따르면, 유럽 특허 제 0 295 701 호에 있어서, 복수의 타이어 카커스를 동시에 제조하는 방법이 개시되어 있다. 상기 방법은 적어도 3개 내지 10개까지의 워크스테이션의 순서를 확립하는 단계와; 적어도 3개의 워크스테이션을 통해 연장되는 작업 축(working axis)을 따라 적어도 3개의 분리된 원통형 타이어 조립 드럼을 전진시키는 단계와; 각각의 워크스테이션에서 하나 또는 그 이상의 타이어 구성요소를 타이어 조립 드럼에 적용하는 타이어 조립 단계를 포함한다. 그 다음, 결과적으로 평면형 제조된 미완성된 타이어 카커스가 최종 워크스테이션에서 제거된다. 마지막으로, 편평하게 제조된 미완성된 카커스가 제 2 워크스테이션에서 제거된 후에, 타이어 조립 드럼은 최종 워크스테이션으로부터 전진된다. 그 후에, 벨트 및 트레드 팩키지는 원통형 또는 평면형 제조된 미완성된 타이어 카커스 주위에 배치되어, 미완성 타이어를 형성하기 위해 타이어 카커스를 트레드 및 벨트내로 팽창된다.
그러한 발명에 따르면, 타이어 조립 드럼은 워크스테이션 사이에서 연장되는 선형 작업 축을 따라 서로 분리되어 독립적으로 전진되었다. 각각의 분리된 타이어 조립 드럼은 작업 축을 따라 개별적으로 전진되어 각각의 타이어 조립 드럼의 회전축이 선형 작업 축과 정렬된 채로 남아있었다.
그러한 발명에 따르면, 복수의 분리된 타이어 조립 드럼은, 타이어 조립 드럼이 하나의 워크스테이션으로부터 다른 워크스테이션에 장착되는 개별적인 자동 추진식 장치와 함께 작업 축을 따라 동시에 전진될 수 있다. 타이어 조립 드럼은 작업 축을 따라 전진되어, 조립 드럼을 통한 회전축이 일정한 소정의 높이 및 위치에 그리고 작업 축과 평행한 정렬로 유지된다.
그러한 발명에 따르면, 인테이크 서버(intake server)는 타이어 조립 드럼을 작동하기 위한 각각의 워크스테이션에 위치된다. 인테이크 서버는 조립 드럼에 결합되는 한편, 일정한 소정의 높이 및 위치에 그리고 작업 축과 평행한 정렬로 조립 드럼을 통해 회전축을 유지했었다. 각각의 워크스테이션에서의 인테이크 서버는 작업 축을 가로질러 통상적으로 외측으로 수축된 위치로부터 그러한 타이어 조립 드럼을 결합하기 위한 위치로 이동한다. 그 다음, 타이어 구성요소(들)가 조립 드럼에 적용된 후에, 조립 드럼은 인테이크 서버로부터 분리되었다. 다음에, 각각의 워크스테이션에서의 인테이크 서버는, 다음의 워크스테이션으로 현재 분리된 타이어 조립 드럼을 전진시키기 전에, 통상적으로 수축된 위치까지 수축되었다.
그러한 발명에 따르면, 각각의 워크스테이션에서의 하나 또는 그 이상의 타이어 구성요소를 타이어 조립 드럼에 적용하는 단계는, 타이어 구성요소를 타이어 조립 드럼에 적용하는 한편, 일정한 소정의 높이 및 위치에 그리고 작업 축과 평행한 정렬로 조립 드럼을 통해 회전축을 유지하는 단계를 포함했었다. 이것은 타이어 구성요소(들)를 조립 드럼에 적용하기 위한 각각의 워크스테이션에 하나 또는 그 이상의 적용 드럼을 제공함으로써 성취되었다.
적용 드럼은 작업 축으로부터 멀리 떨어진 통상의 수축된 위치로부터 타이어 구성요소가 조립 드럼에 적용될 수 있는 위치까지 이동되는 동안, 일정한 소정의 높이 및 위치에 그리고 작업 축과 평행한 정렬로 조립 드럼을 통해 회전축을 유지한다. 그 다음, 적용 드럼은, 다음의 워크스테이션으로 타이어 조립 드럼을 전진시키기 전에, 통상적으로 수축된 위치까지 수축된다.
상술한 종래의 자동식 타이어 조립 방법의 주요한 제한 사항으로는, 편평한 조립 드럼상에 카커스 조립체용 구성요소를 적용하는 단계와, 그 다음 벨트 트레드 조립체 적용전에 상기 드럼을 환형 형상으로 팽창시키는 단계일 수 있다.
다른 주요한 제한 사항으로는 환형 형상의 카커스 수단에 트레드 벨트 조립체를 적용하는 것이다. 미완성된 타이어 조립체는 팽창되고 또한 주형 캐비티의 내부 표면에 맞도록 더욱 펼쳐져야 한다.
본질적으로, 대부분의 종래의 미완성된 타이어 카커스 및 벨트 조립체에서 완전 자동화된 조립체가 실행되어, 플랫 타이어 조립 방법에서 모든 고유한 단점을 나타냈다.
본 발명은, 높은 수준의 자동화 및 정밀한 부품 배치를 달성하면서 최종 제품에 유사한 형상으로 타이어를 제조하는 신규한 방법을 제시하고 있다.
본 발명의 다른 목적은, 사이즈 변환을 위해 라인을 혼란시키지 않고 다양한 크기로 동시에 제조하는 것을 허용하도록 라인 내의 타이어 크기를 변화시키는 능력을 달성하는 것이다. 이러한 능력은 하나의 타이어만큼의 적은 로트 크기(lot size)로 자동화된 방식으로 타이어를 제조하는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 다른 목적은, 타이어가 제조 모듈내에서 원료 구성요소로부터 개시하여 경화된 타이어까지 완료되는 경화 스테이션을 제공하는 것이다.
복수의 타이어 구성요소로부터 경화된 타이어를 제조하는 모듈이 개시되어 있다. 상기 모듈은 소정의 경로를 따라 이격된 위치에 위치된 복수의 구성요소 어플라이어와, 소정의 경로를 따른 이동용 이동식 타이어 조립 트롤리(mobile tire building trolley)와, 이동식 트롤리상에 장착하는 2개의 탈착가능한 타이어 조립 드럼을 갖는다. 타이어 경화 스테이션은 탈착가능한 타이어 조립 드럼중 하나상에 장착되는 한편, 조립된 타이어 구성요소를 경화시키는 하나의 타이어 주형을 갖는다. 이동식 타이어 조립 트롤리상의 다른 탈착가능한 타이어 조립 드럼이 타이어 구성요소를 적용시킬 때, 타이어는 경화된다.
복수의 구성요소 어플라이어중 하나 또는 그 이상은 어플라이어의 위치에 타이어 구성요소를 형성하는 수단을 구비한다. 적용된 구성요소로는 라이너, 한쌍의 비드 코어, 플라이, 한쌍의 측벽, 한쌍의 체퍼, 하나 또는 그 이상의 벨트 층 및 트레드를 들 수 있다. 또한, 적용된 구성요소로는 고무 스트립(gum strip), 웨지(wedge), 오버레이(overlay), 언더레이(underlay), 에이펙스(apex) 및 런플랫 또는 엘라스토머 인서트(elastomeric insert)를 들 수 있다.
상기 모듈은 탈착가능한 타이어 조립 드럼을 타이어 주형으로 이송하는 수단을 갖고, 주형으로부터 타이어 조립 드럼상에 장착되는 한편 경화된 타이어를 배출하는 수단을 더 갖는다. 타이어 경화 스테이션은 유도식 경화 수단(induction curing means)을 구비한다. 모듈의 일 실시예에 있어서, 하나 또는 그 이상의 구성요소 어플라이어는 트롤리가 소정의 경로를 따라 이동할 때 회전하는 타이어 조립 드럼상에 엘라스토머의 스트립을 적용한다. 경로를 따른 전진은, 타이어 조립 드럼의 환형 형상을 따라 스트립의 측방향 운동을 제공하여 적용된 구성요소를 형성한다. 복수의 구성요소 어플라이어는 구성요소를 스트립으로서 형성 또는 스미어링(smearing)하도록 하나 또는 그 이상의 압출기(extruder) 또는 기어 펌프(gear pump)를 구비한다. 변형예로서, 트롤리 및 회전식 조립 드럼은, 하나 또는 그 이상의 어플라이어가 환형 형상의 조립 드럼의 원주방향 표면 둘레 또는 주위에 측방향으로 이동할 때 고정적으로 남아있을 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 모듈은 소정의 경로를 따라 이동용 2개의 이동식 타이어 조립 트롤리를 갖고, 이동식 트롤리상에 장착하는 3개의 탈착가능한 타이어 조립 드럼을 갖는다. 타이어 경화 스테이션은, 탈착가능한 드럼을 이동시키는 픽업 및 이송 장치(pick-up and transfer device)와, 트롤리가 소정의 경로를 따라 구성요소를 적용시킬 때 타이어를 수용 및 경화하는 하나의 타이어 주형을 갖는다. 본 실시예에 있어서, 탈착가능한 타이어 조립 드럼은 제 1 트롤리, 제 2 트롤리 및 타이어 경화 스테이션에/으로부터 이송가능하다. 이러한 모듈에 있어서, 2개의 타이어가 조립될 때 하나의 타이어가 경화된다. 모듈중 하나에 있어서, 본 발명에 따르면, 복수의 구성요소 어플라이어는 소정의 경로를 따라 이격된 위치에 위치되며, 타이어 경화 스테이션은 타이어를 경화하는 하나의 타이어 경화 주형와, 소정의 경로를 따라 하나 또는 그 이상의 구성요소 어플라이어 사이에 위치된 경화 수단을 갖는다.
타이어를 제조 및 경화하는 상술한 모듈은 유일한 제조 방법을 이용하여 타이어를 제조하게 한다. 타이어의 제조 및 경화 방법은, 소정의 경로를 따라 이동가능한 하나 또는 그 이상의 이동식 타이어 조립 트롤리상의 탈착가능한 타이어 조립 드럼상에 소정의 경로를 따라 이격된 위치에 타이어 구성요소를 적용하는 단계를 갖는다. 상기 방법은, 타이어 조립 소정의 경로를 따라 위치된 타이어 경화 주형내에 탈착가능한 조립 드럼상에 장착되는 동안 조립된 타이어 구성요소를 위치설정하는 단계를 더 구비한다. 상기 방법은, 탈착가능한 조립 드럼을 갖는 하나 또는 그 이상의 트롤리가 타이어 구성요소를 적용되게 할 때 주형내의 타이어를 경화시키는 단계를 더 구비한다.
타이어 구성요소를 적용하는 단계는 구성요소가 적용되는 위치에 하나 또는 그 이상의 타이어 구성요소를 형성하는 단계를 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 타이어 구성요소 형성 단계는 엘라스토머 고무의 스트립을 압출하는 단계를 구비할 수 있다. 상기 방법은 타이어를 소형 모듈내에서 형성, 적용 및 경화되게 한다. 이 모듈은 매우 적은 로트 크기에서 타이어의 제조를 허용한다.
타이어 크기를 변경하거나 다른 타이어 구성을 제조하기 위해, 모듈은 특정의 타이어 구성으로 사전프로그래밍된 소프트웨어를 갖는다. 주형의 단순한 변경은 상이한 크기 및 스타일의 상이한 타이어의 제조를 허용한다. 추가적으로, 상이한 타이어 조립 드럼은 상이한 크기의 타이어의 제조를 허용하도록 트롤리에 적용된다. 상기 제조 모듈은 매우 효과적인 방식으로 소량 생산 로트의 제조를 허용한다.
정의
하기의 용어는 본 명세서에 제시된 설명 전체에 사용될 수 있으며, 일반적으로 본 명세서에 개시된 다른 설명에 의해 모순되거나 부연되지 않으면 이하의 의미로 제공되어야 한다.
"에이펙스(apex)"[또한 "비드 에이펙스(bead apex)"]라는 용어는, 비드 코어 위에 반경방향으로 위치되고 그리고 타이어가 턴업 플라이 단부(turnup ply end)를 이용하는 경우 플라이와 턴업 플라이 단부 사이 또는 그에 인접하게 위치되는 엘라스토머 필러(elastomeric filler)를 나타낸다.
"축방향(axial)" 및 "축방향으로(axially)"라는 용어는, 타이어의 회전축상에 또는 그에 평행한 방향을 나타낸다.
"축방향"이라는 용어는, 타이어의 회전축에 평행한 방향을 나타낸다.
"비드(bead)"라는 용어는, 환형의 실질적으로 신장성이 없는 신장 부재(inextensible tensile member)를 포함하는 타이어의 부품을 나타내며, 전형적으로 고무 재료로 싸여진 강 필라멘트(steel filament)의 케이블을 포함한다.
"벨트 구조체(belt structure)" 또는 "보강 벨트(reinforcement belt)" 또는 "벨트 팩키지(belt package)"라는 용어는, 비드에 결합되지 않은 형태로서 직조되거나 직조되지 않고 트레드 하부에 위치되며, 타이어 적도 평면에 대해 18°내지 30° 범위의 좌측 및 우측 코드 각도를 갖는, 평행 코드의 적어도 2개의 환상 층 또는 플라이를 나타낸다.
"카커스(carcass)"라는 용어는, 벨트 구조체 및 트레드로부터 떨어져 있지만 측벽 고무, 비드, 플라이를 포함하는 타이어 구조체를 나타내며, EMT 또는 런플랫 타이어의 경우에, 웨지는 측벽 보강재를 삽입한다.
"케이싱(casing)"이라는 용어는, 카커스, 벨드 구조체, 및 트레드와 언더트레드(undertread)를 제외한 타이어의 다른 모든 구성요소를 나타낸다.
"체퍼(chafer)"라는 용어는, 림 부품에 의해 타이어의 벗겨지는 것을 방지하는 림 플랜지 영역내의 비드 주위의 보강 물질(고무, 또는 직물 및 고무)을 나타낸다.
"치퍼(chipper)"라는 용어는, 비드 영역을 보강하고 측벽의 반경방향 최내측부를 안정화하는 기능을 하는 비드 영역내에 위치된 직물 또는 강 코드(steel cord)의 좁은 밴드를 나타낸다.
"원주방향(circumferential)"이라는 용어는, 축방향에 수직인 환형 트레드의 표면의 주변을 따라 연장되는 방향 또는 원형 라인을 나타내며, 또한 단면에서 볼 때 트레드의 축방향 곡률을 규정하는 인접한 원형 곡선 세트의 반경의 방향을 나타낼 수 있다.
"코드(cord)"라는 용어는, 플라이 및 벨트가 보강 섬유, 또는 금속 또는 직물을 포함하는 보강 요소(reinforcement strand)를 나타낸다.
"크라운(crown)" 또는 "타이어 크라운(tire crown)"이라는 용어는, 트레드, 트레드 쇼울더 및 측벽의 바로 인접하는 부분을 나타낸다.
"EMT 타이어(EMT tire)"라는 용어는, 광범위한 이동 기술(Extended Mobility Technology)을 나타내며, EMT 타이어는 타이어가 팽창 압력이 거의 없어야 할 때의 조건하에서 적어도 제한된 작동 서비스를 제공하도록 설계된 타이어를 나타내는 "런플랫(runflat)"인 타이어를 의미한다.
"적도 평면(equatorial plane)"이라는 용어는, 타이어의 회전축에 수직이고 그의 트레드의 중심 또는 타이어의 비드 사이의 중간 지점을 통과하는 평면을 나타낸다.
"게이지(gauge)"라는 용어는, 일반적으로 치수를 나타내고, 종종 두께 치수를 나타낸다.
"내측 라이너(inner liner)"라는 용어는, 튜브가 없는 타이어의 내부면을 형성하고 그리고 타이어내에 팽창 가스 또는 유체를 수용하는 엘라스토머의 층(들) 또는 다른 재료[공기 불투과성이 높은 할로부틸(holobutyl)]를 나타낸다.
"인서트(insert)"라는 용어는, 런플랫 타입의 타이어의 측벽을 보강하는데 전형적으로 사용되는 초승달 형상 또는 웨지 형상의 보강부를 나타내고, 또한 트레드 아래에 위치한 비 초승달 형상의 엘라스토머 인서트를 나타낸다.
"측방향(lateral)"이라는 용어는, 축방향에 평행한 방향을 나타낸다.
"자오선방향 프로파일(meridional profile)"이라는 용어는, 타이어 축을 포함하는 평면을 따라 절단된 타이어 프로파일을 나타낸다. "플라이(ply)"는 반경방향으로 전개된 고무 피복된 코드 보강된 카커스 보강 부재(층) 또는 다른 평행 코드를 나타낸다.
"공기 타이어(pneumatic tire)"라는 용어는, 2개의 비드, 2개의 측벽 및 트레드를 갖고 고무, 직물 및 강 또는 다른 재료로 이루어진 대체로 환형 형상(보통 개방된 원환체)의 적층된 기계식 장치를 나타낸다.
"쇼울더(shoulder)"라는 용어는, 트레드 에지 바로 아래의 측벽의 상부를 나타낸다.
"측벽(sidewall)이라는 용어는, 트레드와 비드 사이의 타이어의 일부를 나타낸다.
"타이어 축(tire axis)"이라는 용어는, 타이어가 휠 림에 장착되어 회전할 때의 타이어의 회전축을 나타낸다.
"트레드 캡(tread cap)"이라는 용어는, 트레드와, 트레드 패턴이 성형되는 언더라이닝 재료를 나타낸다.
"위를 향한 단부(turn-up end)"라는 용어는, 둘레에 플라이가 감기는 비드로부터 상측으로(즉, 반경방향 외측으로)향하는 카커스의 부분을 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명할 것이며, 이것의 예는 첨부한 도면에 도시되어 있다. 도면은 예로서 의도된 것이지 제한하는 것은 아니다. 본 발명이 대체로 이러한 바람직한 실시예를 배경으로 기술되지만, 본 발명의 사상 및 범위가 이러한 특정 실시예에 제한되지 않음을 이해해야 한다.
도면중 선택된 특정 요소는 예시적인 명확성을 위해 축적되지 않고 도시될 수 있다. 본 명세서에 제공된 단면도는 예시적인 명확성을 위해 진정한 단면도에서 보이는 것과 달리 임의의 배경 라인을 생략하는 "절편(slice)"의 형태 또는 "근시안적인”단면도일 수 있다.
본 발명의 현재의 바람직한 실시예의 구조, 작동 및 이점은 첨부한 도면과 관련하여 취한 이하의 설명을 고려할 때 보다 명백해질 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 자동식 타이어 제조 모듈(10)의 개략도가 도시되어 있다. 본 시스템 또는 모듈(10)은 공기 타이어의 완전한 제조를 제공하며, 하나의 모듈내에 2개까지의 동시 작동 타이어 조립 스테이션 및 하나의 타이어 경화 스테이션을 제공한다. 본 모듈(10)은 타이어 카커스 서브조립체와, 타이어 벨트 트레드 서브조립체을 형성한다. 도 7에 도시한 바와 같이, 탈착가능한 조립 드럼(22)상에 조립되고, 조립후에 조립 드럼상에 있는 동안 타이어 경화 주형(50)내에 삽입되는 이러한 2개의 서브조립체(3, 4)가 완성된다. 타이어 경화 주형에 있을 때, 주형(50)는 타이어(200)가 경화되거나 또는 다른 방식으로 가황 처리되어 주형(50)와 조립 드럼(22)으로부터 제거되게 하는 주형 경화 스테이션(100)에서 폐쇄되어 가열될 것이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 타이어의 초기 제조시에, 특정의 탈착가능한 타이어 조립 드럼 조립체(22)를 갖는 이동식 타이어 조립 트롤리(60, 60A)가 존재하고, 이 제조 드럼 조립체(22)는 그 위에서 타이어 카커스(4)의 제조를 허용하도록 설계되어, 타이어 카커스(4)가 형성될 때 조립됨에 따라 완성된 타이어 치수에 매우 밀접한 환형 형상으로 된다. 탈착가능한 조립 드럼(22)은 이동식 타이어 조립 트롤리(60, 60A, 60B)로 불리는 이송 장치(transporter device)상에 장착된다. 이러한 트롤리(60, 60A, 60B)는 조립 드럼(22)을 수용하고 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 소정의 경로 또는 라인(20, 110)을 따라 횡단할 것이다. 트롤리(60, 60A, 60B)는 특정 타이어 구성요소가 적용될 때 각각의 워크스테이션에서 타이어 조립 드럼(22)을 회전시키는 수단(62)을 제공한다. 워크스테이션 및 타이어 트롤리(60, 60A, 60B)는, 각각의 워크스테이션과 트롤리내에 프로그래밍된 소프트웨어를 갖고, 적당한 구성요소가 소망된 정확한 시간 및 위치에 타이어 조립 드럼(22)에 제공되도록 관리 소프트웨어에 의해 조정된다.
도 1의 예시적인 개략도에 도시한 바와 같이, 최초 워크스테이션(11)은 체퍼 구성요소(41)를 타이어 조립 드럼(22)과 내측 라이너(42)에 적용한다.
구성요소를 적용하기 위한 예시적인 워크스테이션(11)이 도 1a 및 도 2b에 도시되어 있다. 도 2a는 워크스테이션의 평면도를 도시하고 있다. 도시한 바와 같이, 로봇 기구(robotic mechanism)(70)는 타이어 조립 드럼(22)상에 직접 스트립으로 라이너(42)를 데우거나 적용하는 동안 압출 고무를 스미어링하거나 또는 적용한다. 알 수 있는 바와 같이, 체퍼 구성요소(41)가 유사한 기술을 이용하여 이미 적용된 경우, 라이너(42)는 타이어 조립 명세 사항에 의해 요구된 바와 같이 체퍼(41)상에 직접 적용될 것이다. 선택적인 런플랫 인서트 구성요소가 요구되거나 추가적인 엘라스토머 구성요소가 적용된 경우, 추가적인 워크스테이션이 이러한 특징을 제공하기 위해 제공될 수 있다. 구성요소를 타이어 조립 드럼상에 스미어링하기 위한 장치의 보다 완전한 세부적인 설명은 2002년 11월 8일에 출원된 미국 특허 출원 번호 제 10/291,271 호의 "환형 엘라스토머 타이어 구성요소의 형성 방법 및 장치(Method and Apparatus for Forming an Annular Elastomeric Tire Component)" 에 기재되어 있으며, 이는 완전히 본 명세서에 인용 참조되어 있다. 최초 워크스테이션은 도시한 바와 같이 소정의 경로 또는 라인(20)을 따라 이송되는 환형의 조립 드럼(22)상에 구성요소를 적용한다. 각각의 타이어 조립 드럼(22)은 워크스테이션에 근본적으로 수직인 축에 위치설정되어, 워크스테이션 전방에 직접 이송되며, 타이어 구성요소의 적용을 허용하는 정확한 위치에 정지하거나 그 위치까지 이동한다. 컴퓨터 제어식 로봇(70)에 연결된 공급 호스(94)의 단부에서 조립 드럼(22) 및 스미어링 다이(smearing die)(90)를 이용하는 다른 언더라잉 카커스 구성요소상에 직접 적용되어 압출되고, 그상에서 스미어링되는 것으로 엘라스토머 구성요소가 도시되어 있지만, 필요한 서버 기구를 제공함으로써 그리고 층내의 구성요소를 조립 드럼(22)상에 공급함으로써 보다 많은 종래의 엘라스토머 스트립 적용 수단을 이용하여 절단되고 길이로 공급될 구성요소를 적용하는 것이 가능하다. 구성요소가 스트립으로서 형성되는 경우, 드럼(22) 및 트롤리(60, 60A, 60B)는 그의 동작이 조립 드럼(22)의 회전과 결합되도록 허용하는 경로를 따라 이동되어 이러한 구성요소를 형성할 수 있다.
최초 구성요소가 타이어 조립 드럼 조립체(22)에 적용된 후에, 중간 워크스테이션(12)으로 이 조립체가 이송되며, 카커스 플라이(44) 및 비드(45)는 조립 드럼(22)에 적용된다. 이것은 플라이(44)의 스트립 또는 엷은 층 및 사전형성된 비드(45)를 이용하여 적용될 수 있고, 변형예로서 플라이(44)는 도 3a 내지 도 3c에 도시한 바와 같이 코드 위치설정 기구(80)를 이용하여 제조될 수 있다. 이러한 기구의 사용시, 플라이 코드(42A)는 고무의 플라이 코트 및 이미 적용된 카커스 구성요소를 오버라잉하는 조립 드럼(22)상에 정확하게 위치설정된다.
플라이 코드 경로는, 도시한 바와 같이, 매우 신속하고 정확한 방식으로 타이어 조립 드럼상에 매우 정확하게 위치설정된다. 일단 플라이 코드(42A)가 위치설정되면, 추가적인 엘라스토머 플라이 코트 층은 플라이 코드상에 적용될 수 있고, 그 다음 환형 비드 코드(45)가 카커스 조립체(4)상에 위치설정될 수 있다.
그 다음, 전체 조립체(22)는 다음의 조립 스테이션 또는 워크스테이션(13)으로 이동되며, 웨지(47), 추가적인 체퍼(48) 및 측벽(49) 구성요소는 이미 논의된 스미어링 또는 스트립 적용 기술을 이용하거나 또는 보다 많은 어플라이어 수단에 의해 적용된 엘라스토머 층을 이용함으로써, 바람직하게는 신규로 형성된 엘라스토머 권취 스트립을 적용함으로써 카커스 서브조립체(4)에 적용될 수 있다. 측벽(49)이 적용된 후, 벨트(1, 2), 오버레이(6) 및 트레드(7)와 같은 최종 엘라스토머 구성요소는 예시적인 워크스테이션(14, 15)에서 환형 조립 드럼(22)상의 카커스 조립체(4)에 적용된다. 그 다음, 카커스(4) 및 트레드 벨트 보강 구조체(3)를 갖는 전체 조립 드럼 조립체(22)는 경화 스테이션에서 이동식 트롤리(60)로부터 제거된다. 그 다음, 도 1에 도시한 바와 같이, 트롤리(60)는 빈(empty) 조립 드럼(22)과 함께 로딩되어, 다음의 타이어 빌드로 복귀하기 위해 모듈(10)의 개시 워크스테이션(11)내로 다시 횡단하고, 이에 의해 제 2 타이어 카커스(4) 및 트레드 벨트 보강 구조체(3)를 제조하기 위해 시스템(10)을 통과하는 추가적인 통로를 위한 수단이 될 것이다.
카커스(4) 및 트레드 벨트 구조체(3)의 전체 공정이 성취되는 동안, 경화되지 않은 타이어(200)의 동시 경화가 발생한다.
도 1을 더 참조하면, 트롤리(60) 기구와 관련하여 모듈(10)은 카커스(4)뿐만 아니라 특정 트레드 벨트 구조체(3)를 제조하기 위해 프로그래밍되어 있다. 벨트 워크스테이션(15)에서, 벨트 층(1, 2)은 도시한 바와 같이 탈착가능한 조립 드럼(22)상의 카커스 조립체(4)의 외주 표면에 적용된다. 제 1 넓은 벨트(1)가 적용되고 제 2 좁은 벨트(2)가 적용된 후에, 고무 스트립(5)이 워크스테이션(15)에서 제 1 벨트 층(1)의 각각의 에지에 적용된다. 필요하다면, 선택적인 오버레이 워크스테이션(15)이 제공될 수 있는데, 원주방향으로 실질적으로 0°또는 매우 작은 각도를 갖는 오버레이(6)는 언더라잉 벨트 구조체(1, 2)상에 권취되어 그에 오버라잉한다. 일단 구성요소(1, 2, 5, 6)가 카커스(4)의 외주 표면상에 놓이면, 트레드(7)는 도시한 바와 같이 언더라잉하는 구성요소상에 적용된다. 일단 트레드(7)가 새로이 압출되면, 가황처리되지 않은 트레드 구성요소(7)를 형성하기 위해 환형 스트립 또는 나선형으로 권취된 복수의 스트립으로서 가열되는 동안 적용되어, 트레드 벨트 보강 구조 조립체(3)를 완성한다. 최종 스테이션(14)에서, 조립 드럼(22)은 트롤리(60)로부터 제거되고, 트롤리(60)는 신규의 비어 있는 탈착가능한 조립 드럼(22)을 수용하고 다음의 타이어 조립 조립체를 위한 프로세스를 반복하기 위해 레일(20A)상의 소정의 경로(20)를 따라 측방향 후측으로 이동된다. 상이한 크기의 조립체가 요구된다면, 조립 드럼 스테이징 영역(building drum staging area)(30)이 액세스될 것이고, 특정 조립 드럼(22)이 최초 조립 드럼(22)을 제거하고 그리고 필요에 따라서 상이한 크기의 제 2 조립 드럼(22)으로 교체함으로써 제공될 수 있다.
일단 트레드 벨트 조립체(3)가 완전히 형성되면, 새로이 형성되어 바람직하게는 그에 고온 장착되어 있는 카커스(4) 및 트레드 벨트 보강 구조체(3)를 포함하는 탈착가능한 조립 드럼(22)상의 전체 경화되지 않은 타이어(200)는 트롤리(60)로부터 제거되고 위치(140)에서 개방 분리형 주형(50)로 전달된다. 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 자동 로킹 타입의 주형은 2003년 4월 17일에 출원된 미국 특허 출원 번호 제 10/417,849 호의 "자동 로킹 타이어 주형내에서 타이어를 경화시키는 방법(Method for Curing Tires In a Self-Locking Tire Mold)"에 기술되어 있고, 본 명세서에 전적으로 인용 참조되어 있다. 이러한 주형(50)는 제거된 상부 플레이트(52)를 갖고, 세그먼트(54)는 트레드 벨트 보강 구조체(3) 및 카커스(4)가 드럼(22)에 장착된 상태로 드럼(22)을 수용하도록 반경방향으로 팽창된다. 도 7에 도시한 바와 같이 일단 개방 주형(50)내에 삽입되면, 주형(50)의 상부 플레이트(52)는 타이어 조립 드럼 조립체(22)에 대해 폐쇄되고, 세그먼트(54)는 도 7에 도시한 바와 같이 주형(50)의 주형(56)의 트레드 형성면에 대해 여전히 가온된 트레드(7)에 대해 내측방향으로 압축하여 반경방향으로 수축된다.
도 7에 도시한 바와 같이, 현재 트롤리(60)로부터 제거된 조립 드럼 조립체(22)상에 장착된 카커스(4) 및 트레드 벨트 구조체(3)는 빈 탈착가능한 조립 드럼(22)내에 수용된 빈 트롤리(60) 및 주형(50)내에 삽입될 수 있고 다음의 타이어 조립체를 위한 지시를 수용하기 위한 최초 워크스테이션(11)까지 후측으로 이동된다.
주형(50)의 상부 플레이트(52)를 개방한 상태로, 그에 장착된 트레드 벨트 조립체(3) 및 카커스(4)를 갖는 전체 조립 드럼 조립체(22)는 주형(50)내에 직접 삽입될 수 있다. 이것은 주형의 트레드 주형 형성 섹션의 상부(55)가 상부 플레이트(52)에 부착되는 점에 기인하여 가능해진다. 이것은 전체 경화되지 않은 타이어(200)가 제 위치에 카커스(4) 및 트레드 벨트 조립체(3)를 갖는 주형(50)내에 직접 끼워맞춰질 수 있게 한다. 일단 주형(50)내에 삽입되면, 주형(50)가 폐쇄 및 로킹되어, 카커스 조립체(4)는 조립 드럼 조립체(4)에 내부 압력을 가하고 주형(50)의 내부면내로 트레드(7)를 더 가압함으로써 팽창될 수 있다. 일단 이것이 성취되면, 주형(50)는 경화 주형 온도 및 압력으로 가열 및 가압될 수 있고, 그 다음 주형(50)는 주형(50)내에 감싸지는 타이어(200)의 전체 가황 처리를 마무리할 것이다. 주형(50)가 가열 경화 사이클을 마무리할 때, 타이어의 주형 개방 및 제거를 준비하게 된다. 이 시점에서, 주형(50)가 개방되고, 주형 세그먼트(54)는 반경방향으로 팽창되며, 그에 장착된 타이어를 갖는 조립 드럼 코어(22)는 주형(50)로부터 제거된다.
본 발명을 보다 잘 이해하기 위해, 도 4a 내지 도 4e를 참조하면, 카커스 조립 드럼 코어(22)가 반경방향으로 팽창가능하고 접을 수 있는 것이 이해될 것이다. 도 4a에 도시한 바와 같이, 내부 기구(21)는 조립 드럼(22)이 반경방향 외측으로 팽창될 때 반경방향 내측으로 접혀질 수 있다. 조립 드럼(22)이 양단부에서 축방향 내측으로 이동될 때, 상호 결합 삼각형부(21A, 21B, 21C)로서 도시한 측벽 지지 기구는, 완전히 폐쇄된 위치에서 이들 기구(21A, 21B, 21C)가 도 4c에 도시한 바와 같이 거의 완전히 반경방향으로 연장될 때까지 반경방향 외측으로 이동한다. 그 결과, 타이어 제조시 적어도 크라운 영역내에서 부분적으로 보강된 엘라스토머 커버(23)는 도 4d에 도시한 바와 같이 측벽 지지 구조체(21)상에 장착된다. 이것은 모든 카커스 구성요소가 제조될 수 있는 대체로 강성의 제조 표면을 형성한다. 이미 논의한 바와 같이 휴대용인 조립 드럼(22)은 반경방향으로 팽창된 상태에서 트롤리(60)로부터 제거될 수 있고, 그 다음 이미 논의한 바와 같이 경화를 위한 주형(50)내로 직접 이송될 수 있다. 일단 이것이 완료되면, 타이어(200)는 제거되어야 하고, 도 4e에 도시한 바와 같이 이것은 측벽 지지체(21)를 아래로 뜰어 당기는 축방향 단부를 단순히 외측방향으로 팽창함으로써 수행되고, 엘라스토머 지지 커버(23)는 타이어(200)가 타이어 분리 워크스테이션(32)에서 타이어 조립 드럼 조립체(22)로부터 제거될 수 있도록 반경방향으로 낮춰질 수 있다.
일단 이것이 성취되면, 타이어 조립 드럼(22)은 제 2 타이어 제조용 트롤리(60)에 다시 갈 수 있고, 이송 수단에 의해 집어져 트롤리(60)상에 위치되거나 트롤리 기구(60)에 직접 이동되고, 이에 의해 제 2 타이어의 제조를 위한 프로세스가 반복될 것이다. 타이어 조립 드럼(22)은 2003년 3월 14일에 출원된 미국 특허 출원 번호 제 10.338,773 호인 "반경방향으로 팽창가능한 타이어 조립체 드럼 및 타이어 형성 방법(Radially Expansible Tire Assembly Drum and Method for Forming Tires)"이라는 명칭의 특허 출원에 보다 상세하게 설명되어 있고, 그 내용은 전적으로 본 명세서에 인용 참조되어 있다.
도 1에 도시한 바와 같은 자동식 모듈(10)은, 상이한 워크스테이션에서 다른 타이어 크기를 동시에 제조하면서 하나의 타이어만큼의 적은 로트로 타이어를 제조되게 한다. 소프트웨어 팩키지는 각각의 워크스테이션과 연통하고, 고무의 양, 특정 타이어 제조를 위해 필요한 구성요소의 형상 또는 프로파일 및 유형을 형성한다. 조립 드럼(22)이 워크스테이션 전방으로 전진할 때, 적절한 위치에서의 적절한 재료는 카커스 드럼 조립 조립체(22) 또는 이미 적용된 구성요소에 적용된다. 이러한 모든 기능은 타이어(200)가 경화될 때 동시에 발생될 수 있다. 일단 형성된 구성요소는 완전한 타이어 카커스(4) 및 완전한 트레드 벨트 보강 구조체(3)를 형성한다.
종래 기술 발명에 대한 본 발명의 이점은, 트레드 벨트 서브조립체(3) 및 카커스(4)가 주형(50)내로 직접 삽입되는 한편 타이어 조립 드럼(22)상에 형성 및 위치되고, 이에 의해 주형(50)내에 직접 경화되는 사전조립 방식으로 타이어 조립체에 대해 주형(50)가 폐쇄된다. 그 다음, 독특한 자동 로킹 주형(50)는 특정 타이어 크기를 위한 트레드 벨트(3) 및 전체 카커스(4)가 주형(50)내에 삽입되는 한편 그의 조립 드럼(22)상에 장착되게 하도록 개방된다. 그 다음, 주형(50)는 전자기장으로 유도식 경화하는 종래의 스팀 방법 또는 다른 것에 의해 수행될 수 있는 경화 프로세스를 위해 폐쇄 및 가열된다. 일단 경화 사이클이 완료되면, 주형(50)가 개방되어 조립 드럼(22)상의 경화된 타이어는 제거된다. 이것은, 다른 타이어(200)가 소정의 경로(20)를 따라 시스템(10)의 각종 워크스테이션에서 탈착가능한 조립 드럼(22)을 갖는 트롤리(60)상에서 연속적으로 제조되는 동안 모두 성취된다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 이것은 매우 적은 제조의 로크 크기를 매우 쉽게 제조하게 한다. 그러나, 스테이징 영역(3)이 트롤리(60)에 부착될 수 있는 다양한 크기의 카커스를 제조하기 위한 다수의 드럼을 제공하는 것을 필요로 하지 않는다. 조립 드럼(22) 스테이징 영역(30)은 타이어 제조에 조립 드럼(22)의 쉬운 공급을 제공한다. 이것이 의미하는 것은 매일의 타이어 제조가 계획될 수 있으며, 다양한 로크 크기 및 타이어 세부 사항은 타이어 크기 변경을 위한 휴지 시간 없이 제조될 수 있다. 종래의 대량 제조, 고용량 타이어 라인은 주형 양자를 교체하고 타이어 조립 스테이션에서 상이한 구성요소용 조립 세부 사항을 리셋하기 위한 상당한 휴지 시간을 필요로 한다. 특히, 종래의 제 1 및 제 2 단 타이어 조립 시스템에서 정확하다. 본 발명은 그러한 변경이 휴지 시간이 없이 일어날 수 있음을 제공한다. 도 1 및 도 2의 실시예가 통상적으로 비행기, 중형 트럭, 오토바이 및 오프로드 타이어뿐만 아니라 승용 및 경량 트럭 타이어에 적용되는 예시적인 타이어 조립 제종 프로세스 또는 모듈(10)을 나타내고 있지만, 추가적인 워크스테이션이 제공될 수 있고 이러한 워크스테이션은 이미 논의된 바와 같이 타이어 조립의 전체 적용성을 해치지 않고 제조되는 타이어 조립 내의 다른 구성요소를 추가하는데 이용될 수 있음이 이해되어야 한다. 추가적인 구성요소가 선택되는 특정 타이어가 제조될 때 이용될 수도 이용되지 않을 수도 있음이 이해되어야 한다. 종종 다수의 타이어는 다른 타이어에서 선택적인 구성요소를 필요로 할 수 있고, 따라서 빌드는 상이할 수 있다. 본 발명은 이러한 타이어 조립체가 그러한 변경을 처리하게 하고, 라인을 통한 구성요소의 개량은 신속한 타이어 조립 능력을 제공한다.
종래 기술의 타이어 제조에 비한 본 발명의 흥미 있는 차이점중 하나는, 조립 드럼상에서 가온되는 동안 구성요소를 적용하고, 이러한 고온 구성요소가 카커스 조립 및 트레드 벨트 조립체 워크스테이션에서 새로이 제조되는 동안 고온 구성요소가 가온하면서 주형내에 직접 위치되며, 주형이 폐쇄되는 동안 모든 구성요소가 그 자체의 열을 유지하고 그 다음 직접 루트가 정해진다는 것이다. 이것은, 구성요소 재료가 달리 개량되거나 또는 황으로 불리는 분말 물질이 가황 처리전에 구성요소 외부로 걸러지게 하는 굉장한 이점을 갖는다. 역사적으로, 타이어는 스트립으로 제조된 다음 저장된다. 이들 스트립은 일정 기간에 걸쳐 셋팅되고, 재료는 개량되거나 또는 표면 외부로 황 또는 다른 구성요소를 여과시킨다. 이것은 타이어가 각종 구성요소의 신규성의 변경에 기인하여 제조시 문제점을 가질 수 있는 상황을 일으킨다. 본 발명은 고무 재료가 바람직하게 겹치는 부분 또는 남은 부분의 접합이 없이 가능한 한 신규하게 대략 적용된다. 환언하면, 고무 재료가 주형내에 위치될 때 여전히 온기가 있다. 서브조립체의 저장 및 취급에 기인하여 오염 또는 변형이 일어나지 않는다. 이것은 완성된 제품의 제조량을 크게 향상시키고, 구성요소가 적절한 위치에 있고 그들이 적용되는 시점에 적절하게 혼합되게 할 것을 보장한다. 또한, 종래 방법에서와 같이 저장을 위한 계획적인 냉각 대신에 재료를 고온으로 유지하기 때문에 에너지를 절약한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예를 도시하고 있으며, 타이어 제조 모듈(100)은 소정의 경로(110)를 따라 횡단하는 2개의 트롤리(60)를 구비한다. 도시한 바와 같이, 트롤리(60A, 60B)는 각종 워크스테이션(11 내지 13)에서 타이어 조립 드럼(22)에 대해 이미 논의된 바와 같이 적용된 카커스 구성요소를 가질 수 있고, 그 다음 트롤리(60A)가 소정의 경로(110)의 중앙 위치쪽으로 전진할 때, 조립 드럼(22)은 집어들려 제 2 트롤리(60B)로 이송된다. 그 다음, 제 2 트롤리(60B)는 트레드 벨드 구조체(3)를 완성하기 위해 벨트(1, 2), 오버레이(6) 및 트레드(7)를 적용하는 복수의 워크스테이션(14, 15)에서 멈추는 라인(110)의 나머지부 아래로 이동할 수 있다. 구성요소는 일방향으로 외측으로 이동될 때 트롤리(60A, 60B)의 일단부 또는 양단부상에 적용될 수 있고, 복귀될 때 다른 구성요소는 중앙 이송 위치(111)에 도달할 때까지 적용될 수 있다. 일단 전체 카커스(4) 및 트레드 벨트 조립체(3)가 탈착가능한 조립 드럼(22)에 적용되면, 트롤리(60B)는 탈찰가능한 조립 드럼(22)에 장착된 카커스(4) 및 트레드 벨트(3)를 집어 들어 주형(50)내로 직접 이동시킬 수 있는 이동 수단(160)을 갖는 경화 스테이션(150)에 도달한다. 조립 드럼(22)이 이송될 때, 개방 분할형 주형(50)에 대략 180°로 회전축을 중심으로 선회하고, 이에 의해 주형(50)는 조립체에 대해 폐쇄하고 타이어(200)를 경화한다. 이것이 일어날 때, 빈 조립 드럼(2)은 트롤리(60A)상에 다시 위치되고 다음의 타이어 조립체를 계속하여 조립하기 위해 진행한다. 이것이 일어날 때, 제 2 트롤리(60B)는 구성요소를 공정내에서 적용시키도록 계속된다. 본 실시예에 있어서, 2개의 트롤리(60A, 60B)가 채용되고, 조립된 타이어(200)를 갖는 3개의 조립 드럼(22)중 하나의 조립 드럼(22)은 다른 2개의 트롤리(60A, 60B)가 드럼(22)을 수용할 때 그리고 연속적인 프로세스내에 구성요소를 적용할 때 경화된다. 이것은 3개의 볼을 저글링하는 저글러(juggler)와 유사하다. 연속적인 흐름 제품이 이러한 모듈(10)에 제조될 수 있도록 타이어 조립 프로세스내에서 일어나는 일정한 운동 및 일정한 작동이 있다.
엘라스토머 스트립을 이용하는 구성요소를 적용할 때, 스트립은 신규로 형성된 테이프로서 회전식 조립 드럼에 적용된다. 본 조립 방법의 이점중 하나는, 타이어 조립 드럼(22)이 회전할 때 스트립이 조립 드럼 또는 카커스 크라운을 가로질러 균일하게 적용되도록 소정의 경로(20, 110)를 따른 운동이 증가적으로 전진할 수 있도록 소프트웨어가 프로그래밍되어 있다는 점이다. 이것은, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 트롤리가 이동할 때 트롤리(60A, 60B)의 전체 측방향 운동이 특정 위치에서 스트립을 단순히 적용하게 하는 것을 보장한다. 이 증가적인 운동은, 소프트웨어에 의해 정확하게 제어될 수 있고, 소정의 경로를 따른 임의의 위치에서 적용되는 복수층의 스트립을 두께 변경가능하게 한다. 본 방법은 타이어 조립에서 아주 유일한 것으로 고려되며 지금까지 공지되어 있지 않다.
구성요소가 신규성의 견지에서 상당한 제조상의 이점을 제공하며 확실하게 적용되어 있지만, 구성요소 재료는 대량 형태로 각각의 워크스테이션에 제공될 수 있는 추가적인 이점이 있다. 구성요소 재료는, 저장이 필요하지 않을 때 보다 오래 저장하기 위해 필요한 노화 방지 성분 및 경화 촉진제와 같은 처리 보조제를 사용하지 않고 제조되어서, 재료 비용을 크게 감소시킬 수 있다. 또한, 타이어 조립에서 통상적으로 알고 있는 많은 구성요소 처리 장치가 제거될 수 있다. 따라서, 중간 구성요소의 재고량이 매우 감소되고, 엘라스토머 구성요소의 경우에 중간 제품의 저장이 실질적으로 제거된다. 이렇게 매우 콤팩트하게 감소된 바닥 공간을 갖는 타이어 조립 모듈은 구성요소로서 저장될 필요가 있는 원료의 용적을 크게 감소시키고, 저장 래크 및 핸드 트럭과 같은 보조 장치를 제거하여 그들을 지원하는데 필요한 인력 및 유지 보수를 크게 줄인다.
본 발명에 의하면, 사이즈 변환을 위해 라인을 혼란시키지 않고 다양한 크기로 동시에 제조하는 것을 허용하도록 라인 내의 타이어 크기를 변화시킬 수 있고, 그에 의해 하나의 타이어만큼의 적은 로트 크기로 자동화된 방식으로 타이어를 제조하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동식 타이어 제조 모듈의 개략도,
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동식 타이어 제조 모듈의 사시도,
도 2a는 본 발명에 따른 어플라이어 스테이션(applier station)에 결합된 타이어 조립 드럼을 도시한 자동식 타이어 제조 모듈의 예시적인 제 1 워크스테이션의 평면도,
도 2b는 예시적인 제 1 워크스테이션에서의 타이어 구성요소의 적용의 평면도,
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 예시적인 중간 워크스테이션의 도면,
도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 따른 탈착가능한 조립 드럼의 도면,
도 5 및 도 6은 자체 로킹 타이어 주형의 사시도 및 분해도,
도 7은 주형내에 설치되어 경화될 준비가 된 카커스 드럼 조립체 및 카커스의 단면도.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
3 : 트레드 벨트 4 : 카커스
10 : 모듈 22 : 조립 드럼
41 : 체퍼 구성요소 42 : 내측 라이너
50 : 타이어 경화 주형 60, 60A, 60B : 트롤리
70 : 로봇식 기구 100 : 주형 경화 스테이션
Claims (5)
- 복수의 타이어 구성요소로부터 경화된 타이어를 제조하기 위한 모듈에 있어서,소정의 경로를 따라 이격된 위치에 배치된 복수의 구성요소 어플라이어(applier)와,상기 소정의 경로를 따라 이동하는 이동식 타이어 조립 트롤리와,상기 이동식 트롤리상에 장착되는 탈착 가능한 2개의 타이어 조립 드럼과,상기 이동식 타이어 조립 트롤리상의 다른 탈착가능한 타이어 조립 드럼에 타이어 구성요소를 부착할 때 상기 탈착가능한 타이어 조립 드럼중 하나상에 장착된 조립된 타이어 구성요소를 경화시키기 위한 하나의 타이어 주형을 갖는 타이어 경화 스테이션을 포함하는 것을 특징으로 하는경화된 타이어의 제조 모듈.
- 제 1 항에 있어서,상기 복수의 구성요소 어플라이어중 하나 이상은, 상기 어플라이어의 위치에서 상기 타이어 구성요소를 형성하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는경화된 타이어의 제조 모듈.
- 제 1 항에 있어서,적용된 구성요소는, 라이너, 한쌍의 비드 코어, 플라이, 한쌍의 측벽, 한쌍의 체퍼(chaffer), 하나 이상의 벨트 층 및 트레드를 포함하고, 선택적으로 웨지, 에이펙스, 오버레이, 언더레이, 고무 스트립 및 엘라스토머 인서트를 포함하는 것을 특징으로 하는경화된 타이어의 제조 모듈.
- 제 1 항에 있어서,상기 탈착가능한 타이어 조립 드럼을 상기 타이어 주형으로 이송하는 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는경화된 타이어의 제조 모듈.
- 제 1 항에 있어서,상기 이송 수단은 상기 경화된 타이어를 상기 주형으로부터 추출하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는경화된 타이어의 제조 모듈.
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