KR20100053948A - Device of controlling extruder of non-product strip for tire and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 타이어용 반제품 압출 제어 장치 및 그 압출 방법에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 반제품 압출시 발생하는 다이 팽창 및 수축 현상을 고려하여 압출 속도를 제어함으로써 압출된 반제품의 치수를 일정하게 유지시킬 수 있도록 하여 타이어의 품질을 향상시킬 수 있도록 하는 타이어용 반제품 압출 제어 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a semi-finished product extrusion control apparatus for a tire and an extrusion method thereof, and more particularly, to a semi-finished product extrusion control apparatus for a tire by controlling the extrusion speed in consideration of die expansion and contraction So as to improve the quality of the tire.
일반적으로, 타이어를 성형하기 위한 반제품 압출물 특히, 트레드를 이루는 반제품 압출물은 중량 기준으로 고무 컴파운드량은 최대 50%까지를 차지하고 있다. Generally, semi-finished product extrudates for molding tires, especially semi-finished product extrudates that make up treads, account for up to 50% of the rubber compound content by weight.
따라서, 압출물의 품질은 타이어 성능에 지대한 영향을 끼치기 때문에 압출물의 치수 균일도는 제조 공정의 중요한 목표라고 할 수 있다. Therefore, the dimensional uniformity of the extrudate is an important goal of the manufacturing process since the quality of the extrudate has a great influence on tire performance.
그러나 고무 컴파운드는 점성(viscous)과 탄성(elastic) 성질 모두를 가지고 있는 점탄성(visco-elastic) 물질로써, 점성이나 혹은 탄성 만을 가지고 있는 여타의 물질들과는 다른 거동을 보이기 때문에 원하는 균일도를 얻는 것이 쉽지 않다. However, since rubber compounds are visco-elastic materials with both viscous and elastic properties, they exhibit different behaviors from other materials that are only viscous or elastic, making it difficult to achieve the desired uniformity .
더욱이, 고무 컴파운드와 같은 점탄성 물질의 흐름은 점성 유체와는 달리 압 출기에서 응력(stress)에 의한 변형(strain)을 경험한 후, 재빨리 회복하려는 탄성기억(elastic memory)이 있어 압출기 다이 헤드를 빠져 나오면서 팽창(Die Swell)되거나 흐름이 멈췄을 때 유체 내의 인장력이 입자를 뒤쪽으로 움직이게 하는 수축(Shrinkage) 현상이 발생한다. Furthermore, unlike viscous fluids, the flow of viscoelastic materials, such as rubber compounds, has elastic memory to recover quickly after experiencing strain due to stress in the extruder, Shrinkage occurs when the die swells or the flow stops, causing the tensile force in the fluid to move the particles backward.
즉, 압출기 내에서 변형된 입자들이 압출 다이 헤드를 빠져나가면서 다시 원래의 모습으로 복원되어가는 탄성 회복을 보이며, 아울러 압출 흐름이 멈췄을 때 뒤쪽으로 리코일(recoil) 현상이 나타난다. 따라서, 점탄성 물질의 팽창과 수축 현상은 각각 시간의 경과에 따라 차이는 발생하지만 공존하는 것이므로 이들을 서로 별개로 나누어 생각할 수 없는 문제이다.That is, in the extruder, the deformed particles are restored to their original shape as they pass through the extrusion die head, and exhibit elastic recovery. Further, when the extrusion flow is stopped, a recoil phenomenon occurs backward. Therefore, the expansion and contraction phenomena of the viscoelastic material are different due to the lapse of time, but they coexist and can not be considered separately from each other.
그러므로, 점탄성 물질인 고무 컴파운드를 압출 시 팽창과 수축 현상이 필연적으로 발생 되는데 이를 효과적으로 제어하여 요구 수준의 압출물 치수 균일도를 확보하도록 함으로써, 최종적으로는 완제품 타이어의 성능을 설계 의도대로 발현하도록 하는 것이 요구된다. Therefore, the expansion and contraction phenomenon necessarily occurs when the rubber compound, which is a viscoelastic material, is extruded. By effectively controlling the expansion and contraction of the rubber compound, it is possible to ensure the uniformity of the dimensions of the extrudate at the required level. Finally, Is required.
반제품의 치수 균일도 향상을 위해 현재에 이르기까지 많은 설비업체 및 타이어 제조 업체들을 중심으로 수많은 노력들이 이루어지고 있으며, 이러한 노력들중 대부분은 압출 라인을 제어하는 것에 집중되고 있다. Numerous efforts have been made by many utilities and tire manufacturers to improve the dimensional uniformity of semi-finished products to the present day, and many of these efforts are focused on controlling the extrusion lines.
종래 기출원되 한국특허공보 제2005-0028547호에서는 압출물의 폭과 중량을 균일하게 하기 위해 압출기 헤드 직후단에 위치한 인출 컨베이어 상단의 폭 측정장치를 통해 측정된 압출물 폭 정보와, 인출컨베이어 직후단의 연속계중기를 통해 측정된 중량값을 이용해 압출기의 속도를 조정하도록 압출기의 압출 반제품 제어 장 치를 개시하고 있다. In the prior art, Korean Patent Publication No. 2005-0028547 discloses a method for measuring the width of extrudate, which is measured through a width measuring device at the upper end of a drawing conveyor located at a stage immediately after the extruder head to uniformize the width and weight of the extrudate, An extruded semi-finished product control device of an extruder is disclosed to adjust the speed of an extruder using a weight value measured through a continuous metering machine.
그러나, 상기한 압출기의 압출 반제품 제어 장치의 경우, 적용된 현장용 압출기는 대개 그 용량이 4.5인치 이상 특히, 트레드의 경우는 더 큰 8인치 이상의 것으로 폭과 중량을 실시간으로 측정하여 피드백 하고, 또 실시간으로 압출기 속도를 제어하도록 하는 것은 속도가 매 순간 달라지는 것을 의미한다. However, in the case of the extrusion semi-finished product control device of the extruder described above, the applied extruder for field use usually measures the width and weight in real time and feeds back more than 4.5 inches, especially in the case of treads, Controlling the speed of the extruder means that the speed changes at every moment.
따라서, 상기한 속도 변화에 의해 압출기에서의 압출 유량 차이를 발생시키거나 또는, 유량차에 기인한 폭 변화를 더 많이 동반하게 될 우려가 있으므로 압출기의 속도는 균일하게 두는 것이 오히려 나으며 통상적으로 총 100미터 이상의 길이를 여러 개의 컨베이어들로 구성된 압출라인 중 일부인 인출 컨베이어와 스케일 컨베이어 만을 제어하는 것이므로, 긴 압출라인 상에서의 압출물 수축을 제어하는데 한계가 있다.Therefore, it is preferable to keep the speed of the extruder evenly, because there is a possibility that the difference in the extruded flow rate in the extruder may be caused by the above-mentioned speed change, or the change in width due to the flow rate difference may be accompanied more more. There is a limit in controlling the shrinkage of the extrudate on the long extrusion line because it controls only the outgoing conveyor and the scale conveyor which are part of the extrusion lines composed of several conveyors.
또한, 기 출원된 미국특허공보 제4,097,566호에서는 압출물 중량에 의한 제어방식을 개시하고 있다. 즉, 두 개의 스케일 컨베이어에서의 중량을 서로 비교하여 압출기 및 인출 컨베이어의 속도를 제어하고 각 구간별 컨베이어 간에는 댄서(dancer)를 두어 압출물 진행 시에 걸리는 힘으로 각 구간별 컨베이어의 속도를 제어하는 제어 방법이다. In addition, U.S. Patent No. 4,097,566, which was filed in the same year, discloses a control method based on the weight of the extrudate. That is, by controlling the speed of the extruder and the outgoing conveyor by comparing the weights of the two scale conveyors with each other, a dancer is provided between the conveyors of each section to control the speed of the conveyor by each section Control method.
그러나, 압출기 직 후의 첫 번째 스케일 컨베이어에서는 팽창된 부분이 아직 줄어들지 않아 단위 길이당 중량이 높고 두 번째 스케일 컨베이어에서는 긴 압출라인과 냉각과정을 거쳐 팽창 부분이 많이 해소되어 단위 길이당 중량이 더 낮게 측정되므로 이 두 스케일 컨베이어 간에는 항상 중량 편차가 생길 수 밖에 없다. However, in the first scale conveyor immediately after the extruder, the expanded portion is not yet reduced so that the weight per unit length is high. On the second scale conveyor, the long extrusion line and the cooling process are performed to remove much of the expanded portion, Therefore, there is always a weight deviation between these two scale conveyors.
따라서, 이들 사이의 편차를 줄이기 위해서는 압출기 속도를 변화시켜 주어야 하고, 속도 변화에 따른 유량 변화를 필연적으로 수반하게 되므로 중량 편차는 계속해서 발생할 수밖에 없는 단점을 갖는다. Therefore, in order to reduce the deviation between them, the speed of the extruder must be changed, and the flow rate changes inevitably accompanied by the speed change, and therefore, the weight deviation must be continuously generated.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 반제품 압출시 발생하는 다이 팽창 및 수축률을 연산하고, 이를 통해 전단속도 및 특정 시간대에서의 수축률을 산출하며, 산출된 특정 시간대에서의 수축를 이용해 압출 라인의 속도를 제어하여, 반제품의 치수를 안정화시킬 수 있도록 하는 타이어용 반제품 압출 제어 장치 및 압출 제어 방법을 제공하는 것이다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to calculate a die expansion and shrinkage ratio generated during semi-finished product extrusion, calculate a shear rate and a shrinkage rate at a specific time zone, To control the speed of the semi-finished product, and to stabilize the dimension of the semi-finished product.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 타이어용 반제품 압출 제어 장치는 고무 컴파운드를 스트립 형태의 반제품을 압출하는 압출기; 압출기의 다이 헤드에 연속하게 설치되는 인출 컨베이어; 인출 컨베이어 상에 설치되어, 압축기의 헤드에서 인출되는 반제품의 폭을 측정하는 폭 감지 센서; 폭 감지 센서 일측에 설치되어, 압출기 헤드에서 인출되는 반제품 상에 기설정된 시간마다 거리 표시를 하는 거리 표시기; 인출 컨베이어에 연속하게 설치되며, 인출 컨베이어로부터 이송된 반제품 스트립을 수축시키는 강제 수축 컨베이어; 강제 수축 컨베이어에 연속하게 설치되어, 이송되는 반제품의 길이당 중량을 검출하는 제1 스케일 컨베이어; 제1 스케일 컨베이어에 연속하게 설치되며, 이송되는 반제품을 냉각시키는 냉각 컨베이어; 냉각 컨베이어에 연속하게 설치되며, 냉각 컨베이어를 거쳐 이송되는 반제품의 길이당 중량을 검출하는 제2 스케일 컨베이어; 제2 스케일 컨베이어 연속하게 설치되어, 이송된 반제품을 적재하는 적재기; 제1 스케일 컨베이어, 냉각 컨베이어, 제 2 스케일 컨베이어, 및 적재기 사이에 각각 배치되어, 반제품을 이송하는 이송 컨베이어; 각 이송 컨베이어 상에 설치되어 거리 표시기에서 반제품 상에 표시된 거리 표시 들 사이의 거리를 측정하는 거리 감지 센서; 및 폭 감지 센서로부터 측정된 반제품의 폭 값을 이용해 다이 팽창 및 수축량을 연산하고, 제1 스케일 컨베이어 및 제2 스케일 컨베이어를 통해 측정된 반제품의 길이당 중량 및 전단 속도를 연산하며, 수축량을 이용해 특정 시간대에서의 수축률을 연산하고, 특정 시간대에서의 수축률을 이용해 산출된 적정 압출속도를 산출하여 압출 컨베이어, 강재 압축 컨베이어, 제1 스케일 컨베이어, 냉각 컨베이어, 제2 스케일 컨베이어, 및 이송 컨베이어들에 의한 압출 속도를 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. In order to accomplish the above object, the present invention provides a semi-finished product extrusion control apparatus for a tire, comprising: an extruder for extruding a rubber compound into a strip-shaped semi-finished product; A draw-out conveyor provided continuously to the die head of the extruder; A width detection sensor provided on the drawing conveyor for measuring a width of the semi-finished product drawn out from the head of the compressor; A distance indicator provided at one side of the width detection sensor for displaying a distance at predetermined time intervals on the semi-finished product drawn out from the extruder head; A forced shrinkage conveyor provided continuously to the draw-out conveyor for shrinking the semi-finished product strip conveyed from the draw-out conveyor; A first scale conveyor provided continuously to the forced contraction conveyor for detecting the weight per unit length of the conveyed semi-finished product; A cooling conveyor installed continuously to the first scale conveyor and cooling the conveyed semi-finished product; A second scale conveyor provided continuously to the cooling conveyor for detecting the weight per unit length of the semi-finished product conveyed through the cooling conveyor; A second scale conveyor continuously installed on the second scale conveyor, for loading the conveyed semi-finished product; A transfer conveyor arranged between the first scale conveyor, the cooling conveyor, the second scale conveyor, and the stacker, respectively, for conveying the semi-finished product; A distance sensor installed on each conveying conveyor for measuring the distance between the distance indications displayed on the semi-finished product at the distance indicator; And calculating the expansion and contraction amount of the semi-finished product measured from the width detecting sensor, calculating the weight and shearing rate per unit length of the semi-finished product measured through the first scale conveyor and the second scale conveyor, The extrusion conveyor, the steel material compression conveyor, the first scale conveyor, the cooling conveyor, the second scale conveyor, and the extrusion by the conveying conveyors are calculated by calculating the shrinkage rate in the time zone, And a control unit for controlling the speed of the vehicle.
거리 표시기는, 색선 페인트 또는 감광성 페인트를 분사하는 분사 노즐을 포함할 수 있다. The distance indicator may include a spray paint spraying a color paint or a photosensitive paint.
또한, 본 발명의 타이어용 반제품 압출 제어 방법은, 압출기 헤드에서 스트립 형태로 압출되는 반제품 폭을 측정하는 단계; 반제품 폭을 이용해 다이 팽창을 연산하는 단계; 다이 팽창을 이용해 반제품의 수축률을 연산하는 단계; 전단 속도를 연산하는 단계; 수축률을 이용해 특정 시간대에서의 수축률을 연산하는 단계; 및 특정 시간대에서의 수축률을 통해 적정 압출속도를 산출하고, 적정 압출 속도와 현재 압출속도를 비교하여 압출속도를 제어하는 단계로 이루어진다. The semi-finished product extrusion control method for a tire according to the present invention comprises the steps of: measuring a width of a semi-finished product extruded in a strip form in an extruder head; Calculating a die expansion using the semi-finished product width; Calculating a shrinkage ratio of the semi-finished product using the die swell; Calculating a shear rate; Calculating a shrinkage ratio at a specific time zone using the shrinkage ratio; And calculating a proper extrusion speed through a shrinkage ratio in a specific time zone, and controlling an extrusion speed by comparing an appropriate extrusion speed with a current extrusion speed.
다이 팽창(DS)은, The die swell (DS)
를 통해 연산될 수 있다. Lt; / RTI >
여기서, l1은 압출 다이 헤드의 폭이고, l2는 압출된 반제품의 폭을 나타낸다.Here, l1 is the width of the extrusion die head and l2 is the width of the extruded semi-finished product.
그리고, 수축률(SR)은 을 통해 연산될 수 있다. 여기서, m은 반제품을 이루는 고무 컴파운드의 특성치이다.The shrinkage ratio (SR) Lt; / RTI > Here, m is a characteristic value of a rubber compound which forms a semi-finished product.
전단속도(R)는, The shear rate (R)
을 통해 연산될 수 있다. Lt; / RTI >
여기서, Q는 압출량(체적 유량)이고, w는 압출기의 다이 헤드의 폭이며, H는 압출기의 다이 헤드의 높이이고, σw는 전단응력이다.Where Q is the amount of extrusion (volumetric flow rate), w is the width of the die head of the extruder, H is the height of the die head of the extruder, and sigma w is the shear stress.
특정 시간대에서의 수축률(L)은, The shrinkage ratio (L)
을 통해 연산될 수 있다. Lt; / RTI >
여기서, k는 전단속도와 연관되는 상수, t는 시간, a 및 b는 고무 컴파운드 특성에 의존하는 상수이다.Where k is a constant associated with shear rate, t is time, and a and b are constants that depend on the rubber compound properties.
상기한 본 발명의 타이어용 반제품 압출 제어 장치 및 그 제어 방법에 따르면, 폭 감지 센서로부터 측정된 반제품의 폭 값을 이용해 다이 팽창 및 수축량을 연산하고, 제1 스케일 컨베이어 및 제2 스케일 컨베이어를 통해 측정된 반제품의 길이당 중량 및 전단 속도를 연산하며, 수축량을 이용해 특정 시간대에서의 수축률을 연산하고, 특정 시간대에서의 수축률을 이용해 산출된 적정 압출속도를 산출하여 압출 컨베이어, 강재 압축 컨베이어, 제1 스케일 컨베이어, 냉각 컨베이어, 제2 스케일 컨베이어, 및 이송 컨베이어들에 의한 압출 속도를 제어하는 반제품의 압출시 치수 안정화를 통해 타이어의 품질을 향상시킬 수 있도록 하는 효과를 갖는다. According to the semi-finished product extrusion control apparatus for a tire and the control method therefor of the present invention, the die expansion and contraction amount is calculated by using the width value of the semi-finished product measured from the width detection sensor, and the amount of expansion and contraction is measured through the first scale conveyor and the second scale conveyor The shrinkage rate in a specific time zone is calculated using the shrinkage amount, the appropriate extrusion rate calculated using the shrinkage rate in a specific time zone is calculated, and the extrusion conveyor, the steel material compression conveyor, the first scale It is possible to improve the quality of the tire by stabilizing the dimensions during the extrusion of the semi-finished product controlling the extrusion speed by the conveyor, the cooling conveyor, the second scale conveyor, and the conveying conveyors.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 타이어 반제품 압출 제어 장치를 도시한개략도이다.1 is a schematic view showing a tire semi-finished product extrusion control apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하여 설명하면, 타이어 반제품 압출 제어 장치(1)는 압출기(11), 인출 컨베이어(20), 강제 압축 컨베이어(30), 제1 스케일 컨베이어(40), 냉각 컨베이어(60), 제2 스케일 컨베이어(80), 적재기(100), 이송 컨베이어(50, 70, 90), 폭 감지 센서(120), 거리 표시기(130), 거리 감지 센서(140a. 140b, 140c) 및 제어기(110)를 포함하여 구성된다. 1, the tire semi-finished product
압출기(11)는 반제품(5)을 이루는 고무 컴파운드를 가압하여 다이 헤드(11)를 통해 스트립 형태의 반제품(5)으로 압출시킨다. The
인출 컨베이어(20)는 압출기(10)의 다이 헤드(11)에 연속하게 설치되어, 다이 다이 헤드(11)로부터 압출되는 반제품을 스트립 형태(이하, 반제품 스트립이라 한다)로 인출하도록 한다. The
한편, 폭 감지 센서(120)는 인출 컨베이어(20) 상측에 설치되어 다이 헤드(11)를 통해 인출되는 반제품 스트립(5)의 폭(l2)을 측정한다. On the other hand, the
그리고, 폭 감지 센서(120)는 제어기(110)와 전기적으로 연결되어, 측정된 반제품 스트립의 폭(l2)을 제어기(110)에 전송한다. The
거리 표시기(130)는 인출 컨베이어(20) 상에서 상기한 폭 감지 센서(130) 일측에 설치되며, 인출되는 반제품 스트립(5) 상에 설정 시간마다 거리 표시를 하도록 한다. The
거리 표시기(130)는 제어기(110)와 전기적으로 연결되어, 제어기(110)로부터 발생된 제어 신호에 따라 반제품 스트립(5) 상에 거리 표시를 하도록 제어된다. The
본 실시예에서 거리 표시기(130)는 제어기(110)에 의해 가동 제어되어 색선 페인트 및 감광성 페인트를 분사하는 분사 노즐인 것을 예시한다.In the present embodiment, the
강제 수축 컨베이어(30)는 인출 컨베이어(20)에 연속하게 설치되며, 인출 컨베이어(20)로부터 이송된 반제품 스트립(5)을 연속적으로 압축하여 수축시키는 역할을 한다. The forced
제1 스케일 컨베이어(40)는 강제 수축 컨베이어(30)와 연속하게 설치되며, 이송되는 반제품 스트립(5)의 길이당 중량을 검출하기 위한 로드셀들(45)이 하부에 설치된다. The
따라서, 제1 스케일 컨베이어(40)는 강제 수축 컨베이어(30)를 통과하며 수축된 후 반제품 스트립(5)의 길이당 중량값을 검출한다.Thus, the
냉각 컨베이어(60)는 제1 이송 컨베이어(50)를 사이에 두고 제1 스케일 컨베이어(40)에 연속하게 설치되며, 이송되는 반제품 스트립(5)을 연속하여 냉각시킨다.The cooling conveyor 60 is provided continuously to the
제2 스케일 컨베이어(80)는 제2 이송 컨베이어(70)를 사이에 두고 냉각 컨베이어(60)에 연속하게 설치되며, 냉각 컨베이어(60)의 하부에는 로드셀들(85)이 설치된다. The second scale conveyor 80 is installed continuously to the cooling conveyor 60 through the
따라서, 로드셀들(85)은 제어기(110)에 전기적으로 연결되어 냉각 컨베이어(60)를 통과하며 냉각 수축된 반제품 스트립(5)의 길이당 중량값을 검출하여 제어기(110)로 전송된다. Thus, the load cells 85 are electrically connected to the
적재기(100)는 제3 이송 컨베이어(90)를 사이에 두고 제2 스케일 컨베이어(80)와 연속하게 설치되어, 제3 이송 컨베이어(90)를 통해 이송된 반제품을 적재한다.The loader 100 is installed continuously with the second scale conveyor 80 via the third conveying conveyor 90 so as to load the semi-finished product conveyed through the third conveying conveyor 90.
본 실시예에서 적재기(100)는 압출된 반제품 스트립을 롤(roll) 형태로 말아 보장하는 것을 예시한다, 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 설정 길이 마다 교호적으로 접어 올려 북(book) 형태로 보관할 수도 있다.In the present embodiment, the stacker 100 exemplifies that the extruded semi-manufactured strip is rolled into a roll shape. However, the present invention is not limited to this, It can also be stored.
한편, 제1, 제2, 및 제3 이송 컨베이어(50, 70, 90) 상에는 상기한 거리 표시기(120)에 의해 반제품 스트립(5) 상에 표시된 거리 표시들 사이의 거리를 측정하는 거리 감지 센서들(140a, 140b. 140c)이 구비된다. On the other hand, on the first, second, and
제1 거리 감지 센서(140a)는 제1 이송 컨베이어(40) 상에 설치되어, 강제 수축 컨베이어(30)를 통과하며 수축된 후, 제1 스케일 컨베이어(40)에서 1차로 길이당 중량이 측정된 상태의 반제품 스트립(5)에 대해 거리 표시들 사이의 거리 변화값을 측정한다. The first distance sensing sensor 140a is installed on the
제2 거리 감지 센서(140b)는 제2 이송 컨베이어(70) 상에 설치되어, 냉각 컨베이어(60)를 통과해 냉각 수축된 반제품 스트립(5) 상에 표시된 거리 표시들 사이의 거리 변화 값들을 연속적으로 측정한다. The second distance sensing sensor 140b is installed on the
그리고, 제3 거리 감지 센서(140c)는 제3 이송 컨베이어(90) 상에 설치되어, 제2 스케일 컨베이어(80)에서 길이당 중량값을 측정한 후, 적재기(100)로 이송되는 상태의 반제품 스트립(5) 상에 표시된 거리 표시들 사이의 거리 변화값을 연속적으로 측정한다. The third distance sensing sensor 140c is installed on the third conveying conveyor 90 and measures the weight value per length in the second scale conveyor 80. Thereafter, Continuously measures the distance change value between the distance indications displayed on the
상기한 제1, 제2 및 제3 거리 감지 센서들(140a, 140b, 140c)은 각각 제어기(110)에 전기적으로 연결되어, 측정된 반제품 스트립의 거리 변화값들 즉, 수축 거리를 제어기(110)로 전송한다. Each of the first, second and third distance sensing sensors 140a, 140b and 140c is electrically connected to the
제어기(110)는 폭 감지 센서(120)로부터 측정된 반제품 스트립(5)의 폭(l2) 값을 이용해 다이 팽창 및 수축량을 연산하고, 제1 스케일 컨베이어(40) 및 제2 스 케일 컨베이어(80)를 통해 측정된 반제품 스트립(5)의 길이당 중량 및 전단 속도를 연산하며, 수축량, 길이당 중량, 및 전단 속도를 이용해 특정 시간대에서의 수축률을 연산하고, 이 특정 시간대에서의 수축률을 이용해 산출된 적정 압출속도를 산출하여 압출 라인의 전체적인 압출 속도를 제어하도록 한다. The
한편, 제어기(110)는 압출 라인의 속도를 제어하도록 압출 컨베이어(20), 강제 수축 컨베이어(30), 제1 스케일 컨베이어, 냉각 컨베이어, 이송 컨베이어들(50, 70, 90)을 구동하는 각각의 구동 모터들(25, 35, 45, 55, 75, 95)에 연결되어 전체적인 압출 라인의 압출 속도를 제어하도록 한다. On the other hand, the
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 타이어 반제품 압출 제어 과정을 순차적으로 도시한 도면이다. FIG. 2 is a view sequentially showing a tire semi-finished product extrusion control process according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하여 설명하면, 타이어용 반제품 압출 제어 과정은 반제품 스트립 폭 측정 단계(S1), 다이 팽창 연산 단계(S2), 수축률 연산 단계(S3), 전단속도 연산 단계(S4), 특정 시간대에서의 수축률 연산 단계(S5), 및 압출 속도 제어 단계(S6)로 이루어진다. 2, the semi-finished product extrusion control process for a tire includes a semi-finished product strip width measuring step S1, a die expansion calculating step S2, a shrinkage calculating step S3, a shearing speed calculating step S4, A shrinkage rate calculation step S5 of the first embodiment, and an extrusion rate control step S6.
압출기(102)에는 반제품 스트립(5)에 형상을 부여하기 위해 다이 헤드(11)가 장착이 되어 있는데, 고무 컴파운드가 이 다이 헤드(11)를 빠져 나오면서 팽창을 하는 다이 팽창 현상이 발생한다.In the extruder 102, a
이처럼, 다이 헤드(11)에서 빠져 나오는 반제품 스트립(5)의 다이 팽창을 연산하기 위해서는 먼저 다이 헤드(11)에서 압출되어 빠져 나오는 반제품 스트립(5)의 폭(l2)을 측정하는 것이 선행되어야 한다. As described above, in order to calculate the die expansion of the
따라서, 반제품 스트립의 폭 측정 단계(S1)에서는, 압출기(10)의 다이 헤드(11) 출구에서 인출되는 반제품 스트립(5)의 폭(l2)을 측정한다.Thus, in the width measuring step S1 of the semi-finished product strip, the
도 3은 도 1의 폭 감지 센서에 의해 반제품의 폭 측정 상태를 도시한 개략 사시도이다. 3 is a schematic perspective view showing a width measurement state of a semi-finished product by the width detection sensor of FIG.
도 3을 참조하여 설명하면, 압출기(10)의 다이 헤드(11)에서 인출된 반제품 스트립(5)의 폭(l2)은 다이 헤드(11)의 출구측에 인접하는 인출 컨베이어(20) 상측에 설치된 폭 감지 센서(120)에 의해 측정되고, 측정된 반제품 스트립(5)의 폭(l2)값은 제어기(110)로 전송된다.3, the
다시 도 2를 참조하여 설명하면, 다이 팽창 연산 단계(S2)에서는 측정된 반제품 스트립(5)의 폭(l2)을 압출기의 다이 헤드의 폭(l1)과 비교하여 다이 팽창(DS)을 연산한다. 상기한 다이 팽창(DS)은 아래 수학식 1을 통해 구할 수 있다. 2, in the die expansion calculation step S2, the
여기서, l1은 압출기(10)의 다이 헤드(11)의 폭이고, l2는 압출된 반제품 스트립의 폭을 나타낸다.Where l1 is the width of the
한편, 다이 팽창 현상은 반제품 스트립을 이루는 각각의 고무 컴파운드에 포함되어 있는 조성, 즉 원재료의 종류, 및 량에 따라 그리고, 압출기의 가공 조건에 따라서도 서로 다르게 나타난다. On the other hand, the die expansion phenomenon is different depending on the composition included in each rubber compound forming the semi-finished product strip, that is, the kind and amount of the raw material and the processing conditions of the extruder.
또한, 압출기(10)의 다이 헤드(11)에서는 상기한 다이 팽창(DS)와 더불어 응 력 완화로 인한 수축(shrinkage) 형상이 발생한다.Further, in the
수축률 연산 단계(S3)에서는, 상기한 다이 팽창(DS)을 이용해 수축률(SR)을 연산한다, 수축률(SR)은 반제품 스트립(5)을 이루는 각 고무 컴파운드의 특성과 가공 조건에 따른 다이 팽창(DS)과 관련이 있다. The shrinkage rate SR is calculated based on the characteristics of each rubber compound forming the
따라서, 수축률(SR)은 상기한 다이 팽창(DS)과 반제품 스트립을 이루는 고무 컴파운드의 특성치를 적용해 아래 수학식 2를 통해 얻을 수 있다. Therefore, the shrinkage ratio SR can be obtained by the following equation (2) by applying the characteristic of the rubber compound that forms the semi-product strip and the die swell (DS).
여기서, DS는 다이 팽창이고, m은 반제품 스트립(5)을 이루는 고무 컴파운드의 특성치이다Where DS is the die expansion and m is the characteristic value of the rubber compound forming the
통상의 압출 라인에서는 최대한 수축 현상이 진행되도록 하여 적재기(100)에 의해 적재된 이후, 일정 길이로 재단하여 성형되기까지 수축이 최소화되거나 수축이 더 이상 진행하지 않도록 하는 것이 바람직하다. It is preferable that the shrinkage is minimized or the shrinkage does not proceed further until the shrinkage is maximally performed in the conventional extrusion line and the shrinkage is performed by the stacker 100 after cutting to a predetermined length.
전단 속도 연산 단계(S4)에서는, 제1 스케일 컨베이어(40) 및 제2 스케일 컨베이어(80)를 통해 반제품 스트립(5)의 단위 길이당 중량값을 측정하고, 압출 라인을 따라 이송되는 반제품 스트립에 대한 전단 속도(shear rate: R)를 연산한다. 전단 속도(R)는 반제품 스트립(5)의 압출량에 크게 의존하며 수학식 3을 통해 연산될 수 있다. In the shear rate calculation step S4, the weight value per unit length of the
여기서, Q는 압출량(체적 유량)이고, d는 밀도이며, w는 압출기의 다이 헤드 폭이고, H는 압출기의 다이 헤드의 높이이며, σw는 전단응력(shear stress)이다.Where d is the density, w is the die head width of the extruder, H is the height of the die head of the extruder, and? W is the shear stress.
특정 시간대에서의 수축률 연산 단계(S5)에서는, 상기한 수출률(SR)과 전단속도(R)를 이용해 특정 시간대에서의 수축률(L)을 연산한다. In the shrinkage rate calculating step S5 in a specific time zone, the shrinkage rate L in a specific time zone is calculated using the export rate SR and the shearing rate R described above.
여기서, k는 전단속도(R)와 연관되는 상수이고, t는 시간이며, a 및 b는 고무 컴파운드 특성에 의존 상수이다Where k is a constant associated with the shear rate R, t is the time, and a and b are constants dependent on the rubber compound property
따라서, 특정 시간대에서의 수축률(L) 값을 얻으면 압출 라인의 속도와 비교해 압출 라인의 맨 후단부 즉 적재 (11)직전까지 도달되는 시간을 알게 되며 전재기(100)에 의해 적재 전까지 어느 정도로 수축을 해야 하는지 결정하게 된다Therefore, when the shrinkage rate (L) value at a specific time is obtained, the time at which the extreme end of the extrusion line reaches the end of the extrusion line, that is, the time immediately before the stacking 11, is obtained. To decide whether to
즉, 압출 라인의 길이는 알고 있으므로 반제품 스트립(5)의 현재 압출 속도, 즉 압출 라인의 속도와 비교하면 압출 라인의 최후 적재기(100)까지 도달하는데 걸리는 적정 시간을 알 수 있으며 전술한 특정 시간대별 시간대에서 수축률과 비교해서 압출라인 상에서 이루어지는 적정 수축량을 알 수 있게 된다. That is, since the length of the extrusion line is known, it is possible to know the appropriate time to reach the final stacker 100 of the extrusion line as compared with the current extrusion speed of the
그리고 압출 속도 제어 단계(S6)에서는, 특정 시간대에서의 수축률(L)을 통해 상기한 적정 압출 속도를 연산하고, 적정 압출 속도와 현재 압출 라인의 압출 속도와 비교하여 압출 속도를 제어하도록 한다.In the extrusion speed control step (S6), the optimum extrusion speed is calculated through the shrinkage ratio (L) at a specific time, and the extrusion speed is controlled by comparing the optimum extrusion speed and the extrusion speed of the current extrusion line.
따라서, 압출 속도 제어 단계(S6)에서 반제품 스트립(5)가 압출기(10)의 다이 헤드(11)를 통과한 이후, 압출 라인의 운전 속도를 자동 설정하며, 상기한 길이 표시기(120) 및 길이 측정 센서들(130)을 이용해 보다 세밀하게 운전 속도를 제할 수 있다. Therefore, after the
도 4은 도 1의 거리 표시기에 이해 반제품 상에 거리 표시가 되는 상태를 도시한 개략 사시도이다. Fig. 4 is a schematic perspective view showing a state in which the distance indicator on Fig. 1 displays a distance on the semi-finished product.
도 4를 참조하여 설명하면, 길이 표시기(130)는 색선 페인트나 거리측정 센서들이 더 빠르고 정확하게 인식할 수 있는 감광성 페인트를 반제품 스트립(5)의 상면에 일정한 길이로 분사가 가능하도록 되어 있다.Referring to FIG. 4, the
이때, 거리 표시기(120)는 제어부(110)에 의해 가동 제어되어 기설정된 시간 간격으로 반제품 스트립 표면에 색선을 분사하도록 제어된다.At this time, the
그리고, 거리 표시들 사이의 거리(l3)는 제1, 제2, 및 제3 이송 컨베이어들(50, 70, 90) 상에 설치되는 각각의 길이 감지 센서들(140a, 140b, 140c)을 의해 측정된다. The distance l3 between the distance indications is then determined by the respective length sensing sensors 140a, 140b, 140c installed on the first, second and third conveying conveyors 50, .
제1 거리 감지 센서(140a)가 설치된 제1 이송 컨베이어(6)에 반제품 스트립(6)이 진입하며, 제어부(130)는 제1 거리 감지 센서를 이용해 압출물 표면에 일정길이로 적용된 거리 표시들 사이의 거리를 측정한 후, 최초에 길이 표시기에 의해 적용된 거리 표시들 사이의 거리와 비교하여 그 차이 즉, 실제 수축률을 연산한다. The
그리고, 전술한 방법으로 계산된 실제 수축률과, 압출기(10)의 다이 헤드(11)를 통과 후 적재기(100)까지 도달되는 시간은, 압출 라인의 속도를 통해 알 수 있고, 특정 시간대에서의 수축률(L)은 수학식 4를 통해 연산된 상태이므로, 적재기(100)에 도달하기 까지의 적정 수축률을 알 수 있다. The actual shrinkage rate calculated by the above method and the time of reaching the stacker 100 after passing through the
따라서, 측정된 실제 수축률 값이 연산된 적정 수축률 값보다 작으면(덜 수축이 되면) 전단에 위치한 인출 컨베이어(20), 강제 압축 컨베어어(30), 및 냉각 컨베어어(40)의 속도를 줄여주고, 반대로 실제 수축량 값이 연산된 적정 수축량 값보다 크면(더 많이 수축이 되었으면) 이들의 속도를 높여 준다.Therefore, if the measured actual shrinkage value is smaller than the calculated appropriate shrinkage value (less shrinkage), the speed of the
반제품 스트립(5)이 냉각 콘베이어(60)를 통과한 후, 제2 거리 감지 센서(140b)가 제2 이송 컨베이어(70)에 진입될 때, 역시 같은 방법으로 거리 표시들 사이의 거리를 측정하고, 실제 수축률과 연산된 적정 수축률 차에 따라 전단에 위치하는 냉각 콘베이어(60)의 속도를 가변시켜 준다.After the
그리고, 제3 이송 컨베이어(90)에 반제품 스트립(5)이 도달되면 역시 전술한 바와 같은 방법으로 제2 거리 감지 센서(140c)를 통해 거리 표시들 사이의 거리값을 측정하여 실제 수축률 연산된 적정 수축률과의 차에 따라 전단에 위치하는 제1 이송 컨베이어(70) 및 제2 스케일 컨베어어(80)의 속도를 가변시켜준다. When the
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but many variations and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. And it goes without saying that they belong to the scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 타이어 반제품 압출 제어 장치를 도시한개략도이다.1 is a schematic view showing a tire semi-finished product extrusion control apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 타이어 반제품 압출 제어 과정을 순차적으로 도시한 도면이다.FIG. 2 is a view sequentially showing a tire semi-finished product extrusion control process according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 1의 폭 감지 센서에 의해 반제품의 폭 측정 상태를 도시한 개략 사시도이다.3 is a schematic perspective view showing a width measurement state of a semi-finished product by the width detection sensor of FIG.
도 4은 도 1의 거리 표시기에 이해 반제품 상에 거리 표시가 되는 상태를 도시한 개략 사시도이다.Fig. 4 is a schematic perspective view showing a state in which the distance indicator on Fig. 1 displays a distance on the semi-finished product.
<주요 도면 부호의 설명>Description of Main Drawings:
10: 압출기 11: 다이 헤드10: extruder 11: die head
20: 인출 컨베이어 25, 35, 55, 75, 95: 구동 모터20: draw-out
30: 강제 수축 컨베이어 40: 제1 스케일 컨베이어30: forced contraction conveyor 40: first scale conveyor
45, 85: 로드셀 50: 제1 이송 컨베이어45, 85: load cell 50: first conveying conveyor
60: 냉각 컨베이어 70: 제2 이송 컨베이어60: cooling conveyor 70: second conveying conveyor
80: 제2 스케일 컨베이어 90: 제3 이송 컨베이어80: second scale conveyer 90: third conveying conveyor
100: 적재기 110: 제어기100: Stacker 110: Controller
120: 폭 감지 센서 130: 거리 표시기120: width detection sensor 130: distance indicator
140a, 140b, 140c: 거리 감지 센서 140a, 140b, 140c:
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