KR20120099095A - 고정 용적 몰드에서의 제조물 용적 제어방법 - Google Patents

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KR20120099095A
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마크 크리샙
제임스 엔디콧
로버트 고트
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미쉐린 러쉐르슈 에 떼크니크 에스.에이.
꽁빠니 제네날 드 에따블리세망 미쉘린
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Abstract

몰드에 배치되는 타이어 트레드 또는 타이어와 같은 제조물 용적을 정밀하게 제어하는 방법이 제공된다. 본 방법은 이동식 몰드 코어에 일련의 층들을 적층함으로써 이동식 몰드 코어에 성형되는 트레드 또는 타이어를 제공하는 단계를 포함한다. 타이어 트레드 및 코어가 몰드 내부에 배치되고 몰드가 밀폐될 때 몰드 및 타이어 트레드 사이에서 발생될 수 있는 간섭을 방지하기 위하여 타이어 트레드 또는 타이어의 외주는 의도적으로 초기에 몰드 내면들보다 작게 성형된다. 타이어 트레드 또는 타이어의 용적이 몰드 내부에 장입되기에 허용가능한 인자들 내에 있는지를 판단하기 위하여 타이어 트레드 또는 타이어의 중량이 측정된다. 그렇지 않다면, 추가 재료가 타이어 트레드 또는 타이어에 부가된다.

Description

고정 용적 몰드에서의 제조물 용적 제어방법{METHOD OF CONTROLLING PRODUCT VOLUME IN A FIXED VOLUME MOLD}
본 발명은 포괄적으로 몰드에서 경화되는 타이어 제조방법에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 타이어 또는 타이어 트레드 및 코어가 타이어 고무 재료들이 경화되는 몰드 내부로 배치될 때까지 다양한 타이어 성형 (building) 단계들을 통하여 이동하는 이동식 몰드 코어 주위의 타이어 또는 타이어 트레드 조립방법에 관한 것이다.
타이어는 통상적으로 성형 드럼 또는 기타 성형 표면을 제공하는 장치 주위로 연속하여 카커스 플라이, 벨트 및 트레드 고무를 포함하는 다수의 타이어 제조물들 (products)을 래핑하여 제조된다. 다수의 이들 제조물은 타이어 성형 공정 과정에서 내부에 '그린(green)' 또는 미경화 상태의 고무 또는 일부 기타 열경화성 탄성체를 포함한다. 타이어가 성형된 후 이들 재료가 경화되고 분자들이 가교 결합되어, 타이어 내구성 및 사용 수명 연장에 특히 유익한 높은 신뢰성을 부여하는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 전형적으로 그린 타이어는 고무 및 탄성체 재료들에 충분한 열과 압력을 가하여 경화 또는 가황을 일으켜, 상기 바람직한 특성을 제공할 수 있는 가교 결합 분자들을 생성하도록 몰드에 투입된다.
또한 공압 타이어는 타이어를 차량 림에 고정하는 수단을 제공하며 비드 부분들까지 이어지는 측벽을 가지고, 이들 모두는 성형 드럼에서 성형된다. 때로 이러한 유형의 타이어는 타이어 폭 및 외주를 포함하고 공간적으로 고정되는 타이어 외측부 형성 표면들 및 타이어 내면과 정합되는 팽창성 블래더를 가지는 몰드에서 경화된다. 예상되는 바와 같이, 이러한 몰드에 배치되는 타이어 용적은 타이어 제조물들이 성형 드럼에 적층되므로 타이어 성형 공정 결과 가변된다. 이는 타이어를 구성하는 제조물들 내부 약간의 중량 변화 및 이들 제조물이 상호간 최상부에 정확하게 배치될 수 없다는 사실에 기인한다. 또한, 하나의 층이 다른 층에 적층되므로 타이어 조립 과정에서 포획되는 미세한 기포들이 통상 존재한다. 일단 그린 타이어가 몰드 내에 배치되면, 팽창성 블래더가 충분한 압력으로 팽창되어 몰드 고정 표면들 및 타이어 외측부 표면들 사이 간격들 및 타이어 자체 내부 기포들을 제거하여, 열과 압력이 고무 재료들로 효과적으로 전달되도록 하여 적합한 가황을 일으킨다. 전형적인 현장 실무는 미-경화 타이어가 밀폐 몰드 용적보다 작도록 생성하는 것이고 이러한 설계 기준은 통상적인 성형 제조물 용적 변화를 감안하기 때문이다. 미-경화 타이어가 밀폐 몰드 용적보다 작은 경우, 몰드는 통상적인 타이어 경화 프레스 기술로 밀폐될 수 있다. 팽창성 블래더는 팽창되어 제조 과정에서 미-경화 타이어가 경화 타이어로 진행될 때 발생되는 임의의 정상적인 용적 변화를 수용할 수 있다. 또한, 몰드 용적에 비하여 더 큰 미-경화 타이어 조건에서, 팽창성 블래더 내부 압력, 및 이의 신축성으로 인하여, 몰드 자체 또는 주변 기구들을 손상시키지 않고 몰드는 적절히 밀폐된다. 몰드가 완전히 밀폐되고 닫히면, 팽창성 블래더가 팽창되어 상기된 바와 같이 몰드로부터 적절한 열과 압력이 타이어로 전달될 수 있다.
그러나, 이러한 몰딩 기술은 모든 유형의 타이어에 적용되지 않는다. 예를 들면, 일부 비-공압 타이어는 트레드에 탄성체 소재 전단 층을 둘러싸는 비-확장성 멤브레인들을 포함하는 전단밴드를 가진다. 이러한 구성의 예로는, 본원 양수인이 공유하는 미국특허번호 6,769,465; 7,013,939 및 7,201,194을 참조할 수 있다. 연속적 스틸 코드로 이루어진 보강재들을 종종 사용하므로 멤브레인들은 매우 강성이고, 즉 고무보다 100 내지 1000 배 강성이다. 또한, 멤브레인들 내부의 보강재들 배향은 대체로 원주방향이다. 이러한 보강재 및 배향이 조합된 결과 멤브레인들은 비-확장성을 가진다. 이는 스틸 코드들이 타이어 벨트 원주에 대하여 각을 형성하도록 배치되는 전형적인 공압 타이어 현장 실무와는 다르다. 이러한 코드 각이 존재함으로써 벨트 원주방향을 따라 코드가 단속될 수 있다. 전형적인 덜 강성의 원주방향 보강재들과 함께 이러한 스틸 코드 단속으로 인하여, 미-경화 공압 타이어는 원주방향으로 확장될 수 있고 따라서 팽창성 블래더 몰딩 기술이 적용될 수 있다.
비-확장성 멤브레인들을 포함한 구성의 타이어에 팽창성 블래더를 적용하면, 일반적으로 두 가지 부작용 중 하나가 발생한다. 미-경화 타이어 용적이 충분하지 않으면, 팽창성 블래더는 불가피하게 스틸 코드들 사이로 고무 유동을 강제하고, 이것은 경화 타이어의 기계적 성능을 악화시킨다. 반대로, 미-경화 타이어 용적이 과다하면, 타이어가 더 작은 원주를 가지도록 강제되므로 밀폐 몰드는 벨트를 비틀게 된다. 비-확장성 벨트는 원주를 변경시킬 수 없으므로 좌굴된다. 좌굴을 제한하는 기구가 결여되어 있는 팽창성 블래더는, 좌굴을 수용할 수 밖에 없어 좌굴 형태가 영구적으로 경화 타이어에 남는다.
따라서, 몰드를 밀폐할 때 타이어 트레드 또는 타이어, 또는 기타 요소들을 손상시키지 않고 몰드 내부로 안착하고, 몰드가 가열될 때 트레드 또는 타이어가 충분히 팽창하여 비-확장성 멤브레인의 스틸 코드들 사이로 고무를 유동시키지 않도록 몰드와 접촉되어, 충분한 압력과 열이 트레드 또는 타이어의 탄성체 재료들로 전달되어 적절한 가황 및 트레드 또는 타이어 내부 기포 제거를 보장할 수 있는, 타이어 트레드 또는 타이어 용적을 정밀하게 제어하는 방법을 개발하는 것이 바람직하다.
본 발명의 특정 실시예들은 다음 단계들로 구성되는 몰드에 배치되는 제조물 용적 제어방법을 포함한다. 몰드 및 이동식 몰드 코어가 제공된다. 하나 이상의 제조물 층들을 이동식 몰드 코어에 적층하여 타이어 또는 타이어 트레드를 형성한다. 타이어 또는 타이어 트레드를 계량한다. 타이어 또는 타이어 트레드 중량이 허용 인자들 (parameters) 내에 있다면, 타이어 또는 타이어 트레드 및 이동식 몰드 코어를 몰드 내부로 배치한다.
소정의 경우에, 타이어 또는 타이어 트레드를 계량한 후 계산된 타이어 또는 타이어 트레드 중량이 허용 인자들 내에 있지 않다면, 본 방법은 타이어 또는 타이어 트레드에 재료를 부가하는 단계를 더욱 포함한다. 타이어 또는 타이어 트레드에 재료 부가 단계는 타이어 또는 타이어 트레드 일 측면에서 약 75 밀리미터 이격되도록 타이어 또는 타이어 트레드 외주에 스트립 형태의 재료를 부가하는 단계를 포함한다. 또 다른 경우에, 재료 부가 단계는 트레드 또는 타이어 타 측면에서 약 75 밀리미터 이격되도록 타이어 또는 타이어 트레드 외주에 제 2 의 스트립 형태의 재료를 부가하는 단계를 더욱 포함한다. 제 1 및 제 2 스트립 형태의 재료는 타이어 트레드 최상층과 혼용될 수 있는 재료로 제조되며 상호 동일 치수를 가질 수 있다. 이러한 경우, 스트립 형태의 재료 두께 및 폭은 각각 약 2 밀리미터 및 30 - 40 밀리미터이다. 또한, 스트립 형태의 재료는 타이어 트레드 외주에 완전히 권취될 수 있다. 일부 경우에, 하나 이상의 고무 스트립이 트레드 또는 타이어에 인가될 때 신장되어 타이어 또는 트레드에 부가되는 중량을 조절할 수 있다.
다른 실시예들에서, 본 방법은 타이어 또는 타이어 트레드를 재-계량하는 단계 및 타이어 또는 타이어 트레드 중량 또는 용적이 허용 인자들 내에 있는지를 판단하는 단계를 더욱 포함한다. 일부 경우에, 타이어 트레드 또는 타이어 허용 용적에 상응하는 목표 중량의 범위는 약 58.3 내지 59.4 Kg이다. 초기 타이어 트레드 또는 타이어는 목표 중량 및 용적보다 낮게 성형되고 타이어 트레드 또는 타이어에 대한 목표 중량 및 용적의 99.1 및 100% 내에 있을 수 있다.
경우에 따라, 재료 부가 단계는 몰드 및 타이어 또는 타이어 트레드 외주 사이 최소한 한 지점에서 간격 (void)를 남김으로써, 부가된 재료는 몰딩 공정 과정에서 상기 간격으로 유동될 수 있다.
본 방법은 계량 단계 과정에서 이동식 몰드 코어가 부착되는 코어 회전 스핀들 조립체 제공 단계를 더욱 포함한다. 일부 경우에, 코어 회전 스핀들 조립체는 계량 단계 과정에서 타이어 트레드 또는 타이어를 계량하기 위하여 사용되는 다중-센서 압전 하중판 부조립체를 포함한다. 일부 경우에, 본 방법은 이동식 몰드 코어에 적층될 때 각각의 제조물 층을 계량하는 단계를 더욱 포함한다.
또 다른 실시예들에서, 본 방법은, 제조물 층들을 적층하여 타이어 트레드 또는 타이어를 형성하기 전에 이동식 몰드 코어를 코어 회전 스핀들에 부착하는 단계, 코어 및 스핀들을 다양한 타이어 성형 스테이션들로 이동하는 단계 및 이동식 몰드 코어 및 이에 성형된 타이어 트레드 또는 타이어를 스핀들로부터 분리하는 단계 및 이동식 몰드 코어와 타이어 트레드 또는 타이어를 몰드 내부로 배치하는 단계를 더욱 포함한다.
때로 본 방법은 몰드 코어 예열 단계, 몰드 코어가 부착되어 타이어 또는 트레드를 성형하기 전에 스핀들 조립체를 자중 (taring)하는 단계 및 몰드 코어 자체 계량 단계를 더욱 포함한다. 본 방법은 또한 타이어 또는 트레드가 몰드 코어에 성형된 후 몰드 코어를 분리하는 단계 및 스핀들 조립체 온도 드리프트를 보상하는 단계를 더욱 포함한다. 스핀들 조립체 온도 드리프트 보상 단계는 타이어 또는 트레드가 스핀들 조립체로부터 분리되기 전 또는 후에 수행될 수 있다. 이후, 본 방법은 몰드 코어 및 타이어 트레드를 조립체로써 함께 계량하는 단계 및 몰드 코어 중량 자체를 감산함으로써 목표 중량에 이르기 위하여 타이어 트레드에 부가될 필요가 있는 재료 함량을 계산하는 단계를 더욱 포함한다.
타이어 또는 트레드에 대한 목표 중량에 도달하지 않은 경우에, 본 방법은, 트레드 또는 타이어에 더 많은 재료를 부가하는 단계; 스핀들 조립체의 온도 드리프트를 보상하는 단계; 몰드 코어 및 타이어 또는 트레드를 스핀들 조립체에서 분리하는 단계; 몰드 코어 및 타이어 또는 트레드의 음의 중량을 기록하는 단계; 및 방금 측정된 몰드 코어 및 타이어 또는 트레드 중량의 음의 값을 취하고 몰드 코어 자체 중량을 감산하여 트레드 또는 타이어 중량을 계산하는 단계를 더욱 포함한다.
본 발명의 상기 및 기타 목적, 특징부 및 이점들은 동일 부분에 대하여는 동일 도면부호로 나타낸 도면들에서 도시된 하기 본 발명의 특정 실시예들의 더욱 상세한 설명으로부터 분명하여 질 것이다.
도 1은 더 많은 고무를 트레드에 부가하기 위하여 이동식 몰드 코어 및 트레드가 스핀들 조립체에 부착되는 제 1 위치 및 몰드 내부로 삽입되는 제 2 위치에 있는, 본 발명의 이동식 몰드 코어, 타이어 성형 스테이션들 및 코어 회전 스핀들 조립체를 보이는 주변도.
도 2는 코어 회전 스핀들 조립체 자중 단계, 스핀들 조립체 온도 드리프트 보상 단계, 및 이동식 몰드 코어 및 타이어 트레드 계량 단계를 포함하는 본 발명에 따른 방법의 단계들을 보이는 흐름도.
도 3은 간결하게 도시되도록 이동식 몰드 코어를 생략한 4 센서 압전 하중판 부조립체를 가지는 본 발명의 코어 회전 스핀들 조립체 정면도.
도 4는 더욱 간결하게 도시되도록 스핀들 조립체 및 인덱서를 생략한 이동식 몰드 코어에서 성형되는 타이어 트레드 사시도.
도 5는 부가되는 고무가 긴 고무 스트립 형태로 타이어 트레드 외주에 권취되도록 타이어 트레드에 부가되는 것을 보이는 이동식 몰드 코어 및 타이어 트레드 정면도.
도 5A는 고무 스트립들이 트레드에 인가되는 것을 더욱 분명하게 보이도록 도 5에서 취한 확대도.
도 6은 몰드가 밀폐되고 몰드 섹터들이 트레드 외주 표면으로 내향 이동될 때 트레드 부분들 및 몰드 내면들 사이 작은 간격들이 생기도록 부가 고무들을 가지는 타이어 트레드 및 이동식 몰드 코어가 몰드에 배치된 부분 단면도.
도 7은 도 6의 이동식 몰드 코어, 타이어 트레드 및 몰드의 부분 단면도이고 몰딩 공정 과정에서 몰드가 완전히 밀폐된 후 부가된 고무의 유동으로 인하여 몰드 캐비티가 완전히 충전된 것을 보이는 도면.
도 1을 참조하면, 미국특허번호 6,769,465; 7,013,939 및 7,201,194에 예시되는 두 개의 비-확장성 멤브레인들 사이에 삽입되는 전단층으로 구성되는 전단밴드를 가지는 타이어 트레드를 성형하는 장치가 도시된다. 특히, 본 장치는 몰딩 프레스 (103) 내에 있는 몰드 (102), 인덱서 (108) 일부인 코어 회전 스핀들 조립체 (104), 및 냉각 스테이션 (미도시)과 같은 기타 타이어 성형 설비에 쉽게 착탈 될 수 있는 이동식 몰딩 코어 (100)를 포함한다. 이동식 몰딩 코어 (100)는 몰드 코어 (100)가 수평축 H-H 주위로 스핀들 조립체 (104)에 의해 회전될 때 타이어 성형 스테이션 (114) 또는 재료 보충 스테이션 (118)에 의해 타이어 또는 트레드 (116) 요소들이 적층되는 원주 표면 (106)을 가지는 실린더를 포함한다. 몰드 코어 (100) 및 트레드 (116)는 적당한 시간에 인덱서 (108)에 의해 수직축 V-V 주위로 회전하여 필요한 성형 스테이션 (114, 118) 앞에 배치된다. 또한 몰딩 코어 (100)는 카트리지 히터 및/또는 가열 및 냉각 매질이 통과하여 몰드 코어 (100)로 및 이로부터 열을 전달하는 가열 및 냉각회로와 같은 실린더를 가열 및 냉각하는 수단을 가진다.
도 2에 도시된 단계들로 설명되는 타이어 트레드 성형 공정의 초기에, 본 몰드 코어 (100)는 예열되고 이는 흐름도 200 단계에 상당한다. 예열은 몰드에서 진행된 몰딩 사이클에 따라 몰드 코어에 잔류된 잔류 열로 또는 몰드 코어 (100) 카트리지 히터에 전력을 공급하는 예열 스테이션 또는 매거진 (미도시)을 이용하여 가열함으로써 달성될 수 있다. 본 단계는 몰드 코어에 적층되는 다양한 타이어 요소들 및 몰드 코어 자체 간 점착성을 높여 타이어 성형 공정 과정에서 이들 요소가 제자리에 유지되도록 조력함으로써 트레드 성형 공정에 도움이 된다. 또한, 코어를 가열하면 성형 공정 과정에서 열을 트레드에 부가하여, 이후 몰드에 필요한 경화 시간을 줄이고, 타이어 성형 공정 전체 생산성을 개선시킨다.
그러나, 몰드 코어 (100) 예열로 인하여, 몰드 코어 (100)에서 스핀들 조립체 (104)로 열이 전달되고 스핀들 조립체 (104)에 있는 중량 측정용 센서들에 일부 변형을 일으켜 타이어 트레드 자체 중량 측정과 관련하여 문제점을 존재하므로, 이러한 오류적 측정들을 방지하기 위한 스핀들 조립체 (104), 몰드 코어 (100) 및 타이어 트레드 자중 및 계량을 위한 특정한 단계들이 필요하고, 이하 설명된다 (이러한 단계들을 보이는 흐름도인 도 2를 참고). 예상되는 바와 같이, 이러한 문제점은 몰드 캐비티에 안착되기 위하여 +/- .1% 와 같은 정밀도로 측정되어야 할 타이어 또는 트레드 중량 측정 정밀도를 악화시킨다. 예열 몰드 코어가 스핀들 조립체 (104)에 부착되기 직전에, 인덱서 (108)에 4 센서 압전 하중판 부조립체 (110) (도 3 참고)를 통하여 부착되는 본 조립체는 먼저 센서들 (112)의 전하증폭기 (charge amp) 출력을 0으로 조정하고 몰드 코어 (100)를 수용 대기한다. 본 실시예에서, 적용되는 센서들은 KISTLER에서 모델번호9146B로 판매하는 상업적으로 입수되는 압력 변환기들이고 스핀들 조립체 (104) 후방에 부착되는 전방 플레이트 (109) 및 후방 플레이트 (111) 사이에 장착된다. 이들 센서는 내부에 결정을 가지고, 이러한 결정은 인가되는 하중에 민감하여 가해지는 힘으로 인한 전하를 생성한다. 중량 또는 온도 드리프트로 유발되는 전방 및 후방 플레이트들 (109, 111)의 치수적 변화 및 변동은; 따라서 이들 센서 출력에 영향을 미치고 스핀들 조립체 및 하중판 부조립체의 온도 드리프트는 센서들에 의해 측정되는 임의의 중량 측정 정확도를 위협할 수 있다.
자중화 단계는 흐름도 210 단계에 해당한다. 이것은 스핀들 조립체 (104) 자체 중량을 보상하여 이후 타이어 트레드 계량에 발생되는 오류를 없도록 하기 위한 것이다. 이후 본 분야에서 공지된 수단에 의해 몰드 코어 (100)가 코어 회전 스핀들 조립체 (104)에 부착되고 수직축 V-V 주위로 인덱서 (108) 회전에 따라 몰드 코어 (100)는 몰드 코어 (100) 회전에 따라 코어의 원주 (106)에 타이어 요소들을 적층하는 설비인 타이어 성형 스테이션 (114) 앞에 배치된다. 본 단계는 흐름도에서 220 단계로 표시된다. 다음, 몰드 코어 (100) 자체 중량이 측정되고 기록되며 230 단계로 표시된다.
본 실시예에 있어서, 도 4에 도시된 바와 같이 본 설비 (114)는 고무 및 스틸 코드들을 적층하여 트레드 전단밴드 일부인 비-확장성 멤브레인 (115)을 형성한다. 전단밴드가 몰드 코어 (100)에 성형된 후 (240 단계), 인덱서 (108)는 코어 및 트레드를 회전시켜 트레드 고무가 적층되는 재료 보충 스테이션 (118) 앞에 배치한다. 그리고 몰드 코어 (100) 및 트레드 (116)가 스핀들 조립체 (104)로부터 분리된다 (250 단계). 재차, 센서들 (112)의 전하증폭기가 0으로 조정된다 (260 단계). 이것은 몰드 코어 (100) 및 트레드 (116) 중량 외에도 몰드 코어 (100) 상에서 트레드 (116) 성형 도중 몰드 코어 (100)로부터 스핀들 조립체 (104)로 전달되는 열이, 이들 요소를 계량할 때 옵셋 드리프트를 생성하는, 센서들 (112)에 부여되는 플레이트들 (109, 111)의 치수적 변화로 인한 추가적 응력을 일으키므로 이를 보상하기 위한 것이다. 전하증폭기가 한번 이상 영점화된 후, 재료 보충 스테이션 (118)에서 몰드 코어 (100) 및 트레드 (116)는 다시 스핀들 조립체 (104) (270 단계)에 부착되고 몰드 코어 (100) 및 트레드 (116) 중량이 계량되고 기록된다 (280 단계).
그리고, 몰드 (102) 내에 안착할 수 있는 제조물 허용 용적에 상당하는 목표 중량 범위, W목표 내에 있도록 트레드에 부가되어야 할 함량, W부가 이 계산된다. 이러한 작업은 방금 함께 측정된 트레드 (116) 및 솔리드 코어 (100) 중량, W트레드 +코어 을 목표 중량, W목표 에서 감산하고 다시 단계 230에서 초기 자체 측정된 몰드 코어 (100) 중량, W코어를 가산하여 수행된다. 이러한 계산은 흐름도의 290 단계에 해당하고, 다음 식으로 표시된다: W부가 = W목표 - W트레드 +코어 + W코어. 본 실시예에서, 목표 중량 은 58.3 내지 59.4 Kg이고 이것은 무게 범위 571 ― 582.12 N 및 몰드 캐비티 용적의 100 ― 100.3 % 에 상당한다. 타이어 트레드 중량이 상기 범위에 있다면, 타이어 트레드는 몰드 내부로 삽입되도록 대기한다. 그러나, 트레드 초기 성형은 의도적으로 목표 중량의 99.1 및 100% 내에 있도록 성형되므로 이러한 경우는 거의 드물고 따라서 트레드 용적은 몰드 수용 용적보다 크지 않다.
달리, 몰드 코어 (100) 및 트레드 (116)를 스핀들 조립체 (104)에 탈착하는 단계들 250 및 270은, 센서들 (112)에 대한 전하증폭기를 영점화하여 스핀들 조립체 (104)에서 온도 드리프트를 보정하는 단계 260 이후에 진행되도록 지연될 수 있다. 이러한 경우, 260 단계가 먼저 수행되고 이후 몰드 코어 (100) 및 트레드 (116)가 분리되고 트레드 및 코어의 음의 중량 값, -W트레드 +코어 이 계량되고 기록된다. 이후 트레드에 부가되어야 할 함량, W부가 이 트레드 및 코어의 음의 중량을 목표 중량, W목표 에 가산하고, 코어 중량, W코어 을 가산하여 계산된다. 본 계산은 다음 식으로 표시된다: W부가 = W목표 + (-W트레드 +코어) + W코어. 트레드 (116) 중량이 목표 범위에 있지 않다면, 몰드 코어 (100) 및 트레드 (116)는 스핀들 조립체 (104)에 다시 부착된다.
이러한 경우, 트레드 고무가 타이어 트레드 (116)에 더욱 부가되어야 한다 (300 단계). 부가되어야 할 부가 고무 함량은 방금 계산된 중량, W부가 이다. 인덱서 (108)가 회전되어, 몰드 코어 (100) 및 트레드 (116)이 재료 보충 스테이션 (118) 앞에 배치되고, 여기서 트레드 (116) 표면에 트레드 고무와 혼용되는 부가 고무가 부가된다. 본 스테이션 (118)은 고무를 증분적으로 부가하여 원하는 트레드 (116) 용적 및 중량이 이들 목표를 오버슈트 하지 않고 서서히 성형될 수 있다. 부가되어야 할 고무 함량은 트레드 고무 밀도와 연계하여 W부가를 기초로 계산된다.
도 5 및 5A에 도시된 본 실시예에 있어서, 본 스테이션 (118)은 트레드 (116) 측면 (122)에서 D1만큼 이격되고 트레드 (116)를 반분하고 스핀들 조립체 (104) 회전축 H-H과 수직한 트레드 (116) 적도면 E-E에서 균일하게 떨어진 얇은 고무의 두 스트립들 (120)을 부가한다. 본 거리 D1 은 75 mm 이지만 하기되는 몰딩 공정에서 완전한 트레드 프로파일이 형성되기 위한 기타 값들을 가질 수 있다. 또한, 본 트레드 (116) 실시예에 있어서 트레드 (116)는 전체 폭, OW이 315 mm 이지만 적용 분야에 따라 변경될 수 있다. 본 실시예에서 고무 스트립들 (120)은 두께 T 및 폭 W이 각각 약 2 mm 및 30 ― 40 mm 이지만 몰딩 공정에서 생성되는 완전한 트레드 프로파일을 가능하게 하는 기타 값들을 가질 수 있다. 본 실시예에서 이들 스트립 (120)은 직경, Dia이 825 mm 이고 적용 분야에 따라 달라질 수 있는 타이어 트레드 (116)의 원주 (126) 주위에 감긴다. 일부 경우에, 스트립들 (120)이 타이어 또는 트레드에 인가되는 속도 및 스핀들 조립체 (104) 회전 속도에 차이가 있어, 스트립들 (120)을 신장시킴으로써, 타이어 또는 트레드에 부가되어야 할 함량을 조정할 수 있다.
부가 고무 스트립들이 부가된 후, 스핀들 조립체 (104)의 또 다른 온도 드리프트를 보상하기 위하여 센서들 (112)에 대한 전하증폭기가 한번 이상 영점화된다 (310 단계). 이후 몰드 코어 (100) 및 타이어 트레드 (116)가 스핀들 조립체 (104)로부터 분리되고 보상 후 몰드 코어 및 타이어 트레드의 음의 중량 측정값, -Wadj ( 트레드 +코어) 이 기록된다 (320 단계). 최종 트레드 중량, W최종 이 음의 측정값을 취하고 몰드 코어 자체 중량 W코어 (230 단계에서 계산)을 감산하여 330 단계에서 계산된다. 본 계산은 다음 식으로 표시된다: W최종 = - (-Wadj( 트레드 +코어)) - W코어. 트레드 중량은 다시 확인된다 (340 단계). 타이어 트레드가 여전히 너무 작다면, 목표 중량이 도달할 때까지 재료 보충 스테이션 (118)에서의 더 많은 고무 부가 단계 및 최종 트레드 중량 계산 단계가 반복된다.
타이어 트레드가 계량되고 무게가 목표 범위 내에 있다면, 타이어 트레드 (116) 및 몰드 코어 (100)는 로봇 또는 이송수단으로 몰드 (102) 내에 장입된다 (350 단계). 몰드 (102)는 트레드 요철 기복을 생성하는 가동 섹터들 또는 측 작용부들 (124)을 가진다. 몰드 (102)가 수직으로 밀폐될 때 이들은 내향 이동한다. 이러한 양 방향 이동들은 본 분야에서 공지된 수단들로 진행되어 섹터들 (124)은 트레드 원주 표면 (126)에 충돌을 유발시켜 요철 기복을 형성한다. 상기된 바와 같이, 부가된 고무 스트립들 (120)로 인하여 몰드 캐비티보다 소정 영역에서 약간 크도록 타이어가 형성되고, 이것은 도 6에 도시된 바와 같이 몰드가 밀폐되면서 몰드 (102) 섹터들 (124)이 내향 이동할 때 이들 고무 스트립들 (120)이 필연적으로 압착된다는 것을 의미한다. 이에 따라 다른 영역에서 타이어 트레드 (116) 및 몰드 (102) 내면들 (130) 사이에 간격 (128)이 생성된다. 부가된 고무 스트립들 (120)에 대한 몰드 섹터들 (124) 압축으로 고무 스트립들 (120) 측부 (121)는 돌출되고 팽창된다. 그 결과, 이들 스트립들 (120)이 팽창하면서 개별 몰드 섹터들 (124) 사이 틈새로 플래싱이 일부 발생할 수 있다. 그리고, 몰드 (102) 및 이동식 몰드 코어 (100)에 의해 열과 압력이 타이어 트레드 (116)로 전달되고, 부가된 고무 스트립들 (120)은 타이어 트레드 (116) 및 몰드 (102) 내면들 (130) 사이의 간격 (128)으로 유동됨에 따라, 도 7에 도시된 바와 같이 몰드 (102) 캐비티를 완전히 충전하는 타이어 트레드 (116)를 생성하고, 결과적으로 몰딩 공정이 완료되면 타이어 트레드 (116)의 완전한 요철이 형성된다.
몰드 (102)는 타이어 몰드들에서 통상 사용되는 팽창성 블래더를 가지지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 대신, 내부 링(127)과 핀들 (129)로 연결되어 온도 변화에 따라 팽창 및 수축이 가능한 외부 링 (125)을 가지는 이동식 몰드 코어 (100)가 몰드 (102)의 노출 표면 중앙에 놓인다. 추가로, 몰드 코어 (100)는 몰드 (102)에 연결되어 몰드 (102)로부터 전력을 공급받는 가열 카트리지들을 구비하여, 몰드 코어 (100)를 가열시킨다. 이로 인하여 몰드 코어 (100) 외부 링 (125)이 ㅿ정도 (도 7 참고) 팽창하고 몰드 (102) 내면들 (130) 및 몰드 코어 (100) 원주 표면 (106) 사이에서 타이어 트레드 (116)이 압축될 때 필요한 압력과 열을 공급한다. 본 특정 실시예에 있어서, ㅿ는 .8 ― 2.5 mm 범위로 필요한 압축을 제공함으로써 트레드 (116)가 적절하게 가황되고 내부의 임의 포획 공기 또는 가스 버블들이 이탈될 수 있다.
가황이 진행되도록 트레드가 충분히 몰드에 정치되면, 몰드가 개방되고 이동식 몰드 코어 및 타이어 트레드를 냉각 스테이션 또는 추출 스테이션으로 이동시키고, 여기에서 몰드 코어는 냉각 스테이션 (미도시) 노출 표면에 배치된다. 이때, 전단밴드 내부의 스틸은 치수 변화에 저항하므로 트레드 밴드 직경은 실질적으로 동일하지만 몰드 코어는 수축을 개시할 때까지 급속하게 냉각된다. 따라서, 트레드 밴드 및 이동식 몰드 코어 사이에 갭이 생성된다. 이후 트레드는 몰드 코어 위로 트레드를 들어올리는 냉각 스테이션에 있는 스트리퍼 링에 의해 몰드 코어에서 제거된다.
본 실시예에 있어서, 이제 트레드는 차량 림에 타이어 전체를 부착하기 위한 스포크에 연결될 수 있다. 이러한 작업은 폴리우레탄이 투입되고 스포크가 형성되는 다른 몰드 (미도시)에 트레드를 배치하여 이루어진다. 타이어 스포크가 경화되어 트레드에 연결되면, 타이어는 전체로써 사용될 수 있다. 동시에, 몰드 코어는 다른 트레드를 성형하기 위하여 스핀들 조립체로 다시 장착되거나 상기된 바와 같이 예열 스테이션 또는 매거진에 연결된다. 따라서, 타이어 성형 공정이 한번 이상 개시된다.
비-공압 타이어의 부품으로 스포크가 형성되는 트레드만이 본원에 상세하게 기술되었지만, 본 공정이 트레드를 차량 림으로 부착하기 위한 다른 수단 예를 들면 통상적인 측벽들 및/또는 비드부들을 가지는 타이어에 적용될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 따라서, 이들 기타 유형의 타이어는 본 발명의 범위에 속한다.
본 발명은 특정 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 이러한 설명은 단지 예시를 위한 것이고 제한적이지 않다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들면, 일부 설비는 본원에서 설명한 것과는 다르게 구축되고 작동할 수 있고 일부 방법 중의 단계들은 생략되거나 및/또는 특정하게 언급된 것과는 다른 순서로 수행될 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위 및 내용은 첨부된 청구범위에 의해서만 규정되어야 한다.

Claims (15)

  1. 몰드에 배치되는 제조물 용적 제어방법에 있어서,
    몰드 및 이동식 몰드 코어를 제공하는 단계;
    타이어 트레드 또는 타이어를 형성하기 위하여 하나 이상의 제조물 층들을 이동식 몰드 코어에 적층하는 단계;
    타이어 트레드 또는 타이어를 계량하는 단계; 및
    타이어 트레드 또는 타이어 중량이 허용 인자들 (parameters) 내에 있다면, 타이어 트레드 또는 타이어 및 이동식 몰드 코어를 몰드 내부로 배치하는 단계를 포함하여 구성되는, 몰드에 배치되는 제조물 용적 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 타이어 트레드 또는 타이어를 계량한 후 타이어 트레드 또는 타이어 중량이 허용 인자들 내에 있지 않다면, 타이어 트레드 또는 타이어에 재료를 부가하는 단계를 더욱 포함하는, 몰드에 배치되는 제조물 용적 제어방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 타이어 트레드 또는 타이어에 재료를 부가하는 단계는 타이어 트레드 또는 타이어 일 측면에서 약 75 밀리미터 이격되도록 타이어 트레드 또는 타이어 외주에 스트립 형태의 재료를 부가하는 단계를 포함하는, 몰드에 배치되는 제조물 용적 제어방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 타이어 트레드 또는 타이어에 부가되는 스트립 형태의 재료 두께 및 폭은 각각 약 2 밀리미터 및 30 - 40 밀리미터인, 몰드에 배치되는 제조물 용적 제어방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 스트립 형태의 재료는 타이어 트레드 외주에 완전히 권취되는, 몰드에 배치되는 제조물 용적 제어방법.
  6. 제 2 항에 있어서, 재료를 부가하는 단계는 몰드 및 타이어 트레드 또는 타이어 외주 사이 최소한 한 지점에서 간격(void)을 남김으로써, 부가된 재료는 몰딩 공정 과정에서 상기 간격으로 유동될 수 있는, 몰드에 배치되는 제조물 용적 제어방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 초기 타이어 트레드 또는 타이어는 타이어 트레드 또는 타이어에 대한 목표 중량 및 용적보다 의도적으로 낮게 성형되는, 몰드에 배치되는 제조물 용적 제어방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 계량 단계 과정에서 이동식 몰드 코어가 부착되는 코어 회전 스핀들 조립체 제공 단계를 더욱 포함하는, 몰드에 배치되는 제조물 용적 제어방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 코어 회전 스핀들 조립체는 계량 단계 과정에서 타이어 트레드 또는 타이어를 계량하기 위해 사용되는 다중-센서 압전 하중판 부조립체를 포함하는, 몰드에 배치되는 제조물 용적 제어방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 타이어 트레드 또는 타이어를 형성하기 위하여 제조물 층들을 적층하기 전에 이동식 몰드 코어를 코어 회전 스핀들에 부착하는 단계, 코어 및 스핀들을 다양한 타이어 성형 스테이션들로 이동하는 단계 및 이동식 몰드 코어 및 이에 성형된 타이어 트레드 또는 타이어를 분리하는 단계 및 이동식 몰드 코어와 타이어 트레드 또는 타이어를 몰드 내부로 배치하는 단계를 더욱 포함하는, 몰드에 배치되는 제조물 용적 제어방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 몰드 코어 예열 단계 및 몰드 코어가 부착되기 전에 스핀들 조립체를 자중(taring)하는 단계 및 스핀들 조립체에 부착된 후 몰드 코어 계량 단계를 더욱 포함하는, 몰드에 배치되는 제조물 용적 제어방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 타이어 또는 트레드가 몰드 코어에 성형된 후 몰드 코어를 분리하는 단계 및 스핀들 조립체 온도 드리프트를 보상하는 단계를 더욱 포함하고, 스핀들 조립체 온도 드리프트 보상 단계는 몰드 코어 및 타이어 또는 트레드가 스핀들 조립체로부터 분리되기 전 또는 후에 수행될 수 있는, 몰드에 배치되는 제조물 용적 제어방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 몰드 코어 및 타이어 트레드를 조립체로써 함께 계량하는 단계 및 목표 중량에서 몰드 코어 및 타이어 트레드 조립체 중량을 감산하고 몰드 코어 자체 중량을 가산함으로써 목표 중량에 이르기 위하여 타이어 트레드에 부가될 필요가 있는 재료 함량을 계산하는 단계를 더욱 포함하는, 몰드에 배치되는 제조물 용적 제어방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 트레드 또는 타이어에 더 많은 재료를 부가하는 단계; 스핀들 조립체의 온도 드리프트를 보상하는 단계; 몰드 코어 및 타이어 또는 트레드를 스핀들 조립체에서 분리하는 단계; 몰드 코어 및 타이어 또는 트레드의 음의 중량을 기록하는 단계; 및 방금 측정된 몰드 코어 및 타이어 또는 트레드 중량의 음의 값을 취하고 몰드 코어 자체 중량을 감산하여 트레드 또는 타이어 중량을 계산하는 단계를 더욱 포함하는, 몰드에 배치되는 제조물 용적 제어방법.
  15. 제 2 항에 있어서, 재료를 부가하는 단계는 타이어 또는 트레드에 부가되어야 할 함량을 조정하기 위하여 타이어 또는 트레드에 부가되는 얇은 스트립 형태의 재료를 신장하는 단계를 포함하는, 몰드에 배치되는 제조물 용적 제어방법.
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