KR20170038416A - 그린타이어 원주 및 진원도 측정 장치 - Google Patents

그린타이어 원주 및 진원도 측정 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 그린타이어 원주 및 진원도 측정 장치에 관한 것으로서, 성형 드럼 상에서 성형된 그린타이어의 외주면을 잡아 이동시키는 이송링의 내주 상에서 간격을 두고 복수의 레이져 센서들을 이격 설치하여 상기 그린타이어의 동일 외주 상의 복수 지점들에 대한 좌표 정보를 측정하고, 연산 제어기를 통해 상기 레이져 센서들을 통해 측정된 상기 각 지점들의 좌표 정보를 통해 그린타이어 원주 및 진원도를 산출하도록 하여, 타이어 생산 과정의 중단 없이 지속적인 그린타이어의 원주 및 진원도 관리를 통해 실시간 유니포미티 인자 관련 품질 모니터링으로 불량 그린타이어의 검출이 가능하고, 진원도 교정을 통해 가류 공정에 연결 생산하여 완제품 타이어의 유니포미티 품질을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

Description

그린타이어 원주 및 진원도 측정 장치{device for measuring circumference and radial run-out of green tire}
본 발명은 그린타이어 원주 및 진원도 측정 장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 타이어의 성형 공정에서 그린타이어의 원주 및 진원도를 측정해 완제품 타이어의 유니포미티를 향상시킬 수 있는 그린타이어 원주 및 진원도 측정 장치에 관한 것이다.
타이어는 통상적으로 정련 공정, 반제품 공정, 성형 공정, 가류 공정을 거쳐 제조되며, 제조 공정에서 발생한 불량품을 골라내는 검사 공정을 거친 후 시판된다.
상기한 타이어의 각 제조 공정들을 간단히 살펴보면 다음과 같다.
정련 공정은 천연고무나 합성고무, 카본블랙과 같은 보강제, 유황을 비롯한 화학약품으로 구성된 가류제 등 타이어의 원재료에 해당하는 모든 구성물을 혼합해 타이어용 고무로 가공하는 공정이고, 반제품 공정은 타이어를 구성하는 중요 반제품을 만드는 공정으로 압출 공정, 압연 공정, 재단 공정, 비드 공정이 이에 속한다.
성형 공정에서는 만들어진 반제품들을 성형 드럼에 순차적으로 조립하여 원통형의 고무복합체로 만드는 공정으로, 성형 공정을 통해 원통형의 그린타이어(green tire)가 만들어 진다.
그리고, 가류 공정에서는 조립된 성형된 그린타이어를 형틀 역할을 하는 금형에 넣어 열과 압력을 가하면 고무에 혼합된 유황과 탄소가 완전히 경화되면서 탄성을 가진 완제품 타이어를 완성한다.
완제품 타이어 품질은 크게 외관품질/ 내구력/ 유니포미티 등으로 분류되며, 최근의 타이어는 소음/승차감/조종성을 중요시하기 때문에 이에 기인하는 유니포미티 품질의 중요성이 대두되는 추세이다.
타이어 생산시 전수 검사되는 유니포미티 수준은 납품의 기준이 되어 타이어 제조사의 손익과 직결된 품질로 각 타이어 제조사들은 유니포미티 향상을 위하여 많은 연구와 노력을 기울이고 있다.
한편, 상기 성형 공정에서 생산되는 그린타이어의 원주는 각 타이어 설계시 설정되는 값으로 성형기 드럼의 원주, 반제품의 길이/두께, 성형시 공급 또는 가해지는 압력값에 의해 설계되나, 생산 편차로 인하여 각각의 완제품 타이어마다 원주값의 편차가 발생한다.
원주값은 일정 허용 범위 내로 관리가 필요한 항목이나, 측정 시간과 측정자에 따라 발생하는 편차로 인하여 일부 타이어의 원주값을 기준으로 그린타이어의 합격 여부를 판정하고 있다.
정확한 그린타이어의 원주는 생산된 그린타이어의 정상 상태를 의미하는 요소중 하나이며 가류기 몰드 설계와 연관되는 수치로, 그린타이어 원주 불량시 가류기 몰드와의 부조합으로 인해 타이어의 진원 형성을 방해하여 완제품 타이어의 유니포미티 저하, 특히 반발편차(RFV, Radial Force Variation) 요소가 될 수 있다.
또한, 완제품 타이어의 진원도(Radial Run-Out)는 유니포미티 검사 항목중 하나이며, 관련 유니포미티 검사 항목 특히, 반발편차(RFV)의 저하 원인중 하나로 그린타이어로부터 진원도 관리를 통해 유니포미티 저하 원인을 분석하고 이를 개선할 수 있다.
이처럼, 타이어는 제조 특성상 대량 불량으로 이어질 가능성이 크므로, 대량불량 발생 방지와 유니포미티 관리 및 개선 목적으로 연결 생산되는 각 그린타이어의 원주 및 진원도의 지속관리가 필요하다.
대한민국 공개특허공보 제2000-0023566호(공개일자 2000년04월25일) 대한민국 등록특허공보 제10-0426142호(등록일자 2004년03월25일)
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 타이어의 성형 공정에서 타이어의 생산 과정을 중단하지 않고도 지속적으로 그린타이어의 원주 및 진원도를 측정할 수 있는 그린타이어 원주 및 진원도 측정 장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 그린타이어 원주 및 진원도 측정 장치는, 성형 드럼 상에서 성형된 그린타이어의 외주면을 잡아 이동시키는 이송링; 상기 이송링의 내주 상에서 간격을 두고 이격 설치되어, 상기 그린타이어의 동일 외주 상의 복수 지점들에 대한 좌표 정보를 측정하는 복수의 레이져 센서들; 및 상기 레이져 센서들과 통신 가능하게 연결되어 측정된 상기 각 지점들의 좌표 정보를 통해 그린타이어 원주 및 진원도를 산출하는 연산 제어기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 레이져 센서들은 상기 이송링들의 내주면 상에 형성되는 복수의 이송링 그립퍼들 사이에 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 레이져 센서들은 상기 그린타이어의 동일 외주 상에서 적어도 3개 이상의 지점들에 대한 좌표 정보를 측정할 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 연산 제어기는 상기 성형 드럼의 회전 중심점을 2차원 좌표로 표시하여 원의 방정식을 이용해 그린타이어의 원주를 산출하고, 산출된 상기 그린타이어 원주를 최소외접원(MCC), 최대내접원(MIC), 최소자승원(LSC) 또는 최소영역원(MZC)과 비교해 그린타이어의 진원도를 산출하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 연산 제어기를 통해 산출된 그린타이어 진원도가 기설정된 범위를 초과시 이를 경고하는 경보 발생기;를 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 그린타이어 원주 및 진원도 측정 장치에 따르면 타이어 생산 과정의 중단 없이 지속적인 그린타이어의 원주 및 진원도 관리를 통해 실시간 유니포미티 인자 관련 품질 모니터링으로 불량 그린타이어의 검출이 가능하고, 진원도 교정을 통해 가류 공정에 연결 생산하여 완제품 타이어의 유니포미티 품질을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 그린타이어 원주 및 진원도 측정 장치에 따르면 실시간 그린타이어의 원주 및 진원도 측정을 통해 타이어 제조 특성상 발생할 수 있는 대량불량 발생의 방지가 가능하며, 측정된 진원도 데이터는 유니포미티 불량 원인 즉, RFV, RRO 등의 분석시 활용하여 그린타이어 진원도와 관련된 문제점 교정을 통한 타이어 유니포미티 개선이 가능하도록 하는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 그린타이어 원주 및 진원도 측정 장치에 따르면 그린타이어의 원주 및 진원도 측정뿐만 아니라 설비관리적인 측면에서도 성형 드럼 및 드럼 샤프트의 진원도 측정이 가능한 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 그린타이어 원주 및 진원도 측정 장치를 도시한 정면도이다.
도 2는 도 1의 그린타이어 원주 및 진원도 측정 장치를 도시한 측면도이다.
도 3은 그린타이어의 원주를 X-Y 평면상 측정 좌표로 표시한 개략도이다.
도 4는 그린타이어 진원도 산출을 위한 계산원과 실측원을 중첩시켜 비교 도시한 개략도이다.
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.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 그린타이어 원주 및 진원도 측정 장치를 도시한 정면도이고, 도 2는 도 1의 그린타이어 원주 및 진원도 측정 장치를 도시한 측면도이다.
본 실시예의 그린타이어 원주 및 진원도 측정 장치(1)는 이송링(10), 레이져 센서(20), 연산 제어기(30) 및 경보 발생기(40)을 포함하여 구성된다.
이송링(10)은 제1 성형 드럼(6) 상에서 성형된 그린타이어(100)의 외주면을 잡아 이동시키는 2차 케이스 및 그린 타이어 이송 기구이다.
즉, 타이어 성형 과정에서는 제1 성형 드럼(6) 상에 1차 케이스 반제품들을 감아 적층 성형한 후 단부를 턴업시켜 1차 케이스를 완성하고, 제2 성형 드럼(미도시) 상에서 2차 케이스 반제품들을 감아 적층 성형하여 2차 케이스를 완성한다.
제2 성형 드럼 상에 적층 성형된 2차 케이스는 이송링(10)을 통해 제1 성형 드럼 상에 성형된 1차 케이스 상에 이송된 후, 스티칭 롤러들을 이용한 스티칭 과정을 통해 제1 케이스 상에 제2 케이스를 압착 고정시켜 그린타이어(100)를 완성한다.
그리고, 제1 성형 드럼(6) 상에 완성된 그린타이어(100)는 다시 이송링(10)을 통해 가류 공정을 위한 가류기 내부나 가류 공정을 준비하기 위한 적재 공간 내로 이동하게 된다.
본 실시예에서 그린타이어(100)의 원주 및 진원도 측정은 그린타이어(100)가 제1 성형 드럼(6) 상에서 전술한 반제품의 조립, 성형 및 스티칭 과정을 통해 완성된 이후 내압을 유지한 상태에서 이송링(10)에 구비된 복수의 레이져 센서(20)들을 통해 측정 각 지점들의 좌표 정보를 통해 산출된다.
이처럼, 본 실시예의 그린타이어 원주 및 진원도 측정 장치는 이송링(10)에 설치된 레이져 센서(20)들을 통한 그린타이어(100)를 이송하거나 이송 준비중인 과정에서 그린타이어(100)의 원주 및 진원도를 측정함으로써, 타이어 생산 과정의 중단 없이 지속적인 그린타이어(100)의 원주 및 진원도 관리가 가능하게 된다.
레이져 센서들(20)을 상기 이송링(10)의 내주 상에서 간격을 두고 이격 설치되어, 상기 그린타이어(100)의 동일 외주 상의 존재하는 복수 지점들에 대한 좌표 정보를 측정하도록 한다.
여기서, 레이져 센서들(20)은 지정된 복수 지점들에 대한 좌표 정보 획득 과정에서 이송링 그립퍼(11)들에 의해 간섭받지 않도록 이송링(10)의 내주면 상에 구비되는 복수의 이송링 그립퍼(11)들 사이에 설치되는 것이 바람직하다.
레이져 센서(20)들에 의해 측정되는 그린타이어(100)의 각 지점들은 이송링(10)을 통해 그린타이어(100)를 인출하기 전에 제1 성형 드럼(100) 상에서 그린타이어의 내압을 유지한 상태에서 그린타이어(100) 중앙부로부터 10mm 정도 오프셋 부분을 레이져를 이용해 측정해내도록 한다.
또한, 레이져 센서(20)들은 상기 그린타이어(100)의 동일 외주 상에서 적어도 3개 이상의 지점들에 대한 좌표 정보를 측정할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
연산 제어기(30)는 상기 레이져 센서(20)들과 통신 가능하게 연결되어 측정된 상기 각 지점들의 좌표 정보를 통해 실측 그린타이어(100) 원주 및 진원도를 산출하도록 한다.
한편, 본 실시예에서 연산 제어기(30)는 상기 레이져 센서(20)들을 통해 측정된 각 지점의 좌표 정보들을 상기 제1 성형 드럼(6)의 회전 중심점을 기준으로 2차원 좌표로 표시하여 원의 방정식을 이용해 실측 그린타이어(100)의 원주를 산출하고, 산출된 실측 그린타이어 원주를 최소외접원(MCC), 최대내접원(MIC), 최소자승원(LSC) 또는 최소영역원(MZC)과 비교해 그린타이어의 진원도를 산출하도록 구성된다.
도 3은 그린타이어의 원주를 X-Y 평면상 측정 좌표로 표시한 개략도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 실측 그린타이어 원주 산출 과정은 레이져 센서(20)들에 의해 측정된 각 지점들의 좌표 정보를 2차원 차원 좌표로 표시하고, 성형 드럼의 회전 중심점을 기준점(0,0)으로 하여 좌표를 표시한다.
이때, 그린타이어 원주를 산출하기 위해 필요한 각 지점들의 위치 좌표는 최소 3개 이상이 필요하며, 측정된 좌표의 개수는 많을수록 계산 값의 오차는 감소기 때문에 대략 6 내지 8개 측정 지점의 좌표를 기본으로 측정하도록 레이져 센서들의 개수를 조절하는 것이 바람직하다.
따라서, 각각의 레이져 센서(20)들을 통해 측정된 각 측정 지점들의 좌표 정보는 제1 성형 드럼(6)의 회전 중심점을 기준점(0,0)으로 하여 2차원 좌표로 표시되며, 표시된 좌표들은 원의 방정식을 이용해 아래 수학식 1과 같이 기준점 X, Y를 기준으로 반지름 r을 계산하여 그린타이어의 원주를 산출한다.
Figure pat00001
산출된 실측 그린타이어 원주는 설계된 그린타이어의 원주에 대한 허용 공차 범위 내에 포함되는 지를 먼저 평가한다.
그리고, 설계된 그린타이어 원주와 허용공차를 기준으로 그린타이어의 지속적인 생산 타당성을 판단하여, 산출된 실측 그린타이어의 원주가 설계된 그린타이어의 원주의 허용 공차 범위를 벗어나는 경우 경보 발생기(40)를 통해 작업자에게 경고하도록 함과 아울러 성형 동작 정지를 신호를 보내 그린 타이어 원주 허용 공차 범위를 벗어난 원인을 개선하여 유니포미티 불량 발생을 방지하도록 한다.
도 4는 그린타이어 진원도 산출을 위한 계산원과 실측원을 중첩시켜 도시한 개략도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 측정된 실측 그린타이어 원주에 대한 진원도 산출 과정은 전술한 그린타이어 원주 평가 과정을 거친 후, 산출된 실측 그린타이어 원주를 최소외접원(MCC), 최대내접원(MIC), 최소자승원(LSC), 최소영역원(MZC) 등의 계산원과 비교하여 이를 기준으로 진원도를 산출한다.
본 실시예에서는 산출된 실측 그린타이어 원주에 대한 진원도는 최대내접원(MIC)을 기준으로 산출하는 것을 예시한다.
따라서, 산출된 실측 그린타이어 원주가 진원도 설정범위 초과시 작업자에게 경보 발생기를 통해 작업자에게 경고하도록 함과 아울러 성형 동작 정지를 신호를 보내며, 진원도의 설계범위 초과원인 개선 실시하여 불량발생을 방지한다.
한편, 경보 발생기(40)는 상기 연산 제어기(30)를 통해 산출된 실측 그린타이어 원주 및 진원도가 설계범위를 초과하는 경우 스피커를 통해 경고음을 발생시켜 작업자에게 경고할 수 있도록 구성되는 것을 예시한다.
따라서, 본 실시예의 그린타이어 원주 및 진원도 측정 장치(1)는 제1 성형 드럼(6) 상에서 성형된 그린타이어(100)의 외주면을 잡아 이동시키는 이송링(10)의 내주 상에서 간격을 두고 복수의 레이져 센서(20)들을 이격 설치하여 상기 그린타이어의 동일 외주 상의 복수 지점들에 대한 좌표 정보를 측정하고, 연산 제어기(30)를 통해 레이져 센서(20)들을 통해 측정된 상기 각 측정 지점들의 좌표 정보를 통해 그린타이어 원주 및 진원도를 산출하도록 하여, 타이어 생산 과정의 중단 없이 지속적인 그린타이어(100)의 원주 및 진원도 관리를 통해 실시간 유니포미티 인자 관련 품질 모니터링으로 불량 그린타이어의 검출이 가능하고, 진원도 교정을 통해 가류 공정에 연결 생산하여 완제품 타이어의 유니포미티 품질을 향상시킬 수 있도록 한다.
한편, 본 실시예의 그린타이어 원주 및 진원도 측정 장치(1)는 전술한 구조적 특성상 그린 타이어의 원주 및 진원도 측정뿐만 아니라 설비관리적인 측면에서도 성형 드럼(6) 및 드럼 샤프트(5)의 진원도 측정도 가능하다.
타이어 성형 설비의 정렬 상태는 타이어의 품질에 직결되는 요소로, 종래에 성형 드럼(6) 및 드럼 샤프트(5)의 진원도 측정방법은 다이얼게이지 또는 별도의 레이져 측정 장비를 이용하여 관리하고 있으나 측정장비 설치 및 측정시간이 다소 많이 소요되어 생산성 측면에서 불리하며 측정자간 오차가 발생한다.
따라서, 본 발명의 그린타이어 원주 및 진원도 측정 장치(1)를 적용하는 경우 성형 드럼(6) 및 드럼 샤프트(5)의 진원도를 좀더 경우 짧은 시간 내에 종래 방식 대비 정확한 진원도의 측정이 가능하게 하는 효과를 갖는다.
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.
5: 드럼 샤프트 6: 성형 드럼
8: 계산원 9: 실측원
10: 이송링 11: 이송링 그립퍼
20: 레이져 센서 30: 연산 제어기
40: 경보 발생기 41: 스피커
100: 그린타이어

Claims (5)

  1. 성형 드럼 상에서 성형된 그린타이어의 외주면을 잡아 이동시키는 이송링;
    상기 이송링의 내주 상에서 간격을 두고 이격 설치되어, 상기 그린타이어의 동일 외주 상의 복수 지점들에 대한 좌표 정보를 측정하는 복수의 레이져 센서들; 및
    상기 레이져 센서들과 통신 가능하게 연결되어 측정된 상기 각 지점들의 좌표 정보를 통해 그린타이어 원주 및 진원도를 산출하는 연산 제어기;를 포함하는 그린타이어 원주 및 진원도 측정 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 레이져 센서들은,
    상기 이송링들의 내주면 상에 형성되는 복수의 이송링 그립퍼들 사이에 설치되는 그린타이어 원주 및 진원도 측정 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 레이져 센서들은,
    상기 그린타이어의 동일 외주 상에서 적어도 3개 이상의 지점들에 대한 좌표 정보를 측정할 수 있도록 구성되는 그린타이어 원주 및 진원도 측정 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 연산 제어기는,
    상기 성형 드럼의 회전 중심점을 2차원 좌표로 표시하여 원의 방정식을 이용해 그린타이어의 원주를 산출하고,
    산출된 상기 그린타이어 원주를 최소외접원(MCC), 최대내접원(MIC), 최소자승원(LSC) 또는 최소영역원(MZC)과 비교해 그린타이어의 진원도를 산출하도록 구성되는 그린타이어 원주 및 진원도 측정 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 연산 제어기를 통해 산출된 그린타이어 진원도가 기설정된 범위를 초과시 이를 경고하는 경보 발생기;를 더 포함하여 구성되는 그린타이어 원주 및 진원도 측정 장치.
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