KR940002506B1 - 코드로 보강된 타이어직물의 기준중량을 측정하는 장치 - Google Patents

코드로 보강된 타이어직물의 기준중량을 측정하는 장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

코드로 보강된 타이어직물의 기준중량을 측정하는 장치
제1도는 본 발명에 따라 사용되는 철선코드타이어 직물 캘린더를 도시하는 평면도.
제2도는 본 발명에 따른 장치의 모니타 부분을 도시하는 사시도.
제3도는 본 발명에 따른 두가지 방사선의 방출원/감지기를 도시하는 단면도.
제4도는 고무판 외측에 보강철선코드가 있는 것을 도시하는 설명도.
제5도는 고무없이 여러개의 철선코드로된 특수한 시편을 도시하는 설명도.
제6도는 본 발명에 따른 전자부분에서 발생되는 각종 파형을 도시하는 설명도.
제7도는 본 발명에 따른 전자부분의 블록도표.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 철선코드 12 : 캘린더 롤
13 : 라텍스 푸울 14 : 직물
15 : 라텍스층 20 : 모니타부분
21, 22 : 비임 23,24 : 감지기 조립체
25 : 공간 27,29 : 감지기
28 : 베타선 방출원 30 : 공극
31 : 증폭기 40,41 : 탐지기
42 : 참조회로 43 : 비교기
44 : 논리모듈 45 : 계수기
47 : 래치 48,49 : 변환기
50 : 제산기 51 : 컴퓨터
52,53 : 전압 61,62 : 코드
본 발명은 보강된 타이어직물의 기준중량을 직접 측정하는 간단한 장치에 관한 것이다. 코드로 보강된 타이어직물(fabric)을 제조할 때 조절해야 할 중요한 변수의 하나는 그의 단위면적당 중량("기준중량"으로 알려진)이다. 만일 제조과정에서 기준중량을 측정못하고, 바라는 기준중량으로 부터의 편의를 교정하기 위한 조절장치가 없으면, 공정을 교정하기 전에 많은 양의 규격미달품이 발생될 수 있다. 타이어직물의 제조시에 철선으로 보강되는 코드가 가장 보편적으로 사용되기 때문에, 철선으로 보강된 타이어직물과 관련한 본 발명을 다음과 같이 명세서로 기술한다. 그러나, 본 발명의 원리를 다른 형태의 보강재를 사용하는 직물에 적용시킬 수 있음도 알 수 있다.
기준중량을 계속적으로 측정하는 일 그 자체는 새로운 것이 아니다. 지금까지 사용된 방법중 하나는 x-선이나 베타선과 같은 방서선이 그것을 제조되는 물질에 통과될 때 방사선의 감쇠를 측정하는 것을 포함한다. 오래전부터 공지된 것은 베어의 법칙(Beer's Law), 람베르트의 법칙(Lambert's Law) 또는 보우거의 법칙(Bouguer's Law)으로 각양으로 공지된 지수함수에 따라 물질을 통과하는 방사선이 감쇠한다는 것이었다. 그러므로 균질의 물질에 적용할 때는, 그 물질에 대해 "흡광계수"와 제품이 적당한 형태의 방사선에 조사되었을 때 관측되는 감쇠율로서 기준중량을 용이하게 계속적으로 측정할 수 있다. "흡광계수"는 흡수와 반사효과 양자를 계산하는 하나의 상수다.
불행하게도, 코드로 보강되는 타이어직물은 균질체가 아니며, 기준중량은 보강코드의 크기 또는 간격이나 고무의 두께중 어느 하나에 따라서 변할 수 있다. 이리하여 지수감쇠 방정식을 적용함에 있어서 불명료한 결과를 가져와서 바라는 측정을 할 수가 없다. 철선코드에 의하여 삽입되는 추가적 변수를 계산하기 위하여 고무 및 코드에 의하여 다르게 흡수되는 두가지의 방사선 방출원을 사용할 것이 제외된다. 이러한 장치는 보센(Bossen)에 의하여 미국특허 제3, 889, 121호에 기술되어 있다. 그러나 이 방법을 적용하는데 필요한 계산은 비교적 복잡하고 결과를 얻는데는 많은 어림값이 필요하다. 따라서 기준중량을 측정하는 보다 직접적인 방법이 필요하게 되었다.
본 발명에 따른 바람직한 실시예는 철선으로 보강된 타이어 직물의 기준중량을 측정하는 두가지 방사선 방출원을 포함한다. 하나의 방사선 방출원과 이에 상응하는 감지기는 철선코드를 포함하지 않는 직물의 부분면을 측정하는데 사용되고 한편 다른 것은 이 직물을 통과하는 방사선의 평균감쇠를 측정한다. 양 방출원과 그들의 상응하는 감지기는 직물웨브(web)의 폭을 통과하는 한쌍의 비임위에 이동식으로 장착된다. 방출원/감지기 조립체는 직물폭을 통하여 계속적으로 주사하고 전체 직물면으로부터 받는 정보를 수집한다. 철선코드를 포함하지 않는 직물의 면을 측정하는데 사용되는 방출원/감지기 조합체는 주사하는 동안에 코드의 가장자리를 탐지하기 위한 하나의 조준된 X-선 비임을 사용한다. 코드 가장자리 사이의 일정한 주파수 발진기에서 오는 펄스를 계산하여 보강 코드를 포함하지 않는 직물면을 계산할 수 있는 데이타를 제공한다. 동시에 두 번째 방사성 방출기/감지기는 직물의 평균 감쇠를 확인하는데 사용된다.
방사선의 감쇠는 기준중량의 지수함수이기 때문에, 직물의 기준중량은 직물속의 철선코드의 존재에 대한 보정을 한 평균감쇠의 대수함수를 사용하여 계산한다.
제1도는 본 발명에 따라 사용되는 철선코드타이어 캘린더의 평면도를 나타낸다. 철선의 타이어직물은 전형적으로 약 4피트 폭으로 제작되며 통상적으로 폭의 인치당 5 내지 20의 보강코드를 넣는다. 제1도에 나타낸 바와같이, 철선코드(11)는 기계의 좌측으로 들어가서 캘린더 롤(12)의 밑을 통과하며, 이 롤에서는 이동되는 코드위에 라텍스 층을 융착한다. 롤(12)의 상부에는 라텍스 푸울(13)이 표시되지는 않은 방법에 의하여 장착되어 있다. 캘린더 롤의 두 번째 세트(역시 표시되지는 않음)가 이동하는 코드의 하부에 위치하고, 코드의 아랫쪽면에 유사한 라텍스 층을 융착한다. 라텍스 층이 융착될 때에는, 라텍스가 코드사이로 흘러서 단일의 층으로 합체된다. 이와같이 롤을 떠나는 직물(14)은 보강코드(11)로된 코아(core)가 있는 라텍스 층(15)이 된다.
캘린더 롤을 지난후에는 필요하면 또다른 처리를 한 후에, 직물을 모니타부분(20)을 통과시켜서 특성의 정도를 측정한다. 이와같이 측정할 특정치는 제작되는 제품의 기준중량이다. 본 발명에 따른 장치의 감지부분을 이루는 모니타부분은 제2도에서 알 수 있는 것같은 상하이동 비임(21) 및 (22)을 포함한다. 상하이동 비임은 그 명칭이 뜻하듯이 직물웨브의 상하에 위치한다. 방사선 방출원/감지기 조립체(23) 및 (24)가 상하이동비임에 장착되어서 비임위에서 앞뒤로 움직일 수 있으며 이들 사이의 공간(25)으로는 직물 웨브가 통과한다. 표시되지 않은 장치로서 방출원/감지기 조립체를 일치되도록 잡아주어서 직물의 폭을 정해진 속도로 전후로 주사하게 한다.
조립체(23) 및 (24)는 각각 방사선 방출원과 감지기를 포함한다. 조립체(24)속에 있는 감지기는 조립체(23)속에 있는 방출원과 일치되게 위치하며 또한 반대로도 위치한다. 제3도에 나타낸 것같이, X-선 방출원은 타이어직물을 통하여 감지기(27)쪽으로 상향으로 있으며 베타선 방출원(28)은 감지기(29)쪽으로 하향으로 있다. 이같은 대향의 배치는 두 개의 장치사이의 혼선을 감소시키기 때문에 바랍직하다. 개괄적인 표현으로, 베타선 방출원과 감지기는 주사하는 영역내에서 직물을 통하는 평균투광을 측정하는데 사용되고, 반면에 X-선 방출원과 감지기는 코아의 간격변화에 대한 베타선 방출원에 의하여 얻어진 눈금을 교정하는데 사용된다. 따라서, 비임의 특성치는 상이하다. X-선 감지기(27)의 앞에 있는 공극(30)은 X-선의 매우 좁은 비임만이 감지기 챔버로 들어갈 수 있도록 좁게 제작된다.
공극(30)의 적합한 치수는 0.010인치로 나타났다. 반대로, 베타선 감지기(29)의 감지영역은 제한을 받지 않으며 직물의 비교적 넓은 면적을 통하여 베타선 방사선이 감지기(29)에 의하여 감지된다. 베타선 비임의 유효폭은 많은 코드를 걸칠정도로 되어서 감지기(29)에 의하여 감지된 방사선이 직물의 고무부분과 철선코드를 포함하는 직물부분의 양 부분을 통한 베타선 방사의 평균량의 대표치가 되도록 하는 것이 바람직하다.
베타선 방출원(28)으로부터 직물웨브(14)에 방사선의 입사(入射)는 웨브를 통과할 때 흡수되고 반사되며, 감지기(29)에 의하여 포착되는 양은 다음의 방정식으로 조절된다.
Figure kpo00001
여기서,
I는 감지기(29)에 미치는 방사선의 강도
IO는 직물에 입사되는 방사선의 강도
e는 자연대수의 기수
k는 재질의 흡광계수
M는 직물의 면적당 질량
이 공식은 베어의 법칙(Beer's Lwa), 람베르트의 범칙(Lambert's Law) 또는 보우거의 법칙(Bouguer's Law)으로 알려진 전술한 지수감쇠관계를 표현한다.
고무나 철재에 대한 k는 상이하고 코드의 간격도 변하기 때문에, 조합물질에 대한 "k"는 M가 방정식에서 바로 답이 나오게 하는 상수는 아니다.
좀더 간략화 함에 의하여, 실제 직물로서 경험되고, 고무와 철재의 흡광계수에 대해서 별개로 계산되는 것을 어림잡는, 감쇠의 방정식을 유도할 수 있다.
예로서 직물이, 제4도에 표시된 것과 같이, 고무판 외측에 보강코드가 있는 고무평판으로 구성되었다고 가정하면, 기준중량(단위면적당 중량)과 베타선의 감쇠의 사이에 다음과 같은 관계식이 성립된다 :
Figure kpo00002
여기서
kr는 고무의 흡광계수
ks는 철재의 흡광계수
M는 고무의 기준중량
f(d)는 코드의 직경에 관한 함수
Figure kpo00003
는 직물철선코드로 덮이지 않은 면적의 부분 M에 대해서 풀면,
여기서 I/IO는 제4도에 표시된 것과 같은 직물의 감쇠율로서 측정된다.
함수 f(d)는 숫자로 나타낸 적분에 의하여 얻을 수 있지만, 전체항 e-ksf(d)을 경험치에 의하여 그 값을 결정짓는 것이 보다편리하다. 항 e-ksf(d)는 타이어 직물의 단일의 코드를 통하는 방사선의 분율량을 정의하는 것으로 인정된다. 이 항의 값을 구하기 위하여, 제5도에 설명된 것같이, 고무없이 여러개의 철선코드로 된 특수한 시편을 만든다. 이 시편의 W/S 비율(본 명세서의 후반에 기술된 것같이)과 시료를 방정식 3의 I/IO의 측정과 관련하여 사용되는 동일한 방사에 노출시켰을 때 얻어지는 감쇠율을 측정함으로서, e-ksf(d)의 값도 구할 수 있다.
사용된 방정식은 :
Figure kpo00005
여기서, 항의 각각은 방정식 1 및 2와 관련하여 정의된 것과 같은 의미를 가지며, 부호 TP는 시료를 의미한다.
방정식(3)에서 철선코드에 인접하여 표시된 고무판의 기준중량은 결정될 인자에 감쇠율의 자연대수값은 곱한것에 비례한다.
그러나, 실제 직물에는 그 직물속에 코드가 들어있으므로 측정량보다는 보다 적은 고무가 있으므로 방정식(3)은 실제 기준중량보다 약간 과장된 값을 나타내다. 이러한 차이를 상쇄하기 위하여 실제 경험보정인자가 유도되었다. 이 인자는 :
Figure kpo00006
여기서, J는 보정인자
AS는 직물의 단위폭당의 철선코드의 공칭단면적
Af는 직물의 단위폭당의 공칭단면적
전술한 방정식에서 기준중량을 결정할 수 있는 변수간의 타당하게 정밀한 관계식을 제공되는 한편, 최고의 정밀도를 얻기 위하여는, 전술한 방정식에 기울기와 절편상수를 적용하여야 함이 발견되었다. 두 개의 경험치 C0및 C1을 다음과 같은 방정식(6)을 성립시키는데 사용할 수 있다 :
Figure kpo00007
여기서, C0및 C1은 경험치 상수임.
인자 W/S는 직물속의 코드의 크기와 간격을 알면 구할 수 있지만, 주사할 때 코드의 가장자리를 검파하는 조준된 X-선 비임을 사용하는 실제 측정에 의하여 구하는 것이 바람직하다. 이 경우, 기준중량이 직물의 폭위에서 충분히 상수로 되어 있는가를 결정하는데는 평균치값은 부적합하다.
설명의 목적으로, 제6도에 감지기소자가 좌측에서 우측으로 이동할 때 본 발명에 따른 전자회로에 의하여 발생되는 파형의 타이어직물의 소부분이 표시되어 있다. X-선 방출원/감지기(26), (27)이 제6도 BA에 설명된 코드의 얇은 조각을 통과할 때, 파동치는 파형이 증폭기(31)의 출력에 나타난다. 이상적으로는, 파형은 제6도 B에 표시된 것같이 사다리 꼴이지만, 실제에 있어서는 제6도 C와 같이 모서리가 둥글게 되어 있다. 이상적인 파형 6B의 앞부분과 뒷부분 가장자리의 경사는 조준되는 X-선 비임의 일정한 직경에 기인되는 것이며, 실제 파형 6C의 둥근 모서리는 비임의 불균일성과 코드의 부분적 X-선 투명도 때문에 발생된다.
증폭기(31)의 출력은 리세트될 때까지 전달된 최고 및 최소 볼트를 각각 나타내는 피크탐지기(40) 및 최저탐지기(41)로 공급된다(제7도 참조). 피크 및 최저치 탐지기에 의하여 포착되는 최고 및 최저 볼트는 탐지기(40)(41)가 타이밍 논리 모듈(44)에서 오는 "표본" 펄스를 받을 때마다 참조회로(42)로 공급된다. 피크 및 최저치 탐지기로부터의 입력에 대한 반응으로, 자동참조회로(42)는 피크와 최저치 볼트를 합한 것의 반과 대략 동일한 전압을 발생시키고, 이 전압을 비교기(43)에 연결시켜서 비교기의 참조전압으로서 작동케한다. 이상적으로는, 참조전압은 피크와 최저전압을 합한 것의 반과 같지만, 제6도 C의 실제 파형이 완전한 대칭이 아니기 때문에 소요되는 참조전압은 정확한 이상적인 전압이 될 수 없다. 참조전압은 다른 표본펄스가 이 전압을 변하게 할 때까지 유지된다. 비교기(43)의 출력은 제6도 D와 같은 형태의 신호다. 이것은 X-선 방출원/감지기가 코드의 앞쪽 가장자리를 통과할 때는 부(負)가 되고 뒤쪽 가장자리에서는 정(正)이 된다. 참조전압을 약간 조절하여 X-선 비임이 코드의 가장자리에 중심이 잡힐 때 제6도 F와 같은 파형으로 전이 된다.
타이밍 논리모듈(44)은 비교기(43)에 의하여 구동되고, 제6도에 표시된 것과 같은 타이밍신호를 보낸다. 제6도 F의 신호로부터 알 수 있듯이, 계수기(45)는 X-선 비임이 코드를 떠나서 공간을 횡단할 때마다 리세트된다(예로서 제6도 60에서 나타남). 계수기(45)는 내부에 고정된 주파수 발진기의 싸이클을 계수한다. 만일 희망하면, 발진기의 주파수는 X-선 방출기/감지기의 주사속도와 서로 연관되어서 계수기(45)의 계수가 방출기/감지기의 이동거리와 무엇이든 편리한 거리의 단위로된 숫자로서 같게 된다. (60)에서 시작되는 공간을 횡단하여 X-선 비임이 코드(61)를 횡단하기 시작하면, 공간폭의 대표치가 되는(제6도 A에서 W로 표시된) 계수기(45)의 계수는 래치(46)속으로 래치된다. 동시에, 표본펄스가 피크 및 최저치 탐지기(40)(41)에 보내진다. 표본펄스 바로 위에는, 피크 및 최저치 탐지기가 다음 싸이클에서 발생된 최고 및 최저전압 예로서 제6도의 전압(52)(53)을 탐지하는 조건에 놓이도록 리세트된다.
다음의 코드의 탐지된 가장자리(62)는 계수기(45)의 계수기 래치(47)속으로 래치되게 하며, 이것은 동시에 코드공간에 비례한다(제6도 A의 S로 표시됨). 이 다음에는 즉시 다른 싸이클을 위해서 계수기를 리세트한다.
리세트 펄스(제6도 F 및 H)는 래칭 펄스(제6도 E 및 G)와 동시에 명백하게 발생하는 타이밍도에 표시되어 있음을 알 수 있다. 실제에 있어서, 리세트 펄스는 래칭 및 표본기능에 방해되지 않도록 시간적으로 약간 늦게 발생한다.
래치(46) 및 (47)속의 계수는 D/A 변환기(48) 및 (49)로 공급되며, 이들의 출력은 코드 사이의 개구부 공간(W) 및 철선코드의 공간(S)에 각각 비례하는 전기신호이다. 제산기(50)는 개구부공간의 정상화된 신호(W/S)를 제공한다.
제산기(50)의 출력(W/S)은 컴퓨터(51)에 연결되며, 그뒤에 있는 베타선 감지기(29)의 출력처럼 증폭기(32)에 의하여 증폭된다. 방정식(6)의 값을 구하는데 필요한 다른 여러 가지 인자들은 측정 프로세스를 시작하기 전에 컴퓨터(51)에 입력시킨다. 공간(25)에 직물이 없을 때는 인자 IO는 베타선 감지기(29)의 출력을 측정하여 결정되며, e-ksf(d)는 공간(25)속에 이격된 코드층이 삽입되었을 때(제5도에 설명된 것같이) 베타선 감지기(29)의 출력을 측정하여 결정되고, kr는 공간(25)속에 표준화된 고무층이 삽입되었을 때 베타선 감지기(29)의 출력을 측정하여 결정한다. 인자 J, C0및 C1은 경험치에 의하여 결정되고 수동으로 입력된다.
컴퓨터에 여러 가지 상수가 입력되면, 컴퓨터(51)는 방정식(6)을 온라인 방식으로 값을 구하고 기준중량의 대표치가 되는 출력을 보낸다. 방출기/감지기 조립체(23)(24)가 직물의 폭을 가로질러 주사하고 직물은 모니터부분(20)을 통과하기 때문에, 직물의 기준무게 및 그의 면면(from side to side)에 따른 변화가 계속적으로 측정된다. 컴퓨터(51)의 출력은 영상 판독장치에 연결되며, 만일 희망하면 캘린더 공정을 자동적으로 조절하기 위한 조절장치에 연결하거나 두곳에 모두 연결할 수 있다.
여기에 기술된 것은 철선코드로 보강된 타이어직물의 기준무게를 측정하는 신규의 장치다. 본 기술분야에서 통상적인 지식을 가진자는 여기에 공개하는 본 발명의 바람직한 실시예를 어떻게 개조할 것인가를 용이하게 알 수 있으며 다음의 청구범위는 본 발명의 기술사상의 진정한 기술범위에 속하는 모든 대등한 구성을 포함하는 것으로 간주된다.

Claims (6)

  1. 이격된 코드로 구성되는 코아를 가지는 재질의 판의 단위 면적당의 무게를 측정하는 장치로서, 가)방사선으로서 전술한 판의 한 면을 주사하기 위한 첫번째 방사선 방출원을 포함하며, 나)전술한 판을 통과하는 전술한 첫번째 방사선 방출원으로 부터의 방사선의 분율에 의존되는 첫번째 신호를 발생하는 장치를 포함하며, 다) 전술한 코드사이에 있는 전술한 판의부분공간에 의존되는 양에 의하여 전술한 첫번째 신호를 변경시키는 장치를 포함하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 전술한 첫번째 변경된 신호의 대수값에 의존되는 두번째 신호를 발생시키는 장치를 포함하는 장치.
  3. 제2항에 있어서, 전술한 코드의 단위폭당의 단면적에 대한 전술한 판의 단위폭당의 단면적의 비에 의존되는 전술한 두번째 신호를 변경시키는 장치를 포함하는 장치.
  4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 전술한 방사선 방출원이 베타선의 방출원인 장치.
  5. 금속코드로 보강된 직물의 단위면적당 중량을 측정하는 장치로서, 가) 시험할 직물의 면을 주사하기 위한 방사선의 방출원을 포함하며, 나) 전술한 직물을 통과하는 전술한 방사선의 분율량을 나타내는 첫번째 신호를 발생하기 위한 탐지기를 포함하며, 다) 전술한 직물의 코드사이에 있는 부분공간에 의존되는 두번째 신호를 발생하는 장치를 포함하며, 라) 전술한 두번째 신호의 양에 의존되는 하나의 양에 의하여 전술한 첫번째 신호의 양을 변경시키는 장치를 포함하며, 마) 전술한 변경된 첫번째 신호의 대수값에 의존되는 세번째 신호를 보내는 장치를 포함하는 장치.
  6. 금속코드로 보강된 직물의 단위면적당 중량을 측정하는 장치로서, 가) 방사선으로서 전술한 직물의 한면을 주사하기 위한 첫번째 방사선 방출원을 포함하며, 나) 전술한 직물을 통과하는 전술한 첫번째 방사선의 분율에 의존되는 첫번째 신호를 발생하는 장치를 포함하며, 다) 전술한 직물을 주사하기 위한 두번째 방사선 방출선을 포함하며, 라) 전술한 코드의 크기에 비해서 작은 전술한 직물의 면을 통과하는 전술한 두번째 방사선 방출원으로부터 나오는 방사선을 탐지하는 탐지장치를 포함하며, 마) 코드가 전술한 탐지장치 및 전술한 두번째 방사선 방출원의 사이에 존재하느냐에 의존되는 두번째 신호를 발생하기 위한 전술한 탐지장치에 반응하는 장치를 포함하며, 바) 전술한 두번째 방사선 방출원과 전술한 탐지기장치를 사전 결정된 속도로 전술한 금속코드의 방향에 대해서 실제로 장상적인 방향으로 전술한 직물을 통과하여 움직이게 하는 장치를 포함하며, 사) 전술한 코드가 없는 전술한 직물을 통한 부분거리에 의존하는 전술한 두번째 신호에 반응하는 세번째 신호를 발생시키기 위한 장치를 포함하는 장치.
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