KR100195923B1 - Rubber roller or wheel - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속제 로울러 골조 외주면에 일정한 두께를 가진 고무층을 피복하여 회전동력을 전달하는 고무 로울러 또는 휠(WHEEL) 등에 있어서 종래 상기 고무 로울러 또는 휠은 단순한 통고무 상태로 피복하여서 회전동력을 전달하도록 되어 있어 회전동력을 전달하거나 어떤 피작업물을 압착할 시에 고무재료가 접지면 또는 마찰면에서 국부적인 응력과 마찰저항을 받아 마모 및 피로 파괴를 쉽게 일으키는 문제점이 있었던 바 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고무 로울러의 통고무 피복재 중도부에 고강도와 경도를 가진 금속제로 된 보강재를 코일스프링형상 또는 일정한 두께를 가진 원통상으로 형성하여 고무 피복재와 일체로 충전 개재시키므로서 종래 고무재의 피로파괴에 기인하는 요인 등 히스테리시스에 의한 고무내부의 발열을 억제하고 마모 등을 현저히 경감시킬 수 있도록 하여 로울러나 휠 등의 내구수명을 증가시킬 수 있도록 한 발명에 대한 것이다.The present invention is a rubber roller or wheel (WHEEL) and the like to coat the rubber layer having a certain thickness on the outer peripheral surface of the metal roller frame structure to transmit the rotational power, the conventional rubber roller or wheel is to be coated in a simple solid rubber state to transmit the rotational power There is a problem that the rubber material is subjected to local stress and friction resistance in the ground plane or friction surface when transferring the rotational power or crimping any workpiece, which easily causes abrasion and fatigue destruction. In order to solve the problem, fatigue reinforcement of conventional rubber materials is made by forming a coil spring shape or a cylindrical shape with a certain thickness by forming a metal reinforcement material having high strength and hardness in the middle part of the rubber covering material of the rubber roller. Inner rubber due to hysteresis And so as to inhibit the thermal and significantly reduce the abrasion of the invention will allow one to increase the service life of such a roller or wheel.

Description

고무재 로울러(ROLLER) 또는 휠(WHEEL)ROLLER OR WHEEL RUBBER

제1도는 본 발명상으로 실시된 로울러의 일부절결 전체 사시도.1 is a partially cut-away perspective view of a roller implemented according to the present invention.

제2도는 종래의 고무재로울러의 내부구조를 도시한 것으로서,2 is a view showing the internal structure of a conventional rubber roller,

(a)도는 고무재로만 된 휠(WHEEL) 형태로서의 일실시예 단면도.(a) Fig. 1 is a cross-sectional view of an embodiment in the form of a wheel made of rubber only.

(b)도는 장축형 로울러 형태로서의 일실시예 종단면도.(b) is a longitudinal section of one embodiment in the form of a long axis roller.

제3도는 종래 고무재가 피복된 로울러가 받는 외력에 따른 변형을 나타내는 예시도로서,3 is an exemplary view showing a deformation according to an external force received by a roller coated with a conventional rubber material,

(a)도는 종단면 예시도.(a) is a vertical cross-sectional view.

(b)도는 횡단면 예시도.(b) is a cross-sectional illustration.

제4도는 본 발명상의 일실시예로서의 로울러를 나타내는 종 또는 횡단면 예시도로서,Figure 4 is a longitudinal or cross-sectional view showing a roller as an embodiment of the present invention,

(a)도는 외력(회전력)이 작용하지 않을때의 종단면 예시도.(a) is a longitudinal cross-sectional view when an external force (rotation force) does not apply.

(b)도는 외력이 작용했을때 로울러 각부에 미치는 변형(힘의 벡터방향)을 나타내는 종단면도.(b) is a longitudinal sectional view showing the deformation (vector direction of force) on each part of the roller when an external force is applied.

(c)도는 외력이 작용했을 때 로울러 각 부에 미치는 변형을 나타내는 횡단면도.(c) is a cross-sectional view showing the deformation of each part of the roller when an external force is applied.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 고무로울러 2 : 로울러 골조1: Rubber Roller 2: Roller Frame

3 : 고무피복제 4, 4` : 보강재3: rubber coating 4, 4`: reinforcing material

본 발명은 금속제 로울러 표면에 일정한 두께를 가진 고무층을 피복하여서 회전동력을 전달하는 주동, 종동 또는 매개체(CARRIER)로 사용하는 고무 로울러 또는 휠(WHEEL) 등에 있어서, 로울러의 골조 외주면에 접착한 고무피복재 내에 보강재를 충전시켜서 된 로울러 또는 휠에 관한 것이다. 통상 고무로울러 또는 휠은 단순한 통고무상태로 피복하여 다이아몬드 와이어소우(DIAMOND WIRE SAW)를 일정간격을 두고 지지하면서 회전을 전달하거나 어떤 피작업물을 압착하는 등으로 사용하여 온 바, 그러나 이러한 통고무 상태의 고무피복 로울러 등은 점탄성체의 고유한 특징인 높은 마찰계수를 이용하여 동력의 전달목적 및 회전방향을 조절하려는 목적으로 사용할 때 고무재료가 접지면 또는 마찰면에서 국부적인 응력과 마찰저항을 받아 마모 및 피로파괴를 쉽게 일으키는 문제점이 있었다. 고무와 같은 점탄성체의 마모 또는 피로파괴현상은 크게 물리적인 요인과 화학적인 요인에 의하여 발생되는 바 물리적인 요인에 의하여 마모되는 현상은 다시 세가지의 마모형태로 구분되는데 먼저 접촉면 표면의 단단한 입자나 거칠음에 의하여 유발되는 마멸 마모(ABRASIVE WEAR).The present invention provides a rubber coating material adhered to the outer circumferential surface of a roller in a rubber roller or a wheel (WHEEL) used as a driving, driven, or carrier used to transmit rotational power by coating a rubber layer having a certain thickness on a metal roller surface. It relates to a roller or a wheel made by filling a reinforcing material therein. Rubber rollers or wheels are usually coated with a simple solid rubber state to support diamond wire saws at regular intervals, to transmit rotation, or to compress certain workpieces. Rubber coating rollers in the state use high friction coefficient, which is a characteristic of viscoelastic material, to control the power transmission purpose and rotational direction. There was a problem of easily abrasion and fatigue destruction. Wear or fatigue fracture of viscoelastic materials such as rubber is largely caused by physical and chemical factors. The phenomena of wear caused by physical factors are classified into three types of wear. Abrasion wear caused by

두 번째로 국부적이며 주기적인 응력을 받은 결과 재료의 일부가 탈리되는 현상인 피로마모(FATIGUE WEAR). 셋째, 금속과 고무의 표면사이에 발생하는 접착력에 의해 한 표면에서 다른 표면으로의 재료이동 현상에 의한 접착마모(ADHESIVE WEAR)가 그것이다.Second, fatigue wear, a phenomenon in which part of the material is released as a result of local and periodic stresses. Third, the adhesive wear (ADHESIVE WEAR) caused by the material transfer phenomenon from one surface to the other by the adhesive force generated between the metal and the surface of the rubber.

다음으로 화학적인 마모에 의한 마모현상은 진공 또는 질소분위기 상태에서 실험한 경우와 공기중의 산소 분위기에서 실험한 경우의 실험 결과로부터 산소분위기에서는 마모 속도가 더 빠르다는 것이 관찰되었으며 이는 고무제품을 사용하는 조건(분위기 온도가 높은 경우, 산소나 오존, 자외선 등)에 따라 망목쇄에 기여하는 고무분자들 및 화학적으로 불안정한 가교가 산화되어 파괴되는 화학적인 마모에 기인된 결과이며 특히 가혹한 마찰이 있는 곳에서는 두 표면의 접촉계면에서 발생하는 열이 고무재료의 화학적 파괴를 가속시킨다. 고무재료의 마찰력 증가는 필연적으로 내마모성의 저하를 초래한다. 이는 마찰과정에서 수반된 점탄성체인 고무재료의 변형과 관계된 것으로서 공급된 에너지는 고무분자의 완화과정에서 에너지 소산과정을 거쳐 일부 에너지는 회복되고 나머지는 히스테리시스(HYSTERESIS)손실에 의하여 고무재료로 만들어진 제품에 축열을 일으켜 고무분자의 전단(SHEARING)을 유도하기 때문에 고무재료의 물리적인 특성이 저하되어 나타난 결과이다.Next, the wear rate caused by chemical abrasion was observed to be faster in the oxygen atmosphere when the test was conducted under vacuum or nitrogen atmosphere and under oxygen atmosphere in the air. Rubber molecules that contribute to the mesh chain and chemical wear that chemically unstable crosslinks are oxidized and destroyed depending on the conditions (high temperature atmosphere, oxygen, ozone, ultraviolet rays, etc.), especially in places with severe friction In heat, the heat generated at the contact interface of two surfaces accelerates the chemical breakdown of the rubber material. Increasing the frictional force of the rubber material inevitably leads to a decrease in wear resistance. This is related to the deformation of the rubber material, which is a viscoelastic material involved in the friction process, and the energy supplied is the energy dissipation process during the relaxation of the rubber molecules, and some of the energy is recovered and the rest is absorbed by the hysteresis loss. It is the result of deterioration of physical properties of rubber material because it induces heat storage and induces shear of rubber molecules.

따라서 본 발명은 상기와 같은 물리 화학적인 요인에 의하여 고무재의 피로 파괴에 기인하는 요인중 히스테리시스에 의한 발열을 억제하여 고무재로 피복된 로울러나 휠 등의 내구수명을 현저히 증가시키고 적절히 충격을 흡수하도록 안출한 발명으로서 이를 첨부한 도면에 의거해 일실시예를 들어 상술하면 다음과 같다.Therefore, the present invention is to suppress the heat generated by hysteresis among the factors caused by the fatigue failure of the rubber material by the physicochemical factors as described above to significantly increase the endurance life of the roller or wheel coated with the rubber material and to absorb the impact properly When the present invention is described in detail based on one embodiment based on the accompanying drawings as follows.

도면 제1도는 본 고안상으로 실시되는 고무 피복 로울러를 도시한 부분절개 사시도로서, 고무피복로울러(1)에 있어서 본 발명은 금속제로 된 로울러 골조(2) 외주면에 일정한 두께를 가지는 천연고무 또는 합성고무 피복재(3)를 긴밀하고 균일한 두께로 피복접착하되 이 고무 피복재(3) 내부 일정 위치에 고강도를 가진 탄소강 또는 스프링강으로 된 단면이 원형인 보강재(4)를 주조 등에 의하여 고무와 일체로 충전 고착되도록 한 것이다. 여기에서 일정위치라 하는 것은 상기 보강재(4)를 고무재(3) 내부에 수평으로 길게 되도록 하도 그 충전 또는 삽입위치를 용도에 따라 고무재(3) 표면으로부터 멀리하기도 또는 가깝게 하기도 한다. 상기와 같은 구성으로 되는 본 고안상으로 실시되는 고무피복로울러(1)와 달리 종래의 휠 형태 또는 로울러 형태를 도면 제2도에 도시한 바, 즉, 제2도의 a도는 휠형태를 나타낸 일부종단면도이다. b도는 장축형 로울러로서 보강재(4)가 단면상 스프링형이 아니고 밋밋하고 길쭉한 구형으로 고무속에 매설한 형태를 나타낸 종단면도로서 보강재(4)를 스프링형으로 구성하거나 파이프와 같은 원통형으로 구성하거나 그 작용효과는 거의 동일하다.1 is a partial cutaway perspective view showing a rubber-coated roller implemented in accordance with the present invention, in the rubber-coated roller (1) the present invention is a natural rubber or synthetic having a certain thickness on the outer circumferential surface of the metal roller frame (2) The rubber coating material 3 is coated and bonded to a tight and uniform thickness, and the reinforcement material 4 having a circular cross section made of carbon steel or spring steel having high strength at a predetermined position inside the rubber coating material 3 is integrally formed with rubber by casting or the like. It is intended to fix the charge. In this case, the predetermined position may be such that the reinforcing material 4 is horizontally lengthened inside the rubber material 3, or the filling or insertion position may be far from or close to the surface of the rubber material 3 depending on the purpose. Unlike the rubber coated roller 1 implemented according to the present invention having the above-described configuration, a conventional wheel form or a roller form is shown in FIG. 2, that is, part a of FIG. 2 shows a wheel form. It is also. b is a longitudinal axis roller showing the shape of the reinforcement (4) buried in the rubber in the shape of a plain and elongated spherical shape instead of a spring in cross section. The effect is almost the same.

통상적으로, 회전 구동체의 축상에 화학적으로 고무가 접착되어 회전체의 일부로 되어 있거나 고무가 원통형태로 압입되어 회전체의 일부로 된 구조의 고무층과 고무층 사이에 고무재료보다 응력이 높은 재료를 스프링의 형태 또는 길쭉한 구형 형태로 하고 외부로부터 응력을 받는 방향과 직각으로 위치되게 하면 단면이 원형으로 된 스프링상의 보강재(4) 사이사이에 고무가 긴밀히 충전되게 되므로서 고무층과 보강재(4) 사이가 일체화되어 고무의 중간층에 개재된 이종재질만큼 축의 외경이 확대되는 결과를 나타내면서도 회전 저항은 확대되는 크기에 비례하여 그만큼 줄어든다. 이 회전저항을 수식으로 나타내면In general, a rubber having a higher stress than a rubber material is formed between a rubber layer and a rubber layer having a structure in which rubber is chemically adhered to an axis of the rotary drive to form a part of the rotating body or rubber is press-fitted into a cylindrical shape. When the shape or elongate sphere is positioned at right angles to the direction of stress from the outside, the rubber is tightly filled between the spring-like reinforcements 4 having a circular cross section, and thus the rubber layer and the reinforcement 4 are integrated. While the outer diameter of the shaft is enlarged by the dissimilar material interposed in the middle layer of rubber, the rotational resistance decreases in proportion to the enlarged size. If this rotational resistance is expressed by the formula

줄어든 회전저항은 상기 식에서 볼 때 tan δ 값이 감소한다는 것과 해석을 같이 할 수 있으므로 tan δ 의 함수인 마모량을 적게 할 수 있다. 축으로 부터 하중이 부하되면 고무의 중간층에 외력에 저항하여 자기 형태를 유지할 수 있는 이종 재질의 구조물이 없을 경우 (도면 제3도의 (a)도와 (b)도)에는 국부적으로 집중응력을 받아 고무재료의 변위가 커지며 커진 변위만큼 외부의 에너지가 고무재료의 히스테리시스 손실에 비례하여 고무제품내로 축적되며 반복 변형시 내부 발열이 쉽게 일어나나 도면 제4도의 경우처럼 이종재질의 보강재(4)가 개재되면 외부에서의 응력은 이종 재질층인 보강재(4)에서 차단 분산되어 고무재료의 국부적인 응력 집중은 전체의 구조로 확산되며 내부 발열의 정도가 낮아지게 된다. 솔리드 타이어나 이와 유사한 기능을 가진 제품들은 대부분 탄소강으로 만들어지는 로울러 골조(2)를 물리화학적으로 처리한 후 접착제를 도포하여 고무와 함께 금형에 넣어 가압가열하여 고무의 가황 및 고무를 화학적으로 접착시키도록 되어 있다. 그러나 도면 제1도와 같이 고무조직내에 자기형태를 유지할 수 있는 보강재(4)를 내재케 하면 외력에 저항하여 소성변형을 일으키지 않는다. 또한, 내부고무층의 탄성력을 이용하여 탄소강재 등으로 만들어진 로울러골조(2)의 외주에 내재하는 고무재(3)의 내경을 골조(2)의 외경보다 약간 적게 하여 파워 프레스 등을 사용하여 압입시키면 고무와 로울러 골조(2) 외주면에서 물리적인 압착력이 발생하며 이때의 압착력은 고무제품의 내경 치수 및 내경고무의 재질특성에 따라 임의로 조정가능하고 압착력도 화학접착에 버금가게 할 수 있다. 고무가 피복된 로울러(1)의 고무속에 이종 재질의 보강재(4)가 접착개재된 구조로 내재되면 접지면 또는 접착면에 일정 하중이 부하되더라도 고무의 접촉면적이 이종 재질의 보강재가 없는 로울러에 비하여 감소하기 때문에 일사용례로서 액을 짜는 기능을 하는 로울러(SQUEEZE ROLLER)의 경우는 적은 하중(압착력)으로도 로울러가 액을 짜는 기능이 향상된다. 또한, 적은 하중 또는 장력을 주어 당기는 역할을 하는 로울러(TENTION BRIDLE ROLL)의 경우에는 고무층의 변위를 줄이기 위하여 경도가 높은 재료를 사용하나 고경도 제품일수록 마찰계수가 낮아 접착면에서 미끄러지는 단점이 있다. 이런 경우 이종 재질의 보강재(4)를 충전, 주입 또는 삽입하고 외부고무의 경도를 낮추면 마찰계수를 상승시키는 효과가 나타나기 때문에 현저히 미끄럼 현상을 제거할 수도 있는 등의 효과가 있다.The reduced rolling resistance can be interpreted as the decrease of tan δ value in the above equation, so that the amount of wear as a function of tan δ can be reduced. When a load is loaded from the shaft, if there is no structure of different materials that can maintain its shape by resisting external force in the middle layer of rubber (Fig. 3 (a) and (b)), the rubber is subjected to local concentrated stress. As the displacement of the material increases, the external energy is accumulated in the rubber product in proportion to the hysteresis loss of the rubber material, and internal heat generation occurs easily during repeated deformation, but when the reinforcing material 4 of different materials is interposed, as shown in FIG. The external stress is blocked and dispersed in the reinforcing material 4, which is a dissimilar material layer, so that local stress concentration of the rubber material is diffused into the whole structure and the degree of internal heat generation is lowered. For solid tires and similar products, most of the roller frames (2) made of carbon steel are physically chemically treated, and then adhesives are applied and placed in a mold together with rubber to vulcanize the rubber and chemically bond the rubber. It is supposed to be. However, when the reinforcing material 4 capable of maintaining its own shape is embedded in the rubber structure as shown in FIG. 1, it is resistant to external force and does not cause plastic deformation. In addition, by using the elastic force of the inner rubber layer, if the inner diameter of the rubber material (3) in the outer periphery of the roller frame (2) made of carbon steel or the like is slightly smaller than the outer diameter of the frame (2) and press-fitted using a power press or the like The physical compressive force is generated at the outer circumferential surface of the rubber and roller frame 2, and the compressive force can be arbitrarily adjusted according to the inner diameter of the rubber product and the material characteristics of the inner rubber, and the compressive force can be comparable to that of chemical bonding. When the reinforcement material of different materials is embedded in the rubber of the rubber-coated roller 1, the contact area of the rubber is applied to the rollers without the reinforcement material of the heterogeneous material even when a certain load is applied to the ground surface or the adhesive surface. As a result, the roller squeezing function is improved even with a small load (compression force) in the case of the roller squeezing function as a use case. In addition, in the case of the tension bridle, which is used to pull with a small load or tension, a material of high hardness is used to reduce the displacement of the rubber layer. . In this case, filling, injecting or inserting the reinforcing material 4 of different materials and lowering the hardness of the external rubber may increase the coefficient of friction, thereby significantly reducing the sliding phenomenon.

Claims (1)

금속제로 된 로울러 골조(2) 외주면에 일정두께의 고무 피복재(3)를 장착한 고무피복로울러(1)에 있어서, 상기 로울러 골조(2)의 외주면에 일정한 두께의 고무피복재(3)를 압착포설하고 이 고무피복재(3)의 내부 일정 위치에 코일 스프링형태 또는 원통형으로 된 고경도 탄소강재 등의 보강재(4)를 상기 고무 피복재(3)와 일체로 충전고착시켜서 이루어지는 고무재가 피복된 고무재 로울러 또는 휠.In the rubber coating roller 1, in which a roller coating material 3 of constant thickness is mounted on the outer circumferential surface of the metal roller frame 2, a rubber coating material 3 of constant thickness is pressed on the outer circumferential surface of the roller frame 2; And a rubber material-coated rubber roller formed by filling and fixing a reinforcing material 4 such as a coil spring-shaped or cylindrical-hardened carbon steel at a predetermined position inside the rubber coating material 3 integrally with the rubber coating material 3. Or wheel.