KR101380584B1 - 타이어 비드를 따라 상이한 트랙 위치들에서의 절삭에 의한 균일성보정 - Google Patents

타이어 비드를 따라 상이한 트랙 위치들에서의 절삭에 의한 균일성보정 Download PDF

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꽁빠니 제네날 드 에따블리세망 미쉘린
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Abstract

경화 타이어에서 하나 이상의 균일성 인자들의 하나 이상의 고조파들의 크기를 감소시키는 시스템 및 방법은 제1 및 제2 비드 형상들을 따라 하나 이상의 트랙/영역 위치들에서 타이어 재료를 선택적으로 제거하는 것을 포함한다. 선택적 제거는 반경방향, 축방향 및 접선방향 힘 변동과 같은 인자들의 선택된 수의 고조파들을 보정하기 위하여 비드 시트, 하부 플랜지 및/또는 상부 플랜지 구역들에서 절삭을 통하여 이루어진다. 절삭 패턴들이 계산되고 제1 및 제2 타이어 비드들에 대하여 구현되어 원하는 수준의 힘 감소가(각각의 타이어 비드를 따라 0-360°광역 내) 선택된 각(angular) 위치들에서 달성된다. 절삭 패턴들은 고정 또는 가변 타이어 회전 속도들 및/또는 고정 또는 가변 레이저 출력 수준들에서 구현되도록 계산될 수 있다.

Description

타이어 비드를 따라 상이한 트랙 위치들에서의 절삭에 의한 균일성보정{UNIFORMITY CORRECTION BY ABLATION AT DIFFERENT TRACK LOCATIONS ALONG A TIRE BEAD}
우선권 주장
본 출원은 2009.6.30자 미국임시특허출원 번호 제61/221,627호의 우선권을 주장한다.
발명의 분야
본 발명은 포괄적으로 경화 타이어의 타이어 비드 위치에 있는 재료를 선택적으로 제거하여 타이어 균일성을 개선하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
타이어 불균일성은 타이어의 소정의 정량적 특성들에서 타이어 회전축에 대한 대칭성(또는 대칭성 결여)과 관련이 있다. 통상적인 타이어 형성 방법은 불행하게도 타이어 불균일성을 만드는 많은 기회들을 가지고 있다. 타이어 회전 과정에서, 타이어 구조에 존재하는 불균일성은 휠 축에 주기적으로 변하는 힘을 발생시킨다. 이러한 힘의 변동이 현저한 진동으로 차량 및 탑승객에게 전달될 때 타이어 불균일성은 중요하다. 이러한 힘들은 차량 현가장치를 통하여 전달되어 차량 좌석 및 핸들에서 감지될 수 있고 차 안에서 소음으로 전달될 수 있다. 탑승객에게 전달되는 진동 정도는 타이어의 '승차감' 또는 '안정감'으로 분류된다.
타이어 균일성 특성들, 또는 속성들은 일반적으로 치수적 또는 기하학적 변동(반경방향 런아웃(RRO) 및 축방향 런아웃(lateral run out; LRO)), 중량편차, 및 롤링 변동(반경방향 힘 변동, 측방향 힘 변동 및 접선방향 힘 변동, 때로는 길이방향 또는 전-후방향 힘 변동이라고도 함)으로 분류된다. 균일성 측정 기구들은 때로는 타이어가 축 주위로 회전할 때 타이어 주위의 여러 지점들에서 힘을 측정하여 상기 및 기타 균일성 특성들을 측정한다.
타이어 균일성 특성들이 확인되면, 제조 공정을 조정하여 일부 균일성들에 대한 보정절차들이 진행될 수 있다. 일부 균일성들은 제조공정 과정에서 보정되기 어려우므로 경화 타이어의 잔존하는 불균일성들을 보정하기 위한 추가적인 보정절차들이 필요할 수 있다. 경화 타이어에 재료를 부가 및/또는 제거 및/또는 경화 타이어 변형에 제한되지 않지만 이를 포함한 많은 상이한 방법들이 적용될 수 있다. 일부 공지된 균일성 보정기술들은 예를들면 정밀 제어 및/또는 이러한 기술을 통하여 보정될 수 있는 타이어 유형과 같이 적용에 한계가 있다. 예를들면, 측벽 높이가 낮은 저 형상 타이어는 특히 공지된 균일성 보정기술들로는 보정하기가 어렵다. 또한 공지 기술들은 보정 가능한 균일성 인자들 유형에 제한적일 수 있다.
타이어 재료를 제거하여 균일성을 개선하는 공지 시스템들의 예시로는 미국특허 제4,041,647호 및 제5,537,866호를 포함한다. 미국특허 제4,041,647호(Ugo)는 타이어 회전 과정에서 타이어의 자유 반경방향 런아웃의 과도한 변동을 측정하고 보정하는 공기입 타이어 균일성 개선에 관한 것이다. 미국특허 제5,537,866호(Bangert 등)는 튜브리스 공기입 타이어의 타이어 불균형을 보정하는 방법을 개시하고, 이는 반경방향 인자 측정 값이 최소값에 문턱값을 더한 값보다 큰 지점에서 타이어 비드 시트(seat) 면과 대향하는 반경방향 내향 재료를 남은 타이어 불균형이 소정 허용범위 내에 있을 정도로 제거하는 단계를 부분적으로 포함한다.
재료 부가에 의한 불균일성 보정 예로는 미국특허 제5,060,510호(Rousseau)를 포함하며, 이는 타이어와 지면 사이의 반경방향 힘 변동을 보정하는 방법을 개시하며, 장착 림과 타이어 비드들 사이에 배치되는 원형 고리 형상의 웨지에 의해 보정에 영향을 미치는 단계를 부분적으로 포함한다.
연마하지 않고 변형에 의해 균일성을 보정하는 공지 시스템의 예시는 미국특허 제5,616,859호(Rhyne) 및 미국특허출원 공개공보 제2007/0145623 A1호(Hair, JR.)에 개시된다. 미국특허 제5,616,859호(Rhyne)는 경화 타이어의 균일성 특성 크기를 감소시키는 방법 및 장치를 개시하며, 여기에서 타이어의 하나의 카커스(carcass) 보강 부재의 최소한 일부는 예를들면 카커스 보강 부재의 최소한 일부를 탄성 한계 이상으로 소정 시간 동안 가변적으로 늘려서 소정 정도로 영구적으로 변형된다. 미국특허출원 공개공보 제2007/0145623 A1호(Hair, JR.)는 경화 타이어의 균일성 특성의 다중 고조파들 크기를 감소시키는 장치 및 방법을 개시하며, 여러 확인 위치들에서 타이어의 카커스 보강 부재의 일부를 영구적으로 변형시키기 위하여 다중 판들이 포함된 고리를 이용한다.
경화 타이어의 불균일성 보정을 위한 효과적이고 효율적인 해결책을 제공할 필요성이 있다는 관점에서, 하나 이상의 다중 균일성 인자들의 하나 이상의 고조파들을 보정하기 위하여 하나 이상의 상이한 타이어 비드 지점들에서 선택적 제거에 의한 정밀 보정을 제공할 수 있는 새로운 보정방법이 제공될 필요가 있다. 균일성 보정을 위한 공지 기술이 개발되었지만, 본 발명에 의해 이하 제시되는 바와 같이 모든 소망 특성들을 포괄적으로 포함하는 기술은 개발되지 않았다.
선행기술에서 직면되고 본 발명에서 해결하고자 하는 특징부 관점에서, 타이어 비드 지점들을 따르는 재료를 선택적으로 제거하여 경화 타이어의 불균일성을 보정하기 위한 개선된 장치 및 방법론이 제공된다.
본 발명의 일 예시적 실시예는 경화 타이어에서 최소한 하나의 균일성 인자의 하나 이상의 고조파들 크기를 감소시키는 방법에 관한 것이다. 잠재적 균일성 보정이 필요한 인자들은 저속 및/또는 고속에서의 반경방향 및 측방향 힘 변동들뿐 아니라 접선방향 힘 변동, 반경방향 런아웃(run out), 측방향 런아웃, 중량편차, 원추효과(conicity) 및 플라이 스티어(ply steer) 및 기타들 중 하나 이상을 포함한다. 보정은 각각의 관심 균일성 인자들에 대하여 선택된 수의 고조파들, 예를들면 1, 2, 3, 4, 5 또는 그 이상의 고조파들 또는 균일성 인자의 완전한 주기적 파형을 구성하는 모든 고조파들에 대하여 이루어질 수 있다.
균일성 인자들(및 선택적으로 관심 고조파들의 선택적 집합)이 확인되면, 제1 및 제2 타이어 **비드들 각각에 대한 최소한 하나의 절삭(ablation) 패턴이 계산된다. 최소한 하나의 절삭 패턴은 제1 및 제2 타이어 비드 각각 주위로 상대 각도(angular) 위치로 규정된다. 절삭 패턴은 비드 형상에 따라 하나 이상의 트랙 위치들, 예를들면 확인된 비드 시트, 하부 플랜지, 및/또는 상부 플랜지 형상 구역에서 결정될 수 있다. 일 특정 예에서, 절삭 패턴은 다음 식에 따라 결정된다:
Figure 112011105079615-pct00001
여기서
Figure 112013086866507-pct00002
타이어 비드 주위의 각도 위치 θ에서의 절삭 깊이,
Figure 112013086866507-pct00003
균일성 인자 k에 대한 가중 보정 진폭, h = 고조파 수(number), 및
Figure 112013086866507-pct00004
는 인자 k 에 대한 고조파 h 의 위상(phase)이다.
또 다른 특정 실시예들에서, 절삭 패턴 계산 중에 또는 후에 조정이 이루어질 수 있다. 예를들면, 보정이 필요한 것으로 확인된 최소한 하나의 균일성 인자가 측방향(lateral) 힘 변동을 포함하거나 또는 절삭 트랙 위치가 하부 플랜지 구역을 포함한다면, 고조파 위상(harmonic phase)
Figure 112013086866507-pct00005
은 절삭 패턴 적용 부분에 대하여 180°조정될 수 있다. 또한 절삭 패턴은 실제 절삭 구현에 존재하는 비-선형성으로 인하여 조정될 수 있다. 실제 절삭 구현에서 절삭 패턴의 모든 또는 선택적 부분들이 취해질 수 있다. 예를들면, 하나 이상의 각도 범위들이 0 내지 360°사이에서 선택될 수 있고 여기에서 타이어 비드를 따라 제거가 실현된다. 이러한 범위의 하나는 실제로 각각의 타이어 비드의 전체 360°의 광역(expanse)일 수 있다.
하나 이상의 절삭 패턴들이 계산되면, 균일성 보정방법은 계산된 절삭 패턴(들)에 따라 타이어 재료를 선택적으로 제거하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 절삭은 가변 속도 및/또는 가변 출력 접근법을 이용할 수 있다. 가변 속도 접근법에서, 절삭 기구는 고정 출력으로 작동되며, 가변 회전 속도들에서 경화 타이어를 선택적으로 회전시킨다. 가변 출력 접근법에서, 경화 타이어는 고정 속도로 회전되며, 절삭 기구는 다양한 출력에서 작동되어 소망 절삭 패턴을 달성한다.
다양한 방법들에 추가하여, 본 발명은 균등하게 관련 시스템들에 관한 것이며, 이는 타이어 균일성 보정 시스템에서 제공되는 다양한 하드웨어 및/또는 소프트웨어 요소들을 포함한다. 소프트웨어는 소정 수준의 균일성 보정을 규정하는 소망 절삭 패턴을 계산하고 정의하기 위하여 제공되며, 하드웨어는 이러한 절삭 패턴들을 구현하기 위하여 제공된다.
일 예시적 실시예에서, 본 발명은 경화 타이어의 최소한 하나의 균일성 인자의 하나 이상의 고조파들 크기를 감소시키는 균일성 보정 시스템에 관한 것이다. 이러한 시스템은 선택적 회전을 위하여 타이어가 정착되는 고정구, 고정구에 대하여 상대적으로 배향된 절삭 기구 및 절삭 기구 및 타이어 고정구에 연결되며 고정구에 장착된 최소한 하나의 타이어 비드를 따라 다수의 절삭 패턴들에 의해 타이어 재료가 선택적으로 제거되도록 타이어 회전 속도 및 절삭 출력을 선택적으로 조절하는 컴퓨터 제어 시스템과 같은 예시적 요소들을 포함할 수 있다. 다수의 절삭 패턴들에서 각각의 패턴은 최소한 하나의 비드의 형상을 따라 형성되고, 상기 형상의 하나 이상의 비드 시트, 하부 플랜지 및 상부 플랜지 구역들에서 형성된 상이한 트랙 위치에서의 절삭을 위한 것이다.
더욱 특정된 예시적 예에서, 절삭 기구는 하나 이상의 레이저, 연마기, 모래분사기 및 워터제트를 포함한다. 일 예에서, 컴퓨터 제어 시스템은 회전 속도를 고정 속도로 제어할 수 있고 절삭 출력은 가변 수준으로 제어할 수 있어 컴퓨터 제어 시스템으로 프로그램된 하나 이상의 계산된 절삭 패턴들을 구현할 수 있다. 대안적으로, 컴퓨터 제어 시스템은 절삭 출력을 일정 수준으로(예를들면 최대 출력) 제어하고 타이어 회전 속도를 가변 수준으로 제어하여 컴퓨터 제어 시스템에 프로그램된 하나 이상의 계산된 절삭 패턴들을 구현할 수 있다.
더욱 특정된 실시예들에서, 컴퓨터 제어 시스템은 하나 이상의 계산된 절삭 패턴들을 정의하는 정보 및 컴퓨터-실행 가능 명령어들을 저장하는 최소한 하나의 메모리 기구 및 최소한 하나의 처리기와 같은 내부 요소들을 포함할 수 있다. 최소한 하나의 처리기는 최소한 하나의 메모리 기구와 연결되어 여기에 저장된 컴퓨터-실행 가능 명령어들을 실행하여 컴퓨터 제어 기구가 하나 이상의 계산된 및 프로그램된 절삭 패턴들에 따라 타이어 비드 재료의 선택적 제거가 달성되도록 절삭 기구 및 고정구를 제어하기 위한 특수한 용도의 기계와 같이 기능하도록 한다. 이러한 메모리 기구는 각각의 균일성 인자에 대한 보정 소망 수준 및 절삭 트랙 위치를 가중하는 조절 인자들(scaling factors)을 규정하는 정보를 저장하도록 더욱 구성될 수 있다. 메모리 기구에 저장된 추가 정보는 타이어 재료의 선택적 제거가 이루어져야 하는 각각의 타이어 비드의 선택적 각도(angular) 부분을 정의할 수 있고, 여기에서 선택적 각도 부분은 전체 360°타이어 광역(expanse)보다 작은 하나 이상의 범위를 포함한다. 또한 저장 정보는 하나 이상의 계산된 절삭 패턴에 따라 보정되는 하나 이상의 관심 균일성 인자에 대한 선택된 수의 관심 고조파를 정의하는 정보를 더욱 포함할 수 있다.
본 요약에 설명되지 않은 본 요약 부분에서 명시되는 않은 발명의 추가 실시예들은 상기 요약 실시예들에서 언급되는 특징부, 요소들, 또는 단계들, 및/또는 달리 본 발명에서 언급된 기타 특징부, 요소들, 또는 단계들의 다양한 조합 양태들을 포함하거나 이를 결합할 수 있다. 본 분야의 숙련가들은 본 명세서의 하기 부분을 검토하면 이러한 실시예들 및 기타 특징부들 및 양태들을 더욱 쉽게 이해할 것이다.
본 분야의 숙련가를 대상으로 본 발명의 최선의 형태를 포함한 완전하고 실현 가능한 개시가 첨부 도면들을 참조한 본 명세서에 제공된다:
도 1은 본 발명의 양태들에 의한 경화 타이어의 하나 이상의 균일성 인자들 크기를 감소시키는 방법의 예시적 단계들 및 특징부들을 기재한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 양태들에 의해 하나 이상의 타이어 비드 위치들을 따라 수행되는 선택적 제거를 위한 절삭 패턴들의 더욱 특정한 계산 방법의 예시적 단계들 및 특징부들의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 시스템 및 방법론에 따라 보정될 수 있는 래디얼 타이어의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 예시적 실시예들에 따라 선택적 제거가 필요한 트랙들 또는 영역들을 결정하기 위하여 타이어 비드 형상을 따라 형성되는 수직 및 수평 기준(reference) 위치들에 대한 도식을 제공한다.
도 5A는 타이어 주위 각도 위치의 함수로 피-실험 타이어의 합성 반경방향 힘 변동 그래프이다.
도 5B는 도 5A에 도시된 피-실험 타이어의 제1차 내지 제3차 고조파들 반경방향 힘 변동 그래프이다.
도 6은 본 발명의 양태들에 따라 레이저 절삭을 적용하는 균일성 보정 기계의 예시적 하드웨어 요소들의 블록도이다.
도 7은 본 발명의 양태들에 따른 레이저 절삭을 수행하기 위한 예시적 방법들에서 예시적 단계들 및 특징부들을 기재한 흐름도이다.
도 8은 그레이스케일 비트맵 이미지 형태로 예시적 절삭 편(segment)을 보인다.
도 9는 도 8의 그레이스케일 이미지에 따라 표시된 절삭 깊이에 대한 그래프를 제공한다.
도 10은 타이어 비드를 따라 제거되는 다중 절삭편들의 사시도이다.
도 11A는 제1 차 고조파 반경방향 힘 변동의 균일성 보정을 위한 상대 절삭 위치들을 보이는 타이어 사시도이다.
도 11B 및 도 11C는 각각 도 11A에서 도시된 반경방향 힘 변동 보정을 위한 절삭에 해당하는 제1 및 제2 타이어 비드들에 대한 절삭 깊이 대 각도 위치를 보이는 그래프이다.
도 12A는 제1 차 고조파 측방향 힘 변동의 균일성 보정을 위한 상대 절삭 위치들을 보이는 타이어 사시도이다.
도 12B 및 도 12C는 각각 도 12A에 도시된 측방향 힘 변동 보정을 위한 절삭에 해당하는 제1 및 제2 타이어 비드들에 대한 절삭 깊이 대 각도 위치를 보이는 그래프이다.
도 13은 반경방향 힘 변동의 제1차, 제2차, 제3차 및 제4차 예시적 고조파 요소들을 포함한 시뮬레이션된 합성 파형 그래프이다.
도 14는 측방향 힘 변동의 제1차 고조파 요소를 포함한 시뮬레이션된 합성 파형 그래프이다.
도 15는 도 13에 도시된 반경방향 힘 변동의 제1차 내지 제4차 고조파 요소들의 합에 의해 시뮬레이션되는, 반경방향 힘 변동 보정을 위한 제1 및 제2 타이어 비드들에 대하여 계산된 절삭 패턴들을 보이는 그래프이다.
도 16은 도 15의 절삭 패턴들 구현 이후 보정된 반경방향 힘과 비교되는 초기 반경방향 힘에 대한 시뮬레이션 값들을 보이는 그래프이다.
도 17은 도 13 및 도 14에 도시된 반경방향 힘 변동의 제1차 내지 제4차 고조파 요소들 및 측방향 힘 변동의 제1 고조파의 합에 의해 시뮬레이션되는, 반경방향 및 측방향 힘 변동들 보정을 위한 제1 및 제2 타이어 비드들에 대하여 계산된 절삭 패턴들을 보이는 그래프이다.
도 18은 도 17의 절삭 패턴들 구현 이후 보정된 측방향 힘과 비교되는 초기 측방향 힘에 대한 시뮬레이션 값들을 보이는 그래프이다.
도 19는 세로좌표를 따라 프로그램된 mm 단위의 절삭 깊이, 가로좌표를 따라 mm 단위의 실제 절삭 깊이를 표시하는, 절삭 비-선형 특성을 감안한 깊이 보정을 보이는 그래프이다.
도 20은 절삭 구현 가변 출력 및 가변 속도에 대하여 세로좌표를 따라 mm 단위의 절삭 깊이를, 가로좌표를 따라 °단위의 방위각을 표시하는, 도 19의 사상 함수들 적용 후 조정된 절삭 패턴들을 보이는 그래프이다.
도 21은 개시된 절삭기법을 실행하는 고정 출력, 가변 속도 모드를 위해 분 당 각도(°) 단위의 타이어 원주 속도 대 °단위의 각도 위치를 도식한 예시적 그래프이다.
본 명세서 및 첨부 도면을 통하여 참조 부호를 반복하여 사용하는 것은 본 발명에서 동일하거나 유사한 특징부, 요소들 또는 단계들을 표시할 의도이다.
본 발명의 요약 부분에서 논의된 바와 같이, 본 발명은 특히 상이한 비드 위치들에서 레이저 절삭을 적용하여 타이어 비드 위치들을 따라 재료를 선택적으로 제거하는 경화 타이어의 불균일성 특성들 보정 장치 및 방법에 관한 것이다.
개시된 기술 양태들을 선택적으로 조합하여 본 발명의 다수의 다른 실시예들을 구현한다. 본원에서 제시되고 논의된 예시적 예들 각각은 본 발명의 한계를 암시하는 것이 아니라는 것을 이해하여야 한다. 일 실시예들의 일부로 도시되고 설명되는 특징부들 또는 단계들은 다른 실시예들의 양태들과 조합하여 또 다른 실시예들을 제시할 수 있다. 또한, 소정의 특징부들은 동일하거나 유사한 기능을 수행하는 명시적으로 언급되지 않은 유사한 기구들 또는 특징부들과 상호 교환적일 수 있다.
본 발명에 따른 균일성 특성 보정을 위한 래디얼 공기입 타이어(40)가 도 3에 도시된다. 타이어(40)는 길이방향 회전 중심축 주위에서 회전 가능하다. 타이어(40)는 실질적으로 원주방향으로 연장될 수 없는 한 쌍의 비드 와이어들(42)을 포함한다. 제1 및 제2 비드들(42)은 중심축에 평행한 방향으로 이격된다. 원주방향은 축의 중심을 갖는 원에 대해서 실질적으로 접선 방향이고 타이어의 중간 원주 면에 대하여 평행한 평면에 포함되는 것으로 규정된다.
카커스 플라이(44)는 각 비드(42) 사이로 연장된다. 카커스 플라이(44)는 각 비드(42) 주위로 연장되는 한 쌍의 축방향으로 대향하는 단부들을 구비한다. 카커스 플라이(44)는 축방향 대향 단부들에서 각 비드(42)에 고정된다. 카커스 플라이(44)는 함께 꼬여진 여러 폴리에스테르 얀 또는 필라멘트와 같은 적당한 구성 및 재료로 각각 제조된 실질적으로 반경방향으로 연장되는 복수의 보강 부재들을 포함한다. 카커스 플라이(44)는 단일 플라이지만, 타이어(40)의 계획적인 용도 및 부하에 대하여 임의의 적절한 수의 카커스 플라이를 포함할 수 있다는 것은 자명한 사실이다. 보강 부재는 단일 필라멘트 또는 임의의 다른 적당한 구성 또는 재료일 수 있다는 것은 명백하다.
도시된 타이어(40)는 벨트 패키지(46)도 포함한다. 벨트 패키지(46)는 적어도 두 개의 환형 벨트를 포함한다. 벨트 중 하나는 다른 벨트의 반경방향 외향으로 위치한다. 각 벨트는 강 합금과 같은 적당한 재료로 제조된 실질적으로 평행하게 연장되는 복수의 보강 부재들을 포함한다. 타이어(40)는 측벽(64) 및 트래드(62)에 대한 고무를 포함한다. 고무는 임의의 적당한 천연 고무 또는 합성 고무 또는 이의 조합으로 제조될 수 있다.
하기 설명에서 이해될 수 있듯이, 도 3에 도시된 바와 같이 래디얼 타이어(40)의 균일성 특성들 보정을 위한 본 발명의 단계들 및 특징부들은 일반적으로 타이어 비드들의 변경에 관한 것이다. 더욱 특정한 예들에서, 레이저 절삭이 사용되어 제1 및/또는 제2 타이어 비드들의 일부를 선택적으로 제거하여 하나 이상의 균일성 특성들을 개선시킨다. 본원에서는 타이어 비드 재료를 선택적으로 제거하기 위한 방법으로 레이저 절삭이 기술되지만, 기타 제거 기술들, 예를들면 제한적이지 않지만 연마, 모래분사, 워터제트 제거 및 기타 등도 본원에 기재된 바와 같은 정밀 제거 기능성을 구현하기 위하여 사용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 예시적 방법에서 제1 단계(100)는 균일성 보정을 위한 관심 인자들을 확인하는 것이며, 인자들은 선택적으로 하나 이상의 관심 고조파들을 포함할 수 있다. 타이어 균일성 특성들은 일반적으로 치수적 또는 기하적 변동(예를들면 반경방향 런아웃(RRO) 및 축방향 런아웃(LRO))뿐 아니라 롤링 변동(예를들면 반경방향 힘 변동, 측방향 힘 변동 및 접선방향 힘 변동) 및 제한적이지 않지만 중량편차, 원추효과, 플라이 스티어 및 기타 등을 포함하는 다른 특성들을 포함한다.
보정 가능한 추가적인 균일성 인자들은 측정되는 및/또는 예측/계산되는 고속 반경방향 힘을 포함한다. 예측되는 고속 반경방향 힘은 본원에 모든 목적을 위하여 포함되고 본 출원인의 권리인 미국특허 제7,082,816(Fang Zhu)호에 기재된 바와 같이, 불균형(중량 불균등 분포) 및 저속 반경방향 힘 벡터들의 조합으로 예측될 수 있다.
본 발명은 롤링 힘 변동 보정에 대한 논의에 집중될 것이다. 본원에서 특정 예들은 반경방향 및/또는 측방향 힘 변동들의 과도한 수준을 보정하는 방법을 논의한다. 개시된 방법에 따라 다른 특정 균일성 특성들에 대한 보정이 가능하다는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 본원의 예들은 본 발명을 불필요하게 제한하는 것이 아니다.
도 1을 참조하면, 단계 100은 선택적으로 각각의 확인된 관심 인자에 대한 보정될 고조파 확인을 포함한다. 일부 예들에서, 확인 고조파들(예를들면, 제1차, 제2차, 제3차 및/또는 제4차 고조파) 선택적 보정이 관심 인자(들)에 대하여 바람직할 수 있다. 다른 예들에서, 균일성 인자(들)의 완전한 주기적, 또는 합성 파형을 고려하는 모든 고조파들 보정이 바람직할 수 있다.
보정 대상 균일성 특성 확인은 제조 타이어에 대하여 수행되는 균일성 시험 결과로 부분적으로 결정될 수 있다. 예를들면, 경화 타이어가 시험되어 타이어가 반경방향 및/또는 측방향 힘 변동들(및/또는 기타 특성들)이 소비자에게 인도될 수 있는 소정의 예정 허용 범위에 있는지를 결정한다. 그렇지 않다면, 개시된 균일성 보정 방법에 의거하여 타이어의 균일성 특성들을 보정하는 것이 가능하다.
예를들면, 특정 균일성 특성으로 반경방향 힘 변동을 고려하면, 합성 반경방향 힘 변동은 통상적으로 타이어 균일성 시험기에 의해서 결정된다. 측정된 합성 곡선에서, 일단, 반경방향 힘 변동 크기가 결정되고 각각의 허용 가능한 문턱값과 비교된다. 반경방향 힘 변동 크기의 절대값이 소정 최소 문턱 크기 값 보다 작으면, 타이어는 허용가능하고 타이어의 추가 처리 공정이 필요하지 않다. 타이어는 그때 통상적으로 소비자에게 인도된다. 타이어가 대응하는 허용가능한 최소 문턱 크기 값 보다 큰 반경방향 힘 변동 크기를 가진다면, 다른 비교가 시행된다. 반경방향 힘 변동 크기가 비교적 큰 최대 문턱 크기 값 보다 크다면, 타이어는 보정될 수 없는 것으로 간주된다. 타이어가 보정될 수 없다면, 타이어는 분해된다(scrape). 타이어가 반경방향 힘 변동에 대한 소정 범위의 크기 내에 있다면, 균일성 특성 보정이 진행된다. 예를들면, 반경방향 힘 변동 크기가 소비자에게 인도되기 위한 허용 가능한 최소 문턱 크기 값 보다 크지만, 분해 대상인 비교적 큰 최대 문턱 크기 값 보다 작다면, 타이어는 균일 보정 스테이션에서 보정될 수 있다. 바람직하게는, 본 방법에 따라 타이어가 보정되고, 허용 가능한 문턱값들 내에 성능 특성들이 있을 것이고, 소비자에게 인도된다.
도 1을 다시 참조하면, 본 발명의 실시예들에 의한 두 번째 예시적 단계는 보정될 타이어에 대한 측정 균일성 인자(들)을 획득하는 것이다. 이러한 측정 인자들은 타이어에 대하여 시행되었던 선행 균일성 시험과 관련하여 데이터 저장소에서 얻어지거나, 또는 실제로 단계 102에서 새로운 균일성 측정으로 획득될 수 있다.
타이어 균일성 특성 측정용 예시적 측정 기계는 일반적으로 타이어가 장착되고 하나 이상의 소정 속도들로 원심 회전하는 장착 고정구와 같은 특징부를 포함한다. 일 예에서, 타이어가 중심선에 대하여 회전될 때 다중 데이터 포인트들(예를들면 128 개의 포인트들)에서 타이어 표면의 상대 위치를 결정하기 위하여 레이저 센서들이 타이어에 대하여 접촉, 비접촉 또는 근접 접촉 위치에서 작동되도록 사용된다. 다수의 타이어 회전들에 걸쳐 측정값들을 평균하여 이러한 다중 데이터 포인트들에 대한 평균값들을 얻어, 불필요한 데이터 포인트 측정 가능성을 줄인다. 제한적이지 않지만 RRO, LRO, RFV, TFV, LFV, 균형 및 기타 등과 같은 균일성 측정값을 획득할 수 있는 임의의 적합한 측정 기계들이 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 타이어 균일성 시험기의 하나의 특정 예로는 제품명 Akron Standard로 오하이오주Akron의 Micro-Poise Measurement Systems LLC와 같은 제공자로부터 입수될 수 있다.
인자(들) 및 고조파(들)뿐 아니라 본 발명의 다음 보정 단계들에서 선택적으로 제거될 타이어 비드 영역(들)을 결정하는데 도움이 된다. 이에 따라, 측정 데이터(예를들면 반경방향 힘 변동의 합성 파형)는 컴퓨터 또는 기타 처리 유닛과 연결되는 데이터베이스 또는 기타 메모리/매체 기구에 저장되어 각각의 측정값들이 본원에 기재된 여러 단계들에 따라 분석될 수 있다. 균일성 측정 기계에 의해 측정된 합성 파형 예시는 도 5A에 제공되며, 이는 예시적으로 반경방향 힘 변동 값들(킬로그램 힘 kgf, 또는 간단히 kg으로 측정) 대 각도 위치(°단위로 측정)로 플롯된다.
도 5A의 반경방향 힘 변동 파형에 국한되지 않는 이러한 합성 힘 변동 측정값은 고조파 정현 파형 성분들의 합으로도 표현될 수 있다. 예를들면, 도 5B는 기준 위치로부터 타이어 주위로 각도 위치 함수로써 힘 변동의 킬로그램으로 표현되는 반경방향 힘 변동의 미-보정 제1차 내지 제3차 고조파들을 보인다. 합성 파형의 제1차 고조파 성분은 타이어 1회전(360°)으로 하나의 완전한 사이클을 완성한다. 제2차 고조파 성분은 타이어 1회전으로 2회 완전한 사이클들을, 제3차 고조파 성분은 타이어 1회전으로 3회 완전한 사이클들을 달성한다.
도 5B에 도시된 개별 고조파 및 기타들은 푸리에 분석(예를들면, 이산 푸리에 변환 DFT 또는 고속 푸리에 변환 FFT)을 측정된 합성 신호에 적용하여 획득될 수 있다.
예를들면, 힘 측정값들이 타이어 주위에서 균등하게 이격된 각도 위치들에서 d = 256 데이터 포인트들에 대하여 획득될 때, 128 또는 d/2 고조파들이 계산될 수 있다. 이들 128 고조파들의 합은 각 256 데이터 포인트들을 통과할 것이다.
푸리에 변환으로, 고조파들 H1 및 이상의 직사각 성분들은 다음과 같이 계산될 것이다:
Figure 112013086866507-pct00006
및
Figure 112013086866507-pct00007
,
여기에서 h = 추정 고조파, d = 데이터 포인트들 수, i = 제 i 번째 데이터 포인트, 및 Fi = i 번째 포인트에서의 힘. 직사각 성분들로부터, 고조파 크기(MAG) 및 방위각(AZI)은 다음과 같이 계산될 것이다:
Figure 112013086866507-pct00008
및
Figure 112013086866507-pct00009
크기(MAG)는 특정 고조파 파형의 피크-대-피크 값에 해당되고, 및 방위각(AZI)은 이러한 고조파 파형에서 제1 피크의 각도 위치에 해당된다(도 3에 도시된 제1차 내지 제3차 고조파들과 유사한). 각각의 h 고조파에 대한 고조파 파형은 다음 식으로 나타낼 수 있을 것이다:
Figure 112013086866507-pct00010
.
관심 균일성 인자들이 측정되고, 관심 고조파들이 추출되면, 도 1의 보정 방법에서 다음 단계는 하나 이상의 보정 규칙들을 설정하는 것이다. 보정 규칙들은 일반적으로 균일성 보정 인자들 및 절삭 인자들에 대한 값들을 포함한 확인된 인자 값들에 대한 것이다. 예를들면, 균일성 보정값들은 특정 균일성 인자에 대하여(상기된 허용 가능한 소비자 문턱값들과 같은) 특정 한계 또는 고정된 보정 정도(예를들면 힘 크기의 새로운 문턱 수준 내로)를 정의할 수 있다.
다른 예에서, 보정 규칙은 소망 절삭 위치로서 각 타이어 비드를 따라 있는 하나 이상의 트랙(들) 또는 영역(들)을 식별하는 것이다. 또한 민감도 수준(예를들면, kg/mm 단위 및/또는 트랙에 의한 다양한 가중치 단위), 인자 및/또는 고조파가 설정될 수 있다. 민감도 수준을 결정하는 예시적 방법은 최대 절삭 깊이로 단일 특정 인자 및 고조파에 대하여 보정하기 위한 절삭 패턴 구현으로 힘의 변화 정도를 결정하는 것이다. 예를들면 1 mm 최대 깊이를 가지는 절삭 패턴이 패턴에 대한 제1 고조파 반경방향 힘 보정을 위하여 시행되고, 이러한 보정에 기반한 힘의 변화를 결정한다. 이러한 힘의 변화(kg 단위)는 kg/mm 단위의 민감도 수준에 해당된다. 선택된 절삭 위치(들) 및 상응하는 중요도 가중치와 관련하여, 본 발명의 일부 실시예들은 다중 절삭 위치들을 제공하며, 잠재적으로 각각은 각자 설정된 민감도 수준을 가진다는 것을 이해하여야 하여, 이는 도 4 내지 도 6을 참조하여 더욱 이해될 것이다.
도 4는 타이어 비드의 확대 단면도이며, 일반적으로 휠 림에 안착되는 위치에 대한 이러한 타이어 부분들의 여러 부분들을 보인다. 예를들면, 각각의 타이어 비드 영역(50)은 타이어 비드(42) 및 도 4에 도시된 바와 같이 비드 형상을 형성하는 주변 고무 부분들을 포함한다. 일반적으로, 토우(52)와 출구점(53) 사이의 타이어 비드의 형상 부분이 휠 림 부분과 맞물려 장착 고정된다. 점선(51)은 타이어 비드 영역(50)이 맞물려 장착 고정되는 휠 림의 예시적 부분을 표시한다. 토우(52)와 힐(54) 사이에 형성되는 비드 형상의 바닥 표면은 일반적으로 비드 시트(56)로서 본원에서 언급된다. 힐(heel)(54)과 출구점(exit point)(53) 사이의 형상 부분은 일반적로 플랜지로서 언급되고, 이는 힐(54)과 플랜지 전이점(58) 사이의 하부 플랜지 부분(57) 및 플랜지 전이점(58)과 출구점(53) 사이의 상부 플랜지 부분(59)을 포함한다.
도 4의 비드 형상 영역들을 참조하면, 하나 이상의 절삭 트랙(들) 또는 영역(들)이 본 명세서의 절삭방법에 따라 특정될 수 있다. 예시로, 비드 형상의 상이한 3 부분인 시트(56), 하부 플랜지(57) 및 상부 플랜지(59) 구역들에 시행된 트랙들 제거에 기초하여 소정의 균일성 특성들에 대한 전체 영향들을 분석하기 위한 시험들이 특히 수행되었다. 일 예에서, 비드 보정이 한 쌍의 타이어 비드들의 시트 구역들에서 수행되었을 때 제1차 고조파 반경방향 힘의 피크-대-피크 크기의 차이 변화는 약 2.5-5.0 N/mm 범위로 나타났다. 비드 보정이 한 쌍의 타이어 비드들의 하부 플랜지 구역들에서 이루어졌을 때 약 1.0-4.2의 유사한 차이 변화가 달성되었다. 비드 보정이 한 쌍의 타이어 비드들의 상부 플랜지 구역들에 관한 것일 때 약 2.5-7.5의 차이 변화가 달성되었다. 이러한 변화는 단일 트랙 위치들에서 시행된 레이저 절삭으로 각각의 절삭 영역이 약 0.5 mm 깊이보다 크지 않을 때 그리고 약 전체 180°에 걸친 범위에서 달성되었다. 이러한 시험은 팽창 수준이 명목상 단지 약 0.2-1.8 bar 범위로 감소된 것 일뿐 비드 안착력을 적당한 수준으로 유지하는 것으로 확인되었다. 이러한 수준은 일반적으로 림에서 타이어 마모를 증가시키거나 일반적으로 림에서 타이어의 바람직한 회전에 악영향을 주는 것으로 보이지 않는다.
상기 연구에 의하면, 트랙 또는 영역 제거의 다양한 조합이 사용되어 하나 이상의 균일성 특성들의 하나 이상의 고조파 보정이 가능하다. 일 예시적 실시예에서, 레이저 절삭 보정이 시트 구역에만, 하부 플랜지 구역에만, 또는 상부 플랜지 구역에만 적용된다. 다른 예시적 실시예에서, 보정은 동일하게 할당되거나 특정하게 가중된 둘 이상의 이러한 구역들의 조합에 적용된다(예를들면, 시트 구역에서 1/2 보정 및 상부 플랜지 구역에서 1/2 보정 또는 시트 구역에서 1/3 보정, 하부 플랜지 구역에서 1/3 보정, 상부 플랜지 구역에서 1/3 보정). 임의의 다른 선택 가능한 옵션들이 트랙/영역 선택을 위하여 적용될 수 있다. 절삭이 타이어 비드의 상이한 트랙/영역에 분포될 때, 많은 고무 재료를 제거할 필요가 없이 균일성 수준을 더 크게 감소시킬 수 있고, 따라서 정확한 비드 안착 위협 가능성(및 타이어 압력 및 비드 안착력(BSF)의 상응수준)을 줄일 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
도 4를 참조하면, 비드 시트 구역(56)에서 절삭의 예시적 실시예는 비드 와이어(42) 바로 아래 일반적으로 토우(52)와 힐(54) 사이의 대략 중간 영역에 해당하는 비드 시트(56)의 부분에 대하여 이루어진다. 하부 플랜지 구역(57)에서 절삭의 예시적 실시예는 비드 와이어(42)에 축방향으로 인접한 일반적으로 힐(54)과 전이점(58) 사이의 대략 중간 영역에 해당하는 하부 플랜지(57)의 부분에서 실행된다. 상부 플랜지 구역(59)에서 절삭의 예시적 실시예는 전이점(58)과 출구점(53) 사이의 약 중간인 상부 비드 플랜지 부분에 수행된다. 이러한 예시적 실시예들은 절삭이 결과적으로 균일성 보정에 더욱 유의한 변화를 일으킬 수 있는 이러한 각각의 영역들의 부분들에 해당할 수 있다.
균일성 보정 및/또는 절삭 인자들에 대한 선택적 특정 값들을 포함한 보정 규칙들이 도 1 방법의 단계 104에서 설정된 후, 절삭 패턴이 단계 106에서 계산될 수 있다. 절삭 패턴은 일반적으로 타이어 주위 각도 위치 및/또는 비드 위치에 대한 절삭 깊이를 포함하고 보정으로 각각 확인된 트랙/영역을 위해 결정되어야 한다. 단일 패턴은 전체 영역에 걸친 절삭 깊이를 규정하거나, 다중 패턴들은 다중 특정 트랙들에 대한 절삭 깊이를 규정한다. 전기된 바와 같이, 하나 이상의 최대 절삭 깊이들을 특정하여 타이어 비드 위치들에서 선택적 제거되는 재료 양을 제한할 수 있다.
도 1을 참조하면, 절삭 패턴이 단계 106에서 계산된 후 계산 패턴에 따라 하나 이상의 특정 트랙들/영역들에서 타이어 재료의 선택적 제거가 이루어진다. 일 예시적 예에서, 레이저는 제거 깊이 및 영역을 정밀하게 제어할 수 있으므로 레이저 절삭이 바람직한 제거기술로 사용된다. 연마, 모래분사, 워터제트 제거 등에 제한되지 않지만 이러한 기타 고무 제거기술들이 레이저 절삭과 동일한 정밀 수준을 달성하는 한, 본 발명은 또한 이러한 대안적 제거기법들을 사용할 수 있다.
타이어에 대한 절삭 패턴 계산 방법과 관련한 더욱 특정한 상세가 도 2에 도시된다. 제1 예시적 단계 200은 균일성 보정 인자들, 절삭 인자들, 및/또는 식별된 절삭 트랙들/영역들을 이용하여 보정될 각 균일성 인자 k 에 대한 조절 인자들 AMPk 을 계산 하는 것을 포함한다. 예를들면, 보정될 균일성 인자들이 반경방향 힘 및/또는 측방향 힘 변동들에 해당될 때 진폭 조절 인자들 AMPVR 및 AMPVL 이 비드 시트, 하부 플랜지 및/또는 상부 플랜지 구역들 내 특정 위치들을 따라 하나 이상의 상이한 절삭 트랙들에서 반경방향 및 측방향 힘 변동들에 대하여 결정될 수 있다. 조절 인자들은 일반적으로 상기된 상이한 가중치들을(예를들면 2 또는 3 또는 그 이상 선택된 트랙들 사이의 동등 가중치) 및 상이한 인자들을 감안하는 것이다. 일 특정 예에서, 진폭 조절 인자들 AMPVR 및 AMPVL 은 다음 식들에 의해 계산될 수 있다:
Figure 112013086866507-pct00011
.
상기 조절 인자 공식들에서, VRWeightbytrack 및 VLWeightbytrack 는 각각의 트랙에 대한 각 가중치들에 해당된다. 일 예에서, 이러한 가중치는 그 인자 및/또는 트랙 위치에 대한 절삭 보정이 바람직한지에 따라 0 또는 1의 값과 간단할 수 있다. 다른 실시예들에서, 가중치의 특정 비율이 사용되어 하나의 트랙(들) 대 다른 트랙(들)에서 균일성 보정에 대한 더 높은 선호도를 표시할 수 있다. 3개의 상이한 트랙들(플랜지, 하부 시트 및 상부 시트)을 사용하는 VR 및 VL에 대한 가중치 예는 하기 표 1에 나타낸다. 만일 하부 플랜지 절삭이 바람직하지 않다면, 트랙 2 아래 칼럼은 영(0) 값들이다. 다른 선택들을 수용하기 위하여 트랙 및 인자 마다 가중치를 간단히 바꾸어 유사한 변경이 가능하다.
Figure 112011105079615-pct00012
표 1 : 인자 및 절삭 트랙 조합에 대한 예시적 가중
상기 조절 인자 공식들에서, GoalVR 및 GoalVL 에 대한 값들은 특정 균일성 인자에 대한 총 소망 보정 정도에 해당하며, 예를들면 제한되지 않지만 킬로그램 힘(kgf, 또는 간단히 kg)과 같은 정량으로 결정된다. 보정 가능한 힘 한계들의 예시적 범위는 약 1-10 kgf에서 선택될 수 있다. 절삭 패턴이 좌 및 우 타이어 비드들에 대하여 결정될 때 GoalVR 및 GoalVL 에 대한 값들은 각각의 비드가 총 목표의 절반을 달성하도록 설정될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
또한, 상기 조절 인자 공식에서 VRscale 및 VLscale에 대한 정량은 하기 공식에 따른 총 트랙 가중치 및 민감도 수준 정도에 대한 정량이라는 것을 이해하여야 한다. 트랙 당 민감도 가중치는 보정이 이러한 특정 위치에 적용될 때 존재하는 결정된 민감도 수준(예를들면 kg/mm 단위)을 나타낸다. 적당한 민감도 수준을 결정하는 세부사항들은 본 명세서 후반에 예시로 제시될 것이다:
Figure 112013086866507-pct00013
조절 인자들이 도 2의 단계 200에서 결정되면, 제2 단계 202는 고조파 위상을 계산하는 것이고, 이는 특정 인자 유형 및 절삭 트랙 위치들에 대하여(필요하다면) 위상을 조정하는 것이다. 고조파 위상(
Figure 112013086866507-pct00014
) 은 일반적으로 다음 식에 의해 각각의 관심 고조파에 대하여 결정된다:
Figure 112011105079615-pct00015
= Azimuthh * h,
여기서 h 는 고조파 수이고 Azimuth h 은 고조파 h 에 대한 고조파 파형의 제1 피크가 발생하는 각도이다.
소정의 조건들을 감안하여 고조파 위상 계산에 조정이 이루어질 수 있다. 고조파 위상 계산에 대한 하나의 조정 조건은 하부 플랜지 영역에서의 보정에 해당한다. 하부 플랜지 보정은 시트 및 상부 플랜지 구역들과 같은 다른 위치들에서의 균일성 보정과 180°위상이 다르게 균일성 인자들을 조정하는 것으로 결정되었다. 이에 따라, 하부 플랜지 영역에서 트랙에 대한 절삭 패턴이 결정되면, 고조파 위상은
Figure 112013086866507-pct00016
= + 180와 같이 조정된다.
고조파 위상 계산을 위한 다른 조정 조건은 측방향 힘 변동 보정에 해당한다. 측방향 힘 변동 보정 절삭 패턴은 제1 및 제2 타이어 비드들에 대하여 동일하여서는(통상 이것은 절삭 패턴의 반경방향 힘 변동 요소들의 보정을 위한 것이므로) 안 되는 것으로 결정되었다. 대신, 제1 및 제2 타이어 비드들에서 측방향 힘 변동에 대한 보정 절삭 패턴 부분은 서로 180°위상이 달라야 한다. 이에 따라, 절삭 패턴이 제1 및 제2 타이어 비드들("비드 1" 및 "비드 2")에 대하여 결정되고, 고조파 위상이 측방향 힘 보정에 대하여 결정되면, 비드 1 및 비드 2 중 하나에 대한 고조파 위상은
Figure 112013086866507-pct00018
=
Figure 112013086866507-pct00019
+ 180와 같이 조정된다.
상이한 유형의 고조파들 및 힘 변동들에 대한 절삭 위치들 간의 예시적 차이들의 일반적인 표현은 도 11A-12C에 도시된다.
도 11A-11C는 집합적으로 제1차 고조파 반경방향 힘에 대한 보정 절삭 패턴 위치의 일 예이다. 도 11A는 타이어에서 절삭 위치를 보이는 사시도이고, 도 11B 및 11C는 각각 제1 및 제2 비드들에 대하여, 이러한 위치들을 절삭 깊이 대 타이어 주위 각도 위치로 도식한 그래프로 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 타아어 비드에 대한 절삭 패턴들은 반경방향 힘에 대해 보정되는 경우 실질적으로 동일하다.
도 12A-12C는 집합적으로 제1차 고조파 측방향 힘에 대한 보정 절삭 패턴 위치의 일 예이다. 도 12A는 타이어에서 절삭 위치를 보이는 사시도이고, 도 12B 및 12C는 각각 제1 및 제2 비드들에 대하여, 이러한 위치들을 절삭 깊이 대 타이어 주위 각도 위치로 도식한 그래프로 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 타이어 비드들에 대한 절삭 패턴들은 측방향 힘에 대한 보정의 경우 180°위상이 다르다.
도 2를 다시 참조하면, 절삭 패턴 결정 과정의 다른 단계는 각각의 타이어 비드 및 각 비드의 하나 이상의 절삭 트랙들 각각에 대한 절삭 패턴을 플롯하는 것이다. 이러한 절삭 패턴을 결정하는 일 예로, 다음 공식이 유익할 수 있다:
Figure 112013086866507-pct00020
,
여기서
Figure 112013086866507-pct00021
타이어 비드 주위의 각도 위치 θ에서의 절삭 깊이,
Figure 112013086866507-pct00022
인자 k에 대한 가중 보정 진폭, h = 고조파 수, 및
Figure 112013086866507-pct00058
는 인자 k에 대한 고조파 h 의 위상이다. 절삭 패턴이 제한된 수의 고조파들에 대하여 보정되도록 결정될 때, 상기 공식은 이들 선택된 고조파 값들(h = 1, 2, 3, 등)의 합으로 결정된다. 절삭 패턴이 완전한 사이클에 대하여 보정되도록 결정될 때, 상기 공식은 타이어 주위로 균일성 인자가 측정되는 총 d 포인트들에 대하여 모든 고조파들 h = 1,2,, d/2 의 합으로 결정된다.
Figure 112013086866507-pct00023
,
여기서 조절 인자들 AMPVR 및 AMPVL 은 상기되었고, 절삭 공식이 측방향 힘 변동에 대한 보정이면 두 타이어 비드들 중 하나에 대한 고조파 위상
Figure 112013086866507-pct00024
이 180°조정된다.
도 2를 다시 참조하면, 추가적 단계들 206 및 208은 실제 구현에 도움이 되는 결정된 절삭 패턴에 대한 추가적 조정을 포함한다. 예를들면, 단계 206은 임의의 잠재적 음의(negative) 절삭 영역을 피하기 위하여 단계 204에서 결정된 절삭 패턴(들)을 조정하는 것이다. 이러한 단계는 절삭 패턴의 최소값(들)이 약 0의 절삭 깊이가 되도록 절삭 패턴을 이동시킴으로써 달성될 수 있다. 단계 208은 실제 절삭 구현에 의해 유발되는 임의의 비선형성을 감안할 필요가 있는 절삭 패턴 조정에 관한 것이다. 이러한 단계는 프로그램된 절삭 깊이들을 실제 절삭 깊이들로 상관시키는 사상함수를 적용하여 절삭 패턴의 가변적 레이저 출력 및/또는 타이어 회전 속도 구현을 수용하는 것이다. 예를들면, 상이한 절삭 패턴들이 가변 속도 또는 가변 출력 선호에 따라 절삭 하드웨어 입력으로 프로그램 될 수 있다. 또 다른 타이어 회전 속도 결정은 바람직한 절삭 패턴을 구현하기 위하여 타이어 주위 각도 위치 함수로 결정될 수 있다.
결정된 절삭 패턴들에 따라 타이어 재료를 실제로 제거하기 전에 수행되는 도 2의 마지막 단계 210은 타이어 비드에 구현되는 절삭 패턴의 각도 부분(들)의 선택을 포함한다. 일부 실시예들에서, 절삭 패턴들은 제1 및 제2 타이어 비드들 전체 360°광역에 걸쳐 결정되고 구현된다. 다른 실시예들에서, 비드들의 전체360°광역 보다 좁은 식별된 부분들만이 절삭된다. 예를들면, 절삭 영역을 균일성 보정이 가장 필요한 부분들에만 제한하여 시간 및 비용을 절약하는 것이 바람직할 수 있다. 이것은 특히 균일성 보정이 고조파들의 국한된 수에만 집중되는 경우 유리하다. 예를들면, 제2차 고조파 반경방향 힘 변동 보정의 하나의 예시적 구현에서 두 비드들에 대하여 동일한 80 내지 180°구간의 대향 영역을 이용한다. 제1차 고조파 측방향 힘 변동 보정의 일 예시적 구현에서 두 비드들에 대하여 180°위상 차이가 있는 150 내지 360°절삭 패턴들을 적용한다.
균일성 보정 측정 달성을 위한 하드웨어 특징부를 언급하면, 도 6은 본 발명의 레이저 절삭을 달성하기 위한 장치에 사용 가능한 하드웨어 요소들의 예시적 블록도를 도시한 것이다. 타이어(600)는 회전 가능한 타이어 회전체(602)에 장착 고정되고, 회전체는 일반적으로 중심선 주위로 원심 회전하도록 구성된 타이어 림 또는 기타 강성 디스크와 유사한 품질을 가지는 허브로 기능하는 장착 고정체를 포함한다. 하나 이상의 롤러들(603)이 제공되어 하나 또는 양 타이어 비드들의 전체 각도 간격에 동시에 노출되는 정밀 제어를 제공하는 방식으로 타이어(600)의 회전 위치를 제어한다. 이러한 장착 배열로 필요하다면 완전한 360°절삭 패턴들 구현이 가능하다.
타이어 회전체(602)의 회전 속도는 컴퓨터 제어 시스템(604)에 의해 제어된다. 컴퓨터 제어 시스템(604)은 타이어 회전체뿐 아니라 가변 절삭 패턴, 레이저 출력 수준, 및 기타 등에 제한되지 않지만 이들을 포함하는 레이저(605)의 세부사항을 제어하도록 구성된다.
일반적으로 컴퓨터 제어 시스템(604)은 데이터 및 소프트웨어 명령들을 저장하는 최소한 하나의 메모리/매체 요소 또는 데이터베이스뿐 아니라 최소한 하나의 처리기와 같은 요소들을 포함한다. 도 6의 특정 예에서, 처리기(들)(606) 및 관련 메모리/매체 요소들(608a, 608b, 608c)은 다양한 컴퓨터-구현 기능들(예를들면 소프트웨어-기반 데이터 서비스들)을 수행하도록 구성된다. 최소한 하나의 메모리/매체 요소(예를들면, 도 6에서 요소(608b))는 하나 이상의 처리기(들)(606)에 의해 구현될 수 있는 컴퓨터-판독 및 실행 가능한 명령어들 형태로 소프트웨어 및/또는 펌웨어를 저장하기 위해 전용된다. 다른 메모리/매체 요소들(예를들면, 메모리/매체 요소들(608a, 608c))은 역시 처리기(들)(606)에 의해 접근될 수 있고 메모리/매체 요소(606b)에 저장된 소프트웨어 명령어들에 따라 동작될 수 있는 데이터를 저장하기 위하여 사용된다. 도 6의 다양한 메모리/매체 요소들은 예를들면 제한적이지 않지만 휘발성 메모리(예를들면, 랜덤 접근 메모리(DRAM, SRAM 등과 같은 RAM)) 및 비-휘발성 메모리(예를들면, ROM, 플래시, 하드 드라이브, 자기테이프, CD-ROM, DVD-ROM 등) 또는 디스켓, 드라이브, 기타 자기-기반 저장 매체, 광학 저장 매체 및 기타 등의 임의 조합들과 같은 하나 이상의 컴퓨터-판독 가능 매체의 단일 또는 다중 부분들로 제공된다. 도 6에는 3개의 개별 메모리/매체 요소들(608a, 608b, 608c)이 도시되지만, 이러한 기구들에 전용적인 컨텐츠는 실제로 하나의 메모리/매체 요소 또는 다중 요소들에 저장될 수 있다. 데이터 저장에 대한 이러한 잠재적 임의의 변경들 및 기타 변경들은 본 분야의 숙련가에 의해 이해될 것이다.
본 발명의 특정 실시예에서, 메모리/매체의 제1 부분(608a)은 본 발명의 균일성 보정 시스템 및 관련 방법들을 위한 입력 데이터를 저장하도록 구성된다. 메모리/매체 요소(608a)에 저장된 입력 데이터는 단계 102에 따른 하나 이상의 균일성 인자들에 대해 측정된 미가공 데이터를 포함할 수 있다. 또한 요소(608a)에 저장된 입력 데이터는 사용자에 의해 선택될 수 있는 보정 인자들, 예를들면 제한적이지 않지만 보정이 필요한 k 인자들, 각 인자들에 대한 보정될 고조파 h 수, 바람직한 절삭 트랙(들)/영역(들) 수 및 위치, 관심 균일성 인자들에 대한 바람직한 크기 한계, 절삭 깊이에 대한 제한, 기타 타이어 크기 및 요소 위치 데이터, 및 기타 등을 포함할 수 있다.
이러한 소정 인자들은 메모리/매체 요소(608a)에 예비-프로그램 될 수 있거나 입력장치(610)에 접근한 사용자로부터 입력 데이터로 입력될 때 저장되도록 제공될 수 있고, 입력장치는 컴퓨터 제어 시스템(604)과 사용자 인터페이스로 작동하도록 구성되는 하나 이상의 주변장치들일 수 있다. 예시적 입력장치는 제한적이지 않지만 키보드, 터치 스크린 모니터, 마이크로폰, 마우스 및 기타 등을 포함할 수 있다.
제2 메모리 요소(608b)는 컴퓨터-실행 가능 소프트웨어 명령들을 포함하며, 이들은 처리기(들)(606)에 의해 판독되고 실행되어 메모리/매체 요소(608a)에 저장된 입력 데이터에 작용하여 새로운 입력 데이터(예를들면 절삭 패턴, 레이저 출력, 타이어 회전 속도 등을 규정하는 제어 신호들)을 생성하여 제3 메모리/매체 요소(608c)에 저장한다. 이러한 출력 데이터는 제어 신호들로 회전 타이어 고정체(602), 레이저(605), 레이저 빔 편향기(612), 및 기타 선택 요소들로 제공된다. 컴퓨터 제어 시스템(606)은 메모리/매체 요소(608b)에 저장된 컴퓨터-판독 가능한 형태의 소프트웨어 명령을 실행하여 특수-용도 기계와 같이 작동한다. 소프트웨어를 사용할 때, 임의의 적합한 프로그램, 스크립트, 또는 기타 유형의 언어 또는 언어들 조합을 사용하여 본원에 포함된 교시를 구현할 수 있다. 다른 실시예들에서, 본원에 개시된 방법들은 대안으로 하드웨어 논리 또는 주문형 회로에 제한되지 않지만 이를 포함한 기타 회로들로 구현될 수 있다.
도 6의 레이저 요소들을 더욱 특정하여 언급하면, 레이저(605)는 타이어 고무 재료를 선택적으로 제거할 수 있는 충분한 출력을 가지는 레이저 빔(611)을 발생할 수 있는 고정-점 또는 광-시트 레이저 시스템일 수 있다. 일 특정 예에서, 레이저(605)는 탄산가스(CO2) 레이저이다. 레이저(605)에서 출력된 후, 레이저 빔(611)은 빔 분할기(614), 편향기(616) 및 광학렌즈(618)를 포함하는 레이저 편향 요소(612)에 제공된다. 광학렌즈(618)는 레이저 빔을 타이어(600) 초점(620)에 집중시켜 타이어 비드를 따라 절삭 영역(612)에서 고무를 제거한다. 레이저 편향기(612)와 타이어(600) 사이의 거리는 알려져 있거나 하나 이상의 거리 센서들로 감지될 수 있다.
도 6의 시스템은 단일 레이저 및 단일 초점을 이용한 레이저 절삭을 도시한 것이다(즉 한번에 하나의 타이어 비드 제거). 그러나, 다중 레이저들 및 타이어 회전체들이 사용되어 다중 초점들(예를들면, 양 타이어 비드들에서)을 수행할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 이러한 본 발명의 레이저 제거 시스템들 변형은 본 분야의 숙련가 기술 범위에서 가능한 것이다. 진공(622) 또는 기타 세정 도구가 제공되어 절삭영역에서 나오는 임의의 제거 고무 또는 기타 폐기물을 추출할 수 있다. 추가적인 출구들은 제어된 기체 매질(예를들면, 질소 가스)을 제공하여 레이저 절삭을 촉진하고 절삭 지점에서 잠재적인 화염을 억제할 수 있다.
도 6에 도시된 레이저-기반 시스템 효율 최대화를 위한 특정 알고리즘이 본 발명의 일부 실시예들에 따라 실시될 수 있다. 예를들면, 레이저에 의해 구현될 많은 절삭 패턴들은 정현 파형 패턴을 따르므로, 가변 절삭 깊이들은 다양한 다른 방식들로 구현될 수 있다. 일 예에서, 컴퓨터 제어 시스템(604)은 타이어 고정체(602)에서 타이어(600)를 고정 속도로 회전시키면서 레이저 출력을 가변시켜 일반적으로 정현 절삭 패턴을 따라 절삭 깊이를 증가 및 이후 감소시키도록 프로그램 될 수 있다. 다른 예에서, 컴퓨터 제어 시스템(604)은 최대 출력 수준(또는 일부 기타 일정 출력 수준)에서 레이저(605)를 작동시키고 이후 타이어 고정체(602) 회전 속도를 변경시키도록 프로그램 될 수 있다. 레이저 출력을 일정 수준으로 유지하면서 레이저 원주 속도를 변경시킴에 따라, 절삭 깊이는 각도 위치들의 특정 범위에 걸쳐 고조파 방식으로 변할 수 있다. 이러한 방법의 이점은 특히 레이저 출력이 더 높은 또는 가장 높은 수준을 유지할 때, 레이저 시스템의 에너지 밀도를 극대화하는 것이고 절삭 효율로 이어진다. 레이저 에너지 밀도를 극대화함에 따라 보정 시간이 짧아지고 보정 공정 속도 및 일정 시간에 보정되는 생성 타이어 수를 극대화 할 수 있다. 일 예에서, 레이저 출력은 약 200-1500 와트 범위로 유지된다.
본 발명의 레이저-기반 절삭방법의 일부로 구현되는 단계들의 더욱 특정한 예들이 도 7-10에 각각 도시된다. 이들 도면을 참조하면, 레이저 절삭을 수행하는 제1 단계 700은 레이저 출력 또는 타이어 회전 속도를 임의의 원하는 고정 수준으로 설정하는 것이다. 예를들면, 일 실시예에서 레이저 출력을 최대로 고정하고 타이어 회전 속도를 가변시켜 가변 깊이의 절삭 패턴을 달성한다. 다른 단계 702는 결정된 레이저 절단 패턴들을 다수의 절삭 편들(segments)로 변경하는(translate) 것이다. 절삭편들은 일반적으로 레이저 제거 시스템에 의해 증분 방식으로 제거될 총 절삭 패턴의 작은 일부를 나타낸다.
일 특정 예에서, 단계 702에서 결정된 각 절삭편은 각 트랙을 따르는 절삭 깊이를 이러한 깊이들을 나타내는 가변-톤의 화상 이미지(칼러 또는 그레이스케일 변화) 와 상관시키는 비트맵 이미지로 규정된다. 이러한 가변-톤 이미지들은 레이저 소프트웨어 제어에 의해 해석되어 원하는 절삭 깊이 및 결과적 패턴을 생성한다. 도 8은 본 발명의 일부 특정 실시예들에 따라 레이저로 수행될 레이저 절삭의 특정 절삭편에 대한 그레이스케일 비트맵 이미지 형태의 절삭편(800)을 보인다. 이러한 절삭편에서, 더 밝은 그레이스케일 톤을 나타내는 더 낮은 도트(dot) 밀도는 더 얇은 절삭 깊이들에 해당하고 더 어두운 그레이스케일 톤을 나타내는 더 높은 도트 밀도는 더 깊은 절삭 깊이들에 해당한다.
도 9는 도 8의 도트/그레이스케일 이미지에 의해 나타난 절삭 깊이들의 그래프 예시이다. 예를들면 도 8에 도시된 가장 어두운 그레이스케일 톤을 나타내는 가장 높은 도트 밀도는 1mm의 절삭 깊이에 해당하고 이미지의 가장 어두운 부분은 비트맵 이미지의 최상부에서 바닥까지의 수직 범위의 중간 정도에 있다고 가정한다. 도 9에서 대응 그래프는 비트맵 이미지 수직 부분을 가로좌표로, 절삭 깊이(예를들면 mm 단위)를 세로좌표로 도시한다. 도시된 바와 같이, 절삭 깊이의 변동은 예리한 대조 구역들과는 반대로 일반적으로 유연한 이행 곡선을 따른다.
절삭 깊이에 대하여 만곡(거의 정현파형) 경로를 가지는 것은 절삭 영역에 유연한 모서리 형상을 제공한다는 이점이 있다. 절삭 패턴에서 예리한 모서리들을 제거하면 더욱 유연하고 더욱 감지되지 않는(따라서 시각적으로 매력적인) 균일성 보정에 유익하다. 또한 나중에 타이어 비드들이 림에 장착될 때 비드 안착력 및 타이어 압력에 대한 잠재적 변경들을 감소시킨다. 또한 유연한 형상들 및 전체적으로 제한된 절삭 깊이들로 인하여 부분적으로 기타 균일성 인자들에 대한 임의의 잠재적 기생 변경들을 더욱 줄일 수 있다.
도 10은 일반적으로 다중 절삭편들(800)이 비드 표면을 따라 전치되는 것을 보인다. 타이어 비드를 따라 단일 행의 절삭편들만이 도시되지만 이러한 절삭 패턴들의 다중 행렬들이 존재할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한 이러한 절삭 패턴들 군은 타이어 비드를 따르는 하나 이상의 트랙/영역과 상관될 수 있다. 예를들면, 타이어 비드 시트 구역을 따르는 절삭 패턴에서 하나의 절삭편들 집합으로 변경되는 한편, 타이어 비드 플랜지 구역을 따르는 절삭 패턴에서 다른 절삭편들 집합으로 변경된다. 이후 타이어가 회전되는 가변 속도(또는 레이저의 가변 출력)이 적용되어 상기 식들에서 정의된 절삭 패턴을 달성하도록 인접 절삭편들의 중첩 방식을 제어한다. 예를들면, 타이어 비드 축방향 위치를 따르는 더 깊은 절삭 깊이는 차례로 상당히 중첩되는 절삭편들의 레이저 제거에 의해 달성될 수 있다.
실시예
비드 절삭에 의한 상기 균일성 보정 시스템 및 방법의 양태가 더욱 이해되도록, 다중-고조파, 다중-인자 보정의 예가 제공된다. 도 13-21에 도시된 예시적 데이터를 포함한 하기 논의에서, 초기 균일성 인자들과 제1 및 제2 타이어 비드 위치들에 대하여 결정된 절삭 패턴들 이행 후 보정된 것들을 비교한 결과들이 보여진다. 하기 결과들은 시뮬레이션 데이터(즉, 가상 타이어에 대한 시험 결과들)을 제공하지만, 본 발명의 분석을 실제 제조 타이어들에 적용한 후 달성될 개선된 균일성 유형을 예시하는 것이다. 하기 예들에서 얻은 동일한 유형의 입력 데이터들이 실제 제조 타이어들에 대하여도 유용할 것이며, 동일한 절삭 패턴 결정 방법이 적용될 것이다.
가상 타이어는 반경방향 힘 변동(VR) 및 측방향 힘 변동(VL)에 의한 불균일성을 가진다고 고려한다. 반경방향 힘 변동의 제1차 내지 제4차 고조파들 및 측방향 힘 변동의 제1차 고조파 성분들을 보정하는 균일성 보정방법이 설정된다. 가상 타이어에 대하여 이들 예시적 고조파들의 초기(측정된) 값들이 하기 표 2에 표시된다. 각각의 고조파는 진폭(kgf 또는 kg 단위) 및 방위각(°단위)에 의해 식별되며, 여기에서 진폭은 해당 성분 고조파형의 피크-대-피크 값이며, 방위각은 이러한 고조파 파형의 제1 피크 각도 위치에 해당된다.
Figure 112011105079615-pct00025
표 2: 실시예에 대한 초기 균일성 인자들
도 13 및 도 14는 각각 반경방향 및 측방향 힘 변동들의 초기 측정 그래프이다. 도 13은 반경방향 힘 변동의 제1차 내지 제4차 고조파 성분들의 합을 포함하는 합성 파형에 대하여 세로좌표를 따라 kgf 단위로 측정된 초기 반경방향 힘 대 가로좌표를 따라 °단위의 방위각 플롯을 보인다. 도 14는 측방향 힘 변동의 제1차 고조파 성분에 대하여 세로좌표를 따라 kgf 단위로 측정된 초기 측방향 힘 대 가로좌표를 따라 °단위의 방위각 플롯을 보인다.
각각의 관심 인자 및 고조파, 및 각각의 절삭 트랙 위치에 대하여, 예시적 보정 인자들 예를들면 소망 힘 한계 및 민감도 수준이 제공된다. 본 경우에, 이러한 보정 인자들은 제1 및 제2 타이어 비드들 및 고조파들 및 인자들의 다섯 조합들(VRH1, VRH2, VRH3, VRH4 및 VLH1)에 대하여 단일 트랙 지점(예를들면 상부 플랜지 구역에서만 절삭)에서 보정되도록 보정 인자들이 결정된다. 각각의 관심 인자 및 고조파 크기에 대한 예시적 소망 한계(총 kgf)는, 예를들면 하기 표 3에 따라 규정된다. 또한, 표에는 나타나지 않지만, 민감도 수준(kg/mm 단위) 역시 각각의 관심 인자 및 고조파에 대하여 규정될 수 있다.
민감도 수준을 결정하는 예시적 방법은 고정된 최대 절삭 깊이에서 단일 특정 인자 및 고조파에 대한 보정 절삭 패턴 이행에 따른 힘의 변화 정도를 결정하는 것이다. 예를들면, 제1차 고조파 반경방향 힘(VRH1)에 대한 민감도 수준을 결정하기 위하여, 제1차 고조파에 따른 정현 곡선 변동을 가지고 최대 깊이 1mm로 규정된 절삭 패턴이 일반적으로 정현 곡선 절삭 패턴에 따라 시행된다. 이러한 보정에 따른 힘의 변화가 결정된다. 힘의 변화(kg 단위)는 kg/mm 단위의 민감도 수준에 해당된다. 유사하게, VRH2에 대한 민감도 수준을 결정하기 위하여, 최대 1mm 깊이로 제2 고조 정현 파형으로 제1 및 제2 타이어 비드 각각에 대하여 절삭이 시행되고 힘의 변화를 측정한다. 이러한 과정은 관심 인자들 및 고조파들 및 타이어 비드의 다양한 구역들 내의 절삭 트랙 위치의 각각의 조합에 대하여 반복된다.
Figure 112011105079615-pct00026
표 3: 관심 인자 및 고조파 각각에 대한 균일성 보정 인자들
두 가지 다른 해결책에 대하여 상세하게 제시되며, 첫째는 반경방향의 모든 고조파들(제1차 내지 제4차)을 보정하고 따라서 다중-고조파 보정 절차를 나타낸다. 두 번째 해결책은 동일한 반경방향 힘 고조파들뿐 아니라 제1차 고조파 측방향 힘에 대한 보정이며, 따라서 다중-인자 보정 절차를 나타낸다.
반경방향 힘 변동의 다중-고조파만의 보정을 위하여, 원하는 보정 계획을 모델링 한, 및 본원에 개시된 공식들에 따라 계산된 바와 같은 절삭 패턴이 도 15에 도시된다. 제1 및 제2 타이어 비드들에 대한 절삭 패턴들이 도시되고, 각각 파형 151 및 152에 해당되며, 양 패턴들은 실질적으로 동일하고 서로 위상이 일치한다. 이는 측방향 힘 변동, 하부 시트 플랜지 절삭, 또는 기타 절삭 패턴이 제1 및 제2 타이어 비드들 간에 변할 수 있는 조건 보정으로 인한 다른 위상 성분이 없기 때문이다.
도 16은 도 15에 도시된 실제 절삭 패턴 구현에 의해 달성되는 반경방향 힘 변동에 개선이 이루어진 것을 보인다. 점선으로 표시된 초기 파형(160)은 제1차 내지 제4차 고조파들에 대한 초기 반경방향 힘의 합성 파형을 보인다. 실선으로 표시된 파형(161)은 도 15에 도시된 절삭 패턴에 의해 구현된 반경방향 힘의 차이 효과를 나타낸다. 파선으로 나타낸 파형(162)은 제1 및 제2 타이어 비드들에서 고무를 선택적으로 제거하는 절삭 패턴 적용 후 달성된 반경방향 힘의 보정 수준을 보인다.
반경방향 및 측방향 힘 변동들 모두를 보정하는 예시적 해결책을 언급하면, 이러한 보정 계획을 모델링 한, 본원에 개시된 공식들에 따라 계산되는 절삭 패턴이 도 17에 도시된다. 각각 파형 171 및 172에 해당하는 제1 및 제2 타이어 비드들 모두에 대한 절삭 패턴이 도시된다. 도 17의 절삭 패턴에서 반경방향 힘 개선은 도 16에 도시된 것과 유사하다. 도 18은 도 17에 도시된 실제 절삭 패턴들 구현에 의해 달성될 수 있는 측방향 힘 변동에 대한 개선을 보인다. 점선으로 표시된 초기 파형(180)은 제1차 고조파에 대한 측방향 힘을 나타낸다. 실선으로 나타낸 파형(181)은 도 17에 의해 도시된 절삭 패턴들에 의해 구현된 측방향 힘만(반경방향 힘 없음)에 대한 차이 효과를 나타낸다. 파선으로 나타낸 파형(182)은 제1 및 제2 타이어 비드들에서 고무를 선택적으로 제거하는 절삭 패턴을 적용한 후 달성되는 반경방향 힘의 보정 수준을 보인다.
상기와 같이 절삭 패턴이 계산되면, 본 발명의 일부 실시예들은 원하는 효과 달성에 도움이 되는 절삭 패턴에 대한 다양한 조정들을 제공한다. 이러한 조정들은 실제 절삭 패턴 구현에서 생기는 차이가 절삭 제거 방법(예를들면 레이저 절삭)의 비-선형 특성과 같은 변동에 기인할 때 적용될 수 있다.
도 19는 mm 단위의 절삭 깊이(세로좌표)를 mm 단위의 실제 절삭 깊이(가로좌표)와 상관시키기 위하여 사용될 수 있는 사상(mapping) 조정을 보인다. 파형(191)은 가변 출력 보정이 적용될 때(따라서 타이어 회전 속도는 고정되고 레이저 출력은 원하는 절삭효과를 얻기 위하여 가변)의 예시적 사상 함수를 표시한다. 파형(191)에 의해 나타나는 사상 함수는 다항식 형태일 수 있고, 예를들면 2차 다항식이다. 이러한 특정 예에서, 다항식은 y = 0.41x 2 + 0.67x 형태이다. 파형(192)은 가변 속도 보정이 적용될 때(따라서 레이저 출력은 고정되고 타이어 회전 속도는 원하는 절삭효과를 얻기 위하여 가변)의 사상 함수를 표시한다. 파형(192)에 의해 나타나는 사상 함수는 다항식, 예를들면 3차 다항식일 수 있다. 이러한 특정 예에서, 다항식은 y = 1.12x 3 - 3.14x 2 + 2.79x 형태를 취한다.
도 20은 도 19의 사상 함수들을 적용시킨 후 달성되는 절삭 패턴들 결과를 보인다. 파형(200, 실선)은 원하는 절삭 깊이를 나타낸다. 파형(201, 점선)은 도 19의 사상함수(192)를 적용한 후 조정된 절삭 패턴이며, 가변속도로 설계된 것이다. 파형(202, 파선)은 도 19의 사상함수(191)를 적용한 후 조정된 절삭 패턴을 나타내고, 가변 레이저 출력으로 설계된 것이다.
타이어 회전 속도를 변경하는 제거 절차에 대하여 절삭 패턴이 적용될 때, 원주속도(예를들면 분 당 °단위로 측정) 대 각도 위치(°단위로 측정)로 표현되는 새로운 절삭 패턴을 결정할 수 있다. 표 20에서 파형(201)으로 나타낸 절삭 패턴이 속도 대 각도 위치로 표시되는 예는 도 21에 도시된다.
본 발명은 특정 실시예들에 대하여 상세하게 기술되었지만, 본 분야의 숙련가들은 상기 사항들을 이해하고 이러한 실시예들의 변형, 변경 및 균등물을 쉽게 생산할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 국한되지 않고 예시되는 것이고, 본 발명은 이러한 변경, 변형 및/또는 본 분야의 숙련가에게 명백할 수 있는 것을 본 발명에 추가하는 것을 배제하지 않는다.

Claims (21)

  1. 경화 타이어에서 하나 이상의 균일성 인자들(parameters)의 하나 이상의 고조파들(harmonics)의 크기를 감소시키는 방법으로서,
    하나 이상의 균일성 인자들 및 보정이 필요한 각각의 인자들에 대한 선택된 수의 고조파들을 확인하는 단계로서, 각각 확인된 균일성 인자에 대한 상기 선택된 수의 고조파들을 보정하기 위하여 최소한 하나의 절삭 패턴(ablation pattern)이 계산되는, 확인 단계; 및
    각각의 타이어 비드에 대하여 계산된 상기 최소한 하나의 절삭 패턴에 의거하여 제1 및 제2 타이어 비드들의 플랜지 구역을 따라 타이어 재료를 선택적으로 제거하는 단계로서, 상기 플랜지 구역은 각각의 타이어 비드에 대한 힐(heel)과 출구점(exit point) 사이의 형상 부분(profile portion)인, 제거 단계를 포함하는, 경화 타이어에서 하나 이상의 균일성 인자들의 하나 이상의 고조파들 크기를 감소시키는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 타이어 재료를 선택적으로 제거하는 상기 단계는 타이어 비드의 상부 플랜지 구역 내의 최소한 하나의 트랙(track) 위치에서 구현되는, 방법.
  3. 제1항에 있어서, 타이어 재료를 선택적으로 제거하는 상기 단계는 타이어 비드의 하부 플랜지 구역 내의 최소한 하나의 트랙 위치에서 구현되는, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 제1 및 제2 타이어 비드 각각에 대하여 다수의 절삭 패턴들이 계산되고, 상기 다수의 절삭 패턴들에서 각각의 패턴은 비드 시트(bead seat), 하부 플랜지 구역 및 상부 플랜지 구역 중 둘 이상에서 타이어 비드 형상을 따라 형성되는 상이한 트랙 위치에서의 절삭을 위하여 설계되는, 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 절삭 패턴은 다음 공식에 따라 계산되는, 방법.
    Figure 112013086866507-pct00059
    ,
    여기에서
    Figure 112013086866507-pct00060
    타이어 비드 주위의 각도(angular) 위치 θ에서의 절삭 깊이,
    Figure 112013086866507-pct00061
    균일성 인자 k에 대한 가중 보정 진폭, h = 고조파 수 및
    Figure 112013086866507-pct00062
    는 인자 k에 대한 고조파 h 의 위상(phase)이다.
  6. 제5항에 있어서, 보정 요구가 확인된 상기 최소한 하나의 균일성 인자가 측방향(lateral) 힘 변동을 포함하거나 또는 절삭 트랙 위치가 하부 플랜지 구역을 포함한다면, 상기 고조파 위상
    Figure 112013086866507-pct00063
    은 상기 제1 및 제2 타이어 비드의 하나 또는 양방에서 상기 절삭 패턴의 적용 부분에 대하여 180°조정될 수 있는, 방법.
  7. 제1항에 있어서, 보정 요구가 확인되는 상기 최소한 하나의 균일성 인자는 저속 및 고속 반경방향 힘 변동, 측방향 힘 변동, 접선방향 힘 변동, 반경방향 런아웃(run out), 측방향 런아웃, 중량편차, 원추효과(conicity) 및 플라이 스티어(ply steer) 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 선택된 수의 고조파들은 다수의 고조파들을 포함하는, 방법.
  9. 제1항에 있어서, 타이어 재료를 선택적으로 제거하는 상기 단계는 상기 경화 타이어를 가변 회전 속도로 선택적으로 회전시키면서 고정 출력 수준(power level)에서 절삭을 적용하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제1항에 있어서, 타이어 재료를 선택적으로 제거하는 상기 단계는 상기 경화 타이어를 고정 회전 속도로 회전시키면서 가변 출력 수준들에서 절삭을 적용하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 제1항에 있어서, 최소한 하나의 절삭 패턴을 계산하는 상기 단계는 각각의 균일성 인자 및 절삭 트랙 위치에 대한 소망 보정 수준을 가중하는 조절(scaling) 인자들을 결정하는 단계를 더욱 포함하는, 방법.
  12. 제1항에 있어서, 타이어 재료를 선택적으로 제거하는 상기 단계는 각각의 타이어 비드의 선택된 각도(angular) 부분을 따라 재료를 제거하는 단계를 포함하며, 상기 선택된 각도 부분은 360°의 전체 타이어 광역보다 작은, 방법.
  13. 제1항에 있어서, 최소한 하나의 절삭 패턴을 계산하는 상기 단계는 실제 절삭 구현에서의 비선형성을 감안하여 상기 삭 패턴을 조정하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 경화 타이어에서 최소한 하나의 균일성 인자의 하나 이상의 고조파들 크기를 감소시키는 균일성 보정 시스템으로서,
    선택적 회전을 위하여 타이어가 장착 고정되는 타이어 고정체(fixture);
    상기 타이어 고정체에 장착된 타이어를 절삭하기 위하여 상기 타이어 고정체에 대해 배향된 절삭 기구(ablation device); 및
    컴퓨터 제어 시스템으로서, 상기 컴퓨터 제어 시스템으로 프로그램된 하나 이상의 계산된 절삭 패턴들에 의거하여, 상기 타이어 고정체에 장착된 타이어의 최소한 하나의 비드를 따라 타이어 재료가 선택적으로 제거되도록 타이어 회전 속도 및 절삭 출력을 선택적으로 제어하기 위해 상기 절삭 기구 및 상기 타이어 고정체와 연결되는, 컴퓨터 제어 시스템을 포함하며, 상기 절삭 패턴들은 상기 경화 타이어에서 상기 최소한 하나의 균일성 인자에 대하여 선택된 다수의 고조파들에 대하여 보정되도록 계산되는, 균일성 보정 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 컴퓨터 제어 시스템은 타이어의 상기 최소한 하나의 비드를 위한 다수의 절삭 패턴들을 따라 타이어 재료를 선택적으로 제거하도록 구성되며, 상기 다수의 절삭 패턴들에서 각각의 패턴은 타이어 비드의 형상에 따라 형성되고, 상기 형상의 비드 시트, 하부 플랜지 구역 및 상부 플랜지 구역의 둘 이상에서 형성되는 상이한 트랙 위치에서의 절삭을 위하여 설계되는, 균일성 보정 시스템.
  16. 제14항에 있어서, 상기 컴퓨터 제어 시스템은 상기 타이어 회전 속도를 고정 속도로 되도록 제어하고 상기 절삭 출력을 가변 수준들로 되도록 제어하여, 상기 컴퓨터 제어 시스템으로 프로그램된 상기 하나 이상의 계산된 절삭 패턴들을 구현하는, 균일성 보정 시스템.
  17. 제14항에 있어서, 상기 컴퓨터 제어 시스템은 상기 절삭 출력을 고정 수준으로 되도록 제어하고 상기 타이어 회전 속도를 가변 수준들로 되도록 제어하여, 상기 컴퓨터 제어 시스템으로 프로그램된 하나 이상의 계산된 절삭 패턴들을 구현하는, 균일성 보정 시스템.
  18. 제14항에 있어서, 상기 절삭 패턴은 각각의 균일성 인자 및 절삭 트랙 위치에 대한 소망 보정 수준을 가중하는 조절 인자들을 포함하도록 더욱 계산되는, 균일성 보정 시스템.
  19. 제14항에 있어서, 상기 절삭 패턴은 타이어 재료의 선택적 제거가 발생하는 각각의 타이어 비드의 선택된 각도 부분을 규정하도록 더욱 계산되며, 상기 선택된 각도 부분은 360°의 전체 타이어 광역보다 작은, 균일성 보정 시스템.
  20. 제14항에 있어서, 상기 절삭 패턴은 상기 하나 이상의 계산된 절삭 패턴들에 따라 보정되는 하나 이상의 관심 균일성 인자들에 대하여 선택된 수의 관심 고조파들을 정의하도록 더욱 계산되며, 상기 하나 이상의 관심 균일성 인자들은 하나 이상의 반경방향 힘 변동 및 측방향 힘 변동을 포함하는, 균일성 보정 시스템.
  21. 제14항에 있어서, 상기 절삭 기구는 레이저, 연마기, 모래분사기 및 워터제트 중 하나 이상을 포함하는, 균일성 보정 시스템.
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