KR980008610A - Rubber rollers or wheels (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 되어있어 회전동력을 전달하거나 어떤 피작업물을 압착할 시에 고무재료가 접지면 또는 마찰면에서 국부적인 응력과 마찰 저항을 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 금속재로 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.In the case of a rubber roller or a wheel (WHEEL) for covering a rubber layer having a constant thickness on the outer circumferential surface of a metal roller frame and transmitting rotational power, the rubber roller or the wheel is covered with a simple rubber rubber to transmit rotational power There is a problem that the rubber material easily receives abrasion and fatigue fracture due to local stress and frictional resistance at the ground surface or the friction surface when transmitting rotational power or pressing a workpiece. , A reinforcing material made of a metal material having high strength and hardness is formed in a cylindrical shape having a coil spring shape or a constant thickness and filled and interposed integrally with the rubber covering material so that fatigue failure of the conventional rubber material The foot inside the rubber due to hysteresis To the to be inhibited 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)Rubber rollers or wheels (WHEEL)

제1도는 본 발명상으로 실시된 로울러의 일부절결 전체 사시도.FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of a roller implemented in accordance with the present invention. FIG.

제2도는 종래의 로울러와 본 발명상으로 실시된 실시예로서 "가"도는 종래 고무재로만 된 휠(WHEEL)형태로서의 일실시예 단면도, "나"도는 장축형 로울러 형태로서의 일실예 종단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view of one embodiment of a conventional wheel and a conventional rubber material, and FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view of another embodiment of the present invention.

제3도는 종래 고무재가 피복된 로울러가 받는 외력에 따른 변형을 나타내는 예시도로서 "가"도는 종단면 예시도 "나"도는 횡단면 예시도.FIG. 3 is an exemplary view showing a deformation according to an external force which is applied to a roller coated with a rubber material in the conventional example, and FIG. 3 is an example of a vertical section or an example of a cross section.

제4도는 본 발명상의 일실시예로서의 로울러를 나타내는 예시도로서 "가"도는 외력(회전력)이 작용하지 않을때의 종단면 예시도, "나"도는 외력이 작용했을 때 로울러 각부에 미치는 변형(힘의 벡터방향)을 나타내는 종단면도, "다"도는 외력이 작용했을 때 로울러 각 부에 미치는 변형을 나타내는 횡단면도.FIG. 4 is an exemplary view showing a roller as one embodiment of the present invention. FIG. 4 is a longitudinal sectional view when an external force (rotational force) does not act, and FIG. Vector direction), and a cross-sectional view showing deformation of each part of the roller when an external force acts.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS

1： 고무 로울러 2： 로울러 골조1: Rubber roller 2: Roller frame

3： 고무 피복재 4,4′： 보강재3: Rubber covering material 4, 4 ': Stiffener

본 발명은 금속제 로울러 표면에 일정한 두께를 가진고무층을 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 고무 로울러 또는 휠은 단순한 통고무 상태로 피복하여 다이아몬드 와이어 소우(DIAMOND WIRE SAW)를 일정간격을 두고 지지하면서 회전을 전달하거나 어떤 피작업물을 압착하는 등으로 사용하여온 바, 그러나 이러한 통고무 상태의 고무피복 로울러등을 점탄성체의 고유한 특징인 높은 마찰계수를 이용하여 동력의 전달목적 및 회전 방향을 조절하려는 목적으로 사용할 때 고무재료가 접지면 도는 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). 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. 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 고무 제품을 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 마찰 과정에서 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. 따라서, 본 발명은 상기은 같은 물리, 화학적인 요인에 의하여 고무재의 피로 파괴에 기인하는 요인 중 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.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a rubber roller or wheel (WHEEL) used as a main roller, a driven roller, or a vehicle which covers a rubber layer having a predetermined thickness on the surface of a metallic roller, To a roller or a wheel made by filling a reinforcing material in a covering material. Normally, a rubber roller or a wheel is coated with a simple tubular rubber so as to support rotation of a diamond wire saw at a predetermined interval, or to convey a rotation or to press a workpiece. However, Rubber sheathed rollers, etc., are used to control the transmission purpose and rotational direction of the power by using high friction coefficient, which is a unique characteristic of the viscoelastic material, the rubber material receives local stress and frictional resistance on the ground surface or friction surface Wear and fatigue failure. Wear or fatigue failure of viscoelastic materials such as rubber is mainly caused by physical factors and chemical factors. The phenomenon of wear due to physical factors is divided into three types of abrasion. First, the hard particles or roughness ABRASIVE WEAR. ≪ / RTI > Second, fatigue wear (FATIGUE WEAR), a phenomenon in which a part of the material is desorbed as a result of local and periodic stresses. Third, ADHESIVE WEAR is caused by material movement from one surface to another surface due to the adhesion force between the surface of metal and rubber. Next, the wear phenomena due to chemical abrasion were observed in the case of the experiment in the vacuum or nitrogen atmosphere and the experiment in the oxygen atmosphere, and it was observed that the wear rate was faster in the oxygen atmosphere, (In the case of high atmospheric temperature, oxygen, ozone, ultraviolet rays, etc.), and the chemical abrasion that is caused by the oxidation and destruction of the chemically unstable cross-linking rubber molecules. Particularly in the case of severe friction The heat generated at the contact interface between the two surfaces accelerates the chemical breakdown of the rubber material. Increasing the frictional force of the rubber material inevitably leads to a decrease in abrasion resistance. This is related to the deformation of the viscoelastic rubber material, which is involved in the friction process. Energy supplied is recovered through the energy dissipation process in the relaxation process of the rubber molecule, and some energy is restored. The other is the product made of rubber material by the loss of hysteresis The physical properties of the rubber material are deteriorated due to heat accumulation and induction of shearing of the rubber molecules. Therefore, the present invention suppresses heat generation due to hysteresis among factors caused by fatigue failure of the rubber material due to the same physical and chemical factors as described above, thereby significantly increasing the durability life of the rollers and wheels covered with the rubber material, The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도면 제1도는 대표적인 고무 피복 로울러를 도시한 부분절개 사시도로서, 고무피복로울러(1)에 있어서 본 발명 금속재로 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 "일정위치"라 하는 것은 상기 보강재(4)를 고무재(3) 내부에 수평으로 길게 되도록 하되 그 충전 또는 삽입위치를 용도에 따라 고무재(3) 표면으로부터 멀리하기도 또는 가깝게 하기도 한다. 또한, 본 발명상의 또 다른 실시예를 도멘 제2도의 "가"와 "나"도에 나타내었다. 즉, 제2도의 "가"도는 휠형태를 나타낸 일부종단면도이다. "나"도는 장축형 로울러로서 보강재(4)가 단면상 스프링형이 아니고 밋밋하고 길죽한 구형으로 고무속에 매설한 형태를 나타낸 종단면도로서 보강재(4)를 스프링형으로 실시하거나 밋밋하고 길죽한 구형으로 실시하거나 그 작용효과는 거의 동일하다. 물론, 그 이외의 다른 단면 형태로 된 보강재라도 외부로부터의 응력을 단면의 전면에 걸쳐 균일하게 받을 수 있는 것이라면 무방하다.1 is a partially cutaway perspective view showing a typical rubber coating roller. In the rubber coating roller 1, a natural rubber or synthetic rubber covering material 3 having a constant thickness is formed on the outer circumferential surface of a roller skeleton 2 made of the metal material of the present invention. The reinforcing material 4 having a circular cross section made of carbon steel or spring steel having a high strength at a certain position inside the rubber covering material 3 is filled and fixed integrally with the rubber by casting or the like. Herein, the term "fixed position" means that the reinforcing member 4 is made to be horizontally long inside the rubber material 3, and the filling or inserting position is made far or near to the surface of the rubber material 3 depending on the use. Further, another embodiment of the present invention is shown in Figs. 2 (a) and 2 (b). That is, FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing the wheel shape in FIG. 2. The reinforcing member 4 is not a spring-shaped section but a plain and elongated spherical shape embedded in the rubber. The reinforcing member 4 may be a spring type or a flat, The effect is almost the same. Of course, even if the reinforcement member has a cross-sectional shape other than the above, it is possible that the stress from the outside can be uniformly received over the entire surface of the cross-section.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용효과를 설명하면, 회전 구동체의 축상에 화학적으로 고무가 접착되어 회전체의 일부로 되어 있거나 고무가 원통형태로 압입되어 회전체의 일부로 된 구조의 고무층과 고무층사이에 고무재료보다 응력이 높은 재료를 스프링의 형태 또는 길죽한 구형 형태로 하고 외부로부터 응력을 받는 방향과 직각으로 하면 고무층과 고무층사이에 층상으로 접착되어 개재되는 구조를 가지게 되되 단면이 원형으로 된 스프링상의 보강재 사이사이에 고무가 긴밀히 충전되게 되므로서 고무층과 보강된 사이가 일체화 되어 고무의 중간층에 개개된 이종재질만큼 축의 외경이 확대되는 결과를 나타내면서도 회전 저항은 확대되는 크기에 비례하여 그 만큼 줄어든다. 이 회전저항을 수식으로 나타내면To explain the operation and effect of the present invention constituted as described above, it is preferable that the rubber is chemically bonded on the shaft of the rotary drive body to form a part of the rotating body, or the rubber is press- A spring-like stiffener having a structure in which a material having a higher stress than a rubber material is in the form of a spring or a rounded rectangular shape and has a structure in which the rubber layer and the rubber layer are layer- The rubber layer is tightly packed between the rubber layer and the reinforced layer, so that the outer diameter of the shaft is enlarged by the dissimilar material in the intermediate layer of the rubber, while the rolling resistance is reduced in proportion to the enlarged size. By expressing this rotational resistance as an equation

(R：회전저항 ,Ec：재료의 압축음력, tanδ：재료의 손실계수, s：축에 접착된 고부층의 두께, a：축의 외경 b：축에 접착한 고무의 외경)(R: rolling resistance, Ec: compression lumen of material, tan?: Loss coefficient of material, s: thickness of high-strength layer adhered to shaft, a: outer diameter of shaft; b: outer diameter of rubber adhered to shaft)

줄어든 회전저항은 상기 식에서 볼 때 tanδ 값이 감소한다는 것과 해석을 같이 할 수 있으므로 tan의 함수인 마모량을 적게 할 수 있다. 축으로부터 하중이 부하되면 고무의 중간층에 외력에 저항하여 자기 형태를 유지할 수 있는 이종 재질의 구조물이 없을 경우 (도면 제3도의 "가"도와 "나"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 이종 재질이 개재됨으로써 외부에서의 응력을 이종 재질층에서 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 되어있다. 그러나 도면 제1도, 제2도와 같이 고무조직내에 자기 형태를 유지할 수 있는 보강재(4)를 내재케 하면 외력이 저항하여 소성변형을 일으키지 않는다. 또한, 내부고무층의 탄성복에를 이용하여 탄소강재 등으로 만들어진 로울러 골조(2)의 외주에 내재하는 고무재(3)의 내경을 골조(2)의 외경보다 약간 적게하여 파워 프레스 등을 사용하여 압입시키면 고무와 로울러 골조(2) 외주면에서 물리적인 접착이 발생하며 이때에 접착력을 고무제품의 내경 칫수 및 내경고무의 재질특성에 따라 임의로 조정가능하고 접착력도 화학접착에 버금하게 할 수 있다. 고무가 피복된 로울러(1)의 고무속에 이중 재질의 보강재(4)가 접착개재된 구조로 내재되면 접지면 또는 접착면에 일정하중이 부하되더라도 고무의 접촉면적이 이종 재질의 보강재가 없는 로울러에 비하여 감소하기 때문에 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 사용하고 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 rotational resistance can be interpreted as a decrease in the tan δ value in the above equation, so that the amount of wear, which is a function of tan, can be reduced. If there is no heterogeneous structure in the intermediate layer of the rubber (Fig. 3 (a) and (b)), when the load is loaded from the shaft, the rubber material And the external energy is accumulated in the rubber product in proportion to the hysteresis loss of the rubber material by the large displacement. Internal heat generation occurs easily in the repeated deformation, but the external material is interposed as in the case of FIG. The local concentration of stress in the rubber material diffuses into the whole structure and the degree of internal heat generation is lowered. Solid tires and similar products are chemically treated with a rubber frame (2), which is made mostly of carbon steel, and then applied with an adhesive. The rubber is vulcanized and rubber is chemically bonded . However, if a stiffener 4 capable of maintaining a magnetic shape in the rubber structure is embedded in the rubber structure as shown in Figs. 1 and 2, the external force does not resist and plastic deformation does not occur. It is also possible to use an elastic layer of the inner rubber layer so that the inner diameter of the rubber material 3 contained in the outer periphery of the roller frame 2 made of carbon steel or the like is made slightly smaller than the outer diameter of the framework 2, The physical adhesion occurs at the outer peripheral surface of the rubber and roller frame (2), and at this time, the adhesive force can be arbitrarily adjusted according to the inner diameter dimension of the rubber product and the material characteristics of the inner rubber, and the adhesive force can also be equal to the chemical adhesion. If the double-material reinforcing member 4 is embedded in the rubber of the rubber-coated roller 1, even if a certain load is applied to the ground surface or the bonding surface, (SQUEEZE ROLLER) that has a function of weaving liquid improves the ability of the roller to squeeze the liquid even with a small load (compression force). In the case of a tension bridle roller which plays a role of pulling with a small load or tension, a material having a high hardness is used in order to reduce the displacement of the rubber layer and a friction coefficient is low in a high-hardness product, . In this case, if the reinforcing material 4 of different materials is filled, injected or inserted, and the hardness of the outer rubber is lowered, the effect of raising the coefficient of friction is exhibited, so that it is possible to remarkably eliminate the slipping phenomenon.

Claims (2)

금속제로 된 로울러 골조(2) 외주면에 일정두께의 고무 피복재(3)를 장착한 고무로울러에 있어서, 상기 로울러 골조(2)의 외주면에 접착되는 고무 피복재(3)는 그 내부 일정위치에 단면이 스프링 형태로 된 고경도 탄소강재 등의 보강재(4)를 상기 고무 피복재(3)와 일체로 충전고착시켜서 이루어지는 되는 고무재가 피복된 로울러 또는 휠.A rubber covering material (3) having a predetermined thickness on the outer circumferential surface of a roller frame (2) made of metal, characterized in that the rubber covering material (3) adhered to the outer circumferential surface of the roller skeleton (2) And a reinforcing material (4) such as a high-hardness carbon steel material in the form of a spring is integrally filled and fixed with the rubber covering material (3). 제1항에 있어서, 상기 보강재의 형태는 이를 원통형 보강재(4＇)로 구성하여 이 또한 고무 피복재(3) 내에 일체로 충전 고착시켜서 되는 고무재가 피복된 로울러 또는 휠.The roller or wheel according to claim 1, wherein the reinforcing member is formed of a cylindrical stiffener (4 '), and is also covered with a rubber material which is integrally filled and fixed in the rubber covering material (3). ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.※ Note: It is disclosed by the contents of the first application.