KR100332270B1 - 휠조립장치및방법 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은 차량조립라인에서 여러 종류의 차륜장착로보트에 의해 부착되는 차륜의 조립장치 및 방법에 관한 것이다.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적과제

여러 종류의 차륜을 확실하게 위치를 결정해서 부착할 수 있는 차륜의 부착장치 및 부착방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

3. 발명의 해결방법의 요지

차량조립라인에서 여러종류의 차륜(W)을 차륜조립로보트(2)에의해 차체에 조리하는 차륜의 조립장치에 있어서, 상기한 여러 종류의 차륜에 따라서 형성된 차륜허브의 중심구멍에 맞춰서 차륜의 위치결정을 행하는 여러종류의 센터핀(7A),(7B),(7C)와 상기한 차륜조립로보트의 팔에 설치되며 상기한 센터핀이 교환가능하게 조립되는 센터핀조립부(4)등을 가진것을 특징으로 한다.

Description

휠 조립 장치 및 방법

본 발명은 일반적으로 자동차를 조립하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 차체에 휠을 조립하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

종래에, 차량 조립 라인에 있어서, 휠 조립 장치는 휠 허브의 볼트 구멍에대해서 허브 볼트의 각위치를 조정하고, 허브 볼트를 볼트 구멍에 삽입하고 휠이 차체에 조립되도록 동시에 허브 볼트에 너트를 체결하기 위해 사용된다. 이러한 자동 휠 조립 장치는 예컨대 일본 특허 공개 공보 제 4-80777 호에 공지되어 있다.

차량 조립 라인이 여러 종류의 차량을 조립하는데 적합하려면, 자동 휠 조립장치는 여러 종류의 차량에 대응하는 여러 종류의 휠을 취급해야 한다. 그러나, 휠 허브의 볼트 구멍이 종류에 따라 각위치가 상이하기 때문에, 종래의 자동 휠 조립 장치는 여러 종류의 차량이 조립되는 차량 조립 라인에 거의 적용될 수 없었다.

로봇 핸드와 같은 자동 휠 조립 장치는 예컨대 시효(時效)로 인하여 그 제어위치가 변하기 쉽기 때문에, 적절한 시기에 로봇 핸드의 위치 제어의 정확도를 확실하게 할 필요가 있다. 로봇 핸드의 위치 제어의 정확도는 작업 원점의 설정에 따라 좌우된다.

본 발명의 목적은 여러 종류의 차체에 각각 대응하는 여러 종류의 휠을 정확히 위치설정하여 조립하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 제어 위치가 정확히 보증되는 로봇 핸드와 협동하는 휠 조립 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적은 차량 조립 라인을 따라서 이송되는 여러 종류의 차체에 여러 종류의 휠을 조립하는 휠 조립 장치를 제공함으로써 달성된다. 휠 조립장치는 휠에 가결합된 허브 볼트에 다수의 너트를 체결하는 로봇 핸드를 가지며, 이에 의해 로봇 핸드에 의해 유지된 휠을 차체에 조립한다. 로봇 핸드에는 여러종류의 휠의 중앙 구멍에 대응하게 준비된 여러 종류의 센터 핀이 선택적으로 분리가능하게 부착되는 센터 핀 부착부가 제공된다. 로봇 핸드에 부착된 센터 핀은 휠 허브의 중앙 구멍에 끼워맞춰지고 휠을 로봇 핸드에 대해서 적소에 위치시킨다. 센터 핀 부착부는 여러 종류의 센터 핀중 어느 하나를 수용하는 소켓과 센터 핀을 끼워맞추는 동안 소켓이 센터 핀 부착부에 대해서 2차원 운동하도록 소켓을 지지하는 구면 베어링을 구비한다. 소켓은 휠을 차체에 조립하는 동안 센터 핀 부착부에 대해서 잠금된다.

여러 종류의 센터 핀을 로봇 핸드에 선택적으로 부착함으로써 휠 조립 장치는 임의의 종류의 휠을 대응하는 종류의 차량에 대해서 정확히 위치설정할 수 있고 자동으로 휠을 조립할 수 있다.

상세하게는, 여러 종류의 센터 핀은 센터 핀 지지 장치에 의해서 지지되며 센터 핀 중 선택된 하나가 로봇 핸드에 의해서 센터핀 지지 장치로부터 들어올려진 다. 센터 핀 지지 장치는 슬라이드 테이블을 구비하는데, 이 위에 배치된 센터 핀 스탠드상에 장착된 여러 종류의 센터 핀을 지지한다. 일 수단이 센터 핀을 센터 핀 스탠드에 결합시키고 센터 핀을 센터 핀 스탠드로부터 해제시키기 위해 각각의 센터 핀 스탠드와 협동한다. 휠 조립 장치는 휠 허브에 가결합된 허브 볼트에 너트를 체결하기 위해 센터 핀 부착부 주변에 배치된 다수의 너트 런너(nut runner)를 구비한다.

한 쌍의 핑거를 갖는 로봇 핸드는 핑거 사이의 거리를 조정하도록 일 방향으로 이동가능한 제 1 부재와, 제 1 부재에 부착되고 일 방향에 수직한 다른 방향으로 이동가능한 제 2 부재를 포함하며, 그 결과 로봇 핸드는 임의의 종류의 휠을 견고하고 안전하게 그립(grip)할 수 있다.

휠 조립 장치는 로봇 핸드의 작업 원점을 설정하는 위치 보증 장치와 협동한다. 위치 보증 장치는 로봇 핸드에 대한 휠의 위치를 검증하는 마스터 워크(master work)를 구비한다. 이 마스터 워크는 고정 베이스 테이블과, 고정 베이스 테이블에 의해 2차원 미끄럼 운동하도록 지지된 슬라이드 테이블을 구비한다. 슬라이드 테이블에는 중간 결합 부재를 통해 슬라이드 테이블에 고정되고 로봇 핸드와 결합되는 제 1 결합 부재와 마스터 워크가 기준 테이블상에 위치될 때 작업 원점을 제공하는 기준점에서 기준 테이블과 결합되는 제 2 결합 부재가 제공된다. 고정 테이블에 대한 슬라이드 테이블의 2차원 변위량은 고정 테이블상에 고정되어 제공된 한 쌍의 다이얼 게이지(dial guage)와 같은 측정 수단에 의해 검출된다.

제 1 결합 부재를 슬라이드 테이블로부터 분리하고 차체의 차축(axle)에 중간 결합 부재를 부착할 때, 차체의 차축이 정확히 검출된다.

본 발명의 상기 및 다른 목적과 특징은 첨부 도면과 관련하여 고려될 때 바람직한 실시예에 관한 이하의 설명을 통해서 명확하게 이해될 것이다.

휠 조립 로봇 또는 머니퓰레이터(manipulator)의 다양한 그룹이 조립 라인의 양측상에 대칭적으로 배치되기 때문에, 이하의 설명은 특히 차체에 전방 좌측 휠을 조립하는 휠 조립 로봇의 그룹에 관한 것이다.

도면, 특히 제 1 도 내지 제 4 도를 상세하게 참조하면, 휠과 타이어 조립체(W)(이후 간단히 휠로 언급함)가 차체(1)에 조립되는 조립 라인(L)의 휠 조립 스테이션(P1)에 배치된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 휠 조립 장치(2)가도시되어 있다. 휠 조립 장치(2)는 모니터(3), 센터 핀 스톡커(stocker)(41), 위치 보증 장치(61)와 협동한다. 휠(W)이 고정된 차체(1)는 검사 스테이션(P2)으로 이송되어 휠(W)이 차체(1)에 적절하게 조립되었는지가 가시적으로 검사된다. 휠 조립 스테이션(P1)에서, 휠 조립 장치(2)의 옆에 배치된 모니터(3)는 차체(1)를, 상세하게는 휠(W)이 휠 조립 장치(2)에 의해 끼워맞춰지고 조립되는 차량(1)의 차축 허브를 감시한다. 휠 조립 장치(2)는 링크 기구(2a)와 링크 기구(2a)의 단부에서 머니퓰레이터(manipulaor) 또는 로봇 핸드(2b)를 구비한다. 제 5 도 내지 제 8 도와 관련하여 상세히 설명될 바와 같이, 로봇 핸드(2b)는 여러 종류의 중공형 센터 핀(7), 예컨대 3개의 중공형 센터 핀(7A, 7B, 7C)이 분리가능하게 장착되는 센터 핀 부착부(4)를 갖는다. 중공형 센터 핀(7)은 휠(W)의 휠 허브(W1)의 중앙 구멍내에 끼워 맞춤되며 휠(W)을 휠 조립 장치(2)에 대해서 위치설정하기 위해 사용된다. 로봇 핸드(2b)에는 센터 핀 부착부(4) 주변에 배치된 다수의 너트 런너(5)와 휠 유지 장치(6)가 제공된다.

제 5 도 내지 제 8 도를 참조하면, 여러 종류의 중공형 센터 핀(7A, 7B, 7C)이 여러 종류의 휠(W)에 따라 교환가능하고 분리가능하게 장착되는 센터 핀 부착부(4)는 센터 핀 소켓(11)과 실린더(12)를 갖는다. 센터 핀 소켓(11)은 각각의 중공형 센터 핀(7)의 상단부를 수용한다. 브라켓(12b)에 의해 센터 핀 소켓(11)에 고정된 실린더는 중공형 센터 핀(7)의 그루브(7a)와 결합 및 해제될 수 있는 피스톤(12a)을 갖는다. 센터 핀 소켓(11)에 그 하단이 고정된 링크 로드(13)는 그 테이퍼진 원뿔형 단부(13a)에서 베이스 구조체(15)에 대하여 상하로 이동가능한 슬라이더 부재(16)와 링크결합된다. 베이스 구조체(15)에 고정된 브라켓(17A)상에 그 중앙부가 피봇된 록커 암(14)의 선단과 결합되는 보어(16a)가 슬라이더 부재(16)에 형성되며 피봇된 록커 암(14)의 선회 운동의 결과로서 상하로 힘을 받는다. 실린더(18)는 록커 암(14)의 선단과 베이스 구조체(15)에 고정된 브라켓(17B) 사이에 그리고 이들에 접속되어 피봇된 암(14)의 선회 운동을 야기한다. 광 커플러 센서와 같은 스위치(19)가 고정 부재(20)를 통해 브라켓(17A)에 의해 지지되며 피봇된 암(14)의 선회 운동을 검출한다. 실린더(12)의 피스톤(12a) 위로 센터 핀 소켓(11)의 구형 상단부(11a)를 지탱하도록 구형 추력 베어링(12c)이 제공된다. 슬라이더 부재(16)가 하강 위치에 있는 센터 핀 부착부(4)를 도시하는 제 6 도에 명백히 도시된 바와 같이, 링크 로드(13)는 링크 로드(13)의 테이퍼진 원뿔형 단부(13a)와 슬라이더 부재(16)의 하단부에 형성된 테이퍼진 보어의 결합을 통해 슬라이더 부재(16)와 결합되어 슬라이더 부재(16)와 센터 핀 소켓(11)을 서로 링크결합시킨다.

후술되는 센터 핀 스톡커(41)에 의해 2차원으로 이동가능하도록 유지되는 특정 형태의 중공형 센터 핀(7)이 휠(W)의 특정 형태에 따라 공급되며 센터 핀 부착부(4)의 센터 핀 소켓(11)에 끼워맞춤된다. 상세하게는, 실린더(18)는 제 5 도와 제 6 도에 도시된 바와 같이 반시계 방향으로 록커 암(14)을 선회시키도록 작동되어 슬라이더 부재(16)를 상방으로 가압함으로써, 슬라이더 부재(16)를 링크 로드(13)로부터 해제시키고 분리시킨다. 이에 의해 센터 핀 소켓(11)이 구면 베어링(12c)을 중심으로 2차원으로 선회한다. 소켓(11)과 중공형 센터 핀(7) 사이의 이러한 2차원적 상대 운동으로 인해 소켓(11)에 대한 중공형 센터 핀(7)의 공급 위치에 상관없이 센터 핀 부착부(4)의 소켓(11)에 중공형 센터 핀(7)이 매우 용이하게 끼워맞춤되거나 부착될 수 있다.

각각의 너트 런너(5)와 협동하는 스크류 장치(21)는 차체(1)의 차축 허브(H1)에 가결합된 허브 볼트(22)상에 너트(23)를 체결하도록 너트 런너(5)에 의해서 구동됨으로써, 휠(W)을 차체(1)에 끼워맞추고 고정한다.

휠(W)의 직경방향의 양측에 배치되고 베이스 구조체(15)에 기본적으로 장착된 휠 유지 장치(6)는 제 1 및 제 2 위치설정 부재(31, 34)를 갖는다. 제 1 위치 설정 부재(31)는 실린더(32)의 작동에 의해 휠(W)의 반경방향으로 접근하거나 멀어질 수 있다. 탄성 그리핑 패드(elastic gripping pad; 33)가 제공되어 있고 제 1 위치설정 부재(31)상에서 상하운동을 하도록 장착된 제 2 위치설정 부재(34)는 실린더(35)의 작동에 의해 제 1 위치설정 부재(31)가 이동하는 반경방향에 수직한 방향으로 이동된다. 휠 유지 장치(6)가 특정 휠(W)의 직경과 폭에 따라 그리핑 패드(33)를 적소에 위치시키도록 제 1 및 제 2 위치설정 부재(31, 34)를 이동시킴으로써, 휠(W)을 안정적으로 그립한다. 제 1 위치설정 부재(31)는 베이스 구조체(15)에 고정된 제 1 및 제 2 가이드 부재(36a, 36b)상에서 미끄럼 운동하도록 장착되어 있다. 마찬가지로, 제 2 위치설정 부재(34)는 제 1 위치설정 부재(31)에 고정된 제 1 및 제 2 가이드 부재(37a, 37b)상에서 미끄럼 운동하도록 장착되어 있다.

제 1 도와 관련하여 제 8 도 내지 제 11 도를 참조하면, 기본적으로 형상은동일하지만 크기는 상이한 다양한 유형의 중공형 센터 핀(7)[예컨대, 본 실시예에서는 3가지 다른 유형의 센터 핀(7A, 7B, 7C)임]을 공급하는 센터 핀 스톡커(41)는 휠 조립 스테이션(P1) 근처의 휠 운반 위치로 휠(W)을 이송하는 휠 컨베이어(42)와 휠 조립 스테이션(P1) 근처의 너트 운반 위치로 너트 팰릿(pallet)(43)을 이송하는 팰릿 컨베이어(44)와의 사이의 교차점에 매우 근접하게 배치된다. 너트 팰릿(43)은 휠(W)을 차축에 조립하는데 필요한 만큼의 허브 너트(32)를 운반한다. 센터 핀 스톡커(41)는 바닥부(45)로부터 수직하게 연장되는 스탠드(46)에 고정된 고정 테이블(47)상에서 수평면으로 2차원 미끄럼 운동하도록 장착된 이중벽 슬라이드 테이블(48)상에 고정되어 있다. 슬라이드 테이블(48)에는 이로부터 수직하게 연장되고 직선으로 배치된 다수의 중공형 핀 스탠드(50)(50A, 50B, 50C)가 제공되며, 중공형 센터 핀(7)(7A, 7B, 7C)이 이들의 외측에 각각 장착된다. 슬라이드 테이블(48)은 상부벽(48b)과 하부벽(48c) 사이에서 슬라이드 테이블(48)상에 고정되고 상부벽(48b)을 관통하여 각각의 중공형 핀 스탠드(50)의 내부로 연장되는 피봇 샤프트(52)상에 피봇된 리테이너 암(51)을 더 구비한다. 각각의 리테이너 암(51)에는 구멍(50a)을 통해서 중공형 피 스탠드(50)의 외측으로 연장되는 훅크형 상단부(51a)가 형성되어 있어서 길이방향으로 연장되는 중공형 센터 핀(7)의 내측 그루브(7b)와 결합가능하다. 중공형 센터 핀(7)과 리테이너 암(51) 사이의 결합에 의해, 중공형 센터 핀(7)이 스톡커(41)상에 안전하게 보유된다. 리테이너 암(51)은 그 하단부가 슬라이드 테이블(48)의 상부벽(48b)과 하부벽(48c) 사이에서 안내되는 액추에이터 로드(53)상에 피봇된다. 이 액추에이터 로드(53)는 그 일 단부가 단부벽(48a)에 고정된 실린더(54)에 연결되어 왕복 운동된다. 액추에이터 로드(53)의 왕복 운동으로 인해 리테이너 암(51)이 중공형 센터 핀(7)과 결합 및 해제되도록 선회한다.

슬라이드 테이블(48)을 고정 테이블(47)에 대해서 수평면에서 2차원 운동을 하게 하는 부동 기구(floating mechanism)가 고정 테이블(47)과 슬라이드 테이블(48) 사이에 설치된다. 부동 기구는 고정 테이블(47)에 고정된 한 쌍의 평행 가이드 레일(55)과 슬라이드 테이블(48)의 하부벽(48c)에 고정되고 평행 가이드 레일에 수직하게 연장되는 하나의 슬라이드 레일(57)을 구비한다. 한 쌍의 부동 슬라이더(floating slider)(56)가 한편으로는 평행 가이드 레일(55)상에서 미끄럼 운동하도록 장착되고, 다른 한편으로는 슬라이드 레일(57)을 미끄럼 운동시키도록 장착한다. 슬라이드 테이블(48)의 안정적인 미끄럼 운동을 위해, 고정 테이블(47)과 슬라이더(56) 사이에 밸런싱 스프링(balancing spring)(58)이 제공되고, 고정 테이블(47)과 슬라이드 레일(57) 사이에 밸런싱 스프링(59)이 제공된다. 각각의 핀 스탠드(50A, 50B, 50C)의 부근에, 센터 핀(7A, 7B, 7C)과 핀 스탠드(50A, 50B, 50C) 사이의 결합 및 해제를 검출하는 스위치(60A, 60B, 60C)가 있다.

휠 조립 장치(2)의 로봇 핸드(2b)의 제어 위치 검증을 위한 위치 보증 장치(61)를 도시하는 제 12 도 내지 제 15 도를 참조하면, 위치 보증 장치(61)는 고정 테이블(62)과, 고정 테이블(62)에 의해 2차원 미끄럼 운동하도록 지지된 슬라이드 테이블(63)을 구비한다. 고정 테이블(62)에는 그 양측의 핸들(64)과 그 중앙부로부터 연장되는 중공형 원통 보어(65)가 고정되어 제공된다. 슬라이드테이블(63)에는 중공형 원통 보어(65) 내부로 연장되고 그 안에서 이동가능한 중공형 원통 부시(66)가 그 중앙에 제공된다. 연결 로드(67)가 중공형 원통 보스(65)내에 끼워져 원통 부시(66)내에서는 축방향으로 운동할 수 있지만, 그들 사이의 볼 스플라인 결합에 의해 원통 부시(66)내에서 회전하는 것이 방지된다. 이 연결 로드(67)의 일단부는, 플랜지 디스크(69)에 의해 분리가능하게 고정된 타이 마운트(tie mount)(93)가 제공되며, 이 타이 마운트(93)상에는 로봇 핸드(2b)의 센터 핀 부착부(4)의 센터 핀 소켓(11)이 분리가능하게 장착된다. 또한, 연결 로드(67)의 다른 단부에는 후술될 마스터 워크 테이블(92)과 직접 결합가능한 타이 죠(tie jaw)(68)가 일체로 제공된다. 플랜지 디스크(69)와 슬라이드 테이블(63) 사이에 스프링(70)이 제공된다.

슬라이드 테이블(63)에는 한 쌍의 로드(81)에 의해 그에 단단히 고정된 한쌍의 슬라이더(82)가 제공된다. 이들 슬라이더(82)는 고정 테이블(62)에 고정된 한 쌍의 가이드 부재(83)에 의해서 미끄럼 운동을 하도록 지지된다. 각각의 가이드 부재(83)에는 슬라이더(84)가 고정되어 제공된다. 슬라이더(84)는 고정 테이블(62)에 고정되고 로드(81)에 수직하게 연장된 한 쌍의 가이드 레일(85)의 각각에 미끄럼 운동하도록 장착된다. 로드(81)중의 어느 하나는 연장부(86)를 고정적으로 구비하며 로드(81)와 고정 테이블(62) 사이에 배치된 한 쌍의 스프링(87)에 의해 연장부가 연장되는 방향에 수직한 방향으로 또는 가이드 레일이 연장되는 방향에 평행한 방향으로 가압된다. 고정 테이블(62)에는 한 쌍의 다이얼 게이지(89, 90)를 지지하고 위치설정하는 대략 L-형상의 브라켓(88)이 고정되어 제공되며, 이 게이지의 다이얼 버튼(89a, 90a)은 서로 수직하게 배향되고 연장부(86)에 접하게 위치된다. 또한, 고정 테이블(62)에는 휠 종류에 따라 무게가 조정되는 균형추(91)가 탑재된다.

마스터 워크(61)가 위치되는 마스터 워크 테이블(92)에는 그 중앙에 마스터 워크(61)의 연결 로드(67)의 타이 죠(68)와 결합가능한 작업 원점을 제공하는 기준수단(92a)이 제공된다. 마스터 워크(61)의 타이 죠(68)가 기준 수단(92a)과 결합되도록 마스터 워크 테이블(92)상에 마스터 워크(61)를 뒤집어 적절히 위치시킬 때, 양 다이얼 게이지(89, 90)는 0점을 나타낸다. 따라서, 로봇 핸드(2b)의 센터 핀 부착부(4)의 센터 핀 소켓(11)이 타이 마운트(93)상에 장착될 때 발생되는 고정 테이블(62)에 대한 슬라이드 테이블(63)의 2차원 운동량 또는 변위량이 다이얼 게이지(89, 90)의 다이얼 바늘을 움직여 2차원 변위의 성분을 나타내도록 한다. 휠 조립 장치(2)에 대한 휠 허브(W1)의 상대적인 위치는, 마스터 워크 테이블(92)로부터 마스터 워크(61)를 제거하고 로봇 핸드(2b)의 센터 핀 소켓(11)과 타이 죠(68)를 결합시킴으로써 마스터 워크(61)를 로봇 핸드(2b)에 끼운 후에 및 허브(W1)에 결합된 허브 볼트(22)를 마스터 워크(61)의 플랜지 디스크(69)와 결합함으로써, 얻어진다. 플랜지 디스크(69)의 외주 플랜지(69a)에는 휠 허브(W1)에 결합된 허브 볼트(22)과 결합하는 부시(71)가 부착된 볼트 구멍이 형성된다.

너트(23)를 이송하는 너트 이송 장치(101)를 도시하는 제 1 도와 관련하여 제 16 도 내지 제 19 도를 참조하면, 너트 이송 장치(101)는 2개의 너트 이송기(102)와, 너트 설정 장치(141) 및 팰릿 컨베이어(44)를 구비한다. 너트 설정 장치(141)는 너트 홀더(103)와 너트 리프터(114)와 협동하여 너트(23)가 휠허브(W1)에 끼워맞춰지는 각도로 너트(23)를 수용하여 유지하고 너트(23)의 방향을 바꾼다. 너트(23)는 너트 설정 장치(141)에 의해 팰릿 컨베이어(44)상의 너트 팰릿(43)으로 운반되고 너트 팰릿(43)상에 위치되며, 그 후 팰릿 컨베이어(44)에 의해 휠 운반위치를 향해 전달된다. 각각의 너트 이송기(102)가 이송기 통로(102a)를 통해 너트(23)를 공급한다. 너트 홀더(103)는 슬라이드 테이블(107)과, 그리핑 핑거(110b, 110c)가 달린 너트 그리핑 핸드(110)를 구비한다. 이 슬라이드 테이블(107)에는 한 쌍의 슬라이더(106)와, 슬라이더(106)에 수직하게 연장되는 가이드레일(108)이 제공되며, 이들은 슬라이드 테이블(107)의 하부면과 상부면에 각각 고정된다. 슬라이더(106)가 리프트(104)에 고정된 한 쌍의 가이드 레일(105)상에서 미끄럼 운동하도록 각각 장착되어 슬라이드 테이블(107)이 리프트(104)상에서 일 방향으로 이동한다. 다른 한편으로는, 가이드 레일(108)이 그리핑 핑거(110b, 110c)가 달린 너트 그리핑 핸드(110)의 한 쌍의 슬라이더(109)를 장착하여 너트 그리핑 핸드(110)가 슬라이드 테이블(107)상에서 슬라이더(106)가 이동하는 방향에 수직한 방향으로 이동하게 된다. 너트 그리핑 핸드(110)는 핑거(110b, 110c) 사이에 지지되고 너트 이송기(102)로부터 공급되는 너트(23)를 그립할 수 있도록 핑거(110b, 110c)를 펴고 오므릴 수 있게 작동되는 실린더(111)를 구비한다. 그리핑 패드(110a) 사이의 적절한 위치에 너트(23)를 위치시키는 스토퍼(stopper)(112)가 슬라이드 테이블(107)상의 핑거(110b, 110c)의 그리핑 패드(110a) 사이에 배치된다. 또한, 각각의 핑거(110b, 110c)가 과도하게 펴지는 것을 방지하는 스토퍼(113)가 슬라이드 테이블(107)상에 제공된다. 너트 홀더(103) 아래에 위치한너트 리프터(114)는 리프터 로드(114b)를 상하로 이동시키는 실린더(114a)를 구비한다. 실린더(114a)가 작동될 때, 리프터 로드(114b)는 너트 설정 장치(141)의 너트 유지 핸드(142)를 향해 그리핑 패드(110a)로 그립된 너트(23)를 밀어 올리도록 상방으로 힘을 받는다. 너트 유지 핸드(142)는 너트(23)를 흡착하고 유지하는 자석(144)을 갖는 자기 너트 홀더(142a)를 구비한다.

슬라이드 테이블(107)은 슬라이드 테이블(107)로부터 수직하게 하향으로 연장되는 접속 연장부(107a)에 의해 리프트(104)로부터 수직하게 하향으로 연장되는 연장부(104a, 104b)에 각각 고정된 한 쌍의 실린더(116A, 116B)에 접속되어 리미터(limiter)(117) 사이에서 수평하게 이동된다. 리프트(104)에는 슬라이드 테이블(122)로부터 수직하게 연장되는 가이드 레일(123)상에서 수직 미끄럼 운동하도록 장착되는 슬라이더(121)가 고정되어 제공된다. 리프트(104)는 가이드 레일(123)에 고정되고 그 피스톤이 리프트(104)의 후단부(104c)에 연결된 실린더(124)에 의해 상하로 이동된다. 이 슬라이드 테이블(122)에는 고정 베이스 테이블(132)에 고정된 가이드 레일(133)상에 고정되고 수평 미끄럼 운동하도록 장착된 슬라이더(131)가 제공된다. 실린더(134)는 이들 슬라이드 테이블(122, 132)을 링크결합시켜 리미터(135) 사이에서 베이스 테이블(132)에 대해 슬라이드 테이블(122)의 미끄럼 운동을 야기한다. 너트 이송기 장치(101)와 관련하여 그들의 특정 위치에서 리프트(104), 슬라이드 테이블(107, 122)을 검출하는 스위치(136A, 136B, 137, 138)가 제공된다.

너트 설정 장치(141)를 도시하는 제 20 도와 제 21 도를 참조하면, 수평면에서 2차원으로 이동하도록 구성되고 리프트 로드(143)의 하단부가 고정되는 너트 홀딩 테이블(142)은 원주방향으로 규칙적으로 분할되어 배치된 다수의 자기 너트 홀더(magnetic nut holder; 142a)를 갖는다. 이 너트 홀딩 테이블(142)은 자석(144)으로 너트를 흡착하도록 너트 리프터(114) 바로 위의 자기 너트 홀더(142a)중의 임의의 하나를 위치설정하기 위해 2차원으로 이동할 수 있다. 리프트 로드(143)에는 고정부(146)에 고정된 수직 가이드 레일(147)상에 고정되고 장착된 한 쌍의 슬라이더(145)가 고정되어 제공된다. 또한, 한 쌍의 액추에이터(148)가 제공된다. 각각의 액추에이터(148)는 반원-아치형 플레이트(149)가 달린 플런저 로드(148a)를 갖는다. 반원-아치형 플레이트(149)는 플레이트(149)로부터 하향으로 연장되고 너트 홀딩 테이블(142)의 자기 너트 홀더(142a)가 배치되는 것과 동일하게 원주방향으로 규칙적으로 분할되어 배치되는 다수의 푸시 로드(150)를 갖는다. 액추에이터(148)가 플런저 로드(148a)를 하향으로 밀어내도록 작동될 때, 푸시 로드(150)는 자기 너트 홀더(142a)로부터 너트(23)를 밀어 떼어내고 너트(23)가 팰릿(43)상으로 떨어지게 한다. 너트(23)가 자기 너트 홀더(142a)내로 흡착될 때 각각의 자기 너트 홀더(142a)와 연결된 스위치(151)에 의해 너트(23)가 감지된다. 팰릿(43)은 차량의 4개의 휠에 대한 4세트의 너트(23)를 수용하도록 구성된다.

본 발명에 따른 휠 조립 장치에 있어서, 팰릿(43)상에 위치되고 차체에 휠(W)을 조립하는데 필요한 다수의 너트(23)는, 너트 이송기 장치(101)의 팰릿 컨베이어(44)로 운반되고 휠 조립 장치(2)에 의해서 들어올려지며, 계속하여 휠 컨베이어(42)로 운반된 휠(W)이 휠 조립 장치(2)의 로봇 핸드(2b)의 휠 홀드 장치(6)에의해서 그립된다. 휠 조립 장치(2)는 이들 휠(W)과 너트(23)를 휠(W)이 차체(1)의 차축 허브에 끼워맞춰지고 이것이 모니터(3)에 의해서 감시되는 위치로 가져가도록 작동된다. 그 후, 휠 조립 장치(2)는 휠(W)에 가결합된 허브 볼트(22)에 너트(23)를 체결하도록 스크류 장치(21)를 회전시키기 위해 너트 런너(5)를 구동함으로써, 휠을 차체(1)에 조립한다.

로봇 핸드(2b)의 센터 핀 부착부(4)를 도시하는 제 6 도에 명백히 도시된 바와 같이, 휠 조립 장치(2)가 휠 조립 작업을 하는 동안, 실린더(18)가 록커 암(14)의 선회 운동을 야기하도록 작동되어 슬라이더 부재(16)를 상향으로 이동시켜, 슬라이더 부재(16)를 링크 로드(13)의 테이퍼진 원뿔형 단부(13a)와 해제되게 한다. 이에 의해 센터 핀 소켓(11)은 구면 베어링(12c) 주위로 2차원으로 선회 한다. 그후, 휠 조립 장치(2)는 센터 핀 소켓(11)을 슬라이드 테이블(48)상의 핀 스탠드(50)(50A, 50B, 50C)상에 장착된 센터 핀(7A 내지 7C)중의 어느 하나로 선택된 센터 핀(7)과 각각 결합시키며, 계속해서 실린더(12)가 피스톤(12a)을 센터 핀(7)의 그루브(7a)와 결합되도록 한다. 슬라이드 테이블(48)에 고정된 실린더(54)가 액추에이터 로드(53)를 강제하도록 작동되어 리테이너 암(51)을 선회시키고 리테이너 암(51)을 센터 핀(7)과 해제시킨다. 그 후, 휠 조립 장치(2)는 로봇 핸드(2b)를 이동시켜 너트(23)와 휠(W)을 차체(1)의 휠 차축으로 가져간다.

전술한 바와 같이, 휠 조립 장치(2)가 스톡커(41)의 핀 스탠드(50A 내지 50C)상에 가장착된 여러 종류의 센터 핀(7A 내지 7C)중 어느 하나가 휠(W)의 종류에 따라 선택적으로 부착되는 센터 핀 부착부(4)를 가지기 때문에, 휠 조립장치(2)는 임의의 종류의 휠(W)을 차체(1)의 휠 차축에 대해서 정확히 배치한다. 여러종류의 센터 핀(7A 내지 7C)으로 교환되기 위해, 센터 핀 부착부(4)에 부착된 센터 핀(7)은 스톡커(41)로 복귀되고 센터 핀(7)이 장착되지 않은 핀 스탠드(50A 내지 50C)중 어느 하나에 장착된다. 그 후, 실린더(12)가 작동되어 피스톤(12a)을 센터 핀(7)의 그루브(7a)와 해제시킴으로써, 센터 핀(7)이 센터 핀 부착부(4)의 소켓(11)으로부터 분리된다. 그 후, 또 다른 종류의 센터 핀(7)이 전술한 바와 같은 방식으로 선택되고 센터 핀 부착부(4)의 소켓(11)에 장착된다.

본 발명이 바람직한 실시예를 참고로 설명되었지만, 당해 분야의 숙련자들은 본 발명의 정신 및 범위내에 있는 다양한 다른 실시예와 변형예를 실행할 수 있을 것이며, 본 발명은 이들 다른 실시예와 변형예가 다음의 특허청구범위내에 포함되는 것으로 의도된다고 이해되어야 한다.

제 1 도는 차량 조립 라인의 일부분을 도시하는 개략적인 평면도,

제 2 도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 휠 조립 장치를 구비한 차량조립 라인의 일부분을 도시하는 개략적인 정면도,

제 3 도는 차량 조립 라인의 일부분을 도시하는 개략적인 측면도,

제 4 도는 본 발명의 휠 조립 장치의 일부를 형성하는 휠 조립 로봇의 개략적인 정면도,

제 5 도는 로봇 핸드의 상세부를 도시하는 단면도,

제 6 도는 로봇 핸드의 센터 핀 부착부의 상세부를 도시하는 단면도,

제 7 도는 로봇 핸드의 일부분의 평면도,

제 8 도는 센터 핀 부착부의 주요부의 평면도,

제 9 도는 센터 핀 스톡커의 정면도,

제 10 도는 센터 핀 스톡커의 평면도,

제 11 도는 센터 핀 스톡커의 측면도,

제 12 도는 마스터 워크의 개략적인 단면도,

제 13 도는 마스터 워크의 저면도,

제 14 도는 게이지가 제공된 마스터 워크의 일부분의 도면,

제 15 도는 마스터 워크의 작업 원점 설정을 설명하는 도면,

제 16 도는 너트 이송 장치의 정면도,

제 17 도는 너트 이송 장치의 평면도,

제 18 도는 너트 이송 장치의 측면도,

제 19 도는 너트 이송 장치의 주요부의 측면도,

제 20 도는 너트 설정 장치의 주요부의 단면도,

제 21 도는 너트 설정 장치의 주요부를 부분적으로 절단한 저면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

2 : 휠 조립 장치 2b : 로봇 핸드

3 : 모니터 4 : 센터 핀 부착부

5 : 너트 런너 6 : 휠 유지 장치

7(7A, 7B, 7C) : 센터 핀 11 : 소켓

14 : 록커 암 15 : 베이스 구조체(15)

16 : 슬라이더 부재

Claims (14)

1. 차량 조립 라인을 따라 이송되는 여러 종류의 차체에 여러 종류의 휠을 조립하는 휠 조립 장치로서, 상기 각각의 휠은 휠의 종류에 따라 그 크기가 특정되는 중앙 구멍이 형성된 휠 허브를 가지는 상기 휠 조립 장치에 있어서,

   상기 휠에 가결합된 허브 볼트에 다수의 너트를 체결함으로써 상기 차체에 휠을 조립하는 핸드를 갖는 휠 조립 로봇과,

   상기 휠의 상기 중앙 구멍에 대응하게 준비된 여러 종류의 다수의 센터 핀으로, 상기 각각의 센터 핀은 상기 휠 조립 로봇에 대해 상기 휠을 위치설정하기 위하여 상기 휠 허브의 중앙 구멍 내로 끼워맞춤되는 여러 종류의 다수의 센터 핀과,

   상기 핸드에 고정되며 상기 여러 종류의 센터 핀이 선텍적으로 분리가능하게 부착되는 센터 핀 부착부를 포함하는 휠 조립 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 여러 종류의 센터 핀을 제공하기 위해 상기 휠 조립 로봇과 협동하는 센터 핀 지지 장치를 더 포함하는 휠 조립 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 센터 핀 지지 장치는, 상기 여러 종류의 센터 핀을 그 위에 지지하며 수펑면에서 2차원으로 이동가능한 테이블을 구비하는 휠 조립 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 센터 핀 지지 장치는 상기 여러 종류의 센터 핀을 장착하기 위해 상기 테이블상에 배치된 다수의 센터 핀 스탠드와, 각각의 상기 센터 핀이 상기 센터 핀 스탠드에 결합 및 해제되도록 각각의 상기 센터 핀 스탠드와 협동하는 수단을 더 구비하는 휠 조립 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 센터 핀 부착부가 상기 여러 종류의 센터 핀 중의 어느 하나를 수용하는 소켓과, 상기 소켓을 상기 센터 핀 부착부에 대해 2차원 운동하도록 지지하는 구면 베어링을 구비하는 휠 조립 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 센터 핀 부착부는, 상기 차체에 상기 휠을 조립하는 동안 상기 센터 핀 부착부에 대해서 상기 소켓을 잠금하는 잠금 수단을 더 구비하는 휠 조립 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 휠 조립 로봇은 상기 휠에 부착된 상기 허브 볼트에 상기 너트를 체결하기 위해 상기 센터 핀 부착부 주위에 배치된 다수의 너트 런너를 구비하는 휠 조립 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 핸드는 그 사이에 상기 여러 종류의 휠을 그립하기에 적합한 핑거를 구비하는 휠 조립 장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   각각의 상기 핑거는 상기 핑거 사이의 거리를 조정하기 위해 일 방향으로 이동가능한 제 1 부재와 상기 제 1 부재에 고정되고 상기 일방향에 수직한 다른 방향으로 이동가능한 제 2 부재를 포함하는 휠 조립 장치.
10. 차량 조립 라인의 여러 종류의 차체에 여러 종류의 휠을 조립하는 휠 조립 장치로서, 각각의 상기 휠이 그 휠 종류에 따라 크기가 특정되는 중앙구멍이 형성된 휠 허브를 갖는 휠 조립 장치에 있어서,

    로봇 핸드에 의해 유지된 상기 휠을 상기 차체에 조립하도록 상기 휠에 가결합된 허브 볼트에 다수의 너트를 체결하는 상기 로봇 핸드와,

    상기 로봇 핸드에 부착된 센터 핀 부착부로서, 상기 휠의 중앙 구멍에 대응하게 준비된 다수의 여러 종류의 센터 핀이 상기 여러 종류의 휠에 따라 선택적으로 분리가능하게 상기 센터 핀 부착부에 부착되며, 각각의 상기 센터 핀이 상기 휠을 상기 로봇 핸드에 대하여 위치설정하는 상기 센터 핀 부착부를 포함하는 휠 조립 장치.
11. 휠에 가결합된 허브 볼트에 다수의 너트를 체결함으로써 차체에 상기 휠을 조립하는 휠 조립 장치로서, 로봇 핸드에 의해 유지된 상기 휠을 상기 차체에 조립하도록 상기 휠에 가결합된 허브 볼트에 다수의 너트를 체결하는 상기 로봇 핸드와 상기 로봇 핸드의 작업 원점을 설정하는 위치 보증 장치가 제공되는 휠 조립 장치에 있어서,

    상기 위치 보증 장치는,

    상기 로봇 핸드에 대해서 상기 휠의 위치를 검증하는 마스터 워크와,

    상기 마스터 워크가 기준 테이블상에 위치될 때 작업 원점을 제공하는 기준점을 갖는 상기 기준 테이블을 포함하며,

    상기 마스터 워크는,

    고정 테이블과,

    상기 고정 테이블에 의해 2차원 미끄럼 운동하도록 지지되는 슬라이드 테이블과,

    상기 슬라이드 테이블상에 제공되고 상기 로봇 핸드와 결합가능한 제 1 결합부재와,

    상기 슬라이드 테이블상에 제공되고 상기 기준점에서 상기 기준 테이블과 결합가능한 제 2 결합 부재와,

    상기 고정 테이블에 대한 상기 슬라이드 테이블의 2차원 변위량을 검출하기 위해 상기 고정 테이블상에 고정되어 제공된 측정 수단을 포함하는 휠 조립 장치.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 마스터 워크가 상기 차체의 차축에 부착될 수 있는 중간 결합 부재를 더 포함하며 이를 통해 상기 제 1 결합 부재가 상기 슬라이드 테이블에 분리가능하게 고정되는 휠 조립 장치.
13. 제 11 항에 있어서,

    상기 제 2 결합 부재가 상기 로봇 핸드와 결합가능한 휠 조립 장치.
14. 로봇 핸드에 의해 휠 허브에 가결합된 허브 볼트에 다수의 너트를 체결함으로써 차량 조립 라인을 따라 이송되는 여러 종류의 차체에 여러 종류의 휠을 조립하는 방법으로서, 상기 휠 허브에 휠의 종류에 따라 크기가 특정되는 중앙 구멍이 형성되는 휠 조립 방법에 있어서,

    상기 여러 종류의 휠의 중앙 구멍에 대응하게 준비된 다수의 여러 종류의 센터 핀을 제공하는 단계와,

    상기 로봇 핸드가 상기 여러 종류의 센터 핀중 하나를 부착하는 단계와,

    상기 로봇 핸드가 그 휠 허브가 상기 센터 핀의 하나에 대응하는 상기 중앙구멍을 갖는 휠을 그립하고 상기 센터 핀 중의 하나를 상기 로봇 핸드에 의해 그립된 상기 휠의 중앙 구멍과 결합시키는 단계와,

    상기 로봇 핸드에 의해 그립된 상기 휠을 상기 차체에 조립하도록 상기 허브볼트에 상기 너트를 체결하는 단계를 포함하는 휠 조립방법.