KR100527471B1 - 레이저 변위센서를 이용한 타이어 크기 감지장치 - Google Patents

레이저 변위센서를 이용한 타이어 크기 감지장치 Download PDF

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Abstract

레이저 변위센서를 이용한 타이어 크기 감지장치가 개시된다. 개시된 레이저 변위센서를 이용한 타이어 크기 감지장치는, 타이어의 크기를 감지하기 위한 타이어 크기 감지장치에 있어서, 상기 타이어의 크기를 측정하기 위해 진입하면 상기 타이어의 위치를 고정하는 적어도 하나의 스톱퍼와; 상기 스톱퍼의 일측에 설치되어 상기 타이어의 진입을 감지하는 포토센서와; 상기 타이어의 외주면의 일측에 설치되어 상기 타이어와의 거리를 측정하는 레이저 변위센서와; 상기 레이저 변위센서에서 측정한 결과를 거리를 환산하도록 설치된 컨트롤러와; 상기 레이저 변위센서의 위치를 좌표화하여 상기 컨트롤러로부터 수신된 측정거리와 함께 타이어 원주를 계산하고, 상기 타이어 외경을 상기 타이어 사양으로 변환하고 릴레이 신호값으로 전환하는 컴퓨터와; 상기 컴퓨터로부터 상기 타이어의 사양을 릴레이 신호값을 수신하여 타이어의 사양을 적용하는 PLC CPU;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 타이어 센터링 작업이 없기 때문에 타이어 이탈이 발생하지 않아 이로 인한 라인 정지요인을 제거할 수 있는 이점이 있다.

Description

레이저 변위센서를 이용한 타이어 크기 감지장치{APPARATUS FOR SENSING DIMENSION OF TIRE USING LASER DISPLACEMENT SENSOR}
본 발명은 레이저 변위센서를 이용한 타이어 크기 감지장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 타이어 센터링 작업시 타이어의 이탈로 인한 라인 정지를 방지하고, 공압장비에 의한 센서 이동에 따른 작업 오차 발생을 레이저 변위센서에 의해 정밀화시키고, 장비의 동작부를 최소화하여 보전 작업 요인을 줄일 수 있으며, 장비의 단순화를 이루기 위한 레이저 변위센서를 이용한 타이어 크기 감지장치에 관한 것이다.
도 1에는 타이어의 조립장치의 구성을 개략적으로 나타내 보인 개략도가 도시되어 있고, 도 2a에는 도 1의 A에서 본 평면도가 도시되어 있으며, 도 2b에는 도 1의 A에서 본 측면도가 도시되어 있다.
도면을 각각 참조하면, 자동차 공장에서 타이어의 크기 감지는, 후속공정인 타이어(10) 및 휠 마운터(mounter)(11)와 인플레터(inflater)(12) 공정에 필요한 데이터를 얻기 위한 공정이다.
그리고 타이어 비눗물 도포장치(13)의 일측에 타이어 크기 감지장치(20)가 설치되어 있고, 타이어(10)를 센터링(centering)하기 위한 가압롤러(21)가 구비되어 있다.
또한 타이어(10)의 내경을 기계적으로 측정하기 위한 센서와 수평/수직으로 기동하는 감지부로 구성된 타이어 사양 센싱 유니트(22)가 구비되어 있어 타이어(10)의 고속 회전으로 타이어(10)를 센터링 한 후, 상기 타이어 사양 센싱 유니트(22)가 타이어(10)의 내경을 측정한다.
이를 보다 구체적으로 설명한다.
도 3a에는 도 2a의 구성을 개략적으로 나타내 보인 타이어 크기 감지장치가 도시되어 있고, 도 3b에는 도 3a의 B를 보다 상세하게 나타내 보인 상세도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이, 타이어 크기 감지장치에 의한 타이어 감지방법은, 우선, 포토센서(24,24')로 타이어의 진입신호를 감지하고, 리프트(25) 상승으로 타이어(10)의 위치를 고정한다. 그런 후, 회전롤러(26) 및 가압롤러(21)의 작동으로 타이어(10)의 위치를 고정하고, 2개의 회전롤러(26)의 회전으로 타이어(10)를 센터링을 한다.
이어서, 상기 타이어(10)의 내경을 체크하기 위한 체크유니트(22a)가 타이어(10)의 내부로 진입(수평+하강)하여 그 외경방향으로 이동하여 타이어(10)의 림(rim)부 접촉시까지 수평 이동한다.
그리고 타이어(10)의 내경 림부 접촉시 정지한 체크유니트(22a)의 위치 표시 브라켓이 크기별 감지 근접센서(22b,22c,22d) 사이에 정지하고, 사전 크기별 고정된 근접센서(22b,22c,22d)에 감지되면 입력신호가 제어반의 PLC(Programmable Logic Controller)로 전달되어 타이어 사양을 확인한다.
상기한 도 3a 및 도 3b에서 참조부호 24는 수광용 포토센서이고, 24'는 발광용 포토센서이며, 22b는 타이어 13"용 감지센서이고, 22c는 14"용 감지센서이며, 22d는 15"용 감지센서이고, 22e는 체크유니트(22a) 이동용 엘엠 가이드(LM guide)를 나타내 보인 것이다.
그런데, 상기와 같이 작동되는 타이어 센터링 작업을 위한 롤러(21,26) 고속 회전시 타이어(10) 이탈 현상이 발생하여 라인(line)이 정지되는 경우가 발생한다. 특히, 템퍼러리(temporary) 타이어에서 이러한 현상이 많이 발생한다.
그리고 타이어 고속 회전시 주변 오염이 발생한다. 예컨대, 비눗물 비산으로 인한 주변 오염과, 고무 분진 발생으로 인한 환경 오염이 발생하고, 에어모터의 고속 회전시 이 에어모터의 작동 및 타이어 회전시 접촉에 의한 소음이 발생한다.
또한 동작부 및 감지장치가 구조적으로 복잡하게 설치되어 오작동에 의한 품질문제가 발생하고, 보전 작업소요가 발생한다. 예컨대, 구동부의 경우는 에어모터와 실린더에, 감지부의 경우는 감지센서에 발생한다. 특히 사양별 위치 감지센서가 별도로 설치되어야 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 타이어의 센터링 작업시 타이어의 이탈로 인한 라인 정지 요인을 제거하고, 공압장비에 의한 센서 이동에 따른 작업 오차 발생을 레이저 변위센서에 의해 정밀화시키며, 장비를 단순화하고 보전 공간을 확보하여 오작동에 의한 품질문제 발생 및 보전 작업 요인 발생을 줄이도록 한 레이저 변위센서를 이용한 타이어 크기 감지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레이저 변위센서를 이용한 타이어 크기 감지장치는, 타이어의 크기를 감지하기 위한 타이어 크기 감지장치에 있어서, 상기 타이어의 크기를 측정하기 위해 진입하면 상기 타이어의 위치를 고정하는 적어도 하나의 스톱퍼와; 상기 스톱퍼의 일측에 설치되어 상기 타이어의 진입을 감지하는 포토센서와; 상기 타이어의 외주면의 일측에 설치되어 상기 타이어와의 거리를 측정하는 레이저 변위센서와; 상기 레이저 변위센서에서 측정한 결과를 거리를 환산하도록 설치된 컨트롤러와; 상기 레이저 변위센서의 위치를 좌표화하여 상기 컨트롤러로부터 수신된 측정거리와 함께 타이어 원주를 계산하고, 상기 타이어 외경을 상기 타이어 사양으로 변환하고 릴레이 신호값으로 전환하는 컴퓨터와; 상기 컴퓨터로부터 상기 타이어의 사양을 릴레이 신호값을 수신하여 타이어의 사양을 적용하는 PLC CPU;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 4에는 본 발명에 따른 레이저 변위센서를 이용한 타이어 크기 감지장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성 사시도가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 레이저 변위센서를 이용한 타이어 크기 감지장치는, 타이어(10)의 크기를 측정하기 위해 진입하면 이 타이어(10)의 위치를 고정하는 적어도 하나의 스톱퍼(31)와, 이 스톱퍼(31)의 일측에 설치되어 타이어(10)의 진입을 감지하는 포토센서(32,32')와, 상기 타이어(10)의 외주면의 일측에 설치되어 타이어(10)와의 거리를 측정하는 레이저 변위센서(33)와, 이 레이저 변위센서(33)에서 측정한 결과를 거리를 환산하도록 설치된 컨트롤러(34)를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 레이저 변위센서를 이용한 타이어 크기 감지장치에는, 상기 레이저 변위센서(33)의 위치를 좌표화하여 컨트롤러(34)로부터 수신된 측정거리와 함께 타이어(10) 원주를 계산하기 위한 원주계산 프로그램이 내장되고 타이어(10) 외경을 상기 타이어(10) 사양으로 변환하고 릴레이 신호값으로 전환하는 컴퓨터(35)와, 이 컴퓨터(PC)(35)로부터 상기 타이어(10)의 사양을 릴레이 신호값을 수신하여 타이어(10)의 사양을 적용하는 PLC CPU(36)가 구비된다.
상기 포토센서(32,32')는 수광용 포토센서(32)와 발광용 포토센서(32') 2개가 구비된다.
그리고 상기 레이저 변위센서(33)는 타이어(10)의 외주면에 일정 각도로 3개가 설치된다.
상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 레이저 변위센서를 이용한 타이어 크기 감지장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
도면을 다시 참조하면, 본 발명에 따른 레이저 변위센서를 이용한 타이어 크기 감지장치는, 레이저 변위센서(33)를 이용한 타이어(10) 크기(외경) 감지 시스템으로, 타이어(10) 주변에 CCD(Charge Coupled Device) 레이저 변위센서(33) 3세트를 설치하여 타이어(10)가 스톱퍼에 의해 전진된 상태에서 상기 레이저 변위센서(33)를 기준점으로 한 거리를 측정하며, 측정된 거리를 좌표로 전환하여 3점을 이용한 원을 작도하여 타이어(10)의 외경을 계산한다.
이렇게 계산된 외경을 타이어(10) 사양별 릴레이 신호로 변환하여 타이어(10) 조립 서브장비 PLC CPU에 전송하고, 이 PLC CPU(36)는 타이어(10) 조립시 타이어(10) 사양정보로 활용한다.
이를 보다 구체적으로 설명한다.
우선, 상기 포토센서(32,32')로 타이어(10) 진입 신호를 감지하고, 스톱퍼(31) 상승으로 타이어(10) 위치를 고정한다.
그리고 도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 변위센서(33)로 타이어(10)와의 거리를 측정하고, 이 레이저 변위센서(33)에서 측정한 결과를 컨트롤러(34)에서 거리로 환산한다.
또한 상기 레이저 변위센서(33)의 위치를 좌표화하여 컨트롤러(34)로부터 수신된 측정거리와 함께 타이어(10) 원주를 계산한다.
즉, 도 5b에 도시된 바와 같이 컴퓨터(35)의 원주계산 프로그램에 의해 각 측정 포인트(point)의 좌표를 전환하고, 도 5c에 도시된 바와 같이 3포인트로 원을 작도하고 외경을 계산한다. 이것도 역시 컴퓨터(35)의 원주계산 프로그램에 의해 의한다.
이어서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 타이어(10)의 외경을 타이어(10)의 사양으로 변환하여 PLC CPU(36)에 릴레이 신호값으로 송신한다. 이렇게 컴퓨터(35)로부터 수신된 릴레이 신호값으로 금번 측정된 타이어(10)의 사양을 확정하고 타이어(10) 조립시 자료로 사용한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 레이저 변위센서를 이용한 타이어 크기 감지장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.
타이어 센터링 작업이 없기 때문에 타이어 이탈이 발생하지 않아 이로 인한 라인 정지요인을 제거할 수 있다.
공압장비에 의한 센서 이동에 따른 작업 오차 발생을 레이저 변위센서에 의해 정밀화시킬 수 있고, 사양 이종 감지를 방지할 수 있다.
그리고 장비의 동작부(구동부)를 최소화하여 보전 작업 요인을 줄일 수 있고, 센터링 장비 삭제로 장비 단순화 및 보전 공간을 확보할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
도 1은 타이어의 조립장치의 구성을 개략적으로 나타내 보인 개략도.
도 2a에는 도 1의 A에서 본 타이어 크기 감지장치의 평면도.
도 2b는 도 1의 A에서 본 타이어 크기 감지장치의 측면도.
도 3a는 도 2a의 구성을 개략적으로 나타내 보인 타이어 크기 감지장치.
도 3b는 도 3a의 B를 보다 상세하게 나타내 보인 상세도.
도 4는 본 발명에 따른 레이저 변위센서를 이용한 타이어 크기 감지장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성 사시도.
도 5a 내지 도 5c 도 4의 장치를 이용하여 타이어 크기를 감지 및 계산하는 원리를 나타내 보인 도면.
도 6은 타이어 원주 측정결과 타이어 사양을 릴레이 신호로 송신하는 원리를 나타내 보인 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10. 타이어
31. 스톱퍼
32,32'. 포토센서
33. 레이저 변위센서
34. 컨트롤러
35. 컴퓨터
36. PLC CPU

Claims (3)

  1. 타이어의 크기를 감지하기 위한 타이어 크기 감지장치에 있어서,
    상기 타이어의 크기를 측정하기 위해 진입하면 상기 타이어의 위치를 고정하는 적어도 하나의 스톱퍼와;
    상기 스톱퍼의 일측에 설치되어 상기 타이어의 진입을 감지하는 포토센서와;
    상기 타이어의 외주면의 일측에 설치되어 상기 타이어와의 거리를 측정하는 레이저 변위센서와;
    상기 레이저 변위센서에서 측정한 결과를 거리를 환산하도록 설치된 컨트롤러와;
    상기 레이저 변위센서의 위치를 좌표화하여 상기 컨트롤러로부터 수신된 측정거리와 함께 타이어 원주를 계산하고, 상기 타이어 외경을 상기 타이어 사양으로 변환하고 릴레이 신호값으로 전환하는 컴퓨터와;
    상기 컴퓨터로부터 상기 타이어의 사양을 릴레이 신호값을 수신하여 타이어의 사양을 적용하는 PLC CPU;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 변위센서를 이용한 타이어 크기 감지장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 포토센서는 수광용 및 발광용으로 2개가 구비된 것을 특징으로 하는 레이저 변위센서를 이용한 타이어 크기 감지장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 변위센서는 상기 타이어의 외주면에 일정 각도로 3개가 설치된 것을 특징으로 하는 레이저 변위센서를 이용한 타이어 크기 감지장치.
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