KR100656615B1 - 자동차의 엘피지탱크 자동투입장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 엘피지탱크 자동투입장치에 관한 것으로, 로타리컬럼(10)과 이의 승강부(20)에 각각 컬럼회전모터(11)와 승강부승강모터(21)를 설치하여 구동가능토록 하고, 서포트아암(30)의 단부에 요우조절모터(40), 피치조절모터(44), 롤조절모터(46)를 구비하여 엘피지탱크(T)가 고정되는 회동판(60)을 원하는 각도로 회동시킬 수 있도록 하여, 제어컴퓨터(200)가 상기 모터들을 제어하여 엘피지탱크(T)를 걸림없이 자동으로 트렁크 내부로 투입할 수 있게 된다.

Description

자동차의 엘피지탱크 자동투입장치{automatic LPG tank input apparatus for automobile}

도 1은 본 발명에 따른 자동차의 엘피지탱크 자동투입장치의 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 엘피지탱크 자동투입장치의 요부 확대 사시도,

도 3은 본 발명의 일 구성인 면적측정장치의 설치상태도,

도 4는 본 발명의 일 구성인 면적측정장치의 부분 확대 사시도,

도 5는 엘피지탱크의 정면 투영도,

도 6은 엘피지탱크를 45도 회전시킨 상태의 투영도,

도 7은 엘피지탱크를 90도 회전시킨 상태의 투영도,

도 8은 본 발명에 따른 엘피지탱크 자동투입장치의 작동 상태도이다.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

10 : 로타리컬럼, 11 : 컬럼회전모터,

20 : 승강부, 21 : 승강부승강모터,

30 : 서포트아암, 40 : 요우조절모터,

42 : 요잉부재, 44 : 피치조절모터,

46 : 롤링조절모터, 60 : 회동판,

80 : 클램핑장치, 100 : 면적측정장치,

200 : 제어컴퓨터, T : 엘피지탱크.

본 발명은 자동차의 엘피지탱크 자동투입장치에 관한 것이다.

일반적으로 엘피지(LPG)를 연료로 사용하는 자동차에서 엘피지탱크는 트렁크의 내부에 설치된다.

그런데, 엘피지탱크의 가로 길이가 트렁크의 입구 좌우 길이보다 짧을 때는 도르래와 와이어를 이용한 단순 구조의 행거를 이용하여 작업자가 엘피지탱크를 투입하는 것이 가능하나, 엘피지탱크의 가로 길이가 트렁크의 입구 좌우 길이보다 길 때는 엘피지탱크가 트렁크 입구에 걸려 투입작업이 매우 힘들었다.

따라서, 본 출원인은 로타리컬럼의 승강부에 수평의 서포트아암을 설치하고, 이 서포트아암의 단부에 소정 각도의 킹핀을 매개로 연결되어 작동실린더에 의해 투입가능자세로 회동되는 회동판을 설치하며, 이 회동판에 엘피지탱크 클램핑장치를 장착한 엘피지탱크 투입장치를 개발하였다.

따라서, 작업자는 엘피지탱크를 트렁크 입구에 걸리지 않는 투입가능자세로 회동시킨 뒤, 작은 힘으로 상기 서포트아암을 이동시켜 엘피지탱크를 트렁크 내부로 용이하게 투입할 수 있었다.

그런데, 상기 투입장치는 작동실린더 작동시 킹핀이 설치된 각도에 따라 엘 피지탱크의 회동각도가 정해지기 때문에 엘피지탱크와 트렁크의 사이즈 조건이 일정한 관계 즉, 한 가지 차종에 대해서만 사용이 가능하다는 단점이 있었다.

그러나, 실제적으로 차량의 조립라인에서는 두 가지 이상의 차종이 혼합되어 컨베이어를 따라 이송되는 경우가 많으므로 상기 킹핀과 작동실린더에 의해 자세가 조정되는 투입장치를 사용할 수 없는 경우가 발생하게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 컨베이어를 타고 이송되어 오는 차량의 차종에 따라 엘피지탱크의 투입자세가 자동적으로 조절됨으로써 차종에 상관없이 범용할 수 있도록 된 자동차의 엘피지탱크 자동투입장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 승강부를 구비한 로타리컬럼; 상기 승강부에 수평으로 고정된 서포트아암; 상기 서포트아암의 단부에 회동가능하게 장착된 회동판; 상기 회동판의 배면 상/하측에 장착되는 클램핑장치; 상기 클램핑장치에 구비되는 클램핑실린더들에 공압을 공급하는 공압공급장치를 구비한 자동차의 엘피지탱크 투입장치에 있어서, 상기 서포트아암의 하방으로 굽혀진 단부에 하향장착된 요우조절모터; 상기 요우조절모터의 회전축에 고정된 요잉부재에 트렁크의 좌우방향으로 장착된 피치조절모터; 상기 피치조절모터의 회전축에 트렁크의 전후방향으로 장착되고, 자신의 회전축에 상기 회동판의 정면이 장착되는 롤조절모터; 트렁크의 입구면적을 측정하는 면적측정장치; 컨베이어를 타고 이송되어 오 는 차량의 차종을 감지하는 차종감지센서; 상기 면적측정장치로 측정된 차종에 따른 트렁크의 입구면적과 차종에 따른 엘피지탱크의 크기가 입력되어, 상기 차종감지센서를 통해 이송되어 오는 차종을 인지한 뒤, 상기 모터들을 작동시켜 투입할 엘피지탱크를 트렁크 입구에 걸리지 않는 자세로 조절하는 제어컴퓨터를 더 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차의 엘피지탱크 자동투입장치의 구성도이고, 도 2는 이의 요부 확대 사시도이다.

바닥의 일정한 위치에 고정된 로타리컬럼(10)은 컬럼 전체가 일체로 회전되도록 되어 있으며, 컬럼을 따라 상하로 승강되는 승강부(20)를 갖춘다.

상기 승강부(20)에는 바닥에 대해 수평하게 서포트아암(30)이 설치되며, 이 서포트아암(30)의 단부는 바닥을 향해 수직으로 굽힘성형된다.

상기 굽힘성형된 단부에는 요우(yaw)조절모터(40)가 장착되는데, 그 회전축이 바닥을 향하도록 장착된다.

상기 요우조절모터(40)의 회전축에는 하방이 개구된 4각틀 형상의 요잉부재(42)가 장착된다.

상기 요잉부재(42)의 일측 수직몸체에는 피치조절모터(44)가 수평으로 관통설치된다. 즉, 상기 피치조절모터(44)의 회전축은 요잉부재(42)의 내측 공간으로 노출된다.

상기 요잉부재(42)의 양측 수직몸체 사이에는 롤조절모터(46)가 위치되는데, 이 롤조절모터(46)는 상기 피치조절모터(44)의 회전축에 고정되며, 자신의 회전축은 피치조절모터(44)의 회전축에 대하여 수직선상에 위치하여 클램핑장치(80)가 장착된 회동판(60)의 정면에 고정된다.

따라서, 도면에서 상기 요우조절모터(40)는 회동판(60)을 Z축을 중심으로 회동시키고, 상기 피치조절모터(44)는 Y축을 중심으로 회동시키며, 상기 롤조절모터(46)는 X축을 중심으로 회동시키게 된다.

상기 클램핑장치(80)는 상기 회동판(60)의 배면 상/하측에 각각 설치되는데, 공압공급장치로부터 공압을 공급받아 작동되는 클램핑실린더(82)와 이 클램핑실린더(82)에 의해 전후진되어 엘피지탱크(T)에 장착된 걸림부재(T')에 삽입 또는 이탈되는 클램핑부재(83)를 구비하여, 상기 회동판(60)에 엘피지탱크(T)를 착탈시키는 역할을 한다.

상기 클램핑실린더(82)들은 압력호스를 매개로 공압공급장치에 연결되어 있으나 도시 생략하였으며, 또한 상기 공압공급장치는 각 투입장치마다 전용의 컴프레서와, 압력탱크, 밸브 등으로 구성된 독립적인 장치일 수도 있고, 공장 내 임의 위치에 공압을 공급하기 위해 공장 내에 설치된 공압공급시스템일 수도 있는 바, 본 발명은 그에 대한 한정을 두지 않는다.

한편, 본 발명의 트렁크 면적측정장치(100)는 중앙에 위치하는 직사각형의 베이스부재(110)와, 이 베이스부재(110)의 각 변 중앙에 설치되는 가이드샤프트(120)와, 이 가이드샤프트(120)에 대해 동일방향으로 상대위치가 조절되는 룰러(ruler)샤프트(150)와, 이 룰러샤프트(150)의 이동거리를 측정하는 엔코더(170)를 포함하여 구성된다.

상기 가이드샤프트(120)는 베이스부재(110)의 각 변에 대해 수직방향으로 돌출장착되고, 또한 중간부분과 끝부분에 소정 거리 이격되어 2개의 가이드플레이트(130,140)가 장착된다.

상기 룰러샤프트(150)는 상기 가이드플레이트(130,140)에 관통설치되어 있으며, 몸체에는 다수의 기어홈(151)이 형성되고, 단부에는 L형의 지지부재(160)가 장착된다.

그리고, 상기 가이드플레이트(130,140)들 중 어느 하나에는 룰러샤프트(150)가 초기위치(지지부재(160)가 가이드샤프트(120)의 단부에 구비된 스토퍼(180)에 맞닿은 상태)로부터 빠져나올 때 상기 기어홈(151)에 맞물린 내측기어(엔코더에 내장된 상태로 상기 기어홈에 치합되어 있다.)의 회전수를 카운트하여 제어컴퓨터(200)로 입력하는 엔코더(170)가 설치된다.

즉, 작업자에 의해 룰러샤프트(150)가 인출되어 각각의 지지부재(160)들이 트렁크 입구의 네 변에 맞닿는 상태로 면적측정장치(100)가 설치되면, 이때 룰러샤프트(150)의 전진길이에 관한 정보를 엔코더(170)가 제어컴퓨터(200)로 전송하는 것이다.

상기 제어컴퓨터(200)는 상기 엔코더(170)로부터 입력된 내측기어의 회전수 카운트값에 의하여 룰러샤프트(150)의 전진길이를 산출하고, 이 전진길이에 초기값(룰러샤프트(150)가 초기위치에 있을 때의 기본값)을 더하여 면적측정장치가 설치된 트렁크의 입구면적(입구의 normal area)을 계산하여 작업자가 직접 입력한 차종 과 함께 기억한다.

또한, 작업자는 상기와 같이 새로운 차종의 트렁크 면적 측정 및 차종 입력시, 차종에 따른 엘피지탱크의 사이즈도 입력해 넣는다.

즉, 상기 면적측정장치(100)는 라인에 새로운 차종이 추가될 때만 작업자에 의해 설치되어 트렁크의 입구면적을 측정하는데 사용된다.

한편, 상기 제어컴퓨터(200)는 라인에 설치된 차종감지센서(도시하지 않음)를 통해 투입장치로 이송되어 오는 차량의 차종을 인식하도록 되어 있다. 이는 차체 행거 또는 대차의 측면과 투입장치에 근접한 임의위치에 각각 발신장치와 감응장치를 설치하여 구성할 수 있다.

또한, 별도의 차종감지센서를 설치하지 않고 제어컴퓨터(200)에 미리 차종의 공급순서를 입력해 둠으로써 투입장치로 이송되어 오는 차량이 어느 차종인지를 판단할 수 있도록 할 수도 있다.

한편, 제어컴퓨터(200)는 투입장치로 접근되는 차량의 차종이 인지되면, 기입력된 해당 차종의 트렁크 입구면적과 엘피지탱크(T)의 사이즈를 비교하여 투영공식에 의해 트렁크의 입구면적보다 투입방향의 엘피지탱크 사이즈가 작아지도록 엘피지탱크(T)의 회동각을 계산한다.

도 5는 회동시키지 않은 상태의 엘피지탱크와 그 정면 투영도이고, 도 6은 엘피지탱크를 45도 회전시킨 상태의 투영도이며, 도 7은 엘피지탱크를 90도 회전시킨 상태의 투영도로서, 엘피지탱크(T)를 회전없이 투영할 때는 1:1로 사이즈가 유지되고, 45°회전시에는 폭이 cos45°인 70% 줄게 되며, 90°회전시에는 해당 변의 길이는 0이 되어 짧은 쪽 폭만 유지됨을 알 수 있다. 즉, 엘피지탱크(T)를 회동시킬수록 투입방향의 폭이 감소되는 것이다.

상기와 같은 관계는 N = A·cosα(N;엘피지탱크 회동시 투입방향의 폭, A;엘피지탱크의 실제 폭, α;회동각)와 같은 투영공식으로 표현된다.

즉, 투입장치로 접근해 해 오는 차량의 차종이 인지되면, 상기 제어컴퓨터(200)는 상기 투영공식에 의해 상기 요우조절모터(40), 피치조절모터(44), 롤조절모터(46)의 회동각을 결정한다.

이때 회동된 엘피지탱크의 투입방향 폭(N)이 트렁크의 입구 보다 작기만 하면 걸림 없는 투입조건을 만족하게 되지만, 걸림 없는 투입작업의 신뢰성을 확보하기 위하여 양쪽 각각에 여유 길이로서 대략 2~3cm 정도를 고려하여 회동된 엘피지탱크의 투입방향 폭(N)이 충분히 작아지도록 각 모터(40,44,46)들의 회동각을 결정한다.

한편, 상기 로타리컬럼(10)과 승강부(20)에는 각각 이들을 회전 및 승강시키는 컬럼회전모터(11)와 승강부승강모터(21)가 구비되며, 이들은 상기 제어컴퓨터(200)에 의해 작동제어된다.

상기 제어컴퓨터(200)는 일회의 엘피지탱크 투입작업이 완료되면 상기 컬럼회전모터(11)와 승강부승강모터(21)를 작동시켜 서포트아암(30)을 초기위치로 복귀시키고, 이어 상기 공압공급장치를 제어하여(정확히는 공압공급장치의 공기 출구에 설치된 전자밸브를 개폐제어한다.) 클램핑실린더(82)를 작동시킴으로써 대기하고 있는 엘피지탱크(T)를 클램핑하며, 이 상태로 대기하다가 작업 대상 차량(엘피지탱 크가 투입될 차량)이 투입장치 앞을 지날 때 그 이동속도에 동기하여 상기 컬럼회전모터(11)와 승강부승강모터(21)를 역으로 작동시켜 트렁크의 앞쪽으로 엘피지탱크(T)를 이동시키고, 이후 전술한 과정에 의해 계산된 회동각 값대로 각 모터(40,44,46)들을 회동시켜 엘피지탱크(T)를 간섭이 발생하지 않는 투입자세로 회동시킨 뒤(도 8참조), 역시 기 설정된 간섭이 발생하지 않도록 된 투입경로를 따라 상기 서포트아암(30)을 이동시켜, 엘피지탱크(T)를 트렁크 내로 투입하게 된다.

이후, 투입이 완료되면 상기 클램핑장치(80)를 해제하여 엘피지탱크를 트렁크 내에 잔류시킨 뒤, 투입경로의 반대인 복귀경로를 통해 서포트아암(30)을 새로운 엘피지탱크가 대기하고 있는 초기위치로 복귀시킨다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 컨베이어를 타고 이송되어 오는 차량의 차종에 따라 엘피지탱크의 투입자세가 자동적으로 조절됨으로써 차종에 상관없이 범용할 수 있는 엘피지탱크 자동투입장치가 제공된다.

뿐만 아니라 엘피지탱크 투입 작업이 모두 자동으로 이루어지게 됨으로써 작업자의 육체적, 정신적 부담이 해소되는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 승강부를 구비한 로타리컬럼; 상기 승강부에 수평으로 고정된 서포트아암; 상기 서포트아암의 단부에 회동가능하게 장착된 회동판; 상기 회동판의 배면 상/하측에 장착되는 클램핑장치; 상기 클램핑장치에 구비되는 클램핑실린더들에 공압을 공급하는 공압공급장치를 구비한 자동차의 엘피지탱크 투입장치에 있어서,

   상기 서포트아암의 하방으로 굽혀진 단부에 하향장착된 요우조절모터;

   상기 요우조절모터의 회전축에 고정된 요잉부재에 트렁크의 좌우방향으로 장착된 피치조절모터;

   상기 피치조절모터의 회전축에 트렁크의 전후방향으로 장착되고, 자신의 회전축에 상기 회동판의 정면이 장착되는 롤조절모터;

   트렁크의 입구면적을 측정하는 면적측정장치;

   컨베이어를 타고 이송되어 오는 차량의 차종을 감지하는 차종감지센서;

   상기 면적측정장치로 측정된 차종에 따른 트렁크의 입구면적과 차종에 따른 엘피지탱크의 크기가 입력되어, 상기 차종감지센서를 통해 이송되어 오는 차종을 인지한 뒤, 상기 모터들을 작동시켜 투입할 엘피지탱크를 트렁크 입구에 걸리지 않는 자세로 조절하는 제어컴퓨터;

   를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 엘피지탱크 자동투입장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제어컴퓨터는 트렁크 입구면적과 엘피지탱크의 크기를 비교하고, 투영공식에 의해, 회동된 엘피지탱크의 투영면적이 상기 트렁크의 입구면적 보다 작아지는 값으로 상기 각 모터들의 회동각을 결정하는 것을 특징으로 하는 자동차의 엘피지탱크 자동투입장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 로타리컬럼과 상기 승강부에 각각 컬럼회전모터와 승강부승강모터가 구비되고, 이들 컬럼회전모터와 승강부승강모터는 상기 제어컴퓨터에 의해 상기 서포트아암을 설정된 투입경로와 복귀경로를 따라 이동시키도록 제어되는 것을 특징으로 하는 자동차의 엘피지탱크 자동투입장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 요잉부재는 하방이 개구된 사각틀 형상으로 이루어져, 상기 피치조절모터는 상기 요잉부재의 일측 수직몸체를 관통하여 설치되고, 상기 롤조절모터는 상기 요잉부재의 양측 수직몸체의 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 자동차의 엘피지탱크 자동투입장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 면적측정장치는 베이스부재와;

   상기 베이스부재의 각 변에 설치되는 가이드샤프트와;

   상기 가이드샤프트에 소정 간격으로 장착된 2개의 가이드플레이트;

   상기 가이드플레이트들을 관통하여 설치되고, 단부에 트렁크 입구에 걸쳐지는 지지부재를 구비하며, 외주면에 다수의 기어홈이 형성된 룰러샤프트;

   상기 가이드플레이트 중 일측 가이드플레이트에 설치되어, 상기 지지부재가 가이드샤프트의 단부에 설치된 스토퍼에 맞닿은 초기상태로부터 인출될 때 상기 기어홈에 치합되는 내측기어의 회전수를 카운트하여 상기 제어컴퓨터로 전송하는 엔코더;

   로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 엘피지탱크 자동투입장치.

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