KR101096421B1

KR101096421B1 - 휠 림 상에 밸브 스템을 장착하기 위한 로봇식 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101096421B1
Application number: KR1020030069001A
Authority: KR
Inventors: 러슨로렌스; 작스칼데.
Original assignee: 버크 이. 포터 머쉬너리 컴퍼니
Priority date: 2002-10-04
Filing date: 2003-10-04
Publication date: 2011-12-21
Also published as: US20070107183A1; EP1405690B1; CA2444112A1; US20030051326A1; US20050177989A1; US7185410B2; US7600306B2; CA2444112C; EP1405690A1; KR20040031640A; US6886231B2

Abstract

자동 차량 휠의 림에 밸브 스템을 장착시키기 위한 장치 및 발명은 림의 형태 및/또는 크기 및 밸브 스템을 수용하기 위한 구멍의 위치 및 배치가 기계 시각화 시스템에 의해 측정되는 계측 스테이션까지 컨베이어에 의해 연속으로 공급되는 림을 포함한다. 전기 제어 시스템은 탐침 스템 또는 림 중 어느 하나를 파지하도록 안내하고, 밸브 스템 또는 림을 장착 스테이션으로 이동시키고, 밸브 스템 또는 림을 림 내의 구멍이 밸브 스템과 축방향으로 정렬하도록 서로에 대해 위치시키고, 밸브 스템을 림 내의 구멍을 통해 삽입시킨다. 필요하다면, 장착 스테이션에 인접한 또는 로봇식 조작기 상에 장착된 전기 작동식 너트 러너가 밸브 스템 위의 너트를 조이는데 사용될 수 있다. 기계 시각화 시스템과 달리, 계측 스테이션은 중심축을 중심으로 휠을 회전시키는 회전 테이블을 사용할 수 있고, 적외선 빔을 림으로 지향시키는 "전기 눈" 광 센서를 사용할 수 있다. 상기 림이 빔을 통해 회전하기 때문에, 광 빔의 편향이 있거나 또는 없음이 구멍의 위치를 검출하는 데 사용되고, 상기 테이블의 회전은 구멍이 빔과 정렬할 때 정지한다. 계측 스테이션에 장착된 탐침은 구멍이 소정의 위치에 있다는 것을 확인하고 구멍의 정밀한 위치설정을 제공하기 위해 림을 조금씩 재위치설정하기 위해 구멍 안으로 돌출하도록 연장될 수 있다.

계측 스테이션, 장착 스테이션, 밸브 스템, 기계 시각화 시스템, 컨베이어

Description

휠 림 상에 밸브 스템을 장착하기 위한 로봇식 장치 및 방법{ROBOTIC APPARATUS AND METHOD FOR MOUNTING A VALVE STEM ON A WHEEL RIM}

도1은 계측 스테이션과 연결된 기계 시각화 시스템을 포함하는 본 발명에 따른 장치의 사시도.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇식 조작기에 의해 밸브 스템 위에서 하향 가압하기 위해 준비되어 위치된 림을 갖는 장착 스테이션의 부분 측면도.

도3a는 밸브 스템과의 조립 전 축소 림을 갖는 장착 스테이션의 부분 측면도.

도3b는 밸브 스템과의 조립 후 도3a의 축소 림의 부분 측면도.

도4는 전기 눈을 포함하는 본 발명에 따른 계측 스테이션의 사시도.

도5는 너트 러너를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 장착 스테이션의 사시도.

도6은 다중 장착 스테이션을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 조립 라인의 평면도.

도7은 기계 시각화 시스템 또는 광 센서 중 하나를 이용하는 구멍 위치 설정 및/또는 휠 림 유형 및/또는 크기 계측 스테이션을 갖는 휠 림 컨베이어와, 고정 휠 림의 구멍을 통해 밸브 스템을 삽입하기 위해 밸브 스템 전달 스테이션으로부터 적당한 밸브 스템을 파지하는 로봇식 조작기를 도시하는 본 발명의 다른 실시예의 사시도.

도8은 로봇식 조작기, 계측 스테이션과 장착 스테이션을 포함하는 휠 림 컨베이어 및 도7의 밸브 스템 전달 장치의 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 입력 컨베이어

14 : 계측 스테이션

16 : 밸브 스템 장착 스테이션

20 : 로봇식 조작기

22 : 제어 시스템

22a : 디스플레이 스크린

28 : 밸브 스템

34 : 케이블

42 : 너트 러너

64 : 플랫폼

본 발명은 자동차 차량에 대한 휠의 조립체에 관한 것으로서, 특히 휠 림 상에 밸브 스템을 장착하기 위한 신규한 장치 및 방법에 관한 것이다.

차량용으로 생산되는 대부분의 휠은 금속 림, 림 상에 장착되는 튜브 없는 타이어 및 타이어의 내부와 연통하여 팽창시키는 림의 구멍을 통해 돌출된 밸브 스템을 포함한다.

과거에, 자동차 휠은 주로 노동자를 이용하여 수작업으로 조립되었다. 특히, 림으로의 밸브 스템의 장착은 미국 특허 제3,852,839호 및 미국 특허 제4,807,343호에 개시된 바와 같은 포켓용 스템 삽입 공구에 의해 수행되었다. 유사하게, 림 상에 타이어는 작업자가 림을 고정구에 놓고 림에 대해 타이어를 부분적으로 위치시키고 림 주위의 위치로 타이어를 하방으로 가압하는 기계를 작동시켜 장착하였다. 수동 공정은 노동자의 높은 비용 및 림 상에 하나의 타이어의 조립을 완성할 때 포함되는 싸이클 시간으로 인해 비용이 많이 들고, 작업자에 의해 잠재적으로 결점있는 휠을 생산하는 실수를 하기 쉽다.

장착된 타이어의 제조를 자동화하는 현대 로봇식 및 기계 시각화 시스템을 채용하는 것이 바람직하다.

본 발명은 밸브 스템을 높은 체적, 저비용으로 휠 림에 조립하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 본 발명은 밸브 스템 또는 림을 다루기 위해 제조하는 동안 로봇식 조작기를 사용하는 완전히 자동화된 방법 및 장치를 제공한다. 본 발명은 상이한 각도로 정렬되고 상이한 위치에 밸브 스템 장착 구멍을 갖는 상이한 형태 및 크기의 림을 조립하도록 형성된 자동화된 조립 장치 및 방법을 제공한다. 본 발명은 관형 밸브 스템을 수용하기 위한 관통 구멍을 구비한 (몇몇 차량에 소형 예비품용으로 사용되는 것과 같은) 소형 및 보통 크기의 림에 사용하기 위한 것이다. 본 발명에 따르면, 림은 구멍의 위치 및 정렬이 결정되는 계측 스테이션에 위치된다.

일 실시예에서, 로봇식 조작기는 계측 단계에 위치된 휠을 파지하고, 전자 제어 시스템의 지시로 림을 밸브 스템이 보유되는 장착 단계로 이동시킨다. 조작기는 림을 위치시켜서 구멍이 밸브 스템의 종축과 정렬되고, 다음에 휠 림이 림 안의 구멍을 통해 밸브 스템을 삽입하도록 밸브 스템에 대해 이동된다.

다른 실시예에서, 로봇식 조작기는 밸브 스템 전달 스테이션에 위치된 스템을 파지하고, 전자 제어 시스템의 방향 하에서 밸브 스템이 림에 조립되는 장착 스테이션으로 밸브 스템을 이동시킨다. 조작기는 림의 구멍이 밸브 스템의 종방향 축과 일렬이 되게 밸브 스템을 위치시키고, 그 다음 밸브 스템은 림의 구멍을 통해 밸브 스템이 삽입되도록 림에 대해서 이동된다.

본 발명에 따르면, 계측 스테이션은 림 상의 구멍의 반경 및 외주 위치 및 구멍의 중심축이 림의 중심축이 되는 각도를 결정하기 위하여 기계 시각화 시스템을 사용할 수 있다. 사전에 프로그래밍된 복수의 타입 및 크기의 림들 중 하나의 예로서 림을 식별하는 림의 소정의 특징들로서 식별하기 위하여 기계 시각화 시스템을 프로그래밍함으로써, 적어도 부분적으로 이러한 인자들이 결정될 수 있다. 구멍 위치 및/또는 각각의 림의 타입 및 크기에 대한 정렬 정보는 기계 시각화 시스템으로부터의 입력에 기초하여 복구용으로 저장된다. 장착 스테이션에서 다른 부품에 대하여 림 또는 밸브 스템을 적절하게 위치시키기 위해 제어 시스템이 로봇식 조작기를 관리할 수 있도록 구멍의 위치 및 정렬을 표시하는 데이터는 제어 시 스템에 릴레이된다.

본 발명에 따르면, 자동 조립 장치는 상이한 타입 및/또는 크기의 밸브 스템을 각각 내장하면서 복수의 밸브 스템 전달 스테이션들을 포함할 수 있다. 기계 시각화 시스템은 사전에 프로그래밍된 복수의 타입들 중 하나의 예로서 림을 식별하고, 적절한 밸브 스템 전달 스테이션으로부터 밸브 스템을 픽업하고, 장착 스테이션으로 밸브 스템을 이동시키며 기계 시각화 시스템에 의해 정지 휠 림에서 식별된 구멍 내로 밸브 스템을 삽입하도록 로봇식 조작기를 관리한다. 이는 조립체 장치가 상이한 타입들 및/또는 크기의 림들을 동시에 다루고 적절한 타입 및/또는 크기의 밸브 스템들을 각각의 림에 장착하는 것을 허용한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 계측 스테이션은 휠 림을 수용하고 중심축을 중심으로 휠 림을 회전시키기 위한 회전 테이블과, 적외선 빔을 림 상으로 조사하기 위한 "광 전지" 광 센서를 포함할 수 있다. 림이 빔을 통해 회전할 때, 광 빔의 반사의 존재 및 결여는 구멍의 위치를 검출하는데 이용되고, 테이블의 회전은 구멍이 빔과 정렬될 때 정지된다. 필요하다면, 계측 스테이션 상에 장착된 탐침은 구멍이 소정의 위치에 있는지를 확인하기 위해 구멍 내로 돌출하도록 연장되고, 필요하다면 구멍의 정확한 위치설정을 제공하도록 림을 약간 재위치시킨다. 계측 스테이션의 본 실시예에서, 구멍은 계측 스테이션에 대해 항상 동일한 위치에 놓여지게 되고, 로봇식 조작기는 장착 스테이션으로 림을 이동시키기 전에 림을 파지할 수 있거나, 로봇식 조작기는 휠 림의 위치된 구멍을 통해 밸브 스템을 삽입하기 전에 적절한 밸브 스템을 파지할 수 있거나, 휠 림은 적절한 밸브 스템의 삽입을 위한 계측 스테이션으로부터 분리된 장착 스테이션으로 배향하여 컨베이어를 따라 이동될 수 있다.

본 발명에 따르면, 림과 연결된 밸브 스템을 고정하기 위해 동력 구동 너트 러너가 밸브 스템의 나사 형성 부분 위에 너트를 조이도록 사용될 수 있다. 너트 러너는 로봇식 조작기 위에 장착되거나, 장착 스테이션 위 또는 장착 스테이션과 인접하여 장착될 수 있다.

본 발명에 따르면, 밸브 스템 전달 장치가 장착 스테이션 위 또는 장착 스테이션과 인접하여 배치될 수 있고 로봇식 조작기에 의해 장착 스테이션에서 림으로 장착하기 위해 밸브 스템을 연속적으로 공급할 수 있다.

본 발명에서, 로봇식 조작기가 밸브 스템 상으로 휠 림을 가압하는 상태에서 밸브 스템이 장착 스테이션에 대해 실질적으로 고정 유지될 수 있거나, 로봇식 조작기가 휠 림 내의 구멍을 통해 밸브 스템을 가압하는 상태에서 휠 림이 장착 스테이션에 대해 실질적으로 고정 유지될 수 있다. 어느 경우에나, 구멍을 통해 밸브 스템을 삽입하는 본 발명은 정확하고, 확실하며, 반복 가능하게 구멍 내로 밸브 스템을 삽입한다는 것이 발견되었다.

본 발명에서, 로봇식 조작기는 조립된 림 및 밸브 스템을 장착 스테이션에서 후속 작업 스테이션으로 이동시켜, 밸브 스템이 작업 스테이션에 대해 일관된 원하는 기준 위치에 있는 상태로 림을 해제시킨다. 이는, 예컨대 림 상의 밸브 스템의 위치와 관련되어 실행되는 타이어의 장착과 같은 후속 조립 단계가 림 상에서 실행될 수 있게 한다.

본 명세서의 설명은 첨부 도면을 참조하며, 여러 개의 도면 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 부분을 표시한다.

도1에서 도시된 바와 같이, 휠 림에 밸브 스템을 장착하기 위한 자동화 조립 라인(8)은 단일-파일 방식으로 림(12)을 전달하기 위한 입력 컨베이어(10), 입력 컨베이어의 단부에 인접한 계측 스테이션(14), 계측 스테이션에 인접하여 위치된 밸브 스템 장착 스테이션(16), 조립된 휠/스템 유닛으로부터 떨어져 운반되기 위한 출력 컨베이어(18) 및 계측 스테이션으로부터 장착 스테이션으로, 그 후 출력 컨베이어까지 림을 전달하기 위한 로봇식 조작기(20)를 포함한다.

자동화 조립 라인(8)의 작동은 개략적으로 22로 표시된 전자 제어 시스템에 의해 관측되고 지시된다. 제어 시스템(22)은 (도시되지 않은) 수동 작동기가 라인의 상태에 대한 정보를 수용하고 작동의 바람직한 모드를 프로그래밍하기 위한 디스플레이 스크린(22a) 및 키패드(22b) 등의 입력/출력 수단을 포함한다. 제어 시스템 유닛(22)은 다른 정보 처리 시스템과 연결 및/또는 통합될 수 있으므로 조립 라인(8)은 라인 자체로부터 원거리에 하나 이상의 위치로부터 관측되고 제어될 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(22)은 작동이 일부 원거리의 위치에서 위치된 컴퓨터 스테이션(23)으로부터 관측되고 제어되도록 하는 플랜트-와이드 네트워크(plant-wide network)와 연결될 수 있다.

입력 컨베이어(10)는 연속적으로 평행한 롤러를 포함한 형태가 되도록 도시되지만, 이는 다르게는 재료 취급 기술 분야에서 공지된 컨베이어의 다양한 유형 중 하나가 될 수 있다. 림(12)은 (도시되지 않은) 튜브가 없는 타이어를 수용하기 위해 차량 휠에 사용된 유형으로, 대향하는 제1 및 제2 플랜지(12a, 12b)를 갖는다. 제1 플랜지(12a)는 밸브 스템(28)을 수용하기 위해 관통하여 형성된 구멍(26)을 갖는다.

계측 스테이션(14)은 입력 컨베이어(10)의 단부에 위치되고 지지 프레임(32) 상의 컨베이어 라인 상에 장착된 폐쇄 회로 비디오 카메라(30)를 포함한다. 비디오 카메라(30)는 기계 시각화 시스템에서 사용된 유형이며 카메라가 계측 스테이션에 위치된 림의 상부 플랜지(12a)를 영상화하도록 하향으로 안내된다. 비디오 카메라(30)의 출력은 케이블(34)에 의해 제어 시스템(22)으로 연통된다.

로봇식 조작기(20)는 최신 제조 작동에서 공통적으로 사용된 유형으로 복합 다축 운동을 할 수 있는 아암(36)을 포함한다. 아암(36)의 단부에서 파지기(38)는 다르게는 포획하여 작동 가능한 핑거부(40)를 갖고 휠 림(12)을 해제한다. 너트 러너(42)는 파지기(38)에 인접한 로봇식 조작기(20) 상에 장착된다. 너트 러너(42)는 나사식 수형 구성요소와 결합하는 나사식 너트를 회전시키기 위해서 기압적(pneumatically) 또는 전기적으로 동력화된 장치이다. 너트 러너(42)로 너트를 공급하고 다수의 너트를 유지하기 위한 매거진(44)도 아암(36) 상에 장착된다. 로봇식 조작기(20)는 케이블(46)에 의해 제어 시스템(22)과 전기적으로 연결된다.

밸브 스템 장착 스테이션(16)은 기부(48) 및 이로부터 전체적으로 수평으로 연장된 축(50)을 포함한다. 축(50)은 기부(48)에 대하여 회전가능하며 예컨대 (도시되지 않은) 전기 서보 모터에 의해 동력을 공급받는다. 스템 유지 핑거부(52)는 축과 함께 회전하기 위해 축(50)으로부터 돌출하고, 밸브 스템(28)의 중공형 내부 내에 끼워질 정도로 충분히 작다. 자동화 조립의 기술 분야에 공지된 형태의 진동식 분류 및 전달 기구(54)가 기부(48) 상에 또는 그 근방에 장착되고 핑거부(52)에 인접한 출력 피스톤(55)에 밸브 스템(28)의 스트림을 공급한다.

축(50)의 회전은 스템(28)이 핑거부 상으로 활주할 수 있도록 스템 전달 기구(54)의 출력 피스톤(55)을 향해 축이 지시하는 제1 위치와, 핑거부(52) 및 그 위로 운반된 밸브 스템(28)이 전체적으로 상향으로 지시하는 제2 위치 사이에서 핑거부(52)를 이동시킨다.

자동화된 스템 장착 장치의 작동 동안에, 그를 통해 형성된 밸브 스템 구멍(26)을 가지는 플랜지(12a)가 상향으로 지향하도록 림(12)은 상류 위치의 입력 컨베이어(10) 상에 배치된다. 림(12)이 입력 컨베이어(10)의 단부에 도달할 때, 계측 스테이션(14) 내의 비디오 카메라(30)의 바로 아래에 림이 정지되도록 림은 하나 이상의 블록(56)과 접촉하게 된다. 림(12)이 계측 스테이션(14) 내에 고정될 때, 제어 시스템(22)은 림을 영상 처리하기 위해 비디오 카메라(30)를 활성화시킨다. 만일 컨베이어의 근접부의 주변 광이 비디오 카메라(30)가 고해상도 영상을 포착할 수 있게 하기에 충분하지 않다면, 추가적인 광 설비(58)가 제공될 수 있다.

비디오 카메라에 의해 생성된 영상은 기계 시각화 기술 분야에 공지된 형태의 디지털 패턴 인식 프로그램이 계측 스테이션(14)에 대한 밸브 스템 구멍(26)의 위치 및/또는 계측 스테이션에 위치된 휠 림의 유형 및/또는 휠 림의 크기를 결정하기 위해 사용되는 제어 시스템(22)으로 중계된다. 카메라에 의해 생성된 영상은 현재 계측 스테이션에서 영상 처리되는 특정 림(12)의 중심축(62)에 대해 구멍(26)의 중심축(60) 사이의 각도(a; 도2 참조)에 대한 저장된 데이터 베이스에 대하여 처리되는 룩업(lookup) 기능에 대한 충분한 정보를 제공할 수 있다.

패턴 식별 소프트웨어는 구멍(26)의 위치 및/또는 정렬을, 적어도 부분적으로, 구멍 자체가 아니라 림(12)의 물리적인 특징을 인식함으로써 결정하도록 형성될 수 있다. 예컨대, 소프트웨어에 의해 인식되는 림의 몇몇 유형 및/또는 크기 중의 하나의 예로서의 림(12)의 스포크 패턴 및/또는 직경과 같은 특징이 림을 식별하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 림 유형 및/또는 크기에 대한 구멍 위치 및/또는 정렬 정보는 패턴 식별 소프트웨어의 일부로서 저장된다. 구멍 정렬 각(a)은 기계 시각화 시스템에 의한 직접 계측을 통해 결정하기가 특히 어려울 수 있고, 따라서 일단 림의 유형 및/또는 크기가 식별되면 이러한 파라미터가 저장되고 검색되게 하는 것이 유익할 수 있다.

또, 조립 라인(8)에 의해 처리된 각 림의 유형 및/또는 크기의 식별은 타이어 조립 처리의 다른 단계에서 사용될 수 있다. 이러한 지식은 예컨대, 공장 내의 스템 장착 라인에 수반되는 자동화된 타이어 장착 조립 라인에 각 림에 대한 정확한 타이어가 공급되는 것을 보장하기 위해 사용될 수 있다.

다음으로, 제어 시스템(22)은 림(12)을 파지하여, 계측 스테이션(14)으로부터 림을 들어올리고, 림을 장착 스테이션(16)으로 이동시키기 위하여 로봇식 조작기(20)를 작동시킨다. 기계 시각화 시스템에 의해 결정되는 구멍(26)의 위치와 정렬이 로봇식 조작기(20)가 스템 유지 핑거부(52)에 의해 너트 러너(42) 및 밸브 스 템(28)과 정렬되게 구멍(26)을 위치설정하는 데 필요한 대로 림(12)을 회전하도록 지시하기 위해서 제어 시스템(22)에 의해서 이용된다(도2 참조).

구멍(26)이 밸브 스템(28)과 정렬된 때 로봇식 조작기(20)는 밸브 스템이 구멍(26)을 통해 삽입되도록 밸브 스템(28)을 향해 림(12)을 가압한다. 림이 하향 가압됨에 따라 스템을 고정되게 보유하지 않고 장착 스테이션(16)이 림(12)을 향해 그리고 구멍(26) 내로 밸브 스템(28)을 이동시키기 위한 수단을 포함하는 것도 가능하다.

도2에 도시된 바와 같이, 밸브 스템(28)을 구멍(26)에 삽입하는 것은 또한 스템이 너트 러너(42)의 단부로 활주하게 한다. 너트 러너(42)는 그 후에 밸브 스템(28)의 단부 위에 너트를 위치시키고 너트를 회전시켜 조이도록 작동되어, 그에 의해 림(12)과 연결된 상태로 밸브 스템을 고정시킨다.

일반적으로 말해서, 오직 일부 특정 용도의 밸브 스템(예를 들면, 타이어 압력의 차량 내부 감시를 위한 일체형 압력 변환기를 갖는 것)은 너트를 이용하여 림(12)에 고정되어야 한다. 보다 일반적으로 사용되는 형태의 밸브 스템은 구멍(26)을 통해 밸브 스템을 가압함에 의해서만 림(12)에 고정된다. 따라서, 너트 러너(42)는 너트를 필요로 하지 않는 밸브 스템이 사용되는 밸브 장착 장치에 사용될 수 있다. 다르게는, 너트 러너는 보유될 수 있고 제어 시스템은 임의의 특정 시간에 조립되는 림과 밸브 스템의 형태에 따라 너트를 조이는 단계를 수행하거나 또는 생략할 수 있다.

밸브 스템(28)이 림(12)에 고정된 후, 로봇식 조작기(20)는 장착 스테이션(16)으로부터 림(12)을 분리되게 들어올려 림을 후속 처리를 위한 스테이션으로 이동시키고 그리고 림을 그 내에 위치시키도록 제어 시스템(22)에 의해 작동될 수 있다. 도1에 도시된 본 발명의 실시예에서, 후속 처리 스테이션은 각각의 플랫폼이 림(12)을 수용하도록 구성되는 일련의 플랫폼(64)을 포함하는 출력 컨베이어(18)이다.

도6은 각각 상이한 형태의 밸브 스템(128, 228, 328)이 각각 적재된 3개의 독립된 스템 장착 스테이션(116, 216, 316)을 갖는 조립 라인(200)을 도시한다. 상이한 밸브 스템은 조립 라인(200)에 의해 취급되는 상이한 형태 및/또는 크기의 림과 함께 이용되도록 의도되고, 그리고/또는 스템은 림의 단일 형태 및/또는 크기의 림에 다르게 장착되는 상이한 형태 및/또는 크기일 수 있다. 예를 들면, 조립 라인(200)은 2가지 다른 형태 및/또는 크기의 림, 승용차를 위한 제1 형태의 림(112) 및 경트럭을 위한 제2 형태의 림(212)을 처리하도록 구성되어 도시된다. 이러한 예에서, 모든 경트럭 림(212)이 고부하 밸브 스템(328)으로 고정되는 반면에, 승용차 림(112)은 표준 밸브 스템(128) 또는 일체형 압력 변환기를 갖춘 전용 밸브 스템(228) 중 하나에 의해 고정될 수 있다.

각각의 림이 계측 스테이션(14)에 도달함에 따라, 비디오 카메라(30)는 림의 상을 비추고, 제어 시스템(22)은 전술된 바와 같이 프램그램된 물리적인 특성에 기초하여 승용차 림(112) 또는 트럭 림(212) 중 하나로 림을 식별한다. 그런 후, 제어 시스템(22)은 장착 스테이션(116, 216, 316) 중 그 림에 대해 적절한 스템이 적재된 장착 스테이션으로 림을 이동시키도록 로봇식 작동기(20)를 지시한다. 로봇 식 작동기(20)에 장착된 너트 러너(42)는 압력 변환기 스템(228)과 같은 이러한 동작을 필요로 하는 스템이 림에 장착된 경우에만 밸브 스템의 단부 위로 너트를 감도록 작동된다.

승용차 림(112)에 대해, 표준 스템(128)과 압력 변환기 스템(228) 사이의 선택은 키패드(22b) 또는 원격 조정 컴퓨터(23)를 사용하는 조작자에 의해 제어 시스템(22) 내에 미리 프로그래밍된 계획된 생산 스케줄 정보에 의존한다. 조작자는 키패드(22b) 또는 원격 조정 컴퓨터(23) 및 디스플레이 스크린(22a)을 사용하여 조립 라인의 작업의 모든 상태를 선택, 감시 및 변경할 수 있다. 누적된 생산 데이터는 제어 시스템(22)에 의해 저장되고, 언제든지 조작자에 의해 검토될 수 있다.

도6의 조립 라인(200)은 또한 계측 스테이션(14)이 입력 컨베이어(10)의 단부에 위치하지 않고 컨베이어의 중간 지점에 위치한다는 점에서 도1의 것과 다르다. 제어 시스템(22)에 프로그래밍된 소정의 생산 또는 품질 제어 임계치를 만족하지 않는 림은 "불합격" 림을 가져가는 입력 컨베이어(10)로 후퇴 위치된다. 예컨대, 도6a에서 차량 림(112')은 차량 림이 시퀀스 밖에서 계측 스테이션(14)에 도달하기 때문에 영상화 후에 컨베이어(10) 상에 되돌아온다. 한정이 아닌 예로서, 제어 시스템(22)은 조립 라인 하에 일렬로 진행하는 동일한 4개의 림 그룹으로만 림을 처리하도록 프로그래밍될 수 있고, 차량 림(112')이 2개의 가벼운 트럭 림(212)을 따르기 때문에 차량 림은 프로그래밍된 임계값을 만족하지 않으므로 생산 시퀀스로부터 제거된다. 생산 시퀀스 밖에 있는 림을 취하는 다른 이유는 림이 하향 지향된 구멍(26)을 갖는 입력 컨베이어 상에 위치되거나 일부 잘못된 림 구조 가 림을 제어 시스템에 인지될 수 없게 만든다는 것을 포함한다. 이와 같은 생산 불규칙은 비디오 스크린(22a) 및/또는 원격 조정 컴퓨터(23) 상에 디스플레이용 메세지를 발생시켜 조작자에게 즉각적인 조치를 요구하는 문제임을 알린다.

도6은 로봇식 조작기(20)가 각각의 림(112, 212)을 플랫폼에 대해 고정된 알려진 기준 각도 위치, 이 경우에서는 컨베이어(18)의 이동 방향에 대해 12시에 장착된 밸브 스템을 갖는 컨베이어 플랫폼(64) 상에 적층시키는 작업 모드를 묘사한 것이다. 기준 위치에 장착된 밸브 스템을 갖는 것은 서브시퀀스 조립 단계를 달성하기 위해 바람직할 수 있다. 예컨대, 림에 (도시되지 않은) 타이어를 장착할 때, 가능하면 완전히 균형잡힌 휠/타이어 조합체에 근접하는 것을 달성하도록 타이어의 원주 상에 가장 가벼운 지점에 림의 원주 상에 가장 무거운 지점을 배열하는 것이 바람직하다. 밸브 스템이 림 상에서 가장 무거운 지점으로 알려져 있다면, 기준 위치에 스템을 갖는 출력 컨베이어 상에 림의 배치는 림에 타이어를 장착하기 이전에 다시 밸브 스템을 위치시킬 필요가 없게 한다.

본 발명에 따른 장치 및 방법의 한가지 장점은 림의 구조 또는 다른 고려 사항으로 인해 요구되는 경우에 림을 통해 밸브 스템을 삽입하도록 로봇식 조작기(20)가 복합적이고 비선형적인 운동을 수행하는 것이 가능하다는 것이다.

승용차에서 공간 및 무게를 줄이기 위해 소형 예비 부품으로 사용되는 것과 같이 일부 림은 플랜지들을 포함하는데, 밸브 스템과 구멍의 축이 서로 정렬되고, 림과 스템을 서로에 대해 일직선으로 이동시켜서 구멍 내에 스템을 삽입하기에는 서로 너무 가깝다.

도3a 및 도3b에 도시된 작동 가능 모드는 소형 림(66)에 장착되는 밸브 스템(28)을 도시한다. 제어 시스템(22)은 소형 림(66)을 인식하고 로봇식 조작기(20)가 림(66)을 위치설정시키도록 지시하여서 밸브 스템(28)의 팁이 구멍(26)에 인접하지만, 구멍의 중심축이 스템의 종축과 일정 각도를 가지도록 프로그래밍된다(도3a 참조). 이어서, 로봇식 조작기(20)는 밸브 스템(28)이 구멍(26) 내부로 미끄러지도록 림을 수직 하향으로 이동시키면서, 도3의 평면 밖으로 연장하는 축에 대해 시계 방향으로 림(66)을 회전시킨다(도3b 참조).

도4는 본 발명과 결합하여 사용하기 위한 계측 스테이션(114)의 대체 실시예를 도시한다. 계측 스테이션(114)은 입력 컨베이어(10)의 단부에 위치되는 모터 구동식 회전 테이블(68) 및 테이블(68) 위에 배치되는 "전기 눈" 광 센서(70)를 포함한다. 광 센서(70)는 기술 분야에서 알려진 바와 같이 적외선 빔을 사용한다.

센서(70)는 회전 테이블(68) 위에 장착되어 테이블 상에 위치되는 림(12) 상으로 빔의 방향을 취하게 하도록 의도된 발신기(70a)를 포함하고, 빔은 림의 중심축으로부터 구멍(26)과 동일한 반경 거리에 위치되는 지점에서 플랜지를 타격한다.

수용부(70b)는 빔이 플랜지로부터 반사할 때 빔이 수용부(70b)를 타격하도록 발신기(70a)에 인접하여 위치한다. 다르게는, 수용부(70b)는 빔이 구멍(26)을 통해 통과할 때 빔을 수용하도록 림의 상부 플랜지(12a) 아래에 장착되어 발신기(70a)와 정렬될 수 있다.

림(12)이 입력 컨베이어(10)의 단부에 도달 할 때, 림은 회전 테이블(68) 상으로 미끄러지고 중심축이 회전 테이블(68)의 회전축과 동축 정렬이 되도록 림을 정확하게 위치설정시키기 위해 일정 지점에서 하나 이상의 정지 차단부(69)에 의해 정지된다. 광 센서(70)가 작동되고 회전 테이블(68)이 회전을 개시하여, 구멍(26)이 빔과 정렬될 때 빔은 구멍(26)을 통해 통과하도록 림의 중심으로부터 적절한 반경 거리에서 플랜지(12a)의 원주 주위를 지나간다.

빔이 플랜지(12a)를 타격하는 한, 빔은 수용부(70b)로 다시 반사된다. 구멍(26)이 빔과 정렬하게 될 때, 빔은 더 이상 수용부(70b)로 다시 반사되지 않고, 광 센서(70)의 이러한 조건 변화는 회전 테이블(68)을 정지시켜서 구멍(26)이 빔과 정렬되어 유지되게 한다. 이어서 로봇식 조작기(20)는 림(12)을 파지하고 림을 계측 스테이션(114)으로부터 장착 스테이션(16)으로 이동시킨다. 구멍(26)은 계측 스테이션(114) 및 로봇식 조작기(20)에 대해 항상 동일한 위치이고, 따라서 조작자가 림(12)을 장착 스테이션(16)으로 이동시키고 밸브 스템(28)의 삽입을 위해 림을 위치설정시킬 때마다 제어 시스템(22)은 조작자가 동일한 운동을 수행하도록 지시한다.

림이 로봇식 조작기(20)에 의해 파지되기 전에 림(12)을 계측 스테이션(114)에 대해 정확하게 위치설정시키기 위한 기계 수단이 제공되는 것이 바람직하다. 이는 회전 테이블(68)에 인접하게 장착되고 회전 테이블(68)이 회전을 멈춘 이후에 구멍(26)에 인입되도록 상향으로 연장될 수 있는 탐침(72)에 의해 달성될 수 있다. 탐침(72)은 구멍(26)이 탐침(72)과 약간 오정렬된 경우에도 팁이 구멍(26)에 들어가게 하고, 탐침(72)이 구멍(26) 내부로 완전히 연장함에 따라 탐침이 림(12)을 다시 위치 설정시켜서 임의의 오정렬을 약간씩 수정하기 위해 테이퍼진 팁을 구비한 다.

도5는 너트 러너(142)가 로봇식 조작기 상에 배치되지 않고 장착 스테이션(116) 상에 또는 그에 인접하여 장착된, 본 발명과 함께 사용하기 위한 장착 스테이션(116)의 선택적인 실시예를 도시하고 있다. 도5는 림(12)이 핑거부 상에 위치된 밸브 스템(28) 위로 위치되도록 밸브 스템 유지 핑거부(52)와 너트 러너(142)의 하단부 사이에 충분한 간극이 있는 승강된 위치의 너트 러너(142)를 도시하고 있다. 림(12)이 밸브 스템(28) 위로 위치된 후, 너트 러너(142)는 (도시되지 않은) 밸브 스템 위로 하향으로 이동되거나 끼워져서, 스템 위로 너트를 위치시키고 너트를 조인다. 기술 분야에서 알려진 형태의 진동 분류 및 운반 장치(74)가 너트를 너트 러너(142)로 공급한다.

도7 및 도8을 참조하면, 밸브 스템을 휠 림에 장착하기 위한 자동 조립체(408)는 단일 열 방식으로 림(412)을 운반하는 컨베이어의 입력부(410)와, 컨베이어의 입력부(410)의 단부에 인접하는 계측 스테이션(414)과, 계측 스테이션(414)에 인접하여 위치된 밸브 스템 장착 스테이션(416)과, 조립된 휠/스템 유닛을 멀리 운반하는 컨베이어의 출력부(418)와, 밸브 스템을 밸브 스템 전달 스테이션으로부터 장착 스테이션으로 전달하고 컨베이어의 출력부(418)를 따라 배출되기 전에 각각의 림(412)에 형성된 구멍을 통해 밸브 스템을 삽입하기 위한 로봇식 조작기(420)를 포함한다.

자동 조립 라인(408)의 작동은 계략적으로 도면 부호 422로 표시된 전자 제어 시스템에 의해 감시되고 유도된다. 제어 시스템(422)은 작업자가 라인의 상태 에 대한 정보를 얻고 작동의 원하는 모드를 프로그래밍하도록 키보드(422b) 및 디스플레이 스크린(422a)과 같은 입력/출력 수단을 포함한다. 제어 시스템(422)은 다른 정보 처리 시스템과 연결/통합되어, 조립 라인(408)이 라인 자체로부터 떨어진 하나 이상의 위치로부터 감시되고 제어된다. 예를 들면, 제어 시스템(422)은 다소 떨어진 위치에 있는 컴퓨터 스테이션(423)으로부터 작동이 제어되고 감시되도록 플랜트-와이드(plant-wide) 네트워크와 연결된다.

컨베이어의 입력부(410)는 일련의 평행 롤러를 포함하는 형태로 도시되고 있으나, 입력부는 선택적으로 재료 조작 기술 분야에서 알려진 임의의 다양한 형태의 컨베이어일 수 있다. 림(412)은 튜브 없는 타이어를 수용하는 자동차 휠용으로 사용되는 형태이고 대향되는 제1 및 제2 플랜지(412a, 412b)를 갖는다. 제1 플랜지(412a)는 그 사이로 밸브 스템(428)을 수용하도록 형성된 구멍(426)을 갖는다.

계측 스테이션(414)은 컨베이어의 입력부(410)의 단부에 위치되고 지지 프레임(432) 상의 컨베이어 라인 위에 장착된 폐쇄 회로 비디오 카메라(430)를 포함한다. 비디오 카메라(430)는 기계 시각화 시스템에 사용되는 형태이고 하향으로 유도되어, 카메라가 계측 스테이션에 위치된 림의 상부 플랜지(412a)를 비추게 된다. 이러한 비디오 카메라(430)의 출력은 케이블(434)에 의해 제어 시스템(422)과 통신하게 된다.

로봇식 조작기(420)는 근래의 제조 작업에서 통상적으로 사용되는 유형이며, 복합 다축 운동 가능한 아암(436)을 포함한다. 아암(436)의 단부에 있는 파지기(438)는 밸브 스템(428)을 선택적으로 파지하고 해제하도록 작동 가능한 핑거부(440)를 갖는다. 너트 러너는 파지기(438)에 인접한 로봇식 조작기(420) 상에 장착될 수 있다. 너트 러너는 정합 가능한 나사식 수형 구성 요소 위에서 나사식 너트를 회전시키기 위한 공기식 또는 전기 동력식 장치일 수 있다. 매거진은 다수의 너트를 보유하고 너트를 너트 러너에 공급하기 위해 제공될 수 있다. 너트를 보유하는 매거진은 아암(436) 상에 장착될 수도 있다. 로봇식 조작기(420)는 케이블(446)에 의해 제어 시스템(422)과 전기적으로 접속된다.

밸브 스템 전달 스테이션(417)은 기부(448)와, 이로부터 대체로 수평으로 연장하는 샤프트(450)를 포함한다. 샤프트(450)는 기부(448)에 대해 회전 가능하고 예컨대, 전기 서보 모터에 의해 동력이 공급된다. 스템 보유 핑거부(452)는 함께 회전하기 위한 샤프트(450)로부터 돌출하고, 밸브 스템(428)의 중공 내부에 끼워지도록 충분히 작다. 자동 조립 분야에 공지된 유형의 진동 분류 및 반송 기구(454)가 기부(448) 상에 또는 그 근처에 장착되고 밸브 스템(428)의 스트림을 핑거부(452)에 인접한 출력부(455)로 공급한다.

샤프트(450)의 회전은, 스템(428)이 핑거부 위에서 활주할 수 있도록 샤프트가 스템 반송 기구(454)의 출력 위치(455)를 향하는 제1 위치와, 핑거부(452)와 밸브 스템(428)이 지점을 대체로 상향으로 운반하는 제2 위치 사이에서 핑거부(452)를 이동시킨다.

자동 스템 전달 장치의 작동 중에, 림(412)은 관통 형성된 밸브 스템 구멍(426)을 갖는 플랜지(412a)가 상향으로 배향되도록 상류 위치에서 컨베이어(410)의 입력부 상에 위치된다. 림(412)이 컨베이어의 입력부(410)의 단부에 도달함에 따라, 림은 계측 스테이션(414) 내에 비디오 카메라(430) 바로 아래에서 림을 정지시키도록 하나 이상의 블록과 접촉된다. 림(412)이 계측 스테이션(414) 내에서 정지될 때, 제어 시스템(422)은 림을 영상화하도록 카메라(430)를 활성화시킨다. 컨베이어 부근의 주변 조명이 비디오 카메라(430)가 고해상도 영상을 얻기에 충분하지 않으면, 추가적인 조명 고정물(458)이 제공된다.

비디오 카메라(430)에 의해 생성된 영상은, 기계 시각화 분야에 공지된 유형의 디지털 패턴 인식 프로그램이 계측 스테이션(414)에 대한 밸브 스템 구멍(426)의 위치 및/또는 휠 림의 유형 및/또는 계측 스테이션에 위치된 휠 림의 크기를 결정하는데 사용되는 제어 시스템(422)으로 중계된다. 카메라에 의해 생성된 영상은 도2를 참조하여 이전에 설명된 바와 같이 계측 스테이션에서 현재 영상화된 특정 림(412)의 중심축에 대해 구멍(426)의 중심축 사이의 각도에 대해 저장된 데이터 베이스에 대해 처리될 검색 기능을 위한 충분한 정보를 제공할 수 있다.

패턴 식별 소프트웨어가 구멍 자체를 제외한 림(412)의 물리적 특성을 식별함으로써, 적어도 부분적으로 구멍(426)의 위치 및/또는 정렬을 결정하도록 구성되는 것이 가능하다. 예를 들면, 언급된 패턴 및/또는 림의 직경과 같은 특성은 소프트웨어에 의해 식별되는 다양한 형태 및/또는 크기의 림의 한 예와 같이, 림을 식별하는 데 사용될 수 있다. 림 형태 및/또는 크기에 대한 구멍 위치 및 정렬 정보는 패턴 식별 소프트웨어의 일부로서 저장된다. 구멍 정렬 각도는 기계 시각화 시스템에 의한 직접 측정을 통해 결정하는 것이 특히 어려울 수 있고, 한번 림의 형태 및/또는 크기가 식별된다면, 저장되고 정정되는 이러한 변수를 갖는 것은 이점이 있을 수 있다.

또한 조립 라인(408)에 의해 처리된 각각의 림의 형태 및/또는 크기의 식별은 타이어 조립 공정의 다른 단계에서 사용될 수 있다. 이러한 지식은 예를 들면, 각각의 림에 대한 보정 타이어가 공장 내에서 스템 장착 라인 다음의 자동화 타이어 장착 조립 라인에 공급되는 것을 보장한다.

다음에, 제어 시스템(422)은 밸브 스템(428)을 파지하고, 밸브 스템 전달 스테이션으로부터 밸브 스템(428)을 상승시키는 로봇식 조작기(420)를 작동시키고, 밸브 스템(428)을 장착 스테이션(416)으로 이동시킨다. 기계 시각화 시스템에 의해 결정된 바와 같이, 구멍(426)의 위치 및 정렬은, 정렬을 위한 적절한 배향으로 아암(436)의 임의의 필요한 복합 다축 운동 및 컨베이어 상에 정적으로 보유된 림(412) 내에 형성된 구멍(426)을 통과하는 삽입을 통해 밸브 스템을 이동시키도록 로봇식 조작기(420)를 지시하는 제어 시스템(422)에 의해 사용된다. 기계 시각화 시스템에 의해 결정된 바와 같이, 구멍(426)의 위치 및 정렬은 구멍(426)과 정렬하도록 밸브 스템을 위치시키고 림(41) 내의 구멍을 통해 밸브 스템(428)을 삽입하는 것이 필요할 때 밸브 스템(428)을 조작하도록 로봇식 조작기(420)를 지시하는 제어 시스템(422)에 의해 사용된다.

밸브 스템(428)이 구멍(426)과 정렬될 때, 로봇식 조작기(420)는 밸브 스템이 구멍(426)을 통해 삽입되도록 밸브 스템(428)을 림(412) 내의 구멍(426)을 향해 가압한다. 또한 밸브 시스템이 구멍(426)을 통해 가압될 때 림(412)을 정적으로 보유하기 위한 수단보다 오히려 장착 스테이션(416)이 림(412)을 밸브 스템(428)을 향하고 구멍(426) 내부로 이동시키기 위한 수단을 포함하는 것이 가능하다.

또한 구멍(426)을 통한 밸브 스템(428)의 삽입은 도2에 대해 앞서 설명된 바와 같이 스템을 너트 러너의 단부 내부로 미끄러지게 한다. 그 후 너트 러너는 밸브 스템의 단부를 걸쳐 너트를 위치시키고 너트를 조이게 회전하도록 작용함으로써, 적절한 때 림과 연결된 밸브 스템을 고정시킨다. 앞서 식별된 바와 같이, 단지 임의의 특정 밸브 스템만이 너트로 림(412)에 고정되어야만 한다. 보다 일반적으로 사용되는 밸브 스템의 형태는 구멍(426)을 통해 밸브 스템(428)을 단지 가압함으로써 림(412)에 고정된다. 따라서, 너트 러너는 너트를 필요로 하지 않는 밸브 스템으로 사용되는 밸브 장착 장치 상에 분배될 수도 있다. 대안으로, 너트 러너는 밸브 스템의 형태 및 임의의 특정 시간에 조립되는 림에 의존하는 너트 조임 단계를 수행하거나 생략하도록 프로그래밍된 제어 시스템에 보유될 수 있다.

밸브 스템(428)이 림(412)에 고정된 후에, 로봇식 조작기(420)는 장착 스테이션으로부터 떨어진 림(412)을 세척하기 위한 제어 시스템(422)으로서 작동되고, 림(412)은 컨베이어를 따라 연속 공정을 위한 스테이션으로 추가 이동을 위해 해체된다.

도7 및 도8에 도시되지는 않았지만, 앞서 지시된 바와 같이 조립 라인은 복수의 분리 스템 전달 스테이션을 포함하고, 각각의 스테이션은 각각 다른 유형의 밸브 스템으로 적재된다. 다른 밸브 스템은 조립 라인에 의해 처리되도록 다른 유형 및/또는 크기의 림을 사용하기 위해 쓰이고, 그리고/또는 스템은 단일 유형 및/ 또는 크기의 림에 대안으로 장착되는 다른 유형 및/또는 크기가 될 수 있다. 예컨대, 조립 라인은 승용차용 제1 유형의 림 및 경트럭용 제2 유형의 림인 두 개의 다른 유형 및/또는 크기의 림을 처리하기 위해 배열될 수 있다. 이 예에서, 승용차 림은 일체형 압력 변환기를 구비한 특별값 스템 또는 표준값 스템으로 고정될 수 있지만, 반면에 모든 경트럭 림은 고중량값 스템으로 고정된다.

각 림이 계측 스테이션(414)에 도달할 때, 비디오 카메라(430)는 림을 묘사하고, 제어 시스템(422)은 림을 상기 설명된 바와 같이 프로그래밍된 물리적 형상에 기초하여 승용차 림 또는 트럭 림으로 간주한다. 그 후에, 제어 시스템(422)은 상기 림을 위한 보정 밸브 스템이 로봇식 조작기(420)에 의해 들려지는 적절한 밸브 스템 전달 스테이션으로 로봇식 조작기(420)를 이동시키도록 지시한다. 로봇식 조작기(420)는 상기 림을 위한 보정 밸브 스템을 림이 정지하여 고정되어 있는 컨베이어 상의 장착 스테이션으로 이동시킨다. 그리고 나서, 로봇식 조작기(420)는 상기 림을 위한 보정 밸브 스템을 림 내에서 그 위치가 비디오 카메라(430)에 의해 미리 식별된 구멍과 정렬된다. 적절히 정렬될 때, 로봇식 조작기(420)는 림(412) 내의 구멍(426)을 통해 보정 밸브 스템(428)을 삽입한다. 만일 필요하면, 너트 러너가 밸브 스템의 단부 상의 너트를 체결하기 위해 작동된다.

승용차 림용으로, 표준 스템 및 압력 변환기 사이의 선택은 키패드(422b) 또는 원격 컴퓨터(423)를 사용하는 조작자에 의해 제어 시스템(422)에 미리 프로그래밍된 계획 생산 스케줄 정보에 의존한다. 조작자는 디스플레이 스크린(422a) 및 키패드(422b) 또는 원격 컴퓨터(423)를 사용하는 조립 라인의 조작의 모든 단계를 선택하고, 검사하고 변경할 수 있다. 축적된 생산 자료는 제어 시스템(422)에 의해 저장되고, 아무 때라도 조작자가 다시 볼 수 있다.

도7에 가장 잘 도시된 것처럼, 계측 스테이션은 컨베이어의 입력부(410)의 단부에 위치된 모터-구동 회전 테이블(468)을 포함할 수 있다. 비디오 카메라(430)에 의해 영상화 된 후, 림(412)은 상기 구멍이 컨베이어에 대해 소정의 위치에 있을 때까지 모터-구동 회전 테이블(468)에 의해 회전될 수 있다. 컨베이어에 대한 상기 구멍의 최종 위치는 비디오 카메라(430) 또는 적절한 광 센서 및 이 기술분야에 공지된 발신기에 의해 확인될 수 있다. 림(412)의 지향 공정은 림(412)의 구멍(426)을 통해 밸브 스템(428)에 축방향으로 정렬하여 삽입되도록 로봇식 조작기에 의해 습득된 복합 다축 운동을 단순화하기 위해 수행될 수 있다. 림(412)의 각도 지향은 로봇식 조작기(420)가 로봇식 조작기(420)의 성능을 최적화하기 위해 또는 충분한 공차를 제공하기 위해 소정의 주변 하에서 얻어질 수 있어, 로봇식 조작기(420)는 휠 림(412) 내의 구멍(426)을 통해 밸브 스템(428)의 적절한 삽입을 허용하도록 구멍(426)을 갖는 밸브 스템(428)의 정렬을 수행하기 위한 림(412)으로의 접근이 구속된다. 휠 림(412)의 구멍(426)을 통한 밸브 스템(428)의 삽입은 계측 스테이션(414)에서 수행될 수 있거나, 또는 컨베이어를 따라 계측 스테이션(414)로부터 하류의 별도의 장착 스테이션(416)에서 수행될 수 있다.

본원의 명세서에 설명한 바와 같이, 본 발명의 기술 범위 내에서 본 발명의 일 실시예에 대해 설명된 다른 구성이 서로 결합되어 사용될 수 있거나 또는 다른 실시예와 결합되어 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

본 발명은 가장 실질적이고 양호한 실시예로 고려된 실시예와 관련지어 설명하였지만, 본 명세서에 개시된 실시예로 본 발명을 제한하는 것은 아니며, 법 하에서 모든 변경 및 균등 구조물을 포함하도록 그 범위가 가장 넓게 해석되어야 하는 첨부된 청구항의 기술 사상 및 범위 내에는 다양한 변경 및 균등 배열을 포함한다.

본 발명에 따르면 밸브 스템을 높은 체적, 저비용으로 휠 림에 조립하기 위한 방법 및 장치를 제공하고, 밸브 스템 또는 림을 다루기 위해 제조하는 동안 로봇식 조작기를 사용하는 완전히 자동화된 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

Claims

내부에 구멍이 형성된 휠 림에 밸브 스템을 조립하기 위한 방법이며,

계측 스테이션에 대한 상기 구멍의 상대적인 위치를 결정하는 단계와,

구멍을 통해 밸브 스템을 삽입하기 전에, 구멍의 중심축과 밸브 스템의 종 축을 서로에 대해 동축으로 정렬시키는 단계와,

구멍을 통해 밸브 스템을 삽입하기 위해, 동축으로 정렬시키는 단계 동안 프로그래밍 가능한 진행 경로를 따라 그리고 정렬된 축을 따라 림에 대해 밸브 스템을 이동시키는 단계를 포함하고,

복합 다축 운동이 가능한 아암을 구비하고, 크기가 다른 복수의 피조립 휠 림 및 밸브 스템 조합체에 대응하는 복수의 프로그래밍된 경로를 갖는 프로그래밍 가능한 로봇식 조작기에 의해 진행 경로가 형성되는 밸브 스템 조립 방법.
제1항에 있어서, 결정 단계는 림의 적어도 하나의 물리적 특징을 기계 시각화 시스템으로 식별하는 단계를 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 방법.
제1항에 있어서, 정렬 단계는 결정 단계에 응답하여 복수의 밸브 스템 전달 스테이션 중의 한 스테이션으로부터 계측 스테이션으로 밸브 스템을 선택적으로 이동시키는 단계를 추가로 포함하며, 각각의 전달 스테이션 상에는 상이한 구성의 밸브 스템이 장착되는 밸브 스템 조립 방법.
제1항에 있어서, 결정 단계는 기계 시각화 시스템에 의한 검사에 응답하여 복수의 상이한 유형의 림 중의 하나로서 림을 식별하는 단계를 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 방법.
제1항에 있어서, 결정 단계는,

회전 가능한 테이블 상에 림을 배치하는 단계와,

림에 광 센서를 지향시키는 단계와,

테이블과 림을 회전시키는 단계와,

광 센서가 구멍에 지향될 때 테이블과 림의 회전을 정지시키는 단계를 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 방법.
제5항에 있어서, 구멍을 통해 밸브 스템을 삽입하기 전에 구멍의 위치를 확인하도록 구멍 내로 기계 탐침을 삽입하는 단계를 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 방법.
제6항에 있어서, 삽입 단계는 탐침에 대하여 구멍을 정렬시키도록 탐침과 함께 림을 이동시키는 단계를 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 방법.
제1항에 있어서, 밸브 스템이 구멍에 대해 삽입된 후에, 림으로부터 연장된 밸브 스템의 나사부 위에 너트를 조이는 단계를 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 방법.
제8항에 있어서, 너트는 로봇식 조작기 상에 장착된 너트 러너에 의해 밸브 스템에 조여지는 밸브 스템 조립 방법.
제8항에 있어서, 너트는 계측 스테이션에 인접하여 장착된 너트 러너에 의해 밸브 스템에 조여지는 밸브 스템 조립 방법.
제1항에 있어서, 운송 수단에 의해 연속적인 방식으로 밸브 스템을 전달 스테이션으로 운송하는 단계를 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 방법.
제1항에 있어서, 이동 단계는,

림을 실질적으로 정지 상태로 유지하는 단계와,

로봇식 조작기에 의해 밸브 스템을 림 측으로 가압하는 단계를 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 방법.
제1항에 있어서, 후속의 처리 스테이션에 대해 소정의 각도를 갖는 위치로 밸브 스템과 함께 림이 배향되도록, 림 및 부착된 밸브 스템을 계측 스테이션으로부터 후속의 처리 스테이션으로 이동시키는 단계를 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 방법.
제1항에 있어서, 밸브 스템을 로봇식 조작기로 파지하고, 컴퓨터 제어된 신호에 응답하여 진행 경로를 따라 이동시키는 단계를 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 방법.
제14항에 있어서, 밸브 스템을 전달 스테이션에 위치한 림까지 이동시키도록 로봇식 조작기를 작동하는 단계를 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 방법.
제1항에 있어서, 림의 구멍에 대하여 소정의 배향으로 배치 가능하며 관절식으로 연결 가능한 파지기를 구비하며 컴퓨터로 제어되는 로봇식 조작기로 밸브 스템을 파지하는 단계를 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 방법.
제16항에 있어서, 삽입 단계 전에, 로봇식 조작기에 의한 파지기의 관절 운동 및 위치설정의 결과로서 파지기에 대해 소정 위치로 휠 림의 구멍을 배향시키는 단계를 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 방법.
제16항에 있어서, 상기 삽입 단계 전에 상기 휠 림의 구멍이 계측 스테이션 내에 위치될 때까지 상기 휠 림의 회전 운동의 결과로서 계측 스테이션 내에 상기 휠 림의 구멍을 배향시키는 단계를 추가로 포함하고,

상기 삽입 단계는 삽입 단계 전에 로봇식 조작기에 의한 파지기의 관절 운동 및 위치 설정의 결과로서 계측 스테이션 내의 위치에서 파지기에 의해 수행되는 밸브 스템 조립 방법.
내부에 구멍이 형성된 휠 림에 밸브 스템을 조립하기 위한 장치이며,

계측 스테이션에 대한 상기 구멍의 상대적인 위치를 결정하는 수단과,

구멍을 통해 밸브 스템을 삽입하기 전에, 구멍의 중심축과 밸브 스템의 종축을 서로에 대해 동축으로 정렬시키는 수단과,

밸브 스템을 구멍을 통해 삽입하기 위해, 구멍의 중심축과 밸브 스템의 종축의 정렬을 포함하는 프로그래밍 가능한 진행 경로를 따라 그리고 정렬된 축을 따라 림에 대해 밸브 스템을 이동시키는 수단을 포함하고,

복합 다축 운동이 가능한 아암을 구비하고, 크기가 다른 복수의 피조립 휠 림 및 밸브 스템 조합체에 대응하는 복수의 프로그래밍된 경로를 갖는 프로그래밍 가능한 로봇식 조작기에 의해 진행 경로가 형성되는 밸브 스템 조립 장치.
제19항에 있어서, 결정 수단은 림의 적어도 하나의 물리적 특징을 식별하기 위한 기계 시각화 시스템을 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 장치.
제20항에 있어서, 정렬 수단은 기계 시각화 시스템에 의한 식별에 응답하여, 상부에 장착된 상이한 밸브 스템을 갖는 복수의 전달 스테이션 중의 한 스테이션으로부터 밸브 스템을 선택적으로 이동시키는 로봇식 조작기를 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 장치.
제19항에 있어서, 결정 수단은 복수의 상이한 림 중 하나로서 림을 식별하기 위한 기계 시각화 시스템을 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 장치.
제19항에 있어서, 결정 수단은,

림을 선택적으로 회전시키기 위한 회전 테이블과,

림이 회전할 때 구멍의 위치를 검출하기 위한 광 센서를 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 장치.
제23항에 있어서, 구멍을 통해 밸브 스템을 삽입하기 전에 구멍의 위치를 확인하기 위해 림이 회전된 후에 구멍을 통해 연장 가능한 탐침을 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 장치.
제24항에 있어서, 탐침은 구멍을 탐침과 정렬시키기 위해 림을 재위치설정하도록 작동 가능한 밸브 스템 조립 장치.
제19항에 있어서, 밸브 스템을 림에 고정시키기 위해 림으로부터 연장된 밸브 스템의 나사부 위에 너트를 조이는 수단을 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 장치.
제26항에 있어서, 조임 수단은 로봇식 조작기 상에 장착된 너트 러너를 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 장치.
제26항에 있어서, 조임 수단은 밸브 스템을 구멍에 삽입하기 위해 밸브 스템이 림에 상대적으로 이동하는 계측 스테이션에 인접하여 장착되는 너트 러너를 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 장치.
제19항에 있어서, 밸브 스템을 구멍에 삽입하기 위해 밸브 스템이 림에 상대적으로 이동하는 전달 스테이션으로 밸브 스템을 연속적인 방식으로 공급하는 수단을 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 장치.
제19항에 있어서, 이동 수단은 스템을 림을 향하여 가압하는 로봇식 조작기를 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 장치.
제19항에 있어서, 밸브 스템을 출력 컨베이어에 대해 소정의 각도로 유지하면서, 상기 구멍에 대하여 밸브 스템이 장착되는 상기 계측 스테이션으로부터 상기출력 컨베이어로 상기 림 및 부착된 밸브 스템을 이동시키는 로봇식 조작기를 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 장치.
제19항에 있어서, 림 내의 구멍에 대해 소정의 방향으로 위치되며 관절식으로 연결 가능한 파지기를 구비하며 컴퓨터로 제어되는 로봇식 조작기를 갖는 밸브 스템 파지 수단을 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 장치.
제32항에 있어서, 로봇식 조작기에 의한 밸브 스템의 관절 운동 및 위치 설정 운동의 결과로서 휠 림의 구멍을 소정의 위치로 배향하는 수단을 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 장치.
제32항에 있어서, 밸브 스템이 로봇식 조작기에 의해 삽입되기 전에 계측 스테이션에서의 림의 이동 결과로서 휠 림의 구멍을 소정의 위치로 배향하는 수단을 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 장치.
내부에 구멍이 형성된 휠 림에 밸브 스템을 조립하기 위한 방법이며,

림 내에 밸브 스템 구멍의 위치를 결정하는 단계와,

밸브 스템을 로봇식 조작기와 작동 가능하게 연결하는 단계와,

밸브 스템을 프로그래밍 가능한 이동 경로를 따라 림에 대해 이동시키는 단계와,

밸브 스템과 구멍을 동축으로 정렬하는 단계와,

밸브 스템의 적어도 일부를 림 내의 구멍을 통해 삽입하는 단계를 포함하고,

복합 다축 운동이 가능한 아암을 가지고, 크기가 다른 복수의 피조립 휠 림 및 밸브 스템 조합체에 대응하는 복수의 프로그래밍된 경로를 갖는 프로그래밍 가능한 로봇식 조작기에 의해 진행 경로가 형성되는 밸브 스템 조립 방법.
제35항에 있어서, 구멍의 위치를 결정하는 단계는 구멍의 위치를 확인하기 위해 구멍을 통해 밸브 스템을 삽입하기 전에 구멍 내로 기계 탐침을 삽입하는 단계를 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 방법.
제35항에 있어서, 상기 밸브 스템을 상기 로봇식 조작기와 결합하는 단계 및 상기 밸브 스템을 림을 향해 이동시키는 단계를 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 방법.
제35항에 있어서, 림으로부터 연장된 밸브 스템의 나사부 위에 너트를 조임으로써 림에 밸브 스템을 고정하는 단계를 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 방법.
제35항에 있어서, 림의 구멍에 대하여 소정의 배향으로 위치 설정 가능하며 관절식으로 연결 가능한 파지기를 구비하며 컴퓨터로 제어되는 로봇식 조작기로 밸브 스템을 파지하는 단계를 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 방법.
제39항에 있어서, 파지기의 관절 운동 및 위치설정의 결과로서 로봇식 조작기로 밸브 스템의 이동 중에 소정의 위치로 림의 구멍을 배향하는 단계를 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 방법.
제39항에 있어서, 삽입 단계 전에, 계측 스테이션 내의 위치로 림의 구멍을 배향하는 단계를 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 방법.
내부에 구멍이 형성된 휠 림에 밸브 스템을 조립하기 위한 장치이며,

림에 밸브 스템 구멍의 위치를 결정하기 위한 수단과,

밸브 스템을 프로그래밍 가능한 로봇식 조작기와 결합하기 위한 수단과,

프로그래밍된 진행 경로를 따라 림에 대해 밸브 스템을 이동시키기 위한 수단과,

림의 구멍을 통해 밸브 스템의 적어도 일부분을 삽입하도록 밸브 스템과 구멍을 동축으로 정렬시키기 위한 수단을 포함하며,

복합 다축 운동이 가능한 아암을 가지며, 크기가 다른 복수의 피조립 휠 림 및 밸브 스템 조합체에 대응하는 복수의 프로그래밍된 경로를 갖는 상기 프로그래밍 가능한 로봇식 조작기에 의해 진행 경로가 형성되는 밸브 스템 조립 장치.
제42항에 있어서, 림의 구멍에 대하여 소정의 배향으로 배치 가능하며 관절식으로 연결 가능한 파지기를 구비하며 컴퓨터로 제어되는 로봇식 조작기로 밸브 스템을 파지하는 수단을 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 장치.
제43항에 있어서, 밸브 스템을 삽입하기 전에 로봇식 조작기에 의한 파지기의 관절 운동 및 위치설정의 결과로서 파지기에 대해 소정의 위치로 휠 림의 구멍을 배향시키는 수단을 추가로 포함하는 밸브 스템 조립 장치.
제43항에 있어서, 상기 밸브 스템을 삽입하기 전에 상기 휠 림의 구멍이 계측 스테이션 내에 위치될 때까지 상기 휠 림의 회전 운동의 결과로서 계측 스테이션 내에 상기 휠 림의 구멍을 배향시키는 수단을 추가로 포함하고,

상기 파지하는 수단은 밸브 스템의 삽입 전에, 로봇식 조작기에 의한 파지기의 관절 운동 및 위치설정의 결과로서 계측 스테이션 내의 위치에 파지기를 포함하는 밸브 스템 조립 장치.
삭제
내부에 구멍이 형성된 휠 림에 밸브 스템을 조립하기 위한 방법이며,

계측 스테이션에 대한 상기 구멍의 상대적인 위치를 결정하는 단계와,

구멍을 통해 밸브 스템을 삽입하기 전에, 구멍의 중심축과 밸브 스템의 종 축을 서로에 대해 동축으로 정렬시키는 단계와,

구멍을 통해 밸브 스템을 삽입하기 위해, 동축으로 정렬시키는 단계 동안 진행 경로를 따라 그리고 상기 정렬된 축을 따라 프로그래밍 가능한 로봇식 조작기로 상기 림에 대해 밸브 스템을 상대적으로 이동시키는 단계를 포함하고,

복합 다축 운동이 가능한 아암을 구비하고, 피조립 휠 림 및 밸브 스템 조합체의 크기에 대응하는 적어도 하나의 프로그래밍된 경로를 갖는 프로그래밍 가능한 로봇식 조작기에 의해 진행 경로가 형성되는 밸브 스템 조립 방법.
삭제
내부에 구멍이 형성된 휠 림에 밸브 스템을 조립하기 위한 장치이며,

계측 스테이션에 대한 상기 장치의 상대적인 위치를 결정하는 수단과,

구멍을 통해 밸브 스템을 삽입하기 전에, 구멍의 중심축과 밸브 스템의 종축을 서로에 대해 동축으로 정렬시키는 수단과,

구멍을 통해 밸브 스템을 삽입하기 위해, 구멍의 중심축과 밸브 스템의 종축의 정렬을 포함하는 진행 경로를 따라 그리고 상기 정렬된 축을 따라 프로그래밍 가능한 로봇식 조작기로 상기 림에 대해 밸브 스템을 상대적으로 이동시키는 수단을 포함하고,

복합 다축 운동이 가능한 아암을 구비하고, 피조립 휠 림 및 밸브 스템 조합체의 크기에 대응하는 적어도 하나의 프로그래밍된 경로를 갖는 프로그래밍 가능한 로봇식 조작기에 의해 진행 경로가 형성되는 밸브 스템 조립 장치.