KR101418214B1 - 인텔리전트 타이어용 센서 부착 자동화장치 - Google Patents

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KR101418214B1 KR1020130060767A KR20130060767A KR101418214B1 KR 101418214 B1 KR101418214 B1 KR 101418214B1 KR 1020130060767 A KR1020130060767 A KR 1020130060767A KR 20130060767 A KR20130060767 A KR 20130060767A KR 101418214 B1 KR101418214 B1 KR 101418214B1
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김형석
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Abstract

본 발명은 타이어의 상태를 정확하게 감지하여 차량 ECU로 전달함으로써 타이어로 인한 사고를 예방할 수 있도록 한 인텔리전트 타이어에 있어서 타이어의 인너라이너 안쪽에 센서를 부착하는 작업을 자동화함으로써 인텔리전트 타이어의 양산을 용이하게 한 인텔리전트 타이어용 센서 부착 자동화장치에 관한 것으로,
인텔리전트 타이어(50)를 지지 및 고정하는 타이어 고정지그(10)와; 상기 인텔리전트 타이어(50)의 인너라이너에 형성된 센서 부착 위치에 순간 접착제를 토출하는 접착제 토출부(20)와; 외부로부터 공급된 센서 패키지를 접착제가 토출된 부위에 위치시킨 후 가압하여 상기 인텔리전트 타이어(50)의 인너라이너에 부착시키는 센서 부착부(30)와; 상기 인텔리전트 타이어(50)의 중심점을 계산하여 상기 접착제 토출부(20)의 디스펜서 위치와 상기 센서 부착부(30)의 에어 그립 위치 및 부착 시간을 제어하는 제어부(40);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

인텔리전트 타이어용 센서 부착 자동화장치{Automatic Adhesion Device of Sensor for Intelligent Tire}
본 발명은 타이어의 상태를 정확하게 감지하여 차량 ECU로 전달함으로써 타이어로 인한 사고를 예방할 수 있도록 한 인텔리전트 타이어에 있어서 타이어의 인너라이너 안쪽에 센서를 부착하는 작업을 자동화함으로써 인텔리전트 타이어의 양산을 용이하게 한 인텔리전트 타이어용 센서 부착 자동화장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차에는 안전 운전을 위하여 다양한 장치가 적용되고 있는데, 그 중 타이어와 관련한 안전 장치로는 TPMS(Tire Pressure Monitoring System)가 있다. TPMS는 적정한 타이어의 공기압을 유지할 수 있도록 타이어의 공기압 상태를 운전자에게 알려주는 장치로서, 2013년부터는 승용차에 의무적으로 장착하도록 되어 있다.
한편, 최근에는 이러한 TPMS의 성능을 강화하여 타이어의 공기압 상태는 물론 타이어에 작용하는 외력을 실시간으로 측정하고 그에 따른 타이어의 변형량, 타이어의 온도 등에 대한 정보를 자동차의 ECU에 전달함으로써 차량 제어에 이용할 수 있도록 하고 있는데, 이러한 신개념의 타이어를 인텔리전트 타이어(Intelligent Tire)라 한다.
상기한 인텔리전트 타이어에서는 타이어의 상태 등을 감지하기 위한 각종 센서가 부착되는데, 이들 센서를 타이어에 자동으로 부착할 수 있는 기술이 없으면 인텔리전트 타이어의 양산이 어려워지게 된다.
한편, 인텔리전트 타이어와 관련한 국내 선행기술로는 특허문헌 1과 2가 있으며, 이들을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 특허문헌 1에는 타이어의 변형에 상응하여 위치 및 크기가 변화하는 판단용 마크를 타이어에 부착하고 이 판단용 마크의 위치 및 형태를 촬영하여 송신함으로써, 타이어의 변형량을 정확하고 용이하게 계측하여 자동차의 제어에 적극적으로 활용함과 아울러 계측 데이터의 정밀성 향상으로 자동차의 제어의 정밀도를 높여서 자동차의 주행 안정성과 승차감을 보다 향상시킬 수 있도록 한 인텔리전트 타이어 시스템이 기재되어 있다. 그리고, 특허문헌 2는 자동차의 바퀴 내부에 설치된 가속도 센서를 이용하여 가속도를 측정하고 가속도에 대한 정보를 힘에 대한 정보로 변환시켜 자동차의 선회, 제동 및 구동 시 차량의 안전성을 확보하도록 각 바퀴를 제어하는 ECU(Electronic Control unit)를 포함함으로써, 빠른 응답성을 얻을 수 있도록 한, 인텔리전트 타이어 시스템을 구비한 자동차를 기재하고 있다.
그러나, 상기한 인텔리전트 타이어 관련 기술들은 단순히 인텔리전트 타이어를 이용하여 자동차를 제어하기 위한 기술을 개시하고 있을 뿐 인텔리전트 타이어에서 사용되는 각종 센서의 부착과 관련한 기술에 대하여는 전혀 언급하고 있지 않다.
한편, 타이어에 센서를 부착하는 기술과 관련한 종래기술로는 특허문헌 3과 4가 있다. 특허문헌 3은 팔레트 위에 안착된 그린타이어의 비드부에 바코드를 부착하는 라벨 픽업 및 부착기와, 이들을 X, Y, Z 축 방향으로 각각 이동시키기 위한 이동부를 구비함으로써, 타이어를 가황하기 전에 그린타이어의 비드부에 구비된 정확한 부착 위치를 감지하여 부착할 수 있는 타이어의 바크도 위치 감지 및 부착장치를 기재하고 있다. 그리고, 특허문헌 4는 타이어 내부에 자기물질을 부착시키고 자기 감지센서를 이용하여 자기장의 크기를 도식화함으로써 타이어의 내부형상을 측정하는 방법을 기재하고 있다.
KR 10-2012-0060536 A KR 10-2011-0082649 A KR 10-2005-0032268 A KR 10-2007-0020592 A
본 발명은 상기한 종래 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 현재 수작업으로 이루어지고 있는 인텔리전트 타이어의 각종 센서 부착 작업을 자동화함으로써 센서 부착 작업을 최적화하고 공정 시간을 단축하여 인텔리전트 타이어의 양산을 용이하게 할 수 있는 인텔리전트 타이어용 센서 부착 자동화장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 인텔리전트 타이어를 지지 및 고정하는 타이어 고정지그와; 상기 인텔리전트 타이어의 인너라이너에 형성된 센서 부착 위치에 순간 접착제를 토출하는 접착제 토출부와; 외부로부터 공급된 센서 패키지를 접착제가 토출된 부위에 위치시킨 후 가압하여 상기 인텔리전트 타이어의 인너라이너에 부착시키는 센서 부착부와; 상기 인텔리전트 타이어의 중심점을 계산하여 상기 접착제 토출부의 디스펜서 위치와 상기 센서 부착부의 에어 그립 위치 및 부착 시간을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 인텔리전트 타이어용 센서 부착 자동화장치에 따르면, 상기 타이어 고정지그는 베이스에 수직하게 설치되며 상기 인텔리전트 타이어의 일측을 지지하는 타이어 지지대와, 실린더에 의해 전후 이동되는 지지판을 이용하여 상기 인텔리전트 타이어를 타이어 지지대 측으로 밀어붙여 상기 인텔리전트 타이어의 타측을 지지하는 타이어 고정대를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 인텔리전트 타이어용 센서 부착 자동화장치에 따르면, 상기 접착제 토출부는 베이스에 설치된 수평 레일을 따라 전후 이동 가능하게 설치되는 메인 블록과, 상기 베이스의 일측에 설치되어 메인 블록을 전후 방향을 따라 이동시키는 전후이송용 서보모터 및 감속기와, 상기 인텔리전트 타이어의 인너라이너에 순간 접착제를 토출하는 접착제 디스펜서와, 상기 메인 블록에 수직하게 설치된 모터 지지대의 수직 레일을 따라 상하 이동되며 일측에 접착제 디스펜서가 설치되는 수직이동 블록과, 상기 메인 블록에 설치되어 접착제 용기의 순간 접착제를 상기 접착제 디스펜서로 공급하는 로터리 펌프와, 상기 모터 지지대의 상단에 설치되어 상기 수직이동 블록을 상하이동시키는 상하이송용 서보모터 및 감속기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 인텔리전트 타이어용 센서 부착 자동화장치에 따르면, 상기 센서 부착부는 베이스에 설치된 수평 레일을 따라 전후 이동 가능하게 설치되는 메인 블록과, 상기 베이스의 일측에 설치되어 메인 블록을 전후 방향을 따라 이동시키는 전후이송용 서보모터 및 감속기와, 외부에서 공급되는 센서 패키지를 잡아줌과 아울러 상기 접착제 도포부에 의해 접착제가 도포된 부위에 센서 패키지를 부착시키는 에어 그립과, 상기 메인 블록에 수직하게 설치된 모터 지지대의 수직 레일을 따라 상하 이동되며 일측에 상기 에어 그립이 설치되는 수직이동 블록과, 상기 모터 지지대의 상단에 설치되어 상기 수직이동 블록을 상하 이동시키는 상하이송용 서보모터 및 감속기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 인텔리전트 타이어용 센서 부착 자동화장치는 인텔리전트 타이어에 적용되는 각종 센서들로 이루어진 센서 패키지를 타이어의 인너라이너에 부착하는 작업을 자동화하여 신속하고 정확하게 부착할 수 있으므로 인텔리전트 타이어의 양산을 통한 대중화가 용이해지는 효과가 있다.
또, 본 발명의 인텔리전트 타이어용 센서 부착 자동화장치에 따르면, 인텔리전트 타이어를 안착시켜 고정하는 순간 타이어의 폭을 확인할 수 있으므로 타이어의 중심점 위치를 빠르게 파악하여 접착제를 토출하고 센서 패키지를 부착하는 위치를 조기에 결정하여 접착제 디스펜서 및 에어 그립을 제어할 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 인텔리전트 타이어용 센서 부착 자동화장치에 따르면,
도 1은 본 발명에 의한 인텔리전트 타이어용 센서 부착 자동화장치의 개념도.
도 2는 본 발명의 인텔리전트 타이어용 센서 부착 자동화장치의 정면도.
도 3은 본 발명의 인텔리전트 타이어용 센서 부착 자동화장치의 평면도.
도 4는 본 발명의 인텔리전트 타이어용 센서 부착 자동화장치에서 중심점 계산을 위한 참고도.
도 5는 본 발명의 인텔리전트 타이어용 센서 부착 자동화장치를 이용하여 센서 패키지를 부착하는 과정을 나타낸 순서도.
도 6은 본 발명의 인첼리전트 타이어용 센서 부착 자동화장치의 실물 사진.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 인텔리전트 타이어용 센서 부착 자동화장치를 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의한 인텔리전트 타이어용 센서 부착 자동화장치는, 도 1 내지 4에 도시된 바와 같이, 인텔리전트 타이어(50)를 지지 및 고정하는 타이어 고정지그(10)와; 상기 인텔리전트 타이어(50)의 인너라이너에 형성된 센서 부착 위치에 순간 접착제를 토출하는 접착제 토출부(20)와; 외부로부터 공급된 센서 패키지를 접착제가 토출된 부위에 위치시킨 후 가압하여 상기 인텔리전트 타이어(50)의 인너라이너에 부착시키는 센서 부착부(30)와; 상기 인텔리전트 타이어(50)의 중심점을 계산하여 상기 접착제 토출부(20)의 디스펜서 위치와 상기 센서 부착부(30)의 에어 그립 위치 및 부착 시간을 제어하는 제어부(40);를 포함하여 이루어진다.
상기 타이어 고정지그(10)는 베이스(15)에 수직하게 설치되며 상기 인텔리전트 타이어(50)의 일측을 지지하는 타이어 지지대(11)와, 실린더에 의해 전후 이동되는 지지판(13)을 이용하여 상기 인텔리전트 타이어(50)를 타이어 지지대(11) 측으로 밀어붙여 상기 인텔리전트 타이어(50)의 타측을 지지하는 타이어 고정대(12)를 포함한다.
그리고, 상기 접착제 토출부(20)는 베이스(15)에 설치된 수평 레일(22)을 따라 전후 이동 가능하게 설치되는 메인 블록(21)과, 상기 베이스(15)의 일측에 설치되어 메인 블록(21)을 전후 방향을 따라 이동시키는 전후이송용 서보모터 및 감속기(23)와, 상기 인텔리전트 타이어(50)의 인너라이너에 순간 접착제를 토출하는 접착제 디스펜서(25)와, 상기 메인 블록(21)에 수직하게 설치된 모터 지지대(27)의 수직 레일(28)을 따라 상하 이동되며 일측에 상기 접착제 디스펜서(25)가 설치되는 수직이동 블록(26)과, 상기 메인 블록(21)에 설치되어 접착제 용기의 순간 접착제를 상기 접착제 디스펜서(25)로 공급하는 로터리 펌프(24)와, 상기 모터 지지대(27)의 상단에 설치되어 상기 수직이동 블록(26)을 상하이동시키는 상하이송용 서보모터 및 감속기(29)를 포함한다.
또, 상기 센서 부착부(30)는 베이스(15)에 설치된 수평 레일(32)을 따라 전후 이동 가능하게 설치되는 메인 블록(31)과, 상기 베이스(15)의 일측에 설치되어 메인 블록(31)을 전후 방향을 따라 이동시키는 전후이송용 서보모터 및 감속기(33)와, 외부에서 공급되는 센서 패키지를 잡아줌과 아울러 상기 접착제 도포부(20)에 의해 접착제가 도포된 부위에 센서 패키지를 부착시키는 에어 그립(35)과, 상기 메인 블록(31)에 수직하게 설치된 모터 지지대(37)의 수직 레일(38)을 따라 상하 이동되며 일측에 상기 에어 그립이 설치되는 수직이동 블록(36)과, 상기 모터 지지대(37)의 상단에 설치되어 상기 수직이동 블록(36)을 상하 이동시키는 상하이송용 서보모터 및 감속기(34)를 포함하여 이루어진다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 인텔리전트 타이어용 센서 부착 자동화장치는 인텔리전트 타이어의 인너라이너에 각종 센서가 결합된 센서 패키지를 자동으로 부착함으로써 생산성이 향상되도록 한다.
인텔리전트 타이어(50)가 세워진 상태로 공급되어 고정지그(10)의 타이어 지지대(11)에 안착되면, 타이어 고정대(12)의 실린더를 이용하여 지지판(13)을 전진시켜 타이어(50)의 측면을 가압하도록 한다. 이에 따라, 타이어(50)의 일측이 상기 타이어 지지대(11)에 의해 지지되고 타이어(50)의 타측이 상기 지지판(13)에 의해 지지되어 타이어(50)는 움직이지 않고 고정되는 것이다.
이때, 상기 지지판(13)의 위치 변화를 이용하여 타이어(50)의 폭을 확인할 수 있다. 즉, 상기 지지판(13)의 초기 위치와 타이어 지지대(11) 사이의 거리(L)로부터 상기 지지판(13)이 타이어(50)에 접촉될 때까지의 이동거리(L1)을 빼면 타이어 폭(L2)이 되고, 타이어 중심거리(L3)는 타이어 폭(L2)의 반이 된다.
상기한 과정을 통해 타이어(50)가 고정되면, 접착제를 토출하는 접착제 디스펜서(25)가 구비된 접착제 토출부(20)를 이용하여 타이어(50)의 인너라이너에 순간 접착제를 도포한다. 즉, 전후이송용 서보모터 및 감속기(23)를 이용하여 메인 블록(21)을 타이어 방향으로 이동시키고, 상하이송용 서보모터 및 감속기(29)를 이용하여 상기 접착제 디스펜서(25)를 포함한 수직이동 블록(26)을 상하방향으로 이동시켜 상기 접착제 디스펜서(25)가 타이어(50)의 중심점 부분에 위치한 접착제 도포 위치에 도달하도록 한다. 그리고 소형 로터리 펌프(24)를 이용하여 접착제 용기의 순간 접착제를 상기 접착제 디스펜서(25)로 공급함으로써 순간 접착제가 도포 위치에 도포될 수 있도록 한다. 이때, 상기 로터리 펌프(24)의 작동 속도와 접착제 디스펜서(25)의 노즐 크기를 이용하여 도포되는 순간 접착제의 양을 조절할 수 있다.
그리고, 상기 전후이송용 서보모터 및 감속기(23)에 의한 메인 블록(21)의 전후방향 이동 거리(L4)는, 상기 접착제 디스펜서(25)의 초기 위치와 타이어 지지대(11) 사이의 거리(L)로부터 타이어 중심거리(L3)를 뺀 값이 된다.
이와 같이 순간 접착제의 도포가 완료되면, 상기 접착제 디스펜서(25)와 수직이동 블록(26) 및 메인 블록(21)은 상기 전후이송용 서보모터 및 감속기(23)와 상하이송용 서보모터 및 감속기(29)에 의해 초기 위치로 복귀되고, 상기 고정 지그(10)를 중심으로 접착제 토출부(20)와 반대쪽에 위치한 센서 부착부(30)가 작동된다. 이때, 외부로부터 공급된 센서 패키지가 에어 그립(35)에 장착되어 있으며, 전후이송용 서보모터 및 감속기(33)에 의해 상기 에어 그립(35)이 타이어 중심점까지 이동한다.
상기 전후이송용 서보모터 및 감속기(33)는 메인 블록(31)을 타이어 방향으로 이동시켜 상기 에어 그립(35)이 타이어 중심점 위치에 있도록 하고, 상기 메인 블록(31)에 설치된 모터 지지대(37) 상측의 상하이송용 서보모터 및 감속기(34)를 이용하여 상기 에어 그립(35)을 포함한 수직이동 블록(38)을 상향 이동시킴으로써 상기 접착제 토출부(20)에 의해 순간 접착제가 도포된 부분에 센서 패키지를 부착시키게 된다. 이때, 상기 에어 그립(35)은 센서 패키지를 일정 시간 동안 일정한 하중으로 눌러줌으로써 센서 패키지가 타이어(50)의 인너라이너에 부착되도록 하며, 상기 에어 그립(35)이 센서 패키지를 눌러주는 하중과 시간은 사용자에 의해 변경 가능하다.
그리고, 상기 전후이송용 서보모터 및 감속기(33)에 의해 메인 블록(31)이 전후 방향으로 이동하는 거리(L5)는 상기 에어 그립의 초기 위치와 타이어 지지대 사이의 거리(L)에 타이어 중심거리(L3)를 더한 값이 된다.
이상에서는 바람직한 실시 예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10...타이어 고정지그
11...타이어 지지대 12...타이어 고정대
13...지지판 15...베이스
20...접착제 토출부
21...메인 블록 22...수평 레일
23...전후이송용 서보모터 및 감속기 24...로터리 펌프
25...접착제 디스펜서 26...수직이동 블록
27...모터 지지대 28...수직 레일
29...상하이송용 서보모터 및 감속기
30...센서 부착부
31...메인 블록 32...수평 레일
33...전후이송용 서보모터 및 감속기
34...상하이송용 서보모터 및 감속기
35...에어 그립 36...수직이동 블록
37...모터 지지대 38....수직 레일
40...제어부
50...인텔리전트 타이어

Claims (4)

  1. 인텔리전트 타이어(50)를 지지 및 고정하는 타이어 고정지그(10)와;
    상기 인텔리전트 타이어(50)의 인너라이너에 형성된 센서 부착 위치에 순간 접착제를 토출하는 접착제 토출부(20)와;
    외부로부터 공급된 센서 패키지를 접착제가 토출된 부위에 위치시킨 후 가압하여 상기 인텔리전트 타이어(50)의 인너라이너에 부착시키는 센서 부착부(30)와;
    상기 인텔리전트 타이어(50)의 중심점을 계산하여 상기 접착제 토출부(20)의 디스펜서 위치와 상기 센서 부착부(30)의 에어 그립 위치 및 부착 시간을 제어하는 제어부(40);를 포함하고,
    상기 접착제 토출부(20)는 베이스(15)에 설치된 수평 레일(22)을 따라 전후 이동 가능하게 설치되는 메인 블록(21)과, 상기 베이스(15)의 일측에 설치되어 메인 블록(21)을 전후 방향을 따라 이동시키는 전후이송용 서보모터 및 감속기(23)와, 상기 인텔리전트 타이어(50)의 인너라이너에 순간 접착제를 토출하는 접착제 디스펜서(25)와, 상기 메인 블록(21)에 수직하게 설치된 모터 지지대(27)의 수직 레일(28)을 따라 상하 이동되며 일측에 상기 접착제 디스펜서(25)가 설치되는 수직이동 블록(26)과, 상기 메인 블록(21)에 설치되어 접착제 용기의 순간 접착제를 상기 접착제 디스펜서(25)로 공급하는 로터리 펌프(24)와, 상기 모터 지지대(27)의 상단에 설치되어 상기 수직이동 블록(26)을 상하이동시키는 상하이송용 서보모터 및 감속기(29)를 포함하는 것을 특징으로 하는 인텔리전트 타이어용 센서 부착 자동화장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 타이어 고정지그(10)는 베이스(15)에 수직하게 설치되며 상기 인텔리전트 타이어(50)의 일측을 지지하는 타이어 지지대(11)와, 실린더에 의해 전후 이동되는 지지판(13)을 이용하여 상기 인텔리전트 타이어(50)를 타이어 지지대(11) 측으로 밀어붙여 상기 인텔리전트 타이어(50)의 타측을 지지하는 타이어 고정대(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는 인텔리전트 타이어용 센서 부착 자동화장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 센서 부착부(30)는 베이스(15)에 설치된 수평 레일(32)을 따라 전후 이동 가능하게 설치되는 메인 블록(31)과, 상기 베이스(15)의 일측에 설치되어 메인 블록(31)을 전후 방향을 따라 이동시키는 전후이송용 서보모터 및 감속기(33)와, 외부에서 공급되는 센서 패키지를 잡아줌과 아울러 상기 접착제 도포부(20)에 의해 접착제가 도포된 부위에 센서 패키지를 부착시키는 에어 그립(35)과, 상기 메인 블록(31)에 수직하게 설치된 모터 지지대(37)의 수직 레일(38)을 따라 상하 이동되며 일측에 상기 에어 그립이 설치되는 수직이동 블록(36)과, 상기 모터 지지대(37)의 상단에 설치되어 상기 수직이동 블록(36)을 상하 이동시키는 상하이송용 서보모터 및 감속기(34)를 포함하는 것을 특징으로 하는 인텔리전트 타이어용 센서 부착 자동화장치.
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