KR101529138B1 - 타이어 공급 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어 공급 장치에 관한 것으로서, 자동차 1 대분인 5개의 타이어를 적층하여 공급하는 공급컨베이어(10)와; 상기 공급컨베이어(10)와 자동차 의장라인 사이에 설치하여 나열되는 타이어를 순차적으로 자동차 의장라인으로 공급하는 배출컨베이어(20)와; 상기 공급컨베이어(10) 일측에 설치하여 공급컨베이어(10)에 의해 공급된 적층된 타이어 중 맨 아래 타이어를 제외한 나머지 타이어를 암 끝단에 설치한 그리퍼(30)를 이용해 들어 올려주는 다관절로봇(40)과; 상기 다관절로봇(40)의 그리핑으로 인해 공급컨베이어(10)의 일단부에 단일 적재되는 하나의 타이어를 배출컨베이어(20)로 이송하는 이송수단(50)을 포함하여 자동차 의장라인의 조립 생산 속도에 맞게 연속적이면서 효율적으로 타이어를 나열하여 공급할 수 있는 효과가 있다.

Description

타이어 공급 장치{Device For Supplying Tire}

본 발명은 타이어 공급 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 자동차 1 대분으로 적층 구성된 타이어세트를 자동차 의장라인에 효율적이고 신속하게 나열 공급할 수 있게 한 타이어 공급 장치에 관한 것이다.

승용차(이하, '자동차'라 함) 의장라인에서는 자동차의 조립 공정에 따라서 바퀴를 장착할 수 있도록 타이어와 휠, 공기압센서, 에어캡 등 각종 부속품이 조립 완성된 타이어어셈블리(이하, '타이어'라 함)를 공급하여 자동차에 장착하게 되는데, 한 대의 자동차에는 기본적으로 2개의 앞타이어, 2개의 뒷타이어, 1개의 스페어타이어가 사용되므로 5개의 타이어를 5단으로 적층하여 1세트로 구성한 타이어를 의장라인으로 공급하게 된다.

상술한 바와 같이 5개의 타이어를 5단으로 적층하여 자동차 의장라인에 공급하는 이유는 한 대의 자동차를 조립하는데, 모두 5개의 타이어가 필요하기 때문이기도 하지만, 다양한 옵션을 적용하여 판매가 이루어지는 자동차의 특성상, 한 차종의 조립이 이루어지는 의장라인에도 다양한 인치와 색상을 가진 타이어가 사용되기 때문에 5개의 타이어를 한 세트로 구성하여 의장라인에 공급함으로써 작업자의 실수 등에 의해 단일 자동차에 이종의 타이어가 장착되는 조립 불량을 방지하기 위함이다.

한편, 일반적인 자동차 생산 공장에서는 상기와 같이 5개의 타이어로 구성된 자동차 1 대분의 타이어세트가 자동차 의장라인과 연결되는 타이어 공급라인을 통해 자동차 의장라인으로 공급되는데, 타이어를 더욱 효율적으로 공급하기 위하여 타이어 공급라인과 자동차 의장라인 간에는 보통 타이어 공급 장치를 구성하는 것이 일반적이다.

첨부도면 도 8은 종래의 일반적인 타이어 공급 장치(1)를 도시한 것으로서, 도면과 같이 1 대분의 타이어 5개가 적층된 상태로 공급되는 공급컨베이어(2)와; 자동차 의장라인 사이에 1 대분의 타이어를 하나씩 나열하여 공급하기 위한 배출컨베이어(3)와; 상기 공급컨베이어와 배출컨베이어 사이에 설치되어 5단으로 적층되어 공급컨베이어를 통해 공급되는 타이어를 배출컨베이어에 하나씩 나열하기 위한 나열수단(4)으로 구성되고, 상기 나열수단은 프레임을 구성하는 서포터(5)의 상부에 실린더(6)를 설치하고, 상기 실린더의 로드에는 집게 형상의 그리퍼(7)를 설치하여 구성된다.

상기와 같이 구성된 종래의 타이어 공급 장치는 5단 적층된 타이어가 공급컨베이어로 공급되어 나열수단으로 투입되면, 나열수단의 그리퍼가 최하단에 위치한 타이어를 제외한 나머지 타이어를 그리핑한 상태에서 실린더에 의하여 상측으로 들어 올려진 후, 최하단에 위치한 타이어가 배출컨베이어로 이송되고, 다시 실린더가 하강하여 적층된 타이어를 내려놓은 후 실린더에 의하여 최하단의 타이어를 제외한 나머지 타이어를 그리핑하여 들어올리는 일련의 동작을 반복하여 5개의 타이어를 하나씩 나열한 상태로 자동차 의장라인으로 공급하게 된다.

등록특허공보 제10-1377992호 공개특허공보 제10-2012-0013826호

상기와 같은 종래의 타이어 공급 장치는 적층된 5개의 타이어를 하나씩 분리하여 나열하기 위한 수단의 구성이 복잡하기 때문에 설치가 용이하지 못하고, 설치 후 작동하는 과정에서는 각각의 구성품들의 연결부위와 마찰부위를 통하여 많은 소음이 유발되므로 쾌적한 작업환경 유지가 어려우며, 동작 과정에서 여러 부품 간의 간섭 우려가 커 자동차 의장라인의 효율적인 운용이 곤란한 문제점이 있었다.

또한, 의장라인의 조립 생산 속도가 빨라지거나 느려질 경우에는 그에 맞게 타이어 공급 장치의 타이어 나열속도 또한 조절되어야 하지만, 실린더에 의하여 이루어지는 동작 사이클 때문에 타이어 나열 속도를 임의로 조절하기 어려워 자동차 의장라인의 효율적인 운용이 곤란하며, 실린더와 그리퍼를 이용하여 타이어를 나열하는 과정에서 적층된 다수의 타이어 하중을 지탱해야 하는 실린더가 과부하로 인해 고장이 빈번하여 유지보수에 따르는 시간과 비용이 많이 소요될 뿐만 아니라, 유지 보수를 위하여 의장라인 전체가 정지되는 경우도 빈번하여 자동차 원가 상승의 또 다른 원인으로 작용하는 문제점도 있었다.

본 발명의 타이어 공급 장치는 상기와 같은 위와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 발명한 것으로서, 자동차 1 대분인 5개의 타이어를 적층하여 공급하는 공급컨베이어(10)와; 상기 공급컨베이어(10)와 자동차 의장라인 사이에 설치하여 나열되는 타이어를 순차적으로 자동차 의장라인으로 공급하는 배출컨베이어(20)와; 상기 공급컨베이어(10) 일측에 설치하여 공급컨베이어(10)에 의해 공급된 적층된 타이어 중 맨 아래 타이어를 제외한 나머지 타이어를 암 끝단에 설치한 그리퍼(30)를 이용해 들어 올려주는 다관절로봇(40)과; 상기 다관절로봇(40)의 그리핑으로 인해 공급컨베이어(10)의 일단부에 단일 적재되는 하나의 타이어를 배출컨베이어(20)로 이송하는 이송수단(50)을 포함하여 구성함으로써 자동차 의장라인의 조립 생산 속도에 맞게 타이어를 효율적이고 신속하게 나열 공급할 수 있게 한 목적을 달성할 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 타이어 공급 장치는 다관절로봇을 이용하여 5단으로 적층되어 공급되는 자동차 1 대분의 타이어를 의장라인에 신속하게 나열할 수 있도록 함으로써 타이어의 공급 속도가 향상될 뿐만 아니라, 의장라인의 조립 생산 속도에 맞춰 타이어 공급 속도 조절이 용이함으로써 자동차 전체 조립 라인의 효율적인 운용이 가능케 되는 효과가 있다.

또한, 타이어 공급라인의 구성에 필요한 공간을 최소화함으로써 다른 조립 라인과의 간섭을 배제되어 자동차 전체 조립 라인의 공간 활용성이 향상될 뿐만 아니라, 타이어를 의장라인에 나열 공급하는 과정에서 소음 발생을 최소화함으로써 쾌적한 작업환경을 유지할 수 있는 등 다양한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 타이어 공급 장치의 실시 예에 따른 평면도
도 2는 본 발명의 타이어 공급 장치의 실시 예에 따른 정면 부분 단면도
도 3은 본 발명의 타이어 공급 장치의 실시 예에 따른 타이어의 자동차 의장라인 투입 과정을 나타낸 정면 부분 단면도
도 4는 본 발명의 타이어 공급 장치의 실시 예에 따른 그리퍼를 나타낸 평면 단면도
도 5는 본 발명의 타이어 공급 장치의 실시 예에 따른 그리퍼를 나타낸 측면 단면도
도 6은 본 발명의 타이어 공급 장치의 실시 예에 따른 그리퍼를 작동 과정을 나타낸 정면도
도 7은 본 발명의 타이어 공급 장치의 실시 예에 따른 그리퍼의 작동 과정을 나타낸 평면도
도 8은 종래의 타이어 공급 장치의 구성을 나타낸 예시도이다.

이하, 본 발명의 타이어 공급 장치의 바람직한 실시 예에 따른 구성과 작용을 첨부 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 3과 같이 본 발명의 타이어 공급 장치는 자동차 1 대분인 5개의 타이어를 적층하여 공급하는 공급컨베이어(10)와; 상기 공급컨베이어(10)와 자동차 의장라인 사이에 설치하여 나열되는 타이어를 순차적으로 자동차 의장라인으로 공급하는 배출컨베이어(20)와; 상기 공급컨베이어(10)에 의해 공급된 적층된 타이어 중 맨 아래 타이어를 제외한 나머지 타이어를 암 끝단에 설치한 그리퍼(30)를 이용해 들어 올려주는 다관절로봇(40)과; 상기 다관절로봇(40)의 그리핑으로 인해 공급컨베이어(10)의 일단부에 단일 적재되는 하나의 타이어를 배출컨베이어(20)로 이송하는 이송수단(50)으로 구성한다.

상기 공급컨베이어(10)와 배출컨베이어(20)는 다수의 컨베이어롤러(101)가 일정 간격으로 설치되어, 모터와 체인으로 연결되어 구동되는 일반적인 롤러컨베이어를 설치하는 것이 바람직하다.

첨부된 도면과 같이 공급컨베이어(10)의 일단부 일측면에 배출컨베이어(20)를 직각으로 배치하되, 배출컨베이어(20)와 이어지는 공급컨베이어(10)의 일단부에 위치하는 다수의 컨베이어롤러(101)는 첨부도면 도 2와 같이 컨베이어롤러(101)를 구동하는 체인과 연결하지 않고, 공회전 가능케 한다.

상기 공급컨베이어(10)와 배출컨베이어(20)의 배치는 자동차 의장라인과 연계되는 위치의 공간이나 타이어를 보관하는 공간을 고려하여 유효 적절하게 배치할 수 있을 것이므로 본 발명의 도면에서 예시한 바와 같이 공급컨베이어(10)와 배출컨베이어(20)를 직각으로 배치한 것으로 한정하지 않음을 미리 밝혀둔다.

상기 다관절로봇(40)의 암 끝단에는 공급컨베이어(10)에 의해 공급된 적층된 타이어 중 맨 아래 위치한 타이어 바로 위의 타이어를 횡방향으로 그리핑하여 수직 상향으로 들어올리는 그리퍼(30)를 설치한다.

상기 그리퍼(30)는, 후면이 다관절로봇(40)의 암과 연결되고, 내부에는 길이 방향으로 구동력을 발생시키는 실린더(302)를 장착한 메인바디(301)를 구비하고, 상기 메인바디(301)의 전면 상하부에는 수평으로 가이드레일(303)을 설치하며, 메인바디(301)의 전면벽 내부 중앙에는 피니언(304)을 공회전 가능케 설치한다.

상기 메인바디(301)의 전면 양측에는 좌우 대칭으로 그립암(305, 305a)을 설치하되, 상기 각 그립암(305, 305a)의 후면에는 상기 가이드레일(303)과 결합하는 가이드블록(306)을 설치하여 그립암(305, 305a)이 메인바디(301)의 전면 양측에서 중앙으로 왕복 운동할 때, 안정적인 슬라이딩 운동을 보장한다.

상기 그립암(305, 305a)의 후면에는 상기 피니언(304)과 치합되는 랙(307, 307a)을 설치하되, 일측 그립암(305)의 랙(307)은 피니언(304)의 상부에서 피니언(304)과 치합하게 설치하고, 타측 그립암(305a)의 랙(307a)은 피니언(304)의 하부에서 피니언(304)과 치합하게 설치하여, 메인바디(301) 내부에 설치되는 실린더(302)의 로드와 연결되는 일측 그립암(305)이 실린더(302)에 의해 메인바디(301)의 일측에서 중앙으로 왕복 운동하면, 일측 그립암(305)에 설치된 랙(307)과 치합된 피니언(304)이 회전하면서 타측 그립암(305a)의 랙(307a)에 동력을 전달하여 메인바디(301)의 전면 양측에 좌우 대칭으로 설치된 한 쌍의 그립암(305, 305a)이 동시에 외측으로 벌어지거나, 내측으로 오므라드게 된다.

상기 메인바디(301)의 전면벽 후면에는 상하부에 수평으로 가이드바(309)를 설치하여 그립암(305, 305a)이 메인바디(301)의 전면 양측에서 중앙으로 왕복 운동할 때, 그립암(305, 305a)과 왕복 운동하는 랙(307, 307a)을 안내할 수 있도록 한다.

상기 각 그립암(305, 305a)의 내측면에는 실질적으로 타이어를 잡는 그립롤러(308)를 적어도 2개 이상 세로 방향으로 공회전 가능케 설치하며, 그립롤러(308)와 타이어의 마찰력을 높여 안정적인 그리핑이 이루어지도록 그립롤러(308)의 재질은 고무, 실리콘 또는 우레탄과 같이 마찰력이 우수한 재질로 구성한다.

상기 공급컨베이어(10)의 일단부에 단일 적재되는 타이어를 배출컨베이어(20)로 이송하는 상기 이송수단(50)은 상기 공급컨베이어(10)의 프레임에 설치된 승강실린더(502)의 로드에 연결되어 승강하는 승강판(501)을 구비한다.

상기 승강판(501)에는 공급컨베이어(10)에 설치되는 컨베이어롤러(101)와 직각 방향으로 이송롤러(503)를 설치하되, 공급컨베이어(10) 사이 사이에 이송롤러(503)가 위치하도록 설치하여 승강판(501)이 승강할 때, 이송롤러(503)와 컨베이어롤러(101)의 간섭을 방지하고, 이송롤러(503)는 승강판(501)에 설치되는 구동모터(504)와 체인으로 연결하여 구동모터(504)에 의해 구동된다.

상기 승강판(501) 하부에는 세로봉(506)을 일체로 형성하고, 상기 공급컨베이어(10)의 프레임 하부에는 승강판(501)의 승강에 따른 세로봉(506)과의 접촉에 의해 승강판(501)의 높이를 판독하여 승강실린더(502)의 제어신호를 제공하는 높이감지센서부(505)를 설치한다.

상기와 같은 본 발명의 기술이 적용된 타이어 공급 장치에 의하여 적층된 상태의 타이어를 하나씩 나열하여 자동차 의장라인으로 공급하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

별도의 구동수단에 의해 구동되는 공급컨베이어(10)에 자동차 1 대분에 해당하는 5개의 타이어세트(A1)가 적층되어 공급컨베이어(10)의 일단부로 이송되면, 공급컨베이어(10)의 일단부에서 공회전 가능케 설치된 다수의 컨베이어롤러(101) 상부에 타이어세트(A1)가 적재되면서 이송이 멈춘다.

상기와 같이 공급컨베이어(10)의 일단부에 5개가 적층된 타이어세트(A1)가 도달하면, 다관절로봇(40)이 그리퍼(30)를 이용하여 타이어세트(A1) 중 맨 아래 위치한 타이어 바로 위의 타이어를 횡방향으로 그리핑하여 수직 상향으로 들어올림으로써 다관절로봇(40)에 의해 총 4개의 타이어가 들어올려진다.

다관절로봇(40)의 그리핑에 의해 공급컨베이어(10)의 일단부에 하나의 타이어만 남게 되면, 공급컨베이어(10)의 일단부에 저면에 설치된 이송수단(50)의 승강판(501)이 승강실린더(502)에 의해 상승하여 승강판(501)에 설치된 이송롤러(503)가 공급컨베이어(10)에서 공회전 가능케 설치된 컨베이어롤러(101) 상에 적재된 타이어를 컨베이어롤러(101)에서 소정 높이로 들어올린 후, 이송롤러(503)가 구동모터(504)에 의해 구동됨으로써 이송롤러(503) 상에 적재된 하나의 타이어가 배출컨베이어(20)로 이송된 후, 승강판(501)은 승강실린더(502)에 의해 다시 원래 위치로 하강한다.

배출컨베이어(20)로 이송된 하나의 타이어는 모터에 구동되는 배출컨베이어(20)에 의해 의장라인으로 공급되고, 다관절로봇(40)에 의해 공급컨베이어(10)의 일단부에서 들어 올려진 4개의 타이어는 다시 공급컨베이어(10)의 공회전 가능케 설치된 컨베이어롤러(101) 상에 적재된 후, 다시 다관절로봇(40)이 그리퍼(30)를 이용하여 남은 4개의 타이어세트(A1) 중 맨 아래 위치한 타이어 바로 위의 타이어를 횡방향으로 그리핑하여 수직 상향으로 들어올린 후, 상술한 바와 같이 공급컨베이어(10)의 일단부에 남은 하나의 타이어를 배출컨베이어(20)로 이송하는 일련의 과정을 연속적으로 반복 수행함으로써 5개가 적층된 자동차 1 대분의 타이어세트(A1)가 자동차 의장라인에 효율적으로 공급될 뿐만 아니라, 공급컨베이어(10)와 배출컨베이어(20)의 구동 제어 및 다관절로봇(40)과 이송수단(50)의 동작 제어를 통해서 의장라인의 조립 생산 속도에 맞게 타이어의 공급 속도를 조절할 수 있게 된다.

한편, 상기 그리퍼(30)에 의하여 타이어가 그리핑되고 언그리핑되는 동작을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

그리퍼(30)의 메인바디(301) 전면 양측에는 좌우 대칭으로 설치된 그립암(305, 305a)은 언그립 상태에서는 메인바디(301)의 좌우 양측으로 최대한 벌어진 상태를 유지함으로써 각 그립암(305, 305a)의 내측면에 설치되어 실질적으로 타이어를 잡는 그립롤러(308)는 타이어의 외경보다 넓게 벌어진 상태를 유지하면서 대기한다.

이러한 상태에서 5개가 적층된 자동차 1 대분의 타이어세트(A1)가 공급컨베이어(10)의 일단부에 도달하면, 다관절로봇(40)이 작동하여 암을 타이어세트(A1) 중 맨 아래 위치한 타이어 바로 위의 타이어 일측에 수평으로 위치시킨 상태에서 그리퍼(30)의 메인바디(301) 내부에 설치된 실린더(302)가 동작함으로써 메인바디(301) 전면 양측에 좌우 대칭으로 설치된 그립암(305, 305a)이 오므라들면서 그립암(305, 305a) 내측면에 설치된 그립롤러(308)가 타이어의 외주면과 접하여 타이어를 그리핑한다.

즉, 메인바디(301) 내부에 설치된 실린더(302)의 로드가 인입되면, 로드에 연결된 일측의 그립암(305)이 메인바디(301)의 중앙으로 이동하면서 일측 그립암(305)에 수평으로 설치된 랙(307)이 메인바디(301)의 전면벽 중앙에 공회전 가능케 설치되어 상기 랙(307)과 치합된 피니언(304)을 회전시키면, 타측 그립암(305a)에 수평으로 설치되어 상기 피니언(304)과 치합된 랙(307a)이 상기 피니언(304)의 회전에 의해 중앙으로 이동함으로써 메인바디(301) 전면 양측에 좌우 대칭으로 설치된 그립암(305, 305a)이 동시에 벌어지거나 오므라들면서 그리핑과 언그리핑이 이루어지게 된다.

상기와 같이 그리핑과 언그리핑이 이루어지는 과정에서 각 그립암(305, 305a)에 설치된 가이드블록(306)은 메인바디(301)의 전면 상하부에 수평으로 설치된 가이드레일(303)과 결합되어 있으므로 메인바디(301)에 대하여 그립암(305, 305a)이 탈락하거나 유동하는 것을 방지하면서 그리핑과 언그리핑이 안정적으로 이루어지게 된다.

그리퍼(30)에 의해 타이어의 그리핑이 이루어지면, 다관절로봇(40)이 암을 수직 상향으로 들어올려 그리퍼(30)로 그리핑한 타이어와 그 그리핑한 타이어 상부에 적층된 타이어를 한꺼번에 들어올리게 되고, 공급컨베이어(10)의 일단부에 남은 하나의 타이어가 배출컨베이어(20)로 이송된 후에는 다관절로봇(40)이 그리퍼(30)로 그리핑하여 들어올린 타이어를 다시 공급컨베이어(10)의 일단부에 내려놓은 동작을 연속 반복하여 5단으로 적층되어 공급되는 자동차 1 대분의 타이어를 배출컨베이어(20)로 하나씩 나열한 상태로 자동차 의장라인으로 신속하게 공급할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시나 응용이 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시나 응용 예는 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

A: 타이어어셈블리 A1: 타이어세트
10: 공급컨베이어 20: 배출컨베이어
30: 그리퍼 301: 메인바디
302: 실린더 303: 가이드레일
304: 피니언 305, 305a: 그립암
306: 가이드블록 307, 307a: 랙
308: 그립롤러 40: 다관절로봇
401: 암 50: 이송수단
501: 승강판 502: 승강실린더
503: 이송롤러 504: 구동모터
505: 높이감지센서부

Claims (3)

1. 자동차 1 대분인 5개의 타이어를 적층하여 공급하는 공급컨베이어(10)와;
   상기 공급컨베이어(10)와 자동차 의장라인 사이에 설치하여 나열되는 타이어를 순차적으로 자동차 의장라인으로 공급하는 배출컨베이어(20)와;
   상기 공급컨베이어(10) 일측에 설치하여 공급컨베이어(10)에 의해 공급된 적층된 타이어 중 맨 아래 타이어를 제외한 나머지 타이어를 암 끝단에 설치한 그리퍼(30)를 이용해 들어 올려주는 다관절로봇(40)과;
   상기 다관절로봇(40)의 그리핑으로 인해 공급컨베이어(10)의 일단부에 단일 적재되는 하나의 타이어를 배출컨베이어(20)로 이송하는 이송수단(50)을 포함하여 타이어 공급 장치를 구성하고,
   상기 이송수단(50)은 상기 공급컨베이어(10)의 프레임에 설치된 승강실린더(502)의 로드에 연결되어 승강하는 승강판(501)과;
   상기 승강판(501) 상부에 설치되어 승강판(501) 일측에 설치된 구동모터(504)에 의해 구동하는 이송롤러(503)와;
   상기 승강판(501)의 높이를 판독하여 승강실린더(502)의 제어신호를 제공하는 높이감지센서부(505)를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 공급 장치.
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