KR101687685B1 - 두 위치 사이의 부품 이동 및 장착을 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 부품이 구조물에 부착되는 가동 위치와 상기 구조물로부터 상기 부품이 분리되는 상기 가동 위치 아래의 비가동 위치 사이에서 부품을 이동 및 고정시키는 장치로서, 지면에 고정되고 수직의 가이드 핀을 구비한 샤시와, 상기 가동 위치부터 상기 비가동 위치까지 또는 상기 비가동 위치부터 상기 가동 위치까지 상기 부품을 지지하며, 상기 가이드 핀을 따라 가이드되는 리프팅 플랫폼 및 리턴 풀리와 연결되어, 상기 비가동 위치와 가동 위치 사이에 상기 리프팅 플랫폼을 오르내리게 할 수 있는 윈치에 일 단에 부착되고, 상기 리프팅 플랫폼에 타 단이 부착되는 네 개의 케이블을 구비하는 부품 이동 및 고정 장치를 제공한다.

Description

두 위치 사이의 부품 이동 및 장착을 위한 장치{Device for moving and attaching a component between two positions}

본 발명은 한 부품이 특히 한 구조물(a structure) 내에서 비가동 위치에서 가동(operational) 위치 사이에서 이동하고 고정되게 하도록 하며, 상기 부품이 상기 구조물에 고정되거나 상기 구조물로부터 분리되게 하는 장치에 관한 것이다.

더 자세하게는, 본 발명의 장치는 차량 내의 전기 배터리의 교체에 관한 것이다.

움직이는 구조물 내에서의 구성요소의 교체와 특정한 일 예로 차량 내에서의 배터리의 교체는 다양한 문제점을 직면한다. 일반적으로 수백 킬로그램 나가는 이러한 배터리의 적지 않은 무게는 차치해 두더라도, 배터리를 충전하기 위해 차량으로부터 빼내도록 상기 차량으로부터 배터리를 잠금 해제하거나 분리하는 것도 필요하다. 당연히도, 충전된 배터리가 상기 차량 내에 설치되고 잠겨지는 것도 필요하다. 충전된 배터리의 비가동 위치와 배터리의 차량 내 삽입 사이에서 차량 내 배터리의 중심을 맞추는 새로운 문제점도 역시 떠오르고 있다.

실제로 배터리의 교체 작업은 경제적으로 성공할 수 있도록, 그리고 잠재적인 고객이 이 에너지 충전 해결법을 싫어하게 하지 않기 위해서 제한된 시간 내에 행해져야 하는 것을 명심해야 하고, 일반적으로 제한된 시간은 3 내지 5분의 수준이 되어야 한다.

문제는 정해진 기준 프레임(이 경우에는 배터리 교체 스테이션의 지면)을 벗어나는 것과, 배터리 교체가 상기 차량의 아래에서 이루어진다고 가정할 때 이동하는 기준 프레임(다시 말해, 리프트 상에 고정된 차량)에 이동하기 때문에 발생한다.

이렇게 짧은 시간 간격 내에 행해지는 타입의 작업을 가능하게 하는 기술적인 해법은 지금까지 알려진 것이 없다.

한편으로는 기름이 점점 부족해지고 있고, 다른 한편으로는 친환경적인 접근을 채택하려는 정치적인 필요성 때문에, 차량 제조업체들은 현재 전기 에너지를 가지고 열 에너지를 대신하여 차량에 동력을 공급하는 것을 시도하고 있다. 현재 상기 차량 제조업체들이 이러한 에너지원을 시행하는 데에 있어서 맞닥뜨린 주요 문제들 중 하나는, 전기 배터리를 충전하는 데에 걸리는 오랜 시간을 포함하여, 현재에 사용 가능한 전기 배터리의 제한된 범위 또는 제한된 자율성에 관한 것이다.

그래서 본 발명은 배터리 충전소에서 일어나는 배터리의 충전과 같이, 차량 소유자가 배터리를 충전할 수 있는 전통적인 장치들의 사용할 때보다는 제한된 시간 내에 배터리(들)을 정상적으로 교체하는 것에 초점을 맞추고 있다.

본 발명은 이러한 다양한 문제점들을 극복하고, 그렇게 하기 위해 두 위치들 사이에 부품을 움직이고 고정시키기 위한 장치에 관한 것이다. 상기 두 위치 중 하나는 상기 부품이 구조물 내에 부착되는 가동 위치이며, 나머지 하나는 상기 부품이 상기 구조물로부터 분리되는, 상기 가동 위치 아래의 비가동 위치이다.

본 장치는,

지면에 고정되고 수직 가이드 핀들을 갖춘 고정 샤시;와,

첫째로 가동 위치에서 비가동 위치까지 또는 반대로도 마찬가지로 상기 부품을 지탱하도록 의도되며, 상기 가이드 핀들을 따라서 수직으로 가이드 되는 리프팅 플랫폼(lifting platform);

상기 구조물에 또는 상기 구조물로부터 상기 부품을 잠그거나 풀기 위한 잠금 및 잠금해제 수단;

케이블들의 일 단은 상기 리프팅 플랫폼을 비가동성 위치와 가동성 위치 사이에서 올리거나 내릴 수 있는 윈치에 부착되고, 케이블들의 타 단은 상기 플랫폼에 부착되는, 리턴 풀리들과 함께하는 네 케이블로 이루어진 한 세트;를 구비한다.

다시 말해서, 본 발명은, 부품이 내부에 삽입되거나 상기 부품이 본 발명 장치의 샤시가 장착된 지면으로 구성된 고정 기준 프레임과 관계되어 제거되는 구조물의 포지셔닝 차이에 대응하기 위해서 어느 정도의 준수 정도를 제공하도록, 부품이 내부에 삽입되거나 상기 부품이 제거되는 구조물에 대해서 상대적으로 대략적으로 중심을 잡는 수단과, 액츄에이터와 같은 더욱 단단한 부재들 대신에 케이블들로 이루어진 리프팅 수단을 갖는 리프팅 장치를 설치하는 것에 관계된다.

본 발명의 유리한 특징에 따르면, 샤시는 지면에 부착된 고정 샤시(fixed chassis)와 상기 지면에 대해 평행한 평면의 두 방향으로 움직일 수 있는 이동 샤시(moving chassis)를 구비하며, 상기 이동 샤시는 상기 이동 샤시에 부착된 센서들에 의해 상기 부품이 삽입되거나 추출되는 상기 구조물에 대하여 위치하며, 상기 구조물의 정해진 영역에 대해 지탱한다.

차량의 배터리를 교환하는 특정 경우 및 특징에 있어서, 이런 센서들은 차량이 리프트 상에 탑재되었을 때 문제의 뒷바퀴 외측 평평부를 지탱하는 강체 로드들로 구성되며, 상기 로드들은 이동 샤시에 고정되고, 후자는 고정 샤시의 고정 기준 프레임에 대해 평행한 수평면의 두 방향으로 슬라이드로(slideways) 상에서 슬라이딩될 수 있다.

본 발명의 한 장점에 따르면, 가이드 핀들은 각각 두 요소들로 구성되며, 이들은 고정 샤시에 부착되는 하위 요소와 이동 샤시에 부착되는 상위 요소가 된다. 이 두 요소들은 리프팅 플랫폼이 대체적으로, 하위 비가동성 위치에 있을 때 고정 기준 프레임으로부터 부품이 상기 구조물 내에 삽입될 수 있도록 리프팅 플랫폼이 올라갈 때 구조물의 기준 프레임으로 지나갈 수 있도록, 정렬된다.

네 점에서 케이블을 이용하여 리프팅 플랫폼을 들어올리는 것과 상위 핀들에서 특정 작용도(degree of play)의 존재는, 리프팅 거리의 끝에서 더 정확하게 위치하며 구조물 내에서 잠겨질 수 있도록, 부품이 상승하면서 슬라이드로를 바꾸게 하며, 그래서 구조물 내에 정확하게 삽입되게 한다.

본 발명의 일 측면은, 일반적인 부품 또는, 특별히 차량 배터리를 효율적으로 교체할 수 있다.

본 발명이 어떻게 구현될 수 있는 지와 이들의 뒤따르는 장점들은 하기의 예시적인 실시예를 통해서 보다 명백해질 수 있으며, 첨부된 도면들에 뒷받침 되는 것에 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 비가동성 위치에 있는 리프팅 장치를 도시한 투시도이다.
도 2는 부품을 나르는 중간 위치에 있는 본 발명의 장치를 도시한 투시도이다.
도 3은 위를 향한 움직임이 끝난 후의 본 리프팅 장치를 나타내는 투시도이다.
도 4는 도 3의 일부를 더 자세히 나타낸 도면이다.
도 5는 부품이 구조물 내에서 체결된 후의 본 발명의 장치를 나타낸 투시도이다.
도 6은 본 발명의 장치에 결합된 케이블을 사용하는 리프팅 시스템을 나타내는 도면이다.

뒤따르는 서술은 특별히 전기적으로 동력을 공급받는 차량의 배터리들을 교체하는 것에 적합하도록 논의된 종류의 장치에 대한 것이다. 그러나 이는 본 발명은 본 명세서로만 제한되지 않도록 이해되어야 한다.

잇따르는 다양한 관점들은 도 1 내지 도 5에 도시된 이동하는 구조물 내 구성요소를 배치하는 것을 설명하는 데에 초점이 맞춰져 있다.

설명을 보다 간결하게 하기 위해서, 배터리를 교환하기 위해서 차량이 위로 위치하는 상위 리프트(upper lift)는 묘사되지 않았다. 그러므로, 본 발명에 따르는 장치는, 본질적으로, 상기 차량을 지지하기 위한 리프트의 아래에 위치하거나, 또는 이러한 목적을 위해 제공된 구덩이 내에 위치하도록 의도된다.

본 발명은 무엇보다도 구덩이의 바닥에 마운팅 플레이트(2)를 마운트 시킴으로써 고정된 고정 샤시(1)로 구성되어 있다. 그러므로 이는 고정 기준 프레임이 된다.

고정 샤시(1)는 X, Y 방향으로, 다시 말하면 고정 기준 프레임(1)을 정의하는 수평면의 방향(차량이 구덩이에 대해 상대적으로 움직이는 방향에 대해 각각 평행하거나, 수직인 방향)을 따라, 이동할 수 있는 이동 샤시(3)를 추가적으로 수용한다.

이러한 목적을 위해서, 이동 샤시(3)는 각각 X, Y 방향(15,17)을 향하고 고정 샤시 내에 형성되는 슬라이드로(slideway) 상에 마운트된다.

고정 샤시(1)에 대한 이동 샤시(3)의 움직임은 차량으로 구성되는 기준 프레임에 대해 최초로 본 발명의 장치의 중심을 대략적으로 맞추도록 의도되어 지며, 이는 배터리가 교체되는 차량의 뒷바퀴의 외측 평평부에 대해 누르는 강체 로드들로 구성되는 센서(미도시)의 도움으로 달성된다. 그래서 상기 로드들을 차량의 뒷바퀴의 외측 평평부에 대해 누름으로써, 이동 샤시(3)는 고정 샤시(1)에 대해서 움직일 수 있도록 되며, 당연하게 차량에 대해 상기 이동 샤시의 중심을 최초로 맞추는 것이 달성될 수 있다.

본 발명의 장치는 수평의 리프팅 플랫폼(4), 네 리프팅 케이블들(9)의 자유단들을 받아들이는 네 코너들(도 6 참조)을 더 구비한다. 이런 리프팅 케이블들(9)은 리턴 풀리들 주위로 감기며, 상기 리턴 풀리는 상위 풀리(10)와 하위 풀리(11)가 된다. 상기 케이블들(9)의 타 단은 모터(13)을 사용하여 전기적으로 구동되는 윈치(winch)의 드럼(12)에 부착된다.

그러므로 리프팅 플랫폼(4)은 리프팅 케이블(9), 리턴 풀리들(10, 11) 그리고 윈치(12, 13)의 세트의 도움으로 도 1에 도시된 내려간 위치와 도 3 및 4에 도시된 것과 같은 올라간 위치 사이로 올려지고 내려질 수 있다.

리프팅 플랫폼은 각각 서로 부착되지 않는 두 요소들(elements)(6, 7)로 구성된 두 수직 핀들을 따라서 가이드 된다. 더 명확하게는, 두 하위 요소들(lower element)(6)은 고정 샤시(1)에 부착되고, 그러므로 이미 정의된 고정 기준면에 부착된다. 반면에 두 상위 요소들(7)은 이동 샤시(3)에 부착된다. 동일한 가이드 핀의 두 요소들은 대체적으로 동일 선상에 위치한다. 구체적으로, 고정 샤시(1)에 관하여 이동 샤시(3)의 상대적인 움직임에 따르면, 이 정렬은 방해될 수 있다.

그러나, 리프팅 플랫폼이 올라가게 하기 위해서, 그리고 다양한 도면에서 보여질 수 있는 것과 같이, 요소들(6, 7)의 인접한 영역들은 상승 단계에서 플랫폼이 고정 샤시(1)로 구성되는 고정 기준 프레임으로부터 이동 샤시(3)로 구성되는 이동 기준 프레임으로 전환되게 하기 위해 한 점으로 끝난다. 리프팅 플랫폼은 사실상 이러한 상기 요소들에 대해 마찰 없이 슬라이드 되는 롤러(14)의 도움으로 이러한 요소들(6, 7)에 대해 받쳐질 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 리프팅 플랫폼(4)은 잠금-해제 모듈(5)들과 함께 설치되며, 잠금-해제 모듈(5)들은 그들의 이름이 의미하는 바와 같이 한편으로 배터리(8)와, 더욱 일반적으로는, 차량 내부의 부품들을 잠그고, 당연하게도, 배터리가 차량로부터 꺼내지는 것과 같이 반대 작업이 행하여질 때 이들의 잠금을 해제할 수 있다. 이들 모듈들은 각각 잠금 및 잠금해제 작업을 수행하도록 하는 적어도 하나의 전기 모터(16)의 도움으로 작동된다.

이러한 모듈들은, 예를 들어, 같은 날 본 출원인에 의해 출원된 특허 명세서에 설명되어 있다.

간략하게는, 상기 모듈들은 두 링크 로드들과, 추가적으로 이들과 각각 함께 설치되는 잠금-잠금해제 부재들의 윗방향 움직임을 제공하고, 당연하게도 실제 잠금장치 그리고 일반적으로 배터리가 설치되는 고정 부재들이 차량 내 이런 목적을 위해 설치된 상보적인 부재에 잠금 또는 이로부터의 잠금해제를 수행하는 푸쉬 로드로 구성된다.

언급된 예에서, 네 개의 잠금-잠금해제 모듈들은 묘사되었다. 그러나, 이 숫자들은 차량의 배터리 잠금 부재들의 수에 따라서 달라질 수 있다.

차량 내에 배터리를 설치하기 위한 다양한 작업들은 더 자세하게 묘사될 것이다.

전술한 바와 같이 고정 샤시(1)에 대해 이동 샤시(3)의 중심을 대략적으로 잡는 것에 따르면, 새로운 또는 충전된 배터리(8)는 도면에 불필요한 과부하를 주지 않기 위해 도시되지 않은 컨베이어에 의해 리프팅 플랫폼(4)과 대체적으로 수직하게 가져와진다. 그러나 이 컨베이어가 리프팅 플렛폼(4)에 부착되는 잠금 모듈(5)에 의해 잡는 데에 사용될 수 있는 배터리의 장래의 지역들의 바깥에서 상기 배터리를 지지한다는 것은 강조되어야 한다.

리프팅 플랫폼은 리프팅 케이블(9)과 윈치(12, 13)로 구성된 어셈블리를 이용하여 첫 번째 상승 단계를 수행하며, 상기 배터리(8)가 설치되는 목적을 위한 각각의 그리핑 영역 또는 위치의 높이에 있는 상기 잠금-잠금해제 모듈들(5)의 상단까지 오르게 된다. 이 첫 번째 상승 단계 동안, 리프팅 플랫폼(4)은 가이드 핀들의 하위 요소(6)들에 의해서 가이드 되고, 그러므로 고정 기준 프레임 상에 위치한다.(도 2)

리프팅 플랫폼은 위 방향의 움직임을 계속하고, 리프팅 플랫폼은 배터리가 차량 내로 삽입될 수 있도록 배터리의 중심을 더 잘 잡게 하기 위해서 수 밀리미터정도의 약간의 오프셋을 가지고 가이드 핀들의 상위 요소(7)에 의해서 가이드 된다. 이러한 오프셋은 전술한 대략적으로 중심을 잡는 과정 중 고정 샤시(1)에 대한 이동 샤시(3)의 상대적인 움직임에 내재하게 된다.

리프팅 케이블들의 사용 때문에, 리프팅 플랫폼(4)과 연결된 배터리의 상승에 있어서 측면 자유도는 어느 정도 보장이 된다. 그래서 위 방향 움직임의 마지막 단계에서, 상기 배터리는 상승의 최종 또는 실질적으로 최종 단계에 있고, 그 순간 배터리는 차량의 내부 구조물에 의해서 가이드 된다. 그리고 이는 더욱 구체적으로 배터리를 포함하도록 되어 있는 하우징에 의해서 가이드 된다. 그래서 이는 포지셔닝 측면에서 남은 어떤 측면 조정일 수 있으며, 이것은 바로 리프팅 케이블들의 사용 및 상위 요소(7)들과 움직임의 상부에 위치한 리프팅 플랫폼의 롤러(14)들 사이의 작용에 의해서 가능하게 제공될 수 있다.

케이블들이 움직일 수 있는 최대 범위에 도달할 때, 배터리는 차량의 내부에 위치한다. 잠금-잠금해제 모듈(5)은 차량에 제공되는 적절한 수단에 상기 배터리가 효과적으로 잠겨질 수 있도록 작동한다.

잠금 이후, 리프팅 플랫폼(4)은 원래 위치로 다시 내려오게 된다.(도 5)

잠금 해제 과정은 전술한 다양한 과정들의 반대와 전적으로 동일하다.

본 발명에 따르는 리프팅 장치의 큰 장점은, 차량 내부의 배터리를 수용하기 위한 하우징과 설치되기 전 배터리의 원래 기준 프레임 사이에서 편평도와 수평도의 미세한 결함에 대응하기 위해서 상승 단계에서 특정 유연도를 제공하는 것이다. 이러한 유연함은 설치에 있어서 추가적인 자유도를 제공하는 케이블들의 사용에 내재하며, 이는, 특히 상승 단계 동안에, 배터리 위치의 미세조정을 가능하게 한다.

1: 고정 샤시 2: 마운팅 플레이트
3: 이동 샤시 4: 리프팅 플랫폼
5: 잠금-잠금해제 모듈 6: 하위 요소
7: 상위 요소 8: 배터리
9: 리프팅 케이블 10, 11: 리턴 풀리
12: 윈치 13: 모터
14: 롤러 15, 17: 슬라이드로

Claims (8)

1. 부품이 구조물에 부착되는 가동 위치와 상기 구조물로부터 상기 부품이 분리되는 상기 가동 위치 아래의 비가동 위치 사이에서 부품을 이동 및 고정시키는 장치로서,
   지면에 고정되고 수직 가이드 핀을 구비한 고정 샤시;
   상기 고정 샤시에 대하여 이동하며, 수직 가이드 핀을 구비하는 이동 샤시;
   상기 가동 위치부터 상기 비가동 위치까지 또는 상기 비가동 위치부터 상기 가동 위치까지 상기 부품을 지지하며, 상기 고정 샤시의 가이드 핀 및 상기 이동 샤시의 가이드 핀에 직접 접촉하여 수직하게 가이드되는 리프팅 플랫폼;
   상기 부품을 상기 구조물에 체결하고 상기 부품을 상기 구조물로부터 체결해제하며, 상기 리프팅 플랫폼에 부착되는 잠금-잠금해제 모듈; 및
   리턴 풀리와 연결되어, 상기 비가동 위치와 가동 위치 사이에 상기 리프팅 플랫폼을 오르내리게 할 수 있는 윈치에 일 단이 부착되고, 상기 리프팅 플랫폼에 타 단이 부착되는 네 개의 케이블;을 구비하는 부품 이동 및 고정 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 이동 샤시는 지면에 평행한 면의 두개의 방향으로 이동하며,
   상기 이동 샤시는 상기 이동 샤시에 부착된 센서에 의해 상기 부품을 상기 구조물 내에 삽입하거나 상기 구조물로부터 꺼내도록 상기 구조물에 대해서 위치하며, 상기 구조물의 정해진 영역에 대하여 지지하는 것을 특징으로 하는 부품이동 및 고정 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 고정 샤시에 부착된 가이드 핀은 상기 이동 샤시에 부착된 가이드 핀에 정렬되어, 상기 리프팅 플랫폼은 리프팅 플랫폼이 상기 비가동 위치에 있을 때의 상기 고정 샤시로부터 상기 리프팅 플랫폼이 상승할 때의 이동 샤시로 통과하게 되어, 상기 부품이 상기 구조물에 삽입되는 것을 특징으로 하는 부품 이동 및 고정 장치.
4. 배터리가 차량에 부착되는 가동 위치와 상기 차량으로부터 상기 배터리가 분리되는 상기 가동 위치 아래의 비가동 위치 사이에서 배터리를 이동 및 고정시키는 장치로서,
   지면에 고정되고 수직 가이드 핀을 구비한 고정 샤시;
   상기 고정 샤시에 대하여 이동하며 수직 가이드 핀을 구비한 이동 샤시;
   상기 가동 위치부터 상기 비가동 위치까지 또는 상기 비가동 위치부터 상기 가동 위치까지 상기 배터리를 지지하며, 상기 고정 샤시의 가이드 핀과 상기 이동 샤시의 가이드 핀에 직접 접촉하여 수직하게 가이드되는 리프팅 플랫폼;
   상기 배터리를 상기 차량에 체결하고 상기 배터리를 상기 차량으로부터 체결 해제하며, 상기 리프팅 플랫폼에 부착되는 잠금-잠금해제 모듈; 및
   리턴 풀리와 연결되어, 상기 비가동 위치와 가동 위치 사이에 상기 리프팅 플랫폼을 오르내리게 할 수 있는 윈치에 일 단이 부착되고, 상기 리프팅 플랫폼에 타 단이 부착되는 네 개의 케이블;을 구비하는 배터리 이동 및 고정 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 이동 샤시는 상기 지면에 평행한 면의 두방향으로 이동하며,
   상기 이동 샤시는 상기 이동 샤시에 부착된 센서의 도움으로 상기 배터리를 상기 차량 내에 삽입하거나 상기 차량으로부터 꺼내도록 상기 차량에 대해서 상대적으로 위치하며,
   상기 센서는 상기 차량의 뒷바퀴의 외측 평평부를 지지하는 강체 로드를 구비하며,
   상기 이동 샤시는 지면에 평행한 면의 두 방향으로 슬라이드로를 따라 슬라이드 될 수 있는 것을 특징으로 하는 배터리 이동 및 고정 장치.
6. 제4항에 있어서,
   상기 고정 샤시에 부착된 가이드 핀은 상기 이동 샤시에 부착된 가이드 핀에 정렬되어, 상기 리프팅 플랫폼은 리프팅 플랫폼이 상기 비가동 위치에 있을 때의 상기 고정 샤시로부터 상기 리프팅 플랫폼이 상승할 때의 이동 샤시로 통과하게 되어, 상기 배터리가 상기 차량에 삽입되는 것을 특징으로 하는 배터리 이동 및 고정 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 고정 샤시의 가이드 핀은 일 지점에서 끝나게 되며, 상기 이동 샤시의 가이드 핀은 일 지점에서 끝나게 되는 것을 특징으로 하는 부품 이동 및 고정 장치.
8. 제4항에 있어서,
   상기 고정 샤시의 가이드 핀은 일 지점에서 끝나게 되며, 상기 이동 샤시의 가이드 핀은 일 지점에서 끝나게 되는 것을 특징으로 하는 배터리 이동 및 고정 장치.

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