KR101694061B1 - 대차 홀드백 장치 - Google Patents

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KR101694061B1
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KR1020150136202A
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김현민
이정헌
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 완성차 조립공장의 라인에서 차량 및 작업자를 이송하기 위해 사용하는 플랫폼 대차의 진행을 규제하는 장치에 관한 것이다.
본 발명은 실린더에 의해 동작하는 캠롤러를 대차의 측면에 밀착시켜 대차 진행방향과 동일한 방향으로 회전하면서 실린더의 배압/배기를 이용하여 대차에 부하를 주어서 대차 간의 간격 벌어짐을 예방하는 신개념 홀드백 시스템을 구현함으로써, 설비 고장으로 발생하는 안전사고를 예방하고 가동율을 향상시킬 수 있는 대차 홀드백 장치를 제공한다.

Description

대차 홀드백 장치{Hold back device for moving cart}
본 발명은 대차 홀드백 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 완성차 조립공장의 라인에서 차량 및 작업자를 이송하기 위해 사용하는 플랫폼 대차의 진행을 규제하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량은 다수 개의 부품 조립체로서, 차량을 조립하는 생산 라인은 다수 열의 조립 라인이 나란하게 배치됨과 아울러 차체가 대차 위에 올려진 상태에서 다수개의 조립 라인을 이송되면서 각종 부품이 차체에 조립된다.
이러한 차량의 생산 라인은 차량이 올려진 대차(실대차)와 차량이 올려지지 않은 빈 대차(공대차)를 어느 한 라인에서 다른 라인으로 옮기면서 각종 부품을 차량에 조립한다.
보통 대차의 이송 방식은 각 라인 사이의 바닥에 별도의 레일을 깔고 각 라인 사이의 통로를 가로질러 다음 라인으로 대차를 이송시키는 방식이 적용된다.
예를 들면, 완성차 조립공장에서 채택하고 있는 홀드백 시스템(HOLD BACK SYSTEM)은 완성차 조립공장의 트림/파이날/샤시메리지 라인에서 차량 및 작업자를 이송하기 위해 사용하는 플랫폼 대차와 대차 간의 간격 벌어짐을 방지하기 위한 설비이다.
이와 같은 홀드백 시스템에서는 각 라인의 구동부(각 라인의 시작부 1개소)에서 대차의 양측면을 모터에 롤러를 부착하여 대차를 밀어주면 30∼40대 대차가 프리롤러 트랙을 따라 동시에 이동한다.
대차 진행 중 라인 정지(휴식시간/식사시간/종업시간/비가동)가 발생하면 전진하던 대차는 관성에 의해 정지를 하지 못하고 밀리게 되어 대차와 대차 사이에 간격이 발생하게 된다.
이렇게 대차의 간격이 벌어지면 대차 위에서 조립하던 작업자가 이동 중 대차와 대차 사이의 틈으로 발이 빠져 안전사고가 발생하고, 자동화 및 동기를 필요로 하는 위치에 정지하지 못하여 재기동 시 비가동이 발생하게 된다.
이를 방지하기 위해 각 라인의 종동부(조립공정 끝)에 전기식 모터에 롤러를 부착하여 롤러를 역회전시켜서 대차를 역으로 밀어주어 대차와 대차 사이의 간격 벌어짐을 방지하고 있다.
도 1과 도 2는 종래의 대차 홀드백 장치를 나타내는 사시도, 정면도, 평면도 및 측면도이다.
도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 대차 홀드백 장치는 메인 프레임(100)의 상부에 모터 지지를 위한 모터 프레임(110)이 핀(120)을 중심으로 회전가능하게 설치되고, 상기 모터 프레임(110)에는 전기식 토크모터(130) 및 감속기(180)가 설치됨과 더불어 이때의 감속기(180)의 축에는 구동롤러(140)가 장착되며, 상기 구동롤러(140) 및 감속기(180), 전기식 토크모터(130)를 포함하는 모터 프레임(110) 전체는 스프링(150) 및 스프링 바(160)에 의해 탄력적으로 지지되면서 항상 대차(200)측으로 밀착되는 구조로 이루어진다.
이때, 상기 스프링 바(160)는 메인 프레임(100)에 있는 수직 플레이트(190)에 관통되면서 전후방향으로 이동가능하게 지지된다.
여기서, 미설명 부호 170은 모터 프레임(110)과 스프링 바(160)를 연결하는 힌지핀을 나타낸다.
따라서, 대차 진행 시 구동롤러는 전기식 토크모터의 구동에 의해 가는 화살표 방향과 같이 대차 진행 방향(굵은 화살표 방향)에 대해 역방향으로 회전하여 대차측에 마찰 간섭을 주면서 대차를 역으로 밀어주게 된다.
그리고, 라인 정지 시 모터가 정지되면 구동롤러의 회전이 정지되어 대차를 정지시키게 된다.
그러나, 대차는 정방향으로 진행하고 구동롤러는 역방향으로 회전하므로 전기식 토크모터가 부하를 많이 받게 되는 문제가 있다.
이러한 전기식 토크모터의 경우 고열(80∼125℃)에 견디도록 제작되고는 있으나, 고열이 계속 발생하여 모터의 잦은 고장으로 안전사고 및 비가동이 빈번히 발생하고 있는 실정이다.
한국등록특허 10-0950684호
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 실린더에 의해 동작하는 캠롤러를 대차의 측면에 밀착시켜 대차 진행방향과 동일한 방향으로 회전하면서 실린더의 배압/배기를 이용하여 대차에 부하를 주어서 대차 간의 간격 벌어짐을 예방하는 신개념 홀드백 시스템을 구현함으로써, 설비 고장으로 발생하는 안전사고를 예방하고 가동율을 향상시킬 수 있는 대차 홀드백 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 대차 홀드백 장치는 다음과 같은 특징이 있다.
상기 대차 홀드백 장치는 메인 프레임과, 상기 메인 프레임 상에 회전가능한 구조로 설치되는 실린더 프레임과, 상기 실린더 프레임 상에 설치되어 캠롤러 회전 시에 배압을 주는 실린더와, 상기 실린더 프레임 상에 회전가능한 구조로 설치되고 실린더의 로드에 편심 구조로 연결되어 연동가능하며 대차와 접촉하여 회전하는 캠롤러와, 상기 캠롤러와 실린더를 포함하는 실린더 프레임 전체를 대차측으로 탄력적으로 지지하는 스프링 및 스프링 바를 포함하는 구조로 이루어진다.
따라서, 상기 대차 홀드백 장치는 기차바퀴나 멧돌의 원리로 동작하면서 대차 진행방향과 동일한 방향으로 회전하는 캠롤러를 이용하여 실린더의 배압/배기 작동으로 대차에 부하를 주어 대차 간의 간격 벌어짐을 방지함으로써, 안전사고 예방 및 가동율 향상을 실현할 수 있는 특징이 있다.
여기서, 상기 캠롤러의 외곽부 일측은 실린더의 로드와 롤러핀에 의해 연결되어, 캠롤러가 대차와의 접촉에 의해 대차 진행방향과 동일한 방향으로 회전 시 실린더 로드 또한 함께 끌려 나오거나 밀려 들어가면서 연동되도록 할 수 있다.
또한, 상기 실린더는 실린더 구동 정지 및 캠롤러 회전 정지를 위한 브레이크 장치를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 스프링 바의 선단부는 힌지핀을 통해 실린더 프레임과 연결됨과 더불어 후단부는 메인 프레임에 있는 수직 플레이트에 관통 지지되는 구조로 설치될 수 있고, 상기 스프링은 스프링 바측과 수직 플레이트측 사이에 개재되어 스프링 바에 탄성을 가하는 구조로 설치될 수 있다.
본 발명에서 제공하는 대차 홀드백 장치는 다음과 같은 장점이 있다.
첫째, 모터 소손 및 롤러 마모에 따른 라인 비가동 요인 제거로 라인 가동율 향상에 기여할 수 있다.
둘째, 시스템 고장으로 인해 발생하는 안전사고를 예방할 수 있다.
셋째, 구조 단순화에 따른 투자비 절감 및 보수가 용이한 장점이 있다.
넷째, 일반 기계 구매품 사용으로 보수용 스페어 파트 수급이 용이하다(토크 모터는 수입 주문 제작품임)
다섯째, 완성차 조립공장의 신개념 홀드백 시스템 구현으로 신기술 선점의 효과가 있고, 플랫폼 대차 및 유사 시스템을 이용하여 차량을 운반하는 자동차 메이커 모든 공장에 모두 적용이 가능하여 파급효과가 높다.
도 1과 도 2는 종래의 대차 홀드백 장치를 나타내는 사시도, 정면도, 평면도 및 측면도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 대차 홀드백 장치를 나타내는 사시도
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀더백 장치를 나타내는 정면도, 평면도 및 측면도
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 대차 홀드백 장치를 나타내는 사시도이고, 도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀더백 장치를 나타내는 정면도, 평면도 및 측면도이다.
도 3 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 대차 홀드백 장치는 실린더 배압을 부여한 캠롤러를 대차 진행방향과 동일한 방향으로 회전시키면서 대차에 부하를 줌으로써 대차 간의 간격 벌어짐을 예방하는 방식으로 이루어진다.
이를 위하여, 상기 대차 홀드백 장치는 각 구성품들의 설치를 위한 메인 프레임(10)을 포함하며, 이러한 메인 프레임(10)의 상부에는 전체적으로 일자형 바 형태의 실린더 프레임(11)이 회전가능한 구조로 설치된다.
즉, 상기 실린더 프레임(11)은 메인 프레임(10)의 상부에서 메인 프레임(10)에 대해 일정각도 젖혀져 있는 상태로 위치되고, 이렇게 위치된 상태에서 핀(12)에 의해 그 후단부가 메인 프레임(10)측과 결합되는 구조로 설치된다.
이에 따라, 상기 실린더 프레임(11)은 핀(12)을 중심으로 회전될 수 있게 되고, 실린더 프레임(11)에 설치되어 있는 캠롤러(14)와 대차 간의 접촉 시에 발생하는 진동이나 충격 등이 전해지면 실린더 프레임(11)은 핀(12)을 중심으로 약간씩 회전되는 움직임을 보일 수 있게 된다.
또한, 상기 대차 홀드백 장치는 캠롤러(14)에 배압을 부여하는 수단으로 실린더(13)를 포함한다.
상기 실린더(13)는 일종의 에어 실린더로서, 실린더 프레임(11)의 상부에 나란하게 배치됨과 더불어 실린더 몸체 후단부를 통해 실린더 프레임(11)의 후단 벽체 상에 핀 구조에 의해 지지되는 구조로 설치된다.
이러한 실린더(13)의 로드는 실린더 프레임(11) 상에 회전가능하게 설치되는 캠롤러(14)의 외곽부 일측과 연결되며, 이에 따라 실린더(13)는 캠롤러(14)의 회전 시 연계되면서 작동될 수 있게 된다.
특히, 상기 실린더(13)의 경우, 에어압으로 작동되는 실린더가 아닌 무동력으로 동작되는 실린더 타입으로 이루어지면서 캠롤러(14)의 회전 시 배압을 줄 수 있게 된다.
예를 들면, 캠롤러(14)의 회전 시 이에 연결되어 있는 실린더(13)의 로드는 함께 딸려 나오거나 밀려 들어가면서 연동될 수 있게 되는데, 이때 실린더(13)에 있는 앞쪽의 포트(미도시)와 뒷쪽의 포트(미도시)를 단순 개방된 상태로 두면 실린더 내부의 공기가 그대로 배출되거나 흡입되므로 캠롤러(14)에 배압을 부여할 수 없게 된다.
즉, 캠롤러(14)는 아무런 저항을 받지 않고 대차와 접촉하면서 자유롭게 회전되고, 실린더 로드는 단지 따라서 전후진 동작만 반복하게 되며, 결국 대차측에 부하를 줄 수 없게 된다.
따라서, 상기 실린더(13)의 앞쪽과 뒷쪽 포트에 밸브(미도시)를 각각 설치하고, 이때의 밸브의 개도량을 조정하여 실린더에서 배출되는(또는 실린더로 흡입되는) 공기의 압력, 즉 배압을 적절히 조절 및 설정함으로써, 이러한 실린더(13)가 발휘하는 배압을 통해 캠롤러(14)에 회전저항을 부여할 수 있게 된다.
여기서, 상기 실린더의 배압은 대차의 진행 속도 등을 고려한 수회의 캘리브레이션을 통해 적절히 설정할 수 있으며, 밸브의 개도량을 조정하여 실린더 배압을 조절하는 방법 등은 당해 기술분야에서 통상적으로 알려져 있는 방법이라면 특별히 제한되지 않고 채택될 수 있다.
그리고, 상기 실린더(13)는 실린더 구동 정지 및 캠롤러 회전 정지를 위한 브레이크 장치(18)를 포함한다.
이때의 브레이크 장치(18)는 실린더(13)의 전단부에 일체식으로 조립되어 라인 정지 시 브레이크를 걸어서 캠롤러(14)의 회전을 정지시키는 기능을 하게 되고, 결국 이러한 브레이크 장치(18)의 캠롤러(14)의 정지와 동시에 대차도 정지하게 된다.
여기서, 상기 실린더(13)와 브레이크 장치(18)의 조합은 통상의 브레이크 실린더에서 실린더측 동력라인을 제거하고 포트에 밸브를 장착한 형태의 브레이크 실린더를 적용할 수 있다.
또한, 상기 대차 홀드백 장치는 실질적으로 대차와 접촉하면서 대차에 부하를 주는 수단으로 캠롤러(14)를 포함한다.
상기 캠롤러(14)는 실린더 프레임(11)의 선단부 상면에 자체 롤러축을 이용하여 회전가능한 구조로 설치되며, 대차의 진행라인 측면에 위치됨과 더불어 대차와의 마찰 접촉을 통해 회전되면서 실린더측 배압을 통해 대차에 부하를 주는 역할을 하게 된다.
이렇게 캠롤러(14)에 의해 부하를 받게 됨에 따라 대차와 대차 사이의 간격 벌어짐 현상이 일어나지 않게 된다.
그리고, 상기 캠롤러(14)의 경우 실린더(13)측에 편심 구조로 연결되어 실린더(13)와 연동되면서 회전하게 되는데, 예를 들면 캠롤러(14)의 외곽부 일측은 롤러핀(20)에 의해 실린더(13)의 로드와 연결되고, 이에 따라 캠롤러(14)는 실린더(13)측과 연동관계를 가짐과 더불어 실린더측 배압을 받으면서 대차 진행방향과 동일한 방향, 예를 들면 시계방향으로 회전하면서 대차와 접촉할 수 있게 된다.
또한, 상기 대차 홀드백 장치는 스프링 힘을 이용하여 캠롤러(14)를 대차측으로 밀어주는 수단으로 스프링(15) 및 스프링 바(16)를 포함한다.
상기 스프링 바(16)는 실린더 프레임(11)측과 메인 프레임(10)측 사이에 걸쳐져 배치되고, 이렇게 배치된 상태에서 바 선단부는 힌지핀(17)에 의해 실린더 프레임(11)의 선단부 저면에 연결됨과 더불어 바 후단부는 메인 프레임(10)에 있는 수직 플레이트(19)에 관통 지지되는 구조로 설치된다.
그리고, 상기 스프링(15)은 스프링 바(16)의 둘레에 동심원으로 끼워져 배치되면서 앞단과 뒷단을 통해 스프링 바(16)측과 수직 플레이트(19)측 사이에 개재되는 구조로 설치된다.
이에 따라, 상기 수직 플레이트(19)를 지지단으로 하는 스프링(15)은 스프링 바(16)를 항상 대차(200)가 진행되는 라인측으로 밀어주게 되고, 결국 캠롤러(14)와 실린더(13)를 포함하는 실린더 프레임(11) 전체가 대차(200)측으로 밀려나게 되므로서, 이때의 탄성에 의해 캠롤러(14)는 대차(200)측에 밀착될 수 있게 된다.
물론, 상기 캠롤러(14)와 대차(200)가 서로 접촉되어 있는 상태에서 스프링(15)은 약간 압축된 상태를 유지하면서 탄성력을 발휘할 수 있게 되며, 또 캠롤러(14)와 대차(200) 간의 접촉상태에 따라 앞뒤로 약간씩 유동되는 스프링 바(16)에 의해 적절히 압축 및 복원되면서 탄성력을 발휘할 수 있게 된다.
따라서, 완성차 조립공장의 각 라인에서 구동부에 의해 대차(200)를 밀어주면 30∼40대의 대차가 프리롤러 트랙을 타고 동시에 이동한다.
이와 더불어, 실린더(13)와 연동되는 캠롤러(14)는 대차(200)의 측면과 접촉하는 동시에 대차 진행방향과 동일한 방향으로 회전하면서 실린더(13)의 배압/배기를 이용하여 대차에 부하를 줌으로써, 대차 간의 간격 벌어짐을 예방하게 된다.
그리고, 대차 진행 중 라인이 정지하여 대차가 정지하면, 이때의 정지신호에 의해 실린더(13)에 내장되어 있는 브레이크 장치(18)가 작동하면서 캠롤러(14)의 회전이 정지되어 대차를 잡아주게 되므로, 대차가 관성에 의해 밀리지 않고 정지된 상태를 그대로 유지할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명에서는 실린더 및 캠롤러의 조합을 이용하여 대차에 부하를 주면서 대차 간의 간격 벌어짐을 예방할 수 있는 신개념의 홀드백 시스템을 구현함으로써, 대차 벌어짐으로 인한 안전사고를 예방할 수 있고, 시스템 가동률을 향상시킬 수 있다.
10 : 메인 프레임
11 : 실린더 프레임
12 : 핀
13 : 실린더
14 : 캠롤러
15 : 스프링
16 : 스프링 바
17 : 힌지핀
18 : 브레이크 장치
19 : 수직 플레이트
20 : 롤러핀

Claims (11)

  1. 대차와 접촉하면서 자유롭게 회전하는 캠롤러(14)와, 상기 캠롤러(14)의 일측에 로드를 통해 연결되어 캠롤러 회전 시 연계되면서 작동되어 배압을 주는 실린더(13)를 포함하며, 상기 캠롤러(14)와 연계 작동되는 실린더(13)의 배압 및 배기를 이용하여 대차와 부하를 줄 수 있도록 된 것이며,
    상기 캠롤러(14)의 외곽부 일측은 실린더(13)의 로드와 롤러핀(20)에 의해 연결되어, 캠롤러(14)가 대차와의 접촉에 의한 회전 시 실린더 로드 또한 함께 끌려 나오거나 밀려 들어가면서 연동되는 것을 특징으로 하는 대차 홀드백 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 실린더(13)는 앞쪽과 뒷쪽의 포트에 설치되는 밸브의 개도량 조정을 통해 배압이 조절될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 대차 홀드백 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 캠롤러(14) 및 실린더(13)는 메인 프레임(10) 상에 회전가능한 구조로 설치되는 실린더 프레임(11) 상에 지지되는 구조로 설치되는 것을 특징으로 하는 대차 홀드백 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 실린더 프레임(11)은 메인 프레임(10)의 상부에서 메인 프레임(10)에 대해 일정각도 젖혀져 있는 상태로 위치되면서 핀(12)에 의해 후단부가 메인 프레임(10)측에 결합되어 회전가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 대차 홀드백 장치.
  6. 대차와 접촉하면서 자유롭게 회전하는 캠롤러(14)와, 상기 캠롤러(14)의 일측에 로드를 통해 연결되어 캠롤러 회전 시 연계되면서 작동되어 배압을 줌과 더불어 실린더 구동 정지 및 캠롤러 회전을 정지시켜주는 브레이크 장치(18)를 가지는 실린더(13)를 포함하며, 상기 캠롤러(14)와 연계 작동되는 실린더(13)의 배압 및 배기를 이용하여 대차와 부하를 줌과 더불어 라인 정지 시 브레이크를 걸어서 캠롤러의 회전을 정지시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 대차 홀드백 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 실린더(13)는 전단부에 브레이크 장치(18)가 일체식으로 조립되어 있는 브레이크 실린더로 이루어지는 것을 특징으로 하는 대차 홀드백 장치.
  8. 대차와 접촉하면서 자유롭게 회전하는 캠롤러(14)와, 상기 캠롤러(14)의 일측에 로드를 통해 연결되어 캠롤러 회전 시 연계되면서 작동되어 배압을 주는 실린더(13)와, 스프링 힘으로 캠롤러(14)를 대차측으로 밀어주는 스프링(16)을 포함하며, 상기 캠롤러(14)와 연계 작동되는 실린더(13)의 배압 및 배기를 이용하여 대차와 부하를 줌과 더불어 스프링 탄성에 의해 캠롤러(14)를 대차측으로 밀착시켜줄 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 대차 홀드백 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    선단부는 힌지핀(17)에 의해 캠롤러(14)가 설치되어 있는 실린더 프레임(11)에 연결됨과 더불어 후단부는 메인 프레임(10)측에 있는 수직 플레이트(19)에 관통 지지되면서 스프링(16)의 힘을 받아 항상 라인측으로 밀려나는 스프링 바(16)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대차 홀드백 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 스프링(16)은 스프링 바(16)의 둘레에 동심원으로 끼워져 배치되면서 앞단과 뒷단을 통해 스프링 바측과 수직 플레이트측 사이에 개재되어 스프링 바(16)를 항상 라인측으로 밀어줄 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 대차 홀드백 장치.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 실린더(13)는 캠롤러(14)의 일측에 로드를 통해 연결되어 캠롤러 회전 시 연계되면서 작동되어 배압을 줌과 더불어 실린더 구동 정지 및 캠롤러 회전을 정지시켜주는 브레이크 장치(18)를 가지며, 상기 캠롤러(14)와 연계 작동되는 실린더(13)의 배압 및 배기를 이용하여 대차와 부하를 줌과 더불어 라인 정지 시 브레이크를 걸어서 캠롤러의 회전을 정지시킬 수 있고, 스프링 탄성에 의해 캠롤러(14)를 대차측으로 밀착시켜줄 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 대차 홀드백 장치.
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