KR101998389B1 - 타이어 휠 자동조립장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 타이어 휠 자동조립장치에 관한 것으로서, 몸체프레임과, 상기 몸체프레임에 장착되어 타이어 휠을 그리핑하는 그리핑수단과, 상기 몸체프레임의 중앙을 관통하여 설치되고 타이어 휠에 삽착된 복수개의 휠너트 또는 휠볼트를 허브볼트 또는 허브탭홀과 체결할 수 있도록 복수개가 방사상으로 배열되는 너트런너와, 상기 몸체프레임의 일측에 구비되어 허브볼트 또는 허브탭홀의 위치, 방향 또는 개수를 감지하는 비젼센서를 포함하여 이루어지는 타이어 휠 자동조립장치에 있어서, 상기 그리핑수단은, 상기 너트런너를 중심으로 사방에서 중심을 향해 상기 몸체프레임 상에 배열되는 리니어가이드; 상기 리니어가이드 각각에 결합되어 왕복 이동 가능한 왕복슬라이더; 상기 왕복슬라이더를 서로 연결하여 사각형을 이루는 링크; 마주보는 어느 두 왕복슬라이더에 각각 결합되는 그리퍼; 상기 몸체프레임에 고정되고 로드가 상기 그리퍼가 결합된 왕복슬라이더에 결합되는 그리핑실린더;를 포함하여 이루어질 수 있다.

Description

타이어 휠 자동조립장치{Device for assembling tire wheel automatically}
본 발명은 타이어 휠 자동조립장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차체의 허브축에 타이어 휠을 자동으로 이송하여 장착하고, 조립할 수 있는 타이어 휠 자동조립장치에 관한 것이다.
차량의 타이어 휠은 차체의 허브에 체결되는데, 차축의 허브에 브레이크가 결합되고 다음에 타이어 휠이 휠너트 또는 휠볼트를 통해서 허브에 체결된다.
타이어 휠은 허브에 견고하게 장착되어야 차량의 안정성을 확보할 수 있으므로 타이어 휠을 허브에 고정하는 휠너트 또는 휠볼트는 정해진 토크로 정확하게 체결되어야 한다.
종래 차량을 조립하는 라인에서 타이어 휠을 허브볼트 또는 허브탭홀에 장착하고 작업자는 너트런너를 사용하여 휠너트 또는 휠볼트를 규정된 토크로 체결하는 수동방식이었다.
그러나 최근 대부분의 차량 조립라인에서 타이어 휠을 차체에 장착하고 조립하는 것이 자동화로 변화되고 있다.
즉, 별도의 센터링장치를 사용해 타이어 휠에 휠볼트 또는 휠너트가 삽입된 상태로 로봇 암 또는 3축 이송장치를 통해 타이어 휠을 이송하여 차체에 장착, 조립하는 자동조립장치들이 개발되고 실제로 운용되고 있다.
그러나 종래의 타이어 휠 자동조립장치의 경우 완전히 자동화가 되지 못해서 작업자가 실제 부가적인 작업이 필요한 경우가 많았다.
그리고 타이어 휠 장착시 허브볼트와 너트홀이 서로 정확하게 맞추어지지 않고 미세하게 위치 오차가 발생하는 경우 허브볼트가 타이어 휠에 충돌하는 문제가 발생한다.
또한, 타이어 휠 장착시 휠볼트와 허브탭홀을 정확히 맞추기 힘들어 자동조립장치로의 교체가 요구되어지고 있다.
- 대한민국 등록특허 10-0820426(2008.4.1.)"차량의 타이어 자동체결시스템" - 대한민국 공개특허 10-2018-0044109(2018.5.2)"휠 자동장착 그리퍼 장치"
이에 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 휠너트 또는 휠볼트가 장착된 타이어 휠을 자동으로 그리핑하여 차체의 허브축까지 이송하고 자동으로 장착 및 조립할 수 있는 타이어 휠 자동조립장치를 제공하는 것이다.
그리고 타이어 휠 장착시 허브볼트와 너트홀 또는 휠볼트와 허브탭홀의 동심이 미세하게 어긋나더라도 허브볼트가 너트홀에 정확하고 안정적으로 삽입되게 하거나 휠볼트가 허브탭홀에 정확하게 삽입, 체결될 수 있게 하는 플로팅 기능이 포함된 타이어 휠 자동조립장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적 달성을 위한 본 발명에 따른 타이어 휠 자동조립장치는, 몸체프레임과, 상기 몸체프레임에 장착되어 타이어 휠을 그리핑하는 그리핑수단과, 상기 몸체프레임의 중앙을 관통하여 설치되고 타이어 휠에 삽착된 복수개의 휠너트 또는 휠볼트를 허브볼트 또는 허브탭홀과 체결할 수 있도록 복수개가 방사상으로 배열되는 너트런너와, 상기 몸체프레임의 일측에 구비되어 허브볼트 또는 허브탭홀의 위치, 방향 또는 개수를 감지하는 비젼센서를 포함하여 이루어지는 타이어 휠 자동조립장치에 있어서, 상기 그리핑수단은, 상기 너트런너를 중심으로 사방에서 중심을 향해 상기 몸체프레임 상에 배열되는 리니어가이드; 상기 리니어가이드 각각에 결합되어 왕복 이동 가능한 왕복슬라이더; 상기 왕복슬라이더를 서로 연결하여 사각형을 이루는 링크; 마주보는 어느 두 왕복슬라이더에 각각 결합되는 그리퍼; 상기 몸체프레임에 고정되고 로드가 상기 그리퍼가 결합된 왕복슬라이더에 결합되는 그리핑실린더;를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 그리퍼가 결합되는 왕복슬라이더에는 실린더브라켓이 결합되고, 상기 실린더브라켓에 언클램핑실린더가 고정되며, 상기 언클램핑실린더의 로드는 상기 그리핑실린더의 로드와 결합되어, 상기 그리퍼가 타이어 휠을 그리핑한 상태에서 상기 언클램핑실린더만 작동함으로써 타이어 휠이 언클램핑 상태가 될 수 있다.
그리고 상기 몸체프레임의 중앙에는, 타이어 휠이 차체의 허브에 장착될 때 허브볼트가 너트홀에 또는 휠볼트가 허브탭홀에 안정적으로 삽입되도록 타이어 휠이 회전 유격을 가지게 하는 회전플로팅수단이 더 구비될 수 있다.
이때, 상기 회전플로팅수단은, 상기 너트런너가 관통하면서 지지되고 가장자리에 하나 이상의 유격홀이 형성되는 지지판과, 상기 지지판과 포개어 지면서 결합되고 가장자리에 상기 유격홀과 동심을 가지는 고정홀이 형성되는 링판과, 상기 몸체프레임의 후면에 설치되는 회전플로팅실린더와, 상기 회전플로팅실린더의 로드에 결합되어 상기 유격홀과 고정홀에 동시에 삽입되는 회전플로팅핀을 포함하여 이루어지되, 상기 회전플로팅핀의 외경은 상기 고정홀의 내경과 동일하고, 상기 유격홀의 내경보다는 작게 형성될 수 있다.
또 상기 몸체프레임의 외측에는, 타이어 휠이 차체의 허브에 장착될 때 허브볼트가 너트홀에 또는 휠볼트가 허브탭홀에 안정적으로 삽입되도록 타이어 휠이 수직 또는 수평 방향으로 유격을 가지게 하는 직교플로팅수단이 더 구비될 수 있다.
상기 직교플로팅수단은, 상기 몸체프레임의 후면에 이격되어 구비되는 보조프레임과, 상기 보조프레임의 상하좌우에 결합되는 앵글과, 상기 앵글에 각각 고정되는 직교플로팅실린더와, 상기 직교플로팅실린더의 각 로드에 결합되고 상기 몸체프레임의 가장자리에 접촉하는 롤러를 포함하여 이루어지되, 상기 직교플로팅실린더의 공급압력을 감소시킴으로써 수직 또는 수평방향으로 타이어 휠이 움직일 수 있는 유격이 허용될 수 있다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따르면,
첫째, 체결너트 또는 휠볼트가 삽입된 타이어 휠을 차체의 허브에 장착, 조립하는 과정이 완전히 자동화되어 작업자가 수동으로 작업할 필요가 없다.
둘째, 너트홀과 허브볼트의 동심 또는 휠볼트와 허브탭홀의 동심이 미세하게 어긋나더라도 플로팅 기능에 의해 동심이 자동으로 맞추어지면서 상호 안정적으로 체결될 수 있다.
도 1은 타이어 휠의 외관을 나타내는 정면도
도 2는 본 발명의 일 실시 예를 따른 타이어 휠 자동조립장치를 나타내는 정면 사시도
도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 후면 사시도
도 4는 도 2에 도시된 본 발명의 그리핑수단의 구조를 나타내는 사시도
도 5는 도 2에 도시된 본 발명의 회전플로팅수단의 구조를 나타내는 사시도
도 6은 도 2에 도시된 본 발명의 직교플로팅수단의 구조를 나타내는 사시도
이하, 본 발명에 따른 일 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
참고로, 도면을 참조한 설명은 본 발명을 더 쉽게 이해하기 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단될 경우, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 타이어 휠의 외관을 나타내는 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예를 따른 타이어 휠 자동조립장치를 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 후면 사시도이다.
본 발명은 자동차를 조립하는 조립라인에서 자동차 타이어 휠(10)을 차체의 허브축(미도시)에 자동으로 조립하기 위한 장치로서, 이전 공정에서 타이어 휠의 너트홀 및 볼트홀 센터링장치(미도시)에 의해 너트홀 또는 볼트홀(14)에 휠너트 또는 휠볼트가 삽착된 상태의 타이어 휠(10)을 그리핑하고 이동한 후 차체의 허브축에 자동으로 장착, 조립할 수 있는 장치이다.
참고로 타이어 휠을 허브에 장착시 2가지 체결방식이 존재한다. 첫째, 허브에 허브볼트가 형성된 경우 타이어 휠의 너트홀(14)에 휠너트를 삽입한 상태로 타이어 휠을 장착하고 휠너트를 조여 조립한다.
둘째는 허브에 허브탭홀이 형성된 경우 타이어 휠의 볼트홀(14)에 휠볼트를 삽입한 상태로 타이어 휠을 장착하고 휠볼트를 허브탭홀에 체결하여 조립한다.
본 발명은 2가지 체결방식 모두 적용 가능한 것으로, 크게 몸체프레임(100), 그리핑수단(200), 너트런너(300), 비젼센서(400) 및 회전플로팅수단(500)과 직교플로팅수단(600)으로 구성될 수 있다.
먼저, 몸체프레임(100)에 대해 설명한다.
상기 몸체프레임(100)은 본 발명의 전체적인 형상을 이루고 상기 각 구성들, 그리핑수단(200), 너트런너(300), 비젼센서(400) 및 회전플로팅수단(500)과 직교플로팅수단(600)이 설치된 상태를 유지하도록 지지하는 구성에 해당한다.
상기 몸체프레임(100)은 도시된 바와 같이 평판 형상으로 이루어질 수 있고 중앙에 상기 너트런너(300)가 관통하면서 장착되도록 중앙홀(110)이 형성될 수 있다.
그리고 상기 몸체프레임(100)의 후면에는 로봇 암(미도시)이 결합될 수 있는 조인트부재(130)가 구비될 수 있다.
따라서, 본 발명은 로봇 암에 의해 3축 이동 가능하며, 타이어 휠(10)을 그리핑한 상태로 차체로 이동시켜 장착, 조립이 가능하다.
다음으로 도 4를 함께 참조하여 그리핑수단(200)에 대해 설명한다. 도 4는 도 2에 도시된 본 발명의 그리핑수단의 구조를 나타내는 사시도이다.
상기 그리핑수단(200)은 타이어 휠(10)을 잡고 차체에 장착할 허브까지 이송하기 위한 구성으로서, 리니어가이드(210), 왕복슬라이더(220), 링크(230), 그리퍼(240), 그리핑실린더(250)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 리니어가이드(210)는 직선왕복운동을 안내하는 부품으로서 상기 몸체프레임(100)의 사방에 설치된다. 즉, 상기 몸체프레임(100)의 상하좌우에 각각 1개씩 설치될 수 있다.
그리고 상기 리니어가이드(210)의 방향은 모두 상기 몸체프레임(100)의 중심을 향하도록 배열된다.
상기 리니어가이드(210)에는 4개의 왕복슬라이더(220)가 각각 결합된다. 상기 왕복슬라이더(220)는 상기 리니어가이드(210)에 의해서 직선으로 왕복 이동될 수 있다. 즉, 상기 몸체프레임(100)의 외측에서 내측 중심을 향해 전진 또는 후진 이동하게 된다.
또 상기 왕복슬라이더(220)에는 링크(230)가 회전 가능하게 결합된다.
다시 말해서, 상기 링크(230)는 4개가 구비되고 각 링크는 인접하는 두 왕복슬라이더(220)를 연결한다. 따라서, 마주보는 두 왕복슬라이더(220)가 전진하면 이에 연동되어 마주보는 다른 두 왕복슬라이더(220)는 후진하도록 작동된다.
상기 왕복슬라이더들 중 마주보는 어느 두 왕복슬라이더(220)에는 각각 그리퍼(240)가 부착된다.
상기 그리퍼(240)는 타이어 휠(10)을 직접 그리핑하도록 평판 형상으로 이루어진다.
이때, 상기 그리퍼(240)를 상기 왕복슬라이더(220)에 수직으로 고정하기 위해 'ㄴ' 형상의 그리퍼브라켓(260)을 사용할 수 있다.
상기 그리퍼(240)가 부착된 왕복슬라이더 중 어느 하나에 그리핑실린더(250)가 장착된다. 그리고 상기 그리핑실린더(250)의 로드가 상기 왕복슬라이더 또는 상기 그리퍼브라켓(260)에 결합된다. 따라서, 상기 그리핑실린더(250)가 작동하면 상기 왕복슬라이더(220)가 왕복 이동하게 되고 이로 인해 상기 링크(230)의 연동작동에 의해 상기 그리퍼(240)는 오므려지거나 벌어지면서 타이어 휠(10)을 그리핑하는 작업을 수행할 수 있다.
물론 도시된 바와 같이 상기 그리핑실린더(250)는 다른 하나의 그리퍼(240)가 부착된 왕복슬라이더(220)에도 장착될 수 있다.
한편, 본 발명에서 타이어 휠(10)을 그리핑하여 클램핑한 상태에서 타이어 휠(10)을 차체에 장착하고 언클램핑 상태로 전환하는 경우 상기 그리퍼(240)가 벌어지면서 차체의 휠하우징(미도시)과 충돌할 위험이 있다.
이를 방지하기 위해 타이어 휠(10) 그리핑을 해제할 때 2단계로 나눠서 진행하는 것이 바람직하다.
구체적으로 상기 그리퍼(240)가 결합된 왕복슬라이더(220)의 일측에 실린더브라켓(270)이 더 결합되고, 상기 실린더브라켓(270)에 언클램핑실린더(280)가 고정된다.
이때, 상기 언클램핑실린더(280)의 로드는 하향하도록 배치되어 상기 그리핑실린더(250)의 로드와 결합된다. 즉, 도시된 바와 같이 상기 언클램핑실린더(280)와 그리핑실린더(250)는 서로 수직으로 마주보도록 설치된다.
따라서, 상기 그리퍼(240)를 해제할 때 먼저, 상기 언클램핑실린더(280)의 로드만 전진하도록 작동하면 상기 언클램핑실린더(280)는 밀려나면서 상승하게 되고, 이로 인해 상기 실린더브라켓(270) 및 이에 결합된 왕복슬라이더(220)도 상승하게 되면서 상기 그리퍼(240)가 해제된다.
상기 언클램핑실린더(280)의 스트로크 거리는 상대적으로 짧게 제어되도록 함으로써 상기 그리퍼(240)가 약간 벌어지게 하여 차체의 휠하우징에 충돌하지 않을 정도이면 충분할 것이다.
이후 본 발명 전체가 후진하여 상기 그리퍼(240)가 차체에서 완전히 이탈되면 상기 그리핑실린더(250)가 작동하여 상기 그리퍼(240)는 완전히 벌린 상태가 된다.
다음으로 너트런너(300)와 비젼센서(400)에 대해 설명한다.
상기 너트런너(300)는 복수개가 상기 몸체프레임(100)의 중앙을 관통하여 설치되고, 중심을 기준으로 외측을 둘러 방사상으로 배열된다. 이를 위해 상기 몸체프레임(100)의 중앙홀(110)에는 원형의 지지판(510)이 결합되고, 상기 지지판(510)에는 상기 너트런너(300)가 각각 관통하여 지지될 수 있는 지지홀(512)이 형성된다.
각 너트런너(300)들은 로드의 선단에 배치되고, 각 로드는 모터의 회전력에 의해 회전하게 된다.
상기 너트런너(300)들이 타이어 휠(10)에 삽착된 복수개의 휠너트 또는 휠볼트를 수용한 상태로 차체의 허브볼트 또는 허브탭홀과 체결할 수 있게 된다.
그리고 상기 비젼센서(400)는 상기 몸체프레임(100)의 일측에 고정된다.
상기 비젼센서(400)는 상기 그리퍼에 장착된 너트런너(300)의 위치 및 방향을 감지한다. 그리고 차체의 허브볼트 또는 허브탭홀의 위치나 방향 또는 개수도 감지하게 된다.
다음으로 도 5, 6을 함께 참조하여 본 발명의 회전플로팅수단(500)과 직교플로팅수단(600)에 대해 설명하고자 한다. 도 5는 도 2에 도시된 본 발명의 회전플로팅수단의 구조를 나타내는 사시도이다.
본 발명에는 핵심적인 기술 특징에 해당하는 플로팅 기능이 부가될 수 있다.
실제 로봇 암이 본 발명을 3축 이동하도록 제어하여 타이어 휠을 차체에 장착할 때 타이어 휠(10)에 삽착된 휠너트 또는 휠볼트가 차체의 허브볼트 또는 허브탭홀과 정확하게 맞아야 한다.
기본적으로 로봇 암이 정확하게 위치제어를 통해 각 허브볼트 또는 허브탭홀에 대응하는 위치에 상기 휠너트 또는 휠볼트가 위치하도록 타이어 휠의 위치를 정밀하게 제어한다.
그러나 실제 타이어 휠을 전진시켜 허브에 장착시 허브볼트 또는 허브탭홀은 휠너트 또는 휠볼트와 미세하게 동심이 어긋날 수 있다.
미세하게 어긋나는 현상을 방지하고 각 허브볼트가 너트홀에 정확하게 삽입되거나 각 휠볼트가 허브탭홀에 정확하게 삽입되도록 타이어 휠(10)을 완전히 고정된 상태로 전진하여 장착하는 것이 아니라 회전 및 상하좌우방향으로 미세하게 움직일 수 있도록 하여 어긋나는 허브볼트와 너트홀 또는 허브탭홀과 휠볼트가 서로 자연스럽게 끼움 결합이 될 수 있게 하는 플로팅 기능이 추가되는 것이 바람직하다.
이를 구현하기 위한 상기 회전플로팅수단(500)은 상기 너트런너(300)를 회전방향으로 플로팅해주기 위한 구성으로서, 상기 몸체프레임(100)의 중앙에 위치하고 지지판(510), 링판(520), 회전플로팅실린더(530), 회전플로팅핀(540)을 포함해서 구성될 수 있다.
상기 지지판(510)은 상기 몸체프레임(100)의 중앙홀에 배치되되, 중앙홀(110)의 주위에 단턱(120)이 형성되어 상기 지지판(510)이 안착된다. 상기 지지판(510)에는 복수개의 지지홀(512)이 형성되어 상기 너트런너(300)가 관통, 지지된다.
그리고 상기 지지판(510) 위에는 링 형상의 링판(520)이 동심을 가지도록 포개어지되, 상기 링판(520)은 상기 몸체프레임(100)에 결합되어 고정된다. 따라서, 상기 지지판(510)은 상기 중앙홀(110)의 단턱(120)과 상기 링판(520) 사이에 위치하여 구속되나 회전방향으로 움직일 수 있다.
이때, 상기 지지판(510)의 가장자리에는 하나 이상의 유격홀(511)이 형성되고, 상기 링판(520)의 가장자리에도 하나 이상의 고정홀(521)이 형성된다. 여기서, 상기 유격홀(511)의 내경과 고정홀(521)의 내경은 동일하지 않고 상기 유격홀(511)의 내경이 고정홀(521)의 내경보다 약간 더 길게 형성된다.
그리고 상기 유격홀(511)과 고정홀(521)은 서로 동심 상에 위치하도록 배치된다.
한편, 상기 몸체프레임(100)의 후면에는 회전플로팅실린더(530)가 설치되는데, 각 회전플로팅실린더(530)는 상기 유격홀(511) 또는 고정홀(521)의 개수와 동일한 수가 설치된다.
또 상기 회전플로팅실린더(530)의 각 로드에는 회전플로팅핀(540)이 결합되는데, 상기 회전플로팅핀(540)은 상기 몸체프레임(100)을 관통하여 상기 유격홀(511)과 고정홀(521)을 동시에 관통하게 된다.
여기서, 상기 회전플로팅핀(540)은 외경이 다르게 형성된다. 즉, 소경부(541)와 상대적으로 소경부(541)보다 외경이 큰 대경부(542)로 이루어져 단이 진 형상이다. 상기 소경부(541)의 외경은 상기 고정홀(521)의 내경과 동일하고, 상기 대경부(542)의 외경은 상기 유격홀(511)의 내경과 동일하다.
따라서, 상기 회전플로팅핀(540)이 완전히 삽입되면, 상기 고정홀(521)에 상기 소경부(541)가 삽입되고, 상기 유격홀(511)에 상기 대경부(542)가 삽입되므로 끼움 결합되는 상태가 되어 상기 지지판(510)은 회전할 수 없다.
그러나 상기 회전플로팅실린더(530)의 로드가 후진하여 상기 회전플로팅핀(540)의 소경부(541)가 상기 고정홀(521)에서 이탈하고, 상기 유격홀(511) 내에 위치하게 되는데, 이때 상기 소경부(541)의 외경보다 상기 유격홀(511)의 내경이 크기 때문에 소경부(541)와 유격홀(511) 사이에 유격이 형성된다.
이러한 유격으로 인해 상기 지지판(510)은 약간씩 정회전 또는 역회전이 가능하다. 따라서, 상기 지지판(510)에 결합된 각 너트런너(300)들도 일방향으로 회전될 수 있고, 너트런너(300)가 삽입된 타이어 휠(10)도 일방향으로 약간씩 회전이 가능한 상태가 된다.
다음으로 직교플로팅수단(600)에 대해 설명한다. 도 6은 도 2에 도시된 본 발명의 직교플로팅수단의 구조를 나타내는 사시도이다.
상기 직교플로팅수단(600)은 상기 몸체프레임(100) 전체를 수직 또는 수평방향으로 플로팅해주기 위한 구성으로서, 상기 몸체프레임(100)의 외측에 위치하고 보조프레임(610), 앵글(620), 직교플로팅실린더(630), 롤러(640)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 보조프레임(610)은 상기 몸체프레임(100)의 후면에 이격되어 구비되고 평판 형상으로 이루어지며, 상기 몸체프레임(100)과 유사한 사각형 형상일 수 있다.
상기 보조프레임(610)의 사방에는, 다시 말해서, 상하좌우 외측에는 'ㄴ' 형상의 앵글(620)이 결합된다.
그리고 상기 앵글(620)에는 각각 로드가 중심을 향하도록 배치되는 직교플로팅실린더(630)가 결합된다.
또 상기 직교플로팅실린더(630)의 로드에는 롤러(640)가 결합되는데, 상기 롤러(640)는 상기 몸체프레임(100)의 가장자리에 접촉한다. 따라서, 상기 몸체프레임(100)은 수직 또는 수평방향으로 상기 롤러(640)에 접촉한 상태로 슬라이딩될 수 있는 구조이다.
이때, 상기 직교플로팅실린더(630)에 공압을 최대로 주입하여 로드를 최대로 전진시키면 상기 롤러(640)들은 상기 몸체프레임(100)의 가장자리에 완전히 밀착되기 때문에 상기 몸체프레임(100)은 상하좌우로 전혀 움직일 수 없고 고정된다.
그러나 타이어 휠(10) 장착시 상기 직교플로팅실린더(630)의 공압을 감소시키면 상기 롤러(640)들은 후진할 수 있는 여력이 생긴다. 즉, 상기 롤러(640)들과 몸체프레임(100) 사이에 유격이 허용된다.
따라서, 상기 몸체프레임(100)은 수직 또는 수평방향으로 약간씩 움직일 수 있는 유동적인 상태가 되므로 너트홀과 허브볼트 또는 허브탭홀과 휠볼트가 미세하게 어긋나더라도 상기 몸체프레임(100)의 미세한 이동으로 너트홀과 허브볼트 또는 허브탭홀과 휠볼트의 중심이 자연스럽게 맞추어지면서 안정적으로 끼움 결합될 수 있다.
참고로 상기 몸체프레임(100)이 보조프레임(610) 상에서 구속된 상태로 상대적인 이동이 가능하도록 상기 몸체프레임(100)과 보조프레임(610) 사이에는 서로 직교하는 직교 리니어가이드(650)가 각각 개재된다.
이하에서는 본 발명의 작동과정을 설명한다.
본 발명은 몸체프레임(100)의 후면에 구비된 조인트부재(130)에 로봇 암의 단부가 결합되어 로봇 암의 제어에 의해 움직인다.
로봇 암에 의해 본 발명은 타이어 휠(10)이 있는 곳으로 이동하고 상기 그리핑수단(200)에 의해 휠너트 또는 휠볼트가 삽입된 타이어 휠(10)을 그리핑한다.
즉, 마주보는 상기 그리퍼(240) 사이에 타이어 휠(10)이 위치하면 상기 그리핑실린더(250)의 로드가 후진하여 상기 그리퍼(240)가 내측으로 이동하는데, 양측의 그리퍼(240)가 타이어 휠(10)의 외주에 접촉할 때까지 이동하여 그리핑한다.
이때, 상기 너트런너(300)가 각 너트홀 또는 볼트홀(14)에 진입하여 휠너트 또는 휠볼트가 소켓 속에 삽입되어 체결 준비가 된다.
이러한 상태로 로봇 암은 타이어 휠(10)을 차체의 허브축까지 이동시키는데, 상기 비젼센서(400)의 감지로 허브볼트와 휠너트가 또는 휠볼트와 허브탭홀이 서로 마주하도록 정렬된다.
그리고 타이어 휠(10)을 천천히 전진시켜 각 허브볼트가 휠너트에 삽입되거나 각 휠볼트가 허브탭홀에 삽입되도록 한다.
만일, 타이어 휠 장착 이상 발생시(허브볼트와 휠너트 또는 휠볼트와 허브탭홀의 동심이 미세하게 어긋나는 경우)에는, 상기 회전플로팅수단(500)과 직교플로팅수단(600)이 작동하게 된다.
즉, 상기 회전플로팅수단(500)의 회전플로팅실린더(530)의 로드가 후진하여 상기 회전플로팅핀(540)이 상기 고정홀(521)에서 이탈한다. 그리고 상기 회전플로팅핀(540)의 소경부(541)가 상기 유격홀(511)에 삽입된 상태를 유지한다.
그리고 상기 직교플로팅수단(600)의 직교플로팅실린더(630)의 공압을 낮추어 상기 롤러(640)가 밀리는 힘에 의해 후진함으로써 상기 몸체프레임(100)의 가장자리와 유격이 생성될 수 있게 된다.
이와 같이 상기 회전플로팅수단(500)과 직교플로팅수단(600)이 작동하도록 제어된 상태에서는 허브볼트와 휠너트 또는 휠볼트와 허브탭홀의 동심이 어긋나서 허브볼트 또는 휠볼트가 휠너트 또는 허브탭홀의 외측에 걸리더라도 허브볼트 또는 휠볼트가 진입하는 휠너트 또는 허브탭홀의 가장자리는 라운딩 처리가 되어 있기 때문에 허브볼트 또는 휠볼트의 단부가 슬라이딩 되면서 휠너트 또는 허브탭홀로 순조로운 진입이 가능하다.
즉, 상기 회전플로팅수단(500)에 의해 타이어 휠(10)은 정방향 또는 역방향으로 미세하게 회전될 수 있고, 상기 직교플로팅수단(600)에 의해 타이어 휠(10)이 상하좌우로 미세하게 움직일 수 있기 때문에 허브볼트 또는 휠볼트가 휠너트 또는 허브탭홀의 라운딩부를 타고 진입될 수 있는 것이다.
허브볼트 또는 휠볼트가 휠너트 또는 허브탭홀에 완전히 삽입되면 상기 너트런너(300)가 각 휠너트 또는 휠볼트를 조여 체결을 완료한다.
여기서, 상기 그리퍼(240)는 차체의 휠하우징과 타이어 휠(10) 사이의 공간에 일부가 삽입된 상태이므로, 상기 그리핑수단(200)의 그리핑실린더(250)가 바로 작동하지 않고, 상기 언클램핑실린더(280)의 로드가 전진하면 상기 그리퍼(240)가 휠하우징에 충돌하지 않을 정도만 약간 벌어진다.
이 상태에서 로봇 암이 상기 몸체프레임(100)을 후진시켜 상기 그리퍼(240)가 휠하우징으로부터 완전히 빠져나오면 그때 상기 그리핑실린더(250)의 로드가 전진하여 상기 그리퍼(240)가 완전히 벌어지게 된다.
이상에서 도면을 참조하여 본 발명의 대표적인 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10 : 타이어 휠
11 : 타이어 12 : 휠
13 : 허브홀 14 : 너트홀 또는 볼트홀
100 : 몸체프레임 110 : 중앙홀
120 : 단턱 130 : 조인트부재
200 : 그리핑수단
210 : 리니어가이드 220 : 왕복슬라이더
230 : 링크 240 : 그리퍼
250 : 그리핑실린더 260 : 그리퍼브라켓
270 : 실린더브라켓 280 : 언클램핑실린더

300 : 너트런너 400 : 비젼센서
500 : 회전플로팅수단 510 : 지지판
511 : 유격홀 512 : 지지홀
520 : 링판 521 : 고정홀
530 : 회전플로팅실린더 540 : 회전플로팅핀
541 : 소경부 542 : 대경부
600 : 직교플로팅수단 610 : 보조프레임
620 : 앵글 630 : 직교플로팅실린더
640 : 롤러 650 : 직교 리니어가이드

Claims (6)

  1. 몸체프레임과, 상기 몸체프레임에 장착되어 타이어 휠을 그리핑하는 그리핑수단과, 상기 몸체프레임의 중앙을 관통하여 설치되고 타이어 휠에 삽착된 복수개의 휠너트 또는 휠볼트를 허브볼트 또는 허브탭홀과 체결할 수 있도록 복수개가 방사상으로 배열되는 너트런너와, 상기 몸체프레임의 일측에 구비되어 허브볼트 또는 허브탭홀의 위치, 방향 또는 개수를 감지하는 비젼센서를 포함하여 이루어지는 타이어 휠 자동조립장치에 있어서,
    상기 그리핑수단은,
    상기 너트런너를 중심으로 사방에서 중심을 향해 상기 몸체프레임 상에 배열되는 리니어가이드;
    상기 리니어가이드 각각에 결합되어 왕복 이동 가능한 왕복슬라이더;
    상기 왕복슬라이더를 서로 연결하여 사각형을 이루는 링크;
    마주보는 어느 두 왕복슬라이더에 각각 결합되는 그리퍼;
    상기 몸체프레임에 고정되고 로드가 상기 그리퍼가 결합된 왕복슬라이더에 결합되는 그리핑실린더;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어 휠 자동조립장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 그리퍼가 결합되는 왕복슬라이더에는 실린더브라켓이 결합되고,
    상기 실린더브라켓에 언클램핑실린더가 고정되며,
    상기 언클램핑실린더의 로드는 상기 그리핑실린더의 로드와 결합되어,
    상기 그리퍼가 타이어 휠을 그리핑한 상태에서 상기 언클램핑실린더만 작동함으로써 타이어 휠이 언클램핑 상태가 되는 것을 특징으로 하는 타이어 휠 자동조립장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸체프레임의 중앙에는,
    타이어 휠이 차체의 허브에 장착될 때 허브볼트가 너트홀에 또는 휠볼트가 허브탭홀에 안정적으로 삽입되도록 타이어 휠이 회전 유격을 가지게 하는 회전플로팅수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 타이어 휠 자동조립장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 회전플로팅수단은,
    상기 너트런너가 관통하면서 지지되고 가장자리에 하나 이상의 유격홀이 형성되는 지지판과, 상기 지지판과 포개어 지면서 결합되고 가장자리에 상기 유격홀과 동심을 가지는 고정홀이 형성되는 링판과, 상기 몸체프레임의 후면에 설치되는 회전플로팅실린더와, 상기 회전플로팅실린더의 로드에 결합되어 상기 유격홀과 고정홀에 동시에 삽입되는 회전플로팅핀을 포함하여 이루어지되,
    상기 회전플로팅핀의 외경은 상기 고정홀의 내경과 동일하고, 상기 유격홀의 내경보다는 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 타이어 휠 자동조립장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸체프레임의 외측에는,
    타이어 휠이 차체의 허브에 장착될 때 허브볼트가 너트홀에 또는 휠볼트가 허브탭홀에 안정적으로 삽입되도록 타이어 휠이 수직 또는 수평 방향으로 유격을 가지게 하는 직교플로팅수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 타이어 휠 자동조립장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 직교플로팅수단은,
    상기 몸체프레임의 후면에 이격되어 구비되는 보조프레임과, 상기 보조프레임의 상하좌우에 결합되는 앵글과, 상기 앵글에 각각 고정되는 직교플로팅실린더와, 상기 직교플로팅실린더의 각 로드에 결합되고 상기 몸체프레임의 가장자리에 접촉하는 롤러를 포함하여 이루어지되,
    상기 직교플로팅실린더의 공급압력을 감소시킴으로써 수직 또는 수평방향으로 타이어 휠이 움직일 수 있는 유격이 허용되는 것을 특징으로 하는 타이어 휠 자동조립장치.
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