KR102335354B1

KR102335354B1 - 휠 허브 판별장치 및 방법

Info

Publication number: KR102335354B1
Application number: KR1020170101395A
Authority: KR
Inventors: 홍진영; 공정수; 염중환
Original assignee: 현대자동차 주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2017-08-10
Filing date: 2017-08-10
Publication date: 2021-12-03
Also published as: KR20190017108A

Abstract

휠 허브 판별장치가 개시된다. 개시된 본 발명의 예시적인 일 실시 예에 따른 휠 허브 판별장치는, 컨베이어를 따라 설정된 이송경로로 이송되는 차체의 휠 허브를 판별하기 위한 것으로서, ⅰ)컨베이어의 이송속도와 동기화 하며, 레일을 통해 컨베이어의 이송경로를 따라 이동 가능하게 설치되는 동기 캐리지와, ⅱ)허브에 접촉되면서 스프링을 매개로 허브의 형상대로 유동하며 배열되는 다수 개의 프로브 핀들을 포함하고, 동기 캐리지에 차폭 방향으로 이동 가능하게 설치되는 터치 프로브유닛과, ⅲ)터치 프로브유닛에 설치되며, 프로브 핀들의 유동변위를 측정하는 측정유닛과, ⅳ)측정유닛으로부터 획득한 프로브 핀들의 유동변위 측정 값을 상기 허브의 3차원 프로파일 데이터로 변환하는 제어기를 포함할 수 있다.

Description

휠 허브 판별장치 및 방법 {WHEEL HUB DISCRIMINATION SYSTEM AND DISCRIMINATION METHOD}

본 발명의 실시 예는 휠 허브 판별장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 타이어 휠을 휠 허브에 자동으로 장착하는 공정에서 휠 허브를 자동으로 판별하는 휠 허브 판별장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차 메이커에서 한대의 완성 차를 생산하기 위해서는 소재의 선택에서부터 차량 양산까지 여러 공정들을 거친다.

예를 들어, 자동차 조립 공장에는 프레스 성형된 각종 차체 부품을 조립하는 차체 서브 조립라인과, 차체 서브 조립라인에서 조립된 각종 차체 부품들을 화이트 보디 형태로 조립하는 차체 메인 조립라인과, 차체 메인 조립라인에서 조립된 차체에 각종 내외장 부품 등의 의장부품을 조립하는 의장 조립라인을 구축하고 있다. 이러한 공정라인들은 짧은 시간에 보다 많은 제품을 생산하기 위해 자동화 시스템을 도입하고 있다.

한편, 의장 조립라인에서는 샤시, 엔진, 변속기, 액슬, 타이어 휠 등과 같은 각종 의장부품들을 차체에 조립하는데, 이와 같은 의장 조립라인의 의장부품 조립 공정들 중 차체에 타이어 휠을 장착하는 공정에서는 액슬의 휠 허브에 타이어 휠을 체결한다.

이와 같은 타이어 휠 조립 공정에서는 액슬의 허브에 브레이크 어셈블리를 조립한 다음에 휠 너트 또는 휠 볼트를 통해서 허브에 타이어 휠을 체결한다. 최근에는 로봇 그리퍼 등과 같은 자동 조립장치를 이용하여 타이어 휠을 허브에 자동으로 조립함으로써, 생산성을 향상시키는 연구가 진행되고 있다.

그러나, 여러 종류의 차량에 대응하는 타이어 휠을 허브에 장착하는 타이어 휠 조립라인에서 휠 허브의 종류에 따라 휠 너트 또는 휠 볼트의 체결 위치가 상이하기 때문에, 다양한 종류의 휠 허브에 타이어 휠을 자동으로 장착하는데 어려움을 겪고 있는 실정이다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시 예들은 차종 별로 상이한 휠 허브의 휠 체결 위치를 간단한 구성으로서 자동 판별할 수 있도록 한 휠 허브 판별장치 및 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 휠 허브 판별장치는, 컨베이어를 따라 설정된 이송경로로 이송되는 차체의 휠 허브를 판별하기 위한 것으로서, ⅰ)상기 컨베이어의 이송속도와 동기화 하며, 레일을 통해 상기 컨베이어의 이송경로를 따라 이동 가능하게 설치되는 동기 캐리지와, ⅱ)상기 허브에 접촉되면서 스프링을 매개로 상기 허브의 형상대로 유동하며 배열되는 다수 개의 프로브 핀들을 포함하고, 상기 동기 캐리지에 차폭 방향으로 이동 가능하게 설치되는 터치 프로브유닛과, ⅲ)상기 터치 프로브유닛에 설치되며, 상기 프로브 핀들의 유동변위를 측정하는 측정유닛과, ⅳ)상기 측정유닛으로부터 획득한 상기 프로브 핀들의 유동변위 측정 값을 상기 허브의 3차원 프로파일 데이터로 변환하는 제어기를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 휠 허브 판별장치는, 상기 터치 프로브유닛에 설치되며, 상기 허브를 설정된 위치로 정렬하는 정렬부재를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 휠 허브 판별장치에 있어서, 상기 터치 프로브유닛은 상기 동기 캐리지 상의 구동부와 차폭 방향으로 연결되는 서포트부재와, 내부에 상기 스프링을 수용하고, 상기 프로브 핀을 차폭 방향으로 유동 가능하게 지지하며, 상기 서포트부재에 설치되는 다수의 프로브 하우징들을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 휠 허브 판별장치에 있어서, 상기 프로브 핀들은 상기 프로브 하우징을 관통하며, 상기 허브의 센터부 및 상기 센터부에 구비된 복수의 체결 스터드들과 접촉할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 휠 허브 판별장치에 있어서, 상기 프로브 핀들은 상기 스프링의 탄성력을 극복하며 상기 프로브 하우징의 내부로 밀려 들어가게 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 휠 허브 판별장치에 있어서, 상기 서포트부재에는 상기 허브의 센터부 가장자리 외측을 지지하며, 상기 허브를 설정된 위치로 정렬하는 정렬부재가 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 휠 허브 판별장치에 있어서, 상기 서포트부재는 한쪽이 개방되고, 다른 한쪽이 폐쇄된 원통 형상으로 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 휠 허브 판별장치에 있어서, 상기 프로브 핀들은 상기 서포트부재의 개방 단을 통해 설정된 길이로 돌출되게 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 휠 허브 판별장치에 있어서, 상기 정렬부재는 상기 프로브 핀들의 돌출 길이보다 더 긴 길이로서 상기 서포트부재의 개방 단 가장자리에 설정된 간격을 두고 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 휠 허브 판별장치에 있어서, 상기 정렬부재는 상기 허브의 센터부 가장자리 외측을 지지하는 푸시 단이 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 휠 허브 판별장치에 있어서, 상기 프로브 핀들은 마그네틱 소재로 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 휠 허브 판별장치에 있어서, 상기 측정유닛은 상기 프로브 하우징에 설치되며, 상기 프로브 핀의 유동에 의해 자속을 변화시키면서 유도 전류를 발생시키는 코일부와, 상기 코일부와 연결되며, 상기 유도 전류를 검출하는 검류부와, 상기 검류부로부터 획득한 유도 전류의 검출 값에 근거하여 자속 변화량을 산출하고, 상기 자속 변화량에 근거하여 상기 프로브 핀들의 유동 속도를 산출하며, 상기 유동 속도를 적분하여 상기 프로브 핀들의 유동변위를 산출하는 연산부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 휠 허브 판별장치에 있어서, 상기 제어기는 상기 연산부로부터 획득한 상기 프로브 핀들의 유동변위 산출 값에 근거하여 상기 허브의 3D 프로파일 데이터를 추출할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 휠 허브 판별장치에 있어서, 상기 제어기는 상기 허브의 3D 프로파일 데이터로부터 상기 허브의 센터부 및 체결 스터드들의 위치 값을 산출하고, 상기 위치 값과 상기 허브에 타이어 휠을 장착하는 휠 장착 로봇의 기 설정된 티칭 값을 비교 분석하여 티칭 보정 값을 상기 휠 장착 로봇으로 전송할 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 휠 허브 판별방법은, 컨베이어를 따라 설정된 이송경로로 이송되는 차체의 휠 허브를 판별하는 것으로서, (a) 동기 캐리지를 상기 컨베이어의 이송속도와 동기화 하며 상기 컨베이어의 이송경로를 따라 이동시키는 과정과, (b) 상기 동기 캐리지 상의 터치 프로브유닛을 차체의 휠 허브 측으로 이동시키며, 상기 터치 프로브유닛의 프로브 핀들을 상기 허브에 접촉시키는 과정과, (c) 상기 허브의 형상대로 유동하는 상기 프로브 핀들의 유동변위를 측정유닛을 통해 측정하는 과정과, (d) 상기 측정유닛으로부터 획득한 상기 프로브 핀들의 유동변위 측정 값을 상기 허브의 3차원 프로파일 데이터로 변환하는 과정을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 휠 허브 판별방법에 있어서, 상기 (b) 과정에서는 상기 터치 프로브유닛에 구비된 정렬부재를 통하여 상기 허브를 설정된 위치로 정렬할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 휠 허브 판별방법에 있어서, 상기 (b) 과정에서는 마그네틱 소재로 이루어진 상기 프로브 핀들을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 휠 허브 판별방법에 있어서, 상기 (c) 과정에서는 코일부의 내측에서 상기 프로브 핀의 이동에 의해 자속을 변화시키면서 유도 전류를 발생시키며, 검류부를 통해 상기 유도 전류를 검출할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 휠 허브 판별방법에 있어서, 상기 (c) 과정에서는 연산부에서 상기 유도 전류의 검출 값에 근거하여 자속 변화량을 산출하며, 상기 자속 변화량에 근거하여 상기 프로브 핀들의 유동 속도를 산출하고, 상기 유동 속도를 적분하여 상기 프로브 핀들의 유동변위를 산출할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 휠 허브 판별방법에 있어서, 상기 (d) 과정에서는 상기 연산부로부터 획득한 상기 프로브 핀들의 유동변위 산출 값에 근거하여 상기 허브의 3D 프로파일 데이터를 추출하고, 상기 허브의 3D 프로파일 데이터로부터 상기 허브의 센터부 및 체결 스터드들의 위치 값을 산출할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 휠 허브 판별방법은, 상기 (d) 과정 이후에 상기 위치 값과, 상기 허브에 타이어 휠을 장착하는 휠 장착 로봇의 기 설정된 티칭 값을 비교 분석하여 티칭 보정 값을 상기 휠 장착 로봇으로 전송하는 과정을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시 예들은 터치 프로브유닛 및 측정유닛을 통하여 차종 별로 상이한 휠 허브의 형상/사양 및 휠 너트 또는 휠 볼트의 체결 위치를 자동으로 판별할 수 있으므로, 다 차종에 유연한 타이얼 휠 자동 장착 시스템을 구현할 수 있다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 휠 허브 판별장치가 적용되는 타이어 휠 자동 장착 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 휠 허브 판별장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 휠 허브 판별장치를 개략적으로 도시한 일부 단면 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 휠 허브 판별장치에 적용되는 터치 프로브유닛 및 측정유닛을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 휠 허브 판별방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 휠 허브 판별장치가 적용되는 타이어 휠 자동 장착 시스템을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 휠 허브 판별장치를 도시한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예는 차체 서브 조립라인 및 차체 메인 조립라인에서 조립된 차체(3)에 각종 의장부품들을 장착하는 의장 조립라인에 적용될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 휠 허브 판별장치(100)는 의장 조립라인에서, 차체(3)의 휠 허브(5)에 타이어 휠(도면에 도시되지 않음)을 장착하는 타이어 휠 장착공정에 적용될 수 있다.

상기 타이어 휠 장착공정에서는 타이어 휠 자동 장착 시스템(1)을 통해 차체(3)의 휠 허브(5)에 타이어 휠을 자동으로 장착하는데, 타이어 휠 자동 장착 시스템(1)은 컨베이어(2)를 통하여 설정된 이송경로를 따라 이송되는 차체(3)의 휠 허브(5)에 타이어 휠을 자동으로 장착한다.

이러한 타이어 휠 자동 장착 시스템(1)은 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 따른 휠 허브 판별장치(100), 휠 장착 로봇(7) 및 휠 장착 그리퍼(9)를 포함하고 있다.

여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 휠 허브 판별장치(100)는 차종 별로 상이한 휠 허브(5)의 형상/사양 및 휠 너트 또는 휠 볼트의 체결 위치를 판별하기 위한 것으로, 이하에서 자세하게 설명될 것이다.

상기 휠 장착 로봇(7)은 차종 별로 상이한 휠 허브(5)의 형상/사양 및 휠 너트 또는 휠 볼트의 체결 위치에 대응하여 설정된 티칭 경로를 따라 컨베이어(2)의 이송속도와 동기화 하며, 다축 방향으로 암(arm)을 이동시킬 수 있는 핸들링 로봇으로 구비된다.

그리고, 상기 휠 장착 그리퍼(9)는 휠 장착 로봇(7)의 암 선단에 장착되는 것으로, 타이어 휠을 클램핑 하고, 휠 장착 로봇(7)에 의해 타이어 휠을 휠 허브(5)의 형상/사양 및 체결 위치에 맞게 정 위치시킨 상태에서, 휠 너트 또는 휠 볼트로 타이어 휠을 휠 허브(5)에 체결할 수 있는 구조로 이루어진다.

상기에서 차체(3)의 휠 허브(5)는 도 2에 도시된 바와 같이, 타이어 휠이 장착되는 센터부(6a)와, 그 센터부(6a)에 설치되는 복수 개의 체결 스터드들(6b)를 포함하고 있다. 상기 센터부(6a) 및 체결 스터드(6b)들은 차종 별로 형상/사양/치수 및 휠 너트와 휠 볼트의 체결 위치가 서로 상이하다.

상기 체결 스터드(6b)들은 스터드 볼트(예를 들면, 웰드 볼트) 또는 스터드 너트(예를 들면, 웰드 파이프 너트)를 포함할 수 있다. 상기 스터드 볼트는 타이어 휠에 끼워지며 휠 너트와 체결되면서 타이어 휠을 휠 허브(5)에 고정시킬 수 있다. 그리고 상기 스터드 너트는 타이어 휠에 끼워지며 휠 볼트와 체결되면서 타이어 휠을 휠 허브(5)에 고정시킬 수 있다.

통상적으로 당 업계에서는 차체 이송방향을 T 방향, 차폭 방향을 L 방향, 차체의 높이방향을 H 방향이라고 한다. 그러나 본 발명의 실시 예에서는 상기와 같은 LTH 방향을 기준으로 하지 않고, 차체 이송방향, 차체 폭방향 및 차체 높이방향을 기준으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 휠 허브 판별장치(100)는 차종 별로 상이한 휠 허브(5)의 센터부(6a) 및 체결 스터드(6b)들의 형상/사양 및 휠 너트 또는 휠 볼트의 체결 위치를 판별하며, 더 나아가서는 그 판별 데이터를 기초로 휠 장착 로봇(7)의 티칭 데이터를 보정할 수 있는 구조로 이루어진다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 휠 허브 판별장치를 개략적으로 도시한 일부 단면 구성도이다.

도 1과 함께 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 휠 허브 판별장치(100)는 기본적으로, 동기 캐리지(10), 터치 프로브유닛(30), 정렬부재(50), 측정유닛(70) 그리고 제어기(90)를 포함하며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 동기 캐리지(10)는 컨베이어(2)의 외측에서 그 컨베이어(2)의 이송경로를 따라 왕복 이동 가능하게 설치된다. 상기 동기 캐리지(10)는 컨베이어(2)의 이송속도와 동기화 하며, 레일(11)을 통해 컨베이어(2)의 이송경로를 따라 이동한다.

이러한 동기 캐리지(10)는 도면에 도시되지 않은 구동부를 통하여 레일(11)을 따라 이동 가능하게 설치되는데, 구동부는 예를 들어, 당 업계에 널리 알려진 공지 기술의 리니어 서보 모터 또는 작동 실린더를 포함할 수 있다.

상기 동기 캐리지(10)는 레일(11)에 슬라이딩 가능하게 결합되는 이동 프레임(13)을 포함한다. 상기 이동 프레임(13)은 이하에서 설명될 구성 요소들을 장착하기 위한 바아, 로드, 플레이트, 블록, 레일, 칼라 등과 같은 각종 부속 요소들을 포함할 수 있다.

이러한 각종 부속 요소들은 이하에서 설명될 터치 프로브유닛(30) 등을 이동 프레임(13)에 장착하기 위한 것이므로, 본 발명의 실시 예에서는 예외적인 경우를 제외하고 상기한 각종 부속 요소들을 이동 프레임(13)으로 통칭한다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 터치 프로브유닛(30)은 차체(3)의 휠 허브(5)와 프로브 접촉하는 것으로서, 차체(3)의 휠 허브(5)에 대응하여 동기 캐리지(10)의 이동 프레임(13) 상에서 차폭 방향으로 이동 가능하게 설치된다.

여기서, 상기 터치 프로브유닛(30)은 동기 캐리지(10) 상에 구비된 구동부(21)에 의해 휠 허브(5)에 대응하는 차폭 방향으로 이동 가능하게 설치된다. 상기 구동부(21)는 예를 들어, 공압 또는 유압에 의해 전후진 작동하는 공지 기술의 작동 실린더(23)를 포함할 수 있다. 상기 작동 실린더(23)는 복수 개로 구비되며, 작동 로드(25)를 통하여 터치 프로브유닛(30)과 연결된다.

이러한 터치 프로브유닛(30)은 본 발명의 실시 예에서 서포트부재(31), 다수 개의 프로브 핀(33)들 및 프로브 하우징(35)들을 포함한다.

상기 서포트부재(31)는 다수 개의 프로브 핀(33)들과 프로브 하우징(35)들을 지지하는 것으로, 차폭 방향으로 구동부(21)와 연결된다. 상기 서포트부재(31)는 한쪽(차체를 바로 보는 쪽)이 개방되고, 다른 한쪽이 폐쇄된 원통 형상으로 구비된다. 상기 서포트부재(31)는 작동 실린더(23)들의 작동 로드(25)와 연결되는데, 그 작동 로드(25)는 서포트부재(31)의 다른 한쪽과 연결된다.

상기 프로브 핀(33)들은 뒤에서 더욱 설명될 프로브 하우징(35)들에 설치되며, 도 4에서와 같이 스프링(37)을 매개로 휠 허브(5)에 접촉되면서 그 휠 허브(5)의 형상대로 유동하며 배열될 수 있다. 상기 프로브 핀(33)들은 서포트부재(31)의 개방 단을 통해 차폭 방향을 따라 설정된 길이로 돌출되게 설치된다.

상기 프로브 하우징(35)들은 서포트부재(31)의 내부에 설치된다. 상기 프로브 하우징(35)들은 내부에 스프링(37)을 수용하고, 프로브 핀(33)을 차폭 방향으로 유동 가능하게 지지한다.

여기서, 상기 프로브 핀(33)들은 프로브 하우징(35)을 차폭 방향으로 관통하며, 휠 허브(5)와 접촉하고, 스프링(37)의 탄성력을 극복하며, 휠 허브(5)의 센터부(6a) 및 체결 스터드(6b)들 형상대로 배열되면서 프로브 하우징(35)의 내부로 밀려 들어간다. 그리고 상기 프로브 핀(33)들은 휠 허브(5)와의 접촉이 해제되면, 스프링(37)의 탄성 복원력에 의해 원래의 위치로 되돌아 온다.

더 나아가, 상기 프로브 핀(33)들은 자성을 지닌 마그네틱 소재로 이루어질 수 있다. 그러나, 상기 프로브 핀(33)이 마그네틱 소재로 이루어지는 것에 반드시 한정되지 않고, 프로브 하우징(35)의 내부에 위치하는 일 부분에 영구자석을 부착한 것으로 구비될 수도 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서 상기 정렬부재(50)는 터치 프로브유닛(30)의 프로브 핀(33)들이 휠 허브(5)와 접촉하기 전에, 그 휠 허브(5)의 센터부(6a) 가장자리 외측과 접촉하며, 휠 허브(5)를 설정된 위치로 정렬하기 위한 것이다.

즉, 상기 정렬부재(50)는 프로브 핀(33)들과 휠 허브(5)의 허브 면이 수직의 각도로 접촉될 수 있게 휠 허브(5)의 센터부(6a) 가장자리 외측을 지지하며 그 휠 허브(5)의 조향 각을 정렬해 주는 기능을 하게 된다.

상기 정렬부재(50)는 터치 프로브유닛(30)의 서포트부재(31)에 설치된다. 상기 정렬부재(50)는 서포트부재(31)의 개방 단 가장자리에 설정된 간격을 두고 배치된다. 더 나아가, 상기 정렬부재(50)는 프로브 핀(33)들의 돌출 길이보다 더 긴 길이로서 서포트부재(31)의 개방 단 가장자리에 구비된다. 이와 같은 정렬부재(50)는 휠 허브(5)의 센터부(6a) 가장자리 외측을 지지하는 푸시 단(51)을 형성하고 있다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에서 상기 측정유닛(70)은 휠 허브(5)에 접촉되면서 유동하는 프로브 핀(33)들의 유동변위를 측정하기 위한 것이다. 상기 측정유닛(70)은 터치 프로브유닛(30)에 설치된다.

이러한 측정유닛(70)은 코일부(71), 검류부(73) 및 연산부(75)를 포함한다. 상기 코일부(71)는 프로브 하우징(35)에 설치되며, 프로브 핀(33)의 이동에 의해 자속을 변화시키면서 유도 전류를 발생시킨다.

즉, 마그네틱 소재의 프로브 핀(33)이 코일부(71)의 내측을 지나가면 자기력의 변화로 인해 그 코일부(71)에는 유도 기전력이 발생한다. 코일부(71)의 내측에서 프로브 핀(33)이 움직이며 자기장을 변화시키면 코일부(71)에 유도 전류가 통하게 되는데, 유도 기전력은 유도 전류를 생성하는 힘을 의미한다.

상기 검류부(73)는 코일부(71)를 통하는 유도 전류를 검출하는 검출기로서, 코일부(71)와 연결된다.

그리고, 상기 연산부(75)는 검류부(73)로부터 획득한 유도 전류의 검출 값에 근거하여 자속 변화량을 산출하고, 그 자속 변환량에 근거하여 프로브 핀(33)들의 유동 속도를 산출하며, 그 유동 속도를 적분하여 프로브 핀(33)들의 유동변위를 산출한다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 제어기(90)는 휠 허브 판별장치(100)의 전반적인 운용을 제어하는 컨트롤러로서, 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 장치(100)를 제어하기 위한 일련의 명령을 포함할 수 있다.

상기 제어기(90)는 측정유닛(70)의 연산부(75)로부터 획득한 프로브 핀(33)들의 유동변위 산출 값에 근거하여 허브의 3D 프로파일 데이터를 추출하고, 그 3D 프로파일 데이터로부터 휠 허브(5)의 센터부(6a) 및 체결 스터드(6b)들의 위치 값을 산출한다.

더 나아가, 상기 제어기(90)는 센터부(6a) 및 체결 스터드(6b)들의 위치 값과, 위에서 언급한 바 있는 휠 장착 로봇(7)의 기 설정된 티칭 값을 비교 분석하여 티칭 보정 값을 휠 장착 로봇(7)으로 전송한다.

이하에서는 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 휠 허브 판별장치(100)의 작동 및 그 판별장치(100)를 이용한 휠 허브 판별방법을 앞서 개시한 도면들 및 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 휠 허브 판별방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.

앞서 개시한 도면들 및 도 5를 참조하면, 우선 의장부품 조립라인의 타이어 휠 장착공정에서는 컨베이어(2)를 통해 다양한 차종의 차체(3)를 설정된 이송경로를 따라 이송한다.

여기서, 휠 장착 로봇(7)은 암의 선단에 장착된 휠 장착 그리퍼(9)를 통하여 타이어 휠을 클램핑 하고, 그 타이어 휠을 차체(3)의 프론트 측 휠 허브(5)에 정 위치시킨 상태에서, 휠 장착 그리퍼(9)를 통하여 타이어 휠을 휠 허브(5)에 체결한다. 이 때, 상기 휠 장착 그리퍼(9)는 휠 허브(5)의 체결 스터드(6b)들을 타이어 휠에 끼우며, 휠 허브(5)의 센터부(6a)에 정 위치시킨 상태에서, 휠 너트 또는 휠 볼트를 체결 스터드(6b)들에 체결하며, 타이어 휠을 휠 허브(5)에 고정시킬 수 있다.

이러는 과정에, 본 발명의 실시 예에서는 동기 캐리지(10)를 컨베이어(2)의 이송속도와 동기화 하며, 레일(11)을 통하여 컨베이어(2)의 이송경로를 따라 이동시킨다(S11 단계). 이 때, 상기 동기 캐리지(10) 상의 터치 프로브유닛(30)은 구동부(21)의 후진 작동에 의해 차폭 방향을 따라 후진된 상태에 있다.

그리고 나서, 상기 터치 프로브유닛(30)과 차체(3)의 리어 측 휠 허브(5)가 상호 대응하게 위치하면, 본 발명의 실시 예에서는 구동부(21)의 전진 작동으로 터치 프로브유닛(30)을 차체(3)의 휠 허브(5) 측으로 이동시킨다.

이에, 본 발명의 실시 예에서는 정렬부재(50)의 푸시 단(51)이 휠 허브(5)의 센터부(6a) 가장자리 외측을 지지하며, 휠 허브(5)를 설정된 위치로 정렬한다. 즉, 상기 정렬부재(50)는 푸시 단(51)을 통해 휠 허브(5)의 센터부(6a) 가장자리 외측을 가압하며, 터치 프로브유닛(30)의 프로브 핀(33)들과 휠 허브(5)의 허브 면이 수직의 각도로 접촉될 수 있게 휠 허브(5)의 조향 각을 정렬한다.

상기와 같이 정렬부재(50)를 통해 휠 허브(5)를 정렬한 상태에서, 본 발명의 실시 예에서는 터치 프로브유닛(30)의 프로브 핀(33)들을 휠 허브(5)에 접촉시킨다(S12 단계).

그러면, 상기 프로브 핀(33)들은 프로브 하우징(35)을 차폭 방향으로 관통한 상태에서, 휠 허브(5)와 접촉하고, 스프링(37)의 탄성력을 극복하며, 휠 허브(5)의 센터부(6a) 및 체결 스터드(6b)들의 형상대로 배열되면서 프로브 하우징(35)의 내부로 밀려 들어간다.

이러는 과정에, 본 발명의 실시 예에서는 휠 허브(5)의 형상대로 유동하는 프로브 핀(33)들의 유동변위를 측정유닛(70)을 통해 측정하고 그 측정 값을 제어기(90)로 출력한다(S13 단계).

상기 S13 단계에서는 마그네틱 소재의 프로브 핀(33)들이 유동하는 과정에, 코일부(71)의 내측에서 프로브 핀(33)의 이동에 의해 자속을 변화시키면서 유도 전류를 발생시키는데, 검류부(73)를 통해 그 유도 전류를 검출한다.

그러면, 연산부(75)에서는 유도 전류의 검출 값에 근거하여 자속 변화량을 산출하고, 그 자속 변화량에 근거하여 프로브 핀(33)들의 유동 속도를 산출하며, 그 유동 속도를 적분하여 프로브 핀(33)들의 유동변위를 산출한다.

이에, 상기 제어기(90)는 측정유닛(70)의 연산부(75)로부터 프로브 핀(33)들의 유동변위 산출 값을 획득하고 그 유동변위 산출 값에 근거하여 휠 허브(5)의 3D 프로파일 데이터를 추출한다(S14 단계).

그리고 나서, 상기 제어기(90)는 휠 허브(5)의 3D 프로파일 데이터로부터 그 휠 허브(5)의 센터부(6a) 및 체결 스터드(6b)들의 위치 값을 산출하고(S15 단계), 그 위치 값과 휠 장착 로봇(7)의 기 설정된 티칭 값을 비교 분석한다(S16 단계).

상기에서 휠 허브(5)의 위치 값이 기 설정된 티칭 값을 만족하지 않으면, 상기 제어기(90)는 기 설정된 티칭 값 대비 휠 허브(5)의 위치 값에 따른 휠 장착 로봇(7)의 티칭 보정 값을 산출하고(S17 단계), 그 티칭 보정 값을 휠 장착 로봇(7)으로 전송한다(S18 단계).

이에, 상기 휠 장착 로봇(7)은 티칭 보정 값을 제공받아 차종 별로 상이한 휠 허브(5)의 형상/사양 및 휠 너트 또는 휠 볼트의 체결 위치에 맞게 휠 장착 그리퍼(9)를 정 위치시킨 상태에서, 그 휠 장착 그리퍼(9)를 통하여 타이어 휠을 휠 허브(5)에 휠 너트 또는 휠 볼트로 체결한다.

한편, 상기 위치 값이 기 설정된 티칭 값을 만족하면, 상기 휠 장착 로봇(7)은 기 설정된 티칭 값 대로 작동하며, 휠 장착 그리퍼(9)를 통하여 타이어 휠을 휠 허브(5)에 체결한다(S19 단계).

상기한 바와 같은 과정들에서 자속 변화량 산출하고, 프로브 핀(33)들의 유동 속도 산출하며, 프로브 핀(33)들의 유동변위를 산출, 휠 허브(5)의 3D 프로파일 데이터를 추출, 그리고 휠 허브(5)의 위치 값 산출은 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술에 의해 가능하므로, 본 명세서에서 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 휠 허브 판별장치(100) 및 방법에 의하면, 터치 프로브유닛(30) 및 측정유닛(70)을 통하여 차종 별로 상이한 휠 허브(5)의 형상/사양 및 휠 너트 또는 휠 볼트의 체결 위치를 자동으로 판별할 수 있다.

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 차종 별로 상이한 휠 허브(5)의 형상/사양 및 휠 너트 또는 휠 볼트의 체결 위치에 따라서 휠 장착 로봇(7)의 티칭 경로를 보정함으로써, 다양한 종류의 휠 허브(5)에 타이어 휠을 자동으로 장착할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 다양한 차종의 휠 허브(5)에 타이어 휠을 자동으로 장착할 수 있으므로, 비용을 줄일 수 있으며, 다 차종에 유연한 타이얼 휠 자동 장착 시스템을 구현할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당 업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.

1: 타이어 휠 자동 장착 시스템 2: 컨베이어
3: 차체 5: 휠 허브
6a: 센터부 6b: 체결 스터드
7: 휠 장착 로봇 9: 휠 장착 그리퍼
10: 동기 캐리지 11: 레일
13: 이동 프레임 21: 구동부
23: 작동 실린더 25: 작동 로드
30: 터치 프로브유닛 31: 서포트부재
33: 프로브 핀 35: 프로브 하우징
37: 스프링 50: 정렬부재
51: 푸시 단 70: 측정유닛
71: 코일부 73: 검류부
75: 연산부 90: 제어기

Claims

컨베이어를 따라 설정된 이송경로로 이송되는 차체의 휠 허브를 판별하기 위한 휠 허브 판별장치로서,
상기 컨베이어의 이송속도와 동기화 하며, 레일을 통해 상기 컨베이어의 이송경로를 따라 이동 가능하게 설치되는 동기 캐리지;
상기 허브에 접촉되면서 스프링을 매개로 상기 허브의 형상대로 유동하며 배열되는 다수 개의 프로브 핀들을 포함하고, 상기 동기 캐리지에 차폭 방향으로 이동 가능하게 설치되는 터치 프로브유닛;
상기 터치 프로브유닛에 설치되며, 상기 프로브 핀들의 유동변위를 측정하는 측정유닛; 및
상기 측정유닛으로부터 획득한 상기 프로브 핀들의 유동변위 측정 값을 상기 허브의 3차원 프로파일 데이터로 변환하는 제어기;
를 포함하는 휠 허브 판별장치.
제1 항에 있어서,
상기 터치 프로브유닛에 설치되며, 상기 허브를 설정된 위치로 정렬하는 정렬부재를 더 포함하는 휠 허브 판별장치.
제1 항에 있어서,
상기 터치 프로브유닛은,
상기 동기 캐리지 상의 구동부와 차폭 방향으로 연결되는 서포트부재와,
내부에 상기 스프링을 수용하고, 상기 프로브 핀을 차폭 방향으로 유동 가능하게 지지하며, 상기 서포트부재에 설치되는 다수의 프로브 하우징들
을 포함하는 휠 허브 판별장치.
제3 항에 있어서,
상기 프로브 핀들은,
상기 프로브 하우징을 관통하며, 상기 허브의 센터부 및 상기 센터부에 구비된 복수의 체결 스터드들과 접촉하고,
상기 스프링의 탄성력을 극복하며 상기 프로브 하우징의 내부로 밀려 들어가는 휠 허브 판별장치.
제3 항에 있어서,
상기 서포트부재에는,
상기 허브의 센터부 가장자리 외측을 지지하며, 상기 허브를 설정된 위치로 정렬하는 정렬부재가 설치되는 휠 허브 판별장치.
제5 항에 있어서,
상기 서포트부재는 한쪽이 개방되고, 다른 한쪽이 폐쇄된 원통 형상으로 구비되며,
상기 프로브 핀들은 상기 서포트부재의 개방 단을 통해 설정된 길이로 돌출되게 구비되는 휠 허브 판별장치.
제6 항에 있어서,
상기 정렬부재는,
상기 프로브 핀들의 돌출 길이보다 더 긴 길이로서 상기 서포트부재의 개방 단 가장자리에 설정된 간격을 두고 배치되되,
상기 허브의 센터부 가장자리 외측을 지지하는 푸시 단이 구비되는 휠 허브 판별장치.
제3 항에 있어서,
상기 프로브 핀들은 마그네틱 소재로 구비되는 휠 허브 판별장치.
제8 항에 있어서,
상기 측정유닛은,
상기 프로브 하우징에 설치되며, 상기 프로브 핀의 유동에 의해 자속을 변화시키면서 유도 전류를 발생시키는 코일부와,
상기 코일부와 연결되며, 상기 유도 전류를 검출하는 검류부와,
상기 검류부로부터 획득한 유도 전류의 검출 값에 근거하여 자속 변화량을 산출하고, 상기 자속 변화량에 근거하여 상기 프로브 핀들의 유동 속도를 산출하며, 상기 유동 속도를 적분하여 상기 프로브 핀들의 유동변위를 산출하는 연산부
를 포함하는 휠 허브 판별장치.
제9 항에 있어서,
상기 제어기는,
상기 연산부로부터 획득한 상기 프로브 핀들의 유동변위 산출 값에 근거하여 상기 허브의 3D 프로파일 데이터를 추출하는 휠 허브 판별장치.
제10 항에 있어서,
상기 제어기는,
상기 허브의 3D 프로파일 데이터로부터 상기 허브의 센터부 및 체결 스터드들의 위치 값을 산출하고,
상기 위치 값과, 상기 허브에 타이어 휠을 장착하는 휠 장착 로봇의 기 설정된 티칭 값을 비교 분석하여 티칭 보정 값을 상기 휠 장착 로봇으로 전송하는 휠 허브 판별장치.
컨베이어를 따라 설정된 이송경로로 이송되는 차체의 휠 허브를 판별하는 휠 허브 판별방법으로서,
(a) 동기 캐리지를 상기 컨베이어의 이송속도와 동기화 하며 상기 컨베이어의 이송경로를 따라 이동시키는 과정;
(b) 상기 동기 캐리지 상의 터치 프로브유닛을 차체의 휠 허브 측으로 이동시키며, 상기 터치 프로브유닛의 프로브 핀들을 상기 허브에 접촉시키는 과정;
(c) 상기 허브의 형상대로 유동하는 상기 프로브 핀들의 유동변위를 측정유닛을 통해 측정하는 과정; 및
(d) 상기 측정유닛으로부터 획득한 상기 프로브 핀들의 유동변위 측정 값을 상기 허브의 3차원 프로파일 데이터로 변환하는 과정;
을 포함하는 휠 허브 판별방법.
제12 항에 있어서,
상기 (b) 과정에서는,
상기 터치 프로브유닛에 구비된 정렬부재를 통하여 상기 허브를 설정된 위치로 정렬하는 휠 허브 판별방법.
제12 항에 있어서,
상기 (b) 과정에서는,
마그네틱 소재로 이루어진 상기 프로브 핀들을 제공하는 휠 허브 판별방법.
제12 항에 있어서,
상기 (c) 과정에서는,
코일부의 내측에서 상기 프로브 핀의 이동에 의해 자속을 변화시키면서 유도 전류를 발생시키며, 검류부를 통해 상기 유도 전류를 검출하고,
연산부에서 상기 유도 전류의 검출 값에 근거하여 자속 변화량을 산출하며, 상기 자속 변화량에 근거하여 상기 프로브 핀들의 유동 속도를 산출하고, 상기 유동 속도를 적분하여 상기 프로브 핀들의 유동변위를 산출하는 휠 허브 판별방법.
제15 항에 있어서,
상기 (d) 과정에서는,
상기 연산부로부터 획득한 상기 프로브 핀들의 유동변위 산출 값에 근거하여 상기 허브의 3D 프로파일 데이터를 추출하고,
상기 허브의 3D 프로파일 데이터로부터 상기 허브의 센터부 및 체결 스터드들의 위치 값을 산출하는 휠 허브 판별방법.
제12 항에 있어서,
상기 (d) 과정 이후에,
상기 위치 값과, 상기 허브에 타이어 휠을 장착하는 휠 장착 로봇의 기 설정된 티칭 값을 비교 분석하여 티칭 보정 값을 상기 휠 장착 로봇으로 전송하는 과정을 더 포함하는 휠 허브 판별방법.