KR20000070082A - 타이어 테스트용 시스템에 사용되는 자동 폭 조절 가능 척 장치 - Google Patents

Abstract

타이어 테스트용 기계에 타이어를 확실하게 위치시키기 위한 자동, 폭 조절 가능 척(chuck) 장치는 스핀들 조립체 형태의 하부 척 및 움직일 수 있는 척 조립체 형태의 상부 척을 포함한다. 스핀들 조립체는 테이퍼 형태의 부분을 갖는 회전 가능 스핀들을 포함하며, 척 조립체는 테이퍼 형태의 리세스 결합부를 갖는 척 부재를 포함한다. 스핀들 조립체와 척 조립체 각각은 타이어의 하부 및 상부 비드와 맞물리기 위한 반쪽-림을 구비한다. 유압 실린더의 힘의 작용 하에 척 조립체 전체는 스핀들 조립체 쪽으로 및 스핀들 조립체로부터 멀어지게 움직일 수 있으며, 또한 완전히 올라간 위치와 완전히 내려간 위치 사이의 임의의 일 지점에서 멈춰질 수 있다. 게다가, 척 부재는 스핀들 및 척 조립체의 다양한 상대적 위치에서 스핀들 부재에 맞물려지도록 공압 실린더에 의해서 독립적으로 움직일 수 있다. 움직일 수 있는 척은 다양한 크기의 타이어를 수용하기 위해 증가된 행정(stroke) 거리를 갖는다. 공압 실린더는 척 부재가 스핀들에 맞물려지는 힘을 실질적으로 일정하게 유지시켜준다. 테스트가 완료되면 척 조립체의 림으로부터 타이어를 강제적으로 제거하기 위해 타이어 스트립퍼 메커니즘이 구비되어 있다.

Description

타이어 테스트용 시스템에 사용되는 자동 폭 조절 가능 척 장치{Automatic Adjustable Width Chuck Apparatus for Tire Testing Systems}

임의의 불규칙한 것들이나 불균일한 것들의 존재 여부를 알아내기 위해 타이어를 테스트하는 타이어 테스트용 시스템은 해당 분야에 공지되어 있다. 공지된 시스템은 전형적으로 타이어를 테스트용 스테이션으로 이동시키며 이곳에서 타이어는 일정 형태의 척 장치에 의해서 고정이 되며 정상 압력이 되도록 부풀려진다. 타이어는 로드휠(loadwheel)에 대해 표준 속도로 회전을 하게된다. 로드휠이 연결되어 있는 로드 셀(load cell)로부터 얻어진 데이터는 제조 공정 중에 생겼을 수 있는 임의의 불규칙한 것들의 존재 여부를 탐지하는데 사용된다. 추가적으로, 상기 시스템은 전형적으로 불규칙한 것들의 크기를 측정하며, 예를 들면 타이어로부터 물질을 제거하는 연삭 장치와 같은, 불규칙한 것을 교정하는 장치를 구비하고 있다.

타이어에 있는 임의의 불규칙한 것을 정확히 탐지하고, 측정하고, 교정하는 것을 용이하게 하도록, 기계 상에 타이어의 적합한 위치 설정을 제공하는 것이 종래 기술인 타이어 테스트용 기계의 목적이었다. 그렇지만, 아래에 설명되어질 바와 같이, 종래 기술의 척 장치가 테스트 및 교정 과정 동안에 타이어를 적절히 고정시키는 것을 수행해 왔지만, 해당 분야에 여전히 개선의 여지가 남아있다.

타이어 균일성 기계에 사용되는 하나의 종래 기술의 척 장치가 미국 특허 제 4,023,407호에 개시되어 있으며, 상부 척 및 하부 척을 포함하는데, 상기 각각의 척은, 각 척에 고정되어 있고 타이어의 상부 및 하부 비드(bead)와 각각 맞물려지도록 하는 림(rim)을 구비하고 있다. 상부 척은 유압 실린더에 의해 하부 척 방향으로 이동이 되어 림들 사이에 있는 타이어를 죄게 된다. 상부 척은 하부 척에 형성된 테이퍼 형상의 리세스와 맞물려지는 테이퍼 형상의 돌출부(nose)를 구비하는, 미끄럼 운동이 가능한 플런저(plunger)를 포함한다. 스프링이 상기 플런저를 감싸며 척과 함께 움직임으로써 압축이 된다. 상기 특허는 스프링이 완전히 압축이 되었을 때 척들은 닫힘 상태이며 체결 상태임을 개시한다. 그래서, 스프링에 의해 발생되는 힘은 하부 척의 리세스에 테이퍼 형상의 돌출부를 체결하는데 이용된다.

타이어 테스트용 기계에 사용되는 또 하나의 종래 기술의 척 장치가 미국 특허 제 4,852,398호에 개시되어 있으며, 상부 림에 고정되는 암(female) 부재 및 하부 림에 고정되어 있는 수(male) 부재를 포함한다. 암 부재는 수 부재의 원뿔 돌출부를 수용하는 테이퍼 형상의 리세스를 구비하며, 하부 수 부재는 유압 실린더에 의해 암 부재 쪽으로 움직일 수 있다. 수 부재 내에 위치된 스프링은 상기 원뿔 돌출부를 상기 리세스 쪽으로 편향시킨다. 유압 실린더는 수 부재 전체를 원뿔 돌출부가 테이퍼 형상의 리세스에 맞물려질 될 때까지 암 부재 쪽으로 이동시키며, 실린더는 암 부재 쪽으로 계속 움직이게 되는데, 상기 암 부재는 스프링을 압축시키며 그래서 스프링에 의해 발생하는 체결력(locking force)을 증가시킨다. 상기 특허는 스프링의 힘이 원뿔 돌출부를 암 부재의 테이퍼 형상의 리세스에 마찰에 의해서 커플링 시키는 것을 개시한다.

위에서 논의된 종래 기술의 척 장치는 상부 및 하부 척 부재에 의해 구비되는 림 사이의 테스트용 기계에 타이어를 위치시키는 기능을 수행하지만, 상기와 같은 조립체는 단점을 갖는다. 예를 들면, 하나의 척 부재가, 다른 하나의 척 부재를 향하여 또는 다른 하나의 척 부재로부터 멀어지게 움직이는 거리가 제한되어 있다. 또한, 종래 기술의 척 조립체에서 스프링의 사용은 하나의 척 부재가 다른 하나의 척 부재 쪽으로 움직일 수 있는 거리와 관련하여 제한을 가하게 되며, 또한, 각각의 요소를 서로 체결하는 것을 강화하도록 작용하는 힘의 일관성에 영향을 미치게 된다.

추가적으로, 종래 기술의 척 장치는 척 부재들을 서로 체결하는데 필요한 힘을 발생할 수 있도록 힘 상수(force constant)와 길이를 갖는 스프링을 사용해야 한다. 만약 척 부재가 움직이는 거리(즉, 척의 행정 길이)가 증가한다면, 상기 길이에 대해 척 부재에 충분한 힘을 낼 수 있도록 스프링의 길이도 또한 증가되어야 한다. 그렇지만, 상당한 양의 행정 길이를 증가시키는 것은 증가된 운동 범위에 대해 힘을 낼 수 있는 매우 크고 복잡한 스프링을 필요로 한다. 상기와 같은 스프링을 이용하는 것은 실용적이지도 경제적이지도 않다. 그래서, 종래 기술의 기계에서는 하나의 척 부재가 움직일 수 있는 거리가 스프링의 강성 및 길이 특성에 의해서 한정되게 된다. 추가로, 스프링의 길이가 변화함에 따라 스프링에 의해 발생되는 힘이 변화한다는 사실 때문에, 종래 기술의 척 부재에 작용하는 체결력은 스프링의 길이가 변화함에 따라 달라지게 된다. 결과적으로, 종래 기술의 척 장치는 전형적으로 척 부재들을 서로 체결하고 유지하도록 하는 실질적으로 일정한 힘을 내지 못한다.

따라서, 종래 장치의 제한 요소가 없고, 다양한 크기의 타이어를 수용하기 위해 증가된 행정 길이를 제공하고, 척 부재들을 서로 체결하기 위해 실질적으로 일정한 힘을 가하는 향상된 척 장치가 해당 분야에 필요하다

본 발명은 회전하는 물체를 고정하는 척 장치에 관한 것이다. 더욱 특히, 본 발명은 타이어 균일성 테스트용 시스템에 의해 타이어가 테스트되는 동안 타이어를 확실하게 위치시키는 자동 폭 조절 가능 척(chuck) 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성된 자동 폭 조절 가능 척 장치를 포함하는 타이어 테스트용 시스템의 평면도.

도 2는 도 1상에 있는 타이어 테스트용 시스템 및 척 장치의 단편적인 정면도.

도 3은 도 1 및 도 2 상의 타이어 테스트용 스테이션과 척 장치의 측면도.

도 4는 도 3의 타이어 테스트용 스테이션의 부분을 이루는 프레임의 사시도.

도 5는 도 3의 타이어 테스트용 스테이션 및 척 장치의 부분을 이루는 움직일 수 있는 척 조립체의 측면도.

도 6은 도 5에 도시된 척 조립체와 결합하는 스핀들 조립체의 측면도.

도 7은 특정 폭을 갖는 타이어를 고정하기 위해 제 1 위치에 배열된 각 조립체가 림을 구비하는, 도 5상의 척 조립체 및, 닫혀지고 체결된 상태인 도 6상의 스핀들 조립체를 도시하는 측면도.

도 7A는 도 7에 도시된 척 조립체 엑추에이터의 일 부분의 확대도.

도 8은 도 7의 위치에 고정되는 타이어보다 더 큰 폭을 갖는 타이어를 고정하기 위해 제 2 위치에 배열된 각 조립체가 림을 구비하는, 도 5상의 척 조립체 및, 닫혀지고 체결된 상태인 도 6상의 스핀들 조립체를 도시하는 측면도.

도 9는 척 조립체에 본 발명에 따라 구성된 타이어 스트립퍼 메커니즘을 구비한, 움직일 수 있는 척 조립체 및 스핀들 조립체의 정면도.

도 10은 움직일 수 있는 척 조립체에 사용되는 유압 제어 회로의 개략도.

본 발명은, 타이어의 진원도, 기계적 균일성 등이 만족스러운지 결정하기 위해 타이어가 테스트 절차 하에 있을 때 타이어를 지지해주는 자동 폭 조절 가능 척 장치를 제공한다. 추가로, 상기 장치는 테스트 절차에 이어서 선택적으로 수행되는 연삭 절차가 진행되는 동안에도 타이어를 지지하는데 사용될 수 있다. 척 장치는 하부 척과 상기 하부 척 쪽으로 및 이에 멀어지게 움직일 수 있는 상부 척을 포함한다. 상부 척이 완전히 올라간 위치와 완전히 내려간 위치 사이에서 임의의 지점에 정지될 수 있도록 하는 엑추에이터에 의해서 상부 척은 움직인다.

좀 더 구체적인 실시예에서, 상기 하부 척은 스핀들(spindle) 하우징 및 그 내부에 배치된 회전 가능한 스핀들을 포함하는 스핀들 조립체 형태이다. 스핀들은 테이퍼 형상의 수(male) 부분을 포함하는 제 1 단부(end)와, 스핀들을 회전시키기 위한 구동 벨트에 의해 회전이 되는 구동 스프로킷(sprocket)을 포함하는 제 2 단부를 구비한다. 상부 척은 스핀들 조립체의 위로 배치된 움직일 수 있는 척 조립체 형상이며, 스핀들의 수 부분과 맞물려지는 테이퍼 형상의 암 부분을 갖는 척 부재를 포함한다. 스핀들 조립체 및 움직일 수 있는 척 조립체는 각각, 테스트되는 동안에 타이어가 부풀려지고 회전이 허용되도록 타이어의 하부 및 상부 비드와 밀봉되게 맞물려지는 림을 구비한다.

움직일 수 있는 척 조립체는 외부 하우징과 내부 하우징을 포함하는 것이 바람직하며, 내부 하우징은 외부 하우징에 대하여 고정되어 있는 경우를 제외하고는 회전이 가능하다. 척 부재는 내부 하우징 내에 위치해 있으며, 내부 하우징에 대해 미끄럼 운동이 가능하다. 척 부재는 외부 하우징에 고정되어 있는 한 쌍의 공압 실린더에 의해 구동된다. 상기 척 부재의 테이퍼 형상의 암 부분은 회전 가능 스핀들의 테이퍼 형상의 수 부분을 체결되게 수용한다. 유압 엑추에이터는 두 개의 림 모두가 타이어의 비드와 맞물려질 때까지 척 조립체 전체를 스핀들 조립체 쪽으로 움직이도록 작동된다. 공압 실린더는 척 조립체 전체를 움직이는 것과는 독립적으로 내부 및 외부 하우징에 대해 상기 척 부재를 움직이도록 작동하게 되며, 이것에 의해 상기 테이퍼 형상의 리세스를 스핀들의 테이퍼 형상의 돌출부에 확실하게 체결시키는 맞물림이 이루어진다. 본 발명의 상기 측면은 종래 기술의 척 조립체와 비교하여 광범위한 타이어 크기에 대해 본 장치가 적용되는 것을 허용하는, 척 장치의 증가된 행정 길이를 제공해 준다.

추가적으로, 공기 실린더의 출력은 척 부재를 스핀들에 체결되도록 하기 위해 스프링을 사용했던 종래 기술의 척 장치와는 달리, 척 부재의 전체적인 움직임 범위에서 스핀들의 돌출부에 대해 실질적으로 일정한 체결력을 발생하도록 정밀하게 제어될 수 있다. 더욱이, 본 장치는 센서를 포함하며, 척 조립체 운동의 전체적인 경로보다 작은 범위에서 제한적인 척 조립체의 움직임을 허용하는데, 이것에 의해서 사이클(cycle) 시간을 감소시키며 효율을 증가시키게 된다. 본 발명의 또 다른 측면은, 타이어를 척 조립체로부터 분리시키기 위해 타이어 스트립퍼(stripper) 메커니즘이 척 조립체 상에 장착되어 있다.

도 1은, 평면도로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성된 자동 폭 조절 척 장치를 포함하는 타이어 테스트용 시스템의 전체적인 배열을 도시하고 있다. 전체적인 타이어 테스트용 시스템은 공동 계류중인, 1997년 1월 24일 출원된 '타이어 균일성 테스트용 시스템'이라는 명칭의 특허 출원 번호 제 60/036,716호(관리 번호 13-866호)에 더 자세히 개시되어 있으며, 주 내용은 여기에 참조로 병합되어 있다. 따라서, 다음의 상세 설명은 주로 조절 가능 척 장치에 관한 것이지만, 명료함과 본 발명의 척 장치가 주로 사용되어지는 환경을 제시하기 위해 전체적인 시스템이 아래에 간략하게 논의될 것이다. 물론, 조절 가능 척 장치의 특징들이 본 장치로 하여금 타이어 테스트용 기계 이외의 적용에 유용하다는 것이 당업자에 의해 인정될 것이다. 그래서, 본 발명은 반드시 임의의 특정 환경에 제한되도록 해석되어서는 안 된다.

도 1을 참조하면, 전체적인 타이어 테스트용 시스템은 다음의 하부 시스템 즉, 입구 컨베이어(10), 테스트용 스테이션(12), 출구 모듈(14), 및 선택적 표시용 스테이션(14a)과 타이어 분류 메커니즘(14b)을 포함한다. 테스트용 스테이션(12)에 위치된 타이어는 테스트되어지며, 타이어의 진원성, 기계적 균일성 및/또는 다른 물리적 특성들을 조절하기 위해 선택적으로 연삭된다. 도 1에서, 도면 번호(20)(점선으로 도시됨)로 표시된 타이어는 하부 림(24)과 상부 림(26)(도 3에 매우 잘 도시됨) 사이에서 죄여지도록 입구 컨베이어(10)에 의해서 테스트용 스테이션으로 운반된다. 상기 림은 본 발명의 조절 가능 척 장치를 포함하고 아래에서 상세히 논의될 상부 및 하부 척에 구비된다.

타이어는 림들(24, 26) 사이에서 죄여지며 부풀려진다. 부풀려진 후에, 로드휠(42)을 포함하는 로드휠 조립체(40)는 타이어(20)의 외부 표면과 접하는 관계가 되도록 이동된다. 종래의 경우와 마찬가지로, 로드 셀(load cell)(46, 48)(도 3에서 보임)을 통하여, 타이어에 의해 발생되는 부하를 모니터하는 로드휠에 대해 타이어는 회전을 하게된다. 해당 분야에 공지된 바와 같이, 로드 셀에서 얻어진 데이터는 타이어의 균일성을 결정하는데 사용된다. 로드휠은 공동 계류중인, 1997년 1월 24일 출원된 '타이어 테스트용 시스템에 사용되는 로드휠 조립체'라는 명칭의 특허 출원 번호 제 60/036,717호(관리 번호 14-212호)에 더 자세히 개시되어 있으며, 주 내용은 여기에 참조로 병합되어 있다. 만약 원한다면, 타이어의 하부 부분 및 상부 부분(도 3에 보여짐)을 연삭하기 위한 그라인더(50, 52) 및 타이어의 중심 부분을 연삭하기 위한 그라인더(도시되지 않음)와 같이, 타이어의 균일성에 대한 조절이 하나 또는 그 이상의 그라인더에 의해 이루어진다.

탐침 시스템은, 일반적으로 도면 번호(56)로 표시되었는데, 테스트용 스테이션의 일부를 형성할 수 있으며, 예시된 실시예에서(도 3에 매우 잘 도시됨)는 상부 및 하부 측 벽 센서 조립체(54a, 54b), 상부 및 하부 숄더 센서(미도시됨) 및 중심부 트레드(tread) 센서(58)를 포함한다. 상기 탐침 시스템은 전체적인 타이어 테스트용 시스템에 관련된 앞서 언급된 공동 계류중인 출원서에 더 자세히 개시되어 있다.

상부 및 하부 척, 로드휠 조립체(40), 그라인더(50, 52) 및 탐침 시스템(56)이 일반적으로 도 3의 도면 번호(60)로 표시된 갠트리(gantry) 형태의 프레임 시스템에 장착되어 있다. 예시된 바람직한 실시예에서, 상기 프레임은 베이스(62), 상기 베이스의 위로 소정의 간격을 두고 두 쌍의 칼럼(66a, 66b 와 68a, 68b)에 의해 지지되는 가로보(cross-beam)(64)를 포함한다. 상기 베이스(62)는 단일 부재를 형성하기 위해, 바람직하게는, 서로 용접된 한 쌍의 수평 Ｉ- 보를 포함한다. 도 4에서와 같이, 바람직한 실시예에서, 상기 베이스(62)의 일 단(65a)은 "Y" 형상(평면상에서 보여질 때)을 이루고 단부 부분(70a, 70b)을 포함하는 반면에, 상기 베이스(62)의 대향 단부(65b)는 다소 "T" 형상을 이루며 또한 가로 보(72)를 포함한다. 상기 프레임(60)은 전체적인 타이어 테스트용 시스템에 관련된 앞서 언급된 공동 계류중인 출원서에 더욱 자세히 서술되어 있다.

입구 컨베이어(10)(도 1 및 도 2 참조)는 타이어가 테스트되도록 일반적으로 도면 번호(100)로 표시된 센터링(centering) 스테이션으로부터 테스트용 스테이션(12)으로 타이어들을 이동시킨다. 입구 컨베이어는 공동 계류중인, 1997년 1월 24일 출원된 '타이어 테스트용 시스템에 사용되는 입구 컨베이어'라는 명칭의 특허 출원 번호 제 60/036,718호(관리 번호 13-867호)에 더 자세히 개시되어 있으며, 주 내용은 여기에 참조로 병합되어 있다. 작동에 있어서, 테스트될 타이어가 벨트나 롤러 컨베이어(미도시됨)에 의해 센터링 스테이션(100)의 입구로 운반된다. 도 1은 도면 번호(102)에 의해 점선으로 표시된 타이어를 도시하며, 입구 컨베이어로 운반되기 직전에 있다. 상기 입구 컨베이어는, 운반된 타이어를 입구 컨베이어 메커니즘 상으로 운반하는 이송 롤러 또는 킥(kick) 롤러(108)를 포함한다. 타이어는 킥 롤러(108)에 의해 센터링 스테이션(100)으로 운반되며, 그리고 나서 도면 번호(154)로 표시된 축에 대해 중심이 맞춰지게된다. 바람직한 실시예에서, 센터링 축(154)은 테스트 스테이션 축(156)(도 1 및 도 2 참조)으로부터 일정한 거리에 위치되어 있으며, 상기 테스트 스테이션 축(156)은, 바람직한 실시예에서, 스핀들 조립체(410)의 회전축에 해당된다. 따라서, 타이어가 센터링 스테이션(100)에서 중심이 맞춰진 후, 스핀들 조립체와 일직선이 되도록 이동된다. 이와 같은 배열에서, 타이어가 센터링 스테이션에서 테스트용 스테이션으로 움직이는 거리는 타이어의 직경에 상관없이 모든 타이어에 동일하다.

입구 컨베이어는 다음과 같이 작동한다. 센터링 스테이션에 타이어를 수용하기 전에, 컨베이어 유닛은 엑추에이터(142)에 의해 내려간다. 타이어가 입구 킥 롤러(108)에 의해 컨베이어 상으로 이동된다. 일단 센터링 스테이션(100)안에 있으면, 센터링 암 엑추에이터(미도시됨)가, 롤러들(176, 176a)이 타이어의 외주(periphery)에 물려질 때까지 센터링 암들(170, 172)을 타이어 쪽으로 밀도록 작동하게 된다. 만약 윤활 장치가 존재한다면, 센터링 스테이션에서 타이어를 회전시켜서 윤활 장치로 하여금 타이어(20)에 윤활유를 뿌릴 수 있게 하기 위해, 센터링 롤러들 중 하나(176a)가 회전한다. 일단 중심이 맞춰지면, 컨베이어 유닛은 엑추에이터(142)에 의해서 올라가게 되며, 이로써 타이어를 들어올리게 되며 사실상 타이어를 지지 컨베이어의 위로 올리게 된다. 각 롤러(176, 176a)들은, 상기 컨베이어 조립체가 타이어와 맞물려지고 타이어를 들어올림에 따라 타이어와 센터링 암(170, 172) 사이의 상대 운동을 수용할 수 있게, 각 롤러(176, 176a)들이 수직으로 소정의 거리를 이동할 수 있도록 장착된다. 그리고 나서 센터링 암은 바깥쪽으로 움직여서 접은 위치가 되며, 테스트될 타이어가 컨베이어 유닛에 의해 지지되며 축(154)에 대해서 중심이 맞춰지고, 그리고 나서 테스트용 스테이션의 축(156)으로부터 소정의 거리에 위치된다.

그리고 나서, 타이어를 테스트용 스테이션의 축(156)에 일치되도록 위치시키는 소정의 거리만큼 타이어를 전진시키도록 컨베이어가 작동이 된다. 엑추에이터(142)는 컨베이어 유닛이 내려가도록 작동되는데, 이것은 실제로 타이어를 하부 척 상에 내려놓게 된다. 컨베이어 유닛이 하부 위치에 있을 때, 타이어가 테스트용 스테이션(12)에서 테스트되고 있는 동안에, 또 다른 타이어가 센터링 스테이션으로 운반이 될 수 있으며, 그리고 나서 윤활유가 뿌려지고 중심이 맞춰진다.

본 발명의 조절 가능 척 장치는 하부 척 및 이동 가능 상부 척을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 하부 척은 프레임(60)에 고정된 스핀들 조립체(410)를 포함하는 한편, 상부 척은 프레임(60)의 가로 보(64)에 장착된 왕복 운동이 가능한 척 조립체(310)를 포함한다. 도 3에 도시되었듯이, 척 조립체(310)는 유압 엑추에이터(204)의 부분을 형성하는 유압 로드(202)의 단부에 장착되어있다. 엑추에이터는 프레임의 가로 보(64)에 고정되어 있으며, 도 4에 잘 예시되었듯이, 플레이트(224)에 의해 보강된 가로 보(64)에 형성되어 있는 개구부(220)를 관통하여 뻗어있다. 테스트용 스테이션에 위치된 타이어가 테스트될 때, 엑추에이터(204)는 척 조립체(310)를 스핀들 조립체(410) 쪽으로 움직이도록 로드(202)를 신장시키게 된다. 상부 림(26)을 장착하는 척 조립체(310)는 또한, 바람직하게는 테이퍼 형상의 리세스(368)로 형성된 암 부분을 포함하는 정렬 부재를 형성하는 전방 단부를 갖는 중심 상에 위치된 척 부재(360)를 포함한다. 상기 리세스(368)는, 스핀들 조립체(410)에 구비되는데(도 2 참조), 바람직하게는 테이퍼 형상의 돌출부(442)로 형성된, 수 부분을 수용할 수 있도록 형태를 이루고 있다. 수 부분과 암 부분 사이의 맞물림은, 척 조립체(310)와 스핀들 조립체(410) 사이에서 정밀한 정렬을 유지시키고, 이들 조립체 사이에서 죄여진 타이어와 함께, 스핀들 조립체(410)의 회전 운동을 척 조립체의 상부 림(26)으로 이동시켜주는 수단이 되며, 이것은 타이어가 척 조립체(310)와 스핀들 조립체(410) 사이에 죄여져 있을 때 상부 및 하부 림(26, 24)을 일치된 상태로 회전이 가능하게 해준다.

이제 주로 도 5 내지 도 9를 참조로 하면, 척 장치는 두 개의 주요 부분 즉, 앞서 언급된, 도면 번호(310)로 표시되어 있는 움직일 수 있는 척 조립체(310) 및 도면 번호(410)로 표시된 회전 가능 스핀들 조립체를 포함하는 것으로 볼 수 있다, 도 5에서와 같이, 움직일 수 있는 척 조립체(310)는 상부 단부(322)와 하부 단부(324)를 구비하는 외부 하우징(320)을 포함한다. 관련 용어 "상부(upper)" 및 "하부(lower)"는 도면에 묘사된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예를 명료하게 서술하기 위해서 여기서 사용되었으며, 한정하는 방법으로 해석되어서는 안 된다. 외부 하우징(320)은, 아래에 더 논의될 바와 같이, 공기 실린더(400)를 장착할 수 있도록 브래킷(326, 328)을 포함한다. 상기 하우징의 상부 단부(322)는, 공압 실린더(400)로부터 움직일 수 있는 척 부재(360)로 운동을 전달하기 위한 암(390)을 구비하는 브래킷을 수납할 수 있도록 하는 슬롯(330) 형태일 수 있는 개구부를 포함한다.

유압 실린더 로드 어댑터(332)는 나사, 볼트 또는 다른 형태의 적합한 커넥터일 수 있는 패스너(fastener)(334)를 통해서 외부 하우징(320)의 상부 단부(322)에 고정되어 있다. 도 7에 보여지듯이, 상기 어댑터(332)는 유압 엑추에이터(204)의 로드(202)에 결합(또는, 선택적으로, 일체형으로 형성되어 있을 수 있는데)되어 있으며, 상기 엑추에이터는 본 장치(예를 들면, 도 4에 도시됨)의 프레임(60)에 형성되어 있는 개구부(220) 내에 배치된 실린더를 포함한다. 상기 로드(202)와 척이 정렬 상태로부터 회전하는 것을 방지하기 위해서 트랙커 바(tracker bar)(250)가 프레임에 있는 알맞은 개구부를 통해서 뻗어 있으며, 척 조립체에 결합되어 있다.

엑추에이터(204)는 척 조립체(310) 전체로 하여금 그 밑에 위치된 스핀들 조립체(410) 쪽으로 움직이게 하거나 스핀들 조립체(410)에서 멀어지게 움직일 수 있도록 작동된다. 도 7 및 도 7A에서 보여지듯이, 실린더 장착부(220)가 프레임 가로보(64)의 아랫부분으로 결합이 이루어지며, 캠 롤러(230)가 상기 로드(202)의 주위로 제공된다. 실린더 캡 실(cap seal)(240)이 상기 로드(202)의 외부에 대해서 실(seal)을 제공할 수 있도록 상기 실린더(204)에 외부 쪽으로 배치되며 실린더 장착부(220)에 고정된다. 캡 실(240)은 상기 로드(202)를 둘러싸며 부싱(bushing)(242) 및 상기 로드와 접하는 고리모양의 실(246)을 수용한다. 상기 로드(202)가 연장됨에 따라, 유압 유체가 타이어로 떨어지는 것을 방지하기 위해서 로드 상의 임의의 유체가 상기 실에 의해서 제거되고 챔버로 모아질 수 있도록 유압 유체를 포함하는 챔버가 상기 부싱과 상기 실에 의해 형성되어 있다.

척 조립체(310)는, 외부 하우징(320)의 내부에 배치되고 테이퍼 형상의 롤러 베어링(346, 348)을 통해 척 조립체(310)에 대해서 회전이 가능한, 내부 하우징(340)을 포함한다. 내부 하우징(340)은 상부 림(26)(도 7에 잘 도시됨)을 수용할 수 있도록 구성된 계단 형태의 하부 단부(342)를 구비한다. 상부 림(26)은, 위에 기술되어 있고 해당 분야에 공지된 바와 같이, 타이어의 상부 비드와 맞물려진다. 내부 하우징은 패스너(344)를 통해 움직일 수 있는 척 부재(360)에 결합되어 있는 키(key)(343)를 포함한다. 상기 키(343)는, 상기 척 부재가 내부 하우징(340)에 대해서 직선으로 움직이도록 허용하기 위해서 척 부재(360)에 형성되어 있는 슬롯에 걸쳐져 있다. 그렇지만, 종래에서와 같이, 상기 키(343)는 척 부재(360)로 하여금 내부 하우징 부재(340)에 대해서 회전하는 것을 방지한다. 그래서, 척 부재(360)를 회전시키면 또한 내부 하우징 부재(340)를 회전시키게 된다.

움직일 수 있는 척 부재(360)는 상부 단부(362)와 하부 단부(364)를 포함한다. 상부 단부(362)는, 상기 브래킷 암(390)의 단부(394)에 고정된 칼라(380)에 부착되며, 상기 암의 대향 단부(392)는 공기 실린더(400)의 로드(406)에 결합되어 있다. 아래에서 논의될 바와 같이, 이러한 구조는 상기 척 부재를 외부 하우징(320) 및 내부 하우징(340) 모두에 대해 직선으로 움직이도록, 상기 공기 실린더(400)에서 척 부재(360)로 운동을 전달한다. 상기 척 부재의 하부 단부(364)는, 상기 척 부재가 완전히 접혀진 상태일 때(도 5에 도시됨) 내부 하우징(340)의 단부와 맞물려지는 계단 형태의 부분(366)을 포함한다. 칼라(372)는 적합한 패스너에 의해서 하부 단부(364)에 결합되어 있다. 척 부재의 하부 단부(364)에 형성된 테이퍼 형상의 리세스(368)는 스핀들 조립체(410)(도 6참조, 아래에서 논의될 것임)의 테이퍼 형상의 돌출부(442)와 물려질 수 있는 형상을 한 내부 벽 부분(370)을 구비한다. 칼라(372)의 내부 벽에는, O-링(374)과 같은 실 부재를 제공되는데, 이는 상기 돌출부(442)와 리세스(368) 사이에 타이어 주입 공기가 들어가는 것을 방지하기 위해서 상기 돌출부(442)와 리세스(368) 사이의 접합부를 밀봉하는 역할을 한다.

상기 공압 실린더(400)는, 실린더 버트(butt) 단부(402)에 위치한 브래킷을 통해서 상기 버트 단부(402)와 로드 단부(404)의 중간 위치에서 움직일 수 있는 척 부재(310)의 외부 하우징(320)에 고정되도록 장착된다. 실린더(400)의 로드(406)는 위 방향으로 연장되며 브래킷 암(390)의 단부(392)에 고정된 로드 단부(408)를 구비한다. 실린더(400)의 작동에 따라, 브래킷 암((390)이 외부 하우징(320)의 슬롯(330)에 걸쳐진 상태로 상기 로드(406)는 수축된 상태가 되거나 또는 신장된 상태가 된다. 그래서 실린더 로드(406)의 직선 운동은 척 부재(360)의 상부 단부(362)로 전달되며, 척 부재의 하부 단부(364) 및 리세스(368)를 스핀들 조립체(410)의 테이퍼 형상의 돌출부(442) 쪽으로 움직이게 하거나 상기 테이퍼 형상의 돌출부(442)로부터 멀어지게 움직이게 한다. 상기와 같이, 척 조립체 전체(310)는 유압 실린더(204)의 작동에 의해 스핀들 조립체(410) 쪽으로 및 스핀들 조립체(410)로부터 멀어지게 움직일 수 있으며, 더욱이, 상기 척 부재(360)는 상기 공기 실린더(400)의 작동에 의해 척 조립체의 내부 및 외부 하우징(320, 340)에 대해서 독립적으로 움직이는 것이 가능하다. 이것은 테스트용 스테이션으로부터 타이어를 제거하기 위해서 척 조립체 전체가 완전히 위로 올려질 필요가 없도록 상기 척 부재(360)로 하여금 스핀들(440)로부터 수축되는 것을 허용한다. 바람직한 실시예에서는 엑추에이터(400)가 공기 실린더지만, 당업자는 척 부재를 움직이기 위해서 공압 또는 유압 실린더가 사용될 수도 있다는 것을 인지하게될 것이다. 추가적으로, 공기 실린더 대신에 모터 구동 기어 조립체, 리드 스크루(lead screw) 등과 같은 기계적 구동 장치를 사용하는 것도 가능하다.

이제 도 6으로 넘어가면, 회전 가능 스핀들 조립체(410)는 상부 단부(422) 및 하부 단부(424)를 구비하는 외부 하우징(420)을 포함한다. 하우징(420)에는 스핀들 조립체(410)를 타이어 테스트용 시스템의 프레임(60)에 분리 가능하게 고정하기 위한 플랜지(426)가 제공되는 것이 바람직하다. 본 발명의 상기 측면은, 전체 조립체가 상기 시스템의 프레임에 쉽게 결합되고 분리될 수 있는 분리 가능 카트리지(cartridge)형태의 스핀들 조립체(410)를 제공해 주며, 그래서 사용시 유연성을 수반하는 모듈 요소를 제공해준다. 상기 플랜지(426)는 볼트(428)와 같은 임의의 적합한 패스너에 의해 상기 프레임에 고정될 수 있다. 물론, 플랜지(426)의 특정 형태나 위치(또는 다른 부착 구조)는 변동될 수 있는 한편, 여전히 스핀들 조립체(410)의 모듈 성능을 제공해 준다. 상기와 같은 특징은 또한 구성요소로 접근하는 것을 향상시켜주며 시스템의 정비 보수를 종래의 시스템보다 덜 복잡하게 만들어준다.

캡 부재(430)가 스크루(432)와 같은 적합한 패스너에 의해서 하우징(420)의 상부 단부(422)로 고정되며, 부싱(434)이 상기 캡과 상기 스핀들(440)의 외부 사이에 위치한다. 스핀들(440)의 원활한 회전을 용이하게 하기 위해서, 테이퍼 형상의 롤러 베어링(436, 438)이 하우징(420)과 스핀들(440) 사이에서 스핀들(440)의 상부 및 하부 단부 위치에 구비되어 있다. 테이퍼 형상의 돌출부(442)는 외부 표면(444)과 단부 표면(446)을 구비한다. 상기 표면(444)은 척 조립체(310)에 있는 테이퍼 형상의 리세스(368)의 측벽(370)과 물려질 수 있는 형상을 하고 있으며, 이렇게 맞물려지는 면들은 원뿔대의 형상을 하는 것이 바람직하다. 척 조립체(310)에 구비되는 상부 림(26)에서와 똑 같은 방법으로, 타이어의 하부 비드와 맞물려지는 하부 림(24)(도 6 참조)을 수용할 수 있도록 숄더 또는 계단 형태의 부분(448)이 구비되어 있다. 바람직한 실시예에서, 테이퍼 형상의 돌출부(442)는 스핀들에 결합된 교체가 가능한 캡이며 강철로 형성되는 것이 바람직하다. 물론, 상기 돌출부(442)는 스핀들에 영구적으로 고정된 독립 요소일 수 있으며, 또는 대안적으로, 일체형으로 형성된 스핀들의 일부일 수 있다.

스핀들(440)은 그 내부에 형성된 유니온 밸브(456)와 엘보우 피팅(elbow fitting)(458)을 통한 공기 공급으로부터 공기를 받아들이는 공기 도관(450)을 구비하고 있다. 공기는 상기 도관(450)으로 들어가서 테이퍼 형상의 돌출부(442)에 인접한 출구 개구부(451)로 나온다. 도 7에서 보여지듯이, 공기는 상기 개구부(451)로부터 나오며, 척 장치에 의해 유지되는 타이어를 부풀리기 위한 상부 및 하부 림(26, 24) 사이의 공간으로 들어간다. 공기로 타이어를 부풀리는 방법은 해당 분야에 공지되어 있으며 상세히 논의되지 않을 것이다. 그렇지만, 본 발명에서 실 (374)에 의해 테이퍼 형태의 돌출부(442)와 척 부재(360)의 테이퍼 형태의 리세스(368) 사이의 공간으로 공기가 들어가는 것이 방지된다는 것에 주의해야 하며, 이것에 의해서 공기가 서로 체결된 스핀들(440)과 척 부재(360)에 분리력(separation force)을 발생시킬 가능성을 예방할 수 있다.

스핀들(440)의 하부 단부(452)는 스프로킷 조립체(454)에 연결된 축소된 직경 부분의 형태로 되어 있다. 상기 스프로킷 조립체(454)는 스핀들(440)과 하부 림(24)(도 1 및 도 8 참조)을 회전시키기 위해, 모터(36)와 같은 구동 메커니즘에 연결되어 있는 구동 벨트 또는 풀리(38)에 의해 맞물려진다. 척 부재(360)의 테이퍼 형태의 리세스(368)의 내부에 스핀들의 돌출부(442)가 체결되어 있고, 타이어가 두 개의 림(26, 24) 사이에 유지되어 있기 때문에, 스핀들을 회전시키면 척 부재(360)와 상부 림(26)( 및 내부 척 하우징(340))을 또한 회전시키게 된다. 상부 및 하부 림(26, 24)의 회전은 당업자에 공지된 바와 같이 테스트 절차를 수행하기 위한 테스트용 스테이션에서 타이어를 회전시키게 된다.

도 7은 두 림(26, 24) 사이에 죄여진 비드 폭 ("w")를 갖는 타이어 ("t") 를 구비한, 닫혀지고 체결된 상태에서, 척 조립체(310)와 스핀들 조립체(410)를 도시하는 분해되고, 부분적으로 절취된 도면이다. 상기 장치의 프레임(60)에 있는 개구부(220)는 상기 로드(202)가 아래로 신장된 상태로 유압 엑추에이터(204)의 실린더를 수용하게 된다. 상기 로드(202)의 하부 단부는 어댑터(332)에 의해서, 위에서 논의된 바와 같이, 척 조립체의 외부 하우징(320)의 상부 단부로 연결된다. 상기 엑추에이터(204)는 화살표 (A)를 따라 척 조립체 전체를 상기 스핀들 조립체(410) 쪽으로 및 상기 스핀들 조립체(410)로부터 멀어지게 움직이도록 작동하는데, 도시되었듯이, 상기 스핀들 조립체(410)는 플랜지(426)를 통해서 상기 프레임에 고정되어 있다. 도 7에서 죄여져있는 것으로 도시된 타이어 ("t")는, 엑추에이터(204)를 통해 척 조립체(310)를 스핀들 조립체(410) 쪽으로 움직이는 것은 상기 림(26, 24)들로 하여금 타이어의 비드와 맞물려지도록 하며, 또한 상기 스핀들(440)이 척 부재(30)에 고정되도록 상기 테이퍼 형태의 돌출부(442)로 하여금 테이퍼 형태의 리세스(368)로 들어갈 수 있도록 상대적으로 작은 비드 폭 ("w")를 구비하고 있다. 공기 실린더(400)는 상기 테이퍼 형태의 척 부재 리세스(368)가 상기 테이퍼 형태의 돌출부(442)에 대해 힘을 가하도록 작동되며, 두 요소의 체결을 강화하게 된다. 또한, 공기 실린더(400)의 작동이 정밀하게 제어될 수 있기 때문에, 상기 요소들을 서로 체결하기 위해 작용하는 힘의 양이 실질적으로 일정하도록 유지될 수 있다. 이것은 척과 스핀들 요소의 체결을 강화하기 위해 스프링을 사용하던 종래 기술의 장치의 경우와 다르다. 척 부재를 아래방향으로 밀기 위해서 상기 로드(406)가 수축되는 정도에도 불구하고 체결력을 실질적으로 일정하게 유지하기 위해서는, 상기 실린더(400)는 척 부재에 일정한 힘을 발생시키는데 필요한 경우 압력을 해제해주는 감압 조절장치(미도시됨)를 구비하는 것이 바람직하다.

도 8은 상부 및 하부 림(26a, 24a) 사이에 타이어 ("T")(점선으로 표시됨)를 죄고 있는 본 발명의 장치를 도시하는데, 이 타이어 ("T")는 도 7에 도시된 타이어 ("t")의 비드 폭 ("w") 보다 큰 비드 폭 ("W")를 구비한다. 더 큰 타이어 "T"의 더 큰 직경 거리를 수용하기 위해서 그리고 이 타이어의 비드와 맞물려지기 위해서, 두 림(26a, 24a)이 직경에 있어서 두 림(26, 24)보다 더 클 수 있다는 것에 주의해야 한다. 그렇지만, 척 조립체의 운동 범위가 증가되었기 때문에, 다른 크기의 비드 폭을 갖는 타이어를 죄기 위해서 한 세트의 림들을 이용하는 것이 가능하다. 당업자는 유지되는 타이어 크기의 범위에 따라, 하나 또는 그 이상의 림 세트들이 사용될 수 있다는 것을 인지하게 될 것이다. 어떤 경우든지 간에, 본 발명은 척 조립체 전체 및 척 부재 모두를 움직이게 하는 것이 가능하기 때문에 종래 기술의 장치보다 타이어 폭에 있어서 더 큰 범위를 수용할 수 있다.

도 8에서 보여지듯이, 림(26a, 24a)으로 하여금 상부 및 하부 타이어 비드에 맞물려지게 하기 위해 척 조립체(310)를 스핀들 조립체(410) 쪽으로 움직이게 하는 것(엑추에이터(204)에 의해)은, 타이어 ("T")의 상대적으로 큰 비드 폭 때문에 척 부재(360)로 하여금 스핀들(440)에 맞물려지게 하기에는 충분하지 않다. 그래서, 상기 로드(406)를 수축하기 위해 공기 실린더(400)가 작동될 때, 이 공기 실린더(400)는 척 부재(360)를 테이퍼 형태의 리세스(368)가 스핀들(440)의 테이퍼 형태의 돌출부(442)에 포개어질 때까지 아래방향으로 밀게되며, 실린더에 의해서 척 부재에 작용하는 힘의 정도는 위에서 논의된 바와 같이 제어된다. 상부 척 조립체(310)가 스핀들(440) 쪽으로(및 스핀들로부터 멀어지게) 움직이는 거리를 제어하기 위해, 본 시스템의 고정 프레임(60)에 대해 척 조립체(310)가 움직이는 거리를 탐지하도록 센서(460)(도 10 참조)가 구비되어 있다. 바람직한 실시예에서, 상기 센서(460)는 본 장치 상의 임의의 적합한 위치에 장착된 직선 변위 트랜스듀서(transducer)이며, 유압 실린더(204)(도 10 참조)에 장착되는 것이 바람직하다. 켄터키주 플로렌스(Florence) 소재의 밸루프(Balluff)사로부터 구입할 수 있으며 BTL-2 시리즈와 동일한 트랜스듀서가 센서(460)로 사용된다.

본 발명의 이러한 특징은 척 부재로 하여금 온전한 사이클보다 적게 움직이는 기능을 제공해 준다. 즉, 종래 기술의 장치는, 척이 완전히 올라간 위치와 완전히 내려간 위치 사이의 전체 거리를 반복적으로 왕복 운동을 했다는 점에서 제한이 되었었다. 그래서, 이 장치의 사이클 시간은 유지되는 타이어의 폭에 상관없이 같았다. 이와 같이, 타이어가 제거되도록 하기 위해서 척 부재를 조금만 들어올려도(또는 내려도) 충분함에도, 상기 부재는 전체 거리를 움직였다. 그렇지만, 엑추에이터(204)에 의해 척 조립체(310) 전체를 들어올리고 실린더(400)에 의해서 척 부재(360)를 들어올림으로써, 본 발명은 척 부재가 온전한 사이클보다 적게 움직이는 것을 허용한다. 센서(460)는 타이어를 제거하는데 필요한 만큼 만 움직이도록 하기 위해서 척의 위치를 모니터한다. 따라서, 본 발명은 감소된 사이클 시간과 증가된 효율을 제공한다.

도 10은 척 조립체(310)의 움직임을 제어하기 위한 유압 제어 회로의 개략도이다. 상기 제어 회로는 척 조립체가 내려지거나 들어올려진 곳에서의 속도를 제어하며, 또한 유압 동력이 제거되었을 때 척 조립체가 떨어지는 것을 방지하는 역할을 한다.

도 10을 참조하면, 상기 제어 회로는 개략적으로 도시되고 일반적인 도면 번호(462)로 표시된 종래의 유압 공급원을 포함한다. 상기 유압 공급원(462)은 "저압(low pressure)" 및 "고압(high pressure)" 회로 모두를 위한 가압 유체를 만들어낸다. 저압 회로는 척 엑추에이터(204) 내에서의 거시적 움직임(로드(202)의 신장 및 수축)에 영향을 미치게 하는데 이용된다. 서보(servo) 밸브와 함께 사용되는 고압 회로는 타이어가 상부 및 하부 림(26, 24) 사이에 죄여진 후에 척 조립체(310)의 위치를 유지시키는데 이용된다. 고압 시스템은 테스트 절차 동안 타이어가 부풀려질 때 상기 림(26, 24)사이에서 발생되는 분리력에 저항하게 된다.

종래에서와 마찬가지로, 상기 공급원(462)은 저압 펌프(462a)와 고압 펌프(462b)를 포함하는데, 이 두 펌프는 모두 보통의 구동 모터(464)에 의해서 구동된다. 저압 펌프(462a)는 가압 유체를 도관(466)으로 보내게되며, 반면에, 고압 펌프(462b)는 가압 유체를 도관(468)으로 보내게된다. 상기 두 저압 및 고압 회로로부터의 가압 유체는 분기 귀환 라인(branch return line)(470a, 470b)에 의해 보통의 귀한 또는 탱크 라인(470)으로 귀환된다.

압력 도관(466)과 분기 귀한 도관(470a) 사이에 연결된 종래의 압력 릴리이스 밸브(473)는 저압 회로내의 압력 레벨을 설정하는데 이용된다. 또 다른 압력 릴리프 밸브(475)가 고압 회로의 압력을 조절하고 유지하기 위해 이용되며, 도 10에서 보여지는 것처럼, 고압 도관(468)과 분기 탱크 귀환 라인(470b) 사이에 연결되어 있다.

저압 시스템은 타이어로 하여금 테스트 스테이션으로 들어가고 그 후에 테스트된 타이어를 테스트 스테이션에서 나가도록 허용하는 척 엑추에이터(204)가 신장되고 수축되도록 하기 위해 사용된다. 가압된 유체의 실린더 단부(204a) 및 엑추에이터(204)의 로드 단부(204b)로의 유동은 비례 밸브(474)에 의해 제어된다. 렉스로뜨(Rexroth)로부터 구입할 수 있고 4WRZ25E3-360-5X/6824N9ET로 표시되는 비례 밸브가 사용될 수 있다. 비례 밸브는 선택적으로 저압 도관(466)으로부터의 가압 유체를, 각각 실린더 단부(204a) 또는 엑추에이터(204)의 로드 단부(204b)와 통해있는, 급송(feed) 도관(476) 또는 급송 도관(478)으로 통하게 한다. 세 지점 온/오프 밸브가 사용될 수 있었지만, 바람직한 실시예에서, 밸브(474)는 척 실린더(204)로 보내지는 가압 유체의 유동 속도가 제어 가능토록 하는 비례 밸브이다. 그 결과, 로드가 신장되고 수축되는 속도가 변화될 수 있다. 예를 들면, 척이 "수동으로 천천히 조작"될 때, 즉, 셋-업 등이 행해지는 동안에, 척의 움직임은 아주 천천히 이루어지는 것이 일반적으로 바람직하다. 그래서, "셋-업" 조건하에서, 상기 비례 밸브는 상기 로드의 신장 및 수축 속도를 낮추도록 실린더로 보내지는 가압 유체의 유동 속도를 감하도록 제어될 것이다. 공지된 바와 같이, 유동 속도뿐만 아니라 유체의 유동 방향도 제어하도록 시스템 제어에서 발생되는 적합한 제어 신호가 비례 밸브로 인가된다.

스핀들에 대한 척(310)의 위치가 센서(460)에 의해 모니터되는데, 위에서 표시된 바와 같이, 상기 센서(460)는 밸루프(Balluff)사로부터 구입할 수 있는 선형 변위 트랜스듀서인 것이 바람직하다. 도 10에서 잘 보여지듯이, 센서(460)는 실린더(204)의 단부로 나사결합이 이루어지며, 피스톤 로드 또는 램(202)에 형성되어 있는 내경(202a)의 내부로 연장되는 탐침(460a)을 포함한다. 상기 내경(202a)의 상부 단부에서 자석(479)이 로드에 구비되어 있다. 상기 탐침(460a)은 상기 자석(479)의 움직임에 응답하며 그래서 상기 로드(202)의 위치를 결정할 수 있다.

선형 위치 센서(460)와 비례 밸브(474)의 조합은, 상부 척이 하부 척 쪽으로 움직임에 따라 상부 척 요소들과 하부 척 요소들 사이의 충격을 제어하도록, 상부 척의 속도를 제어하기 위해 사용된다. 왜냐하면 선형 변위 센서(460)는 끊임없이 상부 척의 위치를 모니터하기 때문에, 상부 척이 하부 척을 향하여 접근할 때, 유동 속도를 감소시키기 위해서 상기 제어 시스템은 비례 밸브(474)에 적절한 신호를 보낼 수 있으며 그래서 상부 척이 하부 척 쪽으로 움직이는 속도를 감하게 된다.

상기 척(310)이 원하는 위치(타이어가 상부 및 하부 림(26, 24) 사이에 죄여지는 위치)에 이르게 될 때, 상기 척의 위치를 유지시키기 위해서 고압 회로가 사용된다. 특히, 상기 척이 죄는(clamping) 위치에 이를 때, 고압 유지 솔레노이드(480)는 종래의 서보 밸브 조립체(482)를 작동하도록 전기가 통하게된다. 비례 밸브(474)는 작동이 멈춰지며, 유동을 차단하는 위치인 중심이 맞춰진 상태로 되돌아간다.

서보 밸브 조립체는 종래의 것으로 여겨지며, 4WS2EM10-4X/10B2ET315Z8DM으로 표시되는 렉스로뜨(Rexroth) 서보 밸브(482a), 종래의 절연 블록(482b), 필터(482c) 및 차단용 밸브(482d)를 포함할 수 있다. 차단용 밸브(482d)는 선(Sun)사로부터 구입 가능하며 4153-059-000-AFM0128과 동일하다. 상기 차단용 밸브(482d)는, 고압 솔레노이드 밸브(480)가 작동되고 난 후에 상기 고압 시스템이 서보 밸브 조립체 내의 압력을 전개시키는데 소요되는 시간동안, 척(310) 내부의 움직임을 방지한다. 공지된 바와 같이, 상기 서보 밸브 조립체는 그 위치를 최종적으로 잡기 위해 상기 척(310)내부에서 미세한 움직임을 일으킬 수 있으며, 일단 그 위치가 정해지면, 타이어가 부풀려진 후에, 림(26, 24) 사이에 죄여진 타이어에 의해 발생되는 분리력에 저항하도록 작동한다.

상기 회로의 특징에 따르면, 압력에 의해 작동되는 체크 밸브(486)는 실린더의 로드 단부와, 비례 밸브(474)와 통하는 압력 공급원 사이에 배치된다. 압력에 의해 작동하는 체크 밸브(486)의 목적은, 척(310)으로 하여금 그 자체의 무게에 의해서 아래방향으로 움직이는 것을 허용하는, 도관이 파손되는 등의 경우에, 엑추에이터(204)의 로드 단부로부터 나오는 유체의 유출을 방지하는 것이다. 솔레노이드 작동 온/오프 밸브(488)는, 로드(204)의 신장을 허용하기 위해서 실린더로부터 유체의 유동을 허용하도록 압력 작동 체크 밸브(486)를 개방(파일럿 압력 라인(487)을 통해서)하기 위해서 사용된다. 정상 기계 작동 동안에, 이 솔레노이드(488)는 전형적으로, 체크 밸브(486)를 열어서 상기 엑추에이터 로드(204)의 비제한적인 움직임을 제공하도록 전기가 통하게 된다. 솔레노이드 밸브(488)는 기계의 셋-업 상태, 수동 조작 작업, 등의 하에서 전기가 통하지 않게 된다. 라인(489)은 밸브(486)를 위한 드레인 라인이며, 귀환 라인(470a)에 연결되어 있다.

어큐뮬레이터(accumulator)(490)는 엑추에이터(204)가 신장되거나 수축되어질 때 추가적인 유체 유동을 제공해준다. 이 어큐뮬레이터(490)는 압력 라인(466)과 통해있다. 상기 어큐뮬레이터(490)의 기능에 대한 좀더 상세한 설명은 "타이어 균일성 기계용 유압 장치"라는 명칭의 미국 특허 제 5,029,467호에서 찾을 수 있으며, 참조로 여기에 병합되어 있다.

상기 회로는 또한 일반적인 도면 번호(492)로 표시된 '재생 루프(loop)"를 포함한다. 상기 루프는 로드 단부 공급 도관(478)을 압력 도관(466)에 연결시켜 준다. 체크 밸브(494)는 압력 도관(466)에서 로드 단부 공급 도관(478)으로 흐르는 유동을 방지한다. 작동에 있어서, 압력이 엑추에이터(204)의 실린더 단부(204a)로 공급될 때, 로드 단부로부터 강제되는 유체는 압력 작동 체크 밸브(486)와, 재생 루프 체크 밸브(494)를 통하여 압력 도관(466)으로 이동하게 된다. 곧바로 압력 라인(466)으로 방출되는 유체를 조사해 보면, 더 적은 양의 유체가 유압 시스템에 의해서 공급되어졌으며, 따라서 향상되어진 작동 및 반응 횟수가 실현될 수 있다.

도 9는 바람직한 실시예의 추가적인 특징, 즉, 타이어를 상부 림(26a)으로부터 강제로 제거하는 도면 번호(500)로 표시된 타이어 스트립퍼 메커니즘을 도시한다. 상기 스트립퍼 메커니즘(500)은 임의의 적합한 고정 수단에 의해서 척 조립체의 외부 하우징(320)에 고정되어 있는 적합한 브래킷(502) 또는 플레이트에 장착된 한 쌍의 공기 실린더(510)를 포함한다. 그래서 상기 메커니즘(500)은 척 조립체(310)에 고정되어 척 조립체(310)를 따라서 움직인다. 실린더(510) 각각은 스트립퍼 부재(512)를 구비하는 로드(512)를 갖고 있다. 실린더의 작동에 의해, 상기 로드(512)는 상기 스트립퍼 부재(514)를 아래방향으로 타이어 ("T")로 밀도록 연장이 되며, 타이어를 상부 림(26a)으로부터 제거하게된다. 도 9는, 실선으로, 림(26a)으로부터 타이어를 제거하도록 스트립퍼 부재(514)가 하강하며, 그리고 나서 정지 위치로 상승되고 난 후의 상기 장치를 도시하고 있다. 도 9상의 파선은 상기 스트립퍼 부재가 타이어와 맞물려지는 위치를 도시한다. 작동시에, 스트립퍼 부재는 상기 림(26a)으로부터 타이어에 힘을 가하도록 하강하며, 그리고 나서 수축이 된다. 그러면 스핀들로부터 타이어가 들어올려 지도록 허용하기 위해 상기 척이 상승되며 테스트용 스테이션으로부터 멀리 옮겨진다.

추가적으로, 다른 비드 직경을 갖는 타이어를 수용하도록 실린더(510)의 반경 방향의 위치를 조절하고 척 조립체에 대해서 스트립퍼 부재(514)를 조절하기 위한 조절 수단이 구비되어 있다. 바람직한 실시예에서, 상기 조절 수단은 다양한 직경을 갖는 타이어를 수용할 수 있도록 스트립퍼 요소를 반경 방향(도 9상에서 왼쪽으로 또는 오른쪽으로)으로 움직이게 하는 회전 가능한 핸드휠(520)이다. 스트립퍼 메커니즘은 타이어의 테스트가 완료된 후에 효율적이면서 일관되게 척 장치로부터 타이어를 제거하는 것에 관련된 종래 기술의 장치에 있는 문제를 극복한다. 추가적으로, 스트립퍼 부재를 척 조립체 상에 장착시킴으로써 각 요소로의 접근성과 정비보수를 단순화하는 간결한 구조를 제공한다. 게다가, 이 특징은 타이어 림들이 여전히 함께 있을 때에도 타이어가 분리되는 것을 가능하게 한다. 많은 종래 기술의 기계의 경우와는 달리 상부 척으로부터 타이어를 분리하도록 하기 위해서 상기 척이 완전히 수축되는 것을 요하지 않는다. 그래서, 각 기계의 사이클 사이에서 척이 완전히 수축되고 그리고 나서 완전히 신장될 필요가 없으니까 사이클 시간이 줄어들게 된다.

본 발명은 타이어 시험용 시스템의 타이어를 유지시켜주는데 특히 적합하고 종래 기술의 장치들의 결함과 한계점들을 극복하는, 폭 조절 가능 척 장치를 제공해 준다는 것이 명백하다. 앞의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 완전한 개시를 제공할 목적으로 만들어졌으며, 여기에 개시된 발명의 사상의 범주와 적용을 제한하도록 해석되어서는 안되며, 그래서 본 발명의 많은 변형과 수정이 당업자에게 명백해질 것이다.

Claims (29)

1. 타이어 테스트용 기계에 있어서,

   하부 섹션과 상부 섹션을 포함하는 프레임으로서, 상기 하부 섹션은 베이스를 한정하는, 상기 프레임과,

   상기 프레임의 상기 베이스에 고정된 하부 척으로, 회전 가능 스핀들을 포함하는, 상기 하부 척과,

   상기 프레임에 대해서 수직으로 움직일 수 있도록 상기 프레임의 상기 상부 섹션에 장착된 상부 척으로, 회전 가능 척 부재를 포함하는, 상기 상부 척 부재와,

   상기 상부 및 하부 척에 의해 고정되는 타이어를 테스트하기 위한 수단과,

   상기 프레임에 대한 상기 상부 척의 수직 위치를 탐지하기 위한 센서와,

   완전히 올라간 위치와 완전히 내려간 위치 사이에서 상기 프레임에 대해서 상기 상부 척을 올리고 내리는 엑추에이터를 포함하되,

   상기 엑추에이터는 상기 완전히 올라간 위치와 완전히 내려간 위치 사이에서 임의의 원하는 위치에 상기 상부 척을 멈추도록 작동이 가능한 타이어 테스트용 기계.
2. 제 1항에 있어서, 상기 엑추에이터는, 유압 동력이 제거되었을 때 상기 상부 척이 올라간 위치에서 유지되도록 하는 압력 작동 체크 밸브를 포함하는 유압 제어 회로에 연결된 유압 실린더를 포함하는 타이어 테스트용 기계.
3. 제 1항에 있어서, 상기 엑추에이터는 유압 실린더를 포함하며 상기 센서는 상기 유압 실린더에 구비된 트랜스듀서(transducer)를 포함하는 타이어 테스트용 기계.
4. 제 1항에 있어서, 상기 엑추에이터는 상기 상부 척을 올리고 내리도록 하는데 필요한 유체의 유동을 다루는데 적합한 비례 밸브(proportional valve)로부터 유압 유체를 받아들이는 유압 실린더를 포함하는 타이어 테스트용 기계.
5. 제 4항에 있어서, 상기 비례 밸브는 상기 척 부재와 스핀들의 충격을 제어하도록 상기 상부 척이 상기 하부 척 쪽으로 움직일 때 상기 상부 척의 속도를 제어하는 타이어 테스트용 기계.
6. 제 1항에 있어서, 상기 상부 척은 외부 하우징의 내부에 회전 가능하게 장착된 내부 하우징을 포함하며, 상기 회전 가능 척 부재는 상기 내부 하우징에 대해 미끄럼 운동이 가능하되, 상기 엑추에이터는 상기 내부 및 외부 하우징과 상기 척 부재를 들어올리고 내리는 타이어 테스트용 기계.
7. 제 1항에 있어서, 상기 상부 척을 올리고 내리기 위한 상기 엑추에이터는 상기 프레임의 상기 상부 섹션에 고정되는 타이어 테스트용 기계.
8. 제 1항에 있어서, 상기 스핀들은 상기 스핀들을 회전시키기 위한 구동 벨트에 의해 결합된 구동 스프로킷을 구비하는 타이어 테스트용 기계.
9. 제 1항에 있어서, 상기 상부 척에 결합된 제 1 림(rim)과 상기 하부 척에 결합된 제 2 림을 더 포함하되, 상기 림들은 상기 기계에 의해서 테스트되는 타이어의 상부 및 하부 비드와 맞물려지는 형태로 되어있는 타이어 테스트용 기계.
10. 제 9항에 있어서, 다수의 교환 가능 제 1 및 제 2 림이 구비되고 상기 상부 및 하부 척에 결합 가능하되, 상기 다수의 림은 다양한 크기의 타이어와 맞물려지는 형태로 되어있는 타이어 테스트용 기계.
11. 제 9항에 있어서, 상기 림 중 하나로부터 타이어가 분리되도록 상기 상부 척에 구비되는 스트립퍼 메커니즘을 더 포함하는 타이어 테스트용 기계.
12. 제 11항에 있어서, 상기 스트립퍼 메커니즘은 하나 이상의 스트립퍼 부재 및 공압 엑추에이터를 포함하되, 상기 공압 엑추에이터는 상기 상부 척에 고정되어 있으며 상기 상부 척에 장착된 타이어 쪽으로 상기 스트립퍼 부재를 밀도록 작동 가능한 타이어 테스트용 기계.
13. 제 11항에 있어서, 상기 스트립퍼 메커니즘에는 다른 비드 직경을 갖는 타이어를 분리하기 위해 상기 상부 척에 대한 상기 스트립퍼 부재의 위치를 조절하기 위한 수단이 제공되는 타이어 테스트용 기계.
14. 제 1항에 있어서, 상기 엑추에이터는 상기 실린더의 작동에 의해서 상기 상부 척을 올리고 내리는 로드를 포함하는 유압 실린더를 포함하고, 동작되는 동안에 상기 로드의 외부 표면으로부터 유압 유체를 제거하기 위해서 상기 실린더의 외부에 실이 제공되며, 상기 실은 상기 로드로부터 제거된 유체를 받아들이기 위한 챔버를 한정하는 타이어 테스트용 기계.
15. 타이어 테스트용 기계에 있어서,

    하부 섹션과 상부 섹션을 포함하는 프레임과,

    상기 프레임의 상기 하부 섹션에 고정된 하부 척으로, 회전 가능 스핀들을 포함하는, 상기 하부 척과,

    상기 프레임의 상기 상부 섹션에 장착되고 상기 프레임에 대해서 수직으로 움직일 수 있는 상부 척으로, 회전 가능 척 부재를 포함하는, 상기 상부 척 부재와,

    상기 상부 및 하부 척에 의해 고정되는 타이어의 균일성을 측정하기 위한 수단과,

    상기 상부 척의 수직 위치를 탐지하기 위한 센서와,

    상기 상부 및 하부 척 사이에 타이어를 확실하게 죄도록 상기 프레임에 대해 상기 상부 척을 올리고 내리기 위해 상기 상부 척에 결합된 유압 엑추에이터를 포함하되,

    상기 유압 엑추에이터에 의해 발생되는 힘은 테스트 동안 상기 상부 및 하부 척 사이에서 타이어를 죄며, 또한 다양한 폭을 갖는 타이어를 죄기 위해 상기 하부 척에 대해서 상기 상부 척을 임의의 다양한 선택 지점으로 움직이는 타이어 테스트용 기계.
16. 제 15항에 있어서, 상기 상부 척으로부터 타이어가 분리되도록 상기 상부 척에 구비되는 스트립퍼 메커니즘을 더 포함하는 타이어 테스트용 기계.
17. 제 16항에 있어서, 상기 스트립퍼 메커니즘은 하나 이상의 스트립퍼 부재 및 공압 엑추에이터를 포함하되, 상기 공압 엑추에이터는 상기 상부 척에 고정되어 있으며 상기 상부 척에 의해 유지되는 타이어 쪽으로 상기 스트립퍼 부재를 밀도록 작동 가능한 타이어 테스트용 기계.
18. 제 17항에 있어서, 상기 스트립퍼 메커니즘에는 다양한 비드 직경을 갖는 타이어를 분리하기 위해 상기 상부 척에 대한 상기 스트립퍼 부재의 위치를 조절하기 위한 수단이 제공되는 타이어 테스트용 기계.
19. 제 15항에 있어서, 유압 유체를 받아들이기 위한 챔버를 한정하기 위해서 상기 실린더의 외부 부분에 고정된 실 부재를 더 포함하되, 상기 실 부재는 상기 챔버로부터 상기 로드 상으로 유체가 나오는 것을 방지하기 위해 상기 로드와 접촉하는 타이어 테스트용 기계.
20. 폭 조절 가능 척 장치에 있어서,

    타이어의 비드와 접촉할 수 있도록 반쪽-림을 수용하기에 적합한 제 1척으로, 테이퍼 형태의 수(male) 부분을 포함하는 회전 가능 스핀들을 포함하는, 상기 제 1척과,

    상기 타이어의 비드와 접촉하고 상기 제 1척을 향해서 및 상기 제 1척에서 멀어지게 움직일 수 있도록 반쪽-림을 수용하기에 적합한 제 2척으로, 상기 회전 가능 스핀들의 상기 테이퍼 형태의 수 부분을 수용할 수 있는 형상으로 테이퍼 형태의 암 부분을 포함하는 신장 가능하며(extensible), 회전 가능한 척 부재를 포함하는, 상기 제 2척과,

    상기 스핀들의 상기 테이퍼 형태의 수 부분과 맞물려지는 상기 테이퍼 형태의 암 부분을 움직이기 위해서, 상기 제 2척에 대해 상기 척 부재가 연장되도록 작동 가능한 하나 이상의 유체 압력 작동 엑추에이터를 포함하는 폭 조절 가능 척 장치.
21. 제 20항에 있어서, 상기 유체 압력 작동 엑추에이터는 공압에 의한 것이며 실질적으로 상기 척 부재가 상기 엑추에이터에 의해 움직이는 전체 범위에 걸쳐서 실질적으로 일정한 힘을 상기 척 부재에 작용하는 타이어 테스트용 기계.
22. 제 20항에 있어서, 상기 유체 압력 작동 엑추에이터는 공압에 의한 것이며 상기 제 2척에 대해서 상기 척 부재를 수축할 수 있도록 작동 가능한 타이어 테스트용 기계.
23. 제 20항에 있어서, 상기 엑추에이터는 상기 척의 외부 표면에 배치되어 있으며, 상기 제 2 척에 대해 상기 척 부재의 신장 가능한, 테이퍼 형태의 암 부분의 위치를 시각적으로 표시해 주는 타이어 테스트용 기계.
24. 제 20항에 있어서, 한 쌍의 공압 엑추에이터가 상기 척 하우징에 고정되어 있고, 상기 척 부재에 고정된 브래킷(bracket)을 구동시키는 폭 조절 가능 척 장치.
25. 제 20항에 있어서, 상기 스핀들에 공기를 상기 테이퍼 형태의 수 부분에 인접한 영역으로 공급하기 위한 공기 도관이 제공되는 폭 조절 가능 척 장치.
26. 제 25항에 있어서, 상기 척 부재의 상기 테이퍼 형태의 암 부분에 상기 스핀들의 상기 테이퍼 형태의 수 부분과 상기 척 부재의 상기 테이퍼 형태의 암 부분 사이의 영역에 공기가 들어가는 방지하기 위한 실이 제공되는 폭 조절 가능 척 장치.
27. 제 20항에 있어서, 상기 회전 가능 스핀들의 상기 테이퍼 형태의 수 부분 및 상기 척 부재의 상기 테이퍼 형태의 암 부분은 메이팅(mating) 원뿔대 형상을 구비하는 폭 조절 가능 척 장치.
28. 제 20항에 있어서, 상기 하부 척은 스핀들 하우징에 고정된 다수의 요소들을 포함하되, 상기 스핀들 하우징은 지지 프레임으로부터 전체 하부 척이 제거되는 것을 허용하도록 상기 지지 프레임에 분리가 가능하게 고정되는 폭 조절 가능 척 장치.
29. 제 20항에 있어서, 상기 제 2척으로부터 타이어를 분리하는 수단을 더 포함하는 폭 조절 가능 척 장치.