KR20120013826A

KR20120013826A - 자동차생산라인의 타이어장착시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20120013826A
Application number: KR1020100076079A
Authority: KR
Inventors: 박남철
Original assignee: (주) 엔텍인더스트리
Priority date: 2010-08-06
Filing date: 2010-08-06
Publication date: 2012-02-15

Abstract

본 발명은 타이어의 장착을 기계적으로 수행함으로써 자동차 생산라인 전체를 자동화할 수 있도록 한 자동차생산라인의 타이어장착시스템 및 방법에 관한 것으로서, 조립되어 이송되는 자동차의 휠볼트에 결합 된 타이어를 단속하기 위한 너트를 공급할 수 있도록 혼류 생산되는 차종에 맞게 공급되는 너트를 정렬하여 순차적으로 공급하기 위한 너트정렬기와, 상기 너트정렬기로부터 너트를 공급받아 체결기로 너트를 공급하는 너트공급기로 구성되는 너트공급수단과, 상기 너트공급수단과 간섭되지 않는 위치에는 혼류 생산되는 자동차의 종류에 맞게 타이어를 공급받아 정렬하여 생산 차종에 맞게 정렬하는 타이어정렬기와, 상기 타이어정렬기에 정렬된 타이어를 차종에 맞게 선택하여 휠볼트와 결합시키는 타이어공급기와, 휠볼트에 공급된 타이어가 체결될 때까지 움직이는 것을 방지하는 타이어유지구로 구성되는 타이어공급수단과, 상기 너트공급수단과 타이어공급수단은 생산라인을 제어하는 메인콘트롤러를 통하여 차종의 변경 정보 등을 인가받아 생산 차종의 PCD에 맞게 너트의 규격과 수, 타이어의 규격 및 공급시기를 제어하는 콘트롤러를 포함하는 것이 특징이다.

Description

자동차생산라인의 타이어장착시스템 및 방법{MOUNTING SYSTEM OF TIRE FOR VEHICLE MANUFACTURING LINE AND ITS MOUNTING METHOD}

본 발명은 자동차생산라인의 타이어장착시스템 및 방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 자동차의 혼류 생산라인에 적용되어 차종에 관계없이 공급되어 오는 차종에 맞게 타이어를 기계적으로 장착할 수 있도록 함으로서 자동차생산라인 전체의 자동화가 가능하도록 하는 타이어장착기준의 제공에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 메이커에서 자동차를 생산하기까지는 모든 양산라인 내에서 2 내지 3만여 개의 부품을 수많은 조립 및 용접공정을 통하여 조립함으로써 이루어진다.

상기와 같이 자동차를 생산하는 라인은 차체를 구성하는 차체 라인과 차체 표면의 색상을 표현하기 위한 도장 라인 및 완성된 차체 내부에 다양한 내장품을 조립 및 장착하기 위한 의장 라인으로 이루어지게 된다.

상기와 같이 의장 라인에서 내장품을 조립하기 위해서는 차체를 이송용 대차에 안치하여 공급하면, 공급라인을 따라 차체가 이송되는 과정에서 각각의 파트에 맞는 제품을 로봇 등이 내부에 장착하게 되는 자동화 라인이 구축되어 있는 실정이다.

그러나, 타이어를 장착하기 위한 작업은 도 4에 도시된 바와 같이 천장에 설치되는 이송레일(1)에 롤러(2)에 의하여 활주할 수 있도록 체인블록(3)을 설치하고, 상기 체인블록(3)의 하단에는 너트체결툴(5)을 결합하여 구성한다.

상기와 같은 상태에서 차량이 공급되면 타이어를 공급받아 작업자가 휠샤프트에 결합시키고, 너트를 너트체결툴에 공급시킨 후, 작업자가 너트체결툴을 휠볼트와 결합시킨 후 너트가 체결되도록 하는 동작을 취하여 타이어를 장착하고 있는 실정이다.

이와 같이 종래기술에서는 장착할 타이어를 공급받아 작업자가 직접 결합시키고 결합 된 타이어를 고정하기 위하여 너트를 전용의 너트체결툴을 이용하여 휠볼트와 결합시켜 완성하게 되는 수작업에 의존하고 있는 실정이다.

이와 같이 타이어를 휠볼트에 결합하고 결합 된 타이어를 너트로 체결하는 작업을 수작업에 의존하고, 동일한 작업을 단순하게 반복하여 수행하기 때문에 작업자의 피로도 또한 상당이 높기 때문에 타이어를 장착하는 작업이 지연되고 효율적인 작업을 수행하는 것이 어렵게 된다.

또한, 근자에 들어서는 자동차의 생산을 여러 차종을 혼류 생산하기 때문에 차종에 따라 타이어의 규격이 다른 것은 물론, 휠볼트의 수와 휠볼트의 규격이 다르기 때문에 오 조립의 우려가 많이 발생하게 되고, 결국에는 자동차 최종생산 과정에서 불량으로 처리된다.

타이어는 휠과 결합 된 상태로 공급되기 때문에 상당한 무게를 가지고 하나의 차량당 4개의 타이어를 장착하여야 하기 때문에 많은 노동력을 필요로 하고, 중량의 타이어를 취급하는 것이 쉽지 않고 취급 과정에서 타이어의 탈락이 있을 경우에는 타이어와 휠의 손상은 물론 신체적인 손상을 입게 되는 안전사고의 우려 또한 높은 실정이다.

이와 같이 타이어를 수작업으로 장착하기 때문에 자동차 생산라인 중 유일하게 기계화 또는 자동화되지 못하여 자동차 전체 생산라인을 기계화하는 데 걸림돌이 되고 있는 등 많은 문제점이 발생하고 있는 실정이다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 발명한 것으로서 조립되어 이송되는 자동차의 휠볼트에 결합 된 타이어를 단속하기 위한 너트를 공급할 수 있도록 혼류 생산되는 차종에 맞게 공급되는 너트를 정렬하여 순차적으로 공급하기 위한 너트정렬기와, 상기 너트정렬기로부터 너트를 공급받아 체결기로 너트를 공급하는 너트공급기로 구성되는 너트공급수단과, 상기 너트공급수단과 간섭되지 않는 위치에는 혼류 생산되는 자동차의 종류에 맞게 타이어를 공급받아 정렬하여 생산 차종에 맞게 정렬하는 타이어정렬기와, 상기 타이어정렬기에 정렬된 타이어를 차종에 맞게 선택하여 휠볼트와 결합시키는 타이어공급기와, 휠볼트에 공급된 타이어가 체결될 때까지 움직이는 것을 방지하는 타이어유지구로 구성되는 타이어공급수단과, 상기 너트공급수단과 타이어공급수단은 생산라인을 제어하는 메인콘트롤러를 통하여 차종의 변경 정보 등을 인가받아 생산 차종의 PCD에 맞게 너트의 규격과 수, 타이어의 규격 및 공급시기를 제어하는 콘트롤러를 포함하여, 타이어의 장착을 기계적으로 수행함으로서 자동차 생산라인 전체를 자동화할 수 있는 목적 달성이 가능하다.

본 발명은 자동차 생산라인 중 타이어를 장착하는 작업을 기계적으로 수행할 수 있는 방법을 제공함으로써 자동차 생산라인 전체를 기계화 및 자동화 가능하게 함으로서 자동차 생산성의 효율을 극대화할 수 있는 것은 물론, 생산원가를 대폭 절감하여 대외적인 경쟁력을 확보할 수 있는 등 다양한 효과를 가지는 발명이다.

도 1은 본 발명의 기술이 적용된 자동차생산라인의 타이어장착 시스템을 도시한 간략적인 구성도.
도 2는 본 발명의 기술이 적용된 자동차생산라인의 타이어장착과정을 도시한 구성 블럭도.
도 3은 본 발명의 기술이 적용된 자동차생산라인의 타이어장착과정을 도시한 흐름도.
도 4는 종래 기술이 적용된 자동차생산라인의 타이어장착 상태를 도시한 구성도.

이하 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 타이어장착방법을 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 기술이 적용된 자동차생산라인의 타이어장착 시스템을 도시한 간략적인 구성도, 도 2는 본 발명의 기술이 적용된 자동차생산라인의 타이어장착과정을 도시한 구성 블럭도, 도 3은 본 발명의 기술이 적용된 자동차생산라인의 타이어장착과정을 도시한 흐름도로서 함께 설명한다.

본 발명은 혼류 생산되는 자동차(100)를 이송하는 대차의 일 방향 또는 양방향에 타이어(101)를 기계적으로 장착하기 위한 장착시스템(102)을 구비하여 자동차(100) 생산라인 전체를 자동화할 수 있는 타이어장착방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.

상기 장착시스템(102)은 조립되어 이송되는 자동차(100)의 휠볼트에 결합 된 타이어(101)를 단속하기 위한 너트를 공급할 수 있도록 혼류 생산되는 차종에 맞게 공급되는 너트를 정렬하여 순차적으로 공급하기 위한 통상적인 너트정렬기(103)와 로봇형태로 구비되어 너트정렬기(103)로부터 너트를 공급받아 체결기(104)로 너트를 공급하는 너트공급기(105)로 구성되는 너트공급수단(106)을 구비한다.

상기 너트정렬기(103)의 경우에는 생산 차종에 맞는 단일의 너트를 순차적으로 정렬할 수 있도록 차종의 수만큼 구비하는 것이 바람직할 것이다.

상기 너트공급수단(106)과 간섭되지 않는 위치에는 혼류 생산되는 자동차(100)의 종류에 맞게 타이어(101)를 공급받아 정렬하여 생산 차종에 맞게 정렬하는 타이어정렬기(107)와, 상기 타이어정렬기(107)에 정렬된 타이어(101)를 차종에 맞게 선택하여 휠볼트와 결합시키는 타이어공급기(108)와, 휠볼트에 공급된 타이어(101)가 체결될 때까지 움직이는 것을 방지할 수 있도록 하는 타이어유지구(109)로 구성되는 타이어공급수단(110)에 의하여 기계적으로 타이어(101)를 장착할 수 있도록 한다.

상기 장착시스템(102)은 생산 차종의 PCD에 맞게 너트의 규격과 수, 타이어의 규격 및 공급시기를 제어하기 위한 콘트롤러(111)에 의하여 움직이도록 하는 것은 당연할 것이며, 콘트롤러(111)는 생산라인을 제어하는 메인콘트롤러(112)를 통하여 차종의 변경 정보 등을 인가받아 장착시스템(102)을 제어할 수 있도록 한다.

또한, 상기 체결기(104)와 타이어공급기(108)에는 휠볼트의 위치를 파악하여 제 위치를 결정할 수 있도록 위치측정수단을 가지도록 하고, 상기 위치측정수단은 3D비젼 또는 레이저센서 등과 같은 다양한 수단을 활용할 수 있을 것이다.

상기 체결기(104)에는 공급받은 너트를 휠볼트와 체결하기 위하여 체결툴을 구비하고, 상기 체결툴은 차종에 따른 휠볼트의 수와 PCD에 맞게 교환할 수 있도록 구성하는 것은 당연할 것이다.

상기 너트공급기(105)와 타이어공급기(108)는 다관절을 가지고 방향성과 클램핑 및 언클램핑 등이 자유로운 로봇타입의 것이 바람직하고, 체결기(104)는 교환툴을 가지고 휠볼트 방향으로 전,후진을 수행하면서 휠볼트의 방향과 너트의 방향을 회전(각도조절)을 통하여 일치시킬 수 있는 타입으로 구성하고, 타이어유지구(109)의 경우에는 유,공압 실린더에 의하여 휠볼트의 하방에서 상승하여 휠볼트에 결합 된 타이어(101)의 하방에서 수용하면서 받쳐주는 형태의 것이 바람직할 것이다.

상기와 같은 장착시스템(102)을 이용하여 타이어(101)를 자동차(100)에 장착하는 방법을 살펴보면 다음과 같다.

너트공급수단(106)에 의하여 체결기(104)로 차종과 PCD규격에 맞는 너트를 공급하는 너트공급단계(S1)과, 타이어공급수단(110)에 의하여 자동차(100)의 휠볼트에 타이어(101)를 공급하는 타이어공급단계(S2)와, 휠볼트에 공급된 타이어(101)에 체결기(104)를 통하여 너트를 체결하여 단속하는 타이어장착단계(S3)와, 장착된 타이어(101)가 정상적으로 장착되었는 지 토크 등을 확인하는 확인단계(S4)로 이루어진다.

상기 너트공급단계(S1)와 타이어공급단계(S2)는 메인콘트롤러(112)를 통하여 차종정보를 인가받은 콘트롤러(111)에 의하여 동시에 이루어지게 되는 데, 너트공급수단(106)에 의하여 체결기(104)로 차종과 PCD규격에 맞는 너트의 종류와 수를 공급하여 체결기(104)가 체결준비를 할 수 있도록 함과 아울러, 타이어공급수단(110)에서는 체결기(104)로 너트가 공급될 때까지 차종에 맞는 타이어(101)를 자동차(100)의 휠볼트에 결합시켜 움직이지 않도록 유지하는 동작이 동시에 이루어지게 되는 것이다.

상기 너트공급단계(S1)에서는, 혼류 생산되는 차종과 휠볼트의 PCD에 맞는 너트를 공급받아 순차적인 공급이 가능하도록 다수개의 너트정렬기(103)를 이용하여 공급할 너트를 정렬하는 너트정렬과정(S11)을 수행한다.

상기 너트정렬기(103)에 의하여 정렬된 너트를 인도받아 체결기(104)로 공급하여 타이어(101)를 결합한 휠볼트에 체결하여 단속할 수 있도록 너트공급기(105)를 통하여 너트를 공급하는 너트공급과정(S12)을 포함한다.

상기 너트공급과정(S12)에서는 너트공급기(105)에 구비하여 너트를 수용하는 너트소켓에는 인도받은 너트의 탈락을 방지할 수 있도록 내부에 자석을 가지도록 하고, 차종 변경에 따라 너트소켓을 교환할 수 있도록 함은 당연할 것이다.

상기 타이어공급단계(S2)에서는, 혼류 생산되는 차종에 맞는 타이어를 공급받아 인출하기 좋도록 선별하여 타이어정렬기(107)를 통하여 정렬을 수행하는 타이어정렬과정(S21)을 거친다.

상기 타이어정렬과정(S21)을 통하여 차종별로 정렬된 타이어(101)는 타이어공급기(108)를 통하여 대차를 통하여 이송되어온 차종에 맞는 타이어(101)를 클램핑하여 자동차(100)의 휠볼트로 공급하여 결합 되도록 하는 타이어공급과정(S22)을 수행한다.

상기 타이어공급과정(S22)에서는 타이어공급기(108)에 3D비젼 또는 레이저센서로 구성되어 구비되는 위치측정수단에 의하여 휠볼트의 제 위치를 인식하여 타이어공급기(108)로 하여금 휠에 형성되는 볼트홀과 휠볼트의 위치를 일치시키는 위치결정과정(S23)을 수행함은 당연할 것이다.

상기와 같이 타이어공급과정(S22)을 통하여 타이어(101)가 휠볼트와 결합 되면 이송대차의 하방에 설치되어 있던 타이어유지구(109)가 상승하여 휠볼트에 결합된 타이어(101)가 움직이는 것을 방지할 수 있도록 타이어(101)의 저면을 안정된 상태로 받쳐서 유지하는 타이어유지과정(S23)을 수행하도록 한다.

상기 체결단계(S3)에서는, 상기와 같이 너트와 타이어(101)의 공급이 완료되면 체결기(104)가 휠볼트로 전진하면서 3D비젼 또는 레이저센서로 구성된 위치측정수단에 의하여 휠볼트와 너트를 수용한 체결툴의 위치를 일치시킨 후 너트를 조여 체결하면 된다.

상기 체결툴에 의하여 너트의 체결은 1차적인 가 체결을 수행한 후 설정된 토크로 완전하게 체결하도록 하는 것이 좋으며, 통상적으로 타이어의 너트를 체결하는 표준체결방식의 기준을 따르도록 하는 것이 좋다.

상기 확인단계(S4)에서는, 너트의 체결이 완료된 후에는 타이어가 정상적인 위치로 장착되었는 지 또는 설정된 토크로 체결되었는지, 체결과정에서 타이어의 표면손상이 없었는지 등을 확인하여 정보를 저장하게 된다.

상기와 같은 일련의 과정을 통하여 타이어(101)를 자동차(100)에 장착하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

혼류 생산되는 차종에 맞는 너트와 타이어(101)가 너트정렬기(103)와 타이어정렬기(107)로 공급되어 순차적인 공급이 가능하도록 정렬되어 지고, 생산 차종에 대한 정보가 메인콘트롤러(112)를 통하여 장착시스템(102)의 콘트롤러(111)로 인가하면 콘트롤러(111)는 이송대차를 통하여 장착시스템(102)에 근접하는 차종에 대한 정보를 너트공급수단(106)과 타이어공급수단(110)으로 인가한다.

그러면, 너트공급수단(106)과 타이어공급수단(110)은 동시에 이송되어온 차종에 맞게 너트와 타이어(101)를 동시에 공급하게 된다.

즉, 너트공급수단(106)을 구성하는 너트공급기(105)는 너트정렬기(103)로부터 너트를 인가받아 체결기(104)로 공급하고, 타이어공급수단(110)을 구성하는 타이어공급기(108)는 타이어정렬기(107)를 통하여 타이어(101)를 인가받은 후 자동차(100)의 휠볼트로 근접하여 휠볼트에 타이어(101)를 결합시킨다.

동시에 이송대차의 하방에 설치된 타이어유지구(109)가 상승하여 타이어(101)의 저면을 받쳐주어 타이어(101)가 움직이지 않도록 하게 됨으로써 공급이 완료된다.

이러한 상태에서 체결기(104)가 휠볼트로 전진하여 너트를 휠볼트에 결합시킨 후 설정된 토크로 체결하여 타이어(101)를 단속함으로써 작업이 완료되는 것이다.

물론, 너트공급기(105)와 타이어공급기(110)는 너트와 타이어(101)를 공급한 후 체결기(104)가 작동할 때에는 원래의 위치로 복귀하여 차기동작 대기 상태에 있고, 체결기(104)와 타이어유지구(109) 또한 너트 체결이 완료되면 차기동작 대기 상태에 있게 되는 동작을 반복하여 자동차(100)에 타이어(101)를 기계적으로 장착할 수 있게 되는 것이다.

이러한 본 발명은 수작업으로 진행하던 타이어의 장착을 기계적으로 수행함으로서 자동차 생산라인 전체를 자동화할 수 있게 되는 근원을 제공하여 자동차 생산의 효율성을 극대화할 수 있는 장점을 가진다.

100; 자동차
102; 장착시스템
103; 너트정렬기
104; 체결기
105; 너트공급기
106; 너트공급수단
107; 타이어정렬기
108; 타이어공급기
109; 타이어유지구
110; 타이어공급수단

Claims

조립되어 이송되는 자동차(100)의 휠볼트에 결합 된 타이어(101)를 단속하기 위한 너트를 공급할 수 있도록 혼류 생산되는 차종에 맞게 공급되는 너트를 정렬하여 순차적으로 공급하기 위한 너트정렬기(103)와;
상기 너트정렬기(103)로부터 너트를 공급받아 체결기(104)로 너트를 공급하는 너트공급기(105)로 구성되는 너트공급수단(106)과;
상기 너트공급수단(106)과 간섭되지 않는 위치에는 혼류 생산되는 자동차(100)의 종류에 맞게 타이어(101)를 공급받아 정렬하여 생산 차종에 맞게 정렬하는 타이어정렬기(107)와;
상기 타이어정렬기(107)에 정렬된 타이어(101)를 차종에 맞게 선택하여 휠볼트와 결합시키는 타이어공급기(108)와;
휠볼트에 공급된 타이어(101)가 체결될 때까지 움직이는 것을 방지하는 타이어유지구(109)로 구성되는 타이어공급수단(110)과;
상기 너트공급수단(106)과 타이어공급수단(110)은 생산라인을 제어하는 메인콘트롤러(112)를 통하여 차종의 변경 정보 등을 인가받아 생산 차종의 PCD에 맞게 너트의 규격과 수, 타이어의 규격 및 공급시기를 제어하는 콘트롤러(111)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차생산라인의 타이어장착시스템.
장착시스템(102)을 구성하는 너트공급수단(106)에 의하여 체결기(104)로 차종과 PCD규격에 맞는 너트를 공급하는 너트공급단계(S1)와;
타이어공급수단(110)에 의하여 자동차(100)의 휠볼트에 타이어(101)를 공급하는 타이어공급단계(S2)와;
휠볼트에 공급된 타이어(101)에 체결기(104)를 통하여 너트를 체결하여 단속하는 타이어장착단계(S3)와;
장착된 타이어(101)가 정상적으로 장착되었는 지 토크 등을 확인하는 확인단계(S4)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차생산라인의 타이어장착방법.
제 2 항에 있어서;
상기 너트공급단계(S1)에서는, 혼류 생산되는 차종과 휠볼트의 PCD에 맞는 너트를 공급받아 순차적인 공급이 가능하도록 다수개의 너트정렬기(103)를 이용하여 공급할 너트를 정렬하는 너트정렬과정(S11)과;
상기 너트정렬기(103)에 의하여 정렬된 너트를 인도받아 체결기(104)로 공급하여 타이어(101)를 결합한 휠볼트에 체결하여 단속할 수 있도록 너트공급기(105)를 통하여 너트를 공급하는 너트공급과정(S12)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차생산라인의 타이어장착방법.
제 2 항에 있어서;
상기 타이어공급단계(S2)에서는, 혼류 생산되는 차종에 맞는 타이어를 공급받아 인출하기 좋도록 선별하여 타이어정렬기(107)를 통하여 정렬을 수행하는 타이어정렬과정(S21)과;
상기 타이어정렬과정(S21)을 통하여 차종별로 정렬된 타이어(101)는 타이어공급기(108)를 통하여 대차를 통하여 이송되어온 차종에 맞는 타이어(101)를 클램핑하여 자동차(100)의 휠볼트에 결합하는 타이어공급과정(S22)과;
상기 타이어공급과정(S22)에서 타이어공급기(108)에 구비되는 위치측정수단에 의하여 휠볼트의 제 위치를 인식하여 타이어공급기(108)로 하여금 휠에 형성되는 볼트홀과 휠볼트의 위치를 일치시키는 위치결정과정(S23)과;
타이어(101)가 휠볼트와 결합 면 이송대차의 하방에 설치되어 있던 타이어유지구(109)가 상승하여 휠볼트에 결합 된 타이어(101)가 움직이는 것을 방지할 수 있도록 타이어(101)의 저면을 안정된 상태로 받쳐주는 타이어유지과정(S23)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차생산라인의 타이어장착방법.