KR20170091713A

KR20170091713A - 타이어 균일성 테스트 시스템

Info

Publication number: KR20170091713A
Application number: KR1020177018216A
Authority: KR
Inventors: 리차드 마투스즈니; 알렉스 안톤 페멕; 리치 크리게르; 존 씨. 라이더
Original assignee: 마이크로-포이즈 메져먼트 시스템스, 엘엘씨
Priority date: 2014-12-02
Filing date: 2015-12-02
Publication date: 2017-08-09
Also published as: US20170363516A1; MX2022010065A; BR112017011417A2; HK1244871A1; US11549863B2; CA2969126A1; US20210063283A1; EP3227657A4; JP2018504586A; EP3227657A1; CA2969126C; US10782209B2; MX2017006958A; CN107209085A; WO2016089983A1; MX2022003752A; JP6680783B2

Abstract

타이어 균일성 테스트 머신은 베이스, 상부 크로스 프레임 멤버를 지지하는 한쌍의 수직 이격된 기둥들을 포함한다. 베이스는 테스트 스테이션을 향하여 그리고 테스트 스테이션으로부터 멀리 로드 휠 캐리지를 운반한다. 수직 기둥들은 다시 보내질(redirected) 때 로드 휠의 외부 구름면에 접하는 외부평면을 넘어 연장하지 않는 수직 공간 평면을 확립한다. 상부 프레임 멤버는 상부 척의 최소한 하나 이상의 부분이 상부 프레임 멤버와 상부 척을 옮기기(translating) 위한 액츄에이터의 최소한 하나 이상의 부분을 고정시키는 크로스 멤버의 상부에 고정된 상부 구조 안으로 이동하도록 하는 틈새 공간들과 컷아웃들을 포함한다. 이 구성은 머신이 표준 운송 컨테이너에 적재될 수 있는 머신 높이를 확립하고, 타이어 균일성 파라미터들을 정확하게 감지하는 능력을 저해하지 않으면서 타이어 균일성 머신의 전체 공간을 감소시킨다.

Description

타이어 균일성 테스트 시스템 {TIRE UNIFORMITY TESTING SYSTEM}

본 출원 발명은 2014. 12. 2 자로 출원된 미국 예비 출원 번호 62/086,288을 우선권 주장하여 출원한다.

본 발명은 일반적으로 타이어의 균일성 테스트와 관련이 있고, 특히, 작은 공간(footprint)을 갖고, 표준 운송 컨테이너(standard shipping container)에 쉽게 운송될 수 있도록 하는 타이어의 균일성 테스트 머신과 관련이 있다.

대부분이 아닌 경우, 많은 타이어 제조 설비들은 물론, 타이어 제조 시설들은 타이어 균일성을 테스트하고, 제조된 타이어들을 테스트하고 및/또는 등급을 매기는 테스트 머신들을 가진다. 이러한 머신의 일 예는 미국 특허 번호 6,016,695에 기술된다. 이런 타입의 머신들은 테스트 스테이션 및 테스트 사이클 동안 타이어와 접촉하고 사전설정된 힘을 타이어에 인가하는 로드 휠을 포함하는 매우 복잡하고 많은 요소들을 포함한다. 종종 로드 휠을 지지하는 로드셀들의 형태인 센서들은 테스트가 이루어질 타이어 내의 타이어 균일성 파라미터들을 검출한다. 이 정보는 타이어의 등급을 매기는데 사용되거나, 타이어가 제조시의 요구사항들을 충족할경우 통과하는데 사용되거나, 또는 요구사항들을 충족하지 못한 타이어를 탈락시키는데 사용될 수 있다. 타이어의 균일성 테스트를 수행하기 위하여, 구성요소들은 테스트 사이클 중에 생성된 힘들이 테스트하는 구성요소들 내의 초과 이동, 진동 등을 야기하지 않도록 프레임 구조에 견고하게(rigidly) 부착되어야 한다. 그 결과로, 전술한 특허에 기술된 것과 같은 많은 종래 기술의 타이어의 균일성을 테스트하는 머신들은 제조 시설 내의 상당한 작업장(floor) 공간을 사용한다. 많은 시설에서, 작업장 공간은 프리미엄(premium)이며, 그 결과로, 타이어 균일성을 테스트하는 머신들이 감소된 또는 더 적은 공간을 가져야 할 필요가 있다.

본 발명은 테스트되어야 할 타이어 내의 타이어 균일성 파라미터들을 측정하기 위한 능력에 대한 타협(compromising) 없이 종래 기술의 머신들에 비하여 제조시설 내의 더 작은 공간을 사용하는 새롭고 향상된 타이어 균일성을 테스트하는 머신을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 타이어 균일성을 테스트하는 머신은 베이스, 상기 베이스의 위로 이격된 상부 크로스 프레임 멤버 및 최소한 하나 이상의 상기 상부 크로스 프레임 멤버를 지지하는 것에 대하여 상기 베이스의 최소한 하나 이상의 일단부로부터 상방향으로 연장하는 수직 지지 구조 를 포함한다. 본 발명에 따르면, 서로 이격된 한쌍의 수직 기둥(column)들은 상기 베이스의 타단으로부터 상방향으로 연장하고, 상부 크로스 프레임 멤버의 타단을 지지한다.

상기 베이스는 테스트되어야 할 타이어가 회전가능하도록 고정된 타이어 테스트 위치를 규정한다. 상기 베이스에 의하여 최소한 부분적으로 지지된 로드 휠 캐리지(load wheel carriage)는 타이어 테스트 스테이션을 향하여 그리고, 타이어 테스트 스테이션으로부터 멀리 가로의 작용선(transverse line of action)을 따라 회전가능한 로드 휠을 포함한다. 로드 휠은 테스트될 타이어의 둘레(periphery)와 결합가능한 구름면(rolling surface)을 규정(define)하고, 로드 휠 및 타이어는 가로의 작용선(line of action)이 회전 축들을 통과하도록 한쌍의 평행한, 대체로(substantially[상당히, 대체로]) 수직 축들에 대하여 회전가능하다. 본 발명에 따르면, 상방으로 연장하는 이격된 기둥들은 상기 로드 휠의 주변부가 상기 지지부와 상기 로드 휠의 구름면의 외측부에 대체로 접하는 평면의 외측이 아니고, 작용선에 직교하는 외측 공간 평면을 규정하는 지지부들 사이에 위치되도록 위치된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 로드 휠 캐리지 어셈블리는 한쌍의 이격된 수직 지지부들과 수직 지지부들에 의하여 지지되는 수직으로 이격된 상부와 하부 크로스 피스(cross piece)들을 포함하는 것이 기술된다. 상부 및 하부 로드 셀들은 상부 및 하부 크로스 피스들에 각각 고정되고, 그 사이에서 로드 휠이 회전가능하도록 지지된다. 캐리지 어셈블리가 타이어 테스트 위치로 이동되었을 때 로드 휠 구름면이 테스트될 타이어의 둘레와 맞물린다. 로드 캐리지 어셈블리의 실시예에 따르면, 로드 휠은 수직 기둥들 사이에 자리잡은 부분을 포함한다. 최소한 하나의 액츄에이터는 캐리지를 타이어 테스트 위치를 향하여 그리고 타이어 테스트 위치로부터 멀리 이동시킨다.

본 발명의 특징에 따르면, 로드 휠 캐리지의 수직 지지부들은 삼각형 단면의 빗변이 로드 휠의 구름면에 마주하도록(confront) 이루어진 삼각형의 단면으로 이루어진다. 본 발명의 실시예에 따르면 다른 구조 뿐만 아니라, 삼각형 수직 지지부들, 상부 및 하부 수직 이격된 크로스 피스들은 로드 휠이 테스트될 타이어와 접촉할 때 생성된 굽힘 모멘트(bending moment)를 상당히 견디도록 캐리지 어셈블리 프레임이 상당히 견고하게(rigidize) 이루어진다. 그 결과로, 로드 휠 마운팅 내의 굴절(deflection)이 상당히 저하되며, 이것은 부정확한 측정결과를 야기한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 로드 휠 액츄에이터는 로드휠의 중심 방사상 평면(center radial plane)과 함께 배열되기 보다는 로드휠의 아래에 위치되고, 따라서, 전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에서 액츄에이터와 관련 드라이브 구성요소들이 타이어의 테스트 중에 상기 로드휠 캐리지에 인가되는 굽힘 모멘트를 견디도록 하기 위한 위치에 존재하지 않기 때문에 캐리지 프레임은 상당히 견고하게 이루어지도록 구성된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 베이스, 수직 기둥들 및 상부 크로스 프레임 멤버는 머신이 표준 운송 컨테이너에 적합할 수 있는 높이를 나타내도록 구성된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 타이어 균일성 테스트 머신은 타이어의 테스트 위치를 향하여 그리고 타이어의 테스트 위치로부터 멀어지도록 이동가능한 상부 척(chuck) 어셈블리를 포함한다. 이 특징에 따르면, 상부 크로스 프레임 멤버는 상부 척 어셈블리가 삽입될(retracted) 때, 상부 척 어셈블리의 최소한 하나 이상의 부분이 상부 크로스 프레임 멤버 내에 수용되도록(received) 하는 틈새 공간들과 개구부들을 포함한다. 상부 구조(super structure)는 상부 척 어셈블리를 타이어 테스트 위치를 향하여 그리고 타이어 테스트 위치로부터 멀리 이동시키기 위하여 최소한 부분적으로 액츄에이터를 지지하는 상부 크로스 프레임 멤버의 상단부에 고정된다.

이러한 관점에서, 베이스의 하단부로부터 상부 크로스 프레임 멤버의 상단부로 측정된 타이어 균일성 머신의 전체적인 높이는 표준 운송 컨테이너의 높이, 예를 들어, 96 인치와 동일하거나 또는 작게(less) 구성될 수 있다. 이것은 여기에 기술된 타이어 균일성 머신의 운송(shipping)을 용이하게 하고, 운송 비용과 소비자의 위치에서의 대규모의 재조립 필요성을 상당히 저감시킨다.

본 발명의 다른 실시예의 로드휠 캐리지 어셈블리의 특징에 따르면, 캐리지 어셈블리는 타이어 테스트 위치를 향하여 그리고 타이어 테스트 위치로부터 멀리 캐리지의 선형 이동을 지지하는 베이스에 고정된 트랙 웨이와 맞물리는 것으로 기술된다. 이러한 특징에 따르면, 테스트 사이클 동안 생성된 수직 지지부들 내의 굽힘 모멘트를 견디도록 이격된 수직 지지부들을 트랙 웨이에 연결하는 연결 어레인지먼트(linkage arrangement)가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 타이어 테스트 머신은 테스트 머신들을 제어하기 위한 인간 제어 모듈(human control module)을 포함한다. 펜던트(pendant)에 의하여 운반되는 제어 모듈은 머신을 배송하기 위하여 제거될 필요가 없다. 특히, 펜던트는 고정 플레이트에 회전가능하도록 연결되는 최소한 하나 이상의 암 세그먼트(arm segment)를 포함한다. 고정 플레이트는 상부 크로스 프레임 멤버의 일단에 잠김 파스너(locking fastener)와 잠길(locked) 때 까지 슬라이드 가능하도록 부착된다. 본 발명에 따르면, 펜던트 암(arm)은 상부 크로스 프레임 멤버의 상부면 위로 올라갈 때 까지 상승할 수 있다. 펜던트 암이 이 방법으로 영구히 부착된 경우, 표준 운송 컨테이너 내의 타이어 균일성 머신을 배송하는 능력은 상기 펜던트 암의 상부를 제거함으로써만 도출될 수 있다. 기술된 발명과 함께, 운송의 목적으로, 고정 플레이트는 펜던트 암이 상부 크로스 프레임 멤버의 상부면 아래쪽에 존재하도록 하고, 따라서, 표준 운송 컨테이너 내의 타이어 균일성 머신을 배송할 능력을 지연시키지(impede) 않도록 하기 위하여, 잠금 파스너들을 해제함으로써 하방으로 슬라이드 가능하게 이루어질 수 있다. 이 특징을 달성하기 위하여, 고정 플레이트는 상기 마운팅 플레이트를 상부 운송 위치, 작동 위치로부터 하부 운송 위치로 수직으로 이동시키는 수직 슬롯들을 포함한다.

기술된 발명과 함께, 머신이 종래 기술의 장치들과 비교하여 제조자의 작업장(floor)의 더 적은 공간을 사용하도록 작은 공간을 갖는 타이어 균일성 테스트 머신이 제공된다. 공간의 감소는 테스트될 타이어 내의 타이어 균일성 파라미터들을 정확하게 측정하는 머신의 능력을 저해하지(compromise) 않는다.

본 발명의 추가적인 특징들은 첨부된 도면들과 함께 이하의 상세한 설명들을 읽음으로써 보다 완전하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구축된 타이어 균일성 테스트 시스템의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 시스템의 정면도이다.
도 3은 시스템의 측면도이다.
도 4는 시스템의 우측면도이다.
도 5는 도 1의 시스템의 일부분을 나타낸다.
도 6은 세부사항을 나타내기 위하여 부분들이 제거된 시스템의 상부를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구축된 로드 휠 캐리지의 상세 사항들을 나타내는 시스템의 일부분을 나타낸다.
도 8은 프레임의 부분들과 프레임 멤버에 작동가능하도록 연결된 로드 휠 캐리지 프레임을 나타내는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구축된 로드 캐리지 어셈블리와 로드 휠의 상세 사항들을 나타내도록 일부가 제거된 시스템의 평면도 이다.
도 10은 로드 휠 캐리지의 상세 사항을 나타내는 측면을 나타낸다.
도 11은 도 5의 선 11-11에 의하여 나타난 평면으로부터 보여지는 타이어 테스트 시스템의 단면을 나타낸다.
도 12는 도 7의 선 12-12에 의하여 나타난 평면으로부터 보여지는 타이어 테스트 시스템의 일부를 나타낸다.
도 13은 로드 휠 캐리지의 사시도이다.
도 14는 도 6의 선 14-14에 의하여 나타난 평면으로부터 보여지는 타이어 테스트 시스템의 부분을 나타낸다.
도 15는 도 6의 선 15-15에 의하여 나타난 평면으로부터 보여지는 타이어 테스트 시스템의 부분을 나타낸다.
도 16은 도 6의 선 16-16에 의하여 나타난 평면으로부터 보여지는 타이어 테스트 시스템의 부분을 나타낸다.
도 17은 도 5의 선 17-17에 의하여 나타난 평면으로부터 보여지는 타이어 테스트 시스템의 부분을 나타낸다.
도 18은 대안의 로드 휠 캐리지의 구조를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성된 타이어 균일성 테스트 시스템의 전체적인 구조를 도시한다. 도시된 장치는 참조에 의하여 통합된 미국 특허 번호 6,016,695에 기술된 타이어 균일성 테스트 시스템의 개선(improvement)이다. 도 2 내지 4를 참조하면, 향상된 타이어 균일성 테스트 시스템은 참조번호 10에 의하여 일반적으로 표시된 프레임 구조를 포함한다. 도 2의 선 17-17에 의하여 나타난 평면으로부터 보여지는 타이어 테스트 시스템의 부분을 나타내는 도 17을 참조하면, 프레임의 상세 사항이 도시된다. 프레임(10)은 프레임의 일측면 상의 한쌍의 이격된 수직기둥(upright)들(14 내지 16)과 프레임의 타측면 상의 각이진(angled) 한쌍의 수직기둥들(20, 22)을 포함한다. 프레임(10)은 수직기둥들(14, 16)이 견고하게 부착된 도 17의 우측면 상의 크로스 피스(26a)를 포함하는 베이스(26)을 포함한다. 상대적으로 짧은 크로스 피스(26b)는 베이스(26)의 좌측면 상에 위치되고, 수직기둥들(20, 22)이 견고하게 부착되는 베이스 플레이트(BP, base plate)를 포함한다.

베이스(26)와 유사하게 구성되는 수평 프레임 멤버(30)는 기둥들(14, 16, 20, 22)의 상부에 부착된다. 수평 프레임 멤버(30)는 가변 폭 척(adjustable width chuck)의 상부(36a)를 베이스 멤버(26)에 고정된 스핀들 어셈블리(spindle assembly)(36b)를 향하여 그리고 스핀들 어셈블리(36b)로부터 멀리 이동시키는 선형 액츄에이터(36)를 고정하는 상부 구조(34)를 탈착 가능하도록 고정한다. 척의 상부(36a)와 스핀들 부분(36b)은 테스트 사이클 동안 타이어를 체결(clamp)하는데 사용되는 하프 림(half rim)들을 고정한다. 가변 폭 척은 참조에 의하여 통합된 미국 특허 번호 5,992,227에 기술된 척과 상당히 유사하다. 도 14를 참조하면, 본 발명의 중요한 특징이 상세히 도시된다. 특히, 수평 프레임 멤버(30)는 틈새 개구부(clearance opening)(30a)와 컷아웃(cutout)(30b)를 포함한다. 이러한 프레임 멤버 구조는 완전히 삽입될(retracted) 때 상기 상부 척(36a)의 최소한 하나의 부분이 상기 수평 프레임 멤버(30) 안으로 이동시킨다. 이러한 특징과 관련하여, 상부 구조(34)는 척 액츄에이팅 실린더(chuck actuating cylinder)(36)를 고정하고, 프레임 멤버(30)의 상부면(30d) 위에 고정된다. 종래 기술에서, 척 액츄에이션 실린더는 수평 프레임 멤버에 고정되었고, 상부 척 부분(36a)은 그 상단부가 하부 플랜지(30c)에 인접(abut)할 때 까지 상승되었다. 그 결과, 종래 디자인들의 수평 프레임 멤버는 상부 척 부분(36a)이 움직이는 전체 범위가 수용될 수 있도록 도 14에 도시된 프레임 멤버(30)보다 상당히 높이 고정되어야 했다. 도 14 내에 도시된 기술된 배열과 함께, 머신의 베이스와 수평 크로스 멤버의 상부면(30d) 사이의 수직 크기(dimension)가 저감된다. 참조문자 ”S”에 의하여 표시된 높이는 96인치와 같거나 작고, 머신은 상부 구조(24)와 관련 구성요소들이 수평 크로스 멤버(30)로부터 탈거되고(unbolted) 제거되면 표준 운송 컨테이너 내부로 적재(load)될 수 있다. 이것은 기술된 타이어 균일성 머신의 운송을 용이하게 하고, 전체적인 운송 비용을 저감시킨다. 높이(S)는 소비자의 위치에서 상기 머신을 수평맞추기(level) 위하여 사용될 수 있는 레벨링 패드(39)를 포함하지 않는것에 유의하여야 한다.

수직기둥(16)은 도 6에 도시된 바와 같이 암(arm) 구성요소들의 관절(articulation)을 허용하기 위하여 피벗가능하도록 서로 부착된 세그먼트들(40a 및 40b)을 포함하는 집 크레인(jib crane)(40)을 고정시킨다. 암 구성요소(40a)는 기둥(16)에 피벗가능하도록 부착된다. 프레임으로의 집 크레인(40)의 부착은 도 4에 가장 잘 도시되었다.

도 5 및 도 8에 도시된 바와 같이, 프레임은 로드 휠(52)를 회전가능하도록 고정시키는 일반적으로 참조 번호 50으로 표시된 로드 휠 캐리지를 고정시킨다. 로드 휠은 참조에 의하여 여기에 통합된 미국 특허 번호 5,979,231에 도시된 바와 같이 종래 구성으로 이루어질 수 있다. 특히 도 8을 참조하면, 로드 휠 캐리지는 슬라이드가능하게 이동가능한 캐리지 프레임(50a)(도 13 참조)을 포함한다. 캐리지 프레임(50a)은 한쌍의 선형 베어링 레일들(rail)(58)에 슬라이드 가능하도록 맞물리는 베어링 블록들(60)을 포함하는 한쌍의 이격된 측면 지지부들(54)을 포함한다. 측면 지지부들(54)은 상기 레일들(58)에 맞물리는 상기 베어링 블록들(60)을 견고하게 고정시키는(도 5 및 7 참조) 수평 고정 블록들(54a)을 포함한다.

또한, 캐리지(50)는 상부 및 하부 로드 셀과 상기 로드 휠(52)을 회전가능하도록 지지하는 로드 셀 고정부들(66, 68)(도 7 및 8 참조)을 포함한다. 로드 휠 캐리지(50)는 도 12 및 17에서 가장 잘 나타난 바람직한 실시예에서 삼각형 형상으로 이루어지는 한쌍의 수직기둥들(70, 72)을 포함한다. 기술된 구조와 함께, 수직기둥의 형상은 로드 휠(52)의 일부를 둘러싸고(surround), 미국 특허 번호 5,979,231에 도시된 로드 휠 캐리지에 비하여 로드 휠 캐리지의 전체 가로 크기를 감소시킨다. 도시된 바람직한 실시예에서, 각각의 삼각 수직기둥의 빗변은 로드 휠을 위한 구름면(52a)을 제어한다. 사실상, 로드 휠의 외측부(53)는 수직기둥들(70, 72)(도 12에 가장 잘 도시됨) 사이에 자리잡는다(nested). 그 결과로, 도 17에 가장 잘 도시된 바와 같이, 타이어 균일성 머신/시스템의 전체 공간은 상당히 감소된다. 기술된 구조와 함께, 로드 휠(52)은 삽입시(retracted) 머신의 최후단 평면을 상당히 규정할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 로드 휠의 뒷면(back)은 삽입시 수직 기둥들(14, 16)의 뒷면과 대체로 동일 평면상에 존재한다(도 17에 가장 잘 도시됨).

도 17에 도시된 바와 같이, 상기 베이스(26)에 고정된 휠 스핀들(36b)은 관련된 드라이브 벨트(76a)에 의하여 드라이브 모터(76)에 작동가능하도록 연결된다. 또한, 인코더(78)(부분적으로만 도시됨)는 관련된 벨트(78a)에 의하여 상기 드라이브 모터(76)의 출력단(output)에 작동가능하도록 연결되고 테스트될 타이어의 회전 위치를 모니터링한다.

로드 휠 캐리지(50)(로드 휠(52)을 운반하는)는 상부 및 하부 척 부분들(36a, 36b)에 의하여 고정된 타이어를 향하여 그리고 타이어로부터 멀리 이동한다. 특히 도 17을 참조하면, 캐리지(50)는 척에 의하여 고정된 타이어와 접촉한 상태로 로드휠이 이동하는 것과 같이, 로드 휠(52)의 회전 축(82)이 스핀들(36b)의 회전 축(84)과 함께 정렬된 상태로 존재하도록 로드 휠(52)의 회전 축(82)과 하부 스핀들(36b)의 회전 축(84)을 따라 연장하는 선(80)(중심선(CL, Center Line)으로 지정된)을 따라 이동한다.

도 11을 참조하면, 로드 휠 캐리지(50)의 이동은 회전가능한 볼 스크루(ball screw)(90)를 포함하는 선형 액츄에이터를 사용함으로써 달성된다. 볼 스크루(90)는 기어 박스(94)로부터 하방으로 매달린(depend) 드라이브 모터(92)에 의하여 회전된다. 볼 스크루(90)는 종래의 방법으로 기어 박스 내의 출력단(output) 기어(미도시)에 부착된다. 볼 너트(96)는 가로 드라이브 플레이트(96a)를 통하여 로드 휠 캐리지(50)에 부착된다(도 8에 가장 잘 도시됨). 도 8에 도시된 바와 같이, 볼 스크루(90)의 회전은 로드 휠 캐리지(50)의 선형 베어링 레일들(58)을 따르는 선형 움직임을 생성하고, 이동 방향은 상기 볼 스크루(90)의 회전 방향에 의존한다. 프레임 베이스(26)는 로드 캐리지(50)의 내측 이동을 제한하는 고정된 정지부(stop)(99)를 포함한다(도 8에 가장 잘 도시됨).

로드 캐리지(50)의 구조 및, 특히, 캐리지 드라이브 시스템의 구성은 기술된 타이어 균일성 머신/시스템의 공간을 상당히 감소시킨다. 도 11을 참조하면, 로드 휠(52)은 상부 및 하부 방사상 평면들(P4, P5)을 각각 규정한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 캐리지 드라이브는 캐리지 드라이브가 로드 휠의 측면과 외측(outboard)에 고정되고, 따라서 머신의 공간을 상당히 증가시키는 미국 특허 번호 5,979,231에 보여진 바와 같은 종래 기술의 디자인들에 비하여 로드 휠(52)의 아래, 예를 들어, 하부 평면(P5)의 아래에 위치된다. 본 발명은 로드 휠의 위, 예를 들어, 평면(P4)의 위에 캐리지 드라이브를 고정하는 것에 대하여 고려한다. 또한, 본 발명은 하나 이상의 캐리지 드라이브들이 평면들(P4, P5)의 위, 아래 또는 사이의 로드 휠(52)의 각 측면 상에 고정되는 것에 대하여 고려한다. 예를 들어, 하나 이상의 캐리지 드라이브들은 로드 휠 수직기둥들(70, 72)과 일치하도록 고정되거나 및/또는 연결될 수 있다.

그러나, 기술된 구조와 함게, 테스트 사이클 중에 타이어에 의하여 힘이 로드 휠에 인가되는 것은 상부 로드 셀(66)을 하부 로드 셀 고정부(68)와의 정렬에서 벗어나게 한다. 기술된 구조에서, 이것은 삼각형의 수직기둥(70, 72)과 수직기둥들의 상부를 내부연결하는 견고한 크로스 피스(110)를 사용함으로써 보완될 수 있다. 캐리지 프레임은 도 13에 가장 잘 도시되었고, 그리고, 상부 크로스 피스(110)와 함께 로드 휠이 테스트될 타이어와 접촉하도록 작동될 때 발생하는 굽힘 모멘트들을 견딜 수 있는 상당히 견고한 프레임을 함께 형성하는 견고한 하부 크로스 멤버(112)를 포함한다. 기술된 구조와 함께, 캐리지 프레임(50)은 상부 및 하부 셀 고정부(66, 68)의 위치들의 총 뒤틀림(net distortion)이 수직 배열 한계 내에 존재하도록 테스트 중 로드 휠(52)에 의하여 인가되는 굽힘 모멘트를 견딜 수 있다.

전술한 바와 같이, 캐리지의 구조는 로드 휠 어셈블리의 가로 크기를 상당히 감소시키고, 그 결과, 상기 로드 휠의 뒷면은 대체로 머신의 최후단 평면을 정의할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 로드 휠의 뒷면과 삼각형 수직기둥들(70, 72)의 뒷면은 대체로 동일한 평면 내에 존재한다.

머신의 공간에 영향을 미치는 다양한 구성요소들 간의 관계가 도 9, 12 및 17에 가장 잘 도시된다. 특히 도 12를 참조하면, 베이스의 최외각(outermost) 또는 좌측 주변의 측면(도 12에 도시된)은 참조 문자 “P”로 참조된 평면에 의하여 표시된다. 도 17을 참조하면, 로드 휠(52)의 구름면(52a)에 접하고 전술한 바와 같이, 로드 휠(52)의 회전 축(82)과 하부 스핀들(36b)의 회전 축(84)을 따라(through) 연장하는 중심 선(80)에 직교하는 평면 P2이 정의된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 로드 휠 캐리지의 최외각 표면(수직 지지부(70, 72)를 포함하는)과 수평 크로스 피스(110)는 평면 P3을 정의한다. 바람직한 실시예에서, 평면 P1(수직기둥 14, 16에 의하여 정의된)는 도 12에 도시된 바와 같이 로드 휠에 의하여 정의된 평면 P2의 좌측으로 연장하지 않는다. 평면 P3은 바람직하게는 평면 P2와 일치하거나, 또는 도 3에 도시된 바와 같이 평면 P2의 약간 우측으로 위치된다. 도 14에 가장 잘 도시된 바와 같이, 공간 크기 F1은 종래 기술과 비교하여 가능한한 최소화된다. 공간 크기 F1은 공장 작업장의 머신의 위치에 의존하는 머신의 가로 크기 또는 전후 크기(또는 깊이)로 간주될 수 있다.

도 6을 참조하면, 크기 F1의 가로로 존재하는 머신의 공간 크기는 F2로 도시된다. 공간 크기 F2는 바람직하게는 크기 F2와 같거나 작다. 바람직한 실시예에서 그것은 작다. 많은 큰 타이어 제조 시설들에서, 각각 관련된 타이어 균일성 머신으로 공급되는 다수의 타이어 라인들이 사용된다. 이 타이어 라인들은 종종 대략적인 평형 관계에서 나란히 위치된다. 통로들은 각 타이어 라인들 사이에 위치된다. 인접한 타이어 라인들의 간격은 타이어 균일성 머신의 가로 크기, 예를 들어, F1 크기에 영향을 준다. 큰 제조 머신에서, 각 타이어 균일성 머신의 F1 크기를 감소시킴으로써, 인접한 타이어 균일성 머신에 의하여 확보된 공간이 감소됨에 따라 주어진 공간 내에서 추가적인 타이어 라인들을 수용할 수 있다. 따라서, 더 많은 머신들 및 관련 타이어 라인들이 수용될 수 있다. 추가적으로, F1 크기를 소형화함으로써, 본 발명의 타이어 균일성 머신을 보다 제한된 가용 공간내에 적합하게 할 수 있다. 이 크기는 본 발명에 의하여 소형화되고, 그 결과, 기술된 타이어 균일성 머신은 이러한 타입의 종래 기술의 머신들과 비교하여 제조 환경 내의 보다 적은 공간을 사용한다.

도 1을 참조하면, 타이어 균일성 테스트 시스템은 시스템을 운송 컨테이너 내에 쉽게 운송될 수 있도록 하는 특징들을 포함한다. 특히, 도 1에 가장 잘 도시된 바와 같이, 관절연결될 수 있는(articulable) 펜던트 암(120)은 머신의 측면으로부터 연장하고 HMI(126)을 고정시킨다. 펜던트(120)의 제1 암 세그먼트(120a)는 펜던트의 전체 가동 범위가 상부 프레임 멤버(30)과의 간섭 없이 수용될 수 있도록 크로스 멤버(30) 위에 고정되도록 하는 것이 바람직하다. 관절연결된 암(120)은 인간 작동 제어 모듈(126)로부터 다수의 신호 선들(미도시)을 운반한다. 펜던트 암(120) 및 관련된 신호 선들을 메인 프레임으로부터 연결해제 요구할 필요성을 회피하기 위하여, 펜던트 암의 상단부는 상부 크로스 멤버(30)의 일단부에 슬라이드 가능하도록 부착된 고정 플레이트(130)에 부착된다. 베이스 멤버(26)의 하부와 크로스 멤버(30)의 상부(30d) 사이의 수직 크기(도 14에 도시됨)는 상기 머신이 운송 컨테이너 내에 맞도록 설계되었다. 따라서, 테스트 시스템/머신(10)을 운송 컨테이너에 적재하기 위하여, 압력 탱크(140) 및 상부 상부 구조(upper super structure)(34)는 크로스 멤버(30)으로부터 제거된다. 펨던트 암(12)의 상단부는 도 1에 가장 잘 도시된 슬롯들(130a)을 포함하는 플레이트(130)에 고정된다. 플레이트(130)를 상부 수평 프레임 멤버(30)에 고정시키는 볼트들(132)은 펜던트 암(120)의 상부 링크(120a)가 크로스 멤버(3)의 상부면(302)에 의하여 확립된 레벨 아래에 존재하도록 펜던트 암이 낮춰지도록(lowered) 상기 플레이트(130)를 하방으로 슬라이드 시키기 위하여 느슨해진다(loosened). 펜던트 암(120)은 머신의 측면에 대하여 알맞게 접히고, 따라서, 테스트 시스템이 표준 운송 컨테이너 안에 적재된다.

도 18은 로드 휠 캐리지(50’)를 위한 대안의 구조를 도시한다. 대안의 구조에서, 캐리지는 한쌍의 수직으로 배열된 로드 셀/로드 휠 고정부들(66’, 68’)을 운반하는 견고한 프레임 구조(150)를 포함한다. 로드 셀들은 로드 휠(52)을 회전가능하도록 고정시킨다. 전술한 바와 같이, 테스트 사이클 중의 로드 휠에 의한 타이어의 적재(loading)는 상부 및 하부 로드 셀들(66, 68)을 오정렬(misalign)되게 하는 프레임 상의 굽힘 모멘트를 가한다. 도 18에 도시된 구조에 따르면, 한쌍의 평행 링크들(156)은 캐리지 프레임(150)과 견고한 크로스 피스(160) 사이에서 연장한다. 크로스 피스(160)는 선형 베어링 레일들(58)과 슬라이드 가능하게 맞물리는(도 8 참조) 한쌍의 이격된 베어링 블록들(미도시, 그러나 전술한 베어링 블록들(60)과 동일하거나 유사한)을 고정한다. 또한, 프레임(150)(로드 휠(52)을 회전가능하도록 고정하는)은 프레임(150)과 견고한 크로스 피스(160)가 어셈블리로서 선형 베어링 레일들(58)을 따라 이동하도록 선형 베어링 레일들(58)과 맞물리는 한쌍의 베어링 블록들(미도시, 그러나, 도 2 및 5의 베어링 블록들(60-)과 동일하거나 유사한)을 포함한다. 로드 휠 프레임(150)과 크로스 피스(160) 사이로 연장하는 링크들(156)은 테스트 사이클 중에 로드 휠(52)이 타이어에 접촉할 때 로드 휠 프레임(50) 상에 가해진 굽힘 모멘트를 견딘다. 링크들(156)은 상부 및 하부 로드 셀들(66’, 68’)의 오정렬(misalignment)을 생성하는 뒤틀림 힘을 견딘다. 연결 어레인지먼트(linkage arrangement)는 정확한 테스트를 위하여 허용된 한계들을 넘는(outside) 캐리지(150)의 뒤틀림(distortion)들을 견딘다.

비록 본 발명이 특정한 사항들과 함께 기술되었다 하더라도, 해당 기술 분야의 기술자들은 청구항에 기술된 본 발명의 기술 사상 또는 관점들로부터 벗어나지 않는 다양한 변경을 할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

Claims

타이어 균일성 테스트 머신에 있어서,
a) 베이스;
b) 상기 베이스 위로 이격된 상부 크로스 프레임 멤버;
c) 상기 상부 크로스 프레임 멤버의 최소한 하나 이상의 말단부를 지지하기 위하여 상기 베이스의 최소한 하나 이상의 말단부로부터 상방향으로 연장하는 수직 지지 구조;
d) 상기 베이스의 타단으로부터 상방향으로 연장하는 한쌍의 이격된 수직 기둥들;
e) 테스트될 타이어의 타이어 테스트 위치를 정의하는 베이스는 회전가능하도록 고정되고;
f) 로드 휠 캐리지는 최소한 부분적으로 상기 베이스에 의하여 지지되고, 가로의 작용선을 따라 상기 타이어의 테스트 스테이션을 향하여 그리고 타이어의 테스트 스테이션으로부터 멀리 이동가능한 회전가능한 로드 휠을 포함하며,
g) 상기 로드 휠은 테스트될 타이어의 둘레와 맞물릴 수 있는 구름면을 정의하고, 상기 로드휠 및 타이어는 한쌍의 평행하고, 대체로(substantially) 수직인 축들에 대하여 회전가능하며, 상기 작용선은 상기 회전 축들을 통과하고,
h) 상기 상방향으로 연장하고, 이격된 기둥들은 상기 로드 휠의 주변부가 상기 지지부들 사이에 위치되도록 위치되고, 상기 지지부들은 상기 구름면의 외측부와 접하고, 상기 작용선과 직교하는 평면을 대체로 벗어나지 않는 외부 공간 평면을 정의하는;
것을 포함하는 타이어 균일성 테스트 머신.
제 1항에 있어서,
상기 로드 휠 캐리지는,
a) 한쌍의 이격된 수직 지지부들 및 상기 수직 지지부들 사이로 연장하는 한쌍의 수직으로 이격된 크로스 피스들, 상기 크로스 피스들 쌍은 상기 상부 로드 셀 어셈블리를 고정하는 상부 크로스 피스와 하부 로드 셀 어셈블리를 고정하는 하부 크로스 피스를 포함하고, 상기 로드 셀 어셈블리들은 상기 로드 휠을 회전가능하도록 지지하고;
b) 상기 수직 지지부들은 상기 로드 휠의 주변부가 상기 수직 지지부들 사이에 자리잡도록 상기 로드 휠의 주변부의 표면 상에 위치되며; 및
c) 상기 로드 휠이 타이어 테스트 스테이션을 향하여 그리고 타이어 테스트 스테이션으로부터 멀리 이동될 때 상기 수직 기둥들에 의하여 정의된 외부 공간 평면의 외측으로 상당히 연장하지 않도록 위치된 최소한 하나 이상의 액츄에이터;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 균일성 테스트 머신.
제 2항에 있어서,
상기 로드 휠 캐리지의 상기 이격된 수직 지지부들은 단면이 빗변이 상기 로드 휠의 구름면에 대향하는 삼각형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어 균일성 테스트 머신.
제 1항에 있어서,
상기 수직 기둥 구조는 한쌍의 인접한 각이진(angled) 수직 기둥들을 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 균일성 테스트 머신.
로드 휠 캐리지 어셈블리에 있어서,
a) 한쌍의 이격된 수직 지지부들;
b) 상기 수직 지지부들에 의하여 지지된 수직으로 이격된 상부 및 하부 크로스 피스들;
c) 상기 상부 및 하부 크로스 피스들에 각각 고정되고 로드 휠이 회전가능하도록 지지된 상부 및 하부 로드 셀들;
d) 상기 로드 휠은 캐리지 어셈블리가 타이어 테스트 위치로 이동될 때 테스트될 타이어의 둘레에 맞물리는 구름면을 갖고;
e) 상기 로드 휠은 상기 수직 기둥들 사이에 자리잡는 부분과, 상부 평면 내에 위치된 로드 휠의 상부 방사상 표면(radial side) 및 하부 평면 내에 위치된 하부 방사상 표면을 포함하고;
f) 상기 로드 휠의 상부 및 하부 평면들의 위 또는 아래에 위치되고, 상기 캐리지를 타이어 테스트 위치를 향하여 그리고 타이어 테스트 위치로부터 멀리 이동시키기 위한 최소한 하나 이상의 액츄에이터;
를 포함하는 로드 휠 캐리지 어셈블리.
제 5항에 있어서,
상기 수직 지지부들은 단면이 빗변이 상기 로드 휠의 구름면에 대향하는 삼각형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는로드 휠 캐리지 어셈블리.
제 1항에 있어서,
상기 베이스, 수직 기둥들 및 상기 상부 크로스 프레임 멤버는 상기 머신이 표준 운송 컨테이너에 맞는 높이를 규정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 타이어 균일성 테스트 머신.
제 1항에 있어서,
상기 로드 휠 캐리지는,
a) 한쌍의 이격된 수직 지지부들과 상기 수직 지지부들 사이로 연장하는 한쌍의 수직으로 이격된 크로스 피스들, 한쌍의 크로스 피스들은 상부 로드 셀 어셈블리를 고정하는 상부 크로스 피스와 하부 로드 셀 어셈블리를 고정하는 하부 크로스 피스를 포함하고, 상기 로드 셀 어셈블리들은 상기 로드 휠을 회전가능하도록 지지하고;
b) 상기 수직 지지부들은 상기 로드 휠의 주변부가 상기 수직 지지부들 사이에 자리잡도록 상기 로드 휠의 주변부의 표면 상에 위치되고, 및
c) 상기 로드 휠을 타이어 테스트 스테이션을 향하여 그리고 타이어 테스트 스테이션으로부터 멀리 이동시키기 위하여 상기 로드 휠의 아래 또는 위에 위치된 최소한 하나 이상의 액츄에이터;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 균일성 테스트 머신.
로드 휠 캐리지 어셈블리에 있어서,
a) 한쌍의 이격된 수직 지지부들;
b) 상기 수직 지지부들에 의하여 지지된 수직으로 이격된 상부 및 하부 크로스 피스들;
c) 상기 상부 및 하부 크로스 피스들에 각각 고정되고 로드 휠이 회전가능하도록 지지된 상부 및 하부 로드 셀들;
d) 상기 로드 휠은 캐리지 어셈블리가 타이어 테스트 위치로 이동될 때 테스트될 타이어의 둘레에 맞물리는 구름면을 갖고;
e) 상기 로드 휠은 상기 수직 기둥들 사이에 자리잡는 부분과, 상부 평면 내에 위치된 로드 휠의 상부 방사상 표면(radial side) 및 하부 평면 내에 위치된 하부 방사상 표면을 포함하고;
f) 상기 로드 휠이 타이어 테스트 스테이션을 향하여 그리고 타이어 테스트 스테이션으로부터 멀리 이동될 때 상기 수직 기둥들에 의하여 정의된 외부 공간 평면의 외측으로 상당히 연장하지 않도록 위치되고 구성된 상기 캐리지를 타이어 테스트 위치를 향하여 그리고 타이어 테스트 위치로부터 멀리 이동시키기 위한 최소한 하나 이상의 액츄에이터;
를 포함하는 로드 휠 캐리지 어셈블리.
타이어 균일성 테스트 머신에 있어서,
a) 베이스;
b) 상기 베이스 위로 이격된 상부 크로스 프레임 멤버;
c) 상기 베이스의 타단으로부터 상방향으로 연장하는 한쌍의 이격된 수직 기둥들;
d) 테스트될 타이어의 타이어 테스트 위치를 정의하는 베이스는 회전가능하도록 고정되고;
e) 타이어 테스트 위치를 향하여 그리고 타이어 테스트 위치로부터 멀리 이동가능한 상부 척 어셈블리, 상기 상부 크로스 프레임 멤버는 상기 상부 척 어셈블리가 삽입될(retracted) 때 상기 상부 척 어셈블리의 최소한 하나 이상의 부분이 상기 상부 크로스 프레임 멤버 내에 수용되도록 하는 틈새(clearance) 개구부들을 포함하고;
f) 상기 상부 척 어셈블리를 타이어 테스트 위치를 향하여 그리고 타이어 테스트 위치로부터 멀리 이동시키기 위한 액츄에이터를 최소한 부분적으로 지지하는 상기 상부 크로스 프레임 멤버의 상단부에 고정된 상부 구조(super structure);
를 포함하는 타이어 균일성 테스트 머신.
제 10항에 있어서,
상기 베이스, 수직 지지부 및 상부 크로스 프레임 멤버는 상기 상부 구조 및 관련된 구성요소들이 상기 상부 크로스 프레임 멤버로부터 제거된 후 상기 타이어 균일성 테스트 머신이 표준 운송 컨테이너에 맞을(fit) 수 있도록 상기 베이스의 하부에서부터 상기 상부 크로스 프레임 멤버의 상부면까지로 측정된 상기 머신의 높이가 96 인치 이하로 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 하는 타이어 균일성 테스트 머신.
제 7항에 있어서,
상기 높이는 96 인치 이하인 것을 특징으로 하는 타이어 균일성 테스트 머신.
로드 휠 캐리지 어셈블리에 있어서,
a) 한쌍의 이격된 수직 지지부들;
b) 상기 수직 지지부들에 의하여 지지된 수직으로 이격된 상부 및 하부 크로스 피스들;
c) 상기 상부 및 하부 크로스 피스들에 각각 고정되고 로드 휠이 회전가능하도록 지지된 상부 및 하부 로드 셀들;
d) 상기 로드 휠은 캐리지 어셈블리가 타이어 테스트 위치로 이동될 때 테스트될 타이어의 둘레에 맞물리는 구름면을 갖고;
e) 상기 로드 휠은 상기 수직 기둥들 사이에 자리잡는 부분과, 상부 평면 내에 위치된 로드 휠의 상부 방사상 표면(radial side) 및 하부 평면 내에 위치된 하부 방사상 표면을 포함하고;
f) 상기 로드 휠의 상부 및 하부 평면들의 위 또는 아래에 위치되고, 상기 캐리지를 타이어 테스트 위치를 향하여 그리고 타이어 테스트 위치로부터 멀리 이동시키기 위한 최소한 하나 이상의 액츄에이터;
g) 상기 캐리지 어셈블리는 상기 베이스에 고정된 트랙 웨이에 맞물리고, 상기 트랙 웨이는 상기 캐리지를 타이어 테스트 위치를 향하여 그리고 타이어 테스트 위치로부터 멀리 선형 이동시키는 것을 지지하고;
h) 상기 이격된 수직 지지부들을 상기 트랙 웨이로 연결하고, 테스트 사이클 중에 생성된 상기 수직 지지부들 내의 굽힘 모멘트가 연결에 의하여 견뎌지는(resisted) 연결 어레인지먼트;
를 포함하는 로드 휠 캐리지 어셈블리.
제 10항에 있어서,
상부 작동 위치와 하부 운송 위치 사이에서 상승 및 하강할 수 있도록 잠금 파스너(locking fastener)에 의하여 잠길 때 까지 상기 상부 크로스 프레임 멤버의 일단부에 슬라이드 가능하도록 부착된 고정 플레이트에 회전가능하도록 연결된 최소한 하나 이상의 암 세그먼트를 포함하는 펜던트에 의하여 운반된 상기 타이어 테스트 머신을 제어하기 위한 인간 제어 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 균일성 테스트 머신.
제 14항에 있어서,
상기 고정 플레이트는,
상기 고정 플레이트를 상기 상부 크로스 프레임 멤버의 단부에 고정시키기 위한 파스너들을 수용하기 위한 대체로 수직인 슬롯들을 포함하고, 상기 슬롯들은 상기 고정 플레이트를 상부 작동 위치와 하부 운송 위치 사이에서 이동시키는 것을 특징으로 하는 타이어 균일성 테스트 머신.
제 1항에 있어서,
상기 베이스는 공간 크기 F2 보다 큰 공간 크기 F1을 규정하고,
공간 크기 F2는 베이스에 의하여 규정되고 공간 크기 F1에 가로로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어 균일성 테스트 머신.
제 10항에 있어서,
상기 베이스는 공간 크기 F2 보다 큰 공간 크기 F1을 규정하고,
공간 크기 F2는 베이스에 의하여 규정되고 공간 크기 F1에 가로로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어 균일성 테스트 머신.
제 10항에 있어서,
a) 로드 휠 캐리지는 최소한 부분적으로 상기 베이스에 의하여 지지되고, 가로의 작용선을 따라 상기 타이어의 테스트 스테이션을 향하여 그리고 타이어의 테스트 스테이션으로부터 멀리 이동가능한 회전가능한 로드 휠을 포함하며,
b) 상기 로드 휠은 테스트될 타이어의 둘레와 맞물릴 수 있는 구름면을 정의하고, 상기 로드휠 및 타이어는 한쌍의 평행하고, 대체로(substantially) 수직인 축들에 대하여 회전가능하며, 상기 작용선은 상기 회전 축들을 통과하고,
c) 상기 상방향으로 연장하고, 이격된 기둥들은 상기 로드 휠의 주변부가 상기 지지부들 사이에 위치되도록 위치되고, 상기 지지부들은 상기 구름면의 외측부와 접하고, 상기 작용선과 직교하는 평면을 대체로 벗어나지 않는 외부 공간 평면을 정의하는;
것을 더 포함하는 타이어 균일성 테스트 머신.