KR101408851B1 - 타이어 공기 주입장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 차례로 공급되는 다수의 타이어에 공기를 주입하는 장치와 관련된 것으로, 실시예로 휠이 조립된 타이어가 안치되며 회전하는 선반부와, 상기 선반부의 상부에 설치되어 있으며 상기 타이어에 공기를 주입하는 복수의 공기주입기가 구비되어 있는 공기주입테이블과, 상기 공기주입테이블의 일측에 배치되어 있으며, 상기 공기주입테이블에서 반출되는 공기가 충전된 타이어를 받아 운반하는 컨베이어를 포함하는 타이어 공기 주입장치를 제시한다.

Description

타이어 공기 주입장치{Apparatus for injecting air into tire}

본 발명의 차례로 공급되는 다수의 타이어에 공기를 주입하는 장치와 관련된다.

사용 자동차 제조 공장은 휠에 조립되고 공기가 채워진 다수의 타이어가 완성차의 부품으로써 요구된다. 차종에 따라 규격화된 휠과 타이어가 사용되며, 자동차의 생산 속도에 맞추어 휠이 조립된 타이어가 필요하므로 반자동화된 장치에 의해 휠과 타이어의 조립, 타이어에 적정압력의 공기 주입 및 적정성을 테스트하게 된다.

종래의 기술에서 타이어, 휠 및 휠과 타이어가 조립된 타이어조립체는 각기 컨베이어벨트에 의해 수평적으로 이송되며, 특히 타이어조립체에 공기를 주입하기 위하여 회전하는 작업테이블을 사용한다.

타이어조립체에 공기를 주입하는 작업과, 어느 한 컨베이어에서 작업테이블로 또는 작업테이블에서 다른 컨베이어로 타이어조립체를 옮기는 작업 등에서는 아직까지 숙련 작업자에 의존하고 있다. 타이어조립체의 무게가 상당하기 때문에 이를 다루는 작업자는 쉽게 피로하게 되는 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제10-0669979호 (2007.01.10)

본 발명은 원터치로 타이어에 공기를 주입할 수 있게 한다. 또한 작업자의 관여 없이 공기를 주입하는 테이블에서 컨베이어로 자동화 방식에 의해 이동할 수 있게 한다. 또한 컨베이어로 이동하는 타이어를 작업자의 관여 없이 자동으로 제위치로 자리잡게 한다.

그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

위 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 실시예로, 휠이 조립된 타이어가 안치되며 회전하는 선반부와, 상기 선반부의 상부에 설치되어 있으며 상기 타이어에 공기를 주입하는 복수의 공기주입기가 구비되어 있는 공기주입테이블과, 상기 공기주입테이블의 일측에 배치되어 있으며, 상기 공기주입테이블에서 반출되는 공기가 충전된 타이어를 받아 운반하는 컨베이어를 포함하고, 상기 공기주입기는 상기 공기주입테이블의 상부에 구비된 탄성와인더에서 연결되어 있고, 하단에 주입공이 형성되어 있는 케이싱, 상기 케이싱의 내부에 장착되어 있으며 공급되는 작동에어에 의하여 상기 케이싱의 내부에서 상하 이동하고, 내부에는 타이어에 충전할 공기가 통과하는 메인공기통로가 형성되어 있는 피스톤부, 상기 주입공이 형성된 상기 케이싱의 하단부의 내측 벽면을 따라 배치되어 있으며, 상기 피스톤부가 하강함에 따라 가압되어 탄성 변형하면서 내경이 줄어드는 탄성물림부 및 상기 피스톤부의 하단부에 탄성있게 돌출되어 있는 가압핀부를 포함하는 타이어 공기 주입장치를 제시한다.

여기서 상기 선반부는 타이어가 올려지며 상기 선반부의 반경 방향으로 틸팅이 가능한 받침대와, 공기가 충전된 타이어의 상기 받침대가 상기 선반부의 중심을 향하여 오름 경사지게 하여 상기 받침대에서 상기 타이어를 상기 컨베이어로 반출하는 틸팅작동부를 포함하고, 컨베이어는 나란하게 이격 배치되어 있으며 회전하여 상기 타이어를 전진 이동 시키는 복수의 이송롤러와, 상기 공기주입테이블에서 반출된 상기 타이어를 상기 이송롤러의 가운데로 이송시키는 위치이송유닛을 포함할 수 있다.

또한 상기 위치이송유닛은 상기 컨베이어를 향하여 이동한 타이어의 하단부를 받치며, 상기 타이어를 좌우방향으로 이송시키는 벨트와, 상기 벨트를 구동시키는 모터가 구비된 이송부 및 이웃하는 상기 이송롤러 사이의 공간을 통해 상기 벨트를 상기 이송롤러보다 높게 돌출시키거나 낮게 하강시키는 승강부를 포함할 수 있다.

한편 상기 컨베이어는 이송되는 타이어의 위치를 정렬하는 위치맞춤부가 포함하고, 상기 위치맞춤부는 상기 컨베이어의 일측과 타측에 서로 마주보게 배치되며 수평면 상에서 회전가능하게 장착되어 있고, 상기 컨베이어에 의해 전진 이동하는 타이어의 외측면에 접촉하는 한 쌍의 접촉가지가 일정 각도로 돌출되어 격자 형상을 이루고 있는 지지브래킷들, 상기 지지브래킷들을 연결하여 각 상기 지지브래킷이 서로 반대방향으로 회전되게 하는 링크연결부 및 어느 한 지지브래킷에 연결되어 있고, 상기 지지브래킷을 회전시키는 액추에이터를 포함할 수 있다.

여기서, 전진 이동하는 상기 타이어에 처음 접촉하는 접촉가지의 길이는 차후로 타이어와 접촉하는 다른 접촉가지보다 길게 형성되어 있고, 각 상기 접촉가지의 끝단부에는 자유로이 회전하는 롤러가 장착될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 타이어의 공기를 주입하는 공정, 공기가 주입된 타이어를 컨베이어로 이송시키는 공정 및 컨베이어를 통해 이송하는 타어어의 위치를 정렬하는 공정에 있어서 작업자의 관여를 최소화한다. 그에 따라 최소의 인력배치를 가능케 하여 노동집약적인 재래의 방식을 개선하여 생산성을 향상시킨다.

구체적으로 공기주입기는, 작업자가 타이어 공기 주입구에 공기주입기를 연결하는 수준에서 작업자의 관여가 종료된다. 따라서 소수의 작업자가 연달아 공급되는 복수의 타이어에 대한 공기 주입 작업을 수행할 수 있게 된다.

또한 공기가 주입된 타이어는 틸팅하는 받침대를 통해 공기주입테이블에서 컨베이어로 이송되므로, 무거운 타이어를 작업자가 직접 들어 옮길 필요가 없어진다. 그로인해 작업환경이 개선된다.

또한 승강하는 벨트를 이용한 위치이송부를 채택함으로써 높은 신뢰성으로 안정되게 타이어를 컨베이어에 옮겨 놓을 수 있게 된다.

또한 위치맞춤부를 장착함으로써 작업자의 관여를 최소화한 작업환경에서 밸런스 검사와 같은 각종 타이어 성능검사의 자동화방식으로 처리할 수 있게 된다.

그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 타이어 공기 주입장치의 주요부를 나타낸 평면도.
도 2는 도 1에 도시된 실시예에 채용된 공기주입테이블의 정면도.
도 3은 도 2에 도시된 공기주입테이블의 일부분에 대한 평면도.
도 4는 도 2에 도시된 공기주입테이블에 채용된 공기주입기의 단면도.
도 5 내지 도 6은 도 4에 도시된 공기주입기의 사용 상태를 나타낸 단면도.
도 7은 도 1에 도시된 실시예에 채용된 공기주입테이블과 컨베이어를 나타낸 측면도.
도 8은 컨베이어에 장착된 위치이송유닛의 작동을 나타낸 측면도.
도 9는 컨베이어에 장착된 위치이송유닛의 작동을 나타낸 정면도.
도 10은 컨베이어에 장착된 위치맞춤부를 나타낸 평면도.
도 11은 도 10에 도시된 위치맞춤부를 나타낸 측면도.
도 12는 도 10에 도시된 위치맞춤부의 작동을 순차적으로 나타낸 평면도.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 타이어 공기 주입장치의 구성, 기능 및 작용을 설명한다.

단, 동일하거나 유사한 구성요소에 대하여 동일한 명칭을 사용함을 밝혀둔다.

또한 이하의 설명에서 '제1', '제2' 등의 용어는 기술적 의미가 동일성 범위에 있는 구성요소를 편의상 구별하기 위하여 사용된다. 즉, 어떠한 하나의 구성은 임의적으로 '제1구성' 또는 '제2구성'으로 명명될 수 있다.

첨부된 도면은 본 발명의 적용된 실시예를 나타낸 것으로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 통하여 제한 해석해서는 아니된다. 이 기술분야에 속하는 전문가의 견지에서 도면에 도시된 일부 또는 전부가 발명의 실시를 위하여 필연적으로 요구되는 형상, 모양, 순서가 아니라고 해석될 수 있다면, 이는 청구범위에 기재된 발명을 한정하지 아니한다.

도 1에는 본 발명의 실시예에 따른 타이어 공기 주입장치(100)의 주요부가 도시되어 있다. 본 발명의 실시예에 따른 타이어 공기 주입장치(100)는 휠이 조립된 타이어(T)에 공기를 충전하는 장치이다.

도시하지 않았으나 공기주입테이블(1)에 휠과 조립된 타이어를 공급하는 이송라인에는 타이어 공급기, 휠 공급기, 휠과 타이어의 조립기 등이 더 연결될 수 있다. 여기서 타이어 공급기나 휠 공급기는 컨베이어 벨트와 같은 이송수단을 포함하여, 다관절 로봇이나 작업자가 조립기구를 사용하여 휠과 타이어를 조립하는 작업대와 같은 설비나 장치가 이용된다.

휠과 결합한 타이어(T)는 컨베이어 벨트(101) 등의 공지된 이송수단을 통해 공기주입테이블로 이송된다. 타이어(T)는 상기 이송수단의 끝단에서 낙하하거나 수작업을 통해 공기주입테이블(1)로 옮겨지고, 작업자가 타이어(T)에 공기를 주입한다.

공기주입테이블(1)은 공기를 충전하는 작업 속도나 타이어의 공급 속도에 맞추어 회전하는 선반부(12)를 구비하고 있다. 즉 컨베이어 벨트 등에서 공급된 타이어는 선반부의 회전과 함께 회전되면서 공기주입테이블(1)에 머물다가, 이후 설명하는 컨베이어(3)로 배출된다. 타이어가 공기주입테이블(1)에 머무는 시간 동안 타이어(T)에 공기를 충전시키게 된다.

공기가 충전된 타이어(T)는 공기주입테이블(1)의 일측에 배치되어 있는 컨베이어(3)로 옮겨진다. 본 발명의 실시예에서는 공기주입테이블이 타이어를 컨베이어의 위로 이동시키며, 컨베이어에 구비된 위치이송유닛(4)이 타이어를 받아 제위치로 이송시키도록 구성하고 있다. 이로써 타이어는 자동화된 수단을 통해, 작업자의 관여 없이, 공기주입테이블(1)에서 컨베이어(3)로 이송되도록 하고 있다. 이에 대해서는 추후 자세히 설명한다.

이후, 타이어(T)는 추가적인 검사를 위해 컨베이어(3)를 타고 전진 이송된다. 여기서 추가적인 검사는 타이어의 밸런스 검사 등 공지된 바에 따른 다양한 검사 중 하나를 포함한다.

자동화된 타이어 검사장비(102) 중 일부는 타이어가 미리 정해진 위치와 경로를 통해 진입할 것을 요구한다. 또는 복수의 타이어(T)가 일정한 간격을 두고 검사장비(102)로 투입될 것을 요구하기도 한다. 이를 위하여 컨베이어 상에 놓인 타이어를 정렬시키는 위치맞춤부(5)가 컨베이어에 구비된다. 위치맞춤부(5)는 컨베이어(3) 상에 누워진 채 이송하는 타이어의 외주면을 파지하여 컨베이어 상에서 타이어가 특정한 위치(예를 들면, 컨베이어의 정중앙선)에 머물도록 하는 것이다.

모든 검사가 종료된 다음에 타이어는 별도의 컨베이어 벨트를 따라 이송되어, 타이어 공기 주입장치(100)에서 반출된다.

도 2 내지 도 3 및 도 7에는 공기주입테이블(1)이 도시되어 있다.

공기주입테이블(1)은 휠이 조립된 타이어(T)가 안치되며 회전하는 선반부(12)와, 선반부(12)의 상부에 설치되어 있는 복수의 공기주입기(2)를 포함한다.

선반부(12)를 회전시키는 구동모터(121)는 전기모터나 유압모터 등 공지된 구성의 동력원이다. 선반부(12)는 타이어가 위치하는 선반(122)과, 공기주입기들(2)이 매달리는 구조물(123)을 포함한다. 선반부(12)는 지면에 세워지는 테이블프레임(11) 상에 올려지는 판 구조로, 구동모터(121)에 의해 회전된다. 선반(122)의 하부에 구비된 구름바퀴(125)는 선반부(12)가 수평면 상에서 안정적으로 회전할 수 있게 한다.

선반부(12)는 타이어(T)가 올려지며 선반부의 반경 방향으로 틸팅이 가능한 받침대(13)를 포함한다.

구체적으로, 복수의 받침대(13)는 원형인 선반(122)의 상면 중심을 기준으로 방사상으로 배치되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 도시된 실시예에서 받침대(13)는 4개가 구비되어 있지만, 다른 실시예에서는 받침대의 수가 달라질 수 있다. 선반부(12)의 회전은 단속적으로 이루어진다. 도 1에서 컨베이어 벨트(101)와 받침대(13)를 수평 상에 맞춘 상태에서 컨베이어 벨트(101) 등에서 이송된 타이어(T)를 받고, 반시계 방향으로 단속적으로 회전시킨 후 하방에 위치한 컨베이어(3)로 타이어를 배출하게 된다. 즉, 컨베이어 벨트(101)에서 타이어(T)를 받으면서, 다른 타이어(T)를 컨베이어(3)로 배출하는 시간 동안은 선반부(12)의 회전이 멈추게 된다.

받침대(13)는 선반부(12)의 중심으로 갈수록 하향 경사지게 선반(122)의 위에 배치되어 있다. 받침대(13)의 바닥면에는 복수의 자유회전 가능한 롤러(131)가 구비되어 있어, 받침대(13) 위로 이동된 타이어(T)가 받침대(13)의 경사진 바닥을 따라 선반부(12)의 중심으로 슬라이딩 이동하게 된다. 도 2와 도 3에는 받침대(13)에 오른 타이어(T)의 측부와 전단부에 접촉하는 복수의 측부롤러(132)가 도시되어 있다. 받침대(13)의 경사진 배치, 롤러들(131) 및 측부롤러들(132)은 받침대(13)에 오른 타이어(T)를 구속하여, 타이어(T)가 선반 위에서 임의로 이탈하는 것을 방지한다.

공기주입기(2)는 선반에 연결된 구조물(123)에 의해 공기주입테이블(1)의 상부에 구비된다. 구체적으로 구조물(123)에는 탄성와인더(124)가 장착되어 있으며, 이 탄성와인더(124)에서 연장되는 줄에 공기주입기(2)가 매달린 형태이다. 탄성와인더(124)의 줄은 자동으로 되감기되어 평상 시에 공기주입기(2)가 타이어(T)보다 높게 위치시킨다. 이와 같이 줄을 자동으로 감는 탄성와인더(124)의 구성은 공지된 바에 따르므로, 자세한 설명은 생략한다.

공기주입기(2)에는 에어호스(126)가 연결되어 있다. 자세히 도시하지 않았지만, 에어호스는 공기주입기의 작동을 제어하는 제어호스와, 타이어에 충전할 공기가 이동하는 메인호스가 구비된다. 제어호스와 메인호스는 압축공기를 공급하거나 배출시키는 에어공급장치(도시 생략)에 연결된다. 이러한 에어공급장치의 구성은 공지된 바에 따른다. 제어호스와 메인호스를 통한 공기의 이동, 즉 에어공급장치의 작동은 제어부(도시 생략)에 의해 제어된다.

이러한 공기주입기(2)의 구성과 작용에 대해서는 후술하기로 한다.

도 2와 도 7을 참고하면, 받침대(13)의 일단부는 선반(122)의 상판 가장자리와 힌지 결합되어, 받침대(13)는 선반부(12)의 반경 방향으로 틸팅이 가능하다. 도 2에는 틸팅하지 아니한 평상시의 받침대(13)가 도시되어 있고, 도 7에는 틸팅이 이루어진 상태의 받침대(13)가 도시되어 있다.

받침대(13)를 틸팅시키기 위하여 테이블프레임(11)에는 틸팅작동부(133)가 장착되어 있다. 도시된 실시예에서 틸팅작동부(133)는 테이블프레임(11)에 장착된 액추에이터이다. 이 액추에이터의 신장된 로드는 선반의 중심을 향하고 있는 받침대(13)의 끝단부를 들어올려, 받침대(13)가 선반부의 중심을 향하여 오름 경사지게 한다. 따라서 경사진 받침대(13)의 바닥의 롤러(131)를 타고 타이어(T)가 흘러 내려, 컨베이어(3)의 위로 이동하게 된다.

틸팅작동부(133)는 도시된 액추에이터 외에 받침대의 끝단부를 들어올리는 다양한 장치수단으로 대체할 수 있다.

다시 도 1을 참고하면 컨베이어(3)는 타이어를 전진 이송시키는 장치로, 나란하게 이격 배치되어 있으며 회전하는 복수의 이송롤러(31)를 구비한다. 각 이송롤러(31)의 끝단부는 전후 방향으로 나란하게 배치되는 가로대(32)에 회전 가능하게 결합되어 있으며, 체인이나 풀리 등의 동력전달수단(도시 생략)을 통해 각기 동일한 방향으로 회전한다. 이러한 컨베이어의 구성은 공지된 구성과 동일할 수 있다.

도 7에서 공기주입테이블(1)의 받침대(13)와 동일하거나 보다 낮은 위치에, 컨베이어(3)의 이송롤러(31)가 위치하도록 설치된다. 받침대(13)가 틸팅되면서 공기가 충전된 타이어(T)는 컨베이어(3) 쪽으로 슬라이딩 이동하게 된다. 이때, 타이어(T)는 이송롤러(31)의 회전축 방향과 나란한 방향으로 이동하므로, 타이어와 이송롤러의 마찰 등을 원인으로 하여 때때로 타이어가 이송롤러의 바로 위로 안착하지 못하는 경우가 있다.

위치이송유닛(4)은 공기주입테이블(1)에 반출된 타이어(T)를 이송롤러(31)의 가운데로 안정적으로 이송시킨다.

도 7 내지 도 9에는 위치이송유닛과 관련된 도면들이다.

위치이송유닛(4)은 컨베이어(3)를 향하여 이동한 타이어(T)의 하단부를 받치며, 이 타이어를 좌우방향으로 이송시키는 벨트(411)와, 이 벨트(411)를 구동시키는 모터(412)가 구비된 이송부(41)를 포함한다. 더하여 위치이송유닛(4)은 이웃하는 이송롤러(31) 사이의 공간을 통해 벨트(411)를 이송롤러보다 높게 돌출시키거나 낮게 하강시키는 승강부(42)를 포함한다.

승강부(42)는 컨베이어(3)의 골조에 장착되는 고정프레임(421)과, 고정프레임(421)에 대하여 승하강 이동이 가능한 승강프레임(422)을 포함한다. 승강프레임(422)의 하부로 연장되는 복수의 기둥(423)이 고정프레임(421)에 구비되는 원통형 홀에 구속되어, 승강프레임(422)은 높낮이 이동 외에 다른 이동이 제한된다. 승강프레임(422)의 높낮이 조절은 액추에이터(424)와 같은 동력원의 작동을 이루어진다.

도시된 실시예와 달리 고정프레임은 지면에 세워지는 형태로 배치되어, 컨베이어의 골조에 직접적으로 결합하지 않을 수 있다. 또한 승강프레임의 높낮이 조절은 다양한 승강용 기계구조 등으로 대체될 수 있다.

이송부(41)는 승강프레임(422)에 결합되어 승강프레임(422)과 함께 상승하거나 하강하게 된다.

이송부(41)는 브래킷(415)에 연결되는 복수의 풀리(413), 모터(412), 감속기(414) 및 벨트(411)를 포함한다. 여기서 감속기(414)는 모터(412)의 성능에 따라 생략될 수 있다.

도 8에서 브래킷(415)의 상단부에 같은 높이로 연결되는 한 쌍의 이격된 풀리들(413)의 이격간격은 이송롤러(31)의 길이와 대등하다. 이들 풀리(413)에 연결되는 벨트(411)는 이송부(41)에서 제일 높은 위치에 수평한 벨트 라인을 형성하게 된다. 감속기에 연결된 풀리(413)에도 감기는 벨트(411)는 모터(412)의 회전에 의해 일방향으로 회전된다.

도 9는 위치이송유닛을 정면에서 바라본 도면이다. 전술한 풀리들(413)과 상단의 수평한 벨트 라인을 형성하는 벨트(411)는 한 쌍이 나란히 구비된다. 타이어의 크기에 따라 브래킷의 수를 늘려 벨트는 셋 이상이 설치될 수도 있다.

이송부(41)의 상단에 위치하는 한 쌍의 나란한 풀리들(413)과 벨트들(411)은, 떨어져 있는 이송롤러(31)의 사이에 위치한다. 따라서 이송부(41)가 상승할 때에 이송부의 상단에 위치하고 있는 수평한 벨트 라인이 이송롤러들(31)에 간섭받지 않고 이송롤러(31)보다 높게 위치할 수 있게 된다.

첨부된 도면을 참고하여 위치이송유닛(4)의 작용을 살펴본다.

도 8과 도 9에서 실선의 타이어는 이송부가 하강한 상태에서의 타이어 위치를 나타낸 것이고, 점선의 타이어는 이송부가 상승한 상태에서의 타이어 위치를 나타낸 것이다.

공기주입테이블(1)의 받침대(13)에서 타이어(T)가 반출될 때에 승강부(42)가 작동하여 이송부(41)가 상승한다. 이송부(41) 상단의 벨트 라인의 높이가 이송롤러(31)의 상단보다 높게 돌출된다. 따라서 컨베이어(3) 상부로 이동한 타이어(T)는 이송롤러가 아닌 벨트(411)에 의해 하부가 받쳐진다.

모터(412)의 작동으로 타이어(T)가 컨베이어(3)의 가운데로 이송된다. 이때, 컨베이어(3) 일측의 지지롤러(33)가 타이어(T)의 측면 이동을 저지함으로써 타이어(T)가 컨베이어(3)를 벗어나 밖으로 이탈하는 것을 방지한다.

이후 이송부(41)가 하강하면 이송부(41) 상단의 벨트(411)의 높이는 이송롤러(31)의 상단보다 낮게 내려가고, 타이어(T)는 이송롤러(31)에 의해 지지된다. 이송롤러(31)가 회전함에 따라 이제 타이어(T)는 전진 이동하게 된다.

이러한 위치이송유닛(4)이 구비됨에 따라 공기주입테이블(1)에서 컨베이어(3)로 안정되게 타이어(T)를 자동 이송할 수 있게 된다. 휠이 결합된 타이어를 작업자가 공기주입테이블에서 직접 컨베이어로 옮기지 아니하여도 되므로, 작업의 편리성이 크게 향상된다.

한편, 도 4 내지 도 6은 공기주입기에 관련된 도면들이다.

공기주입구가 사용되는 타이어에 채용된 공기 주입구(V)는 슈래더 밸브이다. 공지된 바와 같이, 슈래더 밸브는 원통형 몸체의 내부에 스프링으로 돌출되어 공기출입구를 막는 밸브시트(S)가 돌출되어 있다. 공기를 주입하거나 배출하기 위해서는 밸브시트(S)를 가압하여 눌러주어야 한다.

공기주입기(2)는 케이싱(21), 피스톤부(22), 탄성물림부(23) 및 가압핀부(24)를 포함한다.

케이싱(21)은 공기주입기(2)의 외형을 이루고 있으며, 내부에는 피스톤부(22), 탄성물림부(23) 및 가압핀부(24)가 장착되는 공간을 형성한다. 케이싱(21)은 몇몇의 구성품이 조립되어 형성된다.

도면을 기준으로 케이싱(21)의 상단부는 탄성와인더의 줄에 연결된다. 또한 케이싱(21)의 상부는 메인호스와 연결되는 호스연결구(21a)와 제어호스와 연결되는 또 다른 호스연결구(21b)가 형성되어 있다.

케이싱(21)의 하단부는 길게 돌출되어 있으며, 그 끝단부에는 주입공(211)이 형성되어 있다. 주입공(211)은 타이어 공기 주입구(V)의 외경보다 조금 더 큰 직경으로, 타이어 공기 주입구(V)의 선단부가 주입공(211)을 통해 케이싱(21)의 내부로 들어올 수 있다. 주입공(211)의 주변은 단턱이 형성되어 있다. 이 단턱은 탄성물림부가 주입공을 통하여 빠져나가지 않게 하는 것이다.

피스톤부(22)는 케이싱의 내부에 장착되어 제어호스를 통해 공급되는 작동에어에 의하여 케이싱(21)의 내부에서 승강 이동한다. 이를 위하여 피스톤부(22)에는 둘레에 실링이 구비된 디스크 형태의 에어시트(221)가 형성되어 있다. 작동에어는 에어시트(221)의 상부 공간을 채우면서 피스톤부(22)을 하부로 밀게 된다. 이 에어시트(221) 상부 공간을 채우던 작동에어를 강제로 배출시키면, 상부 공간에 음압이 형성되면서 피스톤부(22)는 상승된다.

피스톤부(22)의 중앙에는 메인호스에서 공급된 공기가 통과하는 상하 방향의 메인공기통로(222)가 형성되어 있다. 에어시트(221)에서 하부로 길게 연장되는 원통관(223)이 구비된다. 원통관(223)의 길이는 피스톤부(22)가 상승하였을 때에 끝단부가 탄성물림부(23)의 상단에 접하는 길이다. 원통관(223)의 내부는 메인공기통로(222)의 일부분을 구성하면서, 내부에는 스프링(225)이 구비된다. 스프링(225)은 피스톤부 내부에 형성한 단턱에 단부가 지지되며, 타단부는 가압핀부(24)에 지지된다.

케이싱(21)의 주입공(211) 내측에는 탄성물림부(23)가 장착된다. 탄성물림부(23)는 탄성변형이 가능한 합성고무 재질로 이루어진다. 탄성물림부(23)는 원통형상으로 주입공을 통하여 케이싱(21)의 내부로 들어오는 타이어 공기 주입구(V)의 외경보다 큰 내경을 갖는다.

원통 형상의 탄성물림부(23)가 케이싱(21)의 하단부의 내측 벽면을 따라 배치됨에 따라 타이어 공기 주입구(V)의 선단부는 간섭됨 없이 케이싱(21)의 내부로 들어올 수 있게 된다.

탄성물림부(23)의 외주면에는 둘레를 따라 홈(231)이 형성되어 있다. 탄성물림부(23)와 원통관(223)의 하단 사이에는 링부재(224)가 개재된다. 링부재(224)의 단면적은 탄성물림부(23)의 단면적과 동일하거나 그 보다 크게 형성되어 있다.

탄성물림부(23)는 피스톤부(22)가 하강하여 내려오면, 원통관(223)에 의해 상단부가 가압됨에 따라 탄성변형된다. 이때, 탄성물림부(23)의 외주면과 하단은 케이싱(21)에 의해 갇힌 상태가 되므로, 탄성물림부(23)는 피스톤부(22)의 누름에 의해 중앙부분이 내측으로 부푼 형태로 탄성 변형된다. 즉 원통형상의 탄성물림부(23)가 눌리면서 내벽면이 볼록해지도록 탄성 변형되어, 내경이 작아진다.

피스톤부(22)가 상승하여 탄성물림부(23)에 가해지던 힘이 제거되면 탄성물림부(23)는 원래의 수직한 벽면을 가지는 원통형상으로 탄성 복원된다.

가압핀부(24)는 상단부가 스프링(225)에 가압되어 하부로 탄성있게 돌출된 상태가 된다. 가압핀부(24)의 하부의 외경은 상부의 외경보다 좁게 형성되어 있다. 가압핀부(24)의 외경이 변경되면서 형성된 단턱(241)이 링부재(224)에 걸림으로써 가압핀부(24)가 주입공(211)을 통해 외부로 돌출하지 않게 된다. 가압핀부(24)의 하단부에는 메인공기통로(222)와 연통되는 배출홀(242)이 형성되어 있다.

도 2 및 도 4 내지 도 6을 참고하여 공기주입기의 작용을 설명한다.

공기주입테이블(1)에 휠이 결합된 타이어(T)가 공급되어 받침대(13)에 안착되면 작업자는 상부에 위치한 공기주입기(2)를 잡아 당겨 주입구(V)에 꽂게 된다.

도 5에는 타이어 공기 주입구(V)가 주입공(211)에 삽입된 상태가 도시되어 있다. 타이어 공기 주입구(V)의 외주면은 탄성물림부(23)의 내벽면에 둘러싸이게 된다. 또한 가압핀부(24)는 삽입된 타이어 공기 주입구(V)의 밸브시트(S)에 의해 스프링(225)이 압축되면서 상부로 상승하게 된다.

사용자가 작동 스위치(도시 생략)를 눌러 공기주입기를 작동시킨 상태가 도 6에 도시되어 있다.

작동이 개시되면 제어부(도시 생략)의 관여가 개시된다. 제어부는 제어호스를 통해 제어에어를 공급하여 피스톤부(22)를 하강시킨다. 그에 따라 피스톤부(22)의 일부분을 구성하는 원통관(223)도 하강하면서 링부재(224)와 탄성물림부(23)를 상부에서 하부로 가압하게 된다. 눌린 탄성물림부(23)는 중앙부가 부푼 형상으로 변형되어 타이어 공기 주입구(V)의 외주면을 강하게 압박하게 된다. 이러한 상태에서 작업자가 공기주입기를 손에서 놓게 된다. 탄성와인더가 공기주입기를 당기는 힘보다 더 큰 힘으로 탄성물림부(23)가 타이어 공기 주입구(V)를 물고 있어서 공기주입기가 타이어 공기 주입구로부터 이탈하지 않는다.

탄성물림부(23)의 외주면에 형성된 홈(231)은 탄성물림부(23)의 내주면이 볼록하게 변형되도록 유도함으로써 탄성변형된 탄성물림부(23)의 내경을 줄여 타이어 공기 주입구(V)의 둘레를 더욱 확실히 감쌀 수 있게 한다.

이러한 탄성물림부(23)의 탄성 변형은 메인공기통로(222)를 통해 고압의 공기를 타이어에 주입할 때에, 탄성물림부(23)와 타이어 공기 주입구(V) 사이로 공기가 빠져나가지 못하도록 기밀한다.

한편, 피스톤부(22)의 하강과 함께 더욱 압축되는 스프링(225)에 의해 가압핀부가 하강하여 타이어 공기 주입구(V)의 밸브시트(S)를 눌러, 공기가 타이어(T)의 내부로 들어갈 수 있게 한다. 즉, 피스톤부(22)의 하강 및 스프링의 반발력으로 가압핀부(24)가 밸브시트(S)를 누르게 된다.

이때, 피스톤부(22)가 하강한 길이가 가압핀부(24)에 의해 밸브시트(S)가 하강할 수 있는 길이를 초과하는 경우, 스프링(225)이 더욱 압축되면서 가압핀부(24)가 과도하게 밸브시트(S)를 누르지 않도록 작용한다. 따라서 밸브시트가 과도하게 눌림에 따라 발생 가능한 타이어 공기 주입구(V)의 파손을 방지하게 된다.

이와 같이, 제어에어를 통해 피스톤부(22)를 하강하여 타이어 공기 주입구(V)를 파지하면서 밸브시트(S)를 개방한 다음에, 제어부는 메인호스를 통해 고압의 공기를 타이어(T)에 주입하게 된다.

메인공기통로와 배출홀을 통하여 공급된 압축 공기로 타이어에 적정한 압력의 공기가 채워지면, 제어부에 구비된 센서는 이를 감지하여 메인호스를 통한 공기의 주입을 중단하고, 제어호스를 통해 케이싱에 공급된 제어공기를 흡입, 제거한다.

그에 따라 피스톤부(22)가 상승하고 탄성물림부(23)가 복원되며, 밸브시트(S)를 눌렀던 가압핀부(24)가 상승하게 된다. 즉, 다시 도 5에 도시된 상태로 되돌아 간다. 탄성와인더에 의해 탄성적으로 감기는 줄이 공기주입기를 상부로 잡아당겨 타이어 공기 주입구로부터 공기주입기를 이탈시키게 된다.

이와 같이, 본 발명이 제시하는 공기주입기(2)는 작업자가 타이어 공기 주입구에 공기주입기를 연결하고 작동스위치를 작동시킨 후에는 공기 주입 및 공기주입기의 회수가 자동으로 이루어져 작업자가 다음의 타이어를 대처할 수 있는 시간적 여유를 벌어준다.

한편, 도 1 및 도 10 내지 도 12에는 본 발명의 실시예에 따른 위치맞춤부에 관련된 도면들이다.

위치맞춤부(5)는 이송되는 타이어(T)를 위치 정렬시키는 것으로, 검사장비(102)와 이어지는 컨베이어(3)의 끝단부에 설치되어 있다.

본 발명의 실시예에 따른 위치맞춤부(5)는 타이어와 접촉하는 한 쌍의 지지브래킷(51), 지지브래킷들(51)을 연결하는 링크연결부(53) 및 지지브래킷(51)을 회전 작동시키는 액추에이터(54)를 포함한다.

지지브래킷(51)은 컨베이어(3)의 이송롤러(31)보다 높은 위치에 놓임으로써 타이어(T)의 외주면에 접촉할 수 있다. 지지브래킷(51)은 컨베이어(3)의 일측과 타측을 이루는 각 가로대(32)에 세워진 회전축(52)에 결합되어 있다. 지지브래킷(51)은 회전축(52)에 고정됨으로써 회전축(52)과 함께 회전된다.

도 10의 평면도를 참고하면, 지지브래킷(51)은 회전축(52)과 결합되는 부분을 기준으로 한 쌍의 접촉가지(511)가 둔각을 이루면서 돌출되어 있는 격자 형상의 판재이다. 접촉가지들(551)의 사이 각은 정렬 대상인 타이어(T)의 외경 사이즈와 양 가로대(32) 사이의 간격에 따라 변경될 수 있다.

접촉가지(511)의 끝단에는 타이어의 외주면에 접촉할 때에 자유로이 회전이 가능한 롤러(512)가 장착되어 있다.

또 어느 한 지지브래킷(51)에 형성된 한 쌍의 접촉가지(511) 중 타이어의 전진 이동에 따라 처음 접촉하는 접촉가지(511)의 길이가 차후로 접촉하는 다른 접촉가지(511)보다 길게 형성되어 있다. 이는 제한된 각도 범위에서 수평면 상에서 회전하는 지지브래킷(51)의 구성에 있어서, 요구되는 정렬 위치에서 크게 벗어난 타이어(T)가 전진 방향과 역행하는 방향으로 뻗은 접촉가지(511)에 먼저 접촉하지 않고 지지브래킷(51) 사이로 진입할 수 있도록 하기 위함이다.

격자형상의 지지브래킷(51)은 컨베이어(3)의 일측과 타측서 서로 마주보게 배치되어 있다. 즉 정렬된 타이어(T)의 중심이 전진 이동하면서 형성하는 가상의 정렬라인을 기준으로 하여, 각 지지브래킷은 대칭을 이루게 된다.

링크연결부(53)는 한 쌍의 마주보는 지지브래킷들(51)을 연결하여, 지지브래킷들(51)이 서로 연동하여 서로 대향적으로 회전시키는 링크 연결 부재이다.

이 링크연결부(53)는 이송롤러(31)의 하부에 배치됨으로써 타이어의 이동을 간섭하지 않는다. 링크연결부는 각 회전축(52)에 고정되어 회전축과 함께 회전하는 회전팔(531)과, 회전팔들(531)을 연결하는 길이부재(532)를 포함한다. 회전팔(531)과 길이부재(532)의 링크 결합은 어느 한 지지브래킷(51)이 시계 방향으로 회전할 때에 나머지 지지브래킷(51)을 반시계 방향으로 동일 각도 범위로 회전시키는 것이다.

회전팔(531) 중 하나에는 회전축의 회전 각도를 제한하는 각도스톱퍼(55)가 설치되어 있다. 각도스톱퍼(55)는 회전축(52)에서 하방으로 길게 연장되어 있는 원통돌기(551)와, 원통돌기(551)의 궤적에 따라 휘어진 형상으로 뚫려져 있으면서 원통돌기(551)가 통과하는 장홀(553)이 형성되어 있고, 컨베이어(3)의 프레임에 고정되어 있는 스톱퍼브래킷(552)을 포함한다.

회전축(52)이 회전함에 따라 원통돌기(551)는 장홀(553)을 따라 이동하며, 장홀(553)의 끝단에 원통돌기(551)의 외주면이 걸림에 따라 회전축(52)이 더 이상 회전하는 것을 방지한다. 이러한 각도스톱퍼(55)는 의도한 각도 범위 내에서만 지지브래킷(51)이 회전하도록 강제하여 타이어 위치 정렬의 신뢰성을 향상시킨다.

회전축(52)을 회전시키는 구동력은 회전팔에 연결된 액추에이터(54)가 담당한다. 액추에이터(54)의 신장 또는 신축 작동으로 링크연결부(53) 및 지지브래킷들(51)이 시계방향 또는 반시계방향으로 서로 대향적으로 회전하게 된다.

액추에이터(54)는 이송롤러(31)보다 낮은 높이에 배치되어 있으므로, 링크연결부(53)와 마찬가지로 전진 이동하는 타이어(T)에 간섭하지 않는다. 액추에이터(54)는 컨베이어의 프레임에 고정되어 있다.

도 12에는 위치맞춤부(5)의 작동이 (a), (b), (c) 순으로 도시되어 있다. 도 12에서 길이부재(532)는 선으로 단순화 하였으며, 액추에이터는 생략하였다. 블록화살표는 컨베이어에 의한 타이어의 전진 이동 방향을 의미한다. 또, 설명의 편의를 위하여 도면을 기준으로 상부에 위치한 지지브래킷을 제1지지브래킷(51a)이라 하고, 제1지지브래킷과 한 쌍을 이루며 하부에 위치한 지지브래킷을 제2지지브래킷(51b)이라 한다.

도 12의 (a)는, 타이어(T)는 아직 위치맞춤부(5)에 도달하기 전으로, 대기 상태의 위치맞춤부(5)를 나타낸 것이다.

액추에이터의 로드가 신장함으로써 제1지지브래킷(51a)은 최대한 반시계방향으로 회전한 상태고, 제2지지브래킷(51b)은 최대한 시계방향으로 회전된 상태이다. 물론 제1지지브래킷(51a)과 제2지지브래킷(51b)은 링크연결부(53)에 의하여 서로 반대방향으로 회전됨에 따라 당연한 결과이다.

제1지지브래킷(51a)과 제2지지브래킷(51b)에 구비된 접촉가지들 중 타이어의 진행 방향과 대략 같은 방향으로 돌출된 선단의 접촉가지들(511a)은 길게 형성되어 타이어(T)의 외경보다 작은 간격을 이루고 있다. 즉 타이어가 상기 접촉가지들(551)을 거치지 않고는 전진 이동할 수 없는 조건이 갖추어진다.

반면에 제1지지브래킷(51a)과 제2지지브래킷(51b)에 구비된 접촉가지들 중 타이어의 진행 방향과 대략 역행하는 방향으로 돌출된 후단의 접촉가지들(511b)은 타이어의 외경을 넘어 거의 이송롤러(31)의 폭을 초과하여 벌어져 있다. 이 후단의 접촉가지들(511b)은 선단의 접촉가지들(511a)보다 연장된 길이가 짧음으로써 원래의 정렬될 위치에서 상당히 편심된 위치에 놓인 타이어(T)가 후단의 접촉가지(511b)와 접촉하지 않고 통과하여, 선단의 접촉가지들(511a)과 접촉할 수 있게 한다.

도 12의 (b)는 타이어(T)가 지지브래킷(51)의 사이로 진입함에 따라 액추에이터가 작동하여 제1지지브래킷(51a)을 시계방향으로(제2지지브래킷(51b)은 반시계방향으로) 회전시키고 있는 상태가 도시되어 있다.

타이어(T)가 지지브래킷(51)의 사이로 진입하는 것은 컨베이어에 설치되는 센서(도시 생략)에 의해 감지된다. 예를 들어 수광센서가 타이어에 의해 받고 있던 광원이 가리워질 때를 감지하거나, 초음파 센서를 통해 타이어의 진입을 확인할 수 있다. 이러한 감지 수단은 공지된 것이다.

제1지지브래킷(51a)과 제2지지브래킷(51b)이 회전함에 따라 접촉가지들은 타이어의 외주면을 파지하게 된다. 이 과정 중에 전진 방향에 대하여 편심되었던 타이어(T)는 제1지지브래킷(51a)과 제2지지브래킷(51b) 정중앙으로 정렬된다.

도 12의 (c)는 액추에이터의 신축 작동으로 제1지지브래킷(51a)이 시계방향으로 더욱 회전된 상태이다. 도 12의 (a)의 상태와 반대로 제1지지브래킷(51a)과 제2지지브래킷(51b)에 각기 구비된 선단의 접촉가지들(511a)이 최대로 멀어짐에 따라 타이어가 계속 전진할 수 있게 된다. 또한 후단의 접촉가지들(511b)은 타이어가 전진하는 방향으로 밀어주게 된다. 이때, 후단의 접촉가지들(511b)은 위치가 정렬된 타이어(T)의 좌우 대칭적인 위치에서 동일하게 밀어줌으로써 정렬된 타이어가 다시 편심되지 않고 전진 이동할 수 있게 된다.

타이어가 위치맞춤부를 완전히 통과함을 전술한 센서를 통하여 감지한 다음 액추에이터는 반대로 작동하여 다시 12의 (a)의 대기 상태로 되돌아 가고, 다음의 타이어를 기다리게 된다.

이러한 위치맞춤부(5)는 검사장비로 들어가는 타이어를 자동으로 정렬시킴으로써 타이어의 정렬에 요구되는 작업자의 수고를 덜 수 있게 한다.

100 : 주입장치
101 : 컨베이어 벨트 102 : 검사장비
1 : 공기주입테이블 11 : 테이블프레임 12 : 선반부
121 : 구동모터 122 : 선반 123 : 구조물 124 : 탄성와인더
125 : 구름바퀴 126 : 에어호스 13 : 받침대 131 : 롤러
132 : 측부롤러 133 : 틸팅작동부
2 : 공기주입기
21 : 케이싱 21a, 21b : 호스연결구 211 : 주입공
22 : 피스톤부 221 : 에어시트 222 : 메인공기통로 223 : 원통관
224 : 링부재 225 : 스프링 23 : 탄성물림부 231 : 홈
24 : 가입핀부 241 : 단턱 242 : 배출홀
3 : 컨베이어 31 : 이송롤러 32 : 가로대 33 : 지지롤러
4 : 위치이송유닛
41 : 이송부 411 : 벨트 412 : 모터 413 : 풀리
414 : 감속기 415 : 브래킷 42 : 승강부 421 : 고정프레임
422 : 승강프레임 423 : 기둥 424 : 액추에이터
5 : 위치맞춤부
51, 51a, 51b : 지지브래킷 511, 511a, 511b : 접촉가지
512 : 롤러 52 : 회전축 53 : 링크연결부 531 : 회전팔
532 : 길이부재 55 : 각도스톱퍼 551 : 원통돌기
552 : 스톱퍼브래킷 553 : 장홀 54 : 액추에이터
T : 타이어 V : 주입구 S : 밸브시트

Claims (5)

1. 휠이 조립된 타이어가 안치되며 회전하는 선반부와, 상기 선반부의 상부에 설치되어 있으며 상기 타이어에 공기를 주입하는 복수의 공기주입기가 구비되어 있는 공기주입테이블과,
   상기 공기주입테이블의 일측에 배치되어 있으며, 상기 공기주입테이블에서 반출되는 공기가 충전된 타이어를 받아 운반하는 컨베이어를 포함하고,
   
   상기 공기주입기는
   상기 공기주입테이블의 상부에 구비된 탄성와인더에서 연결되어 있고, 하단에 주입공이 형성되어 있는 케이싱;
   상기 케이싱의 내부에 장착되어 있으며 공급되는 작동에어에 의하여 상기 케이싱의 내부에서 상하 이동하고, 내부에는 타이어에 충전할 공기가 통과하는 메인공기통로가 형성되어 있는 피스톤부;
   상기 주입공이 형성된 상기 케이싱의 하단부의 내측 벽면을 따라 배치되어 있으며, 상기 피스톤부가 하강함에 따라 가압되어 탄성 변형하면서 내경이 줄어드는 탄성물림부; 및
   상기 피스톤부의 하단부에 탄성있게 돌출되어 있는 가압핀부;를 포함하는 타이어 공기 주입장치.
2. 제1항에서,
   상기 선반부는
   타이어가 올려지며 상기 선반부의 반경 방향으로 틸팅이 가능한 받침대,
   공기가 충전된 타이어의 상기 받침대가 상기 선반부의 중심을 향하여 오름 경사지게 하여 상기 받침대에서 상기 타이어를 상기 컨베이어로 반출하는 틸팅작동부를 포함하고,
   상기 컨베이어는
   나란하게 이격 배치되어 있으며 회전하여 상기 타이어를 전진 이동 시키는 복수의 이송롤러와,
   상기 공기주입테이블에서 반출된 상기 타이어를 상기 이송롤러의 가운데로 이송시키는 위치이송유닛을 포함하는 타이어 공기 주입장치.
3. 제2항에서,
   상기 위치이송유닛은
   상기 컨베이어를 향하여 이동한 타이어의 하단부를 받치며, 상기 타이어를 좌우방향으로 이송시키는 벨트와, 상기 벨트를 구동시키는 모터가 구비된 이송부 및
   이웃하는 상기 이송롤러 사이의 공간을 통해 상기 벨트를 상기 이송롤러보다 높게 돌출시키거나 낮게 하강시키는 승강부를 포함하는 타이어 공기 주입장치.
4. 제1항에서,
   상기 컨베이어는
   이송되는 타이어의 위치를 정렬하는 위치맞춤부가 포함하고,
   상기 위치맞춤부는
   상기 컨베이어의 일측과 타측에 서로 마주보게 배치되며 수평면 상에서 회전가능하게 장착되어 있고, 상기 컨베이어에 의해 전진 이동하는 타이어의 외측면에 접촉하는 한 쌍의 접촉가지가 일정 각도로 돌출되어 격자 형상을 이루고 있는 지지브래킷들,
   상기 지지브래킷들을 연결하여 각 상기 지지브래킷이 서로 반대방향으로 회전되게 하는 링크연결부 및
   어느 한 지지브래킷에 연결되어 있고, 상기 지지브래킷을 회전시키는 액추에이터를 포함하는 타이어 공기 주입장치.
5. 제4항에서,
   전진 이동하는 상기 타이어에 처음 접촉하는 접촉가지의 길이는 차후로 타이어와 접촉하는 다른 접촉가지보다 길게 형성되어 있고,
   각 상기 접촉가지의 끝단부에는 자유로이 회전하는 롤러가 장착되어 있는 타이어 공기 주입장치.
   

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