KR20200142301A - Wheel mounting device - Google Patents

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KR20200142301A
KR20200142301A KR1020190069375A KR20190069375A KR20200142301A KR 20200142301 A KR20200142301 A KR 20200142301A KR 1020190069375 A KR1020190069375 A KR 1020190069375A KR 20190069375 A KR20190069375 A KR 20190069375A KR 20200142301 A KR20200142301 A KR 20200142301A
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wheel
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hub
scanning
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류항기
우경행
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주식회사 에이티엠
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Abstract

A wheel coupling device according to an embodiment of the present invention includes: a coupling unit that is connected to a wheel and mounts the wheel to a hub of a vehicle body; a grip unit for gripping and fixing the wheel while the coupling unit is connected to the wheel; a scanning unit that performs 3D scanning on the hub; a robot module for moving the wheel coupling device; and a control unit for controlling the coupling unit, a grip unit, a scanning unit, and a motion of the robot module. The coupling unit can further include a main plate and a plurality of nut runners disposed on the main plate while being spaced apart by a predetermined interval to couple the hub and the wheel according to rotational force.

Description

휠 체결장치{WHEEL MOUNTING DEVICE}Wheel mounting device {WHEEL MOUNTING DEVICE}

본 발명은 차체의 휠 허브를 3D 스캐닝한 결과에 기초하여 획득된 휠 허브의 이동정보를 고려하여 휠 허브에 휠이 장착될 수 있도록 하기 위한 휠 체결장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wheel fastening device for allowing a wheel to be mounted on a wheel hub in consideration of movement information of a wheel hub obtained based on a result of 3D scanning a wheel hub of a vehicle body.

현재 완성차 업체에서는 타이어 장착 및 체결토크 검사 공정 시 수작업으로 휠 조립을 수행하고 있어 작업자의 피로도 증가, 생산 시간 증가, 인력 소요 등의 생산성 저하와 체결 토크 불균일 등의 조립품질 저하의 문제점이 발생하고 있다.At present, automakers perform manual wheel assembly during the tire mounting and tightening torque inspection process, resulting in problems such as increased worker fatigue, increased production time, reduced productivity such as manpower requirements, and lowered assembly quality such as uneven tightening torque. .

이를 해결하기 위하여, 차량 타이어 체결 시에 기존에는 2D 측정기술을 이용하여 차체 허브의 이동량을 측정하였으나 신뢰성이 떨어져 자동차 허브의 회전방향과 이동량을 계산함으로써 휠이 허브에 정확하게 장착되도록 하기 위한 기술에 대한 개발이 요구되고 있다.To solve this problem, conventionally, 2D measurement technology was used to measure the amount of movement of the vehicle body hub when fastening the vehicle tire, but due to its low reliability, the technology to accurately mount the wheel on the hub by calculating the rotation direction and movement amount of the vehicle hub. Development is in demand.

특히, 자동차 생산 설비를 이용하여 다양한 종류의 자동차를 생산함에 있어서 각각의 종류 별 자동차 휠 및 상기 휠에 대응하는 허브의 종류가 존재하므로, 다양한 차량 종류별 휠과 허브를 연결하기 위한 너트러너 장치에 대한 개발이 요구되고 있는 실정이다.In particular, in the production of various types of automobiles using automobile production equipment, since there are automobile wheels for each type and types of hubs corresponding to the wheels, nutrunner devices for connecting wheels and hubs for various vehicle types Development is being demanded.

1. 대한민국 공개특허공보 제10-1998-0037238호 (1998.08.05 공개)1. Korean Patent Application Publication No. 10-1998-0037238 (published on Aug. 5, 1998)

본 발명은 전술한 바와 같은 기술 개발 요구에 따라 안출된 것으로서, 상세하게는 허브의 스캐닝을 통해 정확하고 빠르게 휠과 허브를 체결할 수 있는 체결장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.The present invention has been conceived in accordance with the technical development requirements as described above, and in detail, an object of the present invention is to provide a fastening device capable of accurately and quickly fastening a wheel and a hub through the scanning of the hub.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 목적들은 이상에서 언급한 사항들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하 설명할 본 발명의 실시 예들로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 고려될 수 있다.The technical objectives to be achieved in the present invention are not limited to the above-mentioned matters, and other technical problems that are not mentioned are to those of ordinary skill in the art from the embodiments of the present invention to be described below. Can be considered by

본 발명의 일 실시 예에 있어서, 휠 체결장치가 제공될 수 있다.In an embodiment of the present invention, a wheel fastening device may be provided.

본 발명의 일 실시 예에 따른 휠 체결장치는 휠과 연결되어 차체의 허브에 휠을 장착하기 위한 체결부, 체결부가 휠과 연결된 상태에서 휠을 파지하여 고정시키기 위한 그립부, 허브에 대한 3D 스캐닝이 수행되는 스캐닝부, 휠 체결장치를 이동시키기 위한 로봇모듈 및 체결부, 그립부, 스캐닝부 및 로봇모듈의 동작을 제어하기 위한 제어부가 포함되고, 체결부에는 메인플레이트 및 메인플레이트 상에 소정의 간격만큼 이격된 상태로 배치되어 회전력에 따라 허브와 휠을 체결하기 위한 복수개의 너트러너들이 더 포함될 수 있다.The wheel fastening device according to an embodiment of the present invention includes a fastening part for mounting the wheel to a hub of a vehicle body by being connected to the wheel, a grip part for gripping and fixing the wheel while the fastening part is connected to the wheel, and 3D scanning of the hub. A scanning unit, a robot module for moving the wheel fastening device and a fastening unit, a grip unit, a scanning unit, and a control unit for controlling the operation of the robot module are included, and the fastening unit includes a main plate and a predetermined distance on the main plate. A plurality of nut runners for fastening the hub and the wheel may be further included according to the rotational force by being disposed in a spaced state.

본 발명의 일 실시 예에 따른 휠 체결장치에 있어서, 메인플레이트의 일 측에 구비되어, 일 면에는 로봇모듈과 연결되고 타 면에는 스캐닝부와 연결되는 서브플레이트가 더 포함될 수 있다.In the wheel fastening apparatus according to an embodiment of the present invention, a subplate may be further included, provided on one side of the main plate, connected to the robot module on one side and connected to the scanning unit on the other side.

본 발명의 일 실시 예에 따른 휠 체결장치에 있어서, 스캐닝부에는 하우징부, 허브에 대하여 3D 스캐닝을 위한 빔이 조사되는 빔조사부 및 빔이 조사된 허브의 스캔영상이 획득되는 스캔영상획득부가 더 포함되고, 하우징부에는 빔조사부에서 빔이 조사되도록 개방된 제 1 개방부가 형성된 제 1 면 및 스캔영상을 획득하기 위하여 개방된 제 2 개방부가 형성된 제 2 면이 마련되고, 제 1 면 및 제 2 면은 상호 소정의 각도를 이루도록 형성될 수 있다.In the wheel fastening apparatus according to an embodiment of the present invention, the scanning unit further includes a housing unit, a beam irradiation unit irradiating a beam for 3D scanning to the hub, and a scan image acquisition unit acquiring a scan image of the hub irradiated with the beam. Included in the housing part is provided with a first surface formed with a first opening portion opened to irradiate the beam from the beam irradiation unit and a second surface formed with a second opening portion opened to obtain a scanned image, and the first surface and the second surface The surfaces may be formed to form a predetermined angle to each other.

본 발명의 일 실시 예에 따른 휠 체결장치에 있어서, 메인플레이트에는 너트러너의 이동을 위해 마련된 트랙 및 트랙 상에서 너트러너가 이동되도록 하기 위한 구동력이 제공되는 구동부가 더 포함될 수 있다.In the wheel fastening apparatus according to an embodiment of the present invention, the main plate may further include a track provided for movement of the nut runner and a driving unit providing a driving force for moving the nut runner on the track.

본 발명의 일 실시 예에 따른 휠 체결장치에 있어서, 제어부에서는 스캐닝부에서의 스캐닝 결과에 따라 획득된 스캔영상과 미리 획득된 기준 모델영상 간 매칭 결과에 기초하여 허브의 이동정보가 획득되고, 이동정보에 의해 로봇모듈이 동작하도록 제어됨에 따라 휠 체결장치가 이동되며, 이동정보에는 허브의 회전방향, 회전량, 기울기 및 이동량 중 적어도 어느 하나가 포함될 수 있다.In the wheel fastening apparatus according to an embodiment of the present invention, the controller obtains movement information of the hub based on a matching result between the scan image obtained according to the scanning result of the scanning unit and the reference model image obtained in advance, and moves As the robot module is controlled to operate by the information, the wheel fastening device is moved, and the movement information may include at least one of a rotation direction, rotation amount, inclination, and movement amount of the hub.

본 발명의 일 실시 예로서 제공되는 휠 체결장치에 따르면, 허브와 휠 간 빠르고 정확한 체결이 수행될 수 있다.According to the wheel fastening device provided as an embodiment of the present invention, fast and accurate fastening between the hub and the wheel can be performed.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 휠 체결장치를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 휠 체결장치를 이용한 자동차 조립 라인을 나타낸 예시도이다.
도 3의 (a)는 볼트형 허브를 나타내고, 도 3의 (b)는 너트형 허브를 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 휠 체결장치에 있어서, 스캐닝부를 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 휠 체결장치에 있어서, 너트러너의 이동을 위한 트랙을 나타낸 예시도이다.1 is an exemplary view showing a wheel fastening device according to an embodiment of the present invention.
2 is an exemplary view showing a vehicle assembly line using a wheel fastening device according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 (a) shows a bolt-type hub, Figure 3 (b) is an exemplary view showing a nut-type hub.
4 is an exemplary view showing a scanning unit in a wheel fastening device according to an embodiment of the present invention.
5 is an exemplary view showing a track for moving a nut runner in a wheel fastening device according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.The terms used in the present specification will be briefly described, and the present invention will be described in detail.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다. The terms used in the present invention have been selected from general terms that are currently widely used while considering functions in the present invention, but this may vary depending on the intention or precedent of a technician working in the field, the emergence of new technologies, and the like. In addition, in certain cases, there are terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning of the terms will be described in detail in the description of the corresponding invention. Therefore, the terms used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall contents of the present invention, not a simple name of the term.

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 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "그 중간에 다른 구성을 사이에 두고" 연결되어 있는 경우도 포함한다.When a part of the specification is said to "include" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated. In addition, terms such as "... unit" and "module" described in the specification mean units that process at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or as a combination of hardware and software. In addition, when a part of the specification is said to be "connected" with another part, this includes not only the case that it is "directly connected", but also the case that it is connected "with another configuration in the middle." .

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various forms and is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 일 실시 예에 있어서, 휠 체결장치(10)가 제공될 수 있다.In an embodiment of the present invention, a wheel fastening device 10 may be provided.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 휠 체결장치(10)를 나타낸 예시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 휠 체결장치(10)를 이용한 자동차 조립 라인을 나타낸 예시도이다.FIG. 1 is an exemplary view showing a wheel fastening device 10 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exemplary view showing a vehicle assembly line using the wheel fastening device 10 according to an embodiment of the present invention. .

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 휠 체결장치(10)는 휠과 연결되어 차체의 허브(20)에 휠을 장착하기 위한 체결부, 체결부가 휠과 연결된 상태에서 휠을 파지하여 고정시키기 위한 그립부(200), 허브(20)에 대한 3D 스캐닝이 수행되는 스캐닝부(300), 휠 체결장치(10)를 이동시키기 위한 로봇모듈(50) 및 체결부, 그립부(200), 스캐닝부(300) 및 로봇모듈(50)의 동작을 제어하기 위한 제어부(700)가 포함되고, 체결부에는 메인플레이트(120) 및 메인플레이트(120) 상에 소정의 간격만큼 이격된 상태로 배치되어 회전력에 따라 허브(20)와 휠을 체결하기 위한 복수개의 너트러너(100)들이 더 포함될 수 있다.1 and 2, the wheel fastening device 10 according to an embodiment of the present invention is connected to the wheel and a fastening part for mounting the wheel to the hub 20 of the vehicle body, and the fastening part is connected to the wheel. The grip part 200 for gripping and fixing the wheel, the scanning part 300 for performing 3D scanning of the hub 20, the robot module 50 and the fastening part for moving the wheel fastening device 10, the grip part ( 200), a control unit 700 for controlling the operation of the scanning unit 300 and the robot module 50 is included, and the fastening unit is spaced apart by a predetermined distance on the main plate 120 and the main plate 120. A plurality of nut runners 100 for fastening the hub 20 and the wheel according to the rotational force may be further included.

본 명세서에서 휠은 타이어를 일정한 형태로 유지하며 자동차에서 발생하는 구동력과 제동력을 전달하기 위한 부품을 지칭하며, 허브(20)는 자동차의 서스펜션과 휠을 연결시키기 위한 원형 디스크 형태의 부품을 지칭한다. 특히, 도 3의 (a)는 볼트형 허브를 나타내고, 도 3의 (b)는 너트형 허브를 나타낸 예시도인데, 도 3을 참조하면 허브(20)는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 볼트가 돌출된 형태의 돌출형 허브와 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 너트형 허브가 포함될 수 있다. 다만, 도 3에 도시된 허브(20)의 형태 뿐만 아니라, 자동차의 서스펜션과 휠을 연결시키기 위한 자동차 부품이면 그 형태에는 제한이 없다.In the present specification, the wheel refers to a part for maintaining the tire in a certain shape and transmitting driving force and braking force generated in a vehicle, and the hub 20 refers to a part in the form of a circular disk for connecting the suspension and the wheel of the vehicle. . In particular, Figure 3 (a) shows a bolt-type hub, Figure 3 (b) is an exemplary view showing a nut-type hub. Referring to Figure 3, the hub 20 is shown in Figure 3 (a) As shown in FIG. 3 (b), a protruding hub having a protruding bolt and a nut-shaped hub may be included. However, the shape of the hub 20 shown in FIG. 3 is not limited, as long as it is an automobile part for connecting the suspension of the vehicle to the wheel.

본 발명의 일 실시 예에 따른 휠 체결장치(10)의 체결부에는 복수개의 너트러너(100)들이 포함되고, 상기 너트러너(100)가 회전을 통해 허브(20)와 휠이 체결될 수 있도록 하기 위해 구동력을 제공하기 위한 너트러너구동부(110)가 더 포함될 수 있다. 도 1을 참조하면, 너트러너(100)는 메인플레이트(120)를 관통하여 일 측으로는 너트러너(100)가 돌출되고, 반대 방향인 타 측으로는 너트러너구동부(110)가 돌출된 형태로 형성될 수 있다. 즉, 너트러너구동부(110)에 의해 발생된 구동력을 이용하여 너트러너(100)가 회전됨에 따라 휠과 허브(20)가 상호 체결되어 연결될 수 있다.A plurality of nut runners 100 are included in the fastening portion of the wheel fastening device 10 according to an embodiment of the present invention, so that the hub 20 and the wheel can be fastened through rotation of the nut runner 100. To do this, a nut runner driving unit 110 for providing a driving force may be further included. 1, the nut runner 100 is formed in a form in which the nut runner 100 protrudes from one side through the main plate 120, and the nut runner driving part 110 protrudes from the other side in the opposite direction. Can be. That is, as the nut runner 100 is rotated using the driving force generated by the nut runner driving unit 110, the wheel and the hub 20 may be coupled to each other.

상기 너트러너(100)는 메인플레이트(120)에 소정의 간격 만큼 이정된 상태로 배치될 수 있는데 메인플레이트(120) 상에 배치되는 너트러너(100)의 개수는 자동차의 종류마다 상이하게 설정될 수 있다. 또한, 메인플레이트(120) 상에는 여러 형태로 복수개의 너트러너(100)들이 배치될 수 있다. 예를 들면, 너트러너(100) 5개가 메인플레이트(120) 상에 배치되는 경우에는 5개의 너트러너(100)가 균등하게 배치되어 정오각형(regular pentagon) 형태를 형성할 수 있다. The nut runners 100 may be disposed on the main plate 120 at a predetermined interval. The number of nut runners 100 disposed on the main plate 120 may be set differently for each type of vehicle. I can. In addition, a plurality of nut runners 100 may be disposed on the main plate 120 in various forms. For example, when five nut runners 100 are disposed on the main plate 120, the five nut runners 100 are evenly arranged to form a regular pentagon shape.

본 발명의 일 실시 예에 따른 휠 체결장치(10)에 있어서, 메인플레이트(120)의 일 측에 구비되어, 일 면에는 로봇모듈(50)과 연결되고 타 면에는 스캐닝부(300)와 연결되는 서브플레이트(170)가 더 포함될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 서브플레이트(170)는 메인플레이트(120)의 일 측면으로부터 연장되어 형성될 수 있고, 너트러너(100)가 메인플레이트(120)로부터 돌출된 방향으로 상기 스캐닝부(300)가 연결될 수 있으며, 상기 돌출된 방향과 반대 방향으로 상기 로봇모듈(50)이 연결될 수 있다. 즉, 스캐닝부(300)의 빔조사부(310) 및 스캔영상획득부가 상기 돌출된 방향을 향하도록 상기 스캐닝부(300)는 서브플레이트(170)에 부착될 수 있다.In the wheel fastening device 10 according to an embodiment of the present invention, it is provided on one side of the main plate 120 and is connected to the robot module 50 on one side and the scanning unit 300 on the other side. The subplate 170 may be further included. As shown in FIG. 1, the subplate 170 may be formed to extend from one side of the main plate 120, and the nut runner 100 protrudes from the main plate 120 and the scanning unit ( 300) may be connected, and the robot module 50 may be connected in a direction opposite to the protruding direction. That is, the scanning unit 300 may be attached to the subplate 170 so that the beam irradiation unit 310 and the scan image acquisition unit of the scanning unit 300 face the protruding direction.

상기 메인플레이트(120)의 상측 및 하측에는 각각 제 1 부재(208)가 부착될 수 있고, 상기 제 1 부재(208)의 일 면에는 가변모듈(210)이 부착될 수 있다. 상기 가변모듈(210)은 적어도 하나 이상의 보조프레임(211)을 통해 제 2 부재(212)와 연결될 수 있다. 상기 가변모듈(210)은 구동력을 발생시켜 상기 보조프레임(211)의 노출 범위를 조절할 수 있다. 즉, 상기 가변모듈(210)에는 상기 보조프레임(211)이 삽입될 수 있도록 하기 위한 적어도 하나 이상의 삽입공(미도시)가 포함되는데, 상기 보조프레임(211)이 삽입공에 삽입되어 이동됨에 따라 상기 가변모듈(210)과 상기 제 2 부재(212) 간 이격 거리가 조정될 수 있다. 즉, 가변모듈(210)에 의해 후술하는 바와 같이 그립부(200)에서 파지하고자 하는 휠의 크기에 따라 한 쌍의 그립부(200) 간 이격 거리가 조정될 수 있다.A first member 208 may be attached to an upper side and a lower side of the main plate 120, respectively, and a variable module 210 may be attached to one side of the first member 208. The variable module 210 may be connected to the second member 212 through at least one auxiliary frame 211. The variable module 210 may generate a driving force to adjust the exposure range of the auxiliary frame 211. That is, the variable module 210 includes at least one insertion hole (not shown) to allow the auxiliary frame 211 to be inserted, and as the auxiliary frame 211 is inserted into the insertion hole and moved A separation distance between the variable module 210 and the second member 212 may be adjusted. That is, as will be described later by the variable module 210, the separation distance between the pair of grip units 200 may be adjusted according to the size of the wheel to be gripped by the grip unit 200.

그립부(200)는 전술한 바와 같이 제 1 부재(208), 가변모듈(210), 보조프레임(211) 및 제 2 부재(212)를 통해 상기 메인플레이트(120)로부터 연결될 수 있다. 또한, 그립부(200)는 한 쌍으로 구비되어 상기 한 쌍의 그립부(200) 사이에 휠이 위치한 경우 상기 휠 방향으로 상기 한 쌍의 그립부(200)가 이동 및 상기 휠에 접촉함으로써 상기 휠을 파지할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 그립부(200)의 휠 방향의 면은 휠의 모양에 맞게 굴곡진 형태로 형성될 수 있다. 또한, 상기 그립부(200)에는 흡착모듈(미도시)가 추가적으로 구비되어 파지력을 향상시킬 수 있다.The grip part 200 may be connected from the main plate 120 through the first member 208, the variable module 210, the auxiliary frame 211 and the second member 212 as described above. In addition, the grip unit 200 is provided in a pair, and when a wheel is positioned between the pair of grip units 200, the pair of grip units 200 move in the wheel direction and hold the wheel by contacting the wheel. can do. As shown in FIG. 1, the surface of the grip part 200 in the wheel direction may be formed in a curved shape to match the shape of the wheel. In addition, an adsorption module (not shown) is additionally provided on the grip part 200 to improve gripping force.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 휠 체결장치(10)에 있어서, 스캐닝부(300)를 나타낸 예시도이다.4 is an exemplary view showing the scanning unit 300 in the wheel fastening device 10 according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 휠 체결장치(10)에 있어서, 스캐닝부(300)에는 하우징부(350), 허브(20)에 대하여 3D 스캐닝을 위한 빔이 조사되는 빔조사부(310) 및 빔이 조사된 허브(20)의 스캔영상이 획득되는 스캔영상획득부(320)가 더 포함되고, 하우징부(350)에는 빔조사부(310)에서 빔이 조사되도록 개방된 제 1 개방부(315)가 형성된 제 1 면(351) 및 스캔영상을 획득하기 위하여 개방된 제 2 개방부(325)가 형성된 제 2 면(352)이 마련되고, 제 1 면(351) 및 제 2 면(352)은 상호 소정의 각도를 이루도록 형성될 수 있다. 즉, 빔조사부(310)에서의 빔 조사 범위와 스캔영상획득부(320)에서 화각(FOV)이 최대한 중첩되도록 상기 하우징부(350)에 상기 제 1 면(351) 및 제 2 면(352)이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 4, in the wheel fastening device 10 according to an embodiment of the present invention, a beam for 3D scanning is irradiated to the scanning unit 300 to the housing unit 350 and the hub 20 An irradiation unit 310 and a scan image acquisition unit 320 for acquiring a scan image of the hub 20 to which the beam is irradiated are further included, and the housing unit 350 is opened so that the beam is irradiated by the beam irradiation unit 310 A first surface 351 having an opening 315 and a second surface 352 having a second opening 325 open to acquire a scanned image are provided, and the first surface 351 and the first surface 351 The two sides 352 may be formed to form a predetermined angle to each other. That is, the first surface 351 and the second surface 352 on the housing unit 350 so that the beam irradiation range in the beam irradiation unit 310 and the field of view (FOV) in the scan image acquisition unit 320 overlap as much as possible. Can be formed.

상기 스캐닝부(300)에는 조사될 빔(beam)에 대한 구조광 패턴이 결정되는 구조광패턴결정부(미도시)가 더 포함될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 휠 체결장치(10)의 스캐닝부(300)는 구조광 방식에 따라 3D 스캐닝을 수행할 수 있다. 상기 구조광 패턴은 3차원 깊이감이 돋보이도록 하기 위한 광원이 패턴 형태로 형성된 것을 지칭할 수 있다. 상기 스캔영상획득부(320)에서는 허브(20)에 대하여 복수개의 점들로 구성된 포인트 클라우드(point cloud) 데이터로 형성된 스캔영상이 획득될 수 있다.The scanning unit 300 may further include a structured light pattern determining unit (not shown) for determining a structured light pattern for a beam to be irradiated. That is, the scanning unit 300 of the wheel fastening device 10 according to an embodiment of the present invention may perform 3D scanning according to the structured light method. The structured light pattern may refer to a light source formed in a pattern shape to enhance a three-dimensional sense of depth. The scan image acquisition unit 320 may acquire a scan image formed of point cloud data composed of a plurality of points with respect to the hub 20.

상기 로봇모듈(50)은 서브플레이트(170)를 통해 너트러너(100)와 연결되어 본 발명의 휠 체결장치(10)가 자유롭게 이동될 수 있도록 다관절 관절 운동이 가능한 적어도 하나 이상의 로봇암, 적어도 하나 이상의 자이로 기구 및 소정의 축을 중심으로 왕복운동이 가능한 적어도 하나 이상의 왕복운동기구 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The robot module 50 is connected to the nut runner 100 through the subplate 170 so that the wheel fastening device 10 of the present invention can freely move, at least one robot arm capable of multi-joint joint motion, at least It may include any one of one or more gyro devices and at least one or more reciprocating movement devices capable of reciprocating motion around a predetermined axis.

또한, 상기 로봇모듈(50)은 ZYX 회전모델, ZYZ 회전모델에 기초하여 제작될 수 있지만, 이와는 다른 다양한 회전모델에 기초하여 휠 체결장치(10)의 이동을 제어할 수 있다.In addition, the robot module 50 may be manufactured based on a ZYX rotation model and a ZYZ rotation model, but may control the movement of the wheel fastening device 10 based on various rotation models other than this.

뿐만 아니라, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 로봇모듈(50)은 차체(11)가 이동되는 차량주행레일(31) 부근에 설치되어 휠(22) 체결작업을 수행할 수 있다. 즉, 차체(11)는 차체주행레일(31)을 따라 소정의 방향으로 이동될 수 있다. 로봇모듈(50)은 주행장치 위에 설치되어 차체주행레일(31)과 연동되어 휠(22) 체결 작업을 수행할 수도 있다.In addition, as shown in FIG. 2, the robot module 50 may be installed near the vehicle running rail 31 on which the vehicle body 11 is moved to perform the wheel 22 fastening operation. That is, the vehicle body 11 may be moved in a predetermined direction along the vehicle body running rail 31. The robot module 50 may be installed on the traveling device and interlocked with the vehicle body traveling rail 31 to perform the wheel 22 fastening operation.

본 발명의 일 실시 예에 따른 휠 체결장치(10)의 제어부(700)에서는 체결부, 그립부(200), 스캐닝부(300) 및 로봇모듈(50)의 동작을 제어할 수 있다. 뿐만 아니라, 제어부(700)에서는 본 발명의 휠 체결장치(10)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(700)는 본 발명의 휠 체결장치(10)의 동작을 위하여 휠 체결장치(10)에 포함된 구성요소들 중 적어도 둘 이상을 조합하여 동작하도록 제어할 수 있다.The controller 700 of the wheel fastening device 10 according to an embodiment of the present invention may control the operation of the fastening part, the grip part 200, the scanning part 300, and the robot module 50. In addition, the controller 700 may control the overall operation of the wheel fastening device 10 of the present invention. In addition, the controller 700 may control to operate by combining at least two or more of the components included in the wheel fastening device 10 for the operation of the wheel fastening device 10 of the present invention.

이를 위해, 본 발명의 휠 체결장치(10)에는 제어부(700)와 다른 구성요소 간 제어신호 혹은 데이터의 송수신을 위해 통신부(미도시)가 더 포함될 수 있다. 상기 통신부는 본 발명의 휠 체결장치(10) 내의 구성요소 간 통신은 물론 사용자 단말 및 타 디바이스와 통신이 수행될 수 있다. 이러한 통신부는 타 디바이스와 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 구성 요소를 포함할 수 있으며, 예를 들어 근거리 통신 모듈, 유선 통신 모듈 및 무선 통신 모듈을 포함할 수 있다. 근거리 통신 모듈은 소정 거리 이내의 위치하는 장치와 근거리 통신을 수행하기 위한 모듈을 의미한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 근거리 통신 기술에는 무선 랜(Wireless LAN), 와이파이(Wi-Fi), 블루투스, 지그비(zigbee), WFD(Wi-Fi Direct), UWB(ultra wideband), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), BLE(Bluetooth Low Energy), NFC(Near Fie1d Communication) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 무선 통신 모듈은, 이동 통신망 상에서의 기지국, 외부의 장치, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 여기에서, 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.To this end, the wheel fastening device 10 of the present invention may further include a communication unit (not shown) for transmitting and receiving control signals or data between the control unit 700 and other components. The communication unit may perform communication between components in the wheel fastening device 10 of the present invention as well as communication with a user terminal and other devices. The communication unit may include one or more components enabling communication with other devices, and may include, for example, a short-range communication module, a wired communication module, and a wireless communication module. The short-range communication module refers to a module for performing short-range communication with a device located within a predetermined distance. Short-range communication technology according to an embodiment of the present invention includes wireless LAN, Wi-Fi, Bluetooth, zigbee, Wi-Fi Direct (WFD), ultra wideband (UWB), infrared communication ( IrDA, infrared data association), BLE (Bluetooth Low Energy), NFC (Near Fie1d Communication) may be included, but is not limited thereto. The wireless communication module transmits and receives a wireless signal with at least one of a base station, an external device, and a server on a mobile communication network. Here, the wireless signal may include a voice call signal, a video call signal, or various types of data according to transmission/reception of text/multimedia messages.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 휠 체결장치(10)에 있어서, 너트러너(100)의 이동을 위한 트랙(130)을 나타낸 예시도이다.5 is an exemplary view showing a track 130 for movement of the nut runner 100 in the wheel fastening device 10 according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 휠 체결장치(10)에 있어서, 메인플레이트(120)에는 너트러너(100)의 이동을 위해 마련된 트랙(130) 및 트랙(130) 상에서 너트러너(100)가 이동되도록 하기 위한 구동력이 제공되는 구동부가 더 포함될 수 있다.5, in the wheel fastening device 10 according to an embodiment of the present invention, the main plate 120 includes a track 130 provided for movement of the nut runner 100 and a nut on the track 130. A driving unit that provides a driving force for moving the runner 100 may be further included.

전술한 바와 같이, 자동차 생산 설비에서는 다양한 차종을 생산하므로 그에 따른 여러 형태의 허브(20) 및 휠 종류가 존재할 수 있다. 특히, 허브(20)에 구비된 볼트(혹은 너트)의 배치 형태는 상이할 수 있으므로 이를 고려하여 본 발명의 휠 체결장치(10)에는 너트러너(100)가 이동될 수 있도록 하기 위한 트랙(130)이 형성될 수 있다. 상기 트랙(130)은 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 메인플레이트(120)의 중심으로부터 방사형으로 너트러너(100)의 개수 만큼 균등한 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 상기 트랙(130)은 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 왕(王) 자 형태로도 형성될 수 있다. 다만, 도 5의 (a), (b)에 도시된 트랙(130)의 형태는 예시적인 것에 불과하고 다양한 형태로 형성될 수 있다.As described above, since various vehicle types are produced in automobile production facilities, various types of hubs 20 and wheel types may exist accordingly. In particular, since the arrangement form of the bolt (or nut) provided on the hub 20 may be different, in consideration of this, the wheel fastening device 10 of the present invention has a track 130 for allowing the nut runner 100 to move. ) Can be formed. The tracks 130 may be radially spaced apart from the center of the main plate 120 at equal intervals as many as the number of nut runners 100 as shown in FIG. 5A. In addition, the track 130 may also be formed in the shape of a king (王) as shown in Figure 5 (b). However, the shape of the track 130 shown in (a) and (b) of FIG. 5 is only an example and may be formed in various shapes.

상기와 같은 복수개의 트랙(130)들 내에서 각각의 너트러너(100)는 개별적으로 트랙(130)을 따라 이동될 수 있다. 즉, 후술하는 바와 같이 제어부(700)에서 매칭에 따른 허브(20)의 이동정보에 따라 휠 체결장치(10)가 이동되는 경우 복수개의 너트러너(100)들 중 어느 하나의 너트러너(100) 만이 트랙(130) 내에서 이동될 수 있으며, 이와는 달리 복수개의 너트러너(100)들 모두 상이하게 이동될 수도 있다. 이를 위하여, 상기 메인플레이트(120)의 내부에는 러너구동부(160) 및 러너그리퍼(150)가 각각의 트랙(130)마다 구비될 수 있다. 다시 말하면, 러너그리퍼(150)는 너트러너(100)의 일부를 감싸는 형태로 파지할 수 있는 그리퍼로써, 러너그리퍼(150)는 러너구동부(160)에 의해 이동될 수 있고 러너그리퍼(150)의 이동에 대응되어 상기 너트러너(100)가 트랙(130) 내에서 이동될 수 있다.Each of the nut runners 100 in the plurality of tracks 130 as described above may be individually moved along the track 130. That is, as described later, when the wheel fastening device 10 is moved according to the movement information of the hub 20 according to the matching in the control unit 700, any one of the plurality of nut runners 100 may be Only can be moved within the track 130, differently, all of the plurality of nut runners 100 may be moved differently. To this end, a runner driving unit 160 and a runner gripper 150 may be provided for each track 130 inside the main plate 120. In other words, the runner gripper 150 is a gripper that can be gripped in a form surrounding a part of the nut runner 100, and the runner gripper 150 can be moved by the runner driving unit 160 and In response to the movement, the nut runner 100 may be moved within the track 130.

본 발명의 일 실시 예에 따른 휠 체결장치(10)에 있어서, 제어부(700)에서는 스캐닝부(300)에서의 스캐닝 결과에 따라 획득된 스캔영상과 미리 획득된 기준 모델영상 간 매칭 결과에 기초하여 허브(20)의 이동정보가 획득되고, 이동정보에 의해 로봇모듈(50)이 동작하도록 제어됨에 따라 휠 체결장치(10)가 이동되며, 이동정보에는 허브(20)의 회전방향, 회전량, 기울기 및 이동량 중 적어도 어느 하나가 포함될 수 있다.In the wheel fastening device 10 according to an embodiment of the present invention, the control unit 700 includes a matching result between the scanned image obtained according to the scanning result of the scanning unit 300 and the reference model image obtained in advance. As the movement information of the hub 20 is acquired and the robot module 50 is controlled to operate by the movement information, the wheel fastening device 10 is moved, and the movement information includes the rotation direction, rotation amount, and At least one of an inclination and a movement amount may be included.

더욱 구체적으로, 본 발명의 휠 체결장치(10)의 제어부(700)에서는 ICP(iterative closest point) 알고리즘을 이용하여 기준 모델영상과 스캔영상 간 매칭 결과에 따라 허브(20)의 이동정보가 획득될 수 있다. ICP 알고리즘이란 서로 연관이 있는 입력 데이터와 모델 데이터 쌍에 대하여, 입력 데이터가 모델 데이터에 정렬되도록 하기 위하여 오차를 최소화하기 위한 이동정보를 계산하기 위한 것이다. 즉, 본 발명에 상기 ICP 알고리즘을 적용함에 있어서, 입력 데이터는 스캐닝부(300)의 스캔 과정을 거쳐 획득된 스캔영상에 해당되고, 모델 데이터는 기준 모델영상에 해당될 수 있다. 상기 기준 모델영상은 허브(20)에 대하여 도면(Ex. CAD 등) 데이터나 실측 데이터에 기초하여 미리 생성되어 본 발명의 휠 체결장치(10)의 저장부(미도시)에 저장될 수 있다. 다시 말하면, ICP 알고리즘을 이용하여 스캔영상 내 포인트 클라우드로 형성된 허브(20)가 기준 모델영상의 허브(20)의 포인트 데이터로 정렬되도록 할 수 있고, 기준 모델 영상으로의 정렬에 있어서, 오차 값을 최소화하기 위한 이동정보가 추출될 수 있다.More specifically, the controller 700 of the wheel fastening device 10 of the present invention uses an ICP (iterative closest point) algorithm to obtain movement information of the hub 20 according to the matching result between the reference model image and the scan image. I can. The ICP algorithm is for calculating movement information for minimizing an error in order to align the input data with the model data for a pair of related input data and model data. That is, in applying the ICP algorithm to the present invention, input data may correspond to a scanned image obtained through a scanning process of the scanning unit 300, and model data may correspond to a reference model image. The reference model image may be generated in advance based on drawing (Ex. CAD, etc.) data or actual measurement data for the hub 20 and stored in a storage unit (not shown) of the wheel fastening device 10 of the present invention. In other words, by using the ICP algorithm, the hub 20 formed as a point cloud in the scanned image can be aligned with the point data of the hub 20 of the reference model image, and in alignment with the reference model image, the error value Movement information for minimization may be extracted.

상기 이동정보에는 허브(20)의 회전방향, 회전량, 기울기 및 이동량 중 적어도 어느 하나가 포함될 수 있다.The movement information may include at least one of a rotation direction, rotation amount, inclination, and movement amount of the hub 20.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 휠 체결장치(10)에 있어서, 제어부(700)에서는 특징점 기반의 ICP 알고리즘을 이용하여 기준 모델영상과 스캔영상의 매칭이 수행될 수 있다. 상기 특징점은 허브(20)의 모양 및 형태에 따라 기하학적인 특징이 있는 곳의 위치를 지칭할 수 있다. 예를 들면, 허브(20)의 특징점에는 반경이 상이한 디스크가 겹쳐진 위치나, 돌출형 허브의 돌출된 부분 및 너트형 허브의 관통 형성된 개방부가 포함될 수 있다. 즉, 허브(20)의 특징점에 대하여 중점적으로 ICP 기반 매칭이 수행되도록 하여 매칭의 정확도가 향상됨으로써 허브(20)의 이동정보가 파악될 수 있다.In addition, in the wheel fastening device 10 according to an embodiment of the present invention, the control unit 700 may perform matching of the reference model image and the scan image using an ICP algorithm based on a feature point. The feature point may refer to a location where there is a geometric feature according to the shape and shape of the hub 20. For example, the feature points of the hub 20 may include a position where disks having different radii are overlapped, a protruding portion of the protruding hub, and an opening formed through the nut-shaped hub. That is, the ICP-based matching is performed with focus on the feature points of the hub 20, so that the accuracy of matching is improved, so that the movement information of the hub 20 can be recognized.

또한, ICP 알고리즘을 이용한 매칭 결과 획득된 이동정보는 6개 축의 좌표를 이용하여 회전방향 및 이동량을 표현하기 위한 좌표계 형태로 표현될 수 있다. Further, the movement information obtained as a result of matching using the ICP algorithm may be expressed in the form of a coordinate system for expressing the rotation direction and the amount of movement using the coordinates of 6 axes.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustrative purposes only, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that other specific forms can be easily modified without changing the technical spirit or essential features of the present invention will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative and non-limiting in all respects. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. .

10: 휠 체결장치 20: 허브
22: 휠
50: 로봇모듈
100: 너트러너 110: 너트러너구동부
130: 트랙
200: 그립부 300: 스캐닝부
700: 제어부10: wheel fastener 20: hub
22: wheel
50: robot module
100: nut runner 110: nut runner driving part
130: track
200: grip unit 300: scanning unit
700: control unit

Claims (5)

휠 체결장치에 있어서,
휠과 연결되어 차체의 허브에 상기 휠을 장착하기 위한 체결부;
상기 체결부가 상기 휠과 연결된 상태에서 상기 휠을 파지하여 고정시키기 위한 그립부;
상기 허브에 대한 3D 스캐닝이 수행되는 스캐닝부;
상기 휠 체결장치를 이동시키기 위한 로봇모듈; 및
상기 체결부, 그립부, 스캐닝부 및 로봇모듈의 동작을 제어하기 위한 제어부가 포함되고,
상기 체결부에는 메인플레이트 및 상기 메인플레이트 상에 소정의 간격만큼 이격된 상태로 배치되어 회전력에 따라 상기 허브와 상기 휠을 체결하기 위한 복수개의 너트러너들이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 휠 체결장치.
In the wheel fastening device,
A fastening part connected to the wheel to mount the wheel to a hub of the vehicle body;
A grip part for gripping and fixing the wheel while the fastening part is connected to the wheel;
A scanning unit performing 3D scanning of the hub;
A robot module for moving the wheel fastening device; And
A control unit for controlling the operation of the fastening unit, the grip unit, the scanning unit and the robot module is included,
The fastening part further includes a main plate and a plurality of nut runners disposed on the main plate in a state spaced apart by a predetermined distance to fasten the hub and the wheel according to a rotational force.
 제 1 항에 있어서,
상기 메인플레이트의 일 측에 구비되어, 일 면에는 상기 로봇모듈과 연결되고 타 면에는 상기 스캐닝부와 연결되는 서브플레이트가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 휠 체결장치.
The method of claim 1,
The wheel fastening device, further comprising a subplate provided on one side of the main plate, connected to the robot module on one side and connected to the scanning unit on the other side.
 제 2 항에 있어서, 상기 스캐닝부에는
하우징부;
상기 허브에 대하여 3D 스캐닝을 위한 빔이 조사되는 빔조사부; 및
상기 빔이 조사된 허브의 스캔영상이 획득되는 스캔영상획득부가 더 포함되고,
상기 하우징부에는 상기 빔조사부에서 빔이 조사되도록 개방된 제 1 개방부가 형성된 제 1 면 및 상기 스캔영상을 획득하기 위하여 개방된 제 2 개방부가 형성된 제 2 면이 마련되고, 상기 제 1 면 및 제 2 면은 상호 소정의 각도를 이루도록 형성된 것을 특징으로 하는 휠 체결장치.
The method of claim 2, wherein the scanning unit
A housing part;
A beam irradiation unit irradiating a beam for 3D scanning to the hub; And
A scan image acquisition unit for obtaining a scan image of the hub irradiated with the beam is further included,
The housing unit is provided with a first surface having a first opening portion opened to irradiate a beam from the beam irradiation unit, and a second surface having a second opening portion open to acquire the scanned image, and the first surface and the second surface Wheel fastening device, characterized in that the two sides are formed to form a predetermined angle to each other.
 제 3 항에 있어서,
상기 메인플레이트에는 상기 너트러너의 이동을 위해 마련된 트랙 및 상기 트랙 상에서 상기 너트러너가 이동되도록 하기 위한 구동력이 제공되는 구동부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 휠 체결장치.
The method of claim 3,
The main plate further comprises a track provided for movement of the nut runner and a driving unit provided with a driving force for moving the nut runner on the track.
 제 1 항에 있어서,
상기 제어부에서는 상기 스캐닝부에서의 스캐닝 결과에 따라 획득된 스캔영상과 미리 획득된 기준 모델영상 간 매칭 결과에 기초하여 상기 허브의 이동정보가 획득되고, 상기 이동정보에 의해 상기 로봇모듈이 동작하도록 제어됨에 따라 상기 휠 체결장치가 이동되며,
상기 이동정보에는 상기 허브의 회전방향, 회전량, 기울기 및 이동량 중 적어도 어느 하나가 포함되는 것을 특징으로 하는 휠 체결장치.
The method of claim 1,
The control unit obtains the movement information of the hub based on the matching result between the scan image obtained according to the scanning result of the scanning unit and the reference model image obtained in advance, and controls the robot module to operate according to the movement information. As the wheel fastening device is moved,
The movement information includes at least one of a rotation direction, rotation amount, inclination, and movement amount of the hub.
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KR19980037238A (en) 1996-11-15 1998-08-05 김영귀 Nut-runner

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