KR100368762B1 - 권선기의 코일 그립 및 커팅장치 - Google Patents

권선기의 코일 그립 및 커팅장치 Download PDF

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Abstract

권선기의 주축(4)에 대하여 X,Y 및 Z축 방향으로 이동하면서 권선 초기에 코일을 그립핑하여 그 시작점을 설정하여 주고 권선후 코일을 커팅하여 주는 권선기의 코일 그립 및 커팅장치를 개시한다. 개시된 본 발명은 코일 그립핑부(21), 코일 커팅부(22) 및 이 코일 그립핑부와 코일 커팅부를 작동시키기 위한 제 1 에어 실린더(23)가 일체로 구비된 작동암유니트(20); 작동암유니트를 Z축 방향으로 이동시키기 위한 Z축모듈(30); 작동암유니트를 Y축 방향으로 이동시키기 위한 Y축 모듈(40); 작동암유니트를 X축 방향으로 이동시키기 위한 X축 모듈(50); 그리고, 이들을 고정하여 지지하는 베이스 플레이트(60);를 구비한다. 그리고, 상기 X축 및 Y축 모듈은 정밀 제어가 가능한 구동원으로써의 서보모터(51)(41)를 각각 구비한다. 이에 의하면, 코일 그립퍼와 커터가 하나의 유니트로 일체로 구성되기 때문에, 권선기의 설계 자유도를 높일 수 있음은 물론 구조적인 단순화를 도모할 수 있다. 또한 서보모터에 의한 작동암유니트의 이송량 제어가 가능하기 때문에, 제품 특성에 따른 코일 길이에 유연하게 대처할 수 있다. 즉, 재료비 절감 및 공수 절감을 도모할 수 있다.

Description

권선기의 코일 그립 및 커팅장치{DEVICE FOR GRIPPING AND CUTTING COIL OF A COIL WINDING MACHINE}
본 발명은 전동기나 발전기 등의 고정자(Stator)를 구성하는 코일을 요구되는 권선형체로 성형하는 권선기에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 코일 권선의 시작점을 설정하여 줌과 아울러 권선후 코일을 일정 길이로 절단하여 주는 권선기의 코일 그립 및 커팅장치에 관한 것이다.
상기와 같은 권선기는 도 1a 및 1b에 도시된 바와 같이, 본체(1)에 마련된 베드(1a)의 전면부에 지그(2)가 탑재되는 턴 테이블(3)이 회전 가능하게 구비된다. 그리고, 2축 구조의 주축(4)이 상기 턴 테이블(3)의 중심과 편심되도록 상기 본체(1)의 상부측에 지지되어 구비된다. 상기 주축(4)의 고정축부에는 소정의 권선단을 가지는 권선형틀(5)이 상하방향으로 이동 가능하게 장착되며, 상기 주축(4)의 회전축부에는 상기 권선형틀(5)에 코일을 감는 플라이어 조립체(6)가 장착된다. 또한, 상기 베드(1a)의 일측에는 상기 플라이어 조립체(6)에 의한 코일 권선의 초기에 권선형틀(5)에서의 권선 시작점을 설정하여 주기 위하여 코일을 그립핑하는 그립퍼(7)가 구비되며, 그 반대측에는 상기 플라이어 조립체(6)에 의한 코일 권선후 코일을 일정 길이로 절단하여 주기 위한 커터(8)가 구비된다.
이와 같이 구성된 일반적인 권선기는, 메인 스위치를 '온'하면, 먼저, 상기 그립퍼(7)가 작동하여 코일공급부(9)로부터 소정의 경로를 통하여 플라이어 조립체(6)로 공급되는 코일을 잡아 권선형틀(5)에서의 권선 시작점 위치를 설정하여 준다. 그런 다음, 상기 플라이어 조립체(6)가 고속으로 회전하면서 코일을 권선형틀(5)에 연속하여 감는다. 이 때, 상기 그립퍼(7)는 후진하여 원래 위치로 복귀하며, 플라이어 조립체(6)에 의한 권선후 그립퍼(7)가 다시 전진하여 코일의 단부를 잡고, 이어서 상기 커터(8)가 작동하여 코일을 일정길이로 절단한다. 이 후, 상기 커터(8)는 후진하여 원래 위치로 복귀하며, 그립퍼(7)는 코일을 잡은 상태로 권선형틀(5)에서의 권선 시작점를 설정하여 준 후, 플라이어 조립체(6)가 회전할 때, 후진하여 원래 위치로 복귀한다. 한편, 상기와 같은 과정에 의해 성형된 권선형체는 턴 테이블(3)에 탑재된 지그(2)로 옮겨진 후 다음 공정 장소, 즉 코일 인서팅 머신 등으로 이송된다.
그러나, 상기와 같은 일반적인 권선기에 있어서는, 그립퍼(7)와 커터(8)가 각각 별개의 유니트로 구성되어 권선기 본체의 베드 상에 설치되기 때문에, 권선기 설계의 제약 요건으로 작용하며, 또한, 이들 그립퍼 및 커터를 각각 구동시키기 위한 복잡한 구조의 구동수단을 별개로 구비하여야 하는 등 권선기의 구조가 매우 복잡하게 되는 문제가 있다.
또한, 종래의 그립퍼(7) 및 커터(8)는 에어실린더에 의한 단순한 전후진 동작만을 하도록 구성되어 있다. 따라서, 제품에 따라서는 커팅되는 코일의 길이를 다르게 할 필요가 있는데, 종래의 구조는 이에 대한 적응성이 없어 항상 일정한 길이로만 커팅하기 때문에, 재료의 낭비 및 공수의 증가를 가져온다. 즉, 제품의 특성상 커팅되는 코일의 길이가 짧은 경우에도 이보다 길게 커팅한 후 이를 다시 일일히 수작업으로 커팅해야 하므로, 재료의 낭비는 물론 불필요한 공수의 증가를 가져오게 된다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 권선기가 가지는 문제를 감안하여 안출한 것으로, 코일 그립퍼와 커터를 하나의 유니트로 일체화함으로써 권선기의 설계 자유도를 높힘과 아울러 구조적인 단순화를 도모할 수 있는 권선기의 코일 그립 및 커팅장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 제품의 종류에 따른 코일 커팅 길이의 장단(長短) 제어가 용이하여 재료 및 공수 절감을 도모할 수 있는 권선기의 코일 그립 및 커팅장치를 제공하는데 있다.
도 1a 및 1b는 일반적인 권선기의 구조를 개략적으로 나타낸 정면도 및 측면도,
도 2는 본 발명에 의한 코일 그립 및 커팅장치가 적용된 권선기를 나타낸 정면도,
도 3은 본 발명에 의한 코일 그립 및 커팅장치의 구조를 보인 정면도,
도 4는 도 3의 측면도,
도 5는 도 3의 평면도, 그리고,
도 6은 본 발명에 의한 코일 그립 및 커팅장치의 작동암유니트를 나타낸 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1;권선기 본체 4;주축
6;플라이어 조립체 20;작동암유니트
21;코일 그립핑부 22;코일 커팅부
23;제 1 에어실린더 30;Z축 모듈
31;베이스 블록 32;제 2 에어실린더
33;업/다운 브래키트 40;Y축 모듈
41,51;서보모터 42,52;볼스크류
43,53;커플링 44,54;슬라이드 플레이트
45,55;볼 스크류 너트 46,56;LM 케이스
47,57;LM 샤프트 60;베이스 플레이트
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 권선기의 코일 그립 및 커팅장치는, 권선기의 주축에 대하여 X,Y 및 Z축 방향으로 이동하면서 권선 초기에 코일을 그립핑하여 그 시작점을 설정하여 주고 권선후 코일을 커팅하여 주는 것으로, 코일 그립핑부, 코일 커팅부 및 이 코일 그립핑부와 코일 커팅부를 작동시키기 위한 제 1 에어 실린더가 일체로 구비된 작동암유니트; 작동암유니트를 Z축 방향으로 이동시키기 위한 Z축모듈; 작동암유니트를 Y축 방향으로 이동시키기 위한 Y축 모듈; 작동암유니트를 X축 방향으로 이동시키기 위한 X축 모듈; 그리고, 이들을 고정하여 지지하는 베이스 플레이트;를 포함한다.
X축 모듈은, 베이스 플레이트에 고정된 구동원으로써의 제 1 서보모터와, 이 서보모터의 축에 제 1 커플링의 개재하에 연결된 제 1 볼 스크류와, 이 제 1 볼 스크류에 한 쌍의 제 1 볼 스크류 너트의 개재하에 연결되어 제 1 볼 스크류가 회전함에 따라 X축 방향으로 왕복 이송하는 제 1 슬라이드 플레이트와, 이 제 1 슬라이드 플레이트의 이송을 안내하는 제 1 가이드 수단을 포함한다.
Y축 모듈은, 제 1 슬라이드 플레이트에 제 1 서보모터와 직교하는 방향으로 고정된 구동원으로써의 제 2 서보모터와, 이 서보모터의 축에 제 2 커플링의 개재하에 연결된 제 2 볼 스크류와, 이 제 2 볼 스크류에 한 쌍의 제 2 볼 스크류 너트의 개재하에 연결되어 제 2 볼 스크류가 회전함에 따라 Y축 방향으로 왕복 이송하는 제 2 슬라이드 플레이트와, 이 제 2 슬라이드 플레이트의 이송을 안내하는 제 2 가이드 수단을 포함한다.
Z축 모듈은, 제 2 슬라이드 플레이트에 결합된 베이스 블록과, 이 베이스 블록에 수직하게 설치된 제 2 에어 실린더와, 이 제 2 에어 실린더의 로드에 일단이 고정되고 그 타단은 상기 작동암유니트의 제 1 에어 실린더의 측벽에 고정된 업/다운 브래키트를 구비한다.
여기서, 제 1 및 제 2 가이드 수단은 각각 한 쌍의 LM 샤프트와 두 쌍의 LM 케이스를 구비한다. 여기서, 제 1 가이드 수단을 구성하는 LM 샤프트는 베이스 플레이트 상면의 제 1 서보모터 양측에 설치되며, 이 때 LM 케이스는 제 1 슬라이드 플레이트의 하면에 설치된다. 그리고, 제 2 가이드 수단을 구성하는 LM 샤프트는 제 1 사이드 플레이트 상면의 제 2 서보모터 양측에 설치되며, 이 때, LM 케이스는 제 2 슬라이드 플레이트의 하면에 설치된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다.
첨부한 도 2는 본 발명에 의한 코일 그립 및 커팅장치가 적용된 권선기를 나타낸 정면도, 도 3은 본 발명에 의한 코일 그립 및 커팅장치의 구조를 보인 정면도, 도 4는 도 3의 측면도, 도 5는 도 3의 평면도, 그리고, 도 6은 본 발명에 의한 코일 그립 및 커팅장치의 작동암유니트를 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 권선기의 코일 그립 및 커팅장치(10)는, 권선기 본체(1)의 주축(4)에 대하여 X,Y 및 Z축 방향으로 이동 가능하게 설치되어 코일 그립핑 및 커팅을 수행하는 작동암유니트(20)를 구비한다. 상기 작동암유니트(20)는 코일 그립핑부(21), 코일 커팅부(22), 그리고, 이들 코일 그립핑부(21)와 코일 커팅부(22)를 작동시키기 위한 제 1 에어실린더(23)을 일체로 구비한다. 또한, 본 발명에 의한 권선기의 코일 그립 및 커팅장치는, 상기 작동암유니트(20)를 Z축 방향으로 이동시키기 위한 Z축 모듈(30)과, 상기 작동암유니트(20)를 Y축 방향으로 이동시키기 위한 Y축 모듈(40)과, 상기 작동암유니트(20)를 X축 방향으로 이동시키기 위한 X축 모듈(50)과, 이들을 고정하여 지지하는 베이스 플레이트(60)를 구비한다.
상기 베이스 플레이트(60)는 권선기 본체(1)의 베드(1a) 상에 조립되며, 이베이스 플레이트(60)를 기준으로 상기 X축 모듈(50), Y축 모듈(40), Z축 모듈(30) 및 작동암유니트(20)가 일체로 조립된다. 따라서, 종래 코일 그립퍼와 커터가 각각 별개로 구성되었던 것에 비하여 구조적인 단순화를 이룰 수 있으며, 또한, 코일 그립 및 커팅장치가 권선기의 어느 한 쪽에 위치되게 되므로, 권선기의 설계 자유도를 높일 수 있다.
상기 X축 모듈(50)은 상기 베이스 플레이트(60)의 일측에 고정된 구동원으로써의 제 1 서보모터(51)를 구비한다. 이 제 1 서보모터(51)의 축에는 제 1 볼 스크류(52)가 제 1 커플링(53)의 개재하에 선택적으로 구동되도록 연결되며, 이 제 1 볼 스크류(52)는 그 양단이 스페이스 플레이트(52a)에 의해 상기 베이스 플레이트(60)에 회전 가능하게 지지되도록 설치된다. 또한, 상기 제 1 볼 스크류(52)에는 제 1 슬라이드 플레이트(54)가 한 쌍의 제 1 볼 스크류 너트(55)의 개재하에 X축 방향으로 이송 가능하게 조립된다. 이와 같이 조립되는 제 1 슬라이드 플레이트(54)의 하면 좌우측에는 두 쌍의 LM 케이스(56)가 평행하게 배설된다. 그리고, 상기 두 쌍의 LM 케이스(56)를 관통하여 상기 베이스 플레이트(60)의 상면에 그 양단이 각각 가이드 서포트(57a)에 의해 지지되어 설치되는 한 쌍의 LM 샤프트(57)가 구비된다. 이 LM 케이스(56)와 LM 샤프트(57)는 상기 제 1 슬라이드 플레이트(54)의 이송을 안내하기 위한 것으로, 이에 의해 상기 제 1 서보모터(51)가 구동함에 따라 상기 제 1 슬라이드 플레이트(54)가 안정적으로 이송하게 된다.
상기 Y축 모듈(40)은 상기 제 1 슬라이드 플레이트(54)의 일측에 상기 제 1 서보모터(51)와 직교하는 방향으로 고정된 구동원으로써의 제 2 서보모터(41)를 구비한다. 이 제 2 서보모터(41)의 축에는 제 2 볼 스크류(42)가 제 2 커플링(43)의 개재하에 선택적으로 구동되도록 연결되며, 이 제 2 볼 스크류(42)는 그 양단이 스페이스 플레이트(42a)에 의해 상기 제 1 슬라이드 플레이트(54)에 회전 가능하게 지지되도록 설치된다. 또한, 상기 제 2 볼 스크류(42)에는 제 2 슬라이드 플레이트(44)가 한 쌍의 제 2 볼 스크류 너트(45)의 개재하에 Y축 방향으로 이송 가능하게 조립된다. 이와 같이 조립되는 제 2 슬라이드 플레이트(44)의 하면 좌우측에는 두 쌍의 LM 케이스(46)가 평행하게 배설된다. 그리고, 상기 두 쌍의 LM 케이스(46)를 관통하여 상기 제 1 슬라이드 플레이트(54)의 상면에 그 양단이 각각 가이드 서포트(47a)에 의해 지지되어 설치되는 한 쌍의 LM 샤프트(47)가 구비된다. 이 LM 케이스(46)와 LM 샤프트(47)는 상기 제 2 슬라이드 플레이트(44)의 이송을 안내하기 위한 것으로, 이에 의해 상기 제 2 서보모터(41)가 구동함에 따라 상기 제 2 슬라이드 플레이트(44)가 안정적으로 이송하게 된다.
한편, 상기 Z축 모듈(30)은 상기 제 2 슬라이드 플레이트(44)에 결합된 베이스 블록(31)과, 상기 베이스 블록(31)에 수직하게 설치된 제 2 에어 실린더(32)와, 상기 제 2 에어 실린더(32)의 로드(32a)에 일단이 고정되고 그 타단은 상기 작동암유니트(20)의 제 1 에어 실린더(23)의 측벽에 고정된 업/다운 브래키트(33)를 구비한다. 따라서, 상기 제 2 에어 실린더(32)가 구동하게 되면, 상기 작동암유니트(20)가 Z축 방향으로 이동하게 된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 권선기의 코일 그립 및 커팅장치는, 도 2에서 보는 바와 같이, 그의 베이스 플레이트(60)가 권선기 본체(1)의 베드(1a) 상에 고정되는 것에 의해 조립된다.
상기와 같이 조립된 본 발명에 의한 코일 그립 및 커팅장치는, 종래의 경우와 같이, 권선 초기에 플라이어 조립체(6)를 통하여 공급되는 코일을 그립핑하여 권선 시작점을 설정하여 주고, 또 권선후 코일을 커팅하여 준다. 이 때, 본 발명은 상기와 같은 코일 그립핑 및 커팅이 하나의 작동암유니트(20)에서 이루어진다. 이 작동암유니트(20)는 제 1 서보모터(51)가 구동하는 것에 의해 X축 방향으로 이송되며, 제 2 서보모터(41)가 구동하는 것에 의해 Y축 방향으로 이송되고, 또한 제 2 에어 실린더(32)가 구동하는 것에 의해 Z축 방향으로 이송하면서 권선 초기에 코일을 그립핑하여 그 시작점을 설정하여 준 다음 후진하고, 또한 권선후 다시 전진하여 코일을 그립핑한 상태에서 커팅부가 작동하여 코일을 커팅하여 준다. 여기서, 상기한 제 1 및 제 2 서보모터(51)(41)의 구동을 제어하는 것에 의해 작동암유니트(20)의 이송량을 조절할 수 있으므로, 커팅되는 코일의 길이를 임의로 조정할 수 있다. 즉, 종래에는 커터가 일정한 스트로크로 전후진하면서 코일을 커팅함으로써 코일 커팅 길이가 항상 일정하였으나, 본 발명에 의하면, 제품의 특성에 따른 코일 길이에 유연하게 대처할 수 있기 때문에, 불필요하게 커팅되어 버려지는 코일의 양을 줄일 수 있고, 또 종래와 같은 코일 커팅의 후공정을 배제할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 종래 각각 별개로 구성되었던 코일 그립퍼 및 커터가 하나의 유니트로 일체로 구성되므로, 권선기의 설계 자유도를 높일 수 있음은 물론 구조적인 단순화를 도모할 수 있다.
또한, 서보모터에 의한 작동암유니트의 이송량의 제어가 가능하기 때문에, 제품의 종류에 따른 코일 커팅 길이의 조절이 가능하며, 따라서, 불필요하게 커팅되어 버려지는 코일의 양을 줄일 수 있고, 또 코일 커팅의 후공정을 배제할 수 있다. 즉, 본 발명에 의하면, 재료 및 공수 절감을 도모할 수 있는 것이다.
한편, 이상에는 본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고, 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능함은 물론이며, 그와 같은 변형 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (6)

  1. 권선기의 주축에 대하여 X,Y 및 Z축 방향으로 이동하면서 권선 초기에 코일을 그립핑하여 권선 시작점을 설정하여 주고, 또 권선 완료후 코일을 절단하여 주는 장치로서,
    코일 그립핑부, 코일 커팅부 및 이 코일 그립핑부와 코일 커팅부를 작동시키기 위한 제 1 에어 실린더가 일체로 구비된 작동암유니트;
    상기 작동암유니트를 Z축 방향으로 이동시키기 위한 Z축모듈;
    상기 작동암유니트를 Y축 방향으로 이동시키기 위한 Y축 모듈;
    상기 작동암유니트를 X축 방향으로 이동시키기 위한 X축 모듈; 및
    이들을 고정하여 지지하는 베이스 플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 권선기의 코일 그립 및 커팅장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 X축 모듈은,
    상기 베이스 플레이트의 일측에 고정된 구동원으로써의 제 1 서보모터;
    상기 제 1 서보모터의 축에 제 1 커플링의 개재하에 연결된 제 1 볼 스크류;
    상기 제 1 볼 스크류에 한 쌍의 제 1 볼 스크류 너트의 개재하에 연결되어 상기 제 1 볼 스크류가 회전함에 따라 X축 방향으로 왕복 이송하는 제 1 슬라이드 플레이트; 및
    상기 제 1 슬라이드 플레이트의 이송을 안내하는 제 1 가이드 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 권선기의 코일 그립 및 커팅장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 가이드 수단은,
    상기 베이스 플레이트 상면의 제 1 서보모터 양측에 평행하게 배설된 한 쌍의 LM 샤프트와, 상기 제 1 슬라이드 플레이트 하면에 상기 한 쌍의 LM 샤프트와 대응하도록 배설된 두 쌍의 LM 케이스로 구성됨을 특징으로 하는 권선기의 코일 그립 및 커팅장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 상기 Y축 모듈은,
    상기 제 1 슬라이드 플레이트의 일측에 상기 제 1 서보모터와 직교하는 방향으로 고정된 구동원으로써의 제 2 서보모터;
    상기 제 2 서보모터의 축에 제 2 커플링의 개재하에 연결된 제 2 볼 스크류;
    상기 제 2 볼 스크류에 한 쌍의 제 2 볼 스크류 너트의 개재하에 연결되어 상기 제 2 볼 스크류가 회전함에 따라 Y축 방향으로 왕복 이송하는 제 2 슬라이드 플레이트; 및
    상기 제 2 슬라이드 플레이트의 이송을 안내하는 제 2 가이드 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 권선기의 코일 그립 및 커팅장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 가이드 수단은,
    상기 제 1 슬라이드 플레이트 상면의 제 2 서보모터 양측에 평행하게 배설된한 쌍의 LM 샤프트와, 상기 제 2 슬라이드 플레이트 하면에 상기 한 쌍의 LM 샤프트와 대응하도록 배설된 두 쌍의 LM 케이스로 구성됨을 특징으로 하는 권선기의 코일 그립 및 커팅장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 Z축 모듈은,
    상기 제 2 슬라이드 플레이트에 결합된 베이스 블록;
    상기 베이스 블록에 수직하게 설치된 제 2 에어 실린더; 및
    상기 제 2 에어 실린더의 로드에 일단이 고정되고 그 타단은 상기 작동암유니트의 제 1 에어 실린더의 측벽에 고정된 업/다운 브래키트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 권선기의 코일 그립 및 커팅장치.
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