KR100584192B1 - 적층 코아 제조 장치 및 이를 이용한 적층 코아 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 적층 코아 제조 장치는, 그 상면으로 스트립 스톡 소재가 공급되는 하부다이; 상기 하부다이에 대해 승강되면서 상기 스트립 스톡 소재를 스탬핑하여 복수의 라미나 부재를 제조하는 상부프레스; 및 상기 상부프레스에 결합되어 상기 스트립 스톡 소재를 가압하여 인터록탭을 형성하는 인터록탭펀치;를 포함하고, 상기 하부다이 상면에는 상기 인터록탭펀치가 삽입될 수 있도록 상기 인터록탭펀치의 단면에 상응하는 형상의 펀치홀이 소정 유격을 가진 채 형성되며, 상기 펀치홀의 일부에는 상기 인터록탬 형성시 상기 스트립 스톡 소재의 일부가 소성변형되어 밀려들어가는 적어도 하나 이상의 클리어런스 리세스가 형성된 것이다.

적층코아, 라미나부재, 인터록탭

Description

적층 코아 제조 장치 및 이를 이용한 적층 코아 제조 방법 {Progressive stamping die apparatus and method for manufacturing stack of laminae}

도 1은 일반적인 적층 코아의 일 예를 도시한 사시도이다.

도 2는 도 1의 II-II선에 따른 단면도이다.

도 3은 종래기술에 따른 인터록탭 형성 과정을 보여주는 단면도 및 평면도이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적층 코아 제조 장치를 개략적으로 나타낸 측면도이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적층 코아 제조 과정을 스트립 스톡 소재 위에 도식적으로 나타낸 평면도이다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적층 코아 제조 장치의 인터록탭 형성부의 구성을 개략적으로 보여주는 사시도이다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적층 코아 제조 장치의 구성을 도식적으로 나타낸 단면도로서, 해칭으로 나타낸 부분은 인터록탭펀치의 단면에 해당하고, 실선으로 나타낸 부분은 펀치홀의 경계를 나타낸다.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 스트립 스톡 소재에 인터록탭을 형성시킨 모습을 도식적으로 나타낸 단면도로서, 실선은 상면으로 형성된 인터록홈 의 경계를 나타내고, 점선은 하면으로 형성된 인터록탭의 경계를 나타낸다.

도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적층 코아 제조 장치에 있어서 적층베럴의 동작을 보여주기 위한 단면도이다.

도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 라미나 부재들을 상호 적층함에 있어서 인터록탭의 결합관계를 설명하기 위한 단면도이다.

도 11a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 인터록탭펀치와 이에 상응하는 펀치홀을 나타낸 평면도이다.

도 11b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 인터록탭펀치와 이에 상응하는 펀치홀을 나타낸 평면도이다.

본 발명은 적층 코아 제조 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인터록탭 형성을 위해 소정 크기의 클리어런스 리세스를 형성하여 라미나 소재가 상하로 적층될 때 결합력을 향상시킬 수 있도록 하는 적층 코아 제조 장치와 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 라미나 부재를 적층하여 제조되는 적층 코아는 발전기나 모터의 회전자 및 고정자로 사용되며, 이를 제조하는 방법은 당업계에 잘 알려져 있다.

도 1에는 라미나 부재(L)가 적층되어 완성된 적층 코아가 도시되어 있으며, 도 2에는 상기 도 1의 II-II선에 따른 단면도가 도시되어 있다. 도면들을 참조하 면, 상기 라미나 부재(L) 중심에는 샤프트 홀(H)이 형성되어 있다. 상기 샤프트 홀(H)의 외곽으로는 방사상으로 다수의 슬롯(S)이 형성된다.

상기 각각의 라미나 부재(L)에는 상호간의 결합을 위한 인터록탭(101)이 형성되며, 라미나 부재(L)가 적층될 때 상부 라미나 부재(L)에 형성된 인터록탭(101)이 하부 라미나 부재의 인터록홈(102)에 억지끼움됨으로써 상호 체결이 이루어진다.

상기 라미나 부재(L)는 전형적인 적층 코아 제조 장치에 의해 스트립 스톡 소재(strip stock material)로부터 스탬핑됨으로써 제조된다. 종래기술에 따른 인터록탭 형성과정을 보여주는 도 3을 참조하면, 상부프레스(미도시)에 고정된 인터록탭펀치(10)가 하강하여 하부다이(20) 위에 공급된 스트립 스톡 소재(100)를 소정 깊이로 가압해서 엠보싱을 형성함으로써 인터록탭(101)을 형성하게 된다. 이때, 상기 인터록탭펀치(10)는 하부다이(20) 위에 형성된 펀치홀(21) 내로 삽입되면서 스트립 스톡 소재(100)를 눌러서 소성변형시키는데, 가압되는 모서리부에는 부분확대도에서 보듯이 라운딩부가 형성된다. 상기 인터록탭펀치(10)와 펀치홀(21) 사이의 유격(G)은 대략 0.005∼0.01mm 사이에서 조절되는데, 상기 유격(G)이 너무 작으면 라미나 부재(100)의 상호 체결력이 감소하고, 반대로 유격(G)이 너무 크면 체결에 큰 힘이 필요하게 된다.

종래의 적층 코아 제조 장치에서는 상기 인터록탭펀치(10)와 펀치홀(21)의 단면은 유격(G)에 해당하는 크기 차이만 있을 뿐 그 형상이 동일하다. 그런데, 상부프레스의 동작 정밀성이 떨어져 펀치의 하강 스트로크에 편차가 생길 경우에는 이에 따라 스트립 스톡 소재의 소성 변형량도 변하게 되는데 종래의 인터록탭 형성 구조에서는 이렇게 변동하는 소성 변형을 충분히 흡수할 수 있는 수단이 마련되어 있지 않다. 또한, 장치가 노후될수록 상기 인터록탭펀치(10)는 펀치홀(21)의 중앙부에 대해 정확하게 스탬핑을 하는 것이 아니라 중심으로부터 소정 편차를 두고 편심되어 펀칭을 하게 되는데, 이 경우 엠보싱이 대칭적으로 형성되지 않거나 일측에는 과형성되어 소재에 균열이 발생하는 반면 타측에는 엠보싱이 전혀 형성되지 못하여 라미나 부재의 체결이 이루어지지 않는 경우가 종종 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안된 것으로서, 인터록탭이 형성되는 하부다이의 펀치홀에 소정 폭의 클리어런스 리세스를 마련하여 펀치가 스트립 스톡 소재를 가압하여 소성변형시킬 때 소재의 일부가 상기 리세스로 밀려 들어가면서 변형되도록 하는 적층 코아 제조 장치 및 이를 이용한 적층 코아 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 스트립 스톡 소재의 상면으로 형성되는 인터록홈의 형상과 그 하면으로 형성되는 인터록탭의 형상이 서로 상이하여 라미나 부재를 체결할 경우 강한 체결력을 확보할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 인터록탭 형성구조는 펀치의 하강 편차에 따른 소성변형량이 국부적으로 달라지더라도 이를 완충하고 보완할 수 있도록 되어 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른, 적층 코아 제조 장치는,

그 상면으로 스트립 스톡 소재가 공급되는 하부다이; 상기 하부다이에 대해 승강되면서 상기 스트립 스톡 소재를 스탬핑하여 복수의 라미나 부재를 제조하는 상부프레스; 및 상기 상부프레스에 결합되어 상기 스트립 스톡 소재를 가압하여 인터록탭을 형성하는 인터록탭펀치;를 포함하고, 상기 하부다이 상면에는 상기 인터록탭펀치가 삽입될 수 있도록 상기 인터록탭펀치의 단면에 상응하는 형상의 펀치홀이 소정 유격을 가진 채 형성되며, 상기 펀치홀의 일부에는 상기 인터록탬 형성시 상기 스트립 스톡 소재의 일부가 소성변형되어 밀려들어가는 적어도 하나 이상의 클리어런스 리세스가 형성된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 인터록탭펀치가 결합된 상부프레스와, 상기 인터록탭펀치의 단면에 상응하는 형상의 펀치홀과 상기 펀치홀의 일부에 적어도 하나 이상의 클리어런스 리세스가 형성되어 있는 하부다이를 포함하는 장치를 이용하여 적층 코아를 제조하는 방법으로서,

(a) 상기 상부프레스와 하부다이 사이로 스트립 스톡 소재를 공급하는 단계; (b) 상기 상부프레스를 하강시켜 상기 인터록탭펀치에 의해 상기 스트립 스톡 소재를 펀치홀 내부로 가압하여 인터록홈 및 인터록탭을 형성하는 단계로서, 상기 스트립 스톡 소재의 일부가 소성변형되면서 상기 클리어런스 리세스로 밀려들어가도록 하는 단계; (c) 상기 스트립 스톡 소재를 블랭킹하여 라미나 부재들을 생성하는 단계; 및 (d) 상기 라미나 부재들을 상호 적층하는 단계로서, 상부의 라미나 부재에 형성된 상기 인터록탭이 하부의 라미나 부재에 형성된 상기 인터록홈 내에 억지끼움되도록 하는 단계;를 포함하는 적층 코아 제조 방법이 제공된다.

바람직하게, 상기 단계(b)에서,

상기 스트립 스톡 소재의 상면으로는 상기 인터록탭펀치의 단면에 상응하는 상기 인터록홈이 형성되고, 상기 스트립 스톡 소재의 하면으로는 상기 펀치홀의 클리어런스 리세스에 상응하는 클리어런스 돌출부를 가진 상기 인터록탭이 형성된다.

이하, 첨부된 도면들을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 아울러, 본 명세서 및 특허청구범위에 있어서 "수단"으로 명명된 구성요소는 그 구체적인 구조나 형상으로 특정되는 것이 아니라 그것이 달성하고자 하는 기능적 또는 작동적 의미로 정의되었고 그에 따라 그러한 기능과 작동을 달성하는 범위 내에서 다양한 균등물이 있음을 이해하여야 한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적층 코아 제조 장치의 개략적인 구성을 보여주는 측면도이고, 도 5는 스트립 스톡 소재 위에 적층 코아를 제조하는 공정을 도식적으로 나타낸 평면도이다.

상기 도면들을 참조하면, 라미나 부재는 길다란 형상의 스트립 스톡 소재 (100)를 적층 코아 제조 장치에서 간헐적으로 이송하면서 스탬핑 및 블랭킹함으로써 제조된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적층 코아 제조 장치는 그 상면으로 스트립 스톡 소재(100)가 공급되는 하부다이(110)와 상기 하부다이(110) 상부에 설치되어 상하로 승강운동하는 상부 프레스(120)를 포함한다.

상기 상부 프레스(120)는 이미 잘 알려진 프레스 구동수단에 의해 빠른 속도로 상하로 스트로크 운동하도록 설계되며, 그 하면에는 상기 하부다이(110) 위로 공급되는 스트립 스톡 소재(100)를 스탬핑하거나 블랭킹하는 다양한 형상과 기능을 가진 펀치(130a 내지 160a)들이 장착되어 있다. 또한, 상기 하부다이(110)에는 상기 펀치들에 상응하는 펀치홀(130b 내지 160b)들이 형성되어 있다.

나아가, 공정의 마지막 단계에는 스트립 스톡 소재(100)를 블랭킹하여 라미나 부재를 완성하는 블랭킹핀(170a)과 상기 블랭킹 된 라미나 부재를 수납하여 적층시키는 적층베럴(170b)이 상부 프레스(120)와 하부다이(110)에 각각 구비된다.

본 실시예에 따른 적층 코아 제조 장치는 예를 들어, 5단계의 공정을 수행하도록 설계될 수 있는데, 슬롯형성부(130), 카운터홀 형성부(140), 샤프트홀 형성부(150), 인터록 탭 형성부(160) 그리고 블랭킹부(170) 등이 그것이다.

제1 단계(I) 공정인 슬롯형성부(130)에서, 스트립 스톡 소재(100)가 별도의 공급수단에 의해 하부다이(110) 위로 공급되면, 상부 프레스(120)가 하강하게 된다. 이때, 상부 프레스(120) 하면에 설치된 핀펀치(130a)가 하강하여 홀(130b) 내부로 삽입되면서 상기 스트립 스톡 소재(100)에 복수개의 슬롯(S)을 천공한다.

상기 슬롯(S) 형성 후, 상부 프레스(120)가 상승하고 스트립 스톡 소재(100)는 다시 공급수단에 의해 소정 거리 전진하여 스테이지 II의 카운터홀 형성부(140)에 도달하게 된다. 카운터 공정은 최종적으로 적층되는 적층 코아의 매수를 조절하는 것으로서 적절한 매수에 해당하는 라미나 부재(L)에 카운터 홀(201)을 형성하기 위해 핀펀치(140a)로 스트립 스톡 소재(100)를 천공하는 공정이다. 상기 핀펀치(140a)는 미도시된 구동수단에 의해 작동상태와 비작동상태 중에서 어느 한가지 모드로 선택될 수 있는데 이러한 구성은 이미 잘 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다. 상기 카운터 홀(201)을 천공할 필요가 없는 경우에는 핀펀치(140a)가 비작동상태가 되고 이 경우에는 후속적인 공정에서 라미나 부재에 인터록 탭이 형성될 수 있다.

상기 카운터 공정이 완료되면, 상부 프레스(120)가 상승하고 스트립 스톡 소재(100)는 다시 소정거리 전진하여 스테이지 III의 샤프트홀 형성부(150)에 도달한다. 여기에서도 마찬가지로 상부 프레스(120)가 하강하면서 핀펀치(150a)에 의해 스트립 스톡 소재(100)의 중심부에 샤프트 홀(H)이 천공된다.

다음으로, 스트립 스톡 소재(100)가 전진하여 스테이지 IV의 인터록 탭 형성부(160)에서 인터록탭(101)이 형성된다. 상기 인터록탭 형성부(160)의 주요부에 대한 일부 구성이 도 6에 개략적으로 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 스트립 스톡 소재(100)를 가압하는 인터록탭펀치(160a)는 상부 프레스(120)에 결합된 서포트블럭(162)에 고정되어 상부 프레스(120)와 함께 승강한다.

상기 상부 프레스(120) 하방에 위치하는 하부다이(110)에는 상기 인터록탭펀 치(160a)에 상응하는 펀치홀(160b)이 형성된다. 상기 펀치홀(160b)은 도 7의 평단면도로 도시된 바와 같이 인터록탭펀치(160a)와 소정 간격의 갭(G)을 유지하는 크기를 가지며, 본 발명의 특징에 따르면 상기 펀치홀(160b)에는 소정 폭을 가진 적어도 하나 이상의 클리어런스 리세스(161a)(161b)(161c)(161d)가 형성된다. 본 실시예에서는 원형의 인터록탭을 형성하는 예가 개시되어 있으며, 펀치홀(160b)의 모서리에는 대칭적으로 클리어런스 리세스(161a)(161b)(161c)(161d)가 형성되어 있다.

상기 클리어런스 리세스(161a)(161b)(161c)(161d)의 깊이와 폭 등은 스탬핑되는 스트립 스톡 소재(100)의 두께와 연성 등에 따라서 적절히 설정되며, 소재의 소성변형을 충분히 커버할 수 있을 정도로 형성된다.

상기 인터록탭 형성부(160)로 스트립 스톡 소재(100)가 공급되면 상부 프레스(120)가 하강하면서 소재(100)를 가압하여 인터록탭(101)을 형성한다. 이때, 도 8에 도시된 바와 같이 스트립 스톡 소재(100)의 상면으로는 인터록탭펀치(160a)의 단면에 상응하는 형상, 예를 들어, 원형의 인터록홈(102)이 형성된다. 반면에, 상기 스트립 스톡 소재(100)의 하면으로는 소재가 펀치(160a)에 의해 가압될 때 소성 변형에 의해 엠보싱되는 동시에 상기 클리어런스 리세스(161a)(161b)(161c)(161d) 안으로 소재의 일부가 밀려들어가 도 8의 점선으로 도시된 바와 같이 적어도 하나 이상의 클리어런스 돌출부(101a)를 가진 인터록탭(101)이 형성된다.

이어서, 스트립 스톡 소재(100)가 스테이지 V로 전진하면 상부 프레스(120)에 설치된 블랭킹펀치(170a)가 하강하면서 소재를 블랭킹하여 최종적으로 라미나 부재(L)를 얻게 된다. 상기 라미나 부재(L)는 블랭킹펀치(170a)에 의해 블랭킹 됨과 동시에 도 9에 도시된 바와 같이 그 하부에 설치된 적층배럴(170b) 내에 삽입되면서 미리 삽입되어 있던 또 다른 라미나 부재 위에 적층된다. 이때, 라미나 부재(L)들은 펀치에 의해 압입되면서 도 10에 나타난 바와 같이 상부에 있는 라미나 부재(L_2)의 인터록탭(101)이 그 하부에 있는 라미나 부재(L_1)의 인터록홈(102) 내부로 억지끼움되어 상호 결합이 이루어지게 된다. 소정 매수 예컨대, 20장의 라미나 부재가 동일한 과정에 의해 적층된 뒤에 알려진 바와 같이 카운터 홀 형성과정에 의해 인터록탭이 없는 라미나 부재가 블랭킹되어 그 위에 적층되면, 상기 라미나 부재는 더 이상 적층되지 않고 분리되게 된다. 이렇게 제조된 적층 코아는 별도의 배출구를 통해 외부로 배출된다.

본 발명에 따르면, 상하부의 라미나 부재(L_2)(L_1)들이 상호 결합될 때, 상부 인터록탭(101)의 클리어런스 돌출부(101a)가 인터록홈(102) 내부로 억지끼움되면서 단조되므로 상호간의 체결력이 향상된다.

본 실시예에서는 구체적인 적층 코아로 예시하여 설명되었으나 이것은 일 실시예에 불과하며, 그 외 다양한 형태의 적층 코아에 적용되는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 클리어런스 리세스는 다양한 형상의 인터록탭에 다양한 크기와 모양으로 형성될 수 있는데, 예를 들어 도 11a에 도시된 바와 같이, 직사각형의 펀치(260)에 상응하는 직사각형의 펀치홀(270)의 양측에 클리어런스 리세스(270a)(270b)가 형성될 수 있다. 또한, 도 11b는 타원형의 인터록탭을 형성 하기 위한 펀치(370)의 단면과 그에 상응하는 펀치홀(360), 그리고 상기 펀치홀(360)의 일부에 형성된 클리어런스 리세스(370a)의 예를 보여준다.

본 발명의 적층 코아 제조 장치 및 제조 방법에 따르면, 펀치 단면에 상응하는 형상을 가진 펀치홀의 일부에 적어도 하나 이상의 클리어런스 리세스가 구비되므로 인터록탭 형성시에 상기 클리어런스 리세스 부위로 소재가 밀려들어가게 된다. 이것은 소재의 소성 변형을 충분히 완화하고 커버할 수 있는 기능을 하는데 예를 들어, 장치의 노후화로 인해 펀치의 정밀성이 저하되어 소재의 변형이 균일하지 못하거나 국부적으로 응력이 집중되더라도 상기 클리어런스 리세스에 의해 완화될 수 있다.

또한, 소재의 상면으로는 펀치의 단면에 상응하는 인터록홈이 형성되는 반면 소재의 하면으로는 클리어런스 돌출부를 가진 인터록탭이 형성되므로, 라미나 부재를 상호 적층할 경우 상기 클리어런스 돌출부를 가진 인터록탭이 그 보다 좁은 인터록홈 내부로 억지끼움되면서 견고한 체결력을 얻을 수 있다. 이로 인해, 후속 공정에서 적층 코아가 분리되거나 탈락되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (3)

1. 상면으로 스트립 스톡 소재가 공급되는 하부다이;

   상기 하부다이에 대해 승강되면서 상기 스트립 스톡 소재를 스탬핑하여 복수의 라미나 부재를 제조하는 상부프레스; 및

   상기 상부프레스에 결합되어 상기 스트립 스톡 소재를 가압하여 인터록탭을 형성하는 인터록탭펀치;를 포함하고,

   상기 하부다이 상면에는 상기 인터록탭펀치가 삽입될 수 있도록 상기 인터록탭펀치의 단면에 상응하는 형상의 펀치홀이 소정 유격을 가진 채 형성되며, 상기 펀치홀의 일부에는 상기 인터록탭 형성시 상기 스트립 스톡 소재의 일부가 소성변형되어 밀려들어가도록 적어도 하나 이상의 클리어런스 리세스가 형성된 것을 특징으로 하는 적층 코아 제조 장치.
2. 인터록탭펀치가 결합된 상부프레스와, 상기 인터록탭펀치의 단면에 상응하는 형상의 펀치홀과 상기 펀치홀의 일부에 적어도 하나 이상의 클리어런스 리세스가 형성되어 있는 하부다이를 포함하는 장치를 이용하여 적층 코아를 제조하는 방법으로서,

   (a) 상기 상부프레스와 하부다이 사이로 스트립 스톡 소재를 공급하는 단계;

   (b) 상기 상부프레스를 하강시켜 상기 인터록탭펀치에 의해 상기 스트립 스 톡 소재를 펀치홀 내부로 가압하여 인터록홈 및 인터록탭을 형성하는 단계로서, 상기 스트립 스톡 소재의 일부가 소성변형되면서 상기 클리어런스 리세스로 밀려들어가도록 하는 단계;

   (c) 상기 스트립 스톡 소재를 블랭킹하여 라미나 부재들을 생성하는 단계; 및

   (d) 상기 라미나 부재들을 상호 적층하는 단계로서, 상부의 라미나 부재에 형성된 상기 인터록탭이 하부의 라미나 부재에 형성된 상기 인터록홈 내에 억지끼움되도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 코아 제조 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 단계(b)에서,

   상기 스트립 스톡 소재의 상면으로는 상기 인터록탭펀치의 단면에 상응하는 상기 인터록홈이 형성되고, 상기 스트립 스톡 소재의 하면으로는 상기 펀치홀의 클리어런스 리세스에 상응하는 클리어런스 돌출부를 가진 상기 인터록탭이 형성되는 것을 특징으로 하는 적층 코아 제조 방법.

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