KR100859620B1 - 전기 유도 코일 생산을 위한 반-자동 시스템 - Google Patents

Abstract

대형 전기 유도 코일의 제조를 위한 반-자동 시스템은, 관련된 명령들이 제조되는 코일들의 특징들을 위해 입력되는 원격 프로그램된 시스템에 의해 조절되며, 코일 내에서 각각의 턴(turn)에 필요한 압력을 가하는 유기적으로 연결된(articulated) 헤드(head)에 의해 작동하고 컨덕터(conductor)를 조이고 충전하는 시스템에 의해 보조되는 코일의 제조를 위한 테이블(table)로 구성된다. 이러한 시스템은 코일 크기를 조절하거나 코일들을 가압하는 것과 같은 현재 수작업으로 이루어지는 작업과정을 생략할 수 있기 때문에 제조 사이클을 크게 단축시킬 수 있다. 이러한 프로세스는, 컨덕터의 늘어짐 또는 비틀림을 회피하면서 더 나은 품질의 코일을 생산할 수 있도록, 컨덕터의 기계적 텐션을 정상상태로 조절하고 콘트롤할 수 있다.

코일, 컨덕터, 유도, 시스템

Description

전기 유도 코일 생산을 위한 반-자동 시스템{SEMI-AUTOMATIC SYSTEM FOR THE PRODUCTION OF ELECTRICAL INDUCTION COILS}

본 발명은 코일 내에서 각각의 턴(turn)에 필요한 압력을 가하는 유기적으로 연결된(articulated) 헤드(head)에 의해 작동하고 컨덕터(conductor)를 조이고 공급하는 시스템에 의해 보조되는 코일의 제조를 위한 테이블(table)로 구성되는 대형 전기 유도 코일의 제조를 위한 반-자동 시스템에 관련한 것이다. 이러한 모든 시스템은 관련된 명령들이 제조되는 코일의 특성에 따라 입력되는 원격 프로그램 시스템에 의해 순서대로 조절된다.

본 발명의 명백한 유용성은 코일 프레싱(pressing)과 같은 작업의 필요를 제거하기 때문에 제조 사이클을 크게 줄여, 현재의 생산 공정을 상당한 정도로 향상시킬 수 있다는 점에 있으며, 따라서 요구되는 코일의 크기에 더욱 정밀하게 접근할 수 있다는 점에 있다.

더욱이, 이러한 방법을 이용하면 컨덕터가 늘어나거나 비틀어지는 것을 피하면서 컨덕터의 기계적 텐션(tension)을 정상상태로 유지하고 조절할 수 있으며 더욱 좋은 품질의 코일을 생산할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술 분야는 엔진과 변압기에 사용되는 코일의 제조에 관 련된 것으로서, 특히 고전압을 사용하는 시스템을 위한 대형 장치에 사용되는 코일에 관련된다.

대형 전기 장치에 사용되는 유도 코일의 제조는 사용되는 재료들과 그들의 크기로부터 야기되는 수많은 복잡성을 가진다. 이는 생산과 조립 과정이 기본적으로 수작업에 의해야 한다는 것을 의미한다.

코일의 형상은 시작점부터 올바르게 형성되어야 하고 코일이 장착될 장치에 사용되는 코일의 요구되는 특징들을 만족시키기 위해서는 정확한 수의 턴과 각각의 층에서 정확한 수의 턴을 가지기 위해서는 컨덕터는 개조되어야 한다.

통상적으로 컨덕터 상에는 상당한 크기의 텐션이 존재하기 때문에, 코일의 잘못된 형상을 야기하는 비틀림으로 성능이 저하된다. 또한, 각각의 턴의 위치는 수작업 도구, 나무망치, 웨지(wedges), 기타등등을 사용하여 조절될 필요가 있으며, 이는 그러한 제조과정이 순수하게 수작업에 의한다는 것을 의미한다.

통상적으로 고전압 시스템을 위한 대형 장치에 사용되는 코일의 이러한 제조방법에서 가장 노동력이 많이 필요한 수작업 기술들을 대체기키는 것에 의해 코일을 배치하고 각각의 턴을 조절하는 공정을 생략할 수 있게 하는 것으로서 본 발명이 제안한 것과 유사한 시스템은 알려진 바가 없다.

본 발명에 따른 대형 전기 유도 코일의 제조를 위한 반-자동 시스템은 코일링 테이블(coiling table), 이중 압력 시스템과 함께 유기적으로 연결된 압력헤드, 케이블을 공급하기 위한 자동 장치, 코일이 감겨지는 컨덕터의 릴(reels) 세트, 그리고 프로그래밍이 가능한 콘트롤 판넬로 구성된다.

코일링 테이블은 제조되는 코일 크기에 적합하게 개조된, 버퍼와 몰드가 위치한 보드(board)로 구성된다. 이 테이블은 유압 시스템에 의해 움직이는 테이블에 맞춰진 스트립(strips) 세트에 의해, 한 번 피니쉬되면, 코일이 들어 올려질 수 있게 한다. 수동 클램핑 도구들은 코일을 최종 수치(dimensions) 내에서 유지할 정도로 충분하게 위치한다. 일단 한번 이러한 작업이 수행 완료되면, 코일은 다음 단계, " 코일 드레싱(dressing)"으로 이동하기 위해 테이블로부터 들어 올려진다. 이 단계는 층들(layers)이 이후의 작업을 위해 코일을 보다 더 단단하게 만들면서, 그 형상을 유지하기 위해 함께 결합되는 단계이다.

시스템의 압력헤드는 플로어(floor)에 고정된 수직 서포트에 결합되는 리볼빙(revolving) 암에 장착된다. 테이블과 컨덕터 위에서 작동하는 끝단에, 시스템의 압력헤드는 컨덕터로부터 만들어지는 코일들을 형성하기 위해 함께 작용하는 액슬(axles)/휠(wheels)의 두 세트를 가진다.

수직 액슬을 갖는 유압휠은 이러한 코일들의 사각형 형상과 라운드된 코너들을 유지하기 위해 압력을 가하면서, 코일링 과정 동안 투입되는 케이블들의 정확한 길이를 보장하기 위한 것이다. 이러한 휠로 제조되는 재료는 코일의 턴에 의해 형성되는 각각의 층 위에서 컨덕터들을 절연하기 위해 구리 컨덕터들을 덮는 페이퍼를 손상시키지 않기 위한 테크니컬(technical) 플라스틱이다. 휠이 케이블들 위로 가압되는 정도는 끝단이 리볼빙 암과 수직 서포트에 결합되고, 암의 위치에 관계없이 균일한 압력을 유지할 수 있는 유체 오일 메카니즘에 연결된 유압 실린더에 의해 정상상태로 조절된다.

수평 액슬을 갖는 공기압 휠의 세트는 코일을 평평하게 유지하기 위해 작동하고, 공기압 실린더를 정상상태로 조절하는 수단들을 가진다.

이러한 두 개 휠들의 동작은 압력헤드가 각각의 턴들을 가압하고 형성하게 하며, 또한 프레싱 휠의 위치를 측정하고 이론적으로 가져야만 하는 값과 비교하는 것에 의해, 제조하는 동안에 코일의 실제 크기가 알려지게 하기 위해 그 코일에 그 것들(턴)이 들어갈 때, 그들 각 각을 기록한다. 따라서, 사전에 프로그램된 목표 기준을 따르는 것에 의해, 시스템은 작업자가 코일에 대한 어떠한 필요한 작업을 수행하기 위해 프로세스를 정지하거나 또는 단순히 이론 값으로부터 그것의 치수 편차를 알려줄 수도 있다. 이론 값들에 더욱 근접하기 위해서는, 작업자는 수동으로 패딩(padding)을 삽입하기 위해 코일링 프로세스를 정지시킬 수도 있고 따라서 최종 이론적 크기를 달성할 수 있다.

자동 케이블 공급기는 레일 위에 맞춰지는 클램프들의 하나의 세트이다. 따라서, 케이블이 들어올 때 기계(machine)의 움직임을 따를 수 있는 데, 이는 항상 압력헤드의 유압 휠에 접선을 형성한다는 것을 의미한다.

콘트롤 유닛은 터치 스크린 인터페이스와 기계 사용자의 안전을 보장하기 위해 수동 콘트롤 판넬을 구비한 자동 장치로 구성된다. 자동 장치는 계속적으로 시스템의 모든 기능, 코일링 테이블의 전환, 압력헤드 메커니즘의 푸싱, 리볼빙 암의 움직임 그리고 공급기의 위치를 조절한다. 입력 데이터(제조되는 코일에 관한 정보와 제조과정을 조절하기 위한 시스템 파라미터)를 포함한 컴퓨터에 의해 텍스트 파일들을 입수할 수 있고 출력 데이터(프로세스에 관한 정보)를 로컬 네트워크를 이용하여 송출할 수 있다. 기록되는 출력 데이터는, 피니쉬된 코일들의 실제 치수들, 코일링 타임, 프로그램된 정지 시간, 와인딩(winding) 테이블을 위한 셋업 타임 및 알람을 포함한다. 따라서, 이러한 것은 프로세스들 사이가 상호 링크될 수 있도록 한다.
콘트롤 유닛은 코일의 각각의 턴이 정확하게 위치할 때 가압 프로세스가 회피되는 방법으로, 수직 압력 휠과 수평 압력 휠 위로 압력을 유지하도록 미리 프로그램된 명령을 유압 실린더로 전송할 수 있다.
또한, 컨트롤 유닛 내에 미리 프로그램된 명령에 의한 코일의 형상과 형성되는 각각의 층들에 위치하는 다수의 턴들은, 예상되는 이론 값으로부터 벗어난다면, 미리 프로그램된 형상을 제공하기 위하여 패딩이 사용될 수 있도록 하기 위해서 시스템을 감독하는 압력헤드의 수평 압력 휠의 위치와 함께 제공된다.

본 발명에 대한 상세한 설명을 완벽하게 하고 본 발명의 특징들에 대하여 보다 명확한 이해를 위해 2 페이지의 도면이 첨부된다. 이러한 도면은 전체적으로 본 명세서를 한정시키지 않는다.

도 1은 대형 전기 유도 코일의 제조를 위한 반-자동 시스템의 구성요소들과 배치도.

도 2는 압력 헤드의 세부 상세도.

도 3은 자동 케이블 공급기가 작동하는 상태의 배치도.

첨부한 도면을 참조하면, 본 발명의 외관과 다른 특징들이 명확해질 것이다.

도 1은 대형 전기 유도 코일들의 제조를 위한 반-자동 시스템의 다른 구성요소들의 배치를 도시한다. 코일을 공급하는 다른 컨덕터 릴들(6)이 배열되는 영역이 있다. 코일로 감겨지는 컨덕터는 릴들을 떠나 레일(7) 위에 장착되는 자동 공급기(5)를 따라 안내된다.

공급기(5)로부터, 컨덕터는 압력 헤드(2)를 향해 와이어가 압력헤드의 조절 휠들(adjustment wheels)에 접선을 형성하는 경로 내에서 이동한다. 압력헤드는 도 1에서 압력헤드의 작동 지점(21)과 압력헤드의 정지 지점(22) 내에 도시되는 암(arm) 위로 맞춰진다. 하나에서 또 다른 하나로의 변화는 서포트(3) 위에서 로테이팅에 의해 만들어진다. 따라서 끝단은 코일링 테이블(1) 위에서 작업을 위해 아무것도 남지 않게 된다.

테이블(1)은, 제조되는 코일의 크기에 적합하게 개조된, 그 위에 버퍼와 몰드가 위치한 보드(board)로 구성된다. 이러한 테이블은 코일이, 일단 피니쉬되면, 유압 시스템에 의해 이동되는 테이블에 맞춰진 스트립들(9)의 하나의 세트에 의해 들어올려 지는 것을 가능하게 한다.

전체 시스템은, 프로세스에서 코일 턴의 수, 코일링 타임, 프로그램된 정지 타임, 와인딩 테이블을 위한 셋업 타임 및 알람과 같은 측정 값으로 제공되는 컨트롤 유닛(8)에 의해 조절된다.
컨트롤 유닛(8)은 코일의 각각의 턴이 정확하게 위치할 때 가압 프로세스가 회피되는 방법으로, 수직 압력 휠(10)과 수평 압력 휠(11) 위로 압력을 유지하도록 미리 프로그램된 명령을 유압 실린더(12)로 전송한다.
컨트롤 유닛(8) 내에 미리 프로그램된 명령에 의한 코일의 형상과 형성되는 각각의 층들에 위치하는 다수의 턴들은, 예상되는 이론값으로부터 벗어난다면, 미리 프로그램된 형상을 제공하기 위하여 패딩이 사용될 수 있도록 하기 위해서 시스템을 감독하는 압력헤드(2)의 수평 압력 휠(11)의 위치와 함께 제공된다.

또한 그것은 생산과정 내의 모든 시간 영역에서 코일의 이론적 위치와 비교되는 압력 헤드(2)의 실제 위치를 가지며, 그 차이가 수동적 패딩(padding)을 요구하는 때에는 프로세스를 정지시킨다.

도 2에서 상세하게 도시된 압력헤드는 컨덕터의 턴들을 위치 조정하기 위함이다. 이를 위해서는, 압력헤드는 높이를 정상상태로 조절하고 각각의 코일 층이 평평한 것을 확실하게 하는 수직 압력 휠(10)을 가진다. 이러한 휠들은 각각의 유압 실린더(12)가 어떻게 프로그램되었는지에 따라 그들의 압력을 유지한다. 코일로 들어가는 케이블 세트가 항상 수직 휠들과 접촉하는 지를 확실하게 하기 위해서, 이러한 휠들은 들어오는 케이블들과 접촉을 유지하는 그들에 부착된 두 개의 보조 수평 디스크들을 가진다.

압력헤드는 컨덕터를 가압하는 수평 압력 휠(11)을 가지며, 정확한 코일 형상을 만들어 낼 수 있도록 즉각적으로 층 위에 턴을 형성한다. 이러한 휠이 함께 수행하는 압력은 유압 실린더(12)에 의해 정상상태로 조절된다.

컨덕터의 텐션을 유지하고 코일링 프로세스로 들어오는 미리 결정된 각도를 유지하는 것을 돕기 위해서, 도 3에 도시된 케이블 공급기가 있다. 도 3에서 보여지는 컨덕터(13)는 공급기의 후방 롤러에 의해 받아지고, 클램프(14)의 시스템을 따라, 거기로부터 그들이 압력 헤드의 수평 휠에 접선을 형성하는 그러한 경로를 끝내기 위해 배출 롤러(15)로 이동한다.

공급기는 앞서 언급한 것처럼, 컨덕터가 코일로 감싸지기 위해 요구되는 경로에서 떠나게 하는 것을 가능하게 하는 레일(7) 위에 장착된다.

당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 범주를 이해하고 본 발명으로부터 도출되는 이점들을 이해하는 데에는 본 명세서를 통해서 어려움이 없을 것이다. 구성부분들의 재료, 형상, 크기 및 배치는 본 발명을 본질적으로 변경하지 않는 한, 다양하게 변경될 수 있을 것이다. 본 명세서에서 사용한 용어들은 광의적이고, 제한이 없는 의미로 받아들여져야만 한다.

Claims (4)

1. 코일의 압축된 상태를 유지하는 수직 압력 휠(10)과 수평 압력 휠(11) 및 코일 상의 압력을 유지하도록 하는 유압 실린더(12)로 구성된 압력헤드(2)와,

   수동적인 작업없이 완벽하게 턴을 형성하기 위해 테이블 상에서 코일로 감싸지고 상기 압력헤드(2)와 같은 방식으로 컨덕터 릴(6)으로부터 당겨지는 컨덕터(13)를 갖는 것을 특징으로 하는 대형 전기 유도 코일의 제조를 위한 반-자동 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 코일로 감싸지는 상기 컨덕터(13) 내에서의 수축(traction) 텐션을 회피하게 함으로써 상기 컨덕터(13)의 늘어짐을 회피하게 하는 공급기(5)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대형 전기 유도 코일의 제조를 위한 반-자동 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   컨트롤 유닛(8)을 더 포함하고, 상기 컨트롤 유닛(8)은 코일의 각각의 턴이 정확하게 위치할 때 가압 프로세스가 회피되는 방법으로, 상기 수직 압력 휠(10)과 수평 압력 휠(11) 위로 압력을 유지하도록 미리 프로그램된 명령을 상기 유압 실린더(12)로 전송하는 것을 특징으로 하는 대형 전기 유도 코일의 제조를 위한 반-자동 시스템.
4. 제3항에 있어서,

   상기 콘트롤 유닛(8) 내에 상기 미리 프로그램된 명령에 의한 코일의 형상과 형성되는 각각의 층들에 위치하는 다수의 턴 들은,

   예상되는 이론값으로부터 벗어난다면, 미리 프로그램된 형상을 제공하기 위하여 패딩(padding)이 사용될 수 있도록 하기 위해서 상기 시스템을 감독하는 상기 압력헤드(2)의 상기 수평 압력 휠(11)의 위치와 함께 제공되는 것을 특징으로 하는 대형 전기 유도 코일의 제조를 위한 반-자동 시스템.

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