KR101218549B1

KR101218549B1 - 고정밀 고속 권선기

Info

Publication number: KR101218549B1
Application number: KR1020100069839A
Authority: KR
Inventors: 김성권; 이동관
Original assignee: (주) 아이엠에스솔루션; 한국산업기술대학교산학협력단
Priority date: 2010-07-20
Filing date: 2010-07-20
Publication date: 2013-01-07
Also published as: KR20120008765A

Abstract

본 발명은 와이어를 안내하는 안내부재와, 상기 안내부재를 지지하는 권선암이 구비된 안내부와; 상기 안내부에 의하여 안내된 상기 와이어를 권선하기 위한 한쌍의 스풀과; 양측에 회전축이 구비되어 상기 한쌍의 스풀이 회전가능하게 연결되고, 상기 스풀의 외주면에 상기 와이어가 권선되도록 상기 스풀을 회전시키는 스풀구동부와; 상기 스풀구동부와 결합되어 상기 스풀이 좌우이동 가능하도록 상기 스풀구동부를 좌우이동시키는 이동부와; 상기 이동부, 상기 안내부, 상기 스풀구동부를 지지하는 본체와; 상기 권선암을 지지토록 상기 본체의 상부에 설치되어, 상기 안내부의 흔들림을 방지하는 가이드바를 포함한 것을 특징으로 하는 고정밀 고속 권선기에 관한 것으로써, 스풀구동부를 좌, 우 이동가능하도록 설치된 이동부와 본체에 설치된 안내부를 포함한 권선기에 의하여 안내부의 흔들림에 의한 영향을 최소로 할 수 있어 일정한 간격으로 와이어의 권선시키면서 권선속도를 향상시킬 수 있으며, 또한 미세한 골드와이어를 정밀하게 권선해야 하는 고속 정밀 권선기에 적용하여 생산성과 품질향상을 할 수 있다.

Description

고정밀 고속 권선기{high precise speed winding-machine}

본 발명은 와이어의 권선을 위한 권선기에 대한 것으로써, 스풀(spool)을 회전시켜 해선기를 통해 인출되는 와이어를 스풀의 외주면에 감아서 권선하는 고정밀 고속 권선기에 대한 것이다.

도 1은 종래의 권선기(100)의 사시도이고, 도 2는 종래의 권선기를 개념적으로 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 종래의 권선기(100)는 해선기(600), 안내부(220)가 결합된 좌우이동장치(210), 볼스크류(Ball Screw)(200), 스풀(300), 회전모터(400) 및 볼스크류구동모터(410)를 포함한다.

스풀(300)은 회전 모터(400)에 연결된 축에 의해 일정한 속도로 회전을 한다. 또한, 해선기(600)에서 풀리는 와이어(700)는 스풀(300)에 일정한 간격으로 권선될 수 있도록 안내부(220)가 결합된 좌우이동장치(210)의 동작제어에 의해 스풀(300)의 외주면에 권선된다.

여기서, 좌우이동장치(210)는 볼스크류(200)와 결합하는 볼스크류너트(ball screw nut)가 사용된다. 또한, 볼스크류(200)는 회전운동을 직선운동으로 바꿀 때 사용되는 것으로써, 볼스크류의 홈과 너트(Nut)의 홈 사이에 스틸볼(Steel Ball)(미도시)을 넣어 미끄럼 마찰을 구름마찰로 변환시켜 마모량을 줄이고 정밀도와 수명을 향상시킨 동력전달용 나사를 의미한다. 따라서, 볼스크류(200)의 회전에 의하여 좌우이동장치(210)는 직선의 왕복운동을 할 수 있게 된다.

한편, 도 1을 참조하여 살펴보면, 와이어(700)를 안내하는 안내부(220)는 좌우이동장치(210)에서 돌출되어 설치되며, 좌우이동장치(210)의 좌우이동에 따라 안내부(220) 또한 좌우이동하게 된다. 여기서, 스풀(300)에 와이어(700)가 원활하게 권선되려면 일정한 거리에서 공급되어야 하기에 안내부(220)는 좌우이동장치(210)로부터 전방을 향해 연장된 긴 바형태를 갖게 된다.

이와 같이, 안내부(220)가 긴 바 형태를 가짐에 따라 안내부(220)의 끝단, 즉 와이어(700)가 안내되는 부분에서 좌우이동장치(210)가 좌우 반복이동 동작을 할 때 흔들림이 발생하게 된다. 또한, 좌우이동장치(210)의 방향전환시에도 안내부(220)에 흔들림이 발생함에 따라 스풀(300)에 와이어(700)가 겹쳐서 권선되거나 일정한 간격으로 권선되지 못하는 문제점이 발생한다. 특히, 고속으로 권선하는 경우에는 와이어(700)가 겹쳐서 권선되거나 일정한 간격으로 권선되지 못하는 경우가 빈번하게 발생할 우려가 있다. 여기서, 스풀(300)에 겹쳐서 권선되거나 일정한 간격으로 권선되지 못한 와이어(700)의 경우 해선시 와이어(700)에 발생하는 장력이 일정하게 유지되지 못하여 단선되는 문제가 발생한다. 특히, 미세하고 가벼운 골드와이어를 종래의 권선기(100)를 이용하여 상술한 바와 같이 겹쳐서 권선되거나 일정한 간격으로 권선되지 못한 경우 골드와이어의 해선시 단선현상이 더욱 빈번히 발생하게 된다.

현재, 반도체 칩의 조립에 사용되는 골드와이어의 직경이 25mm에서 16mm로 점점 미세화되고 있으며, 골드와이어를 권선하는 권선기의 권선속도는 일반적으로 700rpm이지만 생산성 향상을 위해 1,500rpm 이상의 속도로 권선할 수 있는 고속 권선기가 산업상 요구되고 있는 실정이다. 그러나, 골드와이어가 미세화 되면 될수록 종래의 권선기(100)에서는 골드와이어의 권선시 좌우이동장치(210)의 좌우이동에 따라 발생하는 안내부(220)의 흔들림에 의하여 상기와 같은 문제점이 더욱 부각되어, 결과적으로 골드와이어를 1000rpm이상으로 권선하는 것을 어렵게 하는 요인으로 작용하게 된다.

이에, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 와이어의 권선작업시 안내부의 흔들림을 제거하여 스풀에 와이어가 일정한 간격으로 권선되는 구조를 구비한 고정밀 고속 권선기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적은 본 발명에 따라 권선기에 있어서, 와이어를 안내하는 안내부재와, 상기 안내부재를 지지하는 권선암이 구비된 안내부와; 상기 안내부에 의하여 안내된 상기 와이어를 권선하기 위한 한쌍의 스풀과; 양측에 회전축이 구비되어 상기 한쌍의 스풀이 회전가능하게 연결되고, 상기 스풀의 외주면에 상기 와이어가 권선되도록 상기 스풀을 회전시키는 스풀구동부와; 상기 스풀구동부와 결합되어 상기 스풀이 좌우이동 가능하도록 상기 스풀구동부를 좌우이동시키는 이동부와; 상기 이동부, 상기 안내부, 상기 스풀구동부를 지지하는 본체와; 상기 권선암을 지지토록 상기 본체의 상부에 설치되어, 상기 안내부의 흔들림을 방지하는 가이드바를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정밀 고속 권선기에 의하여 달성된다.

여기서, 상기 스풀구동부는 중공축 모터 또는 양축 모터를 포함하며, 상기 스풀은 상기 중공축 모터 또는 양축 모터의 양측 회전축에 설치되어 상기 중공축 모터 또는 양축 모터의 회전에 따라 회전할 수 있다.

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또한, 상기 안내부재의 외주면이 상기 와이어를 지지하며, 상기 안내부재는 해선기로부터 인출된 와이어가 외주면을 따라 이동가능하도록 상기 권선암에 회전 가능하게 설치될 수 있다.

한편, 상기 스풀의 일단에 결합되어 상기 스풀구동부로부터 상기 스풀이 이탈하는 것을 방지하는 스풀홀더를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 이동부는 상기 스풀구동부와 결합하는 LM가이드와, 상기 LM가이드와 결합하고 상기 LM가이드와 결합되어 상기 LM가이드가 좌우이동하도록 회전하는 볼스크류와, 상기 볼스크류와 축결합하여 상기 볼스크류를 회전시키는 볼스크류모터를 포함할 수 있다.

상기와 같은 구성에 따라, 본 발명에 따른 고정밀 고속 권선기는 와이어가 스풀에 좌우방향으로 권선되기 위한 좌우이동을 스풀의 좌우이동으로 전환하고, 좌우이동에 따라 흔들림에 민감한 안내부를 고정시킴으로써 안내부의 좌우이동에 따른 흔들림이 제거된다. 따라서, 권선시 일정한 간격으로 와이어는 스풀에 권선될 수 있고, 안내부의 흔들림이 제거되어 권선속도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 고정밀 고속 권선기는 미세한 골드와이어를 정밀하게 권선해야 하는 고속 정밀 권선기에도 적용하여 생산성과 품질향상을 할 수 있다.

도 1은 종래의 권선기를 나타낸 사시도이고,
도 2는 종래의 권선기의 동작을 설명하기 위한 도면이고,
도 3 은 본 발명에 따른 고정밀 고속 권선기의 사시도이고,
도 4는 본 발명에 따른 고정밀 고속 권선기의 정면도이고,
도 5는 본 발명에 따른 고정밀 고속 권선기의 측면도이고,
도 6은 본 발명에 따른 고정밀 고속 권선기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 고정밀 고속 권선기의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 고정밀 고속 권선기의 정면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 고정밀 고속 권선기의 측면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 고정밀 고속 권선기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 따른 고정밀 고속 권선기(1)는 안내부(10), 스풀(20), 스풀구동부(30) 및 이동부(40)를 포함한다. 또한 고정밀 고속 권선기(1)는 안내부(10), 스풀구동부(30) 및 이동부(40)를 지지하는 본체(2)를 포함할 수 있다.

도 3을 설명하면, 본체(2)는 내부에 수용공간이 형성된 대략 직육면체의 형상을 갖는다. 여기서, 본체(2)의 수용공간에는 이동부(40)가 수용된다. 그리고, 본체(2)의 전면에는 본체(2)의 수용공간에 수용되는 이동부(40)와 본체(2)의 외부에 배치되는 스풀구동부(30)를 연결하기 위한 연결부재(32)가 좌우이동할 수 있도록 스풀구동부좌우동홀(4)이 스풀구동부(30)의 이동 방향을 따라 형성된다.

안내부(10)는 본체(2)의 상부에 배치된 해선기(600)와 스풀구동부(30) 사이에 배치되도록 본체(2)에 설치된다. 이에 따라, 해선기(600)로부터 해선되는 와이어(700)가 안내부(10)를 거쳐 스풀구동부(30)에 설치되는 스풀(20)에 권선 가능하게 된다.

여기서, 본 발명에 따른 안내부(10)는 권선암(11) 및 안내부재(12)를 포함하는 것을 예로 한다. 권선암(11)의 일측은 본체(2)에 설치되어 안내부재(12)의 좌우 방향으로의 위치를 결정한다. 안내부재(12)는 와이어(700)를 지지함과 동시에 와이어(700)가 스풀(20)에 권선되도록 방향을 전환한다.

또한, 권선암(11)은 와이어(700)가 스풀(20)에 공급될 수 있도록 안내하는 안내부재(12)를 지지한다. 여기서, 안내부재(12)는 본체(2)에 설치된 권선암(11)의 타측에 회전가능하도록 장착되어 안내부재(12)의 외주면에 와이어(700)가 감기듯이 와이어(700)를 지지하게 된다. 따라서, 안내부재(12)는 와이어(700)가 회전가능하게 설치되기에 와이어(700)와의 마찰력에 의한 단선을 방지하게 된다.

한편, 본체(2)는 도 3에 도시된 바와 같이, 본체(2)의 일측에 좌우방향으로 설치된 가이드바(3)를 더 포함하고, 권선암(11)의 일측은 가이드바(3)에 좌우이동가능하도록 장착되어 좌우로 위치를 이동할 수 있게 된다. 따라서, 스풀(20)의 크기, 형태 또는 위치에 따라서 권선암(11)을 좌우로 이동하여 가이드바(3)에 고정함으로써, 고정밀 고속 권선기(1)에 장착된 스풀(20)의 위치, 형태 및 크기 등이 변하여도 와이어(700)가 스풀(20)에 일정한 간격으로 권선되도록 한다.

스풀(20)은 원통형의 형상을 가지며, 안내부(10)에 의하여 안내된 와이어(700)를 스풀(20)의 외주면에 권선하기 위하여 회전한다. 그리고, 스풀구동부(30)는 스풀(20)을 회전시키기 위하여 스풀(20)에 회전력을 공급한다. 또한, 스풀구동부(30)는 이하에서 설명할 이동부(40)에 의하여 좌우이동을 하게 되고, 스풀구동부(30)와 결합한 스풀(20) 또한 스풀구동부(30)의 좌우이동에 따라 좌, 우로 이동하게 된다. 따라서, 스풀(20)은 회전하면서 좌우이동을 하게 되어 와이어(700)는 스풀(20)의 외주면에 일정한 간격으로 권선된다.

따라서, 종래의 좌우이동장치(210)에 돌출되어 결합된 바형태의 안내부(220)는 관성에 의하여 발생하는 이동에 따른 흔들림과 방향 전환시 발생하는 흔들림의 영향으로 인하여, 스풀(300)에 권선된 와이어(700)는 겹쳐서 권선되거나 일정한 간격으로 권선되지 못하나, 도 3을 참조하여 살펴본 본 발명에 따른 고정밀 고속 권선기(1)의 안내부(10)의 경우 본체(2)에 설치되어 안내부(10)의 흔들림이 발생하지 않기에 일정한 간격으로 와이어(700)를 스풀(20)에 권선시킬 수 있다.

한편, 이동부(40)는 스풀구동부(30)와 결합하고, 이동부(40)에 의하여 스풀구동부(30)가 좌우이동함에 따라 스풀구동부(30)와 축결합하는 스풀(20) 또한 좌우이동한다. 여기서, 이동부(40)와 스풀구동부(30)는 연결부재(32)에 의하여 결합한다. 또한, 이동부(40)는 LM가이드(41)와 볼스크류(42)와 볼스크류모터(43)를 포함한다.

본 발명에서의 회전운동을 직선운동으로 전환하는 볼스크류(Ball Screw)(42)는 LM가이드(41)와 결합하여 LM가이드(41)를 좌우이동이 가능하도록 한다. 따라서, LM가이드(41)와 연결부재(32)에 의하여 결합한 스풀구동부(30)도 LM가이드(41)의 좌우이동에 따라 함께 좌우이동을 하게 되고, 스풀구동부(30)와 축결합한 스풀(20) 또한 좌우이동이 가능하게 된다. 여기서, 볼스크류(42)에 회전력은 볼스크류(42)와 축결합한 볼스크류모터(43)에 의하여 전달된다. 그 밖에도 볼스크류모터(43)의 회전력을 볼스크류(42)에 전달하는 방법으로 벨트, 기어 등과 같이 다양하게 변형이 가능하다.

한편 본 발명에 따른 고정밀 고속 권선기(1)의 스풀구동부(30)는 중공축 모터(31) 또는 양축 모터(도면에 도시되지 아니함)를 포함할 수 있다. 이때 스풀(20)은 중공축 모터(31) 또는 양축 모터의 양측 회전축에 설치되어 중공축 모터(31) 또는 양축 모터의 회전에 따라 회전을 하게 된다. 여기서, 중공축 모터(31) 또는 양축 모터는 좌우왕복운동이 가능한 LM가이드(41)와 연결부재(32)에 의하여 결합하기에 중공축 모터(31) 또는 양축 모터의 양측에 장착된 스풀(20)은 회전과 동시에 좌우 왕복 동작을 할 수 있는 구조가 된다. 따라서, LM가이드(41)가 좌우 왕복운동을 함에 따라 스풀(20)이 좌우 왕복운동을 하게 되어 회전하는 스풀(20)의 외주면에 와이어(700)가 골고루 권선된다.

도 3을 살펴보면, 이동부(40)가 본체(2)의 내부에 장착되어 있고, LM가이드(41)와 결합한 중공축 모터(31)는 본체의 외부에서 좌우로 이동하는 경우 중공축 모터(31)의 원활한 좌우이동을 위하여 본체(2)의 일측에 상술한 바와 같이 스풀구동부좌우이동홀(4)을 형성한다.

또한, 스풀(20)의 회전 및 좌우이동에 의하여 스풀(20)이 중공축 모터(31)로부터 이탈될 수 있는바, 중공축 모터(31)와 결합하는 스풀(20)의 다른쪽 일단에 스풀홀더(21)를 중공축 모터(31)의 회전축과 결합하여 중공축 모터(31)로부터 스풀(20)이 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 스풀홀더(21)가 제거된 경우 스풀(20)은 중공축 모터(31)의 회전 및 좌우이동에 의하여 중공축 모터(31)와 결합하지 아니한 방향으로 이탈될 수 있기에 스풀홀더(21)로 스풀(20)을 고정함으로써 이탈을 방지한다. 여기서 스풀홀더(21)로 스풀(20)을 고정함에 있어서 축결합 형태의 방식 외에 다양한 형태로 결합할 수 있다.

도 6을 참조하여 본 발명에 따른 동작을 살펴보면, 해선기(600)에서 해선된 와이어(700)를 안내하는 안내부(10)에 의하여 와이어(700)를 스풀(20)에 공급하고, 안내부(10)에 의하여 공급된 와이어(700)는 회전운동과 좌우왕복운동을 하는 스풀(20)의 외주면에 권선되는 구조를 갖는다. 여기서 스풀(20)을 회전시키는 회전력을 공급하는 것은 스풀구동부(30)이며, 회전(spindle)모터로 중공축 모터(31) 또는 양축 모터를 적용하는 것이 상술한 바와 같다. 따라서, 스풀구동부(30)의 일예로써, 중공축 모터(31) 또는 양축 모터의 경우 회전하는 축의 양편에 스풀(20)을 고정하게 되고, 중공축 모터(31) 또는 양축 모터의 회전에 의해 스풀(20)들이 회전하는 구조를 갖게 된다. 또한 스풀(20)에 일정한 간격으로 와이어(700)를 권선하기 위하여 이동부(40)는 스풀구동부(30)를 좌우로 이동하게 한다.

이상에서 설명한 본 발명은 바람직한 실시 예들을 통하여 상세하게 설명되었지만, 본 발명은 이러한 실시 예들의 내용에 한정되는 것이 아님을 밝혀둔다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 비록 실시 예에 제시되지 않았지만 첨부된 청구항의 기재 범위 내에서 다양한 본 발명에 대한 모조나 개량이 가능하며, 이들 모두 본 발명의 기술적 범위에 속함은 너무나 자명하다 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

1 : 고정밀 고속 권선기 2 : 본체
10 : 안내부 20 : 스풀
30 : 스풀구동부 40 : 이동부
41 : LM가이드 42 : 볼스크류
43 : 볼스크류모터 600 : 해선기
700 : 와이어

Claims

권선기에 있어서,
와이어를 안내하는 안내부재와, 상기 안내부재를 지지하는 권선암이 구비된 안내부와;
상기 안내부에 의하여 안내된 상기 와이어를 권선하기 위한 한쌍의 스풀과;
양측에 회전축이 구비되어 상기 한쌍의 스풀이 회전가능하게 연결되고, 상기 스풀의 외주면에 상기 와이어가 권선되도록 상기 스풀을 회전시키는 스풀구동부와;
상기 스풀구동부와 결합되어 상기 스풀이 좌우이동 가능하도록 상기 스풀구동부를 좌우이동시키는 이동부와;
상기 이동부, 상기 안내부, 상기 스풀구동부를 지지하는 본체와;
상기 권선암을 지지토록 상기 본체의 상부에 설치되어, 상기 안내부의 흔들림을 방지하는 가이드바를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정밀 고속 권선기.
제1항에 있어서,
상기 스풀구동부는 상기 회전축이 양측에 각각 구비된 중공축 모터를 포함하며,
상기 한쌍의 스풀은 상기 회전축에 설치되어 상기 중공축 모터의 회전에 따라 회전하는 것을 특징으로 하는 고정밀 고속 권선기.
제1항에 있어서,
상기 스풀구동부는 상기 회전축이 양측에 각각 구비된 양축 모터를 포함하며,
상기 한쌍의 스풀은 상기 회전축에 설치되어 상기 양축 모터의 회전에 따라 회전하는 것을 특징으로 하는 고정밀 고속 권선기.
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제1항에 있어서,
상기 안내부재는,
해선기로부터 인출된 와이어가 외주면을 따라 이동가능하도록 상기 권선암에 회전 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 고정밀 고속 권선기.
제1항에 있어서,
상기 스풀의 상기 스풀구동부로부터의 이탈이 저지되도록 상기 스풀구동부의 회전축에 결합되는 스풀홀더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고정밀 고속 권선기.
제1항에 있어서, 상기 이동부는
상기 스풀구동부와 결합되는 LM가이드와;
상기 LM가이드와 결합되어 상기 LM가이드가 좌우이동하도록 회전하는 볼스크류와;
상기 볼스크류를 회전시키는 볼스크류모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정밀 고속 권선기.