KR101276408B1

KR101276408B1 - 초음파 융착 방식을 적용한 모터의 ｐｃｂ 조립 장치

Info

Publication number: KR101276408B1
Application number: KR1020120000124A
Authority: KR
Inventors: 이덕규
Original assignee: 뉴모텍(주)
Priority date: 2012-01-02
Filing date: 2012-01-02
Publication date: 2013-06-19
Also published as: WO2013103191A1

Abstract

본 발명에 따른 모터의 PCB 조립 장치는 본체(1); 상기 본체 하부에 설치되고 모터(21)의 회전축(22)에 연결되며, PCB가 상부에 위치하고 있는 스테이터 어셈블리(7)가 안착되는 회전 지그(2); 상기 회전 지그의 스테이터 어셈블리의 일부분에 위치하는 융착 노즐(31)을 갖는 초음파 융착기(3); 및 상기 회전 지그(2)의 스테이터 어셈블리(7)의 상부를 압박하기 위한 스토퍼(4)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

초음파 융착 방식을 적용한 모터의 ＰＣＢ 조립 장치{Assembling Apparatus for Motor with Printed Circuit Board using Ultrasonic Welding}

본 발명은 모터의 조립 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 모터의 스테이터 어셈블리에 조립되는 인쇄회로기판을 초음파 융착기를 사용하여 결합시킬 수 있는 모터의 조립 장치에 관한 것이다.

일반적으로 모터는 스테이터와 로터를 포함하여 이루어진다. 스테이터에는 코일이 권선되어 있으며, 권선된 코일에 전류를 인가하기 위하여 외부 전원과 연결된다. 스테이터는 코일이 권선되기 위하여 인슐레이터로 그 외부가 둘러싸여 지며 이와 같이 스테이터, 코일, 인슐레이터 등이 결합된 부분을 스테이터 어셈블리라 한다.

이와 같이, 모터의 전기적인 작동을 위해 인쇄회로기판이 스테이터 어셈블리에 조립된다. 특히, 냉장고 등에 사용되는 소형의 팬모터의 경우, 스테이터 어셈블리에 PCB를 결합하기 위하여 다수의 스크류를 이용해 체결하고, 결합력을 견고하게 하기 위하여 볼트를 체결하는 방식을 사용해 왔다.

이와 같은 종래의 방법에 의하면, 주로 수작업으로 이루어는 경우에는 생산성이 떨어질 수 밖에 없다. 설령 자동화하여 생산하더라도 스크류와 PCB의 결합부위가 파손되어 불량품이 양산될 확률이 높아진다.

이에 본 발명자는 상술한 문제점을 해결하기 위하여 초음파 융착 방식을 적용한 모터의 PCB 조립 장치를 제안하고자 한다.

본 발명의 목적은 PCB를 스테이터 어셈블리에 조립할 때 불량율을 감소시킨 모터의 PCB 조립 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 생산성이 향상된 모터의 PCB 조립 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적들 또는 기타 내재된 목적들은 아래 설명하는 본 발명에 의하여 용이하게 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 모터의 PCB 조립 장치는

본체(1);

상기 본체 하부에 설치되고 모터(21)의 회전축(22)에 연결되며, PCB가 상부에 위치하고 있는 스테이터 어셈블리(7)가 안착되는 회전 지그(2);

상기 회전 지그의 스테이터 어셈블리의 일부분에 위치하는 융착 노즐(31)을 갖는 초음파 융착기(3); 및

상기 회전 지그(2)의 스테이터 어셈블리(7)의 상부를 압박하기 위한 스토퍼(4);

로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 본체 일측에 설치된 레일(13)을 따라 상하로 이동하는 엘리베이션 플레이트를 더 포함하고, 상기 초음파 융착기(3)와 스토퍼(4)는 상기 엘리베이션 플레이트와 연결되어 있어, 상기 엘리베이션 플레이트의 상하 이동에 따라 함께 이동하도록 하여도 좋다.

본 발명에서, 상기 스토퍼(4)는 스프링(42)이 감싸고 있는 텐션폴(41)에 연결되어 있으며, 상기 텐션폴은 상기 엘리베이션 플레이트(5)와 연결되어 있는 텐션폴 가이드와 연결되어 있어도 좋다.

본 발명에서, 상기 스토퍼(4)의 일단에는 상기 스테이터 어셈블리의 융착 돌기가 위치하는 노즐 위치부(4a)가 형성되어 있어도 좋다.

본 발명은 불량률이 현저히 감소되고 생산성이 향상된 모터의 PCB 조립 장치를 제공하는 발명의 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 초음파 융착방식을 적용한 모터의 PCB 조립 장치의 일측면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 PCB 조립 장치에 삽입되는 스테이터 어셈블리를 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 PCB 조립 장치의 일부인 스토퍼의 작동을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 PCB 조립 장치에 사용되는 스토퍼의 형상을 나타낸 평면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 초음파 융착방식을 적용한 모터의 PCB 조립 장치의 일측면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 모터의 PCB 조립 장치는 본체(1), 회전 지그(2), 초음파 융착기(3), 스토퍼(4), 엘리베이션 플레이트(5) 및 실린더(6)로 이루어진다.

본체(1)의 상부 일측에는 측벽부(11)가 있으며, 이 측벽부(11) 상단에는 상판부(12)가 형성되어 측면에서 보았을 때 이들 본체(1), 측벽부(11) 및 상판부(12)가 대략 'ㄷ'자 형상을 가지고 있다.

본체(1)의 상부 중앙측에는 회전 지그(2)가 설치되며, 측벽부(11)에는 레일(13)이 설치되어 있다. 회전 지그(2) 상부에는 PCB가 결합되어 있는 스테이터 어셈블리(도시되지 않음)가 안착된다. 측벽부(11)의 레일(13)은 엘리베이션 플레이트(5)가 상하로 이동할 수 있도록 가이드 역할을 한다. 상판부(12)에는 실린더(6)가 설치되며, 실린더(6)는 엘리베이션 플레이트(5)를 상하로 구동하도록 하는 구동력을 제공한다.

회전 지그(2)는 스테이터 어셈블리가 안착되는 부분으로서 본체(1) 하부에 설치된 모터(21)의 회전축(22)과 결합되어 본체(1)의 상부에서 회전 가능하도록 결합된다. 모터(21)는 바람직하게 회전각을 일정 각도로 제어할 수 있는 서모 모터를 사용한다. 회전 지그(2)는 모터(21)의 작동에 의하여 스테이터 어셈블리의 초음파 융착을 할 부분이 초음파 융착기(3)의 융착 노즐(31) 하부에 정확하게 위치시킬 수 있도록 회전한다.

초음파 융착기(3)는 초음파를 발진하여 노즐(31) 끝 부분을 순간적으로 고온 상태로 만들어 스테이터 어셈블리의 융착될 부분을 녹이는 역할을 한다. 이를 위해 초음파 융착기(3)는 본체에 설치된 초음파 발진기(도시되지 않음)와 전기적으로 연결되어 있다. 초음파 융착기(3)에 의해 융착 노즐(31)이 순간 가열이 될 수 있도록 한다. 스테이터 어셈블리에서 융착 노즐(31)에 의하여 융착되는 부분은 도 2를 참조하여 후술하기로 한다.

한편, 초음파 융착기(3)는 상하 방향으로 이동이 가능한데, 이를 위해 상하로 이동이 가능한 엘리베이션 플레이트(5)에 초음파 융착기(3)가 결합되어 엘리베이션 플레이트(5)의 상하 운동에 의해 초음파 융착기(3)도 함께 상하 이동이 가능하다.

스토퍼(4)는 회전 지그(2)에 안착되어 있는 스테이터 어셈블리(도시되지 않음)와 이 스테이터 어셈블리 상부에 위치하는 PCB를 눌러서 고정하는 역할을 한다. 즉, 초음파 융착기(3)의 융착 노즐(31)이 스테이터 어셈블리와 PCB를 고정하기 위하여 스테이터 어셈블리의 인슐레이터에 형성되어 있는 융착 돌기를 녹일 때에, 스테이터 어셈블리와 PCB가 움직이지 않도록 눌러서 고정한다. 이를 위해서는 스토퍼(4)는 상하 운동을 해야 하는데, 텐션폴(41)의 끝 부분에 스토퍼(4)가 설치되어 있고 이 텐션폴(41)은 엘리베이션 플레이트(5)와 함께 상하운동을 하는 텐션폴 가이드(43)를 따라 함께 상하운동을 한다. 텐션폴 가이드(43)는 엘리베이션 플레이(5)와 함께 상하운동을 하기 위하여 엘리베이션 플레이트(5)와 직접 결합될 수도 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 엘리베이션 플레이트(5)에 연결되어 있는 텐션폴 지지대(52)에 연결될 수도 있다.

텐션폴 가이드(43)의 내부에 텐션폴(41)이 상하 방향으로 이동이 가능하도록 결합되어 있는데, 텐션폴(41)은 텐션폴 가이드(43)와 함께 상하운동을 한다. 텐션폴 가이드(43)이 하강하면 텐션폴(41)이 하강하며, 텐션폴(41) 말단에 결합되어 있는 스토퍼(4)가 스테이터 어셈블리의 PCB를 압박하게 된다. 이 때, 텐션폴(41)은 텐션폴 가이드(43) 속으로 삽입되고, 텐션폴(41)의 스토퍼(4) 상부에 결합되어 있는 스프링(42)이 압축되면서, 스토퍼(4)가 PCB에 압력을 가하여 PCB와 스테이터 어셈블리가 제자리에 고정되도록 한다. 이 때, 초음파 융착기(3)의 융착 노즐(31)은 PCB의 융착될 부분에 닿게 되어 인슐레이터의 일부분, 즉 융착 돌기를 녹여 순간적으로 융착이 이루어지게 된다.

융착이 완료되면, 엘리베이션 플레이트(5)가 상승하며, 초음파 융착기(3)와 스토퍼(4)도 상승한다. 이 상태에서 회전 지그(2)는 다음 융착할 융착 돌기가 융착 노즐(31)의 하부에 위치하도록 일정 각도 회전하게 된다. 다음에 엘리베이션 플레이트(5)가 하강하여 상술한 융착과정을 다시 거치게 된다. 이와 같은 과정을 융착 돌기의 개수 만큼 반복하면 PCB의 융착 고정이 완료된다.

엘리베이션 플레이트(5)는 실린더(6)의 샤프트(61)에 연결되어 있으며, 실린더(6)의 샤프트(61) 구동에 의하여 상하 방향으로 이동이 가능하도록 설계되어 있다. 엘리베이션 플레이트(5)에는 초음파 융착기(5)가 설치되어 있으며, 텐션폴 가이드(43)가 직접 또는 텐션폴 지지대(52)에 의하여 연결되어 있다. 따라서, 초음파 융착기(5)와 텐션폴 가이드(43)는 엘리베이션 플레이트(5)와 함께 상하운동을 하게 된다. 엘리베이션 플레이트(5)의 일측에 레일 홀더(51)를 설치할 수 있는데, 이 레일 홀더(51)는 본체의 측벽부(11)에 수직 방향으로 설치된 레일(13)을 따라 일정한 궤도로 상하 운동이 안내된다.

실린더(6)는 엘리베이션 플레이트(5)의 상승 및 하강운동을 위하여 본체(1)의 상판부(12)에 설치된다. 실린더(6)는 샤프트(61)의 상승 및 하강 운동을 구동하는 역할을 하며, 이러한 관점에서 본 명세서에서 사용하는 실린더(6)는 공압 실린더, 유압 실린더, 모터 등 샤프트(61)의 상하 운동을 구동할 수 있는 장치를 모두 포함하는 의미로 사용한다. 샤프트(61)는 엘리베이션 플레이트(5)와 연결되어 있기 때문에 샤프트(61)의 상하 운동은 엘리베이션 플레이트(5)의 상하 운동으로 전달된다.

도 2는 본 발명에 따른 PCB 조립 장치에 삽입되는 스테이터 어셈블리(7)를 나타낸 평면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 사용되는 스테이터 어셈블리(7)는 스테이터(71), 인슐레이터(62) 및 복수의 융착 돌기(73)를 포함하여 이루어진다.

도 2를 참조하면, 스테이터 어셈블리(7)의 스테이터(71)는 인슐레이터(72)로 감싸여져 있으며, 인슐레이터의 외측에는 일정 간격으로 형성되어 있는 복수의 융착 돌기(73)가 있다. 이 융착 돌기(73)는 인슐레이터(72)와 같은 절연성 플라스틱 재질로 되어 있으며, 초음파 융착에 의해 PCB와 스테이터 어셈블리가 결합될 수 있도록 한다. 도 2에는 융착 돌기의 개수가 3개로 도시되어 있지만 반드시 이러한 개수에 한정되는 것은 아니다.

3개의 융착 돌기(73)는 일정한 간격으로 3개가 형성되어 있다. 3개의 융착 돌기는 스테이터가 이루는 원의 중심으로부터 각각 120도 간격으로 형성되어 있는데, 이는 회전 지그(2)가 120도씩 회전하면서 각각의 융착 돌기를 초음파 융착하기 위한 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 PCB 조립 장치의 일부인 스토퍼(4)의 작동을 설명하기 위한 개념도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 스토퍼(4)는 텐션폴(41)의 하부 말단에 연결되어 있으며, 텐션폴(41)은 텐션폴 가이드(43)의 내부에서 상하 운동이 가이드된다. 텐션폴 지지대(52)는 텐션폴 가이드(43)를 엘리베이션 플레이트(5)에 연결하는 역할을 하며, 텐션폴 지지대(52)가 없이 텐션폴 가이드(43)가 엘리베이션 플레이트(5)에 직접 연결되는 구성도 가능하다. 텐션폴(41)은 도 3의 (b)에서와 같이, 한 쌍으로 구성하여도 무방하다.

텐션폴(41)에는 스프링(42)이 감싸고 있다. 이 스프링(42)은 스톱바(4)와 텐션폴 가이드(41) 사이에 설치되어 있으며, 스톱바(4)를 하부로 밀어내는 압력을 가한다. 스톱바(4)에 상부로 밀어내는 힘을 가하면, 텐션폴(41)은 텐션폴 가이드(43)를 따라 상부로 이동하게 된다. 이 때, 스프링(42)이 압착되어 스톱바(4)를 아래로 밀어내는 힘을 더 가하게 되어 융착 작업 시에 PCB와 스테이터 어셈블리가 견고하게 고정된 상태를 유지할 수 있도록 한다. 텐션폴 가이드(43)가 상승하면, 다시 스프링(41)이 이완되어 도 3의 형상을 갖게 된다. 텐션바(4)에 아무 힘도 가해지지 않은 상태에서는 텐션폴 가이드(43)가 상승하면, 텐션폴(41)이 상승하며, 텐션폴 가이드(43)가 하강하면, 텐션폴(41)이 함께 하강한다.

도 4는 본 발명에 따른 PCB 조립 장치에 사용되는 스토퍼(4)의 형상을 나타낸 평면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 스토퍼(4)의 한쪽은 텐션폴(41)과 연결되며, 다른 한쪽에는 노즐 위치부(4a)가 형성되어 있다. 이 노즐 위치부(4a) 안쪽에는 스테이터 어셈블리(7)의 융착 돌기(73) 중의 하나가 위치한다. 이 융착 돌기(73)가 위치한 곳에 융착 노즐(31)이 닿음으로써 융착이 이루어진다. 스토퍼(4)의 평면 크기는 PCB의 평면 면적의 대부분을 감싸는 크기를 갖도록 하는 것이 바람직하며, 이 경우 융착 작업을 위해 융착 돌기(73)가 위치하는 부분에 노즐 위치부(4a)를 형성한다. 만일, 스토퍼(4)의 크기가 다소 작은 경우 즉, 융착 돌기가 스토퍼(4)의 크기와 무관하게 노출되는 경우라면 스토퍼(4)에 노즐 위치부(4a)를 형성할 필요는 없다.

이상에서와 같은 본 발명의 상세한 설명은 본 발명을 실시하기 위한 하나 또는 그 이상의 예시를 들어 설명한 것에 불과할 뿐, 본 발명의 범위를 정하는 것이아님이 명백하다. 본 발명의 범위는 본 명세서에 첨부되어 있는 특허청구범위에 의하여 정하여지며, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 단순한 변경 또는 변형은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 본체 2: 화전 지그
3: 초음파 융착기 4: 스토퍼
5: 엘리베이션 플레이트 6: 실린더
11: 측벽부 12: 상판부
13: 레일 21: 모터
22: 회전축 31: 노즐
41: 텐션폴 42: 스프링
43: 텐션폴 가이드 51: 레일 홀더
52: 텐션폴 지지대 61: 샤프트
7: 스테이터 어셈블리 71: 스테이터
72: 인슐레이터 73: 융착 돌기

Claims

본체;
상기 본체 하부에 설치되고 모터의 회전축에 연결되며, PCB가 상부에 위치하고 있는 스테이터 어셈블리가 안착되는 회전 지그;
상기 회전 지그의 스테이터 어셈블리의 일부분에 위치하는 융착 노즐을 갖는 초음파 융착기; 및
상기 회전 지그의 스테이터 어셈블리의 상부를 압박하기 위한 스토퍼;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 모터의 PCB 조립 장치.
제1항에 있어서,
상기 본체 일측에 설치된 레일을 따라 상하로 이동하는 엘리베이션 플레이트;
를 더 포함하고, 상기 초음파 융착기와 스토퍼는 상기 엘리베이션 플레이트와 연결되어 있어, 상기 엘리베이션 플레이트의 상하 이동에 따라 함께 이동하는 것을 특징으로 하는 모터의 PCB 조립 장치.
제2항에 있어서, 상기 스토퍼는 스프링이 감싸고 있는 텐션폴에 연결되어 있으며, 상기 텐션폴은 상기 엘리베이션 플레이트와 연결되어 있는 텐션폴 가이드와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 모터의 PCB 조립 장치.
제1항에 있어서, 상기 스토퍼의 일단에는 상기 스테이터 어셈블리의 융착 돌기가 위치하는 노즐 위치부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 모터의 PCB 조립 장치.