KR101288639B1 - 스테이터 어셈블리의 코일 본딩 장치 및 코일 본딩 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 스테이터 어셈블리의 코일 본딩 장치는 서로 평행한 가상의 선인 작업라인과 이송라인을 갖는 본체; 상기 작업라인과 이송라인 상에서 스테이터 어셈블리가 안착된 상태에서 이동하는 지그; 상기 작업라인의 전방에 설치되어 상기 스테이터 어셈블리가 공급되는 로딩부; 상기 작업라인 상에서 상기 로딩부의 후방에 위치하고 상부에 커팅 프레스 유닛이 설치되어 있는 커팅부; 상기 작업라인 상에서 상기 커팅부의 후방에 위치하고 노즐에 의하여 접착재가 공급되는 도포부; 상기 작업라인 상에서 상기 도포부의 후방에 위치하여 상기 스테이터 어셈블리를 상기 이송라인 측으로 이동시키는 버퍼부; 상기 버퍼부의 일측에 설치되고 컨베이어에 의해 상기 스테이터 어셈블리를 내부로 이송시키는 건조부; 및 상기 건조부의 출구측에 설치되고 백라이트가 상부에 설치되어 있는 검사부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

스테이터 어셈블리의 코일 본딩 장치 및 코일 본딩 방법{Coil Bonding Apparatus for Stator Assembly and Method using the Apparatus}

본 발명은 스테이터 어셈블리의 코일 본딩 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 스테이터 어셈블리의 인슐레이터에 형성된 매그메이트에 코일을 압입하고 절단하며 동시에 접착 본딩을 하면서 추후 백라이트에 의한 검사가 가능하도록 한 레이아웃을 갖는 스테이터 어셈블리의 코일 본딩 장치에 관한 것이다.

일반적으로 모터는 고정자인 스테이터와 회전자인 로터를 포함하여 이루어진다. 특히, 드럼 세탁기의 세탁조에 직접 구동축이 연결되는 직결식 모터의 경우, 스테이터는 로터의 내측에 위치하여, 세탁기의 모터 세트 본체 측에 고정된다. 이와 같은 스테이터는 스테이터 코어와, 스테이터 코어의 표면을 감싸는 인슐레이터, 그리고 인슐레이터의 외주측에 방사상으로 형성되어 있는 티스 부분에 권선되는 코일로 이루어진다. 스테이터는 이와 같이 다양한 부품들의 결합체이기 때문에 이하에서는 '스테이터 어셈블리'라는 용어를 사용한다.

도 1에는 스테이터 어셈블리의 구조를 나타내고 있다. 도 1을 참조하면, 스테이터 어셈블리(100)는 방사상으로 형성된 다수 개의 티스가 형성되어 있는 스테이터 코어(도시되지 않음)와 이 스테이터 코어를 감싸고 있는 인슐레이터(101)를 포함한다. 인슐레이터(101)는 스테이터 코어를 감싸는 구조이기 때문에 인슐레이터(101)의 외주부에는 다수 개의 티스(102)가 형성되어 있다. 이 티스(102)에는 코일(105)이 권선되어 있다.

인슐레이터(101)의 내측 상부에는 코일(105)의 전기적인 결선을 위하여 매그매이트(103)가 형성되어 있다. 매그매이트(103)의 개수는 도 1에서 4 개를 도시하고 있다. 이는 통상 u, v, w 각 상과 중성점을 결선하기 위하여 4 개의 매그메이트를 형성하여야 하기 때문이며, 필요에 따라 다른 개수의 매그메이트를 형성할 수도 있다. 각 매그메이트(103)의 내부에는 코일의 일단과 인쇄회로기판 측 사이의 전기적인 연결을 위한 접속핀(104)이 삽입되어 있다. 티스(102)에 권선되는 코일(105)의 일단은 중성점에 다른 일단은 각 상에 해당하는 매그메이트에 전기적으로 연결된다.

티스(102)에 코일을 권선하기 위한 장치는 대한민국특허 제10-0201929호, 제10-1025976호에 개시되어 있다. 본 발명은 코일을 권선한 다음 각 코일의 말단을 전기적으로 연결하고 또한 물리적으로 고정시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로 상술한 특허의 후공정에 관한 것이다.

종래에는 코일(105)의 말단을 매그메이트(103)의 접속핀(104)에 압입하여 커팅한 다음, 압입된 부위에 경화성 접착재를 도포하여 코일의 말단을 고정시키는 방식을 사용하였고, 나아가 접착재가 잘 도포되었는 지의 여부를 확대경을 통해 육안으로 확인하는 방법을 사용하여 왔다. 그러나, 이러한 종래의 접착 방법 및 검사 방법에 의하면 매그메이트 내부에서 접속핀과 코일이 잘 결속되어 있는지에 대해서는 육안으로 확인이 어려움이 있었으며, 확대경이 설치된 검사대에 다소 무게가 있는 스테이터 어셈블리를 일일이 옮겨 놓고서 검사를 해야 했기 때문에 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명자들은 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 코일의 압입, 커팅, 접착재 도포, 건조 및 검사 작업까지 자동으로 공정이 진행되고 효율적으로 검사 작업을 할 수 있도록 한 새로운 구조의 스테이터 어셈블리의 코일 본딩 장치 및 코일 본딩 방법을 제안하고자 한다.

본 발명의 목적은 새로운 레이아웃을 갖는 스테이터 어셈블리의 코일 본딩 장치 및 코일 본딩 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 UV 경화성 접착재를 적용하고 공정 중에서 건조 및 검사가 가능한 레이아웃을 갖는 스테이터 어셈블리의 코일 본딩 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 코일과 매그메이트의 접속핀 사이의 물리적, 전기적 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있는 스테이터 어셈블리의 코일 본딩 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적 및 기타 내재되어 있는 목적들은 아래 설명하는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 스테이터 어셈블리의 코일 본딩 장치는

서로 평행한 가상의 선인 작업라인과 이송라인을 갖는 본체;

상기 작업라인과 이송라인 상에서 스테이터 어셈블리가 안착된 상태에서 이동하는 지그;

상기 작업라인의 전방에 설치되어 상기 스테이터 어셈블리가 공급되는 로딩부;

상기 작업라인 상에서 상기 로딩부의 후방에 위치하고 상부에 커팅 프레스 유닛이 설치되어 있는 커팅부;

상기 작업라인 상에서 상기 커팅부의 후방에 위치하고 노즐에 의하여 접착재가 공급되는 도포부;

상기 작업라인 상에서 상기 도포부의 후방에 위치하여 상기 스테이터 어셈블리를 상기 이송라인 측으로 이동시키는 버퍼부;

상기 버퍼부의 일측에 설치되고 컨베이어에 의해 상기 스테이터 어셈블리를 내부로 이송시키는 건조부; 및

상기 건조부의 출구측에 설치되고 백라이트가 상부에 설치되어 있는 검사부;

로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 커팅 프레스 유닛은 상기 스테이터 어셈블리의 매그매이트와 대응하는 위치에 압입 돌기가 형성되고, 상기 압입 돌기의 후방에는 커팅 블레이드가 형성되어 있어도 좋다.

본 발명에서, 상기 노즐은 상기 도포부의 상부에 설치되어 있는 x축 헤드 상에서 이동하는 x-z 이송 유닛에 설치되어 있어도 좋다.

본 발명에 따른 스테이터 어셈블리의 코일 본딩 방법은

로딩부에 스테이터 어셈블리를 공급하는 단계;

커팅부에서 상기 스테이터 어셈블리의 매그메이트에 코일을 압입하고 절단하는 단계;

도포부에서 상기 매그메이트와 코일의 결속 부위에 접착재를 도포하는 단계;

접착재가 도포된 부위를 UV 램프가 설치된 건조부를 통해 경화시키는 단계; 및

상기 건조부를 통해 경화된 접착재 부위에 백라이트를 조사하여 검사하는 단계;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 새로운 레이아웃을 갖는 스테이터 어셈블리의 코일 본딩 장치를 제공함으로써 UV 경화성 접착재를 적용하고 공정 중에서 건조 및 검사가 가능하며, 코일과 매그메이트의 접속핀 사이의 물리적, 전기적 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 종래의 스테이터 어셈블리를 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 스테이터 어셈블리의 코일 본딩 장치의 레이아웃을 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 스테이터 어셈블리의 코일 본딩 장치를 후방측에서 바라본 배면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 스테이터 어셈블리의 코일 본딩 장치에 사용되는 커팅 프레스 유닛을 나타낸 저면도이다.
도 5는 본 발명의 커팅 프레스 유닛이 스테이터 어셈블리 상부에 위치한 모습을 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 스테이터 어셈블리의 코일 본딩 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 스테이터 어셈블리의 코일 본딩 장치의 레이아웃을 나타낸 평면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 스테이터 어셈블리의 코일 본딩 장치를 나타낸 정면도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스테이터 어셈블리의 코일 본딩 장치는 본체(1)의 상부에 서로 평행한 위치에 가상의 라인인 작업라인(10) 및 회송라인(20)이 배치되어 있다. 작업라인(10)과 회송라인(20)에는 스테이터 어셈블리(100)가 안착되어 한 스텝씩 이동하는 지그(50)가 설치되어 있다.

작업라인(10)의 첫 번째 스텝은 로딩부(11)이고, 그 다음 스텝은 후방으로 이동하여 위치하는 커팅부(12)가 위치한다. 그 다음 후방으로 한 스텝 이동하면 도포부(13)가, 그 다음 한 스텝 후방측으로 이동하면 버퍼부(14)가 위치한다. 참고로 본 명세서에서 좌우 방향은 도 2를 기준으로 -x 및 +x 방향을, 전후 방향은 +y 및 -y 방향을, 상하 방향은 +z 및 -z 방향을 가리키는 것으로 사용한다. 지그(50)는 작업라인(10) 상에서 로딩부(11), 커팅부(12), 도포부(13) 및 버퍼부(14)를 한 스텝씩 이동하며, 버퍼부(14)에서는 회송라인(20) 측으로 이동하여 다시 로딩부(11)의 일측까지 이동한다. 본 발명에서 한 스텝은 작업라인 상의 로딩부(11), 커팅부(12), 도포부(13) 및 버퍼부(14) 중에서 인접하는 두 공정 사이의 거리를 말하는 것으로 반드시 물리적으로 같은 거리여야 하는 것은 아니다.

로딩부(11)는 코일이 와인딩되고 각 매그메이트의 접속핀에 코일이 예비적으로 결속된 상태의 스테이터 어셈블리(100)가 지그(50)에 적재되는 부분이다. 예비적으로 결속되었다는 의미는 코일이 완전하게 결합된 상태가 아닌 접속핀에 ㅋ로딩코일이 살짝 걸쳐져 있는 상태를 말하는 것이다. 로딩부(11)에서 지그(50)에 안착된 스테이터 어셈블리(100)는 후방으로 한 스텝 이동하여 커팅부(12)에 위치하게 된다. 커팅부(12)의 상부에는 커팅 프레스 유닛(120)이 설치되어 있다. 이 커팅 프레스 유닛(12)은 상하로 이동하는 프레스 장치에 의하여 스테이터 어셈블리(100) 상의 매그매이트(103) 내의 접속핀(104)에 예비적으로 결속되어 있는 코일을 접속핀(104)에 완전히 결합되도록 압입하는 동시에 코일의 말단 부분을 절단하는 역할을 한다.

커팅부(12)에서 코일의 압입 및 절단이 완료되면, 지그(50)는 다시 후방으로 한 스텝 이동하여 도포부(13)로 이동한다. 도포부(13)는 코일의 결속 부위에 접착재를 도포하기 위한 공정이다. 이를 위하여, 도포부(13) 상부에 설치된 x축 헤드(132)와, 이 x축 헤드(132)에 설치되어 좌우(x) 방향 및 상하(z) 방향으로 작동하는 x-z 이송 유닛(131)에 설치되어 있는 노즐(133)이 매그메이트(104)의 코일 결속 부위로 이동하여 접착재를 도포하게 된다.

본 발명에서 사용되는 접착재는 바람직하게 UV 경화성 접착재를 사용하며, 나아가 검사 작업의 용이성을 위하여 형광물질을 함유한 UV 경화성 접착재를 사용한다. 이러한 UV 경화성 접착재의 예로는 상업적으로 입수 가능한 것으로 DYMAX 사의 등록상표명 Milti-Cure의 제품명 9-20557 을 들 수 있다.

접착재의 도포가 완료되면, 지그(50)는 다시 후방으로 한 스텝 이동하여 버퍼부(14)에 위치한다. 버퍼부(14)에서는 작업라인(10) 일측의 회송라인(20) 상으로 지그를 이동시킨다. 버퍼부(14) 일측의 회송라인(20)에 지그가 위치하면, 상부에 설치되어 있는 트랜스퍼(142)가 스테이터 어셈블리(100)를 클램핑하여 회송라인(20) 일측에 설치되어 있는 건조부(30)로 이송한다. 트랜스퍼(142)는 버퍼부(14) 일측의 회송라인(20) 상과 건조부(30)의 입구측 상부에 걸쳐 설치되어 있는 트랜스퍼 가이드(141) 상에서 좌우 방향 및 상하 방향으로 작동된다. 클램프(143)은 트랜스퍼(142)의 하부에 설치되어 스테이터 어셈블리(100)를 클램핑하여 이송할 수 있도록 한다.

건조부(30)에는 컨베이어(31)가 설치되어 있어 건조부(30)의 입구에서 출구를 지나 검사부(40)까지 스테이터 어셈블리(100)를 이송할 수 있도록 한다. 건조부(30)는 접착재의 경화를 위한 공정으로서, UV 경화를 위한 UV 램프(도시되지 않음)가 건조부 상부에 설치되어 있다. 즉, UV 램프는 스테이터 어셈블리(100)가 이송되는 컨베이어(31)의 상부에 설치되어 스테이터 어셈블리(100)가 컨베이어를 따라 이송될 때 UV 램프에서 조사된 자외선에 의해 접착재가 경화될 수 있도록 한다.

건조부(30)를 통과한 스테이터 어셈블리(100)는 검사부(40)에 위치한다. 검사부(40)의 상부에는 백라이트(41)가 고정암(42)에 의하여 고정되어 있다. 이 백라이트(41)는 바람직하게 LED 광원을 포함하고 있다. 백라이트(41)가 스테이터 어셈블리(100)의 매그메이트(103) 부위를 비추게 되면, 경화성 접착재는 형광물질을 함유하고 있기 때문에 백라이트에 반응하여 청색 등의 색을 띠게 되므로 접착재 도포 부위가 적합하게 잘 도포되었는지 용이하게 확인할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 스테이터 어셈블리의 코일 본딩 장치에 사용되는 커팅 프레스 유닛(120)을 -z 방향에서 바라본 상태를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 커팅 프레스 유닛(120)이 스테이터 어셈블리(100) 상부에 위치한 모습을 나타낸 평면도이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 커팅 프레스 유닛(120)은 그 하부에 스테이터 어셈블리(100)가 위치하면, 하부로 하강하여 코일을 매그메이트(103)의 접속핀(104) 내부로 압입하는 동시에 코일의 나머지 부분을 절단하는 역할을 한다. 이를 위하여, 스테이터 어셈블리(100)의 매그매이트(103)와 대응하는 커팅 프레스 유닛(120)의 위치에 압입돌기(121)가 형성되어 있으며, 이 압입돌기(121)의 후방에는 커팅 블레이드(122)가 형성되어 있다.

도 6은 본 발명에 따른 스테이터 어셈블리의 코일 본딩 방법을 나타낸 흐름도이다

도 6을 참조하면, 첫 번째 단계 S1에서 본체(1)의 로딩부(11)의 지그(50) 상에 스테이터 어셈블리(100)를 안착시켜 커팅부(12)로 이송한다.

다음 단계 S2에서, 커팅부(12)에서 커팅 프레스 유닛(120)의 작동에 의하여 코일의 말단을 매그메이트(103) 내의 접속핀(104)에 압입하는 동시에 여분의 코일 말단을 절단한 다음, 도포부(13)로 이송한다.

다음 단계 S3에서, 도포부(13)에서 노즐(133)을 매그메이트(103)의 상부로 위치시킨 다음, 접착재를 매그메이트(103) 내의 접속핀(104)과 코일(105)의 결속 부위에 도포한다. 도포가 완료되면 버퍼부(14)로 스테이터 어셈블리(100)를 이송한다.

다음 단계 S4에서, 버퍼부(14)로 이동한 스테이터 어셈블리(100)는 회송라인(20) 상으로 이동하며, 이동 후, 트랜스퍼(142)의 작동에 의해 스테이터 어셈블리(100)를 건조부(30)의 컨베이어(31) 상으로 이동시킨다.

다음 단계 S5에서, 컨베이어(31)가 스테이터 어셈블리(100)를 이송하면서 건조부(30) 내부를 통과하면서 건조부(30)에 설치된 UV 램프의 자외선 조사에 의해 접착재를 경화시킨다.

다음 단계 S6에서, 접착재의 경화가 완료되면, 스테이터 어셈블리(100)는 백라이트(41)의 하부에 위치하며, 백라이트(41)가 접착재 부위를 조사하면 접착재의 형광물질이 반응하여 접착재 도포 상태를 검사할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명은 본 발명의 가능한 실시 형태 중에서 하나의 예를 들어 설명한 것이고 본 발명의 범위를 정하고자 하는 것이 아님을 명심하여야 한다. 본 발명의 범위는 아래 첨부된 특허청구범위에 의하여 정하여지며 이 범위 내에서의 단순한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

1: 본체 10: 작업라인
11: 로딩부 12: 커팅부
13: 도포부 14: 버퍼부
20: 회송라인 30: 건조부
31: 컨베이어 50: 지그
100: 스테이터 어셈블리 101: 인슐레이터
102: 티스 103: 매그메이트
104: 접속핀 105: 코일
120: 커팅 프레스 유닛 121: 압입 돌기
122: 커팅 블레이드 131: x-z 이송 유닛
132: x축 헤드 133: 노즐
141: 트랜스퍼 가이드 142: 트랜스퍼
143: 클램프

Claims (4)

1. 서로 평행한 가상의 선인 작업라인과 이송라인을 갖는 본체;
   상기 작업라인과 이송라인 상에서 스테이터 어셈블리가 안착된 상태에서 이동하는 지그;
   상기 작업라인의 전방에 설치되어 상기 스테이터 어셈블리가 공급되는 로딩부;
   상기 작업라인 상에서 상기 로딩부의 후방에 위치하고 상부에 커팅 프레스 유닛이 설치되어 있는 커팅부;
   상기 작업라인 상에서 상기 커팅부의 후방에 위치하고 노즐에 의하여 접착재가 공급되는 도포부;
   상기 작업라인 상에서 상기 도포부의 후방에 위치하여 상기 스테이터 어셈블리를 상기 이송라인 측으로 이동시키는 버퍼부;
   상기 버퍼부의 일측에 설치되고 컨베이어에 의해 상기 스테이터 어셈블리를 내부로 이송시키는 건조부; 및
   상기 건조부의 출구측에 설치되고 백라이트가 상부에 설치되어 있는 검사부;
   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스테이터 어셈블리의 코일 본딩 장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 커팅 프레스 유닛은 상기 스테이터 어셈블리의 매그매이트와 대응하는 위치에 압입 돌기가 형성되고, 상기 압입 돌기의 후방에는 커팅 블레이드가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스테이터 어셈블리의 코일 본딩 장치.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 노즐은 상기 도포부의 상부에 설치되어 있는 x축 헤드 상에서 이동하는 x-z 이송 유닛에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 스테이터 어셈블리의 코일 본딩 장치.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 스테이터 어셈블리의 코일 본딩 장치를 이용한 코일 본딩 방법에 있어서,
   로딩부에 스테이터 어셈블리를 공급하는 단계;
   커팅부에서 상기 스테이터 어셈블리의 매그메이트에 코일을 압입하고 절단하는 단계;
   도포부에서 상기 매그메이트와 코일의 결속 부위에 접착재를 도포하는 단계;
   접착재가 도포된 부위를 UV 램프가 설치된 건조부를 통해 경화시키는 단계; 및
   상기 건조부를 통해 경화된 접착재 부위에 백라이트를 조사하여 검사하는 단계;
   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스테이터 어셈블리의 코일 본딩 방법.
   

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