KR101426436B1 - 슬립링의 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬립링의 제작방법에 관한 것으로, 구체적으로는 전선의 도선구조를 개선하여 단자링과의 연결을 납땜 방식이 아닌 스폿용접 방식으로 구현할 수 있도록 함에 따라, 단자링과 도선 간의 정밀한 연결이 가능하도록 하여 납땜액이 타 단자링에 접촉되던 현상과 납땜액 일부를 제거하는 과정을 없앨 수 있으므로, 기존에 비해 생산성을 높임은 물론 불량발생율도 낮출 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.

Description

슬립링의 제작방법{manufacturing method of slip-ring}

본 발명은 회전 작동되는 전기장치에 연결된 전선들이 전기장치의 회전과정에서 꼬이는 현상을 방지하기 위해 사용되는 슬립링에 관한 것으로, 특히 슬립링 내부의 단자링과 전선 간의 연결방법을 개선하여 제작이 손쉽고 납땜 등에 의한 단자링 간의 원치않는 접촉 현상을 방지할 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.

일반적으로 cctv 등 자체적으로 회전이 이루어지는 전기장치에 연결된 전선은 별도의 슬립링을 통해 연결됨에 따라, 전기장치의 회전과정에서 꼬임이 발생 되지 않는 구조를 갖는다.

최근에는 이렇게 회전작동을 하는 전기장치가 워낙 다양하게 제안되고 있기 때문에 슬립링의 사용도 그에 따라 급격하게 증가 되고 있다.

이러한 슬립링은 기본적으로 [도 1a] 및 [도 1b]와 같이 회전관(1)이 하우징 양단부를 관통한 상태에서 관통지점을 중심으로 회전 가능하도록 설치되어 있고, 회전관(1) 중 하우징 내에 위치한 구간의 둘레면에는 복수 개의 단자링(3)이 상하 중첩형태로 배치되어 있으며, 하우징 측부에 상하 배열된 단자핀(4)이 각 단자링(3)의 둘레면에 접촉된 구조를 갖는다.

그리고 제2전선(미도시)의 단부가 하우징 측부에 노출된 단자핀(4)에 납땜 등을 통해 연결되고, 제1전선(10)의 단부는 회전관(1)의 단부를 통해 회전관(1) 내부로 삽입된 상태에서 각 단자링(3)의 내측 둘레면에 역시 납땜을 통해 연결된 구조로 이루어진다.

이때 [도 1a]처럼 여러 가닥의 제1전선(10)은 단부에 노출된 도선(12) 가닥들을 해당 단자링(3)의 내부 둘레면에 접촉시킨 상태에서 납땜(15)을 통해 상호 연결시키는 방식으로 이루어진다.

그런데 단자링(3)은 두께가 1mm 이하이고 내경 또한 약 0.7mm이기 때문에 납땜 과정에서 접촉지점만을 정확히 납땜 처리하기 어려워, 납땜액이 주변 지점까지 번지게 되는 현상이 발생 된다.

더구나 각 단자링(3) 간의 배치 간격이 매우 좁기 때문에 이렇게 주변으로 번진 납땜액이 타 단자링(3)에 접촉되는 현상이 빈번하게 발생된다.

따라서 불가피하게 작업자는 납땜 작업 후 주변 지점으로 번진 납땜액을 수작업으로 긁어 떼어내야 하므로, 작업효율이 매우 저하되는 원인이 되고 있다.

대한민국등록특허 제10-0396041호(2003.08.14)

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로,

기본적으로 전선의 도선구조를 개선하여 단자링과의 연결을 납땜 방식이 아닌 스폿용접 방식으로 구현할 수 있도록 함에 따라, 단자링과 도선 간의 정밀한 연결이 가능하도록 하여 납땜액이 타 단자링에 접촉되던 현상과 납땜액 일부를 제거하는 과정을 없앨 수 있으므로, 기존에 비해 생산성을 높임은 물론 불량발생율도 낮출 수 있도록 한 기술을 제공하고자 한다.

이를 위해 제안된 본 발명의 여러 실시예는,

회전관이 하우징 내에 별도 회전 가능하도록 삽입되어 있고 회전관의 둘레면에는 복수개의 단자링이 상하 간격을 두고 배치되어 있으며 제1전선의 단부가 회전관 내부를 통해 상기 단자링의 내측 둘레면에 연결되어 있는 슬립링의 제작방법에 있어서,

상기 제1전선 단부에 노출된 여러 가닥의 도선 단부를 동시에 가압하여 각 도선이 상호 일체 형태로 뭉쳐지도록 함에 따라 뭉쳐진 부분이 하나의 도체가 되도록 하는 도선 가압공정,상기 도선 가압공정을 통해 형성된 상기 제1전선의 도체를 해당 단자링의 내측 둘레면에 접촉시킨 상태에서 제1전극을 상기 해당 도체 상에 접촉시키고 제2전극을 단자링에 접촉시킨 후 제1, 2전극을 통해 해당 접촉지점에 전류를 집중시켜 용접하는 스폿용접공정을 포함한다.

그리고 상기 도선 가압공정은 상기 도선 가닥들을 제1가압부재 및 제2가압부재 사이에 위치시키는 도선 위치설정단계, 상기 제1가압부재와 제2가압부재에 전류를 공급하는 전류공급단계, 상기 제1가압부재와 제2가압부재가 서로를 향해 이동되도록 하여 상기 도선 가닥들을 동시에 가압하여 각 도선이 일체로 뭉쳐짐과 동시에 상기 제1, 2가압부재를 통해 공급된 전류에 의해 뭉쳐진 부분이 도체화 되도록 하는 가압 및 도체형성단계를 포함할 수 있다.

또한 이때 상기 제1, 2가압부재를 사이에 두고 양측면에 절연부재가 접촉될 수 있다.

이러한 여러 실시 예를 갖는 본 발명은,

기본적으로 전선의 각 도선들 단부가 가압에 의해 하나로 뭉쳐짐과 동시에 도체화되기 때문에 뭉쳐진 도체를 단자링의 내측둘레면에 접촉시킨 상태에서 스폿용접이 가능하므로,

기존 납땜작업 시 납땜액이 번짐현상이 발생되지 않고 그에 따른 타 단자링과의 원치않는 접촉현상도 발생되지 않으므로 안정적인 연결이 가능함은 물론, 납땜액의 일부제거 작업도 할 필요가 없을 뿐만 아니라 스폿용접 특유의 신속성에 의해 전체 생산성 향상 효과를 얻을 수 있는 장점을 갖는다.

도1a 및 도1b는 종래 구조를 나타낸 부분 단면개략도 및 평면 개략도
도2는 본 발명의 전체 공정흐름도
도3 및 도4는 전체 분해 사시도
도4는 도선 가압공정 중 도선 위치설정단계를 나타낸 개략도
도5는 전류공급단계와 가압 및 도선형성단계를 나타낸 개략도
도6은 도선의 도체가 단자링 내측 둘레면에 스폿용접되는 모습을 나타낸 일부 확대 단면도

이하 도면에 도시된 실시예를 바탕으로 본 발명의 구체적인 구성 및 그에 따른 효과를 설명하도록 한다.

본 발명에 의한 슬립링의 제작방법은 [도 2]에 도시된 바와 같이 크게 부품 준비공정(S100)과 도선 가압공정(S200) 및 스폿용접공정(S300)을 포함하여 구성된다.

먼저 부품준비공정(S100)은 슬립링을 구성하는 하우징(100)과 회전관(200), 단자링(300), 단자핀(400)등을 준비하는 과정으로,

그 중 하우징(100)은 후술할 회전관(200), 단자핀(400), 단자링(300) 및 전도판(500)의 설치공간 제공 및 케이싱 역할을 함과 동시에 후술할 제2전선(20)이 연결되는 부분으로, [도 3] 및 [도 4]에 도시된 바와 같이 내부에 수용공간(110)이 형성되어 있고 상부가 개방되되 하부는 막혀 있는 구조로 이루어진다.

이때 내부둘레면 중 상단 바로 아래 지점과 내부 바닥 중앙에는 각각 후술할 회전관(200)의 설치 및 회전관(200)과의 개별회전 유도를 위한 베어링(120)이 상하 동일선상에 설치된다.

이러한 하우징(100)은 중심지점을 기준으로 좌우 대칭 형태로 분리 가능한 상태로 제작됨에 따라, 제작 과정에서 베어링(120)을 비롯해 후술할 회전관(200) 및 단자링(300) 등의 설치가 용이하도록 한다.

그리고 하우징의 분할지점을 기준으로 마주하는 양측 내부면에는 후술할 단자핀(400)의 관통 설치를 위한 제1관통홀(101)과 제2관통홀(102)이 좌우 한쌍을 이루며 상하 간격을 두고 배열된 형태로 형성된다.

이러한 제1관통홀(101)과 제2관통홀(102)는 하우징의 내부면에서부터 외측 둘레면까지 직선 방향으로 관통 형성된다.

회전관(200)은 후술할 단자링(300)과 제1전선(10)이 연결되도록 함과 동시에 연결된 단자링(300)과 제1전선(10)이 하우징(100) 및 제2전선(20)과 별개 회전이 가능하도록 하는 것으로, 상부가 개방되어 있고 하우징(100)의 상하길이보다 긴 길이를 갖는 중공관 형태로 이루어진다.

그리고 회전관(200)은 하우징(100)의 상단 입구를 통해 수용공간(110) 내에 삽입설치되되 상하 베어링(120)을 동시에 관통한 상태에서 상측 구간이 하우징(100)의 상단부로부터 외부를 향해 돌출된 형태로 설치된다.

이렇게 회전관(200)이 상하 베어링(120)을 관통한 상태로 하우징(100)에 설치됨에 따라 회전관(200)은 베어링(120)의 관통지점을 중심으로 하우징(100)과 개별적으로 회전 가능한 구조를 갖는다.

그리고 회전관(200)의 둘레면 중 상하 베어링(120) 사이 구간에는 후술할 단자링(300)들의 설치를 위한 끼움홈(202)이 둘레면을 따라 형성되고, 이러한 끼움홈(202)은 상하 간격을 두고 배열 형성된다.

이때 회전관(200)의 내부 둘레면 중 각 끼움홈(202)이 위치한 지점에는 제1전선(10)과 단자링(300)과의 결합통로 역할을 하기 위한 통공(201)이 형성된다.

단자링(300)은 후술할 제2전선(20)과 단자핀(400)을 통해 공급된 외부 전기신호를 제1전선(20)으로 전달하는 역할을 하되, 회전관(200)과 제1전선(10)의 회전 과정에서도 단자핀(400)과의 접촉이 유지되도록 하는 것으로,

원형 링 형태로 이루어지며 둘레 테두리에는 홈 형태의 접촉레일(350)이 둘레를 따라 형성된 구조로 이루어진다.

이러한 단자링(300)은 내경이 회전관(200)의 각 끼움홈(202)과 동일한 직경으로 이루어지고 외경은 회전관(200)과 거의 동일하게 이루어진다.

그리고 단자링(300)은 회전관(200)의 끼움홈(202)과 동일한 개수로 구비된 상태에서 회전관(200)이 관통되어 각 끼움홈(202)마다 삽입된 형태로 설치된다.

따라서 각 단자링(300)은 회전관(200)의 회전 시 함께 회전되는 구조를 갖는다.

단자핀(400)은 제2전선(20)과 연결된 상태에서 제2전선(20)들을 통해 공급된 전기신호를 단자링(300)으로 전달하는 역할과 동시에 단자링(300)의 회전 과정에서도 단자링(300)과의 전기적 접촉상태가 유지되도록 하는 것으로, [도 2] 및 [도 3]과 같이 'ㄷ' 형상으로 이루어진다.

좀더 구체적으로 설명하면 바아 형태의 제1접촉핀(410)과 제2접촉핀(420)이 좌우 간격을 두고 배치된 상태에서 제1접촉핀(410)과 제2접촉핀(420)의 후단부가 연결바아(430)를 통해 연결된 구조로 이루어진다.

참고로 단자핀(400)은 제1, 2접촉핀(410)(420)과 연결바아(430)가 상호 별개로 제작되는 것이 아니라 하나의 기다란 바아 형태로 이루어진 상태에서 연결바아(430)의 양측단부에 해당하는 지점을 꺽어 구부림에 따라 제1, 2접촉핀(410)(420)이 연결바아(430) 양단부에 수직 형태로 형성된 구조이다.

단자핀(400)은 하우징(100) 외측에 위치된 상태에서 제1접촉핀(410)과 제2접촉핀(420)이 각각 제1관통홀(101)과 제2관통홀(102)을 관통하여 하우징(100) 내 수용공간(110)에 위치되도록 설치되고, 이 상태에서 연결바아(430)는 하우징(100)의 외측 둘레면에 노출된 상태가 된다.

이 상태에서 제1, 2접촉핀(410)(420)은 하우징(100) 내 해당 단자링(300)의 접촉레일(350)에 동시 접촉된 상태가 된다.

이렇게 설치된 단자핀(400)은 상하 간격을 두고 배열된 상태로 각 해당 제1, 2관통홀(101)(102)들을 통해 각 단자링에 개별적으로 접촉된다.

이 상태에서 제2전선(20)들의 단부가 각 단자핀(400)의 연결바아(430)에 납땜 등을 통해 연결된 후 에폭시 등을 통해 각 단자핀과 제2전선(20) 간의 연결부위를 덮어 외부에 노출되지 않도록 한다.

이상 설명한 슬립링의 구조는 일 예를 든 것일 뿐 본 발명에 의해 제작되는 슬립링의 구조가 위 설명으로 한정되는 것은 아니다.

이러한 각 구성요소들을 준비하는 부품 준비공정(S100)이 완료되면 도선 가압공정(S200)을 실시한다.

도선 가압공정(S200)은 제1전선(10)의 단부에 노출된 여러 가닥의 도선(12)들 단부를 가압하여 가압지점이 하나의 뭉치 형태를 이루도록 함과 동시에 뭉치 부분을 도체화 시키는 과정으로,

[도 5] 및 [도 6]에 도시된 바와 같이 다시 도선 위치설정단계(S210)와 전류 공급단계(S220), 가압 및 도체형성단계(S230)로 나뉘어 구성된다.

그 중 도선 위치설정단계(S210)는 제1전선(10) 단부에 노출된 여러 가닥의 도선(12) 단부를 상하 마주하고 있는 제1, 2가압부재(500)(510) 사이에 위치시키는 과정으로, 이때 제1, 2가압부재(500)(510)는 상호 대칭 방향으로 이동하여 도선(12)을 가압함과 동시에 각각 별도로 전류가 공급되어 각각 별도의 전극 기능을 하게 된다.

이렇게 제1전선(10)의 도선(12)들 단부가 제1, 2가압부재(500)(510) 사이에 위치된 상태에서 전류 공급단계(S220)를 실시한다.

전류 공급단계(S220)는 위에서 설명한 것처럼 별도의 전류공급부(미도시)를 통해 제1, 2가압부재(500)(510)에 전류를 공급시키는 과정이다.

이렇게 전류가 제1, 2가압부재(500)(510)에 개별적으로 공급됨에 따라 제1, 2가압부재(500)(510)는 각자 전극 기능을 하게 된다.

그 후 실시되는 가압 및 도체형성단계(S230)는 제1전선(10)의 도선(12)들을 가압하여 일체화 시킴과 동시에 가압지점을 도체화 시키는 과정으로, [도 6]과 같이 제1, 2가압부재(500)(510)가 서로를 향해 이동하여 도선(12)들의 단부를 동시에 가압하게 된다.

이때 제1, 2가압부재(500)(510)에는 각각 전류가 공급되고 있는 상태이기 때문에, 제1, 2가압부재(500)(510)에 물려진 도선(12) 가닥들은 마치 스폿용접 원리에 의해 상호 일체화 되어, 결국 하나의 뭉치 형태를 이루게 된다.

그리고 위 설명처럼 가압지점이 전류가 공급된 상태로 일체화 되기 때문에 뭉치 부분은 하나의 도체(14)를 이루게 된다.

이때 도면과 같이 제1, 2가압부재(500)(510)의 양 측부에는 별도의 절연부재(530)가 동시에 접촉되도록 함으로써 제1, 2가압부재(500)(510)에 공급되는 전류의 충돌을 방지하도록 한다.

이러한 도선 가압공정(S200)이 완료되면 스폿용접 공정(S300)을 실시한다.

스폿용접 공정(S300)은 일반적인 스폿용접 방식으로 진행되는데, [도 7]처럼 먼저 제1전선(10)의 단부를 회전관(200) 내부로 넣은 뒤 도선(12)의 도체(14)를 단자링(300)의 내측둘레면에 접촉시킨다.

그 후 별도로 준비된 제1전극(600)을 단자링(300)에 접촉시키고 제2전극(610)은 도체(14) 표면에 접촉시킨 뒤 제1전극(600)과 제2전극(610)으로 접촉지점을 가압시키면 가압지점이 상호 용접 형태로 연결된다.

이때 제1전선(10)의 각 도선(12) 가닥들은 도선 가압공정(S200)을 통해 상호 일체화되어 뭉치 형태로 이루어져 있기 때문에, 스폿용접과정에서 제2전극(610)이 접촉될 수 있는 면적이 확보될 수 있고, 결국 스폿용접을 이용해서도 각 도선가닥들이 동시에 단자링(300)에 연결될 수 있게 되는 것이다.

뿐만 아니라 도선 가압공정(S200) 과정에서 도선들이 하나의 도체화 된 상태이기 때문에 스폿용접 과정이 가능하게 되는 것이다.

이처럼 제1전선(10)과 단자링을 스폿용접으로 연결할 수 있음에 따라, 기존납땜 작업 시 발생되던 납땜액의 번짐 우려가 없어지게 되고, 이로 인해 납땜액이 타 단자링에 접촉되는 현상을 방지할 수 있음은 물론 번진 납땜액을 일일이 제거해야 하는 번거로움도 해소할 수 있는 있게 되는 것이다.

또한 이로 인해 전체적인 생산성이 향상되는 효과도 갖게 된다.

이상 설명한 본 발명의 특징들은 당업자에 의해 다양하게 변형되거나 조합되어 실시될 수 있으나, 이러한 변형 및 조합이 슬립링을 구성하는 단자링의 내측둘레면에 전선의 도선을 연결하는 과정에서, 전선의 도선을 가압하여 하나의 뭉치 형태로 도체화 시킨 뒤 스폿용접을 통해 뭉치부분과 단자링을 용접하여 연결함으로써 기존 납땜액에 의한 불편함을 해소하여 생산성을 향상시킨 구성 및 목적과 관련이 있을 경우에는 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 판단되어야 한다.

100 : 하우징 110 : 수용공간
120 : 베어링 101 : 제1관통홀
102 : 제2관통홀 200 : 회전관
201 : 통공 202 : 끼움홈
300 : 단자링 350 : 접촉레일
10 : 제1전선 12 : 도선
14 : 도체 20 : 제2전선
400 : 단자핀 410 : 제1접촉핀
420 : 제2접촉핀 430 : 연결바아
500 : 제1가압부재 510 : 제2가압부재
530 : 절연부재 600 : 제1전극
610 : 제2전극
S100 : 부품 준비공정 S200 : 도선 가압공정
S210 : 도선 위치설정단계 S220 : 전류공급단계
S230 : 가압 및 도체화단계 S300 : 스폿용접 공정

Claims (3)

1. 회전관이 하우징 내에 별도 회전 가능하도록 삽입되어 있고 회전관의 둘레면에는 복수개의 단자링이 상하 간격을 두고 배치되어 있으며 제1전선의 단부가 회전관 내부를 통해 상기 단자링의 내측 둘레면에 연결되어 있는 슬립링의 제작방법에 있어서,
   상기 제1전선 단부에 노출된 여러 가닥의 도선 단부를 동시에 가압하여 각 도선이 상호 일체 형태로 뭉쳐지도록 함에 따라 뭉쳐진 부분이 하나의 도체가 되도록 하는 도선 가압공정,
   상기 도선 가압공정을 통해 형성된 상기 제1전선의 도체를 해당 단자링의 내측 둘레면에 접촉시킨 상태에서 제1전극을 상기 해당 도체 상에 접촉시키고 제2전극을 단자링에 접촉시킨 후 제1, 2전극을 통해 해당 접촉지점에 전류를 집중시켜 용접하는 스폿용접공정
   을 포함하는 슬립링의 제작방법.
   
2. 제1항에서,
   상기 도선 가압공정은,
   상기 도선 가닥들을 제1가압부재 및 제2가압부재 사이에 위치시키는 도선 위치설정단계,
   상기 제1가압부재와 제2가압부재에 전류를 공급하는 전류공급단계,
   상기 제1가압부재와 제2가압부재가 서로를 향해 이동되도록 하여 상기 도선 가닥들을 동시에 가압하여 각 도선이 일체로 뭉쳐짐과 동시에 상기 제1, 2가압부재를 통해 공급된 전류에 의해 뭉쳐진 부분이 도체화 되도록 하는 가압 및 도체형성단계
   를 포함하는 슬립링의 제작방법.
   
3. 제2항에서,
   상기 제1, 2가압부재를 사이에 두고 양측면에 절연부재가 접촉되어 있는
   슬립링의 제작방법.

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