KR101627344B1 - 장력제어형 bldc모터 코일 와인딩장치 - Google Patents

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KR101627344B1
KR101627344B1 KR1020140131373A KR20140131373A KR101627344B1 KR 101627344 B1 KR101627344 B1 KR 101627344B1 KR 1020140131373 A KR1020140131373 A KR 1020140131373A KR 20140131373 A KR20140131373 A KR 20140131373A KR 101627344 B1 KR101627344 B1 KR 101627344B1
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김상봉
민중후
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부경대학교 산학협력단
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/08—Forming windings by laying conductors into or around core parts

Abstract

본 발명은 장력제어형 BLDC모터 코일 와인딩장치를 제공한다. 이와 같은 본 발명에 따른 장력제어형 BLDC모터 코일 와인딩장치는 BLDC모터 고장자의 코일 투스(coil tooth)에 와인딩되는 와이어의 장력이 설정치를 유지하도록 함으로써 겹침없이 와이어가 안정되고 원활하게 와인딩되고, 와이어의 파단이나 손상없이 코일이 형성되어 코일 품질이 향상될 뿐만 아니라, 이를 위한 장치구성 및 제어구성이 단순화되어 제조비용의 절감과 장치운용의 편의성이 향상되며, 특히 와인딩되는 와이어의 장력이 실시간 제어됨으로써 와이어 와인딩 작업의 신뢰성과 효율이 증대되는 기술적 특징을 갖는다.
본 발명에 따른 장력제어형 BLDC모터 코일 와인딩장치는 회전가능하게 고정되고, 와이어가 외주면 일측 부위에 감기면서 통과하게 되는 메인풀리와; 메인풀리와 연결되어 메인풀리에 설정크기의 회전모멘트(M)를 전달하게 되는 메인풀리용 구동모터와; 설정지점에 자유회전 및 이동 가능하게 배치되고, 메인풀리를 통과하여 나온 와이어가 외주면 일측 부위에 감기면서 통과하게 되는 어큐뮬레이터 롤러와; 어큐뮬레이터 롤러의 위치를 변경시키는 어큐뮬레이터 롤러용 액추에이터와; 설정된 경로를 따라 이동하면서 BLDC모터 고정자를 이루는 코일 투스(coil tooth)에 상기 와이어를 와인딩시키는 와인딩 핀과; 와인딩 핀의 이동을 유도하게 되는 와인딩 핀용 액추에이터와; 와이어의 현재장력을 측정하는 장력측정센서와; 와이어가 이동하는 현재속도를 측정하는 속도계 및; 코일 투스에 와인딩되는 와이어의 기준장력(Tr)이 설정되도록 하고, 장력측정센서와 속도계로부터 코일 투스에 와인딩되는 와이어의 현재장력(T)과 현재속도를 실시간으로 입력받게 되며, 와이어의 기준장력(Tr)과 현재장력(T), 와이어의 현재속도에 맞추어 상기 메인풀리용 구동모터와 어큐뮬레이터 롤러용 액추에이터의 작동을 제어하여 와이어의 현재장력(T)이 기준장력(Tr)에 일치되도록 하는 컨트롤러를 포함하는 구성으로 이루어진다.

Description

장력제어형 BLDC모터 코일 와인딩장치{Coil winding machine of BLDC driven by active real-time tension control}
본 발명은 장력제어형 BLDC모터 코일 와인딩장치에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 BLDC모터 고장자의 코일 투스(coil tooth)에 와인딩되는 와이어의 장력이 설정치를 유지하도록 함으로써 겹침없이 와이어가 안정되고 원활하게 와인딩되고, 와이어의 파단이나 손상없이 코일이 형성되어 코일 품질이 향상될 뿐만 아니라, 이를 위한 장치구성 및 제어구성이 단순화되어 제조비용의 절감과 장치운용의 편의성이 향상되며, 특히 와인딩되는 와이어의 장력이 실시간 제어됨으로써 와이어 와인딩 작업의 신뢰성과 효율이 증대되는 장력제어형 BLDC모터 코일 와인딩장치에 관한 것이다.
BLDC모터(BrushLess DC motor)(1)는 도 1에서와 같이 회전자(2) 측에 영구자석(3)을 가지며, 고정자(4) 측에 코일(5)을 갖는 구조로서, 영구자석이 회전하는 구조임에 따라 관성이 작게 되어 빠른 가감속에 유리하고, 코일이 고정자 측에 있어 방열이 용이하므로 온도에 따른 영구자석의 감자(demagnetization)를 피하기 위해 최대 전기자 전류에 제약이 있는 일반 DC모터보다 최대 출력 토크 발생 측면에서 유리하며, 일반 DC모터에서와 같은 정류자와 브러시의 기계적인 접촉문제와 정류기능의 문제가 없어 고속 운전이 가능한 이점이 있음에 따라, 현재 다양한 분야에 적용되어 활용되고 있다.
한편 모터에 사용되는 코일은 와이어가 코일 투스(coil tooth)에 와인딩되면서 형성되는데, 이를 위한 코일 와인딩장치가 개발되어 사용되고 있다. 이와 관련한 기술로는 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1237626호 "모터 코어의 코일 와인딩 장치", 등록번호 제10-0912667호 "전기모터용 코일 권취장치" 등이 안출되어 있다.
여기서 코일 투스가 회전구동되면서 와이어가 와인딩되는 일반적인 코일 와인딩장치와 달리 BLDC모터의 코일 와인딩장치는 코일 투스 외측에 배치되는 와인딩 핀이 설정경로를 따라 이동하면서 와이어를 와인딩시키게 되는데, 이와 같은 와인딩 조건에서는 와이어의 장력 크기가 불규칙하게 변동되는 현상이 발생되었다. 이에 따라 와이어의 장력이 감소되어 느슨해지면서 와이어가 서로 겹쳐지거나, 와이어의 장력이 증대되면서 와이어의 파단이나 손상이 발생되어 코일 품질이 저하되고, 와이어 와인딩 작업의 안정성과 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있었다.
(특허문헌 1) 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1237626호 "모터 코어의 코일 와인딩 장치"
(특허문헌 2) 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0912667호 "전기모터용 코일 권취장치"
따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하여, 장력측정센서와 속도계에 의해 와이어의 현재장력과 현재속도가 실시간으로 검출되고, 와이어가 권취된 메인풀리용 구동모터의 구동과 와이어가 통과하는 어큐뮬레이터 롤러의 위치 변동이 컨트롤러에 의해 제어되면서 와이어의 현재장력이 설정된 기준장력에 일치되도록 피드백 제어되는 장치구성과 제어구성이 제공되어 겹침없이 와이어가 안정되고 원활하게 와인딩되고, 와이어의 파단이나 손상없이 코일이 형성되어 코일 품질이 향상될 뿐만 아니라, 와인딩되는 와이어의 장력이 실시간 제어됨으로써 와이어 와인딩 작업의 신뢰성과 효율이 증대되는 새로운 형태의 장력제어형 BLDC모터 코일 와인딩장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고 본 발명은 장력측정센서, 메인풀리용 구동모터, 어큐뮬레이터 롤러용 액추에이터를 통해 와이어의 장력이 설정된 기준장력에 일치되도록 함에 따라, 장치구성 및 제어구성이 단순화되어 제조비용의 절감과 장치운용의 편의성이 향상되는 새로운 형태의 장력제어형 BLDC모터 코일 와인딩장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 BLDC모터 고정자에 코일을 와인딩하는 BLDC모터 코일 와인딩장치에 있어서, 회전가능하게 고정되고, 와이어가 외주면 일측 부위에 감기면서 통과하게 되는 메인풀리와; 상기 메인풀리와 연결되어 상기 메인풀리에 설정크기의 회전모멘트(M)를 전달하게 되는 메인풀리용 구동모터와; 설정지점에 자유회전 및 이동 가능하게 배치되고, 상기 메인풀리를 통과하여 나온 와이어가 외주면 일측 부위에 감기면서 통과하게 되는 어큐뮬레이터 롤러와; 상기 어큐뮬레이터 롤러의 위치를 변경시키는 어큐뮬레이터 롤러용 액추에이터와; 설정된 경로를 따라 이동하면서 상기 BLDC모터 고정자를 이루는 코일 투스(coil tooth)에 상기 와이어를 와인딩시키는 와인딩 핀과; 상기 와인딩 핀의 이동을 유도하게 되는 와인딩 핀용 액추에이터와; 상기 와이어의 현재장력을 측정하는 장력측정센서와; 상기 와이어가 이동하는 현재속도를 측정하는 속도계 및; 상기 코일 투스에 와인딩되는 와이어의 기준장력(Tr)이 설정되도록 하고, 상기 장력측정센서와 속도계로부터 상기 코일 투스에 와인딩되는 와이어의 현재장력(T)과 현재속도를 실시간으로 입력받게 되며, 와이어의 기준장력(Tr)과 현재장력(T), 와이어의 현재속도에 맞추어 상기 메인풀리용 구동모터와 어큐뮬레이터 롤러용 액추에이터의 작동을 제어하여 와이어의 현재장력(T)이 기준장력(Tr)에 일치되도록 하는 컨트롤러를 포함하는 장력제어형 BLDC모터 코일 와인딩장치를 제공한다.
이와 같은 본 발명에 따른 장력제어형 BLDC모터 코일 와인딩장치에서 상기 어큐뮬레이터 롤러용 액추에이터는 상기 어큐뮬레이터 롤러에 일단부가 고정되는 스프링과; 설정위치에 고정되고, 상기 스프링의 타단부에 로드가 결합되며, 상기 로드의 전후진 동작에 따른 상기 스프링의 길이 변위(X)에 의해 변동되는 상기 스프링의 탄성력(FX)을 조절하게 되는 공압실린더를 포함하는 구성으로 이루어지고, 상기 컨트롤러는 와이어의 기준장력(Tr)과 현재장력(T), 와이어의 현재속도에 맞추어 상기 메인풀리용 구동모터의 회전모멘트(M), 상기 공압실린더의 로드 구동력(FC), 상기 공압실린더의 로드 이동길이(Xb)를 제어하여 와이어의 현재장력(T)이 기준장력(Tr)에 일치되도록 하는 와이어 장력제어 알고리즘을 구비하게 된다.
이와 같은 본 발명에 따른 장력제어형 BLDC모터 코일 와인딩장치에서 상기 장력측정센서는 로드셀로 이루어진다.
이와 같은 본 발명에 따른 장력제어형 BLDC모터 코일 와인딩장치는 설정지점에 자유회전 가능하게 고정되고, 상기 메인 풀리로부터 이동되는 와이어가 외주면 일측 부위를 통과하도록 하는 입구측 자유롤러와; 상기 입구측 자유롤러로부터 이격된 설정 지점에 자유회전 가능하게 고정되고, 상기 입구측 자유롤러를 통과한 와이어가 외주면 일측 부위를 통과하도록 하는 출구측 자유롤러를 포함하여, 상기 어큐뮬레이터 롤러는 상기 입구측 자유롤러와 출구측 자유롤러 사이의 설정 지점에 자유회전 및 이동 가능하게 배치되고, 상기 입구측 자유롤러를 통과한 와이어가 외주면 일측 부위를 통과하여 상기 출구측 자유롤러로 안내되도록 한다.
본 발명에 의한 장력제어형 BLDC모터 코일 와인딩장치에 의하면, 장력측정센서와 속도계에 의해 와이어의 현재장력과 현재속도가 실시간으로 검출되고, 와이어가 권취된 메인풀리용 구동모터의 구동과 와이어가 통과하는 어큐뮬레이터 롤러의 위치 변동이 컨트롤러에 의해 제어되면서 와이어의 현재장력이 설정된 기준장력에 일치되도록 피드백 제어되는 장치구성과 제어구성이 제공되어 겹침없이 와이어가 안정되고 원활하게 와인딩되고, 와이어의 파단이나 손상없이 코일이 형성되어 코일 품질이 향상될 뿐만 아니라, 와인딩되는 와이어의 장력이 실시간 제어됨으로써 와이어 와인딩 작업의 신뢰성과 효율이 증대되는 효과가 있다.
또한 본 발명은 장력측정센서, 메인풀리용 구동모터, 어큐뮬레이터 롤러용 액추에이터를 통해 와이어의 장력이 설정된 기준장력에 일치되도록 함에 따라, 장치구성 및 제어구성이 단순화되어 제조비용의 절감과 장치운용의 편의성이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 BLDC모터의 기본 구조를 보여주기 위한 도면;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 장력제어형 BLDC모터 코일 와인딩장치의 구성을 보여주기 위한 블록도;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 장력제어형 BLDC모터 코일 와인딩장치의 구성과 배치를 보여주기 위한 도면;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 장력제어형 BLDC모터 코일 와인딩장치의 개념도;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 장력제어형 BLDC모터 코일 와인딩장치의 와인딩 핀에 의한 와이어 와인딩 동작을 보여주기 위한 도면;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 장력제어형 BLDC모터 코일 와인딩장치의 주요부 FBD(free body diagram)를 보여주기 위한 도면;
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤러의 제어구성을 보여주기 위한 블록도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 2 내지 도 7에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 BLDC모터, 모터 코일, 코일 투스(coil tooth), 코일 와인딩, 롤러, 공압실린더, 모터, 스프링, PID 제어기 등으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.
본 발명의 실시예에 따른 장력제어형 BLDC모터 코일 와인딩장치(100)는 BLDC모터(1)의 고정자(4)에 코일(5)을 와인딩하는 장치로서, 도 2에서와 같이 메인풀리(10), 메인풀리용 구동모터(11), 입구측 자유롤러(20), 출구측 자유롤러(21), 어큐뮬레이터 롤러(30), 어큐뮬레이터 롤러용 액추에이터(31), 와인딩 핀(60), 와인딩 핀용 액추에이터(61), 장력측정센서(40), 속도계(50), 컨트롤러(70)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
메인풀리(10)는 설정지점에 회전가능하게 고정되어 와이어(7)가 통과하게 되는 것으로, 도 3에서와 같이 와이어 스풀(80)로부터 풀려나오는 와이어(7)는 메인풀리(10)의 외주면 일측 부위에 감기면서 통과하게 된다.
메인풀리용 구동모터(11)는 메인풀리(10)와 연결되어 메인풀리(10)에 설정크기의 회전모멘트(M)를 전달하게 된다. 메인풀리용 구동모터(11)로부터 메인풀리(10)로 전달되는 회전모멘트(M)에 의해 메인풀리(10)를 통과하는 와이어(7)에 풀림력(push force)과 당김력(pull force)이 작용하면서 와이어(7)의 장력 조절이 유도된다.
입구측 자유롤러(20)는 설정지점에 자유회전 가능하게 고정되는 것으로, 메인풀리(10)로부터 이동되는 와이어(7)는 입구측 자유롤러(20)의 외주면 일측 부위를 통과하여 어큐뮬레이터 롤러(30)로 안내된다.
한편 본 발명의 실시예에 따른 장력제어형 BLDC모터 코일 와인딩장치(100)는 메인풀리(10)와 입구측 자유롤러(20) 사이에 와이어 클리너(90)를 설치하여 와이어(7)가 와이어 클리너(90)를 통과하면서 표면의 이물질이 제외될 수 있도록 한다.
출구측 자유롤러(21)는 입구측 자유롤러(20)로부터 이격된 설정 지점에 자유회전 가능하게 고정되는 것으로, 입구측 자유롤러(20)와 어큐뮬레이터 롤러(30)를 통과한 와이어(7)는 출구측 자유롤러(21)의 외주면 일측 부위를 통과하여 와인딩 핀(60)으로 안내된다. 본 발명의 실시예에 따른 장력제어형 BLDC모터 코일 와인딩장치(100)에서는 도 4에서와 같이 장력측정센서 설치용 자유롤러(22)와 출구측 보조 자유롤러(23)가 출구측 자유롤러(21)에 이웃되게 배치되어 와이어(7)가 지그재그로 감기면서 통과하도록 한다.
어큐뮬레이터 롤러(30)는 입구측 자유롤러(20)와 출구측 자유롤러(21) 사이의 설정지점에 자유회전 및 이동 가능하게 배치되는 것으로, 입구측 자유롤러(20)를 통과하여 나온 와이어(7)가 어큐뮬외주면 일측 부위에 감기면서 통과하여 출구측 자유롤러(21)로 안내된다.
어큐뮬레이터 롤러용 액추에이터(31)는 어큐뮬레이터 롤러(30)와 연결되어 어큐뮬레이터 롤러(30)의 위치를 변경시키면서 와이어(7)의 장력 조절을 유도하는 것으로, 어큐뮬레이터 롤러(30)의 변위, 어큐뮬레이터 롤러(30)의 변위 속도가 제어되면서 와이어(7)의 장력 조절이 유도된다.
본 발명의 실시예에 따른 어큐뮬레이터 롤러용 액추에이터(31)는 도 4에서와 같이 스프링(311)과 공압실린더(312)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
스프링(311)은 어큐뮬레이터 롤러(30)에 일단부가 고정되고, 공압실린더(312)에 타단부가 고정되는 것으로, 어큐뮬레이터 롤러(30)에 설정크기의 탄성력을 부여하게 된다.
공압실린더(312)는 설정위치에 고정되는 것으로, 스프링(311)의 타단부에 로드(3121)가 결합된다. 이와 같은 공압실린더(312)는 로드(3121)의 전후진 동작에 따른 스프링(311)의 길이 변위(X)에 의해 변동되는 스프링(311)의 탄성력(FX)을 조절하게 된다. 또한 공압실린더(312)는 로드(3121)의 전후진 가속도 조절를 통해 와이어(7)의 장력 조절을 유도하게 된다.
와인딩 핀(60)은 도 5에서와 같이 설정된 경로를 따라 이동하면서 BLDC모터(1)의 고정자(4)를 이루는 코일 투스(coil tooth)(6)에 와이어(7)를 와인딩시키는 것이다.
와인딩 핀용 액추에이터(61)는 와인딩 핀(60)의 이동을 유도하게 되는 것이다.
장력측정센서(40)는 와이어(7)의 현재장력을 측정하는 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 장력측정센서(40)는 도 4에서와 같이 장력측정센서 설치용 자유롤러(22)에 설치되는 로드셀(40a)로 이루어진다.
속도계(50)는 와이어(7)가 이동하는 현재속도를 측정하는 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 속도계(50)는 도 4에서와 같이 타코미터(50a)로 이루어진다.
컨트롤러(70)는 코일 투스(6)에 와인딩되는 와이어(7)의 기준장력(Tr)이 작업 관리자에 의해 미리 입력되어 설정 및 저장되도록 한다. 또한 컨트롤러(70)는 장력측정센서(40)와 속도계(50)로부터 코일 투스(6)에 와인딩되는 와이어(7)의 현재장력(T)과 현재속도를 실시간으로 입력받게 되는데, 상기와 같은 와이어(7)의 기준장력(Tr)과 현재장력(T), 와이어(7)의 현재속도에 맞추어 메인풀리용 구동모터(11)와 어큐뮬레이터 롤러용 액추에이터(31)의 작동을 제어하여 와이어(7)의 현재장력(T)이 기준장력(Tr)에 일치되도록 한다. 특히 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤러(70)는 와이어 장력제어 알고리즘을 구비하여 와이어(7)의 기준장력(Tr)과 현재장력(T), 와이어(7)의 현재속도에 맞추어 메인풀리용 구동모터(11)의 회전모멘트(M), 공압실린더(312)의 로드 구동력(FC), 공압실린더(312)의 로드 이동길이(Xb)를 실시간 피드백 제어하여 와이어(7)의 현재장력(T)이 기준장력(Tr)에 일치되도록 한다.
여기서 와이어(7)의 현재장력(T)은 아래의 [수학식 1]에 의해 산출된다.
Figure 112014093435766-pat00001
이와 같은 [수학식 1]은 도 6에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 장력제어형 BLDC모터 코일 와인딩장치(100)의 주요부 FBD 역학해석으로부터 아래의 [수학식 2] 내지 [수학식 17]을 통해 도출된다.
Figure 112014093435766-pat00002
Figure 112014093435766-pat00003
Figure 112014093435766-pat00004
Figure 112014093435766-pat00005
Figure 112014093435766-pat00006
(Vd는 메인풀리에서 와이어의 통과속도)
Figure 112014093435766-pat00007
(Vw는 와인딩 핀에서 와이어의 통과속도)
Figure 112014093435766-pat00008
(Vt는 어큐뮬레이터 롤러에서 와이어의 통과속도)
Figure 112014093435766-pat00009
Figure 112014093435766-pat00010
Figure 112014093435766-pat00011
Figure 112014093435766-pat00012
Figure 112014093435766-pat00013
Figure 112014093435766-pat00014
Figure 112014093435766-pat00015
Figure 112014093435766-pat00016
그리고, [수학식 1]을 [수학식 18]에 대입하여 식을 다시 정리하면 다음의 [수학식 17]과 [수학식 18]과 같다.
Figure 112014093435766-pat00017
Figure 112014093435766-pat00018
[수학식 18]에서 사용된 변수를 아래의 [수학식 19]에서와 같이 다시 정의하여 상태 공간 표현으로 나타낼 수 있다.
Figure 112014093435766-pat00019
상기와 같이 와이어 장력제어 알고리즘을 구비하는 컨트롤러(70)는 도 7에서와 같이 2개의 PID 제어기를 사용하여 아래의 [수학식 20]에 따라 피드백 제어를 수행하게 된다.
Figure 112014093435766-pat00020
(여기서, e=Tr-T이고, Kpj, Kij, Kdj(j=1,2)는 제어기 게인이다.)
상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 장력제어형 BLDC모터 코일 와인딩장치(100)는 장력측정센서(40)와 속도계(50)에 의해 와이어(7)의 현재장력과 현재속도가 실시간으로 검출되고, 와이어(7)가 권취된 메인풀리용 구동모터(11)의 구동과 와이어(7)가 통과하는 어큐뮬레이터 롤러(30)의 위치 변동이 컨트롤러(70)에 의해 제어되면서 와이어(7)의 현재장력이 설정된 기준장력에 일치되도록 피드백 제어되는 장치구성과 제어구성이 제공되어 겹침없이 와이어(7)가 안정되고 원활하게 와인딩되고, 와이어(7)의 파단이나 손상없이 코일(5)이 형성되어 코일 품질이 향상될 뿐만 아니라, 와인딩되는 와이어(7)의 장력이 실시간 제어됨으로써 와이어(7) 와인딩 작업의 신뢰성과 효율이 증대된다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 장력제어형 BLDC모터 코일 와인딩장치(100)는 장력측정센서(40), 메인풀리용 구동모터(11), 어큐뮬레이터 롤러용 액추에이터(31)에 의해 와이어(7)의 장력이 설정된 기준장력에 일치되도록 함에 따라, 장치구성 및 제어구성이 단순화되어 제조비용의 절감과 장치운용의 편의성이 향상된다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 장력제어형 BLDC모터 코일 와인딩장치를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
1 : BLDC모터 2 : 회전자
3 : 영구자석 4 : 고정자
5 : 코일 6 : 코일 투스
7 : 와이어 10 : 메인풀리
11 : 메인풀리용 구동모터 20 : 입구측 자유롤러
21 : 출구측 자유롤러 22 : 장력측정센서 설치용 자유롤러
23 : 출구측 보조 자유롤러 30 : 어큐뮬레이터 롤러
31 : 어큐뮬레이터 롤러용 액추에이터
311 : 스프링 312 : 공압실린더
3121 : 로드 40 : 장력측정센서
40a : 로드셀 50 : 속도계
50a : 타코미터 60 : 와인딩 핀
61 : 와인딩 핀용 액추에이터 70 : 컨트롤러
80 : 와이어 스풀 90 : 와이어 클리너
100 : 장력제어형 BLDC모터 코일 와인딩장치

Claims (4)

  1. BLDC모터 고정자에 코일을 와인딩하는 BLDC모터 코일 와인딩장치에 있어서,
    회전가능하게 고정되고, 와이어가 외주면 일측 부위에 감기면서 통과하게 되는 메인풀리와;
    상기 메인풀리와 연결되어 상기 메인풀리에 설정크기의 회전모멘트(M)를 전달하게 되는 메인풀리용 구동모터와;
    설정지점에 자유회전 및 이동 가능하게 배치되고, 상기 메인풀리를 통과하여 나온 와이어가 외주면 일측 부위에 감기면서 통과하게 되는 어큐뮬레이터 롤러와;
    상기 어큐뮬레이터 롤러의 위치를 변경시키는 어큐뮬레이터 롤러용 액추에이터와;
    설정된 경로를 따라 이동하면서 상기 BLDC모터 고정자를 이루는 코일 투스(coil tooth)에 상기 와이어를 와인딩시키는 와인딩 핀과;
    상기 와인딩 핀의 이동을 유도하게 되는 와인딩 핀용 액추에이터와;
    상기 와이어의 현재장력을 측정하는 장력측정센서와;
    상기 와이어가 이동하는 현재속도를 측정하는 속도계 및;
    상기 코일 투스에 와인딩되는 와이어의 기준장력(Tr)이 설정되도록 하고, 상기 장력측정센서와 속도계로부터 상기 코일 투스에 와인딩되는 와이어의 현재장력(T)과 현재속도를 실시간으로 입력받게 되며, 와이어의 기준장력(Tr)과 현재장력(T), 와이어의 현재속도에 맞추어 상기 메인풀리용 구동모터와 어큐뮬레이터 롤러용 액추에이터의 작동을 제어하여 와이어의 현재장력(T)이 기준장력(Tr)에 일치되도록 하는 컨트롤러를 포함하되,
    상기 어큐뮬레이터 롤러용 액추에이터는 상기 어큐뮬레이터 롤러에 일단부가 고정되는 스프링과;
    설정위치에 고정되고, 상기 스프링의 타단부에 로드가 결합되며, 상기 로드의 전후진 동작에 따른 상기 스프링의 길이 변위(X)에 의해 변동되는 상기 스프링의 탄성력(FX)을 조절하게 되는 공압실린더를 포함하는 구성으로 이루어지고,
    상기 컨트롤러는 와이어의 기준장력(Tr)과 현재장력(T), 와이어의 현재속도에 맞추어 상기 메인풀리용 구동모터의 회전모멘트(M), 상기 공압실린더의 로드 구동력(FC), 상기 공압실린더의 로드 이동길이(Xb)를 제어하여 와이어의 현재장력(T)이 기준장력(Tr)에 일치되도록 하는 와이어 장력제어 알고리즘을 구비하되,
    상기 장력측정센서는 로드셀로 이루어지되,
    설정지점에 자유회전 가능하게 고정되고, 상기 메인 풀리로부터 이동되는 와이어가 외주면 일측 부위를 통과하도록 하는 입구측 자유롤러와;
    상기 입구측 자유롤러로부터 이격된 설정 지점에 자유회전 가능하게 고정되고, 상기 입구측 자유롤러를 통과한 와이어가 외주면 일측 부위를 통과하도록 하는 출구측 자유롤러를 포함하여,
    상기 어큐뮬레이터 롤러는 상기 입구측 자유롤러와 출구측 자유롤러 사이의 설정 지점에 자유회전 및 이동 가능하게 배치되고, 상기 입구측 자유롤러를 통과한 와이어가 외주면 일측 부위를 통과하여 상기 출구측 자유롤러로 안내되도록 하는 것을 특징으로 하는 장력제어형 BLDC모터 코일 와인딩장치.
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