KR101850865B1 - 외전형 브러시 리스 직류 전동기의 압입 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외전형 브러시 리스 직류 전동기의 압입 시스템에 관한 것으로, 생산성을 향상시키고 자동 또는 수동 압입 조립 선택이 가능하며, 숙련자 및 비숙련자 간의 불량율 차이가 최소화되어 균일품질을 생산할 수 있다. 또한, 로드 셀 계측게이지에서 압입용 실린더의 압입 압력을 실시간으로 계측하여서 항상 기설정된 압입 압력 범위 내에서 압입 조립 작업을 함으로써, 제품의 불량과 편심을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 홀딩 블록의 삽입 홀 안에 회전자 조립체의 샤프트를 삽입하는 경우, 광센서가 회전자 조립체의 무브 볼트 홀 위치를 감지하여 회전자 조립체의 오 삽입을 확인하고, 회전자 조립체의 정상 삽입이 확인되는 경우에만, 가동 홀더가 가동하여 회전자 조립체의 샤프트를 홀딩함으로써, 제품의 불량과 편심을 효과적으로 방지할 수 있다.

Description

외전형 브러시 리스 직류 전동기의 압입 시스템{PRESS-FITTING SYSTEM FOR BRUSHLESS DIRECT CURRENT MOTOR}

본 발명은 외전형 브러시 리스 직류 전동기를 조립하는 압입 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 영구자석 압입 조립, 회전자 조립체 및 고정자 조립체의 압입 조립시, 생산성을 향상시키고 자동 또는 수동 압입 조립 선택이 가능하며, 숙련자 및 비숙련자 간의 불량율의 차이가 최소화되어 균일품질을 생산할 수 있는 외전형 브러시 리스 직류 전동기의 압입 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 전동기에서 영구자석을 이용한 전동기는 브러시(Brushed) DC 전동기와 브러시 리스(Brushless) DC 전동기가 있다.

흔히, BLDC 전동기라 불리는 브러시 리스 직류 전동기(Brushless Direct Current Motor)는 브러시 DC 전동기와는 달리 전동기의 내부에 브러시가 없는 전동기를 말한다.

브러시 리스 직류 전동기는 직류 전동기나 동기 전동기의 기계적인 정류자(슬립 링)를 전기적 스위칭으로 구현한 전동기로서, 회전하는 축에 전류를 공급할 필요가 없으므로 정류자 또는 슬립 링과 브러시가 필요 없고, 기계적 마찰이 없으므로 낮은 소음과 유지보수가 용이하다는 장점이 있다.

최근, 대형 전동기 응용 시스템에서부터 소형 서보 시스템에 이르기까지 브러시 리스 직류 전동기(brushless direct current motor : BLDCM)가 아주 광범위하게 사용되고 있다.

브러시 리스 직류 전동기는 순시 토크 대 정격 토크의 비가 매우 높아서 동적 응답 특성이 우수하고, 넓은 운전 영역에 걸쳐서 높은 효율을 유지하기 때문에 가변속 운전과 제어에 이점이 있다. 또한, 기계적인 브러시와 정류자가 없기 때문에 유지 및 보수비용이 적게 들고 사용 환경의 제약이 적은 특징이 있다.

브러시 리스 직류 전동기는 회전자가 내측에 위치하는 내전형과, 회전자가 외측에 위치하는 외전형으로 구분되는데, 본 발명의 설명은 외전형 브러시 리스 직류 전동기에 대하여 설명하기로 한다.

브러시 리스 직류 전동기의 회전자는 영구자석을 이용하여 제조되며, 몇 쌍의 N극/S극으로 이루어졌는지에 따라 2극, 4극, 6극, 8극 등으로 불린다. 참고로, 1쌍의 자석 즉, 1개의 N극과 1개의 S극으로 구성되어 있으면 2극(Pole) 전동기라 불린다.

브러시 리스 직류 전동기의 고정자는 다수의 철심을 코일이 감싸고 있는 구조로 3개의 권선을 가지고 구성된다. 회전자에는 계자, 고정자에는 전기자 권선을 설치하고 센서(홀 센서, Photo Diode)를 이용하여 권선의 전류방향 및 회전각을 결정함으로써 브러시 형과 같은 특성을 갖는다.

전기자 권선에서 발생하는 자계의 자극이 회전자에 설치된 고정자극과 항상 90°가 되도록 전기자의 전류를 흘린다. 일반적으로 전류의 방향전환은 3 상 또는 4 상 인버터(Inverter)를 이용하고 있는데, 보통 3 상을 많이 사용한다.

도 1은 일반적인 외전형 브러시 리스 직류 전동기를 일부 절개하여 도시한 종단면도, 도 2는 일반적인 외전형 브러시 리스 직류 전동기의 회전자 조립체를 도시한 측면도, 및 도 3은 도 2의 A-A선 단면도, 도 4는 무브 볼트 홀을 보인 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 일반적인 외전형 브러시 리스 직류 전동기(1)는 고정자 조립체(stator assembly)(10)와 회전자 조립체(rotary assembly)(20)로 구성된다.

고정자 조립체(10)는 다수의 철심에 코일(11a)이 권선된 전기자 권선부(11)와, 전기자 권선부(11)를 지지하는 고정 구조물(12)로 구성된다. 고정자 조립체(10)의 중심부에는 샤프트(13)가 형성된다.

회전자 조립체(20)는 샤프트(22)와 일체로 형성되는 로터(21)와, 로터(21)의 하부에 결합하는 로터 링(23)과, 로터 링(23) 내측에 환형으로 실장되는 다수의 N극/S극의 영구자석(계자)(24)으로 구성된다. 로터 링(23)의 내측에는 영구자석(24)을 지지하기 위한 단턱(23a)이 형성된다. 로터(21)의 상면에는 샤프트(22)를 중심으로 180°로 2개의 무브 볼트 홀(21a)이 형성된다.

영구자석의 배열은 몇 쌍의 N극/S극으로 이루어졌는지에 따라서 2극, 4극, 6극, 8극 등으로 불린다. 참고로 1쌍의 자석 즉, 1개의 N극과 1개의 S극으로 구성되어 있으면 2극(Pole) 전동기라 불린다. 전기자 권선 부에 흐르는 권선의 전류 방향과 영구자석의 위치 및, 센서(홀 센서, Photo Diode)를 이용하여 회전자 조립체(20)의 회전이 이루어진다.

종래에는 영구자석 압입 조립시, 회전자 조립체를 조립하기 위하여, N극/S극을 구별하여 영구자석을 하나씩 수작업으로 로터 링 내측 면에 영구자석을 실장하는 방법으로 하였으나, 이러한 수작업 방식은 조립작업이 어렵고 생산성 및 정밀성이 떨어지는 문제가 있다. 그리고 영구자석끼리 부딪히거나 충돌하여 영구자석이 파손되는 문제가 있다.

또한, 고정자 조립체(10) 및 회전자 조립체(20)의 압입 조립시, 수작업으로 압입하여 조립하기 때문에 척킹 및 고정이 잘되지 않아, 소음, 진동 불량이 발생하는 문제가 있다. 즉, 고정자 조립체(10) 및 회전자 조립체(20)의 조립시, 공정별 수동 프레스로 3회 이상 압입하는 공정을 거치게 되는데, 압입하는 힘이 일정하지 않아 조립 불량에 의한 소음, 진동불량을 유발하며, 작업자의 손가락이 수동 프레스에 끼이는 안전사고를 초래할 수 있다.

또한, 수동 프레스의 압입 시, 숙련자와 비숙련자 간의 불량율이 7% 이상 차이가 날 정도로 불량율의 편차가 작업자마다 심하게 발생하며, 생산주기(Cycle Time)가 1EA/60초로 소요되며, 필요인원은 3명 이상 소요되어 생산성이 떨어지는 문제가 있다.

국내 공개번호 제10-2007-0054366호 국내 공개번호 제10-2013-0053271호

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 첫 번째 목적은 영구자석 압입 조립시, 외주 면에 영구자석이 달라붙는 자석홀더와, 그 자석홀더의 외주 면에 영구자석을 부착시키는 영구자석 배열 플레이트 및 영구자석의 자력(磁力)을 이용하여, 로터 하우징의 내주 면에 영구자석을 전이(轉移)하여 실장할 수 있기 때문에 조립작업이 매우 정밀하고 용이하며 신속함은 물론 영구자석 배열 플레이트에 형성된 영구자석 배열 홀 안에 N극, S극의 영구자석을 균일하게 배열함으로써, 영구자석끼리 서로 충돌하여 파손되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 외전형 브러시 리스 직류 전동기의 압입 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 두 번째 목적은 회전자 조립체 및 고정자 조립체의 압입 조립시, 생산성을 향상시키고 자동 또는 수동 압입 조립 선택이 가능하며, 숙련자 및 비숙련자 간의 불량율의 차이가 최소화되어 균일품질을 생산할 수 있는 외전형 브러시 리스 직류 전동기의 압입 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 세 번째 목적은 회전자 조립체와 고정자 조립체의 압입 조립시, 로드 셀 계측게이지에서 압입용 실린더의 압입 압력을 실시간으로 계측하여서 항상 기설정된 압입 압력 범위 내에서 압입 조립 작업을 함으로써, 제품의 불량과 편심을 효과적으로 방지할 수 있으며, 홀딩 블록의 삽입 홀 안에 회전자 조립체의 샤프트를 삽입하는 경우, 광센서가 회전자 조립체의 무브 볼트 홀 위치를 감지하여 회전자 조립체의 오 삽입을 감지하고, 회전자 조립체의 정상 삽입이 확인되는 경우에만, 가동 홀더가 가동하여 회전자 조립체의 샤프트를 홀딩(그립)함으로써, 제품의 불량과 편심을 효과적으로 방지할 수 있는 외전형 브러시 리스 직류 전동기의 압입 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 외전형 브러시 리스 직류 전동기의 압입 시스템은 로터 링 내측에 영구자석(계자)를 압입하는 영구자석 압입 장치와, 회전자 조립체 및 고정자 조립체를 압입 조립하는 조립체 압입 장치를 구비한다.

우선, 본 발명의 영구자석 압입 장치는, 다수의 철심에 코일이 권선된 전기자 권선부와, 상기 전기자 권선부를 지지하는 고정 구조물로 구성된 고정자 조립체와; 샤프트와 일체로 형성되는 로터와, 상기 로터의 하부에 결합하는 로터 링과, 상기 로터 링 내측에 환형으로 실장되는 다수의 N극/S극의 영구자석(계자)으로 구성된 회전자 조립체로 구성된 외전형 브러시 리스 직류 전동기에서, 센터에는 관통 홀이 형성되며, 상기 관통 홀을 기준으로 방사상 방향으로 영구자석 배열 홀이 다수 형성되고, 상기 영구자석 배열 홀에는 상기 N극/S극의 영구자석을 충전(充塡)할 수 있도록 구성되는 자성체의 영구자석 배열 플레이트; 상기 관통 홀 안에 위치하여 상기 영구자석 배열 홀을 통해서 공급되는 상기 N극/S극의 영구자석을 외주 면에 부착하기 위하여 외주 면을 따라 다수의 영구자석 부착 홈이 형성되고, 하면에 위치 고정 홈이 형성되는 자성체의 영구자석 홀더; 상면에 영구자석 홀더를 장착할 수 있는 위치 고정 돌기가 형성되며, 상기 관통 홀 안에서 상하로 업다운 가능하게 설치되는 비 자성체의 영구자석 푸셔; 상기 관통 홀과 근접하는 상기 영구자석 배열 플레이트의 상면에 설치되어 상기 N극/S극의 영구자석을 커버링하는 영구자석 커버 부재; 상기 영구자석 배열 홀을 통해서 공급되는 상기 N극/S극의 영구자석을 상기 영구자석 홀더의 상기 영구자석 부착 홈 안에 부착시키기 위하여, 상기 영구자석 푸셔를 업 다운시키는 영구자석 푸셔 실린더; 상기 영구자석 부착 홈 안에 부착된 상기 N극/S극의 영구자석을 상기 로터 링 내주 면에 압입하여 실장하는 영구자석 압입 유닛; 및 상기 영구자석 홀더를 상기 로터 링으로부터 분리하는 영구자석 홀더 탈거 유닛을 포함한다.

상기 N극/S극의 영구자석을 상기 영구자석 부착 홈 안에 부착하기 위하여, 상기 영구자석 푸셔의 상단 면이 상기 N극/S극의 영구자석보다 상대적으로 높게 위치하고, 상기 영구자석 푸셔의 외주 면이 상기 영구자석 배열 홀을 통해서 공급되는 상기 N극/S극의 영구자석을 부착 위치로 대기시키고, 상기 영구자석 푸셔의 상기 위치 고정 돌기를 상기 영구자석 홀더의 상기 위치 고정 홈 안에 끼운 상태에서, 상기 영구자석 푸셔 실린더가 작동하여 상기 영구자석 푸셔를 다운(down)(하강)시키면, 부착 위치에 대기하고 있던 상기 N극/S극의 영구자석이 상기 영구자석 부착 홈 안에 부착되도록 구성된다.

상기 영구자석 푸셔가 다시 업(up)(상승) 되면서 상기 영구자석 부착 홈 안에는 하나의 상기 N극/S극의 영구자석만이 부착된다.

상기 영구자석 압입 유닛은 하측에 위치하는 지그 플레이트와, 상기 지그 플레이트에 수직으로 설치되는 포스트와, 상기 포스트의 상측에 설치되는 실린더 플레이트로 구성되는 상부 서포트 구조물; 상기 로터에 상기 로터 링이 결합한 제품을 홀딩하기 위하여 상기 지그 플레이트의 센터에 고정 설치되는 제품 홀더; 외주 면에 영구자석이 부착된 상기 영구자석 홀더를 상기 로터 링 안에 끼운 상태에서 상기 영구자석 홀더를 하방으로 가압하여 상기 영구자석을 상기 로터 링 내측에 환형으로 압입할 수 있도록 상기 실린더 플레이트의 센터에 업다운 가능하게 설치되는 상부 지그; 및 상기 실린더 플레이트에 설치되는 상부 지그 실린더를 포함한다.

상기 영구자석 홀더 탈거 유닛은 상기 지그 플레이트를 지지하는 하부 서포트 구조물; 상기 하부 서포트 구조물의 상부에 설치되는 하부 지그 실린더; 및 상기 하부 지그 실린더의 상부에 설치되고, 상기 로터 링 안에 끼워진 상기 영구자석 홀더를 분리하기 위한 취출 핀이 상면에 형성된 하부 지그를 포함한다.

상기 제품을 홀딩하기 위하여 상기 제품 홀더 안에는 제품 삽입 홈이 형성되고, 상기 제품은 상기 제품 삽입 홈 안에 끼워져 고정하되, 상기 제품은 상기 샤프가 아래로 향하고 그 샤프트 위에 로터 링이 위치하도록 배치된다.

상기 상부 지그의 하부에는 상기 영구자석 홀더가 삽입될 수 있는 개구부가 형성되고, 상기 개구부는 상기 영구자석 홀더와 상응하는 형상으로 형성된다.

한편, 본 발명의 조립체 압입 장치는 압입 조립이 수행되는 작업대; 상기 작업대 상에 서로 일정 거리를 두고 수직 방향으로 설치되는 복수 개의 수직 가이드 봉; 상시 수직 가이드 봉의 상단부에 수평으로 고정 설치되는 수평 고정 플레이트; 상기 수직 가이드 봉의 중간에 상기 수직 가이드 봉을 따라 상하방향으로 업다운 가능하게 설치되는 업다운 플레이트; 상기 업다운 플레이트를 업다운 시키기 위하여 상기 수평 고정 플레이트에 고정 설치되는 압입용 실린더; 상기 업다운 플레이트의 저면에 설치되어 상기 회전자 조립체의 샤프트를 홀딩하는 회전자 조립체 홀딩유닛; 상기 작업대 상에 탄력적으로 업다운 가능하게 설치되고, 상기 회전자 조립체 홀딩유닛의 직 하방에 위치하며, 상기 고정자 조립체를 안착시키기 위한 고정자 조립체 안착 지그; 상기 고정자 조립체 안착 지그에 안착된 상기 고정자 조립체를 척킹하기 위한 고정자 조립체 척킹 유닛; 상기 고정자 조립체 척킹 유닛에 의해서 고정된 상기 고정자 조립체의 압입 위치를 정렬시키는 고정자 조립체 정렬유닛; 및 상기 압입용 실린더를 구동하여서, 상기 회전자 조립체 홀딩유닛에 의해서 홀딩된 상기 회전자 조립체와, 상기 고정자 조립체 척킹 유닛에 의해서 위치 고정된 상기 고정자 조립체를 압입 조립하기 위한 일련의 작업을 제어하는 제어 유닛을 포함한다.

본 발명의 조립체 압입 장치는 상기 고정자 조립체 안착 지그의 하부에 설치되어 상기 압입용 실린더의 압입 압력을 계측하는 로드 셀 계측게이지; 및 상기 로드 셀 계측게이지에서 측정한 상기 압입용 실린더의 압입 압력을 표시하는 인디케이터를 더 포함한다.

상기 회전자 조립체 홀딩유닛은 상기 회전자 조립체의 샤프트를 삽입하기 위한 삽입 홀을 갖는 홀딩 블록; 상기 회전자 조립체의 샤프트의 오 삽입 방지를 위하여 상기 회전자 조립체의 무브 볼트 홀 위치를 감지하는 광센서; 및 상기 광센서에 의해 상기 회전자 조립체의 샤프트의 정상 삽입이 확인되는 경우에만, 상기 회전자 조립체의 샤프트를 홀딩하기 위하여 상기 홀딩 블록에 설치되는 가동 홀더를 구비한다.

상기 고정자 조립체 안착 지그는 상기 고정자 조립체를 안착시키기 위한 안착 홈 및 와이어 삽입 홈을 갖는 메인 블록과, 상기 메인 블록에 연결되는 연결 블록으로 구성되며,

상기 고정자 조립체 안착 지그는 상기 작업대 상에 탄력적으로 업다운 가능하게 설치되기 위하여 상기 연결 블록의 일단은 상기 수직 가이드 봉에 업다운 가능하게 결합하고 상기 메인 블록의 일단은 보조 수직 가이드 봉에 결합하며, 상기 수직 가이드 봉과 상기 보조 수직 가이드 봉에는 상기 고정자 조립체 안착 지그를 지지하기 위한 스프링이 설치된다.

상기 고정자 조립체 척킹 유닛은 상기 안착 홈 안에 안착된 상기 고정자 조립체의 샤프트의 외주를 선택적으로 클램핑(clamping or jawing)하기 위하여 가동(可動) 가능하게 설치되는 복수 개의 척(chuck); 상기 안착 홈 안에 안착된 상기 고정자 조립체의 샤프트의 하단을 지지하기 위한 샤프트 지지봉을 구비한다.

상기 고정자 조립체 정렬유닛은 상기 안착 지그 상에 형성되는 일정길이로 슬라이드 이동 가능하게 설치되며, 끝단에 상기 고정자 조립체의 샤프트를 정렬하기 위한 샤프트 정렬 홈이 형성되는 정렬 가이드를 구비한다.

본 발명의 조립체 압입 장치는 상기 업다운 플레이트의 하강위치를 계측하는 스트로크 계측 부를 더 포함한다.

상기 제어 유닛은 압입 조립의 일련 동작을 제어하기 위한 터치 제어패널; 제어반 스위치; 압입 또는 해제를 수동으로 작동하기 위한 압입, 해제 스위치; 및 작업자의 안전을 위한 안전용 광센서를 포함하되, 상기 터치 제어패널은 자동운전 및 수동운전에 의해 조작 가능하고, 운전 진행 단계를 표시하고, 상기 압입용 실린더의 업다운 및 상기 회전자 조립체 홀딩유닛의 회전자 조립체 홀딩(잡음)과 언 홀딩(놓음)을 제어하며, 상기 고정자 조립체 척킹 유닛의 고정자 조립체 홀딩(잡음)과 언 홀딩(놓음)을 제어하며, 상기 홀딩(잡음)과 상기 언 홀딩(놓음)을 제어하는 풋 스위치(Foot Switch)와 연동하며,

상기 제어반 스위치는 제어 전원-온 오프 전환스위치, 운전 수동/자동 전환스위치, 운전 버튼, 정지 버튼, 리셋 버튼, 부저 스톱 버튼, 및 비상 버튼 스위치를 포함한다.

상기 안전용 광센서는 자동 및 수동 작동중 물건, 작업자의 양팔 진입시 자동정지하고, 회전자 조립체 홀딩유닛의 상승 후 압입용 실린더를 정지한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 영구자석 압입 장치는 영구자석 압입 조립시, 외주 면에 영구자석이 달라붙는 자성체의 자석홀더와, 그 자석홀더의 외주 면에 영구자석을 부착시키는 영구자석 배열 플레이트를 이용하여, 로터 하우징의 내주 면에 영구자석을 전이(轉移)하여 실장할 수 있기 때문에 조립작업이 매우 정밀하고 용이하며 신속하다.

또한, 영구자석 배열 플레이트에 형성된 영구자석 배열 홀 안에 N극, S극의 영구자석을 균일하게 배열 배치함으로써, 영구자석끼리 서로 충돌하여 영구자석이 파손되는 종래의 문제를 해소할 수 있다.

또한, 로터 하우징의 내주 면에 영구자석을 압입하는 과정에서 압입과 동시에 영구자석 홀더의 탈거(분리)가 이루어지고, 이후 핸드 프레스를 이용하여 제품(로터 ASS 'Y 단품)의 영구자석을 한 번 더 압입함으로써 영구자석을 정 위치시켜 완전한 회전자 조립체를 조립할 수 있다.

또한, 본 발명의 조립체 압입 장치는 고정자 조립체 및 회전자 조립체의 압입 조립시, 생산성을 향상시키고 자동 또는 수동 압입 조립 선택이 가능하며, 숙련자 및 비숙련자 간의 불량율의 차이가 최소화되어 균일품질을 생산할 수 있다.

또한, 로드 셀 계측게이지에서 압입용 실린더의 압입 압력을 실시간으로 계측하여서 항상 기설정된 압입 압력 범위 내에서 압입 조립 작업을 함으로써, 제품의 불량과 편심을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 홀딩 블록의 삽입 홀 안에 회전자 조립체의 샤프트를 삽입하는 경우, 광센서가 회전자 조립체의 무브 볼트 홀 위치를 감지하여 회전자 조립체의 오 삽입을 확인하고, 회전자 조립체의 정상 삽입이 확인되는 경우에만, 가동 홀더가 가동하여 회전자 조립체의 샤프트를 홀딩함으로써, 제품의 불량과 편심을 효과적으로 방지할 수 있다.

도 1은 일반적인 외전형 브러시 리스 직류 전동기를 일부 절개하여 도시한 종단면도
도 2는 일반적인 외전형 브러시 리스 직류 전동기의 회전자 조립체를 도시한 측면도
도 3은 도 2의 A-A선 단면도
도 4는 회전자 조립체의 무브 볼트 홀을 보인 사시도
도 5는 본 발명의 영구자석 압입 장치에서 영구자석 홀더를 보인 사시도
도 6은 도 5의 측면도
도 7은 본 발명의 영구자석 압입 장치를 보인 평면도
도 8은 도 7의 측면도
도 9는 본 발명의 영구자석 배열 플레이트를 보인 평면도
도 10은 영구자석 배열 플레이트의 센터 안으로 영구자석 홀더를 업다운 시키면서 영구자석 홀더의 외주 면에 영구자석을 부착하는 동작을 보인 측면도
도 11은 영구자석 압입 동작을 보인 측면도
도 12는 영구자석 홀더 탈거 동작을 보인 측면도
도 13은 본 발명의 조립체 압입 장치를 보인 사시도
도 14는 본 발명의 조립체 압입 장치를 도시한 정면도
도 15는 회전자 조립체 홀딩유닛의 확대도
도 16은 회전자 조립체 홀딩유닛의 사진
도 17은 고정자 조립체 안착 지그 및 고정자 조립체 척킹 유닛의 평면도
도 18은 고정자 조립체 안착 지그, 고정자 조립체 정렬유닛 및 고정자 조립체 척킹 유닛의 사진
도 19는 무브 볼트 홀 안에 무브 볼트를 체결하는 사진
도 20은 압입 조립 완료된 외전형 브러시 리스 직류 전동기를 보인 사진

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 외전형 브러시 리스 직류 전동기(1)는 고정자 조립체(10)와 회전자 조립체(20)로 구성된다.

고정자 조립체(10)는 다수의 철심에 코일(11a)이 권선된 전기자 권선부(11)와, 전기자 권선부(11)를 지지하는 고정 구조물(12)로 구성된다. 고정자 조립체(10)의 중심에는 샤프트(13)가 형성된다.

회전자 조립체(20)는 샤프트(22)와 일체로 형성되는 로터(21)와, 로터(21)의 하부에 결합하는 로터 링(23)과, 로터 링(23) 내측에 환형으로 실장되는 다수의 N극/S극의 영구자석(계자)(24)으로 구성된다. 로터 링(23)의 내측에는 영구자석(24)을 지지하기 위한 단턱(23a)이 형성된다.

로터(21)의 상면에는 샤프트(22)를 중심으로 180°로 2개의 무브볼트 홀(21a)이 형성된다. 무브볼트 홀(21a)에는 무브볼트(미도시)가 체결되어 고정자 조립체(10)와 회전자 조립체(20)의 체결력을 추가로 향상시키게 된다.

본 발명에서 설명하는 외전형 브러시 리스 직류 전동기(1)는 드론(dron)과 같이 고속 회전이 필요한 장치 등에 범용적으로 사용될 수 있다.

본 발명의 외전형 브러시 리스 직류 전동기의 압입 시스템은 로터 링(23) 내측에 영구자석(계자)를 압입하는 영구자석 압입 장치(100)와, 회전자 조립체(20) 및 고정자 조립체(10)를 압입 조립하는 조립체 압입 장치(200)를 구비한다.

먼저, 본 발명의 영구자석 압입 장치(100)는 자성체의 영구자석 배열 플레이트(110), 자성체의 영구자석 홀더(120), 비 자성체의 영구자석 푸셔(130), 영구자석 커버 부재(135); 영구자석 푸셔 실린더(140), 영구자석 압입 유닛(150), 및 영구자석 홀더 탈거 유닛(160)을 포함한다. 미설명 부호 T는 작업 테이블을 보인 것이다.

영구자석 배열 플레이트(110)는 자성체로 구성될 수 있으며, 센터에 관통 홀(111)이 형성되고, 관통 홀(111)을 기준으로 방사상 방향으로 영구자석 배열 홀(112)이 다수 형성된다.

영구자석 배열 홀(112)에는 N극/S극의 영구자석(24)을 충전(充塡)할 수 있도록 구성되며, 극 수(2극, 4극, 6극, 8극 등)에 따라 N극/S극의 영구자석(24)을 적절하게 영구자석 배열 홀(112) 안에 충전한다.

자성체의 영구자석 홀더(120)는 관통 홀(111) 안에 선택적으로 위치하여 영구자석 배열 홀(112)을 통해서 공급되는 N극/S극의 영구자석(24)을 외주 면에 부착하기 위하여, 외주 면을 따라 다수의 영구자석 부착 홈(121)이 형성된다.

영구자석 홀더(120)의 상면에는 경사 가이드(122)가 형성되고, 영구자석 홀더(120)의 하면에는 위치 고정 홈(123)이 형성된다.

영구자석 푸셔(130)는 관통 홀(111) 안에서 상하로 업다운 가능하게 설치되며, 상면에 영구자석 홀더(120)를 장착할 수 있는 위치 고정 돌기(131)가 형성된다. 본 발명의 실시 예에서는 2개의 위치 고정 돌기(131)를 일 예로 하고 있으나, 1개의 3개 등으로 갯수를 변경 가능하다.

영구자석 커버 부재(135)는 관통 홀(111)과 근접하는 영구자석 배열 플레이트(110)의 상면에 설치되어 N극/S극의 영구자석(24)을 커버링한다.

영구자석 푸셔 실린더(140)는 영구자석 배열 홀(111)을 통해서 공급되는 N극/S극의 영구자석(24)을 영구자석 홀더(120)의 영구자석 부착 홈(121) 안에 부착시키기 위하여, 영구자석 푸셔(130)를 업 다운시키는 역할을 한다.

영구자석 압입 유닛(150)은 영구자석 부착 홈(121) 안에 부착된 N극/S극의 영구자석(24)을 로터 링(23) 내주 면에 압입하여 실장하는 장치이다.

영구자석 압입 유닛(150)은 상부 서포트 구조물(151), 제품 홀더(152), 상부 지그(153), 및 상부 지그 실린더(154)로 구성된다.

상부 서포트 구조물(151)은 하측에 위치하는 지그 플레이트(151a)와, 지그 플레이트(151a)에 수직으로 설치되는 포스트(151b)와, 포스트(151b)의 상측에 설치되는 실린더 플레이트(151c)로 구성된다.

제품 홀더(152)는 제품(로터에 로터 링이 결합한 것을 말함)을 홀딩하기 위하여 지그 플레이트(151a)의 상면 센터에 고정 설치된다.

제품을 홀딩하기 위하여 제품 홀더(152) 안에는 제품 삽입 홈(공간)(152a)이 형성되고, 제품은 제품 삽입 홈(152a) 안에 끼워져 고정하되, 제품은 샤프트(22)가 아래로 향하고 그 샤프트(22) 위에 로터 링(23)이 위치하도록 배치된다.

상부 지그(153)는 외주 면에 영구자석(24)이 부착된 영구자석 홀더(120)를 로터 링(23) 안에 끼운 상태에서 영구자석 홀더(120)를 하방으로 가압하여 영구자석(24)을 로터 링(23) 내측에 환형으로 압입할 수 있도록 실린더 플레이트(151c)의 센터에 업다운 가능하게 설치된다.

상부 지그(153)의 하부에는 영구자석 홀더(120)가 삽입될 수 있는 개구부(153a)가 형성되고, 개구부(153a)는 영구자석 홀더(120)와 상응하는 형상으로 형성된다.

상부 지그 실린더(154)는 실린더 플레이트(151c)에 설치되어 상부 지그(153)를 업 다운시킬 수 있도록 구성된다.

영구자석 홀더 탈거 유닛(160)은 영구자석 홀더(120)를 로터 링(23)으로부터 분리하는 장치이다.

영구자석 홀더 탈거 유닛(160)은 지그 플레이트(151a)를 지지하는 하부 서포트 구조물(161)(162), 하부 서포트 구조물(161)(162)의 상부에 설치되는 하부 지그 실린더(162), 및 하부 지그 실린더(162)의 상부에 설치되고 로터 링(23) 안에 끼워진 영구자석 홀더(120)를 분리하기 위한 취출 핀(163a)이 상면에 형성된 하부 지그(163)를 포함한다.

본 발명에서는, N극/S극의 영구자석(24)을 영구자석 부착 홈(121) 안에 부착하기 전에, 영구자석 푸셔(130)의 상단 면이 N극/S극의 영구자석(24)보다 상대적으로 높게 위치하고, 영구자석 푸셔(130)의 외주 면이 영구자석 배열 홀(112)을 통해서 공급되는 N극/S극의 영구자석(24)을 부착 위치로 대기시키고, 영구자석 푸셔(130)의 위치 고정 돌기(131)를 영구자석 홀더(120)의 위치 고정 홈(123) 안에 끼운 상태에서, 영구자석 푸셔 실린더(140)가 작동하여 영구자석 푸셔(130)를 다운(하강)시키면, 부착 위치에 대기하고 있던 N극/S극의 영구자석(24)이 영구자석 부착 홈(121) 안에 부착되도록 구성된다.

영구자석 푸셔(130)가 다시 업(상승) 되면서 각 영구자석 부착 홈(121) 안에 하나씩의 영구자석(24)만이 부착되도록 한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 영구자석 압입 장치의 작동에 대하여 설명한다.

극 수에 따라 N극/S극의 영구자석(24)을 영구자석 배열 플레이트(110)의 영구자석 배열 홀(112) 안에 충전한다.

그 다음, 영구자석 홀더(120)를 구비하고, 그 영구자석 홀더(120)를 영구자석 푸셔(130)의 상단 면에 올려놓는다. 이때 영구자석 푸셔(130)의 상단 면을 N극/S극의 영구자석(24)보다 상대적으로 높게 위치시킨다.

영구자석 푸셔(130)의 위치 고정 돌기(131)를 영구자석 홀더(120)의 위치 고정 홈(123) 안에 끼워서 영구자석 홀더(120)의 위치를 고정한다. 이때, 비 자성체의 영구자석 푸셔(130)의 외주 면이 영구자석 배열 홀(112)을 통해서 공급되는 N극/S극의 영구자석(24)을 부착 위치로 대기시키게 된다.

그 다음, 영구자석 푸셔 실린더(140)가 작동하여 영구자석 푸셔(130)를 다운(하강)시키면, 부착 위치에 대기하고 있던 N극/S극의 영구자석(24)이 영구자석 부착 홈(121) 안에 부착된다.

그 다음, 영구자석 푸셔 실린더(140)가 작동하여 영구자석 푸셔(130)를 업(상승)시키면 각 영구자석 부착 홈(121) 안에 하나의 영구자석(24)이 부착되고, 나머지 영구자석들(4)은 영구자석 배열 홀(112) 안에 그대로 남아있게 된다.

각 영구자석 부착 홈(121) 안에는 하나씩의 영구자석(24)이 부착된 상태로 남게 되고, 작업자는 영구자석 홀더(120)를 이동시켜서, 그 영구자석(24)을 로터 링(23) 내주 면에 압입하는 과정을 거치도록 한다.

즉, 우선 제품 홀더(152)의 제품 삽입 홈(152a) 안에 제품(로터 ASS 'Y 단품)을 삽입한 후, 외주 면에 영구자석(24)이 부착된 영구자석 홀더(120)를 로터 링(23) 안에 끼운다.

그 다음, 스위치(S)를 누르면, 상부 지그 실린더(154)가 작동하여 상부 지그(153)를 다운(하강)시킨다.

상부 지그(153)가 영구자석 홀더(120)를 하방으로 가압하여 영구자석(24)을 전이하여 로터 링(23) 내측에 환형으로 압입한다.

그 다음, 스위치(S)를 누르면, 하부 지그 실린더(164)가 하부 지그(163)를 상승시킨다. 이때, 하부 지그(163)의 취출 핀(163a)이 영구자석 홀더(120)를 상방으로 밀어올려서 로터 링(23) 안에 끼워진 영구자석 홀더(120)를 탈거(분리)시킨다.

마지막으로, 영구자석(24)이 실장된 제품을 정방향으로 안치시킨 후, 핸드 프레스(미도시)를 이용하여 영구자석(24)을 로터 링(23) 내주 면의 단턱(23a) 까지 재차 압입하여 회전자 조립체(1)의 조립을 완료한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 영구자석 압입 조립시, 외주 면에 영구자석이 달라붙는 자석홀더와, 그 자석홀더의 외주 면에 영구자석을 부착시키는 영구자석 배열 플레이트를 이용하여, 로터 하우징의 내주 면에 영구자석을 전이(轉移)하여 실장할 수 있기 때문에 조립작업이 매우 정밀하고 용이하며 신속하다.

또한, 영구자석 배열 플레이트에 형성된 영구자석 배열 홀 안에 N극, S극의 영구자석을 균일하게 배열 배치함으로써, 영구자석끼리 서로 충돌하여 영구자석이 파손되는 종래의 문제를 해소할 수 있다.

또한, 로터 하우징의 내주 면에 영구자석을 압입하는 과정에서 압입과 동시에 영구자석 홀더의 탈거가 이루어지고, 이후 제품(로터 ASS 'Y 단품)의 영구자석을 한 번 더 압입하여 정 위치시켜 완전한 회전자 조립체를 조립할 수 있다.

이하, 본 발명의 조립체 압입 장치에 대하여 설명한다.

본 발명의 조립체 압입 장치는 전술한 방법으로 압입 조립한 회전자 조립체(20)를 고정자 조립체(10)에 압입 조립하여 최종제품인 외전형 브러시 리스 직류 전동기(1)를 제조한다.

도 13은 본 발명의 조립체 압입 장치를 보인 사시도, 도 14는 본 발명의 조립체 압입 장치를 도시한 정면도, 도 15는 회전자 조립체 홀딩유닛의 확대도, 도 16은 회전자 조립체 홀딩유닛의 사진, 도 17은 고정자 조립체 안착 지그 및 고정자 조립체 척킹 유닛의 평면도, 도 18은 고정자 조립체 안착 지그, 고정자 조립체 정렬유닛 및 고정자 조립체 척킹 유닛의 사진, 도 19는 무브 볼트 홀 안에 무브 볼트를 체결하는 사진, 도 20은 압입 조립 완료된 외전형 브러시 리스 직류 전동기를 보인 사진이다.

위 도면을 참조하면, 본 발명의 조립체 압입 장치(200)는 회전자 조립체(20)와 고정자 조립체(10)를 압입 조립하여 외전형 브러시 리스 직류 전동기(1)를 제조하기 위한 장치이다.

본 발명의 조립체 압입 장치는 작업대(50), 수직 가이드 봉(60), 수평 고정 플레이트(70), 업다운 플레이트(80), 압입용 실린더(90), 회전자 조립체 홀딩유닛(210), 고정자 조립체 안착 지그(220), 고정자 조립체 척킹 유닛(230), 고정자 조립체 정렬유닛(240), 및 제어 유닛을 포함한다.

작업대(50)는 압입 조립작업을 수행하기 위한 작업 테이블로서, 프레임(51)에 의해 지면(또는 실내 바닥면)으로부터 일정 높이로 설치되며, 수직 가이드 봉(60)은 작업대(50) 상에 2개가 서로 일정 거리를 두고 수직 방향으로 설치된다. 수평 고정 플레이트(70)는 수직 가이드 봉(60)의 상단부에 수평으로 고정 설치된다.

업다운 플레이트(80)는 수직 가이드 봉(60)의 중간에 수직 가이드 봉(60)을 따라 상하방향으로 업다운 가능하게 설치된다.

압입용 실린더(90)는 업다운 플레이트(80)를 업다운 시키기 위하여 수평 고정 플레이트(70)에 고정 설치된다. 즉, 압입용 실린더(90)의 본체(91)는 수평 고정 플레이트(70)에 고정 설치되고, 로드(92)의 헤드 부(93)는 업다운 플레이트(80)에 고정된다.

압입용 실린더(90)의 공기 압력 조절을 위해서 실린더 공압 레귤레이터(280)가 구비되며, 코크(281)를 돌려서 공압을 투입할 수 있도록 구성된다.

압력게이지(282)는 실린더 공압 레귤레이터(280)로부터 유입된 공기 압력을 계측하여 압입용 실린더(90)에 공급 압력 표시하도록 한다.

회전자 조립체 홀딩유닛(210)은 업다운 플레이트(80)의 저면(하부)에 설치되어 회전자 조립체(20)를 홀딩(holding or grip)하는 기능을 한다.

회전자 조립체 홀딩유닛(210)은 회전자 조립체(20)의 샤프트(22)를 삽입하기 위한 삽입 홀(211a)을 갖는 홀딩 블록(211), 회전자 조립체(20)의 샤프트(22)의 오 삽입 방지를 위하여 회전자 조립체(20)의 무브 볼트 홀(21a) 위치를 감지하는 광센서(212), 및 광센서(212)에 의해 회전자 조립체(20)의 샤프트(22)의 정상 삽입이 확인되는 경우에만 회전자 조립체(20)의 샤프트(22)를 홀딩하기 위하여 홀딩 블록(211)에 설치되는 가동 홀더(213)를 구비한다. 회전자 조립체(20)의 방향성을 고려하여 홀딩할 수 있도록 광센서(212)는 홀딩 블록(211)의 좌우 측에는 설치되지 않고, 적어도 전방 측 또는 후방 측에만 설치된다. 즉, 광센서(212)는 무브 볼트 홀(21a)을 직접적으로 감지하는 것이 아니라, 무브 볼트 홀(21a) 이외 부분을 감지하여 무브 볼트 홀(21a) 위치를 간접적으로 감지한다.

고정자 조립체 안착 지그(220)는 작업대(50) 상에 탄력적으로 업다운 가능하게 설치되고, 회전자 조립체 홀딩유닛(210)의 직 하방에 위치하며, 고정자 조립체(10)를 안착시키는 기능을 한다.

고정자 조립체 안착 지그(220)는 고정자 조립체(10)를 안착시키기 위한 안착 홈(221) 및 와이어 삽입 장홈(223)을 갖는 메인 블록(224)과, 메인 블록(221)에 연결되는 연결 블록(226)으로 구성된다. 압입 조립시 간섭되지 않도록 와이어 삽입 장홈(223)에는 전기자 권선부(11)와 연결된 전기선이 삽입된다. 전기선은 전동기에 연결되는 통상의 전선이므로 이에 대한 구체적인 도시와 설명은 생략한다.

고정자 조립체 안착 지그(220)에는, 작업대(50) 상에 탄력적으로 업다운 가능하게 설치되기 위하여 연결 블록(226)의 일단이 수직 가이드 봉(60)에 업다운 가능하게 결합하고 메인 블록(224)의 일단이 보조 수직 가이드 봉(62)에 결합하며, 수직 가이드 봉(60)과 보조 수직 가이드 봉(62)에는 고정자 조립체 안착 지그(220)를 탄력적으로 지지하기 위한 스프링(64)이 설치된다.

고정자 조립체 척킹 유닛(230)은 고정자 조립체 안착 지그(220)에 안착된 상기 고정자 조립체(10)를 척킹(chucking or clamping)하는 기능을 한다.

고정자 조립체 척킹 유닛(230)은 안착 홈(221) 안에 안착된 고정자 조립체(10)의 샤프트(13)의 외주를 선택적으로 클램핑 하기 위하여 가동(可動) 가능하게 설치되는 복수 개의 척(231), 및 상기 안착 홈(221) 안에 안착된 고정자 조립체(10)의 샤프트(13)의 하단을 지지하기 위한 샤프트 지지봉(232)을 구비한다.

고정자 조립체 정렬유닛(240)은 고정자 조립체 척킹 유닛(230)에 의해서 고정된 고정자 조립체(10)의 압입 위치를 정렬시키는 기능을 한다.

고정자 조립체 정렬유닛(240)은 고정자 조립체 안착 지그(220) 상에 일정길이로만 슬라이드 이동 가능하게 설치되며, 끝단에 고정자 조립체(10)의 샤프트(13)를 정렬하기 위한 샤프트 정렬 홈(242)이 형성되는 정렬 가이드(243)를 구비한다. 샤프트 정렬 홈(242)의 입구에는 안내 경사면(미도시)이 형성되어 샤프트(13)가 상기 샤프트 정렬 홈(242) 안으로 원활하게 삽입되도록 할 수도 있다.

제어 유닛은 압입용 실린더(90)를 구동하여서 회전자 조립체 홀딩유닛(210)에 의해서 홀딩된 회전자 조립체(20)와, 고정자 조립체 척킹 유닛(230)에 의해서 위치 고정된 고정자 조립체(10)를 압입 조립하기 위한 일련의 작업을 제어한다.

제어 유닛의 구성을 살펴보면, 압입 조립의 일련 동작을 입력 및 제어하기 위한 터치 제어패널(251), 각종 버튼의 제어반 스위치(252), 압입 또는 해제를 수동으로 작동하기 위한 압입/해제 스위치(253), 및 작업자의 안전을 위한 안전용 광센서(254)를 포함한다.

터치 제어패널(251)은 자동운전 및 수동운전에 의해 조작 가능하고, 운전 진행 단계를 표시하고, 압입용 실린더(90)의 업다운 및 회전자 조립체 홀딩유닛(210)의 회전자 조립체(20) 홀딩(잡음)과 언 홀딩(놓음)을 제어하며, 고정자 조립체 척킹 유닛(230)의 고정자 조립체(10) 홀딩(잡음)과 언 홀딩(놓음)을 제어하며, 홀딩(잡음)과 언 홀딩(놓음)을 제어하는 풋 스위치(Foot Switch)(255)와 연동될 수 있다.

제어반 스위치(252)는 제어 전원-온 오프 전환스위치, 운전 수동/자동 전환스위치, 운전 버튼, 정지 버튼, 리셋 버튼, 부저 스톱 버튼, 및 비상 버튼 스위치를 포함한다.

안전용 광센서(254)는 자동 및 수동 작동중 물건, 작업자의 양팔 진입시 자동정지하고, 회전자 조립체 홀딩유닛(210)의 상승 후 압입용 실린더를 정지하도록 한다. 안전용 광센서(254)는 회전자 조립체 홀딩 유닛(210)의 일측에 설치될 수 있다.

본 발명의 조립체 압입 장치(200)는 안착 지그(220)의 하부에 설치되어 압입용 실린더(90)의 압입 압력을 계측하는 로드 셀 계측게이지(260), 및 로드 셀 계측게이지(260)에서 측정한 압입용 실린더(90)의 압입 압력을 표시하는 인디케이터(261)를 포함한다.

본 발명의 조립체 압입 장치(200)는 업다운 플레이트(80) 및 압입용 실린더(90)의 하강위치를 계측하는 스트로크 계측 부(270), 알람, 경보, 경광등(미도시)을 포함한다.

이하, 본 발명의 조립체 압입 장치(200)의 작동을 설명하면 다음과 같다.

터치 제어패널(251)은 압입 조립의 일련 동작을 입력 및 제어하기 위한 제어장치로서, 제어반 스위치(252)는 제어 전원-온 오프 전환스위치, 운전 수동/자동 전환스위치, 운전 버튼, 정지 버튼, 리셋 버튼, 부저 스톱 버튼, 및 비상 버튼 스위치를 포함한다.

터치 제어패널(251)은 자동운전 및 수동운전에 의해 조작 가능하고, 운전 진행 단계를 표시하고, 압입용 실린더(90)의 업다운 및 회전자 조립체 홀딩유닛(210)의 회전자 조립체(20) 홀딩(잡음)과 언 홀딩(놓음)을 제어하며, 고정자 조립체 척킹 유닛(230)의 고정자 조립체(10) 홀딩(잡음)과 언 홀딩(놓음)을 제어하며, 홀딩(잡음)과 언 홀딩(놓음)을 제어하는 풋 스위치(Foot Switch)(255)와 연동할 수 있다. 작업자는 압입, 해제 스위치(253)를 이용하여 압입 또는 해제를 수동으로 작동할 수도 있다.

공정 누락 또는 부품 조립 불량 시, 압입용 실린더(90)가 일정압력으로 가해지지 않을 때에, fool proof 장치인 알람, 경보, 경광등(미도시)을 통해서 작업자에게 알람해 주고 표시해 준다.

자동 압입 조립과정을 살펴보면, 우선 압입용 실린더(90)를 상승시킨 상태에서, 작업자가 회전자 조립체 홀딩유닛(210)의 홀딩 블록(211)의 삽입 홀(211a) 안에 방향성을 맞추어서 회전자 조립체(20)의 샤프트(22)를 삽입하면 광센서(212)가 회전자 조립체(20)의 샤프트(22)의 오 삽입을 감지하고, 광센서(212)에 의해 회전자 조립체(20)의 샤프트(22)의 정상 삽입이 확인되는 경우에만, 가동 홀더(213)가 가동하여 회전자 조립체(20)의 샤프트(22)를 홀딩한다.

그 다음, 작업자가 고정자 조립체 안착 지그(220)를 하방으로 누른 상태에서, 안착 홈(221) 안에 고정자 조립체(10)를 안착시킨다. 이때 스프링(64)은 고정자 조립체 안착 지그(220)를 탄력적으로 지지한다.

그 다음, 척 구동부(233)가 구동하여 복수 개의 척(231)을 가동시켜서 안착 홈(221a) 안에 안착된 상기 고정자 조립체(10)의 샤프트(13)의 외주를 클램핑 한다. 이때 샤프트 지지봉(232)은 안착 홈(221) 안에 안착된 고정자 조립체(10)의 샤프트(13)의 하단을 견고하게 지지한다.

그 다음, 작업자가 정렬 가이드(243)를 이동시켜서 샤프트 정렬 홈(242) 안으로 샤프트(13)가 삽입되도록 한다. 정렬 가이드(243)의 이동에 의해서 고정자 조립체(10)의 샤프트(13)가 정렬되어 조립 불량 및 편심을 방지할 수 있다.

그 다음, 압입용 실린더(90)가 작동하여, 헤드 부(93) 및 업다운 플레이트(80)가 수직 가이드 봉(60)에 가이드 되면서 하강한다. 즉, 압입용 실린더(90)의 로드(92) 및 헤드 부(93)는 기설정된 압력과 스트로크로 하강한다.

압입용 실린더(90)를 하강시켜서 고정자 조립체(10)에 회전자 조립체(20)를 압입 조립하는 단계에서는, 로드 셀 계측게이지(260)가 압입용 실린더(90)의 압입 압력을 실시간으로 측정하고, 로드 셀 계측게이지(260)에서 측정한 압입용 실린더(90)의 압입 압력을 인디케이터(261)에 표시하되, 기설정된 압입 압력 범위 내에서 압입용 실린더(90)가 압입 조립하도록 한다.

그 다음, 회전자 조립체(20)와 고정자 조립체(10)의 완전결합(추가결합)을 위해서 무브 볼트(미도시)를 체결한다. 즉, 작업자는 드라이버를 이용하여 작업자의 좌우방향에서 회전자 조립체(20)의 무브볼트 홀(21a) 안에 무브 볼트를 체결할 수 있다(도 19 참조). 여기서, 무브 볼트는 회전자 조립체(20)와 고정자 조립체(10)의 결합을 위한 통상의 체결수단이므로 이에 대한 도면도시와 설명은 생략한다. 또한, 무브 볼트의 체결을 위해서 작업대(50) 위에 설치되는 구조물들은 무브 볼트 홀(21a)이 가려지지 않도록 설계되어야 한다.

그 다음, 고정자 조립체(10)의 클램핑 및 회전자 조립체(20)의 홀딩을 해제하고, 압입용 실린더(90)를 다시 상승시킨 후, 압입 조립 완료된 외전형 브러시 리스 직류 전동기를 꺼내어 검사장소로 이송한다.

스트로크 계측 부(270)는 압입용 실린더(90)의 하강시, 업다운 플레이트(80) 및 헤드 부(93)의 하강위치를 계측하며, 안전용 광센서(254)는 작업자의 안전을 위하여 자동 및 수동 작동중 물건, 양팔 진입시 자동정지하고, 헤드 부(93) 상승 후 압입용 실린더(90)를 정지하도록 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 고정자 조립체와 회전자 조립체의 압입 조립시, 생산성을 향상시키고 자동 또는 수동 압입 조립 선택이 가능하며, 숙련자 및 비숙련자 간의 불량율의 차이가 최소화되어 균일품질을 생산할 수 있다.

또한, 로드 셀 계측게이지에서 압입용 실린더의 압입 압력을 실시간으로 계측하여서 기설정된 압입 압력에서 압입 조립 작업을 하도록 함으로써, 제품의 불량과 편심을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 홀딩 블록의 삽입 홀 안에 회전자 조립체의 샤프트를 삽입하는 경우, 광센서가 무브 볼트 홀 위치를 감지하여 회전자 조립체의 오 삽입을 확인하고, 회전자 조립체의 정상 삽입이 확인되는 경우에만, 가동 홀더가 가동하여 회전자 조립체의 샤프트를 홀딩함으로써, 제품의 불량과 편심을 효과적으로 방지할 수 있다.

10: 고정자 조립체
20: 회전자 조립체
24: N극/S극의 영구자석
50: 작업대
51: 프레임
60: 수직 가이드 봉
62: 보조 수직 가이드 봉
64: 스프링
70: 수평 고정 플레이트
80: 업다운 플레이트
90: 압입용 실린더
91: 압입용 실린더의 본체
92: 로드
93: 헤드 부
100: 회전자 조립체 조립장치
110: 영구자석 배열 플레이트
111: 관통 홀
112: 영구자석 배열 홀
120: 영구자석 홀더
121: 영구자석 부착 홈
122: 경사 가이드
123: 위치 고정 홈
130: 영구자석 푸셔
131: 위치 고정 돌기
135: 영구자석 커버 부재
140: 영구자석 푸셔 실린더
150: 영구자석 압입 유닛
151: 상부 서포트 구조물
151a: 지그 플레이트
151b: 포스트
151c: 실린더 플레이트
152: 제품 홀더
152a: 제품 삽입 홈
153: 상부 지그
153a: 개구부
154: 상부 지그 실린더
160: 영구자석 홀더 탈거 유닛
161, 162: 하부 서포트 구조물
163: 하부 지그
163a: 취출 핀
164: 하부 지그 실린더
210: 회전자 조립체 홀딩유닛
211: 홀딩 블록
211a: 삽입 홀
212: 광센서
213: 가동 홀더
220: 고정자 조립체 안착 지그
221: 안착 홈
223: 와이어 삽입 홈
224: 메인 블록
226: 연결 블록
230: 고정자 조립체 척킹 유닛
231: 척
232: 샤프트 지지봉
233: 척 구동부
240: 고정자 조립체 정렬유닛
242: 샤프트 정렬 홈
243: 정렬 가이드
250: 제어 유닛
251: 터치 제어패널
252: 제어반 스위치
253: 압입, 해제 스위치
255: 풋 스위치(Foot Switch)
260: 로드 셀 계측게이지
261: 인디케이터
270: 스트로크 계측 부
280: 실린더 공압 레귤레이터
281: 코크
282: 압력게이지

Claims (6)

1. 회전자 조립체(20)와 고정자 조립체(10)를 압입 조립하기 위한 외전형 브러시 리스 직류 전동기(BLDCM)의 압입장치로서,
   압입 조립 작업을 수행하기 위한 작업대(50); 상기 작업대(50) 상에 서로 일정 거리를 두고 수직 방향으로 설치되는 복수 개의 수직 가이드 봉(60); 상시 수직 가이드 봉(60)의 상단부에 수평으로 고정 설치되는 수평 고정 플레이트(70); 상기 수직 가이드 봉(60)의 중간에 상기 수직 가이드 봉(60)을 따라 상하방향으로 업다운 가능하게 설치되는 업다운 플레이트(80); 상기 업다운 플레이트(80)를 업다운 시키기 위하여 상기 수평 고정 플레이트(70)에 고정 설치되는 압입용 실린더(90); 상기 업다운 플레이트(80)의 저면에 설치되어 상기 회전자 조립체(20)의 샤프트(22)를 홀딩하는 회전자 조립체 홀딩유닛(210); 상기 작업대(50) 상에 탄력적으로 업다운 가능하게 설치되고, 상기 회전자 조립체 홀딩유닛(210)의 직 하방에 위치하며, 상기 고정자 조립체(10)를 안착시키기 위한 고정자 조립체 안착 지그(220); 상기 고정자 조립체 안착 지그(220)에 안착된 상기 고정자 조립체(10)를 척킹하기 위한 고정자 조립체 척킹 유닛(230); 상기 고정자 조립체 척킹 유닛(230)에 의해서 고정된 상기 고정자 조립체(10)의 압입 위치를 정렬시키는 고정자 조립체 정렬유닛(240); 상기 압입용 실린더(90)를 구동하여서, 상기 회전자 조립체 홀딩유닛(210)에 의해서 홀딩된 상기 회전자 조립체(20)와, 상기 고정자 조립체 척킹 유닛(230)에 의해서 위치 고정된 상기 고정자 조립체(10)를 압입 조립하기 위한 일련의 작업을 제어하는 제어 유닛; 상기 안착 지그(220)의 하부에 설치되어 상기 압입용 실린더(90)의 압입 압력을 계측하는 로드 셀 계측게이지(260); 및 상기 로드 셀 계측게이지(260)에서 측정한 상기 압입용 실린더(90)의 압입 압력을 표시하는 인디케이터(261)를 포함하되,
   상기 회전자 조립체 홀딩유닛(210)은
   상기 회전자 조립체(20)의 샤프트(22)를 삽입하기 위한 삽입 홀(211a)을 갖는 홀딩 블록(211); 상기 회전자 조립체(20)의 샤프트(22)의 오 삽입 방지를 위하여 상기 회전자 조립체(20)의 무브볼트 홀(21a) 위치를 감지하는 광센서(212); 및 상기 광센서(212)에 의해 상기 회전자 조립체(20)의 샤프트(22)의 정상 삽입이 확인되는 경우에만, 상기 회전자 조립체(20)의 샤프트(22)를 홀딩하기 위하여 상기 홀딩 블록(211)에 설치되는 가동 홀더(213)를 구비하는 외전형 브러시 리스 직류 전동기의 압입장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 고정자 조립체 안착 지그(220)는 상기 고정자 조립체(10)를 안착시키기 위한 안착 홈(221) 및 와이어 삽입 홈(223)을 갖는 메인 블록(224)과, 상기 메인 블록(224)에 연결되는 연결 블록(226)으로 구성되며,
   상기 고정자 조립체 안착 지그(220)는 상기 작업대(50) 상에 탄력적으로 업다운 가능하게 설치되기 위하여 상기 연결 블록(226)의 일단은 상기 수직 가이드 봉(60)에 업다운 가능하게 결합하고 상기 메인 블록(224)의 일단은 보조 수직 가이드 봉(62)에 결합하며, 상기 수직 가이드 봉(60)과 상기 보조 수직 가이드 봉(62)에는 상기 고정자 조립체 안착 지그(220)를 지지하기 위한 스프링(64)이 설치되는 것을 특징으로 하는 외전형 브러시 리스 직류 전동기의 압입장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 고정자 조립체 척킹 유닛(230)은
   상기 안착 홈(221) 안에 안착된 상기 고정자 조립체(10)의 샤프트(13)의 외주를 선택적으로 클램핑하기 위하여 가동 가능하게 설치되는 복수 개의 척(231); 및
   상기 안착 홈(221) 안에 안착된 상기 고정자 조립체(10)의 샤프트(13)의 하단을 지지하기 위한 샤프트 지지봉(232)을 구비하는 외전형 브러시 리스 직류 전동기의 압입장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 고정자 조립체 정렬유닛(240)은
   상기 안착 지그(220) 상에 형성되는 일정길이로 슬라이드 이동 가능하게 설치되며, 끝단에 상기 고정자 조립체(10)의 샤프트(13)를 정렬하기 위한 샤프트 정렬 홈(242)이 형성되는 정렬 가이드(243)를 구비하는 외전형 브러시 리스 직류 전동기의 압입장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어 유닛은
   압입 조립의 일련 동작을 제어하기 위한 터치 제어패널(251);
   제어반 스위치(252);
   압입 또는 해제를 수동으로 작동하기 위한 압입, 해제 스위치(253); 및
   작업자의 안전을 위한 안전용 광센서(254)를 포함하되,
   상기 터치 제어패널(251)은 자동운전 및 수동운전에 의해 조작 가능하고, 운전 진행 단계를 표시하고, 상기 압입용 실린더(90)의 업다운 및 상기 회전자 조립체 홀딩유닛(210)의 회전자 조립체(20) 홀딩(잡음)과 언 홀딩(놓음)을 제어하며, 상기 고정자 조립체 척킹 유닛(230)의 고정자 조립체(10) 홀딩(잡음)과 언 홀딩(놓음)을 제어하며, 상기 홀딩(잡음)과 상기 언 홀딩(놓음)을 제어하는 풋 스위치(Foot Switch)(255)와 연동하며,
   상기 제어반 스위치(252)는 제어 전원-온 오프 전환스위치, 운전 수동/자동 전환스위치, 운전 버튼, 정지 버튼, 리셋 버튼, 부저 스톱 버튼, 및 비상 버튼 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 외전형 브러시 리스 직류 전동기의 압입장치.
   

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