KR101936298B1 - 코어 소재 절단장치와 이를 갖는 적층 코어 제조시스템 및 적층 코어 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 띠 형상의 소재를 굴곡지게 절단하는 코어 소재 절단장치와 이를 갖는 적층 코어 제조시스템 및 적층 코어 제조방법을 개시한다. 상기 코어 소재 절단장치는; 서로 나란한 복수의 라인(Line)을 따라 띠 형상의 소재를 블랭킹해서 각각의 라인에서 라미나 부재들을 순차적으로 형성하고 상기 라미나 부재들의 적층이 이루어지는 적층 홀에서 상기 라미나 부재들을 소정 매수씩 일체화해서 적층 코어를 제조하는 적층 코어 제조용 금형에 상기 소재를 공급하기 위하여, 상기 소재가 상기 금형에 투입되기 전에 상기 소재의 선단 형상을 가공하는 장치로서; 상기 금형의 적층 홀에 투입되도록 소재의 선단부에서 상기 블랭킹에 의해 분리되는 부분이 복수의 세그먼트(Segment)로 분할되는 것을 방지하기 위해, 상기 소재를 폭 방향을 따라 굴곡진 형상으로 절단한다.

Description

코어 소재 절단장치와 이를 갖는 적층 코어 제조시스템 및 적층 코어 제조방법{Core Strip Cutting Apparatus, Laminated Core Manufacturing System, And Method for Manufacturing Laminated Core}

본 발명은 모터나 발전기 등의 철심 즉 코어를 제조하기 소재를 컷팅하는 코어 소재 절단장치와 이를 갖는 적층 코어 제조시스템 및 적층 코어 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 라미나 부재(박판; Laminar Member)들을 소정 매수씩 일체화시켜서 적층 코어를 제조하는 적층 코어 제조용 금형에 공급되는 소재의 선단을 소정 형상으로 절단하는 코어 소재 절단장치와 이를 갖는 적층 코어 제조시스템 및 적층 코어 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 모터나 발전기와 같은 회전장치에는 코어(Core)가 사용되며, 상기 코어는 회전자(Rotor) 또는 고정자(Stator)의 철심으로서 모터나 발전기의 성능에 중요한 영향을 미치는 부분이다.

근래에는, 상술한 코어의 제조를 위해, 소정 형상으로 가공된 얇은 판, 즉 라미나 부재들이 소정 매수씩 겹쳐져서 하나의 덩어리 즉 블록(Block) 타입으로 일체화된 구조의 코어(적층 코어; Laminated Core)가, 발전기나 모터 등 코어 예를 들면 회전자(Rotor)나 고정자(Stator)의 코어로 사용되고 있으며, 이러한 방식은 등록특허 제10-522534호와 제10-587192호 등에 개시되어 있다.

상기 적층 코어는 회전자 코어 또는 고정자 코어의 전체 또는 일부분을 이룬다. 참고로, 복수의 코어들이 조립되어서 하나의 완성품 코어를 형성할 때, 완성품 코어의 일부분을 이루는 단위 블록의 코어를 분할 코어라고 칭하기도 한다.

상술한 적층 코어를 제조하는 방법 즉 상기 라미나 부재를 적층/일체화하는 적층 코어 제조방법으로는, 인터록 탭을 이용한 탭 고정법과, 용접 예를 들어 레이저 용접을 이용한 웰딩 고정법과, 리벳 고정법 등이 알려져 있다.

상기 탭 고정법은 대한민국 공개특허공보 제10-2008-0067426호와 제10-2008-0067428호 등의 특허문헌에 개시되어 있는데, 상술한 코어 제조방법은 철손(Iron Loss) 문제가 있고, 특히 상기 탭 고정법은 소재 즉 강판의 박판화 추세로 인해 인터록 탭 형성을 위한 엠보싱(Embossing) 가공이 어렵다는 문제가 있다.

근래에는 라미나 부재들의 층간 결합을 접착방식으로 구현하는 기술이 개발되고 있다. 예를 들면, 적층 코어를 제조하는 장치(금형)에 공급되는 금속 스트립의 표면에 접착제를 도포하고 접착제가 도포된 부분을 상기 금속 스트립을 타발(블랭킹)해서 적층 코어를 제조하는 발명이 대한민국 등록특허 제10-1566491호와 일본 공개특허 특개평5-304037호 및 일본 공개특허 특개2009-297758호 등의 특허 문헌에 개시되어 있다. 그리고, 이미 접착제가 코팅되어 있는 금속 스트립을 공급받아 타발함으로써 적층 코어를 제조하는 발명이 대한민국 등록특허 제10-1659238호와 일본 공개특허 특개2001-291627호와 일본 공개특허 특개2004-023829호 등의 특허 문헌에 개시되어 있다.

상술한 적층 코어는 코어 제조용 금형(적층 코어 제조용 금형)에 의해 제조된다. 상기 적층 코어 제조용 금형은, 띠 형상의 소재를 블랭킹해서 라미나 부재들을 순차적으로 형성하고 상기 라미나 부재들의 적층이 이루어지는 적층 홀에서 상기 라미나 부재들을 소정 매수씩 일체화함으로써, 상술함 적층 코어를 제조한다.

상기 적층 코어 제조용 금형은, 프레스 시스템, 보다 구체적으로 프로그레시브(Progressive) 금형이다. 프로그레시브 금형은 프레스 금형의 한 종류로서, 절단과 변형 등의 여러 과정을 하나의 금형에서 순차적으로 가공하도록 만들어진 금형을 말한다. 상기 적층 코어 제조용 금형의 예는 대한민국 등록특허 제10-0762744호와 제10-0876157호 등에 다양하게 개시되어 있다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 하나의 소재 즉 금속 스트립에 서로 나란한 복수의 라인(Line)을 따라 블랭킹 등을 가공을 진행해서 각각의 라인에서 라미나 부재들을 순차적으로 형성하고 소정 매수씩 일체화하는 적층 코어 제조용 금형, 즉 복수 열 가공 방식의 금형('다열 금형'이라고도 칭함)에서는, 상기 금형의 적층 홀에 블랭킹 과정에서 생성된 미완의 라미나 부재와 함께 불필요한 파편(Chip)이 투입되어 적층 코어 내에 매입되고, 이로 인해 적층 코어의 품질 불량이 지속적으로 발생하는 문제가 있다.

예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이 코어 제조용 금형(20)에는, 일반적으로 선단(Fa)이 일직선으로 절단된 소재(S)가 투입(Feeding)되고, 도 3에 도시된 바와 같이 3열을 따라 나란하게 라미나 부재가 성형되는 경우, 소재 선단부의 블랭킹 과정에서 적층 홀에 투입되는 부분들(미완의 라미나 부재; L1a, L2a, L3a) 중 적어도 하나가 상술한 블랭킹에 의해 복수의 부분으로 분할된 상태로 상기 적층 홀에 투입될 수 있다. 다시 말해서, 선단(Fa)이 직선 가공된 소재(S)의 금형내 초기 세팅 위치에 따라, 블랭킹 과정에서 소재의 선단부로부터 타발되는 부분이 둘 이상으로 분할되고 미세한 파편이 형성될 수 있다.

미완의 라미나 부재라 함은, 라미나 부재의 외형을 완전히 갖추지 못한 박판, 다시 말해서 소재 선단부가 블랭킹 펀치와 일부 중첩되는 상태로 펀칭될 때 만들어지는 부분을 말하며, 소재의 이송방향을 기준으로 블랭킹 펀치의 상류에는 라미나 부재에 슬롯(H1, H2)을 형성하는 피어싱 펀치가 배치되며, 라미나 부재의 테두리(B)는 블랭킹 펀치에 의해 형성된다.

보다 구체적으로, 도 3과 같이 소재(S)의 수율 향상을 위해 지그재그로 엇갈리게 라미나 부재가 타발되는 다열 가공방식에서, 소재 절단날(11)에 의해 일직선으로 가공된 선단(Fa)을 갖는 소재(S)가 코어 제조용 금형(20)에 공급되면, 도 4에 도시된 바와 같이 소재 중간 라인의 선단부에서 제조되는 미완의 라미나 부재(L3a)에서 파편(C)가 생성되고, 상기 파편(C)은 미완의 라미나 부재 및 완성품 라미나 부재들과 함께 적층 홀에 투입된다.

하나의 소재(S)가 블랭킹될 때 소재 선단부에서 가장 먼저 성형되는 상기 미완의 라미나 부재들(L1a, L2a, L3a)은 적층 홀의 외부로 분류/배출되지만, 미완의 라미나 부재와 함께 적층 홀에 투입되는 파편(C)은 적층 코어의 층간에 매입될 수도 있고, 라미나 부재의 정렬 상태에 영향을 줄 수 있으므로, 적층 코어의 직각도 등 품질에 악영향을 미치게 된다. 또한, 슬롯 형성을 위한 피어싱 공정에서 발생된 스크랩에 의해 소재가 찍히거나 금형이 손상되는 등의 문제가 발생한다.

대한민국 등록특허 제10-1566491호 일본 공개특허 특개평5-304037호 일본 공개특허 특개2009-297758호 대한민국 등록특허 제10-1659238호 일본 공개특허 특개2001-291627호 일본 공개특허 특개2004-023829호 대한민국 공개특허 제10-2008-0067426호 대한민국 공개특허 제10-2008-0067428호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 복수 열 가공방식의 적층 코어 제조용 금형, 예를 들면 다열 금형에서 소재 선단부의 블랭킹에 의해 제조되는 미완의 라미나 부재에서 파편(칩; Chip)이 분리되는 것을 방지할 수 있는 코어 소재 절단장치와 이를 갖는 적층 코어 제조시스템 및 적층 코어 제조방법를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 형태는, 서로 나란한 복수의 라인(Line)을 따라 띠 형상의 소재를 블랭킹해서 각각의 라인에서 라미나 부재들을 순차적으로 형성하고 상기 라미나 부재들의 적층이 이루어지는 적층 홀에서 상기 라미나 부재들을 소정 매수씩 일체화해서 적층 코어를 제조하는 적층 코어 제조용 금형에 상기 소재를 공급하기 위하여, 상기 소재가 상기 금형에 투입되기 전에 상기 소재의 선단 형상을 가공하는 코어 소재 절단 장치를 제공한다. 상기 코어 소재 절단 장치는: 상기 금형의 적층 홀에 투입되도록 소재의 선단부에서 상기 블랭킹에 의해 분리되는 부분이 복수의 세그먼트(Segment)로 분할되는 것을 방지하기 위해, 상기 소재를 폭 방향을 따라 굴곡진 형상으로 절단하는 소재 절단기; 그리고 상기 소재 절단기의 일측에 구비되어 상기 소재를 지지하는 소재 받침대를 포함하여 구성된다.

상기 소재 절단기는; 상기 라미나 부재에 슬롯을 관통 형성하는 상기 금형의 피어싱 펀치에 의해, 상기 소재의 선단이 절단되는 것을 방지한다.

상기 소재 절단기는, 상기 라미나 부재의 테두리 상의 임의의 한 지점에서 임의의 다른 한 지점까지 상기 라미나 부재의 살 부분을 따라 지나는 선과 동일한 형상으로 굴곡진 소재 절단날을 갖는다.

상기 소재 절단기는, 상기 소재의 폭 방향 절단을 위하여 굴곡진 형상의 소재 절단날을 갖는 전단 펀치와, 상기 전단 펀치를 지지하며 상하 방향으로 승강 가능한 상부 프레임을 포함하며: 상기 소재 받침대는, 상기 전단 펀치의 절단부와 형합되는 전단 받침면을 가지며 상기 소재의 저면을 받치는 받침 다이와, 상기 받침 다이를 지지하는 하부 프레임을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 일 형태는: 서로 나란한 복수의 라인(Line)을 따라 띠 형상의 소재를 블랭킹해서 각각의 라인에서 라미나 부재들을 순차적으로 형성하고, 상기 라미나 부재들의 적층이 이루어지는 적층 홀에서 상기 라미나 부재들을 소정 매수씩 일체화해서 적층 코어를 제조하는 적층 코어 제조용 금형; 그리고 상기 금형에 상기 소재를 공급하기 위하여, 상기 소재가 상기 금형에 투입되기 전에 상기 소재의 선단 형상을 가공하는 코어 소재 절단 장치를 포함하는 적층 코어 제조시스템을 제공한다.

상기 금형은, 상기 라미나 부재들을 형성하기 위해 상기 소재를 블랭킹하는 블랭킹 펀치(Blanking Punch)와, 상기 라미나 부재에 슬롯(Slot)을 형성하기 위해 상기 소재의 이송방향을 기준으로 상기 블랭킹 펀치의 상류에 구비되며, 상기 소재를 피어싱(Piercing)하는 피어싱 펀치를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 소재 절단기는; 상기 전단 펀치가 상기 소재에 닿는 것을 방지하기 위해, 상기 전단 펀치의 위치를 조절하는 펀치 승강기를 더 포함할 수도 있다.

본 발명의 또 다른 일 형태는: 코어 제조용 띠 형상의 소재를 절단하는 소재 절단 단계; 그리고 서로 나란한 복수의 라인(Line)을 따라 상기 소재를 블랭킹해서 각각의 라인에서 라미나 부재들을 순차적으로 형성하고, 상기 라미나 부재들의 적층이 이루어지는 적층 홀에서 상기 라미나 부재들을 소정 매수씩 일체화해서 적층 코어를 제조하는 코어 제조단계를 포함하는 적층 코어 제조방법을 제공한다. 상기 소재 절단 단계는, 상기 금형의 적층 홀에 투입되도록 소재의 선단부에서 상기 블랭킹에 의해 분리되는 부분이 복수의 세그먼트(Segment)로 분할되는 것을 방지하기 위해, 상기 소재를 폭 방향을 따라 굴곡진 형상으로 절단하는 공정이다.

본 발명의 일 형태에 따른 코어 소재 절단장치와 이를 갖는 적층 코어 제조시스템 및 적층 코어 제조방법는 다음과 같은 이점(Advantage)을 갖는다.

첫째, 본 발명에 의하면, 라미나 부재들의 적층이 이루어지는 적층 배럴의 내부 공간 즉 적층 홀에 미세 파편(칩)의 투입이 방지될 수 있으므로, 적층 코어에 파편이 매입되는 현상과 라미나 부재의 적층 불량이 방지될 수 있고, 제품(적층 코어)의 취출이 원활하게 이루어질 수 있으며 생산성이 향상될 수 있다.

둘째, 본 발명에 의하면, 적층 코어의 직각도 등과 같은 규격이 안정적으로 관리될 수 있으며, 칩에 의해 적층 코어의 층간 결합이 불완전하게 이루어지거나 적층 코어가 손상되는 현상이 방지될 수 있다.

셋째, 종래의 경우 피어싱 공정에서 소재가 완전하게 타발되지 못함으로 인해 스크랩이 위로 상승하고, 스크랩에 의한 소재 찍힘, 금형 파손 등과 같은 제품 품질이 발생될 수 있으나, 본 발명에 의하면 피어싱 공정에서 소재가 불완전 타발되는 현상이 방지될 수 있으므로, 피어싱 공정에서 발생되는 스크랩에 의한 소재 찍힘, 금형 파손, 스크랩 배출 불량 등과 같은 문제가 방지될 수 있으며, 생산성이 향상될 수 있다.

본 발명의 특징 및 장점들은 후술되는 본 발명의 실시예들에 대한 상세한 설명과 함께 다음에 설명되는 도면들을 참고하여 더 잘 이해될 수 있으며, 상기 도면들 중:
도 1은 띠 형상의 소재(금속 스트립)가 복수 열을 따라 프레스 가공되는 예를 나타낸 평면도;
도 2는 종래의 소재 투입(Feeding) 형상을 개략적으로 나타낸 평면도;
도 3은 복수 열을 따라 형성되는 라미나 부재들이 서로 엇갈리게 타발되는 소재에서 소재의 선단을 일직선으로 컷팅한 예를 나타낸 평면도;
도 4는 도 3의 방식으로 컷팅된 소재를 이용하여 적층 코어를 제조할 때, 블랭킹에 의해 소재의 선단부에서 타발되는 미완의 라미나 부재를 예시한 평면도;
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 코어 소재 절단장치와 이를 갖는 적층 코어 제조시스템을 개략적으로 나타낸 종단면도;
도 6은 도 5에 도시된 코어 소재 절단장치의 측단면도;
도 7은 도 5에 도시된 코어 소재 절단장치의 정단면도;
도 8은 복수 열을 따라 형성되는 라미나 부재들이 서로 엇갈리게 타발되는 소재를 컷팅해서 소재의 선단을 본 발명의 일 실시 예에 따른 방식으로 굴곡지게 형성한 예를 나타낸 평면도;
도 9는 도 8에 도시된 방식으로 컷팅된 소재가 금형에 투입되는 형상을 나타낸 평면도;
도 10은 도 8에 도시된 구조로 소재 선단을 절단하는 코어 소재 절단장치의 소재 절단기(절단기 상형)를 개략적으로 나타낸 평면도;
도 11은 도 8에 도시된 구조로 소재 선단을 절단하는 코어 소재 절단장치의 소재 받침대(절단기 하형)를 개략적으로 나타낸 평면도;
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 적층 코어 제조시스템에 소재가 투입된 상태를 개략적으로 나타낸 평면도; 그리고
도 13은 도 8의 방식으로 컷팅된 소재를 이용하여 적층 코어를 제조할 때, 블랭킹에 의해 소재의 선단부에서 타발되는 미완의 라미나 부재를 예시한 평면도;이다.

이하, 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시 예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다. 그리고 본 기술 분야에서 이미 공지된 기술에 대해서는 설명을 생략하거나 최소화한다.

본 발명의 일 실시 예는, 띠 형상의 소재를 컷팅(절단; Cutting)해서 소재(S)의 선단 형상을 가공하는 코어 소재 절단장치 및 이를 갖는 적층 코어 제조시스템이다. 상기 적층 코어 제조시스템은, 연속적으로 이송되는 예를 들면 기설정된 1피치의 거리씩 이송되는 띠 형상의 소재(S) 즉 금속 스트립을 블랭킹(Blanking)해서 소정 형상의 라미나 부재들을 형성하고, 상기 라미나 부재들 소정 매수씩 일체화함으로써 모터나 발전기 등의 코어(적층 코어)를 제조하는 장치이다.

상기 적층 코어 제조시스템은, 상기 코어 소재 절단장치와 상기 코어 소재 절단장치에 의해 선단 형상이 가공된 소재를 공급받아서 적층 코어를 제조하는 적층 코어 제조용 금형을 포함할 수 있다.

상기 적층 코어 제조용 금형은, 띠 형상의 소재를 블랭킹해서 라미나 부재들을 순차적으로 형성하고 상기 라미나 부재들의 적층이 이루어지는 적층 유닛의 내부 공간(적층 배럴의 적층 홀)에서 상기 라미나 부재들을 소정 매수씩 일체화해서 적층 코어를 제조하는 장치이다.

상기 라미나 부재들은 인터록 탭에 의해 탭 고정법이나 용접에 의한 웰딩 고정법이나 층간 접착에 의한 접착식 고정법 등 다양한 방식으로 일체화될 수 있으므로, 본 발명에서 상기 적층 코어 제조용 금형에 의해 구현되는 라미나 부재들의 층간 결합방식은 특정 방식에 한정되지 않는다.

다만, 본 명세서에서는 상기 라미나 부재들의 층간을 접착 방식(층간 접착)으로 일체화함으로써 모터나 발전기 등의 코어를 제조하는 접착식 적층 코어 제조장치(금형)이 개략적으로 설명된다. 층간 접착방식으로 라미나 부재를 일체화하는 기술 즉 접착식 적층 코어 제조용 금형은, 대한민국 등록특허 제10-1566491호와 일본 공개특허 특개평5-304037호 및 일본 공개특허 특개2009-297758호와 대한민국 등록특허 제10-1659238호와 일본 공개특허 특개2001-291627호와 일본 공개특허 특개2004-023829호 등의 특허 문헌에 다양하게 개시되어 있다.

먼저, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 본 발명에 따른 코어 소재 절단장치와 이를 갖는 적층 코어 제조장치의 일 실시 예가 설명된다. 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 코어 소재 절단장치와 이를 갖는 적층 코어 제조시스템을 개략적으로 나타낸 종단면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 코어 소재 절단장치의 측단면도이며, 도 7은 도 5에 도시된 코어 소재 절단장치의 정단면도이다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 실시 예에 따른 적층 코어 제조장치는 코어 소재 절단장치(100)와 적층 코어 제조용 금형(200)을 포함하여 구성된다.

상기 코어 소재 절단장치(100)는 상기 소재가 상기 금형(200)에 투입(Feeding)되기 전에 상기 소재의 선단 형상을 가공하는 장치이다. 그리고, 상기 금형(200)은 서로 나란한 복수의 라인(Line)을 따라 띠 형상의 소재(S)를 블랭킹해서 적층 코어를 제조하는 프레스 기반의 금형 즉 프로그레시브(Progressive) 금형장치이다.

다시 말해서, 상기 금형(200)은, 도 1에 도시된 예처럼 서로 나란한 복수의 라인(Line)을 따라 띠 형상의 소재(S)를 블랭킹해서 각각의 라인에서 라미나 부재들을 순차적으로 형성하고, 상기 라미나 부재들의 적층이 이루어지는 적층 홀에서 상기 라미나 부재들을 소정 매수씩 일체화한다.

그리고, 상기 코어 소재 절단장치(100)는 상기 적층 코어 제조용 금형(200)에 공급되는 소재의 선단을 소정 형상으로 절단하는 장치로서, 상기 금형(200)의 적층 홀에 투입되도록 상기 블랭킹에 의해 소재(S)의 선단부에서 분리되는 부분(블랭킹 성형품)이 복수의 세그먼트(Segment)로 분할되는 것을 방지하기 위해, 상기 소재(S)를 폭 방향을 따라 굴곡진 형상으로 절단한다. 다시 말해서, 상기 코어 소재 절단장치(100)는, 상기 소재(S)가 상기 금형(200)에 투입되기 전에 상기 소재(S)를 잘라서 선단 형상을 가공하는 전단장치(Shearing Device)이다.

상기 코어 소재 절단장치(100)는 소재 절단기(110)와 소재 받침대(120)를 포함하여 구성된다. 상기 소재 절단기(110)는 상기 소재(S)를 폭 방향을 따라 굴곡진 형상으로 절단함으로써, 상기 금형(200)의 적층 홀에 투입되도록 상기 블랭킹에 의해 소재(S)의 선단부에서 분리되는 부분이, 블랭킹 과정에서 복수의 세그먼트(Segment)로 분할되는 것을 방지한다.

그리고 상기 소재 받침대(120)는 상기 소재 절단기(110)의 일측에 구비되어 상기 소재(S)를 지지한다. 본 실시 예에서 상기 코어 소재 절단장치(100)는 프레스 기반의 절단장치(전단 프레스)로서, 상기 소재 절단기(110)는 승강 가능한 상부 금형(절단기 상형)이고, 상기 소재 받침대(120)는 상기 소재 절단기(110)의 하측에 구비되는 하부 금형(절단기 하형)이다.

상기 적층 코어 제조용 금형(200)은, 상기 라미나 부재들을 형성하기 위해 상기 소재(S)를 블랭킹하는 블랭킹 펀치(Blanking Punch)와, 상기 라미나 부재에 슬롯(Slot)을 형성하는 피어싱 펀치를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 피어싱 펀치는, 상기 소재의 이송방향을 기준으로 상기 블랭킹 펀치의 상류에 구비되며, 상기 라미나 부재에 슬롯(Slot; H1, H2, 도 8 참조)을 형성하기 위해 상기 소재(S)를 소정 형상으로 피어싱(Piercing)한다.

그리고 상기 적층 코어 제조용 금형(200)이 상기 라미나 부재들을 인터록 탭 결합방식으로 일체화하는 금형인 경우, 상기 소재를 표면을 눌러서 반대방향으로 돌출시키는 인터록 탭 성형용 핀과, 적층 코어들 간의 분리를 위해 상기 인터록 탭이 형성되는 부분에 코어 분리용 홀(카운터 홀)을 형성하는 카운터 홀 펀치를 더 포함할 수 있다. 인터록 탭 결합방식의 적층 코어 제조용 금형의 예는 대한민국등록특허 제10-0876157호에 상세하게 개시되어 있으므로 부가적인 설명은 생략된다.

상술한 바와 같이 적층 코어 제조용 금형(200)은 여러 다양한 방식으로 층간 결합을 구현할 수 있으며, 표면에 접착제가 코팅 처리된 띠 형상의 소재(S; 접착제 코팅층을 갖는 코어 제조용 강판; 금속 스트립)을 공급(Feeding)받거나, 띠 형상의 소재(S)에 접착제를 도포해서 층간 접착방식으로 접착식 적층 코어를 제조할 수 있다. 층간 접착식으로 적층 코어를 제조하는 장치(접착식 적층 코어 제조용 금형)의 예는 대한민국 등록특허 제10-1566491호와 대한민국 등록특허 제10-1659238호와 등의 특허 문헌에 다양하게 개시되어 있다.

상술한 접착식 적층 코어 제조용 금형의 일 예를 개략적으로 설명하면 다음과 같다. 상기 접착식 적층 코어 제조용 금형은, 표면에 접착제 코팅층이 형성된 띠 형상의 소재(S)을 통과시키면서, 블랭킹(Blanking)을 의해 소정 형상의 라미나 부재들을 순차적으로 형성하고, 라미나 부재들을 소정 매수씩 층간 접착시켜서 블록 단위의 적층 코어들을 순차적으로 제조하는 프로그레시브 타입의 금형이다.

상기 접착식 적층 코어 제조용 금형(200)은, 적층 코어들 사이의 분리를 위한 코어 분리 수단과, 상기 소재에 슬롯을 형성하는 피어싱 펀치와, 상기 소재를 블랭킹(Blanking)하는 블랭킹 펀치와, 상술한 블랭킹에 의해 형성되는 라미나 부재들을 통과시키면서 소정 매수씩 일체화하는 적층 유닛(Laminate Unit)을 포함하여 구성되며, 상기 블랭킹 펀치와 마주하는 다이 즉 블랭킹 다이는 상기 적층 유닛의 상부에 동축상으로 구비된다.

상기 적층 유닛은, 상기 적층 코어를 형성하기 위해 상기 적층 유닛의 내부 공간 즉 적층 홀을 통과하는 라미나 부재들을 소정 매수씩 일체화한다. 이를 위하여, 상기 적층 유닛은, 상기 라미나 부재들을 소정 매수씩 층간 접착시키기 위해, 상기 적층 유닛의 내부를 통과하는 상기 라미나 부재(L)들을 가열해서 라미나 부재들의 층간에 존재하는 접착제(접착제 코팅층)의 용융/경화반응을 구현한다.

보다 구체적으로, 상기 적층 유닛은 상기 적층 홀에 순차적으로 공급되는 라미나 부재들을 정렬된 상태로 적층시키고, 하방으로 통과하는 라미나 부재들을 층간 접착 방식으로 소정 매수씩 일체화한 후, 라미나 부재들의 일체화에 의해 적층 성형되는 블록 형상의 적층체 즉 적층 코어들을 순차적으로 배출한다.

상기 라미나 부재들을 소정 매수씩 일체화되어서 적층 코어를 형성한다는 내용의 의미는, 상기 적층 코어들을 형성하기 위해 블록 단위로 라미나 부재의 매수가 모두 동일한 것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 적층 코어들을 형성하기 위해 블록 단위로 적층 결합되는 라미나 부재들의 매수가 상기 라미나 부재들의 두께 편차에 따라 조절될 수도 있다.

대한민국 등록특허 제10-1742631호에는 상기 코어 분리 수단의 일 예로서, 상기 소재(S)를 가압해서 층간 분할용 돌기를 성형하는 돌기 성형유닛이 개시되어 있으나, 상기 코어 분리 수단이 상술한 예에 한정되지 않음은 당연하다.

그리고, 상기 블랭킹 펀치는 상기 라미나 부재들의 제조를 위해 소재를 블랭킹하는 장치로서, 소재 예를 들면 전기 강판 등과 같은 금속 스트립(S)을 타발해서 라미나 부재들을 형성하는 순차적으로 형성하며, 상기 라미나 부재들을 상기 적층 유닛의 내부 공간 즉 적층 홀에 밀어 넣는다.

상기 블랭킹 펀치는 상기 소재(S)의 블랭킹을 위해 승강 가능한 상형(210)이 구비되며, 상기 블랭킹 다이와 적층 유닛은 하형(220)에 구비된다.

상기 적층 유닛은, 라미나 부재들의 정렬 적층을 위한 스퀴즈 기구(Squeezer)와, 라미나 부재들의 층간 접착을 위해 접착제의 경화 반응을 구현하는 히터(Heater)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고 상기 적층 유닛은, 상기 라미나 부재들의 이동을 안내하는 세라믹 재질의 가이드(Guide)와, 상기 가이드의 하측에 구비되는 핀치 기구(Pincher)을 더 포함한다.

상기 스퀴즈 기구는, 상술한 블랭킹에 의해 제조되는 상기 라미나 부재들이 억지 끼움된 상태로 통과하도록 상하 방향으로 관통된 스퀴즈 링으로 이루어질 수 있으며, 상기 적층 유닛의 상부 구간에서 상기 라미나 부재들이 동축상에 정렬된 상태로 적층될 수 있게 한다.

그리고, 상기 히터는, 상기 스퀴즈 기구에 의해 동축상에 정렬된 상태로 상기 적층 유닛의 내부 공간(적층 홀)을 지나는 상기 라미나 부재들을 가열함으로써, 상기 접착제의 경화 반응을 구현한다.

상기 가이드는, 상기 스퀴즈 기구의 하측에서 상기 라미나 부재들의 이동을 안내하며, 상기 히터의 내측에 구비될 수 있다. 그리고. 상기 핀치 기구는, 상기 핀치 기구의 내부 공간을 통과하는 라미나 부재에 측압을 가해서 지지력 해제로 인한 상기 적층 코어의 급락(자유 낙하)를 방지한다. 그리고 상기 가이드의 내부 공간은, 접착제의 경화 반응을 구현하기 위해, 상기 히터 예를 들면 고주파 유도 가열기에 의해 가열된다.

그리고, 상기 상형(210)에는 피어싱 공정이나 블랭킹 공정에서 스트리퍼(Stripper)의 기능을 하며 상기 소재(S)를 눌러서 하형(220)에 밀착시키는 가압 플레이트가 구비되며, 상기 하형(220)에는 상기 상형(210)의 상승시에 상기 소재(S)를 하형의 표면에서 이격시키는 리프터(Lifter)가 구비될 수 있다.

또한, 상기 하형(220)에는 상기 적층 유닛의 냉각 및 그 주변의 냉각을 위한 냉각 시스템이 적용될 수 있으며, 상기 적층 유닛을 형성하는 구성요소들의 사이에는 열전도를 차단하기 위한 단열 부재 예를 들면 베릴륨동 재질의 열 차단재가 적용될 수도 있다. 상기 스퀴즈 기구와 히터와 핀치 기구(무빙 타입의 핀치)와 냉각 시스템 등과 같은 구성요소의 일 예가 대한민국 공개특허 제10-2016-0006406호 등의 문헌에 개시되어 있으므로 적층 코어 제조용 금형(200)을 이루는 구성요소들에 대한 부가적인 설명은 생략된다.

이하에서는, 도 8 내지 도 13을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 코어 소재 절단장치(100)가 보다 구체적으로 설명된다.

상기 소재 절단기(110)는, 상기 라미나 부재의 살 부분(도 8의 도면 번호 A)을 형성하는 영역을 따라 절단선을 형성한다. 본 실시 예에서 설명되는 상기 라미나 부재의 테두리(B) 가공은 블랭킹에 의해 형성된다.

본 실시 예에서, 상기 소재 절단기(110) 즉 절단기 상형은, 상기 라미나 부재에 슬롯(H1, H2)을 관통 형성하는 상기 금형(200)의 피어싱 펀치에 의해 상기 소재(S)의 선단(F)이 절단되는 것을 방지한다.

다른 방식으로 표현하면, 상기 소재 절단기(110)는, 상기 라미나 부재의 테두리(B) 상의 임의의 한 지점에서 다른 한 지점까지 상기 라미나 부재의 살 부분(A)을 따라 지나는 선과 동일한 형상으로 굴곡진 소재 절단날(111a)을 갖는다.

예를 들면, 상기 소재 절단기(110)는, 상기 소재(S)의 폭 방향 절단을 위하여 굴곡진 형상의 소재 절단날(111a)을 갖는 전단 펀치(111)와, 상기 전단 펀치(111)를 지지하며 상하 방향으로 승강 가능한 상부 프레임(112)을 포함한다.

그리고 상기 소재 받침대(120) 즉 절단기 하형은, 상기 소재(S)의 저면을 받치는 받침 다이(121)와, 상기 받침 다이(121)를 지지하는 하부 프레임(122)을 포함할 수 있다. 상기 하부 프레임(122)에는 상기 전단 펀치(111)의 물림 공간을 형성하는 펀치 홈(121a)이 구비되고, 상기 받침 다이(121)는 상기 전단 펀치(111)의 소재 절단날(111a)에 형합되는 전단 받침면(121b)을 갖는다.

그리고 상술한 코어 소재 절단장치(100)에 의해 소정 형상으로 선단 가공이 이루어진 소재(S)는, 도 9와 도 12에 도시된 것처럼 금형(200) 보다 구체적으로 하형(220)의 소재 로딩부(P)에 투입된다.

상기 소재 절단기(110)는 상기 금형의 상형(210)과 동시에 함께 동작(승강)할 수도 있고, 상기 금형의 상형(210)에 대해 독립적으로 동작할 수도 있다.

상기 소재 절단기(110)는 상기 금형의 상형(210)과 동시에 함께 동작(승강)하는 시스템의 경우, 상기 소재 절단기(110)는, 상기 전단 펀치(111)가 상기 소재(S)에 닿는 것을 방지하기 위해, 상기 전단 펀치(111)의 위치를 조절하는 펀치 승강기(113)를 더 포함할 수도 있다.

예를 들어, 상기 소재 절단기(110)가 상기 금형의 상형(210)과 함께 동시에 승강하고, 상기 소재(S)가 상기 코어 소재 절단장치(100)를 통해서 상기 금형(200)에 연속적으로 공급되는 경우, 상기 코어 소재 절단장치(100)에 의해 선단 가공이 이루어진 소재(S)가 상기 금형(200)에 투입된 후에는 상기 전단 펀치(111)에 의한 소재의 절단이 수행되지 않아야 하므로, 상기 전단 펀치(111)를 일정 높이 상승시켜서 상기 소재(S)의 공급 중에 절단을 방지하는 것이다.

상기 펀치 승강기(113)은, 레버(113a)와 상기 레버에 선택적으로 맞물림되는 레버 결합 몸체(113b)를 포함하는 슬라이드 캠 구조, 예를 들면 대한민국 공개특허 제10-2016-0006406호와 등록특허 제10-1742631호에 개시된 승강장치의 구조가 동일하게 적용될 수 있으며, 슬라이드 캠 구조 그 자체는 공지된 기술이므로 부가적인 설명은 생략된다.

한편, 상기 적층 코어 제조용 금형(200)이 하나의 소재(S) 즉 금속 스트립에 서로 나란한 복수의 라인(Line)을 따라 각각의 라인에서 라미나 부재들을 순차적으로 형성하고 소정 매수씩 일체화하는 복수 열 가공 방식의 금형('다열 금형'이라고도 칭함)인 경우, 다시 말해서 상기 금형(200)이 도 8에 도시된 형태로 각각의 라인에서 소재(S)를 타발해서 라미나 부재들을 형성하도록 설계된 구조일 때, 블랭킹에 의해 소재(S)의 선단부에서 분리되어 상기 금형(200)의 적층 홀에 투입되는 부분이 블랭킹 과정에서 복수로 분할되지 않고 하나의 피스로 타발될 수 있어야 한다.

이를 위하여, 상기 전단 펀치(111)는, 도 8을 기준으로 할 때 상기 라미나 부재의 살 부분(A)을 따라 절단선을 형성함으로써, 상기 라미나 부재에 슬롯(H1, H2)을 관통 형성하는 상기 금형(200)의 피어싱 펀치에 의해 상기 소재(S)의 선단(F)이 절단되는 것을 방지한다. 물론, 상술한 절단선을 형성하는 방식이 도 8에 도시된 예에 한정되는 것은 아니며, 상기 라미나 부재의 살 부분(A)을 형성하는 영역을 따라 다른 형상으로 소재가 절단될 수도 있다.

또한, 도 8을 참조할 때, 상기 소재(S)의 블랭킹 영역(블랭킹 대상 부분)의 경계를 따라 절단선이 형성되도록 소재의 선단(F)이 굴곡지게 가공될 수도 있으며, 예를 들면 상기 금형(200)이 도 8에 도시된 형태로 소재(S)를 타발해서 라미나 부재들을 형성할 때, 절단선이 라미나 부재들이 형성되는 영역의 경계를 따라가는 형상이 되도록 소재(S)가 절단될 수도 있다.

도 9 및 도 12를 참조하면, 상술한 방식으로 절단된 소재(S)은, 상기 금형(200)의 소재 세팅 핀(Setting Pin; 도시되지 않음)에 의해 금형(200) 보다 구체적으로 하형(220)의 소재 로딩부(P)에 세팅되며, 상기 금형(200)에서 소재(S)의 세팅을 위해, 상기 소재(S)의 양측에는 소재 세팅 핀이 끼워지도록 세팅 홀(R)이 형성된다. 따라서, 상기 소재(S) 커팅은 상기 세팅 홀(R)을 절단 기준으로 진행될 수 있다. 상기 세팅 홀(R)을 기준으로 소재의 피어싱 위치와 블랭킹 위치가 결정된다.

그리고, 상기 금형(200)은 상술한 방식으로 선단(F) 가공된 소재를 통과시키면서 각각의 라인에서 라미나 부재들을 순차적으로 형성한다. 본 실시 예에 예시된 타발 라인은 3열이나, 금형의 타발 라인이 이에 한정되지 않음은 당연하다. 도 13은, 도 8에 도시된 형태로 절단된 소재(S)가 금형(200)에 의해 가공될 때 블랭킹에 의해 만들어지는 가공품 즉 미완의 라미나 부재를 예시한 것이다.

그러므로, 본 발명에 의하면, 상기 소재(S)의 선단부가 블랭킹될 때, 미완의 라미나 부재와 함께 불필요한 파편(Chip)이 적층 홀에 투입되지 않으며, 블랭킹에 의해 소재의 선단부에서 각 라인마다 하나의 피스 형태로 가장 먼저 성형/분리되는 가공품 즉 미완의 라미나 부재(L1, L2, L3)는 적층 홀을 통해 배출된다.

미완의 라미나 부재(L1, L2, L3)라 함은, 배경기술에서 설명된 것처럼 라미나 부재의 외형을 완전히 갖추지 못한 박판으로서, 블랭킹 다이가 소재 선단부에 일부 중첩된 상태일 때 만들어지는 부분을 말하며, 미완의 라미나 부재는 소재의 선단 형상에 따라 그 모양이 달라질 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 코어 제조용 띠 형상의 소재(S)를 절단하는 소재 절단 단계와, 상기 소재를 타발해서 적층 코어를 제조하는 코어 제조 단계를 포함하는 적층 코어 제조방법을 제공될 수 있다.

상기 소재 절단 단계는, 상기 금형의 적층 홀에 투입되도록 소재의 선단부에서 상기 블랭킹에 의해 분리되는 부분이 복수의 세그먼트(Segment)로 분할되는 것을 방지하기 위해, 상기 소재를 폭 방향을 따라 굴곡진 형상으로 절단하는 공정이다.

그리고, 상기 코어 제조 단계는, 상술한 바와 같이, 서로 나란한 복수의 라인(Line)을 따라 상기 소재를 블랭킹해서 각각의 라인에서 라미나 부재들을 순차적으로 형성하고, 상기 라미나 부재들의 적층이 이루어지는 적층 홀에서 상기 라미나 부재들을 소정 매수씩 일체화해서 적층 코어를 제조하는 공정이다.

상기 코어 제조단계는, 라미나 부재에 슬롯을 형성하기 위한 피어싱 단계와, 소재를 블랭킹하는 블랭킹 단계와, 라미나 부재들을 소정 매수씩 일체화하는 코어 성형 단계를 포함한다.

상기와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.

그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

100: 코어 소재 절단장치 110: 소재 절단기(절단기 상형)
111: 전단 펀치 112: 상부 프레임
120: 소재 받침대(절단기 하형) 121: 받침 다이
122: 하부 프레임 200: 금형
F: 소재 선단 H1, H2: 슬롯
S: 소재

Claims (8)

1. 서로 나란한 복수의 라인(Line)을 따라 띠 형상의 소재를 블랭킹해서 각각의 라인에서 라미나 부재들을 순차적으로 형성하고 상기 라미나 부재들의 적층이 이루어지는 적층 홀에서 상기 라미나 부재들을 소정 매수씩 일체화해서 적층 코어를 제조하는 적층 코어 제조용 금형에 상기 소재를 공급하기 위하여, 상기 소재가 상기 금형에 투입되기 전에 상기 소재의 선단 형상을 가공하는 코어 소재 절단 장치로서:
   상기 금형의 적층 홀에 투입되도록 소재의 선단부에서 상기 블랭킹에 의해 분리되는 부분이 복수의 세그먼트(Segment)로 분할되는 것을 방지하기 위해, 상기 소재를 폭 방향을 따라 굴곡진 형상으로 절단하는 소재 절단기; 그리고
   상기 소재 절단기의 일측에 구비되어 상기 소재를 지지하는 소재 받침대를 포함하여 구성되는 코어 소재 절단 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 소재 절단기는;
   상기 라미나 부재에 슬롯을 관통 형성하는 상기 금형의 피어싱 펀치에 의해, 상기 소재의 선단이 절단되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 코어 소재 절단 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 소재 절단기는, 상기 라미나 부재의 테두리 상의 임의의 한 지점에서 임의의 다른 한 지점까지 상기 라미나 부재의 살 부분을 따라 지나는 선과 동일한 형상으로 굴곡진 소재 절단날을 갖는 것을 특징으로 하는 코어 소재 절단 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 소재 절단기는, 상기 소재의 폭 방향 절단을 위하여 굴곡진 형상의 소재 절단날을 갖는 전단 펀치와, 상기 전단 펀치를 지지하며 상하 방향으로 승강 가능한 상부 프레임을 포함하며:
   상기 소재 받침대는, 상기 전단 펀치의 절단부와 형합되는 전단 받침면을 가지며 상기 소재의 저면을 받치는 받침 다이와, 상기 받침 다이를 지지하는 하부 프레임을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 코어 소재 절단 장치.
5. 서로 나란한 복수의 라인(Line)을 따라 띠 형상의 소재를 블랭킹해서 각각의 라인에서 라미나 부재들을 순차적으로 형성하고, 상기 라미나 부재들의 적층이 이루어지는 적층 홀에서 상기 라미나 부재들을 소정 매수씩 일체화해서 적층 코어를 제조하는 적층 코어 제조용 금형; 그리고
   상기 금형에 상기 소재를 공급하기 위하여, 상기 소재가 상기 금형에 투입되기 전에 상기 소재의 선단 형상을 가공하는 코어 소재 절단 장치을 포함하여 구성되며:
   상기 금형은, 상기 라미나 부재들을 형성하기 위해 상기 소재를 블랭킹하는 블랭킹 펀치(Blanking Punch)와, 상기 라미나 부재에 슬롯(Slot)을 형성하기 위해 상기 소재의 이송방향을 기준으로 상기 블랭킹 펀치의 상류에 구비되며, 상기 소재를 피어싱(Piercing)하는 피어싱 펀치를 포함하여 구성되고;
   상기 코어 소재 절단 장치는, 상기 금형의 적층 홀에 투입되도록 소재의 선단부에서 상기 블랭킹에 의해 분리되는 부분이 복수의 세그먼트(Segment)로 분할되는 것을 방지하기 위해, 상기 소재를 폭 방향을 따라 굴곡진 형상으로 절단하는 적층 코어 제조시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 코어 소재 절단 장치는;
   상기 소재의 폭 방향 절단을 위하여 굴곡진 형상의 소재 절단날을 갖는 전단 펀치와, 상기 전단 펀치를 지지하며 상하 방향으로 승강 가능한 상부 프레임을 포함하는 소재 절단기, 그리고
   상기 전단 펀치의 소재 절단날과 형합되는 전단 받침면을 가지며 상기 소재의 저면을 받치는 받침 다이와, 상기 받침 다이를 지지하는 하부 프레임을 포함하는 소재 받침대를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 적층 코어 제조시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 소재 절단기는;
   상기 전단 펀치가 상기 소재에 닿는 것을 방지하기 위해, 상기 전단 펀치의 위치를 조절하는 펀치 승강기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 코어 제조시스템.
8. 코어 제조용 띠 형상의 소재를 절단하는 소재 절단 단계; 그리고
   서로 나란한 복수의 라인(Line)을 따라 상기 소재를 블랭킹해서 각각의 라인에서 라미나 부재들을 순차적으로 형성하고, 상기 라미나 부재들의 적층이 이루어지는 적층 홀에서 상기 라미나 부재들을 소정 매수씩 일체화해서 적층 코어를 제조하는 코어 제조단계를 포함하며:
   상기 소재 절단 단계는, 금형의 적층 홀에 투입되도록 소재의 선단부에서 상기 블랭킹에 의해 분리되는 부분이 복수의 세그먼트(Segment)로 분할되는 것을 방지하기 위해, 상기 소재를 폭 방향을 따라 굴곡진 형상으로 절단하는 적층 코어 제조방법.

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