KR102466806B1 - 모터코어의 코일 자동삽입 장치 - Google Patents

모터코어의 코일 자동삽입 장치 Download PDF

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최철호
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Abstract

본 발명은 모터의 코어에 코일을 자동으로 삽입하는 장치에 있어서: 코어(10)를 조립 경로 상으로 순차적으로 이송하는 이송부재(20); 상기 조립 경로에 연결되는 피더(32)와 피드레일(33)을 통하여 코일(15)을 순차적으로 정렬하는 정렬부재(30); 상기 조립 경로의 측면에 다축모션 가능하게 배치되고, 정렬된 코일(15)을 코어(10)에 삽입하는 삽입로봇(40); 및 상기 이송부재(20), 정렬부재(30), 삽입로봇(40)을 설정된 알고리즘으로 제어하는 제어기(50);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 모터의 코어 상으로 코일을 조립하는 일련의 양산 공정에서 별도의 인원을 투입하지 않고 코어에 코일을 삽입하는 공정을 신속하고 정확하게 처리하므로 생력화를 기반으로 생산성을 향상하는 효과가 있다.

Description

모터코어의 코일 자동삽입 장치{Apparatus for automatically inserting coil into motor core}
본 발명은 모터를 조립하는 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 구체적으로는 양산현장에서 특정 모터의 코어를 구성하는 부품을 조립하는 공정에 대한 생력화를 도모하는 모터코어의 코일 자동삽입 장치에 관한 것이다.
통상적으로 경박단소한 구조의 단상 모터는 소형 가전제품의 팬모터는 물론 공장자동화를 비롯한 산업전반에 널리 활용된다. 일예로 쉐이드 폴 모터(shaded pole motor)는 중앙에 로터를 수용하는 철심 구조의 코어와 로터의 정ㆍ역회전과 제동을 유도하는 쉐이딩 코일을 기반으로 하여 별도의 하우징과 베어링을 생략 가능하므로 제조원가를 낮추기 유리하다. 다만 양산현장에서 많은 공정을 수작업에 의존하기 때문에 생력화를 위한 자동화 적용이 절실하다.
이와 관련하여 참조할 수 있는 선행기술 문헌으로서 한국 공개특허공보 제2005-0039913호(선행문헌 1), 한국 등록특허공보 제2017-0027385호(선행문헌 2) 등이 알려져 있다.
선행문헌 1은 가조립된 코어 조립체가 놓여지는 스테이지; 스테이지의 코어 조립체에 접근 및 이격가능하게 설치되며, 접근시 코어의 외측에 접촉하여 코어를 동심적으로 정렬시키는 정렬지그; 및 정렬지그를 왕복 슬라이딩시키기 위한 가동유닛; 등을 포함한다. 이에, 코어를 부싱부재에 동심적으로 정렬시키는 정밀성과 품질을 높이는 효과를 기대한다.
선행문헌 2는 스테이터를 고정하는 스테이터 홀드를 포함하는 스테이터 고정기; 스테이터 고정기 외주면에서 접점선 절곡하면서 접지선과 3상 전원선으로 포집하는 절곡기; 스테이터의 접지선과 3상 전원선를 고정하는 밴드를 삽입하는 밴드 삽입기; 등을 포함한다. 이에, 작업공정이 빠르고 전체적인 품질 개선되어 제조원가를 저감하는 효과를 기대한다.
그러나, 상기한 선행문헌에 의하면 소형 단상 모터와 같은 양산품의 주요 부품을 조립하는 공정에 적용하기 한계성을 보인다.
한국 공개특허공보 제2005-0039913호 "모터 코어 조립장치" (공개일자 : 2005.05.03.) 한국 등록특허공보 제2017-0027385호 "모터 스테이터 자동 조립장치 및 제조방법" (공개일자 : 2017.03.10.)
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 철심 구조의 코어 상으로 코일을 조립하는 일련의 양산 공정에서 별도의 인원을 투입하지 않고 코어에 코일을 삽입하는 공정을 신속하고 정확하게 처리하기 위한 모터코어의 코일 자동삽입 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 모터의 코어에 코일을 자동으로 삽입하는 장치에 있어서: 코어를 조립 경로 상으로 순차적으로 이송하는 이송부재; 상기 조립 경로에 연결되는 피더와 피드레일을 통하여 코일을 순차적으로 정렬하는 정렬부재; 상기 조립 경로의 측면에 다축모션 가능하게 배치되고, 정렬된 코일을 코어에 삽입하는 삽입로봇; 및 상기 이송부재, 정렬부재, 삽입로봇을 설정된 알고리즘으로 제어하는 제어기;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 이송부재는 복렬의 가이드레일 상으로 각각의 이송블록을 점진 이동 및 급속 복귀 가능하게 지지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 정렬부재는 피드레일의 하류단에 연결되는 공급대의 공급공 상으로 코일을 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 정렬부재는 조립 경로 상에 코일의 삽입을 유도하는 안내지그를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 삽입로봇은 삽입헤드의 말단에 적어도 2축운동 가능한 핑거를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 삽입로봇은 삽입헤드 상에 코일의 긴밀한 결합을 유도하는 푸셔를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 제어기는 코어의 점진적 이송 위치에서 일측 코일과 타측 코일의 순차적 삽입을 유도하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 모터의 코어 상으로 코일을 조립하는 일련의 양산 공정에서 별도의 인원을 투입하지 않고 코어에 코일을 삽입하는 공정을 신속하고 정확하게 처리하므로 생력화를 기반으로 생산성을 향상하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 시스템을 전체적으로 나타내는 사시도
도 2는 본 발명에 따른 시스템을 후방에서 바라보는 평면도
도 3은 본 발명에 따른 시스템의 주요부를 나타내는 사시도
도 4는 본 발명에 따른 시스템의 주요부를 확대한 정면도
도 5는 본 발명에 따른 삽입로봇의 주요부를 확대한 사시도
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 모터의 코어에 코일을 자동으로 삽입하는 장치에 관하여 제안한다. 철심 구조의 코어(10)와 쉐이딩 코일(15)을 갖춘 쉐이드 폴 모터(shaded pole motor)를 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 모터의 코어(10)와 코일(15)을 조립하는 전공정의 자동화에 한정되지 않고 적어도 일부의 수작업을 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 모터의 코어(10)에 복수의 코일(15)이 결합되는 상태를 나타낸다. 코어(10)는 일측에 로터(도시 생략)를 수용하는 로터공(11)을 갖추고 타측에 여자코일을 수용하는 절개홈을 갖춘다. 로터공(11)에 인접한 위치에 코일공(12)이 형성되고 이에 대응하여 변부에 코일홈(13)이 형성된다. 회전 제어용 코일(15)은 상단이 연결(폐쇄)되고 하단이 개방된 "
Figure 112022057981615-pat00001
" 형태의 핀 구조로서 일측은 코일공(12)에 타측은 코일홈(13)에 삽입된다. 모터의 종류에 따라 180˚ 이격된 위치에 각각 1개의 코일(15) 또는 각각 2개의 코일(15)을 갖춘다.
도 1에서, 다수의 코어(10)는 트레이(21) 상에 정렬된 상태로 거치되고, 로더(22)에 의하여 조립 경로 상으로 낱개로 투입된다. 로더(22)는 부호 22의 위치에서 부호 22′의 위치로 코어(10)를 반복적으로 로딩한다.
본 발명에 따르면 이송부재(20)가 코어(10)를 조립 경로 상으로 순차적으로 이송하는 구조를 이루고 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 트레이(21)의 하류측으로 인접하게 이송부재(20)가 배치된 상태를 나타낸다. 이송유니트(20)는 특히 후속되는 공정과 연계하여 신속성과 정확성을 요구한다. 이송유니트(20)는 모터의 종류나 공정 조건에 따라서 차등적 구조로 적용되거나 일부 수작업으로 대체될 수 있다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 이송부재(20)는 복렬의 가이드레일(24) 상으로 각각의 이송블록(25)을 점진 이동 및 급속 복귀 가능하게 지지하는 것을 특징으로 한다.
도 1 및 도 2에서, 이송부재(20)를 구성하는 가이드레일(24), 이송블록(25), 홀더(26), 이송구동기(28) 등이 나타난다. 가이드레일(24)은 조립 경로와 동일한 방향으로 평행하게 2열로 배치되는 것이 좋다. 이송블록(25)은 가이드레일(24) 상으로 슬라이딩 가능하게 설치되고, 상면에 코어(10)를 긴밀하게 지지하기 위한 홀더(26)를 구비한다. 코어(10)에 결합하기 위한 코일(15)은 2단계로 삽입될 수 있다. 이 경우 이송구동기(28)는 이송블록(25)이 2단계의 공정 위치마다 일시적으로 정지해야 한다. 이송구동기(28)는 이송블록(25)의 점진 이송과 급속 복귀를 반복적으로 수행한다.
또한, 본 발명에 따르면 정렬부재(30)가 상기 조립 경로에 연결되는 피더(32)와 피드레일(33)을 통하여 코일(15)을 순차적으로 정렬하는 구조이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 정렬부재(30)를 구성하는 호퍼(31), 피더(32), 피드레일(33) 등이 나타난다. 호퍼(31)는 다수의 코일(15)을 수용하고 피더(32)에 공급한다. 호퍼(31)는 가이드레일(24)과 마찬가지로 복렬로 배치할 수 있다. 피더(32)는 코일(15)을 일정한 자세로 배출하여 피드레일(33) 상으로 보낸다. 피드레일(33)은 코일(15)이 밀착된 상태로 피더(32)에서 가이드레일(24) 측으로 이동하도록 유도한다. 피더(32)와 피드레일(33)을 통하여 정렬된 코일(15)은 순차적으로 코어(10)에 삽입되기 용이하다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 정렬부재(30)는 피드레일(33)의 하류단에 연결되는 공급대(35)의 공급공(35a) 상으로 코일(15)을 공급하는 것을 특징으로 한다.
도 2에서, 정렬부재(30)를 구성하는 공급대(35)가 피드레일(33)의 하류단에 배치된 상태를 나타낸다. 공급대(35)는 피드레일(33) 상으로 이송되는 코일(15)을 상측으로 밀어 올려 상면의 공급공(35a)으로 노출시킨다. 코일(15)의 상승은 공압실린더에 연결된 푸셔(도시 생략)로 유발한다. 공급공(35a)은 코어(10)의 코일공(12)과 코일홈(13)에 대응하는 동수로 배치하는 것이 좋다. 정렬구동기(36)는 피더(32), 공급대(35) 등의 제어를 수행한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 정렬부재(30)는 조립 경로 상에 코일(15)의 삽입을 유도하는 안내지그(38)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 3에서, 가이드레일(24) 상의 2개소에 안내지그(38)가 설치된 상태를 나타낸다. 안내지그(38) 상에는 코일(15)이 정렬된 상태로 통과될 수 있는 크기의 안내공(38a)이 형성된다. 안내공(38a)은 코어(10)의 코일공(12)과 코일홈(13)에 대응하는 동수로 형성된다. 코어(10)에 2쌍(4개)의 코일(15)이 탑재되는 경우 내측의 1쌍과 외측의 1쌍의 크기가 다를 수 있다. 2개의 안내지그(38)는 안내공(38a)의 규격을 동일하게 적용할 수도 있지만, 내측/외측 코일(15) 용도로 차등적으로 적용할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 조립 경로의 측면에 다축모션 가능하게 배치되는 삽입로봇(40)이 정렬된 코일(15)을 코어(10)에 삽입하는 구조이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 삽입로봇(40)이 가이드레일(24)과 피드레일(33) 사이에 배치된 상태를 나타낸다. 가이드레일(24)을 2열로 배치하는 경우 삽입로봇(40)도 이에 대응하여 2개소에 설치한다. 삽입로봇(40)은 다축모션기(43)에 연결되어 말단에 구비된 삽입헤드(41)의 다축모션을 구현한다. 삽입헤드(41)는 상하운동과 회전운동을 포함한 적어도 2축모션으로 공급대(35)에 대기 중인 코일(15)을 파지하고 안내지그(38)의 안내공(38a)을 통하여 코어(10)에 삽입한다. 일측 삽입로봇(40)은 일측 가이드레일(24)로 이송되는 코어에 코일을 삽입한다. 타측 삽입로봇(40)은 타측 가이드레일(24)로 이송되는 코어에 코일을 삽입한다.
도 4에서, 이송블록(25)이 부호 25A, 25B, 25C, 25D의 단계로 점진 이송되는 동안 삽입로봇(40)이 삽입헤드(41)로 코어에 코일을 삽입함을 알 수 있다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 삽입로봇(40)은 삽입헤드(41)의 말단에 적어도 2축운동 가능한 핑거(45)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 5를 참조하면, 삽입로봇(40)의 삽입헤드(41)에 2개의 핑거(45)가 장착된 상태를 나타낸다. 핑거(45)의 2축운동은 코일(15)을 파지/해제하는 운동과 파지 자세를 변경하는 운동을 포함한다. 2개의 핑거(45)는 공급대(35)의 공급공(35a)에 대기 중인 복수의 코일(15)을 동시에 파지할 수 있다. 삽입구동기(48)는 삽입로봇(40)의 2축모션과 삽입헤드(41)의 2축운동을 유발하도록 구성된다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 삽입로봇(40)은 삽입헤드(41) 상에 코일(15)의 긴밀한 결합을 유도하는 푸셔(46)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 4 및 도 5에서, 삽입헤드(41)의 핑거(45)에 인접하여 푸셔(46)가 장착된 상태를 나타낸다. 푸셔(46)는 공압실린더에 연결되는 구조로서 코일(15)의 상단을 가압하여 코어(10)에 긴밀하게 결합되도록 한다. 이송블록(25)이 부호 25A, 25B, 25C, 25D로 이동하는 과정에서 안내지그(38)가 배치되지 않은 부호 25D의 단계에서 푸셔(46)를 가동할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 제어기(50)가 상기 이송부재(20), 정렬부재(30), 삽입로봇(40)을 설정된 알고리즘으로 제어하는 구조를 이루고 있다.
도 1에서, 제어기(50)가 이송부재(20), 정렬부재(30), 삽입로봇(40)에 연계되는 상태를 나타낸다. 제어기(50)는 마이크로프로세서, 메모리, 입출력인터페이스를 탑재한 마이컴 회로로 구성한다. 제어기(50)의 제어 알고리즘은 메모리에 프로그램과 데이터 형태로 저장되고 마이크로프로세서를 통하여 실행된다. 메인 프로그램은 이송블록(25)의 이송, 피더(32)와 공급대(35)의 가동, 삽입로봇(40)과 삽입헤드(41)의 가동에 대한 시컨스제어를 요체로 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 제어기(50)는 코어(10)의 점진적 이송 위치에서 일측 코일(15)과 타측 코일(15)의 순차적 삽입을 유도하는 것을 특징으로 한다.
도 4에서, 제어기(50)는 이송블록(25) 점진 이송에 맞추어 단계적으로 코어에 코일을 삽입한다. 로더(22)에 의해 트레이(21)의 코어(10)가 2개의 가이드레일(24)의 부호 25A 위치에 번갈아 로딩된다. 이후 이송블록(25)이 부호 25B의 위치에 도달하면 삽입로봇(40)이 일측 코일을 삽입하고, 이송블록(25)이 부호 25C의 위치에 도달하면 삽입로봇(40)이 타측 코일을 삽입하고, 이송블록(25)이 부호 25D의 위치로 가서 후속 공정을 대기한다.
이때, 제어기(50)가 어느 하나의 가이드레일(24)에서 코일을 삽입하는 방식은 다양한 구현이 가능하다. 일예로 부호 25B의 위치에 내측 코일(15)을 삽입하고 부호 25C의 위치에서 외측 코일(15)을 삽입할 수 있다. 어느 경우에나 2개의 가이드레일(24)에서 동일하지만 시간차를 두고 코일의 삽입이 진행된다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
10: 코어 15: 코일
20: 이송부재 21: 트레이
22: 로더 24: 가이드레일
25: 이송블록 26: 홀더
28: 이송구동기 30: 정렬부재
31: 호퍼 32: 피더
33: 피드레일 35: 공급
36: 정렬구동기 38: 안내지그
40: 삽입로봇 41: 삽입헤드
43: 다축모션기 45: 핑거
46: 푸셔 48: 삽입구동기
50: 제어기

Claims (7)

  1. 모터의 코어에 코일을 자동으로 삽입하는 장치에 있어서:
    코어(10)를 이송블록(25)의 상면에 지지한 상태로 조립 경로의 가이드레일(24) 상으로 순차적으로 이송하는 이송부재(20);
    상기 조립 경로에 연결되는 피더(32)와 피드레일(33)을 통하여 코일(15)을 순차적으로 정렬하는 정렬부재(30);
    상기 조립 경로의 측면에 다축모션 가능하게 배치되고, 정렬된 코일(15)을 코어(10)에 삽입하는 삽입로봇(40); 및
    상기 이송부재(20), 정렬부재(30), 삽입로봇(40)을 설정된 알고리즘으로 제어하는 제어기(50);를 포함하되,
    상기 이송부재(20)는 복렬의 가이드레일(24) 상으로 각각의 이송블록(25)을 점진 이동 및 급속 복귀 가능하게 지지하고,
    상기 정렬부재(30)는 피드레일(33)의 하류단에 연결되는 공급대(35)의 공급공(35a) 상으로 코일(15)을 공급하며,
    상기 정렬부재(30)는 조립 경로 상에 안내공(38a)을 통하여 코일(15)의 삽입을 유도하는 안내지그(38)를 더 구비하고,
    상기 삽입로봇(40)은 삽입헤드(41)의 말단에 적어도 2축운동으로 공급대(35)에 대기중인 코일(15)을 파지하는 핑거(45)를 구비하며,
    상기 삽입로봇(40)은 삽입헤드(41) 상에 코일(15)의 상단을 가압하여 코어(10)에 긴밀한 결합을 유도하는 푸셔(46)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 모터코어의 코일 자동삽입 장치.
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  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기(50)는 코어(10)의 점진적 이송 위치에서 일측 코일(15)과 타측 코일(15)의 순차적 삽입을 유도하는 것을 특징으로 하는 모터코어의 코일 자동삽입 장치.
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