KR102469479B1 - 스테이터 헤어핀의 삽입 장치 - Google Patents

스테이터 헤어핀의 삽입 장치 Download PDF

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하경호
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Abstract

이 발명은 헤어핀이 장착된 스테이터에서 헤어핀을 정렬하는 장치에 관한 것으로서, 스테이터가 배치되는 위치에 놓여 고정되는 프레임; 헤어핀의 선단이 관통하는 슬롯이 마련되고, 헤어핀의 선단과 이격되는 위치 및 헤어핀의 선단이 슬롯을 관통하는 위치 사이에서 프레임에 대해 수직으로 가동되는 정렬 패널; 정렬 패널에 배치되고 헤어핀의 연장 방향에 수직한 평면 내에서 헤어핀 선단을 사이에 두고 서로 근접하여 헤어핀 선단을 밀착시키는 클램핑편을 갖춘 것인, 복수 개의 클램프; 및 클램핑편을 서로 근접시키는 힘을 인가하는 작동 기구를 포함하고, 클램프의 클랭핑편은 서로 밀착되었을 때에 한 쌍의 헤어핀의 선단이 정렬되어 밀착되는 클램핑 홈을 갖춘 것이다.

Description

스테이터 헤어핀의 삽입 장치{Apparatus for Inserting Hairpins of Stator}
이 발명은 스테이터의 헤어핀을 코어에 삽입하는 장치에 관한 것으로서, 전기 모터의 코일 권선을 이루는 헤어핀을 스테이터의 코어에 삽입하는 장치에 관한 것이다.
전기 모터의 스테이터는 코어에 코일이 권취되고 코일에 전기가 인가되어 자석으로서 기능한다.
전기자동차를 구동하는 전기 모터는 효율의 향상을 위해 스테이터의 코어에 슬롯을 형성하고 금속 선재로 이루어지고 직사각형 단면을 가지며 'U'자형으로 형성한 헤어핀을 코어의 슬롯에 삽입하여 헤어핀의 선단을 서로 연결하고 전기가 도통되게 하는 구성으로 코일을 대체하고 있다.
이러한 헤어핀의 통상적인 형태를 도 1에 도시하였다. 헤어핀(3)은 길게 연장되어 슬롯을 관통하여 삽입되는 한 쌍의 다리(4)와 다리 사이를 연결하는 브리지(5)로 구성되어 있다. 이와 같은 구성의 헤어핀(3)은 다리(4)가 코어의 슬롯에 삽입되며, 하나의 슬롯에는 서로 다른 헤어핀의 다리(4)가 직경 방향으로 연이어 배치된다.
헤어핀의 다리(4)는 길고 연성이 크며 코어의 하나의 슬롯에 여러 개의 헤어핀 다리가 인접하여 배치되므로 별다른 기구나 방법을 이용하지 않고 헤어핀이 코어의 슬롯을 관통하여 배치되지 않는다.
대한민국 등록특허공보 제10-2257124호(문헌 1)에서는 '헤어핀 가정렬 장치'라는 명칭의 발명을 개시한다.
문헌 1의 발명에 따른 가정렬 장치는 헤어핀들을 스테이터에 삽입하기 전에 가정렬하는 지그에 관한 것으로서, 하우징 내부가 중공으로 형성되고 복수의 정렬 핀이 배치되어서, 헤어핀을 하우징 내부의 중공에 삽입하면 헤어핀이 스테이터의 코어에 배치되는 상태로 정렬된다.
정렬핀에 의해 형성되는 공간은 헤어핀이 삽입되어 서로 인접하게 정렬되기에 충분한 여유를 갖는 폭과 길이를 가지므로, 헤어핀의 삽입 시에 헤어핀이 굴곡되거나 서로 간섭되지 않고 중력에 의해 하우징의 중공에 삽입된다.
헤어핀을 모두 삽입하여 스테이터의 코어에 배치되는 상태로 정렬되면 하부의 리프팅 플레이트를 상승시켜서 헤어핀이 하우징으로부터 돌출되고 헤어핀들은 스테이터의 코어에 삽입되기 위한 공정으로 이송된다.
헤어핀을 가정렬 하기 위한 수단으로서, 대한민국 공개 특허 제10-2021-0074298호(문헌 2)에서는 "고정자를 제조하기 위한 장치 및 방법'이라는 명칭의 발명을 개시한다.
문헌 2의 발명 역시 문헌 1과 마찬가지로, 헤어핀을 스테이터의 코어에 바로 삽입하여 정렬할 수 없다는 문제를 해결하려는 수단으로서 고정자 코어 템플릿을 개시한다.
고정자 코어 템플릿은 고정자 코어의 슬롯에 상응하는 슬롯들이 형성되되, 고정자 코어의 슬롯보다 폭과 길이가 커서 헤어핀이 쉽게 삽입되게 한다. 헤어핀을 템플릿의 슬롯에 삽입하여 정렬한 후에 그리퍼에 의해 정렬된 헤어핀을 파지하여 스테이터 코어에의 삽입 공정으로 이송한다.
이상과 같은 문헌 1과 문헌 2의 장치에 따르면, 헤어핀을 스케이터의 코어에 삽입하여 배치하기 위해 가정렬 장치 또는 템플렛에 헤어핀을 삽입하여 정렬하고, 정렬된 헤어핀을 스테이터의 코어로 이동하여 삽입하는 여러 단계의 공정이 수행되어야 한다는 문제가 있다.
또한, 헤어핀이 가정렬 장치나 템플렛에 의해 정렬되어도 헤어핀들이 스테이터의 코어에 삽입되기 위해서는 다시 헤어핀을 압입하는 장치가 별도로 필요하게 되는 문제가 있다.
문헌 1: 대한민국 등록특허공보 제10-2257124호 문헌 2: 대한민국 공개 특허 제10-2021-0074298호
이 발명은 전기 모터를 이루는 스테이터의 코어에 삽입되어 코일 권선을 이루는 헤어핀을 스테이터 코어에 바로 삽입시켜주는 삽입 장치를 제공하려는 것이다.
구체적으로, 이 발명은, 전술한 종래 기술의 문제점을 고려하여, 가정렬 공정을 이용하지 않고 개별적인 헤어핀을 스테이터의 코어에 삽입하여 제 위치에 배치되어 장착될 수 있게 해주는 장치를 제공하려는 것이다.
전술한 이 발명이 해결하고자 하는 과제는 전기 모터의 스테이터를 이루는 헤어핀을 스테이터의 코어에 삽입하는 삽입 장치에 관한 이 발명에 의해 달성된다.
이 발명의 삽입 장치는,
헤어핀이 스테이터의 코어에 삽입되도록 가압되는 상태에서 헤어핀이 변형되지 않도록 헤어핀 사이에 삽입되어 헤어핀의 측면을 둘레를 둘러싸서 지지하는 복수 개의 지지편을 포함하고, 지지편의 선단이 헤어핀 사이에 삽입되어 헤어핀을 지지하는 지지 상태와 헤어핀 사이로부터 후퇴하는 후퇴 상태에서 지지편을 구동하는 헤어핀 지지 기구;
지지편에 의해 헤어핀이 지지된 상태에서 스테이터의 코어에 삽입된 헤어핀의 선단의 반대측을 가압하여 헤어핀을 스테이터의 코어에 삽입하는 가압 기구; 및
헤어핀의 선단이 스테이터의 코어에 삽입된 상태로 스테이터의 코어가 놓여 지지되고, 헤어핀 선단이 삽입된 스테이터의 코어가 놓이는 작업 및 헤어핀이 삽입된 스테이터의 코어가 분리되는 작업이 이루어지는 해제 위치 및 가압 기구에 의해 헤어핀이 스테이터의 코어에 삽입되는 작업이 이루어지는 작동 위치 사이에서 가동되는 지지 프레임을 포함하고,
헤어핀 지지 기구는 지지 프레임이 해제 위치로부터 작동 위치로 가동될 때에는 상승하여 퇴피하고 지지 프레임이 작동 위치에 놓이면 하강하여 지지편에 의한 헤어핀의 지지 작동이 이루어지도록 구성되는 것이다.
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이러한 이 발명에 따른 삽입 장치에서는 전기 모터의 스테이터는 코어에 헤어핀의 선단이 삽입된 상태에서 지지 프레임에 놓인다. 가압 기구는 헤어핀의 선단 반대측을 가압하여 헤어핀을 스테이터의 코어에 삽입하는데, 이 과정에서 가압력에 의해 헤어핀이 좌굴되거나 제 위치에서 이탈할 수 있지만, 헤어핀 지지 기구에 의해 헤어핀이 지지되어 가압력에 의해 헤어핀이 좌굴되거나 제 위치에서 이탈하지 않는다.
헤어핀 지지 기구는 스테이터의 코어에 삽입되는 헤어핀의 측면을 둘러싸서 지지하므로 헤어핀의 선단 반대측을 가압하는 가압력에 의해 헤어핀이 굴곡되지 않고 지지된다.
이러한 이 발명의 삽입 장치의 부가적 특징으로서, 이 발명의 삽입 장치에서, 각각의 지지편은 스테이터의 코어의 직경 방향으로 연장되는 형태를 가지고 원주 상으로 서로 이격되어 배치되고, 헤어핀 지지 기구는 정역 회전 운동에 의해 지지편들을 직경 방향으로 왕복 가동시키는 지지편 가동 수단을 포함하는 것으로 구성될 수 있다.
또한, 이러한 부가적 특징에 대한 실시 양태로서, 이 발명의 삽입 장치에서,
지지편 가동 수단은 정역 회전하는 캠 플레이트 및 캠 플레이트를 정역 회전시키는 회전 수단을 포함하고, 캠 플레이트에는 복수 개의 캠 슬롯이 마련되고, 각각의 지지편에는 캠 슬롯에 삽입되어 캠 플레이트의 정역 회전에 따라 캠 슬롯을 따라 슬라이딩하는 핀이 마련되고,
캠 플레이트의 회전에 따라 핀이 캠 슬롯을 따라 미끄럼 운동을 함으로써 지지편이 직경 방향으로 가동되는 것으로 구성될 수 있다.
헤어핀 지지 기구는 헤어핀 삽입 동작에서는 헤어핀 사이에 삽입되고 스테이터 코어를 이송하는 등의 동작에서는 헤어핀으로부터 퇴피하여야 하며, 이 발명에서는 회전 작동에 의해 구동되는 캠 기구를 이용하여 지지편이 헤어핀을 지지하는 상태와 지지하지 않는 상태 사이에서 전환되므로 간단한 기구에 의해 헤어핀 지지 기구를 구성할 수 있다.
또한, 이 발명의 추가적 특징에 따른 삽입 장치에서 헤어핀 지지 기구에는 각각의 지지편이 놓여 직경 방향으로의 슬라이딩되는 복수 개의 홈이 마련되는 가이드 플레이트가 마련되는 것으로 구성할 수 있다.
이 발명의 부가의 특징으로서, 이 발명의 삽입 장치에서,
각각의 지지편의 직경 방향 내측 선단에는 서로 직경 방향으로 인접하여 배치되는 복수 개의 헤어핀들을 수용하는 제1 홈 및 서로 직경 방향으로 인접하여 배치되는 복수 개의 헤어핀들의 일측면만을 수용하는 제2 홈이 제1 홈의 폭방향 양측으로 마련되어, 서로 인접하는 지지편의 선단의 제2 홈 사이에 배치되는 복수 개의 헤어핀들이 수용되는 것으로 구성할 수 있다.
이와 같은 지지편의 구성에 따르면, 하나의 지지편이 하나의 헤어핀을 지지할 뿐 아니라, 인접한 다른 헤어핀과 함께 또 하나의 지지편을 지지하게 되므로 적은 수의 지지편으로 헤어핀을 지지할 수 있게 된다.
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도 1은 이 발명의 실시예의 삽입 장치로 스테이터 코어에 삽입하려는 헤어핀을 나타내는 사시도이다.
도 2는 이 발명의 실시예의 삽입 장치의 전체적인 구성을 보여주는 사시도이다.
도 3과 도 4는 이 발명의 실시예의 삽입 장치에서 지지 프레임의 구조를 보여주는 사시도 및 종단면도이다.
도 5는 이 발명의 실시예의 삽입 장치에서 헤어핀 지지 기구의 구성을 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시한 헤어핀 지지 기구에서 캠 플레이트를 제거한 상태를 보여주는 사시도이다.
도 7은 도 6의 'B' 부분의 확대도이다.
도 8 및 도 9는 이 발명의 실시예의 삽입 장치에서 헤어핀 지지 기구의 순차적인 작동을 보여주는 사시도이다.
도 10 내지 도 13은 이 발명의 실시예의 삽입 장치에서 헤어핀이 삽입되는 공정을 순차로 보여주는 사시도이다.
이하, 이 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용으로서, 이 발명에 따른 실시예의 삽입 장치의 구성과 작동을 설명한다.
이 실시예의 삽입 장치로 헤어핀을 삽입하려는 스테이터는 코어(1)의 원주 방향과 직경 방향을 따라 복수 개의 슬롯이 일정 간격으로 나란히 형성되고, 여기에 도 1에 도시한 구성의 대략 U자형을 갖는 헤어핀(3)의 다리(4)가 삽입된다.
도 2를 참조하여 삽입 장치의 전체적인 구성을 설명한다.
이 실시예의 헤어핀의 삽입 장치는, 헤어핀 다리(4)의 선단이 스테이터의 코어(1)에 삽입된 상태로 스테이터 코어가 놓여 지지되는 지지 프레임(10), 지지 프레임(10)의 작동 위치와 해제 위치 사이에서의 가동을 안내하는 가동 안내 기구(20), 헤어핀(3)이 스테이터 코어(1)에 삽입되도록 가압되는 상태에서 헤어핀이 변형되지 않도록 헤어핀을 지지하는 헤어핀 지지 기구(30), 헤어핀 지지 기구를 상하로 가동하는 가동 기구(40), 헤어핀 지지 기구에 의해 헤어핀이 지지된 상태에서 스테이터의 코어에 삽입된 헤어핀의 선단의 반대측을 가압하여 헤어핀을 스테이터의 코어에 삽입하는 가압 기구(50) 및 이상의 장치와 기구들이 놓이는 고정 프레임(60)으로 이루어져 있다.
먼저 도 3과 도 4를 참조하여 지지 프레임(10)과 가동 안내 기구(20)의 구성을 설명한다.
도 3에서 지지 프레임(10)은 해제 위치에 놓여 있고, 도 4에서는 작동 위치에 놓여 있다. 해제 위치에서는 헤어핀(3)의 선단이 삽입된 스테이터의 코어(1)가 지지 프레임(10)에 놓이는 작업 및 헤어핀이 삽입된 스테이터 코어(1)가 지지 프레임(10)으로부터 분리되는 작업이 이루어지고, 작동 위치에서는 가압 기구(50)에 의해 헤어핀(3)이 코어(1)에 완전히 삽입되는 작업이 이루어진다.
작동 위치에서는 코어(1)의 상측으로 헤어핀 지지 기구(30)와 가압 기구(50) 등이 배치되어 있고, 해제 위치에는 코어(1)의 상측이 개방된 공간으로 되어 있어서 작업용 로봇이나 작업자에 의해 스테이터 코어(1)의 배치 및 분리 작업이 이루어질 수 있다.
고정 프레임(60)에서 하측에 놓이는 편평한 제1 선반(61)에는 가동 안내 기구(20)를 이루는 한 쌍의 레일(21)이 서로 평행하게 고정 프레임의 작동 위치와 해제 위치 사이에서 연장되어 있고, 레일(21) 사이에는 가동 안내 기구(20)를 이루는 리니어 가이드(22)가 레일과 평행하게 연장되어 있다.
지지 프레임(10)의 하측에 놓이는 지지 패널(11)의 하면에는 복수 개의 로울러(12)가 지지 패널(11)의 폭방향 양측에 배치되어 레일(21) 위에서 구름 운동을 하여 지지 프레임(10)이 작동 위치와 해제 위치 사이을 왕복 운동할 수 있다.
또한, 양측의 로울러(21) 사이에는 리니어 가이드(22)에 끼워져 슬라이드하는 가이드 블록(13)이 마련되어 있어서, 작동 위치와 해제 위치 사이에서의 지지 프레임(10)의 가동을 가이드한다.
도 3에 도시된 해제 위치에서는 지지 프레임(10)에 헤어핀 선단이 삽입된 스테이터 코어(1)를 지지 프레임(10)에 배치하고, 지지 프레임(10)을 작동 위치로 이동시켜 스테이터 코어(1)에 헤어핀(3)을 삽입하는 작업이 이루어지게 할 수 있다.
고정 프레임(60)에서 작동 위치 측의 단부에는 스토퍼 패널(64)이 놓이고, 지지 프레임(10)을 작동 위치로 밀면 지지 프레임(10)이 작동 위치에 도달하였을 때에 스토퍼 패널(64)에 맞닿아 작동 위치의 제 위치에 놓이게 된다.
스토퍼 패널(64)에는 홀(미도시)이 형성되어 있고, 지지 프레임의 지지 패널(11)에는 홀에 삽입되는 바아(미도시)가 마련되어 있어서, 지지 프레임(10)이 작동 위치에 놓였을 때에 바아가 스토퍼 패널의 홀에 삽입되어 지지 프레임(10)이 헤어핀(3)의 삽입 작동 중에 제 위치를 유지할 수 있다.
또한, 고정 프레임(60)에는 고정 기구(65)가 마련되어 있어서, 지지 프레임(10)이 작동 위치에 놓여 있을 때에 고정 기구(도 10의 65)를 가동하여 지지 프레임(10)을 작동 위치에 고정할 수 있다.
고정 기구(65)에는 돌출 및 후퇴하는 핀(미도시)이 마련되고 지지 프레임(10)에는 핀이 삽입되는 홀(미도시)이 마련되어 홀에 핀이 삽입되어 지지 프레임(10)이 고정된다.
헤어핀(3)의 선단 부분만 삽입된 상태의 스테이터 코어(1)가 지지 프레임(10)에 놓인다.
지지 프레임(10)은 편평한 패널로 구성되는 지지 패널(11) 위에 전체적으로 원통형으로 형성되는 지지부(14)가 마련되어 있다. 지지부(14)는 상면에 스테이터 코어(1)가 놓이고, 내측은 헤어핀의 다리(4)의 선단이 코어(1)를 통과하여 돌출되도록 중공으로 되어 있다.
지지 프레임(10)의 상측에는 헤어핀 지지 기구(30)가 배치되어 있다.
도 2와 도 4를 함께 참조하여 설명하면, 고정 프레임(60)을 구성하는 요소로서, 지지 프레임(10)이 놓이는 제1 선반(61)으로부터 4개의 수직 바아(63)가 수직으로 연장되고, 수직 바아(63)의 상단에는 제1 선반(61)과 평행하게 제2 선반(62)이 마련되어 있다.
제1 선반(61)과 제2 선반(62) 사이에는 헤어핀 지지 기구(30)가 배치되고, 제2 선반(62)에는 헤어핀 지지 기구(30)를 상하로 가동하는 가동 기구(40)를 이루는 한 쌍의 실린더(41)와 4개의 리니어 가이드(42)가 마련되어 있다.
실린더(41)는 제2 선반(62)에 고정되어 배치되어 있고, 실린더의 피스톤(411)이 하측으로 돌출되어 피스톤 선단이 헤어핀 지지 기구(30)의 베이스 플레이트(31)의 양단에 결합되어 있다.
4개의 리니어 가이드(42)는 2개씩 쌍을 이루어 선단이 헤어핀 지지 기구(30)의 베이스 플레이트(31)의 양단에 결합되어 있고, 제2 선반(62)을 관통하면서 선형 운동이 안내된다.
이러한 구성에 따라 헤어핀 지지 기구(30)는 실린더(41)의 확장과 수축에 따라 승강 작동하고 리니어 가이드(42)에 의해 상하 방향의 선형적인 운동이 안내된다.
다음으로 도 5 내지 도 7을 참조하여 헤어핀 지지 기구(30)의 구성을 설명한다.
헤어핀 지지 기구(30)는 헤어핀의 다리(4) 사이에 삽입되어 코어(1)에 삽입되는 헤어핀의 다리(4)의 측면을 구속 지지하여 헤어핀(3)이 가압 기구(50)에 의해 가압되어 코어(1)에 삽입될 때에 헤어핀의 다리(4)가 좌굴되거나 제 위치로부터 이탈하지 않게 해주는 지지편(35)을 포함하고 있다.
헤어핀 지지 기구(30)는 헤어핀이 삽입된 스테이터 코어(1)가 지지 프레임(10)에 장착되어 작동 위치로 이동할 때에는 스테이터 코어(1)와 간섭되지 않도록 상승하여 퇴피하고, 지지 프레임(10)이 작동 위치에 놓이면 하강하여 스테이터 코어(1)에 선단이 삽입되어 있는 헤어핀(3)에 대한 지지 작동을 하게 된다.
앞서 설명한 바와 같이, 헤어핀 지지 기구(30)의 베이스 플레이트(31)가 가동 기구(40)에 의해 승강 작동하고, 베이스 플레이트(31)에는 복수 개의 지지편(35)이 직경 방향으로 배치되고 직경 방향으로 가동되도록 안내하는 가이드 플레이트(32)가 실린더의 피스톤(411)이 결합된 양단 사이에 설치되어 있다.
헤어핀 지지 기구(30)에서 회전판(34)이 제거된 상태를 도시하는 도 6과 도 6의 'B'부분을 확대하여 도시하는 도 7을 참조하여 가이드 플레이트(32)와 지지편(35)의 구성을 설명한다.
가이드 플레이트(32)는 전체적으로 내측이 중공인 원형의 플레이트 형태로 구성되고, 직경 방향으로 연장되는 가이드 홈(321)이 원주 방향을 따라 서로 일정 간격을 두고 형성되어 있으며, 이 가이드 홈(321)에 지지편(35)이 미끄럼 운동 가능하게 배치되어 있다.
베이스 플레이트(31)와 가이드 플레이트(32)는 내측에 원형의 중공(322)이 형성되어 있어서, 헤어핀(3)은 이 중공(322)을 관통하여 놓이게 된다.
각각의 지지편(35)은 스테이터 코어의 직경 방향으로 연장되는 사각형 단면의 바아의 형태로 구성되고, 직경 방향 외측은 가이드 플레이트의 가이드 홈(321)에서 슬라이딩하는 슬라이딩부(351)를 이루고, 직경 방향 내측은 가이드 플레이트의 중공(322)으로 돌출되어 헤어핀의 다리(4)를 지지하는 지지부(353)를 이루고 있다.
지지부(353)의 선단의 폭방향 중심에는 직경 방향으로 서로 인접하게 배치되는 복수 개의 헤어핀의 다리(4)를 수용하여 지지하는 제1 홈(354)이 형성되어 있고 폭방향 양측에는 제1 홈(321)에 수용되는 헤어핀의 다리에 원주 방향으로 인접한 헤어핀의 다리(4)의 반쪽 측면을 수용할 수 있는 제2 홈(355)이 형성되어 있다.
이러한 구성에 따라, 서로 원주 방향으로 인접한 지지편의 제2 홈(355)은 제1 홈(354)과 마찬가지로 직경 방향으로 서로 인접하는 복수 개의 헤어핀 다리(4)가 수용되어 지지되는 공간을 형성한다.
한편, 각각의 지지편(35)의 슬라이딩부(351)에는 핀(352)이 상측으로 돌출되어 마련되어 있다. 이 핀(352)은 후술하는 캠 플레이트(33)의 캠 슬롯(331)을 관통하여 배치되어 캠 플레이트(33)의 회전에 의해 캠 슬롯(331)의 프로파일을 따라 직경 방향으로 이동하여 지지편(35)을 직경 방향으로 가동시킨다.
다시 도 5를 참조하면, 가이드 플레이트(32)의 상측에는 캠 플레이트(33)가 가이드 플레이트(32)와 평행하게 배치되어 마련되어 있다.
캠 플레이트(33)는 원판형의 플레이트 형태로 형성되는 것이고, 직경 방향 내측은 베이스 플레이트(31) 및 가이드 플레이트(32)와 마찬가지로 헤어핀(3)이 관통하도록 중공이 형성되어 있다.
캠 플레이트(33)에는 지지편(35)의 핀(352)이 관통하여 미끄럼 운동하는 캠 슬롯(331)이 마련되어 있다.
평면상에서 보았을 때, 캠 슬롯(331)은 반시계 방향으로 갈수록 직경 방향 내측으로 경사지는 곡선으로 형성되어 있다. 캠 슬롯(331)은 지지편(35)의 갯수와 동일한 갯수로 형성되고, 서로 원주 방향으로 이격되어 있는 지지편(35) 사이의 간격에 맞추어 마련되어 있다.
캠 플레이트(33)의 외측 둘레의 일부에는 구동 피니언 블록(36)이 마련되어 있다. 구동 피니언 블록(36)은 원호형의 블록으로 구성되고, 외측 표면에 기어가 형성되어 있다.
베이스 플레이트(31)에서 구동 피니언 블록(36) 측에는 공압 실린더(38)가 장착되어 있고, 공압 실린더(38)의 선형 가동에 의해 선형 가동되는 랙 기어(37)가 마련되어 있다.
랙 기어(37)의 기어는 구동 피니언 블록(36)의 기어와 맞물려 있어서, 공압 실린더(38)의 구동에 따라 랙 기어(37)가 선형 구동되고, 이에 따라 구동 피니언 블록(36)이 캠 플레이트(33)의 회전축선을 따라 회전 운동하여 캠 플레이트(33)를 회전시킨다.
이와 같이, 공압 실린더(38)의 수축과 확장에 따라 캠 플레이트(33)과 정역 회전하고, 캠 플레이트(33)의 정역 회전에 따라 지지편의 핀(352)은 캠 슬롯(331)을 따라 직경 방향으로 슬라이딩한다.
지지편(35)은 슬라이딩부(351)가 가이드 플레이트의 가이드홈(321)에 배치되어 직경 방향으로 가동 가능하므로, 핀(352)의 미끄럼 운동에 따라 지지편(35)이 직경 방향으로 가동된다.
이상과 같은 구성을 갖는 이 실시예의 삽입 장치의 작동에 대해 도 2, 도 10 내지 도 12, 도 5, 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한다.
도 2에 도시한 상태에서, 지지 프레임(10)은 해제 위치에 놓여 있다.
가압 기구(50)를 이루는 실린더(51)는 그 가동 축선이 헤어핀 지지 기구(30)의 캠 플레이트(33)의 회전 축선에 놓여 있고, 여기서 헤어핀에 대한 가압을 통한 삽입 작업이 이루어지며, 헤어핀 지지 기구(30)의 하측 공간은 지지 프레임(10)의 작동 위치로 된다.
도 2에서 지지 프레임(10)은 상측에 헤어핀 지지 기구(30)와 가압 기구(50)가 없는 해제 위치에 놓여 있고, 여기에서 지지 프레임(10)에 헤어핀 다리(4)의 선단이 삽입된 스테이터의 코어(1)가 놓이는 작업이 이루어진다.
헤어핀 다리(4)의 선단을 스테이터의 코어(1)에 삽입하는 작업이나 스테이터 코어(1)를 지지 프레임(10)에 적재하는 작업은 작업자에 의해 수동으로 이루어지거나 로봇에 의해 자동으로 이루어질 수 있다.
해제 위치에서 지지 프레임(10)에 스테이터 코어(1)가 놓이면 지지 프레임(10)이 작동 위치로 가동된다. 작업자가 지지 프레임(10)에 스테이터 코어를 배치하고 지지 프레임을 밀어서 작동 위치로 이동시킬 수도 있고 가동 안내 기구(20)에 공압 실린더나 솔레노이드를 마련하여 지지 프레임(10)을 가동할 수도 있다.
도 10에 도시된 위치에서 지지 프레임(10)의 지지 패널(11)이 스토퍼 패널(64)에 맞닿아 정지되어 지지 프레임(10) 및 여기에 놓인 스테이터 코어(1)가 작동 위치에 놓이고, 헤어핀 지지 기구(30)는 스테어티 코어(1)의 상측에 배치되어 이격된 상태로 있다.
이 상태에서 헤어핀 지지 기구(30)는 도 8에 도시된 상태에 있다. 헤어핀 지지 기구(30)에서 캠 플레이트(33)는 반시계 방향으로 회전된 위치에 놓이고, 이 상태에서 지지편의 핀(352)은 캠 슬롯(331)의 반경 방향의 최외측에 놓이게 되어 지지편(35)은 직경 방향 외측에 놓인 상태에 있다. 즉, 지지편(35)은 선단이 헤어핀(3)을 향하여 중공(322)으로 돌출되지 않은 상태에 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 헤어핀 지지 기구(30)가 지지 위치로 하강한다.
실린더(41)가 가동되어 피스톤(411)이 확장되면서 베이스 플레이트(31)를 하측으로 밀어서 헤어핀 지지 기구(30)가 하측으로 이동한다. 이 상태에서 헤어핀 지지 기구의 지지편(35)은 상하 방향으로 코어(1)의 상단 위의 높이, 즉 코어(1)에 삽입되지 않은 헤어핀의 다리(4)가 있는 높이에 배치된다.
이어서, 도 9에 도시한 바와 같이, 헤어핀 지지 기구의 공압 실린더(38)가 작동하여 랙 기어(37)가 가동되고 여기에 물려 있는 구동 피니언 블록(36)이 시계 방향으로 회전하여 캠 플레이트(33)가 회전한다.
이에 따라, 지지편(35)의 핀(352)이 직경 방향 내측으로 슬라이딩함으로써 지지편(35)이 직경 방향 내측으로 슬라이딩하여 도 5와 도 6에 도시한 상태로 된다.
이 상태에서는, 지지편(35)의 선단이 헤어핀의 다리(4)를 향하여 직경 방향 내측으로 이동하여 지지편의 제1 홈(354)과 제2 홈(355)에 헤어핀 다리(4)가 놓여 측면이 지지된다.
이어서, 도 12에 도시한 바와 같이, 가압 기구의 가압 실린더(51)가 작동하여 피스톤(52)이 확장되고, 가압 패드(53)가 헤어핀(3)을 덮은 캡(6)을 하측으로 누르게 된다.
이러한 하향 압박에 따라 헤어핀(3)은 하측으로 가압되어 다리(4)가 스테이터 코어(1)의 슬롯에 삽입되며, 다리(4)는 지지편(35)에 의해 측면이 지지되어 하향 압력에도 불구하고 좌굴되거나 제 자리에서 이탈하지 않고 코어(1)의 슬롯을 따라 삽입된다.
헤어핀(3)이 스테이터 코어(1)에 완전히 삽입되는 위치에서 가압 기구의 가압 실린더(51)가 작동 중지되고, 가압 실린더(51)가 역방향으로 수축 작동하여 가압 패드(53)가 상승한다.
헤어핀 지지 기구(30)에서도 공압 실린더(38)가 역방향으로 작동하여 캠 플레이트(33)가 반시계 방향으로 회전하여 지지편(35)이 헤어핀(3)에 대한 지지 위치로부터 직경 방향 외측으로 후퇴한다. 이에 따라 헤어핀의 다리(4)로부터 지지편(35)이 분리된다.
이어서 가동 기구의 실린더(41)가 수축하여 도 13에 도시한 상태로 헤어핀 지지 기구(30)가 상승한다. 이에 따라 스테이터 코어(1)와 헤어핀(3)은 헤어핀 지지 기구(30)와 간섭되지 않는 상태로 되고, 도 2에 도시된 해제 위치로 지지 프레임(10)을 이동시킬 수 있게 된다.
지지 프레임(10)을 도 2의 해제 위치로 이동시키고 지지 프레임(10)으로부터 헤어핀(3)이 삽입된 스테이터 코어(1)를 분리하여 다음 공정으로 이동시킬 수 있게 된다. 이로써 헤어핀의 삽입 작업이 완료된다.
이상, 이 발명의 하나의 실시예의 삽입 장치의 구성과 작동을 설명하였다.
이 발명은 이러한 실시예의 구성에 한정되지 않고 청구범위에 기재한 범위에서 다양한 변형이 가능하고 구성 요소를 추가할 수 있다.
1: 스테이터 코어 3: 헤어핀
10: 지지 프레임 20: 가동 프레임
30: 헤어핀 지지 기구 40: 가동 기구
50: 가압 기구 60: 고정 프레임

Claims (6)

  1. 전기 모터의 스테이터를 이루는 헤어핀을 스테이터의 코어에 삽입하는 삽입 장치로서,
    헤어핀이 스테이터의 코어에 삽입되도록 가압되는 상태에서 헤어핀이 변형되지 않도록 헤어핀 사이에 삽입되어 헤어핀의 측면을 둘레를 둘러싸서 지지하는 복수 개의 지지편을 포함하고, 지지편의 선단이 헤어핀 사이에 삽입되어 헤어핀을 지지하는 지지 상태와 헤어핀 사이로부터 후퇴하는 후퇴 상태에서 지지편을 구동하는 헤어핀 지지 기구;
    지지편에 의해 헤어핀이 지지된 상태에서 스테이터의 코어에 삽입된 헤어핀의 선단의 반대측을 가압하여 헤어핀을 스테이터의 코어에 삽입하는 가압 기구; 및
    헤어핀의 선단이 스테이터의 코어에 삽입된 상태로 스테이터의 코어가 놓여 지지되고, 헤어핀 선단이 삽입된 스테이터의 코어가 놓이는 작업 및 헤어핀이 삽입된 스테이터의 코어가 분리되는 작업이 이루어지는 해제 위치 및 가압 기구에 의해 헤어핀이 스테이터의 코어에 삽입되는 작업이 이루어지는 작동 위치 사이에서 가동되는 지지 프레임
    을 포함하고,
    헤어핀 지지 기구는 지지 프레임이 해제 위치로부터 작동 위치로 가동될
    때에는 상승하여 퇴피하고 지지 프레임이 작동 위치에 놓이면 하강하여 지지편에 의한 헤어핀의 지지 작동이 이루어지도록 구성되는 것인, 삽입 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    각각의 지지편은 스테이터의 코어의 직경 방향으로 연장되는 형태를 가지고 원주 상으로 서로 이격되어 배치되고, 헤어핀 지지 기구는 정역 회전 운동에 의해 지지편들을 직경 방향으로 왕복 가동시키는 지지편 가동 수단을 포함하는 것인, 삽입 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    지지편 가동 수단은 정역 회전하는 캠 플레이트 및 캠 플레이트를 정역 회전시키는 회전 수단을 포함하고, 캠 플레이트에는 복수 개의 캠 슬롯이 마련되고, 각각의 지지편에는 캠 슬롯에 삽입되어 캠 플레이트의 정역 회전에 따라 캠 슬롯을 따라 슬라이딩하는 핀이 마련되고,
    캠 플레이트의 회전에 따라 핀이 캠 슬롯을 따라 미끄럼 운동을 함으로써 지지편이 직경 방향으로 가동되는 것인, 삽입 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    헤어핀 지지 기구에는 각각의 지지편이 놓여 직경 방향으로의 슬라이딩되는 복수 개의 홈이 마련되는 가이드 플레이트가 마련되는 것인, 삽입 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    각각의 지지편의 직경 방향 내측 선단에는 서로 직경 방향으로 인접하여 배치되는 복수 개의 헤어핀들을 수용하는 제1 홈 및 서로 직경 방향으로 인접하여 배치되는 복수 개의 헤어핀들의 일측면만을 수용하는 제2 홈이 제1 홈의 폭방향 양측으로 마련되어, 서로 인접하는 지지편의 선단의 제2 홈 사이에 배치되는 복수 개의 헤어핀들이 수용되는 것인, 삽입 장치.
  6. 삭제
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