KR102469734B1

KR102469734B1 - Mso 코일의 제조방법 및 이를 이용한 mso 코일 제조장치

Info

Publication number: KR102469734B1
Application number: KR1020220033269A
Authority: KR
Inventors: 최우각; 우봉근; 손현수
Original assignee: (주)대성하이텍
Priority date: 2022-03-17
Filing date: 2022-03-17
Publication date: 2022-11-22

Abstract

본 발명은 MSO 코일의 제조방법 및 이를 이용한 MSO 코일 제조장치에 관한 것으로서, 코일 제조시간을 단축하여 생산성을 향상시키고, 고품질의 코일을 제조할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.
이를 위하여 본 발명은, 사각 단면 형상의 코일이 직사각형 스프링 형상으로 감겨진 MSO 코일을 제조하는 방법에 있어서, (a) 중공형 사각단면 형상의 코일 소재를 압출하는 단계(S10), (b) 상기 코일 소재를 일정길이로 절단하는 단계(S20), (c) 상기 코일 소재를 소재공급부에 공급하는 단계(S30), (d) 상기 코일 소재의 외곽을 면삭 가공하는 단계(S40), (e) 상기 코일 소재의 4면에 일정깊이의 홈을 형성하는 단계(S50), (f) 상기 코일 소재의 중앙공간부 내면을 브로우칭 가공하여 슬릿부를 형성하는 단계(S60)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

MSO 코일의 제조방법 및 이를 이용한 MSO 코일 제조장치{MANUFACTURING METHOD OF MSO COIL AND MANUFACTURING APPARATUS USING THE SAME}

본 발명은 MSO 코일의 가공방법 및 이를 이용한 MSO 코일 가공장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 전동기의 스테이터 등에 조립되는 사각 단면 형상의 MSO 코일을 신속하고 정밀하게 제조할 수 있는 가공방법 및 가공장치에 관한 것이다.

전기자동차 등에 사용되는 전동기의 효율을 향상시키기 위한 다양한 기술이 개발되고 있다.

특히 전동기를 구성하는 스테이터(Stator) 등에 감기는 코일의 점적률(占積率, Coil Space Factor 또는 Conductor Occupying Ratio)을 향상시키기 위한 다양한 방법들이 연구되고 있다.

그 일예로서 코일의 직경을 증가시키거나 감는 횟수를 늘리는 방법이 있다.

그런데 종래의 코일은 대부분 단면이 원형인 구리 와이어로 구성되어 있다.

이에 따라 원형코일의 직경을 증가시키게 되면, 원형의 단면으로 인해 감겨진 코일층 사이에 낭비되는 공간이 발생하게 되므로 코일의 점적률이 저하된다.

반면에, 너무 작은 직경을 갖는 코일을 감을 경우에는 동일 면적 대비 권선횟수가 증가되므로, 상대적인 전기저항의 증가로 인해 효율저하 및 발열문제가 야기될 수 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 방안으로, 코일의 단면을 사각형으로 형성한 평각형 코일이 제안된 바 있다.

상기한 평각형 코일은 통상 MSO(Maximum Slot Occupy) 코일이라 부른다.

도 1은 이러한 MSO 코일을 나타낸 것이고, 도 2는 MSO 코일이 전동기 스테이터에 조립된 상태를 나타낸 것이며, 도 3은 종래방식에 의해 MSO 코일을 제조하는 과정을 나타낸 것이다.

즉 MSO 코일(C)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 중앙에 사각형상의 중앙공간부가 형성되고, 사각단면 형상의 몸체부(C1) 사이에 슬릿부(C3)가 형성되어 전체적으로 사각 스프링 형상이 된다.

종래의 MSO 코일 제조방식은, 도 3에 도시된 바와 같이, 양단이 서로 마주보는 고리형태의 단위 코일층(100a 내지 100e)의 일부분에 절곡면을 형성시켜, 상기 단위 코일층의 양단에 고저차를 주는 프레싱단계; 제1 코일층의 일단과 접촉되는 제2 코일층의 타단이 서로 끼워 맞춰져 결합될 수 있도록 상기 제1 코일층의 일단과 상기 제2 코일층의 타단에 암수 결합이 가능한 홈과 돌기를 각각 포함하는 결합구조를 형성시키는 결합구조형성단계; 상기 단위 코일층의 양단 중 일단에 형성된 결합구조가 또 다른 단위 코일층의 양단 중 타단에 형성된 결합구조와 암수 결합하도록, 상기 복수 개의 단위 코일층을 서로 연결하여 고정시키는 고정단계; 상기 제 1 코일층의 일단과 상기 제2 코일층의 타단이 암수 결합되어 있는 상기 결합구조에 전극을 맞대고 전류를 공급하여, 상기 연결부위에 발생하는 저항열을 이용하여 상기 결합구조를 반용융상태로 만들고, 상기 복수개의 단위 코일층의 연결부위들을 상하방향으로 일괄적으로 가압시킴으로써, 상기 홈에 삽입된 상기 돌기가 우선적으로 국부 용융되어 서로 연결되어 있는 상기 복수 개의 단위 코일층들의 연결부위들이 서로 접합되게 하는 접합단계를 포함하여 구성된다.

즉 도 3에 도시된 종래의 MSO 코일 제조방식은, 각 단위 코일을 먼저 제조하고, 이들 복수의 단위 코일을 적층하여 고정시킨 다음, 전류를 공급하여 용융 접합하고 있다.

그런데 상기한 종래의 MSO 코일 제조방식은, 각 단위 코일에 암수형 돌기와 홈을 일일이 형성하여야 하므로, 코일 제조에 시간이 많이 소요된다는 단점이 있다.

한편, 코일 소재를 밀링 머시인 등으로 절삭하여 MSO 코일을 가공하는 방식이 제안된 바 있으며, 그 예로 한국 등록특허 10-2128711호가 있다.

상기한 종래의 MSO 코일 제조방식은, 코일 소재에 수평 슬릿을 가공한 후, 상기 수평 슬릿들을 서로 연결하여 하나의 코일이 연속적으로 감겨지는 형태로 코일층을 형성한다.

그런데 상기한 종래의 제조방식에 의하면, 코일 소재를 정밀하고 신속하게 가공하기가 어렵다는 단점이 있다.

또한 좁은 틈새인 슬릿(Slit)부 가공시 발생되는 칩(Chip)이 원활하게 제거되지 않아 절삭작업에 지장을 준다는 문제점이 있다.

한국 등록특허 제10-1849636호(2018. 05. 31. 공고) 한국 등록특허 제10-2128711호(2020. 07. 03. 공고)

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, MSO 코일의 홈 절삭가공에 소요되는 시간을 단축시켜 단위시간당 생산량을 향상시키는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, MSO 코일의 가공작업이 하나의 제조라인에서 연속적으로 진행되도록 하여 작업의 효율성을 향상시키는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 소재의 이송이 로봇 아암에 의해 자동으로 이루어지도록 함으로써 인건비를 절감하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 슬릿부의 절삭가공시 발생하는 칩이 용이하게 제거되도록 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, MSO 코일의 정밀도를 향상시켜 제품 경쟁력을 향상시키는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 사각 단면 코일몸체가 사각 스프링 형태로 구성되는 MSO 코일을 제조하는 방법에 있어서, (a) 중공형 사각단면 형상의 코일 소재를 압출하는 단계(S10), (b) 상기 코일 소재를 일정길이로 절단하는 단계(S20), (c) 상기 코일 소재를 소재공급부에 공급하는 단계(S30), (d) 상기 코일 소재의 외곽 평면을 면삭 가공하는 단계(S40), (e) 상기 코일 소재의 외곽 4면에 일정깊이의 홈을 형성하는 단계(S50), (f) 상기 코일 소재의 중앙공간 내면을 브로우칭 가공하여 슬릿부를 형성하는 단계(S60)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 S40 단계 이후, (g) 제조가 완료된 MSO 코일을 세척하는 단계(S70)와, (h) MSO 코일을 배럴 가공하여 버어(Burr)를 제거하는 단계(S80)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 S10 단계에서, 코일 소재의 중앙공간부 4면의 크기를 최종 MSO 코일의 중앙공간부 4면의 크기보다 작게 압출하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 S30 단계에서, 절단된 코일 소재가 자동공급장치에 의해 일렬로 정렬되고, 상기 S30 단계 이후, 상기 코일 소재가 로봇 아암에 의해 파지되어 후속 공정으로 자동적으로 이송되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 S40 단계에서, 평 커터에 의해 코일 소재의 양측 평면을 경사지게 테이퍼 가공하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 S40 단계에서, 상기 평 커터는 회전하면서 수직방향으로 운동하고, 코일 소재는 좌우전후 방향 이동 및 일정 각도로 회동하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 S50 단계에서, 엔드밀에 의해 코일 소재의 외곽 4면에 홈을 연속적으로 가공하여, 추후 중앙공간부의 내면 가공에 의해 슬릿부가 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 S50 단계에서, 고압에 의해 45,000rpm 이상으로 회전하는 스핀들을 장착하고 다량의 절삭유를 공급하여, 소재의 절삭가공시 칩이 용이하게 배출되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 S50 단계에서, 상기 코일 소재의 외곽 둘레 4면에 형성되는 홈의 깊이는, 최종 MSO 코일의 중앙공간부 내면의 크기보다 얕게 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 S60 단계에서, 브로우치 공구에 의해 코일 소재의 중앙공간부 4면을 가공하여, 코일몸체가 슬릿부를 구비한 사각 스프링 형태가 되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 S60 단계에서, 상기 브로우치 공구는, 수직방향으로 운동하면서 코일 소재에 사각형상의 중앙공간부를 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 S60 단계에서, 코일 소재의 양 측면에 형성된 홈에 인서트 지그를 양쪽에서 삽입한 후, 코일 소재 내면을 브로우칭 가공하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 S30 단계부터 S60 단계까지, 코일 소재가 로봇 아암에 의해 파지되어 후속 공정으로 이송되고, 상기 S30 단계부터 S60 단계까지의 공정이, 하나의 제조라인에서 연속적으로 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 MSO 코일 제조장치는, 사각 단면 코일몸체가 사각 스프링 형태로 구성되는 MSO 코일을 제조하는 장치에 있어서, 일정 길이로 절단된 중공형 사각단면 형상의 코일 소재를 자동으로 공급하는 소재공급부와, 상기 소재공급부에 정렬된 코일 소재를 파지하여 후속공정으로 순차적으로 이송시키는 로봇 아암과, 상기 로봇 아암이 직선상으로 이동하도록 안내하는 가이드 레일과, 상기 가이드 레일의 일측에 배치되어, 코일 소재의 외곽 둘레에 면삭가공 및 홈 가공을 하기 위한 외면 및 홈 가공부와, 상기 외면 및 홈 가공부의 측부에 배치되어, 4각 형상의 중앙공간부를 가공하기 위한 내면 가공부와, 절삭가공시 발생한 칩과 절삭유를 제거하기 위한 세척부를 포함하여 구성되고, 상기 세척부의 후방에, MSO 코일의 절삭부위에 존재하는 버어를 제거하기 위한 배럴 가공부가 더 구비되며, 상기 외면 및 홈 가공부는, 복수의 공구를 장착한 수직형 머시닝 센터로 구성되고, 상기 수직형 머시닝 센터에 평커터가 장착되어 4각형 코일 소재의 4면을 평면으로 절삭하되, 4면중 양 측면에 테이퍼부를 형성하며, 상기 수직형 머시닝 센터에 엔드밀이 장착되어, 4각형 코일 소재의 외곽 4면에 일정 깊이의 홈을 형성하고, 상기 수직형 머시닝 센터는, 수직으로 구비되는 2개 또는 그 이상의 가공헤드를 구비하여, 회전하는 척에 의해 수평으로 고정된 2개 또는 그 이상의 코일 소재를 동시에 절삭가공하며, 상기 수직형 머시닝 센터는 틸팅부를 구비하고, 상기 코일 소재는, 회전하는 척에 의해 수평방향으로 고정되어 좌우전후 방향으로 이동하는 동시에 상기 틸팅부에 의해 일정각도로 회동하며, 상기 내면 가공부는 수직형 브로우칭 머신으로 구성되며, 상기 브로우칭 머신은, 브로우치 공구에 의해 코일 소재의 내면 중앙공간부까지 가공하여, 코일 소재에 형성된 홈이 관통되어 슬릿부가 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.

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또한 상기 브로우칭 머신은, 상기 코일 소재를 양 측면에서 지지하기 위한 한 쌍의 인서트 지그와, 상기 코일 소재를 상부에서 지지하기 위한 한 쌍의 상부 클램프와, 상기 인서트 지그와 상부 클램프를 수평방향으로 이동시키기 위해 양쪽에 배치되는 액츄에이터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 인서트 지그는, 코일 소재에 형성된 복수의 홈에 대응되는 형상을 갖는 복수의 끼움부재를 구비하여, 브로우칭 작업시 상기 끼움부재가 상기 홈에 삽입되어 코일 소재를 고정시키는 것을 특징으로 한다.

또한 코일 소재의 절삭가공시 절삭유를 공급하는 절삭유 공급장치에, 절삭유를 고속, 고압으로 분사하는 고속 분사 유닛이 추가로 장착되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 2개 또는 그 이상의 가공헤드에 의해 2개 또는 그 이상의 소재를 동시에 가공할 수 있으므로, MSO 코일의 가공시간을 대폭 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 MSO 코일의 가공작업이 하나의 제조라인에서 연속적으로 진행되고 제조공정이 자동화됨으로써, 생산량을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 가이드 레일을 따라 이동하는 로봇 아암에 의해 코일 소재를 후속 공정으로 자동으로 공급함으로써, 인건비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한 절삭가공시 고압에 의해 고속으로 회전하는 스핀들을 통해 다량의 절삭유를 분사함으로써, 슬릿부의 가공시 발생하는 칩이 용이하게 제거되도록 하는 효과가 있다.

또한 MSO 코일의 가공 정밀도를 향상시킴으로써, 제품 경쟁력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 MSO 코일의 사시도.
도 2는 MSO 코일이 전동기 스테이터에 조립된 상태를 나타낸 도면.
도 3은 종래 기술에 따른 MSO 코일 제조과정을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 MSO 코일 제조과정을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 MSO 코일 제조과정을 나타낸 흐름도.
도 6은 본 발명에 따른 MSO 코일 제조장치의 평면도 및 정면도.
도 7은 본 발명에 따른 MSO 코일 제조장치에서 외면 및 홈 가공부를 나타낸 평면도 및 정면도.
도 8은 본 발명에 따른 MSO 코일 제조장치에서 내면 가공부를 나타낸 평면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 명세서에서 코일 소재(W)의 '외면'이라 함은, 외측의 4면을 의미하고, '내면'이라 함은 중앙공간부(H)를 형성하는 안쪽의 4면을 의미한다.

먼저 본 발명에 따른 MSO 코일(이하 간단히 '코일'이라 한다) 제조방법은, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, (a) 중공형 사각단면 형상의 코일 소재를 압출하는 단계(S10), (b) 상기 코일 소재를 일정길이로 절단하는 단계(S20), (c) 상기 코일 소재를 소재공급부에 공급하는 단계(S30), (d) 상기 코일 소재의 외곽 평면을 면삭(面削) 가공하는 단계(S40), (e) 상기 코일 소재의 외곽 4면에 일정깊이의 홈을 형성하는 단계(S50), (f) 상기 코일 소재의 중앙공간 내면을 면삭 가공하여 슬릿부를 형성하는 단계(S60)를 포함하여 구성된다.

여기서 상기 S40 단계 이후, (g) 제조가 완료된 MSO 코일을 세척하는 단계(S70)와, (h) MSO 코일을 배럴 가공하여 버어(Burr)를 제거하는 단계(S80)를 더 포함할 수 있다.

먼저 상기 S10 단계에서는, 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 코일 소재의 중앙공간부(H) 4면의 크기를, 최종 MSO 코일의 중앙공간부(H) 4면의 크기보다 작게 압출한다.

또한 상기 S30 단계에서는, 절단된 코일 소재(W)가 자동공급장치에 의해 일렬로 정렬되고, 상기 S30 단계 이후에는, 상기 코일 소재(W)가 로봇 아암(20)에 의해 파지되어 후속 공정으로 자동으로 이송된다.

즉 본 발명은, 코일 소재(W)를 소재공급부에 올려놓기만 하면, 로봇 아암(20)이 이를 파지하여 후속 공정으로 자동으로 이송시킨다. 이로써 인건비를 절감할 수가 있다.

또한 상기 S40 단계에서는, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 평 커터(Cutter)에 의해 코일 소재(W)의 양측 평면(A,B)을 경사지게 테이퍼(Taper) 가공한다.

이는 도 2에 도시된 바와 같이, MSO 코일이 전동기 부품에 방사상으로 조립되는 점을 고려한 것이다.

또한 상기 평 커터는 회전하면서 수직방향으로 운동하고, 코일 소재는 좌우전후 방향으로 이동하는 동시에 틸팅(Tilting)부에 의해 일정 각도로 회동한다.

상기한 방식에 의해, 도 4(c)에 도시된 바와 같이, 코일 소재(W)의 4면의 면삭 가공 및 4면 둘레에 홈(C2) 가공을 할 수가 있다.

상기 홈(C2)은 추후 코일 소재(W)의 중앙공간부(H)의 내면 가공에 의해 슬릿부(C3)가 형성되도록 하기 위한 것이다.

여기서 상기 코일 소재(W)의 외곽 둘레 4면에 형성되는 홈(C2)의 깊이는, 최종 MSO 코일의 중앙공간부(H) 내면의 크기보다 얕게 형성한다.

이로써 코일 소재(W)의 홈(C2) 가공시 소재의 변형을 방지할 수 있다.

만일, 상기 홈(C2)을 중앙공간부(H)까기 관통시켜 버리면 코일 소재(W)가 스프링 상태가 되어 가공이 어려워지게 된다.

또한 본 발명은, 절삭가공시 고압에 의해 45,000rpm 이상으로 회전하는 스핀들을 장착하고 다량의 절삭유를 공급한다. 이로써 소재의 절삭가공시 발생하는 칩이 용이하게 배출되도록 할 수 있다.

또한 상기 S60 단계에서는, 도 4(d)에 도시된 바와 같이, 브로우치 공구에 의해 코일 소재(W)의 중앙공간부(H) 4면을 가공하여, 코일몸체(C1)가 슬릿부(C3)를 구비한 사각 스프링 형태가 되도록 한다.

즉 상기 S50 단계에서는 엔드밀에 의해 코일 소재(W)의 둘레에 일정 깊이의 홈(C2)을 형성하고(도 4c 참조), S60 단계에서 브로우칭(Broaching) 가공에 의해 중앙공간부(H)의 내부가공선(I) 까지 가공하여 슬릿부(C3)가 형성되도록 한다.

상기 S60 단계에서 사용되는 브로우치 공구는, 수직방향으로 운동하면서 코일 소재에 사각형상의 중앙공간부를 형성한다.

그러면 D1 폭의 코일몸체(C1)의 폭이 D2로 줄어들면서 홈(C2)이 관통되어 전체적으로 4각 스프링 형상이 된다.

이때 도 8에 도시된 바와 같이, 코일 소재(W)의 양 측면에 형성된 홈(C2)에 인서트 지그(42)를 양쪽에서 삽입한 후, 코일 소재 내면에 브로우칭 가공을 한다.

상기 인서트 지그(42)에 의해, 둘레에 홈(C2)이 형성된 코일 소재(W)를 견고하게 고정시킨 후 브로우칭 가공을 할 수가 있다.

또한 본 발명은, 상기 S30 단계부터 S60 단계까지의 공정이 하나의 제조라인에서 연속적으로 이루어지므로, 작업 능률을 향상시킬 수 있고 생산량을 증대시킬 수가 있다.

그리고 본 발명에 따른 MSO 코일 제조장치는, 도 6 내지 8에 도시된 바와 같이, 일정 길이로 절단된 중공형 사각단면 형상의 코일 소재(W)를 자동으로 공급하는 소재공급부(10)와, 상기 소재공급부(10)에 정렬된 코일 소재(W)를 파지하여 후속공정으로 이송시키는 로봇 아암(20)과, 상기 로봇 아암(20)이 직선상으로 이동하도록 안내하는 가이드 레일(21)과, 상기 가이드 레일(21)의 일측에 배치되어, 코일 소재(W)의 외곽 둘레에 면삭가공 및 홈 가공을 하기 위한 외면 및 홈 가공부(30)와, 상기 외면 및 홈 가공부(30)의 측부에 배치되어, 4각 형상의 중앙공간부(H)를 가공하기 위한 내면 가공부(40)와, 절삭가공시 발생한 칩과 절삭유를 제거하기 위한 세척부(50)를 포함하여 구성된다.

또한 상기 세척부(50)의 후방에, MSO 코일의 절삭부위에 존재하는 버어를 제거하기 위한 배럴 가공부(70)가 더 구비되는 것이 바람직하다.

이하 도 4, 도 6 내지 8을 참고하여 본 발명에 따른 MSO 코일의 제조과정을 설명한다.

먼저 중공형 사각 단면의 코일 소재(W)를 압출한 후, 일정 길이로 절단하여 소재공급부(10)에 공급한다.

그러면 로봇 아암(20)이 코일 소재(W)를 파지하여 가이드 레일(21)을 따라 이동하면서, 외면 및 홈 가공부(30), 내면 가공부(40), 세척부(50)에 코일 소재(W)를 순차적으로 이송시킨다.

여기서 상기 외면 및 홈 가공부(30)는, 복수의 공구를 구비한 수치제어 공작기계인 머시닝 센터(Machining Center)로 구성되는 것이 바람직하다.

선반이나 밀링 등과 같은 일반적인 공작기계는 그 가공방식이 한정되는 데 비해, 머시닝 센터를 이용하게 되면 하나의 장비에서 다양한 가공을 할 수가 있다.

상기 머시닝 센터 및 그 가공방식 자체는 공지의 기술이므,로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 머시닝 센터에서는 평 커터를 사용하여 코일 소재(W) 둘레의 4평면을 가공하고, 이중에서 양쪽 측면은 경사지게 테이퍼 가공을 한다(도 4b 의 A,B면 참조).

이어서 엔드밀(End Mill)에 의해, 4각형 코일 소재(W)의 외곽 4면에 일정 깊이의 홈(C2)을 형성한다(도 4c 참조).

이때 상기 홈(C2)은 추후 중앙공간부(H)가 될 공간까지 형성하지 않고, 이보다 얕은 깊이로 형성한다. 즉 상기 홈(C2)이 중앙공간부(H)까지 완전히 관통되지 않도록 한다.

도 7에는 상기 머니싱 센터가 2개의 가공헤드를 구비하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 아니한다.

즉 본 발명의 머시닝 센터는, 2개 이상의 가공헤드를 구비하여 2개 이상의 코일 소재(W)를 동시에 가공할 수도 있다.

외면 및 홈 가공이 완료된 코일 소재(W)는, 로봇 아암(20)에 의해 내면 가공부(40)로 이송된다.

상기 내면 가공부는, 복수의 날을 구비한 브로우치 공구에 의해 소재의 구멍을 관통시켜 소재의 내면을 가공하는 브로우칭 머신으로 구성될 수 있다.

브로우칭 머신 및 그 가공방식 자체는 공지의 기술이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 브로우칭 머신은, 수직방향으로 운동하는 브로우치 공구(44)에 의해 코일 소재(W)의 내면을 내부 가공선(I)까지 가공한다(도 4c 참조).

그러면 코일 소재(W)에 형성된 홈(C2)이 관통되어 슬릿부(C3)가 형성되고, 이에 따라 코일 소재(W)는 사각 스프링 형태의 MSO 코일이 된다.

본 발명에 사용되는 브로우칭 머신은, 도 8에 도시된 바와 같이, 코일 소재(W)를 양 측면에서 지지하기 위한 한 쌍의 인서트 지그(42)와, 상기 코일 소재(W)를 상부에서 지지하기 위한 한 쌍의 상부 클램프(43)와, 상기 인서트 지그(42)와 상부 클램프(43)를 수평방향으로 이동시키기 위해 양쪽에 배치되는 액츄에이터(44)를 포함하여 구성된다.

또한 상기 인서트 지그(42)는, 코일 소재(W)에 형성된 복수의 홈(C2)에 대응되는 형상을 갖는 복수의 끼움부재를 구비하여, 브로우칭 작업시 상기 끼움부재가 상기 홈(C2)에 삽입되도록 한다.

상기한 구조에 의해, 둘레에 홈이 형성되어 있는 코일 소재(W)를 견고하게 고정시킨 후 브로우칭 가공을 할 수가 있다.

또한 본 발명은, 고압에 의해 45,000rpm 이상으로 회전하는 스핀들을 장착하고 다량의 절삭유를 공급하여, 소재의 절삭가공시 발생하는 칩이 용이하게 배출되도록 한다.

절삭가공에 의해 코일 소재(W)에 홈을 형성하는 방식은, 좁은 틈새인 홈(C2) 형성시 칩의 배출이 원활하지 않아 절삭가공이 방해를 받는다는 단점이 있다.

본 발명에 의하면, 상기 고속 스핀들 및 절삭유 분사 유닛에 의해 홈 절삭시 발행하는 칩을 원활하게 제거할 수가 있다.

내면 브로우칭 가공이 완료된 MSO 코일은, 로봇 아암(20)에 의해 세척부(50)로 이송되어 절삭유 및 칩이 제거되고, 세척이 완료된 MSO 코일은 로봇 아암(20)에 의해 임시보관부(60)에 안착된다.

그러면 작업자가 수작업으로 MSO 코일을 배럴(Barrel) 가공부(70)에 투입하여 절삭가공시 발생한 버어(Burr)를 제거한다.

이때 원통형 배럴 속에 MSO 코일, 숫돌입자, 공작액, 컴파운드 등을 투입한 후 회전시켜 코일의 표면을 매끄럽게 다듬질한다.

배럴 가공이 완료된 MSO 코일을 배출부(90)에 공급하면, MSO 코일의 제조가 완료된다.

본 발명에 의하면, 코일 소재의 외면 및 홈을 먼저 절삭 가공한 후, 이어서 내면을 브로우칭 가공하여 MSO 코일을 제조한다.

이로써 MSO 코일을 신속하고 정밀하게 제조할 수가 있다.

또한 외면 및 홈 가공부가 2개의 가공헤드로 구성되어 2개의 소재를 동시에 가공함으로써, 제조시간을 단축시키고 생산성을 향상시킬 수가 있다.

또한 브로우칭 가공시, 홈이 형성된 소재를 견고하게 고정함으로써 가공 정밀도를 향상시킬 수가 있다.

또한 절삭유 공급장치에 고압 분사 유닛을 추가로 장착함으로써, 홈의 절삭가공시 칩이 원활하게 제거되도록 할 수 있다.

또한 본 발명은, 소재의 픽업 부터 절삭가공 까지의 공정이 하나의 제조라인에서 연속적으로 자동으로 수행된다.

이로써 작업 능률을 향상시킴과 동시에 작업 인원을 감소시켜 인건비를 절감할 수가 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것으로서 본 발명의 범위는 상기한 특정 실시예에 한정되지 아니한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변경이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

10: 소재공급부 20: 로봇 아암(Robot Arm)
21: 가이드 레일(Guide Rail) 30: 외면 및 홈 가공부
31: 틸팅(Tilting)부 32: 가공헤드(Head)
33: 척(Chuck) 40: 내면 가공부
41: 액츄에이터(Actuator) 42: 인서트 지그(Insert Jig)
43: 상부 클램프(Clamp) 44: 브로우치(Broach) 공구
50: 세척부 60: 임시보관부
70: 배럴(Barrel) 가공부 80: 배출부
A, B: 테이퍼(Taper) C: MSO 코일
C1: 코일몸체 C2: 홈
C3: 슬릿(Slit)부 H: 중앙공간부
I: 내부 가공선 W: 코일 소재

Claims

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사각 단면 코일몸체가 사각 스프링 형태로 구성되는 MSO 코일을 제조하는 장치에 있어서,
일정 길이로 절단된 중공형 사각단면 형상의 코일 소재(W)를 자동으로 공급하는 소재공급부(10)와,
상기 소재공급부(10)에 정렬된 코일 소재(W)를 파지하여 후속공정으로 순차적으로 이송시키는 로봇 아암(20)과,
상기 로봇 아암(20)이 직선상으로 이동하도록 안내하는 가이드 레일(21)과,
상기 가이드 레일(21)의 일측에 배치되어, 코일 소재(W)의 외곽 둘레에 면삭가공 및 홈 가공을 하기 위한 외면 및 홈 가공부(30)와,
상기 외면 및 홈 가공부(30)의 측부에 배치되어, 4각 형상의 중앙공간부(H)를 가공하기 위한 내면 가공부(40)와,
절삭가공시 발생한 칩과 절삭유를 제거하기 위한 세척부(50)를 포함하여 구성되고,
상기 세척부(50)의 후방에, MSO 코일의 절삭부위에 존재하는 버어를 제거하기 위한 배럴 가공부(70)가 더 구비되며,
상기 외면 및 홈 가공부(30)는, 복수의 공구를 장착한 수직형 머시닝 센터로 구성되고,
상기 수직형 머시닝 센터에 평커터가 장착되어 4각형 코일 소재(W)의 4면을 평면으로 절삭하되, 4면중 양 측면에 테이퍼부(A)(B)를 형성하며,
상기 수직형 머시닝 센터에 엔드밀이 장착되어, 4각형 코일 소재(W)의 외곽 4면에 일정 깊이의 홈(C2)을 형성하고,
상기 수직형 머시닝 센터는, 수직으로 구비되는 2개 또는 그 이상의 가공헤드를 구비하여, 척(33)에 의해 수평으로 고정된 2개 또는 그 이상의 코일 소재(W)를 동시에 절삭가공하며,
상기 수직형 머시닝 센터는 틸팅부(31)를 구비하고,
상기 코일 소재(W)는, 회전하는 척(33)에 의해 수평방향으로 고정되어 좌우전후 방향으로 이동하는 동시에, 상기 틸팅부(31)에 의해 일정각도로 회동하며,
상기 내면 가공부(40)는, 수직형 브로우칭 머신으로 구성되고,
상기 브로우칭 머신은,
브로우치 공구(44)에 의해 코일 소재(W)의 내면 중앙공간부(H)까지 가공하여, 코일 소재(W)에 형성된 홈(C2)이 관통되어 슬릿부(C3)가 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 MSO 코일의 제조장치.
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제 14 항에 있어서,
상기 브로우칭 머신은,
상기 코일 소재(W)를 양 측면에서 지지하기 위한 한 쌍의 인서트 지그(42)와,
상기 코일 소재(W)를 상부에서 지지하기 위한 한 쌍의 상부 클램프(43)와,
상기 인서트 지그(42)와 상부 클램프(43)를 수평방향으로 이동시키기 위해 양쪽에 배치되는 액츄에이터(44)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 MSO 코일의 제조장치.
제 23 항에 있어서,
상기 인서트 지그(42)는,
코일 소재(W)에 형성된 복수의 홈(C2)에 대응되는 형상을 갖는 복수의 끼움부재를 구비하여, 브로우칭 작업시 상기 끼움부재가 상기 홈(C2)에 삽입되어 코일 소재(W)를 고정시키는 것을 특징으로 하는 MSO 코일의 제조장치.
제 14 항에 있어서,
코일 소재(W)의 절삭가공시 절삭유를 공급하는 절삭유 공급장치에, 절삭유를 고속, 고압으로 분사하는 고속 분사 유닛이 추가로 장착되는 것을 특징으로 하는 MSO 코일의 제조장치.