KR102489630B1 - 모터코어의 코일 자동용접 장치 - Google Patents

모터코어의 코일 자동용접 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모터의 코어에 삽입된 코일을 자동으로 용접하는 장치에 있어서: 코어(10)를 조립 경로 상으로 순차적으로 이송하는 이송부재(20); 상기 이송부재(20)의 하류측에서 턴테이블(45)로 코어(10)를 지지하고, 웰딩헤드(46)를 이용하여 코일(15)의 용접을 유발하는 용접부재(40); 및 상기 용접부재(40)의 가동에 연계되어 조력하도록 설치되는 보조부재(50);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 모터의 코어 상으로 코일을 조립하는 일련의 양산 공정에서 별도의 인원을 투입하지 않고 코어의 코일을 용접하는 공정을 신속하고 정확하게 처리하므로 생력화를 기반으로 생산성을 향상하는 효과가 있다.

Description

모터코어의 코일 자동용접 장치{Apparatus for automatically welding coil of 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 자동용접 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 삽입된 코일의 단부를 용접하는 공정을 신속하고 정확하게 처리하기 위한 모터코어의 코일 자동용접 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 모터의 코어에 삽입된 코일을 자동으로 용접하는 장치에 있어서: 코어를 조립 경로 상으로 순차적으로 이송하는 이송부재; 상기 이송부재의 하류측에서 턴테이블로 코어를 지지하고, 웰딩헤드를 이용하여 코일의 용접을 유발하는 용접부재; 및 상기 용접부재의 가동에 연계되어 조력하도록 설치되는 보조부재;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 이송부재는 코어의 상하를 뒤집어 투입하도록 반전부재를 더 구비하고, 상기 반전부재는 프레임에 상하운동 가능하게 장착되는 승강대 상에 그리퍼를 180˚ 범위로 회동하도록 지지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 용접부재는 프레임에 상하운동 가능하게 장착되는 가동대, 용접과 관련된 모션을 유발하는 용접구동기를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 용접부재는 턴테이블의 4단계 회전을 유발하면서 2개소 위치에서 웰딩헤드를 가동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 용접부재는 가동대 상에 장착되는 푸셔를 이용하여 코어를 파지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 보조부재는 피조립물을 턴테이블에서 배출슈트로 배출하는 배출구동기, 가동대의 하강행정단 높이를 조절하도록 설치되는 높이조절기를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 모터의 코어 상으로 코일을 조립하는 일련의 양산 공정에서 별도의 인원을 투입하지 않고 코어의 코일을 용접하는 공정을 신속하고 정확하게 처리하므로 생력화를 기반으로 생산성을 향상하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 시스템을 전체적으로 나타내는 사시도
도 2는 본 발명에 따른 시스템의 이송부재를 나타내는 사시도
도 3은 본 발명에 따른 시스템의 주요부를 나타내는 평면도
도 4는 본 발명에 따른 시스템의 용접부재를 나타내는 정면도
도 5는 본 발명에 따른 시스템의 용접부재를 나타내는 측면도
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 모터의 코어에 삽입된 코일을 자동으로 용접하는 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 112022057989118-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.
본 발명의 장치에 투입되는 피조립물(중간품)은 코어(10)와 코일(15)은 물론 코어(10)와 코일(15)의 결합체를 모두 포함한다.
본 발명에 따르면 이송부재(20)가 코어(10)를 조립 경로 상으로 순차적으로 이송하는 구조를 이루고 있다.
도 1에서, 이송블록을 갖춘 이송레일(20)을 중심으로 로딩부재(22), 피더부재(24), 삽입로봇(26), 절곡부재(28) 등이 배치된다. 이송블록은 코어(10)를 긴밀하게 지지하기 위한 홀더(17)를 구비한다. 로딩부재(22)는 트레이에 거치된 다수의 코어(10)을 낱개로 이송레일(20)의 이송블록에 로딩한다. 피더부재(24)는 이송레일(20)과 직교하는 방향에서 다수의 코일(15)을 차례로 피딩한다. 삽입로봇(26)은 피딩되는 코일(15)을 이송레일(20) 상의 코어(10)에 순차적으로 삽입한다. 절곡부재(28)는 삽입된 코일(15)의 하단부를 절곡하여 ㅁ자 형태로 형성한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 이송부재(20)는 코어(10)의 상하를 뒤집어 투입하도록 반전부재(30)를 더 구비하고, 상기 반전부재(30)는 프레임(31)에 상하운동 가능하게 장착되는 승강대(32) 상에 그리퍼(35)를 180˚ 범위로 회동하도록 지지하는 것을 특징으로 한다.
도 2를 참조하면, 이송부재(20)의 반전부재(30)를 구성하는 프레임(31), 승강대(32), 그리퍼(35), 반전구동기(38) 등이 나타난다. 코어(10)에 삽입되고 절곡된 코일(15)은 하단에서 용접이 필요하다. 반전부재(30)는 코일의 하단이 상단으로 오도록 180˚ 회전시켜 용접의 편의성을 확보한다. 프레임(31)은 일측에 상하운동 가능한 승강대(32)를 갖춘다. 승강대(32)의 하단에는 회동축(34)을 개재하여 그리퍼(35)가 회동 가능하게 설치된다. 승강대(32)에서 회동축(34)의 상측으로 구동모터, 풀리, 벨트(36)가 연결된다. 그리퍼(35)는 피조립물인 코어를 파지/해제하는 모션을 구현한다. 반전구동기(38)는 승강대(32)의 상하운동, 그리퍼(35)의 회동과 파지/해제를 비롯하여 반전 관련한 제반 모션을 수행한다.
이에 따라, 부호 35A의 위치에서 부호 35B의 위치로 그리퍼(35)가 일시 내려와 피조립물을 파지하고, 부호 35A에서 부호 35C의 위치로 그리퍼(35)가 피조립물을 180˚ 반전시키고, 부호 35C에서 부호 35D의 위치로 그리퍼(35)가 일시 내려와 후속된 용접부재(40) 측으로 로딩한다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 이송부재(20)의 하류측에서 턴테이블(45)로 코어(10)를 지지하는 용접부재(40)가 웰딩헤드(46)를 이용하여 코일(15)의 용접을 유발하는 구조를 이루고 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 이송부재(20) 또는 반전부재(30)의 하류측에 용접부재(40)가 설치된 상태를 나타낸다. 반전부재(30)는 중간품의 코어를 턴테이블(45)에 지지한 상태에서 웰딩헤드(46)를 이용하여 코일의 절곡된 단부를 용접한다. 전술하듯이 중간품은 턴테이블(45) 상에 상하가 반전된 상태로 로팅된다. 웰딩헤드(46)는 아르곤 용접 방식을 적용하지만 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 용접부재(40)는 프레임(41)에 상하운동 가능하게 장착되는 가동대(43), 용접과 관련된 모션을 유발하는 용접구동기(48)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 용접부재(40)를 구성하는 프레임(41), 고정대(42), 가동대(43), 용접구동기(48) 등이 나타난다. 프레임(41)은 LM가이드 역할의 봉재를 이용하여 복층으로 구성된다. 프레임(41)의 중간에는 가동대(43)가 봉재를 개재하여 상하운동 가능하게 장착된다. 가동대(43) 상에는 웰딩헤드(46)가 장착된다. 용접구동기(48)는 가동대(43)의 상하운동, 턴테이블(45)의 회전운동을 비롯하여 용접 관련의 제반 모션을 수행한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 용접부재(40)는 턴테이블(45)의 4단계 회전을 유발하면서 2개소 위치에서 웰딩헤드(46)를 가동하는 것을 특징으로 한다.
도 3에서, 프레임(41)이 4각 형태로 형성되고 4개의 변부에서 2개소에 웰딩헤드(46)가 장착된다. 턴테이블(45)은 4각형의 프레임(41)에 맞추어 90˚ 단위로 회전운동을 수행한다. 2개소의 웰딩헤드(46)는 코일(15)의 단부에 대한 용접을 분담한다. 알례로, 상류측 웰딩헤드(46)는 일측의 코일을 용접하고 하류측 웰딩헤드(46)는 타측의 코일을 용접한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 용접부재(40)는 가동대(43) 상에 장착되는 푸셔(44)를 이용하여 코어(10)를 파지하는 것을 특징으로 한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 용접부재(40)의 가동대(43)에서 2개소에 푸셔(44)가 장착된 상태를 나타낸다. 상류측 푸셔(44)는 상류측 웰딩헤드(46)에 대응하는 위치에 설치되고, 하류측 푸셔(44)는 하류측 웰딩헤드(46)에 대응하는 위치에 설치된다. 용접구동기(48)에 의해 가동대(43)가 하강하면 푸셔(44)가 피조립물인 코어를 누른 상태에서 웰딩헤드(46)에 의한 용접이 수행된다. 푸셔(44)는 별도의 동력을 생략하고 스프링에 의한 탄성적 복귀를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 보조부재(50)가 상기 용접부재(40)의 가동에 연계되어 조력하도록 설치되는 구조를 이루고 있다.
도 1 및 도 3에서, 용접부재(40)와 직간접적으로 연계되는 보조부재(50)가 나타난다. 보조부재(50)는 직접적으로 용접을 수행하지는 않으나 용접 자동화 공정을 조력하여 생력화에 일조한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 보조부재(50)는 피조립물을 턴테이블(45)에서 배출슈트(54)로 배출하는 배출구동기(52), 가동대(43)의 하강행정단 높이를 조절하도록 설치되는 높이조절기(56)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 4 및 도 5에서, 보조부재(50)를 구성하는 배출구동기(52), 높이조절기(56) 등이 나타난다. 프레임(41)에서 턴테이블(45)의 하측으로 고정대(42)가 설치된다. 배출구동기(52)는 고정대(42) 상에 푸셔를 설치하여 피조립물의 배출을 유도할 수 있다. 배출슈트(54)는 피조립물의 크기에 대응하도록 경사도를 변동하는 구조로 적용할 수 있다. 높이조절기(56)는 가동대(43)의 승강을 유발하는 용접구동기(48) 상에 설치할 수 있다. 용접구동기(48)가 볼스크류 방식이라면 스크류에 길이변동 가능한 구조를 적용한다. 높이조절기(56)가 적용되면 용접 높이의 정밀한 조절은 물론 피조립물의 규격 변동에도 대응하기 유리하다.
작동의 일예로서, 이전의 공정에서 코어(10)에 삽입된 코일(15)가 절곡된 피조립물이 이송되고, 이송부재(20)의 반전부재(30)가 코일의 절곡부를 상측으로 노출시키도록 피조립물을 반전시키고, 피조립물이 턴테이블(45)에 순차적으로 로딩되는 동안 턴테이블(45)이 90˚ 단위로 회전하고, 2개소의 영역에서 웰딩헤드(46)에 의한 코일 절곡부 용접이 수행되고, 마지막 영역에서 피조립물이 배출슈트(54)를 통하여 배출된다.
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
17: 홀더 20: 이송부재
22: 로딩부재 24: 피더부재
26: 삽입로봇 28: 절곡부재
30: 반전부재 31: 프레임
32: 승강대 34: 회동축
35: 그리퍼 36: 벨트
38: 반전구동기 40: 용접부재
41: 프레임 42: 고정대
43: 가동대 44: 푸셔
45: 턴테이블 46: 웰딩헤드
48: 용접구동기 50: 보조부재
52: 배출구동기 54: 배출슈트
56: 높이조절기

Claims (6)

  1. 쉐이드 폴 모터의 코어에 삽입된 코일을 자동으로 용접하는 장치에 있어서:
    코어(10)를 조립 경로 상으로 순차적으로 이송하는 이송부재(20);
    상기 이송부재(20)의 하류측에서 턴테이블(45)로 코어(10)를 지지하고, 웰딩헤드(46)를 이용하여 코일(15)의 용접을 유발하는 용접부재(40); 및
    상기 용접부재(40)의 가동에 연계되어 공정 자동화를 조력하도록 설치되는 보조부재(50);를 포함하되,
    상기 용접부재(40)는 프레임(41)에 상하운동 가능하게 장착되는 가동대(43), 가동대(43)의 상하운동과 턴테이블(45)의 회전운동을 유발하는 용접구동기(48)를 구비하고,
    상기 용접부재(40)는 턴테이블(45)의 4단계 회전을 유발하면서 2개소 위치에서 웰딩헤드(46)를 가동하며,
    상기 용접부재(40)는 가동대(43) 상에 장착되는 푸셔(44)를 이용하여 코어(10)를 파지하고,
    상기 보조부재(50)는 피조립물을 턴테이블(45)에서 배출슈트(54)로 배출하는 배출구동기(52), 가동대(43)의 하강행정단 높이를 조절하도록 설치되는 높이조절기(56)를 구비하는 것을 특징으로 하는 모터코어의 코일 자동용접 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 이송부재(20)는 코어(10)의 상하를 뒤집어 투입하도록 반전부재(30)를 더 구비하고,
    상기 반전부재(30)는 프레임(31)에 상하운동 가능하게 장착되는 승강대(32) 상에 그리퍼(35)를 180˚ 범위로 회동하도록 지지하는 것을 특징으로 하는 모터코어의 코일 자동용접 장치.
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