KR102532160B1 - 다이나모-전기 기계의 스테이터 제조 장치 및 제조 방법 - Google Patents

다이나모-전기 기계의 스테이터 제조 장치 및 제조 방법 Download PDF

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Abstract

방법 및 장치는 다음의 특징을 포함한다. - 외부가 외부 절연물(20')로 코팅된 전도체(20)를 벤딩하여 코일 부재(21)들을 형성하는 단계로, 기준 위치(16')로부터 사전에 결정된 길이에서 벤딩이 이루어지고, 코일 부재(21)들 중 각각의 코일 부재가 형성될 때 각 코일 부재는 적어도 하나의 헤드 부분(21') 및 상기 적어도 하나의 헤드 부분(21')으로부터 연장하는 레그 부분(21")들을 포함하는, 코일 부재 형성 단계; - 벤딩을 완수하기 위해 전도체(20)를 이송하는 단계; - 상기 전도체(20)로부터 형성된 코일 부재(21)를 분리시키기 위해 전도체(20)를 절단하는 단계; - 상기 레그 부분(21")들의 파트들이 스테이터의 일 단부로부터 연장하고 헤드 부분(21')들은 스테이터의 반대편 단부로부터 연장하도록, 코일 부재(21)들의 레그 부분(21")들을 스테이터의 슬롯들 내로 삽입하는 단계, - 전도체(20)의 사전에 결정된 영역(20a, 20b)들로부터 절연물(20')을 제거하기 위해 적어도 하나의 레이저 빔(13'a, 13'b)을 배치하는 단계; - 코일 부재(20) 벤딩의 사전에 결정된 단계에서 그리고 이송되는 전도체(20)의 길이를 따라 기준 위치(16')에 대해 사전에 결정된 위치(1P, 2P)에 위치하는 상기 적어도 하나의 레이저 빔(13'a, 13'b)으로 전도체(20) 표면을 조사하는 단계.

Description

다이나모-전기 기계의 스테이터 제조 장치 및 제조 방법
본 발명은 다이나모-전기 기계의 스테이터 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스테이터의 코일 어셈블리의 코일 부재들을 형성하는 데에 사용된 전도체로부터 절연 재료를 제거하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
헤어핀으로도 불리는 U-형 부재 같은 코일 부재들은 전도체를 둘러싸고 있는 전도성 코어로부터 절연 커버가 제거될 것이 요구된다. 이는 용접 작업 또는 다른 접합 기법에 의해 전도체의 비절연 코어를 접합할 수 있게 한다.
특허 문헌 WO 2012/156066호는 공급 릴로부터 공급받은 전도체의 말단부를 구부려서 헤어핀 같은 코일 부재를 형성하기 위한 방법 및 장치를 개시하고 있다. 형성된 코일 부재는 코일 부재를 형성하기 위해 공급된 전도체로부터 형성된 코일 부재를 자유롭게 하기 위해 절단된 단부들을 구비하고 있다.
헤어핀들의 단부들을 접합하기 위한 용접기가 특허 문헌 WO 2012/119691호에 개시되어 있다.
헤어핀들과 같은 코일 부재들로 권취된 최종 스테이터 코어를 생산하기 위한 전형적인 제조 사이클은 일반적으로 다음 단계들을 포함한다.
- 전도체로부터 코일 부재들을 형성하는 단계,
- 여러 코일 부재들을 조립하여 스테이터 코어의 완성된 코일 어셈블리를 형성하는 단계,
- 코일 부재들의 레그들을 스테이터 코어의 슬롯들 내로 삽입함으로써, 코일 어셈블리를 스테이터 코어 내로 삽입하는 단계,
- 코일 부재들 중 스테이터로부터 돌출하는 부분들을 꼬아서 그 부분들을 용접 위치로 두는 단계,
- 상기 부분들을 용접하는 단계.
코일 부재들의 형성 스테이지에서 전도체로부터 절연체를 제거하면 절연체가 제거되는 부분의 연속된 용접 조업을 간단하게 하면서도 최적화시킬 수 있다.
본 발명의 목적은 코일 부재가 형성되는 벤딩 유닛에 공급되는 전도체의 일부분들로부터 절연물을 제거하기 위한 레이저 해법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 코일 부재를 형성하기 위한 벤딩 조업 중에 절연물의 제거를 완수하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이들 그리고 다른 목적들은 첨부된 독립 청구항들에 기재되어 있는 방법 및 장치에 의해 달성된다.
첨부된 청구항들은 아래의 본 발명의 상세한 설명에 제공되어 있는 기술적 교시의 통합된 파트임을 이해해야 한다. 특히, 첨부된 종속 청구항들은 본 발명의 일부 예시적 실시형태들을 정의하며, 이들은 일부 선택적 기술적 특징을 포함한다.
첨부된 도면들을 특히 참고하는 비제한적 예시들로 제공되어 있는 아래의 상세한 설명을 참고하면, 본 발명의 다른 특징들과 이점들이 자명해질 것이다.
도 1은 개략적으로 표현한, 본 발명의 예시적 실시형태에 따른 장치의 정면도이다.
도 1a는 전도체의 화살표 1a-1a로 지시되어 있는 방향에서 바라 본 도면이다.
도 2는 본 발명 원리에 따라 제작된 코일 부재의 평면도이다.
도 3은 도 1의 화살표 3-3 방향으로부터 바라보았을 때의 부분 단면도이다.
도 4는 도 1의 화살표 4-4 방향으로부터 바라보았을 때의 부분 단면도이다.
도 5는 도 1의 부분(5)의 부분 확대도이다.
도 6은 도 5의 화살표 6-6 방향으로부터 바라보았을 때의 부분 단면도이다.
도 1은 본 발명의 예시적 실시형태를 개략적으로 나타내는 도면으로, 공급 릴(10)이 회전하여 U-형 부재를 형성하기 위해 채용된 전도체(20)를 공급한다. U-형 부재는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 헤어핀으로도 불린다.
당 업계에 주지되어 있는 바와 같이, 전도체(20)는 절연물(20')로 둘러싸여 있는 전도성 내부 코어를 구비한다. 절연물은 전기적으로 절연성이고 외부에서 코어를 피복하고 있다.
공급 릴(10)을 빠져나온 전도체(20)는, 전도체(20) 내에 존재할 수 있는 어떠한 굽힘부 또는 주름들을 제거하기 위해 교정 유닛(11)(straightening unit)(이는 예컨대 롤러를 포함할 수 있음)을 통과한다. 이러한 방식으로, 앞으로 수행될 다음 조업들을 위해 전도체(20)가 정밀하게 정렬된다.　
이어서, 전도체(20)는 절연물(20')을 제거하기 위해 레이저 유닛(13)을 통과한다. 더 상세하게는, 도 1a, 도 3 및 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 소정 길이(L)의 절연물(20')이 상기 전도체(20)를 따른 소정의 위치에서 전도체(20)로부터 제거된다. 특히 도 1a를 참고하면, 도면부호 20a 및 20b는 소정 길이(L)의 절연물(20')이 제거된 전도체(20) 부분들 또는 영역들을 나타내는 제거된 영역을 나타낸다.
도 1, 도 3 및 도 4를 참고하면, 레이저 유닛(13)에는 화살표 1P로 지시되어 있는 제1 위치에서 전도체(20) 표면을 스캔할 수 있는 제1 레이저 빔(13'a)을 발생시키게 구성된 제1 레이저 소스(13a)가 제공되어 있다. 바람직하게는, 레이저 유닛(13)에는 제2 위치 2P에서 전도체(20) 표면을 스캔할 수 있게 구성된 제2 레이저 소스(13b)도 제공되어 있다. 위치들 1P 및 2P는 절대 기준과 관련하여 고정되어 있다. 즉, 이들 위치들 1P 및 2P는 전도체(20)가 공급 릴(10)로부터 공급됨에 따라 전도체(20)가 통과하는 위치를 나타낸다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 레이저 소스들(13a, 13b) 각각은 전도체(20) 표면의 일정 존에 조사되게 구성된 스폿을 구비하는 펄스형 레이저 빔(13'a, 13'b)을 발생시킨다. 사용하는 중에, 스폿 구성에 의해 조사되는 복수의 존들이 존재하고, 이들은 전도체(20)에서 영역들(20a, 20b)에서 절연물이 제거된다. 레이저 빔들(13'a, 13'b)은 전도체(20)에 대해 이동하여, 전술한 복수의 존 위에 스폿 구성을 연속적으로 조사한다. 즉, 레이저 빔들(13'a, 13'b)은 그 레이저 빔들(13'a, 13'b)의 스폿 구성으로 제거 영역들(20a, 20b)을 스캔한다.
더 정확하게 말하면, 레이저 빔들(13'a, 13'b)의 스캔은 전도체(20) 표면에서 사전에 결정된 궤적을 따라 이동하는 스폿 구성으로 이루어져 있으며, 이에 따라 영역들(20a, 20b)에서 절연물이 제거된다.
사전에 결정된 궤적은 서로 인접하는 다중 선형 경로일 수 있다. 그 선형 경로 위를 스폿 구성이 연속적으로 이동한다. 이에 따라 선형 경로들을 따라 스폿 구성이 줄지어서 앞뒤 방향으로 이동한다. 인접하는 선형 경로들은 부분적으로 중첩되어 레이저 빔으로 제거 영역들(20a, 20b)을 충분히 커버하거나 조사할 수 있게 된다.
스폿 구성이 궤적들 중 하나의 존을 조사할 때, 레이저 빔의 히팅 에너지에 의해 기저의 절연물(20')이 녹아서 가스 상태로 된다. 이렇게 제거 영역들(20a, 20b)에서 절연물(20')이 제거되어 전도체(20)의 전도성 코어가 노출된다.
각 레이저 소스들(13a, 13b)에는 제거 영역들(20a, 20b)로부터 절연물을 제거하기 위해 필요한 궤적들을 따라 레이저 빔들(13'a, 13'b)을 이동시키기 위한 반사 장치 또는 미러가 제공될 수 있다. 반사 장치 또는 미러는 각 컨트롤러(14)에 의해 제어될 수 있다.
특히, 각 컨트롤러(14)는 스폿 구성이 사전에 결정된 위치에서 그리고 특정 시간에서 전도체(20) 표면을 조사하게 할 수 있다. 또한, 컨트롤러(14)는 스폿 구성의 속도를 제어할 수 있으며, 이에 따라 그 속도에서 레이저 빔들(13'a, 13'b)에 의해 전도체(20) 표면이 스캔된다.
이는 궁극적으로 절연물(20')이 제거될 필요가 있는 전도체(20) 표면의 사전에 결정된 궤적을 따라 스폿 구성의 이동 속도를 조절하게 된다.
각 레이저 소스(13a, 13b)는 사전에 결정된 궤적들이 포함하는 영역 범위를 구비하는 것을 특징으로 한다. 스캐닝을 위한 스폿 구성의 다양한 위치들은 이 영역 범위에 속한다. 레이저 소스(13a, 13b)의 영역 범위는 절연물을 제거하기 위해 제거 영역들(20a, 20b)과 매치될 필요가 있다.
레이저 소스(13a, 13b)를 변경시키거나 레이저 소스(13a, 13b)를 전도체(20)로부터 멀리 이동시킴으로써 이들 영역 범위들이 증가될 수 있다. 또한, 영역 범위들은 이동 장치(19)를 사용하여 레이저 소스(13a, 13b)를 전도체 공급 방향과 평행하게 이동시킴으로써 전도체를 따라 다른 위치(1P, 2P)에 위치할 수 있다.
영역 범위들의 위치는 전도체(20) 섹션의 중심축선(20")과 같은 공간상의 기준 축선들(도 3 및 도 4 참조)에 대해 그리고 절단 유닛(16)의 절단 날이 전도체 섹션을 관통하여 절단하는 평면(16')에 대해 사전에 결정될 필요가 있다. 이는 평면(16')으로부터 전도체를 따라 사전에 결정된 거리에서 조사하는 스폿 구성에 대응한다.
레이저 소스(13a, 13b)의 반사 장치 또는 미러의 컨트롤러(14)는 전술한 바와 관련하여 위치와 스폿 구성의 속도에 대해 사전에 결정된 값을 획득한다.
도 3 및 도 4는 전도체(20)에 대한 레이저 소스(13a, 13b)의 각 위치(angular position)를 보여주고 있다. 각 레이저 소스(13a, 13b)는 하나의 각 위치에 위치하고 있으며, 방출되는 레이저 빔(13'a, 13'b)은 단면의 각각의 폭 사이드와 각각의 높이 사이드를 조사할 수 있다. 더욱 상세하게는, 전술한 영역 범위들을 참고하여, 레이저 소스(13a)에 의해 방출된 레이저 빔(13'a)은 폭 사이드(W1)와 높이 사이드(H1)를 조사할 수 있고, 레이저 소스(13b)에 의해 방출된 레이저 빔(13'b)은 폭 사이드(W2)와 높이 사이드(H2)를 조사할 수 있다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이 전도체(20)가 벤딩 유닛(17)을 향해 이동할 때, 가이드 통로(12a, 12b, 12c)들은 스캐닝 하는 동안에 전도체가 레이저 빔(13'a, 13'b)과 정렬된 상태를 유지하게 한다.
이송 유닛(15)은 전도체가 공급 릴(10)에서 인출되고, 벤딩 유닛(17)을 향해 밀어지게 한다. 이는 공급 릴(10)을 회전하게 하여 전도체(20)를 권출하여 벤딩 유닛(17)을 향해 전진되게 한다. 이송 유닛(15)에 의해 추력이 가해지는 동안, 특허 문헌 WO 2012/156066호에 기재되어 있는 바와 같이 코일 부재를 형성하기 위해 전도체(20)는 벤딩 툴(18)과 절단 툴(16)에 대해 이동한다. 특히, 코일 부재 구조를 형성하기 위해 필요한 다양한 벤딩 단계의 일련의 사전에 결정된 길이만큼 전도체(20)가 이동하여 벤딩 툴(18)을 통과한다. 사전에 결정된 길이는, 특허 문헌 WO 2012/156066호에 기재되어 있는 바와 같이, 절단 툴(16)의 기준 평면(16')에서부터 측정되거나 코일 부재를 형성하기 위한 벤딩 단계들과 관련된 다른 기준 위치들에서부터 측정될 수 있다.
이들 이동이 종료될 때, 절단 툴(16)은 형성된 코일 부재를 분리시키기 위해 전도체(20)의 섹션을 관통하여 절단한다. 특히, 절연물(20')이 제거되어 있는 전도체 부분들(20a, 20b)의 사전에 결정된 길이(L)의 중앙을 절단할 수 있다.
벤딩 유닛(17)에 의한 코일 부재 생산 속도를 높이기 위해, 코일 부재를 형성하기 위해 필요로 하는 벤딩 단계들 중에 레이저 유닛(13)이 절연물을 제거할 수 있다. 이는 전도체(20)가 벤딩 유닛(17)을 향해 방향(F)으로 이송 이동하는 중에 절연물(20')을 제거할 것이 요구되고, 이에 따라 코일 부재를 형성하기 위해 전도체(20)가 벤딩 유닛(17)에 의해 굽힘 가공될 때 전도체(20)로부터 절연물(20')이 제거된다.
이를 이루기 위해, 벤딩 유닛(17)을 향한 전도체(20)의 이송 이동은 레이저 빔(13'a, 13'b)에 의해 이루어지는 절연물(20')의 제거와 동기화될 필요가 있다. 특히, 레이저 빔(13'a, 13'b)의 스캐닝은 벤딩 유닛(17)을 향한 전도체(20)의 이송과 동기화될 필요가 있다. 이는, 전도체(20)가 벤딩 유닛(17)을 향해 이동할 때, 레이저 빔(13'a, 13'b)의 스폿 구성이 스캐닝 궤적들을 따라 이동할 것이 요구된다.
분석적으로, 이는 다음의 대수적 합을 만족시켜야 한다.
Vscan = Vscan stat + Vfeed bending;
여기서, Vscan은 전도체(20)가 벤딩 유닛(17)을 향해 이동할 때, 스캐닝 하는 중에 평면(16') 같이 정지된 기준에 대한 스폿 구성의 속도이고;
Vscan stat은 전도체에 대해 스캐닝하는 중에 스폿 구성의 속도 즉 전도체(20)가 정지되어 있을 때의 스캐닝 속도로, 이는 전도체(20)가 정지되어 있을 때 절연물(20')을 제거하기 위해 사전에 결정된 스캐닝 속도에 대응된다.
Vfeed bending은 벤딩 유닛(17)에 의해 수행되는 벤딩 조업의 다양한 이송 단계 중에 전도체(20)의 속도이다.
속도들의 합은 대수적일 필요가 있다. 이는, 스캐닝이 전도체(20)의 이송 방향과 같은 방향 또는 반대 방향으로 이루어지는 중에 스폿 구성의 이동 방향에 따라 Vscan stat 파라미터의 부호가 달라질 수 있기 때문이다. 따라서, 스캐닝 궤적에 의존하는 Vscan stat 파라미터의 부호의 변경은 절연물 제거 단계의 특정 순간에 일어난다. 부호가 음인 것은 스폿 구성이 전도체(20) 이송 방향(F)과 반대 방향으로 이동하는 것과 관련되어 있다.
전도체(20)를 따른 레이저 소스(13a, 13b)의 위치는 기준 평면(16') 또는 벤딩 유닛(17)의 다른 기준으로부터 사전에 결정된 거리에 대응하게 선택될 수 있다. 이에 따라 전도체(20)를 따른 레이저 소스(13a, 13b)의 위치는 벤딩 조업이 이루어지는 위치에 따라 선택될 수 있다. 이는 레이저 빔(13'a, 13'b) 스캐닝의 영역 범위의 위치를 결정하여, 벤딩 또는 절단 공정의 사전에 결정된 단계와 관련하여 사전에 결정된 위치(1P, 2P)에서 스캐닝 공정이 이루어질 수 있게 된다.
이러한 방식으로 제거 영역(20a, 20b)에서 절연물(20')이 완전히 제거될 수 있게 된다. 또한, 이는, 벤딩 공정의 필수적 단계 중에 절단을 위해 제거 영역(20a, 20b)이 기준 평면(16')에 위치될 수 있도록 한다.
예를 들면, 이는 도 2에 도시되어 있는 코일 부재(21)의 레그 부분(21")의 노출된 단부(21a, 21b)를 형성하기 위해 제거 영역(20a, 20b)의 중앙에서 절단이 이루어지는 것을 보증하게 된다.
기준 평면(16')으로부터 전도체(20)를 따른 레이저 소스(13a, 13b)의 위치(1P, 2P)는 최종 코일 부재를 형성하기 위해 필요한 전도체(20) 길이들의 배수 정수 n에 대응할 수 있다. 예를 들면, 도 2의 코일 부재(21)를 형성하기 위해 필요한 전도체(20) 길이 즉 노출 단부(21a)의 절단 부분에서부터 노출 단부(21b)의 절단 부분까지의 거리에 정수를 곱한다. 이는, 벤딩 단계 및 절단이 레이저 빔(13'a, 13'b) 또는 레이저 소스(13a, 13b)의 기준 위치에 대해 방향(F)으로 전도체(20)의 사전에 결정된 길이들에 대해 이루어지는 것을 보증할 수 있다.
레이저 유닛(15)은 툴(18)의 절단 위치 및 벤딩 위치에 대한 레이저 빔(13'a, 13'b)의 이동의 근원(origin) 지점들의 위치를 결정할 수 있다. 코일 부재를 형성하기 위해 벤딩 및 전도체를 따른 절연물의 제거 위치와 코일 부재의 절단 위치 사이의 위치 기능(position function)을 충족시키기 위해 레이저 빔(13'a, 13'b)이 근원과 정렬될 때 스캐닝이 시작할 수 있다.
이 위치 기능은 벤딩의 사전에 결정된 단계 중에 즉 벤딩 단계에서 가장 늦을 수 있는 헤어핀(21')의 헤드에 대한 벤딩이 이루어질 때 절연물(20')의 제거가 이루어지도록 한다. 이는 절연물 제거 조업에 대해 적당한 시간을 부여한다. 즉, 이는 스캐닝 속도가 전도체(20)의 요구되는 제거 영역(20a, 20b)이 레이저 빔의 영역 범위를 지나 이송되기 전에 절연물(20') 제거가 완수되기에 충분하게 할 수 있다.
다른 실시형태에 따르면, 레이저 소스(13a, 13b)는 전도체(20)의 이송 속도와 동기화 된 방향(F)으로 이동한다. 이 상황에서, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 이동 장치(19)에 의해 레이저 소스(13a, 13b)가 이동하는 중에, 임의의 지정된 순간에서의 레이저 빔(13'a, 13'b) 위치는 기준 위치(16')에 대해 사전에 결정된 위치에 상응하게 된다.
따라서, 레이저 빔(13'a, 13'b)의 사전에 결정된 위치는 스캐닝 이동에 대해서 뿐만 아니라 전도체(20) 이송과 동기화 된 레이저 소스(13a, 13b)의 이동에 기인하게 되는 추가적인 이동 성분에 의해서도 변하게 된다. 이 대안적인 실시형태에서, 레이저 소스(13a, 13b)의 이동은 사전에 결정된 벤딩 단계 중에 예컨대 헤어핀 헤드 벤딩이 이루어지는 중에 이루어질 수 있다. 이 대안적인 실시형태는 전도체(20)를 이송하면서 절연물을 제거하는 데에 필요한 시간을 추가로 줄일 수 있다는 이점을 제공할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참고하면, 이송 유닛(15)에는 전도체(20)를 클램핑 하기 위한 2개의 클램프 유닛(30, 31)이 제공된다. 클램프 유닛(30, 31)들은 실질적으로 서로 동일하므로, 클램프 유닛(30)에 대해서만 상세하게 설명한다.
도 5 및 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 클램프 유닛(30)은 한 쌍의 클램프(30a, 30b)를 포함하며, 클램프(30a, 30b)들이 방향(C)으로 서로를 향해 이동함으로써 전도체(20)를 보유(hold)할 수 있다. 클램프들의 서로 반대방향으로의 이동 즉 서로로부터 멀어지는 방향으로의 이동은 전도체(20)를 해제하게 된다.
전도체(20)를 홀딩하고 해제하기 위해 암(32)이 이동하여 클램프(30a)를 이동시킬 수 있다. 더욱 상세하게는, 암(32)이 클램프(30a) 부분(33)에 힌지 결합되어 있고(도 6 참조), 암(32)에는 샤프트(35) 상에 위치하는 확장 부분(34)이 제공되어 있다. 샤프트(35)는 스플라인 가공되어서 확장 부분(34)이 회전하여 확장 부분(34)이 양쪽 두 방향(F, F')으로 이동할 수 있게 한다. 확장 부분(34)이 두 방향(F, F')으로 이동함으로써 이에 맞추어 클램프 유닛(30)이 두 방향(F, F')으로 이동하게 된다. 샤프트(35)를 회전시킴으로써 확장 부분(34)이 방향(R, R')으로 이동하여 방향(C)으로 클램프(30a)의 이동에 의해 전도체(20)가 파지되거나 방향(C)의 반대 방향으로의 클램프(30a)의 이동에 의해 전도체(20)가 해제된다.
회전 샤프트(35)를 위해 제어 가능한 모터 벨트 트랜스미션(40)이 제공된다.
클램프 유닛(30)이 전도체(20)를 파지하여 방향(F)으로 이동할 때, 전도체(20)의 사전에 결정된 길이가 공급 릴(10)로부터 벤딩 유닛(17)으로 공급된다. 클램프(30)가 개방되어 방향(F')으로 이동하면, 사전에 결정된 길이의 전도체(20)를 이송시키기 위해 방향(F)으로의 스트로크 초기에 클램프 유닛(30)이 전도체(20)를 따라 재위치된다.
가이드 바(36') 위에서 트롤리(36)가 이동함으로써, 클램프 유닛(30)은 방향(F, F')으로 이동할 수 있다. 클램프(30a, 30b)들은 도 5 및 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 트롤리(36) 위에 조립되어 있다. 트롤리(36)는 스크류 바(37)와 맞물려 있다. 스크류 바(37)는 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 모터 벨트 트랜스미션(41)에 의해 회전하여, 트롤리(36)를 방향(F, F')으로 이동시킨다. 모터 벨트 트랜스미션(41)에는 방향(F, F')으로 이동으로 이동하는 중에 클램프 유닛(30)의 위치를 전송하기 위한 엔코더(39)가 제공되어 있다.
도 5 및 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 클램프 유닛(31)에는 클램프 유닛(30)과 유사한 파트들이 제공되어 있다. 그러나 트롤리(36)와 유사한 클램프 유닛(31)의 트롤리는 스크류 바(37) 위의 부분(37') 위에 체결되어 있다. 스크류 바 부분(37')은 스크류 바(36)와 피치는 동일하지만, 스크류 바(37) 위에 체결되어 있는 클램프 유닛(30)의 트롤리(36)와는 나사가 반대 방향으로 나 있다. 이러한 방식으로, 클램프 유닛(30)이 방향(F. F')들 중 한 방향으로 이동하면, 클램프 유닛(31)은 방향(F. F')들 중 반대 방향으로 동일한 양만큼 이동한다. 더욱 상세하게는, 클램프 유닛(30, 31)들은 동시에 이동하되 스크류 바(37)의 중간 축(37")에 대해 대칭으로 서로 반대 방향(F, F')으로 이동한다. 클램프 유닛(30)과 클램프 유닛(31)은 방향(F)으로 이동할 때 폐쇄되어 전도체(20)를 이송하고, 재위치 하기 위해 방향(F')으로 이동할 때에는 개방된다. 즉, 클램프 유닛(30)은 클램프 유닛(31)이 개방되어 방향(F')으로 이동할 때, 전도체(20)를 끌어당겨 밀어 낸다. 이와 유사하게, 클램프 유닛(30)이 개방되어 방향(F')으로 이동할 때, 클램프 유닛(31)은 전도체(20)를 끌어당겨 밀어 낸다. 이러한 이동의 조합 및 클램프 유닛들이 교대로 개폐함으로써 전도체(20)를 밀지도 않고 잡아당기지도 않는 데드 타임(dead time)을 감소시킨다.
클램프 유닛(31)의 레버(32')의 확대 부분(도시되어 있지 않음)은 레버(32)의 확대 부분(34)과 유사하지만, 레버(32')의 확대 부분은 확대 부분(34)의 위치에 대해 각도가 시프트된 샤프트(35)의 스플라인 위에 장착된다. 이에 따라 클램프 유닛(31)이 폐쇄될 때 클램프 유닛(30)은 개방되고, 클램프 유닛(31)이 개방될 때에는 클램프 유닛(30)은 폐쇄될 수 있다.
컨트롤러(50)들은 클램프 유닛(30, 31)들의 이동 순서와 값 및 특정 시간에서 클램프 유닛(30, 31)들의 개방 및 폐쇄 조건을 보증하도록 구성된다. 컨트롤러의 목적은 기준 평면(16') 및 벤딩 공정의 다른 기준 위치에 대해 전도체의 사전에 결정된 길이를 이송시키는 것으로 구성될 수 있다. 프로그램 되어 있는 기능에 따라 모터 트랜스미션(40, 41)을 작동시키고 제어함으로써, 컨트롤러(50)들이 이를 수행할 수 있다. 이는 다양한 벤딩 단계에서 전도체(20)의 변위 이송 및 전도체(20)를 따른 클램프 유닛(30, 31)들의 위치설정일 수 있다.
또한, 모터 트랜스미션(40)을 제어하기 위해 컨트롤러(50)에 의한 폐루프 피드백에, 이송되는 전도체의 길이를 나타내는 엔코더(39)의 피드백이 사용될 수 있다. 프로그램 되어 있는 기능들은 전도체(20) 및 형성될 필요가 있는 코일 부재에 대한 특정 기능일 수 있고, 형성되는 코일 부재에 대해 장치를 세팅할 때 컨트롤러(50)에 설정될 수 있다.
전술한 바와 같은 전도체(20) 상으로의 레이저 빔(13'a, 13'b)의 적용과 전도체(20) 이송의 동기화를 참고하여, 컨트롤러(50)는 신호 라인들(50')을 따라 엔코더 데이터를 컨트롤러(14)로 보낸다. 이 데이터는 이송 유닛(15)에 의해 벤딩 유닛(17)으로 이송될 전도체(20)의 길이에 대응한다. 컨트롤러(14)는 속도식을 참고하여 엔코더 데이터를 전술한 속도 파라미터인 Vfeed bending으로 변화시킬 수 있으며, 이에 따라 컨트롤러(14)는 동기화를 달성하기 위해 반사 장치 또는 미러를 제어하기 위한 Vscan 파라미터를 계산할 수 있다.
즉, 컨트롤러(50)는 코일 부재(21) 벤딩의 다양한 단계들에서 전도체(20) 길이의 이송을 제어하고, 스캐닝과 이송 유닛(15)에 의한 이송을 동기화 하기 위해 컨트롤러(14)로 전도체 위치 정보를 공급하기 위한 마스터 컨트롤러로 기능할 수 있다.
다양한 구성으로된 코일 부재가 처리될 필요가 있을 때, 절단 단부들 사이의 코일 부재의 길이가 변할 수 있다. 이런 상황에서, 레이저 소스들의 반사 장치 또는 미러는 기준 평면(16')으로부터의 다른 거리에서 즉 다른 위치들(1P, 2P)에서 전도체(20)를 스캐닝할 필요가 있게 된다. 이 상황에서, 컨트롤러(50)는 벤딩의 다양한 단계에서 전도체(20)의 길이들의 이송 순서가 다르게 프로그램된다. 또한, 레이저 빔(13'a, 13'b)이 스캐닝을 시작하는 근원 지점 또는 기준 위치들 및 영역 범위들의 위치는, 필요한 절연물(20') 길이가 제거 영역들(20a, 20b)로부터 제거될 수 있도록 재위치될 필요가 있으며, 이 상황에서 기준 평면으로부터 벤딩 또는 절단을 위한 새로운 거리에서 제거 영역들(20a, 20b)이 달성될 필요가 있다.;
전도체(20)로부터 절연물(20') 제거를 최적화하기 위해, 절연물(20')에 의해 방사 에너지가 많이 흡수되고, 전도체(20) 코어에 의해 방사 에너지가 많이 반사될 수 있는 파장을 가지는 레이저 빔이 선택된다.
또한, 펄스형 레이저 빔의 펄스들은 전도체(20)의 이송 속도에 따라 제거가 최적으로 되도록 선택될 수 있다. 스캐닝될 필요가 있는 영 및 스캐닝을 위해 이용할 수 있는 시간에 따라 히팅 조사의 파워가 선택될 수 있다. 레이저 빔의 펄스 등과 관련된 파라미터로는 레이저 조사 강도, 펄스형 레이저 조사의 펄스의 주파수를 포함한다.
펄스형 조사 및 스캐닝 사용의 대안은 VCSEL 레이저 빔일 수 있다. VCSEL은 Vertical Cavity Surface Emitting Laser의 약자이다. VCSEL 레이저 빔은 벤딩 또는 절단을 위한 기준 평면으로부터 사전에 결정된 위치에 위치될 필요가 있을 것이다. VCSEL 레이저 빔은 벤딩 공정의 사전에 결정된 단계에서 이송과 동기화 된 각 컨트롤에 의해 작동될 수 있다.
본 발명의 원리에 영향을 미치지 않으면서, 실시형태들 및 실시의 상세가 본 명세서에서 비-제한적 예시로 설명 및 도시되어 있는 사항으로부터, 첨부된 청구항들에 기재되어 있는 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서, 광범위하게 변경될 수 있음은 물론이다.

Claims (22)

  1. - 외부가 외부 절연물(20')로 코팅된 전도체(20)를 벤딩하여 코일 부재(21)들을 형성하는 단계로, 기준 위치(16')로부터 사전에 결정된 길이에서 벤딩이 이루어지고, 코일 부재(21)들 중 각각의 코일 부재가 형성될 때 각 코일 부재는 적어도 하나의 헤드 부분(21') 및 상기 적어도 하나의 헤드 부분(21')으로부터 연장하는 레그 부분(21")들을 포함하는, 코일 부재 형성 단계;
    - 벤딩을 완수하기 위해 전도체(20)를 이송하는 단계;
    - 상기 전도체(20)로부터 형성된 코일 부재(21)를 분리시키기 위해 전도체(20)를 절단하는 단계;
    - 상기 레그 부분(21")들의 파트들이 스테이터의 일 단부로부터 연장하고 헤드 부분(21')들은 스테이터의 반대편 단부로부터 연장하도록, 코일 부재(21)들의 레그 부분(21")들을 스테이터의 슬롯들 내로 삽입하는 단계를 포함하는, 다이나모-전기 기계의 스테이터 제조 방법에 있어서, 상기 방법은,
    - 전도체(20)의 사전에 결정된 영역(20a, 20b)들로부터 절연물(20')을 제거하기 위해 적어도 하나의 레이저 빔(13'a, 13'b)을 배치하는 단계;
    - 코일 부재(20) 벤딩의 사전에 결정된 단계에서 그리고 이송되는 전도체(20)의 길이를 따라 기준 위치(16')에 대해 사전에 결정된 위치(1P, 2P)에 위치하는 상기 적어도 하나의 레이저 빔(13'a, 13'b)으로 전도체(20) 표면을 조사하는 단계,
    - 전도체(20)의 길이를 따르는 사전에 결정된 이동으로 상기 적어도 하나의 레이저 빔(13'a, 13'b)을 이동시킴으로써, 사전에 결정된 영역(20a, 20b)들의 다중 존들 위로 상기 적어도 하나의 레이저 빔(13'a, 13'b)을 조사하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 레이저 빔(13'a, 13'b)의 이동과 전도체(20)의 이송 이동을 동기화시키는 단계;를 추가로 포함하되,
    상기 적어도 하나의 레이저 빔(13'a, 13'b)의 이동 속도를 전도체(20)의 이송의 이동 속도에 합산함으로써 동기화가 이루어지는 것을 특징으로 하는 다이나모-전기 기계의 스테이터 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 레이저 빔(13'a, 13'b)을 기준 위치(16')로부터 사전에 결정된 거리에 위치시키는 단계를 추가로 포함하되, 상기 사전에 결정된 거리는 코일 부재(21)를 형성하기 위해 필요한 전도체(20) 길이의 정수배인 것을 특징으로 하는 다이나모-전기 기계의 스테이터 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 전도체(20)를 따라 2개의 레이저 빔(13'a, 13'b)을 조사하는 단계를 추가로 포함하되, 전도체(20)의 폭 사이드(W1) 및 높이 사이드(H1)가 레이저 빔(13'a, 13'b)들 중 하나의 레이저 빔에 의해 조사되고, 전도체(20)의 제2 폭 사이드(W2) 및 제2 높이 사이드(H2)는 상기 레이저 빔(13'a, 13'b)들 중 다른 하나의 레이저 빔에 의해 조사되는 것을 특징으로 하는 다이나모-전기 기계의 스테이터 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 사전에 결정된 복수의 영역(20a, 20b) 상에 상기 적어도 하나의 레이저 빔(13'a, 13'b)을 수신하고, 복수 영역들 중 사전에 결정된 복수의 인접하는 영역들을 부분적으로 중첩시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다이나모-전기 기계의 스테이터 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 펄스형 레이저 빔의 사용을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다이나모-전기 기계의 스테이터 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    - 레이저 조사 강도,
    - 상기 펄스형 레이저 조사의 펄스의 주파수,
    - 전도체(20) 표면을 따르는 레이저 빔 이동 궤적으로 구성된 그룹에서 선택되는 파라미터들 중 적어도 하나를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이나모-전기 기계의 스테이터 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 코일 부재(21)의 헤드 부분(21')을 형성하기 위한 벤딩 단계 중에 상기 적어도 하나의 레이저 빔(13'a, 13'b)으로 전도체(20) 표면을 조사하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다이나모-전기 기계의 스테이터 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서, 전도체(20) 이송 단계 중에, 레이저 빔(13'a, 13'b)을 발생시키기 위해 수단(13a, 13b)을 이동시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다이나모-전기 기계의 스테이터 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    - 레그 부분(21")들의 사전에 결정된 단부들을 서로 인접하는 위치들에 위치시키기 위해 스테이터로부터 연장하는 레그 부분(21")들을 벤딩하는 단계; 및
    - 인접하는 레그 부분(21")들을 접합하는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다이나모-전기 기계의 스테이터 제조 방법.
  10. - 외부가 외부 절연물(20')로 코팅된 전도체(20)를 벤딩하여 코일 부재(21)들을 형성하는 수단으로, 기준 위치(16')로부터 사전에 결정된 길이에서 벤딩이 이루어지고, 코일 부재(21)들 중 각각의 코일 부재가 형성될 때 각 코일 부재는 적어도 하나의 헤드 부분(21') 및 상기 적어도 하나의 헤드 부분(21')으로부터 연장하는 레그 부분(21")들을 포함하는, 코일 부재 형성 수단(17);
    - 상기 형성 수단(17)으로 전도체(20)를 이송하는 수단(15);
    - 상기 전도체(20)로부터 형성된 코일 부재(21)를 분리시키기 위해 전도체(20)를 절단하는 수단(16);
    - 상기 레그 부분(21")들의 파트들이 스테이터의 일 단부로부터 연장하고 헤드 부분(21')들은 스테이터의 반대편 단부로부터 연장하도록, 코일 부재(21)들의 레그 부분(21")들을 스테이터의 슬롯들 내로 삽입하는 수단을 포함하는, 다이나모-전기 기계의 스테이터 제조 장치에 있어서, 상기 장치는,
    - 전도체(20)의 사전에 결정된 영역(20a, 20b)들로부터 절연물(20')을 제거하기 위해 전도체(20) 표면을 조사하는 적어도 하나의 레이저 빔(13'a, 13'b)을 발생시키는 수단(13a, 13b)으로, 상기 적어도 하나의 레이저 빔(13'a, 13'b)은 이송되는 전도체(20)의 길이를 따라 기준 위치(16')에 대해 사전에 결정된 위치(1P, 2P)에 위치하는, 적어도 하나의 레이저 빔(13'a, 13'b) 발생 수단(13a, 13b);
    - 코일 부재(20)를 벤딩하는 사전에 결정된 단계에서 조사가 이루어지도록, 레이저 빔(13'a, 13'b) 조사 수단을 제어하기 위한 수단(50, 14);을 추가로 포함하고,
    - 전도체의 길이를 따르는 사전에 결정된 이동으로 상기 적어도 하나의 레이저 빔(13'a, 13'b)을 이동시킴으로써, 사전에 결정된 영역(20a, 20b)들의 다중 존들 위로 상기 적어도 하나의 레이저 빔(13'a, 13'b)을 조사하도록, 제어 수단(50, 14)이 조사 수단을 제어하게 구성되어 있고;
    - 상기 적어도 하나의 레이저 빔(13'a, 13'b)의 이동과 전도체(20)의 이송 이동을 동기화시키도록 제어 수단(50, 14)이 구성되어 있으며;
    제어 수단(50, 14)이 상기 적어도 하나의 레이저 빔(13'a, 13'b)의 이동 속도를 전도체(20)의 이송의 이동 속도에 합산하게 구성된 것을 특징으로 하는 다이나모-전기 기계의 스테이터 제조 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 적어도 하나의 레이저 빔(13'a, 13'b)을 발생시키는 수단(13a, 13b)이 기준 위치(16')로부터 사전에 결정된 거리에 위치되고; 상기 사전에 결정된 거리는 코일 부재(21)를 형성하기 위해 필요한 전도체(20) 길이의 정수배인 것을 특징으로 하는 다이나모-전기 기계의 스테이터 제조 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 발생 수단(13a, 13b)은, 전도체(20)를 따라 2개의 레이저 빔(13'a, 13'b)을 방출하게 구성되고; 전도체(20)의 폭 사이드(W1) 및 높이 사이드(H1)는 레이저 빔들 중 하나의 레이저 빔(13'a)에 의해 조사되고, 전도체(20)의 제2 폭 사이드(W2) 및 제2 높이 사이드(H2)는 상기 레이저 빔들 중 다른 하나의 레이저 빔(13'b)에 의해 조사되는 것을 특징으로 하는 다이나모-전기 기계의 스테이터 제조 장치.
  13. 제10항에 있어서, 제어 수단(50, 14)은, 상기 적어도 하나의 레이저 빔(13'a, 13'b)이 사전에 결정된 복수의 영역(20a, 20b) 상을 조사하고, 복수 영역들 중 사전에 결정된 복수의 인접하는 영역들을 부분적으로 중첩시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다이나모-전기 기계의 스테이터 제조 장치.
  14. 제10항에 있어서, 상기 발생 수단(13a, 13b)은 상기 적어도 하나의 레이저 빔(13'a, 13'b)이 펄스 방식으로 방출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다이나모-전기 기계의 스테이터 제조 장치.
  15. 제14항에 있어서, 제어 수단(50, 14)은,
    - 레이저 조사 강도,
    - 상기 펄스형 레이저 조사의 펄스의 주파수,
    - 전도체(20) 표면을 따르는 레이저 빔 이동 궤적으로 구성된 그룹에서 선택되는 파라미터들 중 적어도 하나를 설정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다이나모-전기 기계의 스테이터 제조 장치.
  16. 제10항에 있어서, 제어 수단(50, 14)은, 상기 발생 수단(13a, 13b)이 코일 부재(21)의 헤드 부분(21')을 형성하기 위한 벤딩 단계 중에 상기 적어도 하나의 레이저 빔(13'a, 13'b)으로 전도체(20) 표면을 조사하게 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다이나모-전기 기계의 스테이터 제조 장치.
  17. 제10항에 있어서,
    - 레그 부분들의 사전에 결정된 단부들을 서로 인접하는 위치들에 위치시키기 위해 스테이터로부터 연장하는 레그 부분(21")들을 벤딩하는 수단; 및
    - 인접하는 레그 부분(21")들을 접합하는 수단;을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다이나모-전기 기계의 스테이터 제조 장치.
  18. 제10항에 있어서, 전도체(20) 이송 단계 중에, 레이저 빔(13'a, 13'b)을 발생시키기 위해 수단(13a, 13b)을 이동시키도록 구성된 이동 수단(19)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다이나모-전기 기계의 스테이터 제조 장치.
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