KR200256493Y1 - 코일칩 인덕터용 자동 레이저용접 기기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 코어를 공급하는 피더(11)와, 코어에 권선을 수행하는 와인딩 유니트(13)를 구비하는 코일칩 인덕터 제조장비에 있어서 : 상기 와인딩 유니트(13)에서 코일의 권선이 완료되는 위치에 설치되고, 코일의 단부를 단자와 접합시키는 용접 유니트(21); 및 상기 피더(11)와 로타리 인덱스 유니트(12)의 작동에 연동하여 상기 용접 유니트(21)의 제어를 수행하는 서버(30)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 레이저 용접기를 코일칩 인덕터 제조장비에 적용하여 코일과 단자간의 결속에 따른 불량률을 감소하고 순간 시간 당 생산량을 증대하며, 작업자의 장시간 납땜 작업으로 인한 산업병을 해소하는 효과가 있다.

Description

코일칩 인덕터용 자동 레이저용접 기기{Auto Laser Welding for Coil-Chip Inductors}

본 고안은 코일칩 인덕터용 자동 레이저용접 기기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저 용접기를 코일칩 인덕터 제조공정에 적용하여 코일과 단자간의 결속에 따른 불량률을 감소하고 순간 시간 당 생산량을 증대하며 작업자의 장시간 납땜 작업으로 인한 산업병을 해소하는 코일칩 인덕터용 자동 레이저용접 기기에 관한 것이다.

종래에는 직경 0.1mm 이하의 와이어를 사용하는 극미세 부품들의 코일과 단자간의 결속을 하기 위해 일반적으로 납땜 방식, 고주파 용접식 또는 초음파방식 등이 적용된다. 이는 확대경을 통해 수작업으로 공정을 진행하거나, 혹은 고가의 로봇 납땜기를 생산라인에 투입하여 납땜 공정을 처리하는 경우가 대부분이다.

그러나, 수작업에 의해서 납땜 작업이 행해질 경우에는 확대경을 이용하는 것이 필수로 되어 작업자의 피로도를 높이는 것은 물론 각종 산업 재해병의 유발 및 환경 오염 등의 문제가 대두된다. 이를 보완하기 위한 로봇 납땜기 방식은 설비투자에 따르는 리스크가 적지 않다는 단점이 있다.

뿐만 아니라 2002년부터는 서구 선진국을 중심으로 환경 오염 방지를 위하여 납의 사용을 규제하는 법을 마련하고 있어 이를 대체할 접합방법의 개발이 시급한 과제로 되고 있다.

그러므로 본 고안의 목적은 상기 나열한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 레이저 용접기를 코일칩 인덕터 제조설비에 적용하여 코일과 단자간의 결속에 따른 불량률을 감소하고 순간 시간 당 생산량을 증대하며, 작업자의 장시간 납땜 작업으로 인한 산업병을 해소하는 코일칩 인덕터 제조용 자동 레이저용접 기기를 제공한다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 코일칩 인덕터 제조장비를 평면과 정면에서 나타내는 구성도,

도 2는 본 고안에 따른 코일칩 인덕터 제조장비를 평면과 정면에서 나타내는 구성도,

도 3은 본 고안에 따른 주요 회로의 연결상태를 나타내는 블록도,

도 4a 및 도 4b는 본 고안에 따른 작업 상태를 확대하여 나타내는 사진.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

11 : 피더 13 : 와인딩 유니트

12 : 로타리 인덱스 유니트 21 : 용접 유니트

22 : 레이저 발생기 23 : 레이저 헤드

24 : 광집속기 26 : 전원공급장치

28 : 제어컨트롤러 30 : 서버

이러한 목적을 달성하기 위해 본 고안은 코어를 공급하는 피더(11)와, 코어에 권선을 수행하는 와인딩 유니트(13)를 구비하는 코일칩 인덕터 제조장비에 있어서: 상기 와인딩 유니트(13)에서 코일의 권선이 완료되는 위치에 설치되고, 코일의 단부를 단자와 접합시키는 용접 유니트(21); 및 상기 피더(11)와 로타리 인덱스 유니트(12)의 작동에 연동하여 상기 용접 유니트(21)의 제어를 수행하는 서버(30)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 다른 특징으로서, 상기 용접 유니트(21)는 레이저를 생성하여 집광 상태로 방사하는 레이저 광집속기(24)와, 상기 레이저 광집속기(24)에 레이저를 생성하는 레이저 헤드(23)의 전원을 안정적으로 공급하는 전원공급장치(26)를 구비한다.

본 고안의 또 다른 특징으로서, 상기 서버(30)는 피더(11), 로타리 인덱스 유니트(12), 코일 와인딩 유니트(13)등을 제어하고 또한 서보(30)는 각 용접조건에 맞는 프로그램을 만들어주어 사용시 전원공급장치(26)에 신호를 보내 레이저광을 조절한다. 용접시 레이저 헤드(23)는 구동 신호를 받아 레이저 광집속기(24)에서 레이저광원을 출력한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 고안에 따른 코일칩 인덕터 제조장비를 정면에서 나타내는 구성도가 도시된다.

우선, 도 1은 직경 0.1 mm이하의 코일을 자동으로 권선하여 칩 인덕터(Chip inductors)와 같은 제품을 생산하는 종래의 코일칩 인덕터 와인딩 머신(Coil Winding M/C)을 평면에서 나타내는 바, 코어를 자동으로 공급해 주는 부호 11의 피더와, 8개의 지그를 회전시켜 코어에 권선하는 공정을 수행하는 부호 12의 로타리 인덱스와, PC 등의 컨트롤러를 주요 구성으로 한다.

로타리 인덱스 유니트(12)에는 마이크로 스테핑 모터를 이용하여 고정도의 정렬을 수행하는 부호 13의 와인딩 유니트 및 용접 상태의 최적화를 위해 여분의 와이어를 확보해주는 부호 14의 스트레처와, 코일의 형상을 잡아주고 코일의 단부와 단자를 결속하는 부호 15의 납땜/용접기와, 단자에 결속이 끝난 칩 양단의 필요없는 코일을 절단하는 부호 16의 절단기와, 모든 공정을 끝낸 후 제품(Coil-Chip inductor)을 담아놓는 부호 17의 캐리어로 이루어진다. 미설명 부분으로서 코어가 지그에 장착되기 전에 정렬을 잡아주기 위한 정렬기, 코어의 클램프 상태를 고정하는 조절기, 잘라낸 코일을 처리하는 리무버 및 장치사양에 따라 검사장치(비젼, 전기적 특성)를 장착할 수 있다.

이에 따라 시계 방향으로 회전되는 로타리 인덱스 유니트(12)에는 8분할로 나누어져있고 이 유니트에는 8개의 지그가 장착되있어 피더(11)로 공급된 코어가 지그에 장착되고 와인딩 유니트(13)가 반시계 방향으로 회전하면서 코일이 감겨지고, 납땜 또는 용접, 자투리 코일의 절단, 검사장치(비전 또는 전기적 특성), 불량품 제거등으로 완제품 생산의 공정이 연속적으로 수행된다.

이때, 본 고안에 따르면 코일의 단부를 단자와 접합시키는 용접 유니트(21)가 상기 와인딩 유니트(13)에서 코일의 권선이 완료되는 다음공정에 설치된다. 전술한 도 1에서 납땜/용접기(15)를 레이저 용접 유니트(21)로 대체한다. 용접 유니트(21)는 레이저 발생기(22), 광집속기(24), 레이저 헤드(23)와 전원공급장치(26)를 주요 구성으로 한다.

레이저는 산업 분야를 비롯해 의료용 치료기, CD Player 등의 전자 제품 및 각종 계측기 등에서 널리 활용되어지고 있는 바, 본 고안은 레이저를 이용하여 0.1mm 이하의 와이어와 표면실장이 가능한 정보통신용부품 등의 극미세선(極微細線)을 이용한 전자 부품들의 결속(結束)을 시도한다. 전원공급장치(26)에서 공급된 전기 에너지를 빛 에너지로 변화시켜 레이저빔을 발진시키는 레이저 헤드(23)와, 발진된 레이저빔을 포커싱하는 광집속기(24)로 이루어진다. 이에 따라 용융점과 비등점의 차이를 이용해서 결합 피조물 조직간을 순간적으로 결속시키는 것이 가능하다.

또, 본 고안에 따르면 상기 피더(11)와 로타리 인덱스 유니트(12)의 작동에 연동하여 상기 용접 유니트(21)의 제어를 수행하는 서버(30)가 설치된다. 서버(30)는 마이크로 프로세서가 탑재되는 컨트롤러 또는 PC 급을 사용하는 것이 가능하며, 그 상세 구조 및 작동은 후술하는 도 3을 참조한다.

도 3은 본 고안에 따른 주요 회로의 연결상태를 나타내는 블록도가 도시된다.

레이저 광집속기(24)에는 레이저 광원을 집광 상태로 방사하는 외에, 카메라로 촬영되는 화상을 서버(30)로 보내어 모니터 상에 출력되도록 한다. 전원공급장치(26)는 레이저 발생기인 레이저 헤드(23)에 연결되며 그 동작 전원을 안정적으로 유지한다. 전원공급장치(26)에는 냉각을 위한 쿨링 유니트도 구비된다.

이때 본 고안에 따른 서버(30)는 피더(11)와 로타리 인덱스 유니트(12)를 제어하는 제어컨트롤러(28)로부터 입력받고 설정된 조건에서 레이저 헤드(23)에 레이저 방출 신호를 받아 레이저를 출력한다. 제어컨트롤러(28)는 로타리 인덱스 유니트(12)의 회전 및 해당 공정의 진행을 제어하는 부분이므로 설정된 제어 플로우 및 현재 상태에 관한 데이터가 생성되고 갱신 저장된다. 서버(30)는 통신포트를 통하여 제어컨트롤러(28) 및 전원공급장치(26)에 신호를 입출력한다.

이와 같은 본 고안의 용접 유니트(21)는 종래의 로봇 납땜기 보다 설치 공간의 점유율이 낮으며, 로봇 납땜기 또는 수작업 시의 생산량 및 작업 완료 속도 면에 있어서도 월등히 유리한 면을 지닌다. 즉, 머리카락보다도 가는 0.1mm 이하의 미세한 와이어의 투입으로부터 권선, 납땜 및 검사에 이르는 모든 생산 공정을 자동화 라인으로 구축하는데 어려움이 없으므로 종래의 생산 공정에서 납땜 과정을 대치할 수 있어 생산 공정이 단축되고 생산성이 향상된다.

이와 같이 본 고안은 전체 자동화 라인 설계상의 구조적인 단순함 뿐 만 아니라, 구매자 측의 사양에 의해 개발되어지는 레이저 용접 기술의 축적 및 확충 등의 파급 효과가 적지 않을 것으로 기대된다.

도 4a 및 도 4b는 본 고안에 따른 작업 상태를 확대하여 나타내는 사진이다.

도 4b는 도 4a의 우하단을 확대한 것으로서, 코어에 권선된 코일이 용접 유니트(21)를 거치면서 용접된 상태가 확인된다. 땜납을 이용하는 것에 비하여 강도가 향상되는 것은 물론 용접 품질도 일정하게 유지될 수 있으므로 생산관리의 최적화가 가능하다.

이상의 구성 및 작용에 따르면 본 고안은 레이저 용접기를 코일칩 인덕터 제조장비에 적용하여 코일 결속에 따른 불량률을 감소하고 순간 시간 당 생산량을 증대하며 작업자의 장시간 납땜 작업으로 인한 산업병을 해소하는 효과가 있다.

본 고안은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 고안의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 고안의 실용신안등록청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (3)

1. 코어를 공급하는 피더(11)와, 코어에 권선을 수행하는 와인딩 유니트(13)를 구비하는 코일칩 인덕터 제조장비에 있어서:

   상기 와인딩 유니트(13)에서 코일의 권선이 완료되고 로타리 인덱스 유니트(12)로 다음공정 위치에 설치되고, 코일의 단부를 단자와 접합시키는 용접 유니트(21); 및

   상기 피더(11)와 로타리 인덱스 유니트(12)의 작동에 연동하여 상기 용접 유니트(21)의 제어를 수행하는 서버(30)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 코일칩 인덕터 제조용 자동 레이저 용접 기기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 용접 유니트(21)는 레이저를 생성하여 집광 상태로 방사하는 레이저 헤드(23)와, 상기 레이저 헤드(23)의 전원을 안정적으로 유지하는 전원공급장치(26)를 구비하는 것을 특징으로 하는 코일칩 인덕터 제조용 자동 레이저 용접기기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 서버(30)는 피더(11)와 로타리 인덱스 유니트(12)를 제어하는 컨트롤러(28)로부터 입력받고 설정된 조건에서 레이저 헤드(23)에 구동 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 코일칩 인덕터 제조용 자동 레이저 용접기기.