KR20030010058A - 코어리스 코일 권선용 보빈유닛, 권선기용 스핀들유닛,복수 스핀들 구동형 권선기, 권선기용 텐션장치, 및 코일권선 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코어리스 형태의 코일을 권선시키기 위한 코어리스 코일 권선용 보빈유닛과, 코일 권선시의 작업성과 코일의 정렬도가 향상되도록 하는 권선기용 스핀들유닛과, 다량의 권선작업을 수행할 수 있도록 하는 복수 스핀들 구동형 권선기와, 권선기 가동시 와이어의 장력이 조절되도록 하는 권선기용 텐션장치와, 다품종의 와이어를 다량으로 제작할 수 있도록 하는 코일 권선 시스템에 관한 것이다.

그 중, 본 발명에 따른 코일 권선 시스템은 와이어의 절곡으로 인해 발생되는 장력을 조절하는 권선기용 텐션장치와, 상기 텐션장치로부터 인계받은 와이어를 권취시키는 복수 스핀들 구동형 권선기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

따라서, 다양한 구동 알고리즘으로 효율적인 권선작업을 수행할 수 있어 생산성이 향상되고 양질의 다품종 코일을 제작할 수 있는 효과가 있다.

Description

코어리스 코일 권선용 보빈유닛, 권선기용 스핀들유닛, 복수 스핀들 구동형 권선기, 권선기용 텐션장치, 및 코일 권선 시스템{Bobbin unit for winding a coreless coil, spindle unit for winding machine, winding machine of multi-spindle type, apparatus for controlling tension of wire, and winding system for winding a coil}

본 발명은 코어리스 코일 권선용 보빈유닛, 권선기용 스핀들유닛, 복수 스핀들 구동형 권선기, 권선기용 텐션장치, 및 코일 권선 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 코어리스 형태의 코일을 권선시키기 위한 코어리스 코일 권선용 보빈유닛과, 코일 권선시의 작업성과 코일의 정렬도가 향상되도록 하는 권선기용 스핀들유닛과, 다량의 권선작업을 수행할 수 있도록 하는 복수 스핀들 구동형 권선기와, 권선기 가동시 와이어의 장력이 조절되도록 하는 권선기용 텐션장치와, 다품종의 와이어를 다량으로 제작할 수 있도록 하는 코일 권선 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 작업효율 및 권취된 코일의 정렬도를 향상시키기 위하여 사용되고 있는 기존의 권선기는 와이어를 공급하는 와이어공급유닛, 공급된 와이어를 권선부로 공간상 이동시키기 위해 구동하는 구동유닛, 구동유닛에 의해 이동된 와이어가 권취되는 보빈과 그 보빈을 회전시키는 스핀들 등이 구비된 권선유닛, 및 최종 권취된 와이어의 소정부를 절단하는 와이어절단유닛으로 이루어져 있다.

물론, 구동유닛에는 노즐이 구비되어 있어 와이어공급유닛에서 공급된 와이어의 단부가 노즐을 통과하여 권선유닛으로 이동될 수 있도록 하고 있다.

이때, 작업효율과 코일의 정렬도를 향상시키기 위하여 갖추어야 할 권선기의 조건은 여러 가지가 있겠으나, 그 중 하나는 구동유닛에 의해 구동되는 노즐의 공간상 위치이동이 원활히 이루어질 수 있도록 기계적인 구조를 개선하여 노즐을 통과한 와이어가 권선유닛에 정렬도 높게 권취되도록 하는 것이라 할 수 있다.

그러나, 기존의 권선기는 이러한 조건을 만족시키기에는 부족한 점이 있었다.

우선, 기존의 권선기는 상술한 각부 구성을 이루는 유닛(unit)들이 제작상의 편의만을 고려하여 일반적으로 주물로 제작되도록 되어 있어, 유닛 자체가 무겁고 구동효율이 저하되어 일정속도 이상의 구동이 불가능하고 원활한 구동이 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

그리고, 노즐의 위치제어를 수행하는 구동유닛은 가장 기본적인 3축 방향 구동과 소정각 회전구동을 통한 공간상 위치이동만을 수행할 수 있도록 되어 있어 코일의 정렬도를 향상시키기에 부족한 점이 있었다.

코일의 정렬도를 향상시키기 위해서는 와이어의 소정부를 파지하는 노즐을 권선유닛으로 정확히 접근 및 이탈시킬 필요가 있는데, 구동유닛이 단순한 공간상 구동만을 하게 되면 노즐 회전시 그 단부에서 와이어가 크게 절곡되기 때문에 와이어에 큰 장력이 발생하게 된다. 통상 권선기에 수반되는 텐션장치는 이러한 구동부 구동시 발생되는 와이어의 장력을 조절하도록 되어 있기는 하나, 와이어 국소부위의 순간적인 절곡으로 인한 장력 발생은 직경이 작은 와이어의 경우 그 와이어를 절단시키는 요인으로 작용하고, 직경이 비교적 큰 와이어의 경우에는 국소부위의 순간적인 장력 발생을 제어하기가 어려워 와이어의 소정부가 절곡된 상태로 권취되는 문제가 발생하므로 결과적으로 코일의 정렬도를 향상시킬 수 없는 요인으로 작용하게 된다.

또한, 구동부가 상술한 바와 같은 문제점을 안고 있게 되면 다양한 형태의 권선작업을 수행하는 데에도 제약이 따르게 된다. 즉, 기존 권선기에서 와이어를 권취시키는 권선유닛은 원통형 보빈(Bobbin)을 구비한 것이 보통이나 일반적으로 와이어는 원통형 뿐만 아니라 사각단면 등 다각 형상의 단면을 가진 보빈에 권취되는 경우도 빈번하며, 경우에 따라서는 코어리스 코일(coreless coil)로 제작되기 위하여 보빈리스(Bobbinless) 형태로 권취되는 경우도 있으나, 이러한 다양한 권선작업을 수행하기 위해서는 구동유닛의 상술한 문제점을 개선하여야 할 것이고, 권선유닛 자체는 여러 형태의 권선작업이 수행될 수 있는 호환성 있는 착탈 구조를 이룰 필요가 있다.

한편, 다량의 권선작업을 수행하여 생산성을 향상시키기 위해서는 권선기의 권선유닛을 회전시키는 단일한 스핀들 구조를 지양하여 복수의 스핀들로 다중의 권선작업을 수행할 수 있도록 하여야 할 것이며, 상술한 구동부의 원활한 구동에 적합한 텐션장치의 장력 제어방식을 개선하여 궁극적으로는 정렬도 높은 코일을 제작할 수 있도록 해야 할 것이다.

본 발명의 목적은, 코어리스 형태의 코일을 제작할 수 있는 구조를 이루되 호환성 있는 착탈 구조를 이루어 경우에 따라 선택적으로 간단히 장착하여 사용할 수 있는 코어리스 코일 권선용 보빈유닛을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 다양한 형태의 코일을 제작할 수 있도록 원터치 방식의 착탈 구조를 이루어 선택적으로 다양한 형태의 권선작업을 수행할 수 있고, 고속회전이나 급정지시 안정적인 회전을 할 수 있는 구조를 이루어 권선작업에 소요되는 시간을 단축할 수 있는 권선기용 스핀들유닛을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 간단하고도 컴팩트(compact)한 구조의 노즐 구동방식으로 와이어 국소부위의 순간적 장력 발생을 방지하고, 다양한 형태의 권선작업이 가능하도록 하며, 생산성 향상을 위한 복수의 스핀들 구조를 이루어냄으로써, 결과적으로 작업효율이 증가되어 생산성이 향상되고 불량률이 감소되어 정렬도 높은 코일을 다량으로 생산할 수 있는 복수 스핀들 구동형 권선기를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 다양한 형태의 권선작업을 수행하는 권선기로 공급될 와이어의 장력을 효율적으로 조절하여 결과적으로 정렬도 높은 코일을 제작할 수 있는 권선기용 텐션장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기한 복수 스핀들 구동형 권선기와 권선기용 텐션장치를 유기적으로 연계시킴으로써 다양한 구동 알고리즘으로 효율적인 권선작업을 수행할 수 있어 생산성이 향상되고 양질의 다품종 코일을 제작할 수 있는 코일 권선 시스템을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 따른 복수 스핀들 구동형 권선기를 나타낸 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 복수 스핀들 구동형 권선기를 분해하여 다축구동유닛의 일부와 권선유닛만을 나타낸 사시도이다.

도 3은 도 1에 도시된 복수 스핀들 구동형 권선기를 분해하여 다축구동유닛의 나머지 일부만을 나타낸 사시도이다.

도 4는 도 1에 도시된 복수 스핀들 구동형 권선기를 분해하여 홀딩유닛만을 나타낸 사시도이다.

도 5는 도 1에 도시된 스핀들유닛을 나타낸 단면도이다.

도 6은 도 5에 도시된 스핀들을 나타낸 사시도이다.

도 7은 도 5에 도시된 완충링을 나타낸 사시도이다.

도 8은 코어형 코일 권선용 보빈유닛을 나타낸 사시도이다.

도 9는 본 발명에 따른 코어리스 코일 권선용 보빈유닛을 나타낸 사시도이다.

도 10은 본 발명에 따른 권선기용 텐션장치를 나타낸 사시도이다.

도 11은 본 발명에 따른 코일 권선 시스템을 나타낸 사시도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 와이어2, 3: 모터

4: 베어링5: 완충링

6a, 6b: 필터7: 서브지그

8: 보빈10: 다축구동유닛

11: 고정블럭12: 승강구동블럭

13: 좌우구동블럭14: 전후구동블럭

15a, 15b, 15c, 44: 가이드부시16a, 16b, 16c, 45: 가이드포스트

17a, 17b, 17c: 너트부18a, 18b, 18c: 이송나사

19a: 승강전달블럭19b: 전후전달블럭

20: 노즐회전유닛21: 노즐블럭

22: 노즐회전부22a: 노즐장착바

22b: 회전실린더23: 노즐

30: 권선유닛31: 지지블럭

32: 스핀들블럭33, 70: 스핀들

34: 풀리35: 지그장착홈

36: 강구37, 55, 61: 스프링

38: 캡39: 지그

40: 홀딩유닛41: 홀딩블럭

42: 홀더회전부42a: 홀더장착축

42b: 회전실린더43: 홀더

43a: 핑거43b: 푸셔

43c: 체결구43d: 왕복실린더

50: 모체51: 고정제동휠

52: 회전제동휠53: 마그넷

54: 후방탄지대56: 후방고정대

57: 나사58: 후방안내로드

59, 63, 66, 67: 풀리60: 연동구

62: 전방고정대64: 전방안내로드

65: 전방탄지대71: 제1가이드

72: 단턱73: 가압핀

74: 아이들스핀들75: 내핀

76: 제2가이드77: 클리너

78: 커터핀79: 지지구

80: 내축81: 코어

82: 안내홈

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 코어리스 코일 권선용 보빈유닛은, 회전 구동하는 스핀들의 단부에 결합되어 와이어의 권취될 위치를 안내하는 제1가이드와, 상기 스핀들의 외주면에 형성된 단턱과, 상기 단턱과 접근 및 이탈하며 와이어를 파지 또는 석방시키는 가압핀과, 상기 제1가이드로 접근 및 이탈하며 상기 스핀들의 회전시 함께 회전 구동하는 아이들스핀들과, 상기 아이들스핀들의 단부에 결합되어 상기 제1가이드와 마주보며 와이어의 권취될 위치를 안내하는 제2가이드와, 상기 아이들스핀들과 상기 제2가이드의 중앙부가 관통되어 그 관통된 중앙부에 왕복 가능하도록 설치되며 와이어가 권취될 중심축이 되는 내핀을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 코어리스 코일 권선용 보빈유닛은, 공간상 구동으로 상기 제1가이드와 상기 제2가이드 사이의 이물질을 제거하는 클리너를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 코어리스 코일 권선용 보빈유닛은 상기 단턱과 접근 및 이탈하며 권취된 와이어의 단부를 절단하는 커터핀을 더 포함할 수 있다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 권선기용 스핀들유닛은, 축공이 형성된 스핀들블럭과, 상기 축공에 회동 가능하도록 설치되며 일단부에 지그장착홈이 형성된 스핀들과, 상기 지그장착홈에 삽탈자재토록 결합되어 코일이 권취될 다양한 형태의 보빈을 상기 스핀들에 선택적으로 장착시키는 지그와, 상기 스핀들의 상기 지그장착홈이 형성된 부위의 외주면 둘레에 설치되어 지그를 상기 지그장착홈에 삽탈자재토록 결합시키는 캡을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 스핀들은, 베어링에 의해 상기 스핀들블럭에 회동 가능하도록 결합되되, 상기 베어링의 일측에는 상기 스핀들의 회전시 진동을 완화시키는 완충링이 설치되는 것이 바람직하다.

상기 캡의 내부에는 상기 지그의 소정부를 파지 및 이탈시키는 강구와 상기 캡에 일방향 복원력을 제공하는 스프링이 개재되어, 상기 캡의 왕복으로 상기 지그를 상기 지그장착홈에 삽탈자재토록 결합시키는 것이 바람직하다.

상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복수 스핀들 구동형 권선기는,

고정블럭과, 상기 고정블럭의 상부에 설치되어 상하로 왕복 구동되는 승강구동블럭과, 상기 승강구동블럭의 일측에 설치되어 좌우로 왕복 구동되는 좌우구동블럭과,상기 좌우구동블럭의 상부에 설치되어 전후로 왕복 구동되는 전후구동블럭으로 이루어지는 다축구동유닛, 상기 전후구동블럭에 설치되어 3축 구동되는 노즐블럭과, 상기 노즐블럭에 설치되어 회전 구동하는 노즐회전부와, 상기 노즐회전부에 설치되어 3축 구동 및 회전 구동이 이루어지면서 와이어가 권취될 방향을 안내하는 복수의 노즐로 이루어지는 노즐회전유닛, 상기 노즐회전유닛의 하방에 위치하는 지지블럭과, 상기 지지블럭 상부에 설치되어 회전 구동되는 복수의 스핀들유닛과, 상기 스핀들유닛에 설치되어 와이어를 권취시키는 복수의 보빈유닛으로 이루어지는 권선유닛, 및 상기 권선유닛의 하방으로 상기 지지블럭에 설치되어 전후로 왕복 구동되는 홀딩블럭과, 상기 홀딩블럭에 설치되어 회전하는 홀더회전부와, 상기 홀더회전부에 설치되어 1축 구동 및 회전 구동이 이루어지면서 상기 와이어를 파지 또는 절단하는 복수의 홀더로 이루어지는 홀딩유닛을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 다축구동유닛은, 상기 고정블럭의 양측에는 가이드부시가 설치되고, 상기 승강구동블럭의 하부에는 상기 가이드부시의 안내방향으로 왕복하는 가이드포스트가 설치되며, 상기 가이드포스트에는 승강전달블럭이 설치되고, 상기 승강전달블럭의 중앙부에는 너트부가 설치되어, 상기 너트부를 통과하며 왕복 구동력을 전달하는 이송나사에 의해 승강 구동되는 상기 승강구동블럭, 상기 승강구동블럭의 양측에는 가이드부시가 설치되고, 상기 좌우구동블럭에는 상기 가이드부시의 안내방향으로 왕복하는 가이드포스트가 설치되며, 상기 승강구동블럭의 중앙부에는 너트부가 설치되어, 상기 너트부를 통과하며 왕복 구동력을 전달하는 이송나사에 의해 좌우 구동되는 상기 좌우구동블럭, 및 상기 좌우구동블럭의 양측에는 가이드부시가 설치되고, 상기 전후구동블럭의 후방에는 상기 가이드부시의 안내방향으로 왕복하는 가이드포스트가 설치되며, 상기 가이드포스트에는 전후전달블럭이 설치되고, 상기 전후전달블럭의 중앙부에는 너트부가 설치되어, 상기 너트부를 통과하며 왕복 구동력을 전달하는 이송나사에 의해 전후 구동되는 상기 전후구동블럭을 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 노즐회전부는, 상기 노즐블럭에 회전 가능하도록 설치되는 노즐장착바와 상기 노즐장착바를 회전시키는 회전실린더로 이루어지고, 상기 노즐은 상기 노즐장착바에 복수개가 설치될 수 있다.

상기 스핀들유닛은, 축공이 형성된 스핀들블럭과, 상기 축공에 회동 가능하도록 설치되며 일단부에 지그장착홈이 형성된 스핀들과, 상기 지그장착홈에 삽탈자재토록 결합되어 코일이 권취될 다양한 형태의 상기 보빈유닛을 상기 스핀들에 선택적으로 장착시키는 지그와, 상기 스핀들의 상기 지그장착홈이 형성된 부위의 외주면 둘레에 설치되어 지그를 상기 지그장착홈에 삽탈자재토록 결합시키는 캡을 포함하며, 상기 스핀들의 타단부에는 풀리가 각각 결합되고, 각각의 상기 풀리에는 타이밍벨트가 체결되어, 상기 타이밍벨트에 의해 상호 동일한 회전력을 전달받도록 이루어질 수 있다.

상기 보빈유닛은, 상기 지그의 단부에 결합되는 서브지그와, 상기 서브지그의 외주면 둘레에 결합되는 보빈을 포함하여, 상기 스핀들유닛의 회전력으로 와이어가 상기 보빈에 권취되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 홀딩블럭은, 상기 지지블럭의 양측에는 가이드부시가 설치되고, 상기 홀딩블럭에는 상기 가이드부시의 안내방향으로 왕복하는 가이드포스트가 설치되어, 상기 가이드포스트와 결합되어 왕복 구동력을 전달하는 왕복실린더에 의해 전후 구동될 수 있다.

상기 홀더회전부는, 상기 홀딩블럭에 회전 가능하도록 설치되는 홀더장착축과 상기 홀더장착축을 회전시키는 회전실린더로 이루어지고, 상기 홀더는 상기 홀더장착축에 복수개가 설치될 수 있다.

상기 홀더는, 핑거와, 상기 핑거와 왕복 구동으로 서로 접촉 및 이탈하면서 상기 와이어를 파지하는 푸셔와, 상기 핑거를 상기 홀더회전부에 설치되도록 하는 체결구로 이루어질 수 있다.

상기 보빈유닛은, 상기 스핀들유닛의 단부에 결합되어 와이어의 권취될 위치를 안내하는 제1가이드와, 상기 스핀들의 외주면에 형성된 단턱과, 상기 단턱과 접근 및 이탈하며 와이어를 파지 또는 석방시키는 가압핀과, 상기 가이드로 접근 및 이탈하며 상기 스핀들의 회전시 함께 회전 구동하는 아이들스핀들과, 상기 아이들스핀들의 관통된 중앙에 개재되어 상기 가이드로 접근 및 이탈하며 와이어가 권취될 중심축을 제공하는 내핀과, 상기 아이들스핀들의 단부에 결합되어 상기 제1가이드와 마주보며 와이어의 권취될 위치를 안내하는 제2가이드를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 권선기용 텐션장치는, 뼈대를 이루는 모체에 고정되며 복수의 마그넷이 원주면 상에 배열되어 있는 고정제동휠, 및 외주면 상에 와이어가 감겨지며 회전방향에 따라 상기 고정제동휠에 접근 또는이탈되도록 상기 모체에 결합되고, 상기 고정제동휠에 배열된 복수의 마그넷에 접근시 자장에 의한 회전저항을 받도록 하는 복수의 마그넷과, 상기 외주면 상에 감겨진 상기 와이어의 인출방향을 안내하는 후방안내로드와, 상기 모체에 스프링으로 탄지되어 일방향 복원력을 제공받도록 하는 후방탄지대를 포함하는 회전제동휠을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 회전제동휠은, 중앙부가 암나사 가공되고 상기 중앙부를 관통하는 나사에 의해 회동 가능하도록 상기 모체에 결합되어 회전방향에 따라 상기 고정제동휠에 접근 또는 이탈될 수 있다.

한편, 상기 권선기용 텐션장치는 상기 모체에 회동 가능하도록 결합되며, 상기 후방안내로드로부터 와이어를 인계받아 재차 와이어의 인출방향을 안내하는 전방안내로드와, 상기 모체에 스프링으로 탄지되어 일방향 복원력을 제공받도록 하는 전방탄지대를 포함하는 연동구를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 모체에는, 상기 와이어가 지나는 경로 상에 위치하여 상기 와이어에 도포된 이물질을 제거하는 필터가 더 설치될 수 있다.

상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 코일 권선 시스템은, 뼈대를 이루는 모체에 고정되며 복수의 마그넷이 원주면 상에 배열되어 있는 고정제동휠, 및 외주면 상에 와이어가 감겨지며 회전방향에 따라 상기 고정제동휠에 접근 또는 이탈되도록 상기 모체에 결합되고, 상기 고정제동휠에 배열된 복수의 마그넷에 접근시 자장에 의한 회전저항을 받도록 하는 복수의 마그넷과, 상기 외주면 상에 감겨진 상기 와이어의 인출방향을 안내하는 후방안내로드와, 상기 모체에 스프링으로탄지되어 일방향 복원력을 제공받도록 하는 후방탄지대를 포함하는 회전제동휠을 포함하여 와이어의 절곡으로 인해 발생되는 장력을 조절하는 권선기용 텐션장치와, 고정블럭과, 상기 고정블럭의 상부에 설치되어 상하로 왕복 구동되는 승강구동블럭과, 상기 승강구동블럭의 일측에 설치되어 좌우로 왕복 구동되는 좌우구동블럭과, 상기 좌우구동블럭의 상부에 설치되어 전후로 왕복 구동되는 전후구동블럭으로 이루어지는 다축구동유닛, 상기 전후구동블럭에 설치되어 3축 구동되는 노즐블럭과, 상기 노즐블럭에 설치되어 회전 구동하는 노즐회전부와, 상기 노즐회전부에 설치되어 3축 구동 및 회전 구동이 이루어지면서 상기 권성기용 텐션장치를 통해 인계받은 와이어가 권취될 방향을 안내하는 복수의 노즐로 이루어지는 노즐회전유닛, 상기 노즐회전유닛의 하방에 위치하는 지지블럭과, 상기 지지블럭 상부에 설치되어 회전 구동되는 복수의 스핀들유닛과, 상기 스핀들유닛에 삽탈자재토록 각각 결합되어 와이어를 권취시키는 복수의 보빈유닛으로 이루어지는 권선유닛, 및 상기 권선유닛의 하방으로 상기 지지블럭에 설치되어 전후로 왕복 구동되는 홀딩블럭과, 상기 홀딩블럭에 설치되어 회전하는 홀더회전부와, 상기 홀더회전부에 설치되어 1축 구동 및 회전 구동이 이루어지면서 상기 와이어를 파지 또는 절단하는 복수의 홀더로 이루어지는 홀딩유닛을 포함하여 상기 텐션장치로부터 인계받은 와이어를 권취시키는 복수 스핀들 구동형 권선기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

참고로, 첨부된 도면에는 도면의 간결함과 설명의 편의가 고려되어 각 주요부만이 부호표기가 되었고, 동일한 기능을 하거나 한 쌍으로 작용하는 구성의 경우는 그중 하나의 구성만이 부호표기가 되었다.

본 발명은 설명의 편의상 세가지 부류, 즉 복수 스핀들 구동형 권선기, 권선기용 텐션장치, 및 이를 포함한 코일 권선 시스템으로 나누어 복수 스핀들 구동형 권선기는 도 1 내지 도 9, 권선기용 텐션장치는 도 10, 이를 포함한 코일 권선 시스템은 도 11을 참조하며 설명하기로 하고, 나머지 본 발명에 따른 코어리스 코일 권선용 보빈유닛과 권선기용 스핀들유닛은 본 발명에 따른 복수 스핀들 구동형 권선기를 설명하면서 함께 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 복수 스핀들 구동형 권선기를 나타낸 사시도이다.

본 발명에 따른 복수 스핀들 구동형 권선기는 와이어가 통과되는 노즐(23)을 3축 구동, 즉 X축, Y축, 및 Z축 방향으로 구동시키는 다축구동유닛(10), 그 노즐(23)을 다시 θ축 방향으로 회전시키는 노즐회전유닛(20), 노즐(23)을 통과한 와이어를 권취시키는 권선유닛(30), 및 와이어를 파지 또는 절단시키는 홀딩유닛(40)을 포함하여 이루어진다.

도 2는 도 1에 도시된 복수 스핀들 구동형 권선기를 분해하여 다축구동유닛의 일부와 권선유닛만을 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 1에 도시된 복수 스핀들 구동형 권선기를 분해하여 다축구동유닛의 나머지 일부만을 나타낸 사시도이다.

이하, 도 1에 도시된 권선기를 주요부별로 분해하여 각각 도시한 도2, 도 3, 및 도 4를 통하여 그 구성을 보다 구체적으로 설명한다.

다축구동유닛(10)은, 와이어가 통과되는 노즐(23)을 공간상 3축 이동, 즉 X축, Y축, 및 Z축으로 이동시키기 위한 구성으로서, 고정블럭(11)의 상부에 설치되어 Z축방향, 즉 상하 방향으로 왕복 구동되는 승강구동블럭(12), 승강구동블럭(12)의 일측에 설치되어 X축방향, 즉 좌우 방향으로 왕복 구동되는 좌우구동블럭(13), 및 좌우구동블럭(13)의 상부에 설치되어 Y축방향, 즉 전후 방향으로 왕복 구동되는 전후구동블럭(14)을 포함하여 이루어진다.

승강구동블럭(12)은, 고정블럭(11)의 양측에 가이드부시(15a)가 설치되고 승강구동블럭(12)의 하부에는 가이드부시(15a)의 안내방향으로 왕복하는 가이드포스트(16a)가 설치되며, 가이드포스트(16a)에는 승강전달블럭(19a)이 설치되고 승강전달블럭(19a)의 중앙부에는 너트부(17a)가 설치되어, 너트부(17a)를 통과하며 왕복 구동력을 전달하는 이송나사(18a)에 의해 승강 구동될 수 있다.

좌우구동블럭(13)은, 승강구동블럭(12)의 양측에는 가이드부시(15b)가 설치되고 좌우구동블럭(13)에는 가이드부시(15b)의 안내방향으로 왕복하는 가이드포스트(16b)가 설치되며, 승강구동블럭(12)의 중앙부에는 너트부(17b)가 설치되어, 너트부를 통과하며 왕복 구동력을 전달하는 이송나사(18b)에 의해 좌우 구동될 수 있다.

이때, 좌우구동블럭(13)의 구동 메카니즘은 승강구동블럭(12)의 구동 메카니즘과는 다소 차이가 있는데, 즉 좌우구동블럭(13)을 구동시키는 구성에는 승강구동블럭(12)을 구동시키는 구성 중 하나인 승강전달블럭(19a)에 상당하는 구성이 없다는 점이다.

이는, 승강전달블럭(19a)에 설치된 너트부(17b)와 상당하는 좌우구동블럭(13)의 너트부(17b)가 별도의 전달체 없이 승강구동블럭(12) 자체에 설치되더라도, 좌우구동블럭(13)은 그 일측에 설치된 모터(3)와 이송나사(18b)의 왕복 구동력으로 승강구동블럭(12)에 대하여 상대적으로 좌우 구동될 수 있기 때문이다.

전후구동블럭(14)은, 전후전달블럭(19c)이 채택된다는 점에 있어서 승강구동블럭(12)과 구동 메카니즘이 동일하다.

즉, 좌우구동블럭(13)의 양측에는 가이드부시(15c)가 설치되고 전후구동블럭(14)의 후방에는 가이드부시(15c)의 안내방향으로 왕복하는 가이드포스트(16c)가 설치되며, 가이드포스트(16c)에는 전후전달블럭(19c)이 설치되고 전후전달블럭(19c)의 중앙부에는 너트부(17c)가 설치되어, 너트부(17c)를 통과하며 왕복 구동력을 전달하는 이송나사(18c)에 의해 전후 구동될 수 있다.

이때, 승강구동블럭(12), 좌우구동블럭(13), 및 전후구동블럭(14)을 구동시키기 위한 구성 중 공통적으로 채택되는 각각의 너트부(17a, 17b, 17c)와 이송나사(18a, 18c)의 조합체는 정밀한 위치제어가 가능한 볼 스크류(ball screw)인 것이 바람직하며, 그 볼 스크류와 커플링되어 회전력을 제공하게 되는 모터(2, 3)는 정밀한 위치제어가 가능한 스텝모터 또는 서보모터인 것이 바람직하다.

이는, 다축구동유닛(10)을 보다 정밀한 위치제어 방식으로 구동시켜 와이어를 공간상 원하는 위치로 이동시키기 위함임은 당연하다.

노즐회전유닛(20)은, 와이어의 권취될 방향을 안내하기 위한 구성으로서 상술한 다축구동유닛(10)의 전후구동블럭(14)에 설치되어 3축 구동되는 노즐블럭(21), 노즐블럭(21)에 설치되어 회전 구동하는 노즐회전부(22), 노즐회전부(22)에 설치되어 3축 구동 및 회전 구동되는 복수의 노즐(23)로 이루어진다.

노즐블럭(21)은, 상술한 다축구동유닛(10)의 최종 구동 블럭인 전후구동블럭(14)에설치됨으로써, 3축 구동이 자유자재로 이루어진다.

노즐회전부(22)는, 노즐(23)을 θ축 방향으로 회전시키기 위한 구성으로서 노즐블럭(21)에 회동 가능하도록 설치되는 노즐장착바(22a)와, 그 노즐장착바(22a)를 회전시키는 회전실린더(22b)로 이루어질 수 있다.

이때, 회전실린더(22b)의 회전 구동은 다축구동유닛(10)의 3축 구동에 비하여 상대적으로 위치제어의 필요성이 적으므로, 통상의 것으로 공압식 회전실린더 등이 채택될 수 있다.

노즐(23)은, 와이어가 통과되는 부위로서 노즐회전부(22), 즉 도면상으로는 노즐장착바(22a)에 설치되어 3축 구동 및 회전 구동이 이루어질 수 있도록 되어 있다.

즉, 노즐(23)은 3축 구동이 가능한 다축구동유닛(10)과 회전 구동이 가능한 노즐회전유닛(20)이 서로 연계되어 있는 가운데 노즐회전부(22)에 설치되므로, 공간상 자유자재로 구동이 가능하여 와이어를 보다 효과적으로 원하는 곳에 위치시킬 수 있도록 되어 있다.

도 5는 도 1에 도시된 스핀들유닛을 나타낸 단면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 스핀들을 나타낸 사시도이며, 도 7은 도 5에 도시된 완충링을 나타낸 사시도이다.

권선유닛(30)은, 노즐(23)을 통과한 와이어를 코일로 권취시키기 위한 구성으로서 노즐회전유닛(20)의 하방에 위치하는 지지블럭(31), 지지블럭(31)의 상부에 설치되는 권선기용 스핀들유닛, 및 권선기용 스핀들유닛에 삽탈자재토록 결합되는 보빈유닛으로 이루어진다.

본 발명에 따른 권선기용 스핀들유닛은 스핀들블럭(32), 스핀들(33), 지그(39), 및캡(38)을 포함한다.

스핀들블럭(32)은, 노즐회전유닛(20)의 하방에 위치한 상태로 지지블럭(31)에 설치된다.

스핀들(33)은, 와이어가 권취될 부위인 보빈에 회전력을 제공하는 구성으로서 스핀들블럭(32)에 회전 가능하도록 설치되며, 보다 구체적으로는 도 5에 도시된 바와 같이 스핀들블럭(32)에 복수의 베어링(4)으로 설치될 수 있다.

이때, 베어링의 일측에는 완충링(5)이 설치될 수 있다. 완충링(5)은 굴곡된 중공원판 형상으로 베어링의 일측에 설치되어 스프링과 같은 역할을 하게 되며 스프링의 고속회전시 또는 급정지시 발생되는 진동을 완화시켜주는 역할을 한다.

한편, 스핀들(33)은 복수개의 스핀들이 하나의 동력원에 의해 회전될 수 있도록 그 일단부에 풀리(34)가 각각 장착될 수 있다. 즉, 스핀들(33)의 일단부에 풀리(34)가 장착되면 복수의 스핀들이 타이밍벨트(미도시)에 의해 서로 회전력을 전달받을 수 있으므로, 하나의 동력원에 의해 복수의 스핀들이 동일한 회전수로 회전 구동될 수 있는 것이다. 물론, 그 동력원으로는 정밀한 회전 구동이 이루어질 수 있도록 서보모터 또는 스텝모터가 채택될 수 있다.

그리고, 스핀들(33)의 다른 일단부에는 와이어가 권취될 보빈 등이 결합될 수 있도록 하는 지그장착홈(35)이 형성되고, 지그장착홈(35)의 둘레에는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 강구(36)와 스프링(37)이 개재된 원터치형 캡(38)이 장착될 수 있다.

이는, 지그(39)가 지그장착홈(35)에 견고하고도 간편하게 장착될 수 있도록 하기위한 구성으로서, 캡(38)을 도면상 풀리(34)가 장착된 방향의 반대방향으로 잡아당기면 강구(36)가 지그장착홈(35)에서 벗어날 수 있게 되어 있으므로 이때 지그(39)를 지그장착홈(35)에 장착할 수 있고, 지그(39)가 장착된 후에 캡(38)을 다시 놓게 되면 압축된 스프링(37)의 복원력으로 복수의 강구가 지그의 소정부를 파지하게 되므로 스핀들(33)이 고속으로 회전하더라도 지그(39)가 스핀들로부터 이탈할 염려가 없다.

물론, 반대로 지그(39)를 지그장착홈(35)으로부터 이탈시키는 방법은 상술한 방법의 역순임은 당연하다.

이러한 지그장착홈(35)과 그 둘레에 설치되는 캡(38)의 메카니즘으로 이루어지는 소위 지그 장착형 스핀들 구조는, 회전하는 스핀들(33)에 다양한 형상의 보빈을 호환성 있게 장착할 수 있어 와이어를 다양한 형태로 권취시킬 수 있도록 한다.

이하, 와이어의 권취형태에 따라 달라질 수 있는 보빈유닛의 종류를 보빈의 외주면상에 코일이 권취된 형태인 코어형 코일 권선용 보빈유닛과, 코어리스 코일 권선용 보빈유닛, 크게 둘로 나누어 설명한다. 물론 상기 두 종류의 보빈유닛은 전술한 원터치형 캡에 의하여 스핀들에 삽탈자재토록 결합될 수 있다는 점에서는 동일하다.

도 8은 코어형 코일 권선용 보빈유닛을 나타낸 사시도이다.

우선, 코어형 코일 권선용 보빈유닛은 도 8에 도시된 바와 같이 전술한 지그(39)와 서로 결합되는 서브지그(7)의 외주면 상에 보빈(8)이 결합된 구조로 이루어져 있다. 즉, 지그(39)는 그 단부가 서브지그(7) 내에 삽입되어 결합되는 구조이고, 보빈(8)은 서브지그(7)의 외주면 둘레를 감싸며 결합되는 구조이다. 이때, 지그(39)와 서브지그(7), 서브지그(7)와 보빈(8)은 상호 결합된 상태에서 스핀들(33)에 원터치 방식으로 장착되어 회전하게 되므로, 고속 회전에도 공회전하지 않도록 하기 위해서는 각각의 결합되는 부위가 각이 진 형상으로 이루어진 것이 바람직하다.

결국, 코어형 코일 권선용 보빈유닛은 서브지그의 외주면 상에 결합될 보빈의 형태를 가변적으로 바꾸어 줌으로써 원하는 형태의 코일 권선작업을 수행할 수가 있다.

도 9는 코어리스 코일 권선용 보빈유닛을 나타낸 사시도이다.

한편, 본 발명에 따른 코어리스 코일 권선용 보빈유닛은 스핀들(70)의 단부에 구비되는 제1가이드(71), 단턱(72), 가압핀(73)과, 코어리스 코일 권선을 위해 스핀들의 반대편에 수반되는 아이들스핀들(74), 내핀(75), 제2가이드(76)를 포함한다.

제1가이드(71)와 제2가이드(76)는, 각각 스핀들(70)과 아이들스핀들(74)의 단부에 결합되어 와이어(1)의 권취될 위치를 안내하는 구성으로서, 노즐(23)로부터 인출된 와이어(1)는 제1가이드(71)와 제2가이드(76)의 사이에 위치하여 권취된다.

그리고, 제1가이드(71)의 외주면에는 안내홈(82)이 형성되어 있어 후술할 가압핀(73)에 의해 가압된 와이어(1)가 제1가이드(71)와 제2가이드(76)의 사이에 심한 절곡없이 도달할 수 있도록 함과 아울러 와이어(1)가 후술할 내핀(75)에 권취되는 동안 와이어(1)의 소정 부위를 파지하도록 할 수 있다.

단턱(72)은, 가압핀(73)과 상호 작용하는 구성으로서 스핀들(70)의 외주면에 형성되어 있다. 단턱(72)은 제작상의 편의에 따라 스핀들(70)과 일체로 형성되거나 혹은 개별 부품이 스핀들(70)에 결합되는 형태로 이루어질 수 있다.

가압핀(73)은, 단턱(72)과 접근 및 이탈하면서 와이어(1)를 파지 또는 석방시킨다.가압핀(73)은 단턱(72)과 마주보는 위치에 있으며, 유압 내지는 공압실린더의 왕복 구동력으로 전후진되어 와이어(1)를 파지 또는 석방시킬 수 있다.

아이들스핀들(74)은, 스핀들(70)의 단부, 즉 제1가이드(71)로 접근 및 이탈하며 스핀들(70)의 회전시 함께 회전구동되는 구성으로서, 제1가이드(71)로의 접근 및 이탈은 유압 내지 공압실린더의 왕복 구동력에 의해 이루어질 수 있으며, 스핀들(70)과는 예컨대 풀리 및 타이밍벨트의 조합으로 연결되어 스핀들(70)의 회전시 함께 회전될 수 있다. 풀리 및 타이밍벨트에 의한 구체적 동력전달구조는 당업자의 통상의 능력에 해당하므로 이하 생략한다.

내핀(75)은, 와이어(1)의 권취될 중심축을 제공하는 구성으로서 아이들스핀들(74)의 관통된 중앙에 개재되어 왕복한다. 내핀(75)의 왕복은 유압 내지 공압실린더의 왕복 구동력에 의해 이루어질 수 있으며, 와이어(1)는 내핀(75)의 왕복으로 내핀(75)이 아이들스핀들(74)의 단부로부터 돌출될 때 일단 내핀(75)을 중심으로 권취되었다가, 권선작업이 마무리되어 내핀(75)이 다시 아이들스핀들(74)의 관통된 중앙으로 들어가게 되면 와이어(1)는 내핀(75)으로부터 이탈하여 낙하하게 된다.

한편, 내핀(75)은 내축(80)과 결합되어 내축(80)을 통해 외부의 동력원으로부터 왕복 구동력을 전달받을 수 있으며, 내핀(75)과 내축(80)은 코어(81)에 의해 결합되어 내핀(75)의 왕복 스트로크를 제한시킬 수 있다. 또한 내축(80)의 단부는 스프링(미도시)에 의해 탄지되어 스핀들이 고속 회전을 하더라도 내핀(75)이 제1가이드(71)와 접한 상태를 일정하게 유지하도록 할 수 있다. 기타 내핀(75)의 구체적 동력전달구조는 당업자의 통상의 능력에 해당하므로 이하 생략한다.

한편, 스핀들(70)에는 커터핀(78)이 구비되어 권선작업이 마무리된 와이어(1)의 단부를 절단시킬 수 있다. 커터핀(78)은 유압 또는 공압실린더에 의해 구동될 수 있다.

또한, 부차적으로는 클리너(77)가 구비되어 권선작업이 마무리된 스핀들(70)의 단부인 제1가이드(71)와 아이들스핀들(74)의 단부인 제2가이드(76)의 이물질을 수시로 제거해 줄 수 있다. 클리너(77)는 도면상 블록 형상으로 도시되어 있으나, 제1가이드(71) 또는 제2가이드(76)와 접촉이 예상되는 부위에 이물질 제거용 직물을 부착시켜 클리너(77)의 공간상 구동으로 제1가이드(71)와 제2가이드(72)의 이물질을 제거시킬 수 있다. 클리너(77)는 전술하였던 다축구동유닛에 결합되어 다축구동유닛의 구동에 의해 공간상 구동될 수 있다.

이하, 코어리스 코일 권선용 보빈유닛의 작동을 설명하면, 최초 와이어(1)는 노즐(23)의 구동으로 가압핀(73)과 단턱(72)의 사이에 파지된 상태로 안내홈(82)을 지나 제1가이드(71)와 제2가이드(76)의 사이에 위치하게 되며, 아이들스핀들(74)의 전진으로 내핀(75)의 단부와 제1가이드(71)가 서로 접하게 되면 스핀들(70)은 회전하고 와이어(1)는 내핀을 중심으로 권취되어 와이어(1)의 권선작업은 진행된다. 이후 권선작업이 마무리되면 커터핀(78)이 구동하여 와이어(1)의 소정부를 절단하게 되며 아이들스핀들(74)은 스핀들(70)로부터 후퇴하고 내핀(75)도 아이들스핀들(74)의 관통된 중앙으로 깊숙히 후퇴하여 권취된 와이어, 즉 코일을 내핀(75)으로부터 이탈시켜 낙하하도록 유도한다.

다음으로, 재차 권선작업이 진행되기 이전에는 클리너(77)가 구동하여제1가이드(71)와 제2가이드(76)의 상호 마주보는 면을 닦아주게 된다.

기타, 지지구(79)는 스핀들의 단부에 파지된 와이어를 이탈되기 용이하도록 하는 구성이다.

도 4는 도 1에 도시된 복수 스핀들 구동형 권선기를 분해하여 홀딩유닛만을 나타낸 사시도이다.

한편, 홀딩유닛(40)은 경우에 따라 와이어를 파지하거나 절단시키기 위한 구성으로서 권선유닛(30)의 하방에 위치하여 지지블럭(31)에 전후로 왕복 구동되도록 설치되는 홀딩블럭(41), 홀딩블럭(41)에 설치되어 회전하는 홀더회전부(42), 홀더회전부(42)에 설치되어 1축 구동 및 회전 구동이 이루어지면서 와이어를 파지 또는 절단시키는 복수의 홀더(43)로 이루어진다.

홀딩블럭(41)은, 지지블럭(31)의 양측에 가이드부시(44)가 설치되고 홀딩블럭(41)에는 가이드부시(44)의 안내방향으로 왕복하는 가이드포스트(45)가 설치되어, 가이드포스트(45)와 결합되어 왕복 구동력을 전달하는 왕복실린더(미도시)에 의해 Y축 방향, 즉 전후 방향으로 구동될 수 있다. 이때, 왕복실린더는 첨부된 도면에는 도시되지 않았으나 통상의 것으로 공압식 왕복실린더 등이 채택될 수 있으며, 왕복실린더와 가이드포스트(45)와의 구체적인 결합방식은 당업자의 통상의 창작능력에 해당되므로 그 구체적인 설명은 생략한다.

홀더회전부(42)는, 홀딩블럭(41)에 회동 가능하도록 설치되며 홀더(43)가 장착되는 홀더장착축(42a)과, 그 홀더장착축(42a)을 회전시키는 회전실린더(42b)의 조합으로 이루어질 수 있다. 이때, 회전실린더(42b) 역시 다축구동유닛(10)의 3축 구동에 비하여 상대적으로 위치제어의 필요성이 적으므로, 통상의 것으로 공압식 회전실린더 등이 채택될 수 있다.

홀더(43)는, 와이어를 파지 또는 절단시키기 위한 구성으로서 핑거(43a), 핑거(43a)와 서로 왕복 구동으로 접촉 및 이탈하면서 와이어를 파지하는 푸셔(43b), 및 핑거(43a)가 상기 홀더회전부(42), 즉 도면상으로는 홀더장착축(42a)에 설치되도록 하는 체결구(43c)로 이루어질 수 있다. 이때, 푸셔(43b)는 도면상 개략적으로 도시된 왕복실린더(43d)에 의해 왕복 구동될 수 있으며, 왕복실린더(43b)는 첨부된 도면상에 그 외관만이 도시되었으나 통상의 것으로 공압식 왕복 실린더 등이 채택될 수 있다.

도 10은 본 발명에 따른 권선기용 텐션장치를 나타낸 사시도이다.

본 발명에 따른 권선기용 텐션장치는 고정제동휠(51)과 회전제동휠(52)의 메카니즘으로 와이어(1)의 장력을 조절하는 것을 특징으로 한다.

모체(50)는, 와이어(1)를 권선기로 공급하기 위한 위치에 놓이게 된다.

고정제동휠(51)은, 모체(50)에 고정되는 구성으로서 복수의 마그넷(53)이 원주면 상에 배열되어 있다.

회전제동휠(52)은, 와이어(1)의 장력을 조절하기 위한 구성으로서 외주면 상에 와이어(1)가 감겨지도록 하며 회전방향에 따라 고정제동휠(51)에 접근 및 이탈이 이루어질 수 있도록 모체(50)에 결합된다. 회전제동휠(52)에는 고정제동휠(51)에 배열된 복수의 마그넷(53)에 의해 회전저항을 받도록 하는 복수의 마그넷(미도시)이 배열되어 있고, 외주면상에 감겨진 와이어(1)의 인출방향을 안내하는후방안내로드(58)가 구비되어 있으며, 또한 모체(50)에 스프링(55)으로 탄지되어 일방향 복원력을 제공받도록 하는 후방탄지대(54)가 구비되어 있다.

물론, 후방안내로드(58)는 일단부에 풀리(59)가 구비되어 그 풀리(59)를 통해 와이어(1)의 인출방향을 안내할 수 있고, 후방탄지대(54)는 도면에서와 같이 모체(50)에 구비된 후방고정대(56)에 스프링(55)으로 탄지될 수 있으며, 회전제동휠(52)이 자장에 의해 회전저항을 받는다 함은 마그넷(53)의 자장에 의한 인력(引力)으로 회전제동휠(52)이 회전운동에 제약을 받는다는 것을 의미하므로, 회전제동휠(52)에 배열된 복수의 마그넷은 도면상 도시되어 있지 않다 하더라도 고정제동휠(51)에 배열된 복수의 마그넷(53)과 마주보는 곳에 위치한 상태로 회전제동휠(52)의 원주면상에 배열되어 있다 함은 당연하다.

이때, 회전제동휠(52)은 중앙부가 암나사 가공되어 그 중앙부를 관통하는 나사(57)에 의해 회동 가능하도록 모체(50)에 결합될 수 있다. 만약, 나사(57)가 오른나사일 경우 와이어(1)에 장력이 발생되면 회전제동휠(52)은 후방안내로드(58)의 반시계방향 기울어짐과 와이어(1)와의 마찰로 도면상 반시계방향으로 회전하면서 고정제동휠(51)로부터 이탈, 즉 멀어지게 되고 그렇게 되면 마그넷(53)의 자장에 의한 저항력은 감소하게 되므로, 고정제동휠(51)과 일정거리 이격된 회전제동휠(52)은 나사(57)를 중심으로 소정각 회동이 가능하게 된다. 결국, 회전제동휠(52)의 외주면 상에 감겨 마찰하게 되는 와이어(1)는 회전제동휠(52)의 외주면과의 마찰이 감소되어 보다 원활히 회전제동휠(52)의 외주면 상을 통과할 수 있게 되므로 장력 완화상태로 권선기에 공급될 수 있는 것이며, 이때의 회전제동휠(52)의 작동상태를묘사하자면 회전방향이 교번되는, 즉 와이어(1)와의 마찰로 도면상 시계방향과 반시계방향을 번갈아가며 회전하게 상태가 된다고 할 수 있다.

반대로, 나사(57)가 오른나사일 경우 와이어(1)에 장력발생이 없게 되면 회전제동휠(52)은 모체(50)에 탄지된 후방탄지대(54)의 복원력을 제공받아 도면상 시계방향으로 회전하면서 고정제동휠(51)로 접근, 즉 가까워지게 되고 그렇게 되면 마그넷(53)의 자장에 의한 저항력은 증가하게 되므로 고정제동휠(51)과 일정거리 근접한 회전제동휠(52)은 소정각 회동이 자유롭지 못하게 된다. 결국 회전제동휠(52)의 외주면 상에 감겨 마찰하게 되는 와이어(1)는 회전제동휠(52)의 외주면과의 마찰이 증가한 상태로 회전제동휠(52)의 외주면 상을 통과하게 되므로 장력 긴장상태로 권선기에 공급될 수 있는 것이다.

이러한 회전제동휠(52)의 작용은 와이어(1)의 미세한 장력변화에 대응하기에 적합하며, 본 발명에 따른 권선기용 텐션장치는 보다 바람직하기로 이에 더하여 와이어의 장력을 재차 조절하기 위한 연동구(60)를 더 포함시킬 수 있다.

연동구(60)는, 와이어(1)에 발생되는 급격한 장력발생을 1차적으로 제어할 수 있는 구성으로서, 전방탄지대(65)와 전방안내로드(64)를 포함한다.

전방탄지대(65)는, 연동구(60)에 일방향 복원력을 제공하기 위한 구성으로서 도면에서와 같이 모체(50)에 구비된 전방고정대(62)에 스프링(61)으로 탄지될 수 있다.

전방안내로드(64)는, 전술한 후방안내로드(58)와 유사한 기능을 하는 구성으로서 일단부에 풀리(63)가 구비되어 그 풀리(63)를 통해 와이어(1)의 인출방향을 재차 안내할 수 있다.

즉, 연동구(60)는 와이어(1)에 장력이 발생하게 되면 전방안내로드(64)의 반시계방향 기울어짐에 의해 와이어(1)의 굴곡된 부위를 펴주게 되므로 장력 긴장상태를 1차적으로 완화시켜 줄 수 있고, 반대로 와이어(1)에 장력이 없을 때에는 전방탄지대(65)로부터 복원력을 제공받은 전방안내로드(64)의 시계방향 기울어짐에 의해 와이어(1)의 굴곡된 부위를 더 크게 굴곡시켜 주게 되므로 장력 완화상태를 긴장시켜 줄 수 있는 것이다.

따라서, 본 발명에 따른 권선기용 텐션장치는 와이어(1)에 발생되는 장력을 정밀하게 제어하기 위한 고정제동휠(51)과 회전제동휠(52)의 메카니즘을 통해, 그리고 보다 바람직하기로는 와이어(1)의 장력발생을 1차적으로 제어하기 위한 연동구(60)를 더 포함하는 구성을 통해 권선기로 공급되는 와이어(1)의 장력을 상황에 따라 적절히 제어할 수 있는 것이다.

덧붙여, 본 발명에 따른 권선기용 텐션장치는 필터(6a, 6b)를 더 포함하여 와이어(1)에 도포된 이물질이 제거되도록 할 수 있다. 즉, 도면에서와 같이 필터(6a, 6b)는 와이어(1)가 지나는 경로 상에 위치한 상태로 모체(50)에 결합되어, 필터(6a, 6b)를 통과하는 와이어(1) 자체의 이동에 의해 이물질이 제거되도록 할 수 있다.

기타, 미설명부호 67은 회전제동휠(52)의 외주면 상에 감기는 와이어(1)의 회전제동휠(52)과의 마찰효과를 보다 상승시키기 위해 구비되는 풀리(67)로서, 도면에서와 같이 모체(50)에 회동 가능하도록 고정된다.

도 11은 본 발명에 따른 코일 권선 시스템을 나타낸 사시도이다.

이하, 전술한 복수 스핀들 구동형 권선기와 권선기용 텐션장치를 포함하는 본 발명에 따른 코일 권선 시스템의 개략적인 구동방법을 설명한다.

자동제어가 가능한 본 발명에 따른 복수 스핀들 구동형 권선기는 구동 초기 스핀들에(33)는 와이어(1)가 감겨질 보빈 등을 지그(39)를 이용하여 장착하고, 와이어(1)의 단부는 노즐(23)을 통과시켜 홀더(43)로 파지시키도록 할 것을 요구한다.

상술한 바와 같이 세팅(setting)이 완료되면, 3축 구동 및 회전 구동이 가능한 다축구동유닛(10)을 구동시켜 스핀들(33)에 장착된 보빈 등에 와이어(1)가 통과된 노즐(23)을 적절히 위치시키는 구동을 한다.

권선부(34)의 형태에 따라 다축구동유닛(10)으로 노즐(23)의 공간상 위치이동을 달리해야 함은 당연하나, 노즐(23) 자체는 3축 구동 및 회전 구동이 상황에 따라 자유자재로 이루어질 수 있으므로, 다양한 구동 알고리즘으로 노즐(23)의 공간상 위치제어를 수행할 수 있다.

스핀들(33)은 노즐(23)의 위치이동에 따라 와이어(1)가 보빈 등에 적절히 접근하게 되면, 고속의 회전 구동으로 와이어(1)를 권선부(34)에 권취시키는 구동을 수행한다. 이때, 스핀들(33)은 복수개가 구비되어 모두가 동일한 회전수로 회전하게 되므로 다량의 권선작업을 한번에 수행할 수 있으며, 또한 전술한 바와 같이 작업형태에 따라 다양한 형상의 보빈이나 본 발명에 따른 코어리스 코일 권선용 보빈유닛 등을 원터치 방식으로 스핀들에 장착시켜 권선작업을 수행할 수도 있으므로 다품종의 코일 권선작업이 가능하다.

한편, 다축구동유닛(10), 노즐회전유닛(20), 및 권선유닛(30)이 서로 연계되어 권선작업을 수행하는 도중에는 홀딩유닛(40)이 그 나름의 1축 구동 및 회전 구동을 통해 와이어를 파지 또는 절단하는 구동을 수행한다.

홀딩유닛(40)은 권선기의 구동 초기 세팅시에 와이어(1)를 파지하는 기능도 수행할 수 있고, 권선작업이 마무리된 후에는 와이어(1)의 소정부를 파지한 상태로 소정량 직선구동하여 잡아당김으로써 와이어(1)를 절단시키는 기능도 수행할 수 있다.

상기와 같은 방법을 통한 와이어의 절단은 와이어의 소재나 직경 등에 따라 가능 여부가 달라질 수 있으나, 홀더(43)의 핑거에 커터날을 형성시키거나 홀더에 별도의 절단수단을 장착하는 등의 방법으로 절단기능을 보강할 수 있다 함은 당연하다.

본 발명에 따른 코일 권선 시스템은 복수 스핀들 구동형 권선기가 권선작업을 수행하는 동안 권선기용 텐션장치가 와이어에 발생되는 장력을 상황에 따라 적절히 제어하게 된다. 따라서, 노즐을 공간상 위치이동시키는 다축구동유닛과 노즐회전유닛의 구동에 의해 와이어의 국소부위에 장력이 발생하게 되더라도 복수스핀들 구동형 권선기와 연계된 권선기용 텐션장치의 적절한 장력 제어로 코일의 정렬도를 향상시킬 수 있다.

따라서, 본 발명에 의한 코일 권선용 보빈유닛은 호환성 있는 착탈 구조를 이루어 경우에 따라 선택적으로 스핀들에 간단히 장착하여 사용할 수 있고, 코어리스 형태의 코일을 제작하는 데 있어서 효율적인 작업을 수행할 수 있도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 스핀들 유닛은 원터치 방식의 착탈 구조로 다양한 형태의 권선작업을 수행할 수 있는 호환성을 갖추고 있을 뿐만 아니라, 고속 회전이나 급정지시에도 안정적이므로 권선작업시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명에 의한 복수 스핀들 구동형 권선기는 다축구동유닛과 노즐회전유닛의 간단하고도 컴팩트한 구조로 노즐을 자유자재로 구동시킬 수가 있어 와이어 국소부위의 순간적인 장력발생을 방지하는 효과를 얻을 수 있고, 고속회전 및 호환성을 갖춘 권선유닛을 통해 다품종의 코일을 제작하는 데 있어서 생산성이 향상되고 작업효율이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 권선기용 텐션장치는 다양한 형태로 권선작업을 수행하는 권선기로 공급될 와이어의 장력을 효과적으로 조절할 수 있어 정렬도 높은 양질의 코일을 제작할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명에 의한 코일 권선 시스템은 상기한 복수 스핀들 구동형 권선기와 권선기용 텐션기를 구비하여 다양한 구동 알고리즘으로 효율적인 권선작업을 수행할 수 있어 생산성이 향상되고 양질의 다품종 코일을 제작할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (20)

1. 회전 구동하는 스핀들의 단부에 결합되어 와이어의 권취될 위치를 안내하는 제1가이드와, 상기 스핀들의 외주면에 형성된 단턱과, 상기 단턱과 접근 및 이탈하며 와이어를 파지 또는 석방시키는 가압핀과,

   상기 제1가이드로 접근 및 이탈하며 상기 스핀들의 회전시 함께 회전 구동하는 아이들스핀들과, 상기 아이들스핀들의 단부에 결합되어 상기 제1가이드와 마주보며 와이어의 권취될 위치를 안내하는 제2가이드와, 상기 아이들스핀들과 상기 제2가이드의 중앙부가 관통되어 그 관통된 중앙부에 왕복 가능하도록 설치되며 와이어가 권취될 중심축이 되는 내핀을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 코어리스 코일 권선용 보빈유닛.
2. 제 1 항에 있어서,

   공간상 구동으로 상기 제1가이드와 상기 제2가이드 사이의 이물질을 제거하는 클리너를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 코어리스 코일 권선용 보빈유닛.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 단턱과 접근 및 이탈하며 권취된 와이어의 단부를 절단하는 커터핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 코어리스 코일 권선용 보빈유닛.
4. 축공이 형성된 스핀들블럭과, 상기 축공에 회동 가능하도록 설치되며 일단부에 지그장착홈이 형성된 스핀들과, 상기 지그장착홈에 삽탈자재토록 결합되어 코일이 권취될 다양한 형태의 보빈을 상기 스핀들에 선택적으로 장착시키는 지그와, 상기 스핀들의 상기 지그장착홈이 형성된 부위의 외주면 둘레에 설치되어 지그를 상기 지그장착홈에 삽탈자재토록 결합시키는 캡을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 권선기용 스핀들유닛.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 스핀들은 베어링에 의해 상기 스핀들블럭에 회동 가능하도록 결합되되, 상기 베어링의 일측에는 상기 스핀들의 회전시 진동을 완화시키는 완충링이 설치된 것을 특징으로 하는 상기 권선기용 스핀들유닛.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 캡의 내부에는 상기 지그의 소정부를 파지 및 이탈시키는 강구와 상기 캡에 일방향 복원력을 제공하는 스프링이 개재되어, 상기 캡의 왕복으로 상기 지그를 상기 지그장착홈에 삽탈자재토록 결합시키는 것을 특징으로 하는 상기 권선기용 스핀들유닛.
7. 고정블럭과, 상기 고정블럭의 상부에 설치되어 상하로 왕복 구동되는 승강구동블럭과, 상기 승강구동블럭의 일측에 설치되어 좌우로 왕복 구동되는 좌우구동블럭과,상기 좌우구동블럭의 상부에 설치되어 전후로 왕복 구동되는 전후구동블럭으로 이루어지는 다축구동유닛;

   상기 전후구동블럭에 설치되어 3축 구동되는 노즐블럭과, 상기 노즐블럭에 설치되어 회전 구동하는 노즐회전부와, 상기 노즐회전부에 설치되어 3축 구동 및 회전 구동이 이루어지면서 와이어가 권취될 방향을 안내하는 복수의 노즐로 이루어지는 노즐회전유닛;

   상기 노즐회전유닛의 하방에 위치하는 지지블럭과, 상기 지지블럭 상부에 설치되어 회전 구동되는 복수의 스핀들유닛과, 상기 스핀들유닛에 설치되어 와이어를 권취시키는 복수의 보빈유닛으로 이루어지는 권선유닛; 및

   상기 권선유닛의 하방으로 상기 지지블럭에 설치되어 전후로 왕복 구동되는 홀딩블럭과, 상기 홀딩블럭에 설치되어 회전하는 홀더회전부와, 상기 홀더회전부에 설치되어 1축 구동 및 회전 구동이 이루어지면서 상기 와이어를 파지 또는 절단하는 복수의 홀더로 이루어지는 홀딩유닛;

   을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 복수 스핀들 구동형 권선기.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 다축구동유닛은,

   상기 고정블럭의 양측에는 가이드부시가 설치되고, 상기 승강구동블럭의 하부에는 상기 가이드부시의 안내방향으로 왕복하는 가이드포스트가 설치되며, 상기 가이드포스트에는 승강전달블럭이 설치되고, 상기 승강전달블럭의 중앙부에는 너트부가설치되어, 상기 너트부를 통과하며 왕복 구동력을 전달하는 이송나사에 의해 승강 구동되는 상기 승강구동블럭;

   상기 승강구동블럭의 양측에는 가이드부시가 설치되고, 상기 좌우구동블럭에는 상기 가이드부시의 안내방향으로 왕복하는 가이드포스트가 설치되며, 상기 승강구동블럭의 중앙부에는 너트부가 설치되어, 상기 너트부를 통과하며 왕복 구동력을 전달하는 이송나사에 의해 좌우 구동되는 상기 좌우구동블럭; 및

   상기 좌우구동블럭의 양측에는 가이드부시가 설치되고, 상기 전후구동블럭의 후방에는 상기 가이드부시의 안내방향으로 왕복하는 가이드포스트가 설치되며, 상기 가이드포스트에는 전후전달블럭이 설치되고, 상기 전후전달블럭의 중앙부에는 너트부가 설치되어, 상기 너트부를 통과하며 왕복 구동력을 전달하는 이송나사에 의해 전후 구동되는 상기 전후구동블럭;

   을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 복수 스핀들 구동형 권선기.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 노즐회전부는 상기 노즐블럭에 회전 가능하도록 설치되는 노즐장착바와 상기 노즐장착바를 회전시키는 회전실린더로 이루어지고, 상기 노즐은 상기 노즐장착바에 복수개가 설치된 것을 특징으로 하는 상기 복수 스핀들 구동형 권선기.
10. 제 7 항에 있어서,

    상기 스핀들유닛은,

    축공이 형성된 스핀들블럭과, 상기 축공에 회동 가능하도록 설치되며 일단부에 지그장착홈이 형성된 스핀들과, 상기 지그장착홈에 삽탈자재토록 결합되어 코일이 권취될 다양한 형태의 상기 보빈유닛을 상기 스핀들에 선택적으로 장착시키는 지그와, 상기 스핀들의 상기 지그장착홈이 형성된 부위의 외주면 둘레에 설치되어 지그를 상기 지그장착홈에 삽탈자재토록 결합시키는 캡을 포함하며,

    상기 스핀들의 타단부에는 풀리가 각각 결합되고, 각각의 상기 풀리에는 타이밍벨트가 체결되어, 상기 타이밍벨트에 의해 상호 동일한 회전력을 전달받도록 이루어진 것을 특징으로 하는 상기 복수 스핀들 구동형 권선기.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 보빈유닛은,

    상기 지그의 단부에 결합되는 서브지그와, 상기 서브지그의 외주면 둘레에 결합되는 보빈을 포함하여, 상기 스핀들유닛의 회전력으로 와이어가 상기 보빈에 권취되도록 한 것을 특징으로 하는 상기 복수 스핀들 구동형 권선기.
12. 제 7 항에 있어서,

    상기 홀딩블럭은,

    상기 지지블럭의 양측에는 가이드부시가 설치되고, 상기 홀딩블럭에는 상기 가이드부시의 안내방향으로 왕복하는 가이드포스트가 설치되어, 상기 가이드포스트와 결합되어 왕복 구동력을 전달하는 왕복실린더에 의해 전후 구동되는 것을 특징으로하는 상기 복수 스핀들 구동형 권선기.
13. 제 7 항에 있어서,

    상기 홀더회전부는 상기 홀딩블럭에 회전 가능하도록 설치되는 홀더장착축과 상기 홀더장착축을 회전시키는 회전실린더로 이루어지고, 상기 홀더는 상기 홀더장착축에 복수개가 설치되는 것을 특징으로 하는 상기 복수 스핀들 구동형 권선기.
14. 제 7 항 또는 제 13 항에 있어서,

    상기 홀더는,

    핑거와, 상기 핑거와 왕복 구동으로 서로 접촉 및 이탈하면서 상기 와이어를 파지하는 푸셔와, 상기 핑거를 상기 홀더회전부에 설치되도록 하는 체결구로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 복수 스핀들 구동형 권선기.
15. 제 7 항에 있어서,

    상기 보빈유닛은,

    상기 스핀들유닛의 단부에 결합되어 와이어의 권취될 위치를 안내하는 제1가이드와, 상기 스핀들의 외주면에 형성된 단턱과, 상기 단턱과 접근 및 이탈하며 와이어를 파지 또는 석방시키는 가압핀과,

    상기 가이드로 접근 및 이탈하며 상기 스핀들의 회전시 함께 회전 구동하는 아이들스핀들과, 상기 아이들스핀들의 관통된 중앙에 개재되어 상기 가이드로 접근 및 이탈하며 와이어가 권취될 중심축을 제공하는 내핀과, 상기 아이들스핀들의 단부에 결합되어 상기 제1가이드와 마주보며 와이어의 권취될 위치를 안내하는 제2가이드를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 복수 스핀들 구동형 권선기.
16. 뼈대를 이루는 모체에 고정되며 복수의 마그넷이 원주면 상에 배열되어 있는 고정제동휠; 및

    외주면 상에 와이어가 감겨지며 회전방향에 따라 상기 고정제동휠에 접근 또는 이탈되도록 상기 모체에 결합되고, 상기 고정제동휠에 배열된 복수의 마그넷에 접근시 자장에 의한 회전저항을 받도록 하는 복수의 마그넷과, 상기 외주면 상에 감겨진 상기 와이어의 인출방향을 안내하는 후방안내로드와, 상기 모체에 스프링으로 탄지되어 일방향 복원력을 제공받도록 하는 후방탄지대를 포함하는 회전제동휠;

    을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 권선기용 텐션장치.
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 회전제동휠은, 중앙부가 암나사 가공되고 상기 중앙부를 관통하는 나사에 의해 회동 가능하도록 상기 모체에 결합되어 회전방향에 따라 상기 고정제동휠에 접근 또는 이탈되는 것을 특징으로 하는 상기 권선기용 텐션장치.
18. 제 16 항에 있어서,

    상기 모체에 회동 가능하도록 결합되며, 상기 후방안내로드로부터 와이어를 인계받아 재차 와이어의 인출방향을 안내하는 전방안내로드와, 상기 모체에 스프링으로 탄지되어 일방향 복원력을 제공받도록 하는 전방탄지대를 포함하는 연동구를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 권선기용 텐션장치.
19. 제 16 항에 있어서,

    상기 모체에는, 상기 와이어가 지나는 경로 상에 위치하여 상기 와이어에 도포된 이물질을 제거하는 필터가 더 설치된 것을 특징으로 하는 상기 권선기용 텐션장치.
20. 뼈대를 이루는 모체에 고정되며 복수의 마그넷이 원주면 상에 배열되어 있는 고정제동휠; 및

    외주면 상에 와이어가 감겨지며 회전방향에 따라 상기 고정제동휠에 접근 또는 이탈되도록 상기 모체에 결합되고, 상기 고정제동휠에 배열된 복수의 마그넷에 접근시 자장에 의한 회전저항을 받도록 하는 복수의 마그넷과, 상기 외주면 상에 감겨진 상기 와이어의 인출방향을 안내하는 후방안내로드와, 상기 모체에 스프링으로 탄지되어 일방향 복원력을 제공받도록 하는 후방탄지대를 포함하는 회전제동휠;

    을 포함하여 와이어의 절곡으로 인해 발생되는 장력을 조절하는 권선기용 텐션장치와,

    고정블럭과, 상기 고정블럭의 상부에 설치되어 상하로 왕복 구동되는 승강구동블럭과, 상기 승강구동블럭의 일측에 설치되어 좌우로 왕복 구동되는 좌우구동블럭과, 상기 좌우구동블럭의 상부에 설치되어 전후로 왕복 구동되는 전후구동블럭으로 이루어지는 다축구동유닛;

    상기 전후구동블럭에 설치되어 3축 구동되는 노즐블럭과, 상기 노즐블럭에 설치되어 회전 구동하는 노즐회전부와, 상기 노즐회전부에 설치되어 3축 구동 및 회전 구동이 이루어지면서 상기 권성기용 텐션장치를 통해 인계받은 와이어가 권취될 방향을 안내하는 복수의 노즐로 이루어지는 노즐회전유닛;

    상기 노즐회전유닛의 하방에 위치하는 지지블럭과, 상기 지지블럭 상부에 설치되어 회전 구동되는 복수의 스핀들유닛과, 상기 스핀들유닛에 삽탈자재토록 각각 결합되어 와이어를 권취시키는 복수의 보빈유닛으로 이루어지는 권선유닛; 및

    상기 권선유닛의 하방으로 상기 지지블럭에 설치되어 전후로 왕복 구동되는 홀딩블럭과, 상기 홀딩블럭에 설치되어 회전하는 홀더회전부와, 상기 홀더회전부에 설치되어 1축 구동 및 회전 구동이 이루어지면서 상기 와이어를 파지 또는 절단하는 복수의 홀더로 이루어지는 홀딩유닛;

    을 포함하여 상기 텐션장치로부터 인계받은 와이어를 권취시키는 복수 스핀들 구동형 권선기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 코일 권선 시스템.