KR20060093863A - 스테이터 권선장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상부에 지지프레임(111)을 구비한 본체(110)와, 상기 본체의 상부 일측에 수직방향으로 형성되어 스테이터(1)를 안착 및 회전시키기 위한 인덱스부재(200)와, 상기 지지프레임의 상부에 형성되어 스테이터를 홀딩하기 위한 홀딩부재(300)와, 상기 인덱스부재의 후방 일측으로 형성되어 스테이터에 코일(A)을 감기 위한 와인딩부재(400)와, 상기 지지프레임의 일측에 수평방향으로 형성되어 권선작업이 완료된 코일을 절단 및 홀딩하기 위한 절단부재(500)와, 상기 인덱스부재에 의해 회전되는 스테이터의 코일삽입홈(4)에 코일을 삽입시키기 위한 리더부재(600)와, 상기 몸체의 후방 일측에 형성되어 상기 와인딩부재에 코일을 공급하기 위한 가이드부재(700)로 구성되는 스테이터 권선장치(100)를 제공하기 위한 것으로, 본 발명은 종래 수작업에만 의지하던 스테이터 권선작업을 일련(一連)적인 장치에 의한 연속적으로 생산할 수 있도록 자동화함으로써, 스테이터의 생산시간을 단축시켜 대량의 스테이터를 효율적으로 생산할 수 있으므로 생산효율 및 작업성을 증대시킬 수 있는 장점을 갖는 것이다. 또한 스테이터의 활용범위 및 규격에 따라서 권선밀도를 균일하게 유지할 수 있게 되므로 스테이터의 성능향상 및 작동효율을 향상시키게 되는 것이다. 또 본 발명은 종래의 작업자가 일일이 수작업으로 코일의 인덱스, 리더, 절단작업을 반복해야 하는 번거로움 및 불편함을 해소할 수 있으며, 특히 수작업을 함으로써 발생하던 작업자의 안전사고를 미연에 방지할 수 있게 되는 매우 유용한 발명인 것이다.

스테이터, 코일, 권선, 장치, 인덱스, 홀딩, 와인딩, 절단, 리더, 가이드

Description

스테이터 권선장치{Winding device for stator}

도 1 - 스테이터의 구조를 나타내기 위한 사시도.

도 2 - 본 발명 스테이터 권선장치를 전방에서 바라본 사시도.

도 3 - 본 발명 스테이터 권선장치를 후방에서 바라본 사시도.

도 4 - 본 발명에 있어서 인덱스부재를 나타내기 위한 분리사시도.

도 5 - 본 발명에 있어서 인덱스부재를 나타내기 위한 사시도.

도 6 - 도 5의 A-A선 단면도.

도 7 - 본 발명에 있어서 홀딩부재를 나타내기 위한 분리사시도.

도 8 - 본 발명에 있어서 홀딩부재를 나타내기 위한 사시도.

도 9 - 도 8의 B-B선 단면도.

도 10 - 본 발명에 있어서 와인딩부재를 나타내기 위한 분리사시도.

도 11 - 본 발명에 있어서 와인딩부재를 나타내기 위한 사시도.

도 12 - 도 11의 C-C선 단면도.

도 13 - 본 발명에 있어서 절단부재를 나타내기 위한 분리사시도.

도 14 - 본 발명에 있어서 절단부재를 나타내기 위한 사시도.

도 15 - 도 14의 D-D선 단면도.

도 16 - 도 14의 E-E선 단면도.

도 17 - 본 발명에 있어서 리더부재를 나타내기 위한 분리사시도.

도 18 - 본 발명에 있어서 리더부재를 나타내기 위한 사시도.

도 19 - 본 발명에 있어서 가이드부재를 나타내기 위한 분리사시도.

도 20 - 본 발명에 있어서 가이드부재를 나타내기 위한 사시도.

도 21 - 도 20의 F-F선 단면도.

도 22 - 본 발명에 있어서 코일의 절단상태를 나타내기 위한 사용상태 단면도.

도 23 - 본 발명에 있어서 코일을 스테이터의 코일삽입홈에 끼워넣기 위한 사용상태 참고도.

도 24 - 본 발명의 작동상태를 나타내기 위한 사용상태 참고도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 스테이터(Stator) 2: 티스(Teeth)

3: 보빈(Bobbin) 4: 코일삽입홈

5: 착탈홈

100: 본 발명 스테이터 권선장치

110: 본체 110a: 바퀴

111: 지지프레임

200: 인덱스(Index)부재

210: 축 210a: 스테이터안착구

211: 풀리(Pulley) 212: 벨트

220: 베어링하우징 221: 베어링

230: 구동모터

231: 커플링 240: 결합판

240a: 통공(通孔) 241: 지지바

300: 홀딩(Holding)부재

310: 클램프(Clamp) 311: 고정핀

312: 오목홈 313: 나선부

314: 고정너트 315: 삽입공

320: 베어링하우징 321: 고정구

322: 베어링

330: 클램프고정판 340: 가이드바

341: 브래킷(Bracket) 342: 이탈방지구

350: 스프링 360: 실린더고정판

370: 가이드바 371: 브래킷

380: 실린더

400: 와인딩(Winding)부재

410: 지지대 411: 레일

412: 레일지지구 420: 구동모터

421: 나선축 422: 지지구

423: 나선축결합구 424: 커플링

430: 이동몸체 430a: 결합공

431: 베어링하우징 432: 베어링

440: 구동모터 441: 지지바

442: 구동풀리 443: 벨트

450: 권선축 450a: 통공

451: 코일손상방지구 452: 풀리

460: 회전판 460a: 통공

461: 코일손상방지구 470: 코일가이드바

471: 코일삽입공 472: 통공

480: 균형유지바 490: 와인딩지그

500: 절단(Cutting)부재

510: 지지대 511: 브래킷

520,530: 실린더 540: 몸체

541,542: 체결구 550: 코일걸이구

551: 걸림부 552: 장공(長孔)

553: 수용부

560: 절단구 561: 칼날부

562: 핀 570: 스프링

580: 홀딩구 581: 요철(凹凸)부

582: 장공

600: 리더(Leader)부재

610: 브래킷 620: 전후진실린더

630: 지지대 631: 실린더안착구

631a: 통공 640: 승하강실린더

650: 고정구 660: 밀착실린더

670: 결합구 680: 밀착구

700: 가이드(Guide)부재

710: 가이드프레임 711: 결합판

720: 결합구 730: 가이드바

740: 코일유도구 741: 환형(環形)몸체

742: 결합바

750: 브래킷 750a: 통공

751: 상부판 751a: 코일손상방지구

752: 측면판 752a: 코일손상방지구

760: 가이드풀리

A: 코일(Coil) B: 코일저장용기

본 발명은 스테이터 권선장치에 관한 것으로, 특히 수작업으로 이루어지던 종래의 스테이터 권선작업을 일련적인 장치에 의한 연속적인 공정에 의해 자동화함으로써 대량으로 생산할 수 있으며, 또한 스테이터의 권선밀도를 균일하게 유지할 수 있도록 하여 스테이터의 성능 및 효율을 향상시키기 위한 스테이터 권선장치에 관한 것이다.

일반적으로 스테이터(1)는 도 1에 도시된 바와 같이 모터와 같은 회전장치의 내부에 형성되어 자력을 갖는 로터(회전자)의 동작에 의해 회전력을 발생시키기 위한 것으로, 방사형(放射形)으로 돌출되는 다수개의 티스(2)와, 상기 티스가 내부에서 외부로 돌출되도록 형성되는 보빈(3)과, 상기 티스의 외주면에 권선(捲線)되어 외부 전원과 연결되는 코일(A)로 이루어진다.

그러나 종래에는 상기 스테이터(1)을 생산을 하는 공정중 코일의 권선작업을 제외한 나머지 작업은 작업자가 일일이 작업도구를 이용하여 수작업으로 코일의 절단 및 인덱스 또는 리더작업 등을 하고 있어, 결국 작업자의 개인 숙련도에 따라서 스테이터의 성능 및 작업효율 또는 작업시간이 결정되는 비능률적인 폐단을 갖게 되었다.

또한 작업자가 아무런 보호장비 없이 스테이터(1)의 권선작업을 하게 되므로 작업자들이 항상 안전사고의 발생위험에 노출되어 있어 작업자들의 신체적인 안전에 심각한 위해(危害)를 가하게 되는 것이다.

더구나 종래의 스테이터 권선작업은 상기 피스(2)의 규격 및 코일권수 또는 코일직경을 감안하지 않고 단순히 코일(A)을 감는 권선작업을 하고 있는 것으로, 이는 스테이터(1)의 성능이 균일한 권선밀도에 따라 결정됨을 생각할 경우 매우 심각한 문제가 아닐 수 없는 것이다.

또한, 종래에는 상기 스테이터(1)의 보빈(3)과 보빈사이에는 코일(A)을 삽입(揷入)할 수 있도록 코일삽입홈(4)을 형성하여 코일이 전체적으로 연결되면서 권선작업이 가능하도록 하는 리더(Leader)작업을 하고 있으나, 이 또한 작업자의 수작업으로 이루어지게 되므로 정확한 위치에 코일(A)을 끼워넣지 못하거나, 일정한 장력(張力)이 유지되지 못할 경우에는 스테이터의 성능저하 및 모터의 고장원인을 제공하게 되는 단점을 갖는 것이다.

아울러 종래의 리더작업을 위해서는 작업을 중단한 후 보빈(3)의 상부에 형성된 다수개의 착탈홈(5)에 작업도구를 끼워넣고 권선작업을 진행하는 방향으로 스테이터(1)를 회전시키는 인덱스(Index)작업을 하게 되는데, 즉 권선이 되지않는 티스(2)의 방향으로 스테이터를 회전시킨 후 다시 권선작업을 진행해야 하므로 작업의 중단에 따르는 작업시간이 지연되었으며, 또한 스테이터의 인덱스작업이 작업자의 수작업에 의해 이루어지므로 작업의 번거로움은 물론 작업성이 제한될 수밖에 없는 단점을 갖는 것이다.

따라서 스테이터의 권선작업을 자동으로 이루어지도록 함으로써 작업효율의 증대 및 스테이터의 성능을 향상시킬 수 있으며, 또한 작업자가 보다 안전하고 편리하게 조작할 수 있도록 하기 위한 스테이터 권선장치가 어느때 보다 절실히 요구 되고 있는 실정이다.

따라서 본 발명은 종래 수작업으로 이루어지던 스테이터의 권선작업을 일련적인 장치에 의한 연속적인 자동생산이 가능하도록 하기 위한 것으로, 지지프레임을 구비한 본체와, 상기 본체의 상부 일측에 수직방향으로 형성되어 스테이터를 안착 및 회전시키기 위한 인덱스부재와, 상기 지지프레임의 상부에 형성되어 스테이터를 홀딩하기 위한 홀딩부재와, 상기 인덱스부재의 후방 일측으로 형성되어 스테이터에 코일을 감기 위한 와인딩부재와, 상기 지지프레임의 일측에 수평방향으로 형성되어 권선작업이 완료된 코일을 절단 및 홀딩하기 위한 절단부재와, 상기 인덱스부재에 의해 회전되는 스테이터의 코일삽입홈에 코일을 삽입시키기 위한 리더부재와, 상기 몸체의 후방 일측에 형성되어 상기 와인딩부재에 코일을 공급하기 위한 가이드부재로 구성되는 스테이터 권선장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명을 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명 스테이터 권선장치(100)를 나타내기 위한 사시도를 도시한 것으로, 본 발명은 크게 상부에 지지프레임(111)을 구비하는 본체(110)와, 상기 본체의 상부 일측에 수직방향으로 형성되어 스테이터(1)를 안착 및 회전시키기 위한 인덱스부재(200)와, 상기 지지프레임에 형성되어 스테이터를 홀딩하기 위한 홀딩부 재(300)와, 상기 인덱스부재와 대향(對向)되도록 설치되며 스테이터에 코일(A)을 감기 위한 와인딩부재(400)와, 상기 지지프레임의 일측에 수평방향으로 형성되어 권선작업이 완료된 코일을 절단 및 홀딩하기 위한 절단부재(500)와, 인덱스부재의 측면에 형성되어 상기 인덱스부재에 의해 회전되는 스테이터의 코일삽입홈(4)에 코일을 삽입시키기 위한 리더부재(600)와, 상기 본체의 후방 일측에 형성되어 상기 와인딩부재에 코일(A)을 공급하기 위한 가이드부재(700)로 구성된 것이다.

이때 상기 본체(110)는 사각의 틀형상을 갖는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 제작의 용이성 및 내구성을 갖는 알루미늄재질의 프로파일(Profile)로 제작하였으며, 하단에는 바퀴(110a)를 형성하여 이동을 용이하게 할 수 있도록 구성하였다.

상기 인덱스부재(200)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 몸체(100)의 상부 일측에 수직방향으로 결합되는 베어링하우징(220)과, 상기 베어링하우징의 내부에 삽입되며 상부에는 스테이터안착구(210a)를 구비한 축(210)과, 상기 축의 하부에 결합되어 회전력을 발생시키기 위한 구동모터(230)와, 상기 구동모터(230)를 상기 몸체(100)의 하부에 고정하기 위한 지지바(241)를 구비한 결합판(240)으로 이루어진다.

이때 상기 베어링하우징(220)의 내부에는 상기 축(210)의 원활한 회전력 및 지지력을 향상시키기 위한 베어링(221)을 형성하는 것이 바람직하며, 이를 위해 본 발명에서는 경방향 하중과 축방향 하중을 동시에 견딜 수 있도록 공지의 테이퍼 로울러 베어링(Tapered Roller Bearings)을 사용하였다.

상기 스테이터안착구(210a)는 스테이터(1)를 외삽(外揷)하여 안착(安着)시키 기 위한 구성으로, 이때 상기 스테이터안착구의 규격 및 형상은 상기 스테이터(1)의 형상 및 규격에 따라서 다양한 규격 및 형상을 갖도록 제작됨은 당연할 것이다.

또한, 상기 스테이터안착구(210a)의 외주면 및 모서리에는 표면을 매끈하게 하는 연마(硏磨, Polishing)처리를 하여 상기 코일(A)이 스테이터안착구(210a)와 맞닿아 발생하는 마모 및 손상을 미연에 방지하도록 하였다.

상기 구동모터(230)는 정회전과 역회전이 가능하고, 정확한 위치와 속도를 조절이 가능한 공지의 서보모터(Servo motor)를 사용함이 바람직하며, 이때 상기 구동모터(230)와 축(210)의 동력전달은 공지의 커플링(Coupling)을 사용하였다.

본 발명에 있어서 상기 축(210)의 일단에는 풀리(211)와, 벨트(212)를 더 구비할 수 있는데, 이는 상기 구동모터(230)의 회전력으로 다수개의 축(210)을 구동시켜 여러개의 스테이터(1)을 동시에 제어할 수 있도록 구성하였다.

이때 상기 풀리(211)와 벨트(212)의 구성은 기어나, 체인 등과 같은 공지된 다양한 동력전달수단으로 구성될 수도 있으나, 본 발명에서는 구동모터(230)의 회전력 전달은 물론 정확한 제어가 가능한 타이밍풀리(Timing Pulley)와 타이밍벨트(Timing Belt)를 사용하였다.

따라서 상기 인덱스부재(200)는 스테이터(1)의 권선작업에 따라서 순차적으로 일정한 각도로 회전시킬 수 있게 되므로, 상기 스테이터의 권선작업을 보다 신속하고 용이하게 적용시킬 수 있게 되는 것이다.

상기 홀딩부재(300)는 상기 스테이터(1)의 권선작업시 발생하는 흔들림 방지 및 회전각도를 일정하게 유도하기 위한 구성으로, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 스테이터(1)의 상부를 눌러주는 클램프(310)와, 상기 클램프를 지지 및 회전시키기 위한 베어링하우징(320)과, 상기 베어링하우징의 상부에 형성되는 클램프고정판(330)과, 상기 클램프고정판의 양측에 형성되는 가이드바(340)를 구비하는 브래킷(341)과, 상기 브래킷(341)을 고정하되 양측에 가이드바(370)를 구비하는 브래킷(371)을 형성하는 실린더고정판(360)과, 상기 클램프고정판과 실린더고정판의 사이에 형성되어 완충(緩衝)작용을 하기 위한 스프링(350)과, 상기 지지프레임(111)의 상부에 결합되여 상기 실린더고정판을 승하강 시키기 위한 실린더(380)로 이루어진다.

상기 클램프(310)의 저면에는 상기 스테이터(1)의 상부에 형성된 착탈홈(5)과 대응(對應)되는 위치를 갖도록 다수개의 고정핀(311)이 형성되는데, 이는 상기 착탈홈에 삽입되어 상기 스테이터(1)가 회전되거나, 권선작업시 발생하는 흔들림을 방지하여 더욱 견고하게 지지할 수 있게 되는 것이다.

이때 상기 클램프의 저면과 고정핀(311)의 외주면에는 표면을 매끈하게 하는 연마처리를 하여 상기 코일(A)이 마모 및 손상을 방지하도록 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 클램프(310)의 상부 외주면에는 다수개의 오목홈(312)이 형성되어 상기 베어링하우징(320)의 일측에 관통결합되는 고정구(321)와 걸려서 일정각도에 따라서 회전가능토록 구성된다. 이때 상기 오목홈(312)의 형성위치 및 각도는 상기 티스(2)의 돌출방향과 동일하게 형성하였다.

따라서 상기 스테이터(1)가 회전될 경우 상기 오목홈(312)에 고정구(321)가 일정각도로 걸리게 되며, 이로 인해 상기 스테이터(1)의 회전각도가 항상 상기 티스(2)의 방향과 일치하게 되므로 보다 정확한 권선작업이 가능하게 되는 것이다.

또한, 상기 클램프는 상기 베어링하우징(320)의 내부에 삽입되도록 형성되어지는데, 이때 상기 클램프의 상부 외주면에는 나선부(313)가 형성되어 고정너트(314)에 의해 결합되는 구조를 갖는다.

이때 상기 베어링하우징(320)의 내부에는 상기 클램프(310)의 원활한 회전력과 마찰 및 마모현상을 최소화하기 위해서 하중 지지력과 회전효율이 높은 공지의 베어링(322)이 형성되는 것은 당연하다.

상기 스프링(350)은 클램프(310)가 상기 스테이터(1)를 홀딩하는 과정에서 발생되는 충격흡수 및 완충 또는 척력(斥力)작용을 하기 위한 중요한 구성으로, 즉 상기 클램프(310)가 스테이터(1)의 상부에 안착하는 과정에서 발생되는 충격을 완화 및 흡수하여 코일(A) 및 클램프(310)의 손상 및 파손을 방지하며, 또한 권선작업시에는 일정한 압력으로 상기 스테이터(1)를 하부방향으로 밀어주게 되므로 스테이터의 위치이탈을 미연에 방지하게 되는 것이다.

상기 가이드바(340,370)는 상기 실린더의 승하강시 보다 원활한 동작이 가능하도록 유도하게 되며, 상기 브래킷(371)은 상기 지지프레임(111)의 일측에 결합되므로 보다 견고하게 상기 가이드바를 지지할 수 있게 되는 것이다. 이때 상기 가이드바(340)의 상부에는 이탈방지구(342)를 형성하여 가이드바(340)의 이탈 및 분리를 사전에 방지할 수 있도록 하였다.

따라서 상기 홀딩부재(300)는 권선작업시 상기 실린더(380)가 하강하여 스테 이터(1)의 상부를 클램프(310)에 의해서 일정한 압력으로 눌려주게 되면서, 상기 인덱스부재(200)의 작동과 동시에 회전하게 되므로 권선 및 인덱스작업 과정에서 발생되는 흔들림 방지와, 위치이탈을 미연에 방지하게 되고, 또한 티스(2)의 형성방향에 따라서 일정각도로 회전될 수 있게 되는 것이다.

상기 와인딩부재(400)는 도 10에 도시된 바와 같이 상기 몸체(100)의 상부에 형성되는 지지대(410)와, 상기 지지대의 양측 상단에 결합되어지는 레일(411)과, 상기 레일 위에 얹혀져 왕복이동하는 이동몸체(430)과, 상기 이동몸체를 왕복구동시키기 위한 이동몸체구동수단과, 상기 이동몸체(430)의 상부에 회전가능토록 형성되는 권선축(450)과, 상기 권선축(450)을 회전구동시키기 위한 권선축구동수단으로 이루어진다.

상기 이동몸체구동수단은 상기 이동몸체(430)의 저면 네모서리에 형성된 레일지지구(412)와, 상기 이동몸체(430)의 저면 중앙에 형성되는 나선축결합구(423)와, 상기 나선축결합구(423)에 나사결합되는 나선축(421)과, 상기 나선축이 회전가능하도록 양단부를 지지하는 지지구(422)와, 상기 나선축(421)의 일단에 결합되어 구동력을 발생시키기 위한 구동모터(420)로 이루어진다. 이때 상기 구동모터(420)와 나선축(421)의 동력전달은 공지의 커플링(Coupling)을 사용하였다.

따라서 구동모터(420)가 회전하게 되면 상기 나선축(421)이 회전하게 되는데, 상기 나선축(421)은 양측에 형성된 지지구(422)에 의해 고정된 상태에서 회전하는 것이므로, 결국 나선축(421)에 나사결합된 나선축결합구(423)가 나선축(421)의 회전방향에 따라 왕복이동하게 되고, 상기 레일지지구(412)에 고정된 이동몸체 (430)가 상기 레일(411)을 따라 왕복 이동할 수 있게 되는 것이다.

이때 상기 구동모터(420)는 정회전과 역회전이 가능하고, 정확한 위치와 속도를 조절할 수 있는 공지의 서보모터(Servo motor)를 사용함이 바람직하다.

상기 권선축구동수단은 상기 이동몸체(430)의 일측면에 형성된 결합공(430a)에 끼워져 결합되는 베어링하우징(431)과, 상기 베어링하우징에 내삽되며 내부가 관통되는 통공(450a)을 구비한 권선축(450)과, 상기 권선축의 일단에 결합되며 중앙에는 관통되도록 통공(460a)이 형성된 회전판(460)과, 상기 회전판(460)의 상부일측에 결합되며 선단부에는 와인딩지그(490)가 구비된 코일가이드바(470)와, 상기 회전판(460)의 하부일측에 상기 코일가이드바와 대칭되는 위치에 형성되는 균형유지바(480)와, 상기 권선축의 타단에 결합되는 풀리(452)와, 상기 풀리(452)와 벨트(443)에 의해 연결되는 구동풀리(442)에 구동력을 발생시키기 위한 구동모터(440)로 이루어진다.

상기 베어링하우징(431)의 내부에는 상기 권선축(450)의 원활한 회전력과 마찰 및 마모현상을 최소화하기 위한 공지의 베어링(432)이 형성하였으며, 특히 수직하중 지지력과 회전효율이 높은 공지의 스핀들 베어링(Spindle Bearings)을 사용하였다.

또한, 상기 권선축(450)의 일측과, 상기 회전판(460)의 전면에는 각각 코일손상방지구(451,461)를 형성하여 코일(A)의 표면이 마찰 및 마모로 인해 손상되는 것을 방지하도록 하였으며, 이때 상기 코일손상방지구(451,461)의 재질은 내식성 및 가공성이 우수하며 표면이 매끈하게 연마처리된 세라믹(Ceramics)재질로 제작됨 이 바람직하다.

상기 코일가이드바(470)의 선단부에 형성되는 통공(472)과, 상기 통공(472)과 관통되도록 수직방향으로 형성된 코일삽입공(471)이 형성되는데, 이는 코일(A)이 상기 코일삽입공(471)과 통공(472)을 통과하여 상기 와인딩지그(490)로 공급될 수 있도록 유도하기 위한 구성이다.

또한, 상기 와인딩지그(490)의 재질은 내마모성 및 내식성 우수한 공구용 합금강(SKD11)으로 제작됨이 바람직하며, 특히 코일과 맞닿는 통공의 내주면에는 표면을 매끈하게 하는 연마처리가 되어야함은 당연할 것이다.

상기 균형유지바(480)는 권선작업시 발생되는 회전력의 균형(Balance)을 유지하여 효율적인 와인딩작업이 가능하도록 하기 위한 구성으로, 즉 상기 코일가이드바(470)와 대칭위치에 형성하여 권선작업시 중력이 한쪽 방향으로 쏠리는 현상을 방지하여, 이로 인해 코일(A)의 권선밀도가 균일하게 유지할 수 있게 되는 것이다.

상기 구동풀리(442)와 풀리(452) 및 벨트(443)의 구성은 기어나, 체인 등과 같은 공지된 다양한 동력전달수단으로 구성될 수도 있으나, 본 발명에서는 구동모터(440)의 회전력 전달은 물론 정확한 제어가 가능한 타이밍풀리와 타이밍벨트를 사용하였다.

따라서 상기 와인딩부재(400)는 스테이터(1)의 권선작업시 상기 이동몸체구동수단에 의해서 상기 와인딩지그(490)의 위치를 조절하여 코일(A)의 와인딩 간격 및 거리를 제어할 수 있으며, 또한 상기 권선축구동수단에 의해서 와인딩속도를 조절할 수 있게 되므로, 결국 스테이터(1)의 권선밀도를 항상 균일하게 유지할 수 있 게 되는 효과를 갖게 되는 것이다.

상기 절단부재(500)는 권선작업이 완료된 스테이터(1)에 연결된 코일(A)을 절단과 동시에 홀딩하기 위한 것으로, 도 13에 도시된 바와 같이 상기 지지프레임(111)의 일측에 결합되며 상부에 브래킷(511)을 구비하는 지지대(510)와, 상기 브래킷(511)에 결합되는 실린더(520)와, 상기 실린더(520)의 로드에 결합되는 절단실린더(530)와, 상기 절단실린더의 일측면에 결합된 몸체(540)와, 상기 절단실린더(530)의 로드에 결합하되 상기 몸체의 내부에서 전후진 동작되도록 형성하여 코일(A)을 끌어당길 수 있도록 선단부에 걸림부(551)를 구비한 코일걸이구(550)와, 상기 몸체(540)의 내부에 결합되며 상기 코일걸이구(550)와 밀착(密着)에 의해서 코일(A)을 절단하기 위한 칼날부(561)를 구비한 절단구(560)와, 상기 절단구(560)에 내삽(內揷)되어 절단된 코일을 홀딩하기 위한 홀딩구(580)로 이루어진다.

따라서 도 22에 도시된 바와 같이 상기 걸림부(551)에 걸리는 상기 절단실린더(530)의 후진에 의해서 코일(A)을 당기게 되므로, 결국 코일이 상기 칼날부(561)에 밀착되면서 절단되고, 동시에 와인딩지그(490)에서 공급되는 코일은 상기 홀딩구(580)에 의해서 밀착되므로 홀딩되는 것이다. 반대로 상기 절단실린더(530)의 로드를 전진하면 코일(A)의 홀딩상태를 손쉽게 해제(解除)할 수 있게 되는 것이다.

이처럼 권선작업이 완료된 스테이터(1)에 연결된 코일(A)을 자동으로 절단할 수 있으며, 또한 교체된 스테이터의 권선작업을 위해서 절단된 코일을 홀딩할 수 있게 되는 것이다.

이때 상기 걸림부(551)의 형상은 코일(A)이 걸릴때 안쪽으로 쉽게 당겨질 수 있도록 "ㄱ"형상을 갖도록 하여 코일을 상기 칼날부(561)와 밀착될 수 있도록 형성함이 바람직하다.

이때 상기 코일걸이구(550)의 일측에는 길이방향으로 장공(552)을 형성하여 상기 몸체(540)의 일측에 관통결합되는 체결구(542)에 의해서 일정거리만 동작되도록 구성하였으며, 상기 코일걸이구(550)의 선단부의 일측에는 상기 절단구(560)가 수용(受容)될 수 있도록 수용부(553)를 형성하였다.

또한, 상기 절단구(560)는 상기 몸체(540)의 선단부에 관통결합되는 체결구(541)에 의해 결합하되, 상기 홀딩구(580)와의 사이에는 스프링(570)을 형성함으로써, 절단된 코일(A)을 스프링(570)의 척력에 의해서 홀딩구와 긴밀한 밀착이 가능하게 되는 것이다.

이때 상기 홀딩구(580)의 하부에는 절단구(560)의 일측에 형성된 핀(562)과 결합되어 일정거리 이동될 수 있도록 장공(582)을 형성하였으며, 또한 상기 홀딩구(580)의 선단부에는 요철부(581)가 형성하여 절단된 코일(A)과 홀딩구와의 표면 밀착력을 증대시켜 홀딩효율을 증대시키게 되는 것이다.

상기 리더부재(600)는 종래의 수작업으로 이루어지던 코일삽입홈(4)에 코일(A)을 삽입하는 공정을 자동으로 이루어지도록 하기 중요한 구성으로, 도 17에 도시된 바와 같이 상기 스테이터안착구(210a)의 일측에 위치하도록 상기 몸체(100)의 상부에 형성된 브래킷(610)과, 상기 브래킷(610)의 측면에 결합되는 전후진실린더(620)와, 상기 전후진실린더의 로드에 결합되며 상부에는 일측방향으로 돌출되는 실린더안착구(631)를 구비하는 지지대(630)와, 상기 실린더안착구(631)의 수직방향 으로 결합된 승하강실린더(640)와, 상기 승하강실린더의 로드에 결합되는 고정구(650)의 수평방향으로 형성되는 밀착실린더(660)와, 상기 밀착실린더의 로드에 결합된 결합구(670)의 일측방향으로 돌출되어 코일(A)을 상기 코일삽입홈(4)에 끼워넣기 위한 밀착구(680)로 이루어진다.

따라서 도 23에 도시된 바와 같이 평소에는 상기 실린더들은 후진된 상태를 유지하고 있다가, 상기 인덱스부재(200)가 권선작업을 위해서 스테이터(1)를 일정각도로 회전시키게 되면, 상기 전후진실린더(620)와 승하강실린더(640)가 동시에 전진하게 되면서 스테이터안착구(210a)로 근접하게 되고, 이때 상기 밀착실린더(660)의 로드가 전진하게 되면서 상기 밀착구(680)가 스테이터(1)와 와인딩지그(490)사이에 연결되어 있는 코일(A)을 상부에서 하부방향으로 누르게 되면서 상기 코일삽입홈(4)에 끼워지게 되는 것이다.

이때 상기 밀착구(680)는 코일(A)을 상기 코일삽입홈(4)에 효율적으로 끼워넣을 수 있도록 "ㄴ"형상을 갖도록 형성하였으며, 특히 표면을 매끈하게 하는 연마처리를 하여 코일(A)의 마모 및 손상을 방지하도록 하였다.

또한, 상기 밀착구(680)의 타단부에는 나선부를 형성하여 상기 결합구(670)와 결합시 밀착구의 각도 및 길이를 용이하게 조절할 수 있도록 이루어진다.

본 발명에 있어서 상기 승하강실린더(640)와, 밀착실린더(660)는 공지의 원형로드를 갖는 실린더를 사용할 수 있으나, 이는 실린더의 동작중에 외부충격 및 진동에 의해서 실린더 로드가 회전하게 되고, 결국 상기 코일삽입홈(4)에 코일(A)을 정확한 위치에 삽입할 수 없게 되므로, 이를 방지하기 위해서 동일한 각도와 방 향으로 상기 밀착구(680)가 작동될 수 있도록 실린더 로드의 형상이 타원 또는 육각형상을 갖는 공지의 회전방지실린더를 사용함이 바람직하다.

상기 가이드부재(700)는 코일저장용기(B)에서 공급되는 코일(A)의 장력을 유지함은 물론 상기 와인딩부재(400)의 권선축(450)으로 공급하기 위한 것으로, 도 19에 도시된 바와 같이 상기 몸체(100)의 후방 일측에 결합되며 타측에는 수직방향으로 통공이 형성된 결합구(720)가 구비된 가이드프레임(710)과, 상기 결합구에 회전가능토록 결합된 "∩"형상으로 절곡하되 일측면에는 코일(A)을 유도하기 위한 다수개의 코일유도구(740)가 구비된 가이드바(730)와, 상기 가이드바의 타측에 결합되어 장력을 유지하기 위한 가이드풀리(760)를 구비한 브래킷(750)으로 이루어진다.

상기 코일유도구(740)는 환형몸체(741)와, 상기 환형몸체와 수직방향으로 형성되어 상기 가이드바(730)에 결합되는 결합바(742)로 이루어진다.

따라서 코일(A)이 상기 환형몸체(741)를 통과할 경우 가이드역활을 하게 되므로 상기 코일의 위치이탈을 방지하고 일정방향으로 이동될 수 있게 되는 것이다.

이때 상기 환형몸체(741)의 표면에는 연마처리 또는 세라믹 코팅하여 코일의 손상 및 파손을 방지하도록 하였다.

상기 브래킷(750)의 일측 상부에는 코일손상방지구(751a)를 구비한 상부판(751)과, 일측 전방에는 수직방향으로 형성하되 코일손상방지구(752a)가 구비된 측면판(752)이 형성하여, 코일(A)이 상기 상부판(751)을 통과하여 상기 가이드풀리(760)를 감싸면서 측면판(752)을 통과하게 되므로 항상 일정한 장력(張力)을 유지 할 수 있게 된다.

이때 상기 코일손상방지구(751a,752a)의 재질은 내식성 및 가공성이 우수하며 표면이 매끈하게 연마처리된 세라믹재질로 제작되어짐이 바람직하다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명 스테이터 권선장치(100)의 동작은 다음과 같다.

먼저 작업자는 코일(A)을 상기 가이드부재(700)를 통해서 일정한 장력을 유지된 상태에서, 상기 와인딩부재(400)의 권선축(450)과 와인딩 지그(490)를 통과시킨 후, 상기 절단부재(500)의 홀딩구(580)에 코일을 홀딩시키게 된다.

다음 권선작업을 하기 위한 스테이터(1)를 상기 인덱스부재(200)의 스테이터안착구(210a)에 안착시킴으로써 작업준비가 완료되는 것이다.

따라서 본 발명 스테이터 권선장치(100)는 미리 설정된 제어순서에 의해 구동모터(440)가 회전하게 되고, 상기 구동모터(440)의 회전에 의해 상기 와인딩지그(490)에 공급된 코일(A)이 상기 스테이터(1)의 티스(2)에 감기게 되며, 동시에 상기 코일(A)을 홀딩하고 있는 절단부재(500)는 상기 구동모터(440)의 회전에 따라서 홀딩상태를 해지하게 되는 것이다.

이때 상기 구동모터(420)의 회전으로 상기 이동몸체(430)가 전후진하게 되고, 결국 상기 와인딩지그(490)의 권선위치를 제어하여 코일(A)의 권선밀도를 균일하게 유지할 수 있게 되는 것이다.

다음 일측방향의 티스(2)에 대한 권선작업이 완료되면 상기 와인딩부재(400) 의 동작이 중단되고 상기 인덱스부재(200)가 일정각도로 회전하게 된다. 이때 상기 코일(A)은 상기 티스(2)에 연결된 상태이므로, 이를 상기 코일삽입홈(4)에 끼워넣기 위해 상기 리더부재(600)의 밀착구(680)에 의해서 하부방향으로 눌려주게 되므로 코일을 상기 코일삽입홈에 끼워넣을 수 있게 된다.

상기와 같은 순서로 티스(2)의 외주면에 순차적으로 코일(A)을 권선하게 되며, 모든 티스의 권선작업이 완료되면, 상기 절단부재(500)의 실린더(520)가 전진하여 코일걸이구(550)가 코일(A)에 끼워져 당겨지도록 하여 절단함과 동시에 상기 홀딩구(580)에 의해서 홀딩하게 되므로 스테이터의 권선작업이 완료되는 것이다.

따라서 상기와 같이 일련적인 작업순서에 반복함으로써 스테이터(1)의 권선작업이 자동으로 이루어지게 되는 것이다.

이처럼 본 발명은 종래 수작업에만 의지하던 스테이터 권선작업을 일련적인 장치에 의한 연속적으로 생산할 수 있도록 자동화함으로써, 스테이터의 생산시간을 단축시켜 대량의 스테이터를 효율적으로 생산할 수 있으므로 생산효율 및 작업성을 증대시킬 수 있는 장점을 갖는 것이다.

또한, 스테이터의 활용범위 및 규격에 따라서 권선밀도를 균일하게 유지할 수 있게 되므로 스테이터의 성능향상 및 작동효율을 향상시키게 되는 것이다.

또 본 발명은 종래의 작업자가 일일이 수작업으로 코일의 인덱스, 리더, 절단작업을 반복해야 하는 번거로움 및 불편함을 해소할 수 있으며, 특히 수작업을 함으로써 발생되던 작업자의 안전사고를 미연에 방지할 수 있게 되는 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (15)

1. 공지의 스테이터 권선장치에 있어서,

   상부에 지지프레임(111)을 구비하는 본체(110)와, 상기 본체의 상부 일측에 수직방향으로 형성되어 스테이터(1)를 안착 및 회전시키기 위한 인덱스부재(200)와, 상기 지지프레임에 형성되어 스테이터를 홀딩하기 위한 홀딩부재(300)와, 상기 인덱스부재와 대향 되도록 설치되며 스테이터에 코일(A)을 감기 위한 와인딩부재(400)와, 상기 지지프레임의 일측에 수평방향으로 형성되어 권선작업이 완료된 코일을 절단 및 홀딩하기 위한 절단부재(500)와, 인덱스부재의 측면에 형성되어 상기 인덱스부재에 의해 회전되는 스테이터의 코일삽입홈(4)에 코일을 삽입시키기 위한 리더부재(600)와, 상기 본체의 후방 일측에 형성되어 상기 와인딩부재에 코일(A)을 공급하기 위한 가이드부재(700)로 구성되어짐을 특징으로 하는 스테이터 권선장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 인덱스부재(200)는 상기 몸체(100)의 상부 일측에 수직방향으로 결합되는 베어링하우징(220)과, 상기 베어링하우징의 내부에 삽입되며 상부에는 스테이터안착구(210a)를 구비한 축(210)과, 상기 축의 하부에 결합되어 회전력을 발생시키기 위한 구동모터(230)와, 상기 구동모터(230)를 상기 몸체(100)의 하부에 고정하기 위한 지지바(241)를 구비한 결합판(240)으로 구성되어짐을 특징으로 하는 스테이터 권선장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 홀딩부재(300)는 스테이터(1)의 상부와 맞닿아 눌려주기 위한 클램프(310)와, 상기 클램프를 지지 및 회전시키기 위한 베어링하우징(320)과, 상기 베어링하우징의 상부에 형성되는 클램프고정판(330)과, 상기 클램프고정판의 양측에 형성되는 가이드바(340)를 구비하는 브래킷(341)과, 상기 브래킷(341)을 고정하되 양측에 가이드바(370)를 구비하는 브래킷(371)을 형성하는 실린더고정판(360)과, 상기 클램프고정판과 실린더고정판의 사이에 형성되어 완충작용을 하기 위한 스프링(350)과, 상기 지지프레임(111)의 상부에 결합되여 상기 실린더고정판을 승하강 시키기 위한 실린더(380)로 구성되어짐을 특징으로 하는 스테이터 권선장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 클램프(310)의 저면에는 상기 스테이터(1)의 상부에 형성된 착탈홈(5)과 대응되도록 다수개의 고정핀(311)이 형성되도록 구성되어짐을 특징으로 하는 스테이터 권선장치.
5. 제 3항에 있어서, 상기 클램프(310)의 상부 외주면에는 다수개의 오목홈(312)이 형성되어 상기 베어링하우징(320)의 일측에 관통결합되는 고정구(321)에 걸려서 일정각도로만 회전되도록 구성되어짐을 특징으로 하는 스테이터 권선장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 와인딩부재(400)는 상기 몸체(100)의 상부에 형성되는 지지대(410)와, 상기 지지대의 양측 상단에 결합되어지는 레일(411)과, 상기 레일위에 얹혀져 왕복이동하는 이동몸체(430)과, 상기 이동몸체를 왕복구동시키기 위한 이동몸체구동수단과, 상기 이동몸체(430)의 상부에 회전가능토록 형성되는 권선축(450)과, 상기 권선축(450)을 회전구동시키기 위한 권선축구동수단으로 구성되어짐을 특징으로 하는 스테이터 권선장치.
7. 제 6항에 있어서, 상기 이동몸체구동수단은 상기 이동몸체(430)의 저면 네모서리에 형성된 레일지지구(412)와, 상기 이동몸체(430)의 저면 중앙에 형성되는 나선축결합구(423)와, 상기 나선축결합구(423)에 나사결합되는 나선축(421)과, 상기 나선축이 회전가능하도록 양단부를 지지하는 지지구(422)와, 상기 나선축(421)의 일단에 결합되어 구동력을 발생시키기 위한 구동모터(420)로 구성되어짐을 특징으로 하는 스테이터 권선장치.
8. 제 6항에 있어서, 상기 권선축구동수단은 상기 이동몸체(430)의 일측면에 형 성된 결합공(430a)에 끼워져 결합되는 베어링하우징(431)과, 상기 베어링하우징에 내삽되며 내부가 관통되는 통공(450a)을 구비한 권선축(450)과, 상기 권선축의 일단에 결합되며 중앙에는 관통되도록 통공(460a)이 형성된 회전판(460)과, 상기 회전판(460)의 상부일측에 결합되며 선단부에는 와인딩지그(490)가 구비된 코일가이드바(470)와, 상기 회전판(460)의 하부일측에 상기 코일가이드바와 대칭되는 위치에 형성되는 균형유지바(480)와, 상기 권선축의 타단에 결합되는 풀리(452)와, 상기 풀리(452)와 벨트(443)에 의해 연결되는 구동풀리(442)에 구동력을 발생시키기 위한 구동모터(440)로 구성되어짐을 특징으로 하는 스테이터 권선장치.
9. 제 1항에 있어서, 상기 절단부재(500)는 상기 지지프레임(111)의 일측에 결합되며 상부에 브래킷(511)을 구비하는 지지대(510)와, 상기 브래킷(511)에 결합되는 실린더(520)와, 상기 실린더(520)의 로드에 결합되는 절단실린더(530)와, 상기 절단실린더의 일측면에 결합된 몸체(540)와, 상기 절단실린더(530)의 로드에 결합하되 상기 몸체의 내부에서 전후진 동작하도록 형성하여 코일(A)을 끌어당길 수 있도록 선단부에 걸림부(551)를 구비한 코일걸이구(550)와, 상기 몸체(540)의 내부에 결합되며 상기 코일걸이구(550)와 밀착에 의해서 코일(A)을 절단하기 위한 칼날부(561)를 구비한 절단구(560)와, 상기 절단구(560)에 내삽(內揷)되어 절단된 코일을 홀딩하기 위한 홀딩구(580)로 구성되어짐을 특징으로 하는 스테이터 권선장치.
10. 제 9항에 있어서, 상기 걸림부(551)는 코일(A)이 걸릴때 안쪽으로 쉽게 당겨질 수 있도록 "ㄱ"형상을 갖도록 형성되어짐을 특징으로 하는 스테이터 권선장치.
11. 제 9항에 있어서, 상기 절단구(560)와 홀딩구(580)의 사이에는 스프링(570) 더 형성되도록 구성되어짐을 특징으로 하는 스테이터 권선장치.
12. 제 9항에 있어서, 상기 홀딩구(580)의 선단부에는 요철부(581)가 형성되도록 구성되어짐을 특징으로 하는 스테이터 권선장치.
13. 제 1항에 있어서, 상기 리더부재(600)는 상기 스테이터안착구(210a)의 일측에 위치하도록 상기 몸체(100)의 상부에 형성된 브래킷(610)과, 상기 브래킷(610)의 측면에 결합되는 전후진실린더(620)와, 상기 전후진실린더의 로드에 결합되며 상부에는 일측방향으로 돌출되는 실린더안착구(631)를 구비하는 지지대(630)와, 상기 실린더안착구(631)의 수직방향으로 결합된 승하강실린더(640)와, 상기 승하강실린더의 로드에 결합되는 고정구(650)의 수평방향으로 형성되는 밀착실린더(660)와, 상기 밀착실린더의 로드에 결합된 결합구(670)의 일측방향으로 돌출되어 코일(A)을 상기 코일삽입홈(4)에 끼워넣기 위한 밀착구(680)가 구성되어짐을 특징으로 하는 스테이터 권선장치.
14. 제 1항에 있어서, 상기 가이드부재(700)는 몸체(100)의 후방 일측에 결합되며 타측에는 수직방향으로 통공이 형성된 결합구(720)가 구비된 가이드프레임(710)과, 상기 결합구에 회전가능토록 결합된 "∩"형상으로 절곡하되 일측면에는 코일(A)을 유도하기 위한 다수개의 코일유도구(740)가 구비된 가이드바(730)와, 상기 가이드바의 타측에 결합되어 장력을 유지하기 위한 가이드풀리(760)를 구비한 브래킷(750)으로 구성되어짐을 특징으로 하는 스테이터 권선장치.
15. 제 14항에 있어서, 상기 브래킷(750)의 일측 상부에는 코일손상방지구(751a)를 구비한 상부판(751)과, 일측 전방에는 수직방향으로 형성하되 코일손상방지구(752a)가 구비된 측면판(752)이 형성되도록 구성되어짐을 특징으로 하는 스테이터 권선장치.

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