KR20100061596A

KR20100061596A - 코어에 열선을 자동으로 권선하는 장치

Info

Publication number: KR20100061596A
Application number: KR1020080120179A
Authority: KR
Inventors: 한상수
Original assignee: 한상수
Priority date: 2008-11-29
Filing date: 2008-11-29
Publication date: 2010-06-08

Abstract

본 발명은 본체(10) 상에 턴테이블(15)과 함께 일체로 구성되어 금형용 코어(C)에 열선(W)을 연속으로 권선하는 장치에 있어서: 상기 본체(10) 상에 상하 스핀들(23)(24)을 개재하여 코어(C)를 회전가능하게 지지하고, 하부스핀들(24) 상에 열선(W)을 삽착하는 캠(26)을 구비하는 스핀들유니트(20); 상기 턴테이블(15)과 스핀들(23)(24) 사이에 코어(C)를 이송하도록 수평운동하는 프레임(31)의 일단에 홀더(42)를 구비하는 로딩/언로딩유니트(30); 상기 열선(W)의 안내를 위한 코일가이드(64)와 함께, 열선(W)을 코어(C)에 접합하도록 융착기(55)를 구비하는 트레버스유니트(50); 및 상기 권선초기에 열선(W)을 스핀들유니트(20)로 유도하고 권선 종료시 열선(W)을 절단하도록 코일핑거(72)와 커팅가위(75)를 개재하여 다축으로 운동하는 핑거유니트(70);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이에 따라 본 발명은, 피복을 미리 벗겨놓은 pe 코딩된 열선을 사용하고 로딩/언로딩을 포함한 일련의 공정을 연속적으로 수행하므로 작업자의 안전성과 제조현장의 생산성을 향상할 수 있다.

가스관, 코어, 로딩, 트레버스, 권선, 권취, 핑거

Description

코어에 열선을 자동으로 권선하는 장치{Apparatus for winding heat cable round a core}

본 발명은 코어에 열선을 자동으로 권선하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이미 일정한 구간 마다 피복을 미리 벗겨놓은 pe 코딩된 열선을 사용하고 로딩/언로딩을 포함한 일련의 공정을 연속적으로 수행하여 융착식 가스이음관을 생산할 수 있는 코어에 열선을 자동으로 권선하는 장치에 관한 것이다.

통상적으로, 전자융착식 가스이음관은 수지관의 내부에 열선이 내장되는 것으로 KS, ISO 등의 규격품이며, 이를 제조(성형)하기 위해서는 열선이 감긴 코어를 금형 내부에 장착해야 한다. 그런데 이와 같은 공정의 자동화가 미진한 경우 홈이 파인 코어에 작업자가 수동으로 열선을 안내함으로 인하여 안전사고가 유발되고 불량품 발생이 증가하며 생산 속도가 저하된다. 그리고 피복을 칼로 벗기는 과정에서 인체에 해로운 분진이 발생하여 직업병을 유발할 우려가 있다.

일예로, 한국 등록특허공보 제0432443호는 『칩 소자(Chip element)에 권선되어진 코일(20)의 시종(始終)단부를 칩소자의 전극(30) 상부와 접합하기위한 칩 소자 와인딩 머신의 권선 접합수단에 있어서, 코일(20)의 권선이 완료된 후 상기 코일(20)의 양 단부를 소재(10)의 전극(30)과 접합시키는 권선 접합수단의 발열부(60)를 세라믹 히터로 구성』하는 기술을 개시한다.

이와 같은 구성에 의하면 어느 정도의 생력화는 가능하지만 융착식 가스이음관의 생산을 위한 금형 코어의 제조에 있어 작업자의 안전성과 제조현장의 생산성을 유지하는데 한계가 있다.

종래기술의 문헌정보

[문헌1] 한국 등록특허공보 제0432443호 “칩소자 와인딩 머신의 권선 접합수단”

[문헌2] 한국 등록실용신안공보 제0160568호 “코일 권선 및 취출 장치”

이에 따라 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 근본적으로 해결하기 위한 것으로서, 이미 일정한 구간 마다 피복을 미리 벗겨놓은 pe 코딩된 열선을 사용하고 로딩/언로딩을 포함한 일련의 공정을 연속적으로 수행하여 융착식 가스이음관을 생산할 수 있는 코어에 열선을 자동으로 권선하는 장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 본체 상에 턴테이블과 함께 일체로 구성되어 금형용 코어에 열선을 연속으로 권선하는 장치에 있어서: 상기 본체 상에 상하 스핀들을 개재하여 코어를 회전가능하게 지지하고, 하부스핀들 상에 열선을 삽착하는 캠을 구비하는 스핀들유니트; 상기 턴테이블과 스핀들 사이에 코어를 이송하도록 수평운동하는 프레임의 일단에 홀더를 구비하는 로딩/언로딩유니트; 상기 열선의 안내를 위한 코일가이드와 함께, 열선을 코어에 접합하도록 융착기를 구비하는 트레버스유니트; 및 상기 권선초기에 열선을 스핀들유니트로 유도하고 권선 종료시 열선을 절단하도록 코일핑거와 커팅가위를 개재하여 다축으로 운동하는 핑거유니트;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 스핀들유니트의 상부스핀들은 승강실린더에 의해 상하운동 가능한 동시에, 일정 각도 단위로 단속적인 회전이 가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 로딩/언로딩유니트는 코어의 이송 행정단에서 홀더를 살짝 들어주기 위한 승강실린더를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 트레버스유니트는 나선축을 개재하여 정밀 이송되는 프레임 상에 코일가이드와 융착기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 코일가이드는 권선시 간섭을 방지하면서 직경이 다른 코어를 권선할 수 있도록 이송실린더를 개재하여 직선운동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 핑거유니트는 전체를 이송하는 이송실린더와, 코일핑거를 4축운동하는 실린더와, 커팅가위를 작동하는 커팅실린더를 구비하는 것을 특징으로 한다.

한편, 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이상의 구성 및 작용에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 권선하는 장치 는 이미 일정한 구간 마다 피복을 미리 벗겨놓은 pe 코딩된 열선을 사용하고 로딩/언로딩을 포함한 일련의 공정을 연속적으로 수행하므로 융착식 가스이음관 제조용 코어를 생산함에 있어 작업자의 안전성과 제조현장의 생산성을 향상할 수 있는 효과를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 권선장치를 전체적으로 나타내는 사시도, 도 2는 본 발명에 의한 권선장치를 정면에서 나타내는 구성도, 도 3은 본 발명에 의한 권선장치를 평면에서 나타내는 구성도, 도 4는 본 발명에 의한 권선장치를 좌우측에서 나타내는 구성도이다.

본 발명은 본체(10) 상에 턴테이블(15)과 함께 일체로 구성되어 금형용 코어(C)에 열선(W)을 연속으로 권선하는 장치에 관련된다. 개략적으로 설명하면 턴테이블(15), 스핀들유니트(20), 로딩/언로딩유니트(30)를 지니는 본체(10) 상에 트레버스유니트(50)로 pe 열선(W)을 코어(C)에 정밀하게 권취할 수 있도록 안내하면서 핑거유니트(70)를 연계하여 융착식 가스이음관 생산용 금형의 코어를 제조하는 설비기구에 관련된다. 우선, 도 1 내지 도 4를 이용하여 개략적인 구성을 설명하고, 각각의 세부사항은 도 5 내지 도 9에서 후술한다.

본 발명에 따른 스핀들유니트(20)는 상기 본체(10) 상에 상하 스핀들(23)(24)을 개재하여 코어(C)를 회전가능하게 지지한다. 스핀들(23)(24)은 공작 기계에서 공작물을 지지하는 원리와 유사하다. 본 발명의 스핀들유니트(20)는 하부스핀들(24) 상에 열선(W)을 삽착하는 캠(26)을 구비한다. 캠(26)은 열선(W)을 물은 상태에서 스핀들(23)(24)과 같이 회전한다.

또, 본 발명에 따른 로딩/언로딩유니트(30)는 상기 턴테이블(15)과 스핀들(23)(24) 사이에 코어(C)를 이송하도록 수평운동하는 프레임(31)의 일단에 홀더(42)를 구비한다. 프레임(31)은 레일(32)을 개재하여 이송모터(35)에 연결되어 수평으로 직선운동 가능하고, 프레임(31)의 일단에 코어(C)를 집기 위한 홀더(42)가 설치된다. 코어(C)가 상하단 및 중앙의 직경이 다른 원통형 구조인 점을 감안하여 상하 2개의 홀더(42)를 사용할 수도 있다. 로딩/언로딩유니트(30)는 설정된 지점 사이를 왕복하며 홀더(42)를 이용하여 코어(C)의 이송을 수행한다.

또, 본 발명에 따른 트레버스유니트(50)상기 열선(W)의 안내를 위한 코일가이드(64)와 함께, 열선(W)을 코어(C)에 접합하도록 융착기(55)를 구비한다. 코일가이드(64)는 열선(W)을 코어(C) 측으로 안내하고, 내부에 히터를 지니는 융착기(55)는 권선이 완료된 열선(W)을 가압하여 접합한다. 그 세부적 구성은 후술하는 도 8에 보다 상세하게 드러난다.

또, 본 발명에 따르면 상기 권선초기에 열선(W)을 스핀들유니트(20)로 유도하고 권선 종료시 열선(W)을 절단하도록 코일핑거(72)와 커팅가위(75)를 개재하여 다축으로 운동하는 핑거유니트(70)를 포함한다. 핑거유니트(70)는 스핀들유니트(20)를 기준으로 로딩/언로딩유니트(30)와 반대측에 배치되어 열선(W)을 다루는 부분으로서 그 세부적인 구성은 후술하는 도 9를 참조한다.

도 5는 본 발명에 의한 스핀들유니트를 분리하여 나타내는 사시도, 도 6은 본 발명에 의한 권선장치의 요부를 확대하여 나타내는 사시도, 도 7은 본 발명에 의한 로딩/언로딩유니트를 분리하여 나타내는 사시도, 도 8은 본 발명에 의한 트레버스유니트를 분리하여 나타내는 사시도, 도 9는 본 발명에 의한 핑거유니트를 3방향으로 나타내는 사시도이다.

도 5 및 도 6에서, 본 발명의 상기 스핀들유니트(20)의 상부스핀들(23)은 승강실린더(28)에 의해 상하운동 가능한 동시에, 일정 각도 단위로 단속적인 회전이 가능하다. 상부스핀들(23)의 회전을 위해 구동모터(25)를 사용할 수 있고, 회전의 단속을 위해 전자클러치를 사용할 수 있다. 상부스핀들(23)에 연결되는 승강실린더(28)는 코어(C)를 클램핑하는 역할을 한다.

도 6 및 도 7에서, 상기 로딩/언로딩유니트(30)는 코어(C)의 이송 행정단에서 홀더(42)를 살짝 들어주기 위한 승강실린더(48)를 구비한다. 코어(C)의 이송 행정단인 턴테이블(15)과 하부스핀들(24)은 모두 홈의 형태로 되어 있으므로 로딩과 언로딩시 승강실린더(48)의 작동에 의한 일시적인 승하강이 필요하다.

도 8에서, 상기 트레버스유니트(50)는 나선축(22)을 개재하여 정밀 이송되는 프레임(51) 상에 코일가이드(64)와 융착기(55)를 구비한다. 일체의 프레임(51)이 레일(52)을 개재하여 본체(10)에 상하운동 가능하게 설치되고, 프레임(51) 상에 코일가이드(64)와 융착기(55)가 직선운동 가능하게 수용된다. 프레임(51)은 리드스크류 또는 볼스크류와 같은 나선축(22)을 개재하여 승강모터(58)와 연결되므로 승하강 운동의 정밀성이 향상되어 열선(W)의 권선 피치가 균일하게 유지된다. 승강모 터(58)는 서보모터를 사용한다.

이때, 상기 코일가이드(64)는 권선시 간섭을 방지하면서 직경이 다른 코어(C)를 권선할 수 있도록 이송실린더(68)를 개재하여 직선운동 가능하게 설치된다. 코일가이드(64)는 트레버스유니트(50)의 프레임(51) 상에 레일(62)과 또 다른 프레임(61)을 개재하여 설치된다. 이송실린더(68)는 코일가이드(64)와 스핀들(23)(24) 사이의 간격을 변동하다.

도 9에서, 상기 핑거유니트(70)는 전체를 이송하는 이송실린더(78)와, 코일핑거(72)를 4축운동하는 실린더(81)(82)(83)(84)와, 커팅가위(75)를 작동하는 커팅실린더(84)를 구비한다. 코일핑거(72)는 X축실린더(81)에 의해 전후방향으로 이동하고, Y축실린더(82)에 의해 좌우방향으로 이동하고, Z축실린더(83)에 의해 상하방향으로 이동하고, 핑거실린더(84)에 의해 교축운동을 수행한다. 커팅실린더(85)는 열선(W)을 절단하는 커팅가위(75)의 교축운동을 수행한다. 이와 같은 핑거유니트(70)는 전체적으로 이송실린더(78)에 의해 좌우방향으로 크게 이송된다. 이에 따라 일정하게 정밀하게 이동하는 코일가이드(64)와 연동하며 필요한 시점에 열선을 잡고, 절단하고, 홈에 끼워주는 중요 역할을 수행한다.

작동에 있어서, 제1단계로 턴테이블(15)에 다수로 안착되어 있는 코어(C)를 로딩하는 과정을 설명한다. 로딩/언로딩유니트(30)의 프레임(31)이 전진하고, 홀더(42)로 코어(C)를 잡은 다음 승강실린더(48)가 상승하고, 프레임(31)이 수진하여 하부스핀들(24)의 홈에 도달하고, 승강실린더(48)가 하강하여 코어(C)를 내려놓고, 승강실린더(28)가 작동하여 상부스핀들(23)이 코어(C)를 클램프하고, 프레임(31)이 완전하게 후진하여 대기한다. 물론 권선 완료된 코어(C)를 스핀들(23)(24)에서 턴테이블(15)로 이송하는 언로딩은 상기의 역순으로 수행된다.

본 발명의 제2단계로 스핀들(23)(24)의 홈에 끼워진 코어(C)에 자동으로 권선하는 과정을 설명한다. 이미 탈피된 열선(W)을 코일핑거(72)가 잡은 상태에서 4개의 실린더(81)(82)(83)(84)가 작동하여 캠(26)의 홈에 끼우고, 이송실린더(78)의 작동으로 핑거유니트(70)가 후진하여 원점에서 대기하고, 트레버스유니트(50)의 코일가이드(64)가 이송실린더(68)의 작동에 의해 전진하여 코어(C)에 접근하고, 스핀들(23)(24)이 1회전 할 때마다 트레버스유니트(50)의 프레임(51)이 일정한 피치만큼씩 상승하면서 권선되고(열선이 트레버스의 가이드 홈을 통과하면서 감김), 하단 코어(C)에 일정량을 다감은 다음에는 상단코어(C)의 정해진 위치까지 단번에 큰 피치로 이동하고, 상단 코어(C)에도 같은 방식으로 일정한 피치 간격으로 열선(W)을 감고, 권선이 완료되면 이송실린더(68)에 의해 코일가이드(64)가 복귀되고, 감긴 열선(W)이 풀리지 않게 하기 위해서 융착기(55)가 전진하여 피복을 녹여 붙이고, 열선(W)을 절단하기 위하여 이송실린더(78)에 의해 핑거유니트(70)가 전진하고, 코일핑거(72)가 열선을 잡은 상태로 커팅가위(75)로 절단하고, 트레버스유니트(50)가 약간 하강하여 융착기(55)의 중심이 감긴 열선(W) 피복을 본딩한다.

이때, 융착기(55)가 1개소에 구비되기 때문에 상부 코어(C)의 몇 군대를 더욱 안전하게 접착하는 것이 좋다. 이를 위해 코어(C)를 120° 회전한 후에 눌러 열선 피복을 녹여 붙이는 방식을 택한다. 다시 융착기(55)를 전후진하면서 코어를 120° 간격으로 회전한 후에 눌러 열선 피복을 녹여 붙이는 과정을 반복한다. 하단 코어(C)의 감긴 부분도 상단 부분과 같은 모양으로 접착하기 위해서 트레버스유니트(50)가 하강하고 상기한 과정을 반복한다.

마지막 공정으로, 캠(26)에 삽착되어 있는 열선(W)을 놓아주고, 권선작업이 끝난 코어(C)를 빼내기 위해서 트레버스유니트(50)는 완전히 하강하여 복귀하고, 하부스핀들(24)이 상승하고, 전술한 바와 같은 역순으로 언로딩이 수행되고, 턴테이블(15)이 90° 회전하면 다시 전술한 제1단계의 로딩 공정을 거쳐 권선과 본딩 공정이 연속적으로 수행된다.

종래에 수동방식으로 2∼3분 소요되는 것을 본 발명의 자동방식으로 1분 이내에 종료하므로 생산력을 증대하고 완전자동 무인 생산으로 생력화면서 안전사고를 예방할 수 있다. 더구나 컨베이어 시스템과 연계하면 공정 자동화의 영역을 확장할 수 있다. 코일가이드가 전진 및 후진하는 기능이 있어서 원주 크기가 다른 코어를 권선할 수도 있다. 열선을 감는 피치 간격을 수치제어에 의하여 자유자재로 구현할 수 있고, 열선을 필요에 따라서 중첩되도록 권선하는 것도 가능하다. 코어에 홈을 파지 않음으로써 사출성형 후에 코어의 분리가 용이하다.

물론 본 발명의 실시예는 여러 가지 기능을 하나의 이동 장치에 탑재하는 것을 나타내지만, 필요에 따라서 각각의 목적 동작을 수행하는 장치를 개별적으로 배치할 수도 있다. 그리고 스핀들을 회전하는 서보모터는 여타의 다른 방식(예, 유도전동기, 감속모터, 유압모더, 공압모터 등)도 가능하다. 상부스핀들(23)을 이동하는 승강실린더(28)는 공압실린더 외 유압실린더, 서보모터, 캠방식 직선유니트 등이 가능하다. 트레버스유니트(50)의 구동에도 서보모터 방식, 유압방식, 공압실린 더 방식, 래크/피니언 방식 등의 적용이 가능하다.

또한, 본 발명의 실시예는 수직 방식의 권선을 예시하지만 필요에 따라서 수평으로 구성하는 것도 가능하다.

이와 같이, 본 발명의 코어에 열선을 자동으로 권선하는 장치는 권선하는 장치는 이미 일정한 구간 마다 피복을 미리 벗겨놓은 pe 코딩된 열선을 사용하고 로딩/언로딩을 포함한 일련의 공정을 연속적으로 수행하므로 융착식 가스이음관 제조용 코어를 생산함에 있어 작업자의 안전성과 제조현장의 생산성을 향상할 수 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 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 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 권선장치를 전체적으로 나타내는 사시도,

도 2는 본 발명에 의한 권선장치를 정면에서 나타내는 구성도,

도 3은 본 발명에 의한 권선장치를 평면에서 나타내는 구성도,

도 4는 본 발명에 의한 권선장치를 좌우측에서 나타내는 구성도,

도 5는 본 발명에 의한 스핀들유니트를 분리하여 나타내는 사시도,

도 6은 본 발명에 의한 권선장치의 요부를 확대하여 나타내는 사시도,

도 7은 본 발명에 의한 로딩/언로딩유니트를 분리하여 나타내는 사시도,

도 8은 본 발명에 의한 트레버스유니트를 분리하여 나타내는 사시도,

도 9는 본 발명에 의한 핑거유니트를 3방향으로 나타내는 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *

10: 본체 15: 턴테이블

20: 스핀들유니트 21, 31, 51, 61: 프레임

22: 나선축 23, 24: 상부스핀들

26: 캠 28, 48: 승강실린더

30: 로딩/언로딩유니트 35: 이송모터

42:홀더 50: 트레버스유니트

55: 융착기 58: 승강모터

64: 코일가이드 68: 이송실린더

70: 핑거유니트 72: 코일핑거

75: 커팅가위 78: 이송실린더

81~85: 실린더

Claims

본체(10) 상에 턴테이블(15)과 함께 일체로 구성되어 금형용 코어(C)에 열선(W)을 연속으로 권선하는 장치에 있어서:

상기 본체(10) 상에 상하 스핀들(23)(24)을 개재하여 코어(C)를 회전가능하게 지지하고, 하부스핀들(24) 상에 열선(W)을 삽착하는 캠(26)을 구비하는 스핀들유니트(20);

상기 턴테이블(15)과 스핀들(23)(24) 사이에 코어(C)를 이송하도록 수평운동하는 프레임(31)의 일단에 홀더(42)를 구비하는 로딩/언로딩유니트(30);

상기 열선(W)의 안내를 위한 코일가이드(64)와 함께, 열선(W)을 코어(C)에 접합하도록 융착기(55)를 구비하는 트레버스유니트(50); 및

상기 권선초기에 열선(W)을 스핀들유니트(20)로 유도하고 권선 종료시 열선(W)을 절단하도록 코일핑거(72)와 커팅가위(75)를 개재하여 다축으로 운동하는 핑거유니트(70);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 코어에 열선을 자동으로 권선하는 장치.
제 1항에 있어서,

상기 스핀들유니트(20)의 상부스핀들(23)은 승강실린더(28)에 의해 상하운동 가능한 동시에, 일정 각도 단위로 단속적인 회전이 가능한 것을 특징으로 하는 코어에 열선을 자동으로 권선하는 장치.
제 1항에 있어서,

상기 로딩/언로딩유니트(30)는 코어(C)의 이송 행정단에서 홀더(42)를 살짝 들어주기 위한 승강실린더(48)를 구비하는 것을 특징으로 하는 코어에 열선을 자동으로 권선하는 장치.
제 1항에 있어서,

상기 트레버스유니트(50)는 나선축(22)을 개재하여 정밀 이송되는 프레임(51) 상에 코일가이드(64)와 융착기(55)를 구비하는 것을 특징으로 하는 코어에 열선을 자동으로 권선하는 장치.
제 1항에 있어서,

상기 코일가이드(64)는 권선시 간섭을 방지하면서 직경이 다른 코어(C)를 권선할 수 있도록 이송실린더(68)를 개재하여 직선운동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 코어에 열선을 자동으로 권선하는 장치.
제 1항에 있어서,

상기 핑거유니트(70)는 전체를 이송하는 이송실린더(78)와, 코일핑거(72)를 4축운동하는 실린더(81)(82)(83)(84)와, 커팅가위(75)를 작동하는 커팅실린더(84)를 구비하는 것을 특징으로 하는 코어에 열선을 자동으로 권선하는 장치.