KR20210071576A - 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치 - Google Patents

Abstract

평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치가 개시된다. 개시된 본 발명의 예시적인 일 실시 예에 따른 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치는, 고정자 코어의 슬롯들에 삽입되어 슬롯들의 하단을 통해 돌출된 헤어핀 타입 고정자 코일들의 밴딩부를 밴딩 성형하며, 밴딩부들의 끝단에 연결된 용접부의 간격을 확장하기 위한 것으로서, ⅰ)프레임에 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되며, 고정자 코어를 그리핑 하는 코어 그리퍼와, ⅱ)프레임에 설정된 회전 범위로 회전 가능하게 설치되며, 코어 그리퍼에 의하여 고정자 코어를 중심에 두고 고정자 코일들의 밴딩부를 고정하는 코일 고정 지그와, ⅲ)코일 고정 지그의 하측에서 프레임에 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되는 승강부재와, ⅳ)승강부재에 고정된 가이드 유닛을 통해 용접부에 대하여 방사 상으로 전후진 이동 가능하게 구비되고, 용접부를 규제하면서 밴딩부를 고정자 코어의 중심 외측 방향으로 밴딩 성형하는 다수 개의 확장 툴들과, ⅴ)확장 툴들과 연결되게 승강부재에 설치되며, 확장 툴들에 전후진 작동력을 인가하는 구동유닛을 포함할 수 있다.

Description

평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치 {WELDING PART WIDING DEVICE OF SEGMENT TYPE STATOR COIL}

본 발명의 실시 예는 헤어핀 권선 타입의 고정자를 가진 구동모터의 제조 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고정자 코어에 삽입된 평각형(헤어핀 타입) 고정자 코일들의 용접부 간 거리를 확장하기 위한 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 친환경 자동차로 불리 우는 하이브리드 차량 또는 전기 자동차는 전기 에너지로 회전력을 얻는 전기 모터(이하에서는 "구동모터" 라고 한다)에 의해 구동력을 발생시킬 수 있다.

하이브리드 차량은 구동모터의 동력만을 이용하는 순수 전기 자동차 모드인 EV(Electric Vehicle)모드로 주행하거나 엔진과 구동모터의 회전력을 모두 동력으로 이용하는 HEV(Hybrid Electric Vehicle)모드로 주행한다. 그리고 일반적인 전기 자동차는 구동모터의 회전력을 동력으로 이용하여 주행한다.

예를 들면, 친환경 자동차의 동력원으로 이용되는 구동모터는 대부분 영구자석형 동기모터(permanent magnet synchronous motor: PMSM)를 사용한다.

이와 같이 친환경 자동차의 동력원으로 이용되는 영구자석형 동기모터로서의 구동모터는 기본적으로, 자속을 발생시키는 고정자와, 그 고정자와 일정 공극을 두고 배치되며 회전 운동을 하는 회전자와, 그 회전자에 설치되는 영구자석으로 구성된다.

한편, 구동모터의 출력은 고정자 코어에 권선되는 코일의 턴(turn) 수에 비례하는 것으로 알려져 있다. 그러나 코일의 턴 수를 늘리게 되면 필연적으로 고정자 코어나 모터의 사이즈가 커지게 되며, 이는 모터의 소형화를 곤란하게 한다.

따라서, 모터의 사이즈를 늘리지 않고 모터의 출력을 향상시키기 위하여, 고정자 코어에 권선되는 코일의 점적율을 증가시키는 방안이 고려될 수 있다. 다시 말하면, 고정자 코어와 권선 코일 간의 사 공간(dead space)이나 각 코일 간의 사공간을 최소화시켜 코일의 점적율을 높이는 방안이 고려될 수 있다.

이와 같은 맥락에서, 최근에는 코일 권선으로 원형 단면을 가지는 환형 코일(당 업계에서는 "환선 코일" 이라고도 한다)을 사용하는 대신, 사각 단면을 가지는 각형 코일(flat coil)(당 업계에서는 "평각선 코일" 또는 "세그먼트 코일" 이라고도 한다)을 사용하는 방안이 활발히 모색되고 있다. 각형 코일의 경우는 단면 형태로 인해 환형 코일에 비해 사 공간을 줄이고 점적율을 향상시킬 수 있게 된다.

다른 한편, 최근에는 각형 코일의 코일 권선 작업을 용이하게 하는 방법으로서, 다수의 분리된 헤어핀 타입(대략 U자 또는 V자 형태)의 고정자 코일(당 업계에서는 "컨덕터" 라고도 한다.)을 고정자 코어의 슬롯들에 삽입하고, 그 슬롯 내 반경 방향으로 인접한 고정자 코일들의 끝단을 용접하여 고정자 코일들의 설정된 전기적인 회로를 구현하는 방법이 제안된 바 있다.

이와 같이 고정자 코어의 슬롯들에 삽입된 고정자 코일들의 끝단을 용접하기 위해 그 고정자 코일들의 끝단에는 절연물이 벗겨진 용접부를 형성하고 있다. 이러한 용접부는 고정자 코일들이 고정자 코어의 슬롯들에 삽입된 상태에서 그 슬롯 외부로 돌출된다.

더 나아가, 고정자 코어의 슬롯들에 삽입된 고정자 코일들의 용접부를 용접하기 위해서는 그 고정자 코일들의 용접부 간 거리를 확장시킬 필요가 있다. 이렇게 고정자 코일들의 용접부 간 거리를 확장시키는 이유는 용접부 간 절연거리를 확보함과 아울러 용접 공정에서의 작업성(용접성)을 향상시키기 위함이다.

고정자 코어에 삽입된 고정자 코일들의 용접부 간 거리를 확장시키는 기술로는 확장 툴의 수직 방향 가압으로 그 확장 툴의 툴 형상에 따라 용접부 간 거리의 확장량을 조절하는 일 예의 공법이 있다. 또한, 고정자 코일들의 용접부 간 거리를 확장시키는 다른 공법으로는 확장 성형된 고정자 코일을 고정자 코어에 삽입하는 다른 예의 공법이 있다.

그런데, 일 예에 따른 종래 기술에서는 고정자 코일들의 용접부 간 거리의 확장량 조절을 위한 툴의 자유도가 제한적인 문제점이 있으며, 다른 예에 따른 종래 기술에서는 용접부를 확장 성형한 고정자 코일 별 관리가 필요하다는 문제점이 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 고정자 코어에 삽입된 고정자 코일들의 용접부 간 거리를 수평 방향으로 확장시킴으로써, 용접부 간 거리의 확장량 조절 자유도 확보에 따른 다 기종 대응이 가능한 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시 예들은 고정자 코일들의 삽입 후 용접부들의 간격을 확장함으로써, 삽입 전 고정자 코일들의 관리를 단순화시킬 수 있도록 한 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치를 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치는, 고정자 코어의 슬롯들에 삽입되어 상기 슬롯들의 하단을 통해 돌출된 헤어핀 타입 고정자 코일들의 밴딩부를 밴딩 성형하며, 상기 밴딩부들의 끝단에 연결된 용접부의 간격을 확장하기 위한 것으로서, ⅰ)프레임에 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되며, 상기 고정자 코어를 그리핑 하는 코어 그리퍼와, ⅱ)상기 프레임에 설정된 회전 범위로 회전 가능하게 설치되며, 상기 코어 그리퍼에 의하여 상기 고정자 코어를 중심에 두고 상기 고정자 코일들의 밴딩부를 고정하는 코일 고정 지그와, ⅲ)상기 코일 고정 지그의 하측에서 상기 프레임에 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되는 승강부재와, ⅳ)상기 승강부재에 고정된 가이드 유닛을 통해 상기 용접부에 대하여 방사 상으로 전후진 이동 가능하게 구비되고, 상기 용접부를 규제하면서 상기 밴딩부를 상기 고정자 코어의 중심 외측 방향으로 밴딩 성형하는 다수 개의 확장 툴들과, ⅴ)상기 확장 툴들과 연결되게 상기 승강부재에 설치되며, 상기 확장 툴들에 전후진 작동력을 인가하는 구동유닛을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치에 있어서, 상기 코일 고정 지그는 상기 고정자 코어의 반지름 방향을 따라 슬롯들을 통해 방사 상으로 배열되어 있는 상기 고정자 코일들의 밴딩부를 고정할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치에 있어서, 상기 코일 고정 지그는 외측 가장자리 단과 내측 가장자리 단을 가진 디스크 형상의 플레이트로 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치에 있어서, 상기 코일 고정 지그는 상기 밴딩부들을 지지하는 지지 돌기들을 상기 고정자 코어의 원주 방향을 따라 상기 내측 가장자리 단에 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치에 있어서, 상기 코일 고정 지그는 상기 코어 그리퍼에 의한 상기 고정자 코어의 상측 이동 시, 상기 지지 돌기들과 상기 밴딩부들의 걸림을 회피하기 위한 회피 홈들을 상기 지지 돌기들 사이에 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치는, 상기 프레임에 고정되게 설치되며, 상기 승강부재의 상측에서 상기 코일 고정 지그를 지지하는 지지부재와, 상기 지지부재에 설치되며, 상기 코일 고정 지그를 양측 방향으로 회전시키는 액추에이터를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치에 있어서, 상기 확장 툴들은 상기 가이드 유닛에 방사 상으로 전후진 이동 가능하게 결합되는 툴 바디와, 상기 툴 바디에 결합되고, 상하 방향으로 관통된 규제 홀을 가지며 상기 규제 홀을 통해 적어도 하나의 용접부를 규제하는 규제부재를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치에 있어서, 상기 가이드 유닛은 상기 확장 툴들이 방사 상으로 슬라이딩 가능하게 결합되는 레일 홈들을 상면에 형성하고 있는 디스크 형상으로 구비되며, 상기 승강부재에 고정되게 설치되는 고정 레일 플레이트를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치에 있어서, 상기 고정 레일 플레이트는 외측 가장자리 부분과 내측 가장자리 부분 사이에서 상기 레일 홈들과 연결되는 레일 홀들을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치에 있어서, 상기 확장 툴들은 상기 레일 홀들에 끼워지는 캠 팔로워 돌기를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치에 있어서, 상기 구동유닛은 상기 승강부재를 통해 상기 고정 레일 플레이트의 하면에서 외측 가장자리 부분과 내측 가장자리 부분 사이에 회전 가능하게 결합되며, 상기 캠 팔로워 돌기들을 지지하는 스파이럴 형상의 캠 팔로워 레일을 상면에 형성하고 있는 디스크 형상의 가동 레일 플레이트를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치에 있어서, 상기 구동유닛은 상기 가동 레일 플레이트의 하면에 고정되게 설치되는 피동 기어부재와, 상기 승강부재에 설치되는 서보 모터와, 상기 서보 모터의 구동 축에 결합되며, 상기 피동 기어부재와 치합하는 구동 기어부재를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치에 있어서, 상기 확장 툴들은 상기 가이드 유닛에 방사 상으로 전후진 이동 가능하게 결합되는 툴 바디와, 상기 툴 바디에 상하 방향을 따라 설정된 회전 범위로 회전 가능하게 결합되고, 상하 방향으로 관통된 규제 홀을 가지며 상기 규제 홀을 통해 적어도 하나의 용접부를 규제하는 규제부재를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치에 있어서, 상기 툴 바디는 상기 규제부재의 상하 회전을 규제하는 스토퍼를 일체로 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치에 있어서, 상기 규제부재는 상기 스토퍼와 설정된 높이 차를 두고 회전 핀을 통하여 상기 툴 바디에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치에 있어서, 상기 승강부재에는 상기 확장 툴들의 상기 규제부재를 가압하며 상측 방향으로 회전시키는 툴 회전유닛이 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치에 있어서, 상기 툴 회전유닛은 상기 승강부재에 이동유닛을 통하여 상하 방향 및 상기 확장 툴의 전후 이동 방향으로 이동 가능하게 설치되며, 상기 규제부재를 가압하는 가압부재를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치에 있어서, 상기 이동유닛은 상기 승강부재에 상하 방향으로 설치되는 지지대와, 상기 지지대에 상하 방향으로 이동 가능하게 결합되는 제1 이동부와, 상기 가압부재를 고정하며, 상기 제1 이동부에 전후 방향으로 이동 가능하게 결합되는 제2 이동부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치에 있어서, 상기 툴 회전유닛은 상기 승강부재에 상기 확장 툴들의 배열 방향을 따라서 복수 개로 구비될 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 고정자 코어에 고정자 코일들을 삽입한 상태에서 용접부 간 거리를 수평 방향으로 확장시킴으로써, 고정자 코일들의 용접부 간 거리의 확장량 조절에 따른 툴의 자유도를 확보할 수 있고, 삽입 전 고정자 코일들의 관리를 단순화시킬 수 있다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치에 적용되는 코일 고정 지그를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치에 적용되는 확장 툴을 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치에 적용되는 가이드 유닛을 도시한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치에 적용되는 구동유닛을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치에 적용되는 확장 툴의 변형 예를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치에 적용되는 변형 예의 확장 툴을 회전시키기 위한 툴 회전유닛을 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치에 적용되는 변형 예의 확장 툴 및 툴 회전유닛의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 ...유닛, ...수단, ...부, ...부재 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 우선 본 발명의 실시 예에 적용되는 구동모터의 헤어핀 권선 타입 고정자(1)는 친환경 자동차로서 전기 에너지로 구동력을 얻는 하이브리드 차량 및/또는 전기 자동차용 구동모터에 적용될 수 있다.

예를 들면, 상기 구동모터는 영구자석형 동기모터(permanent magnet synchronous motor: PMSM)에 적용될 수 있다. 이러한 구동모터는 본 발명의 실시 예에 적용되는 고정자(1)와, 그 고정자(1)와 일정 공극을 두고 배치되는 회전자(도면에 도시되지 않음)와, 그 회전자에 설치되는 영구자석(도면에 도시되지 않음)들을 포함하고 있다.

상기에서 고정자(1)는 다수 매의 전기강판들이 적층된 고정자 코어(3)를 포함하며, 그 고정자 코어(3)에는 다수 개의 슬롯(4)들을 통하여 헤어핀 타입의 고정자 코일(7)(당 업계에서는 통상 "컨덕터"또는"세그먼트 코일" 이라고도 한다.)들이 권선된다.

상기한 회전자는 다수 매의 전기강판들이 축 방향으로 적층된 회전자 코어를 포함하고 있다. 그리고 상기 영구자석들은 회전자 코어에 구비된 삽입 홀들에 매입 식으로 삽입 설치된다.

여기서, 상기 구동모터는 고정자(1)의 내측에 회전자를 배치한 내전형 타입의 동기모터에 적용될 수 있고, 고정자(1)의 외측에 회전자를 배치한 외전형 타입의 동기모터에 적용될 수도 있다.

상기한 바와 같은 헤어핀 타입의 고정자 코일(7)들은 평각선 코일로, 예를 들면, 한 쌍의 레그를 지니며 전체적으로 U자형 또는 V자형의 헤어핀 타입으로 구비되며, 사각 단면의 각형 코일로 구비될 수 있다.

이와 같은 헤어핀 타입의 고정자 코일(7)들은 고정자 코어(3)의 반지름 방향을 따라 슬롯(4)들에 삽입되는 바, 한 쌍의 레그는 슬롯(4)들의 하단을 통해 돌출된다.

상기 고정자 코일(7)들의 레그는 고정자 코어(3)의 반지름 방향을 따른 슬롯(4)들의 배열 방향으로 배치되며, 그 슬롯(4)들의 하단을 통해 돌출된 돌출 부위가 용접 접합되면서 전기적으로 접속된 코일 권선을 형성할 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명의 실시 예가 친환경 자동차에 채용되는 구동모터에서 헤어핀 권선 타입의 고정자에 적용되는 것으로 설명하였으나, 본 발명의 보호범위가 반드시 이에 한정되는 것으로 이해되어서는 아니되며, 다양한 종류 및 용도의 헤어핀 타입 고정자를 지닌 구동모터라면 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치(100)는 상기에서와 같은 구동모터를 조립하는 공정에서, 헤어핀 권선 타입의 고정자(1)를 조립하는 공정에 적용될 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에 따른 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치(100)는 고정자 코어(3)의 슬롯(4)들에 헤어핀 타입의 고정자 코일(7)들을 삽입한 상태에서, 그 슬롯(4)들을 관통한 고정자 코일(7)들의 끝단부 간 거리를 고정자 코어(3)의 중심 외측 방향으로 확장하는 공정에 적용될 수 있다.

상기한 고정자 코일 확장 공정에서는 슬롯(4)들의 하단을 통해 돌출된 고정자 코일(7)들의 돌출 부분에서 용접 부위로서의 끝단부를 제외한 부분을 밴딩 성형하며, 그 용접 부위의 간격을 확장한다.

이하에서는 상기한 돌출 부분에서 끝단부를 제외한 부분을 밴딩부(8)라고 하며, 용접 부위를 용접부(9)라고 한다. 상기 용접부(9)는 후 공정(용접 공정)에서 이웃하는 고정자 코일(7)의 용접부(9)와 용접된다.

상기와 같이 고정자 코일(7)들의 용접부(9) 간 거리를 확장시키는 이유는 그 용접부(9)들 간 절연거리를 확보함과 아울러 용접 공정에서의 작업성(용접성)을 향상시키기 위함이다.

여기서, 상기 고정자 코일(7)들의 밴딩부(8) 및 용접부(9)는 고정자 코어(3)의 반지름 방향을 따라 슬롯(4)들을 통해 방사 상으로 배열되는데, 이하에서는 고정자 코어(3)의 반지름 방향을 따라 최 외측에서 원주 방향을 따라 배열되는 고정자 코일(7)들을 제1 레이어 라고 하며, 제1 레이어에서 고정자 코어(3)의 반지름 방향을 따라 점차 내측에 위치하는 레이어들을 제2,3,4,5,6..레이어 라고 한다.

나아가, 이하에서는 구성 요소들의 장착 위치를 기준(도면 기준)으로 할 때, 상측을 향하는 부분을 상부, 상단, 상면 및 상단부로 정의하며, 하측을 향하는 부분을 하부, 하단, 하면 및 하단부로 정의하기로 한다.

더 나아가, 하기에서의 단(한쪽/일측 단 또는 다른 한쪽/일측 단)은 어느 한쪽의 끝으로 정의될 수 있고, 그 끝을 포함하는 일정 부분(한쪽/일측 단부 또는 다른 한쪽/일측 단부)으로 정의될 수도 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치(100)는 고정자 코어(3)에 삽입된 고정자 코일(7)들의 용접부(9) 간 거리를 수평 방향으로 확장시킴으로써, 용접부(9) 간 거리의 확장량 조절 자유도 확보에 따른 다 기종 대응이 가능한 구조로 이루어진다.

또한, 본 발명의 실시 예는 고정자 코일(7)들의 삽입 후 용접부(9)들의 간격을 확장함으로써, 삽입 전 고정자 코일(7)들의 관리를 단순화시킬 수 있는 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치(100)를 제공한다.

이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 상기 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치(100)는 기본적으로, 프레임(10), 코어 그리퍼(20), 코일 고정 지그(30), 승강부재(50), 확장 툴(60)들, 가이드 유닛(70), 그리고 구동유닛(80)을 포함하여 구성되며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.

상기에서 프레임(10)은 이하에서 더욱 설명될 각종 구성 요소들을 설치하기 위한 것으로, 공정 작업장의 바닥에 설치된다. 이러한 프레임(10)은 하나의 프레임 또는 서로 연결된 둘 이상의 프레임으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 프레임(10)은 각종 구성 요소들을 지지하기 위한 브라켓, 바아, 로드, 플레이트, 블록, 리브, 칼라 등과 같은 각종 부속 요소들을 포함할 수도 있다.

그러나, 상기한 부속 요소들은 이하에서 더욱 설명될 각각의 구성 요소들을 프레임(10)에 설치하기 위한 것이므로, 본 발명의 실시 예에서는 예외적인 경우를 제외하고 상기한 부속 요소들을 프레임(10)으로 통칭한다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 코어 그리퍼(20)는 액추에이터의 작동으로 고정자 코어(3)를 그리핑 하는 핑거 타입의 그리핑 수단과, 그 그리핑 수단을 상하 방향으로 왕복 이동시키기 위한 승강수단을 포함하고 있다.

이러한 코어 그리퍼(20)의 구성들은 당 업계에 널리 알려진 공지 기술의 그리핑 장치로서 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성들의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 코일 고정 지그(30)는 코어 그리퍼(20)에 의하여 고정자 코어(3)를 중심에 두고 고정자 코일(7)들의 밴딩부(8)를 고정하기 위한 것이다.

상기 코일 고정 지그(30)는 고정자 코어(3)의 반지름 방향을 따라 슬롯(4)들을 통해 방사 상으로 배열되어 있는 고정자 코일(7)들의 밴딩부(8)를 고정할 수 있다. 이러한 코일 고정 지그(30)는 프레임(10)에 설정된 회전 범위로 회전 가능하게 설치된다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치에 적용되는 코일 고정 지그를 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 코일 고정 지그(30)는 외측 가장자리 단과 내측 가장자리 단을 가진 디스크 형상의 플레이트로 구비된다.

이러한 코일 고정 지그(30)는 본 발명의 실시 예에서 프레임(10)에 고정된 지지부재(41)에 회전 가능하게 설치된다. 상기 지지부재(41)는 판재 프레임으로 구비된다. 상기 지지부재(41)는 뒤에서 더욱 설명될 승강부재(50)의 상측에서 상면을 통해 코일 고정 지그(30)의 외측 가장자리 부분을 지지한다.

그리고, 본 발명의 실시 예에서 상기 지지부재(41)에는 코일 고정 지그(30)를 양측 방향(시계 방향 및 반 시계 방향)으로 회전시키기 위한 제1 액추에이터(43)가 설치된다.

상기 제1 액추에이터(43)는 서보 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하며 작동 로드를 전후 방향으로 작동시키는 공지 기술의 구동수단 또는 공압에 의하여 작동 로드를 전후 방향으로 작동시키는 공지 기술의 구동수단을 포함할 수 있다.

이러한 제1 액추에이터(43)에서 전후진 작동하는 작동 로드(45)의 단부에는 작동 핀(47)이 구비되는데, 그 작동 핀(47)은 코일 고정 지그(30)에 구비된 작동 홀(49)에 끼워지며, 작동 로드(45)의 전후진 작동에 의해 코일 고정 지그(30)를 양측 방향으로 회전시킬 수 있다.

더 나아가, 상기한 코일 고정 지그(30)는 내측 가장자리 단에 구비되는 지지 돌기(31)들과 회피 홈(33)들을 포함하고 있다. 상기 지지 돌기(31)들은 고정자 코일(7)들의 밴딩부(8)들을 지지 및 고정하는 것으로서, 고정자 코어(3)의 원주 방향 즉, 코일 고정 지그(30)의 내측 가장자리 방향을 따라 그 내측 가장자리 단에 설정된 간격을 두고 형성된다. 예를 들면, 상기 지지 돌기(31)들은 라운드 형태의 지지 단을 형성하고 있다.

상기 회피 홈(33)들은 코어 그리퍼(20)에 의한 고정자 코어(3)의 상측 이동 시, 지지 돌기(31)들과 밴딩부(8)(밴딩 성형된 부분)들의 걸림을 회피하기 위한 것이다. 상기 회피 홈(33)들은 지지 돌기(31)들 사이에 형성된다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에서 상기 승강부재(50)는 이하에서 설명될 구성 요소들을 장착하는 것으로, 코일 고정 지그(30)의 하측에서 프레임(10)에 상하 방향으로 이동 가능하게 설치된다.

여기서, 상기 승강부재(50)는 원판 형상으로 구비되는 바, 제2 액추에이터(51)에 의해 상하 방향으로 이동 가능하게 설치된다. 상기 제2 액추에이터(51)는 서보 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하며 작동 로드를 전후 방향으로 작동시키는 공지 기술의 구동수단 또는 공압에 의하여 작동 로드를 전후 방향으로 작동시키는 공지 기술의 구동수단을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 확장 툴(60)들은 코일 고정 지그(30)의 지지 돌기(31: 도 3 및 도 4 참조)들을 통해 고정자 코일(7)들의 밴딩부(8)를 고정한 상태로, 용접부(9)를 규제하면서 그 밴딩부(8)를 고정자 코어(3)의 중심 외측 방향으로 밴딩 성형하기 위한 것이다.

이러한 확장 툴(60)들은 승강부재(50)에 고정된 가이드 유닛(70)을 통해 용접부(9)에 대하여 방사 상으로 전후진 이동 가능하게 구비된다. 즉, 상기 확장 툴(60)들은 가이드 유닛(70)을 통하여 고정자 코어(3)의 반지름 방향을 따른 슬롯(4)들의 배열 방향으로 전후진 이동 가능하게 구비된다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치에 적용되는 확장 툴을 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2와 함께 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 확장 툴(60)은 툴 바디(61)와 규제부재(63)를 포함하고 있다. 상기 툴 바디(61)는 뒤에서 더욱 설명될 가이드 유닛(70)에 전후진 이동 가능하게 결합된다.

그리고, 상기 규제부재(63)는 적어도 하나의 용접부(9) 예를 들면, 2개의 용접부(9)를 규제하는 것으로서, 통상적인 체결수단을 통해 툴 바디(61)에 결합된다. 상기 규제부재(63)는 상하 방향으로 관통된 규제 홀(65)을 형성하며, 그 규제 홀(65)을 통해 용접부(9)를 규제할 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에서 상기 가이드 유닛(70)은 확장 툴(60)들의 전후진 이동을 가이드 하기 위한 것으로서, 고정자 코어(3)를 중심에 두고 승강부재(50)에 고정되게 설치된다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치에 적용되는 가이드 유닛을 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2와 함께 도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 가이드 유닛(70)은 브라켓(71)을 통해 승강부재(50)에 고정되게 설치되는 디스크 형상의 고정 레일 플레이트(73)를 포함하고 있다.

상기 고정 레일 플레이트(73)는 이의 중심을 향해 방사 상으로 배치된 레일 홈(75)들을 상면에 형성하고 있다. 상기 레일 홈(75)들에는 확장 툴(60)들의 툴 바디(61)가 중심을 향해 방사 상으로 슬라이딩 가능하게 결합된다.

그리고, 상기 고정 레일 플레이트(73)는 외측 가장자리 부분(74a)과 내측 가장자리 부분(74b) 사이에서 레일 홈(75)들과 연결되는 레일 홀(77)들을 형성하고 있다.

여기서, 상기한 바와 같은 확장 툴(60)들은 고정 레일 플레이트(73)의 레일 홀(77)들에 끼워지는 캠 팔로워 돌기(67)를 포함하고 있다. 상기 캠 팔로워 돌기(67)는 툴 바디(61)를 관통하여 하측으로 돌출되게 그 툴 바디(61)에 결합된다.

이러한 캠 팔로워 돌기(67)는, 확장 툴(60)들의 툴 바디(61)가 고정 레일 플레이트(73) 상면의 레일 홈(75)들에 결합된 상태에서, 레일 홀(77)들을 관통하여 하측 방향으로 돌출된다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에서, 상기 구동유닛(80)은 가이드 유닛(70)의 고정 레일 플레이트(73)에 지지되어 있는 확장 툴(60)들에 전후진 작동력을 인가하기 위한 것이다. 상기 구동유닛(80)은 승강부재(50)에 설치되며, 확장 툴(60)들과 연결된다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치에 적용되는 구동유닛을 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2와 함께 도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 구동유닛(80)은 가동 레일 플레이트(81), 피동 기어부재(83), 서보 모터(85), 그리고 구동 기어부재(87)를 포함하고 있다.

상기 가동 레일 플레이트(81)는 디스크 형상으로 구비되며, 승강부재(50)를 통해 고정 레일 플레이트(73)의 하면에서 외측 가장자리 부분(74a)과 내측 가장자리 부분(74b) 사이에 회전 가능하게 결합된다.

상기 가동 레일 플레이트(81)는 위에서 언급한 바 있는 확장 툴(60)들의 캠 팔로워 돌기(67)를 지지하는 스파이럴 또는 회오리 형상의 캠 팔로워 레일(89)들을 상면에 형성하고 있다.

상기 캠 팔로워 레일(89)들에는 확장 툴(60)들의 캠 팔로워 돌기(67)가 슬라이딩 가능하게 결합된다. 본 발명의 실시 예에서는 상기 가동 레일 플레이트(81)의 회전 운동을 스파이럴 형상의 캠 팔로워 레일(89)과 캠 팔로워 돌기(67)의 캠 결합/작동 구조에 의해 확장 툴(60)들의 직선 운동으로 변환할 수 있다.

상기 피동 기어부재(83)는 가장자리 단에 기어 치들을 형성하고 있는 원판 형의 평 기어로 구비되며, 가동 레일 플레이트(81)의 하면에 고정되게 설치된다.

상기 서보 모터(85)는 회전 방향 및 회전 속도의 서보 제어가 가능한 공지 기술의 서보 모터로서, 구동 축(86)을 가지며 승강부재(50)에 고정되게 설치된다.

그리고, 상기 구동 기어부재(87)는 서보 모터(85)의 구동 축(86)에 고정되게 결합된다. 상기 구동 기어부재(87)는 피동 기어부재(83)의 기어 치들과 치합하는 기어 치들을 형성하고 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치(100)의 작동을 앞서 개시한 도면들 및 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

우선, 본 발명의 실시 예에서는 헤어핀 타입의 고정자 코일(7)들이 슬롯(4)들에 삽입된 고정자 코어(3)를 제공한다.

여기서, 상기 고정자 코일(7)들은 고정자 코어(3)의 반지름 방향을 따라 슬롯(4)들에 삽입되며, 위에서 언급한 바 있는 복수의 레이어들을 형성하는 고정자 코일(7)들의 밴딩부(8) 및 용접부(9)는 슬롯(4)들의 하단을 통해 일정 길이로 돌출(인출)된 상태에 있다.

이와 같은 상태에서, 본 발명의 실시 예에서는 코어 그리퍼(20)를 통해 고정자 코어(3)를 그리핑 하며, 그 고정자 코어(3)를 하측 방향으로 이동시킨다. 그러면, 상기 고정자 코일(7)들의 밴딩부(8) 및 용접부(9)는 코일 고정 지그(30), 가이드 유닛(70)의 고정 레일 플레이트(73) 및 구동유닛(80)의 가동 레일 플레이트(81)의 각 중심 측에 위치하게 된다.

여기서, 상기 코일 고정 지그(30)는 제1 액추에이터(43)의 구동으로 지지부재(41)를 통해 일측 방향으로 회전된 상태에 있으며, 그 코일 고정 지그(30)의 지지 돌기(31)들은 제1 레이어를 형성하는 고정자 코일(7)들의 밴딩부(8)를 고정(지지)하고 있다. 그리고, 확장 툴(60)들은 고정자 코일(7)들의 용접부(9) 하측에서 고정 레일 플레이트(73)의 레일 홈(75)을 따라 후진 이동된 상태를 유지하고 있다.

이 경우, 상기 확장 툴(60)들은 승강부재(50)가 제2 액추에이터(51)의 구동으로서 하측 방향으로 이동됨에 따라, 용접부(9)의 하측에 위치하게 된다.

상기한 바와 같은 상태에서, 본 발명의 실시 예에서는 서보 모터(85)의 구동으로서 구동 축(86)을 일측 방향으로 회전시킨다. 그러면, 구동 기어부재(87)가 구동 축(86)을 통해 일측 방향으로 회전하게 되고, 상기와 같이 구동 기어부재(87)가 일측 방향으로 회전함에 따라, 그 구동 기어부재(87)와 치합된 피동 기어부재(83)는 다른 일측 방향으로 회전하게 된다. 이에 따라 상기 피동 기어부재(83)와 결합된 가동 레일 플레이트(81)는 그 피동 기어부재(83)에 의해 다른 일측 방향으로 회전하게 된다.

여기서, 상기 확장 툴(60)들은 고정 레일 플레이트(73)의 레일 홈(75)에 결합되고, 그 확장 툴(60)들의 캠 팔로워 돌기(67)는 고정 레일 플레이트(73)의 레일 홀(77)을 통해 가동 레일 플레이트(81)의 캠 팔로워 레일(89)에 지지된 상태에 있다.

이에, 본 발명의 실시 예에서는 상기 피동 기어부재(83)의 회전에 따른 가동 레일 플레이트(81)의 회전 운동을 캠 팔로워 레일(89)과 캠 팔로워 돌기(67)의 캠 작동에 의해 확장 툴(60)들의 직선 운동으로 변환한다.

따라서, 상기 확장 툴(60)들의 툴 바디(61)는 고정 레일 플레이트(73)의 레일 홈(75) 및 레일 홀(77)을 따라 고정자 코어(3)의 중심 방향으로 전진 이동하게 되며, 그 확장 툴(60)들의 규제부재(63)는 제1 및 제2 레이어를 형성하는 고정자 코일(7)들의 용접부(9) 직 하방에 위치하게 된다.

다음으로, 본 발명의 실시 예에서는 도 10의 (a)와 같은 상태에서, 제2 액추에이터(51)의 구동으로서 승강부재(50)를 상측 방향으로 일정 구간 이동시킨다. 그러면, 상기 제1 및 제2 레이어를 형성하는 고정자 코일(7)들의 용접부(9)는 규제부재(63)의 규제 홀(65)에 끼워진다. 이 때, 상기 코일 고정 지그(30)의 지지 돌기(31)들은 제1 레이어를 형성하는 고정자 코일(7)들의 밴딩부(8)를 고정(지지)하고 있다.

이와 같은 상태에서, 본 발명의 실시 예에서는 구동유닛(80)의 작동으로서 확장 툴(60)들을 도 10의 (b)에서와 같이 가이드 유닛(70)을 통하여 설정된 구간만큼 후진 이동시킨다.

구체적으로, 본 발명의 실시 예에서는 서보 모터(85)의 구동으로서 구동 축(86)을 다른 일측 방향으로 회전시킨다. 그러면, 구동 기어부재(87)는 구동 축(86)을 통해 다른 일측 방향으로 회전하게 되고, 상기와 같이 구동 기어부재(87)가 다른 일측 방향으로 회전함에 따라, 그 구동 기어부재(87)와 치합된 피동 기어부재(83)는 일측 방향으로 회전하게 된다. 이에 따라 상기 피동 기어부재(83)와 결합된 가동 레일 플레이트(81)는 그 피동 기어부재(83)에 의해 일측 방향으로 회전하게 된다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 가동 레일 플레이트(81)의 캠 팔로워 레일(89)과 확장 툴(60)들의 캠 팔로워 돌기(67)의 캠 작동에 의해 그 확장 툴(60)들을 고정 레일 플레이트(73)의 레일 홈(75) 및 레일 홀(77)을 따라 설정된 구간만큼 고정자 코어(3)의 중심 외측 방향으로 후진 이동시킨다.

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 상기 확장 툴(60)들의 규제부재(63)가 제1 및 제2 레이어를 형성하는 고정자 코일(7)들의 용접부(9)를 규제 홀(65)을 통해 규제하며, 제1 레이어를 형성하는 고정자 코일(7)들의 밴딩부(8)를 코일 고정 지그(30)의 지지 돌기(31)들을 통해 고정하고 있는 상태에서, 확장 툴(60)들이 후진 이동함에 따라, 제1 및 제2 레이어를 형성하는 고정자 코일(7)들의 밴딩부(8)를 지지 돌기(31)의 지지 단 형상(라운드 형상)을 따라서 고정자 코어(3)의 중심 외측 방향으로 밴딩 성형하게 된다(도 10의 (b) 참조).

그리고 나서, 본 발명의 실시 예에서는 상술한 바와 같은 작용을 통하여 확장 툴(60)들을 하측 방향으로 이동시키며, 고정자 코어(3)의 중심 방향으로 전진 이동시키고, 다시 상측 방향으로 이동시키게 되면, 제3 및 제4 레이어를 형성하는 고정자 코일(7)들의 용접부(9)를 확장 툴(60)들의 규제부재(63)를 통해 규제할 수 있게 된다.

이와 같은 상태에서 상기 확장 툴(60)들을 후진 이동시키게 되면, 제3 및 제4 레이어를 형성하는 고정자 코일(7)들의 밴딩부(8)를 제2 레이어를 형성하는 고정자 코일(7)들의 밴딩부(8)를 통해 고정하고 있는 상태에서, 제2 레이어를 형성하는 고정자 코일(7)들의 밴딩부(8) 형상을 따라 제3 및 제4 레이어를 형성하는 고정자 코일(7)들의 밴딩부(8)를 고정자 코어(3)의 중심 외측 방향으로 밴딩 성형하게 된다(도 10의 (c) 참조).

다음으로, 본 발명의 실시 예에서는 확장 툴(60)들을 하측 방향으로 이동시키며, 고정자 코어(3)의 중심 방향으로 전진 이동시키고, 다시 상측 방향으로 이동시키게 되면, 제5 및 제6 레이어를 형성하는 고정자 코일(7)들의 용접부(9)를 확장 툴(60)들의 규제부재(63)를 통해 규제할 수 있게 된다(도 10의 (d) 참조).

이와 같은 상태에서 상기 확장 툴(60)들을 후진 이동시키게 되면, 제5 및 제6 레이어를 형성하는 고정자 코일(7)들의 밴딩부(8)를 제4 레이어를 형성하는 고정자 코일(7)들의 밴딩부(8)를 통해 고정하고 있는 상태에서, 제4 레이어를 형성하는 고정자 코일(7)들의 밴딩부(8) 형상을 따라 제5 및 제6 레이어를 형성하는 고정자 코일(7)들의 밴딩부(8)를 고정자 코어(3)의 중심 외측 방향으로 밴딩 성형하게 된다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 상술한 바와 같은 일련의 과정을 거치며 고정자 코어(3)에 삽입된 고정자 코일(7)들의 밴딩부(8)를 그 고장자 코어(3)의 중심 외측 방향으로 밴딩 성형함으로써, 고정자 코일(7)들의 용접부(9) 간 거리를 확장시킬 수 있게 된다.

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 상기 고정자 코어(3)에 삽입된 고정자 코일(7)들의 용접부(9) 간 절연거리를 확보함과 아울러 후 공정인 용접부 용접 공정에서의 작업성(용접성)을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에서는 고정자 코일(7)들의 용접부(9) 간 거리 확장이 완료된 상태에서, 코어 그리퍼(20)를 통해 고정자 코어(3)를 상측 방향으로 이동시키며, 후 공정으로 이송하게 된다.

이때, 본 발명의 실시 예에서는 고정자 코어(20)를 상측 방향으로 이동시키기 전에, 제1 액추에이터(43)의 구동으로서 코일 고정 지그(30)를 지지부재(41)를 통해 다른 일측 방향으로 일정 구간 회전시킨다.

그러면, 고정자 코일(7)들의 밴딩 성형된 밴딩부(8)는 지지 돌기(31)들을 벗어나며, 회피 홈(33)들 측에 위치하게 된다. 이 상태에서 상기 코어 그리퍼(20)를 통해 고정자 코어(3)를 상측 방향으로 이동시킨다. 이에 따라 본 발명의 실시 예에서는 회피 홈(33)들을 통해 지지 돌기(31)들과 밴딩부(8)(밴딩 성형된 부분)들의 걸림을 회피하면서 고정자 코어(3)를 상측 방향으로 이동시킬 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치(100)에 의하면, 종래 기술과 달리, 고정자 코일(7)들의 용접부(9) 간 거리를 수평 방향으로 확장시킴으로써, 고정자 코일(7)들의 용접부(9) 간 거리의 확장량 조절에 따른 툴의 자유도를 확보할 수 있고, 이로 인해 고정자 코일(7)들의 수량 변경 또는 용접부(9) 간 확장량 변경 등에 따른 다 기종의 고정자 생산에 유연적으로 대응할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예는 고정자 코어(3)에 고정자 코일(7)들을 삽입한 상태에서 용접부(9) 간 거리를 확장시킬 수 있으므로, 삽입 전 고정자 코일(7)들의 관리를 단순화시킬 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에서는 확장 툴(60)들을 통해 고정자 코일(7)들의 밴딩부(8)를 밴딩 성형하며 용접부(9) 간의 거리를 확장하고, 확장 툴(60)의 회전을 통해 밴딩부(8)의 형상 보정이 가능하므로, 밴딩부(8)의 스프링 백 영향을 최소화 하여 용접부(9)의 위치 정밀도(정렬도)를 높일 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치에 적용되는 확장 툴의 변형 예를 도시한 도면이다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 확장 툴(160)들의 변형 예로서, 그 확장 툴(160)들은 툴 바디(161)와, 그 툴 바디(161)에 회전 가능하게 결합되는 규제부재(163)를 포함할 수 있다.

상기 툴 바디(161)는 도 1에서와 같은 가이드 유닛(70)에 방사 상으로 전후진 이동 가능하게 결합된다.

상기 규제부재(163)는 상하 방향으로 관통된 규제 홀(165)를 가지며, 툴 바디(161)에 상하 방향을 따라 설정된 회전 범위로 회전 가능하게 결합된다. 상기 규제부재(163)는 규제 홀(165)을 통해 적어도 하나의 용접부(9: 이하 도 13 참조)를 규제할 수 있다.

여기서, 상기 툴 바디(161)는 규제부재(163)의 설정된 회전 범위에 따른 상하 회전을 규제하기 위한 스토퍼(168)를 일체로 형성하고 있다. 그리고, 상기 규제부재(163)는 스토퍼(168)의 상면과 설정된 높이 차를 두고 회전 핀(169)을 통하여 툴 바디(161)에 회전 가능하게 결합된다.

상기와 같이 구성되는 확장 툴(160)은 스토퍼(168)와의 높이 차만큼 규제부재(163)의 상하 회전 범위를 설정할 수 있다. 더 나아가, 상기 규제부재(163)는 툴 바디(161)의 한쪽으로 치우쳐진 회전 중심을 형성하는 바, 그 회전 중심에 결합된 회전 핀(169)을 통하여 스토퍼(168)와의 높이 차 범위 내에서 상하 방향으로 회전할 수 있다.

이에, 상기 규제부재(163)의 규제 홀 반대쪽 부위를 상측에서 가압하게 되면, 그 규제부재(163)의 규제 홀(165) 측은 회전 핀(169)을 중심으로 상향 회전하게 된다. 그리고 상기 규제부재(163)에 대한 가압을 해제하게 되면, 그 규제부재(163)의 규제 홀(165) 측은 자중에 의해 회전 핀(169)을 중심으로 하향 회전하게 된다.

도 12는 상술한 바와 같은 확장 툴(160)의 규제부재(163)를 가압하며 그 규제부재(163)를 상측 방향으로 회전시키기 위한 툴 회전유닛(190)을 도시하고 있다.

상기 툴 회전유닛(190)은 승강부재(50)에 설치되는 바, 확장 툴(160)들의 규제부재(163)를 가압하기 위한 가압부재(191)를 포함하고 있다. 상기 가압부재(191)는 이동유닛(193)을 통하여 상하 방향 및 확장 툴(160)의 전후 이동 방향으로 이동 가능하게 구비된다.

상기에서 이동유닛(193)은 승강부재(50)에 설치되는 지지대(194)와, 그 지지대(194)에 설치되는 제1 이동부(196)와, 제1 이동부(196)에 설치되는 제2 이동부(198)을 포함하고 있다.

상기 지지대(194)는 승강부재(50)에 상하 방향으로 설치된다. 상기 제1 이동부(196)는 지지대(194)에 상하 방향으로 이동 가능하게 결합된다. 여기서, 상기 제1 이동부(196)는 서보 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하며 작동 로드를 전후 방향으로 작동시키는 공지 기술의 구동수단 또는 공압에 의하여 작동 로드를 전후 방향으로 작동시키는 공지 기술의 구동수단을 통해 지지대(194)를 따라 상하 방향으로 이동될 수 있다.

그리고, 상기 제2 이동부(198)는 가압부재(191)를 고정하며, 제1 이동부(196)에 전후 방향으로 이동 가능하게 결합된다. 여기서, 상기 제2 이동부(198)는 서보 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하며 작동 로드를 전후 방향으로 작동시키는 공지 기술의 구동수단 또는 공압에 의하여 작동 로드를 전후 방향으로 작동시키는 공지 기술의 구동수단을 통해 제1 이동부(196)를 따라 전후 방향으로 이동될 수 있다.

한편, 상기한 바와 같은 툴 회전유닛(190)은 승강부재(50)에 확장 툴(160)들의 배열 방향을 따라서 복수 개로 설치될 수 있다. 상기 복수 개의 툴 회전유닛(190)들은 예를 들어, 확장 툴(160)들의 배열 구간을 4 구간으로 분할한 각각의 분할 구간에 설치될 수 있다.

이러한 복수 개의 툴 회전유닛(190)들은 상기한 분할 구간에 대응하는 확장 툴(160)들의 규제부재(163)를 일괄적으로 가압할 수 있는 가압부재(191)를 포함하고 있다.

이하에서는 상기와 같이 구성되는 변형 예의 확장 툴(160)들과, 그 확장 툴(160)들의 규제부재(163)를 회전시키기 위한 툴 회전유닛(190)의 작용을 상세하게 설명한다.

우선, 본 변형 예에서는 도 13의 (a)에서와 같이, 상술한 바 있듯이 고정자 코어(3)에 삽입된 고정자 코일(7)들의 밴딩부(8)를 코일 고정 지그(30)에 고정하며, 확장 툴(160)들의 규제부재(163)를 통해 고정자 코일(7)들의 용접부(9)를 규제한 상태에서, 확장 툴(160)들을 후진 이동시키며, 밴딩부(8)를 고장자 코어(3)의 중심 외측 방향으로 밴딩 성형한다.

그리고 나서, 본 변형 예에서는 도 13의 (b)에서와 같이, 툴 회전유닛(190)의 가압부재(191)를 이동유닛(193)을 통해 하측 방향으로 이동시키며, 그 가압부재(191)를 통해 확장 툴(160)들의 규제부재(163)를 가압한다.

이에, 상기 규제부재(163)의 규제 홀(165) 측은 회전 핀(169)을 중심으로 상향 회전하게 된다. 따라서, 상기 규제부재(163)는 밴딩부(8)의 밴딩 반대방향으로 회전함으로써, 밴딩부(8)의 밴딩 형상을 보정하며, 그 밴딩부(8)의 스프링 백 영향을 최소화 할 수 있다.

이 후, 본 변형 예에서는 툴 회전유닛(190)의 가압부재(191)를 이동유닛(193)을 통해 상측 방향으로 이동시키며, 확장 툴(160)들의 규제부재(163)에 대한 가압을 해제한다.

그러면, 도 13의 (c)에서와 같이, 상기 규제부재(163)의 규제 홀(165) 측은 자중에 의해 회전 핀(169)을 중심으로 하향 회전하게 되며, 다음으로 확장 툴(160)들을 하측 방향으로 이동시키게 되면, 밴딩 형상이 보정된 밴딩부(8)를 통해 용접부(9)의 직진도를 유지할 수 있다.

한편, 상기 확장 툴(160)들을 통해 다른 용접부(9)들의 간격을 확장시키는 경우, 본 변형 예에서는 이동유닛(193)을 통해 툴 회전유닛(190)을 고정자 코어(3)의 중심 측으로 전진 이동시킨 상태에서, 상술한 바와 같은 일련의 과정이 이루어질 수 있다.

따라서, 본 변형 예에서는 확장 툴(160)들의 회전을 통해 밴딩부(8)의 형상 보정이 가능하므로, 밴딩부(8)의 스프링 백 영향을 최소화 하여 용접부(9)의 위치 정밀도(정렬도)를 높일 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당 업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.

1: 고정자 3: 고정자 코어
4: 슬롯 7: 고정자 코일
8: 밴딩부 9: 용접부
10: 프레임 20: 코어 그리퍼
30: 코일 고정 지그 31: 지지 돌기
33: 회피 홈 41: 지지부재
43: 제1 액추에이터 45: 작동 로드
47: 작동 핀 49: 작동 홀
50: 승강부재 51: 제2 액추에이터
60, 160: 확장 툴 61, 161: 툴 바디
63, 163: 규제부재 65, 165: 규제 홀
67: 캠 팔로워 돌기 70: 가이드 유닛
71: 브라켓 73: 고정 레일 플레이트
74a: 외측 가장자리 부분 74b: 내측 가장자리 부분
75: 레일 홈 77: 레일 홀
80: 구동유닛 81: 가동 레일 플레이트
83: 피동 기어부재 85: 서보 모터
86: 구동 축 87: 구동 기어부재
89: 캠 팔로워 레일 100: 용접부 확장 장치
168: 스토퍼 169: 회전 핀
190: 툴 회전유닛 191: 가압부재
193: 이동유닛 194: 지지대
196: 제1 이동부 198: 제2 이동부

Claims (17)

1. 고정자 코어의 슬롯들에 삽입되어 상기 슬롯들의 하단을 통해 돌출된 헤어핀 타입 고정자 코일들의 밴딩부를 밴딩 성형하며, 상기 밴딩부들의 끝단에 연결된 용접부의 간격을 확장하기 위한 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치로서,
   프레임에 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되며, 상기 고정자 코어를 그리핑 하는 코어 그리퍼;
   상기 프레임에 설정된 회전 범위로 회전 가능하게 설치되며, 상기 코어 그리퍼에 의하여 상기 고정자 코어를 중심에 두고 상기 고정자 코일들의 밴딩부를 고정하는 코일 고정 지그;
   상기 코일 고정 지그의 하측에서 상기 프레임에 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되는 승강부재;
   상기 승강부재에 고정된 가이드 유닛을 통해 상기 용접부에 대하여 방사 상으로 전후진 이동 가능하게 구비되고, 상기 용접부를 규제하면서 상기 밴딩부를 상기 고정자 코어의 중심 외측 방향으로 밴딩 성형하는 다수 개의 확장 툴들; 및
   상기 확장 툴들과 연결되게 상기 승강부재에 설치되며, 상기 확장 툴들에 전후진 작동력을 인가하는 구동유닛;
   을 포함하는 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 코일 고정 지그는,
   상기 고정자 코어의 반지름 방향을 따라 슬롯들을 통해 방사 상으로 배열되어 있는 상기 고정자 코일들의 밴딩부를 고정하는 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 코일 고정 지그는,
   외측 가장자리 단과 내측 가장자리 단을 가진 디스크 형상의 플레이트로 구비되되,
   상기 밴딩부들을 지지하는 지지 돌기들을 상기 고정자 코어의 원주 방향을 따라 상기 내측 가장자리 단에 형성하며,
   상기 코어 그리퍼에 의한 상기 고정자 코어의 상측 이동 시, 상기 지지 돌기들과 상기 밴딩부들의 걸림을 회피하기 위한 회피 홈들을 상기 지지 돌기들 사이에 형성하는 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 프레임에 고정되게 설치되며, 상기 승강부재의 상측에서 상기 코일 고정 지그를 지지하는 지지부재와,
   상기 지지부재에 설치되며, 상기 코일 고정 지그를 양측 방향으로 회전시키는 액추에이터
   를 더 포함하는 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 확장 툴들은,
   상기 가이드 유닛에 방사 상으로 전후진 이동 가능하게 결합되는 툴 바디와,
   상기 툴 바디에 결합되고, 상하 방향으로 관통된 규제 홀을 가지며 상기 규제 홀을 통해 적어도 하나의 용접부를 규제하는 규제부재
   를 포함하는 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 가이드 유닛은,
   상기 확장 툴들이 방사 상으로 슬라이딩 가능하게 결합되는 레일 홈들을 상면에 형성하고 있는 디스크 형상으로 구비되며, 상기 승강부재에 고정되게 설치되는 고정 레일 플레이트
   를 포함하는 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 고정 레일 플레이트는,
   외측 가장자리 부분과 내측 가장자리 부분 사이에서 상기 레일 홈들과 연결되는 레일 홀들을 형성하는 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 확장 툴들은,
   상기 레일 홀들에 끼워지는 캠 팔로워 돌기를 포함하는 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치.
9. 제8 항에 있어서,
   상기 구동유닛은,
   상기 승강부재를 통해 상기 고정 레일 플레이트의 하면에서 외측 가장자리 부분과 내측 가장자리 부분 사이에 회전 가능하게 결합되며, 상기 캠 팔로워 돌기들을 지지하는 스파이럴 형상의 캠 팔로워 레일을 상면에 형성하고 있는 디스크 형상의 가동 레일 플레이트
   를 포함하는 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 구동유닛은,
    상기 가동 레일 플레이트의 하면에 고정되게 설치되는 피동 기어부재와,
    상기 승강부재에 설치되는 서보 모터와,
    상기 서보 모터의 구동 축에 결합되며, 상기 피동 기어부재와 치합하는 구동 기어부재
    를 포함하는 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치.
11. 제1 항에 있어서,
    상기 확장 툴들은,
    상기 가이드 유닛에 방사 상으로 전후진 이동 가능하게 결합되는 툴 바디와,
    상기 툴 바디에 상하 방향을 따라 설정된 회전 범위로 회전 가능하게 결합되고, 상하 방향으로 관통된 규제 홀을 가지며 상기 규제 홀을 통해 적어도 하나의 용접부를 규제하는 규제부재
    를 포함하는 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치.
12. 제10 항에 있어서,
    상기 툴 바디는,
    상기 규제부재의 상하 회전을 규제하는 스토퍼를 일체로 형성하는 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치.
13. 제12 항에 있어서,
    상기 규제부재는,
    상기 스토퍼와 설정된 높이 차를 두고 회전 핀을 통하여 상기 툴 바디에 회전 가능하게 결합되는 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치.
14. 제11 항에 있어서,
    상기 승강부재에는,
    상기 확장 툴들의 상기 규제부재를 가압하며 상측 방향으로 회전시키는 툴 회전유닛이 설치되는 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치.
15. 제14 항에 있어서,
    상기 툴 회전유닛은,
    상기 승강부재에 이동유닛을 통하여 상하 방향 및 상기 확장 툴의 전후 이동 방향으로 이동 가능하게 설치되며, 상기 규제부재를 가압하는 가압부재
    를 포함하는 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치.
16. 제15 항에 있어서,
    상기 이동유닛은,
    상기 승강부재에 상하 방향으로 설치되는 지지대와,
    상기 지지대에 상하 방향으로 이동 가능하게 결합되는 제1 이동부와,
    상기 가압부재를 고정하며, 상기 제1 이동부에 전후 방향으로 이동 가능하게 결합되는 제2 이동부
    를 포함하는 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치.
17. 제15 항에 있어서,
    상기 툴 회전유닛은,
    상기 승강부재에 상기 확장 툴들의 배열 방향을 따라서 복수 개로 구비되는 평각형 고정자 코일의 용접부 확장 장치.

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