KR20230060005A - 케이블 자동정렬장치 및 이를 이용한 케이블 자동 납땜 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 본체부와, 본체부에 결합되고 작동신호에 따라 세워진 상태의 케이블 측면을 클램핑 또는 언클램핑하는 클램핑부와, 클램핑부의 하부에 위치하고 클램핑부의 언클램핑에 의하여 케이블이 자유낙하하면 케이블이 내부에 삽입 안착되어 케이블이 설정된 기준위치에 위치하게 하는 위치조절부와, 클램핑부로 작동신호를 전송하여 클램핑부를 작동제어하는 작동제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 정렬장치 및 이를 이용한 케이블 자동 납땜 시스템을 제공할 수 있다. 상기한 바에 따르면 자동화 공정을 통해 여러 개의 단자를 갖는 동축케이블들을 자동 납땜이 가능하도록 하고, 동축케이블의 구부러진 각도에 따른 디핑깊이의 각 변화에도 설정된 기준의 디핑깊이로 정확히 조절하여 설정된 위치까지 디핑하여 납땜함으로써 납땜에 따른 피복의 손상을 방지 및 납땜 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

케이블 자동정렬장치 및 이를 이용한 케이블 자동 납땜 시스템 {Automatic alignment apparatus for cable and automatic cable soldering system using the same}

본 발명은 케이블 자동정렬장치 및 이를 이용한 케이블 자동 납땜 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디핑 납땜을 하는데 있어서 구부러진 케이블 휨으로 인한 디핑깊이의 변화가 발생하더라도 케이블들 각각의 디핑깊이를 설정된 기준위치에 자동정렬하여 피복의 손상 및 납땜불량을 저하시킬 수 있으며, 자동화 공정을 통해 여러 개의 단자를 갖는 케이블들을 자동 납땜할 수 있어 경제적이며 납땜 품질을 향상시킬 수 있는 케이블 자동정렬장치 및 이를 이용한 케이블 자동 납땜 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 차량 내부에서 무선 콘텐츠 사용을 위해 장착되는 RF 안테나의 종류로는 수직안테나, 유리장착 안테나, Bee-sting 안테나, Shark-fin 안테나 등이 있다. 특히, 차량용 안테나 중 차량의 지붕위에 위치한 Shark-fin 안테나는 GPS, DMB, SDARS, LTE 등 각종 무선 통신 시스템의 여러 안테나가 집적되어 있으며, 안테나로부터 송수신되는 신호들은 일반적으로 RF 동축 케이블을 이용하여 차량의 오디오 또는 AVN과 같은 시스템으로 연결된다.

한편, Shark-fin 안테나와 같이 여러 회선이 집적되는 경우 완성차 제조공정에서 조립성을 확보하기 위해 길이가 짧은 동축 케이블 여러 개를 한 다발로 묶어 Shark-fin 안테나의 각 회선에 연결하는데, 이때 각 동축케이블의 한쪽 종단은 안테나 보드의 각 회선에 직접 납땜되고 다른 쪽 종단은 모두 하나의 커넥터(하우징)에 조립된다.

여기서, 짧은 길이의 동축 케이블 어셈블리를 '리드와이어'라고 칭할 수 있으며, 이러한 리드와이어는 일반적으로 길이가 10cm ~ 25cm 정도의 길이를 가지고 있으며 flexible한 재질의 동축 케이블을 사용한다.

이때, 리드와이어의 한쪽 종단은 Shark-fin 안테나의 PCB 보드에 직접적으로 땜납하여 연결하는데 땜납 작업성 향상을 위해 동축케이블 종단의 심선과 편조 도체 부위에 사전 무연 납땜이 요구된다.

한편, 리드와이어 제조 시 심선과 편조의 무연납땜 공정은 대다수의 공정이 수작업으로 이루어지고 있는 실정이며, 수입 자동화 장비를 도입한다 하더라도 고가의 장비 가격 및 유지보수 비용으로 제품의 가격 경쟁력이 크게 감소하는 문제점이 있었다.

나아가, 단자가 1개인 일반 와이어의 경우 절단, 탈피, 납땜 공정을 자동화한 장비들이 일부 사용되고 있으나 단자가 2개인 동축 케이블에는 이러한 자동화 적용이 불가능한 문제점이 있었으며, 동축케이블 종단부 탈피 공정은 유전체, 편조, 피복을 임의의 위치에서 정밀한 깊이로 탈피하기 때문에 일반 와이어에 비해 속도가 느리고, 보다 빠른 cycle time을 가지는 자동 납땜 공정에 맞추기 위해 절단 탈피 공정의 선수작업이 요구될 수 있다.

한편, 절단 탈피된 동축케이블 종단의 무연 납땜을 위해서는 동축케이블의 일부분을 파지한 후 납땜할 부위의 종단을 기준 위치로 삼아 정렬시키는 공정이 필수적으로 요구된다. 이때 동축케이블을 파지하는 부분과 납땜할 부위의 종단까지 케이블이 곧게 펴져 있는 경우에는 기준위치 정렬과 납땜 깊이 조절이 원활하게 이루어져 양호한 납땜품질을 얻을 수 있으나, 일반적으로 동축케이블은 둥글게 롤로 말아 보관된다는 점을 감안하면 동축케이블은 임의의 길이로 절단 시 휘어짐이 발생하기 때문에 동축케이블 파지한 부분과 동축케이블 종단까지 임의의 각도로 구부러져 있을 수 밖에 없다.

즉, 둥글게 롤 형태로 말려진 동축케이블을 임의의 길이로 절단 및 탈피한 경우 동축케이블은 임의의 각도로 구부러져 있기 때문에, 이렇게 구부러진 동축케이블의 일부를 파지하는 경우 파지 부위부터 동축케이블 종단까지 일직선이 아니기 때문에 종단에서 납땜이 필요한 부위까지의 길이가 구부러진 각도에 따라 다르게 적용되어야 한다.

그런데, 종래의 납땜을 위한 디핑 장치들은 수직으로 탈피 길이만큼 단순 디핑작업이 이루어지기 때문에 이렇게 구부러진 동축케이블의 길이 변화에 대응하지 못하고 고온 납물에 피복이 직접적으로 접촉되면서, 피복이 열에 약한 재질의 경우 피복이 녹아 PCB등 연결 회로와 접합 시 절연 기능이 감소 되어 품질문제가 발생할 수 있는 문제점이 있었다.

대한민국 등록실용신안 제20-0291242호

본 발명은, 여러 개의 단자를 갖는 동축케이블들을 자동화 공정을 통해 자동 납땜이 가능하도록 하고, 동축케이블의 구부러진 각도에 따른 디핑깊이의 변화에 대응하여 각 케이블들에 대하여 설정된 기준의 디핑깊이로 정렬 조절하여 피복의 손상 및 납땜불량을 저하시킬 수 있어 납땜 품질을 향상시킬 수 있는 케이블 정렬장치 및 이를 이용한 케이블 자동 납땜 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명은 본체부와, 상기 본체부에 결합되고 작동신호에 따라 세워진 상태의 케이블 측면을 클램핑 또는 언클램핑하는 클램핑부와, 상기 클램핑부의 하부에 위치하고 상기 클램핑부의 언클램핑에 의하여 상기 케이블이 자유낙하하면 상기 케이블이 내부에 삽입 안착되어 상기 케이블이 설정된 기준위치에 위치하게 하는 위치조절부와, 상기 클램핑부와 상기 위치조절부로 작동신호를 전송하여 상기 클램핑부와 상기 위치조절부 각각을 작동제어하는 작동제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 자동정렬장치를 제공할 수 있다.

여기서, 상기 위치조절부는, 클램핑부의 하부에 위치하고 상부에 자유낙하하는 케이블이 삽입되는 삽입부가 관통 형성되고, 삽입부와 연통되어 삽입된 케이블의 하단이 내부 저면에 안착되도록 정렬공간이 형성된 정렬지그와, 상기 정렬지그와 결합되어 구부러진 상기 케이블이 삽입되어 내부 측면에 걸리지 않고 내부 저면에 안착되도록 상기 작동제어부의 작동신호에 의하여 상기 정렬지그를 상하방향으로 왕복 이동시키는 위치조절작동부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 위치조절부는, 구부러진 상기 케이블이 삽입되어 내부 측면에 걸리지 않고 내부 저면에 안착되도록 상기 작동제어부의 작동신호에 의하여 상하방향으로 왕복 이동할 수 있도록 형성될 수 있다.

이때, 상기 삽입부는, 상기 케이블이 진입하는 상부에서 상기 정렬공간을 향하는 하부로 갈수록 수평단면적이 점진적으로 감소하도록 형성될 수 있다.

상기 클램핑부는, 상기 케이블을 가압하여 클램핑하거나 해제되어 언클램핑하는 클램프유닛과, 상기 작동제어부로부터 수신된 작동신호에 의하여 상기 클램프유닛을 작동시키는 클램프작동부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 클램프유닛은, 상기 케이블의 일측에 위치하고 상기 케이블과 대면하는 내측으로 상기 삽입관통부가 형성되도록 반원통형의 제1삽입홈부가 형성되며 상기 작동제어부의 작동신호에 따라 이동하여 상기 케이블을 가압하는 제1클램프와, 상기 제1클램프와 대향되게 상기 케이블의 타측에 위치하고 상기 케이블과 대면하는 내측으로 상기 제1삽입홈부와 함께 상기 삽입관통부가 형성되도록 반원통형의 제2삽입홈부가 형성되며 상기 작동제어부의 작동신호에 따라 이동하여 상기 케이블을 가압하는 제2클램프를 포함할 수 있다.

세부적으로, 상기 제1클램프는, 복수개로 상하방향을 따라 서로 이격되게 배열되어 작동되는 제1클램프암들을 포함하고, 상기 제2클램프는, 복수개로 상하방향을 따라 서로 이격되게 배열되어 작동되는 상기 제1클램프암들과 엇갈리게 위치하는 제2클램프압들을 포함할 수 있다.

또한, 상기 삽입관통부는, 상기 케이블이 진입하는 상부에서 하부로 갈수록 관통 단면적이 점진적으로 감소하도록 형성될 수 있다.

상기 작동제어부는, 상기 클램핑부를 작동시키는 클램프작동부와, 상기 위치조절부를 상하방향 이동시키는 위치조절작동부와, 상기 클램프작동부와 상기 위치조절작동부 각각으로 작동신호를 전송하여 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 본 발명은 설정 길이로 절단되고 일단부가 탈피되어 편조와 심선이 노출된 케이블들을 개별적으로 순차 이송 공급하는 케이블 자동이송장치와; 상기 케이블 자동이송장치에 의하여 공급된 상기 케이블을 세워진 상태로 파지 또는 자유낙하시키고, 상기 케이블의 일단부가 안착되어 상기 케이블이 설정된 기준위치에 위치하도록 하는 케이블 자동정렬장치와; 상기 케이블 자동정렬장치에 의하여 상기 케이블이 기준위치에 위치하면 상기 케이블의 일단부가 납땜물에 디핑되도록 하여 상기 케이블의 일단부를 자동 납땜하는 케이블 자동납땜장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 자동 납땜 시스템을 제공할 수 있다.

여기서, 상기 케이블 자동정렬장치는, 본체부와, 상기 본체부에 결합되고 작동신호에 따라 세워진 상태의 케이블 측면을 클램핑 또는 언클램핑하는 클램핑부와, 상기 클램핑부의 하부에 위치하고 상기 클램핑부의 언클램핑에 의하여 상기 케이블이 자유낙하하면 상기 케이블이 내부에 삽입 안착되어 상기 케이블이 설정된 기준위치에 위치하게 하는 위치조절부와, 상기 클램핑부와 상기 위치조절부로 작동신호를 전송하여 상기 클램핑부와 상기 위치조절부 각각을 작동제어하는 작동제어부;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 케이블 자동이송장치는, 상기 작동제어부에 의하여 상기 케이블을 진공흡착하여 파지하는 흡착그리퍼를 포함하고, 상기 흡착그리퍼는, 상기 케이블의 외주측면이 안착될 수 있도록 안착홈이 형성되고 상기 안착홈이 형성된 측면으로 상기 케이블의 길이방향을 따라 복수개의 흡착홀들이 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 케이블 정렬장치 및 이를 이용한 케이블 자동 납땜 시스템은 자동화 공정을 통해 여러 개의 단자를 갖는 동축케이블들을 자동 납땜이 가능하도록 하고, 케이블 정렬장치를 통해 동축케이블의 구부러진 각도에 따른 디핑깊이의 각 변화에도 설정된 기준의 디핑깊이로 정확히 조절하여 설정된 위치까지 디핑하여 납땜할 수 있기 때문에 납땜에 따른 피복의 손상을 방지할 수 있으며 이에 따라 납땜 품질을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따른 케이블 정렬장치 및 이를 이용한 케이블 자동 납땜 시스템은 케이블 정렬장치에 의하여 구부러진 동축케이블의 경우 구부러진 각도에 따라 디핑(dipping) 깊이가 조절되어 구부러진 동축케이블을 피복의 손상없이 디핑할 수 있음은 물론 디핑 깊이 감소에 의하여 디핑이 안된 부위의 미납 가능성을 저하시킬 수 있으며, 자유낙하를 이용하여 디핑 납땜되도록 구성되어 구조가 간단하며 제품의 생산성 향상을 통한 원가절감을 획득하고, 고장이 적으며, 작업환경 개선 및 작업을 용이하게 할 수 있으며, 무연납땜 품질을 향상 및 품질 일관성을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 케이블 정렬장치 및 이를 이용한 케이블 자동 납땜 시스템은 자동화 공정을 통해 종래의 무연납으로 도급하는 납땜 공정을 대부분 수작업으로 진행하는데 있어서 작업자가 기화된 플럭스에 쉽게 노출되어 위해한 작업환경을 갖는 문제점을 해결할 수 있어 납 또는 주석을 이용한 무연 솔더링이 의무화된 각종 산업 분야에서의 적용이 용이할 수 있다.

도 1은 케이블의 형상에 따른 디핑 시 피복 손상을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 케이블이 휘어짐으로 인한 기준위치 차이를 나타내기 위한 도면이다.
도 3은 케이블의 길이와 휘어짐에 따른 수직길이 차이 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는 케이블이 휘어졌을 경우 초과 디핑깊이를 나타내기 위한 도면이다.
도 5는 케이블 길이와 휘어짐에 따른 초과 디핑깊이를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 케이블 자동정렬장치의 구성을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 케이블 자동정렬장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 케이블 자동정렬장치에서 작동제어부의 제어흐름을 나타내는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 케이블 자동 납땜 시스템에 의한 자동 납땜 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 케이블 자동 납땜 시스템에서 흡착그리퍼의 다양한 실시예를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 케이블 자동 납땜 시스템에서 흡착그리퍼의 흡착홈과 케이블 간의 위치 오프셋과 각도 오프셋에 따른 실험 개념을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 케이블 자동 납땜 시스템에서 다양한 디핑깊이와 드웰타임에 따른 납땜 불량개수를 나타낸 그래프이다.

이하에서는 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 이해할 수 있도록 첨부된 도면을 참조한 바람직한 실시 예를 들어 설명하기로 한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

우선, 본 발명의 실시예에 따른 케이블 자동정렬장치를 살펴봄에 앞서 동축케이블의 형상과 이에 따른 디핑 납땜 시 피복 손상에 대하여 살펴보기로 한다.

도 1을 참조하면, 케이블은 일반적으로 피복층과, 편조층과, 유전체층과, 심선을 포함하여 구성되며, 롤 형태로 제조 공급되는 케이블을 설정 길이로 재단하여 사용하게 된다. 이러한 경우 동축 케이블은 휘어짐이 발생하게 되는데 (a)는 케이블이 곧은 이상적인 상태를 나타내며, (b)는 케이블이 구부러진 일반적인 상태를 나타내고 있다. 이를 살펴보면, (a)와 같이 이상적으로 곧은 동축케이블의 경우에는 디핑 납땜 시 정확한 디핑(dipping) 깊이 조절이 가능하다. 하지만, (b)와 같이 구부러진 동축케이블의 경우에는 구부러진 각도에 따라 디핑 깊이가 조절되어야 하는데, 이때 디핑 깊이를 감소시키는 경우 디핑이 안된 부위에 미납이 될 가능성 있다.

도 2를 참조하여 케이블의 구부러짐으로 인한 기준위치 차이에 대하여 살펴보기로 한다.

도면에서,

는 구부러진 각도(bending angle)를 나타내고,

는 곧은 케이블의 전체 길이를 나타내고,

는 구부러진 케이블 수직길이를 나타내며,

는 구부러짐으로 인한 케이블 수직길이 차이

를 나타내고, r은 구부러진 케이블 호의 반경을 나타낸다.

이를 살펴보면,

의 각도로 구부러진 케이블은 반경이 r이고 각도가

원의 호로 근사화할 수 있다.

이때, 구부러진 케이블 호의 길이는 구부러지지 않은 케이블의 길이와 같으므로,

,

로 나타낼 수 있으며, 구부러진 케이블의 수직길이 (

)는 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.

수학식 1

이에, 구부러짐으로 인한 케이블의 수직길이 차이

는 다음의 수학식 2 및 수학식 3으로 표현될 수 있다.

수학식 2

수학식 3

도 3은 케이블 길이와 구부러짐에 따른 수직길이 차이(

) 변화에 대한 그래프이다. 도면을 참조하면, 구부러진 각도 (bending angle,

)가 증가함에 따라 수직길이 차이가 증가하고, 케이블 길이가 길수록 구부러진 각도에 따른 수직길이 차이가 증가함을 확인할 수 있으며, 이러한 수직길이 차이가 있는 경우 피복에 고온의 납물이 직접 접촉되어 손상이 발생될 수 있다.

이하에서는 케이블이 구부러졌을 경우 초과디핑깊이(

)에 대하여 살펴보기로 한다.

도 4를 참조하면, 도면에서

는 벤딩각도(bending angle)를 나타내고,

는 곧은 케이블의 전체 길이를 나타내며,

는 구부러진 케이블 수직길이를 나타내고,

는 케이블 종단부 탈피 치수를 나타내며,

는 케이블 무연납땜 디핑 깊이를 나타내며,

는 케이블 피복 초과디핑 깊이를 나타내고, r은 구부러진 케이블 호의 반경을 나타내며,

는 동축케이블 심선의 반경을 나타내고,

은 동축케이블 자켓의 반경을 나타낸다.

이에,

의 각도로 구부러진 케이블을 반경이 r이고 각도가

원의 호로 근사화할 수 있으며, 초과디핑깊이를 수식으로 유도해보면, 구부러진 케이블 호의 길이는 구부러지지 않은 케이블의 길이와 같으므로

이고, 구부러진 케이블의 수직길이

는 수직 끝점 적용 시 수학식 4로 표현될 수 있다.

수학식 4

또한, 케이블의 종단에서 탈피지점까지의 구부러진 각도

는 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.

수학식 5

또한, 구부러진 케이블 자켓의 수직 종단까지의 거리

는 수학식 6과 같이 표현될 수 있다.

수학식 6

또한, 구부러진 케이블에 탈피치수에 기반한 디핑 깊이 적용 시 발생되는 초과 디핑 깊이

는 수학식 7과 같이 표현될 수 있다.

수학식 7

도 5는 케이블 길이와 구부러짐에 따른 초과 디핑깊이

의 상관관계를 나타내는 그래프이다. 도면을 참조하면, 구부러진 각도 (bending angle,

)가 증가함에 따라 초과디핑 깊이가 증가하여 케이블 피복 손상이 야기될 수 있으며, 케이블 길이가 길수록 구부러진 각도에 따른 초과디핑 깊이가 증가하여, 일반적으로 발생할 수 있는 케이블 휘어짐 특성으로 볼 때 구부러진 각도가 10도 전후로 발생할 수 있으며 이 경우 케이블 파지 지점으로부터 10mm만 벗어나도 0.2mm 이상의 초과디핑이 되어 케이블 피복의 한쪽 종단이 고온 납물에 접촉되어 손상되기 쉬움을 확인할 수 있다.

다시 말해, 초과디핑으로 인한 피복손상 등을 방지할 수 있도록 휘어진 동축 케이블의 특성을 감안한 디핑깊이를 조절할 필요가 있으며, 이에 본 발명의 케이블 자동정렬장치는 이러한 케이블들의 휨각도에 대응하여 각각의 케이블이 설정된 기준위치에 위치하도록 정렬하여 납땜 시 디핑깊이변화에 의한 피복손상을 방지함은 물론 납땜 품질을 향상시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 케이블 자동정렬장치의 개략적인 구성의 개념을 나타낸 도면으로, 도면을 참조하면, 구부러진 동축 케이블(10)이 자유낙하 하면서 동축 케이블(10)의 종단 위치를 기준으로 일부 길이가 수직으로 정렬될 수 있도록 삽입부(311)가 깔때기 모양의 유선형인 정렬지그(310)와, 동축 케이블(10)의 최대 구부러짐을 고려하여 케이블(10)이 삽입되는 삽입관통부(211)의 간격(통과면적)이 상부로 갈수록 커지는 클램핑유닛을 포함하여 케이블(10)이 정렬지그(310)에 자유낙하하여 기준위치에 위치하도록 하고, 정렬지그(310)를 상하로 이동시켜 케이블(10)을 원하는 기준 위치로 위치하도록 조절하여 설정된 디핑위치(높이)에 맞출 수 있다.

이하에서는 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 케이블 자동정렬장치에 대하여 세부적으로 살펴보기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 케이블 자동정렬장치는, 본체부(100)와, 클램핑부(200)와, 위치조절부(300)와, 작동제어부(400)를 포함할 수 있다.

본체부(100)는, 클램핑부(200)와 위치조절부(300)가 결합되어 이들 구성들을 지지하는 역할을 하며, 케이블 자동정렬장치 전체의 규모, 설계 및 공정 등을 고려하여 다양한 크기 및 형태로 구성될 수 있다. 이러한 본체부(100)는 후술되는 케이블 자동 납땜 시스템에서 케이블(10)의 자동이송, 자동정렬 및 자동납땜이 용이하도록 회전하는 원통형 테이블 형태로 형성되어 회전하면서 각 공정을 순차적으로 수행할 수 있도록 구성될 수 있다.

클램핑부(200)는, 본체부(100)에 결합되고 작동신호에 따라 세워진 상태의 케이블(10) 측면을 클램핑 또는 언클램핑하는 역할을 한다. 세부적으로, 클램핑부(200)는, 클램프유닛(210)과, 클램프작동부(220)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저, 클램프유닛(210)은, 케이블(10)을 가압하여 클램핑하거나 해제되어 언클램핑하는 역할을 한다. 이러한 클램프유닛(210)은 다양한 실시예가 가능한데, 도시된 바와 같이 복수개의 클램프암들이 수직한 방향으로 배치되어 클램프암들을 통해 케이블(10)을 클램핑 및 언클램핑할 수 있도록 구성될 수 있다.

또는, 도시되지 않았지만 클램프유닛(210)은, 서로 대면하여 그 사이로 케이블(10)이 위치하고 작동신호에 의하여 케이블(10)을 가압할 수 있는 한 쌍의 클램프를 포함하여 구성될 수 있다. 이때 클램프들 각각은 케이블(10)의 길이 방향을 따라 복수개의 클램프암들이 이격되게 형성되고, 클램프암들끼리 서로 엇갈리게 배치될 수 있다.

클램프작동부(220)는, 작동제어부(400)로부터 수신된 작동신호에 의하여 클램프유닛(210)을 작동시키는 역할을 한다. 이러한 클램프작동부(220)는, 클램프유닛(210)을 작동시킬 수 있다면 모터방식 또는 유압방식 등 다양한 구동부가 적용될 수 있으며, 상기한 목적을 달성할 수 있다면 공지의 클램프장치를 적용할 수 있음은 물론이다.

위치조절부(300)는, 클램핑부(200)의 하부에 위치하고 클램핑부(200)의 언클램핑에 의하여 케이블(10)이 자유낙하하면 케이블(10)이 내부에 삽입 안착되어 케이블(10)이 설정된 기준위치에 위치하게 할 수 있다.

위치조절부(300)는, 케이블(10)이 삽입 안착되는 정렬지그(310)와, 정렬지그(310)와 결합되는 위치조절작동부(320)를 포함하여 구성될 수 있다.

정렬지그(310)는, 상부에 자유낙하하는 케이블(10)이 삽입되는 삽입부(311)가 관통 형성되고, 삽입부(311)와 연통되어 삽입된 케이블(10)의 하단이 내부 저면에 안착되도록 정렬공간(312)이 형성될 수 있다.

여기서, 삽입부(311)는, 케이블(10)이 진입하는 상부에서 정렬공간(312)을 향하는 하부로 갈수록 수평단면적이 점진적으로 감소하도록 깔때기 형상으로 형성되어 케이블(10)이 자유낙하할 시 이탈되지 않고 용이하게 정렬지그(310)에 삽입되게 할 수 있으며, 구체적으로는 삽입부(311)는 정중앙으로 케이블(10)을 수직 정렬시키기 위하여 케이블(10)의 심선이 닿는 부위를 반구형으로 형성하여 수평면 상에서 기준위치로 정렬시킬 수 있다.

위치조절작동부(320)는, 작동제어부(400)의 작동신호에 의하여 정렬지그(310)를 상하방향으로 왕복 이동시켜, 구부러진 케이블(10)이 삽입되어 내부 측면에 걸리지 않고 내부 저면에 안착되도록 한다. 위치조절작동부(320)는, 작동신호에 의하여 작동하는 모터와, 모터의 회전에 따라 왕복 이동하는 캠과 링크를 포함하는 왕복기구를 적용할 수 있으며 이에 대한 상세한 설명은 공지의 구성을 적용할 수 있으므로 생략하기로 한다.

작동제어부(400)는, 클램프작동부(220)와 위치조절작동부(320)로 작동신호를 전송하여 클램프유닛(210)과 정렬지그(310)를 작동제어하는 역할을 한다. 세부적으로, 작동제어부(400)는 케이블(10)의 자유낙하 전 및 정렬 후 케이블(10)을 이송 시에는 클램프유닛(210)이 케이블(10)을 클램핑하도록 하고 정렬을 위해 자유낙하 시에는 케이블(10)을 언클램핑하도록 클램프작동부(220)를 제어하고, 케이블(10)이 자유낙하 후 정렬지그(310)에 삽입된 후 정렬지그(310)를 상하방향으로 이동시키기 위하여 위치조절작동부(320)를 제어한다.

케이블 자동정렬장치 작동은 클램핑부(200)를 통해 케이블(10)을 수직으로 파지한 상태에서 위치조절부(300)의 수직 상방에 위치하면 케이블(10)을 언클램핑하여 케이블(10)을 자유낙하시킴으로써 케이블(10)이 위치조절부(300)에 안착되도록 하고, 이후 위치조절부(300)는 수직방향으로 왕복이동하면서 구부러진 케이블(10)이더라도 기준위치에 위치하도록 정렬시킬 수 있다.

이렇게 케이블(10)이 위치조절부(300)에 의하여 기준위치에 맞게 수직한 방향으로 케이블(10)이 정렬되면 클램핑부(200)가 케이블(10)을 재파지하여 기준위치가 변동되지 않도록 고정하여 수직면 상에서도 기준 위치를 고정하여 정렬시킬 수 있으며, 이를 통해 케이블(10)의 기준 위치 대비 정렬위치의 오차를 최소화 할 수 있다.

상기한 바에 따르면 본 발명의 실시예에 따른 케이블 자동정렬장치는, 클램핑부(200)를 통해 케이블(10)을 자유낙하시키고 위치조절부(300)를 통하여 휘어진 케이블(10)의 휨각도에 대응하여 디핑깊이를 조절하여 각 케이블(10)들이 설정된 기준위치가 되도록 하여 디핑깊이 변화로 인해 납땜 시 발생될 수 있는 피복의 손상이나 미납을 방지하여 납땜 품질을 향상시킬 수 있으며, 자유낙하를 이용한 간단한 구조이기 때문에 제품의 생산성 향상을 통한 원가절감을 획득할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 케이블 자동 납땜 시스템에 대하여 살펴보기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 케이블 자동 납땜 시스템은, 이전의 케이블 절단 탈피 공정과 자동으로 연계되어, 케이블(10)의 자동이송, 케이블 자동 정렬 및 공급, 케이블(10)의 자동 플럭스 도포 및 케이블(10)의 심선과 편조의 자동 납땜을 포함하는 3가지 공정을 수작업이 아닌 자동화 공정을 통해 동축 케이블(10)의 종단의 편조와 심선을 자동으로 납땜할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 케이블 자동 납땜 시스템은, 케이블 자동이송장치와, 케이블 자동정렬장치와, 케이블 자동납땜장치를 포함할 수 있다.

도 9는 본 발명의 케이블 자동 납땜 시스템에 의한 케이블 자동 납땜 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도면을 참조하면, 본 발명의 케이블 자동 납땜 시스템은, 케이블 자동이송장치를 통해 절단 및 탈피된 케이블(10)을 이송하면, 케이블 자동정렬장치를 통해 (a)에 도시된 바와 같이 이송 공급된 케이블(10)을 설정 위치에 위치시키고, 그런 다음 (b)에 도시된 바와 같이 케이블(10)을 자유낙하시켜 케이블(10)의 단부가 설정된 기준위치에 위치시키며, 이렇게 케이블(10)이 기준위치에 위치하면 케이블(10)을 클램핑한 상태에서 케이블 자동납땜장치를 통해 (c) 및 (d)에 도시된 바와 같이 케이블(10)을 플럭스 도포 및 납땜을 순차적으로 진행하고, 이후 납땜이 완료되면 (e)에 도시된 바와 같이 케이블(10)을 언클램핑하여 배출하도록 구성될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 케이블 자동 납땜 시스템의 세부구성에 대하여 살펴보기로 한다.

먼저, 케이블 자동이송장치는, 설정 길이로 절단되고 일단부가 탈피되어 편조와 심선이 노출되어 있는 상태의 플렉서블(flexible)한 케이블(10)들을 낱개로 개별적으로 순차 이송 공급하도록 구성될 수 있다.

이러한 케이블 자동이송장치는 다양한 실시예로 적용될 수 있다.

제1실시예로 케이블 자동이송장치는, 진공 흡착을 이용하여 절단 탈피 공정을 거쳐 적재된 케이블(10)들에서 케이블(10)을 개별적으로 신속하게 분리 및 파지하는 픽앤플레이스(pick & place) 방식으로 케이블(10)을 자동으로 순차 이송 공급하도록 구성될 수 있다.

이에, 케이블 자동이송장치는, 작동부와, 작동부에 의하여 케이블(10)을 진공흡착하여 파지하는 흡착그리퍼를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서 작동부는, 진공압을 발생시킬 수 있는 공지의 진공펌프를 적용할 수 있으며, 이러한 진공펌프는 전술한 작동제어부(400)의 작동신호에 의하여 제어될 수 있다.

흡착그리퍼는, 작동부와 결합하여 작동부에 의한 진공압을 통해 케이블(10)을 낱개로 진공 흡착하며, 여러개의 케이블(10)들로부터 하나의 케이블(10)을 신속하게 분리 및 파지할 수 있도록 구성될 수 있다.

이러한 흡착그리퍼는 단단한 소재의 플라스틱을 가공하여 제조되는 것이 바람직하다. 이는 흡착그리퍼를 만약 부드러운 고무 소재를 적용하여 제조하는 경우에는 파지력은 좋으나 케이블(10) 복수개가 동시에 파지되기 쉬워 케이블(10) 하나씩 개별 분리하기가 어려울 수 있으므로, 케이블(10) 하나씩 개별 분리가 용이하도록 플라스틱을 사용하는 것이 바람직하다.

도 10을 참조하면, 흡착그리퍼는, 케이블(10)의 외주측면이 안착될 수 있도록 안착홈이 형성되고, 안착홈이 형성된 측면으로 케이블(10)을 공기압으로 흡착 파지할 수 있도록 케이블(10)의 길이방향을 따라 복수개의 흡착홀들이 형성될 수 있다.

한편, 이송될 케이블(10)들은 일정 각도 휘어져 있고 그 길이 또한 서로 상이할 수 있는데, 이 때문에 케이블 자동이송장치는 이러한 케이블(10)의 길이 및 휘어짐 정도에 따른 흡착그리퍼의 흡착홀의 크기와 진공압의 크기 등 케이블(10)의 개별 분리가 가능하도록 적절히 조절될 필요가 있다.

이에 대하여 살펴보면, 흡착그리퍼는 플라스틱 소재로 형성되어 있다는 점과 케이블(10)이 원통형상인 것을 고려하여, 안착홈은 케이블(10)의 지름보다 조금 크게 그 너비를 형성하는 것이 바람직하다(예: 케이블 지름 2.8mm, 안착홈의 너비 3mm).

한편, 흡착그리퍼는, 도10에 도시된 바와 같이 흡착홀의 개수, 흡착홀의 배열 위치, 안착홈 벽 두께 등을 고려하여 다양한 실시예가 가능하다.

도 10에서 상측의 도면은 흡착그리퍼를 측면에서 바라봤을 때를 나타내고 있으며 하측의 도면은 흡착그리퍼의 저면을 나타내고 있다. 도면을 참조하면, 흡착그리퍼는, (a)와 (b)에 도시된 바와 같이 흡착홀들이 일렬로 배열될 수 있으며, 또는 (c)와 (d)는 흡착홀들이 지그재그로 배열될 수 있다. 또한 흡착그리퍼는 (a)에 도시된 바와 같이 (b)에 비하여 흡착홀 각각의 이격거리가 작게 배치될 수 있다.

이 중 흡착그리퍼는, 흡착홀들이 (a)와 같이 이격거리가 작아 촘촘하게 배열된 경우보다 (b)와 같이 설정 이격거리를 갖도록 배열되는 것이 실험적으로 흡착 특성이 우수하다는 것을 확인할 수 있었으며, 흡착홀의 배열이 지그재그로 배열된 경우가 일렬로 배열된 경우에 비하여 케이블(10)의 진공흡착 성능이 좋음을 확인할 수 있었다.

때문에, 흡착그리퍼는, 흡착홀들이 안착홈의 길이방향에 대하여 지그재그로 배열되고 설정 간격으로 이격되게 배열되는 것이 바람직하다.

다음으로, 안착홈의 양벽 두께 관련하여 살펴보기로 한다. 먼저, 흡착그리퍼는 케이블(10)의 형상과 대응되는 반원통형 형상의 안착홈이 형성되고 안착홈의 양측으로 길이방향을 따라 설정된 홈벽두께를 형성하여 도시된 바와 같이 홈벽두께를 향하여 뾰족하게 형성될 수 있다.

이때, 안착홈의 홈벽두께는 케이블(10)들이 평행하게 인접하여 있는 경우 홈벽 두께가 얇을수록 인접 케이블(10)로 인해 케이블(10)이 흡착이 안되는 경우가 감소되어 케이블(10)의 개별 분리가 용이할 수 있다.

도 11은 케이블(10)과 안착홈 간의 위치 오프셋과 각도 오프셋에 따른 개념을 나타내는 도면으로, 위치 오프셋에 따른 흡착 시험을 해본 결과, 동축 케이블(10)이 흡착그리퍼의 케이블 안착홈으로부터 평행하게 벗어나 있는 경우 오프셋거리에 따른 흡착 성공 여부를 시험한 결과 케이블(10) 직경의 약 1/3 두께인 1mm 이상의 거리가 벗어날 경우 흡착이 되지 않았다.

또한, 각도 오프셋에 따른 흡착 시험을 해본 결과, 동축 케이블(10)이 안착홈 중심에서 비스듬히 각도를 가지고 벗어난 경우 각도 오프셋에 따른 흡착 성공 여부를 시험한 결과 각도가 약 3도보다 큰 경우 흡착이 되지 않았다. 따라서 이러한 위치 오프셋과 각도 오프셋을 고려한 흡착그리퍼의 작동제어가 수반되는 것이 바람직하다.

제2실시예에 따른 케이블 자동이송장치는, 진동 호퍼와 물레방아식 회전 분리 방법을 이용하는 구성이 적용될 수 있다.

이러한 실시예의 경우 케이블 자동이송장치는, 진동장치가 수반된 경사가 있는 진동호퍼를 통해 케이블들이 나란히 정렬되면, 진동호퍼의 일측 호퍼피드에 위치하여 진동호퍼로부터 공급되는 케이블들을 낱개로 하나씩 분리 및 이송시킬 수 있는 회전이송판을 포함하여 구성될 수 있다.

회전이송판은, 원통형상으로 외주면에 축방향을 따라 케이블 하나가 삽입 안착될 수 있는 삽입홈들이 이격되게 형성되어, 삽입홈들에 케이블들이 삽입 안착되면 모터에 의해 축회전 함에 따라 케이블을 낱개로 분리 및 이송하도록 구성될 수 있다. 이때, 회전이송판은, 구부러진 케이블을 고려하여 삽입홈의 길이와 폭의 길이를 설정할 수 있다. 가령 회전이송판은 폭이 길수록 긴 동축 케이블의 삽입이 용이하나 휘어져 있는 짧은 동축 케이블의 경우에는 삽입이 용이하지 않을 수 있다.

또한 회전이송판은 폭이 작은 경우 짧은 케이블과 긴 케이블 모두 삽입이 용이하지만 긴 케이블의 경우 회전 도중 케이블이 한쪽 방향으로 치우쳐 떨어지는 경우가 발생할 수 있다. 이에, 케이블 자동이송장치는 케이블의 중심부가 회전이송판의 삽입홈에 삽입되도록 가이드(미도시)를 구비할 수 있다.

한편, 케이블 자동이송장치는, 일단이 탈피된 케이블의 방향을 감지하는 센서를 구비하여 이후 케이블 정렬장치에 의하여 낙하하는 케이블에서 탈피된 일단이 하부에 위치하도록 케이블의 방향이 바뀌는 것을 방지할 수 있다. 이를 위해 케이블 자동이송장치는 케이블의 방향성을 감지할 수 있는 비전검사기를 구비할 수 있다.

제3실시예로 케이블 자동이송장치는, 케이블안착부와, 적재부를 포함하여 구성될 수 있다. 케이블안착부는 이전 공정의 절단 탈피장치에서 순차적으로 배출 공급되는 케이블이 순차적으로 안착되며, 컨베이어를 통해 케이블을 다음 공정으로 이동시킬 수 있다. 이때, 케이블안착부는, 상부에 홈형태의 가이드부를 형성하여 케이블이 컨베이어로 가이드되어 안착될 수 있도록 구성될 수 있다.

적재부는, 공정 중 이상이 발생되어 장치가 정지하는 경우 전 공정에서 배출되는 케이블을 임시로 적재할 수 있다.

이하에서는 케이블 자동정렬장치에 대하여 살펴보기로 한다. 이에 앞서, 동축 케이블의 납땜은, 디핑 깊이에 따라 납땜의 품질이 서로 달라지는데, 케이블의 피복이나 절연체의 손상 없이 편조와 심선이 양호하게 납땜되어야 한다. 때문에 이러한 디핑깊이에 따른 납땜 불량률을 없앨 수 있도록 케이블들 각각을 설정된 기준위치에 위치하도록 정렬시켜 이 상태에서 설정 깊이로 디핑하는 것이 바람직하다.

케이블 자동정렬장치는, 케이블 자동이송장치에 의하여 공급된 케이블을 세워진 상태로 파지 또는 자유낙하시키고, 케이블의 일단부가 안착되어 케이블이 설정된 기준위치에 위치하도록 할 수 있다. 여기서, 케이블 자동정렬장치는, 전술한 케이블 자동정렬장치와 실질적으로 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

케이블 자동납땜장치는, 케이블 자동정렬장치에 의하여 케이블이 기준위치에 위치하면 케이블의 일단부가 납땜물에 디핑되도록 하여 케이블의 일단부를 자동 납땜하는 역할을 한다.

우선, 여러 제조 공정에서 사용되고 있는 납땜 방법은 크게 인두와 실납을 이용하여 개별적으로 직접 솔더링하는 방법, 납조에 납땜하고자 하는 부위를 수직으로 디핑 하여 솔더링하는 방법, 납물을 상부에서 자유 낙하시켜 납땜하고자 하는 부위를 수평으로 솔더링 하는 방법이 있다.

이 중 첫 번째 인두와 실납을 이용한 방법은 순간적으로 용융된 무연납을 편조와 심선에 솔더링하는 방법으로 납조를 사용하지 않기 때문에 납조 내의 솔더 슬러그 처리 등의 문제가 발생하지 않아 제조 비용이 저렴하고 청결한 작업 환경의 유지가 비교적 쉽다. 하지만 편조와 심선의 동시 솔더링이 어려워 공정수가 추가되고 편조 납땜 시 인두 팁이 닫지 않는 반대편 부위에 열전달이 고르지 않아 편조 전체에 납땜이 되지 않는 품질 문제를 야기시킬 수 있다.

두 번째로 수직 디핑방법을 이용한 솔더링은 PCB, 일반 와이어 등에 가장 많이 사용되고 있는 방법으로, 동축 케이블에 수직 디핑 방법을 적용 시 편조와 심선을 모두 납땜하기 위해서 편조와 심선 중간의 절연체까지 200℃ 이상의 고온 용융 납물에 일정시간 담금으로써 절연체의 손상이 우려될 수 있으며, 납조를 이용하기 때문에 납조에 발생하는 슬러그 제거 및 납물의 순도 유지를 위한 방법이 부가적으로 요구될 수 있다.

세 번째 수직 강하 납물에 수평으로 진입시키는 솔더링 방법은 흘러 내리는 무연납물에 편조와 심선을 분리하여 솔더링할 수 있는 방법이다. 이 방법은 납조를 상부납조와 하부납조로 분리하여 2개를 사용하지만 흘러내리는 납물에 솔더링하기 때문에 슬러그 제거가 별도로 필요 없는 장점이 있으나, 임펠러를 이용하여 상부납조에 납물을 펌핑하면서 고온의 액상납이 공기와 접촉하는 면적이 늘어나 산화된 납의 양이 타 방법보다 많기 때문에 재료의 손실로인한 제조비용이 상승할 수 있으며, 또한 흘러내리는 고온 액상납의 낙하 면적이 일률적이지 않아 불규칙적으로 튀는 납물에 제품이 손상을 입는 경우가 발생하기 쉬우며, 또한 산화된 납을 별도로 걸러내어 용융된 납물의 순도를 유지하기 위한 장치가 없기 때문에 제품의 품질이 저하 될 수 있다.

이에 본 발명에서는 이러한 점을 고려해 볼 때 본 발명의 케이블 자동납땜장치는, 수직한 방향으로 케이블을 파지한 채 납조에 디핑(dipping)시켜 심선과 편조를 동시에 무연납을 솔더링 하도록 구성되어, 플럭스 도포와 납땜을 순차적으로 수행할 수 있다.

케이블 자동납땜장치는, 플럭스 도포장치와, 납땜장치를 포함하여 구성될 수 있다.

플럭스 도포장치는, 플럭스용기(21,도9참조)와, 플럭스 높이조절장치를 포함할 수 있다.

여기서, 플럭스용기(21)는, 플럭스(20)를 기준 위치 이상으로 채워지며, 클램핑부(200)가 케이블을 언클램핑하여 케이블을 수직 낙하 시켜 케이블의 심선 및 편조가 플럭스에 충분히 도포되게 한다.

플럭스 높이조절장치는, 플럭스용기(2!)에 담긴 플럭스(20)를 일정한 높이로 유지하는 역할을 하며, 플럭스(20)를 일정한 높이로 유지시키는 리저버와, 플로팅유닛(부레)을 포함할 수 있다.

여기서, 리저버는 플럭스 도포작업이 이루어지는 용기 용량을 고려하여 높이를 조절하여 설치되며 튜브로 연결되어 있어 플럭스의 높이가 일정하게 유지될 수 있다.

플로팅유닛은, 높이가 낮아질 때 플럭스를 공급하기 위한 탱크의 밸브가 열리게 되어 기준 높이로 플로팅유닛이 상승할 때까지 플럭스를 보충할 수 있다. 또한, 플럭스 도포용 용기는 플럭스의 기화를 방지할 수 있는 덮개를 구비할 수 있다.

이때 케이블 자동납땜장치는, 플럭스의 도포가 완료되면 납땜 공정으로 인덱스가 회전하고, 이후 케이블을 하강시켜 디핑 하기 전에 납조(31,도 9참조)에 존재하는 슬러그를 제거할 수 있다. 여기서 슬러그 제거는, 용융된 납(30)의 상부 표면을 평탄한 제거바와 같은 수단을 이용하여 슬러그를 걷어낼 수 있으며, 여기서 제거된 슬러그는 별도의 용기로 적재되어 관리가 용이하도록 할 수 있다.

이렇게 슬러그가 제거되면 납땜장치는 클램핑부(200)에 의하여 케이블이 기준 위치까지 하강하여 케이블 별로 셋팅된 위치에 맞추어 케이블에 납땜(무연납 솔더링)을 실시하며, 일정 시간 후 납땜이 완료되면 클램핑부(200)가 상승하여 케이블이 납조에서 이탈시킨다.

한편, 납땜장치는, 납조에 용융된 고온의 무연납도 플럭스와 마찬가지로 일정한 높이로 유지할 수 있다. 이를 위해 납땜장치는 센서를 이용하여 납조의 높이를 측정 후 무연납을 납조로 설정량을 자동으로 투입할 수 있다. 또는, 이렇게 납조의 납물 높이를 유지하기 위하여 납땜장치는, 납땜 되는 케이블의 수에 비례하여 일정한 간격으로 설정된 일정한 양의 납을 투입할 수 있다.

또한, 납땜장치는 무연납을 일정한 온도로 유지할 수 있도록 온도센서와 히터를 포함할 수 있으며, 범람방지용 림 등 다양한 구성도 구비될 수 있다.

한편, 본 발명의 케이블 자동 납땜 시스템은, 케이블 자동정렬장치의 본체부(100)가 케이블 자동이송장치와 연계되어 케이블을 공급받고, 본체부(100)에 클램핑부(200), 위치조절부(300) 뿐만 아니라 자동납땜장치도 결합되어 케이블 납땜 전 공정의 공정간 거리를 최소화하여 신속한 공정이 이루어질 수 있게 하고 전체구조를 컴팩트화할 수 있다. 세부적으로, 이러한 경우 본체부(100)는 원형 테이블 형태로 형성되어 회전하고 회전에 따라 각 공정이 순차적으로 이루어질 수 있게 할 수 있다.

즉, 케이블 자동 납땜 시스템은, 케이블 공급, 케이블 기준위치(영점) 정렬, 플럭스 도포, 무연납 솔더링, 아이들 스테이트(idle state), 케이블 배출 순으로 공정이 이루어질 수 있으며, 이에 클램핑부(200)는 원형 테이블 형태의 본체부(100)에서 기준위치를 유지하며 케이블을 이송시키고 본체부(100)가 회전하면서 각 공정 순서로 동축 케이블의 자동 납땜 작업이 수행될 수 있다.

이와 같이 본 발명은 케이블을 납물에 수직으로 낙하시켜 납땜하는 디핑방식으로 케이블을 자동 납땜하며, 편조부위 일부 미납현상을 별도의 장치 없이도 방지할 수 있으며, 편조부위의 반 이상이 납물에 잠기는 경우 편조는 납물이 전체적으로 솔더링 되며, 이때 방향성에 관계없이 도 모두 동일한 깊이로 디핑되기 때문에 별도의 장치 없이 편조 부위에 고른 납땜이 가능하다

한편, 케이블 자동 납땜 장치는, 납땜 불량률 저하를 위한 최적 납땜 온도 및 Dwell-time 도출하여 납땜을 실시할 수 있다.

이를 위해, 도 12에 도시된 바와 같이 케이블 심선 및 편조의 최적 납땜 온도 및 Dwell-time을 도출하기 위하여 시험을 수행하였으며, 편조의 디핑 깊이에 따라 불량률이 변화함을 확인할 수 있으며 Dwell-time에 따라서도 미납 또는 피복이 녹는 등의 불량이 발생할 수 있기 때문에 편조의 디핑 깊이 등에 따른 불량 개수를 시험하였다. 시험은 편조의 디핑 깊이는 1/2,1/3, 전체의 3가지로 나누어 시험하였으며 드웰타임은 0.2초에서 2초까지 0.3초 간격으로 조절하였다.

시험 결과, Dwell-time이 짧은 경우는 편조가 적절하게 가열되지 않기 때문에 냉납이 발생하였으며, 반면 반대로 Dwell-time이 긴 경우는 과열로 인해 피복이나 절연체가 손상되었다. 본 실험에서 납물의 온도는 320도로 정하여 진행되었으며 이 수치는 기존에 수작업으로 납땜을 하며 경험적으로 얻은 최적의 무연 납물의 온도를 적용한 것이다. 디핑 깊이에 따른 특성을 살펴보면 Dwell-time이 짧은 경우 디핑 깊이가 클 때 미납현상이 적게 발생하여 불량률이 낮게 나타났으며, 반대로 Dwell-time이 긴 경우에는 디핑 깊이가 적을수록 피복의 손상이 적게 나타났다. 본 실험을 통해 최적의 Dwell-time은 두 가지 케이블에서 공통적으로 약 0.8초~1.1 초 사이에 존재함을 알 수 있으며, 디핑 깊이는 2/3에서 전체 사이로 설정할 경우 불량률이 최소화할 수 있음을 확인할 수 있었다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10 : 케이블 100 : 본체부
200 : 클램핑부 210 : 클램프유닛
211 : 삽입관통부 220 : 클램프작동부
300 : 위치조절부 310 : 정렬지그
311 : 삽입부 312 : 정렬공간
320 : 위치조절작동부 400 : 작동제어부

Claims (7)

1. 본체부와;
   상기 본체부에 결합되고 작동신호에 따라 세워진 상태의 케이블 측면을 클램핑 또는 언클램핑하는 클램핑부와;
   상기 클램핑부의 하부에 위치하고 상기 클램핑부의 언클램핑에 의하여 상기 케이블이 자유낙하하면 상기 케이블이 내부에 삽입 안착되어 상기 케이블이 설정된 기준위치에 위치하게 하는 위치조절부와;
   상기 클램핑부와 상기 위치조절부로 작동신호를 전송하여 상기 클램핑부와 상기 위치조절부 각각을 작동제어하는 작동제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 자동정렬장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 클램핑부는,
   상기 케이블을 가압하여 클램핑하거나 해제되어 언클램핑하는 클램프유닛과,
   상기 작동제어부로부터 수신된 작동신호에 의하여 상기 클램프유닛을 작동시키는 클램프작동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 자동정렬장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 위치조절부는,
   클램핑부의 하부에 위치하고 상부에 자유낙하하는 케이블이 삽입되는 삽입부가 관통 형성되고, 삽입부와 연통되어 삽입된 케이블의 하단이 내부 저면에 안착되도록 정렬공간이 형성된 정렬지그를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 자동정렬장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 위치조절부는,
   구부러진 상기 케이블이 걸리지 않고 상기 정렬지그의 내부 저면에 안착되도록 상기 정렬지그와 결합되고, 상기 작동제어부의 작동신호에 의하여 상기 정렬지그를 상하방향으로 왕복 이동시키는 위치조절작동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 자동정렬장치.
   
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 삽입부는,
   상기 케이블이 진입하는 상부에서 상기 정렬공간을 향하는 하부로 갈수록 통과단면적이 점진적으로 감소하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 케이블 자동정렬장치.
   
6. 설정 길이로 절단되고 일단부가 탈피되어 편조와 심선이 노출된 케이블들을 개별적으로 순차 이송 공급하는 케이블 자동이송장치와;
   상기 케이블 자동이송장치에 의하여 공급된 상기 케이블을 세워진 상태로 파지 또는 자유낙하시키고, 상기 케이블의 일단부가 안착되어 상기 케이블이 설정된 기준위치에 위치하도록 하는 케이블 자동정렬장치와;
   상기 케이블 자동정렬장치에 의하여 상기 케이블이 기준위치에 위치하면 상기 케이블의 일단부가 납땜물에 디핑되도록 하여 상기 케이블의 일단부를 자동 납땜하는 케이블 자동납땜장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 자동 납땜 시스템.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 케이블 자동정렬장치는,
   본체부와, 상기 본체부에 결합되고 작동신호에 따라 세워진 상태의 케이블 측면을 클램핑 또는 언클램핑하는 클램핑부와, 상기 클램핑부의 하부에 위치하고 상기 클램핑부의 언클램핑에 의하여 상기 케이블이 자유낙하하면 상기 케이블이 내부에 삽입 안착되어 상기 케이블이 설정된 기준위치에 위치하게 하는 위치조절부와, 상기 클램핑부와 상기 위치조절부로 작동신호를 전송하여 상기 클램핑부와 상기 위치조절부 각각을 작동제어하는 작동제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 자동 납땜 시스템.

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