KR100281930B1 - 권철심형 코어 절단장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 안정기 혹은 트랜스와 같은 각종 변압기 등에 사용되는 권철심형 코어중 단일의 절단부위를 갖는 코어의 절단장치에 관한 것으로서, 상기 코어의 대량제조를 위해 연속적으로 절단할 수 있도록 절단기기를 구비하여 상기 권철심형 코어의 절단과정에 따른 제조시간을 단축시킴과 함께 안정적인 절단이 이루어질 수 있도록 한 것이다.

이를 위해 본 발명은 코어(10)의 절단작업을 행하기 위해 코어가 안착되는 안착부(110)를 구비한 베이스(100)와, 상기 베이스를 구성하는 안착부에 코어가 안착될 수 있도록 상기 코어를 이송시키는 이송수단과, 상기 안착부에 안착된 코어의 내 공간부(11)를 통해 코어를 지지하는 지지수단과, 상기 지지수단에 의해 지지된 코어의 절단부위를 승강하는 커터(118)에 의해 절단하는 절단수단과, 상기 각 수단의 동작을 제어하는 마이콤을 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 권철심형 코어 절단장치가 제공된다.

Description

권철심형 코어 절단장치

본 발명은 트랜스와 같은 각종 변압기나 혹은 안정기 등에 사용되는 권철심형 코어에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 일정횟수 권회된 권철심형 코어의 지정된 부위를 커터에 의해 동시에 절단하는 절단장치에 관한 것이다.

일반적으로 변압기는 필요에 따른 각 상태의 전압을 사용자가 사용할 수 있도록 적절히 변압하는 목적으로 사용되며, 안정기는 코일이 교류에 대해 큰 저항분(리액턴스)을 갖는 원리를 이용하여 교류분이나, 고주파분의 저지(沮止)를 목적으로 사용된다.

이와 같은 변압기 및 안정기는 그 주요부분으로써 철심과 권선을 구비하고 있는데, 이 두 부분을 배치하는 방법에 따라 내철형 및 외철형으로 구분된다.

측, 철심이 안쪽에 있으며, 권선이 양쪽 철심각에 감겨 있는 형태를 내철형(core type)이라 하고, 권선이 안쪽에 있고 철심이 권선을 둘러싸고 있는 형태를 외철형(shell type)이라 한다.

최근들어, 단책형의 철판을 포개서 철심을 조립하는 종래의 방식과는 달리 냉간 압연(forced cold-rolled)된 규소 강대를 맴돌이 모양으로 감아서 만든 권철심형(wound core type)이 소형의 배전용 변압기나 안정기 등과 같은 쵸크에 주로 사용되고 있다.

이는, 상기 권철심형이 내철형에 비해 철손(鐵損)과 여자(勵磁)전류가 작게 흐르기 때문이다.

하지만, 상기와 같은 권철심형 코어는 성능이 우수한데 비해 그 제작비용이 많이 소요됨에 따라 주로 고가의 장비에만 사용되고 있는 실정이다.

이하, 상기와 같은 권철심형 코어의 제작 과정을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 감겨진 각 모서리가 둥그러운 대략 직사각형 형태를 갖도록 규소강대(硅素鋼帶)를 일정횟수 감아 풀림처리한 후 이를 접착제에 투입한 다음 꺼내 응고시켜 한덩어리가 되도록 한다.

상기에서 감겨진 규소강대를 접착제에 투입하여 응고시키는 이유는, 후공정에서 규소강대의 중간부위를 절단시 감겨진 규소강대가 각각 분리되지 않도록 하기 위함이다.

그 후, 철톱이나 얇은 연삭돌을 이용하여 감겨진 규소강대의 장변측 중앙을 절단하여 전체적으로 “U”자 형태의 코어를 얻는데, 이에 따라 장변측 중앙을 절단하므로써 분할된 2개의 코어가 얻어진다.

이렇게 얻어진 코어(2개)는 그 필요에 따라 사용되어 지는데, 일반적으로 쵸크를 만들기 위해서는 상기와 같이 얻어진 코어를 두 쌍으로 구비하여 외주면에 코일이 감겨진 보빈의 내, 외측을 동시에 감싸도록 코어의 일측을 보빈의 중심부에 형성된 삽입공내에 삽입하여 조립함으로써 상기 쵸크가 만들어지게 된다.

이 때, 상기 코어의 절단면이 상호 맞닿는 부위에는 절연지를 삽입하여 공극(air-gap)을 형성하게 되는데, 이는 상기 코어가 포화(飽和)하려는 경향을 방지함과 동시에 자속(磁束)을 자화에 비례시킬 수 있도록 하기 위함이다.

그러나, 이러한 구조의 쵸크는 기 전술한 바와 같이 그 절단과정시 코어를 함침시키는 과정 즉, 접착제 등에 고착시키는 과정을 거치게 됨에 따라 철톱이나 얇은 연삭기로써 절단을 행할 경우 절단에 따른 시간이 오래 소요됨으로써 전체적인 제작시간의 낭비를 가져오게 되었다.

또한, 상기와 같은 절단방법으로 인해 코어의 절단면이 거칠게 됨에 따라 그 면을 고르게 하기 위해 별도의 연마과정을 거치게 되므로 절단면의 조직변화가 발생되고, 이에 따라 코어의 성능(철손의 감소)이 저하되었다.

상기한 문제점을 감안하여 출원인에 의해 특허 98-16199호로 선출원된 도 1 과 같은 구조의 권철심형 코어가 개발되기에 이르렀다.

상기한 구조의 코어는 종래 2군데를 절단하여 양분시켰던 코어를 1군데만을 절단함으로써 철손의 손실을 저감시킴과 동시에 그 제조공정이 상당히 간편해 지게 되어 제조비용을 절감하는 장점을 갖는다.

또한, 그 절단과정에 있어서도 종래와 같이 코어를 함침시킨 후 절단을 행하는 것이 아니라 규소 강대를 맴돌이 모양으로 감은 권철심형 코어를 풀림처리(annealing) 한후 바로 절단을 행하게 되어 단순한 커터로도 절단을 행할 수 있게되는 장점을 갖게 된다.

이는, 종래와 같이 권철심형 코어가 접착제에 함침된 상태가 아님에 따라 일반적인 커터로도 쉽게 절단을 행할 수 있게 되는 것이다.

하지만, 상기와 같은 코어의 절단작업은 일반 커터로도 쉽게 절단할 수 있게 되어 절단에 소요되는 시간이 감소되었지만, 그 작업에 따른 자동화가 이루어져 있지 않음에 따라 쵸크를 제작하는 전체적인 공정이 연속적으로 이루어질 수 없고 수작업으로만 각 단계별로 행하여야 하였다.

이에 따라 작업자의 능력에 의해서만 그 제작시간(코어의 절단시간)이 달라지게 되어 작업자는 단순작업을 쉴틈없이 연속적으로 수행하게 되므로 결국, 오랜시간동안 연속적인 작업이 이루어질 수 없게 되었다.

또한, 전적으로 작업자에 의해서만 절단작업이 행하여 짐에 따라 제품의 불량율이 높아지게 되어 전체적인 제조원가의 상승이 발생하게 되었다.

본 발명의 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 단일의 절단부위를 갖는 권철심형 코어를 연속적으로 절단할 수 있도록 절단기기를 구비하여 상기 권철심형 코어의 절단과정에 따른 제조시간을 단축시킴으로써 작업효율의 향상을 이룸과 함께 안정적인 절단이 이루어질 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따른면, 코어의 절단작업을 행하기 위해 코어가 안착되는 안착부를 구비한 베이스와, 상기 베이스를 구성하는 안착부에 코어가 안착될 수 있도록 상기 코어를 이송시키는 이송수단과, 상기 안착부에 안착된 코어의 내 공간부를 통해 코어를 지지하는 지지수단과, 상기 지지수단에 의해 지지된 코어의 절단부위를 승강하는 커터에 의해 절단하는 절단수단과, 상기 각 수단의 동작을 제어하는 마이콤을 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 권철심형 코어 절단장치가 제공된다.

도 1 은 본 발명에 의해 생산되는 권철심형 코어를 나타낸 사시도

도 2 는 본 발명에 따른 코어 절단장치를 나타낸 사시도

도 3 은 코어가 베이스의 안착부 입구측에 투입됨에 따라 제1구동력 전달수단을 가동하는 상태도

도 4 는 이송부재에 의해 코어가 절단위치로 이동하는 과정을 나타낸 상태도

도 5 는 도 4 의 “A”부를 확대하여 나타낸 상태도

도 6 은 도 5 의 Ⅰ-Ⅰ선을 단면하여 나타낸 상태도

도 7 은 코어가 절단되는 상태를 나타낸 확대도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100. 베이스 110. 안착부

111. 안착부 입구측 112. 안착부 출구측

113. 제1리미트 스위치 114. 제2리미트 스위치

115. 제1가이드공 116. 제2가이드공

117. 제3리미트 스위치 118. 커터

119. 가이드홈 200. 가이드레일

300. 제1구동력 전달수단 310. 이송부재

311. 연장봉 400. 제2구동력 전달수단

410. 지지부재 411. 경사면

이하, 본 발명을 일시예로 도시한 도 2 내지 도 7 을 참고하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 는 본 발명에 따른 코어 절단장치를 나타낸 사시도이고, 도 3 은 코어가 베이스의 안착부 입구측에 투입됨에 따라 제1구동력 전달수단을 가동하는 상태도이며, 도 4 는 이송부재에 의해 코어가 절단위치로 이동하는 과정을 나타낸 상태도이다.

또한, 도 5 는 도 4 의 “A”부를 확대하여 나타낸 상태도이고, 도 6 은 도 5 의 Ⅰ-Ⅰ선을 단면하여 나타낸 상태도이며, 도 7 은 코어가 절단되는 상태를 나타낸 확대도로서, 이와 같은 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 본 발명은 안착부(110)를 구비한 베이스(100)의 일측에 상기 안착부의 입구측(111)과 통하여 지도록 하향 경사진 가이드레일(200)을 설치하여 자중에 의해 권철심형 코어(이하, “코어”라 한다)(10)를 연속적으로 투입할 수 있도록 한다.

이 때, 상기 안착부의 입구측(111)에는 가이드레일(200)을 통해 투입된 코어(10)와의 접촉에 의해 그 회로가 온(ON) 될 수 있도록 제1리미트 스위치(113)를 설치한다.

또한, 상기 베이스의 일측편에는 상기 가이드레일을 통해 안착부(110)의 입구측(111)에 투입된 코어(10)를 1 피치(코어의 전체 길이)씩 상기 안착부의 출구측(112)으로 이송시킬 수 있도록 제1구동력 전달수단(300)에 의해 구동력을 전달받아 전진 혹은 원상태로 복귀하는 이송부재(310)를 설치한다.

이 때, 상기 이송부재는 제1리미트 스위치(113)가 온(ON) 되었을 경우 전진을 하도록 마이콤(도시는 생략함)에 의해 제어 된다.

그리고, 상기 베이스를 구성하는 안착부(110)의 입구측(111)에는 상기 제1리미트 스위치와는 별도로써 이송부재(310)의 전진에 따라 상기 이송부재의 일측에 형성된 연장봉(311)과 접촉하면서 그 회로가 온(ON) 될 수 있도록 제2리미트 스위치(114)를 설치한다.

또한, 베이스(100)의 안착부(110) 내에 안착된 코어의 내 공간부(11)가 위치되는 베이스의 일측부위에는 제2구동력 전달수단(400)에 의해 상기 안착부의 일측면에 형성된 제1가이드공(115) 및 다른 일측면에 형성된 제2가이드공(116)을 관통하여 진퇴가능하도록 지지부재(410)를 설치하고, 상기 베이스의 안착부 상부측에는 램(ram)(120)에 의해 승강 가능하도록 커터(118)를 설치하여 상기 지지수단에 의해 지지된 코어의 절단부위를 절단할 수 있도록 한다.

이 때, 상기 지지부재는 제2리미트 스위치(114)의 접점이 온(ON) 되었을 경우 전진을 하도록 마이콤에 의해 제어 되고, 베이스(100)를 구성하는 안착부(110)의 제2가이드공(116) 일측에는 상기 지지부재의 전진에 따라 지지부재(410)의 선단과 접촉하면서 그 접점이 온(ON)되는 제3리미트 스위치(117)를 설치한다.

상기 제3리미트 스위치(117)의 접점이 온 될 경우에는 그 신호가 마이콤에 보내져 램(120)을 구동시키게 되므로 커터(118)의 하강이 이루어지게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 기기에 전원을 인가한 상태에서 절단하고자 하는 코어(10)의 절단위치에 절삭용재를 묻힌다.

이는, 커터(118)가 상기 코어를 절단하는 과정중 코어(10)의 자체 저항에 의해 커터날이 손상될 수 있고, 또한 이에 따른 절단면의 불량으로 인해 철손이 발생할 수 있기 때문에 상기 커터가 받게되는 저항을 최소화 하기 위함이다.

상기 절삭용재는 물을 사용하는 것이 그 가격면이나 혹은 공정중 건조시키는데 소요되는 시간이 짧게 걸림에 따라 가장 효과적이다.

이와 같이 물을 묻힌 코어(10)를 차례로 가이드레일(200)에 얹어놓으면 상기 코어는 그 자중에 의해 가이드레일(200)에 안내되어 베이스(100)의 안착부(110) 입구측(111)에 투입된다.

상기한 바와 같이 안착부(110)의 입구측(111)으로 투입되는 코어는 도 4 와 같이 상기 안착부의 입구측에 도달되는 순간 제1리미트 스위치(113)의 접점을 온(ON) 시키게 된다.

이는, 상기 코어가 베이스(100)의 안착부(110) 입구측(111)에 투입되는 과정중 그 자체중량 및 가이드레일(200)의 경사각도에 따라 상기 가이드레일을 타고 슬라이딩되는데, 이 때 그 슬라이딩되는 가속도로 인해 상기 가이드레일이 위치된 측의 반대측 즉, 코어(10)가 슬라이딩하는 방향측에 설치된 제1리미트 스위치(113)의 접점과 부딪히게 되어 상기 제1리미트 스위치의 접점을 온 시킬 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기와 같이 제1리미트 스위치의 접점이 온 되면 그 신호는 마이콤(도시는 생략함)에 입력됨과 함께 상기 마이콤의 제어에 의해 도 6 과 같이 제1구동력 전달수단(300)이 구동하면서 이송부재(310)를 전진시키게 된다.

이에 따라 안착부(110)의 입구측(111)에 위치되어 있던 코어(10)는 상기 이송부재에 의해 1피치씩 밀리면서 안착부(100)내의 절단위치로 이송된다.

이 때, 상기 이송부재의 일측에는 연장봉(311)이 형성되어 있음에 따라 상기 연장봉이 이송부재의 이동과 함께 동일방향으로 이동하면서 제2리미트 스위치(114)의 접점을 밀게 되므로 상기 제2리미트 스위치의 회로를 온(ON) 시키게 된다.

이와 같이 제2리미트 스위치(114)가 온 되면 그 신호를 전달받은 마이콤(도시는 생략함)이 베이스(100)의 일측에 설치된 제2구동력 전달수단(400)을 구동시킴에 따라 그 구동력을 전달받는 지지부재(410)는 도 6 의 실선으로 나타낸 바와 같이 전진하게 된다.

이 때, 상기 지지부재가 전진하는 과정에서 그 선단이 상기 베이스의 일측면에 형성된 제1가이드공(115)을 관통하게 됨과 함께 상기 제1가이드공의 일측 즉, 상기 제1가이드공과 제2가이드공(116) 사이에 위치되어 있는 코어(10)의 내 공간부(11)를 관통하게 된다.

이는, 이송부재(310)가 코어(10)를 이동시킬 때 1피치씩만 움직이도록 하여 상기 코어의 위치를 정확히 지정함에 따라 상기 안착부에 형성된 각 가이드공(115)(116)과 코어(10)의 내 공간부(11)가 서로 일치된다.

이에 따라 코어(10)는 상기 지지부재에 의해 그 유동이 지지된다.

상기에서 코어(10)를 지지하는 이유는, 이후 코어의 절단시 상기 코어가 제대로 지지되어 있어야만 코어의 원하는 부분을 정확히 절단할 수 있게 되기 때문으로써 만일, 코어(10)가 제대로 지지되어 있지 않으면 도 5 의 일점쇄선으로 나타낸 바와 같이 좌측, 혹은 우측으로 점차 기울어지게 절단되므로 인해 철손이 증가되는 원인이 된다.

또한, 상기에서 지지부재(410)의 선단에는 경사면(411)이 형성되어 있음에 따라 상기 제1가이드공(115) 및 코어의 내 공간부(11)를 원활히 관통할 수 있게 됨은 이해 가능하다.

상기 지지부재(410)의 이동에 따라 코어(10)의 내 공간부(11)를 관통하게 되면 계속해서 안착부(110)의 제2가이드공(116)을 관통하게 되는데, 이 때, 상기 제2가이드공의 일측에는 제3리미트 스위치(117)가 설치되어 있음에 따라 지지부재(410)의 선단이 상기 제3리미트 스위치의 접점을 밀어 제3리미트 스위치(117)의 회로를 온 시키게 된다.

이와 같이하여 제3리미트 스위치(117)가 온(ON) 되면 그 신호를 전달받은 마이콤의 제어에 의해 커터구동부(도시는 생략함)에 전원을 인가하므로 코어의 절단부위 직상방에 위치된 커터(118)가 하강하게 된다.

이에 따라 강한 강도를 지닌 커터(118)는 그 직하방측으로 하강하면서 코어(10)의 절단부위에 순간적인 압(F)을 가하게 됨에 따라 일정횟수 권회된 코어는 최초 충격을 받으면서 절단되는 부위로 부터 순차적으로 동시에 절단된다.

이 때, 상기 베이스의 안착부(110)에는 가이드홈(119)이 형성되어 있는데, 이와 같은 가이드홈(119)은 커터(118)의 하강시 상기 커터의 양측면이 안착부(110)와 접촉하게 됨을 방지하기 위해 형성한 것으로써 상기 커터의 손상을 방지하기 위한 구성 중의 하나이다.

또한, 상기에서 코어(10)를 커터(118)에 의해 절단이 이루어지는 방향측(도면상 수직방향)으로 고정하지 않는 이유는 기 전술한 바와 같이 상기 코어가 그 절단면을 기준으로 하여 양측으로 균등한 압력분포를 이루면서 벌어지도록 하기 위함이다.

결국, 상기와 같이 하여 코어가 절단되면 이를 확인한 마이콤(도시는 생략함)의 제어를 받아 커터는 다시 원위치로 복귀(상승)된다.

이 때, 상기 코어의 절단 여부 확인은 마이콤에 기 입력된 커터(118)의 하강거리에 따라 결정된다.

상기에서 마이콤에 입력되어져 있는 커터(118)의 하강거리는 상기 커터가 절단하는 코어(10)의 마지막 절단부위 즉, 지지부재(410)의 상면과 접촉하고 있는 코어(10)의 마지막 면에 따라 전체적인 커터의 절단깊이(h)를 적절히 조절하여야만 한다.

이는, 만일 상기 커터가 코어를 완전히 절단하기 위해 지지부재(410)의 일부에 까지 이르도록 그 절단깊이를 설정하면 코어(10)의 절단작업시 커터(118)의 날 부분이 지지부재(410)의 상면에 닿아 손상될 우려가 있기 때문이다.

따라서, 커터의 하강 깊이(h)는 최종 절단되는 코어의 마지막 면(a) 두께중 2/3 지점되는 위치 까지만 절단되도록 설정함으로써 상기 지지부재의 손상을 방지하고 코어(10)의 절단작업 완료후 작업자에 의해 최종 절단부위를 쉽게 제거할 수 있도록 하는 것이 가장 바람직하다.

또한, 상기에서 커터(118)의 날끝은 전체적으로 좌우 대칭적으로 이루도록 하여야 하는데, 이는, 상기 커터에 의해 코어가 잘려지는 과정에서 그 절단부위를 기준으로 하여 양측으로 균등한 압력분포를 이루도록 함으로써 상기 코어의 절단시 커터에 발생되는 저항력을 최소화하여 그 절단이 원활히 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.

한편, 상기와 같이 커터(118)가 복귀되는 과정에서는 이송된 지지부재(410) 및 이송부재(310) 역시 마이콤의 제어를 받아 원위치로 복귀하게 된다.

이 때에는 가이드레일(200)을 통해 코어(10)가 안착부(110)의 입구측(111)으로 계속 투입되고 있는 상태임에 따라 상기와 같이 이송부재가 원위치됨에 따라 상기 이송부재에 막혀 안착부의 입구측으로 투입되어 전술한 바와 같은 각 부(이송부재, 지지부재, 커터)의 구동이 다시 순차적으로 이루어지게 된다.

이에 따라 코어의 연속적인 절단작업이 이루어질 수 있게 되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 작업자가 단순히 절단을 행하기 위한 코어의 절단부위에 물 혹은 절삭유를 공급한 후 가이드레일에 얹어놓기만 하면 절단부측에 순차적으로 이송되어 절단되므로 작업효율을 극대화 할 수 있게 되고, 또한, 사용자가 직접 코어를 절단하지 않아도 됨에 따라 작업이 보다 안정적으로 이루어지게 된다.

또한, 종래와 같이 절단하기 위해 소요되는 시간을 대폭 줄일 수 있게 되므로 전체적인 제작시간의 단축을 이룰 수 있게 되고, 작업을 연속적으로 이룰 수 있게 되므로 대량 생산이 가능해지게 된다.

Claims (6)

1. 코어의 절단작업을 행하기 위해 코어가 안착되는 안착부를 구비한 베이스와,

   상기 베이스를 구성하는 안착부에 코어가 안착될 수 있도록 상기 코어를 이송시키는 이송수단과,

   상기 안착부에 안착된 코어의 내 공간부를 통해 코어를 지지하는 지지수단과,

   상기 지지수단에 의해 지지된 코어의 절단부위를 승강하는 커터에 의해 절단하는 절단수단과,

   상기 각 수단의 동작을 제어하는 마이콤을 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 권철심형 코어 절단장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   이송수단은 투입부로 부터 코어가 투입되었음을 확인하여 그 결과를 마이콤에 전달하는 감지부와,

   상기 감지부에 의해 코어가 투입되었음이 확인될 경우 전진하면서 상기 코어를 1 피치씩 이송시킨 후 원위치로 복귀하는 푸셔와,

   마이콤의 신호를 받아 상기 푸셔를 진퇴운동시키는 제1구동력 전달수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 권철심형 코어 절단장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   지지수단은 베이스의 일측에 진퇴가능하게 설치되고, 코어의 절단작업시 베이스의 측면에 형성된 가이드공을 통해 코어의 내 공간부에 끼워져 받침대 역할을 하는 지지부재와,

   마이콤의 신호를 받아 지지부재를 진퇴운동시키는 제2구동력 전달수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 권철심형 코어 절단장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   지지부재의 선단에 코어의 위치를 재결정함과 동시에 삽입을 안내하기 위한 경사면을 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 권철심형 코어 절단장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   베이스의 일측에 상기 이송수단으로 코어의 연속적인 투입이 가능하도록 투입부를 더 구비하여서 됨을 특징으로 하는 권철심형 코어 절단장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   투입부는 베이스의 안착부와 통하여 지도록 하향 경사지게 설치된 가이드레일인 것을 특징으로 하는 권철심형 코어 절단장치.