KR102290937B1 - 서로 다른 2개의 연속 공정용 캐비티를 구비한 통합 금형을 이용한 변압기용 코일 구조물 패키징 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 서로 다른 2개의 연속 공정용 캐비티를 구비한 통합 금형을 이용한 변압기용 코일 구조물 패키징 시스템을 개시한다. 통합 금형은, 코일 구조물의 적어도 일부를 덮는 제1 패키지를 형성하기 위한 제1 캐비티와, 제1 패키지가 형성된 코일 구조물의 적어도 일부를 덮는 제2 패키지를 형성하기 위한 제2 캐비티를 구비하고, 제1 캐비티와 제2 캐비티는 코일 구조물 사이의 간격에 대응하여 나란히 형성되고, 제1 캐비티와 제2 캐비티는 동시에 개방되고 또한 동시에 폐쇄되게끔 구성되며, 제1 캐비티로 연결되는 제1 러너 및 제2 캐비티로 연결되는 제2 러너를 구비한다. 제어 장치는, 통합 금형을 분리시킨 상태에서 제1 캐비티 내에서 수지로 패키징된 코일 구조물이 제2 캐비티 내로 이송되도록 코일 시트를 상기 간격만큼 이송시키고, 통합 금형을 결합시키고, 수지를 노즐을 통해 제1 캐비티 및 제2 캐비티 내로 주입시키고, 통합 금형을 분리시키고, 제1 캐비티 내에서 수지로 패키징된 코일 구조물이 제2 캐비티 내로 이송되도록 코일 시트를 상기 간격만큼 이송시키는 패키징 공정을 반복하도록 제어한다.

Description

서로 다른 2개의 연속 공정용 캐비티를 구비한 통합 금형을 이용한 변압기용 코일 구조물 패키징 시스템{SYSTEM FOR PACKAGING COIL STRUCTURE OF TRANSFORMER UTILIZING INTEGRATED MOLD WITH TWO CAVITIES FOR DIFFERENT CONTINUOUS PROCESSES}
본 발명은 변압기용 평판형 코일 구조물을 수지로 패키징하는 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 변압기용 평판형 코일 구조물을 1차 패키징하는 공정과 2차 패키징하는 공정을 순서대로 및 동시에 수행할 수 있도록 구현된 통합 금형을 이용한 변압기용 코일 구조물 패키징 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 변압기(transformer)는 입력단으로 이용되는 1차측(primary) 코일과 출력단으로 이용되는 2차측(secondary) 코일을 가진다.
최근의 휴대전화용 충전기 등에서 이용되는 소형 변압기는, 평판형 코일(plate coil) 부품을 사용하여 1차측 코일 및/또는 2차측 코일을 구현하고 있다.
평판형 코일 부품은 다음과 같이 제작될 수 있다.
단일 평판 형상의 코일 패턴이 배치된 코일 시트를 준비하고, 여기서 코일 패턴은 인접한 패턴 라인끼리 고정편을 이용하여 서로 연결되어 있고, 적어도 하나의 코일 패턴을 1차 사출 금형에 인서트한 후에 고정편을 제외한 부분을 수지로 1차 패키징하고, 1차 패키징된 코일 패턴에서 고정편을 제거하는 1차 타발 작업을 수행하고, 1차 타발이 수행되어 고정편이 제거된 1차 패키징된 코일 패턴을 2차 사출 금형에 인서트하여 수지로 2차 패키징하고, 2차 패키징된 구조물을 코일 시트로부터 분리하는 2차 타발 작업을 수행한다.
이러한 제작 방식을 자동화한 장치로서, 공개특허 제2019-0135376호 (2019.12.06.) (명칭: 변압기용 평판형 코일 소자의 자동 제조 장치) (이하, '종래기술'이라 함)가 제안되었다.
상기 종래기술에 따르면, 변압기용 평판형 코일 소자의 자동 제조 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이: 일단자에서 시작하여서 나선상 패턴부를 형성한 후에 타단자에서 종단하고, 나선상 패턴부의 사이를 횡으로 가로질러서 연결하는 고정편이 형성되어 있는 평판형 코일이 복수로 구비된 평판형 코일 시트가 권취되어 있는 공급롤러와; 상기 공급롤러에 권취된 평판형 코일 시트가 인서트되면, 평판형 코일의 고정편과 단자가 노출되도록 장착된 코일 시트의 평판형 코일에 1차 인서트 사출에 의해서 수지로 1차 피복하는 1차 사출 금형과; 상기 코일 시트의 고정편을 제거하기 위해서 1차 타발하는 1차 타발기와; 상기 1차 타발기에 의해서 고정편이 제거된 코일 시트가 단자를 제외한 평판형 코일에 2차 인서트 사출에 의해서 수지로 2차 피복하여서 평판형 코일 소자를 형성하는 2차 사출 금형과; 단자를 2차 타발하여서 평판형 코일 소자를 코일 시트의 프레임바로부터 분리하는 2차 타발기와; 코일 시트를 이송하는 이송수단을 포함하여 구성된다.
도 2는, 종래 기술에 따른 변압기용 평판형 코일 소자의 자동 제조 장치에 의해, 코일 시트에 수지가 피복되는 과정을 보여주는 도면이다. (a)는, 피복되기 전의 코일 시트를 보여준다. 가로로 평행한 프레임바 사이에 2개의 코일 패턴이 배치되고, 코일 패턴들은 연결 프레임바와 연결편들을 통해 프레임바에 고정되고, 코일 패턴은 고정편에 의해 서로 일정한 간격을 유지하도록 고정되어 있다.
(b)는, 1차 사출 금형에 의해 1차 피복된 상태를 보여준다. 연결편과 고정편, 단자들을 제외한 코일 패턴의 대부분이 수지로 피복되었다.
(c)는, 1차 타발에 의해 연결편과 고정편이 제거된 상태를 보여준다. 1차 타발이 수행되면, 코일 패턴은 연결 프레임바와의 연결편이 모두 제거된 상태이므로, 단지 단자에 의해서만 프레임바에 연결된 상태가 된다.
(d)는, 2차 사출 금형 내에서, 2차 피복이 형성된 상태를 보여준다. 2차 피복은 연결편과 고정편이 제거된 상태의 노출된 코일 패턴을 완전히 피복할 뿐 아니라, 1차 피복을 덮도록 추가로 피복된다. 2차 피복이 완료되면 코일 패턴은 단지 단자 부분을 제외하고는 완전히 절연 피복이 된 상태이다. 이후에 2차 타발에 의해 2차 수지 피복된 코일 패턴이 프레임으로부터 분리되어 변압기용 평판형 코일 소자가 완성된다.
하지만, 이러한 종래기술에 따른 변압기용 평판형 코일 소자의 자동 제조 장치에서도, 다음과 같은 문제점이 존재한다.
코일 패턴은 고정편을 구비하고 있으며, 1차 사출 금형에 의해 1차 피복된 이후에, 2차 피복을 수행하기 전에, 고정편을 제거하는 1차 타발 공정이 반드시 수행되어야 한다.
또한, 1차 사출 금형에 의한 1차 피복 공정과 2차 사출 금형에 의한 2차 피복 공정이 서로 완전히 분리되어 있으며, 서로 완전히 독립적으로 제어될 수 있다. 예를 들면, 1차 피복을 위한 수지 주입량과 2차 피복을 위한 수지 주입량은 서로 다를 수 있으며, 이것은, 1차 피복 공정의 공정 소요 시간과 2차 피복 공정의 소요 시간이 다를 수 있음을 의미한다. 따라서, 1차 사출 금형을 이용한 1차 피복 공정과 2차 사출 금형을 이용한 2차 피복 공정은 완전히 독립적으로 제어되어야 한다.
한편, 공정의 소요 시간이 다르게 되면, 단위 시간당 완성되는, 1차 피복 공정에 의해 1차 피복된 평판형 코일의 개수와 2차 사출 공정에 의해 2차 피복된 평판형 코일의 개수가 서로 다르게 된다. 일반적으로는, 1차 피복 공정의 소요 시간이 2차 피복 공정의 소요 시간보다 짧다. 따라서, 한 장의 코일 시트가 1차 사출 금형과 2차 사출 금형을 순서대로 관통하는 방식으로 설비를 구성하면, 필연적으로 2차 피복 공정의 전단에서 코일 시트의 적체가 발생하게 되며, 이러한 적체에 의해 코일 시트의 처짐이 발생하게 된다.
따라서, 상기 종래기술에서는, 의도적으로 코일 시트가 처질 수 있게끔, 1차 하향 처짐부를 구현하고, 여기에는 제1 하한 위치 감지 센서를 배치하여 1차 피복 공정을 마친 코일 시트가 적체되어 처지고 있는 양을 감지함으로써, 1차 피복 공정 및/또는 2차 피복 공정의 속도 및 휴지를 제어하도록 구성하고 있다.
이러한 종래 기술에 의하면, 코일 패턴에 고정편이 형성되어 있기 때문에, 1차 피복 공정 이후에 1차 타발 공정이 반드시 수행되어야 하고, 이를 위해서는, 1차 피복 공정이 수행되는 위치와 2차 피복 공정이 수행되는 위치가 서로 분리되어야 한다. 또한, 1차 피복 공정의 소요 시간과 2차 피복 공정의 소요 시간이 다르기 때문에, 이에 따라 코일 시트의 처짐을 의도적으로 유도하면서도 처짐량을 감지하기 위한 장치를 추가로 구비하여야 한다.
본 발명은, 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점들을 해소함으로써, 1차측 코일 및/또는 2차측 코일로서 사용되는 패키징된 코일 구조물을 제조하는 설비를 최소한의 장치들을 사용하여 간략하게 구현하고 제어하고자 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 서로 다른 2개의 연속 공정용 캐비티를 구비한 통합 금형을 이용한 변압기용 코일 구조물 패키징 시스템을 개시한다. 상기 시스템은: 스트립과, 상기 스트립에 동일 간격으로 연결된 동일 형태의 변압기용 평판형 코일 구조물들로 구성된, 스트립형 코일 시트; 상기 코일 구조물의 적어도 일부를 덮는 제1 패키지를 형성하기 위한 제1 캐비티와, 상기 제1 패키지가 형성된 상기 코일 구조물의 적어도 일부를 덮는 제2 패키지를 형성하기 위한 제2 캐비티를 구비하고, 상기 제1 캐비티와 상기 제2 캐비티는 상기 간격에 대응하여 나란히 형성되고, 상기 제1 캐비티와 상기 제2 캐비티는 동시에 개방되고 또한 동시에 폐쇄되게끔 구성되며, 제1 캐비티로 연결되는 제1 러너 및 제2 캐비티로 연결되는 제2 러너를 구비하는, 통합 금형; 상기 통합 금형을 분리 또는 결합시키도록 구성된, 금형 가동 장치; 상기 제1 러너 및 상기 제2 러너에 결합가능한 노즐을 구비하고, 상기 노즐을 통해 수지를 토출하도록 구성되어, 상기 제1 러너 및 상기 제2 러너를 통해, 상기 제1 캐비티 및 상기 제2 캐비티 내로 수지를 주입하는, 수지 주입 장치; 각각의 상기 코일 구조물이 상기 제1 캐비티와 상기 제2 캐비티를 순서대로 거쳐 이동하게끔, 상기 코일 시트를 이송하도록 구성된, 시트 이송 장치; 상기 통합 금형을 분리시킨 상태에서 상기 제1 캐비티 내에서 수지로 패키징된 코일 구조물이 제2 캐비티 내로 이송되도록 상기 코일 시트를 상기 간격만큼 이송시키고, 상기 통합 금형을 결합시키고, 수지를 상기 노즐을 통해 상기 제1 캐비티 및 상기 제2 캐비티 내로 주입시키고, 상기 통합 금형을 분리시키고, 상기 제1 캐비티 내에서 수지로 패키징된 코일 구조물이 제2 캐비티 내로 이송되도록 상기 코일 시트를 상기 간격만큼 이송시키는 패키징 공정을 반복하도록 제어하는, 제어 장치를 포함한다.
또한, 상기 통합 금형은, 소정 개수의 상기 제1 캐비티와 상기 개수의 상기 제2 캐비티를 구비하며, 이로써, 상기 패키징 시스템은, 상기 개수의 상기 코일 구조물로 구성된 그룹 단위로 상기 패키징 공정이 수행되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 수지 주입 장치는, 상기 제1 캐비티와 상기 제2 캐비티에 수지 주입이 개시된 후 동시에 완료될 수 있도록, 상기 제1 러너에 수지를 주입하는 압력과 상기 제2 러너에 수지를 주입하는 압력을 제어할 수 있다.
또한, 상기 통합 금형은, 단일의 스프루를 구비하고, 상기 제1 러너와 상기 제2 러너는 상기 단일의 스프루에 연결되어 동시에 수지를 제공받도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 제1 러너와 상기 제2 러너의 각각의 굵기는, 제1 캐비티와 상기 제2 캐비티가 수지로 상기 시간 동안에 동시에 채워질 수 있도록, 결정될 수 있다.
또한, 상기 통합 금형은, 상기 제1 캐비티 내로 이송된 상기 코일 구조물을 상기 제1 캐비티 내에서 유동하지 않게끔 고정시키기 위하여, 상기 통합 금형이 결합되었을 때 상기 코일 구조물을 접촉하여 누르기 위해 돌출된 파지부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 스트립형 코일 시트의 상기 코일 구조물은, 각각의 상기 코일 구조물의 코일 패턴의 말단에 형성된 외부 접속용 단자 부분, 상기 외부 접속용 단자 부분으로부터 연장된 브랜치, 또는 상기 어느 하나의 상기 코일 구조물의 코일 패턴과 다른 하나의 코일 구조물의 코일 패턴을 서로 연결하는 상호 접속용 연장부로부터 연장된 브랜치를 통해 상기 스트립에 연결되고, 그 이외의 부분에서는 상기 스트립과 연결되지 않도록 구성될 수 있다.
상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 서로 다른 2개의 연속 공정용 캐비티를 구비한 통합 금형을 이용한 변압기용 코일 구조물 패키징 시스템에 의하면, 종래 기술을 통해 언급한 문제점들을 해소할 수 있다.
즉, 1차 패키징 공정의 소요 시간과 2차 패키징 공정의 소요 시간을 동일하게 구현함으로써, 1차 금형과 2차 금형을 동시에 분리/결합시킬 수 있게 되므로, 금형을 통합할 수 있게 되고 및 금형을 분리/결합시키기 위한 제어량을 줄일 수 있다.
특히, 1차 금형과 2차 금형을 나란하게 배치하거나 일체화할 수 있기 때문에, 1차 금형과 2차 금형 사이에 추가 장치가 배치되지 않게 되므로, 추가 공정이 불필요하고, 이로써 설비의 구현 및 제어가 간단해진다.
또한, 단일의 스프루를 통해서 제1 캐비티와 제2캐비티에 동시에 수지를 주입할 수 있으므로, 수지 주입 장치를 단일화할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 변압기용 평판형 코일 소자 자동 제조 장치의 전반적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는, 종래 기술에서 코일 시트에 수지가 패키징되는 과정을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른, 서로 다른 2개의 연속 공정용 캐비티를 구비한 통합 금형을 이용한 변압기용 코일 구조물 패키징 시스템의 전반적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명에서 사용되는 코일 시트의 예시적인 형태를 보여준다.
도 5는 통합 금형에 의해 1차 패키징 공정 및 2차 패키징 공정이 수행된 코일 시트를 도시한다.
도 6은, 1차 패키징 공정과 2차 패키징 공정이 동시에 이루어지고 있는 통합 금형의 단면을 도시한다.
도 7은, 통합 금형에서 스프루와 러너를 구현하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 서로 다른 2개의 연속 공정용 캐비티를 구비한 통합 금형을 이용한 변압기용 코일 구조물 패키징 시스템의 바람직한 실시예를 설명한다. 참고로, 본 발명의 각 구성 요소를 지칭하는 용어들은 그 기능을 고려하여 예시적으로 명명된 것이므로, 용어 자체에 의하여 본 발명의 기술 내용을 예측하고 한정하여 이해해서는 안될 것이다.
더욱, 이하에서 설명되어질 본 발명의 다양한 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 보여주기 위한 것일 뿐이므로, 본 발명의 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형을 설계할 수 있을 것이므로, 본 발명의 권리범위는 본 발명과 균등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상을 포괄하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
먼저, 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른, 서로 다른 2개의 연속 공정용 캐비티를 구비한 통합 금형을 이용한 변압기용 코일 구조물 패키징 시스템의 전반적인 구성을 설명한다. 또한, 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 패키징 시스템에서 통합 금형에 의해 1차 패키징 공정 및 2차 패키징 공정이 동시에 수행되고 있는 코일 시트를 설명한다.
본 발명에 따른, 서로 다른 2개의 연속 공정용 캐비티를 구비한 통합 금형을 이용한 변압기용 코일 구조물 패키징 시스템은, 연속된 위치에 서로 다른 2개의(또는, 2가지 종류의) 캐비티를 구비한 통합 금형(120)을 이용하여, 시트의 연속된 위치의 서로 다른 코일 구조물 각각에 서로 다른 공정이 동시에 수행되도록 하는 방식으로, 한 번에 2가지 공정이 동시에 이루어지도록 구성된다.
본 발명에 따른, 서로 다른 2개의 연속 공정용 캐비티를 구비한 통합 금형을 이용한 변압기용 코일 구조물 패키징 시스템은, 도 3의 (a)와 같이, 크게, 금형 가동 장치(120)와, 수지 주입 장치(140)와, 시트 이송 장치(130)와, 제어 장치(170)로 구성될 수 있다. 여기에, 필요에 따라서, 검사 장치(180)와 타발 장치(140)가 추가될 수 있다.
본 발명에서 사용되는, 코일 시트(S)는, 도 4의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 일반적으로 직선 형상인 스트립(311, 312)과, 상기 스트립(311, 312)에 동일 간격으로 연결된 동일 형태의 변압기용 코일 구조물들(320)로 구성된다.
스트립(311)에는 일정한 간격으로 파일럿 홈(315)이 형성될 수 있으며, 이 홈(315)에 끼워지는 톱니(도 3(b) 참조)를 이용하여 시트(S)가 이송될 수 있다. 또한, 파일럿 홈(315)은 시트(S)의 적어도 하나의 코일 구조물(320)을 각 금형의 캐비티 내에 정확하게 위치시키기 위한 영상 판독의 기준점으로 활용될 수도 있다.
코일 구조물(320)은, 도 4의 (a)를 참조하면, 단자(321, 322)와 코일 패턴(325)으로 구성된다. 코일 패턴(325)은 단일 평면 또는 중첩된 평면에 소용돌이 형상으로 또는 기타 형상으로 코일을 형성하는 패턴이다. 단자(321, 322)는, 상기 코일 패턴(325)의 양쪽 단부에 해당하며, 외부 전자 부품과의 접속을 위한 것이다.
한편, 도 4의 (b)와 같이, 2개의 코일 패턴(325, 326)이 각각의 단자들이 인접하는 형태로 대칭으로 배치되는 경우에는, 코일 패턴(325, 326)은, 각 코일 패턴의 말단 중에서 단자가 아닌 부분을 연결하는 상호 접속용 연장부(328)를 더 포함할 수 있다.
이러한 코일 구조물(320)은, 스트립(311)에, 단자(예를 들면, (321) 참조)가 직접 연결되거나, 단자(321 또는 322)에 연결되어 스트립(311)까지 연장된 또는 연장부(328)에 연결되어 스트립(311)까지 연장된 브랜치(332)를 통해 연결될 수 있다.
코일 시트(S)는, 동일한 형태의 코일 구조물(320)이 스트립(311)에 동일한 간격으로 연결된 형태로 제공된다. 이것은, 코일 구조물 하나하나가 모두 동일한 형태인 것뿐만 아니라, 몇 개의 서로 다른 형태의 코일 패턴(325)들이 그룹을 이루고, 이러한 그룹이 동일하게 반복되는 형태인 것도 포함할 수 있을 것이다.
특히, 본 발명에 따른 서로 다른 2개의 연속 공정용 캐비티를 구비한 통합 금형을 이용한 변압기용 코일 구조물 패키징 시스템에서 사용되는 코일 시트(S)는, 코일 패턴(325)이 단자(321)를 통해서, 단자(321)에 연결된 브랜치(332)를 통해서, 또는 연장부(328)에 연결된 브랜치(332)를 통해서만 스트립(311)에 연결되어 있는 구조이며, 코일 패턴(325)으로부터 별도의 브랜치가 연장되어 스트립에 연결되는 구조는 고려하지 않는다. 즉, 예를 들면, 종래 기술의 측면 연결편(도 2의 (410) 참조)에 해당하는 구성이 없다. 또한, 코일 패턴을 인접한 코일 패턴과 연결하여 서로 지지하기 위한 부분, 예를 들면, 종래 기술의 중심 포지셔너(도 2의 (300) 참조)에 해당하는 구성이 없다.
또한, 본 발명에 따른 코일 패턴(325)은, 소용돌이를 형성하는 라인의 턴(turn)들이 서로 완전히 분리되어 있으며, 이 턴들을 연결하는 부분, 예를 들면, 종래 기술의 고정편(도 2의 (130) 참조)에 해당하는 구성이 없다.
이처럼, 본 발명에서 수지로 패키징되기 전의 코일 구조물의 코일 패턴(325)은, 완성된 코일의 구조를 완전히 이룬 상태이다.
본 발명은, 서로 다른 2개의 연속 공정용 캐비티를 구비한 통합 금형(120)을 구비한다. 통합 금형(120)은, 일례로서, 분리되거나 결합될 수 있는 상부 금형(121)과 하부 금형(122)으로 구성될 수 있다. 상부 금형(121)과 하부 금형(122)이 서로 결합되어 폐쇄될 때, 그 내부에는 수지로 채워질 캐비티가 형성될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 통합 금형(120)은, 코일 구조물(320)을 삽입(insert)한 상태에서 코일 구조물(320)의 적어도 일부를 패키징하는 1차 패키징을 수행하기 위한 제1 캐비티(125)와, 1차 패키징이 수행된 코일 구조물 전체를 삽입한 상태에서 1차 패키징을 포함하는 코일 구조물의 적어도 일부 또는 전부를 패키징하는 2차 패키징을 수행하기 위한 제2 캐비티(127)가 서로 연속하게 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
각각의 캐비티에는 전용의 러너(제1 러너(126) 및 제2 러너(128))가 연결될 수 있다. 특히, 본 발명에서는, 제1 캐비티(125)와 제2 캐비티(127)에 수지를 주입하는 시간이 동일하게 걸리게끔, 수지를 주입하는 방식을 제어하는 것을 특징으로 한다. 예를 들면, 각 캐비티의 러너로 수지를 주입하는 압력을 다르게 제어하거나, 금형을 설계할 때 러너 각각의 단면 형상, 굴곡 정도, 굵기(내경)를 서로 다르게 구성할 수도 있다.
추가로, 본 발명에 따른 통합 금형(120)은, 캐비티 내로 수지를 주입하기 위한 스프루(129)가 단일로 형성되고 단일의 스프루(129)로부터 각각의 캐비티(제1 캐비티 및 제2 캐비티)로 각자의 러너(126, 128)가 분기되어 연장되는 구조일 수 있으며, 따라서, 각각의 러너의 굵기가 수지 주입량에 따라 서로 다르게 구성될 수 있다.
한편, 제1 캐비티(125)와 제2 캐비티(127)는, 코일 시트(S)에 배열된 코일 구조물(320)의 간격과 일치하여야 할 것이다. 이로써, 코일 시트(S)가 상기 간격만큼 이송되면, 제2 캐비티(127)에서 2차 패키징된 코일 구조물이 통합 금형(120)의 외부로 이송되고, 제1 캐비티(125)에서 1차 패키징이 이루어진 코일 구조물이 제2 캐비티(127)로 삽입되고, 시트(S)의 새로운 코일 구조물이 제1 캐비티(125)로 삽입된다.
금형 가동 장치(120)는, 제어 장치(170)의 제어에 의하여, 통합 금형(120)의 상부 금형(121)과 하부 금형(122)을 서로 결합시키거나 분리시키는 작업을 수행한다.
수지 주입 장치(140)는, 제어 장치(170)의 제어에 의하여, 통합 금형(120)의 제1 러너(126)와 제2 러너(128)에 대하여 개별적으로 서로 다른 압력으로 또는 동일한 압력으로 수지를 주입한다. 또는, 수지 주입 장치(140)는, 제어 장치(170)의 제어에 의하여, 통합 금형(120)의 단일의 스프루(129)에 수지를 주입한다.
시트 이송 장치(130)는, 도 3의 (b)에 도시된 이송 수단(131, 132)을 포함할 수 있다. 제1 이송 수단(131)은, 제1 권취 롤러(111)에 권취된 코일 시트(S)를 상기 간격만큼씩 당겨내어 각각의 코일 구조물(320)이 제1 캐비티(125)와 제2 캐비티(127)를 순서대로 거치도록 한다. 제2 이송 수단(132)은, 2차 패키징까지 완료된 코일 구조물을 스트립(311) 또는 브랜치(332)로부터 분리시키는 타발 공정이 타발 장치(140)에서 이루어질 수 있도록, 상기 간격만큼씩 당겨낸다. 2차 패키징까지 완료된 코일 구조물(320)이 타발되어 제거된 코일 시트(S)는 제2 권취 롤러(117)에 권취될 수 있다.
검사 장치(180)는, 제1 권취 롤러(111)에서 풀려져서 통합 금형(120)으로 진입하는 코일 시트(S)에 배열된 코일 구조물의 제작 상태를 검사하기 위한 제1 검사 수단(113)과, 통합 금형(120)에서 2차 패키징까지 수행된 코일 구조물의 패키징 상태를 검사하기 위한 제2 검사 수단(115)을 포함할 수 있다. 검사 수단들의 검사 결과는 제어 장치(170)로 전송될 수 있다.
타발 장치(140)는, 2차 패키징까지 완료된 코일 구조물을 스트립(311) 또는 브랜치(332)로부터 분리시킨다. 타발 장치ㅍ에는, 제2 이송 수단(132)의 동작에 의해, 코일 시트(S)가 일정한 간격만큼씩 동일하게 이송될 수 있으며, 타발 장치(140)는 이송되는 코일 시트ㅍ로부터 패키징된 코일 구조물을 타발한다.
여기서, 통합 금형(120)이 수지를 1차 및 2차 패키징하는 시간과 타발 장치(140)가 패키징된 코일 구조물을 타발하는 시간은 서로 동일하지 않을 수 있기 때문에, 통합 금형(120)과 타발 장치(140)의 사이에는 코일 시트의 여유분을 둘 수 있으며, 이 여유분은 도 4의 (b)에서 D로 표시된 것과 같이 처짐 부분을 형성하게 된다. 이러한 처짐 부분(D)의 처짐량은 별도의 센서에 의해 감지되어 제어 장치(170)로 전송될 수 있다.
제어 장치(170)는, 본 발명에 따른 서로 다른 2개의 연속 공정용 캐비티를 구비한 통합 금형(120)을 이용한 변압기용 코일 구조물 패키징 시스템의 각 부의 동작을 제어하여, 통합 금형(120)에 의해서 코일 구조물에 1차 패키징과 2차 패키징이 동시에 이루어질 수 있도록 한다.
즉, 제어 장치(170)는 다음과 같은 패키징 공정을 수행하도록 각 부를 제어한다.
제1 이송 수단(131)을 동작시켜 코일 시트(S)를 제1 권취 롤러(111)로부터 풀러내면서, 제1 검사 수단(113)에 의해, 코일 구조물의 형태가 정상적인지 확인되게 한다. 코일 시트(S)를 계속 이송하여, 최초의 코일 구조물을 제2 캐비티(127)로 삽입한다(이때, 그 다음의 코일 구조물이 제1 캐비티에 삽입됨). 통합 금형(120)을 결합시킨다. 수지 주입 장치(140)를 제어하여 제1 캐비티(125)와 제2 캐비티(127)에 동시에 수지를 주입하고, 소정 시간 동안 수지가 주입되었으면 다시 수지 주입 장치(140)를 제어하여 수지 주입을 종료한다. 소정 시간 동안 대기하여 주입된 수지가 경화되도록 한다.
통합 금형(120)을 분리하여 제1 캐비티(125)와 제2 캐비티(127)를 개방시킨다. 제1 캐비티(125)에서 1차 패키징된 코일 구조물이 제2 캐비티(127)로 삽입되도록, 코일 구조물 사이의 간격만큼 코일 시트(S)를 이송하도록 제1 이송 수단(131)을 동작시킨다. 이러한 이송 동작에 의해 새로운 코일 구조물이 제1 캐비티(125)로 삽입될 수 있게 되며, 2차 패키징이 완료된 코일 구조물은 통합 금형(120)의 외부로 배출된다. 여기서, 상기 간격은, 복수의 코일 구조물을 포함하는 그룹만큼의 간격일 수도 있다.
제어 장치(170)는, 제2 검사 수단(115)에 의해, 수지로 2차 패키징된 코일 구조물의 외형이 정상적으로 형성되었는지를 확인되게 한다.
제어 장치(170)는, 이러한 패키징 공정을 반복한다.
또한, 제어 장치(170)는, 제2 이송 수단ㅍ을 동작시켜, 통합 금형(120)으로부터 배출된 또는 처짐 부분(D)에 있는 2차 패키징이 완료된 코일 구조물이 타발 장치 내로 이송되도록 한다. 그리고 타발 장치(140)를 동작시켜서 코일 구조물을 코일 시트(S)로부터 분리시킨다.
제어 장치(170)는 이러한 타발 공정을 반복한다.
또한, 제어 장치(170)는, 처짐 부분(D)의 처짐량을 측정함으로써, 타발 장치(140)로 삽입되기 위해 대기중인 코일 구조물의 양을 판단하고, 이를 바탕으로 패키징 공정 및/또는 타발 공정의 속도/횟수 등을 조절할 수 있다.
도 5는, 본 발명에 따른 서로 다른 2개의 연속 공정용 캐비티를 구비한 통합 금형을 이용한 변압기용 코일 구조물 패키징 시스템에서, 패키징 공정이 수행되기 전, 1차 패키징 공정 및 2차 패키징 공정이 수행된 코일 구조물이 배열된 코일 시트를 도시한다.
도면에서는, 통합 금형(120)이 2개의 제1 캐비티(125)와 2개의 제2 캐비티(127)를 구비하는 경우에, 2개의 코일 구조물에 한꺼번에 1차 패키징이 수행되고 2개의 코일 구조물에 한꺼번에 2차 패키징이 수행되고 있는 코일 시트(S)를 보여준다. 이러한 구조에서는, 2개의 코일 구조물이 1개의 그룹을 이루며, 코일 시트(S)의 이송 간격은 코일 구조물 2개의 간격과 같고, 통합 금형(120)이 결합-분리되는 1회의 사출 작업마다 2개씩의 코일 구조물이 완성되어 배출될 것이다.
마찬가지로, 코일 구조물의 그룹은, 3개, 4개 및 그 이상의 다수로 구성될 수도 있을 것이다.
한편, 제1 캐비티(125)에는, 코일 구조물의 코일 패턴이 수지가 주입되는 동안 제1 캐비티 내에서, 수지의 주입되는 압력에 의해 밀려 유동하지 않고 정확한 위치로 고정되도록, 코일 구조물(320)을 향하여 돌출된 파지부(123)가 형성될 수 있다(도 6 참조). 이러한 파지부(123)는, 코일 패턴(325)의 상부 및 하부를 서로 마주 눌러 고정시키는 형태로 구성될 수 있다. 파지부(123)가 코일 패턴을 직접 누르므로, 이 눌리는 부분에는 수지가 채워지지 않는다. 이러한 부분은 도면에서 코일 패턴(325) 노출된 상태로 도시된다.
2차 패키징에 의하여 수지로 패키징됨으로써, 원하는 1차 코일용 또는 2차 코일용 부품으로 완성될 수 있다.
즉, 1차 패키징은, 수지로 코일 패턴을 패키징하여 1차 코일용 부품 또는 2차 코일용 부품을 만드는 과정에서, 코일용 부품 내에서 코일 패턴의 위치를 일정하게 고정시키기 위한 목적으로 수행되는 것이다.
도시된 바와 같이, 코일 시트(S)는, 평행한 스트립(311, 312) 사이에 코일 구조물들(320)이 동일 간격으로 배열되어 있는데, 여기서의 코일 구조물(320)은, 하나의 코일 패턴(325)과 마주하는 다른 하나의 코일 패턴(326)을 서로 연결하는 상호 접속용 연장부(328)로부터 연장된 브랜치(332)를 통해 스트립에 연결된 구조이며, 그 이외의 부분에서는 상기 스트립과 연결되지 않도록 구성되어 있다. 이것은, 왜냐하면, 통합 금형(120)이 한 번 결합될 때마다, 1차 패키징뿐만 아니라 2차 패키징까지 동시에, 또한 1차 패키징 작업과 2차 패키징 작업 사이에 별도의 타발 작업이 없이 완료되는 구조이기 때문이다.
도 6은, 1차 패키징 공정과 2차 패키징 공정이 동시에 연속으로 이루어지도록 구성된 통합 금형의 단면으로서, 도 5의 A-A' 선을 따른 단면을 개략적으로 도시한다. 좌측은 제1 캐비티(125)에 코일 구조물(320)이 삽입된 상태를 보여준다. 상부 금형(121)으로부터 돌출된 파지부(123)와 하부 금형(122)으로부터 돌출된 파지부(123)가 코일 패턴(325)에 접촉하여 눌러 고정시킨 상태를 볼 수 있다.
우측은 제2 캐비티(127) 내에 1차 패키징된 코일 구조물이 삽입된 상태를 보여준다. 2차 패키지는, 코일 패턴(325)을 수지로 완전히 패키징함으로써, 원하는 부품의 외형을 완성하도록 구성될 수 있다.
제1 캐비티(125) 내에서 1차 패키징된 코일 구조물은, 다음번에는 바로 옆의 제2 캐비티(127)로 이송되어 2차 패키징이 이루어지게 된다.
도 7은, 통합 금형에서 스프루와 러너를 구현하는 방식을 설명하기 위한 도면이다. 도 7의 (a)는, 제1 캐비티(125)에 연결된 제1 러너(126)와 제2 캐비티(127)에 연결된 제2 러너(128)가 별도로 형성된 것을 도시한다. 제1 러너(126)와 제2 러너(128)는 각자에 연결된 노즐로부터 개별적으로 수지가 제공될 수 있다. 이 경우, 수지 주입 장치(140)는 각 러너(126, 128)에 서로 다른 압력으로 수지를 주입함으로써, 동일 시간에 제1 캐비티(125)와 제2 캐비티(127)의 수지 주입을 동시에 완료하도록 할 수 있다.
물론, 설계에 따라서는 동일한 압력으로 수지를 주입하되, 수지 주입을 완료하는 시간을 서로 다르게 제어할 수도 있다.
도 7의 (b)는, 제1 캐비티(125)에 연결된 제1 러너(126)와 제2 캐비티(127)에 연결된 제2 러너(128)가 단일의 스프루(129)를 통해서 연결된 형태를 도시한다. 이러한 구조에서는, 수지 주입 장치(140)의 단일의 노즐을 통해 수지를 공급받게 되고, 동시에 제1 캐비티(125)와 제2 캐비티(127)에 수지가 주입되기 시작하고 동시에 제1 캐비티(125)와 제2 캐비티(127)에서 수지 주입이 종료되게 된다. 따라서, 서로 다른 크기의 공간인 제1 캐비티(125)와 제2 캐비티(127)를 동시에 채우기 위해서는, 각자의 러너로부터 주입되는 수지의 주입량이 서로 달라야 하므로, 여기서는, 제1 러너(126)와 제2 러너(128)의 굵기(즉, 내경)를 다르게 설정하고 있다.
이처럼 러너의 굵기를 다르게 설계함으로써, 동시에 수지가 주입되기 시작하고, 동시에 수지의 주입이 완료될 수 있게 되므로, 동일한 대기 시간 동안 경화된 후 동시에 금형을 분리하여도 패키징이 정상적으로 완성될 수 있게 된다.
전술한 바와 같은 본 발명에 따른, 서로 다른 2개의 연속 공정용 캐비티를 구비한 통합 금형을 이용한 변압기용 코일 구조물 패키징 시스템에 의하면, 1차 금형과 2차 금형을 나란하게 배치하거나 일체화할 수 있기 때문에, 1차 금형과 2차 금형 사이에 추가 장치가 배치되지 않게 되므로, 추가 공정이 불필요하고, 이로써 설비의 구현 및 제어가 간단해진다.
이러한 통합 금형을 구현하기 위해서는, 제1 러너와 제2 러너의 수지 주입 압력을 서로 다르게 제어하거나, 단일의 스프루에 연결된 제1 러너와 제2 러너의 굵기를 서로 다르게 구현한다. 이로써, 1차 패키징 공정의 소요 시간과 2차 패키징 공정의 소요 시간을 동일하게 구현됨으로써, 1차 금형과 2차 금형을 동시에 분리/결합시킬 수 있게 되므로, 서로 다른 2개의 공정용 금형을 하나로 일체화할 수 있게 되고, 이로써 금형을 분리/결합시키기 위한 제어량 및 수지를 주입하기 위한 제어를 단순화할 수 있게 된다.
특히, 금형을 가동하기 위한 장치를 하나로 줄일 수 있고, 수지를 주입하기 위한 장치를 하나로 줄일 수 있게 된다.

Claims (7)

  1. 스트립과, 상기 스트립에 동일 간격으로 연결된 동일 형태의 변압기용 평판형 코일 구조물들로 구성된, 스트립형 코일 시트;
    상기 코일 구조물의 적어도 일부를 덮는 제1 패키지를 형성하기 위한 제1 캐비티와, 상기 제1 패키지가 형성된 상기 코일 구조물의 적어도 일부를 덮는 제2 패키지를 형성하기 위한 제2 캐비티를 구비하고, 상기 제1 캐비티와 상기 제2 캐비티는 상기 간격에 대응하여 나란히 형성되고, 상기 제1 캐비티와 상기 제2 캐비티는 동시에 개방되고 또한 동시에 폐쇄되게끔 구성되며, 제1 캐비티로 연결되는 제1 러너 및 제2 캐비티로 연결되는 제2 러너를 구비하는, 통합 금형;
    상기 통합 금형을 분리 또는 결합시키도록 구성된, 금형 가동 장치;
    상기 제1 러너 및 상기 제2 러너에 결합가능한 노즐을 구비하고, 상기 노즐을 통해 수지를 토출하도록 구성되어, 상기 제1 러너 및 상기 제2 러너를 통해, 상기 제1 캐비티 및 상기 제2 캐비티 내로 수지를 주입하는, 수지 주입 장치;
    각각의 상기 코일 구조물이 상기 제1 캐비티와 상기 제2 캐비티를 순서대로 거쳐 이동하게끔, 상기 코일 시트를 이송하도록 구성된, 시트 이송 장치; 및
    상기 통합 금형을 분리시킨 상태에서 상기 제1 캐비티 내에서 수지로 패키징된 코일 구조물이 제2 캐비티 내로 이송되도록 상기 코일 시트를 상기 간격만큼 이송시키고, 상기 통합 금형을 결합시키고, 수지를 상기 노즐을 통해 상기 제1 캐비티 및 상기 제2 캐비티 내로 주입시키고, 상기 통합 금형을 분리시키고, 상기 제1 캐비티 내에서 수지로 패키징된 코일 구조물이 제2 캐비티 내로 이송되도록 상기 코일 시트를 상기 간격만큼 이송시키는 패키징 공정을 반복하도록 제어하는, 제어 장치를 포함하는, 서로 다른 2개의 연속 공정용 캐비티를 구비한 통합 금형을 이용한 변압기용 코일 구조물 패키징 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 통합 금형은, 소정 개수의 상기 제1 캐비티와 상기 개수의 상기 제2 캐비티를 구비하며,
    상기 시스템은, 상기 개수의 상기 코일 구조물로 구성된 그룹 단위로 상기 패키징 공정이 수행되도록 구성된 것을 특징으로 하는, 서로 다른 2개의 연속 공정용 캐비티를 구비한 통합 금형을 이용한 변압기용 코일 구조물 패키징 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수지 주입 장치는, 상기 제1 캐비티와 상기 제2 캐비티에 수지 주입이 개시된 후 동시에 완료될 수 있도록, 상기 제1 러너에 수지를 주입하는 압력과 상기 제2 러너에 수지를 주입하는 압력을 제어하는 것을 특징으로 하는, 서로 다른 2개의 연속 공정용 캐비티를 구비한 통합 금형을 이용한 변압기용 코일 구조물 패키징 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 통합 금형은, 단일의 스프루를 구비하고,
    상기 제1 러너와 상기 제2 러너는 상기 단일의 스프루에 연결되어 동시에 수지를 제공받도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 서로 다른 2개의 연속 공정용 캐비티를 구비한 통합 금형을 이용한 변압기용 코일 구조물 패키징 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 러너와 상기 제2 러너의 각각의 굵기는,
    제1 캐비티와 상기 제2 캐비티의 수지 주입이 동시에 완료될 수 있도록, 결정되는 것을 특징으로 하는, 서로 다른 2개의 연속 공정용 캐비티를 구비한 통합 금형을 이용한 변압기용 코일 구조물 패키징 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 통합 금형은, 상기 제1 캐비티 내로 이송된 상기 코일 구조물을 상기 제1 캐비티 내에서 유동하지 않게끔 고정시키기 위하여, 상기 통합 금형이 결합되었을 때 상기 코일 구조물을 접촉하여 누르기 위해 돌출된 파지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 서로 다른 2개의 연속 공정용 캐비티를 구비한 통합 금형을 이용한 변압기용 코일 구조물 패키징 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스트립형 코일 시트의 상기 코일 구조물은,
    각각의 상기 코일 구조물의 코일 패턴의 말단에 형성된 외부 접속용 단자 부분, 상기 외부 접속용 단자 부분으로부터 연장된 브랜치, 또는 어느 하나의 상기 코일 구조물의 코일 패턴과 다른 하나의 코일 구조물의 코일 패턴을 서로 연결하는 상호 접속용 연장부로부터 연장된 브랜치를 통해 상기 스트립에 연결되고, 상기 외부 접속용 단자 부분과 상기 브랜치들의 이외의 부분에서는 상기 스트립과 연결되지 않도록 구성된 것을 특징으로 하는, 서로 다른 2개의 연속 공정용 캐비티를 구비한 통합 금형을 이용한 변압기용 코일 구조물 패키징 시스템.
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