JP2016521639A - 水冷式単一溶接機モジュール及び水冷式溶接機 - Google Patents

Abstract

【課題】 冷却効率に優れていることから、サイズの縮小及び軽量化が達成可能な水冷式単一溶接機モジュール及び水冷式溶接機を提供すること。【解決手段】 多数のインバータ溶接機を一つのケース内に内蔵するモジュール溶接機の開発に当たって、各個別溶接機のサイズの縮小及び軽量化の達成方案の一環として、従来のファンを用いた空冷方式の代わりに冷却効率に優れた水冷方式を用いることにより、発熱部品の効率増大による使用数の縮小と、容量及びサイズの減少効果により個別溶接機のサイズを大幅に縮小（約１／３〜１／５のレベル）して小型軽量化が図られる。【選択図】 図２

Description

本発明は、溶接機に係り、特に、冷却効率に優れていることから、サイズの縮小及び軽量化が達成可能な水冷式単一溶接機モジュール及び水冷式溶接機に関する。

従来のファンを用いた空冷式単一溶接機は、一つのケース内に溶接機を構成する部品を一括して配置する。このようにして製作された溶接機は、種類に応じて相違点があるが、アナログ方式（ＳＣＲ）の溶接機は重さが約１７０〜２００ｋｇであり、大きさが約５００ｍｍ（Ｗ）×６８４ｍｍ（Ｄ）×８４５ｍｍ（Ｈ）であって相対的に重く、しかも、サイズが大きい。これに対し、インバータ方式の溶接機は、使用周波数に応じて変圧器の大きさの変化により溶接機の重さ及び大きさが異なるが、約２０ＫＨｚにおいて約１００ｋｇであり、約７０〜１００ＫＨｚにおいて約５０ｋｇであり、大きさは約４００ｍｍ（Ｗ）×６３０ｍｍ（Ｄ）×４８０ｍｍ（Ｈ）に軽量化される。しかしながら、たとえ軽量化したインバータ方式の溶接機であるとしても、多数台を内蔵するモジュール溶接機として製作する場合、一人が個別溶接機の着脱などハンドリング可能なレベルまで更に小型・軽量化されなければならない。しかしながら、図１に示すように、空冷式溶接機において放熱板１１が占める体積が約７０％レベルであり、この放熱板の大きさを最小化させる解決手段が必要である。参考までに、図面符号「１」はメイン入力電源であり、「２」は入力ダイオードであり、「３」は絶縁ゲートバイポーラトランジスタプリント回路基板（ＩＧＢＴ ＰＣＢ）であり、「４」は絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）素子であり、「５」は変圧器コアであり、「６」は巻線コイルであり、「７」は出力ダイオードであり、「８」は電流センサーであり、「９」は冷却ファンであり、「１０」はファンモータである。

一方、従来の関連分野の特許技術として、作業対象物を大きさ別にセンターリングして固定するクランプと、ＡＣサーボ減速モータ１軸サーボ制御を行う駆動部と作業対象物を直立に立てて溶接するフレーム及び作業対象物を大きさ別にセッティングするための治工具を有する本体部、前記本体部に取り付けられる３００Ａ出力のインバータパルス型ＴＩＧ溶接機として水冷式冷却装置が取り付けられた溶接部、前記溶接部の溶接条件をＰＬＣで制御して任意に変化させるコントローラ部、前記溶接部に適当な圧力のガスを供給する空圧、シールドガス供給装置が配設されたユーティリティ及び付加装置を備えるパイプ自動溶接システムが提案されている（例えば、下記の特許文献１参照）。

大韓民国公開特許第２００３−００７３４５５号

そこで、本発明は、上述した必要性に応えるためのものであり、多数の溶接作業を行うように多数の個別溶接機を備えるが、前記個別溶接機を構成する各構成部品をグループでモジュール化させて単一のパネルに構成するモジュール型溶接機に適用するようにサイズの縮小及び軽量化が達成可能な水冷式単一溶接機モジュール及び水冷式溶接機を提供するところにその目的がある。

上記の目的を達成するためになされた本発明による水冷式単一溶接機モジュールは、発熱部品の冷却のために水冷方式の冷却板１１０が設けられることを特徴とする。

ここで、前記冷却板には、溶接機を構成する入力ダイオード、絶縁ゲートバイポーラトランジスタプリント回路基板（ＩＧＢＴ ＰＣＢ）、水冷式変圧器、出力ダイオード及び電流センサーがこの順に配設されることが好ましい。

また、前記冷却板の温度を感知するための冷却板温度感知センサーが更に配設されることが好ましい。

更に、前記冷却板の内部の中心部に沿って冷却水路が配設されることが好ましい。

更にまた、前記冷却板の両側面には、溶接機を構成する入力ダイオード、絶縁ゲートバイポーラトランジスタプリント回路基板（ＩＧＢＴ ＰＣＢ）、水冷式変圧器、出力ダイオード、電流センサー及び冷却板温度感知センサーが分散されて配設されることが好ましい。

一方、上記の目的を達成するためになされた本発明による水冷式溶接機は、前記水冷式単一溶接機モジュールと、前記単一溶接機モジュールを統合的に制御する制御器と、前記単一溶接機モジュールを操作するための操作パネルと、溶接フィーダ及びトーチを接続するための出力端子及び制御端子と、外部装置との接続のためのコネクタと、外付け入力電源装置と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、多数のインバータ溶接機を一つのケース内に内蔵するモジュール溶接機の開発に当たって、各個別溶接機のサイズの縮小及び軽量化の達成方案の一環として、従来のファンを用いた空冷方式の代わりに冷却効率に優れた水冷方式を用いることにより、発熱部品の効率増大による使用数の縮小と、容量及びサイズの減少効果により個別溶接機のサイズを大幅に縮小（約１／３〜１／５のレベル）して小型軽量化が図られる。

また、このような水冷却効果を用いて高効率・低コストのモジュール溶接機を適用可能にすることにより、溶接電力エネルギーの２０％の節減と、優れた溶接特性による溶接品質の向上及び作業損失（溶接開始不良に起因する先端閉塞による作業遅延、先端消費量、ワイヤ損失）の改善及び溶接機の作業場の近接配置が図られ、その結果、溶接ケーブルの長さの短縮によるコスト節減効果が期待される。

従来の空冷式インバータ方式の溶接機の概念図である。 本発明の一実施形態による水冷式単一溶接機モジュールの平面図である。 本発明の一実施形態による水冷式単一溶接機モジュールの断面図である。 本発明の他の実施形態による水冷式単一溶接機モジュールの平面図である。 本発明の他の実施形態による水冷式単一溶接機モジュールの断面図である。 本発明の他の実施形態による水冷式単一溶接機モジュールの底面図である。 本発明の一実施形態による水冷式溶接機の概念図である。

以下、本発明の好適な実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。本発明を説明するに当たって、関連する公知の構成又は機能についての具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にする虞があると認められる場合にはその詳細な説明は省略する。

図２は、本発明の一実施形態による水冷式単一溶接機モジュールの平面図であり、図３は、本発明の一実施形態による水冷式単一溶接機モジュールの断面図であり、図４は、本発明の他の実施形態による水冷式単一溶接機モジュールの平面図であり、図５は、本発明の他の実施形態による水冷式単一溶接機モジュールの断面図であり、図６は、本発明の他の実施形態による水冷式単一溶接機モジュールの底面図である。

本発明による水冷式単一溶接機モジュール１００は、多数の溶接作業を同時に行うように多数の個別溶接機を備えるが、前記個別溶接機を構成する各構成部品をグループでモジュール化させて単一のパネルに構成するモジュール型溶接機に適用するようにサイズの縮小及び軽量化が達成可能に構成されることをその技術的要旨とする。

図２及び図３に示すように、本発明による水冷式単一溶接機モジュール１００には、発熱部品の冷却のために水冷方式の冷却板１１０が設けられる。すなわち、溶接機のサイズの縮小及び軽量化の達成方案の一環として、従来のファンを用いた空冷方式の代わりに冷却効率に優れた水冷方式を用いるために、水冷方式の冷却板１１０が設けられる。

このとき、前記冷却板１１０には、溶接機を構成する入力ダイオード１２０、絶縁ゲートバイポーラトランジスタプリント回路基板（ＩＧＢＴ ＰＣＢ）１３０、水冷式変圧器１４０、出力ダイオード１５０及び電流センサー１６０がこの順に配設されることが好ましい。すなわち、各部品間の接続ケーブルをできる限り短くするために各部品を電力制御の順序に合わせて配設する。また、前記冷却板１１０の温度を感知するための冷却板温度感知センサー１７０が絶縁ゲートバイポーラトランジスタプリント回路基板（ＩＧＢＴ ＰＣＢ）１３０の近くに設けられる。

参考までに、図面符号「１１１」は冷却水インレットであり、「１１３」は冷却水アウトレットであり、「１４１」は巻線コイルであり、「１４２」は変圧器コアである。

一方、本発明による水冷式単一溶接機モジュール１００は、図４〜図６に示すように、溶接機のサイズを更に縮小するために、前記冷却板１１０の両側面に前記入力ダイオード１２０、絶縁ゲートバイポーラトランジスタプリント回路基板（ＩＧＢＴ ＰＣＢ）１３０、水冷式変圧器１４０、出力ダイオード１５０、電流センサー１６０及び冷却板温度感知センサー１７０を適切に分散して配置するように前記冷却板１１０の内部の中心部に沿って冷却水路１１２が設けられる。

このため、例えば、冷却板１１０の上側面には入力ダイオード１２０、絶縁ゲートバイポーラトランジスタプリント回路基板（ＩＧＢＴ ＰＣＢ）１３０及び冷却板温度感知センサー１７０が設けられ、冷却板１１０の下側面には水冷式変圧器１４０、出力ダイオード１５０及び電流センサー１６０が設けられる。

図７は、本発明の一実施形態による水冷式溶接機の概念図である。

本発明による水冷式溶接機は、上述した水冷式単一溶接機モジュール１００、前記単一溶接機モジュール１００を統合的に制御する制御器２００、前記単一溶接機モジュール１００を操作するための操作パネル３００、溶接フィーダとトーチを接続するための出力端子及び制御端子４００、外部装置との接続のためのコネクタ５００及び外付け入力電源装置６００を備える。

前記操作パネル３００には、電流／電圧表示器、クレータ有無及びクレータ電流／電圧調整ボリューム、ワイヤ選択スイッチなどが配設される。

前記コネクタ５００には、制御電源端子、中央制御器との通信端子、保護ガス用ソレノイド弁電源端子、外付けリレイ電源端子などが配設される。

上述したように、本発明による水冷式単一溶接機モジュール及び水冷式溶接機を適用すると、多数のインバータ溶接機を一つのケース内に内蔵するモジュール溶接機の開発に当たって、各個別溶接機のサイズの縮小及び軽量化の達成方案の一環として、従来のファンを用いた空冷方式の代わりに冷却効率に優れた水冷方式を用いることにより、発熱部品の効率増大による使用数の縮小と、容量及びサイズの減少効果により個別溶接機のサイズを大幅に縮小（約１／３〜１／５のレベル）して小型軽量化が図られる。

また、このような水冷却効果を用いて高効率・低コストのモジュール溶接機を適用可能にすることにより、溶接電力エネルギーの２０％の節減と、優れた溶接特性による溶接品質の向上及び作業損失（溶接開始不良に起因する先端閉塞による作業遅延、先端消費量、ワイヤ損失）の改善及び溶接機の作業場の近接配置が図られ、その結果、溶接ケーブルの長さの短縮によるコスト節減効果が期待される。

一方、本発明による水冷式単一溶接機モジュール及び水冷式溶接機を限定された実施形態により説明したが、本発明の範囲は特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明と関連して通常の知識を有する者にとって自明な範囲内において種々の代案、修正及び変形が行える。

よって、本発明に開示された実施形態及び添付図面は、本発明の技術的思想を限定するためのものではなく、単に説明するためのものであり、このような実施形態及び添付図面により本発明の技術的思想の範囲が限定されることはない。本発明の保護範囲は、下記の特許請求の範囲により解釈されるべきであり、これと同等な範囲内にあるあらゆる技術的思想は、本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

Claims (6)

1. 水冷式単一溶接機モジュール（１００）であり、
   発熱部品の冷却のために水冷方式の冷却板（１１０）が設けられることを特徴とする水冷式単一溶接機モジュール。
2. 前記冷却板（１１０）には、溶接機を構成する入力ダイオード（１２０）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタプリント回路基板（ＩＧＢＴ ＰＣＢ）（１３０）、水冷式変圧器（１４０）、出力ダイオード（１５０）及び電流センサー（１６０）がこの順に配設されることを特徴とする請求項１に記載の水冷式単一溶接機モジュール。
3. 前記冷却板（１１０）の温度を感知するための冷却板温度感知センサー（１７０）が更に配設されることを特徴とする請求項２に記載の水冷式単一溶接機モジュール。
4. 前記冷却板（１１０）の内部の中心部に沿って冷却水路（１１２）が配設されることを特徴とする請求項１に記載の水冷式単一溶接機モジュール。
5. 前記冷却板（１１０）の両側面には、溶接機を構成する入力ダイオード（１２０）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタプリント回路基板（ＩＧＢＴ ＰＣＢ）（１３０）、水冷式変圧器（１４０）、出力ダイオード（１５０）、電流センサー（１６０）及び冷却板温度感知センサー（１７０）が分散されて配設されることを特徴とする請求項４に記載の水冷式単一溶接機モジュール。
6. 請求項１乃至請求項５のうちのいずれか一項に記載の水冷式単一溶接機モジュール（１００）と、
   前記単一溶接機モジュール（１００）を統合的に制御する制御器（２００）と、
   前記単一溶接機モジュール（１００）を操作するための操作パネル（３００）と、
   溶接フィーダ及びトーチを接続するための出力端子及び制御端子（４００）と、
   外部装置との接続のためのコネクタ（５００）と、
   外付け入力電源装置（６００）と、
   を備える水冷式溶接機。

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