KR0171051B1 - 베어링 및 그 유사품 가열기 - Google Patents

Abstract

베어링과 같은 링형 물품의 유도 가열기는 수용시에 개방될 수 있고 가열될 물품을 제공하도록 폐쇄될 수 있는 페라이트 재질의 클램프형 마그네틱 유도 물림 코어와 1차 권선 및 스위치 모드 전력공급기로 부터 얻은 고주파 전류원을 포함하고; 서로다른 크기의 물품에 대해 적당한 동작을 보장하고 아주 높은 온도로 인한 손상을 예방하는데 이용되는 온도감지기와 안전회로로 구성되어 있다.

Description

베어링 및 그 유사품 가열기

제1도는 본 발명에 따른 링형 또는 대형 베어링용 가열기의 부분절단면도.

제2도는 본 발명에 따른 링형 또는 소형 베어링용 가열기의 부분절단면도.

제3도는 본 발명에 사용되는 온도감지기의 개략도.

제4도는 본 발명에 사용되는 고주파 공급기용 하우징의 개략도.

제5도는 가열기에 대한 스위치 모드 전력공급기의 블럭도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 1차 코일 12 : 페라이트 코어

13 : 비전도 하우징 14 : 힌지

16, 22 : 커넥터 18 : 온도감지 집적회로(I.C.)

20 : 스프링, 클램프 24 : 알루미늄 케이스

26, 28 : 소켓 30 : 스위치

32 : 퓨즈 34 : 전위차계

36 : 푸시버튼 38 : LED

42 : 정류기 43 : 캐패시터

45 : 온/오프 제어 46 : 베어링

48 : 온도 감지기 49 : 주파수 제어 회로

52 : 전류 감지기 53 : 1차 코일

본 발명은 축, 파이프 따위의 위치설정에 필요한 베어링 및 기타 링형상의 물품의 유도 가열기에 관한 것이다.

유도 가열은 본 기술분야에 공지되어 있으며 통상적으로 2차 권선을 형성하는 베어링 링을 갖춘 변압기의 1차 권선을 구성하는 장치에 의해 수행되어 왔다. 이 장치는 1차 권선을 위해 U자형 구조를 제공하고, 유도 접촉에서 베어링을 수용하도록 회로를 완성하는 연결자를 갖춤으로서 완성된다.

여러가지 형태의 유도 가열기가 현재 이용되고 있다. 그러나, 이들의 용도는 현재 유도 가열이 전도성 금속에서의 고열효과를 나타내는 유도 코일을 통과하여 고압전류(종종 수킬로와트의 고압전류)를 통과시키고, 1차 권선이 상용 전원 주파수이고 도달을 어렵게 하는 실질적인 크기라는 점등에서 비롯된 여러가지 단점에 의해서 한정되어 있다. 종래의 배열과 관련된 또 다른 단점은 가열 조작중 또는 조작후 베어링이 반자성화 되어야 한다는 것이다.

종래 기술의 실시예에 있어서, 미합중국 특허 제2, 836, 6694호(Emerson)에서는 가열 공정을 실시하도록 최대 자속 밀도를 갖는 자기제작품을 포화시킴에 의한 유도 가열 방법을 개시한다. DC 전원은 제작품의 퀴리 온도아래의 온도에서 RF 발생기를 과부하시키지 않도록 사용된다. 본 발명은 저 자속 밀도를 사용하도록 하고, 전도성 제작품으로 고려되어진다. Emerson이 제작품의 자화에 의존한 반면, 본 발명은 제작품의 자화를 최소화시키거나 제거하도록 한다.

종래 기술의 다른 실시예에서는, 미합중국 특허 제3, 187, 155호(Beckert)는 독립적인 반자성화 단계의 필요성을 인식하지만, 너무 큰 부피이고 값비싼 배열의 모터 및 다양한 전압 트랜스포머로서 이를 달성함으로써 초기 가열 단계에서 저 주파수(60Hz) 전류의 인가에 의해 발생된 자기를 제거하도록 한다. 파라미터의 주의깊은 선택에 의해, 본 발명은 값비싸고 시간 소모적일 뿐만 아니라 큰 부피의 비-휴대용 장치의 사용을 필요로 하는 부가적인 반자성화 단계에 의존할 필요없이, 가열 단계를 달성한다.

미합중국 특허 제4 311 896(Junya)는 접속(10)에 의해 코어(4) 주위의 코일(2)를 여기시키도록 60Hz 전류를 사용한다. Junya는 제어 방식으로 고주파에서 스위치 모드 전원공급기와 같은 특정 파라미터 및 항목을 사용하는 본 발명의 장점을 인식하지 못한다.

일본국 특허 제53-43646호는 가열체에 대해 와류를 사용함으로서 이들을 상호 용접시키는 반면, 본 발명은 제작품에서 순환 회로를 발생시키도록 2차로서 제작품을 사용한다. Toyota 발명은 베이링의 가열에 적용되지 않는다. -사실, 이것이 베어링의 발명에 사용된다면, 가열 효과는 베어링이 이러한 영역에서 거의 상호 용접되도록 하는 결과를 갖는 갭을 포함하는 영역에서만 얻어진다. 본 발명의 목적은 몇몇 베어링볼을 베어링 베드에 용접시키지 않고, 베어링이 시프트되도록 적합하게 베어링을 가열하는 것이다.

본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 해소시키고, 쉽게 운반할 수 있으며 베어링 또는 링을 과도하게 자성화시키지 않는 장치를 제공함으로써 반자성화단계를 제공할 필요성이 없는 장치를 제공하는 것이다. 베어링은 자기에 자유롭게 유지됨으로써 심각한 손상을 발생시킬 수 있는 금속 입자의 인력을 방지하도록 한다.

본 발명에 따른 링형상의 물품용 유도 가열기는, 개방 및 폐쇄 위치사이에 이동가능한 힌지부를 구비하고, 그 개방 위치에 있을 때 코어부주위에 링형상의 물품의 장착을 허용하는 페라이트로 된 클램프형 자기 침투성 코어와, 코어에 에너지를 가하도록 코어 주위를 둘러싸고, 2차 트랜스포머 시스템을 형성하는 물품을 갖는 1차 트랜스포머 시스템을 형성하는 와인딩과, 1차 와인딩에 접속되어, 저 자속 밀도가 코어 및 물품에서 발생함으로써 유도 가열된 후에 물품을 반자성화할 필요성을 없애도록 충분한 고주파에서 동작하는 스위치 모드 고주파 전원공급기와, 코어 및 물품이 공진하도록 검출된 로드에 따른 공급 주파수를 제어하도록 물품에 의해 과해지는 전류 로드를 검출하는 위상 동기 루프 주파수 제어 수단과, 유도 가열된 물품의 온도를 감지하여 감지된 온도가 사전결정된 값에 도달할 때 1차 와인딩으로의 전류 공급을 즉시 종결시키는 온도 감지 수단 및 스위칭 수단으로 구성되어진다.

본 발명의 주요 장점은 스위치 모드 전원공급기에 의한 고주파 사용 때문에, 낮은 자속이 발생되고, 이것은 물품이 자화되는 것을 효과적으로 방지하게 되고 코어 및 공급 주파수가 공지됨을 보장하는 제어 수단에 의해 보장된다.

주파수 제어의 결과로 물품 및 클램프에서의 발진이 사라지게 된다. 완전한 본 발명의 선택은 운반하기 쉬운 간단한 소형장치를 만들 수 있다.

공진 주파수에서 동작하는 장점 중 하나는 EMI(Electromagnetic Mechanical Interference; 전자 기계 감소 및 RFI(Radio Frequency Interference; 무선 주파수 간섭)에 있어서의 감소가 해제된다. 그 이유는 전이를 스위칭하는 출력 파워 트랜지스터가 0 혹은 이에 근접한 전압 혹은 전류를 발생시키기 때문이다.

본 발명의 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되어진다.

제1도 및 제2도를 참조하면, 1차 코일(10)은 페라이트 코어(12) 상에 제공되고, 페라이트 코어(12)상에 제공되고, 페라이트 코어(12)는 점 A 혹은 점 B중의 하나에 베어링 또는 링 유사체를 고정시킬 수 있도록 14에 끼워진다. 1차 코일(10)은 스위치 모든 전력공급기(40)에 연결되어 있고, 커넥터(16)에 의해 스위치 모드 전력공급기(40)에 접속된다. 스위치 모드 전력 공급기용 하우징의 개략도는 제4도에 도시하였고, 회로의 블록도는 제5도에 도시하였다. 페라이트 코어(12)는 열저항 및 비전호 하우징(13)으로 내장되어 있다.

제3도를 참조하면, 두 개의 온도 감지 집적회로(I.C.)(18)는 스프링 클램프(20)상에 장착되고, 그 중 하나는 베어링 또는 링 유사체의 온도를 측정하고, 다른 하나는 주위 온도 또는 기준온도를 측정한다. 두 개의 집적회로(18)는 스위치 모드 전력공급기(40)에 연결되어 있고 커넥터(22)에 의해 스위치 모드 전력공급기(40)에 연결된다.

제4도를 참조하면, 스위치 모드 전력공급기(40)는 본 발명의 제4도와 같은 형태인 알루미늄 케이스(24)에 수용된다. 1차 코일(10)은 소켓(26)을 거쳐 연결되고, 온도 감지기(18)는 소켓(28)을 거쳐 연결된다. 주 공급기는 스위치(30)와 퓨즈(32)를 통해 연결된다. 감지기(18)의 온도 제어는 분압기(34)에 의해 실행된다. 스위치 모드 전력공급기(40)는 푸시버튼(36)에 의해 작동되고 작동 상태의 표시가 LED(38)에 의해 나타난다.

제5도를 참조하면, 자가 주 공급(40)은 41에서 처음 필터되어지고 다음에 정류기(42)에 의해 직류로 정류되어진다. 캐패시터(43)는 전류를 평활하게 하도록 제공된다. 전류가 처음 온으로 스위치되고 푸시 버튼 스위치(36)가 눌러질 때, 온/오프 제어(45)로부터 라인이 하이가 되고, 따라서, 접촉(47) 및 온도 감지기(48)의 금속 하우징사이의 베어링(46)을 교차하여 회로가 폐쇄되어진다. 감지된 온도는 전위차계(34)에 의해 요구되는 값아래에서 설정되어진다.

라인이 하이로 되자마자, 주파수 제어회로(49)로부터의 신호는 AND 게이트(50)를 통해 전달되어진다. 도면에서 볼 수 있는 바와같이, Q1 및 Q4는 동시에 턴 온되고, 동시에 Q2 및 Q3는 턴 오프된다. 따라서, Q2 및 Q3가 온일 때, Q1 및 Q4는 오프이다. 따라서, 노드 A 및 B는 20KHz 주위의 주파수에서 320V 및 0V 사이에서 교번적으로 스위치되어지고, 주파수는 전류 감지기(52)로부터 피드백되어진 정보를 사용하여 주파수 제어 회로(49) 내부에서 위상 동기 루프 시스템에 의해 매우 빨리 조절되어진다. 1차 코일(53)의 인덕턴스가 베어링(46)의 크기에 따라 변화하기 때문에, 주파수는 유도 로드 및 출력 캐패시터(54)가 공진하도록 조절된다.

사전결정된 온도가 감지되자마자 혹은 베어링을 교차하는 접촉이 제거되면, 인에이블 라인은 로우로 되고 따라서 클램프로의 출력은 즉시 종결된다. 이렇게 되자마자, 기기는 대기 상태로 디폴트되어지고 다른 베어링이 상기의 조건에 따라 가열되어질 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 20KHz 주파수 사용에 알맞은 페라이트 코어가 선택된다. 필립스 A 320 KP 9012 형태는 94mm 길이, 27mm 폭, 16mm 두께를 갖는 크기가 사용되고, 몇몇은 제1도에 도시한 바와 같은 가열기를 형성하도록 함께 조립된다. 이것들은 2×1mm 코어 와이어에 166회 감은 것이다.

위상 동기 루프 시스템은 1차 코일(53)에서 역률 1을 발생시키는 주파수에서 가동하도록 주 전류를 동작시키기 위해 포함된다. 이것은 최대 전력이 부하(46)에서 항상 유도되도록(역률이 베어링 또는 링에서 얻은 전력을 감소시키도록 변화하는 다양한 부하 조건하에서) 보장한다.

이 회로는 제로 전류에서 트랜지스터를 스위칭시키는 기능을 또한 가짐으로서, 그것들의 손상을 감소시킨다.

다양한 온도설정은 설정된 온도점에서 전위차계(34)의 제어로 얻을 수 있고, 스위치 모드 전력공급기의 자동 스위치 오프는 가청 버저와 함께 실행된다.

가열되도록 제작품을 조립하는 동안, 온도 감지기를 교차하는 회로가 불완전하거나 혹은 온도 감지기가 제작품에 고정되지 않으면, 안전 회로는 스위치 모드 전원을 디스에이블시킴으로써 상기 공급기의 작동을 방지하게 된다.

본 발명은 저전력 입력으로 높은 유도가열을 허용한다.

여기서 논한 상기 실시예로 본 발명의 범위를 한정시키는 것은 아니다. 기타 실시예는 본 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 뚜렷해 질 것이다.

Claims (5)

1. 링형상의 물품용 유도 가열기로서, 상기 유도 가열기는, 개방 및 폐쇄 위치사이에 이동가능한 힌지부를 구비하고, 그 개방 위치에 있을 때 코어부주위에 링형상의 물품의 장착을 허용하는 페라이트로 된 클램프형 자기 침투성 코어와, 코어에 에너지를 가하도록 코어 주위를 둘러싸고, 2차 트랜스포머 시스템을 형성하는 물품을 갖는 1차 트랜스포머 시스템을 형성하는 와인딩과, 1차 와인딩에 접속되어, 저 자속 밀도가 코어 및 물품에서 발생함으로써 유도 가열된 후에 물품을 반자성화할 필요성을 없애도록 충분한 고주파에서 동작하는 스위치 모드 고주파 전원공급기와, 코어 및 물품이 공진하도록 검출된 로드에 따른 공급 주파수를 제어하도록 물품에 의해 과해지는 전류 로드를 검출하는 위상 동기 루프 주파수 제어 수단과, 유도 가열된 물품의 온도를 감지하여 감지된 온도가 사전결정된 값에 도달할 때 1차 와인딩으로의 전류 공급을 즉시 종결시키는 온도 감지 수단 및 스위칭 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 유도 가열기.
2. 제1항에 있어서, 스위치 모드 전원공급기는 트랜지스터 스위칭 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 가열기.
3. 제1항에 있어서, 위상 동기 주파수 제어 수단은 피드백 접속 증폭기 및 증폭기 수단을 제어하도록 1차 와인딩의 다운스트림에 접속된 전류 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 가열기.
4. 제1항에 있어서, 온도 감지 및 스위칭 수단은 유도 가열된 물품의 온도를 감지하는 온도 감지기와, 수동으로 동작가능한 스위치의 단락에 응답하여 주파수 제어 수단을 작동하도록 하는 작동 수단과, 감지기에 의한 사전결정된 온도 감지에 응답하여 주파수 제어 수단을 작동하지 못하도록 하는 비작동 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 가열기.
5. 제4항에 있어서, 사전결정된 온도값은 물품의 온도와 주위온도 사이의 차이값인 것을 특징으로 하는 유도 가열기.