KR100744891B1 - 저항용접장치의 냉각방법 - Google Patents

Abstract

용접작업의 실제동작시간이 단속적이고 또한 단시간이기 때문에, 특히 용접작업시에 있어서의 용접기 본체나 용접제어부 등의 발열부분을 펠티어소자를 사용하여 효율적으로 냉각하도록 한 용접장치의 냉각방법을 제공한다.

용접장치의 발열부(1) 근방에 펠티어소자(2)를 배치하고, 용접장치에 있어서의 용접전류의 공급에 대응하는 펠티어소자 제어전류를 단속적으로 공급하여 상기 용접장치의 발열부로부터의 열을 흡수하도록 한 용접장치의 냉각방법.

Description

저항용접장치의 냉각방법{METHOD OF COOLING RESISTANCE WELDING EQUIPMENT}

도 1은 본 발명에 관한 용접장치의 냉각방법을 실시하는 등가회로도.

도 2는 용접전류와 냉각소자로의 공급관련도.

도 3은 냉각소자의 상태 천이(遷移)도.

도 4는 냉각소자의 흡열면의 온도변화도.

도 5는 본 발명에 관한 용접제어부내에 배치되는 전자부품의 냉각을 위한 설명도.

도 6은 본 발명에 관한 용접기의 션트의 냉각을 위한 설명도.

도 7은 본 발명에 관한 용접기의 전극의 냉각을 위한 설명도.

도 8은 본 발명에 관한 용접용 트랜스의 냉각을 위한 설명도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 10, 20, 30, 31, 40 : 발열체(발열부)

2 : 펠티어소자 5 : 제어선

6 : 제어회로

본 발명은 용접장치에 있어서의 발열부인 용접기 본체나 용접제어부 등의 발열부분을 냉각하는 용접장치의 냉각방법에 관한 것이다.

종래, 용접장치에 있어서의 발열부인 용접기 본체나 용접제어부 등의 발열부분을 냉각하는 데에는, 대상인 발열부에 항상 물을 공급하는 것에 의한 수냉 혹은 강제공냉 등이 사용되는 것이 보통 이루어지고 있었다.

또한, 반도체장치에 있어서 펠티어소자를 사용하여 해당 반도체장치의 발열부를 연속적으로 냉각하는 것은 예를 들면 특개평6-216471호 공보에 도시한 바와 같이 공지이다.

그런데, 상기 종래 보통 이루어지고 있는 용접장치의 냉각에 있어서는,

1)대상인 발열부에 항상 물을 공급하는 것에 의한 수냉의 경우에는, 장치전체가 커질 뿐만 아니라, 냉각수의 누설방지 등에 과분한 배려가 필요하게 된다.

2)대상의 발열부를 강제적으로 공냉하는 경우에도, 장치전체가 커질 뿐만 아니라, 설비에 과분한 비용을 요한다.

또한, 펠티어소자를 사용하여 통상의 반도체장치의 발열부를 연속하여 냉각하는 경우에는, 냉각시간의 경과와 함께 펠티어소자의 냉각능률의 저하에 의해 반도체장치를 충분히 냉각할 수 없는 등의 문제가 있다.

본 발명은, 종래의 기술이 가지는 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는 용접작업의 실제동작시간이 단속적이고 더구나 단시간이기 때문에, 특히 용접작업시에 있어서의 용접기 본체나 용접제어부 등의 발열 부분을, 펠티어소자를 사용하여 효과적으로 냉각하도록 한 용접장치의 냉각방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 있어서의 용접장치의 냉각방법은, 용접장치의 발열부 근방에 펠티어소자를 배치하고, 용접장치에 있어서의 용접전류의 공급에 대응하는 펠티어소자 제어전류를 단속적으로 공급하여 상기 용접장치의 발열부로부터의 열을 흡수하도록 한 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 단속적으로 공급하는 펠티어소자 제어전류를 해당 펠티어소자가 갖추고 있는 초기의 냉각능력의 증대영역범위내로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 용접장치에 있어서의 발열부의 냉각을 펠티어소자에 의한 냉각과 물에 의한 냉각을 병용하도록 한 것을 특징으로 하는 것이다.

[발명의 실시형태]

첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 저항용접에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 관한 용접장치의 냉각방법을 실시하는 등가회로도, 도 2는 용접전류와 냉각소자로의 공급관련도, 도 3은 냉각소자의 상태 천이도, 도 4는 냉각소자의 흡열면의 온도변화도이다.

도 1에 있어서, 부호 1은 용접장치에 배치된 전기회로제어소자, 트랜스, 용접기 본체 등으로 해당 용접장치에 있어서 용접시에 발열하는 부품을 총칭한 발열체이다. 2는 상기 발열체(1)를 냉각하기 위한 펠티어소자이고, 해당 펠티어소자 (2)의 저온측은 발열체(1)와 직접 혹은 히트파이프 등의 열반송체에 접촉하여 흡열동작을 하고, 고온측은 예를 들면 핀(3), 팬(4)을 통해 해당 펠티어소자(2)에서 발생하는 열을 방열하도록 이루어지고 있다. 그리고, 해당 펠티어소자(2)는 제어선 (5,5)을 통해 용접장치의 제어회로(6)에 접속되어 있다. 또한, 해당 제어회로(6)에는 용접작업의 스타트부터 종료까지의 정보가 기억되어 있으며, 이 제어회로(6)로부터의 제어선(7,7)에 의해 용접장치의 모두가 통상과 같이 제어되도록 되고 있다.

그리고, 상기 제어회로(6)로부터의 제어선(5,7)으로의 통전의 상관관계는 예를 들면 도 2에 나타낸 바와 같고, 각 용접타점마다 제어회로(6)로부터는, 먼저 용접 스타트신호 a가 제어선(7)을 통해 발생하고, 저항용접기는 해당 신호 a에 의해 가압동작에 들어가 용접준비를 하고, 용접준비가 완료한 시점에서 제어회로(6)로부터는 저항용접기의 전극으로 전류의 공급을 소정시간 보내도록 트랜스 등에 통전전류신호 b를 제어선(7)을 통해 보낸다. 또한, 상기 용접 스타트 신호 a는 통전전류신호 b의 종료후 용접부의 소정의 양생기간을 경과한 후에 그 신호 a는 소멸함과 동시에 제어회로(6)로부터는, 상기 용접 완료 신호 c를 보낸다. 또한, 제어회로 (6)로부터는, 상기용접 스타트신호 a가 발생되고 나서 통전전류신호 b가 발생하기까지의 사이에 제어선(5)을 통해 펠티어소자(2)로 통전이 시작되고, 이 통전은 적어도 상기 용접완료신호 c가 발생할 때까지 종료하도록 이루어지고 있다.

따라서, 펠티어소자(2)는 도 3에 나타낸 바와 같은 상태 천이(遷移)를 한다. 즉, 해당 펠티어소자(2)는 용접기가 용접동작을 하지 않는 통상의 상태에서는 용접 장치에 특히 냉각을 요하는 것과 같은 발열이 없기 때문에 상온상태 혹은 핀(3)에 의해 연속냉각에 의해 비교적 저온으로 유지되고 있다. 해당 펠티어소자(2)는, 제어회로(6)가 용접기측을 향하여 용접 스타트신호 a를 보낸 후에 제어선(5)을 통해 통전을 받아들이고, 제어회로(6)가 용접기를 향하여 통전전류신호 b를 보내기 전에 냉각동작에 들어가, 용접장치의 발열체(1)를 냉각한다. 그리고, 해당 펠티어소자 (2)는, 소정시간 통전된 후 상기 제어선(5)에 의해 제어되어, 제어회로(6)가 용접완료신호 c를 보내는 시점까지 냉각동작을 종료하여 통상의 온도상태로 되돌아간다. 그리고 해당 펠티어소자(2)는 상술의 상태 변천을 반복한다.

이상과 같이, 본 발명에 있어서는 용접장치에 있어서의 용접전류의 공급에 대응하는 펠티어소자(2) 제어전류를 각 용접타점마다 단속적으로 공급하여 상기 용접장치의 발열부인 발열체(1)로부터의 열을 흡수하도록 한 것이다.

도 4는, 본 발명에 사용하는 펠티어소자(2)의 통전시에 있어서의 흡열면의 온도(섭씨) 변화를 세로축으로 하고, 가로축의 시간(초)의 경과와 관련하여 나타낸 것으로서, 세로축의 1눈금은 15도, 가로축의 1눈금은 10초단위로서 나타낸 것이다.

이 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 통전개시전의 펠티어소자(2)의 흡열면의 온도는 상온의 약 20도 정도(계절 및 주위의 환경 등에 따라 다소 변화한다)이고, 통전개시에 동반하여 약 10초간 정도는 그 온도가 내려가는 경향이 있으며, 10초 경과시에는 약 2도 정도가 되고, 그 후 통전을 계속하면 시간의 경과와 함께 흡열면의 온도는 서서히 상승하여, 통전으로부터 1분후에는 60도 정도가 된다. 이 온도상승은 펠티어소자(2)의 발열면으로부터의 열의 전달에 기인하는 것이다.

그런데, 일반적으로 용접장치에 있어서의 용접 스타트신호 a의 지령으로부터 용접기의 통전전류신호 b의 지령까지는 수초이고, 또한 신호 b에 의한 용접통전시간은 2내지 3초 정도이기 때문에, 펠티어소자(2)로의 통전은, 용접 스타트신호 a를 보낸 후에 통전전류신호 b를 보내기 전에 스타트하여 용접완료신호 c를 보내는 시점까지로 하여도, 그것은 10초 이내이고, 이 범위는 상기 펠티어소자(2)의 흡열면의 온도가 내려가는 경향이 있는, 즉 냉각능력의 증대영역범위내에 들어가기 때문에, 펠티어소자(2)에 의한 발열체(1)로부터의 열의 유효한 흡수가 가능해진다.

도 5는 용접제어부내에 배치되는 전자부품인 SCR, IGBT, FET 등의 발열체를 펠티어소자(2)로 냉각하도록 한 개략설명도이고, SCR, IGBT, FET 등 10의 발열체는 용접제어부내의 베이스(11)상에 위치하고 있어, 해당 베이스(11)에는 펠티어소자 (2)가 뒷받침되고 있다. 그리고 해당 펠티어소자(2)는 제어선(5,5)에 의해서 제어회로(6)에 접속되어 있다.

따라서, 용접타점마다 발열체(10)가 발열하더라도, 펠티어소자(2)가 제어회로(6)로 용접타점마다 타이밍 좋게 통전되기 때문에, 이 통전에 의해 펠티어소자 (2)가 발열체(10)의 발열에 동반한 열을 효과적으로 흡열하는 것이다.

도 6은 용접 트랜스로부터 전극에 용접전류를 공급하는 션트를 펠티어소자 (2)로 냉각하도록 한 개략설명도이고, 해당 션트(20)는 용접기 본체에 기초부(21)가 조립부착될 수 있으며, 상기 용접전류의 공급에 의해 발열하는 것이다. 그래서, 해당 션트(20)의 기초부(21)에는 직접 펠티어소자(2)의 흡열면이 접촉되고, 해당 펠티어소자(2)의 발열면에는 히트 싱크(22)가 형성되어 있다. 이 경우에도 해 당 펠티어소자(2)는 제어선(5,5)에 의해 제어회로(6)에 접속되도록 되어 있다.

따라서, 용접타점마다 발열체인 션트(20)가 발열하더라도, 펠티어소자(2)가 제어회로(6)로 용접타점마다 타이밍 좋게 통전되기 때문에, 이 통전에 의해 펠티어소자(2)가 션트(20)의 발열에 따른 열을 효과적으로 흡열하는 것이다.

도 7은 용접기 본체에 설치한 전극(30,31)을 펠티어소자(2)로 냉각하도록 한 개략설명도이고, 전극(30)은 그 근방의 고정아암(32)에 부착되어 있으며, 상기 펠티어소자(2)는 고정아암(32)에 복수개 배치되고, 전극(30)과 각 펠티어소자(2)의 흡열면과의 사이는 히트파이프(33)로 접속되어 있다. 또한, 전극(31)은 그 근방의 가동아암(34)에 부착되어 있으며, 펠티어소자(2)는 가동아암(34)의 가이드 로드 (35)의 부착부(36)에 배치되고, 전극(31)과 펠티어소자(2)의 흡열면과의 사이에는 히트 파이프(37)로 접속되어 있다. 이 경우에도 펠티어소자(2)는 제어선(5,5)에 의해서 제어회로(6)에 접속되도록 되어 있다. 또, 38은 펠티어소자(2)의 발열면에 형성된 히트 싱크, 39는 상기 가동아암(34)의 구동부이다.

따라서, 용접타점마다 발열체인 전극(30,31)이 발열하더라도, 펠티어소자(2)가 제어회로(6)로 용접타점마다 타이밍 좋게 통전되기 때문에, 이 통전에 의해 펠티어소자(2)가 히트파이프(33,37)를 통해 전극(30,31)의 발열에 따른 열을 효과적으로 흡열하는 것이다.

도 8은 용접용 트랜스(40)를 펠티어소자(2)로 냉각하도록 한 개략설명도이고, 41은 1차코일, 42는 2차코일, 43은 전기절연체, 44는 코어, 45는 몰드수지, 46은 히트파이프, 47은 히트 싱크로서, 트랜스(40)의 1차코일(41)이나 2차코일(42)에 는, 이들과 용착하도록 히트 파이프(46)가 배열되고, 각각의 발열체인 코일(41,42)로부터 발생하는 열을 해당 히트 파이프(46)에 의해 트랜스(40)의 외부근방으로 이동시키도록 되어 있다.

그리고, 상기 트랜스(40)의 상부근방에는 펠티어소자(2)가 배치되어 있으며, 트랜스(40)의 외부의 히트 파이프(46)는 펠티어소자(2)의 흡열면에 접속되도록 되어 있다.

따라서, 용접타점마다 발열체인 용접 트랜스(40)의 코일(41,42)이 발열하더라도, 펠티어소자(2)가 제어회로(6)로 용접타점마다 타이밍 좋게 통전되기 때문에, 이 통전에 의해 펠티어소자(2)가 히트 파이프(46)를 통해 코일(41,42)의 발열에 따른 열을 효과적으로 흡열하는 것이다.

이상의 실시예에서는, 발열체로부터의 열을 펠티어소자만으로 흡열하는 것에 대하여 설명을 하였지만, 본 발명에서는 발열체로부터의 열을 펠티어소자에 의한 흡열과 종래의 물에 의한 흡열을 병용하여도 좋다.

이 경우, 양자에 의한 흡열을 실행하기 때문에, 종래의 물에 의한 냉각장치를 구비한 용접장치에 단순히 펠티어소자에 의한 냉각장치를 부가하여, 해당 펠티어소자로의 통전을 본 발명에 관한 수법에 의해 실행하면 되고, 이에 따라서도 발열체로부터의 효과적인 흡열을 얻을 수 있다.

본 발명에서는, 용접장치의 발열부 근방에 펠티어소자를 배치하고, 용접장치에 있어서의 용접전류의 공급에 대응하는 펠티어소자 제어전류를 단속적으로 공급 하여 상기 용접장치의 발열부로부터의 열을 흡수하도록 하였기 때문에, 소규모의 펠티어소자에 의해서 용접장치의 발열부인 발열체로부터의 열의 흡수를 효과적으로 흡수할 수 있는 것이다.

또한, 상기 단속적으로 공급하는 펠티어소자 제어전류를 해당 펠티어소자가 갖추고 있는 초기의 냉각능력의 증대영역범위내로 한 경우에는, 펠티어소자에 의해서 용접장치의 발열부인 발열체로부터의 열의 흡수를 보다 효과적으로 흡수할 수 있는 것이다.

그리고, 상기 용접장치에 있어서의 발열부의 냉각을 펠티어소자에 의한 냉각과 물에 의한 냉각을 병용하도록 한 경우에는, 종래의 물에 의한 냉각장치를 그대로 남기고 펠티어소자에 의한 냉각을 병용할 수 있기 때문에, 종래의 용접기에 적용할 수 있는 동시에 용접장치의 발열부인 발열체로부터의 열의 흡수를 효과적으로 흡수할 수 있는 것이다.

Claims (3)

1. 저항용접장치에 있어서의 발열부를 냉각하는 방법에 있어서, 저항용접장치의 발열부 근방에 펠티어소자를 배치하고, 저항용접장치의 제어회로로부터 저항용접기 측으로의 용접 스타트신호를 발한 후 통전전류신호를 발하기 전에 상기 제어회로로부터 제어선을 통하여 통전하고, 제어회로가 용접완료신호를 발하는 시점까지는 상기 제어선을 통한 통전을 종료시키도록 펠티어소자 제어전류를 단속적으로 공급하여 상기 저항용접장치의 발열부로부터의 열을 흡수하도록 한 것을 특징으로 하는 저항용접장치의 냉각방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 단속적으로 공급하는 펠티어소자 제어전류를 상기 펠티어소자가 갖추고 있는 초기의 냉각능력의 증대영역범위내로 하는 것을 특징으로 하는 저항용접장치의 냉각방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 저항용접장치에 있어서의 발열부의 냉각을 펠티어소자에 의한 냉각과 물에 의한 냉각을 병용하도록 한 것을 특징으로 하는 저항용접장치의 냉각방법.

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