KR100757244B1 - 고주파 유도 가열장치의 온도 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고주파 유도 가열장치의 온도 제어 시스템에 관한 것이며, 상세하게는 판금 및 페인트 도포 경화 공정을 수행하는 가운데 실시간으로 공정온도를 감지하고 작업 대상 물품의 형상과 관련 데이터를 통해 공정온도를 제어하도록 함으로써 작업 계절별 공정온도의 변화와 여러가지 형상의 제품이 투입될 경우 제품에서 발열하는 온도가 각각 다름에 따라, 다양한 제품을 가열하고자 하는 경우 코일을 다양하게 준비해야 하며 교체시 시간과 인력이 다소 소비된다는 문제점을 해소하기 위한 것이다.

본 발명은 작업하고자 하는 제품을 일정한 속도로 이송하는 이송장치와; 상기 이송장치를 따라 이송되는 제품을 초기에 인계받아 동작 제어 신호에 따라 해당 제품의 표면에 잔존하는 수분의 제거 및 일정 온도로의 예열동작을 수행하는 예열동작 모듈과; 상기 예열동작 모듈를 통해 예열되어 상기 이송장치를 따라 토출되는 제품의 예열상태를 감지하여 이를 출력하는 제 1온도감지부와; 상기 예열동작 모듈를 통해 예열되어 상기 이송장치를 따라 토출되는 제품에 대해 특정의 도료를 해당 제품의 노출 표면에 도포하는 도료도포 모듈과; 상기 도료도포 모듈을 경유하여 도료가 도포되어진 제품을 상기 이송장치에 의해 인계받아 제품 표면에 도포되어진 도료를 경화시키기 위해 최적의 온도 여부를 실시간 감지하며 감지된 온도에 따라 적응적으로 가열동작을 수행하는 도료경화 모듈; 및 상기 이송장치를 통해 이송되는 제품에 대응하는 공정온도의 정보를 상기 도료경화 모듈에 제공하고 상기 도료 경화 모듈에서 수행하는 제어상태를 피드백 받아 전체 공정의 흐름을 제어하도록 하는 중앙제어 모듈을 포함하여 구성한 것이다.

승온코일, 수분건조 패널, 분체도료경화용 도료경화 패널, 중앙제어실, 분체부스, 스프레이 건, 이송장치, 온도계

Description

고주파 유도 가열장치의 온도 제어 시스템 {TEMPERATURE CONTROL SYSTEM OF HIGH FREQUENCY INDUCTION HEATING}

도 1은 본 발명에 따른 고주파 유도 가열장치의 온도 제어 시스템의 개략적인 구성과 그에 따른 공정 예시도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11, 12, 13 : 승온코일 4 : 수분건조 패널

15 : 분체도료경화용 도료경화 패널

16 : 중앙제어실 17 : 분체부스

18 : 스프레이 건 19 : 이송장치

20, 21 : 온도계

본 발명은 고주파 유도 가열장치의 온도 제어 시스템에 관한 것이며, 상세하게는 판금 및 페인트 도포 경화 공정을 수행하는 가운데 실시간으로 공정온도를 감지하고 작업 대상 물품의 형상과 관련 데이터를 통해 공정온도를 제어토록 한 것이다.

일반적으로, 차량의 차체나 그 밖의 기기(機器), 장치의 부재를 구성하는 재료로서 금속의 박판을 이용하고, 이 박판으로 생산되는 물품에 획정(劃定)된 소정의 영역에 필요한 강도(强度)를 부여하기 위해서, 이 소정의 영역의 전역(全域)을 목표온도 이상으로 가열해서 담금질하는 것이 실행된다.

이 가열을 고주파 전류에 의한 유도 가열법으로 실행하는 장치로서, 특허 문헌 1(일본국 특개평10-17933호) 및 특허 문헌 2(일본국 특개2000-256733호)가 공지되어 있다.

특허 문헌 1의 장치로서는, 고주파 전류가 통전(通電)되는 유도자(誘導子)의 유도 작용부를 박판제 물품에 대하여 이동이 자유롭게 하고, 이 유도 작용부를 박판제 물품에 대하여 이동시킴으로써, 유도 작용부가 이동한 박판제 물품의 영역을 유도 와전류(渦電流)에 의해 가열하고 있다. 이것에 의하면, 이동 속도의 설정에 의해서 가열 온도를 조정할 수 있는 반면, 각각의 물품의 가열 작업마다에 유도 작용부를 이동시키는 공정이 필요하게 되고, 이것 때문에, 1개의 물품을 처리하는데 시간이 걸리며, 다수의 물품을 단시간에 효율적으로 처리할 수는 없다.

이것에 대하여 특허 문헌 2의 장치에 있어서의 유도자의 유도 작용부는, 박판제 물품의 피가열(被加熱) 영역의 전역과 대응하는 것으로 되어 있다. 이것 때문에, 특허 문헌 2의 장치에 의하면, 유도자에 고주파 전류를 통전하는 것만으로 피가열 영역의 전역을 동시에 가열할 수 있다고 하는 일괄(一括) 가열이 가능하게 되고, 따라서, 특허 문헌 1의 장치보다도 각각의 물품을 단시간에 처리할 수 있어, 작업 효율의 향상을 도모할 수 있다.

상술한 종래 기술은 제품이 길고 동일한 형상일 경우에만 적용하며, 각 파이프의 경우 직경과 길이 각 50㎜와 100㎜ 사이즈 가열이 필요할 경우 사이즈에 맞는 코일을 2개(각 1EA 씩) 제작하여 교환하면서 사용하고 있다.

또한, 고주파 유도 코일 설계에 있어서 가장 중요한 인자는 제품의 형상이며, 제품의 단위 중량은 발생되는 온도를 결정하는데 중요함에도 불구하고, 코일에 제품이 들어오면 가열을 시작하여 나가면 가열을 끝내는 단순 시스템을 사용중이다.

따라서 동일한 코일에 여러가지 형상의 제품이 투입될 경우 제품에서 발열하는 온도가 각각 다름에 따라, 다양한 제품을 가열하고자 하는 경우 코일을 다양하게 준비해야 하며 교체시 시간과 인력이 다소 소비된다는 문제점이 발생되었다.

더욱이 여름과 겨울에 투입되는 제품의 자체 온도차이가 있음에도 그냥 투입되어 여름에는 온도가 높고 겨울에 낮아 페인트의 경화시 문제를 야기시키며, 제품이 투입될 때 가열하고 나갈 때 가열을 멈추면 제품 센타부와 양 끝단부에서 온도차이가 발생되어 보다 작업 품질이 저하되는 문제점이 발생되었다.

본 발명은 상기한 문제점을 시정하여, 판금 및 페인트 도포 경화 공정을 수행하는 가운데 실시간으로 공정온도를 감지하고 작업 대상 물품의 형상과 관련 데이터를 통해 공정온도를 제어하도록 함으로써 작업 계절별 공정온도의 변화와 여러가지 형상의 제품이 투입될 경우 제품에서 발열하는 온도가 각각 다름에 따라, 다양한 제품을 가열하고자 하는 경우 코일을 다양하게 준비해야 하며 교체시 시간과 인력이 다소 소비된다는 문제점을 해소하기 위한 고주파 유도 가열장치의 온도 제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 작업하고자 하는 제품을 일정한 속도로 이송하는 이송장치와; 상기 이송장치를 따라 이송되는 제품을 초기에 인계받아 동작 제어 신호에 따라 해당 제품의 표면에 잔존하는 수분의 제거 및 일정 온도로의 예열동작을 수행하는 예열동작 모듈과; 상기 예열동작 모듈를 통해 예열되어 상기 이송장치를 따라 토출되는 제품의 예열상태를 감지하여 이를 출력하는 제 1온도감지부와; 상기 예열동작 모듈를 통해 예열되어 상기 이송장치를 따라 토출되는 제품에 대해 특정의 도료를 해당 제품의 노출 표면에 도포하는 도료도포 모듈과; 상기 도료도포 모듈을 경유하여 도료가 도포되어진 제품을 상기 이송장치에 의해 인계받아 제품 표면에 도포되어진 도료를 경화시키기 위해 최적의 온도 여부를 실시간 감지하며 감지된 온도에 따라 적응적으로 가열 동작을 수행하는 도료경화 모듈; 및 상기 이송장치를 통해 이송되는 제품에 대응하는 공정온도의 정보를 상기 도료경화 모듈에 제공하고 상기 도료경화 모듈에서 수행하는 제어상태를 피드백 받아 전체 공정의 흐름을 제어하도록 하는 중앙제어 모듈을 포함하여 구성한 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 고주파 유도 가열장치의 온도 제어 시스템의 개략적인 구성과 그에 따른 공정 예시도로서, 우선 전체 공정을 진행하기 위한 구 성을 살펴보면, 작업하고자 하는 제품을 일정한 속도로 이송하는 이송장치(19)와, 상기 이송장치(19)를 따라 이송되는 제품을 초기에 인계받아 동작 제어 신호에 따라 해당 제품의 표면에 잔존하는 수분의 제거 및 예열 동작을 수행하는 1차 승온코일(11)과, 제어신호에 의해 상기 1차 승온코일(11)의 가열온도를 최대 160℃까지 승온 제어하는 수분건조 패널(14)과, 상기 1차 승온코일(11)을 통해 예열되어 상기 이송장치(19)를 따라 토출되는 제품의 예열상태를 감지하여 이를 출력하는 1차 온도계(20)와, 상기 1차 온도계(20)를 통해 예열상태의 온도를 감지받은 해당 제품을 상기 이송장치(19)에 의해 인계받아 해당 제품의 표면에 분체도료를 스프레이 하는 스프레이 건(18)과, 상기 이송장치(19)의 주변에 형성되어지며 상기 스프레이 건 (18)이 구비되어 있어 도료 스프레이 동작을 수행하고 제품에 미부착된 도료를 수거하여 재사용하도록 하는 공간을 형성하는 분체부스(17)와, 상기 분체부스(17)를 경유하여 도료가 도포되어진 제품을 상기 이송장치(19)에 의해 인계받아 제품 표면에 도포되어진 도료를 경화시키기 위해 가열 동작을 수행하는 2차 승온코일(12)과, 상기 2차 승온코일(12)을 통해 가열되어 상기 이송장치(19)를 따라 토출되는 제품의 가열상태를 감지하여 이를 출력하는 2차 온도계(21)와, 상기 2차 온도계(21)를 통해 가열상태의 온도를 감지 받은 해당 제품을 상기 이송장치(19)에 의해 인계받아 최적의 도료경화 온도를 유지하며 가열하기 위한 3차 승온코일(13)과, 상기 1차 온도계(20)와 2차 온도계(21)를 통해 감지되는 제품의 예열상태와 가열상태의 온도 데이터를 입력받아 상기 2차, 3차 승온코일(12, 13)의 가열온도를 210℃로 유지하기 위한 제어를 직접적으로 수행하며 상기 수분건조 패널(14)을 제어하여 상기 1차 승온코일(11)을 간접 제어하는 분체도료경화용 도료경화 패널(15) 및 상기 이송장치(19)를 통해 이송되는 제품에 대응하는 공정온도의 정보를 상기 분체도료경화용 도료경화 패널(15)에 제공하고 상기 분체도료경화용 도료경화 패널(15)에서 수행하는 제어상태를 피드백 받아 전체 공정의 흐름을 제어하도록 하는 중앙제어실(16)로 구성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 고주파 유도 가열장치의 온도 제어 시스템의 동작을 살펴보면, 중앙제어실(16)에서 제품정보(길이, 두께, 폭 등)을 도료경화용 패널(15)에 제공하면 도료경화용 패널(15)은 수분건조용 패널(14)에 전달하여 사전에 입력해 놓은 출력값대로 출력하여 필요온도까지 승온한다.

어떠한 제품이 1차 승온코일(11) 속으로 들어 간다해도 토출되는 제품의 온도는 항시 같아야 도료의 경화 조건을 만족시킬 수 있으므로 사전에 제품의 형상에 맞는 출력값(전류값-이하 출력값)을 미리 입력한다.

제품의 형상에 따라서도 고주파 유도가열기가 출력값을 조정해야 하지만, 계절적으로 투입되는 제품의 온도가 상이한 경우에도(여름철과 겨울철에 제품의 온도는 5~10℃ 가량 발생) 동일한 온도 조건을 유지해야 하므로 1차 승온코일(11) 뒤에서 1차 온도계(20)로 온도를 측정하여(고주파 유도 가열장치 온도 특성상 10℃ 제품이 투입되면 160℃로 토출되며 20℃ 제품이 투입되면 170℃로 토출됨) 도료경화용 패널(15)에 전송하면 온도 차이값을 보정하여 2차 승온코일(12)의 출력값 조정을 통하여 항시 마지막으로 토출되는 제품의 온도는 210℃를 유지토록 한다.

2차 온도계(21)는 제품의 온도가 사양대로 나오는지 패널에 디스플레이되어 확인하도록 구성한다.

세번째 코일(13)은 제품의 온도가 210℃로 유지될 수 있도록 적정 출력 유지가 목적이다.

또한, 제품의 양 끝단부가 커팅되어 있으므로 양끝단부와 센타부와는 단위 중량에 차이가 발생한다. 단위 중량에 따라 발생온도가 변하므로 양 끝단부의 온도차이가 20℃ 가량 발생한다. 이는 양 끝단부가 센타부에 비해 단위 중량이 낮아 온도가 높아지므로, 양 끝단부의 단위질량 차이를 계산하여 출력되는 시간을 조정한다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

이상과 같이 본 발명은 작업하고자 하는 제품의 형상 데이터를 미리 받아서 적정한 출력값으로 온도를 올려주며, 온도계를 통해 여름철과 겨울철 제품의 투입 온도차에도 불구하구 항시 동일한 온도가 발생되도록 하였고, 트럭의 사이드 멤버와 같이 양 끝단부와 센타부의 단위 중량이 다른 경우에도 출력 시작시간과 종료시간을 조절하여 양 끝단부와 센타부의 온도차이가 발생하지 않도록 하게 된다.

Claims (4)

1. 작업하고자 하는 제품을 일정한 속도로 이송하는 이송장치와;

   상기 이송장치를 따라 이송되는 제품을 초기에 인계받아 동작 제어 신호에 따라 해당 제품의 표면에 잔존하는 수분의 제거 및 일정 온도로의 예열동작을 수행하는 예열동작 모듈과;

   상기 예열동작 모듈를 통해 예열되어 상기 이송장치를 따라 토출되는 제품의 예열상태를 감지하여 이를 출력하는 제 1온도감지부와;

   상기 예열동작 모듈를 통해 예열되어 상기 이송장치를 따라 토출되는 제품에 대해 특정의 도료를 해당 제품의 노출 표면에 도포하는 도료도포 모듈과;

   상기 도료도포 모듈을 경유하여 도료가 도포되어진 제품을 상기 이송장치에 의해 인계받아 제품 표면에 도포되어진 도료를 경화시키기 위해 최적의 온도 여부를 실시간 감지하며 감지된 온도에 따라 적응적으로 가열 동작을 수행하는 도료경화 모듈; 및

   상기 이송장치를 통해 이송되는 제품에 대응하는 공정온도의 정보를 상기 도료경화 모듈에 제공하고 상기 도료경화 모듈에서 수행하는 제어상태를 피드백 받아 전체 공정의 흐름을 제어하도록 하는 중앙제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 유도 가열장치의 온도 제어 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 예열동작 모듈은 상기 이송장치를 따라 이송되는 제 품을 초기에 인계받아 동작 제어 신호에 따라 해당 제품의 표면에 잔존하는 수분의 제거 및 예열 동작을 수행하는 1차 승온부와;

   제어 신호에 의해 상기 1차 승온부의 가열온도를 최대 160℃까지 승온 제어하는 수분건조제어부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고주파 유도 가열장치의 온도 제어 시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 도료도포 모듈은 상기 1차 온도감지부를 통해 예열상태의 온도를 감지 받은 해당 제품을 상기 이송장치에 의해 인계받아 해당 제품의 표면에 분체도료를 스프레이 하는 스프레이 건과;

   상기 이송장치의 주변에 형성되어지며 상기 스프레이 건이 구비되어 있어 도료 스프레이 동작을 수행하고 제품에 미부착된 도료를 수거하여 재사용하도록 하는 공간을 형성하는 분체부스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고주파 유도 가열장치의 온도 제어 시스템.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 도료경화 모듈은 상기 도료도포 모듈을 경유하여 도료가 도포되어진 제품을 상기 이송장치에 의해 인계받아 제품 표면에 도포되어진 도료를 경화시키기 위해 특정 온도까지 가열동작하는 2차 승온부와;

   상기 2차 승온부을 통해 가열되어 상기 이송장치를 따라 토출되는 제품의 가열상태를 감지하여 이를 출력하는 제 2온도감지부와;

   상기 제 2온도감지부를 통해 가열상태의 온도를 감지받은 해당 제품을 상기 이송장치에 의해 인계받아 최적의 도료경화 온도를 유지하며 가열하기 위한 3차 승온부와;

   상기 제 1온도감지부와 제 2온도감지부를 통해 감지되는 제품의 예열상태와 가열상태의 온도 데이터를 입력받아 상기 2차, 3차 승온부의 가열온도를 최적의 도료경화 온도로 유지하기 위한 제어를 직접적으로 수행하며 상기 수분건조제어부를 제어하여 상기 1차 승온부를 간접 제어하는 분체도료경화용 도료경화제어부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고주파 유도 가열장치의 온도 제어 시스템.

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