KR101177646B1 - 스폿 용접건 내부에 구비된 폐회로 냉각장치, 그 냉각장치를 이용한 냉각방법 및 폐회로 냉각장치를 갖는 스폿 용접건 - Google Patents

스폿 용접건 내부에 구비된 폐회로 냉각장치, 그 냉각장치를 이용한 냉각방법 및 폐회로 냉각장치를 갖는 스폿 용접건 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 스폿 용접건 내부에 구비된 폐회로 냉각장치, 그 냉각장치를 이용한 냉각방법 및 폐회로 냉각장치를 갖는 스폿 용접건에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 스폿 용접건에 구비되어 스폿 용접건을 냉각하는 냉각장치에 있어서, 스폿 용접건의 건 바디 각각에 구비되어, 입력단으로 유입된 냉각기체를 열교환에 의해 냉각수로 제1상변화시키는 열교환 배관; 내부에 열교환 배관이 설치되고, 제1상변화에 따른 액화열이 방출되는 방열판; 열교환 배관의 출력단에 연결되어 냉각수가 이송되고, 끝단이 스폿 용접건의 용접 전극 내부에 위치하는 제1냉각배관; 제1냉각배관의 끝단과 연결되어 스폿 용접건의 용접팁에서 발생된 용접열이 냉각수에 의해 냉각되고, 용접열에 의해 냉각수가 냉각기체로 기화되는 제2상변화가 발생되는 흡열부; 및 흡열부와 열교환배관의 입력단 사이에 구비되어 냉각기체가 열교환배관으로 이송되도록 구성된 제2냉각배관;을 포함하여 제1냉각배관, 흡열부, 제2냉각배관 및 열교환배관이 폐회로를 형성하고, 제2상변화에 따른 팽창압으로 냉각기체 및 냉각수가 순환되는 것을 특징으로 하는 스폿 용접건 내부에 구비된 폐회로 냉각장치에 관한 것이다.

Description

스폿 용접건 내부에 구비된 폐회로 냉각장치, 그 냉각장치를 이용한 냉각방법 및 폐회로 냉각장치를 갖는 스폿 용접건{Cooling Apparatus of Constituents of Spot Welding Gun, Cooling Method using the Cooling Apparatus and Spot Welding Gun including the Cooling Apparatus}
본 발명은, 스폿 용접건 내부에 구비된 폐회로 냉각장치, 그 냉각장치를 이용한 냉각방법 및 폐회로 냉각장치를 갖는 스폿 용접건에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 별도의 냉각수 탱크, 펌프, 메인배관 및 서브배관이 외부에 설치되지 않고, 구성 전체가 스폿 용접건 내부에 구비된 폐회로 냉각장치 및 냉각방법에 관한 것이다.
스폿 용접건에 의한 스폿(spot) 용접은 일반적으로 작업인원이 스폿 용접건의 소정의 위치를 파지하여 작업대상물을 용접작업하게 된다. 그리고, 스폿 용접건에 의한 용접 작업시, 용접팁 부위에서 발생되는 용접열을 냉각하기 위해 스폿 용접건은 냉각장치를 포함하게 된다. 즉, 용접시, 용접팁 부근에서는 약 1300℃까지 온도가 상승하게 된다. 따라서, 용접팁 부근을 적절하게 냉각하지 않으면 융착(용접불량)이 발생되기 때문에, 스폿 용접시 냉각은 필수적이다.
통상의 스폿 용접건을 냉각하기 위한 냉각수단은 수랭방식(water-colling)을 취하고 있다. 종래 스폿 용접건을 냉각하기 위한 장치는, 외부에 위치한 냉각수 탱크에 저장된 냉각수를 펌프에 의해, 스폿 용접건 내부에 구비된 관로로 공급하여 냉각을 하고 있다.
도 1은 종래 냉각장치를 구비한 스폿 용접건(1)의 단면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 2는 종래 스폿 용접건(1)과 연결된 냉각장치의 단면도를 도시한 것이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래 스폿 용접건(1)은 내부에 냉각수가 흐르게 되는 내부 배관(6)을 포함하고 있다. 그리고, 도 2에서 도시된 바와 같이, 외부에 위치한 냉각수 펌프(2), 탱크와 연결된 펌프(3), 메인배관(4), 서브배관(5)을 포함하고 있다.
종래 냉각장치를 구비한 스폿 용접건(1)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 건 브라켓(11)의 힌지를 중심으로 회전 가능한 2개의 건 바디(10)를 포함하고 있다. 그리고, 건 바디(10) 각각의 끝단에 연결된 건 아암(20)과 건 아암(20) 끝단에 연결된 용접 전극(30)과 용접팁(31)을 포함하고 있다. 그리고, 용접팁(31) 근처에서 발생되는 용접열을 흡수하기 위해 ,스폿 용접건(1) 외부에 존재하는 서브 배관(5)과 연결된 내부 배관(6)이 건 바디(10)에서부터 건아암(20) 및 용접전극(30)에 걸쳐 설치되어 있다.
종래 냉각장치에 따른 스폿 용접건(1)의 냉각장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 공장 외부에 별도로 구비된 냉각수 탱크(2)를 포함하고 있다. 그리고, 냉각수 탱크(2)에 저장된 냉각수를 공장 내에 존재하는 복수의 스폿 용접건(1) 각각에 공급하기 위한 펌프(3)를 포함하고 있다. 그리고, 펌프(3)와 연결된 메인 배관(4)과 메인배관(4)에 연결되어 스폿 용접건(1) 각각에 냉각수를 공급하게 되는 서브 배관(5)을 포함하고 있다. 따라서, 펌프(3)에 의해, 냉각수 탱크(2)에 저장된 냉각수는 메인배관(4)으로 공급되고, 메인배관(4)에 연결된 서브배관(5)에 의해 냉각수가 각각의 스폿 용접건(1)에 공급된다. 그리고, 스폿 용접건(1) 내부에 구비된 내부배관(6)에서 냉각수가 순환되면서, 스폿 용접건(1)을 냉각하게 된다.
따라서, 스폿 용접건(1)에 냉각수를 공급하기 위해 공장 외부에 별도로 냉각수 탱크(2)를 설치하여야 하고, 이러한 냉각수 탱크(2)에 저장된 냉각수를 스폿 용접건(1)에 공급하기 위해 별도의 펌프(3)가 필요하고, 냉각수 탱크(2)에서부터 스폿 용접건(1)에 냉각수를 전달하기 위해, 별도의 메인배관(4)과 서브 배관(5)들이 필요하게 된다. 즉, 스폿 용접건(1)을 냉각시키기 위해 공장 시설시 별도의 유틸리티 장비가 필요하게 된다.
따라서, 종래의 냉각장치는 외부에 설치된 냉각수 탱크(2)에서부터 공장 내에 존재하는 스폿 용접건(1)까지 냉각수를 공급시켜야 하므로 냉각시설 설비가 대형화되고, 계속적인 유지 보수를 해주어야 하는 문제가 존재한다. 즉, 냉각수 탱크(2)를 계속적으로 세척하여야하고, 수많은 메인배관(4), 서브 배관(5)이 존재하기 때문에, 배관이 노후된 경우, 배관을 교체해 주어야하기 때문에, 효율성이 떨어지는 문제가 존재한다.
또한, 냉각장치에 사용되는 냉각수는 공업용수를 사용하게 되므로, 다량의 이물질이 포함되어 있다. 따라서, 이물질로 인한 배관 막힘을 방지하기 위해 별도의 냉각수 여과장치가 필요하게 된다. 이러한 여과장치에 포함되는 필터 역시 주기적으로 교체하여야 하기 때문에, 종래 냉각장치 및 방법은 유지보수에 많은 비용이 소요된다는 문제점이 존재한다.
그리고, 외부에 설치된 냉각수 탱크를 공장 내의 스폿 용접건 까지 공급하기 위해 펌프를 사용하게 되므로 전력소모가 크다는 단점이 존재한다. 또한, 신규라인이 투입되는 경우, 냉각수 배관시설을 다시 재편성, 개조, 신설 등을 하여야하기 때문에, 추가 비용이 발생되는 문제가 존재한다.
따라서, 외부에 냉각수 탱크와 펌프, 메인배관 및 서브 배관없이 스폿 용접건 내부 자체에 냉각장치를 구비하여 비용과 냉각효율을 증대시킬 수 있는 스폿 용접건의 냉각장치가 요구되었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 일실시예에 따르면, 용접시 발생되는 열을 냉각하는 방식을 종래 외부 강제 순환 방식이 아닌, 내부 순환 방식으로 변경하여 자체(폐회로) 냉각을 시킴으로써 신규 용접 라인 전개시 냉각수의 순환을 위한 배관 구성 비용 및 양산 용접 라인의 보전비용이 절감되는 냉각장치 및 냉각방법을 제공하게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 냉각수 순환을 위한 별도의 동력장치를 포함하지 않기 때문에, 비용이 절감되고, 용접건 내부에 구비된 냉각장치 외에 별도의 유틸리티 장비가 필요없어 보다 경제적인 냉각장치 및 냉각방법을 제공하게 된다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 스폿 용접건에 구비된 용접팁은 티타늄 팁으로 구성되어 팁 교체가 필요없기 때문에 항상 폐회로 상에 냉각수가 남아있어 누설에 염려가 없고, 용접팁 교체에 따른 냉각수 누출, 냉각수 보충, 냉각수 밀봉 등의 작업이 필요없는 냉각장치 및 냉각방법을 제공하게 된다.
본 발명의 그 밖에 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 관련되어 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다.
본 발명의 제1목적은, 스폿 용접건에 구비되어 스폿 용접건을 냉각하는 냉각장치에 있어서, 스폿 용접건의 건 바디 각각에 구비되어, 입력단으로 유입된 냉각기체를 열교환에 의해 냉각수로 제1상변화시키는 열교환 배관; 내부에 열교환 배관이 설치되고, 제1상변화에 따른 액화열이 방출되는 방열판; 열교환 배관의 출력단에 연결되어 냉각수가 이송되고, 끝단이 스폿 용접건의 용접 전극 내부에 위치하는 제1냉각배관; 제1냉각배관의 끝단과 연결되어 스폿 용접건의 용접팁에서 발생된 용접열이 냉각수에 의해 냉각되고, 용접열에 의해 냉각수가 냉각기체로 기화되는 제2상변화가 발생되는 흡열부; 및 흡열부와 열교환배관의 입력단 사이에 구비되어 냉각기체가 열교환배관으로 이송되도록 구성된 제2냉각배관;을 포함하여 제1냉각배관, 흡열부, 제2냉각배관 및 열교환배관이 폐회로를 형성하고, 제2상변화에 따른 팽창압으로 냉각기체 및 냉각수가 순환되는 것을 특징으로 하는 스폿 용접건 내부에 구비된 폐회로 냉각장치로서 달성될 수 있다.
열교환배관은 소정 간격마다 서로 반대방향으로 엇갈리게 만곡되어 형성되어 있는 것은 특징으로 할 수 있다.
열교환배관은 모세관으로 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.
건 바디 내부에 구비되어 방열판을 냉각하는 냉각수단을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
냉각수단은 공랭식 냉각수단인 것을 특징으로 할 수 있다.
용접팁은 티타늄 팁으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제2목적은 앞서 언급한 폐회로 냉각장치를 이용한 냉각 방법에 있어서, 스폿 용접건을 이용한 용접작업에 의해 용접 팁에서 용접열이 발생되는 단계; 건아암 내부에 구비된 제1냉각배관을 통해 용접팁과 근접한 위치에 구비된 흡열부로 냉각수가 유입되는 단계; 흡열부에 투입된 냉각수가 용접열을 흡수하여, 냉각기체가 형성되는 단계; 냉각기체로의 상변화에 따른 팽창압으로 흡열부에 연결된 제2냉각배관을 통해 건 바디 내부에 구비된 열교환배관의 입력단으로 냉각기체가 투입되는 단계; 열교환배관에서 냉각기체가 냉각수로 액화되고, 열교환배관에 결합된 방열판에서 액화열이 방출되는 단계; 및 열교환배관의 출력단으로 냉각수가 배출되어 냉각수가 제1냉각배관으로 유입되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스폿 용접건 내부에 구비된 폐회로 냉각장치를 이용한 냉각방법으로 달성될 수 있다.
또한, 냉각수 투입단계, 냉각기체 형성단계, 냉각기체 투입단계, 액화열 방출단계 및 제1냉각배관 유입단계는 냉각기체로의 상변화에 따른 팽창압에 의해 반복되는 것을 특징으로 할 수 있다.
액화열 방출단계는, 건바디에 구비된 공랭식 냉각수단에 의해 방열판에서 방출된 액화열을 냉각시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제3목적은 스폿 용접건에 있어서, 건 브라켓에 의해 서로가 결합되고, 각각의 내부에 열교환에 의해 냉각기체를 냉각수로 제1상변화시키는 열교환 배관이 구비된 한 쌍의 건바디; 내부에 열교환 배관이 설치되고, 제1상변화에 따른 액화열이 방출되는 방열판; 열교환 배관의 출력단에 연결되어 냉각수가 이송시키고, 끝단이 스폿 용접건의 용접 전극 내부에 위치하는 제1냉각배관; 제1냉각배관의 끝단과 연결되어 스폿 용접건의 용접팁에서 발생된 용접열이 냉각수에 의해 냉각되고, 용접열에 의해 냉각수가 냉각기체로 기화되는 제2상변화가 발생되는 흡열부; 및 흡열부와 열교환배관의 입력단 사이에 구비되어 냉각기체가 흐르도록 구성된 제2냉각배관;을 포함하여 제1냉각배관, 흡열부, 제2냉각배관 및 열교환배관이 폐회로를 형성하고, 제2상변화에 따른 팽창압으로 냉각기체 및 냉각수가 순환되는 것을 특징으로 하는 내부에 폐회로 냉각장치가 구비된 스폿 용접건으로서 달성될 수 있다.
따라서, 상기 설명한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의하면, 용접시 발생되는 열을 냉각하는 방식을 종래 외부 강제 순환 방식이 아닌, 내부 순환 방식으로 변경하여 자체(폐회로) 냉각을 시킴으로써 신규 용접 라인 전개시 냉각수의 순환을 위한 배관 구성 비용 및 양산 용접 라인의 보전비용이 절감되는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 냉각수 순환을 위한 별도의 동력장치를 포함하지 않기 때문에, 비용이 절감되고, 용접건 내부에 구비된 냉각장치 외에 별도의 유틸리티 장비가 필요없어 보다 경제적이라는 장점이 있다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 스폿 용접건에 구비된 용접팁은 티타늄 팁으로 구성되어 팁 교체가 필요없기 때문에 항상 폐회로 상에 냉각수가 남아있어 누설에 염려가 없고, 용접팁 교체에 따른 냉각수 누출, 냉각수 보충, 냉각수 밀봉 등의 작업이 필요없다는 장점이 있다.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허 청구 범위에 속함은 자명하다.
도 1은 종래 냉각장치를 구비한 스폿 용접건의 단면도,
도 2는 종래 스폿 용접건과 연결된 냉각장치의 단면도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 냉각장치가 구비된 스폿 용접건의 단면도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 냉각장치가 구비된 스폿 용접건의 용접 전극 부분의 단면도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 스폿 용접건 내부에 구비된 폐회로 냉각장치를 이용한 냉각방법의 흐름도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 스폿 용접건 내부에 구비된 폐회로 냉각장치의 단면도를 도시한 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, ‘간접적으로 연결’되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 내부에 구비된 폐회로 냉각장치(110)를 구비한 스폿 용접건(100)의 구성에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 냉각장치가 구비된 스폿 용접건(100)의 단면도를 도시한 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 스폿 용접건(100) 내부에 구비된 폐회로 냉각장치(110)는 건 바디(10) 내부 각각에 구비된 열교환배관(40)과 열교환배관(40)의 출력단에 연결되고, 내부에 냉각수(71)가 흐르게 되는 제1냉각배관(70), 용접열을 흡수하는 흡열부(80)를 포함하다. 그리고, 흡열부(80)와 열교환배관(40) 사이에 구비되고, 내부에 냉각기체(81)가 흐르게 되는 제2냉각배관(90) 등을 포함하고 있다.
열교환배관(40)은 도 3에 도시된 바와 같이, 건 바디(10) 각각의 내부에 구비된다. 열교환배관(40)의 출력단은 내부에 냉각수(71)가 흐르는 제1냉각배관(70)과 연결되고, 입력단은 내부에 냉각기체(81)가 흐르는 제2냉각배관(90)과 연결되어 있다. 또한, 열교환배관(40)은 소정간격으로 서로 엇갈리게 만곡되어 구성된다. 또한, 열교환배관(40)에서는 열교환이 발생되게 되므로, 열교환 효율을 높이기 위해 모세관으로 구성되는 것이 바람직하다.
열교환배관(40)의 외부에는 방열판(50)이 구비되어, 열교환에 따른 열을 외부로 방출시키게 된다. 그리고, 방출된 열은 냉각수단(도 3에서는 미도시, 60)에서 흡수하게 된다. 이러한 냉각수단(60)은 공랭식 냉각수단으로 구성된다.
열교환배관(40)에서는, 제2냉각배관(90)에서 유입되는 냉각기체(81)를 냉각수(71)로 액화시키는 제1상변화가 발생되게 된다. 따라서, 이러한 제1상변화에 의해 액화열(Q1)이 발생되게 되고, 이러한 액화열(Q1)은 방열판(50)에 의해 방출되고, 냉각수단(60)에 의해 흡수되게 된다.
제1상변화에 따른 냉각수(71)는 열교환배관(40)의 출력단에 연결된 제1냉각배관(70)에 의해 흡열부(80)로 흐르게 된다. 제1냉각배관(70)은 도 3에 도시된 바와 같이, 건 바디(10)와 연결된 건 아암(20)을 걸쳐, 용접 전극(30)까지 연결되어 있음을 알 수 있다. 그리고, 용접팁(31) 부분의 용접전극(30)에는 흡열부(80)를 포함하고 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 냉각장치가 구비된 스폿 용접건(100)의 용접 전극(30) 부분의 단면도를 도시한 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 흡열부(80)의 입력단에는 제1냉각배관(70)이 연결되어 있고, 흡열부(80)의 출력단에는 제2냉각배관(90)이 연결되어 있다.
흡열부(80)는 용접전극(30)의 내부에 구비되어 용접시, 발생되는 용접열(Q2)을 흡수하게 된다. 따라서, 흡열부(80)에서는 제1냉각배관(70)으로부터 유입되는 냉각수(71)가 용접열에 의해 냉각기체(81)로 기화되는 제2상변화가 발생되게 된다. 또한, 용접열(Q2)을 흡수하여 용접팁(31) 부분을 냉각하게 되고, 냉각수(71)가 냉각기체(81)로 상변화하게 되면서, 부피 팽창에 따른 팽창압에 의해 냉각수(71)가 순환되게 된다. 따라서, 별도의 펌프(3)를 구비하지 않고, 제2상변화에 따른 팽창압으로 냉각수(71)를 순환시킬 수 있게 된다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 용접전극(30) 끝단에 구비되는 용접팁(31)은 티타늄 팁으로 구비된다. 따라서, 종래에 구비되는 용접팁(31)은 주기적인 교환이 필요하였고, 용접팁(31) 교환시 냉각수(71)가 유출되는 문제가 존재하였으나, 본 발명의 일실시예에 구비되는 용접팁(31)은 티타늄 팁으로 구비됨으로써, 교체할 필요가 없게 된다. 따라서, 교체에 따른 냉각수(71) 유출문제가 발생되지 않고, 항상 냉각수(71)가 폐회로 상에 남아있게 된다. 그러므로, 본 발명의 일실시예에 따른 냉각장치는 냉각수(71) 누출, 냉각수(71) 보충, 냉각수(71) 밀봉 등의 작업이 별도로 필요하지 않다.
그리고, 흡열부(80)의 출력단과 열교환배관(40)의 입력단 사이는 제2냉각배관(90)이 구비된다. 이러한 제2냉각배관(90)은 제1냉각배관(70)과 같이, 용접전극(30)에서부터 건 아암(20) 및 건 바디(10)까지 연결되어 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 냉각장치(110)는 별도의 동력장치가 구비되지 않고, 흡열부(80)의 제2상변화에 따른 팽창압에 의해 제2냉각배관(90)을 따라 냉각기체(81)가 열교환배관(40)으로 투입되게 된다.
따라서, 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 냉각수단(60)은 전체가 스폿 용접건(100)의 내부에 구비되고, 열교환배관(40), 제1냉각배관(70), 흡열부(80) 및 제2냉각배관(90)이 폐회로를 구성하고, 별도의 동력 장치없이 제2상변화에 따른 팽창압에 의해 순환되게 된다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 스폿 용접건(100) 내부에 구비된 폐회로 냉각장치(110)를 이용한 냉각방법에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 스폿 용접건(100) 내부에 구비된 폐회로 냉각장치(110)를 이용한 냉각방법의 흐름도를 도시한 것이다. 그리고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 스폿 용접건(100) 내부에 구비된 폐회로 냉각장치(110)의 단면도를 도시한 것이다.
스폿 용접건(100)을 이용한 용접작업에 의해 용접 팁(31)에서 용접열(Q2)이 발생되게 된다(S10). 용접열(Q2)에 의해 용접팁(31)이 1200 ~1500℃ 정도로 과열되면, 건 아암(20) 내부에 구비된 제1냉각배관(70)을 통해 용접전극(30) 내부 구비된 흡열부(80)로 냉각수(71)가 유입된다. 그리고, 유입된 냉각수(71)에 의해 용접팁(31)이 냉각되게 된다
즉, 냉각수(71)는 용접팁(31)에서 발생된 용접열(Q2)을 흡수하게 된다. 그리고, 용접열(Q2)을 흡수한 냉각수(71)는 기화되어 냉각기체(81)로 상변화하게 된다(S20). 또한, 용접열(Q2) 흡수에 따라 냉각수(71)가 냉각기체(81)로 상변화하게 됨으로써, 팽창압이 발생되게 된다. 이러한 팽창압에 의해 별도의 동력 인가없이 냉각기체(81)는 제2냉각배관(90)을 따라 열교환배관(40)으로 유입되게 된다(S30)
즉, 냉각기체(81)로의 상변화에 따른 팽창압으로 흡열부(80)에 연결된 제2냉각배관(90)을 통해 건 바디(10) 내부에 구비된 열교환배관(40)의 입력단으로 냉각기체(81)가 투입되게 된다. 그리고, 열교환배관(40)에서는 열교환에 의해 냉각기체(81)가 냉각수(71)로 액화되게 된다. 그리고, 열교환에 따른 액화열(Q1)이 열교환배관(40)에 결합된 방열판(50)에서 방출되게 된다(S40)
그리고, 건 바디(10)에 구비된 냉각수단(60)에 의해 방열판(50)에서 방출된 액화열(Q1)을 냉각시키게 된다. 이러한 냉각수단(60)은 앞서 설명한 바와 같이, 공랭식 냉각수단(60)으로 구성된다. 열교환배관(40)은 앞서 설명한 바와 같이, 소정간격으로 서로 엇갈리게 만곡되어 구성된다. 또한, 열교환배관(40)에서는 열교환이 발생되게 되므로, 열교환 효율을 증대시키기 위해 모세관으로 구성됨이 바람직하다. 열교환배관(40)에서는, 열교환에 의해 냉각기체(81)가 냉각수(71)로 액화되고, 냉각수(71)는 열교환배관(40)의 출력단으로 배출되어 제1냉각배관(70)으로 유입된다.
이러한 제1냉각배관(70), 흡열부(80), 제2냉각배관(90) 및 열교환배관(40) 내부에서의 냉각수(71) 및 냉각기체(81)의 순환은 별도의 펌프(3)없이, 용접열(Q1) 발생에 따른 흡열부(80)에서의 냉각기체(81)로의 기화에 의해 발생된 팽창압으로 순환되게 된다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 스폿 용접건(100) 내부에 구비된 폐회로 냉각장치를 이용한 냉각방법은 별도의 냉각수 탱크(2), 펌프(3), 메인배관(4) 및 서브배관(5)을 외부에 설치할 필요없이 스폿 용접건(100)을 냉각하게 된다.
1:종래 스폿 용접건
2:냉각수 탱크
3:펌프
4:메인배관
5:서브배관
6:내부배관
10:건 바디
11:건 브라켓
20:건 아암
30:용접 전극
31:용접팁
40:열교환배관
50:방열판
60:냉각수단
70:제1냉각배관
71:냉각수
80:흡열부
81:냉각기체
90:제2냉각배관
100:스폿 용접건
110:냉각장치
Q1:액화열
Q2:용접열

Claims (10)

  1. 스폿 용접건에 구비되어 상기 스폿 용접건을 냉각하는 냉각장치에 있어서,
    스폿 용접건의 건 바디 각각에 구비되어, 입력단으로 유입된 냉각기체를 열교환에 의해 냉각수로 제1상변화시키는 열교환 배관;
    내부에 상기 열교환 배관이 설치되고, 상기 제1상변화에 따른 액화열이 방출되는 방열판;
    상기 열교환 배관의 출력단에 연결되어 상기 냉각수가 이송되고, 끝단이 상기 스폿 용접건의 용접 전극 내부에 위치하는 제1냉각배관;
    상기 제1냉각배관의 끝단과 연결되어 상기 스폿 용접건의 용접팁에서 발생된 용접열이 상기 냉각수에 의해 냉각되고, 상기 용접열에 의해 상기 냉각수가 상기 냉각기체로 기화되는 제2상변화가 발생되는 흡열부; 및
    상기 흡열부와 상기 열교환배관의 입력단 사이에 구비되어 상기 냉각기체가 상기 열교환배관으로 이송되도록 구성된 제2냉각배관;을 포함하여 상기 제1냉각배관, 상기 흡열부, 상기 제2냉각배관 및 상기 열교환배관이 폐회로를 형성하고, 상기 제2상변화에 따른 팽창압으로 상기 냉각기체 및 상기 냉각수가 순환되는 것을 특징으로 하는 스폿 용접건 내부에 구비된 폐회로 냉각장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 열교환배관은 소정 간격마다 서로 반대방향으로 엇갈리게 만곡되어 형성되어 있는 것은 특징으로 하는 스폿 용접건 내부에 구비된 폐회로 냉각장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 열교환배관은 모세관으로 구성된 것을 특징으로 하는 스폿 용접건 내부에 구비된 폐회로 냉각장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 건 바디 내부에 구비되어 상기 방열판을 냉각하는 냉각수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스폿 용접건 내부에 구비된 폐회로 냉각장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 냉각수단은 공랭식 냉각수단인 것을 특징으로 하는 스폿 용접건 내부에 구비된 폐회로 냉각장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 용접팁은 티타늄 팁으로 구성되는 것을 특징으로 하는 스폿 용접건 내부에 구비된 폐회로 냉각장치.
  7. 상기 제1항의 폐회로 냉각장치를 이용한 냉각 방법에 있어서,
    스폿 용접건을 이용한 용접작업에 의해 용접 팁에서 용접열이 발생되는 단계;
    건아암 내부에 구비된 제1냉각배관을 통해 용접팁과 근접한 위치에 구비된 흡열부로 냉각수가 유입되는 단계;
    상기 흡열부에 투입된 상기 냉각수가 상기 용접열을 흡수하여, 냉각기체가 형성되는 단계;
    상기 냉각기체로의 상변화에 따른 팽창압으로 상기 흡열부에 연결된 제2냉각배관을 통해 건 바디 내부에 구비된 열교환배관의 입력단으로 상기 냉각기체가 투입되는 단계;
    상기 열교환배관에서 상기 냉각기체가 상기 냉각수로 액화되고, 상기 열교환배관에 결합된 방열판에서 액화열이 방출되는 단계; 및
    상기 열교환배관의 출력단으로 상기 냉각수가 배출되어 상기 냉각수가 상기 제1냉각배관으로 유입되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스폿 용접건 내부에 구비된 폐회로 냉각장치를 이용한 냉각방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 냉각수 투입단계, 상기 냉각기체 형성단계, 상기 냉각기체 투입단계, 액화열 방출단계 및 상기 제1냉각배관 유입단계는 상기 냉각기체로의 상변화에 따른 팽창압에 의해 반복되는 것을 특징으로 하는 스폿 용접건 내부에 구비된 폐회로 냉각장치를 이용한 냉각방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 액화열 방출단계는,
    상기 건바디에 구비된 공랭식 냉각수단에 의해 상기 방열판에서 방출된 액화열을 냉각시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스폿 용접건 내부에 구비된 폐회로 냉각장치를 이용한 냉각방법.
  10. 스폿 용접건에 있어서,
    건 브라켓에 의해 서로가 결합되고, 각각의 내부에 열교환에 의해 냉각기체를 냉각수로 제1상변화시키는 열교환 배관이 구비된 한 쌍의 건바디;
    내부에 상기 열교환 배관이 설치되고, 상기 제1상변화에 따른 액화열이 방출되는 방열판;
    상기 열교환 배관의 출력단에 연결되어 상기 냉각수가 이송시키고, 끝단이 상기 스폿 용접건의 용접 전극 내부에 위치하는 제1냉각배관;
    상기 제1냉각배관의 끝단과 연결되어 상기 스폿 용접건의 용접팁에서 발생된 용접열이 상기 냉각수에 의해 냉각되고, 상기 용접열에 의해 상기 냉각수가 상기 냉각기체로 기화되는 제2상변화가 발생되는 흡열부; 및
    상기 흡열부와 상기 열교환배관의 입력단 사이에 구비되어 상기 냉각기체가 흐르도록 구성된 제2냉각배관;을 포함하여 상기 제1냉각배관, 상기 흡열부, 상기 제2냉각배관 및 상기 열교환배관이 폐회로를 형성하고, 상기 제2상변화에 따른 팽창압으로 상기 냉각기체 및 상기 냉각수가 순환되는 것을 특징으로 하는 내부에 폐회로 냉각장치가 구비된 스폿 용접건.
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