KR20140147027A

KR20140147027A - 수냉식 단일 용접기 모듈 및 수냉식 용접기

Info

Publication number: KR20140147027A
Application number: KR1020140072689A
Authority: KR
Inventors: 이원구; 안우영; 김영주; 조방현
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2013-06-17
Filing date: 2014-06-16
Publication date: 2014-12-29
Also published as: JP2016521640A; KR20140147030A; EP3012058A4; CN105377495A; WO2014204155A1; KR101595285B1; EP3015212A1; WO2014204160A1; JP2016521639A; EP3012058A1; EP3015212A4; US20160136748A1; CN105283263A; US20160136749A1; JP6157727B2; CN105377495B

Abstract

본 발명은 인버터 방식의 수냉식 단일 용접기 모듈에 관한 것으로서, 발열 부품의 냉각을 위하여 수냉 방식의 냉각판(110)이 설치되고, 상기 냉각판(110)에는 용접기를 구성하는 입력 다이오드(120), IGBT PCB(130), 수냉식 변압기(140), 출력 다이오드(150) 및 전류 센서(160)가 순서대로 배치되어 설치되고, 상기 냉각판(110)의 양측면에 상기 입력 다이오드(120), IGBT PCB(130), 수냉식 변압기(140), 출력 다이오드(150) 및 전류 센서(160)의 분산 배치가 가능하도록 상기 냉각판(110)의 내부 중심부를 따라 냉각수 수로(112)가 설치되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 인버터 용접기 다수대를 하나의 케이스 내에 내장하는 모듈 용접기 개발에 있어 각 개별 용접기의 사이즈 축소와 경량화 달성 방안의 일환으로 종래의 팬을 이용한 공냉방식을 냉각 효율이 우수한 수냉 방식으로 대체함으로써 발열 부품의 효율증대를 통한 사용 개수 축소와 용량 및 사이즈 감소 효과로 인하여 개별 용접기의 사이즈를 대폭적으로 축소(약 1/3~1/5 수준)하여 소형 경량화가 가능하다.

Description

수냉식 단일 용접기 모듈 및 수냉식 용접기{THE SINGLE WELDING MODULE AND WELDING MACHINE OF WATER COOLING TYPE}

본 발명은 용접기에 관한 것으로서, 특히 냉각 효율이 우수하여 사이즈 축소와 경량화 달성이 가능한 수냉식 단일 용접기 모듈 및 수냉식 용접기에 관한 것이다.

종래의 팬을 이용한 공냉식 단일 용접기는 하나의 케이스 내에 용접기를 구성하는 부품들을 일괄 배치하게 된다. 이렇게 제작된 용접기는 종류에 따라서 차이가 있지만 대략 SCR 방식의 용접기는 무게가 170~200kg 정도이고, 크기가 500mm(W)x684mm(D)x845mm(H) 정도로서 상대적으로 무겁고 사이즈가 크다.

반면 인버터 용접기는 사용 주파수에 따라서 변압기 크기 변화로 용접기의 무게와 크기가 다른데 20KHz 정도에서 약 100kg, 70~100KHz 정도에서 약 50kg 정도이고, 크기는 대략적으로 400mm(W)x630mm(D)x480mm(H) 정도로 경량화된다.

그러나, 경량화된 인버터 방식의 용접기라고 하더라도 다수대를 내장하는 모듈 용접기로 제작하는 경우 1인이 개별 용접기의 착,탈 등 핸들링이 가능한 수준으로 더 작고 경량화되어야 한다. 그러나 도 1에 도시된 바와 같이 공냉식 용접기에서 방열판(11)이 차지하는 부피가 약 70% 수준으로 이 방열판의 크기를 최소화시킬 수 있는 해결 수단이 필요하다. 참고적으로, 도면부호 '1'은 메인 입력 전원, '2'는 입력 다이오드, '3'은 IGBT PCB, '4'는 IGBT 소자, '5'는 변압기 코어, '6'은 권선 코일, '7'은 출력 다이오드, '8'은 전류 센서, '9'는 냉각팬, '10'은 팬모터를 나타낸다.

한편, 종래 관련 분야 특허 기술로서 작업 대상물을 크기별로 센터링하고 고정하는 클램프와 AC 서보 감속 모터 1축 서보제어를 하는 구동부와 작업 대상물을 직립으로 세우고 용접하는 프레임 및 작업 대상물을 크기별로 세팅하기 위한 치공구를 구비한 본체부, 상기 본체부에 장착되는 300A 출력의 인버터 펄스형 티그 용접기로 수냉식 냉각장치가 구비된 용접부, 상기 용접부의 용접조건을 PLC로 제어하여 임의대로 변화할 수 있는 컨트롤러부, 상기 용접부에 적당한 압력의 가스를 공급하는 공압, 실딩 가스 공급 장치가 구비된 유틸리티 및 부가장치로 구성된 파이프 자동 용접 시스템이 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).

국내공개특허 2003-0073455

이에 본 발명은 상기와 같은 필요성에 부응하기 위한 것으로서, 다수의 용접 작업을 수행하도록 개별 용접기 다수개를 구비하되 상기 개별 용접기를 구성하는 각 구성 부품들을 그룹으로 모듈화하여 단일의 패널에 구성하는 모듈형 용접기에 적용할 수 있도록 사이즈 축소와 경량화 달성이 가능한 수냉식 단일 용접기 모듈 및 수냉식 용접기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 수냉식 단일 용접기 모듈은, 발열 부품의 냉각을 위하여 수냉 방식의 냉각판이 설치되는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 냉각판에는 용접기를 구성하는 입력 다이오드, IGBT PCB, 수냉식 변압기, 출력 다이오드 및 전류 센서가 순서대로 배치되어 설치될 수 있다.

또한, 상기 냉각판의 온도를 감지하기 위한 냉각판 온도 감지센서가 설치될 수 있다.

또한, 상기 냉각판의 내부 중심부를 따라 냉각수 수로가 설치될 수 있다.

또한, 상기 냉각판의 양측면에는 용접기를 구성하는 입력 다이오드, IGBT PCB, 수냉식 변압기, 출력 다이오드, 전류 센서 및 냉각판 온도 감지센서가 분산 배치되어 설치될 수 있다.

한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 수냉식 용접기 는, 상기 수냉식 단일 용접기 모듈과; 상기 단일 용접기 모듈을 통합 제어하는 제어기와; 상기 단일 용접기 모듈을 조작하기 위한 조작 패널과; 용접 피더와 토치를 연결하기 위한 출력 단자 및 제어 단자와; 외부 장치와의 연결을 위한 커넥터와; 외장 입력 전원장치로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 인버터 용접기 다수대를 하나의 케이스 내에 내장하는 모듈 용접기 개발에 있어 각 개별 용접기의 사이즈 축소와 경량화 달성 방안의 일환으로 종래의 팬을 이용한 공냉 방식을 냉각 효율이 우수한 수냉 방식으로 대체함으로써 발열 부품의 효율증대를 통한 사용 개수 축소와 용량 및 사이즈 감소 효과로 인하여 개별 용접기의 사이즈를 대폭적으로 축소(약 1/3~1/5 수준)하여 소형 경량화가 가능하다.

나아가서는, 이러한 수냉각 효과를 이용하여 고효율 저단가의 모듈 용접기 적용을 가능케 함으로써 용접 전력 에너지 20% 절감과 우수한 용접 특성에 의한 용접품질 향상 및 작업손실(용접 스타트 불량에 의한 팁 막힘에 따른 작업지연, 팁 소비량, 와이어 손실) 개선과 용접기의 작업장 근접 배치가 가능해져서 용접 케이블의 길이 단축에 따른 원가절감 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 종래 공냉식 인버터 방식 용접기의 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 수냉식 단일 용접기 모듈의 평면도.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 수냉식 단일 용접기 모듈의 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 수냉식 단일 용접기 모듈의 평면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 수냉식 단일 용접기 모듈의 단면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 수냉식 단일 용접기 모듈의 저면도.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 수냉식 용접기의 개념도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 수냉식 단일 용접기 모듈의 평면도, 도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 수냉식 단일 용접기 모듈의 단면도, 도 4는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 수냉식 단일 용접기 모듈의 평면도, 도 5는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 수냉식 단일 용접기 모듈의 단면도, 도 6은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 수냉식 단일 용접기 모듈의 저면도이다.

본 발명에 따른 수냉식 단일 용접기 모듈(100)은 다수의 용접 작업을 동시에 수행하도록 개별 용접기 다수개를 구비하되 상기 개별 용접기를 구성하는 각 구성 부품들을 그룹으로 모듈화하여 단일의 패널에 구성하는 모듈형 용접기에 적용할 수 있도록 사이즈 축소와 경량화 달성이 가능하도록 구성된 것을 그 기술적 요지로 한다.

도 2,3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수냉식 단일 용접기 모듈(100)은 발열 부품의 냉각을 위하여 수냉 방식의 냉각판(110)이 설치된다. 즉, 용접기의 사이즈 축소와 경량화 달성 방안의 일환으로 종래의 팬을 이용한 공냉 방식을 냉각 효율이 우수한 수냉 방식으로 대체하기 위하여 수냉 방식의 냉각판(110)이 설치되는 것이다.

이때, 상기 냉각판(110)에는 용접기를 구성하는 입력 다이오드(120), IGBT PCB(130), 수냉식 변압기(140), 출력 다이오드(150) 및 전류 센서(160)가 순서대로 배치되어 설치되는 것이 바람직하다. 즉, 각 부품간의 연결 케이블을 최소한으로 짧게 하기 위하여 각 부품들을 전력 제어 순서에 맞게 배치하여 설치하는 것이다. 그리고, 상기 냉각판(110)의 온도를 감지하기 위한 냉각판 온도 감지센서(170)가 IGBT PCB(130) 근처에 설치될 수 있다.

참고적으로, 도면부호 '111'은 냉각수 인렛, '113'은 냉각수 아웃렛, '141'은 권선 코일, '142'는 변압기 코어를 나타낸다.

한편, 본 발명에 따른 수냉식 단일 용접기 모듈(100)은, 도 4 내지 6에 도시된 바와 같이, 용접기의 사이즈를 더욱 더 축소하기 위하여 상기 냉각판(110)의 양측면에 상기 입력 다이오드(120), IGBT PCB(130), 수냉식 변압기(140), 출력 다이오드(150), 전류 센서(160) 및 냉각판 온도 감지센서(170)를 적절히 분산 배치 가능하도록 상기 냉각판(110)의 내부 중심부를 따라 냉각수 수로(112)가 설치될 수 있다.

따라서, 예를 들면, 냉각판(110)의 상측면에는 입력 다이오드(120), IGBT PCB(130) 및 냉각판 온도 감지센서(170)가 설치되고, 냉각판(110)의 하측면에는 수냉식 변압기(140), 출력 다이오드(150) 및 전류 센서(160)가 설치될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 수냉식 용접기의 개념도이다.

본 발명에 따른 수냉식 용접기는, 상술한 수냉식 단일 용접기 모듈(100), 상기 단일 용접기 모듈(100)을 통합 제어하는 제어기(200), 상기 단일 용접기 모듈(100)을 조작하기 위한 조작 패널(300), 용접 피더와 토치를 연결하기 위한 출력 단자 및 제어 단자(400), 외부 장치와의 연결을 위한 커넥터(500) 및 외장 입력 전원장치(500)로 이루어질 수 있다.

상기 조작 패널(300)에는 전류/전압 표시기, 크레이터 유/무 및 크레이터 전류/전압 조정 볼륨, 와이어 선택 스위치 등이 구비될 수 있다.

상기 커넥터(500)에는 제어 전원 단자, 중앙 제어기와의 통신 단자, 보호가스용 솔레노이드 밸브 전원 단자, 외장 릴레이 전원 단자 등이 구비될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 수냉식 단일 용접기 모듈 및 수냉식 용접기를 적용하게 되면, 인버터 용접기 다수대를 하나의 케이스 내에 내장하는 모듈 용접기 개발에 있어 각 개별 용접기의 사이즈 축소와 경량화 달성 방안의 일환으로 종래의 팬을 이용한 공냉 방식을 냉각 효율이 우수한 수냉 방식으로 대체함으로써 발열 부품의 효율증대를 통한 사용 개수 축소와 용량 및 사이즈 감소 효과로 인하여 개별 용접기의 사이즈를 약 1/3~1/5 수준으로 대폭적으로 소형 경량화가 가능하다.

나아가서는, 이러한 수냉각 효과를 이용하여 고효율 저단가의 모듈 용접기 적용을 가능하게 함으로써 용접 전력 에너지 20% 절감과 우수한 용접 특성에 의한 용접품질 향상 및 작업손실(용접 스타트 불량에 의한 팁 막힘에 따른 작업지연, 팁 소비량, 와이어 손실) 개선과 용접기의 작업장 근접 배치가 가능해져 용접 케이블의 길이 단축에 따른 원가절감 효과를 기대할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 수냉식 단일 용접기 모듈 및 수냉식 용접기를 한정된 실시예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 수냉식 단일 용접기 모듈 110 : 냉각판
111 : 냉각수 인렛 112 : 냉각수 수로
113 : 냉각수 아웃렛 120 : 입력 다이오드
121 : 메인 입력 전원 130 : IGBT PCB
140 : 수냉식 변압기 141 : 권선 코일
142 : 변압기 코어 150 : 출력 다이오드
160 : 전류 센서 170 : 냉각판 온도 감지센서
200 : 제어기 300 : 조작 패널
400 : 출력 단자 및 제어 단자 500 : 커넥터
600 : 외장 입력 전원장치

Claims

수냉식 단일 용접기 모듈(100)로서,
발열 부품의 냉각을 위하여 수냉 방식의 냉각판(110)이 설치되는 것을 특징으로 하는 수냉식 단일 용접기 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 냉각판(110)에는 용접기를 구성하는 입력 다이오드(120), IGBT PCB(130), 수냉식 변압기(140), 출력 다이오드(150) 및 전류 센서(160)가 순서대로 배치되어 설치되는 것을 특징으로 하는 수냉식 단일 용접기 모듈.
청구항 2에 있어서,
상기 냉각판(110)의 온도를 감지하기 위한 냉각판 온도 감지센서(170)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 수냉식 단일 용접기 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 냉각판(110)의 내부 중심부를 따라 냉각수 수로(112)가 설치되는 것을 특징으로 하는 수냉식 단일 용접기 모듈.
청구항 4에 있어서,
상기 냉각판(110)의 양측면에는 용접기를 구성하는 입력 다이오드(120), IGBT PCB(130), 수냉식 변압기(140), 출력 다이오드(150), 전류 센서(160) 및 냉각판 온도 감지센서(170)가 분산 배치되어 설치되는 것을 특징으로 하는 수냉식 단일 용접기 모듈.
청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 수냉식 단일 용접기 모듈(100)과;
상기 단일 용접기 모듈(100)을 통합 제어하는 제어기(200)와;
상기 단일 용접기 모듈(100)을 조작하기 위한 조작 패널(300)과;
용접 피더와 토치를 연결하기 위한 출력 단자 및 제어 단자(400)와;
외부 장치와의 연결을 위한 커넥터(500)와;
외장 입력 전원장치(500)로 이루어진 수냉식 용접기.