(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗溶接装置における発熱部を冷却する方法において、抵抗溶接装置の発熱部近傍にペルチェ素子を配置し、抵抗溶接装置の制御回路からの抵抗溶接機側への溶接スタ―ト信号を発した後で通電電流信号を発する前に前記制御回路から制御線を介して通電し制御回路が溶接完了信号を発する時点までに前記制御線を介しての通電を修了させるようにペルチェ素子制御電流を断続的に供給して、前記抵抗溶接装置の発熱部からの熱を吸収するようにしたことを特徴とする抵抗溶接装置の冷却方法。
【請求項２】
前記断続的に供給するペルチェ素子制御電流を該ペルチェ素子が具有する初期の冷却能力の増大域範囲内に収めたことを特徴とする請求項１記載の抵抗溶接装置の冷却方法。
【請求項３】
前記抵抗溶接装置における発熱部を冷却をペルチェ素子による冷却と水による冷却とを併用するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の抵抗溶接装置の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、抵抗溶接装置における発熱部である抵抗溶接機本体や溶接制御部等の発熱箇所を冷却する抵抗溶接装置の冷却方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、溶接装置における発熱部である溶接機本体や溶接制御部等の発熱箇所を冷却するのには、対象の発熱部への常時水の供給による水冷或は強制空冷等が用いられることが普通に行われている。
【０００３】
また、半導体装置においてペルチェ素子を用いて該半導体装置の発熱部を連続して冷却するものは例えば特開平６ー２１６４７１号公報に示すように公知である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来普通に行われている溶接装置の冷却においては、
１）対象の発熱部への常時水の供給による水冷の場合には、装置全体が大きくなるばかりでなく、冷却水の漏洩防止等に過分の配慮が必要となる。
２）対象の発熱部を強制的に空冷する場合にも、装置全体が大きくなるばかりでなく、設備に過分のコストを要する。
また、ペルチェ素子を用いて通常の半導体装置の発熱部を連続して冷却する場合には、冷却時間の経過とともにペルチェ素子の冷却能率の低下により半導体装置の充分な冷却ができない。
等の問題がある。
【０００５】
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、溶接作業の実働時間が断続的でしかも短時間であることから、特に溶接作業時における抵抗溶接機本体や溶接制御部等の発熱箇所をペルチェ素子を用いて有効に冷却するようにした抵抗溶接装置の冷却方法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明における抵抗溶接装置の冷却方法は、抵抗溶接装置の発熱部近傍にペルチェ素子を配置し、抵抗溶接装置の制御回路からの抵抗溶接機側への溶接スタ―ト信号を発した後で通電電流信号を発する前に前記制御回路から制御線を介して通電し制御回路が溶接完了信号を発する時点までに前記制御線を介しての通電を修了させるようにペルチェ素子制御電流を断続的に供給して、前記抵抗溶接装置の発熱部からの熱を吸収するようにしたことを特徴とするものである。
【０００７】
また、前記断続的に供給するペルチェ素子制御電流を該ペルチェ素子が具有する初期の冷却能力の増大域範囲内に収めたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、前記抵抗溶接装置における発熱部を冷却をペルチェ素子による冷却と水による冷却とを併用するようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
添付図面を参照して本発明の実施例を抵抗溶接について説明する。
図１は本発明に係る溶接装置の冷却方法を実施する等価回路図、図２は溶接電流と冷却素子への供給関連図、図３は冷却素子の状態遷移図、図４は冷却素子の吸熱面の温度変化図である。
【００１０】
図１において、１は溶接装置に配置された電路制御素子，トランス，溶接機本体等で該溶接装置において溶接時に発熱する部品を総称した発熱体である。２は前記発熱体１を冷却するためのペルチェ素子であり、該ペルチェ素子２の低温側は発熱体１と直接或はヒ―トパイプ等の熱搬送体に接触して吸熱動作を行い、高温側は例えばフィン３，ファン４を介して該ペルチェ素子２で発生する熱を放熱するようになされている。そして、該ペルチェ素子２は制御線５，５を介して溶接装置の制御回路６に接続されている。また、該制御回路６には溶接作業のスタ―トから終了までの情報が記憶されており、この制御回路６からの制御線７，７によって溶接装置の全てが通常の如く制御されるようになっている。
【００１１】
そして、前記制御回路６からの制御線５，７への通電の相関関係は例えば図２に示す通りであり、各溶接打点毎に制御回路６からは、先ず溶接スタ―ト信号ａが制御線７を介して発せられ、抵抗溶接機は該信号ａにより加圧動作に入り溶接準備を行い、溶接準備が完了した時点で制御回路６からは抵抗溶接機の電極へ電流の供給を所定時間送るようにトランス等に通電電流信号ｂを制御線７を介して発する。また、前記溶接スタ―ト信号ａは通電電流信号ｂの終了後溶接部の所定の養生期間を経過した後でその信号ａは消滅すると同時に制御回路６からは溶接完了信号ｃを発する。また、制御回路６からは、前記溶接スタ―ト信号ａが発せられてから通電電流信号ｂが発せられるまでの間で制御線５を介してペルチェ素子２へ通電がスタ―トされ、この通電は少なくとも前記溶接完了信号ｃが発せられるまでに終了するようになされている。
【００１２】
したがって、ペルチェ素子２は図３に示すような状態遷移をする。即ち，該ペルチェ素子２は、溶接機が溶接動作を行わない通常の状態では溶接装置に特に冷却を要するような発熱がないので常温状態或はフィン３により連続冷却によって比較的に低温に維持されている。該ペルチェ素子２は、制御回路６が溶接機側に向けて溶接スタ―ト信号ａを発した後で制御線５を介して通電を受付け、制御回路６が溶接機に向けて通電電流信号ｂを発する前に冷却動作に入り、溶接装置の発熱体１を冷却する。そして、該ペルチェ素子２は、所定の時間通電された後前記制御線５により制御されて、制御回路６が溶接完了信号ｃを発する時点までに冷却動作を終了して通常の温度状態に戻る。そして該ペルチェ素子２は上述の状態変遷を繰り返す。
【００１３】
以上のように、本発明においては溶接装置における溶接電流の供給に対応するペルチェ素子２制御電流を各溶接打点毎に断続的に供給して前記溶接装置の発熱部である発熱体１からの熱を吸収するようにしたものである。
【００１４】
図４は、本発明に使用するペルチェ素子２の通電時における吸熱面の温度（摂氏）変化を縦軸にし、横軸の時間（秒）の経過と関連して示すものであって、縦軸の１目盛りは１５度，横軸の１目盛りは１０秒単位として表したものである。
【００１５】
この図でわかるように、通電開始前のペルチェ素子２の吸熱面の温度は常温の約２０度程度（季節及び周囲の環境等により多少変化する）であり、通電開始に伴って約１０秒間程度はその温度が下がる傾向にあり、１０秒経過時には約２度程度になり、その後通電を継続すると時間の経過と共に吸熱面の温度は徐々に上昇して、通電から１分後には６０度程度になる。この温度上昇はペルチェ素子２の発熱面からの熱の伝達に起因するものである。
【００１６】
ところで、一般に溶接装置における溶接スタ―ト信号ａの指令から溶接機の通電電流信号ｂの指令までは数秒であり、且つ信号ｂによる溶接通電時間は２ないし３秒程度であるので、ペルチェ素子２への通電は、溶接スタ―ト信号ａを発した後で通電電流信号ｂを発する前にスタ―トして溶接完了信号ｃを発する時点までとしても、それは１０秒以内であり、この範囲は前記ペルチェ素子２の吸熱面の温度が下がる傾向にある即ち冷却能力の増大域範囲内に納まることから、ペルチェ素子２による発熱体１からの熱の有効な吸収が可能となる。
【００１７】
図５は溶接制御部内に配置される電子部品であるＳＣＲ，ＩＧＢＴ，ＦＥＴ等の発熱体をペルチェ素子２で冷却するようにした概略説明図であり、ＳＣＲ，ＩＧＢＴ，ＦＥＴ等１０の発熱体は溶接制御部内のベ―ス１１上に位置しており、該ベ―ス１１にはペルチェ素子２が裏付けされている。そして該ペルチェ素子２は制御線５，５によって制御回路６に接続されている。
【００１８】
したがって、溶接打点毎に発熱体１０が発熱しても、ペルチェ素子２が制御回路６で溶接打点毎にタイミングよく通電されるので、この通電によりペルチェ素子２が発熱体１０の発熱に伴った熱を有効に吸熱するのである。
【００１９】
図６は溶接トランスから電極へ溶接電流を供給するシャントをペルチェ素子２で冷却するようにした概略説明図であり、該シャント２０は溶接機本体に基部２１が組み付けられており、前記溶接電流の供給によって発熱するものである。そこで、該シャント２０の基部２１には直接にペルチェ素子２の吸熱面が接触され、該ペルチェ素子２の発熱面にはヒ―トシンク２２が形成されている。この場合にも該ペルチェ素子２は制御線５，５によって制御回路６に接続されるようになっている。
【００２０】
したがって、溶接打点毎に発熱体であるシャント２０が発熱しても、ペルチェ素子２が制御回路６で溶接打点毎にタイミングよく通電されるので、この通電によりペルチェ素子２がシャント２０の発熱に伴った熱を有効に吸熱するのである。
【００２１】
図７は溶接機本体に設けた電極３０，３１をペルチェ素子２で冷却するようにした概略説明図であり、電極３０はその近傍の固定ア―ム３２に取り付けられており、前記ペルチェ素子２は固定ア―ム３２に複数個配置され、電極３０と各ペルチェ素子２の吸熱面との間はヒ―トパイプ３３で接続されている。また、電極３１はその近傍の可動ア―ム３４に取り付けられており、ペルチェ素子２は可動ア―ム３４のガイドロッド３５の取り付け部３６に配置され、電極３１とペルチェ素子２の吸熱面との間はヒ―トパイプ３７で接続されている。この場合にもペルチェ素子２は制御線５，５によって制御回路６に接続されるようになっている。なお、３８はペルチェ素子２の発熱面に形成されたヒ―トシンク，３９は前記可動ア―ム３４の駆動部である。
【００２２】
したがって、溶接打点毎に発熱体である電極３０，３１が発熱しても、ペルチェ素子２が制御回路６で溶接打点毎にタイミングよく通電されるので、この通電によりペルチェ素子２がヒ―トパイプ３３，３７を介して電極３０，３１の発熱に伴った熱を有効に吸熱するのである。
【００２３】
図８は溶接用トランス４０をペルチェ素子２で冷却するようにした概略説明図であり、４１は１次コイル，４２は２次コイル，４３は電気絶縁体，４４はコア，４５はモ―ルド樹脂，４６はヒ―トパイプ，４７はヒ―トシンクであって、トランス４０の１次コイル４１や２次コイル４２には、これらと密着するようにヒ―トパイプ４６が配列され、夫々の発熱体であるコイル４１，４２から発生する熱を該ヒ―トパイプ４６によりトランス４０の外部近傍に移動させるようになっている。
【００２４】
そして、前記トランス４０の上部近傍にはペルチェ素子２が配置されており、トランス４０の外部のヒ―トパイプ４６はペルチェ素子２の吸熱面に接続されるようになっている。
【００２５】
したがって、溶接打点毎に発熱体である溶接トランス４０のコイル４１，４２が発熱しても、ペルチェ素子２が制御回路６で溶接打点毎にタイミングよく通電されるので、この通電によりペルチェ素子２がヒ―トパイプ４６を介してコイル４１，４２の発熱に伴った熱を有効に吸熱するのである。
【００２６】
以上の実施例では、発熱体からの熱をペルチェ素子のみで吸熱するものについて説明をしたが、本発明では、発熱体からの熱をペルチェ素子による吸熱と従来の水による吸熱とを併用してもよい。
【００２７】
この場合、両者による吸熱を実行することから、従来の水による冷却装置を備えた溶接装置に単にペルチェ素子による冷却装置を付加して、該ペルチェ素子への通電を本発明に係る手法により実行すればよく、これによっても発熱体からの有効な吸熱が得られる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明では、抵抗溶接装置の発熱部近傍にペルチェ素子を配置し、抵抗溶接装置の制御回路からの抵抗溶接機側への溶接スタ―ト信号を発した後で通電電流信号を発する前に前記制御回路から制御線を介して通電し制御回路が溶接完了信号を発する時点までに前記制御線を介しての通電を修了させるようにペルチェ素子制御電流を断続的に供給して、前記抵抗溶接装置の発熱部からの熱を吸収するようにしたので、小規模のペルチェ素子によって抵抗溶接装置の発熱部である発熱体からの熱の吸収を有効に吸収できるものである。
【００２９】
また、前記断続的に供給するペルチェ素子制御電流を該ペルチェ素子が具有する初期の冷却能力の増大域範囲内に収めた場合には、ペルチェ素子によって抵抗溶接装置の発熱部である発熱体からの熱の吸収をより有効に吸収できるものである。
【００３０】
更に、前記抵抗溶接装置における発熱部を冷却をペルチェ素子による冷却と水による冷却とを併用するようにした場合には、従来の水による冷却装置をそのまま残してペルチェ素子による冷却を併用できるので、従来の溶接機に適用できると共に抵抗溶接装置の発熱部である発熱体からの熱の吸収を有効に吸収できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係る溶接装置の冷却方法を実施する等価回路図である。
【図２】図２は溶接電流と冷却素子への供給関連図である。
【図３】図３は冷却素子の状態遷移図である。
【図４】図４は冷却素子の吸熱面の温度変化図である。
【図５】図５は本発明に係る溶接制御部内に配置される電子部品の冷却のための説明図である。
【図６】図６は本発明に係る溶接機のシャントの冷却のための説明図である。
【図７】図７は本発明に係る溶接機の電極の冷却のための説明図である。
【図８】図８は本発明に係る溶接用トランスの冷却のための説明図である。
【符号の説明】
１，１０，２０，３０，３１，４０    発熱体（発熱部）
２                                  ペルチェ素子
５                                  制御線
６                                  制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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