(57)【要約】【課題】 軽くて単純な水冷式冷却構造を適用することにより、個別溶接機のそれぞれから発せられた熱を効率よく回収するモジュール型溶接機を提供すること。【解決手段】  本発明によるモジュール型溶接機は、マルチ位置において多数の溶接作業を行うように多数設けられる溶接機において、前記溶接機を構成する各構成部品をグループでモジュール化させて単一のパネルに構成するとともに、単一のケース内に設けられる。また、モジュール型溶接機は、マルチ位置において多数の溶接作業を行うものであり、発熱部品の冷却のために冷却水が循環される流路が形成された水冷方式の冷却板が設けられる個別溶接機モジュールを複数備える。したがって、それぞれの水冷式個別溶接機モジュールに安定的な冷却水を循環させて溶接機電力変換素子の発熱を防ぐことにより、約２０％以上の溶接電力効率が向上し、空冷式モジュール溶接機において全体の体積の７０％を占める空冷式放熱部品が省略されることにより、超小型、超軽量の水冷式モジュール型溶接機が製作可能である。【選択図】  図１
2016521640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチ位置において多数の溶接作業を行うように多数設けられる溶接機において、
前記溶接機を構成する各構成部品をグループでモジュール化させて単一のパネルに構成するとともに、単一のケース（１００）内に設けたことを特徴とするモジュール型溶接機。
【請求項２】
ＤＣ電圧をパルスに高速で切り換えてＡＣ電圧にする過程において発生する多数の切り換え素子（４０）の熱を冷却させるための水冷ポンプ（８２）及び熱交換器（８３）を有する高周波インバータモジュールを備えることを特徴とする請求項１に記載のモジュール型溶接機。
【請求項３】
前記ケース（１００）の内部には、溶接機の所要数に対応するように制御電源を供給する電源供給モジュール（１０）と、各溶接特性を統合的に制御するメインコントローラ（２０）と、溶接電流及び電圧を制御・供給する高周波変圧器モジュール（３０）と、出力電流を安定化させるリアクタモジュールと、溶接フィーダ及びトーチを接続する出力端子と、が配設されることを特徴とする請求項１に記載のモジュール型溶接機。
【請求項４】
前記メインコントローラ（２０）は、第１のメインコントローラ（２１）及び第２のメインコントローラ（２２）により構成され、第１のメインコントローラ（２１）及び第２のメインコントローラ（２２）のうちのいずれか一方が作動しないときに、その代わりに他方が作動するように構成されるか、あるいは、第１のメインコントローラ（２１）及び第２のメインコントローラ（２２）がそれぞれ多数の溶接機に分割されるように構成されることを特徴とする請求項３に記載のモジュール型溶接機。
【請求項５】
前記ケース（１００）の外部には、内部に組み込まれた溶接機の数に対応する数の多数の溶接出力端子（６０）及び溶接制御端子（７０）が配設されることを特徴とする請求項１に記載のモジュール型溶接機。
【請求項６】
前記多数の切り換え素子（４０）は、内部に水が流動する流路（８１）が形成された板状チューブ（８０）の少なくとも一方の面に接触されるように設けられ、前記板状チューブ（８０）には冷却水ライン（８５）が接続され、前記冷却水ライン（８５）の上に前記水冷ポンプ（８２）及び熱交換器（８３）が設けられることを特徴とする請求項２に記載のモジュール型溶接機。
【請求項７】
前記板状チューブ（８０）は、冷却水ライン（８５）上において分岐されることにより、多数が並列に配置されて多数の流路（８１）を形成し、前記切り換え素子（４０）は、それぞれの板状チューブ（８０）に配設されることを特徴とする請求項６に記載のモジュール型溶接機。
【請求項８】
マルチ位置において多数の溶接作業を行うモジュール型溶接機において、
発熱部品の冷却のために冷却水が循環される流路が形成された水冷方式の冷却板が設けられる個別溶接機モジュールを複数備えることを特徴とするモジュール型溶接機。
【請求項９】
前記冷却板には、溶接機を構成する入力ダイオード、絶縁ゲートバイポーラトランジスタプリント回路基板（ＩＧＢＴ ＰＣＢ）、水冷式変圧器、出力ダイオード及び電流センサーがこの順に配設されることを特徴とする請求項８に記載のモジュール型溶接機。
【請求項１０】
前記冷却板の温度を感知するための冷却板温度感知センサーがさらに設けられることを特徴とする請求項９に記載のモジュール型溶接機。
【請求項１１】
前記冷却板の両側面には、溶接機を構成する入力ダイオード、絶縁ゲートバイポーラトランジスタプリント回路基板（ＩＧＢＴ ＰＣＢ）、水冷式変圧器、出力ダイオード、電流センサー及び冷却板温度感知センサーが分散されて配設されることを特徴とする請求項１０に記載のモジュール型溶接機。
【請求項１２】
前記個別溶接機モジュールは、着脱可能なボックス状を呈することを特徴とする請求項８に記載のモジュール型溶接機。
【請求項１３】
両軸モータ（１９１）と、前記両軸モータ（１９１）の一方の軸に接続されるウォータポンプ（１９２）と、前記両軸モータ（１９１）の他方の軸に接続される冷却ファン（１９３）と、冷却水を貯留する水タンク（１９５）と、前記冷却ファン（１９３）の回転により熱を放出するラジエータ（１９４）と、を有する水冷装置（１０９）を備え、
前記水タンク（１９５）からの冷却水がインレット分配管（１９７ｂ）を介してそれぞれの個別溶接機モジュールの冷却板（１９６）に供給され、冷却板（１９６）の流路（１３１）に沿って循環し、アウトレット分配管（１９８ｂ）を介して前記ラジエータ（１９４）を通過した後に水タンク（１９５）に回収されることを特徴とする請求項８に記載のモジュール型溶接機。
【請求項１４】
前記冷却板（１９６）には、入出力ダイオード（１２２、１２５）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタプリント回路基板（ＩＧＢＴ ＰＣＢ）、水冷式変圧器（１２４）及び電流センサー（１２６）が取り付けられ、
前記個別溶接機モジュールのそれぞれには、個別溶接機制御器（１２８）、電源の供給のためのメイン電源供給部（１２１）、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ（１２０）、出力電流端子と接続される端子部（１２７）及び操作パネル（１２９）が配設されることを特徴とする請求項８に記載のモジュール型溶接機。
【請求項１５】
溶接用保護ガス分配管（１５０）から個別溶接機モジュールの端子部（１２７）の位置に合わせてソレノイド弁（１５１）が設けられ、前記端子部（１２７）には、外部溶接トーチに接続されるガスライン（１５２）を組み付け、溶接トーチＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいて個別溶接機制御器（１２８）と接続されたソレノイド弁（１５１）が信号を受信して動作することを特徴とする請求項１４に記載のモジュール型溶接機。
【請求項１６】
前記それぞれの冷却板（１９６）及び水冷装置（１０９）は、インレット分配管（１９７ｂ）及びアウトレット分配管（１９８ｂ）に取り付けられたニップル及びカップラ（１９７ａ、１９８ａ）を介して接続され、
前記インレット分配管（１９７ｂ）及びアウトレット分配管（１９８ｂ）は、密閉隔壁（１９０）の内部に配置されることを特徴とする請求項１３に記載のモジュール型溶接機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モジュール型溶接機に係り、さらに詳しくは、溶接アーク特性に優れた高周波インバータ方式の多数の溶接機をモジュール化させたモジュール型溶接機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、溶接機は、溶接機１台の製作に必要な各構成品を１つのボックス状のケースに収容して設けるようになっている。この場合、溶接品質の向上、溶接生産性の向上など溶接工程の革新のためには、アナログ方式（ＳＣＲ）の溶接機の代わりにインバータ方式を適用することが必要である。しかしながら、前記インバータ方式の溶接機は、アナログ方式（ＳＣＲ）の溶接機に比べて高価であるため、アナログ方式（ＳＣＲ）の溶接機の代わりに適用することが困難であるのが現状である。
【０００３】
この理由から、インバータ溶接機がアナログ方式（ＳＣＲ）の溶接機に比べて溶接特性及び消費電力による効率に優れているにも拘わらず、製造コストが高いが故に経済性に乏しく、これにより、造船及び鉄構造物の製作工場のように溶接機が大量で用いられる分野において自動化設備などの溶接品質に対する信頼性が求められる部分に制限的に適用しているのが現状である。
【０００４】
最近、環境及びエネルギー問題が全世界的な問題として取り上げられており、電力料金の現実化、用途別差別化の縮小、季節別及び時間代別の電気料金制の実施など電気料金の体系が改編され始めることにより、電力エネルギーの半分に亘っての大きな変化が不可避である。昔には、相対的に安価な産業用電力を用いることにより、溶接機の高効率化に関する研究の必要性が大きく取り上げられなかったが、最近、電力需給問題が現実化されて継続的な電力費の引き上げが予想されることにより、今後、電力費の低減のための高効率溶接機の開発及び適用に関する研究が盛んに行われる見込みである。
【０００５】
一方、従来のファンを用いた空冷式単一溶接機は、一つのケース内に溶接機を構成する部品を一括して配置する。このようにして製作された溶接機は、種類に応じて相違点があるが、アナログ方式（ＳＣＲ）の溶接機は重さが約１７０〜２００ｋｇであり、大きさが約５００ｍｍ（Ｗ）×６８４ｍｍ（Ｄ）×８４５ｍｍ（Ｈ）であって相対的に重く、しかも、サイズが大きい。これに対し、インバータ方式の溶接機は、使用周波数に応じて変圧器の大きさの変化により溶接機の重さ及び大きさが異なるが、約２０ＫＨｚにおいて約１００ｋｇであり、約７０〜１００ＫＨｚにおいて約５０ｋｇであり、大きさは約４００ｍｍ（Ｗ）×６３０ｍｍ（Ｄ）×４８０ｍｍ（Ｈ）に軽量化される。しかしながら、たとえ軽量化したインバータ方式の溶接機であるとしても、多数台を内蔵するモジュール溶接機として製作する場合、一人が個別溶接機の着脱などハンドリング可能なレベルまで小型・軽量化されなければならない。
【０００６】
図１は、従来の空冷式インバータ型溶接機を概略的に示す斜視図である。
【０００７】
図１を参照すると、従来の空冷式インバータ型溶接機は、１台として製作されて各構成品を１つのボックスに配置することが一般的である。空冷式インバータ型溶接機は高い切り換え制御周波数を有するため、内部の電子部品の熱を強制的に空冷するように構成される。内部の電子部品は、入出力ダイオード４、７及び絶縁ゲートバイポーラトランジスタプリント回路基板（ＩＧＢＴ ＰＣＢ）６を放熱板１の上に取り付けてなる。
【０００８】
前記放熱板１は、空冷ファン２が回転することにより、冷たい空気を内部に供給して、放熱板１に取り付けられた入出力ダイオード４７及び絶縁ゲートバイポーラトランジスタプリント回路基板（ＩＧＢＴ ＰＣＢ）６などの内部の電子部品の温度を低く維持し、放熱板１の出口側に配設された変圧器５を冷却する。ここで、未説明符号３は、放熱板温度感知センサーであり、８は電流感知センサーである。
【０００９】
しかしながら、従来の空冷式インバータ型溶接機は、空冷ファン２の効率が低いため、放熱板１の大きさが全体の溶接機の大きさの７０％以上を占め、その結果、多数台の空冷式インバータ型溶接機をモジュール化させる場合、大きさ及び重さが大きくなるという問題があった。なお、従来の空冷式インバータ型溶接機は、１台を駆動するのに多くの部品を必要とするため、小型化させるのに限界があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した従来の問題を解消するために、本発明は、溶接アーク特性及び消費電力の効率に優れた高周波インバータ方式の溶接機を適用するが、溶接機を構成するそれぞれの構成品をモジュール化させて１つのケースに多数の溶接機を集積化させて組み立てることにより、溶接機の構成部品数を低減し、製造コストを下げるとともに、消費電力の効率を上昇させるモジュール型溶接機を提供する。
【００１１】
一方、本発明は、軽くて単純な水冷式冷却構造を適用することにより、個別溶接機のそれぞれから発せられた熱を効率よく回収するモジュール型溶接機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によるモジュール型溶接機は、マルチ位置において多数の溶接作業を行うように多数設けられ、前記溶接機を構成する各構成部品をグループでモジュール化させて単一のパネルに構成するとともに、単一のケース内に設ける。
【００１３】
前記モジュール型溶接機は、ＤＣ電圧をパルスに高速で切り換えてＡＣ電圧にする過程において発生する多数の切り換え素子の熱を冷却させるための水冷ポンプ及び熱交換器を有する高周波インバータモジュールを備える。
【００１４】
前記モジュール型溶接機において、前記ケースの内部には、溶接機の所要数に対応するように制御電源を供給する電源供給モジュールと、各溶接特性を統合的に制御するメインコントローラと、溶接電流及び電圧を制御・供給する高周波変圧器モジュールと、出力電流を安定化させるリアクタモジュールと、溶接フィーダ及びトーチを接続する出力端子と、が配設される。
【００１５】
前記モジュール型溶接機において、前記メインコントローラは、第１のメインコントローラ及び第２のメインコントローラにより構成され、第１のメインコントローラ及び第２のメインコントローラのうちのいずれか一方が作動しないときに、その代わりに他方が作動するように構成されるか、あるいは、第１のメインコントローラ及び第２のメインコントローラがそれぞれ多数の溶接機に分割されるように構成される。
【００１６】
前記モジュール型溶接機において、前記ケースの外部には、内部に組み込まれた溶接機の数に対応する数の多数の溶接出力端子及び溶接制御端子が配設される。
【００１７】
前記モジュール型溶接機において、前記多数の切り換え素子は、内部に水が流動する流路が形成された板状チューブの少なくとも一方の面に接触されるように設けられ、前記板状チューブには冷却水ラインに接続され、前記冷却水ラインの上に前記水冷ポンプ及び熱交換器が設けられる。
【００１８】
前記モジュール型溶接機において、前記板状チューブは、冷却水ライン上において分岐されることにより、多数が並列に配置されて多数の流路を形成し、前記切り換え素子は、それぞれの板状チューブに配設される。
【００１９】
一方、本発明の他の態様によるモジュール型溶接機は、マルチ位置において多数の溶接作業を行うものであり、発熱部品の冷却のために冷却水が循環される流路が形成された水冷方式の冷却板が設けられる個別溶接機モジュールを複数備える。
【００２０】
前記モジュール型溶接機において、前記冷却板には、溶接機を構成する入力ダイオード、絶縁ゲートバイポーラトランジスタプリント回路基板（ＩＧＢＴ ＰＣＢ）、水冷式変圧器、出力ダイオード及び電流センサーがこの順に配設される。
【００２１】
前記モジュール型溶接機には、前記冷却板の温度を感知するための冷却板温度感知センサーがさらに設けられる。
【００２２】
前記モジュール型溶接機において、前記冷却板の両側面には、溶接機を構成する入力ダイオード、絶縁ゲートバイポーラトランジスタプリント回路基板（ＩＧＢＴ ＰＣＢ）、水冷式変圧器、出力ダイオード、電流センサー及び冷却板温度感知センサーが分散されて配設される。
【００２３】
前記モジュール型溶接機において、前記個別溶接機モジュールは、着脱可能なボックス状を呈する。
【００２４】
前記モジュール型溶接機は、両軸モータと、前記両軸モータの一方の軸に接続されるウォータポンプと、前記両軸モータの他方の軸に接続される冷却ファンと、冷却水を貯留する水タンクと、前記冷却ファンの回転により熱を放出するラジエータと、を有する水冷装置を備え、前記水タンクからの冷却水がインレット分配管を介してそれぞれの個別溶接機モジュールの冷却板に供給され、冷却板の流路に沿って循環し、アウトレット分配管を介して前記ラジエータを通過した後に水タンクに回収される。
【００２５】
前記モジュール型溶接機において、前記冷却板には、入出力ダイオード、絶縁ゲートバイポーラトランジスタプリント回路基板（ＩＧＢＴ ＰＣＢ）、水冷式変圧器及び電流センサーが取り付けられ、前記個別溶接機モジュールのそれぞれには、個別溶接機制御器、電源の供給のためのメイン電源供給部、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ、出力電流端子と接続される端子部及び操作パネルが配設される。
【００２６】
前記モジュール型溶接機には、溶接用保護ガス分配管から個別溶接機モジュールの端子部の位置に合わせてソレノイド弁が設けられ、前記端子部には、外部溶接トーチに接続されるガスラインを組み付け、溶接トーチＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいて個別溶接機制御器と接続されたソレノイド弁が信号を受信して動作する。
【００２７】
前記モジュール型溶接機において、前記それぞれの冷却板及び水冷装置は、インレット分配管及びアウトレット分配管に取り付けられたニップル及びカップラを介して接続され、前記インレット分配管及びアウトレット分配管は、密閉隔壁の内部に配置される。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によるモジュール型溶接機は、外部の環境を考慮して溶接機を高効率化させることにより溶接電力エネルギーが節減され、溶接機を多数台にモジュール化させてコスト節減及び電力ケーブルの節減、並びに溶接機のスリム化が図られ、作業場の近くに配置して溶接ケーブルの長さの短縮による効率の増大及びコスト節減が図られるだけではなく、溶接アーク特性に優れていて溶接品質が向上し、溶接姿勢別及び材料別の溶接特性を考慮した最適な条件で知能化させて誰でも手軽に溶接を行うことができて生産性が向上する。
【００２９】
また、本発明によるモジュール型溶接機は、それぞれの水冷式個別溶接機モジュールに安定的な冷却水を循環させて溶接機電力変換素子の発熱を防ぐことにより、約２０％以上の溶接電力効率が向上し、空冷式モジュール溶接機において全体の体積の７０％を占める空冷式放熱部品が省略されることにより、超小型、超軽量の水冷式モジュール型溶接機が製作可能である。
【００３０】
さらに、電源装置の統合化及び放熱部品の除去により製造コストが節減され、個別溶接機モジュールの最適な配置により溶接機配置空間の制約が解消され、小型化及び軽量化による作業場の前進配置により溶接ケーブルの長さが最適化されて溶接電力の損失が防がれるだけではなく、故障履歴表示による溶接機のメンテナンス業務効率が増大され、アナログ方式（ＳＣＲ）の溶接機に比べてインバータ溶接機の適用による溶接電力の節減及び溶接品質の向上などの効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来の空冷式インバータ型溶接機を概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態によるモジュール型溶接機の概略的な構成を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態によるモジュール型溶接機の内部構成を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態によるモジュール型溶接機の水冷システムを示す図である。
【図５】図４の変形例によるモジュール型溶接機の水冷システムを示す図である。
【図６】図３の変形例によるモジュール型溶接機の内部構成を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態によるモジュール型溶接機の概略的な構成を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態によるモジュール型溶接機の外部構成を示す正面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態によるモジュール型溶接機の内部構成を示す正面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態による個別溶接機モジュールを示す斜視図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態による個別溶接機モジュールの平面図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態による個別溶接機モジュールの正面図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態によるモジュール型溶接機の水冷装置を示す図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態によるモジュール型溶接機の内部構成を示す平面図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態によるモジュール型溶接機の内部構成を示す左側面図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態によるモジュール型溶接機の内部構成を示す右側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、添付図面に基づき、モジュール型溶接機の技術的構成について詳細に説明する。
【００３３】
図２は、本発明の第１の実施形態によるモジュール型溶接機の概略的な構成を示す図であり、図３は、本発明の第１の実施形態によるモジュール型溶接機の内部構成を示す図であり、図４は、本発明の第１の実施形態によるモジュール型溶接機の水冷システムを示す図である。
【００３４】
図２〜図４に示すように、本発明の第１の実施形態によるモジュール型溶接機は、マルチ位置において多数の溶接作業を行うように多数設けられる溶接機であり、前記溶接機を構成する各構成部品をグループでモジュール化させて単一のパネルに構成するとともに、前記モジュール化された部品グループを単一のケース１００内に設けてなる。
【００３５】
すなわち、モジュール型溶接機は、ＣＯ２インバータ溶接機タイプのものであり、造船、鉄構造物製作工場のように溶接機が大量で用いられる場所において、アナログ方式（ＳＣＲ）の溶接機の代わりに溶接アーク特性に優れた高周波インバータ方式の溶接機を適用したものである。要するに、多数の溶接機を一つのボックス状ケース１００にモジュール化させて構成することにより、溶接機を構成する部品の数を低減させて溶接機の製作コストを節減し、高効率溶接機を用いることにより、溶接電力費が節減され、安定的な溶接アーク出力特性が得られるだけではなく、溶接品質及び生産性が向上する。
【００３６】
前記モジュール型溶接機は、前記単一のケース１００の内部に必要とする溶接機の数に対応する容量の制御電源を供給する電源供給モジュール１０と、各溶接特性を統合的に制御するメインコントローラ２０と、それぞれの溶接機を個別制御するサブ制御モジュールと、溶接電流及び電圧を制御・供給する高周波変圧器モジュール３０と、出力電流を安定化させるリアクタモジュールと、溶接フィーダ及びトーチを接続する出力端子を備える。
【００３７】
また、モジュール型溶接機は、ＤＣ電圧をパルスに高速で切り換えてＡＣ電圧にする過程において発生する多数の切り換え素子４０の熱を冷却させるための水冷ポンプ８２及び熱交換器８３を有する高周波インバータモジュールを備える。また、前記ケース１００の外部には、内部に組み込まれた溶接機の数に対応する数の多数の溶接出力端子６０及び溶接制御端子７０が配設されて、前記溶接出力端子６０に溶接フィーダ及び溶接トーチなどを接続して用いる。
【００３８】
また、前記多数の切り換え素子４０は、板状チューブ８０の少なくとも一方の面に接触されるように設けられる。板状チューブ８０は、銅板状を呈するものであり、内部に水が流動する流路８１が形成される。この場合、前記板状チューブ８０の両端には冷却水ライン８５が接続され、冷却水ライン８５の上に水冷ポンプ８２及び熱交換器８３が設けられる。前記水冷ポンプ８２の上流側には冷却水を一時的に貯留するための冷却水タンク８８が設けられ、前記熱交換器８３の少なくとも一方の側には冷却ファン８４が設けられる。
【００３９】
このような構成により、板状チューブ８０の内部流路８１を流動する冷却水は、板状チューブ８０と接触された切り換え素子４０と熱交換されて切り換え素子４０から発せられた熱を吸熱し、放熱ラジエータ構造の熱交換器８３及び冷却ファン８４を介して外部空気と熱交換して放熱し、水冷ポンプ８２を介して再び循環されて一連の冷却システムを実現する。
【００４０】
一方、モジュール型溶接機のケース１００の内部構造は、ケース１００の内部に個別溶接機部品を積層したタイプのラック状に構成され、この場合、メインコントローラ２０は、単一配設される。この場合、絶縁ゲートバイポーラトランジスタプリント回路基板（ＩＧＢＴ）切り換え素子は、水冷却方式により冷却され、変圧器を冷却させるためのファンが溶接機に対応する数だけそれぞれ必要であり、メインコントローラ２０が全体の溶接機をいずれも制御する。この場合、図面符号３２は、モジュールタイプのプリント回路基板（ＰＣＢ）であり、３１は、出力端子であり、３３は、エアクーリングユニットであり、３４は、ウォータクーリングユニットである。図６は、図３の変形例によるモジュール型溶接機の内部構成を示すものであり、ケース１００の内部構造は、図６に示すように、変形された積層構造を有することも可能である。
【００４１】
図５は、図４の変形例によるモジュール型溶接機の水冷システムを示す図である。図５を参照すると、板状チューブ８０は、冷却水ライン８５上において分岐されることにより、多数が並列に配置されて多数の流路８１を形成し、切り換え素子４０は、それぞれの板状チューブ８０に配設されるように実現可能である。これにより、一層効率よい冷却システムが実現される。
【００４２】
一方、図７は、本発明の第２の実施形態によるモジュール型溶接機の概略的な構成を示す図である。図７に示す実施形態は、上述した第１の実施形態と比較して、メインコントローラの構造が変更されたものであり、変更された構造についてのみ説明し、第１の実施形態と重複する構成についての説明は省略する。
【００４３】
図７を参照すると、メインコントローラ２０は、第１のメインコントローラ２１及び第２のメインコントローラ２２により構成され、第１のメインコントローラ２１及び第２のメインコントローラ２２のうちのいずれか一方が作動しないときに、その代わりに他方が作動するように構成されるか、あるいは、第１のメインコントローラ２１及び第２のメインコントローラ２２がそれぞれ多数の溶接機に分割されるように構成される。このため、第１のメインコントローラ２１及び第２のメインコントローラ２２のうちのいずれか一方が故障した場合に他方を用いることができ、サイズの縮小、コスト節減及びメンテナンスし易さなどの効果が得られる。
【００４４】
また、図８は、本発明の第３の実施形態によるモジュール型溶接機の外部構成を示す正面図であり、図９は、本発明の第３の実施形態によるモジュール型溶接機の内部構成を示す正面図であり、図１０は、本発明の第３の実施形態による個別溶接機モジュールを示す斜視図であり、図１１は、本発明の第３の実施形態による個別溶接機モジュールの平面図であり、図１２は、本発明の第３の実施形態による個別溶接機モジュールの正面図であり、図１３は、本発明の第３の実施形態によるモジュール型溶接機の水冷装置を示す図であり、図１４は、本発明の第３の実施形態によるモジュール型溶接機の内部構成を示す平面図であり、図１５は、本発明の第３の実施形態によるモジュール型溶接機の内部構成を示す左側面図であり、図１６は、本発明の第３の実施形態によるモジュール型溶接機の内部構成を示す右側面図である。
【００４５】
図８〜図１６に示すように、本発明の第３の実施形態によるモジュール型溶接機は、マルチ位置において多数の溶接作業を行うように構成されるものであり、発熱部品の冷却のために冷却水が循環される流路が形成された水冷方式の冷却板１９６が設けられる個別溶接機モジュールを複数備える。すなわち、溶接機のサイズの縮小及び軽量化の達成方案の一環として、従来のファンを用いた空冷方式の代わりに冷却効率に優れた水冷方式を用いるために水冷方式の冷却板１９６が設けられる。
【００４６】
より具体的に、モジュール型溶接機は、溶接機のそれぞれが１つのボックス状の個別溶接機モジュール１０２、１０３、１０４、１０５からなる。前記個別溶接機モジュール１０２、１０３、１０４、１０５は、単一のケース１００の内部に収納され、それぞれの個別溶接機モジュール１０２、１０３、１０４、１０５に冷却板１９６が配設される。前記冷却板１９６には冷却水が循環される流路１３１が形成されて、水冷式冷却システムを有する。
【００４７】
このとき、前記冷却板１９６には、溶接機を構成する入力ダイオード１２２、絶縁ゲートバイポーラトランジスタプリント回路基板（ＩＧＢＴ ＰＣＢ）１２３、水冷式変圧器１２４、出力ダイオード１２５及び電流センサー１２６がこの順に配設されることが好ましい。すなわち、各部品間の接続ケーブルをできる限り短くするために各部品を電力制御の順序に合わせて配設する。前記冷却板１９６には、冷却板１９６の温度を感知するための冷却板温度感知センサー１９９がさらに設けられることが好ましい。
【００４８】
一方、モジュール型溶接機は、溶接機のサイズをさらに縮小するために、冷却板１９６の両側面には溶接機を構成する入力ダイオード１２２、絶縁ゲートバイポーラトランジスタプリント回路基板（ＩＧＢＴ ＰＣＢ）１２３、水冷式変圧器１２４、出力ダイオード１２５、電流センサー１２６及び冷却板温度感知センサー１９９が適切に分散されて配置されるように冷却板１９６の内部の中心部に沿って冷却水路が設けられる。例えば、冷却板の上側面には入力ダイオード及び絶縁ゲートバイポーラトランジスタプリント回路基板（ＩＧＢＴ ＰＣＢ）が設けられ、下側面には水冷式変圧器、出力ダイオード及び電流センサーが配置される。
【００４９】
前記個別溶接機モジュールは、着脱可能なボックス状を呈することが好ましい。さらに詳しくは、前記冷却板１９６のそれぞれには、溶接機の電力変換のための入出力ダイオード１２２、１２５と、絶縁ゲートバイポーラトランジスタプリント回路基板（ＩＧＢＴ ＰＣＢ）１２３と、筒状を呈して内部に油が満たされた水冷式変圧器１２４と、出力電流を感知する電流センサー１２６及び冷却板１９６の温度を感知する冷却板温度感知センサー１９９が取り付けられる。また、前記個別溶接機モジュールのそれぞれの上部側には、個別溶接機制御器１２８と、電源の供給のためのメイン電源供給部１２１と、ケース１００の前面に取り付けられるＯＮ／ＯＦＦスイッチ１２０と、制御電源の供給と、中央制御器とインタフェース及びその他の外部装置並びに部品への信号の入出力のためのコネクタ１３０と、出力電流＋／−端子及び外部溶接フィーダと接続される制御コネクタからなる端子部１２７と、クレータの有無を操作する操作パネル１２９と、が配設される。
【００５０】
前記個別溶接機モジュール１０２、１０３、１０４、１０５は、ケース１００に対して着脱自在に構成され、小型及び軽量であり、個別溶接機モジュールに問題が生じたときに直ちに問題が生じた個別溶接機モジュールを取り換える。
【００５１】
本発明の第３の実施形態によるモジュール型溶接機は、水冷装置１０９を備える。水冷装置１０９は、両軸モータ１９１と、前記両軸モータ１９１の一方の軸に接続されるウォータポンプ１９２と、前記両軸モータ１９１の他方の軸に接続される冷却ファン１９３と、冷却水を貯留する水タンク１９５と、前記冷却ファン１９３の回転により熱を放出するラジエータ１９４と、を備える。
【００５２】
前記水タンク１９５からの冷却水がインレット分配管１９７ｂを介してそれぞれの個別溶接機モジュールの冷却板１９６に供給され、冷却板１９６の流路１３１に沿って循環し、アウトレット分配管１９８ｂを介してラジエータ１９４を通過した後に水タンク１９５に回収される。冷却水には冬場に凍らないように不凍液が混合され、個別溶接機モジュールの数に合わせて効率的な発熱・回収のために適当な容量の水タンク及びラジエータのサイズが決定される。
【００５３】
前記それぞれの冷却板１９６及び水冷装置１０９は、インレット分配管１９７ｂ及びアウトレット分配管１９８ｂに取り付けられたニップル及びカップラ１９７ａ、１９８ａにより接続される。ニップル及びカップラ１９７ａ、１９８ａはワンタッチ構造により結合及び分離が行われるように構成される。また、前記ケース１００の内側に密閉隔壁１９０が配設され、インレット分配管１９７ｂ及びアウトレット分配管１９８ｂは密閉隔壁１９０の内部に配置される。このため、冷却水ラインに漏水が生じたときに、全体のモジュール型溶接機のケース１００から取り外されて個別溶接機モジュール及び電源装置モジュールに冷却水が流れて損傷されることが防がれる。なお、ニップル及びカップラ１９７ａ、１９８ａの構成により、冷却板１９６及び水冷装置１０９が簡単に着脱され、取り外し時に冷却水の漏水が防がれる。
【００５４】
また、本発明の第３の実施形態によるモジュール型溶接機は、溶接用保護ガス供給構造を有する。溶接用保護ガス分配管１５０から個別溶接機モジュールの端子部１２７の位置に合わせてソレノイド弁１５１が設けられ、端子部１２７には、外部溶接トーチにより接続されるガスライン１５２が配設される。溶接トーチＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいて個別溶接機制御器１２８と接続されたソレノイド弁１５１が信号を受信して動作が行われる。これにより、個別溶接機モジュールの構造を単純化させて大きさ及び重さを減らすことができる。
【００５５】
要するに、水冷却方式を適用したモジュール型溶接機は、個別溶接機モジュールの小型化及び軽量化が達成可能であり、各個別溶接機モジュール別に共通的に必要な制御電源供給装置１０８、１０８ａ、統合制御器１０６、統合制御器及び個別溶接機の接続のためのコネクタ１６１、１３０、メイン電源供給部１２１、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１２０、個別溶接機電流／電圧表示器及びクレータ調整器を有する操作パネル１２９、溶接用保護ガスの供給のためのガス分配管１５０、ソレノイド弁１５１、ガスライン１５２を個別溶接機モジュールと別途に統合して供給したり分離したりして個別溶接機モジュールをさらに単純化させることにより、個別溶接機モジュールに故障が生じたときに手軽にメンテナンスが行われるようにする。
【００５６】
また、各個別溶接機モジュールの運転状態をモニタリングし、遠隔制御のために外部データ入出力装置１０７を構成して遠隔でモニタリング可能にする。このような構成により、高性能・高効率のインバータ溶接機を拡大・普及するための製造コストの革新、溶接電力費の節減、溶接品質の向上、溶接工程管理技術の開発、溶接知能化による生産性の向上が期待される。
【００５７】
以上、本発明によるモジュール型溶接機について、図示の実施形態を参照して説明したが、これは単なる例示的なものに過ぎず、当業者であれば誰でもこれから様々な変形及び均等な他の実施形態が行えるということが理解できる筈である。よって、真の技術的な保護範囲は、添付の特許請求の範囲の技術的思想により定められるべきである。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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