TWI636351B - Cooling control device - Google Patents

Abstract

一種冷卻控制裝置，包含感測一個熱區之溫度的一個溫度感測模組、相對該熱區且輸出一種冷卻流體的數個噴嘴，及可程式控制的一個中控模組。該中控模組並根據前述溫度訊號獲取一個加工溫度，及根據預設的一個溫度範圍，在該加工溫度小於該溫度範圍時，控制數量較少的噴嘴輸出冷卻流體，在該加工溫度大於該溫度範圍時，控制數量較多的噴嘴輸出冷卻流體。藉此，根據不同的溫度，控制不同數量的噴嘴輸出冷卻流體，不但可以減少冷卻流體的用量，提升冷卻流體的使用效益，且能夠維持熱區的冷卻效果，而不會有太大的波動。

Description

冷卻控制裝置

本發明是有關於一種冷卻控制裝置，特別是指一種用於輸出冷卻流體的冷卻控制裝置。

一般加工機在加工一個工件時，往往會因為加工過程中產生的高熱，而影響機具的使用壽命，及使工件產生材料變化。因此，噴灑冷卻液是目前達到降溫目的，最常使用的手段之一。惟，持續噴灑冷卻液的方式，會有浪費冷卻液、成本較高的缺點。

參閱圖1，一種台灣公告號數第551029號專利所公開的控制裝置1，主要包含可供應冷卻劑的一個噴頭11、感測一個散熱物件2之溫度的一個溫度感測器12，及一個微控器13。該微控器13根據一個預定上限溫度值，在該溫度感測器12感測到的溫度大於該預定上限溫度值時，驅動該噴頭11噴灑冷卻劑。藉此，利用溫度的變化，決定噴灑冷卻劑的時機，減少冷卻劑不必要的浪費。

惟，由於噴頭11是否啟動，決定於感測到的溫度是否大於該預定上限溫度值，因此，就工件2而言，工件2的溫度會在小於 該預定上限溫度值、大於該預定上限溫度值間起起落落，而無法維持穩定。

因此，本發明之目的，即在提供一種能夠提升冷卻流體的使用效益，及穩定冷卻效果的冷卻控制裝置。

於是，本發明冷卻控制裝置，根據一個加工機的一個冷卻訊號而動作，該冷卻控制裝置包含一個溫度感測模組、一個冷卻模組，及可程式控制的一個中控模組。

該溫度感測模組用於感測該加工機上預定的一個熱區的溫度，並輸出一個溫度訊號。

該冷卻模組包括相對該加工機之熱區的數個噴嘴，每一個噴嘴用於輸出一種冷卻流體。

該中控模組根據前述冷卻訊號開始接收該溫度訊號，而獲取一個加工溫度，及根據預設的一個溫度範圍，在該加工溫度小於該溫度範圍時，控制數量為n的噴嘴輸出冷卻流體，在該加工溫度大於該溫度範圍時，控制數量為m的噴嘴輸出冷卻流體，且m>n。

本發明之功效在於：根據不同的溫度，控制不同數量的噴嘴輸出冷卻流體，不但可以減少冷卻流體的用量，提升冷卻流體的使用效益，且能夠維持熱區的冷卻效果，而不會有太大的波動。

3‧‧‧加工機

31‧‧‧工件

32‧‧‧刀具

4‧‧‧溫度感測模組

41‧‧‧溫度感測器

5‧‧‧冷卻模組

51‧‧‧噴嘴

52‧‧‧載具

6‧‧‧容量偵測模組

61‧‧‧容量偵測件

62‧‧‧警示元件

7‧‧‧中控模組

8‧‧‧冷卻流體

82‧‧‧潤滑劑

S1‧‧‧冷卻訊號

S2‧‧‧溫度訊號

S3‧‧‧感測訊號

S4‧‧‧警示訊號

M‧‧‧警示訊息

L‧‧‧熱區

D‧‧‧溫度範圍

D1‧‧‧下限值

D2‧‧‧上限值

H‧‧‧加工溫度

V‧‧‧比較值

V1‧‧‧變化值

81‧‧‧冷卻劑

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是台灣公告號數第551029號專利案的一個示意圖；圖2是一個示意圖，說明本發明冷卻控制裝置的一個實施例；圖3是該實施例的一個方塊圖；圖4是一個示意圖，說明數個溫度感測器的感測位置；圖5是該實施例輸出冷卻流體的一個示意圖；圖6是該實施例的一個流程圖；圖7是一個時序圖，說明該實施例的其中二個噴嘴輸出冷卻流體；圖8是一個類似圖7的時序圖，說明該實施例的另外二個噴嘴輸出冷卻流體；及圖9是一個類似圖7的時序圖，說明該實施例的四個噴嘴交替輸出冷卻流體。

參閱圖2、圖3與圖4，本發明冷卻控制裝置的一個實施例，根據一個加工機3的一個冷卻訊號S1而動作。該加工機3包含 加工一個工件31的一個刀具32。該冷卻控制裝置包含一個溫度感測模組4、一個冷卻模組5、一個容量偵測模組6，及可程式控制的一個中控模組7。

該溫度感測模組4用於感測該加工機3上預定的一個熱區L的溫度，並包括測量該熱區L四個不同噴灑位置之溫度t1~t4的四個溫度感測器41。每一個溫度感測器41可以是紅外線感測器、熱電偶其中一種，並分別輸出一個溫度訊號S2。該熱區L在本實施例為該刀具32的一個刀尖。該等溫度感測器41在本實施例的安裝位置如圖4所示，安裝在該加工機3相對該熱區L的四個邊角，每一溫度感測器41的偵測範圍由發射點以一角度範圍向外擴散，可以偵測到0~180度的溫度範圍。

參閱圖2、圖3，及圖5，該冷卻模組5包括相對該加工機3之熱區L的四個噴嘴51，及與該噴嘴51連通且提供冷卻流體的一個載具52。該等噴嘴51二個二個為一組，且在本實施例共有二組。每一個噴嘴51相對應各別之噴灑位置，且用於輸出一種冷卻流體8。該載具52在本實施例為一個鋼瓶。

值得說明的是，該冷卻流體8包括冷卻劑81與潤滑劑82。前述冷卻劑81是一種能夠被霧化形成雪花顆粒的二氣化碳，且由該載具52提供。

該容量偵測模組6包括用於偵測該載具52內之容量變化 並輸出一個感測訊號S3的一個容量偵測件61，及能夠產生警示訊息M的一個警示元件62。該容量偵測件61在本實施例是一種壓力閥，值得說明的是，該容量偵測件61也可以是一種荷重計，主要是偵測及記錄該載具52重量的變化。該警示元件62可以是燈具、顯示器、揚聲器至少其中一種，該警示訊息M則配合前述燈具為亮光，配合前述顯示器為圖形、文字至少其中一種，配合前述揚聲器為聲音。

該中控模組7與該加工機3、該溫度感應模組4、該冷卻模組5、該容量偵測模組6電連接，且根據前述冷卻訊號S1而啟動該溫度感測模組4。根據前述溫度訊號S2之溫度平均值獲取一個加工溫度H，根據預設的一個溫度範圍D，控制該等噴嘴51輸出冷卻流體，根據前述感測訊號S3獲取一個變化值V1，及根據預設的一個比較值V，且在該變化值V1小於該比較值V時，輸出一個警示訊號S4，使該警示元件62產生該警示訊息M。

前述溫度範圍D具有一個下限值D1與一個上限值D2，當該加工溫度H小於該下限值D1時，控制數量為n的噴嘴51輸出冷卻流體，當該加工溫度H大於該上限值D2時，控制數量為m的噴嘴51輸出冷卻流體，當該加工溫度H界於該下限值D1與該上限值D2之間時，其中二個噴嘴51，及另外二個噴嘴51受控於該中控模組7，以一間歇時序T交替輸出冷卻流體8。在本實施例中，m>n，且 m=4，即2組共4個噴嘴51，n=2，即1組共2個噴嘴51。前述間歇時序T包括交替循環的噴灑時間T1，及停歇時間T2。

參閱圖5，及配合圖2~圖4，以下結合實施例步驟，說明如後：

步驟81：啟動電源，該中控模組7進入待機模式。

步驟82：該中控模組7判斷是否接收該冷卻訊號S1？如果否，回到步驟81，如果是，進行步驟83。

步驟83：該中控模組7接收該感測訊號S3，並獲取該載具52內的變化值V1。

步驟84：該中控模組7判斷該變化值V1是否小於該比較值V？如果是，進行步驟85，表示該載具52內冷卻劑81的容量仍然足夠，該載具52內的壓力(即變化值V1)仍然大於該比較值V，如果否，進行步驟86，表示該載具52內冷卻劑81的容量不足，該載具52內的壓力(即變化值V1)小於該比較值V。

步驟85：該中控模組7輸出一個警示訊號S4給該警示元件62，控制該警示元件62產生該警示訊息M，並回到步驟81。藉此，以亮光、或圖形、或文字、或聲音達到警示效果，告知該載具52內的壓力不足，可能是冷卻流體之備存量已低於警戒值，需進行更換。

另外，值得說明的是，若該容量偵測件61是荷重計，則 同樣可以在該載具52重量(即變化值V1)大於該比較值V時，判斷為冷卻流體之備存量仍然足夠，在在該載具52重量(即變化值V1)小於該比較值V時，判斷冷卻流體之備存量已低於警戒值，由於本領域中具有通常知識者根據以上說明可以推知擴充細節，因此不多加說明。

步驟86：該中控模組7接收每一溫度感測器41的溫度訊號S2，並計算4個溫度t1~t4的平均值得獲得該熱區L的加工溫度H，即H=(t1+t2+t3+t4)/4。

步驟87：該中控模組7判斷該加工溫度H是否小於該溫度範圍D的下限值D1？如果是，進行步驟88，如果否，進行步驟89。

步驟88：該中控模組7控制數量為n的噴嘴51，即控制1組共2個噴嘴51輸出冷卻流體8後，回到步驟82。

步驟89：該中控模組7判斷該加工溫度H是否大於該溫度範圍D的上限值D2？如果是，進行步驟90，如果否，進行步驟91。

步驟90：該中控模組7控制數量為m的噴嘴51，即控制2組共4個噴嘴51輸出冷卻流體8後，回到步驟82。

步驟91：該中控模組7判斷該加工溫度H是否大於該溫度範圍D的下限值D1且小於該溫度範圍的上限值D2？如果是，進行步驟92，如果否，回到步驟82。

步驟92：該中控模組7控制二組噴嘴51以該間歇時序T 交替輸出冷卻流體後，回到步驟82。

參閱圖7，以溫度範圍D=50~60度，其中下限值D1=50，上限值D2=60，噴灑時間T1=5秒、間歇時間T2=5秒為例，當該加工溫度H小於50度時，該中控模組7就會控制其中一組也就是二個噴嘴51輸出冷卻流體8。

參閱圖8，當該加工溫度H大於60度時，該中控模組7就會控制二組也就是四個噴嘴51輸出冷卻流體8。

參閱圖9，當該加工溫度H大於50度時且小於60度，而落入50~60之間時，該中控模組7會控制其中一組的二個噴嘴51先輸出冷卻流體5秒，然後關閉，並在停止5秒的過程中，同步控制另一組的二個噴嘴51輸出冷卻流體5秒，然後關閉，並在停止5秒的過程中，驅動前述第一組的二個噴嘴51，依此交替循環。

值得說明的是，前述熱區L不限於一個，前述噴嘴51也不限於二組，由於本領域中具有通常知識者根據以上說明可以推知擴充細節，因此不多加說明。

經由以上的說明，可將前述實施例的優點歸納如下：

1、本發明能夠根據不同的溫度，控制不同數量的噴嘴51輸出冷卻流體8，可以減少冷卻流體8的用量，提升冷卻流體的使用效益，及降低成本。

2、重要的是，本發明能夠以控制該等噴嘴51數量的方 式，使熱區L的加工溫度H維持在穩定的區間內，而不會有加工溫度起伏過大的情形，不但能夠提升冷卻效果，且能夠維持該工件31材料的穩定性。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

Claims (10)

1. 一種冷卻控制裝置，根據一個加工機的一個冷卻訊號而動作，該冷卻控制裝置包含： 一個溫度感測模組，用於感測該加工機上預定的一個熱區的溫度，並輸出一個溫度訊號； 一個冷卻模組，包括相對該加工機之熱區的數個噴嘴，每一個噴嘴用於輸出一種冷卻流體；及 可程式控制的一個中控模組，根據前述冷卻訊號開始接收該溫度訊號，而獲取一個加工溫度，及根據預設的一個溫度範圍，在該加工溫度小於該溫度範圍時，控制數量為n的噴嘴輸出冷卻流體，在該加工溫度大於該溫度範圍時，控制數量為m的噴嘴輸出冷卻流體，且m＞n。
2. 如請求項1所述的冷卻控制裝置，其中，該溫度範圍具有一個下限值與一個上限值，當該加工溫度小於該下限值時，控制數量為n的噴嘴輸出冷卻流體，當該加工溫度大於該上限值時，控制數量為m的噴嘴輸出冷卻流體。
3. 如請求項2所述的冷卻控制裝置，其中，當該加工溫度界於該下限值與該上限值之間時，其中一部分的噴嘴，及另一部分的噴嘴受控於該中控模組，以一間歇時序交替輸出冷卻流體，前述間歇時序包括交替循環的噴灑時間，及停歇時間。
4. 如請求項1所述的冷卻控制裝置，其中，該溫度感測模組包括測量該熱區四個不同噴灑位置之溫度的四個溫度感測器，該冷卻模組包括對應各別之噴灑位置的四個噴嘴，該加工溫度取決於該等噴灑位置之溫度的平均值。
5. 如請求項1所述的冷卻控制裝置，其中，前述冷卻流體包括冷卻劑與潤滑劑。
6. 如請求項5所述的冷卻控制裝置，其中，前述冷卻劑為能夠被霧化形成雪花顆粒的二氣化碳。
7. 如請求項1所述的冷卻控制裝置，其中，該等噴嘴二個二個為一組。
8. 如請求項1所述的冷卻控制裝置，其中，前述溫度感測模組可以是紅外線感測器、熱電偶其中一種。
9. 如請求項1所述的冷卻控制裝置，還包含一個容量偵測模組，且該冷卻模組還包括與該噴嘴連通且提供冷卻流體的一個載具，該容量偵測模組包括用於偵測該載具內的壓力並輸出一個感測訊號的一個容量偵測件，及能夠產生一個警示訊息的一個警示元件，該中控模組與該容量偵測模組電連接，並根據前述感測訊號獲取一個變化值，及根據預設的一個比較值，且在該變化值小於該比較值時，輸出一個警示訊號，使該警示元件產生警示訊息。
10. 如請求項9所述的冷卻控制裝置，其中，該警示元件可以是燈具、顯示器、揚聲器至少其中一種，該警示訊息則配合前述燈具為亮光，配合前述顯示器為圖形、文字至少其中一種，配合前述揚聲器為聲音。