TWI758649B - 使用於工具機且可選擇性內循環的冷卻裝置 - Google Patents

使用於工具機且可選擇性內循環的冷卻裝置 Download PDF

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一種使用於工具機且可選擇性內循環的冷卻裝置，主要是在冷卻液的出液通道與入液通道之間設置一可回流的機制，例如循環通道或直接以四向電子閥來代替循環通道，並以控制器控制電子閥單元，而切換為一經通狀態或一循環狀態；其中，於該電子閥單元切換為經通狀態時，該出液通道流出的冷卻液不會通過該循環通道而流至該入液通道；於該電子閥單元切換為循環狀態時，該出液通道流出的冷卻液不會向該冷卻裝置外流出，而僅會通過該循環通道而流至該入液通道。

Description

使用於工具機且可選擇性內循環的冷卻裝置
本發明係與工具機的冷卻技術有關，特別是指一種使用於工具機且可選擇性內循環的冷卻裝置。
現有已知對工具機降溫的技術，主要是使用一冷卻裝置，利用冷卻裝置內的一儲存槽來容置冷卻液，並藉由一冷卻壓縮機配合冷媒及冷凝管來對該儲存槽進行冷卻，使冷卻後的冷卻液藉由一馬達的驅動來流至工具機上的構件，例如工具機主軸、中空螺桿或馬達外殼來使其降溫，這個降溫的功能主要是為了避免工具機上的構件在運轉過程不斷升溫而導致的損壞。
由於工具機上的構件都會因為熱脹冷縮效應而隨著溫度的變化產生體積或組裝關係的變化，因此可以理解到工具機的加工精度也會隨著溫度而改變。即使將工具機的最佳工作狀態設定對應於某個特定工作溫度，然而在工具機在冷機狀態下剛啟動，或是因前述冷卻裝置的過度冷卻而使工具機構件的溫度低於該特定工作溫度時，仍然會影響到加工精度的。
此外，在實際操作時，工具機在對工件加工完成後，操作者必須暫停工具機的運轉，才能取下加工完成的工件，並替換待加工的工件至工具機上，之後才能再操作工具機進行加工。而在替換工件時，目前的技術並不會使冷卻壓縮機停止運轉，此乃因為冷卻壓縮機如果在短時間內重覆開啟關閉的動作，容易導致損壞，而且用來驅動冷卻液的馬達也不會關閉以避免過於頻繁的開啟關閉動作。因此，在替換待加工的工件時，冷卻裝置中的冷卻壓縮機及馬達是不會關閉而持續對冷卻液進行冷卻動作的，而工具機上的構件就會持續且快速的降溫，而遠低於前述的特定工作溫度，進而造成加工精度降低的問題。
中華民國公告第I593501號專利，揭露了一種工具機恆溫控制系統以及流路切換閥，其主要是用來調整一工具機運作時的溫度，藉以提升工具機的加工精度與品質。其主要達成上述功能的技術手段是，利用其儲存槽、泵浦、冷卻裝置以及流路切換閥來提供冷卻的效果，而在加熱方面，則是另外再設置溫度感測器及加熱裝置。此案的加熱裝置僅是用來防止冷卻液在過冷的時候過度黏滯或凝固，以加熱的方式讓冷卻液保持其流動性。而此案的冷卻裝置，僅能藉由對工具機輸出冷卻液來提供冷卻效果，卻沒有揭露在替換工件時如何避免持續對工具機進行冷卻的技術，因此，此案依然會有前述的造成加工精度降低的問題。
本發明之主要目的乃在於提出一種使用於工具機且可選擇性內循環的冷卻裝置，其可在需要暫時停止冷卻效果時，選擇性的使冷卻液在冷卻裝置中進行內循環，以避免持續對工具機的構件進行冷卻，進而可以維持工具機構件的溫度，進一步的維持了加工的精度。
為了達成上述目的，本發明提出一種使用於工具機且可選擇性內循環的冷卻裝置，包含有：一外殼；一控制器；一儲液箱，位於該外殼內，且內部儲存冷卻液；一入液通道，設於該外殼且連通於該儲液箱；一出液通道，設於該外殼且連通於該儲液箱；一泵浦，電性連接於該控制器，且該泵浦連接於該出液通道，受該控制器之控制來驅動該出液通道內的冷卻液向離開該儲液箱的方向移動；以及一冷卻壓縮機，位於該外殼內且電性連接於該控制器，該冷卻壓縮機具有一冷凝管延伸經過該入液通道、該儲液箱內部或該出液通道三者中至少其一；一循環通道，一端連接於該入液通道，且這個連接位置在該入液通道上依出液方向而言係位於該泵浦之後，該循環通道的另一端連接於該出液通道；以及一電子閥單元，在該入液通道、該循環通道以及該出液通道三者中，該電子閥單元至少設於該出液通道且電性連接於該控制器，受該控制器之控制而切換為一經通狀態或一循環狀態；其中，於該電子閥單元切換為經通狀態時，該出液通道流出的冷卻液不會通過該循環通道而流至該入液通道；於該電子閥單元切換為循環狀態時，該出液通道流出的冷卻液不會向該冷卻裝置外流出，而僅會通過該循環通道而流至該入液通道。
藉由上述技術特徵，可在需要暫時停止冷卻效果時，選擇性的使冷卻液由該循環通道回流至該儲液箱，而不會流至工具機的構件，以避免持續對工具機的構件進行冷卻，進而可以維持工具機構件的溫度，進一步的維持了加工的精度。
為了詳細說明本發明之技術特點所在，茲舉以下之較佳實施例並配合圖式說明如後，其中：
如圖1至圖2所示，本發明一較佳實施例所提出之一種使用於工具機且可選擇性內循環的冷卻裝置10，主要由一外殼11、一控制器13、一儲液箱15、一入液通道17、一出液通道19、一泵浦21、一冷卻壓縮機23、一循環通道25以及一電子閥單元27所組成，其中：
該控制器13，可以設於該外殼11，也可以設於一工具機上，於本實施例中係以設於該外殼11為例。該控制器13用以提供控制功能，其可以是微電腦或其他具有控制功能的設備。
該儲液箱15，位於該外殼11內，且內部儲存冷卻液。
該入液通道17，設於該外殼11且連通於該儲液箱15。
該出液通道19，設於該外殼11且連通於該儲液箱15。
該泵浦21，電性連接於該控制器13，且該泵浦21連接於該出液通道19，受該控制器13的控制來驅動該出液通道19內的冷卻液向離儲液箱15的方向移動。該泵浦21可以設置於該外殼11內，也可以設置在該儲液箱15內，其設置位置只要能驅動冷卻液由該出液通道19向外流出即可。
該冷卻壓縮機23，位於該外殼11內且電性連接於該控制器13，該冷卻壓縮機23具有一冷凝管231延伸經過該儲液箱15內部。該冷凝管231也可以設置在該入液通道17或該出液通道19，並不以設置在該儲液箱15內部為限制，只要能對冷卻液提供冷卻效果即可。
該循環通道25，一端連接於該入液通道17，且這個連接的位置在該入液通道17上依出液方向而言係位於該泵浦21之後，該循環通道25的另一端連接於該出液通道19。
該電子閥單元27，具有一三向電子閥271，該出液通道19與該循環通道25係連接於該三向電子閥271來達成連接關係。該電子閥單元27電性連接於該控制器13，受該控制器13的控制而切換為一經通狀態或一循環狀態。
其中，於該三向電子閥271切換為經通狀態時，該三向電子閥271即切換為該出液通道19的冷卻液可以向該冷卻裝置外流出，但不能流入該循環通道25，因此該出液通道19流出的冷卻液不會通過該循環通道25而流至該入液通道17；於該三向電子閥271切換為循環狀態時，該三向電子閥271係切換為該出液通道19的冷卻液不能向該冷卻裝置外流出，但只能進入該循環通道25而流至該入液通道17。
以上說明了本第一實施例的結構，接下來說明本第一實施例的操作狀態。
如圖3所示，本發明之使用於工具機且可選擇性內循環的冷卻裝置10，在使用前，係組裝於一工具機上，而使得其出液通道19與入液通道17藉由管體99連接於一工具機構件91，例如工具機主軸、伺服馬達或中空螺桿，藉以提供冷卻液來進行冷卻。
如圖4所示，在工具機進行加工時，該控制器13係控制該電子閥單元27切換為經通狀態。此時，該冷卻壓縮機23運轉並藉由該冷凝管231來對該儲液箱15內的冷卻液降溫，該泵浦21驅動冷卻液流動。由該出液通道19流出的冷卻液即進入該工具機構件91來進行冷卻降溫，而由該工具機構件91流出的冷卻液即回流至該入液通道17，最後即進入該儲液箱15。該電子閥單元27處於經通狀態時，即可確保由該出液通道19流出的冷卻液不會進入該循環通道25。
如圖5所示，在工具機需要暫停來替換工件時，使用者可以操作該控制器13，或由該工具機主動通知該控制器13目前的工具機暫停狀態，該控制器13即控制該電子閥單元27切換為循環狀態。此時，該冷卻壓縮機23及該泵浦21都不停止運轉，亦即其繼續運轉，而由該出液通道19流出的冷卻液即不能向外流出，而僅能進入該循環通道25，再進入該入液通道17，最後又回到該儲液箱15中。其中，由於該工具機構件91與該冷卻裝置之間的管體99均充滿了冷卻液，因此由該循環通道25進入該入液通道17的冷卻液，是無法再流向該工具機構件91的，僅能流回該儲液箱15中。該電子閥單元27處於循環狀態時，即可確保由該出液通道19流出的冷卻液僅能進入該循環通道25。如此一來，在循環狀態時，該出液通道19所流出的冷卻液不會提供至該工具機構件91，因此可以暫時的停止對工具機構件91的冷卻效果。
由此可知，本發明可在需要暫時停止冷卻效果時，藉由切換該電子閥單元27為循環狀態，藉以選擇性的使冷卻液在冷卻裝置中進行內循環，以避免持續對工具機的構件進行冷卻，進而可以維持工具機構件91的溫度，進一步來說，可以維持加工的精度。
如圖6所示，本發明第二較佳實施例所提出之一種使用於工具機且可選擇性內循環的冷卻裝置30，主要概同於前揭第一實施例，不同之處在於：
該電子閥單元47除了該三向電子閥471之外，更包含有一輔助三向電子閥472，該入液通道37與該循環通道45係連接於該輔助三向電子閥472來達成連接關係。
於該電子閥單元47切換為經通狀態時，該輔助三向電子閥472係切換為該入液通道37的冷卻液可以由外部流入而向內流至該儲液箱35，但該循環通道45內的冷卻液不能流入該輔助三向電子閥472；於該電子閥單元47切換為循環狀態時，該輔助三向電子閥472切換為該入液通道37的冷卻液不能由外向內流入，但只能讓該循環通道45內的冷卻液流入該儲液箱35。
本第二實施例中，該輔助三向電子閥472主要是為了協助該三向電子閥471在切換為經通狀態及循環狀態下的冷卻液流向導引，進一步來說，也可以減少在循環狀態下且沒有該輔助三向電子閥472時，該工具機構件91(示於圖3)與該入液通道37連接的管體99(示於圖3)的內壓。
本第二實施例的其餘結構及所能達成的功效均概同於前揭第一實施例，容不再予贅述。
如圖7所示，本發明第三較佳實施例所提出之一種使用於工具機且可選擇性內循環的冷卻裝置50，主要概同於前揭第一實施例，不同之處在於：
該電子閥單元67不具有該三向電子閥，而是具有一出液電子閥671以及一循環電子閥672，該出液電子閥671設於該出液通道59，且在該入液通道57上依出液方向而言係位於該循環通道65與該出液通道59的連接位置之後；該循環電子閥672設於該循環通道65上。
於該電子閥單元67切換為經通狀態時，係為該出液電子閥671開啟而該循環電子閥672關閉；於該電子閥單元67切換為循環狀態時，係為該出液電子閥671關閉而該循環電子閥672開啟。
藉由上述結構，在實際操作時，在該電子閥單元67切換為經通狀態時，該出液電子閥671開啟而使得該出液通道59內的冷卻液得以通過而向外流出，藉以對該工具機構件91(示於圖3)進行冷卻；而該循環電子閥672關閉而使得該出液通道59內的冷卻液不會流經該循環通道65。另外，在該電子閥單元67切換為循環狀態時，該出液電子閥671關閉而該循環電子閥672開啟，則該出液通道59內的冷卻液即無法通過該出液電子閥671，進而被迫流向該循環通道65，藉由該循環電子閥672開啟而通過該循環通道65，進而進入該入液通道57。
本第三實施例之其餘結構及及所能達成的功效均概同於前揭第一實施例，容不再予贅述。
如圖8所示，本發明第四較佳實施例所提出之一種使用於工具機且可選擇性內循環的冷卻裝置70，主要概同於前揭第一實施例，不同之處在於：
在本第四實施例中不具有第一實施例中的循環通道，而該電子閥單元87係為一四向電子閥871，該四向電子閥871具有四個連接埠，其中一連接埠連接於該入液通道77，另一連接埠連接於該出液通道79，其餘二連接埠係做為出液口88以及入液口89。該四向電子閥871受該控制器73的控制而切換為經通狀態或循環狀態。
其中，在該四向電子閥871切換為經通狀態時，該出液通道79流出的冷卻液係由該出液口88流出，而不會流向該入液通道77以及該入液口89；在該四向電子閥871切換為循環狀態時，該出液通道79流出的冷卻液係流向該入液通道77，而不會流向該出液口88以及該入液口89。
藉此，可僅以一個四向電子閥871來取代前述第一實施例中的三向電子閥以及循環通道，同樣能達到切換冷卻液流向的效果。
本第四實施例之其餘結構及及所能達成的功效均概同於前揭第一實施例，容不再予贅述。
10:使用於工具機且可選擇性內循環的冷卻裝置 11:外殼 13:控制器 15:儲液箱 17:入液通道 19:出液通道 21:泵浦 23:冷卻壓縮機 231:冷凝管 25:循環通道 27:電子閥單元 271:三向電子閥 30:使用於工具機且可選擇性內循環的冷卻裝置 35:儲液箱 37:入液通道 45:循環通道 47:電子閥單元 471:三向電子閥 472:輔助三向電子閥 50:使用於工具機且可選擇性內循環的冷卻裝置 57:入液通道 59:出液通道 65:循環通道 67:電子閥單元 671:出液電子閥 672:循環電子閥 70:使用於工具機且可選擇性內循環的冷卻裝置 77:入液通道 79:出液通道 87:電子閥單元 871:四向電子閥 88:出液口 89:入液口 91:工具機構件 99:管體
圖1係本發明第一較佳實施例之方塊示意圖。 圖2係本發明第一較佳實施例之電路方塊圖。 圖3係本發明第一較佳實施例之組裝示意圖。 圖4係本發明第一較佳實施例之動作圖，顯示電子閥單元切換為經通狀態時，冷卻液的流向。 圖5係本發明第一較佳實施例之另一動作圖，顯示電子閥單元切換為循環狀態時，冷卻液的流向。 圖6係本發明第二較佳實施例之方塊示意圖。 圖7係本發明第三較佳實施例之方塊示意圖。 圖8係本發明第四較佳實施例之方塊示意圖。
10:使用於工具機且可選擇性內循環的冷卻裝置
11:外殼
13:控制器
15:儲液箱
17:入液通道
19:出液通道
21:泵浦
23:冷卻壓縮機
231:冷凝管
25:循環通道
27:電子閥單元
271:三向電子閥
91:工具機構件
99:管體

Claims (5)

  1. 一種使用於工具機且可選擇性內循環的冷卻裝置，包含有：一外殼；一控制器；一儲液箱，位於該外殼內，且內部儲存冷卻液；一入液通道，設於該外殼且連通於該儲液箱；一出液通道，設於該外殼且連通於該儲液箱；一泵浦，電性連接於該控制器，且該泵浦連接於該出液通道，受該控制器之控制來驅動該出液通道內的冷卻液向離開該儲液箱的方向移動；以及一冷卻壓縮機，位於該外殼內且電性連接於該控制器，該冷卻壓縮機具有一冷凝管延伸經過該入液通道、該儲液箱內部或該出液通道三者中至少其一；其特徵在於，更包含有：一循環通道，一端連接於該出液通道，且這個連接位置在該出液通道上依出液方向而言係位於該泵浦之後，該循環通道的另一端連接於該入液通道；以及一電子閥單元，在該入液通道、該循環通道以及該出液通道三者中，該電子閥單元至少設於該出液通道且電性連接於該控制器，受該控制器之控制而切換為一經通狀態或一循環狀態；其中，於該電子閥單元切換為經通狀態時，該出液通道流出的冷卻液不會通過該循環通道而流至該入液通道；於該電子閥單元切換為循環狀態時，該出 液通道流出的冷卻液不會向該冷卻裝置外流出，而僅會通過該循環通道而流至該入液通道。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述之使用於工具機且可選擇性內循環的冷卻裝置，其中：該電子閥單元係具有一三向電子閥，該出液通道與該循環通道係連接於該三向電子閥來達成連接關係；於該電子閥單元切換為經通狀態時，係為該三向電子閥切換為該出液通道的冷卻液可以向外流出，但不能流入該循環通道；於該電子閥單元切換為循環狀態時，係為該三向電子閥切換為該出液通道的冷卻液不能向外流出，但只能流入該循環通道。
  3. 依據申請專利範圍第2項所述之使用於工具機且可選擇性內循環的冷卻裝置，其中：該電子閥單元更包含有一輔助三向電子閥，該入液通道與該循環通道係連接於該輔助三向電子閥來達成連接關係；於該電子閥單元切換為經通狀態時，係為該輔助三向電子閥切換為該入液通道的冷卻液可以由外向內流至該儲液箱，但該循環通道內的冷卻液不能流入；於該電子閥單元切換為循環狀態時，係為該輔助三向電子閥切換為該入液通道的冷卻液不能由外向內流入，但只能讓該循環通道內的冷卻液流入該儲液箱。
  4. 依據申請專利範圍第1項所述之使用於工具機且可選擇性內循環的冷卻裝置，其中：該電子閥單元具有一出液電子閥以及一循環電子閥，該出液電子閥設於該出液通道，且在該入液通道上依出液方向而言係位於該循環通道與該出液通道的連接位置之後；該循環電子閥設於該循環通道上；於該電子閥單元切換為經通狀態時，係為該出液電子閥開啟而該循環電子閥關閉；於該電子閥單元切換為循環狀態時，係為該出液電子閥關閉而該循環電子閥開啟。
  5. 一種使用於工具機且可選擇性內循環的冷卻裝置，包含有：一外殼；一控制器；一儲液箱，位於該外殼內，且內部儲存冷卻液；一入液通道，設於該外殼且連通於該儲液箱；一出液通道，設於該外殼且連通於該儲液箱；一泵浦，設於該外殼且電性連接於該控制器，該泵浦連接於該出液通道，受該控制器之控制來驅動該出液通道內的冷卻液向離開該儲液箱的方向移動；以及一冷卻壓縮機，位於該外殼內且電性連接於該控制器，該冷卻壓縮機具有一冷凝管延伸經過該儲液箱內部；其特徵在於，更包含有：一四向電子閥，具有四個連接埠，其中一連接埠連接於該入液通道，另一連接埠連接於該出液通道，且這個連接位置在該出液通道上依出液方向而言係位於該泵浦之後，其餘二連接埠係做為出液口以及入液口，該四向電子閥受該控制器之控制而切換為一經通狀態或一循環狀態；其中，於該四向電子閥切換為經通狀態時，該出液通道流出的冷卻液係由該出液口流出，而不會流向該入液通道以及該入液口；於該四向電子閥切換為循環狀態時，該出液通道流出的冷卻液係流向該入液通道，而不會流向該出液口及該入液口。
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