TWI818814B - 智慧化微量潤滑系統 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種智慧化微量潤滑系統，其包含：操控終端、氣體調控裝置及油水混和裝置；操控終端能控制氣體調控裝置輸出之氣體壓力及流量；油水混和裝置具有水霧化器、油霧化器、混煉室及噴嘴，氣體調控裝置分別連通水霧化器、油霧化器及噴嘴，水霧化器接收氣體調控裝置輸出的壓縮氣體而能產生水霧，油霧化器接收氣體調控裝置輸出的壓縮氣體而能產生油霧，水霧及油霧能進入混煉室進行混和為油水霧，氣體調控裝置輸出壓縮氣體至噴嘴，令噴嘴將油水霧輸出至刀具；藉此，能夠使水霧及油霧的霧化粒徑一致，有效提升油水霧的混和均勻度。

Description

智慧化微量潤滑系統

本發明係關於一種切削液相關領域，尤指一種能夠以智能化調整水及油比例的智慧化微量潤滑系統。

按，一般工具機在進行加工過程中都會配合使用切削液，而所述切削液的功能係藉以對工件、機床與刀具產生潤滑、冷卻、清洗以及防鏽等作用，達到提高工件尺寸精密度與表面光潔度、延長刀具壽命、增進切削加工效率等功效，如此可見，切削液在加工過程中實扮演不可或缺的重要角色。

切削液的組成主要係藉由切削油與水以一定比例相互混合所構成，其中所述比例可能根據個人使用習慣或加工物性質而有所不同；然而，綜觀目前將切削油與水混合的流程與方式，係以人工方式先將一定比例的切削油倒出至混合桶中，接著以人工方式將一定比例的水注入混合桶中，再透過混合裝置(如攪拌機)對混合桶中的切削油與水進行混合作業，而形成切削液，最後把切削液導入工具機所附加的切削液導出裝置才可提供加工作業使用。

習知透過人工方式混合的方式，顯然存在工序太過複雜、耗費人力、製程過於冗長緩慢而欠缺效率之缺弊，此對於每天需要大量使用切削液的加工業者而言，更是會導致降低作業效率與影響出貨時間之問題與困擾，除此之外，若想針對加工物性質即時變換不同濃度的切削液也無法順利達成，更可能發生混和不均勻，導致潤滑效果不佳之情形。

為解決上述課題，本發明提供一種智慧化微量潤滑系統，能夠依據需求調整水及油的混和比例，並且能夠使水霧及油霧的霧化粒徑一致，有效提升油水霧的混和均勻度。

本發明之一項實施例提供一種智慧化微量潤滑系統，其包含：一操控終端；一氣體調控裝置，其與操控終端耦接，氣體調控裝置具有一氣壓源及複數比例閥，氣壓源與各比例閥連通，氣壓源能提供壓縮氣體至各比例閥，各比例閥與操控終端耦接，操控終端能控制各比例閥輸出之氣體壓力及流量；以及一油水混和裝置，其與氣體調控裝置耦接，油水混和裝置具有一水霧化器、一油霧化器、一混煉室及一噴嘴，各比例閥分別連通水霧化器、油霧化器及噴嘴，水霧化器及油霧化器與混煉室連通，混煉室與噴嘴連通，其中，水霧化器接收經由對應之比例閥輸出的壓縮氣體而能產生一水霧，油霧化器接收經由對應之比例閥輸出的壓縮氣體而能產生一油霧，水霧及油霧能進入混煉室進行混和為一油水霧，比例閥輸出壓縮氣體至噴嘴，令噴嘴將油水霧輸出至刀具。

於其中一項實施例中，油水混和裝置具有一水管及一油管，水管連通於水霧化器與混煉室之間，油管連通於油霧化器與混煉室之間。

於其中一項實施例中，油水混和裝置更具有一油霧管，油霧管連通於混煉室及噴嘴之間，油霧及水霧因油霧管之兩端壓力差而能完全於其中混和為油水霧。

於其中一項實施例中，油霧管具有相反設置之一第一端及一第二端，第一端與混煉室連接，第二端與噴嘴連接，第一端之壓力大於第二端之壓力。

於其中一項實施例中，噴嘴具有一接頭，接頭連通比例閥。

於其中一項實施例中，噴嘴具有一第一通口、一第二通口、一出口、一中心出氣管及一流道，第一通口與油霧管之第二端連通，第一通口與第二通口不連通，第二通口連通於接頭與中心出氣管的一端之間，中心出氣管之另一端對應於出口，流道與第一通口及出口連通。

於其中一項實施例中，操控終端具有相互耦接之一控制介面及一處理器，處理器與各比例閥耦接，控制介面能接收一調控訊號，控制介面將調控訊號傳送至處理器，處理器將調控訊號進行處理轉換為脈衝寬度調變訊號，再轉化為一調控值，調控值能控制各比例閥輸出之氣體壓力及流量。

於其中一項實施例中，調控值為電壓值，調控值之範圍是0伏特至10伏特。

於其中一項實施例中，處理器設有一比例調控參數曲線，處理器依據比例調控參數曲線控制各比例閥；比例調控參數曲線為不同切削時間對應不同刀具磨耗程度而對應輸出之調控值。

於其中一項實施例中，水霧化器為碰撞霧化器；油霧化器為碰撞霧化器。

藉由上述，本發明以智能操控方式，依據需求有效率調整水及油的混和比例，藉以改善習知利用人工調整油水比例的方式欠缺效率之問題。

再者，本發明藉由油水混和裝置，能夠使水霧及油霧的霧化粒徑一致，有效提升油水霧的混和均勻度，藉以改善習知無法使油及水均勻混和，導致潤滑效果不佳之問題。

為便於說明本發明於上述發明內容一欄中所表示的中心思想，茲以具體實施例表達。實施例中各種不同物件係按適於說明之比例、尺寸、變形量或位移量而描繪，而非按實際元件的比例予以繪製。

本發明所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「內」、「外」、「側面」等，僅是圖式的方向；因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明，合先敘明。

請參閱圖1至圖5所示，本發明提供一種智慧化微量潤滑系統，其包含：

一操控終端10，其具有相互耦接之一控制介面11及一處理器12，控制介面11能接收一調控訊號，控制介面11將調控訊號傳送至處理器12，處理器12將調控訊號進行處理轉換為脈衝寬度調變訊號(PWM訊號)，再轉化為一調控值，處理器12能夠將調控值向外輸出控制；於本發明實施例中，控制介面11係人機介面；處理器12係微控制器；調控值為電壓值，調控值之範圍是0伏特至10伏特。

請參閱圖4所示，本發明將調控訊號轉換為脈衝寬度調變訊號，而脈衝寬度調變主要由週期(Period)及佔空比(Duty cycle)兩個主要元素所組成，週期為單個方波的持續時間，佔空比為活動時間佔定期間隔的比例，而處理器12的信號轉換流程為：首先設定佔空比大小(0%至100%)，以對脈衝寬度進行調變；接者，對不同脈衝寬度輸出等比例之電壓值(0V至10V)；最後能夠產生等比例的調控值。

處理器12設有一比例調控參數曲線13，處理器12能夠依據需求，參照比例調控參數曲線13控制向外輸出對應的調控值，於本發明實施例中，比例調控參數曲線13為不同切削時間對應不同刀具磨耗程度而對應輸出之調控值。

一氣體調控裝置20，其與操控終端10耦接，氣體調控裝置20具有一氣壓源21及複數比例閥22，氣壓源21與各比例閥22連通，各比例閥22與操控終端10之處理器12耦接，氣壓源21能提供壓縮氣體至各比例閥22，其中，操控終端10之處理器12依據調控值控制各比例閥22輸出之氣體壓力及流量，於本發明實施例中，調控值能夠控制比例閥22輸出氣體壓例為0至0.9Mpa；比例閥22的數量為三個。

一油水混和裝置30，其與氣體調控裝置20耦接，油水混和裝置30具有一水霧化器31、一油霧化器32、一混煉室33、一噴嘴34、一水管35、一油管36及一油霧管37，各比例閥22分別連通水霧化器31、油霧化器32及噴嘴34，水霧化器31及油霧化器32與混煉室33連通，混煉室33與噴嘴34連通，水管35連通於水霧化器31與混煉室33之間，油管36連通於油霧化器32與混煉室33之間，油霧管37連通於混煉室33及噴嘴34之間，如圖1及圖2所示；於本發明實施例中，水霧化器31為碰撞霧化器；油霧化器32為碰撞霧化器。

再者，油霧管37具有相反設置之一第一端371及一第二端372，第一端371與混煉室33連接，第二端372與噴嘴34連接，如圖2所示，其中，第一端371之壓力與第二端372之壓力不同，於本發明實施例中，第一端371之壓力大於第二端372之壓力。

噴嘴34具有一接頭341、一第一通口342、一第二通口343、一出口344、一中心出氣管345及一流道346，接頭341連通對應之比例閥22，第一通口342與油霧管37之第二端372連通，第一通口342與第二通口343不連通，第二通口343連通於接頭341與中心出氣管345的一端之間，中心出氣管345之另一端對應於出口344，流道346與第一通口342及出口344連通，如圖2及圖3所示。

請參閱圖1至圖3所示，水霧化器31接收經由對應之比例閥22輸出的壓縮氣體而能產生一水霧311，油霧化器32接收經由對應之比例閥22輸出的壓縮氣體而能產生一油霧321，水霧311及油霧321能進入混煉室33進行混和為一油水霧331，而油霧321及水霧311因油霧管37之兩端壓力差而能完全於其中混和為油水霧331，油水霧331經由噴嘴34之第一通口342經流道346往出口344流動，而比例閥22能輸出壓縮氣體至接頭341，壓縮氣體經由中心出氣管345對應於噴嘴34之出口344，使鄰近噴嘴34之出口344的油水霧331被壓縮氣體噴出至刀具1。

需進一步說明，水霧化器31與油霧化器32是利用文丘里效應 (Venturi effect)中，於伯努利方程式在不可壓縮空氣的流動的特殊情況下，在收縮的理論產生之局部壓力下降，進而形成之壓力差進行碰撞霧化，可用公式： 進行計算，壓縮空氣進入水管35道及油管36道，而空氣速度隨著水管35道及油管36道橫截面積的減小而增加，在混煉室33之周圍形成一個低壓區，其中，當高速空氣射流通過水霧化器31及油霧化器32之文丘里噴嘴34時，產生氣壓降低而使流體(水及油)分別從水霧化器31及油霧化器32之儲液罐的進料管被吸出(此部分應用伯努利效應)，隨後，被吸出之流體(水及油)會撞擊擋板或霧化壁形成初級霧化顆粒，然後再循環到儲液罐中，此時，初級霧化顆粒通過原障礙進行二次碰撞並形成最終霧化顆粒(水霧311及油霧321)，於本發明實施例中，水霧化器31及油霧化器32之儲液罐容量為300c.c，其能夠用於支援長時間切削使用。

再者，混煉室33與噴嘴34是依據流體力學中的伯努利方程式(Bernoulli s equation)，公式為 (v=流體速度，ρ=流體質量密度，g為地表重力加速度，P=流體所受壓力強度，C為常數)，流速大的地方壓力小，因此在水霧311及油霧321匯入之區域所受之壓力高於接有高壓空氣之出風口，因此為負壓，爾後水霧311及油霧321匯入之區域受到吸力效應，即可將在混煉室33中將混和之油水霧331吸取後再送入噴嘴34。

另外，噴嘴34之中心出氣管345能夠藉由前述之柏努力原理，將混合後之油水霧331做吸取，並且提供一股能量將霧化顆粒送至刀鋸， 並且同時能提供排屑效果。

請參閱圖5所示，本發明透過氣體調控裝置20及油水混和裝置30配合處理器12進行油水比例控制，能夠依照刀具1之磨耗狀態更改油水比例，使其在磨合區間能專注於潤滑刀具1，而在穩定磨耗區間能盡可能延長刀具1之壽命，最後在失效區間能盡可能降低切削溫度，在不同的刀具1之磨耗狀態中能有較適合的潤滑冷卻模式。

綜合上述，本發明能夠達成下列功效：

1. 本發明透過氣體調控裝置20及油水混和裝置30配合處理器12進行只能化油水比例控制，以有效率取得所需之油水霧331。

2.本發明藉由油水混和裝置30，能夠使水霧311及油霧321的霧化粒徑一致，有效提升油水霧331的混和均勻度。

3.本發明利用處理器12進行控制，能夠具有較佳控制能力，而且能夠讓系統架構成本及重量體積降低。

以上所舉實施例僅用以說明本發明而已，非用以限制本發明之範圍。舉凡不違本發明精神所從事的種種修改或變化，俱屬本發明意欲保護之範疇。

1:刀具

10:操控終端

11:控制介面

12:處理器

13:比例調控參數曲線

20:氣體調控裝置

21:氣壓源

22:比例閥

30:油水混和裝置

31:水霧化器

311:水霧

32:油霧化器

321:油霧

33:混煉室

331:油水霧

34:噴嘴

341:接頭

342:第一通口

343:第二通口

344:出口

345:中心出氣管

346:流道

35:水管

36:油管

37:油霧管

371:第一端

372:第二端

圖1係本發明系統示意圖。 圖2係本發明混煉室、油霧管及噴嘴連接示意圖。 圖3係本發明噴嘴示意圖。 圖4係本發明調控訊號之時序圖。 圖5係本發明比例調控參數曲線示意圖。

1:刀具

10:操控終端

11:控制介面

12:處理器

20:氣體調控裝置

21:氣壓源

22:比例閥

30:油水混和裝置

31:水霧化器

311:水霧

32:油霧化器

321:油霧

33:混煉室

331:油水霧

34:噴嘴

341:接頭

345:中心出氣管

35:水管

36:油管

37:油霧管

371:第一端

372:第二端

Claims (9)

1. 一種智慧化微量潤滑系統，其包含：一操控終端；一氣體調控裝置，其與該操控終端耦接，該氣體調控裝置具有一氣壓源及複數比例閥，該氣壓源與各該比例閥連通，該氣壓源能提供壓縮氣體至各該比例閥，各該比例閥與該操控終端耦接，該操控終端能控制各該比例閥輸出之氣體壓力及流量；以及一油水混和裝置，其與該氣體調控裝置耦接，該油水混和裝置具有一水霧化器、一油霧化器、一混煉室、一噴嘴及一油霧管，各該比例閥分別連通該水霧化器、該油霧化器及該噴嘴，該水霧化器及該油霧化器與該混煉室連通，該油霧管連通於該混煉室及該噴嘴之間，其中，該水霧化器接收經由對應之所述比例閥輸出的壓縮氣體而能產生一水霧，該油霧化器接收經由對應之所述比例閥輸出的壓縮氣體而能產生一油霧，該水霧及該油霧能進入該混煉室進行混和為一油水霧，該油霧及該水霧因該油霧管之兩端壓力差而能完全於其中混和為該油水霧，所述比例閥輸出壓縮氣體至該噴嘴，令該噴嘴將該油水霧輸出至刀具。
2. 如請求項1所述之智慧化微量潤滑系統，其中，該油水混和裝置具有一水管及一油管，該水管連通於該水霧化器與該混煉室之間，該油管連通於該油霧化器與該混煉室之間。
3. 如請求項1所述之智慧化微量潤滑系統，其中，該油霧管具有相反設置之一第一端及一第二端，該第一端與該混煉室連接，該第二端與該噴嘴連接，該第一端之壓力大於該第二端之壓力。
4. 如請求項3所述之智慧化微量潤滑系統，其中，該噴嘴具有一接 頭，該接頭連通所述比例閥。
5. 如請求項4所述之智慧化微量潤滑系統，其中，該噴嘴具有一第一通口、一第二通口、一出口、一中心出氣管及一流道，該第一通口與該油霧管之第二端連通，該第一通口與該第二通口不連通，該第二通口連通於該接頭與該中心出氣管的一端之間，該中心出氣管之另一端對應於該出口，該流道與該第一通口及該出口連通。
6. 如請求項1所述之智慧化微量潤滑系統，其中，該操控終端具有相互耦接之一控制介面及一處理器，該處理器與各該比例閥耦接，該控制介面能接收一調控訊號，該控制介面將該調控訊號傳送至該處理器，該處理器將該調控訊號進行處理轉換為脈衝寬度調變訊號，再轉化為一調控值，該調控值能控制各該比例閥輸出之氣體壓力及流量。
7. 如請求項6所述之智慧化微量潤滑系統，其中，該調控值為電壓值，該調控值之範圍是0伏特至10伏特。
8. 如請求項6所述之智慧化微量潤滑系統，其中，該處理器設有一比例調控參數曲線，該處理器依據該比例調控參數曲線控制各該比例閥；該比例調控參數曲線為不同切削時間對應不同刀具磨耗程度而對應輸出之該調控值。
9. 如請求項1或2所述之智慧化微量潤滑系統，其中，該水霧化器為碰撞霧化器；該油霧化器為碰撞霧化器。

Images