TWM438340U - Active temperature compensation control device for computer processing mechanical spindle - Google Patents

Description

五、新型說明： 【新型所屬之技術領域】 本創作係㈣-種電腦加工麵域溫賴償控制裝 置’尤指-種可檢測由電腦加工機械PLC傳送之主轴轉速訊號， 經控制電路單元之中央處理單元⑽）中之主動式溫度補償控制 電路將該球賊職朗駿之溫練參數精_及比對， 而可隨電腦加1機械主軸轉速的變化給予對應的溫度，除可提升 加工效率齡_外，亦可使主祕酿及冷_聰持所設定 加原·點以維持所設定之加工精度不變之主動式溫度補償控 制裝置設計。 【先前技術】 按’ S知之電腦加機械之主軸加卫溫度控制，大都以值溫 控制電路來控制冷卻機裝置’以提供主軸‘岐的加卫溫度即無 响主軸之轉速錢低，其均讓冷卻機裝置持續運轉，以達到提供 軸ί·疋的加工溫度，且某些加工廠為使主軸不因室溫過高而影 Β軸之加工胍度’亦花費矩資於工廠内裝設空調裝置，除控制 主軸恒溫的冷卻機褒置—直於耗電狀態外，所綠之空調裝置亦 將產生魔大電費之支出，在目前油、電雙漲之情況下，將會大幅 提升支出成本。 且’一般而言，主軸之轉速高時其將產生較高之加工溫度， 溫度過_，_卿加1鱗，㈣使主她脹缝加 偏移’使加工财降低，而主轉速辦，麵產生較低之加工 溫度，因此，當主軸加X溫度高時，需以冷卻機裝置來降低冷卻 液溫度，崎低主軸之加X溫度，而當主轴加卫溫度低時，則不 需增加冷賴裝置之太大貞擔或關冷卻魏置，即可使主轴得 到較低之轉溫度’減將可提升加卫效率、節能省電及提升加 工精度者。 【新型内容】 <所欲解決之技術問題> 本創作人有鑑於上述習知電腦加工機械之主轴加工溫度控制# 之實用困難及有待改善之缺失，盼能提供—突破性之設計，以增 進實用效果，乃潛心研思、設計组製，综集其多年從事相關產品 又冲產銷之專業技術知識與實務經驗及研思設計所得之成果，終 研九出本創作種電服加工機械主軸主動式溫度補償控制裝置， 以提供使用者。 〈解決問題之技術手段> 本創作之主要目的絲式溫度補償控織置制由電腦_ 加工機械PLC傳送之主轴轉速訊號，經控制電路單元之中央處理 單元（CPU)中之主動式溫度補償控制電路將該主轴轉速訊號與所 預"又之/皿度值參數進行比對，而可隨電腦加工機械主轴轉速的變 化…予對應的溫度，除可提升加卫效率減少故障及節·電成本 外亦可使主轴於熱脹及冷縮時均保持所設定之加工原點 ，以維 持所設定之加工精度不變者。 M438340 <對照先前技術之功效> ' 本_之主要目的储絲式溫賴償控織置檢測由電腦 加工機械PLC傳送之主轴轉速訊號，經控制電路單元之中央處理 單元（CPU)中之主動式溫度補償控制電路將該主軸轉速訊號與所 預設之溫度值參數進行比對’而可隨電腦加卫機械主軸轉速的變 化給㈣應的溫度’除可提升加讀率減少故料及節省用電成 本0 • 本創作之次一目的主要係藉主動式溫度補償控制裝置，而可 隨電腦加工機齡_速的變化給予職的溫度，可使主轴不因 _過高或過储生熱脹及冷縮，使主軸均保持所設定之加工原 點’以維持所設定之加工精度者。 為使貝審查委員能更了解本創作之結構特徵及其功效，茲 配合圖式並詳細說明於后。 【實施方式】 .籲《 %參閱第一圖、第二圖及第三圖所示，本創作係有關一種電 腦加工機械主軸主動式溫度補償控制裝置，主要包括控制電路單 元（1)及冷卻機裝置（2)，其中控制電路單元（工）包括一中 ^處理單70 (CPU) ( ! i ) 一訊號輸人端（工2 )及—冷卻液體 /皿度輪入端（1 3 ) ’且前述中央處理單元（cpu) ( i丄）内包括 有值溫控制電路（1 1 !)及主動式溫度補償控制電路（【丄2 )， 其中冷卻機裝置⑵包括壓縮機（2 i )、散熱器（2 2 )、散 熱風扇（2 3)、冷凝器（24)、熱交換器（25)、加熱器（2 5 )及泵浦（2 7)等構件，冷卻機褒置（2)以循環管（3) 二、電腦加工機械（4 )主轴室（4 2 )連接，並輸送冷卻麵環， 控制主轴（41)之溫度，冷卻機裝置（2)中之泵浦（2 7) 田由主轴（41)之主轴室（4 2)回流口（4 2 )流出之高 —V p液傳輸進入熱交換器（2 5)内之冷卻液室（2 5 1)進 行熱乂換’使冷卻液溫度降低，再回流由流入口（ 4 2工）進入 -轴至（4 2)，冷煤職由壓縮機（2丄）輸送至散熱器（2 2 ) 經由散熱風扇（2 3 )進行散熱降溫後，再經由-冷凝H ( 2 4 ) 降溫，經冷難（2 4 )降溫之冷煤最後被傳送至前述熱交換器 (25)内之冷煤室（25 2 )，以進行對冷卻液室（251)内 之冷卻液时後’冷煤再回流至壓縮機（2 i )，該控制電路單元 訊號輸入化（12 )則連接有來自電腦加工機械（4) PLC主軸轉速訊號輸出端（4 3 )所輸出之主轴⑷）轉速訊號， 於主軸室（4 2)冷卻液回流口（ 4 2 2)與栗浦（2 7)間之 循環管（3 )上’設有一㈣感溫器（3工），平時藉由該液體感 溫器（31)感測由主轴室（4 2)回流口（ 4 2 2)流出之冷 部液溫度傳送至控織解元（！）之冷卻㈣溫度輸入端（丄 3 )’以判斷冷卻液之溫度是否缺或低於所設定之值溫值，而由 _央處理單％ (CPU) ( i i )之㈣控制電路d 1 1)來控制 啟動冷卻機裝置⑵顯機（2工）產生冷卻溫度之調節，使 冷卻液溫度_鋪在所蚊溫度植溫㈣縣，藉本創作之 溫度自動追蹤設定功能，當電腦加工機械⑷於加工不同材料 M438340 工件或於加卫中因加i位置及主轴（41)轉速要求不同時，使 主轴（41)轉速產生高轉速及低轉速之變化而使主軸（41) 產生不同加工溫度時’此時控制電路單元（1 )之訊號輸入端（1 2)則接收到主軸（41)轉速之訊號，當主軸（41)轉速高 時，此時主軸（41)所產生之加工溫度則較高，經中央處理單 兀（CPU) (1 1 )中之主動式溫度補償控制電路（丄丄2 )判讀 後’則啟動冷卻機裝置（2)之壓縮機（21) Φ動冷謀循環至 ❿熱交換器（2 5 )内之冷煤室（2 5 2 )，以達降低冷卻液之溫度， 使主軸（41)於高轉速時可得到其所需之適當加工溫度，當主 軸（41)轉速低時，此時主軸（41)所產生之加卫溫度則較 低’同樣的’中央處理單元（CPU) (11 )+之主動式溫度補償 控制電路（112)於判讀主軸（4 i)低轉速之訊號及目前冷 卻液溫度之數據後，以決定停止壓縮機（2 i )或降低壓縮機（2 1)之運轉’而當冷卻液溫度過低時，亦可控制設於熱交換器（2 # 5)與主軸室（4 2)冷卻液流人口（4 21)間之加熱器（2 6 )對冷卻液加熱升溫，以達所需之主轴（4丨）加卫溫度者， 藉由本創作之控制裝置而可隨電腦加工機械（4)主軸（4工） 轉速變化’ Μ主動式溫度補償控制電路（丄丨2)控制冷卻機裝 置（2 )之壓縮機（2 1)及加熱器（2 6 )，使循環冷卻液降溫 或升溫，來絲給予電腦加卫機械⑷主軸（4 i )加工之最 佳溫度’除提升加I效率、減少故障、增加壽命外，亦使主轴（4 1)不因溫度過高或過低產生熱脹冷駄狀態，保持主軸（4工） 7 不產生偏移所奴之加m升加 (^創作具有溫度自動追麟定功能‘次啟動冷卻機裝置 ’栗浦（2 7)開始運轉，冷卻機裝置⑵循環管⑶ =部液開始循環，經過冷卻機裝置⑵到電腦加工機械⑷ 4 1)之主轴至（4 2)再回流冷卻機裂置⑵（如第一 騎示）’循環管（3 )内之液體感溫器（3 1 )在循環之冷卻液 循環第30秒(於3G秒邮細運轉，其他機能不啟動），從電 腦加工機械（4 )主f d 1、+ (4 1 )之主軸室（4 2 )所帶回的溫度 值鎖定為冷卻機裝置⑵控制電腦加卫機械⑷主軸（4工） 工作中基礎的溫度，至加辑完工電腦加卫機械（4 )主轴㈠ 1)均保縣礎的溫度，直到冷卻機裝置（2)完全_，再次 啟動冷部機裝置（2 )，冷卻機裝置⑵會重新制新的溫度值， 如此的冷卻機裝置⑵㈣赋可績電腦加工機械⑷，不 用在空雕溫廠房就可以提升工作精度施以上，達到環保與節能 的功效’並且使電腦加工機械⑷主軸（4工）壽命延長。 综上所述’本創作具提升加工效率、減少故障、增加壽命、 使主軸不因溫度過高或過低產生熱腺冷縮之狀態保持主轴不產生 偏移所設定之加工原點提升加工精度等功效，為—甚具新賴性、 進步性及可供產業上應用之創作，實已符合新型專利之給予要 件’爰依法提出專利申請，尚析貴審查委員能詳予審查並早 曰賜准本案專利，實為德便。 不能 作之均等 唯以上所述者，僅為本創作所舉之其中較佳實施例 :=創:之範圍，舉凡依本㈣ 變化與修飾’皆應仍屬本創作專利涵蓋之範圍内。 【圖式簡單說明】 第一圖係本創作各構件間之控制平面圖。 第二圖係本創作之控制流程方塊圖。 第三圖係本創作控制電路單元之放大圖。 【主要元件符號說明】 (1) 控制電路單元 (111)怪溫控制電路 (12)訊號輸入端 (2) 冷卻機裝置 U 2)散熱器 (2 4)冷凝器 φ (2 51)冷卻液室 (2 6)加熱器 (3) 循環管 (4) 電腦加工機械 (4 2)主轴室 (4 2 2)回流口 (1 1)中央處理單元（CPU) (112)主動式溫度補償控制電路 (13)冷卻液體溫度輸入端 (21)壓縮機 (2 3)散熱風扇 (2 5)熱交換器 (2 5 2)冷煤室 (2 7)泵浦 (31)液體感溫器 (41)主轴 (421)流入口 (4 3 ) PLC主軸轉速訊號輸出端 9

Claims (1)

1. M438340 六、申請專利範圍： 1、-種電腦加工機械主轴主動式溫度補償控制裝置，主要包括 控制電路單元、冷卻機裝置及魏加工機械，其主要特徵為： 其中控制電路單元包括—中央處理單元⑽）、—訊號輸入 端及-冷卻㈣溫雜人端，且錢巾歧理單元（⑽）内包括 有悝溫控㈣路及絲姐度猶控健路，其中冷卻機裝置包 括壓縮機、賴H、㈣風扇、冷凝^、敏換^、加熱器及栗 浦等構件，冷卻機裝置以循環管與電腦加工機械主轴室連接，並 輸送冷卻賴環，啸齡軸之溫度，藉冷卻機裝置中之果浦將 由主軸之主軸室回鈔流出之高溫冷卻賴輸進人熱交換器内之 冷卻液室it賴交換，使冷躲溫度降低，相流由流入口進入 主軸室，冷制藉由壓縮機輸送至散熱器經由散熱風扇進行散熱 降溫後，再經由-冷凝器降溫’、經冷凝器降溫之冷煤最後被傳送 至别述熱交換如之冷，以進行對冷卻液㈣之冷卻液降溫 後’冷煤相流至壓職，該控魏路單元之職輸人端則連接 有來自電腦加工機械PLC主軸轉速訊號輸出端所輸出之主軸轉速 訊號’藉由溫度自動追縱設定功能’當電腦加工機械於加工不同 材料加工件或於加工中因加工位置及主轴轉速要求不同時，使主 輛轉速產生高轉速及低轉速之變化而使主軸產生不同加工溫度 時，此時控制電路單元之訊號輸入端則接枚到來自電腦加工機械 pLC主軸轉速訊號輸出端之主轴轉速之訊號當主轴轉速高時，此 時主軸所產生之加工溫度則較高，經中央處理單元（cpu)中之主 10 動式溫度補償控制電路觸後，麟動冷卻機裝置之壓縮機帶動 冷煤循壞至熱父換糾之冷煤室，以餅低冷躲之溫度，使主 軸於高轉速時可得到其所需之適t加；度，#主轴轉速低時， 此時主轴所產生之加工溫度則較低，同獅，中央處理單元（cpu) 中之主動式溫度補償_電路於觸主減轉速之峨及目前冷 部液溫度之絲後’ α蚊停止壓賴或降健賴之運轉。 2、 如_請專職’1項所述電腦加讀械主軸絲式溫度補 償控制裝置，其巾於主軸室冷卻液喊σ與泵浦間之循環管 上’ S史有-液體感溫器’藉由該液體感溫器感測由主轴室回 流口流出之冷卻液溫度傳送至控制電路單元之冷卻液體溫度 輸入端，由控制電路單元判斷冷卻液之溫度是否高於或低於 所設定之溫度範圍之數據，並配合控制電路單元之訊號輸入 端接收有來自電腦加工機械PLC主軸轉速訊號輸出端所輸出 之主軸轉速訊號數據’將前述兩種數據經中央處理單元（cpu) 中之主動式溫度補償控制電路判讀後控制冷卻機裝置之壓縮 機產生溫度之調節，以主動給予電腦加工機械主軸加工之最 佳溫度者。 3、 如申請專利範圍第1項所述電腦加工機械主軸主動式溫度補 償控織置’其中於熱交換器與主軸室冷卻液流入口間二循 環管上，另設有_加熱H，_冷卻絲置之_機對冷卻 液之溫度調節外，當冷卻液溫度過低時，亦可控制設於熱交 換器與主轴室冷卻液流入口間之加熱器對冷卻液加熱升溫^ 、達所需之主軸加工溫度者。 2睛專利範群1項所述電腦加工機械主軸主動式溫度補 工制裝置’其中之溫度自動追蹤設定，主要係於每次啟動 ^部機t置，泵浦開始運轉，冷卻機裝置循環管内之冷卻液 循環，經過冷卻難置到《加工機械主轴之主轴室再 =流冷卻機裝置，猶環管内之液體感溫器在循環之冷卻液循 衣第30秒’且於3〇秒内只有栗浦運轉，其他部份不啟動， 從電腦加工機械主轴之主轴室所帶回的溫度值鎖定為冷卻機籲 裂置控制電腦加工機械主軸工作中基礎的溫度，至加工件完 工電腦加讀械主納_基_溫度，直齡卻機裝置完 關機再人啟動冷卻機裝置，冷卻機裝置會重新偵測新的 溫度值，如此的冷卻機裝置控制模式可以使電腦加工機械不 用在空雛溫廠房就可以提升工作精度观以上，達到環保與 節能的功效，並且使電腦加工機械主轴壽命延長。