(57)【要約】  冷媒用のポンプ（１２）と、少なくとも一つの消費体（１０）と、冷却システム内の実際の圧力(Pi)を検出する圧力センサ（２４）と、冷却システムの圧力を目標圧力(Ps)に調節するポンプ（１２）に作用するフィードバック制御装置（２２）と、消費体へ供給される冷媒の圧力を制限する制限バルブ（２６）と、を備え、制限バルブ（２６）の開口圧力(Plim)は可変であり、フィードバック制御装置（２２）は、開口圧力が目標圧力よりも常に高い所定の値となるように、目標圧力(Ps)に基づいて開口圧力を調節することを特徴とする機械工具用の冷却システム。
2015501733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械工具用の冷却システムであって、
冷媒用のポンプ（１２）と、
少なくとも一つの消費体（１０）と、
前記冷却システム内の実際の圧力(Pi)を検出する圧力センサ（２４）と、
前記冷却システム内の圧力を目標圧力(Ps)に調節するために前記ポンプ（１２）に作用するフィードバック制御装置（２２）と、
前記消費体へ供給される前記冷媒の圧力を制限する制限バルブ（２６）と、を備え、
前記制限バルブ（２６）の開口圧力(Plim)は可変とされ、前記フィードバック制御装置（２２）は、前記開口圧力が前記目標圧力よりも常に所定量高くなるように、前記目標圧力(Ps)に基づいて前記開口圧力を調節することを特徴とする機械工具用の冷却システム。
【請求項２】
請求項１に記載の冷却システムであって、
前記フィードバック制御装置（２２）は、前記開口圧力(Plim)を前記目標圧力(Ps)と所定差の値に調節することを特徴とする機械工具用の冷却システム。
【請求項３】
請求項１に記載の冷却システムであって、
前記フィードバック制御装置（２２）は、前記開口圧力(Plim)を、前記目標圧力(Ps)に比例する値に調節することを特徴とする機械工具用の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒用のポンプと、少なくとも一つの消費体と、冷却システム内の実際の圧力を検出する圧力センサと、冷却システム内の圧力を目標圧力に調節するようにポンプに作用するフィードバック制御装置と、冷却システムが消費体へ供給する冷媒の圧力を制限する制限バルブと、を含む機械工具のための冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
機械工具では、一つの加工サイクルにおいて、通常、複数の異なる工具が使用される。工具を使用するからには、冷却液を供給することにより各工具を冷却することが必要とされる。工具ごとに冷媒の要求量が異なるので、工具の製品は、工具ごとに冷却システムが供給しなければならない具体的な目標圧力を規定する。
【０００３】
上述したタイプの冷却システムにおいて、システム内の圧力はセンサの手段により検出され、ポンプは所定の目標圧力を維持するように調節される。制限バルブは、安全弁のみとして機能し、設定可能な最大目標圧力よりもかなり大きい固定の開口圧力を有する。このシステムにおいて、ポンプは、圧力の要求の変化に応じてただ比較的ゆっくりと応答する。このため、特別な場合、とりわけ、たとえば、一の消費体の電源が切られるなどして冷媒の要求量が急に低下した場合に、圧力の急上昇が起きる場合がある。この圧力の急上昇は、安全弁の開口圧力以下に維持されたとしても、好ましくない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、ポンピングロスが小さく、それでも冷媒の要求量の変化に迅速に適応可能である冷却システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明によれば、制限バルブの開口圧力を可変とし、フィードバック制御装置が、開口圧力が目標圧力よりも常に高い所定値となるように、目標圧力に基づいて開口圧力を調節する。
【０００６】
したがって、本発明によれば、制限バルブは、単に安全弁として機能するだけでなく、冷媒の要求量の低下時における望ましくない圧力急増を抑制する機能を備える。その場合において、圧力急増を抑制するために、所定量の冷媒が制限バルブを介して流され、これにより、ポンプの損失は僅かに増加する。しかし、制限バルブの開口状態は、極短時間であって、散発的に起きるので、ポンピングロスの増加は無視できる程度である。
【０００７】
圧力の急増をできる限り抑制するために、制限バルブの開口圧力が目標圧力よりも少しだけ高いことが望ましい。しかしながら、圧力差が小さすぎると、制御装置の正常な制御のバラツキでも、制限バルブがもっと頻繁に開いてしまうため、ポンピングロスの増加が発生する。このような理由により、実際には、開口圧力と目標圧力との差は、ポンプ、圧力センサ、及び制御装置によって構成される制御ループの制御のバラツキに応じたものであるべきである。
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態は従属請求項に係る発明により示される。
【０００９】
一の実施の態様において、フィードバック制御装置は、開口圧力と目標圧力との差を一定に保つように構成される。他の実施の態様において、この差は、目標圧力に比例してもよい。
【００１０】
一の実施例では、図面とともに、さらに詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、機械工具用の冷却システムの回路図を示す。
【図２】図２は、冷却システムの機能を説明するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図示した冷却システムは、ポンプ１２から液体の冷媒が供給される３つの消費体１０を備える。ポンプ１２の導出配管１４は３つの消費体１０へ分岐するので、これらの全てに同じポンプ１２から冷媒が供給される。
【００１３】
各消費体１０は、機械工具の具体的な工具のための冷却機構により構成される。各工具は、サイズ及び構造が異なり、また、それらの冷媒の要求量も異なる。工具が使用されているまさにその時に、（例えば、図示しないバルブを開くことによって）工具に設けられた冷却機構を作動させるために、機械工具の制御ユニット１６は消費体１０を制御する。機械工具が多数の機械が同時に作動するように形成されているときには、多数の消費体が同時に作動することがある。
【００１４】
ポンプ１２は、その回転速度が周波数変換器２０によって制御されるモータ１８によって駆動される。周波数変換器20の周波数は、フィードバック制御装置２２により決定される。フィードバック制御装置２２は、導出配管内の実際の圧力Piを示す信号を圧力センサ２４から受信し、目標圧力Psを示すシグナルを、制御ユニット１６から受信する。目標圧力Psは、消費体の現在の動作に依存する。
【００１５】
さらに、導出配管１４内の圧力が目標圧力に基づく値に制限されるように、フィードバック制御装置２２は、圧力制限バルブ２６を制御する。最後まで、制限バルブ２６は、フィードバック制御装置２２から、制限バルブの開口圧力Plimを示す信号を取得する。
【００１６】
作動中の消費体によって工具に導かれた冷媒は、集約され、図面に再循環配管２８の記号で表わしたように、冷媒は、冷媒槽３０へ再循環される。そして、冷媒は、この冷媒槽３０から吸引配管３２を経由して再びポンプ１２により吸引される。
【００１７】
分岐配管３４は、ポンプの導出配管１４から制限バルブ２６の圧力チャンバ３６へ導かれている。圧力チャンバ３６は、ピストン３８により区切られ、その結果、可変の空間を有している。ピストン３８の位置に応じて、制限バルブ２６の開放口４０は、より小さい又はより大きい範囲の開放状態又は閉塞状態が維持される。例えば電気-空気アクチュエータである、アクチュエータ４２は、フィードバック制御装置２２によって決定された所定の閉鎖力によって、閉鎖方向（図中右方向）にピストン３８を付勢する。
圧力チャンバ３６内の圧力が開口圧力Plimを超えている場合に、冷媒がピストン３８に及ぼす力はアクチュエータ４２の閉塞力を超える。これにより、ピストンが左側に移動して開放口４０を開き、そして結果的に、ポンプ１２によって搬送される冷媒の一部は、開放口４０と副配管４４を介して冷媒槽３０へ戻る。
このようにして、圧力チャンバ３６内の圧力と導出配管１４の圧力は制限される。
【００１８】
フィードバック制御装置２２は、導出配管１４内の圧力が、制限バルブの開口圧力Plimよりも常に少し小さい目標圧力Psに近似し続けるように、モータ１８の回転速度と、これによるポンプ１２の吐出容量を制御する。したがって、本実施形態のポンプ１２の吐出容量は、特定の目標圧力に基づいて現在動作中の消費体１０に供給するためにちょうど十分な容量となる。
【００１９】
工具を交換する場合において、制御ユニット１６は、それまで動作中であった消費体１０を非動作中とするため、また、新たな工具に属する消費体を代わりに動作中とするために、制御命令を出力する。必要に応じて、制御ユニット１６は、同時に、目標圧力Ps.を増加させるか又は減少させる。この場合に、フィードバック制御装置２２は、アクチュエータ４２に、開口圧力Plimを適宜に調節するように命令する。
【００２０】
新しい目標圧力が以前の目標圧力よりも低いときには、フィードバック制御装置２２は、モータ１８の回転速度を減少させる。その結果、ポンプ１２の吐出容量は減少するので、圧力チャンバ３６内の圧力は減少する。しかしこれにより、開口圧力、すなわち閉塞力も同時に減少するので、ピストン３８が右側に移動することがない。このように、実際の圧力は、新たな目標圧力となるように、急速に減少する。場合によっては、閉塞力は、ピストン３８が左側に移動して開放口４０を事前に開放し、圧力減少を促進する範囲までにも減少することもある。
【００２１】
工具の交換が、さらに高い目標圧力を要求する工具の使用を意図する場合には、フィードバック制御装置２２は、開口圧力と閉塞力を増加させるようアクチュエータ４２に命令する。結果として、ピストン３８は、右側へ動かされ、圧力チャンバ３６の容積は減少する。このように、仮に圧力チャンバ３６が十分に大きい容積を有しているならば、ポンプ１２の吐出容量が要求量に満たない移行状態においてであっても、消費体１０に十分な量の冷媒を供給することができる。
【００２２】
変形された実施態様において、制御ユニット１６は、消費体１０の切り替えのためと、例えば、フィードバック制御装置２２がポンプ１２の吐出容量の変化を「予測」するように、所定の遅延時間をもって目標圧力を変更するために、制御命令を出力する。
【００２３】
図２は、冷却システムの機能を示すタイムチャートである。
【００２４】
図２中の曲線４６は、時間ｔ１，ｔ２、及びｔ３において、一の消費体から他の消費体への切り替え、又はある消費体のスイッチの入切があるという事実に起因する、消費体１０の冷媒の要求量Ｑについての時間変化を示す。図２の下方領域に示すより細い連続した線は、制御ユニット１６によって決定される目標圧力Psの時間依存性を示す。時間ｔ１において、目標圧力は増加する。時間ｔ２とｔ３において、消費体のオン及びオフがそれぞれ切り替えられているために冷媒の要求量Ｑが変化するが、目標圧力は一定であり続ける。破線で示す曲線は、開口圧力Plimの変化を示す。例えば、ここに示すように、目標圧力Psと開口圧力Plimとの差は、目標圧力の絶対値から独立して、常に一定である。変形した態様において、この差は、目標圧力Psの絶対値に比例してもよい。任意ではあるが、この差は、目標圧力とより複雑な関数で関係づけられてもよい。
【００２５】
図２に太線で描かれた曲線は、実測された圧力Piの時間依存性を示す。本システムの制御特性のために、実測された圧力Piは目標圧力Psに対して常にいくらかの振動が見られる。しかし、開口圧力Plimがこの変動幅に達しないようにPlimとPsとの差が選択される。
【００２６】
時間ｔ１において、実測された圧力Piは目標圧力Psの増加に伴い増加する。時間ｔ２において、別の消費体のスイッチが入れられるので、実際の圧力が一時的に下降する。しかし、この下降は、ポンプの回転速度を増加する対応により、迅速に釣り合うように調整される。
【００２７】
時間ｔ３において、目標圧力Psが一定に維持されているときに消費体のスイッチが切られたので、冷媒の要求量は急減する。モータ１８の回転速度は十分迅速に減少することができないので、この状況においては、開口圧力Plimが短い時間だけ上限を超える。これにより、制限バルブ２６が開く。
このように、圧力の急上昇は開口圧力Plimによって制限される。ポンプの回転速度がさらに減少する間、実際の圧力は減少する。これにより、制限バルブは再度閉じるとともに、目標圧力Ps.に対する圧力振動を再度解消する。
【図１】
2015501733.tif 000003
【図２】
2015501733.tif 000004
【国際調査報告】
2015501733.tif 000005
2015501733.tif 000006