(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工液の温度を検出するための液温センサ，周囲温度を検出する気温センサ，及び前記気温センサが検出した前記周囲温度を加工液の設定温度として設定すると共に設定された前記設定温度を目標値として加工液の温度を制御するコントローラを具備し，前記コントローラは，設定された加工液の前記設定温度を温度メモリに記憶させると共に，加工機の再起動時には前記気温センサが検出した前記周囲温度に代えて前記温度メモリから読み出した温度を新たな設定温度として設定することが可能であることから成る恒温装置。
【請求項２】
加工液の前記設定温度の前記温度メモリへの記憶は，加工機の起動スイッチのオフ時に行われることから成る請求項１に記載の恒温装置。
【請求項３】
加工液は，タンクから前記加工機に備わる工具と前記加工機にセットされ且つ前記工具で加工される工作物との加工部に供給された後，前記タンクに還流され，加工液の温度は，前記タンク内に貯留されている加工液を冷却又は加熱することによって制御されることから成る請求項１又は２に記載の恒温装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は，高精度加工機に適用される，加工液の温度を設定温度に制御する恒温装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に，広大な機械加工工場に空調設備を設けることは膨大な設備費を要する上に大電力の消費を余儀なくされることから，一般の機械加工工場にはほとんど空調設備が設けられていない。空調設備のない工場の室温は，一日の内でも朝昼晩と変化し，また，四季の移り変わりによっても変化し，室温の日変化及び年変化はきわめて大きい。工作物は勿論のこと，加工機自体もこの温度差によって熱膨張や熱収縮を生じるため，工作物に対して高精度加工が要求される場合には，この温度差は無視できないものとなる。
【０００３】
そこで，高精度の機械加工を達成するため，従来，切削液の温度を一定温度に維持するための恒温装置を設け，一定温度に調節された切削液を加工機に備わる工具と加工機にセットされ且つ前記工具で加工される工作物との加工部位に供給することにより，周囲の温度が変化しても加工中の工作物等の温度が変化しないようにしている。本出願人も，こうした観点から，恒温装置及び該恒温装置の温度制御方法について提案している（特願平１０−１０１９２４号）。
【０００４】
上記の提案による恒温装置は，タンク内に貯溜された切削液の温度を検出するための液温センサ，周囲温度を検出するセンサ，加工機の起動時に前記センサで検出した温度を設定温度として自動的に設定する自動温度設定器，及び前記液温センサで検出した温度が前記設定温度になるように前記切削液の温度を調節する温度制御装置から構成されており，また，上記の提案による恒温装置の温度制御方法は，加工機にセットされた加工中の工作物，刃物及び加工機内の発熱部を冷却するために前記加工機に供給される切削液を設定温度に維持するための恒温装置の温度制御方法において，加工開始時の周囲温度を自動的にセンサで検出し，該検出値を設定温度として設定し，前記切削液の温度が前記設定温度に維持されるように温度制御することを特徴とするものである。
【０００５】
本出願人が提案した恒温装置及び該恒温装置の温度制御方法は，加工機の起動時，例えば，その日の最初に起動スイッチ（電源スイッチ）を入れた時に，周囲温度即ち室温を自動的に温度センサで検出して，その検出した温度を恒温装置の設定温度とし，コントローラは該設定温度を加工中に維持する制御をすることにより，起動時の待機時間をほとんど無くし，加工機自体及び工作物の加工中の温度変動及びそれに基づく加工機と工作物との変形を無くし，工作物に対する高精度加工を確保しようとするものである。
【０００６】
加工機の初期立上げ時には切削液の温度は室温に一致しているのが普通であるから，切削液の温度が設定温度に一致するまで待機する必要はない。温度制御装置は，液温センサで検出した切削液の温度が設定温度からずれると，切削液の温度を設定温度に一致させるべく，タンク内に貯溜された切削液を冷却又は加熱することによって温度調節をする。設定温度に維持された切削液は，加工機に供給され，加工機にセットされた加工中の工作物，刃物及び加工機内の発熱部を冷却する。これにより，工作物や刃物の温度を，周囲の温度変化の影響を受けることなく，一定に維持して高精度の加工を可能にすることを図っている。
【０００７】
上記の恒温装置及び該恒温装置の温度制御方法は，加工機の初期立上げ時における加工精度の低下を抑制するのに有効なものであるが，加工機が何らかのトラブル等で電源をオフにしなければならない事態が発生した場合，そのトラブルを解消して次に電源をオンにすると，加工液の温度制御は立上げ時と同じ制御手順で開始される。即ち，図５に示すように，機械の初期立上げ時をｔ0 とし，加工開始から室温が，ＴR の如く変化する一般的な工場環境において，初期立上げ後連続加工中のｔ1 時に何らかのトラブル等で電源をオフにし，再度ｔ2 時に再起動させた場合，従来技術では，再起動時の室温ＴR 2 を設定温度ＴS として設定し，その設定温度ＴS （＝ＴR 2 ）で加工液の温度制御が実行され，加工液の温度ＴL はＴL 1 （メモリ機能オフ）のカーブを描く。加工寸法も同様に（図５の下段）ＴL 1 のラインを描き，徐々に変化し，初期の加工寸法とは大きく異なっていく。機械電源オフ時までは，加工液温度は初期の設定温度ＴR 0 （＝ＴS ）で制御されており，大きく電源オフ時の室温とは異なる。また，電源オフ後も加工液は，熱容量が大きいので，短時間で室温と同じレベルまでは到達できない。再起動後，加工寸法が安定すれば，ＮＣ（数値制御）のオフセット機構で補正が可能であるが，安定するまでΔｔ2 の時間がかかることになる。したがって，再起動時にΔｔ2 の機械のアイドリング時間が発生し，しかもその後に寸法チェックをし，オフセット補正を行わなければならず，余計な作業及び加工機の稼働率の低下が発生する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
したがって，恒温装置及びその温度制御方法においては，加工機の電源をオフとしその後，再起動する場合に，加工液の温度制御の設定温度を一律に再起動時に検出された室温に設定し直すのではなく，加工液の温度変化が緩慢であることに着目して，加工液の設定温度として加工機の電源オフ時における加工液の温度に略等しい温度を設定して，加工機の電源のオン復帰の後も，直ちに高い加工精度で工作物を加工することを可能とする点で解決すべき課題がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は，上記の課題を解決することであり，加工機を当初に立ち上げた後，電源をオフとしその後更に再起動する場合に，加工液の温度変化が緩慢であることに対応して，加工液の温度制御の設定温度を加工機の電源オフ時の設定温度に再設定することにより，加工機の電源のオンの後も直ちに，高い加工精度を維持した状態で工作物の加工を再開し，加工機の稼働率を向上することができる恒温装置を提供することである。
【００１０】
この発明は，加工液の温度を検出するための液温センサ，周囲温度を検出する気温センサ，及び前記気温センサが検出した前記周囲温度を加工液の設定温度として設定すると共に設定された前記設定温度を目標値として加工液の温度を制御するコントローラを具備し，前記コントローラは，設定された加工液の前記設定温度を温度メモリに記憶させると共に，加工機の再起動時には前記気温センサが検出した前記周囲温度に代えて前記温度メモリから読み出した温度を新たな設定温度として設定することが可能であることから成る恒温装置に関する。
【００１１】
この恒温装置によれば，コントローラは，加工機の初期立上げ時には気温センサが検出した周囲温度を加工液の設定温度として設定し，設定された設定温度を目標値として加工液の温度を制御する。設定された加工液の設定温度は，設定温度として任意に温度メモリに記憶される。何らかのトラブルに対処するため電源をオフにすることにより加工機の稼働を停止し，トラブル解消後に再度加工機を起動するときには，コントローラは，気温センサが検出した周囲温度に代えて温度メモリから読み出した温度を新たな設定温度として設定することができる。加工機の周囲温度は，加工機の稼働の停止後から再起動までの間の短時間の間にも大きく変化することがあるが，加工液は大きな熱容量を有するため，加工液の温度はあまり変化しない。したがって，温度メモリに記憶されている稼働停止前の設定温度を新たな設定温度とすることで，加工液や加工機等の温度を大きく変動させることがなく，長い待機時間を作らずに且つ高い加工精度が維持される。
【００１２】
加工液の前記設定温度の前記温度メモリへの記憶は，加工機の起動スイッチのオフ時に行われる。また，加工液は，タンクから前記加工機に備わる工具と前記加工機にセットされ且つ前記工具で加工される工作物との加工部に供給された後，前記タンクに還流され，加工液の温度は，前記タンク内に貯留されている加工液を冷却又は加熱することによって制御される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下，図面を参照して，この発明による恒温装置及び該恒温装置の温度制御方法の実施例を説明する。図１はこの発明による恒温装置の一実施例を示す側面図，及び図２は図１に示した恒温装置の内部構造を説明するための説明図である。
【００１４】
恒温装置１は，旋盤等の加工機のために貯留される切削液等の加工液の温度を所定の温度に管理するためのものであり，図１及び図２に示すように，タンク２内に貯溜した加工液３の温度を検出するための液温センサ４，周囲温度である室内温度を検出する気温センサ５，加工液３の温度を設定温度になるように制御するコントローラ６を備えている。コントローラ６は，加工液３の設定温度を設定する温度設定部３１，及び液温センサ４で検出した温度が前記設定温度になるように加工液３の温度を調節する温度制御部３２を内蔵している。
【００１５】
恒温装置１は，また，加工液３を加熱するためのＵ字状のヒータ７，及び加工液３を冷却するための冷凍装置８を備えている。冷却器９を除く冷凍装置８の大部分とコントローラ６は，恒温装置１のケース１０内に収納されている。一方，冷凍装置８の冷却器９，ヒータ７と，液温センサ４，及び攪拌円盤１１は，ケース１０の下側から突出している。恒温装置１は，これらの突出した各機器４，７，９，１１を加工液３の中に浸けた状態で，加工液３の入ったタンク２の上に設置される。また，気温センサ５は，室内温度を最適に検出することができるように，加工機内又はその周辺等の任意の位置に設置される。即ち，気温センサ５は所望の領域の温度を検出するため，加工機内の任意の場所に設置することも可能である。また，この恒温装置１には，コントローラ６に関連して，温度設定部３１で設定された加工液の設定温度を記憶する温度メモリ３３が設けられている。
【００１６】
冷凍装置８は，図２に示すように，コンプレッサ１２，コンデンサ１３，キャピラリチューブ１４，冷却器９を順次接続した冷凍サイクルによって構成されている。この冷凍サイクルにおいて，コンプレッサ１２の吐出側と吸込側とをアンローダ用電磁弁１５を介して連絡するバイパス路１６が設けられており，アンローダ用電磁弁１５は，潤滑油圧を検出する圧力スイッチ（図示せず）によって作動し，コンプレッサ１２の始動時に開き，コンプレッサ１２が所定の回転数に達して圧力が所定圧力に達すると閉じる。また，コンプレッサ１２の吸込側にはコンプレッサ１２への液バックを防止するためにアキュムレータ１７が設けられている。また，コンデンサ１３とキャピラリチューブ１４との間には，冷媒中の異物や水分を除去するために乾燥剤を内蔵したフィルタ１８が設けられている。
【００１７】
冷媒は，コンプレッサ１２の回転に伴ってコンプレッサ１２で圧縮され，高温高圧のガス冷媒となってコンプレッサ１２から吐き出されてコンデンサ１３へ入る。コンデンサ１３では熱が奪われて冷媒は液化し，高温高圧の液体冷媒となる。また，コンデンサ１３に設けられたファン１９は，コンデンサ１３へ送風してコンデンサ１３における凝縮を促進する機能を果たす。コンデンサ１３で液化された高温高圧の液体冷媒は，キャピラリチューブ１４を通過するときに膨張して低温低圧の液体冷媒となる。該液体冷媒は冷却器９を通過するときに回りから熱を奪うことによって低温低圧のガス冷媒となる。即ち，冷却器９は加工液３の中に浸漬されているので，加工液３から熱を奪って加工液３を冷却する。冷却器９は，螺旋状に巻かれて円筒状に形成されており，冷却器９の中に攪拌円盤１１が設けられている。攪拌円盤１１は，攪拌用モータ２１によって駆動され，加工液３を攪拌してタンク２内の温度分布を均一化させるものである。
【００１８】
ヒータ７は加工液３を加熱するものであるが，空焚きを防止するために空焚き防止スイッチ２０が設けられている。タンク２内の加工液３が不足しているときには，空焚き防止スイッチ２０が作動してヒータ７は作動停止となり，操作盤２２に設けられた警報ランプ（図示せず）が点灯して異常を知らせるように構成されている。
【００１９】
タンク２内の加工液３に浸けられた液温センサ４，及び室温を検出するための気温センサ５は，コントローラ６に接続されており，各センサ４，５で検出された検出温度が温度コントローラ６に入力される。気温センサ５で検出された室温は，加工機（図示せず）の起動スイッチ（電源スイッチ；図示せず）が入った時にコントローラ６に入力されるように構成されている。例えば一日の最初に加工機を立ち上げるとき，気温センサ５で検出され且つコントローラ６に入力された室温は，温度設定部３１において設定温度として設定される。また，この設定時，或いは加工機の電源をオフにするとき，コントローラ６は，その時に温度設定部３１に設定されていた設定温度を，任意に温度メモリ３３に記憶させる。
【００２０】
コントローラ６の温度制御部３２は，液温センサ４で検出した加工液３の温度が設定温度と一致するようにヒータ７又は冷凍装置８を制御して温度を調節する。加工液３の温度は，室温が変化したとしても，常時，設定温度にほぼ等しくなるように制御される。そして，温度調節された加工液３は，加工機にセットされた工作物と，加工機に備わり且つ工作物を加工する工具との加工部を冷却するため，その加工部に供給される。まり，加工液は，加工機内のその他の発熱部を冷却するために加工機に供給されることもある。
【００２１】
次に，この発明による恒温装置１の作動を，図３及び図４に示すフローチャート及び図５に示すグラフを参照して説明する。図３に示すフローチャートは起動スイッチオンのときの加工液の温度設定処理を示すフローであり，図４に示すフローチャートは起動スイッチがオフのときの設定温度記憶処理を示すフローである。図５の上段は，周囲温度ＴR ，加工液の温度ＴL の時間変化を示すグラフ，又下段はそれに伴う加工寸法変化を示すグラフである。図３のフローチャートに示すように，まず，一日の最初に加工機を稼働を開始するに当たり，時刻ｔ0 においてオペレータは起動スイッチを入れる（ステップ１）。次に，設定温度メモリ機能を選択するか否かが判断される（ステップ２）。例えば，その日の最初における加工機の立上げ（初期立上げ）では，設定温度メモリ機能がオフにされるから，コントローラ６は気温センサ５が現時点において検出した室温ＴR 0 を読み込み（ステップ３），読み込んだ室温ＴR 0 は温度設定部３１において設定温度ＴS として設定される（ステップ４）。温度設定部３１における設定温度ＴS の設定が行われると，温度制御部３２における加工液の温度制御に移行する（ステップ５）。
【００２２】
温度制御部３２における加工液の温度制御においては，コントローラ６は，温度設定部３１において設定された設定温度ＴS を目標値として，ヒータ７又は冷却器９を作動させて，液温センサ４が検出した加工液３の温度ＴL が設定温度ＴS と一致するように，例えばフィードバック制御を行う。加工機の初期立上げ時には加工液３の温度ＴL は室温ＴR に一致しているのが普通であるから，設定温度ＴS は図４に示すように加工液の温度ＴL に等しい。従って，加工機の起動後，待機時間を要することなく，すぐに加工機を稼働させることができる。
【００２３】
加工機によって工作物に対する加工が開始されると，タンク２内の加工液３は工作物及び工具の加工部及び加工機内のその他の発熱部に供給され，これらを冷却しながら工作物の加工が行われる。加工に伴いあるいは室温ＴR の変化に伴い，タンク２内の加工液３の液温ＴL が変化して設定温度からのずれが生じてくるが，液温センサ４は加工液３の液温ＴL を常時検出してコントローラ６に入力しているので，コントローラ６の温度制御部３２は検出した液温ＴL が設定温度ＴS に一致する制御を行う。即ち，液温ＴL が設定温度ＴS よりも低い場合にはヒータ７に通電して加工液３を加熱し，液温ＴL が設定温度ＴS よりも高い場合には冷凍装置８を運転して加工液３を冷却する。また，加工液３の液温ＴL を正確に検出するために，タンク２内の加工液３の温度分布が均一になるように，攪拌円盤１１は攪拌用モータ２１で常時駆動されている。このようにして，加工液３の温度は，設定温度ＴS に一致即ち維持するようにフィードバックによる温度制御が行われる。従って，図５に示すように，室温ＴR がたとえ変化しても，加工液３の温度は常に設定温度ＴS に維持されるので，工作物や刃物は室温の変化の影響を受けることなく，設定温度ＴS と同じ温度に維持され，工作物は高精度で加工される。
【００２４】
加工機による工作物の加工中等，加工機に何らかのトラブル等が発生することにより，時刻ｔ1 において起動スイッチがオフとなったときには，図４に示す設定温度の記憶処理のためのフローチャートに従って，任意に加工液のための設定温度が温度メモリに記憶される。即ち，起動スイッチがオフとなったときには，コントローラ６による加工液の温度制御に割込み処理が実行され，図４に示す処理に移行する。起動スイッチがオフとなる（ステップ１０）と，設定温度メモリ機能を選択するか否かが判断される（ステップ１１）。設定温度メモリ機能をオンとすると判断されるときには，コントローラ６は，温度設定部３１に設定されている設定温度ＴS を，任意に温度メモリ３３に記憶させ（ステップ１２），その後，恒温装置１による加工液の温度制御を停止処理へ移行する指示が出される（ステップ１３）。また，その日の作業，又は一連の加工作業が終了される場合等，加工機の稼働をある程度の長時間停止する場合には，ステップ１１で設定温度メモリ機能をオフとするとするので，ステップ１３にスキップして加工液の温度制御を停止処理へ移行する。この場合，次の起動時には，ステップ１〜５が繰り返される。
【００２５】
加工機のトラブルが解消され，起動スイッチのオンが再起動される場合，図３に示すフローチャートのステップ２では，設定温度メモリ機能の選択はオンと判断される。この場合，コントローラ６は，温度メモリ３３に記憶されている温度ＴM を読み込み（ステップ６），読み込んだ温度ＴM を新たな設定温度ＴS として温度設定部３１に設定し直す（ステップ７）。その後は，ステップ５に移行し，起動スイッチがオフとなったときに設定されていた設定温度ＴS を目標として，前述と同様の加工液の温度制御への移行が行われる（ステップ５）。
【００２６】
したがって，起動スイッチのオンが再起動される場合には，再起動時に気温センサ５が検出した周囲温度ＴR 2 を設定温度として設定するのではなく，温度メモリ３３に温度ＴR 0 として記憶されている起動スイッチオフ時の設定温度が読み出され，その温度が再度，設定温度ＴS として設定されるので，設定温度が加工液の温度からのずれ量が少なくなり，設定温度と大きく異なる温度の加工液で工作物の加工を行うというような事態にならず，加工精度が悪化することも，また加工液の温度が図５に想像線で示すように設定温度（＝ＴR 2 ）に一致するのを待つ必要もなく，直ちに加工機を良好な加工精度で稼働させることができる。
【００２７】
【発明の効果】
この発明による恒温装置は，上記に説明した構成を有しているので，次のような効果を有する。即ち，この発明によれば，再起動時には，温度メモリに記憶した起動スイッチオフ時の設定温度を読み出して新たな設定温度として設定することが可能となるので，再起動時に周囲温度が，加工機の初期立上げ時の周囲温度と大幅に相違していても，その周囲温度が設定温度として設定されることがなく，加工液の温度に略一致していた温度が新たに設定されるので，再起動と同時にすぐに加工精度の良い加工を開始することができ，寸法が安定するまでの時間もΔｔ2 と比較して短く（Δｔ1 ），生産性を向上させることができ，且つ，加工寸法も初期立上げ時の寸法と等しくなり，寸法補正が不要となる。また，コントローラは，液温センサで検出した加工液の温度が設定温度からずれると，液温を設定温度に一致させるべく，タンク内に貯溜された加工液を冷却又は加熱することによって温度調節をするので，加工液の温度は常に設定温度に維持されるので，一定温度の状況において工作物を加工することができる。従って，工作物や刃物は周囲の温度変化の影響を受けることなく，設定温度に維持され，安定した高精度の加工が可能になる。
【００２８】
また，この恒温装置は，初期立上げ時及び再起動時に，温度の設定が自動的に行われるので，従来のようにオペレータが加工開始直前に最適温度を測定する必要はなく，最適温度を設定する必要もなくなり，温度管理が簡単に行えるようになる。しかも，高精密加工では±１μｍの寸法精度が要求されるが，この発明によれば，そのような場合でも十分対応可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による恒温装置の一実施例を示す側面図である。
【図２】図１に示した恒温装置の内部構造を説明するための説明図である。
【図３】この発明による恒温装置における起動スイッチがオンのときの温度設定処理を示すフローチャートである。
【図４】この発明による恒温装置における起動スイッチがオフのときの設定温度の記憶処理を示すフローチャートである。
【図５】図１に示した恒温装置における加工液と室温の時間変化，及び加工寸法の時間変化を示したグラフである。
【符号の説明】
１    恒温装置
２    タンク
３    加工液
４    液温センサ
５    気温センサ
６    コントローラ
７    ヒータ
９    冷却器
３１  温度設定部
３２  温度制御部
３３  温度メモリ
ＴR   周囲温度（室温）
ＴL   加工液の温度（液温）
ＴS   設定温度
ＴM   温度メモリに記憶された温度
【図１】
0003976414.tif 000002
【図２】
0003976414.tif 000003
【図３】
0003976414.tif 000004
【図４】
0003976414.tif 000005
【図５】
0003976414.tif 000006