(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の部材と冷却装置との間の管路に連結され、４方向電磁弁、液体放出通路、還流液流入通路およびポンプを備え、
前記４方向電磁弁は、前端入口、前端出口、後端出口および後端入口を有し、
前記４方向電磁弁は、コントローラに電気的に接続され、前記コントローラの制御を受けたうえで二つの流路状態を切り替え、
前記４方向電磁弁が第一流路状態である場合、前記前端入口は前記前端出口に繋がらず、前記後端出口に繋がり、前記後端入口は前記後端出口に繋がらず、前記前端出口に繋がり、
前記４方向電磁弁が第二流路状態である場合、前記前端入口は前記後端出口に繋がらず、前記前端出口に繋がり、前記後端入口は前記前端出口に繋がらず、前記後端出口に繋がり、
前記４方向電磁弁は、前記前端入口によって前記冷却装置の液体を流入させ、前記前端出口によって液体を前記冷却装置へ流出させ、
前記液体放出通路は、一端が前記後端出口に繋がり、別の一端によって液体を前記工作機械の部材へ流出させ、
前記還流液流入通路は、一端が前記後端入口に繋がり、別の一端によって前記工作機械の部材からの還流液を流入させ、
前記ポンプは、前記液体放出通路および前記還流液流入通路のいずれか一つに装着され、かつ前記コントローラに電気的に接続されて前記コントローラの制御を受けたうえで前記液体放出通路内または前記還流液流入通路内の液体を強制的に流動させることを特徴とする、
４方向電磁弁を介して工作機械の部材に昇降温効果を生じる補助装置。
【請求項２】
さらに液体流入通路および還流液放出通路を備え、前記液体流入通路は一端が前記前端入口に繋がり、前記還流液放出通路は一端が前記前端出口に繋がることを特徴とする請求項１に記載の４方向電磁弁を介して工作機械の部材に昇降温効果を生じる補助装置。
【請求項３】
さらに加熱装置および温度センサーを備え、前記加熱装置は、前記液体放出通路および前記還流液流入通路またはいずれか一つに装着され、前記コントローラに電気的に接続されて前記コントローラの制御を受けたうえで加熱効果を生じ、前記温度センサーは、前記還流液流入通路に装着され、前記コントローラに電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載の４方向電磁弁を介して工作機械の部材に昇降温効果を生じる補助装置。
【請求項４】
前記コントローラはマイクロコンピュータであることを特徴とする請求項１に記載の４方向電磁弁を介して工作機械の部材に昇降温効果を生じる補助装置。
【請求項５】
前記コントローラは外部のコントロールボックスであることを特徴とする請求項１に記載の４方向電磁弁を介して工作機械の部材に昇降温効果を生じる補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の温度制御技術に関し、詳しくは４方向電磁弁を介して工作機械の部材に昇降温効果を生じる補助装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知の工作機械の冷却技術は内部に液体が収容してある貯留タンクを冷却装置によって冷却させ、冷却した液体を工作機械に流入させて冷却効果を発揮する。
【０００３】
特許文献１により開示された工作機械の恒温制御システムおよび流路切換弁は稼働中の工作機械の温度を調整し、工作機械の加工精度および品質を向上させることが目的である。特許文献１の技術手段は貯留タンク、ポンプ、冷却装置および流路切替弁によって冷却効果を生じ、温度センサーおよび加熱装置によって加熱効果を生じることである。
【０００４】
特許文献１の技術特徴は冷却装置および加熱装置によって貯留タンク内の液体に降温および昇温効果を生じさせ、ポンプによって冷却液を工作機械のチャンバーに導入し稼働中の工作機械の温度を調整することである。
しかし、実際に使用してみると、温度の制御はそれほど簡単ではない。詳しく言えば、液体を加熱するか、冷却させるに関わらず、冷却した液体は貯留タンクに還流するか、貯留タンク内に加熱される。しかし、貯留タンク内の液体の量は管路内の液体の量を遥かに超えるため、加熱した液体または冷却した液体を貯留タンクに還流させても貯留タンク内の液体の温度への影響は限られる。つまり、加熱または冷却に関わらず、貯留タンク内の全体の液体を昇温または降温させる際、非常に時間および電力がかかるだけでなく、昇温または降温が迅速にできない。言い換えれば、工作機械の温度を効果的に調整するために、貯留タンク内の液体を徐々に昇温または降温させるしかない。
また、特許文献１は効率よく稼働させるため、冷却装置に合わせて本来の工作機械を改造する。しかし、本来の工作機械を改造し、即ち本来の工作機械の構造を変更すれば、故障が起こりやすくなる。
【０００５】
上述したとおり、特許文献１は、温度調整を迅速にできない、本来の冷却装置または貯留タンクを改造しなければならない、という問題を有する。つまり、迅速な温度調整が求められる際、特許文献１を適用できない。
【０００６】
上述した内容をまとめると、特許文献１は温度調整を迅速にできないため、迅速な温度調整が求められる際、適用できない。また特許文献１は温度調整装置の本来の冷却装置または貯留タンクを改造しなければならないため、改造に伴ってコストが高くなり、故障が起こりやすくなるという問題を招く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】台湾特許Ｉ５９３５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上述した問題点に鑑み、４方向電磁弁を介して工作機械の部材に昇降温効果を生じる補助装置を提供することを主な目的とする。本発明は、工作機械の部材の温度を上げる際、本発明は昇温効果を発揮できる。また本発明は工作機械の本来の冷却装置を改造する必要がない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するため、４方向電磁弁を介して工作機械の部材に昇降温効果を生じる補助装置は４方向電磁弁、液体放出通路、還流液流入通路およびポンプを備える。４方向電磁弁は前端入口、前端出口、後端出口および後端入口を有する。４方向電磁弁はコントローラに電気的に接続され、コントローラの制御を受けたうえで二つの流路状態を切り替える。４方向電磁弁が第一流路状態である場合、前端入口は前端出口に繋がらず、後端出口に繋がる。後端入口は後端出口に繋がらず、前端出口に繋がる。４方向電磁弁が第二流路状態である場合、前端入口は後端出口に繋がらず、前端出口に繋がる。後端入口は前端出口に繋がらず、後端出口に繋がる。前端入口によって冷却装置の液体を流入させ、前端出口によって液体を冷却装置へ流出させる。液体放出通路は一端が後端出口に繋がり、別の一端によって液体を工作機械の部材へ流出させる。還流液流入通路は一端が後端入口に繋がり、別の一端によって工作機械の部材からの還流液を流入させる。ポンプは液体放出通路および還流液流入通路のいずれか一つに装着され、かつコントローラに電気的に接続されてコントローラの制御を受けたうえで液体放出通路内または還流液流入通路内の液体を強制的に流動させる。
【００１０】
上述した構造の特徴により、本発明は冷却装置を有する工作機械の部材に降温機能を維持したうえで昇温機能を与えることができる。つまり、工作機械の部材の温度を上げる際、本発明は工作機械の部材に昇温効果を生じることができる。また、本発明は工作機械の本来の冷却装置を改造する必要がないため、前記先行技術の問題が発生しない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態による４方向電磁弁を介して工作機械の部材に昇降温効果を生じる補助装置の構造を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態による４方向電磁弁を介して工作機械の部材に昇降温効果を生じる補助装置の配線を示す模式図である。
【図３】本発明の第１実施形態による４方向電磁弁を介して工作機械の部材に昇降温効果を生じる補助装置、工作機械主軸および冷却装置を接続した状態を示す模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態による４方向電磁弁を介して工作機械の部材に昇降温効果を生じる補助装置の稼働状態を示す模式図である。
【図５】本発明の第１実施形態による４方向電磁弁を介して工作機械の部材に昇降温効果を生じる補助装置の稼働状態を示す別の模式図である。
【図６】本発明の第２実施形態による４方向電磁弁を介して工作機械の部材に昇降温効果を生じる補助装置、工作機械主軸および冷却装置を接続した状態を示す模式図である。
【図７】本発明の第２実施形態による４方向電磁弁を介して工作機械の部材に昇降温効果を生じる補助装置の配線を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明による４方向電磁弁を介して工作機械の部材に昇降温効果を生じる補助装置を図面に基づいて説明する。
【００１３】
（第１実施形態）
図１から図３に示すように、本発明の第１実施形態による４方向電磁弁を介して工作機械の部材に昇降温効果を生じる補助装置１０は工作機械の部材と冷却装置９１との間の管路に連結される。第１実施形態において、工作機械の部材は工作機械主軸８１である。４方向電磁弁を介して工作機械の部材に昇降温効果を生じる補助装置１０は４方向電磁弁１１、液体放出通路１３、還流液流入通路１５およびポンプ１７から構成される。
【００１４】
４方向電磁弁１１は前端入口１１１、前端出口１１３、後端出口１１５および後端入口１１７を有する。４方向電磁弁１１はコントローラ２１に電気的に接続され、コントローラ２１の制御を受けたうえで二つの流路状態を切り替える。コントローラ２１は外部のコントロールボックス、例えば工作機械のコントロールボックスまたはマイクロコンピュータの制御モジュールである。
４方向電磁弁１１が第一流路状態である場合、前端入口１１１は前端出口１１３に繋がらず、後端出口１１５に繋がる。後端入口１１７は後端出口１１５に繋がらず、前端出口１１３に繋がる。
４方向電磁弁１１が第二流路状態である場合、前端入口１１１は後端出口１１５に繋がらず、前端出口１１３に繋がる。後端入口１１７は前端出口１１３に繋がらず、後端出口１１５に繋がる。前端入口１１１によって冷却装置９１の液体を流入させ、前端出口１１３によって液体を冷却装置９１へ流出させる。
【００１５】
液体放出通路１３は一端が後端出口１１５に繋がり、別の一端によって液体を工作機械主軸８１へ流出させる。
【００１６】
還流液流入通路１５は一端が後端入口１１７に繋がり、別の一端によって工作機械主軸８１からの還流液を流入させる。
【００１７】
ポンプ１７は液体放出通路１３および還流液流入通路１５のいずれか一つに装着される。第１実施形態において、ポンプ１７は液体放出通路１３に装着され、コントローラ２１に電気的に接続されてコントローラ２１の制御を受けたうえで液体放出通路１３内の液体を流動させる。
【００１８】
第１実施形態において、コントローラ２１によって４方向電磁弁１１を第一流路状態に切り替えても、前端入口１１１は後端入口１１７に繋がらない。コントローラ２１によって４方向電磁弁１１を第二流路状態に切り替えても、前端入口１１１は依然として後端入口１１７に繋がらない。
【００１９】
以上は４方向電磁弁を介して工作機械の部材に昇降温効果を生じる補助装置１０の構造についての説明である。続いて４方向電磁弁を介して工作機械の部材に昇降温効果を生じる補助装置１０の作動状態について説明を進める。
【００２０】
図３に示すように、まず４方向電磁弁を介して工作機械の部材に昇降温効果を生じる補助装置１０を工作機械主軸８１と冷却装置９１との間の管路に装着する。詳しく言えば、周知の冷却装置９１を有する工作機械において、工作機械主軸８１と冷却装置９１との間の輸送管および還流管が冷却液を往復させる循環通路になる。冷却装置９１は貯留タンク、冷却圧縮機および冷却液の流動を促す駆動用モーター（図中未表示）を有するため、独立運転に伴って冷却機能を果たすことができる。従って、４方向電磁弁を介して工作機械の部材に昇降温効果を生じる補助装置１０を装着する際、輸送管および還流管を切断し、輸送管および還流管の切り口と、４方向電磁弁を介して工作機械の部材に昇降温効果を生じる補助装置１０とを連結するか、切断した輸送管および還流管を新しいチューブに取り換え、新しチューブおよび４方向電磁弁を介して工作機械の部材に昇降温効果を生じる補助装置１０を連結すればよい。
本発明は新しいチューブで４方向電磁弁を介して工作機械の部材に昇降温効果を生じる補助装置１０を連結する装着方法を採用する。装着作業が完了した後、冷却装置９１の液体流出口９１１はチューブ９９によって前端入口１１１に連結される。液体放出通路１３はチューブ９９によって工作機械８１の液体流入口８１２に連結される。工作機械８１の液体流出口８１１はチューブ９９によって還流液流入通路１５に連結される。前端出口１１３はチューブ９９によって冷却装置９１の還流口９１２に連結される。上述した構造の特徴により、液体はそれぞれのチューブ９９、還流液流入通路１５、液体放出通路１３および４方向電磁弁１１内に充満する。
【００２１】
図４に示すように、温度を下げる際、作業員がコントローラ２１に降温指示を送信すると、コントローラ２１は４方向電磁弁１１を第一流路状態に切り替える。続いて、冷却装置９１の液体流出口９１１から流出した液体は前端入口１１１に流れ込み、続いて後端出口１１５から液体放出通路１３を流動し、続いて工作機械主軸８１に流入して冷却効果を生じる。続いて、工作機械主軸８１内の熱を吸収した液体は工作機械８１の液体流出口８１１から還流液流入通路１５に流れ込んで後端入口１１７へ進み、続いて前端出口１１３を通って還流口９１２から冷却装置９１に流れ込んで戻る。つまり、冷却を行う際、本発明は冷却装置９１内の液体を流出させて冷却循環経路を形成することによって工作機械主軸８１の温度を下げる。
【００２２】
図５に示すように、温度を上げる際、作業員がコントローラ２１に昇温指示を送信すると、コントローラ２１は４方向電磁弁１１を第二流路状態に切り替える。続いて、冷却装置９１の液体流出口９１１から流出した液体は前端入口１１１に流れ込み、続いて前端出口１１３を通って還流口９１２から冷却装置９１に流れ込んで戻る。つまり、冷却装置９１から流出した液体が工作機械主軸８１へ流動することはない。同時にポンプ１７はコントローラ２１の制御を受けたうえで液体放出通路１３内の液体を工作機械主軸８１に強制的に流入させる。
続いて工作機械主軸８１から流出した液体は還流液流入通路１５に流れ込んで４方向電磁弁１１の後端入口１１７へ進み、続いて後端出口１１５から液体放出通路１３に流入する。言い換えれば、運転中の工作機械主軸８１の熱エネルギーを吸収した液体は冷却装置９１へ還流せず、液体放出通路１３、工作機械主軸８１、還流液流入通路１５および４方向電磁弁１１の間を循環するため、工作機械主軸８１は運転に伴って生じた熱エネルギーによって昇温する。
【００２３】
以上をまとめると、第１実施形態は冷却装置９１を有する工作機械に降温機能を維持したうえで主軸の熱エネルギーによって昇温機能を与える補助装置、即ち昇降温効果を生じる補助装置である。降温を行う際、冷却装置９１の冷却液は工作機械主軸８１を流れて冷却させる。昇温を行う際、流路を切り替えて冷却装置９１の冷却液を工作機械主軸８１へ流動させず、工作機械主軸８１から流出した液体を循環させる循環経路を形成すれば、工作機械主軸８１の運転に伴って生じた熱エネルギーによって循環経路内の液体を加熱し、昇温効果を発揮することができる。
【００２４】
複数の単一方向電磁弁を採用する技術に対し、本発明は４方向電磁弁１１によって流路を切り替える技術を採用するため、全体の体積が比較的小さい。また、冷却または昇温を行う際、温度の低い液体および温度の高い液体は４方向電磁弁１１を流れて水冷熱交換を行っても温度の変動があまり大きくない。詳しく言えば、４方向電磁弁１１は内部の流路が非常に短いため、水冷熱交換が進んでも液体の温度をあまり変動させない。つまり、４方向電磁弁１１を流れる液体の温度変化はあまり大きくないため、本発明は正常稼働を維持できる。
【００２５】
一般の工作機械において、冷却機能が必要な工作機械は工作機械主軸８１、モーターおよび中空ボルトなどの複数の部材から構成される。従って、本発明による補助装置１０は工作機械主軸８１だけでなく、モーターまたは中空ボルトにも温度調整効果を発揮することができる。また本発明による補助装置１０はモーターまたは中空ボルトの後に装着されてもよい。連結方式は工作機械主軸８１との連結方式と同じであるため、詳細な説明を省略する。
【００２６】
（第２実施形態）
図６および図７に示すように、本発明の第２実施形態による４方向電磁弁を介して工作機械の部材に昇降温効果を生じる補助装置１０’は仕組みが第１実施形態と同じである。第１実施形態との違いは下記のとおりである。
【００２７】
第２実施形態はさらに加熱装置３１’および温度センサー３３’を備える。加熱装置３１’は液体放出通路１３’および還流液流入通路１５’またはいずれか一つに装着される。つまり、液体放出通路１３’および還流液流入通路１５’または両者のいずれか一つに加熱装置３１’を装着することができる。第２実施形態において、加熱装置３１’は液体放出通路１３’に装着され、コントローラ２１’に電気的に接続されてコントローラ２１’の制御を受けたうえで加熱効果を生じる。温度センサー３３’は還流液流入通路１５’に装着され、コントローラ２１’に電気的に接続される。
【００２８】
第２実施形態において、コントローラ２１’はマイクロコンピュータから構成され、ハウジング１００’に内蔵される。４方向電磁弁１１’、液体放出通路１３’、還流液流入通路１５’およびポンプ１７’はハウジング１００’に内蔵される。
【００２９】
第２実施形態はさらに液体流入通路１８’および還流液放出通路１９’を備える。液体流入通路１８’は一端が前端入口１１１’に繋がり、別の一端が冷却装置９１’に繋がるため、液体を冷却装置９１’から前端入口１１１’へ流動させることができる。還流液放出通路１９’は一端が前端出口１１３’に繋がり、別の一端が冷却装置９１’に繋がるため、液体を冷却装置９１’へ流動させることができる。
【００３０】
第２実施形態において、昇温を行う際、加熱装置３１’はコントローラ２１’の制御を受けたうえで液体を加熱して昇温させる。昇温した液体は液体放出通路１３’、工作機械主軸８１’、還流液流入通路１５’および４方向電磁弁１１’の間を循環して昇温効果を迅速に向上させる。温度センサー３３’は工作機械主軸８１’から流出した液体の温度を検知する。コントローラ２１’は温度センサー３３’の検知結果に基づいて工作機械主軸８１’内の液体の温度を確認し、続いて判断論理に基づいて降温作業または昇温作業を決める。判断論理は本発明の技術的特徴でないため、説明を省略する。
【００３１】
第２実施形態の別の構造および達成した効果は第１実施形態と同じであるため、詳細な説明を省略する。
【符号の説明】
【００３２】
１０  ４方向電磁弁を介して工作機械の部材に昇降温効果を生じる補助装置
１１  ４方向電磁弁  
１１１  前端入口  
１１３  前端出口  
１１５  後端出口  
１１７  後端入口  
１３  液体放出通路  
１５  還流液流入通路  
１７  ポンプ  
２１  コントローラ  
８１  工作機械主軸  
８１１  液体流出口  
８１２  液体流入口  
９１  冷却装置  
９１１  液体流出口  
９１２  還流口  
９９  チューブ  
１０’  ４方向電磁弁を介して工作機械の部材に昇降温効果を生じる補助装置
１１’  ４方向電磁弁  
１１１’  前端入口  
１１３’  前端出口  
１３’  液体放出通路  
１５’  還流液流入通路  
１７’  ポンプ  
１８’  液体流入通路  
１９’  還流液放出通路  
２１’  コントローラ  
３１’  加熱装置  
３３’  温度センサー  
８１’  工作機械主軸  
９１’  冷却装置  
１００’  ハウジング
【図１】
0006983429.tif 000002
【図２】
0006983429.tif 000003
【図３】
0006983429.tif 000004
【図４】
0006983429.tif 000005
【図５】
0006983429.tif 000006
【図６】
0006983429.tif 000007
【図７】
0006983429.tif 000008