综合加工机主轴系统适应性冷却控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种综合加工机主轴系统适应性冷却控制装置及方法，其利用综合加工机的控制器装置、温度传感器、温度卡及冷却装置，达成主轴系统适应性冷却控制；该控制器装置内建宏程序单元，利用内部的程序撷取综合加工机主轴转速区段与主轴温度作为控制依据，判断出主轴转速坐落的范围区段，并施以具智能判断的方式，得以计算出适合的冷却系统参数，传送至主轴冷却装置，进行主轴冷却控制，达到综合加工机加工精度准确度。

Adaptive cooling control device and method for spindle system of comprehensive processing machine

The invention provides an adaptive cooling control device for the spindle system of the integrated processing machine, which uses the controller device, temperature sensor, temperature card and cooling device of the integrated machine to achieve adaptive cooling control of the spindle system. As the control basis of the spindle speed area and spindle temperature, the range section of the spindle speed is judged, and the suitable parameters of the cooling system are calculated and transmitted to the main shaft cooling device, and the main shaft cooling control is carried out to achieve the accuracy of the machining precision of the comprehensive machine.

【技术实现步骤摘要】
综合加工机主轴系统适应性冷却控制装置及方法
本专利技术是关于一种综合加工机主轴系统适应性冷却控制装置及方法，特别指一种能撷取综合加工机的主轴转速与温度信号而得出主轴冷却系统参数的控制方法；根据温度及转速信号回馈并做冷却系统参数自动调整以完成冷却控制动作，以达到综合加工机加工精度准确度。
技术介绍
近几年来，综合加工机产业都朝向高转速及高精密度的领域迈进，而高速化之后所衍生的发热问题，成为影响综合加工机精密度的因素之一。因为主轴在高速旋转动作时，其内部持续地产生的热源，在聚集的热负荷情形下，会对综合加工机的主轴精度造成相当大的影响，尤其在长时间进行加工及环境温度多重影响因素结合情况，更加剧因发热而破坏加工精密性。因此，传统针对综合加工机发热问题的因应对策有：(1)隔离热源技术：即采用低传导或是热膨胀系数的材料构成重要的零组件，或针对主轴施予隔离降温手段。但此种热源控制技术需求高成本与技术门槛，因而不易实施完成有效对抗热变位的技术。(2)移除热源技术：移除热源技术，采用主轴单元与冷却系统成重要的冷却循环单元，通过冷却系统输送冷却油进入主轴冷却回路施予移除热源降温手段。然而上述的移除热源技术，其冷却系统皆是以固定冷却温度、流量、参数进行冷却控制，虽然可达成主轴的热源移除降温，但未加考虑综合加工机主轴单元在加工运转中转速变化所造成的发热能量与冷却系统冷却能量的关系，致使造成主轴温度不稳定而热胀冷缩问题发生。另外，亦有新技术是通过流量控制装置，根据综合加工机主轴单元在加工运转中转速变化进行流量调整，来达到主轴温度稳定状态，但流量的调整是皆是通过压力的变化来进行增加或减少，却无法考虑到原先冷却管路设计所能承受的热交换率、压力范围与最大容许流量，致使无明显改善热变位、造成冷却管路损坏与噪音问题发生。这两种因素将导致冷却系统无法以稳定且精确方式进行冷却动作，造成综合加工机在进行加工时，工作物表面粗糙度不良等事情。足见已知综合加工机的冷却控制技术，仍亟待改进。
技术实现思路
本专利技术主要目的，是在提供一种综合加工机的主轴系统适应性冷却控制装置及方法，通过温度传感器、温度卡、控制器系统的宏程序单元、通信模块与主轴冷却系统的通信模块、冷却单元的控制方法；可依综合加工机执行加工程序的主轴运转及温度感测信号，将此信号再通过控制器系统分析出主轴冷却状态而去判断是否需调整冷却参数并传送给主轴冷却系统；藉此冷却控制方法，以达到综合加工机良好加工精度。为了达到上述目的，本专利技术实施例提供一种综合加工机主轴系统适应性冷却控制装置，其包含：设置在一综合加工机的一控制器装置、至少一设置在该综合加工机的主轴单元的温度传感器、一温度撷取装置及一主轴冷却系统；该控制器装置内建一宏程序单元，该宏程序单元对该主轴单元运转所造成热，经由该温度传感器及该温度撷取装置进行监测，并判断、挑选及传递合适的冷却控制参数至该主轴冷却系统；该温度传感器装设于该主轴单元，量测该主轴单元的温度，将所测得的温度信号回馈给该温度撷取装置；该温度撷取装置与该温度传感器及该控制器装置连接，撷取该温度传感器测得的温度信号，将该温度信号作数字转换及过滤噪声干扰，再传送到该宏程序单元；该主轴冷却系统是设置于该综合加工机的周边设备，接收该宏程序单元的冷却控制参数，将一冷却液输送到该主轴单元进行冷却。本专利技术实施例还提供一种综合加工机主轴系统适应性冷却控制装置的控制方法，其包含：(a)启动宏程序单元；(b)撷取温度与转速信号：该温度传感器撷取该主轴单元的温度产生温度信号，并回馈至该温度撷取装置，该温度撷取装置将温度信号作数字转换及过滤噪声干扰，获得该控制器装置可读取的温度数据，并传送至该控制器装置；(c)判断转速条件与主轴升温：该宏程序单元以当时该主轴单元运作的转速，判断出主轴转速坐落的范围区段，配合温度数据判断主轴升温的程度；(d)判断当时主轴冷却参数：该宏程序单元判断目前转速区间所产生的主轴温度是否落在限定的温升范围；(e)挑选出新的冷却参数：当主轴温度超出温升范围时，该宏程序单元根据当时转速条件与温升范围计算出新的冷却控制参数；(f)将新的冷却参数传至主轴冷却系统：该控制器装置把新的冷却控制参数传递给该主轴冷却系统；(g)变更冷却控制参数并运作：该冷却液汲取单元进行更换冷却控制参数，输送适合的冷却液到该主轴单元进行冷却。本专利技术综合加工机主轴系统适应性冷却控制装置及方法所达成的功效，在适应性冷却控制功能方面，是根据信号分析及最佳化控制理论基础完成适应性冷却控制动作，将每次撷取到的信号通过控制器装置的宏程序单元作信号分析及最佳化控制运算，此方法可改善已知冷却控制技术中，未考虑综合加工机主轴单元在加工运转中转速变化所造成的发热能量与冷却系统冷却能量的关系，致使造成主轴温度不稳定而热胀冷缩问题发生。附图说明以下配合附图详细说明本专利技术的特征及优点：图1为本专利技术综合加工机主轴系统适应性冷却控制装置的总体方块示意图。图2为本专利技术综合加工机主轴系统适应性冷却控制方法各项步骤的执行示意图。图3为本专利技术综合加工机主轴系统适应性冷却控制方法各步骤的执行程序示意图。附图标号10综合加工机11主轴单元20控制器装置21宏程序单元22第一通信模块30温度传感器40温度撷取装置50主轴冷却系统51冷却液存储单元52冷却液汲取单元53管路54第二通信模块(a)启动宏程序单元(b)撷取温度与转速信号(c)判断转速条件与主轴升温(d)判断当时主轴冷却参数(e)挑选出新的冷却参数(f)将新的冷却参数传至主轴冷却系统(g)变更冷却控制参数并运作具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。本专利技术综合加工机主轴系统适应性冷却控制装置及方法，特别指一种能撷取综合加工机的主轴转速与温度信号，进而得出合适的主轴冷却参数的控制方法，并根据温度及转速信号回馈作冷却系统参数自动调整以完成冷却控制动作，达到综合加工机良好加工精度。参阅图1及图2所示，其较佳的具体实施例包含：设置在综合加工机10的一控制器装置20、至少一设置在该综合加工机10的主轴单元11的温度传感器30、一温度撷取装置40及一主轴冷却系统50，用以作为执行本专利技术主轴冷却系统参数控制技术的硬件装置，其中：该综合加工机10具体的可为现今的立式综合加工机、卧式综合加工机、龙门型综合加工机或五轴综合加工机等，该综合加工机10具有一用于带动刀具的主轴单元11；该控制器装置20为一种可编程逻辑控制器(PLC)，其设置于该综合加工机10中执行系统监控、运算/判断数据及传递冷却参数的控制装置，其内建有一宏程序单元21与一第一通信模块22；该宏程序单元21预先编写及存储在该控制器装置20中的程序，能够对该综合加工机10的主轴单元11运转所造成热，经由温度传感器30及温度撷取装置40进行监测，并通过该宏程序单元21判断并传递合适的冷却控制参数；该第一通信模块22为一种I/O模块，用于连接于该一主轴冷却系统50；该温度传感器30是对综合加工机10的主轴单元11进行感测温度的感应装置，其装设于该综合加工机10的主轴单元11热量发生的位置，用以量测该综合加工机10的主轴单元11的温度，并能将所测得的温度信号回馈给下述的温度撷取装置40；该温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种综合加工机主轴系统适应性冷却控制装置，其特征在于，包含：设置在一综合加工机的一控制器装置、至少一设置在该综合加工机的主轴单元的温度传感器、一温度撷取装置及一主轴冷却系统；该控制器装置内建一宏程序单元，该宏程序单元对该主轴单元运转所造成的热量，经由该温度传感器及该温度撷取装置进行监测，并判断、挑选及传递合适的冷却控制参数至该主轴冷却系统；该温度传感器装设于该主轴单元，量测该主轴单元的温度，将所测得的温度信号回馈给该温度撷取装置；该温度撷取装置与该温度传感器及该控制器装置连接，撷取该温度传感器测得的温度信号，将该温度信号作数字转换及过滤噪声干扰，再传送到该宏程序单元；该主轴冷却系统是设置于该综合加工机的周边设备，接收该宏程序单元的冷却控制参数，将一冷却液输送到该主轴单元进行冷却。

【技术特征摘要】
1.一种综合加工机主轴系统适应性冷却控制装置，其特征在于，包含：设置在一综合加工机的一控制器装置、至少一设置在该综合加工机的主轴单元的温度传感器、一温度撷取装置及一主轴冷却系统；该控制器装置内建一宏程序单元，该宏程序单元对该主轴单元运转所造成的热量，经由该温度传感器及该温度撷取装置进行监测，并判断、挑选及传递合适的冷却控制参数至该主轴冷却系统；该温度传感器装设于该主轴单元，量测该主轴单元的温度，将所测得的温度信号回馈给该温度撷取装置；该温度撷取装置与该温度传感器及该控制器装置连接，撷取该温度传感器测得的温度信号，将该温度信号作数字转换及过滤噪声干扰，再传送到该宏程序单元；该主轴冷却系统是设置于该综合加工机的周边设备，接收该宏程序单元的冷却控制参数，将一冷却液输送到该主轴单元进行冷却。2.如权利要求1所述的综合加工机主轴系统适应性冷却控制装置，其特征在于，该控制器装置包含一第一通信模块，该第一通信模块连接于该主轴冷却系统。3.如权利要求2所述的综合加工机主轴系统适应性冷却控制装置，其特征在于，该主轴冷却系统包含一存储该冷却液的冷却液存储单元，一连通该冷却液存储单元用于汲取该冷却液的冷却液汲取单元，一个或一个以上连通该冷却液汲取单元与该主轴单元的管路，及一连接该冷却液汲取单元的第二通信模块，该第二通信模块并连接该控制器装置的第一通信模块接收该冷却控制参数。4.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘旻欣，潘奕吕，沈育德，黄浩维，
申请(专利权)人：永进机械工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71