温調装置の温度制御方法
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は工作機械等の発熱部を冷却する冷却装置等の温調装置に用いて好適な温調装置の温度制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、目標温度に対して上限制御温度と下限制御温度を設定し、検出温度に対するディファレンシャル制御を行う冷却装置の温度制御方法は、特開昭６３−１６１３５７号公報等で知られている。
【０００３】図６は、冷却装置により工作機械の発熱部を冷却するに際し、従来の温度制御方法により温度制御した場合の冷却液（検出温度Ｔｏ）の温度特性である。同図において、Ｔｓは目標温度，Ｔｓｕ及びＴｓｄは当該目標温度Ｔｓに対して設定したディファレンシャル制御上の上限制御温度及び下限制御温度をそれぞれ示す。このような設定により、冷却装置は冷却液の検出温度Ｔｏが上限制御温度Ｔｓｕに達したなら冷却モードに移行するとともに、当該検出温度Ｔｏが下限制御温度Ｔｓｄに達したなら加熱モードに移行する。なお、Ｔｒｕ及びＴｒｄは、冷却液に要求される温度変動の許容範囲を規定する上限規定温度及び下限規定温度をそれぞれ示す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従来の温度制御方法では、冷却液及び冷却装置に制御上及び構造上の応答遅れが存在するため、検出温度Ｔｏが上限制御温度Ｔｓｕに達して冷却モードに移行しても、検出温度Ｔｏは上限制御温度Ｔｓｕを越えてオーバシュートする。このことは検出温度Ｔｏが下限制御温度Ｔｓｄに達して加熱モードに移行した場合も同じであり、検出温度Ｔｏは下限制御温度Ｔｓｄを越えてアンダシュートする。
【０００５】また、冷却液の温度特性（検出温度Ｔｏ）は、負荷の大きさにも大きく影響され、図６に示すように負荷が大きくなれば高温側にドリフトするとともに、負荷が小さくなれば低温側にドリフトする。この結果、検出温度Ｔｏは冷却液の温度変動の許容範囲を規定する上限規定温度Ｔｒｕ，下限規定温度Ｔｒｄを越えてしまい、冷却液に対する正確かつ安定した温度制御を行うことができない問題があった。
【０００６】そこで、この問題を解決するため、本出願人は、検出温度Ｔｏの相前後する最小値と最大値を検出し、最小値と最大値の平均値に基づいて、当該平均値を正規の目標温度Ｔｓに一致させるための補正値を算出するとともに、当該補正値により目標温度Ｔｓを補正するようにした温度制御方法を、特開平９−１３４２２０号公報で提案した。この温度制御方法によれば、負荷の影響による温度特性（検出温度Ｔｏ）のドリフトが解消され、正確かつ安定した温度制御を行うことができる。
【０００７】しかし、かかる温度制御方法は、次のような改善すべき点もあった。
【０００８】第一に、製造品質が温度変動により直接影響を受けるレーザ加工機等では、温度変動を上限規定温度と下限規定温度で規定される許容範囲に確実に抑えることが要求されるが、従来の温度制御方法ではこの要求に十分応えることができず、温度制御における高度の安定性及び信頼性を確保できない。
【０００９】第二に、検出温度が上限規定温度（下限規定温度）を越えないように、上限規定温度（下限規定温度）と上限制御温度（下限制御温度）の差をある程度大きく設定せざるを得ないため、図６に示すように、冷却モードと加熱モードの切換周期が短くなり、冷却装置の使用部品や機器類の寿命短縮を招いてしまう。
【００１０】本発明はこのような従来の技術に存在する課題を解決したものであり、温度変動を許容範囲に確実に抑え、温度制御に対する高度の安定性と信頼性を確保するとともに、使用部品や機器類の長寿命化を図ることができる温調装置の温度制御方法の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び実施の形態】本発明は、目標温度Ｔｓに対して温度変動の許容範囲を規定する上限規定温度Ｔｒｕと下限規定温度Ｔｒｄを設定するとともに、上限規定温度Ｔｒｕよりも低い上限制御温度Ｔｓｕと下限規定温度Ｔｒｄよりも高い下限制御温度Ｔｓｄを設定し、検出温度Ｔｏが上限制御温度Ｔｓｕに達したなら冷却モードに移行し、検出温度Ｔｏが下限制御温度Ｔｓｄに達したなら加熱モードに移行して、検出温度Ｔｏに対するディファレンシャル制御を行う温調装置１の温度制御方法において、検出温度Ｔｏの上限側ピーク温度Ｔｐｕを検出することにより、この上限側ピーク温度Ｔｐｕと上限規定温度Ｔｒｕの偏差Ｅｕから上限側補正温度Ｘｕを求め、この上限側補正温度Ｘｕに基づいて、次の上限側ピーク温度Ｔｐｕを検出するまでに上限制御温度Ｔｓｕの設定変更を行うとともに、検出温度Ｔｏの下限側ピーク温度Ｔｐｄを検出することにより、この下限側ピーク温度Ｔｐｄと下限規定温度Ｔｒｄの偏差Ｅｄから下限側補正温度Ｘｄを求め、この下限側補正温度Ｘｄに基づいて、次の下限側ピーク温度Ｔｐｄを検出するまでに下限制御温度Ｔｓｄの設定変更を行うようにしたことを特徴とする。
【００１２】この場合、好適な実施の形態により、上限制御温度Ｔｓｕの設定変更は、上限側ピーク温度Ｔｐｕ…の検出毎に行うとともに、係数をＫｕとすれば、（Ｔｒｕ−Ｔｐｕ）×Ｋｕにより上限側補正温度Ｘｕを求め、この上限側補正温度Ｘｕを上限制御温度Ｔｓｕに加算して行うことができる。また、下限制御温度Ｔｓｄの設定変更は、下限側ピーク温度Ｔｐｄ…の検出毎に行うとともに、係数をＫｄとすれば、（Ｔｒｄ−Ｔｐｄ）×Ｋｄにより下限側補正温度Ｘｄを求め、この下限側補正温度Ｘｄを下限制御温度Ｔｓｄに加算して行うことができる。なお、本発明に係る温度制御方法は、発熱部２を冷却する冷却装置１ｃに適用できる。
【００１３】これにより、上限側ピーク温度Ｔｐｕが検出されれば、この上限側ピーク温度Ｔｐｕと上限規定温度Ｔｒｕの偏差Ｅｕから上限側補正温度Ｘｕが演算により求められ、当該上限側補正温度Ｘｕに基づいて、次の上限側ピーク温度Ｔｐｕを検出するまでに上限制御温度Ｔｓｕに対する設定変更が行われる。この際、上限側ピーク温度Ｔｐｕが上限規定温度Ｔｒｕを越えていれば、上限制御温度Ｔｓｕは低くなる方向に設定変更され、次の上限側ピーク温度Ｔｐｕは上限規定温度Ｔｒｕ以下となるように制御されるとともに、上限側ピーク温度Ｔｐｕが上限規定温度Ｔｒｕを大きく下回れば、上限制御温度Ｔｓｕは高くなる方向に設定変更され、次の上限側ピーク温度Ｔｐｕは上限規定温度Ｔｒｕ以下であって、かつ上限規定温度Ｔｒｕに近付くように制御される。他方、下限側ピーク温度Ｔｐｄが検出された場合も、この下限側ピーク温度Ｔｐｄと下限規定温度Ｔｒｄの偏差Ｅｄから下限側補正温度Ｘｄが演算により求められ、当該下限側補正温度Ｘｄに基づいて、次の下限側ピーク温度Ｔｐｄを検出するまでに下限制御温度Ｔｓｄに対する設定変更が行われることにより、同様の制御が行われる。
【００１４】
【実施例】次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００１５】まず、本実施例に係る温度制御方法の実施に用いる冷却装置について、図２を参照して説明する。
【００１６】同図中、Ｍは発熱部２を有する工場内に設置されたレーザ加工機等の工作機械である。一方、１ｃは冷却装置であり温調装置１を構成する。この冷却装置１ｃは冷却液タンク３を備え、この冷却液タンク３に収容された冷却液Ｗは、循環ポンプ４により冷却装置１ｃに内蔵する冷却器５に供給され、冷却（熱交換）後、冷却液タンク３に戻される。冷却装置１ｃは、当該冷却器５をはじめ、コンプレッサ６，凝縮器７及び膨張弁（キャピラリチューブ）８を内蔵して公知の冷凍サイクルを構成する。なお、９は開閉弁（ＣＣＶ）であり、循環ポンプ４の停止時に冷媒ガスをバイパスさせる機能を有する。また、冷却液タンク３に収容された冷却液Ｗは、圧送ポンプ１０により発熱部２に供給され、発熱部２を冷却（熱交換）した後、冷却液タンク３に戻される。
【００１７】他方、冷却液タンク３の内部には、冷却液Ｗの温度を検出する温度センサ１１を付設し、この温度センサ１１は制御部１２に接続する。また、この制御部１２には循環ポンプ４を接続し、制御部１２は温度センサ１１から得る検出温度Ｔｏに基づいて循環ポンプ４をオン−オフ制御する。
【００１８】次に、このような冷却装置１ｃを用いた本実施例に係る温度制御方法について、図１に示すフローチャート及び図２〜図５を参照して説明する。
【００１９】まず、制御部１２には目標温度Ｔｓ（例えば、２０℃）を設定するとともに、この目標温度Ｔｓに対して温度変動の許容範囲を規定する上限規定温度Ｔｒｕ（例えば、２１℃）と下限規定温度Ｔｒｄ（例えば、１９℃）をそれぞれ設定し、さらに、目標温度Ｔｓに対するディファレンシャル制御上の上限制御温度Ｔｓｕ（例えば、２０．２５℃）と下限制御温度Ｔｓｄ（例えば、１９．７５℃）をそれぞれ設定する。
【００２０】一方、冷却装置１ｃの運転開始により、温度センサ１１から検出される冷却液Ｗの検出温度Ｔｏが目標温度Ｔｓよりも高い場合には冷却モードになり、制御部１２の制御指令により循環ポンプ４がオン、即ち、運転状態になって冷却液Ｗが冷却されるとともに、検出温度Ｔｏが目標温度Ｔｓよりも低い場合には加熱モードになり、循環ポンプ４がオフ、即ち、運転停止状態になって冷却液Ｗは冷却されない。
【００２１】今、図３において、冷却装置１ｃが加熱モードで運転されているものとする。温度センサ１１からは冷却液Ｗの温度が検出されるため、制御部１２は温度センサ１１から検出される検出温度Ｔｏを監視する（ステップＳ１）。検出温度Ｔｏが上昇し、上限制御温度Ｔｓｕに達すれば、冷却モードに移行し、循環ポンプ４が運転を開始（オン）する。冷却液Ｗの温度（検出温度Ｔｏ）は応答遅れにより暫く上昇した後、上限側ピーク温度Ｔｐｕを頂点にして下降に転じるため、制御部１２は当該上限側ピーク温度Ｔｐｕを検出して記憶する（ステップＳ２）。そして、検出温度Ｔｏが下限制御温度Ｔｓｄに達すれば、加熱モードに移行し、循環ポンプ４は運転を停止（オフ）する（ステップＳ３）。
【００２２】この際、制御部１２は上限側補正温度Ｘｕを演算により求める（ステップＳ４）。即ち、上限側補正温度Ｘｕを、Ｘｕ＝（Ｔｒｕ−Ｔｐｕ）×Ｋｕの演算式から求める。この場合、Ｋｕは係数であり、例えば、０．３〜０．７程度に設定できる。そして、得られた上限側補正温度Ｘｕに基づいて上限制御温度Ｔｓｕを設定変更する（ステップＳ５）。具体的には、得られた上限側補正温度Ｘｕを上限制御温度Ｔｓｕにそのまま加算すればよい。このような上限制御温度Ｔｓｕに対する設定変更は、上限側ピーク温度Ｔｐｕ…の発生毎に行う。図３R>３の例では、上限側ピーク温度Ｔｐｕが上限規定温度Ｔｒｕより大きく下回っているため、上限制御温度ＴｓｕはＴｓｕｃまで高められる。
【００２３】一方、加熱モードへの移行後、冷却液Ｗの温度（検出温度Ｔｏ）は、応答遅れにより暫く下降した後、下限側ピーク温度Ｔｐｄを頂点にして上昇に転じるため、制御部１２は当該下限側ピーク温度Ｔｐｄを検出して記憶する（ステップＳ６，Ｓ７）。そして、検出温度Ｔｏが上限制御温度Ｔｓｕに達すれば、冷却モードに移行し、循環ポンプ４は運転を開始（オン）する（ステップＳ８）。
【００２４】この際、制御部１２は下限側補正温度Ｘｄを演算により求める（ステップＳ９）。即ち、下限側補正温度Ｘｄを、Ｘｄ＝（Ｔｒｄ−Ｔｐｄ）×Ｋｄの演算式から求める。この場合、Ｋｄは係数であり、例えば、０．６〜０．９程度に設定できる。そして、得られた下限側補正温度Ｘｄに基づいて下限制御温度Ｔｓｄを設定変更する（ステップＳ１０）。具体的には、得られた下限側補正温度Ｘｄを下限制御温度Ｔｓｄにそのまま加算すればよい。このような下限制御温度Ｔｓｄに対する設定変更は、下限側ピーク温度Ｔｐｄ…の発生毎に行う。図３の例では、下限側ピーク温度Ｔｐｄが下限規定温度Ｔｒｄより低温側に大きく越えているため、下限制御温度ＴｓｄはＴｓｄｃまで高められる。このような設定変更により、製造品質が温度変動により直接影響を受けるレーザ加工機等であっても、温度変動は許容範囲に確実に抑えられ、温度制御に対する高度の安定性と信頼性が確保される。
【００２５】他方、図４及び図５はそれぞれ異なる制御態様を示す。図３は上限側ピーク温度Ｔｐｕが上限規定温度Ｔｒｕより大きく下回り、また、下限側ピーク温度Ｔｐｄが下限規定温度Ｔｒｄより低温側に大きく越えたため、上限制御温度Ｔｓｕ及び下限制御温度Ｔｓｄをそれぞれ高くなるように設定変更した場合を示したが、図４R>４は上限側ピーク温度Ｔｐｕが上限規定温度Ｔｒｕより高温側に大きく越え、また、下限側ピーク温度Ｔｐｄが下限規定温度Ｔｒｄより大きく上回るため、上限制御温度Ｔｓｕ及び下限制御温度Ｔｓｄをそれぞれ低くなるように設定変更する場合を示す。この場合も、温度変動は図３と同様に許容範囲に確実に抑えられ、温度制御に対する高度の安定性と信頼性が確保される。
【００２６】さらに、図５は上限側ピーク温度Ｔｐｕが上限規定温度Ｔｒｕより大きく下回り、また、下限側ピーク温度Ｔｐｄも下限規定温度Ｔｒｄより大きく上回るため、上限制御温度Ｔｓｕを高くなるように設定変更するとともに、下限制御温度Ｔｓｄを低くなるように設定変更する場合を示す。図５の場合には、冷却モードと加熱モードの切換周期が長くなるため、使用部品や機器類の長寿命化を図ることができる。
【００２７】以上、実施例について詳細に説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、細部の構成，数値，手法等において本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更，追加，削除することができる。例えば、設定変更は、上限側ピーク温度Ｔｐｕ（下限側ピーク温度Ｔｐｄ）を検出した後、下限制御温度Ｔｓｄ（上限制御温度Ｔｓｕ）に達した時点で行った場合を示したが、設定変更のタイミングは、上限側ピーク温度Ｔｐｕ（下限側ピーク温度Ｔｐｄ）を検出した後、次の上限側ピーク温度Ｔｐｕ（下限側ピーク温度Ｔｐｄ）を検出するまでの任意のタイミングで行うことができる。また、温調装置１は、発熱部２を冷却する冷却装置１ｃに適用した場合を示したが、加熱装置等の他の任意の温調装置１に適用できる。
【００２８】
【発明の効果】このように、本発明に係る温調装置の温度制御方法は、検出温度の上限側ピーク温度を検出することにより、この上限側ピーク温度と上限規定温度の偏差から上限側補正温度を求め、この上限側補正温度に基づいて、次の上限側ピーク温度を検出するまでに上限制御温度の設定変更を行うとともに、検出温度の下限側ピーク温度を検出することにより、この下限側ピーク温度と下限規定温度の偏差から下限側補正温度を求め、この下限側補正温度に基づいて、次の下限側ピーク温度を検出するまでに下限制御温度の設定変更を行うようにしたため、次のような顕著な効果を奏する。
【００２９】■ 製造品質が温度変動により直接影響を受けるレーザ加工機等であっても、温度変動を許容範囲に確実に抑え、温度制御に対する高い安定性と信頼性を確保できる。
【００３０】■ ■の確保に加えて、冷却モードと加熱モードの切換周期を長くできるため、使用部品や機器類の長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る温度制御方法の処理手順を示すフローチャート、
【図２】同温度制御方法を実施できる冷却装置のブロック構成図、
【図３】同温度制御方法により温度制御した際における検出温度の変化特性図、
【図４】同温度制御方法により温度制御した際における検出温度の他の変化特性図、
【図５】同温度制御方法により温度制御した際における検出温度の他の変化特性図、
【図６】従来の技術に係る温度制御方法により温度制御した際における検出温度の変化特性図、
【符号の説明】
１ 温調装置
１ｃ 冷却装置
２ 発熱部
Ｔｓ 目標温度
Ｔｏ 検出温度
Ｔｒｕ 上限規定温度
Ｔｒｄ 下限規定温度
Ｔｓｕ 上限制御温度
Ｔｓｄ 下限制御温度
Ｔｐｕ 上限側ピーク温度
Ｔｐｄ 下限側ピーク温度
Ｅｕ 上限側ピーク温度と上限規定温度の偏差
Ｅｄ 下限側ピーク温度と下限規定温度の偏差
Ｘｕ 上限側補正温度
Ｘｄ 下限側補正温度
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は工作機械等の発熱部を冷却する冷却装置等の温調装置に用いて好適な温調装置の温度制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、目標温度に対して上限制御温度と下限制御温度を設定し、検出温度に対するディファレンシャル制御を行う冷却装置の温度制御方法は、特開昭６３−１６１３５７号公報等で知られている。
【０００３】図６は、冷却装置により工作機械の発熱部を冷却するに際し、従来の温度制御方法により温度制御した場合の冷却液（検出温度Ｔｏ）の温度特性である。同図において、Ｔｓは目標温度，Ｔｓｕ及びＴｓｄは当該目標温度Ｔｓに対して設定したディファレンシャル制御上の上限制御温度及び下限制御温度をそれぞれ示す。このような設定により、冷却装置は冷却液の検出温度Ｔｏが上限制御温度Ｔｓｕに達したなら冷却モードに移行するとともに、当該検出温度Ｔｏが下限制御温度Ｔｓｄに達したなら加熱モードに移行する。なお、Ｔｒｕ及びＴｒｄは、冷却液に要求される温度変動の許容範囲を規定する上限規定温度及び下限規定温度をそれぞれ示す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従来の温度制御方法では、冷却液及び冷却装置に制御上及び構造上の応答遅れが存在するため、検出温度Ｔｏが上限制御温度Ｔｓｕに達して冷却モードに移行しても、検出温度Ｔｏは上限制御温度Ｔｓｕを越えてオーバシュートする。このことは検出温度Ｔｏが下限制御温度Ｔｓｄに達して加熱モードに移行した場合も同じであり、検出温度Ｔｏは下限制御温度Ｔｓｄを越えてアンダシュートする。
【０００５】また、冷却液の温度特性（検出温度Ｔｏ）は、負荷の大きさにも大きく影響され、図６に示すように負荷が大きくなれば高温側にドリフトするとともに、負荷が小さくなれば低温側にドリフトする。この結果、検出温度Ｔｏは冷却液の温度変動の許容範囲を規定する上限規定温度Ｔｒｕ，下限規定温度Ｔｒｄを越えてしまい、冷却液に対する正確かつ安定した温度制御を行うことができない問題があった。
【０００６】そこで、この問題を解決するため、本出願人は、検出温度Ｔｏの相前後する最小値と最大値を検出し、最小値と最大値の平均値に基づいて、当該平均値を正規の目標温度Ｔｓに一致させるための補正値を算出するとともに、当該補正値により目標温度Ｔｓを補正するようにした温度制御方法を、特開平９−１３４２２０号公報で提案した。この温度制御方法によれば、負荷の影響による温度特性（検出温度Ｔｏ）のドリフトが解消され、正確かつ安定した温度制御を行うことができる。
【０００７】しかし、かかる温度制御方法は、次のような改善すべき点もあった。
【０００８】第一に、製造品質が温度変動により直接影響を受けるレーザ加工機等では、温度変動を上限規定温度と下限規定温度で規定される許容範囲に確実に抑えることが要求されるが、従来の温度制御方法ではこの要求に十分応えることができず、温度制御における高度の安定性及び信頼性を確保できない。
【０００９】第二に、検出温度が上限規定温度（下限規定温度）を越えないように、上限規定温度（下限規定温度）と上限制御温度（下限制御温度）の差をある程度大きく設定せざるを得ないため、図６に示すように、冷却モードと加熱モードの切換周期が短くなり、冷却装置の使用部品や機器類の寿命短縮を招いてしまう。
【００１０】本発明はこのような従来の技術に存在する課題を解決したものであり、温度変動を許容範囲に確実に抑え、温度制御に対する高度の安定性と信頼性を確保するとともに、使用部品や機器類の長寿命化を図ることができる温調装置の温度制御方法の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び実施の形態】本発明は、目標温度Ｔｓに対して温度変動の許容範囲を規定する上限規定温度Ｔｒｕと下限規定温度Ｔｒｄを設定するとともに、上限規定温度Ｔｒｕよりも低い上限制御温度Ｔｓｕと下限規定温度Ｔｒｄよりも高い下限制御温度Ｔｓｄを設定し、検出温度Ｔｏが上限制御温度Ｔｓｕに達したなら冷却モードに移行し、検出温度Ｔｏが下限制御温度Ｔｓｄに達したなら加熱モードに移行して、検出温度Ｔｏに対するディファレンシャル制御を行う温調装置１の温度制御方法において、検出温度Ｔｏの上限側ピーク温度Ｔｐｕを検出することにより、この上限側ピーク温度Ｔｐｕと上限規定温度Ｔｒｕの偏差Ｅｕから上限側補正温度Ｘｕを求め、この上限側補正温度Ｘｕに基づいて、次の上限側ピーク温度Ｔｐｕを検出するまでに上限制御温度Ｔｓｕの設定変更を行うとともに、検出温度Ｔｏの下限側ピーク温度Ｔｐｄを検出することにより、この下限側ピーク温度Ｔｐｄと下限規定温度Ｔｒｄの偏差Ｅｄから下限側補正温度Ｘｄを求め、この下限側補正温度Ｘｄに基づいて、次の下限側ピーク温度Ｔｐｄを検出するまでに下限制御温度Ｔｓｄの設定変更を行うようにしたことを特徴とする。
【００１２】この場合、好適な実施の形態により、上限制御温度Ｔｓｕの設定変更は、上限側ピーク温度Ｔｐｕ…の検出毎に行うとともに、係数をＫｕとすれば、（Ｔｒｕ−Ｔｐｕ）×Ｋｕにより上限側補正温度Ｘｕを求め、この上限側補正温度Ｘｕを上限制御温度Ｔｓｕに加算して行うことができる。また、下限制御温度Ｔｓｄの設定変更は、下限側ピーク温度Ｔｐｄ…の検出毎に行うとともに、係数をＫｄとすれば、（Ｔｒｄ−Ｔｐｄ）×Ｋｄにより下限側補正温度Ｘｄを求め、この下限側補正温度Ｘｄを下限制御温度Ｔｓｄに加算して行うことができる。なお、本発明に係る温度制御方法は、発熱部２を冷却する冷却装置１ｃに適用できる。
【００１３】これにより、上限側ピーク温度Ｔｐｕが検出されれば、この上限側ピーク温度Ｔｐｕと上限規定温度Ｔｒｕの偏差Ｅｕから上限側補正温度Ｘｕが演算により求められ、当該上限側補正温度Ｘｕに基づいて、次の上限側ピーク温度Ｔｐｕを検出するまでに上限制御温度Ｔｓｕに対する設定変更が行われる。この際、上限側ピーク温度Ｔｐｕが上限規定温度Ｔｒｕを越えていれば、上限制御温度Ｔｓｕは低くなる方向に設定変更され、次の上限側ピーク温度Ｔｐｕは上限規定温度Ｔｒｕ以下となるように制御されるとともに、上限側ピーク温度Ｔｐｕが上限規定温度Ｔｒｕを大きく下回れば、上限制御温度Ｔｓｕは高くなる方向に設定変更され、次の上限側ピーク温度Ｔｐｕは上限規定温度Ｔｒｕ以下であって、かつ上限規定温度Ｔｒｕに近付くように制御される。他方、下限側ピーク温度Ｔｐｄが検出された場合も、この下限側ピーク温度Ｔｐｄと下限規定温度Ｔｒｄの偏差Ｅｄから下限側補正温度Ｘｄが演算により求められ、当該下限側補正温度Ｘｄに基づいて、次の下限側ピーク温度Ｔｐｄを検出するまでに下限制御温度Ｔｓｄに対する設定変更が行われることにより、同様の制御が行われる。
【００１４】
【実施例】次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００１５】まず、本実施例に係る温度制御方法の実施に用いる冷却装置について、図２を参照して説明する。
【００１６】同図中、Ｍは発熱部２を有する工場内に設置されたレーザ加工機等の工作機械である。一方、１ｃは冷却装置であり温調装置１を構成する。この冷却装置１ｃは冷却液タンク３を備え、この冷却液タンク３に収容された冷却液Ｗは、循環ポンプ４により冷却装置１ｃに内蔵する冷却器５に供給され、冷却（熱交換）後、冷却液タンク３に戻される。冷却装置１ｃは、当該冷却器５をはじめ、コンプレッサ６，凝縮器７及び膨張弁（キャピラリチューブ）８を内蔵して公知の冷凍サイクルを構成する。なお、９は開閉弁（ＣＣＶ）であり、循環ポンプ４の停止時に冷媒ガスをバイパスさせる機能を有する。また、冷却液タンク３に収容された冷却液Ｗは、圧送ポンプ１０により発熱部２に供給され、発熱部２を冷却（熱交換）した後、冷却液タンク３に戻される。
【００１７】他方、冷却液タンク３の内部には、冷却液Ｗの温度を検出する温度センサ１１を付設し、この温度センサ１１は制御部１２に接続する。また、この制御部１２には循環ポンプ４を接続し、制御部１２は温度センサ１１から得る検出温度Ｔｏに基づいて循環ポンプ４をオン−オフ制御する。
【００１８】次に、このような冷却装置１ｃを用いた本実施例に係る温度制御方法について、図１に示すフローチャート及び図２〜図５を参照して説明する。
【００１９】まず、制御部１２には目標温度Ｔｓ（例えば、２０℃）を設定するとともに、この目標温度Ｔｓに対して温度変動の許容範囲を規定する上限規定温度Ｔｒｕ（例えば、２１℃）と下限規定温度Ｔｒｄ（例えば、１９℃）をそれぞれ設定し、さらに、目標温度Ｔｓに対するディファレンシャル制御上の上限制御温度Ｔｓｕ（例えば、２０．２５℃）と下限制御温度Ｔｓｄ（例えば、１９．７５℃）をそれぞれ設定する。
【００２０】一方、冷却装置１ｃの運転開始により、温度センサ１１から検出される冷却液Ｗの検出温度Ｔｏが目標温度Ｔｓよりも高い場合には冷却モードになり、制御部１２の制御指令により循環ポンプ４がオン、即ち、運転状態になって冷却液Ｗが冷却されるとともに、検出温度Ｔｏが目標温度Ｔｓよりも低い場合には加熱モードになり、循環ポンプ４がオフ、即ち、運転停止状態になって冷却液Ｗは冷却されない。
【００２１】今、図３において、冷却装置１ｃが加熱モードで運転されているものとする。温度センサ１１からは冷却液Ｗの温度が検出されるため、制御部１２は温度センサ１１から検出される検出温度Ｔｏを監視する（ステップＳ１）。検出温度Ｔｏが上昇し、上限制御温度Ｔｓｕに達すれば、冷却モードに移行し、循環ポンプ４が運転を開始（オン）する。冷却液Ｗの温度（検出温度Ｔｏ）は応答遅れにより暫く上昇した後、上限側ピーク温度Ｔｐｕを頂点にして下降に転じるため、制御部１２は当該上限側ピーク温度Ｔｐｕを検出して記憶する（ステップＳ２）。そして、検出温度Ｔｏが下限制御温度Ｔｓｄに達すれば、加熱モードに移行し、循環ポンプ４は運転を停止（オフ）する（ステップＳ３）。
【００２２】この際、制御部１２は上限側補正温度Ｘｕを演算により求める（ステップＳ４）。即ち、上限側補正温度Ｘｕを、Ｘｕ＝（Ｔｒｕ−Ｔｐｕ）×Ｋｕの演算式から求める。この場合、Ｋｕは係数であり、例えば、０．３〜０．７程度に設定できる。そして、得られた上限側補正温度Ｘｕに基づいて上限制御温度Ｔｓｕを設定変更する（ステップＳ５）。具体的には、得られた上限側補正温度Ｘｕを上限制御温度Ｔｓｕにそのまま加算すればよい。このような上限制御温度Ｔｓｕに対する設定変更は、上限側ピーク温度Ｔｐｕ…の発生毎に行う。図３R>３の例では、上限側ピーク温度Ｔｐｕが上限規定温度Ｔｒｕより大きく下回っているため、上限制御温度ＴｓｕはＴｓｕｃまで高められる。
【００２３】一方、加熱モードへの移行後、冷却液Ｗの温度（検出温度Ｔｏ）は、応答遅れにより暫く下降した後、下限側ピーク温度Ｔｐｄを頂点にして上昇に転じるため、制御部１２は当該下限側ピーク温度Ｔｐｄを検出して記憶する（ステップＳ６，Ｓ７）。そして、検出温度Ｔｏが上限制御温度Ｔｓｕに達すれば、冷却モードに移行し、循環ポンプ４は運転を開始（オン）する（ステップＳ８）。
【００２４】この際、制御部１２は下限側補正温度Ｘｄを演算により求める（ステップＳ９）。即ち、下限側補正温度Ｘｄを、Ｘｄ＝（Ｔｒｄ−Ｔｐｄ）×Ｋｄの演算式から求める。この場合、Ｋｄは係数であり、例えば、０．６〜０．９程度に設定できる。そして、得られた下限側補正温度Ｘｄに基づいて下限制御温度Ｔｓｄを設定変更する（ステップＳ１０）。具体的には、得られた下限側補正温度Ｘｄを下限制御温度Ｔｓｄにそのまま加算すればよい。このような下限制御温度Ｔｓｄに対する設定変更は、下限側ピーク温度Ｔｐｄ…の発生毎に行う。図３の例では、下限側ピーク温度Ｔｐｄが下限規定温度Ｔｒｄより低温側に大きく越えているため、下限制御温度ＴｓｄはＴｓｄｃまで高められる。このような設定変更により、製造品質が温度変動により直接影響を受けるレーザ加工機等であっても、温度変動は許容範囲に確実に抑えられ、温度制御に対する高度の安定性と信頼性が確保される。
【００２５】他方、図４及び図５はそれぞれ異なる制御態様を示す。図３は上限側ピーク温度Ｔｐｕが上限規定温度Ｔｒｕより大きく下回り、また、下限側ピーク温度Ｔｐｄが下限規定温度Ｔｒｄより低温側に大きく越えたため、上限制御温度Ｔｓｕ及び下限制御温度Ｔｓｄをそれぞれ高くなるように設定変更した場合を示したが、図４R>４は上限側ピーク温度Ｔｐｕが上限規定温度Ｔｒｕより高温側に大きく越え、また、下限側ピーク温度Ｔｐｄが下限規定温度Ｔｒｄより大きく上回るため、上限制御温度Ｔｓｕ及び下限制御温度Ｔｓｄをそれぞれ低くなるように設定変更する場合を示す。この場合も、温度変動は図３と同様に許容範囲に確実に抑えられ、温度制御に対する高度の安定性と信頼性が確保される。
【００２６】さらに、図５は上限側ピーク温度Ｔｐｕが上限規定温度Ｔｒｕより大きく下回り、また、下限側ピーク温度Ｔｐｄも下限規定温度Ｔｒｄより大きく上回るため、上限制御温度Ｔｓｕを高くなるように設定変更するとともに、下限制御温度Ｔｓｄを低くなるように設定変更する場合を示す。図５の場合には、冷却モードと加熱モードの切換周期が長くなるため、使用部品や機器類の長寿命化を図ることができる。
【００２７】以上、実施例について詳細に説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、細部の構成，数値，手法等において本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更，追加，削除することができる。例えば、設定変更は、上限側ピーク温度Ｔｐｕ（下限側ピーク温度Ｔｐｄ）を検出した後、下限制御温度Ｔｓｄ（上限制御温度Ｔｓｕ）に達した時点で行った場合を示したが、設定変更のタイミングは、上限側ピーク温度Ｔｐｕ（下限側ピーク温度Ｔｐｄ）を検出した後、次の上限側ピーク温度Ｔｐｕ（下限側ピーク温度Ｔｐｄ）を検出するまでの任意のタイミングで行うことができる。また、温調装置１は、発熱部２を冷却する冷却装置１ｃに適用した場合を示したが、加熱装置等の他の任意の温調装置１に適用できる。
【００２８】
【発明の効果】このように、本発明に係る温調装置の温度制御方法は、検出温度の上限側ピーク温度を検出することにより、この上限側ピーク温度と上限規定温度の偏差から上限側補正温度を求め、この上限側補正温度に基づいて、次の上限側ピーク温度を検出するまでに上限制御温度の設定変更を行うとともに、検出温度の下限側ピーク温度を検出することにより、この下限側ピーク温度と下限規定温度の偏差から下限側補正温度を求め、この下限側補正温度に基づいて、次の下限側ピーク温度を検出するまでに下限制御温度の設定変更を行うようにしたため、次のような顕著な効果を奏する。
【００２９】
【００３０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る温度制御方法の処理手順を示すフローチャート、
【図２】同温度制御方法を実施できる冷却装置のブロック構成図、
【図３】同温度制御方法により温度制御した際における検出温度の変化特性図、
【図４】同温度制御方法により温度制御した際における検出温度の他の変化特性図、
【図５】同温度制御方法により温度制御した際における検出温度の他の変化特性図、
【図６】従来の技術に係る温度制御方法により温度制御した際における検出温度の変化特性図、
【符号の説明】
１ 温調装置
１ｃ 冷却装置
２ 発熱部
Ｔｓ 目標温度
Ｔｏ 検出温度
Ｔｒｕ 上限規定温度
Ｔｒｄ 下限規定温度
Ｔｓｕ 上限制御温度
Ｔｓｄ 下限制御温度
Ｔｐｕ 上限側ピーク温度
Ｔｐｄ 下限側ピーク温度
Ｅｕ 上限側ピーク温度と上限規定温度の偏差
Ｅｄ 下限側ピーク温度と下限規定温度の偏差
Ｘｕ 上限側補正温度
Ｘｄ 下限側補正温度
【特許請求の範囲】
【請求項１】 目標温度に対して温度変動の許容範囲を規定する上限規定温度と下限規定温度を設定するとともに、前記上限規定温度よりも低い上限制御温度と前記下限規定温度よりも高い下限制御温度を設定し、検出温度が前記上限制御温度に達したなら冷却モードに移行し、前記検出温度が前記下限制御温度に達したなら加熱モードに移行して、検出温度に対するディファレンシャル制御を行う温調装置の温度制御方法において、前記検出温度の上限側ピーク温度を検出することにより、この上限側ピーク温度と前記上限規定温度の偏差から上限側補正温度を求め、この上限側補正温度に基づいて、次の上限側ピーク温度を検出するまでに前記上限制御温度の設定変更を行うとともに、前記検出温度の下限側ピーク温度を検出することにより、この下限側ピーク温度と前記下限規定温度の偏差から下限側補正温度を求め、この下限側補正温度に基づいて、次の下限側ピーク温度を検出するまでに前記下限制御温度の設定変更を行うことを特徴とする温調装置の温度制御方法。
【請求項２】 前記上限制御温度の設定変更は、上限側ピーク温度の検出毎に行うことを特徴とする請求項１記載の温調装置の温度制御方法。
【請求項３】 前記上限規定温度をＴｒｕ，前記上限側ピーク温度をＴｐｕ，係数をＫｕとすれば、（Ｔｒｕ−Ｔｐｕ）×Ｋｕにより前記上限側補正温度を求め、この上限側補正温度を前記上限制御温度に加算することにより、当該上限制御温度の設定変更を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の温調装置の温度制御方法。
【請求項４】 前記下限制御温度の設定変更は、下限側ピーク温度の検出毎に行うことを特徴とする請求項１記載の温調装置の温度制御方法。
【請求項５】 前記下限規定温度をＴｒｄ，前記下限側ピーク温度をＴｐｄ，係数をＫｄとすれば、（Ｔｒｄ−Ｔｐｄ）×Ｋｄにより前記下限側補正温度を求め、この下限側補正温度を前記下限制御温度に加算することにより、当該下限制御温度の設定変更を行うことを特徴とする請求項１又は４記載の温調装置の温度制御方法。
【請求項６】 発熱部を冷却する冷却装置に適用したことを特徴とする請求項１記載の温調装置の温度制御方法。
【請求項１】 目標温度に対して温度変動の許容範囲を規定する上限規定温度と下限規定温度を設定するとともに、前記上限規定温度よりも低い上限制御温度と前記下限規定温度よりも高い下限制御温度を設定し、検出温度が前記上限制御温度に達したなら冷却モードに移行し、前記検出温度が前記下限制御温度に達したなら加熱モードに移行して、検出温度に対するディファレンシャル制御を行う温調装置の温度制御方法において、前記検出温度の上限側ピーク温度を検出することにより、この上限側ピーク温度と前記上限規定温度の偏差から上限側補正温度を求め、この上限側補正温度に基づいて、次の上限側ピーク温度を検出するまでに前記上限制御温度の設定変更を行うとともに、前記検出温度の下限側ピーク温度を検出することにより、この下限側ピーク温度と前記下限規定温度の偏差から下限側補正温度を求め、この下限側補正温度に基づいて、次の下限側ピーク温度を検出するまでに前記下限制御温度の設定変更を行うことを特徴とする温調装置の温度制御方法。
【請求項２】 前記上限制御温度の設定変更は、上限側ピーク温度の検出毎に行うことを特徴とする請求項１記載の温調装置の温度制御方法。
【請求項３】 前記上限規定温度をＴｒｕ，前記上限側ピーク温度をＴｐｕ，係数をＫｕとすれば、（Ｔｒｕ−Ｔｐｕ）×Ｋｕにより前記上限側補正温度を求め、この上限側補正温度を前記上限制御温度に加算することにより、当該上限制御温度の設定変更を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の温調装置の温度制御方法。
【請求項４】 前記下限制御温度の設定変更は、下限側ピーク温度の検出毎に行うことを特徴とする請求項１記載の温調装置の温度制御方法。
【請求項５】 前記下限規定温度をＴｒｄ，前記下限側ピーク温度をＴｐｄ，係数をＫｄとすれば、（Ｔｒｄ−Ｔｐｄ）×Ｋｄにより前記下限側補正温度を求め、この下限側補正温度を前記下限制御温度に加算することにより、当該下限制御温度の設定変更を行うことを特徴とする請求項１又は４記載の温調装置の温度制御方法。
【請求項６】 発熱部を冷却する冷却装置に適用したことを特徴とする請求項１記載の温調装置の温度制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【特許番号】特許第３４０７２１４号（Ｐ３４０７２１４）
【登録日】平成１５年３月１４日（２００３．３．１４）
【発行日】平成１５年５月１９日（２００３．５．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１０−１１６６６３
【出願日】平成１０年４月２７日（１９９８．４．２７）
【公開番号】特開平１１−３０５８４６
【公開日】平成１１年１１月５日（１９９９．１１．５）
【審査請求日】平成１２年３月２日（２０００．３．２）
【出願人】（０００１０３９２１）オリオン機械株式会社 (450)
【参考文献】
【文献】特開 平９−１３４２２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平４−３３５９７７（ＪＰ，Ａ）
【登録日】平成１５年３月１４日（２００３．３．１４）
【発行日】平成１５年５月１９日（２００３．５．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１０年４月２７日（１９９８．４．２７）
【公開番号】特開平１１−３０５８４６
【公開日】平成１１年１１月５日（１９９９．１１．５）
【審査請求日】平成１２年３月２日（２０００．３．２）
【出願人】（０００１０３９２１）オリオン機械株式会社 (450)
【参考文献】
【文献】特開 平９−１３４２２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平４−３３５９７７（ＪＰ，Ａ）
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