A Study on a Precision Temperature Control for Oil cooler using ON/OFF Control Method

Recently, the needs of system performances such as working speed and processing accuracy in machine tools have been increased. Especially, the working speed increment generates harmful heat at both moving part of the machine tools and handicrafts. The heat is a main drawback to progress accuracy of the processing. Hence, a oil cooler to control temperature is inevitable for the machine tools. In general, two representative control schemes, hot-gas bypass and variable speed control of a compressor, have been adopted in the oil cooler system. In this paper, the compressor's speed are controlled to keep reference value of temperature at oil outlet. The precision processing of a machine tool is required for an oil cooler guaranteeing ${\pm}0.1^{\circ}C$ temperature control. But the oil cooler with precision temperature control is expensive. Therefore in this paper, instead of a on/off(relay) control method, a PID and phase angle electric power control method is proposed for the precision control of an oil cooler. The proposed controller is implemented and tested at the temperature of $23^{\circ}C$, $24^{\circ}C$ and $25^{\circ}C$.

ON/OFF 제어방식 오일쿨러의 정밀온도 제어에 관한 연구

최근 공작기계 분야에서 가공속도와 가공정밀도 같은 시스템 성능이 한층 요구되고 있다. 특히 가공속도가 증가함에 따라 공작기계와 수가공 분야의 공작물 가공 부위에 유해한 열 발생을 초래하게 된다. 이 열은 가공 정밀도를 저하시키는 주된 원인으로 작용한다. 따라서 온도를 제어하는 오일쿨러는 공작기계에서 필수적이다. 일반적으로 두 가지 대표적인 제어기법인 핫가스 바이패스 방식과 압축기 가변속 제어 방식이 오일쿨러에 채택 되었다. 본 논문에서는 오일 출구 온도를 설정값으로 유지하기 위해 압축기의 속도를 제어하였다. 공작기계의 정밀 가공이 요구되는 추세에 맞추어 ${\pm}0.1^{\circ}C$의 고정도 온도 제어가 가능한 오일쿨러가 요구된다. 그러나 정밀 온도제어가 가능한 오일쿨러는 가격이 고가이다. 그러므로 본 논문에서는 on/off(릴레이) 제어방식 대신에 PID 제어기와 위상각 전력제어 방식을 사용하여 정밀 온도제어가 가능한 오일쿨러용 제어기를 제안한다. 제안한 제어기를 제작하고, $23^{\circ}C$, $24^{\circ}C$ 그리고 $25^{\circ}C$에서 실험하였다.