JPH06168033A - 冷却水循環装置における温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】精密加工機へ供給する冷却水を安定した範囲の
温度とすることによって高精度の加工を行うようにす
る。 【構成】精密加工機２０から還流した冷却水を設定温度
を基準として冷却又は加熱する温度コントロール装置３
６を備えた温度制御槽３１と、この温度制御槽３１にお
いて設定温度に冷却又は加熱された冷却水を一時的に貯
水することによって温度を安定化させる中間調整槽３２
と、この中間調整槽３２から供給された冷却水の温度を
さらに安定化した後ポンプ３７によって精密加工機２０
へと供給する調整供給槽３３とから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、精密研削機、精密切削
機等の精密機械加工機に付設され、この精密加工機を一
定温度に保持するために、一定温度の冷却水を供給する
とともに精密加工機から還流した前記冷却水を一定の温
度に冷却又は加熱して再び精密加工機へと供給する冷却
水循環装置における冷却水の温度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近の磁気記録技術分野においては、情
報記録の高密度化が図られており、このため電磁変換特
性の向上とともに、記録媒体に対する磁気ヘッドによる
情報の記録幅も著しく小さくなってきており、磁気ヘッ
ドを高精度に加工することが急務となっている。磁気ヘ
ッドは、原料であるフェライト単結晶の切断、巻線用の
溝加工、トラック幅の溝入れ加工、鏡面加工或いはトラ
ック幅の切断、ヘッド面の円筒研磨等、種々の精密機械
加工が施されることによって、極めて高寸法精度に加工
される。

【０００３】上述した磁気ヘッドの精密機械加工に用い
られる精密研削機、精密切削機等の精密機械加工機にお
いては、数百ｎｍまでの精度の超精密加工を可能とする
ものが提供されているが、その加工精度を保持するため
には精密な環境条件、特に精密加工機の設置場所の振動
及び温度の管理が極めて重要となる。例えば、振動の管
理についてはこれら精密加工機を設置する建物全体を耐
震構造とし、また温度の管理については室内を一定温度
に管理するための空調設備を備え、また加工に際して精
密加工機全体を一定の温度に保持する温度制御装置が付
設される。

【０００４】全体が数トンの重量にもなりまたモータや
加工に際して発熱する精密加工機の温度制御装置として
は、冷却媒体として一般には比熱の大きな液体、特に水
を用いることが有効である。したがって、精密加工機に
は、温度制御装置によって一定温度に保持された冷却水
を供給するとともに、精密加工機から還流した前記冷却
水を一定の温度に冷却又は加熱して再び精密加工機へと
供給する冷却水循環装置が用いられている。

【０００５】かかる冷却水循環装置には、例えば、装置
内に配設された温度センサー等によって貯水槽に貯水さ
れた冷却水の温度を読込み、あらかじめ設定した温度と
の差異によって冷却水をＰＩＤ方式によって冷却或いは
加熱する温度制御装置や、貯水槽にはやや低めの温度に
管理した冷却水を貯水し、この冷却水を精密加工機に供
給する際に設定温度まで加熱して供給するといった温度
制御装置等が備えられている。

【０００６】図４は、精密研削機１に冷却水を供給する
冷却水循環装置２が付設された従来の精密研削ユニット
を示し、冷却水循環装置２は、温度制御槽３と、この温
度制御槽３内に配設され設定温度を基準にしてＰＩＤ方
式によって冷却水を一定温度に冷却或いは加熱する温度
コントロール装置４と、この温度コントロール装置４に
よって温度管理された冷却水を精密研削機１に供給する
ポンプ５及び冷却水供給パイプ６、冷却水還流パイプ７
とからなる。

【０００７】温度コントロール装置４は、温度制御槽３
内に貯水された冷却水の温度が、設定した温度である２
３℃に対して±０．２５℃変化したことを検知するとＰ
ＩＤ方式によって冷却水を冷却或いは加熱動作する。温
度コントロール装置４によって温度管理された冷却水
は、ポンプ５によって温度制御槽３から冷却水供給パイ
プ６を介して精密研削機１に供給され、冷却水還流パイ
プ７を介して再び温度制御槽３へと還流する。

【０００８】ところで、図５は、精密加工機１の一例と
して示す精密研削機であり、回転軸８のフランジ９で係
止された３／８μｍレジンボンド砥石１０によって被加
工物であるフェライト１１に、切込み速度１００ｍｍ／
ｍｉｍで切込み深さ１００μｍの溝入れ加工を行う。フ
ェライト１１は加工台１２上に精密に位置決めされて載
置され、レジンボンド砥石１０、フェライト１１或い加
工台１２には、前記冷却水供給パイプ６の先端に設けた
ノズル１３より冷却水が供給される。

【０００９】上述した精密研削機において、フェライト
１１に対する超精密溝入れ加工を行うためには、精密研
削機、すなわち冷却水の温度を０．１℃の範囲に保持す
る必要がある。しかしながら、温度コントロール装置４
によって温度管理された温度制御槽３の冷却水の温度を
実測したところ、図６に示すように、冷却水を設定温度
２３℃に保持するため温度コントロール装置４が動作す
るタイミングに応じて冷却水の温度は設定温度２３℃を
中心として±０．５℃程度大きく変動することが判明し
た。

【００１０】また、図７は、上述した従来の精密研削機
によって溝入れ加工されたフェライト１１の切込み深さ
寸法を経時的に実測した図であるが、冷却水の設定温度
の２３℃において、溝の切込み深さが１００μｍとなる
ようにして溝入れ加工を行ったが、例えば冷却水の温度
が２３．５℃まで上がると溝の切込み深さ寸法は１０１
μｍなり、また冷却水の温度が２２．５℃まで下がると
溝の切込み深さ寸法は９９μｍ程度になることが判明し
た。換言すれば、冷却水の温度によって溝の切込み深さ
寸法が大きく変動することが判明した。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
精密加工機に付設された冷却水循環装置における温度制
御装置は、精密加工機自体が有する加工精度を維持する
ように一定の範囲に精密に温度管理することは極めて困
難であった。すなわち、比較的比熱が大きくかつ大量の
冷却水を、温度コントロール装置４によって冷却、加熱
動作（図６における×印の時点）した場合の温度変化は
比較的緩やかであり、設定温度に対して±０．５℃程度
の温度差異が生じてしまい、換言すれば、設定温度に対
する温度管理は±０．５℃程度が限界であった。勿論、
高精度の温度センサー、高出力の温度コントロール装置
の実現等によっては、さらに精密な温度管理も可能とな
ろうが、極めて大型で高額な装置となってしまい、実用
的で無い。

【００１２】したがって、本発明は、精密加工機から還
流して温度制御槽において冷却又は加熱された後再び精
密加工機へと供給される冷却水を一定温度にバランス調
整して精密加工機へと供給することによって、精密加工
機の温度条件の変動を抑制して、加工物の寸法精度を一
定に保持するようにした冷却水循環装置における温度制
御装置を提供することを目的としたものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成した
本発明に係る冷却水循環装置における温度制御装置は、
精密加工機から還流した冷却水を設定温度を基準にして
冷却又は加熱する温度コントロール装置を備えた温度制
御槽と、この温度制御槽において冷却又は加熱された冷
却水を一時的に貯水することによって温度を安定化した
後、精密加工機へと供給する調整供給槽とを備えたこと
を特徴とする。さらに、前記温度制御槽と調整供給槽と
の間に直列に接続された複数の中間調整槽を配設したこ
とを特徴とする。

【００１４】

【作用】上述した本発明に係る冷却水循環装置における
温度制御装置によれば、精密加工機から温度制御槽内に
還流した冷却水は、温度コントロール装置によって設定
温度を基準として冷却又は加熱された後、連結パイプを
通して調整供給槽へと送られ一時的に貯水される。さら
に、調整供給槽に貯水された冷却水は、ポンプによって
冷却水供給パイプを介して精密加工機へと供給される。
このように、温度制御槽から供給される冷却水を調整供
給槽において一時的に貯水することによって、温度コン
トロール装置の動作によって冷却又は加熱されて供給さ
れた冷却水と調整供給槽内に貯水されていた冷却水とが
混合して温度がバランス調整され、安定した温度の冷却
水が精密加工機へと供給される。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の具体的実施例について、図面
を参照しながら説明する。図１は、精密研削機２０に冷
却水を供給する冷却水循環装置３０が付設された精密研
削ユニットであり、上述した従来の精密研削機と同様
に、精密研削機２０は、３／８μｍレジンボンド砥石２
１によって加工台２２に精密に位置決めされて載置され
た被加工物であるフェライト２３に、切込み速度１００
ｍｍ／ｍｉｍで切込み深さ１００μｍの溝入れ加工が行
われる。

【００１６】冷却水循環装置３０は、３つの貯水槽、す
なわち温度制御槽３１、中間調整槽３２及び調整供給槽
３３とを備えており、これら各槽３１、３２、３３は十
分な断熱構造槽として構成されるるとともに、それぞれ
その底部に配設した連結パイプ３４、３５によって互い
に直列に連結されている。温度制御槽３１は、設定温度
２３℃を基準にしてＰＩＤ方式によって冷却水を冷却或
いは加熱する温度コントロール装置３６を備えており、
設定温度に温度制御された冷却水は、連結パイプ３４を
介して第２の貯水槽である中間調整槽３２へと供給され
る。

【００１７】なお、この温度制御槽３１は、基本構成を
上述した従来の温度制御槽３と同じくするものであり、
したがって、温度コントロール装置３６によって設定温
度２３℃を基準にしてＰＩＤ方式によって冷却或いは加
熱制御された冷却水の温度は、図６に示すように、設定
温度２３℃に対して±０．５℃程度の変動がある。

【００１８】前記温度制御槽３１から中間調整槽３２に
供給された冷却水は、この中間調整槽３２内にすでに貯
水されている冷却水と混合されることによってその温度
が平均化され、より安定した温度となって、連結パイプ
３５を介して調整供給槽３３へと供給される。調整供給
槽３３へと供給された冷却水は、この調整供給槽３３に
すでに貯水されている冷却水とも混合されてより平均化
され、さらに安定した温度となる。

【００１９】調整供給槽３３にはポンプ３７が配設され
ており、このポンプ３７が駆動されることによって、調
整供給槽３３に貯水された冷却水は、冷却水供給パイプ
３８を介して精密研削機２０へと供給される。すなわ
ち、精密研削機２０へと供給された冷却水は、冷却水供
給パイプ３８の先端に設けたノズル２４より、加工ワー
クであるレジンボンド砥石２１、加工台２２或いフェラ
イト２３に供給され、これら加工ワークを一定温度に保
持する。加工ワークに供給された冷却水は、精密研削機
２０内に設けた図示しないフィルター等を通過させて研
削粉等を除去した後、冷却水還流パイプ３９を介して再
び温度制御槽３１へと還流される。

【００２０】上述した温度制御槽３１、中間調整槽３２
及び調整供給槽３３を介在させて精密研削機２０へと供
給された冷却水の温度の実測値を図２に示す。温度制御
槽３１において温度コントロール装置３６によって設定
温度２３℃を基準にしてＰＩＤ方式によって冷却或いは
加熱された冷却水は、温度コントロール装置３６の加熱
或いは冷却動作によって徐々に変化し、温度制御槽３１
から供給される時点では±０．５℃の範囲で変動してい
る。

【００２１】この冷却水が、温度制御槽３１から中間調
整槽３２及び調整供給槽３３へと供給、貯水される過程
で、先に槽内に貯水されている冷却水と混合することに
よって平均化され、図２から明らかなように、調整供給
槽３３から精密研削機２０へ供給される時点では設定温
度２３℃に対して±０．１℃程度の変動範囲にまで安定
し、極めて高水準に温度管理された冷却水となる。

【００２２】このように、安定した温度の冷却水が供給
された精密研削機２０によって溝入れ加工されたフェラ
イト２３の切込み深さを、経時的に実測した結果を図３
に示す。同図から明らかなように、冷却水の温度変化が
平準化されることによって、フェライト２３の切込み深
さ寸法は、極めて安定した寸法値となる。すなわち、冷
却水の設定温度の２３℃において、溝の切込み深さが１
００μｍとなるようにして加工を行った場合、冷却水の
温度は±０．１℃程度の範囲で変動するが、溝の切込み
深さの変動は極めて僅かであり、安定した溝入れ加工を
行うことができる。

【００２３】なお、上記実施例においては、温度コント
ロール装置３６を備えた温度制御槽３１に中間調整槽３
２及び調整供給槽３３とを直列に接続し、調整供給槽３
３から精密研削機２０に冷却水を供給するように構成し
たが、温度制御槽３１に２乃至６個の調整槽を直列に接
続し、これら調整槽を介して冷却水の温度をバランス調
整して、最終段の調整槽より冷却水を精密加工機に供給
するように構成してもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、精密加工機から還流して温度制御槽において冷却
又は加熱された冷却水は、調整槽において一時的に貯水
されることによって一定温度に調整された後精密加工機
へと供給されるため、精密加工機の温度条件の変動が抑
制され、加工物の寸法精度が一定に保持される。

【図面の簡単な説明】

【図１】精密研削機に付設した本発明に係る冷却水循環
装置における温度制御装置の概略構成を説明するブロッ
ク図である。

【図２】上記冷却水循環装置における温度制御装置によ
って精密研削機に供給される冷却水の温度変化測定図で
ある。

【図３】上記冷却水循環装置における温度制御装置によ
って精密研削機に供給される冷却水の温度変化と磁気ヘ
ッド素材の研削結果測定図である。

【図４】精密研削機に付設した従来の冷却水循環装置に
おける温度制御装置の概略構成を説明するブロック図で
ある。

【図５】精密加工機の概略構成を説明するブロック図で
ある。

【図６】上記冷却水循環装置における温度制御装置によ
って精密加工機に供給される冷却水の温度変化測定図で
ある。

【図７】上記冷却水循環装置における温度制御装置によ
って精密加工機に供給される冷却水の温度変化と磁気ヘ
ッド素材の研削結果測定図である。

【符号の説明】

２０・・・精密研削機 ３０・・・温度制御装置 ３１・・・温度制御槽 ３２・・・中間調整槽 ３３・・・調整供給槽 ３６・・・温度コントロール装置 ３７・・・ポンプ ３８・・・冷却水供給パイプ ３９・・・冷却水還流パイプ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 精密加工機に一定温度の冷却水を供給す
   る冷却水循環装置における温度制御装置において、 精密加工機から還流した冷却水を設定温度を基準として
   冷却又は加熱する温度コントロール装置を備えた温度制
   御槽と、 この温度制御槽において設定温度に冷却又は加熱された
   冷却水を一時的に貯水することによって温度を安定化し
   た後精密加工機へと供給する調整供給槽とを備えたこと
   を特徴とする冷却水循環装置における温度制御装置。
2. 【請求項２】 温度制御槽と調整供給槽との間に、直列
   に接続された複数の中間調整槽を配設したことを特徴と
   する請求項１記載の冷却水循環装置における温度制御装
   置。