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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zuführvorrichtung für Wasser konstanter Temperatur, die von einer Wasserzuführquelle zugeführtes Wasser auf eine konstante Temperatur einstellt und einer Bearbeitungsvorrichtung das Wasser zuführt.
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BESCHREIBUNG DES IN BEZIEHUNG STEHENDEN STANDS DER TECHNIK
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Eine Schneidvorrichtung, die einen Wafer schneidet, dreht eine Spindel mit hoher Geschwindigkeit und schneidet den durch einen Haltetisch gehaltenen Wafer mit einer Schneidklinge, die an einem Spindelkopf montiert ist und sich mit der Spindel mit hoher Geschwindigkeit dreht, während der Schneidklinge Schneidwasser zugeführt wird.
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Bei der Schneidvorrichtung wird eine Ausführung einer Schneidbearbeitung mit hoher Präzision dadurch ermöglicht, indem einer Änderung einer Y-Achsenrichtung, die eine Einteilungszuführrichtung ist, und einer Z-Achsenrichtung, die eine Schnittzuführrichtung ist, aufgrund thermischer Verformung der Vorrichtung usw. vorgebeugt wird. Folglich muss die Temperatur der Schneidvorrichtung konstant gehalten werden. Zu diesem Zweck wird Wärme, die durch einen Motor erzeugt wird, welcher die Spindel in Drehrichtung antreibt, durch Umwälzen von Kühlwasser in einem Kühlwasserkreislauf abgeführt. Folglich benötigt die Schneidvorrichtung eine Zuführvorrichtung für Wasser konstanter Temperatur, die einen Kühlwasserkreislauf, in dem das für ein Abführen von Wärme des Motors verwendete Kühlwasser strömt, und einen Schneidwasserkreislauf aufweist, in dem Schneidwasser strömt, das zum Reinigen und Entfernen von Schneidstaub und Kühlen eines Prozesspunkts verwendet wird, und die das Kühlwasser und das Schneidwasser auf Solltemperaturen hält (siehe zum Beispiel das japanische offengelegte Patent
JP 2007- 127 343 A ).
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Die
CN 1 01 518 925 A hat die Absicht, eine Vorrichtung zur Behandlung von Bearbeitungsabfällen bereitzustellen, die eine an einer Schneidvorrichtung installierte Spindeleinheit durch eine Komponente zur Einstellung der Reinwassertemperatur kühlen kann. Das Gerät zur Behandlung von Bearbeitungsabfällen ist in unmittelbarer Nähe der Bearbeitungsvorrichtung angeordnet. Eine Komponente zur Regulierung der Temperatur von Reinwasser stellt die Temperatur von aufbereitetem Reinwasser auf eine voreingestellte Temperatur ein und umfasst einen Wärmetauscher zum Einstellen der Temperatur von Reinwasser, das durch eine Komponente zur Herstellung von Reinwasser auf eine voreingestellte Temperatur aufbereitet wurde, einen Kühler zum Kühlen des Kühlfluids, das dem Wärmetauscher zugeführt wird, einen Kühlfluidtank zum Speichern des zum Kühler geleiteten Kühlfluids, eine Kühlfluidförderpumpe zum Fördern des im Kühlfluidtank gespeicherten Kühlfluids zu dem Kühler, eine erste Leitung zum Zuführen des Kühlfluids in dem Wärmetauscher zu der Spindeleinheit und eine zweite Leitung zum Zurückführen des die Spindeleinheit kühlenden Kühlfluids zu dem Kühlfluidtank.
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Des Weiteren offenbart die
DE 20 2005 013 395 U1 eine Vorrichtung zum Kühlen von Prozesswasser mit zeitgleicher Koppelung eines Ölkühlkreislaufes mit einem Werkzeugkühlkreislauf, wobei die Vorrichtung aus einem vorlauftemperaturgesteuerten Kaltwassersatz, einer Warmwasserpumpe, einer Kaltwasserpumpe, einer Bypasspumpe, einem Wasser-Wasser-Wärmetauscher und einer Regeleinheit zur Steuerung der Bypasspumpe besteht.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Der Kühlwasserkreislauf schließt ein erstes Kühlmittel, welches das Kühlwasser kühlt, das dazu gebracht wird, zu einem den Motor umgebenden Kühlmantel zu strömen und dessen Wassertemperatur aufgrund von Wärme des Motors angestiegen ist, einen ersten Tank, der das Kühlwasser speichert, und ein erstes Heizmittel (Heizeinrichtung) ein, die das Kühlwasser auf eine gewünschte Temperatur einstellt, wenn die Vorrichtung angehalten wurde und eine Temperatur des Kühlwassers sich übermäßig vermindert hat.
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Bei dem Schneidwasserkreislauf wird Wasser, das durch Betriebsausrüstung oder Ähnliches zugeführt wird, in einem zweiten Tank gespeichert, und das Wasser des zweiten Tanks wird der Schneidvorrichtung durch eine Pumpe zugeführt. Während des Zeitraums, bevor das von der Pumpe zugeführte Schneidwasser die Schneidvorrichtung erreicht, wird das Schneidwasser durch ein zweites Kühlmittel gekühlt oder durch ein zweites Heizmittel erwärmt, um auf eine gewünschte Wassertemperatur eingestellt zu werden.
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Wie oben schließen der Kühlwasserkreislauf und der Schneidwasserkreislauf unterschiedliche Kühlmittel und unterschiedliche Heizmittel ein, sodass dies eine Ausführung ist, bei welcher die Größe der Zuführvorrichtung für Wasser konstanter Temperatur groß wird.
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Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zuführvorrichtung für Wasser konstanter Temperatur bereitzustellen, in welcher die Anzahl von Kühlmitteln und Heizmitteln vermindert sind, um die Größe des Vorrichtungsaufbaus zu reduzieren.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Zuführvorrichtung für Wasser konstanter Temperatur bereitgestellt, die einer Bearbeitungsvorrichtung Wasser konstanter Temperatur zuführt, welche eine Spindeleinheit, die eingerichtet ist, einen Motor aufzuweisen, der eine Spindel mit einer hohen Geschwindigkeit dreht, an der ein Bearbeitungswerkzeug montiert ist, und einen Haltetisch aufweist, der ein Werkstück hält. Die Zuführvorrichtung für Wasser konstanter Temperatur schließt ein Einheitstemperatureinstellmittel, das Kühlwasser umwälzt und eine Temperatur der Spindeleinheit einstellt, und ein Prozesswassertemperatureinstellmittel ein, das eine Temperatur von Prozesswasser, das dem Bearbeitungswerkzeug zugeführt wird, einstellt. Das Einheitstemperatureinstellmittel schließt eine Pumpe, die das Kühlwasser der Spindeleinheit zuführt, ein Kühlmittel, welches das Kühlwasser kühlt, ein erstes Rohr, das die Pumpe und das Kühlmittel verbindet, ein zweites Rohr, das das Kühlmittel und eine Kühlwassereinlassöffnung der Spindeleinheit verbindet, und ein drittes Rohr ein, das eine Kühlwasserauslassöffnung der Spindeleinheit und die Pumpe verbindet. Das Prozesswassertemperatureinstellmittel schließt ein Prozesswasserrohr, das ein Ende mit einer Wasserquelle verbunden aufweist und das Prozesswasser von einer Öffnung auf der Seite des anderen Endes dem Bearbeitungswerkzeug zuführt, ein Wärmetauschmittel, das an dem Prozesswasserrohr angeordnet ist, ein viertes Rohr, welches das Wärmetauschmittel und das zweite Rohr verbindet, und ein fünftes Rohr ein, welches das Wärmetauschmittel und das dritte Rohr verbindet und das in dem Wärmetauschmittel verwendete Kühlwasser zu dem dritten Rohr zurückführt. Das Prozesswasser wird durch das Kühlwasser gekühlt, welches durch das Kühlmittel gekühlt wird.
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Vorzugsweise schließt das Einheitstemperatureinstellmittel ferner ein Umgehungsrohr, welches das zweite Rohr und das dritte Rohr verbindet, ein Einstellventil, das an dem zweiten Rohr zwischen einem Verbindungsabschnitt, der das Umgehungsrohr mit dem zweiten Rohr verbindet, und der Kühlwassereinlassöffnung oder an dem dritten Rohr angeordnet ist und einen Volumenstrom des Kühlwassers, das in der Spindeleinheit strömt, auf einen gewünschten Volumenstrom einstellt, und ein erstes Wasserthermometer ein, das zwischen dem Verbindungsabschnitt des zweiten Rohrs und der Kühlwassereinlassöffnung oder an dem dritten Rohr angeordnet ist und die Temperatur des Kühlwassers misst. Darüber hinaus schließt das Prozesswassertemperatureinstellmittel ferner ein zweites Wasserthermometer, das die Wassertemperatur des Prozesswassers misst, welches in dem Prozesswasserrohr zwischen dem Wärmetauschmittel und der Öffnung des Prozesswasserrohrs strömt, und ein Einstellmittel ein, das den Volumenstrom des Kühlwassers verändert, welches in dem vierten Rohr strömt, und die Temperatur des Prozesswassers auf so eine Weise auf eine gewünschte Temperatur einstellt, dass ein Gesamtvolumenstrom des Kühlwasservolumenstroms, der in dem Umgehungsrohr strömt, und des Kühlwasservolumenstroms, das in dem vierten Rohr strömt, konstant ist.
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Vorzugsweise schließt das Einstellmittel ein erstes Ventil, das an dem vierten Rohr angeordnet ist, ein zweites Ventil, das an dem Umgehungsrohr angeordnet ist, und eine Ventilsteuerungseinheit ein, die das zweite Ventil steuert, wenn das erste Ventil geöffnet ist, und das erste Ventil steuert, wenn das zweite Ventil geöffnet ist, sodass der Gesamtvolumenstrom des Kühlwassers, das in dem vierten Rohr und dem Umgehungsrohr strömt, konstant ist, und das Einstellmittel verändert den Volumenstrom des Kühlwassers, das in dem vierten Rohr strömt, und stellt die Temperatur des Prozesswassers auf die gewünschte Temperatur ein.
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Das Einstellmittel kann ein Überdruckventil aufweisen, das sich anstatt des zweiten Ventils öffnet, wenn ein Druck in dem Umgehungsrohr gleich wie oder höher als ein vorbestimmter Druck wird, und das Einstellmittel kann den Volumenstrom des Kühlwassers verändern, das in dem vierten Rohr strömt, und die Temperatur des Prozesswassers auf die gewünschte Temperatur einstellen.
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In Übereinstimmung mit der Zuführvorrichtung für Wasser konstanter Temperatur der vorliegenden Erfindung kann das Prozesswasser durch das Kühlwasser gekühlt werden, welches durch das Kühlmittel über das Wärmetauschmittel gekühlt wird. Daher wird es möglich, die Größe des Vorrichtungsaufbaus verglichen mit Zuführvorrichtungen für Wasser konstanter Temperatur aus dem Stand der Technik zu reduzieren, bei denen ein Kühlmittel, welches das Prozesswasser kühlt, in das Prozesswassertemperatureinstellmittel einbezogen ist.
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In einigen Fällen ist die Temperatur des Prozesswassers, das dem Prozesswassertemperatureinstellmittel von Betriebsausrüstung zugeführt wird, bereits gleich wie oder niedriger als eine Solltemperatur, wenn das Prozesswasser dem Kontaktteil zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück zugeführt wird, und ein Kühlen des Prozesswassers durch das Kühlwasser über das Wärmetauschmittel nicht ausgeführt werden muss. In diesem Fall muss das Kühlwasser nicht in dem vierten Rohr umgewälzt werden, und die Temperatur des Prozesswassers kann durch das Einstellmittel über ein Verändern des Volumenstroms des Kühlwassers, das in dem vierten Rohr strömt, sodass der Gesamtvolumenstrom des Kühlwasservolumenstroms, der in dem Umgehungsrohr strömt, und des Kühlwasservolumenstroms, der in dem vierten Rohr strömt, konstant ist, auf eine gewünschte Temperatur eingestellt werden, das heißt, indem verursacht wird, dass Kühlwasser in dem Umgehungsrohr strömt und das Kühlwasser davon abgehalten wird, in dem vierten Rohr zu strömen, oder der Kühlwasservolumenstrom, der in dem vierten Rohr strömt, reduziert wird.
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Das Einstellmittel schließt das an dem vierten Rohr angeordnete erste Ventil, das zweite Ventil, das an dem Umgehungsrohr angeordnet ist, und die Ventilsteuerungseinheit ein, die das zweite Ventil steuert, wenn das erste Ventil geöffnet ist, und das erste Ventil steuert, wenn das zweite Ventil geöffnet ist, sodass der Gesamtvolumenstrom des Kühlwassers, das in dem vierten Rohr und dem Umgehungsrohr strömt, konstant ist. Wenn ein Kühlen des Prozesswassers durch das Kühlwasser über das Wärmetauschmittel nicht ausgeführt werden muss, kann hierdurch zum Beispiel der Volumenstrom des Kühlwassers, das in dem vierten Rohr strömt, verändert werden, und die Temperatur des Prozesswassers kann auf eine gewünschte Temperatur eingestellt werden.
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Das Einstellmittel schließt ein Überdruckventil ein, das sich anstatt des zweiten Ventils öffnet, wenn der Druck in dem Umgehungsrohr gleich wie oder höher als ein vorbestimmter Druck ist, und das Einstellmittel kann den Volumenstrom des Kühlwassers, das in dem vierten Rohr strömt, verändern und die Temperatur des Prozesswassers auf eine gewünschte Temperatur einstellen, wenn zum Beispiel ein Kühlen des Prozesswassers durch das Kühlwasser über das Wärmetauschmittel nicht ausgeführt werden muss.
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Die obige und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Weise ihrer Umsetzung werden durch ein Studium der folgenden Beschreibung und angehängten Ansprüche, und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen, deutlicher und die Erfindung selbst wird hierdurch am besten verstanden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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- 1 ist ein schematisches Schaubild, das eine Bearbeitungsvorrichtung und ein Beispiel einer Zuführvorrichtung für Wasser konstanter Temperatur in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 2 ist ein schematisches Schaubild, das einen Zustand eines Wärmetauschmittels darstellt, wenn eine Temperatur des Prozesswassers einer Wasserquelle 26 °C ist;
- 3 ist ein schematisches Schaubild, das einen Zustand des Wärmetauschmittels darstellt, wenn die Temperatur des Prozesswassers der Wasserquelle 18 °C ist;
- 4 ist ein schematisches Schaubild, das die Bearbeitungsvorrichtung und ein weiteres Beispiel der Zuführvorrichtung für Wasser konstanter Temperatur in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung darstellt; und
- 5 ist ein schematisches Schaubild, das die Bearbeitungsvorrichtung und ferner ein weiteres Beispiel der Zuführvorrichtung für Wasser konstanter Temperatur darstellt, in welcher ein Einstellmittel ein Überdruckventil anstelle eines zweiten Ventils aufweist.
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AUSFÜHRLICHE BECHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Bei der vorliegenden Ausführungsform ist eine Bearbeitungsvorrichtung 1, die eine Zuführvorrichtung für Wasser konstanter Temperatur 8 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung benötigt, eine Schneidvorrichtung, mit welcher für ein Werkstück W durch ein Bearbeitungswerkzeug (Schneidklinge) 60 des Bearbeitungsmittels 6 eine Schneidbearbeitung ausgeführt wird, das über Unterdruck durch einen Haltetisch 30 gehalten wird. Jedoch ist die Bearbeitungsvorrichtung 1 nicht auf dieses Beispiel beschränkt und es reicht für die Bearbeitungsvorrichtung 1 aus, einen Aufbau aufzuweisen, bei dem Kühlwasser und Prozesswasser, das von der Zuführvorrichtung für Wasser konstanter Temperatur 8 zugeführt wird, verwendet werden. Zum Beispiel kann die Bearbeitungsvorrichtung 1 eine Schleifvorrichtung sein, bei der ein Schleifrad an einem Kopfteil einer Spindel mittels einer Halterung oder Ähnlichem etc. fixiert ist.
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Zum Beispiel schließt das Bearbeitungsmittel 6 mindestens eine Spindeleinheit 61, die eine Spindel 611 aufweist, welche in Rotationsrichtung angetrieben wird, ein Bearbeitungswerkzeug 60, das an einem Kopf der Spindel 611 montiert ist und das Werkstück W schneidet, und ein Paar Prozesswasserdüsen 62 ein, die Prozesswasser auf einen Kontaktteil zwischen dem Bearbeitungswerkzeug 60 und dem Werkstück W sprühen (Bearbeitungspunkt) . Darüber hinaus wird eine Zuführeinteilung bzw. Weiterbewegung des Bearbeitungsmittels 6 in einer Y-Achsenrichtung ermöglicht und dessen Schneidvorschub in einer Z-Achsenrichtung ermöglicht.
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Wie in 1 dargestellt, schließt die Spindeleinheit 61 ein Spindelgehäuse 610 ein, das sich in der Y-Achsenrichtung horizontal erstreckt, und die Spindel 611 mit dem axialen Mittelpunkt entlang der Y-Achsenrichtung ist drehbar in dem Spindelgehäuse 610 aufgenommen. Der Kopfteil der Spindel 611 steht von dem Spindelgehäuse 610 in Richtung der -Y-Richtungsseite vor, und das Bearbeitungswerkzeug 60 kann daran befestigt werden.
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Zum Beispiel ist ein Motor 612, der die Spindel 611 in Drehrichtung antreibt, mit der hinteren Endseite der Spindel 611 in dem Spindelgehäuse 610 verbunden. Zum Beispiel schließt der Motor 612 einen Rotor, der an der Spindel 611 montiert ist, und eine Statorspule ein, die an der äußeren Umfangsseite des Rotors angeordnet ist. Es wird eine Spannung an der Statorspule angelegt, wodurch sich der Rotor dreht, welcher die Spindel 611 dreht, an welcher der Rotor montiert ist. Darüber hinaus ist an der äußeren Umfangsseite der Statorspule des Motors 612 ein Kühlmantel 613 beispielsweise auf so eine Weise angebracht, dass er den gesamten Motor 612 umgibt. Bei dem Kühlmantel 613 kühlt das Kühlwasser, welches von einer Kühlwassereinlassöffnung 613a in den Kühlmantel 613 strömt, den Motor 612, während es durch einen Strömungspfad gelangt, der im Inneren des Kühlmantels 613 ausgebildet ist, und strömt aus einer Kühlwasserauslassöffnung 613b aus. Der Aufbau des Motors 612 und des Kühlmantels 613 ist nicht auf die vorliegende Ausführungsform beschränkt.
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Zum Beispiel ist das Bearbeitungswerkzeug 60 eine scheibenförmige Schneidklinge, die durch Ankleben von Diamantschleifkörnern oder Ähnlichem durch einen geeigneten Kleber oder ein geeignetes Harz, Keramik oder Ähnlichem mit einer Ringform ausgebildet und ist an dem Kopfteil der Spindel 611 durch einen Halteflansch oder ähnlichem (nicht dargestellt) befestigt. Das Bearbeitungswerkzeug 60 kann eine Hubklinge sein, die eine Basis, welche kreisscheibenförmig ausgebildet ist und aus Metall hergestellt ist, und eine Schneidkante aufweist, die an dem äußeren Umfangsteil der Basis befestigt ist.
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Das Paar Prozesswasserdüsen 62 erstreckt sich parallel zueinander entlang der X-Achsenrichtung auf so eine Weise, dass sie das Bearbeitungswerkzeug 60 unten am Bearbeitungswerkzeug 60 zwischen sich nehmen. Bei den den unteren Teilen der Seitenflächen des Bearbeitungswerkzeugs 60 gegenüberliegenden Positionen an dem Paar Prozesswasserdüsen 62 sind eine Vielzahl von Sprühöffnungen 620, die das Prozesswasser versprühen, entlang der X-Achsenrichtung aufgereiht angeordnet. Das Prozesswasser wird von beiden Seiten in der Y-Achsenrichtung in Richtung des Kontaktteils zwischen dem Bearbeitungswerkzeug 60 und dem Werkstück W durch die Vielzahl von Sprühöffnungen 620 versprüht, sodass ein Kühlen und Reinigen dieses Kontaktteils ausgeführt wird.
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Die Düse, die dem Bearbeitungswerkzeug 60 das Prozesswasser zuführt, ist nicht auf das oben beschriebene Paar Prozesswasserdüsen 62 beschränkt, und zudem kann eine Prozesswasserdüse, die das Prozesswasser von der äußeren Klingenumfangsrichtung des Bearbeitungswerkzeugs 60 in Richtung des Bearbeitungswerkzeugs 60 zuführt, angeordnet sein.
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Zum Beispiel schießt der Haltetisch 30, dessen äußere Form kreisförmig ist, eine Haltefläche 30a ein, die aus einem porösen Element oder Ähnlichem aufgebaut ist und das Werkstück W durch Unterdruck hält. Eine nicht dargestellte Saugquelle, wie zum Beispiel eine Unterdruck erzeugende Vorrichtung, steht mit der Haltefläche 30a in Verbindung, und eine durch Betätigung der Saugquelle erzeugte Saugkraft wird zu der Haltefläche 30a übertragen, an welcher das Werkstück W platziert ist. Dies ermöglicht es dem Haltetisch 30, das Werkstück W durch Unterdruck an der Haltefläche 30a zu halten. Darüber hinaus wird es dem Haltetisch 30 ermöglicht, sich durch ein unter dem Haltetisch 30 angeordnetes Rotationsmittel 34 um den axialen Mittelpunkt entlang der Z-Achsenrichtung zu drehen. Zudem wird ein Schneidvorschub des Haltetischs 30 in der X-Achsenrichtung ermöglicht.
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Die Bearbeitungsvorrichtung 1 schließt eine Bearbeitungskammer 12 ein, um dagegen vorzubeugen, dass das Prozesswasser, welches dem Schneidwerkzeug 60 zu einem Zeitpunkt einer Schneidbearbeitung zugeführt wird, und erzeugter Schneidstaub auf der Außenseite der Vorrichtung verteilt wird, und die Bearbeitungsvorrichtung ist in einem Zustand, in dem der Haltetisch 30 als Ganzes und ein Teil des Bearbeitungsmittels 6 in dieser Bearbeitungskammer 12 aufgenommen sind. Die Zuführvorrichtung für Wasser konstanter Temperatur 8 ist außerhalb der Bearbeitungskammer 12 angeordnet. Das Bearbeitungsmittel 6 als Ganzes kann in der Bearbeitungskammer 12 aufgenommen sein.
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Die Zuführvorrichtung für Wasser konstanter Temperatur 8 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung schließt ein Einheitstemperatureinstellmittel 2, welches das Kühlwasser umwälzt und eine Temperatureinstellung der Spindeleinheit 61 ausführt, und ein Prozesswassertemperatureinstellmittel 4 ein, das eine Temperatureinstellung des Prozesswassers ausführt, das dem Bearbeitungswerkzeug 60 zugeführt wird.
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Zum Beispiel schließt das Einheitstemperatureinstellmittel 2 einen ersten Tank 20, in dem das Kühlwasser aufgenommen wird, eine erste Pumpe 21, die der Spindeleinheit 61 das Kühlwasser zuführt, ein Kühlmittel 22, wie zum Beispiel eine Abkühleinheit, die das Kühlwasser kühlt, ein erstes Rohr 23, das die erste Pumpe 21 und das Kühlmittel 22 verbindet, ein zweites Rohr 24, das das Kühlmittel 22 und die Kühlwassereinlassöffnung 613a des Kühlmantels 613 der Spindeleinheit 61 verbindet, und ein drittes Rohr 25 ein, welches die Kühlwasserauslassöffnung 613b des Kühlmantels 613 der Spindeleinheit 61 und die erste Pumpe 21 verbindet.
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Ein Ende 41a eines Prozesswasserrohrs 41, das aus einem Metallrohr, einem flexiblen Schlauch oder Ähnlichem ausgebildet ist, ist mit einer Wasserquelle 40 einer in 1 dargestellten Betriebsanlage verbunden. Eine Öffnung des Prozesswasserrohrs 41 auf der Seite des anderen Endes 41b steht mit einem Paar Prozesswasserdüsen 62 in Verbindung. Zum Beispiel sind an dem Prozesswasserrohr 41 ein Wärmetauschmittel 42, eine zweite Heizeinrichtung 43 und ein zweites Wasserthermometer 44 in dieser Reihenfolge in der Richtung von der Wasserquelle 40 zu dem Paar Prozesswasserdüsen 62 auf der stromabwärtigen Seite angeordnet.
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Das von der Wasserquelle 40 zu dem Prozesswasserrohr 41 zugeführte Prozesswasser wird von dem Paar Prozesswasserdüsen 62 versprüht, nachdem eine Temperatureinstellung ausgeführt worden ist, und es wird ein Kühlen und Reinigen des Kontaktteils zwischen dem Bearbeitungswerkzeug 60 und dem Werkstück W ausgeführt. Danach strömt das Prozesswasser zum Beispiel von dem Haltetisch 30 herunter und wird zu der Außenseite der Prozesskammer 12 durch einen Wasserbehälter, Abflussrohr, usw. (nicht dargestellt) abgeführt.
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Das zweite Wasserthermometer 44 misst, ob die Wassertemperatur des Prozesswassers, das in dem Prozesswasserrohr 41 zwischen dem Wärmetauschmittel 42 und der Öffnung des Prozesswasserrohrs 41 auf der Seite des anderen Endes 41b strömt, das heißt das Prozesswasser unmittelbar vor einem Kühlen und Reinigen des Kontaktteils zwischen dem Bearbeitungswerkzeug 60 und dem Werkstück W, eine gewünschte Solltemperatur erreicht hat (zum Beispiel 22 °C). Wenn die Temperatur des Prozesswassers, das durch das Wärmetauschmittel 42 gelangt ist, niedriger als die Solltemperatur ist, heizt die zweite Heizeinrichtung 43 das Prozesswasser auf, um die Temperatur des Prozesswassers auf die Solltemperatur anzuheben.
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Zum Beispiel sind bei dem Wärmetauschmittel 42 das Prozesswasserrohr 41, das teilweise schraubenförmig ausgebildet ist, und ein Wärmetransferrohr 420 mit einer Spiralform aneinander entlang angeordnet. Das Wärmetauschmittel 42 schließt einen Aktuator 423 ein, der das Wärmetransferrohr 420 näher an das oder weiter weg von dem Prozesswasserrohr 41 bringt. Das Wärmetransferrohr 420 ist mit einem vierten Rohr 45 und einem später beschriebenen fünften Rohr 46 verbunden.
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Zum Beispiel ist bei dem Einheitstemperatureinstellmittel 2 der vorliegenden Ausführungsform ein Einstellventil (variable Drosseleinrichtung) 28, das den Volumenstrom des Kühlwassers, das in der Spindeleinheit 61 strömt, auf einen gewünschte Volumenstrom (zum Beispiel 3 l/min) einstellt, an dem zweiten Rohr 24 angeordnet. Das Einstellventil 28 kann an dem dritten Rohr 25 angeordnet sein.
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Bei dem Einheitstemperatureinstellmittel 2 der vorliegenden Ausführungsform sind eine erste Heizeinrichtung 24a und ein erstes Wasserthermometer 271a, welches die Temperatur des Kühlwassers unmittelbar vor dem Abkühlen der Spindeleinheit 61 misst, zwischen dem zweiten Rohr 24 und der Kühlwassereinlassöffnung 613a des Kühlmantels 613 angeordnet. Darüber hinaus ist beispielsweise ein erstes Wasserthermometer 271b, das die Temperatur des Kühlwassers misst, an dem dritten Rohr 25 angeordnet. Das erste Wasserthermometer 271b misst die Temperatur des Kühlwassers zum Beispiel unmittelbar vor dem Rückführen zu dem ersten Tank 20. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die ersten Wasserthermometer 271a und 271b, welche die Temperatur des Kühlwassers messen, beide zwischen dem zweiten Rohr 24 und der Kühlwassereinlassöffnung 613a und an dem dritten Rohr 25 angeordnet. Jedoch kann auch eine Ausführung, bei welcher nur eins davon angeordnet ist, eingesetzt werden.
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Das Prozesswassertemperatureinstellmittel 4 schließt das vierte Rohr 45, welches das Wärmetauschmittel 42 und das zweite Rohr 24 verbindet, und das fünfte Rohr 46 ein, welches das Wärmetauschmittel 42 und das dritte Rohr 25 verbindet und das Kühlwasser zu dem dritten Rohr 25 zurückführt, das in dem Wärmetauschmittel 42 verwendet worden ist und das Prozesswasser gekühlt hat.
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Die Zuführvorrichtung für Wasser konstanter Temperatur 8 schließt ein Steuerungsmittel 89 ein, das aus einer Central Processing Unit (CPU), einem Speicherelement, wie zum Beispiel ein Speicher, usw. aufgebaut ist und zum Beispiel die gesamte Steuerung der jeweiligen Teile der Zuführvorrichtung für Wasser konstanter Temperatur 8 ausführt. Eine Prozesswassertemperatursteuerungseinheit 478 (Aktuatorsteuerungseinheit 478) ist in das Steuerungsmittel 89 einbezogen. Die Prozesswassertemperatursteuerungseinheit 478 kann durch einen drahtlosen oder drahtgebundenen ersten Kommunikationspfad 479a ein Steuerungssignal an den Aktuator 423 ausgeben.
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Nachfolgend wird eine Beschreibung über den Fall eines Schneidens des Werkstücks W durch Verwendung der in 1 dargestellten Bearbeitungsvorrichtung 1 ausgeführt, während die Zuführvorrichtung für Wasser konstanter Temperatur 8 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Das durch den Haltetisch 30 gehaltene Werkstück W ist ein Halbleiterwafer, dessen äußere Form zum Beispiel kreisscheibenförmig ist. An einer vorderen Fläche Wa des nach oben gerichteten Werkstücks W sind eine Vielzahl von Bauelementen in Gitterbereichen ausgebildet, die durch geplante Trennlinien markiert sind. Ein nicht dargestelltes Trennband klebt an einer hinteren Fläche Wb des Werkstücks W und die hintere Fläche Wb ist geschützt. Das Werkstück W ist nicht auf das bei der vorliegenden Ausführungsform dargestellte Beispiel beschränkt.
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Das durch den Haltetisch 30 gehaltene Werkstück W wird in -X-Richtung transportiert (hintere Seite der Papierebene). Zudem wird die Position der geplanten Trennlinien, bei welcher das Bearbeitungswerkzeug 60 dazu gebracht wird, zu schneiden, erfasst. Danach bewegt sich das Bearbeitungsmittel 6 in der Y-Achsenrichtung, und es wird eine Positionsausrichtung in der Y-Achsenrichtung zwischen der geplanten Trennlinie und dem Bearbeitungswerkzeug 60 ausgeführt.
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Das Bearbeitungsmittel 6 bewegt sich auf eine vorbestimmte Höhenposition herab, bei welcher das Bearbeitungsmittel 6 das Werkstück W zum Beispiel vollständig schneidet. Darüber hinaus dreht der Motor 612 die Spindel 611 mit hoher Geschwindigkeit, und das Bearbeitungswerkzeug 60, das an der Spindel 611 befestigt ist, dreht sich in Übereinstimmung mit der Drehung der Spindel 611 mit hoher Geschwindigkeit. Dann wird der Haltetisch 30 mit einer vorbestimmten Schneidzuführgeschwindigkeit weiter in der -X-Richtung bewegt. Dadurch schneidet das Bearbeitungswerkzeug 60 in das Werkstück W, und das Werkstück W wird entlang der geplanten Trennlinie geschnitten.
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Um Wärme zu entfernen, die aufgrund des Drehantriebs der Spindel 611 durch den Motor 612 von der Spindeleinheit 61 erzeugt wird, zirkuliert das Kühlwasser in dem Einheitstemperatureinstellmittel 2. Das heißt, dass das Kühlwasser durch die erste Pumpe 21 mit einem vorbestimmten Volumenstrom von dem ersten Tank 20 zugeführt wird. Das Kühlwasser wird durch das Kühlmittel 22 auf eine vorbestimmte Temperatur (zum Beispiel 19 °C) abgekühlt, die leicht niedriger ist als die Solltemperatur des Kühlwassers von 20 °C (Temperatur, wenn das Kühlwasser dazu gebracht wird, den Kühlmantel 613 zu passieren). Ein Teil des Kühlwassers, das durch das Kühlmittel 22 auf 19 °C gekühlt wird und in dem zweiten Rohr 24 strömt, kühlt in einigen Fällen das Prozesswasser abhängig von der Temperatur des Prozesswassers in der Wasserquelle 40. Darüber hinaus wird das Kühlwasser, welches das Prozesswasser nicht kühlt und beim Kühlen zu der Spindeleinheit 61 geführt wird, einer Volumenstromeinstellung ausgesetzt und wird durch die erste Heizeinrichtung 24a auf die Solltemperatur von 20 °C erwärmt, bevor es der Spindeleinheit 61 zugeführt wird.
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Der Zweck eines Einstellens der Temperatur des durch das Kühlmittel 22 gekühlten Kühlwassers auf die Temperatur (19 °C), die niedriger als die Solltemperatur (20 °C) des Kühlwassers ist, ist, das von der Wasserquelle 40 mit einer Temperatur (zum Beispiel 26 °C), die höher ist als die Solltemperatur (22 °C) des Prozesswassers ist, durch das Wärmetauschmittel 42 auf effiziente Weise zu kühlen. Wenn keine Notwendigkeit vorliegt, das Prozesswasser durch das Kühlwasser oder Ähnliches abzukühlen (zum Beispiel, wenn das Prozesswasser der Wasserquelle 40 bei 18 °C ist), kann das Kühlwasser durch das Kühlmittel 22 auf die Solltemperatur (20 °C) gekühlt werden.
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Bei der Schneidbearbeitung wird das Prozesswasser (zum Beispiel angenommen, dass dessen Temperatur in manchen Fällen 26 °C und in anderen Fällen 18 °C ist) von der Wasserquelle 40 zu dem Prozesswasserrohr 41 mit einem vorbestimmten Volumenstrom geführt, um das Prozesswasser von den Sprühöffnungen 620 auf den Prozesspunkt zu sprühen, welcher der Kontaktteil zwischen dem Bearbeitungswerkzeug 60 und dem Werkstück W ist, und eine Kühlung und Reinigung auszuführen.
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Das Kühlwasser mit der Temperatur von 19 °C, das in das vierte Rohr 45 geströmt ist, gelangt durch das Wärmetauschrohr 420 des Wärmetauschmittels 42 und strömt zu dem fünften Rohr 46. Zum Beispiel wird bei der vorliegenden Ausführungsform der Aktuator 423 durch die Prozesswassertemperatursteuerungseinheit 478 auf so eine Weise gesteuert, dass die Wassertemperatur des durch das zweite Wasserthermometer 44 gemessenen Prozesswassers nach dem Durchgang durch das Wärmetauschmittel 42 die Solltemperatur (zum Beispiel 22 °C) erhält, und der Kontaktbereich zwischen dem Wärmetauschrohr 420 und dem Prozesswasserrohr 41 verändert wird, um die Wärmetauschrate zu steuern. Wenn die Temperatur des von der Wasserquelle 50 zugeführten Prozesswassers, wie in 2 dargestellt, zum Beispiel mit 26 °C höher ist als die Solltemperatur von 22 °C, wird der Aktuator 423 durch die Prozesswassertemperatursteuerungseinheit 478 auf so eine Weise betätigt, dass der Kontaktbereich zwischen dem Wärmetauschrohr 420 und dem Prozesswasserrohr 41 erhöht wird, um einen ausreichenden Wärmetausch zu ermöglichen. Wenn die Temperatur des von der Wasserquelle 40 zugeführten Prozesswassers darüber hinaus, wie in 3 dargestellt, mit 18 °C niedriger ist als die Solltemperatur von 22 °C, wird der Aktuator 423 durch die Prozesswassertemperatursteuerungseinheit 478 betätigt, um das Wärmetauschrohr 420 und das Prozesswasserrohr 41 zu trennen, sodass kein Wärmeaustausch ausgeführt wird.
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Wenn das Prozesswasser, das durch das Wärmetauschmittel 42 gelangt ist, übermäßig gekühlt wird und dessen Temperatur gleich wie oder niedriger als die Solltemperatur wird, wird das Prozesswasser durch die zweite Heizeinrichtung 43, die in 1 dargestellt wird, auf die oben beschriebene Solltemperatur erwärmt. Zum Beispiel ist das zweite Wasserthermometer 44 durch einen drahtlosen oder drahtgebundenen zweiten Kommunikationspfad 892 elektrisch mit dem Steuerungsmittel 89 verbunden, und die Temperatur des Prozesswassers, das durch das Wärmetauschmittel 42 gelangt ist, wird durch das zweite Wasserthermometer 44 gemessen. Wenn eine Abweichung von der Solltemperatur von 22 °C besteht, wird eine gemessene Temperaturinformation von dem zweiten Wasserthermometer 44 zu dem Steuerungsmittel 89 zurückgegeben. Darüber hinaus kann eine Einstellung, um diese Temperaturabweichung durch die Prozesswassertemperatursteuerungseinheit 478 zu korrigieren, durch eine Aktuatorbetätigung durchgeführt werden.
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Während die Temperatur des Prozesswassers nach dem Kühlen direkt vor dessen Zufuhr zu dem Paar von Prozesswasserdüsen 62 durch das in 1 dargestellte zweite Wasserthermometer 44 gemessen wird, wird das Prozesswasser von den Sprühöffnungen 620 des Prozesswasserdüsenpaars 62 zu dem Prozesspunkt (Kontaktteil) zwischen dem Bearbeitungswerkzeug 60 und dem Werkstück W gesprüht, um eine Kühlung und Reinigung des Prozesspunkts auszuführen.
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Das Kühlwasser, das durch das Wärmetauschrohr 420 gelangt ist, gelangt durch das fünfte Rohr 46 und das dritte Rohr 25 und wird mit dem Kühlwasser zu dem ersten Tank 20 zurückgeführt, das die später beschriebene Spindeleinheit 61 gekühlt hat.
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Währenddessen erreicht das Kühlwasser mit der Temperatur von 19 °C, das in dem zweiten Rohr 24 in Richtung der Spindeleinheit 61 strömt, das Einstellventil 28. Das Einstellventil 28 arbeitet als Flaschenhals, der den Volumenstrom des Kühlwassers, das in der Spindeleinheit 61 strömt, einstellt, und der Volumenstrom des Kühlwassers, der in der Spindeleinheit 61 strömt, wird auf einen gewünschten Volumenstrom eingestellt (zum Beispiel ein Volumenstrom von 3 Litern pro Minute). Während das Kühlwasser durch eine Erwärmung durch die erste Heizeinrichtung 24a geht und die Temperatur der Spindeleinheit 61 vor dem Kühlen durch das erste Wasserthermometer 271a abschließend gemessen wird, gelangt das Kühlwasser mit der Solltemperatur von 20 °C durch den Kühlmantel 613 mit dem Volumenstrom von 3 Litern pro Minute, und die Spindeleinheit 61 wird durch den Kühlmantel 613 abgekühlt. Das Kühlwasser nach dem Durchgang durch den Kühlmantel 613 wurde durch Aufnahme von Wärme des Motors 612 erwärmt und wird über das dritte Rohr 25 zu dem ersten Tank 20 zurückgeführt.
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Zum Beispiel werden das Kühlwasser, das durch das Wärmetauschmittel 42 gelangt ist, und das Kühlwasser, das die Spindeleinheit 61 gekühlt hat, vermischt, und dessen Temperatur wird dann durch das erste Wasserthermometer 271b gemessen. Dann wird das Kühlwasser zu dem ersten Tank 20 zurückgeführt und wird danach durch die erste Pumpe 21 zu der Seite des Kühlmittels 22 geführt und wird durch das Kühlmittel 22 zum Beispiel auf 19 °C abgekühlt. Hierdurch wird das Kühlwasser als Kühlwasser zum Kühlen des Prozesswassers und als Kühlwasser zum Kühlen der Spindeleinheit 61 wieder verwendet. Eine Information über die durch das erste Wasserthermometer 271b gemessene Temperatur wird für eine Einstellung der Ausgabeleistung usw. des Kühlmittels 22 verwendet, wenn das Kühlwasser damit anfängt, in dem Einheitstemperatureinstellmittel 2 umgewälzt zu werden, und das Kühlwasser, welches das Prozesswasser gekühlt hat und aufgewärmt worden ist, und das Kühlwasser, das die Spindeleinheit 61 gekühlt hat und aufgewärmt worden ist, werden durch das Kühlmittel 22 zum Beispiel wieder auf 19 °C abgekühlt.
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Wie oben beschrieben, weist die Zuführvorrichtung für Wasser konstanter Temperatur 8 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung einen Aufbau auf, bei dem nur das Einheitstemperatureinstellmittel 2 das Kühlmittel 22 aufweist. Darüber hinaus kann das Prozesswasser durch das Kühlwasser gekühlt werden, das über das Wärmetauschmittel 42 durch dieses Kühlmittel 22 gekühlt worden ist. Dies kann die Größe des Vorrichtungsaufbaus verglichen mit einer Zuführvorrichtung für Wasser konstanter Temperatur aus dem Stand der Technik reduzieren, in welcher ein Kühlmittel, welches das Prozesswasser kühlt, ebenfalls zu der Prozesswassertemperatureinstellmittel gehört.
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Eine Zuführvorrichtung für Wasser konstanter Temperatur 8A, die in 4 dargestellt wird, ist eine Vorrichtung, wie durch Verändern eines Teils des Aufbaus der Zuführvorrichtung für Wasser konstanter Temperatur 8, die in 1 dargestellt wird, erreicht wird. Bei der Zuführvorrichtung für Wasser konstanter Temperatur 8A weist das Wärmetauschmittel 42 zum Beispiel eine Hülse (Rohr) auf, und das Prozesswasserrohr 41 und die Vielzahl von oder ein einzelnes Wärmetauschrohr 420 ist/sind aneinander entlang in dieser Hülse aufgenommen. Das Wärmetauschrohr 420 ist mit dem vierten Rohr 45 und dem fünften Rohr 46 verbunden, die weiter unten beschrieben werden.
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Darüber hinaus ist bei dem Einheitstemperatureinstellmittel 2A der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise ein Verbindungsabschnitt 241, wie zum Beispiel ein T-Rohr, an dem zweiten Rohr 24 angeordnet, und das zweite Rohr 24 und das dritte Rohr 25 sind durch ein Umgehungsrohr 29 verbunden, das mit diesem Verbindungsabschnitt 241 verbunden ist. Darüber hinaus ist das oben beschriebene Einstellventil 28 zwischen dem Verbindungsabschnitt 241 des zweiten Rohrs 24 und der Kühlwassereinlassöffnung 613a des Kühlmantels 613 angeordnet. Das Einstellventil 28 kann an dem dritten Rohr 25 angeordnet sein.
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Ein Prozesswassertemperatureinstellmittel 4A bei der vorliegenden Ausführungsform schließt ein Einstellmittel 47 ein, das den Volumenstrom des Kühlwassers verändert, das in dem vierten Rohr 45 strömt, und die Temperatur des Prozesswassers auf so eine Weise auf eine gewünschte Temperatur einstellt, dass der Gesamtvolumenstrom des Volumenstroms des Kühlwassers, das in dem Umgehungsrohr 29 strömt, und des Volumenstroms des Kühlwassers, das in dem vierten Rohr 45 strömt, konstant ist. Darüber hinaus schließt das Prozesswassertemperatureinstellmittel 4A zum Beispiel einen zweiten Tank 48 und eine zweite Pumpe 49 auf der relativ zu der Wasserquelle 40 an dem Prozesswasserrohr 41 stromabwärtigen Seite ein. Das von der Wasserquelle 40 zugeführte Prozesswasser wird in dem zweiten Tank 48 gespeichert, und das Prozesswasser in dem zweiten Tank 48 wird von dem zweiten Tank 48 durch die zweite Pumpe 49 in Richtung des Paars Prozesswasserdüsen 62 geführt. Wenn das Prozesswasser auf so eine Weise sichergestellt wird, dass die Wassermenge des von der Wasserquelle 40 zugeführten Prozesswassers immer größer ist als die Wassermenge des Prozesswassers, das durch die Bearbeitungsvorrichtung 1 verwendet wird (das heißt, in dem Fall, in dem der Wasserdruck von der Wasserquelle 40 immer auf die Seite des Prozesswasserrohrs 41 aufgebracht wird und, wenn ein Ventil geöffnet ist, das Prozesswasser automatisch in das Prozesswasserrohr 41 strömt, ohne das Prozesswasser durch einen über eine Pumpe erzeugten Druck zu dem Prozesswasserrohr 41 herauszuführen), muss das Prozesswassertemperatureinstellmittel 4A nicht den zweiten Tank 48 und die zweite Pumpe 49 aufweisen.
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Das Einstellmittel 47 schließt ein erstes Ventil 471, das an dem vierten Rohr 45 angeordnet ist, ein zweites Ventil 472, das an dem Umgehungsrohr 29 angeordnet ist, und eine Ventilsteuerungseinheit 479 ein, die das erste Ventil 471 und das zweite Ventil 472 steuert. Das erste Ventil 471 und das zweite Ventil 472 sind zum Beispiel Proportional-Elektromagnetventile. Jedoch sind sie nicht auf diese beschränkt.
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Die oben beschriebene Ventilsteuerungseinheit 479 gehört zu dem Steuerungsmittel 89. Die Ventilsteuerungseinheit 479 kann dem ersten Ventil 471 und dem zweiten Ventil 472 durch den drahtlosen oder drahtgebundenen ersten Kommunikationspfad 479a ein Steuerungssignal senden. Die Ventilsteuerungseinheit 479 steuert ein Öffnen/Schließen des zweiten Ventils 472, wenn das erste Ventil 471 geöffnet ist, und ein Öffnen/Schließen des ersten Ventils 471, wenn das zweite Ventil 472 geöffnet ist, auf so eine Weise, dass der Gesamtvolumenstrom des Kühlwassers, das in das vierte Rohr 45 und das Umgehungsrohr 29 strömt, konstant ist. Das heißt, dass die Ventilsteuerungseinheit 479 den Volumenstrom des Kühlwassers, das in dem vierten Rohr 45 strömt, und den Volumenstrom des Kühlwassers, das in dem Umgehungsrohr 29 strömt, jeweils in einem Bereich von 0 % bis 100 % durch Ändern des Steuerungssignals zu dem ersten Ventil 471 und dem zweiten Ventil 472 kontinuierlich steuert. Die Steuerung des ersten Ventils 471 und des zweiten Ventils 472 durch die Ventilsteuerungseinheit 479 kann eine An/Aus-Steuerung sein, bei welcher das erste Ventil 471 und das zweite Ventil 472 vollständig geschlossen sind, um das Fluid anzuhalten, oder vollständig geöffnet sind, um das Fluid dazu zu bringen, zu strömen.
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Das Einstellmittel 47 kann anstelle des zweiten Ventils 472, das sich unter Steuerung durch die Ventilsteuerungseinheit 479 öffnet und schließt, ein in 5 dargestelltes Überdruckventil 476 aufweisen, das sich automatisch öffnet, wenn der Druck in dem Umgehungsrohr 29 aufgrund des Kühlwassers, das in das Umgehungsrohr 29 strömt, einen vorbestimmten oder höheren Druck erreicht.
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Nachfolgend wird ein Betrieb der Zuführvorrichtung für Wasser konstanter Temperatur 8A, wie in 4 dargestellt wird, beschrieben, wenn die Bearbeitungsvorrichtung 1 das Werkstück W schneidet. Um Wärme zu entfernen, bzw. abzuführen, die aufgrund des Rotationsantriebs der Spindel 611 durch den Motor 612 von der Spindeleinheit 61 erzeugt wird, zirkuliert das Kühlwasser in dem Einheitstemperatureinstellmittel 2A. Das heißt, das Kühlwasser wird durch die erste Pumpe 21 mit einem vorbestimmten Volumenstrom von V l/min zugeführt. Das Kühlwasser wird durch das Kühlmittel 22 auf eine vorbestimmte Temperatur (zum Beispiel 19 °C) abgekühlt, die leicht niedriger ist als die Solltemperatur von 20 °C des Kühlwassers. Darüber hinaus kühlt ein Teil des Kühlwassers, das durch das Kühlmittel 22 auf 19 °C abgekühlt wird, und in dem zweiten Rohr 24 strömt, das Prozesswasser, was später beschrieben wird. Darüber hinaus wird das Kühlwasser, welches nicht das Prozesswasser kühlt und der Spindeleinheit 61 in dem Kühlwasser zugeführt wird, durch die erste Heizeinrichtung 24a auf die Solltemperatur von 20 °C erwärmt, bevor es der Spindeleinheit 61 zugeführt wird.
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Bei der Schneidbearbeitung wird das Prozesswasser zum Beispiel mit einer Temperatur von 26 °C durch die zweite Pumpe 49 mit einem vorbestimmten Volumenstrom aus dem zweiten Tank 48 zu dem Prozesswasserrohr 41 geführt, um das Prozesswasser von den Sprühöffnungen 620 zu dem Prozesspunkt zu sprühen, welcher der Kontaktteil zwischen dem Bearbeitungswerkzeug 60 und dem Werkstück W ist und eine Kühlung und Reinigung auszuführen.
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Auf der stromabwärtigen Seite der zweiten Pumpe 49 an dem Prozesswasserrohr 41 wird das Prozesswasser mit der Temperatur von 26 °C durch das Kühlwasser in dem Wärmetauschmittel 42 auf so eine Weise gekühlt, dass dessen Temperatur zu einer Solltemperatur bzw. Solltemperatur wird (zum Beispiel 22 °C). Insbesondere wird das Steuerungssignal von der Ventilsteuerungseinheit 479 des Einstellmittels 47 an das erste Ventil 471 und das zweite Ventil 472 gesendet, und der Öffnungsgrad des ersten Ventils 471 und des zweiten Ventils 472 wird eingestellt. Das erste Ventil 471 wird geöffnet und der Volumenstrom des Kühlwassers, das in dem vierten Rohr 45 strömt, wird zu V1 l/min, und der Volumenstrom des Kühlwassers, das in dem Umgehungsrohr 29 strömt, wird zu V2 l/min (bei der vorliegenden Ausführungsform wird angenommen, dass das zweite Ventil 472 vollständig geschlossen ist und V2 l/min 0 l/min ist).
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Der Volumenstrom V1 l/min des Kühlwassers, das in dem vierten Rohr 45 strömt, wird unter Berücksichtigung des Volumenstroms des Prozesswassers, das in dem Wärmetauschmittel 42 strömt, dessen Temperatur (bei der vorliegenden Ausführungsform 26 °C), der Solltemperatur des Prozesswassers (zum Beispiel 22 °C), des Volumenstroms des Kühlwassers, für das vorgesehen ist, in der Spindeleinheit 61 zu strömen (Volumenstrom auf der stromabwärtigen Seite in Bezug auf den Verbindungsabschnitt 241 des zweiten Rohrs 24 und ein Volumenstrom gleich wie oder größer als mindestens 3 l/min), usw. eingestellt. Wenn der Volumenstrom des Prozesswassers, das in dem Wärmetauschmittel 42 strömt, zum Beispiel niedriger ist und dessen Temperatur zum Beispiel 24 °C beträgt, die höher ist als die Solltemperatur von 22 °C, jedoch niedriger ist als die Temperatur der vorliegenden Ausführungsform (26 °C), wird der Volumenstrom V2 l/min des Kühlwassers, das in dem Umgehungsrohr 29 strömt, relativ höher eingestellt, und der Volumenstrom V1 l/min des Kühlwassers, das in dem vierten Rohr 45 strömt, wird relativ vermindert.
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Der Gesamtvolumenstrom des Volumenstroms V2 l/min des Kühlwassers, das in dem Umgehungsrohr 29 strömt, und der Volumenstrom V1 l/min des Kühlwassers, das in dem vierten Rohr 45 strömt (der verbleibende Volumenstrom, der durch Abziehen des Volumenstroms des Kühlwassers, das dazu vorgesehen ist, in der Spindeleinheit 61 zu strömen, von dem Zuführvolumenstrom V l/min der ersten Pumpe 21 erhalten wird) konstant ist.
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Das Kühlwasser mit der Temperatur von 19 °C, das in dem vierten Rohr 45 mit dem Volumenstrom V1 l/min strömt, gelangt durch das Wärmetauschrohr 420 des Wärmetauschmittels 42 und strömt in das fünfte Rohr 46. Gleichzeitig gelangt das Prozesswasser mit der Temperatur von 26 °C durch das Wärmetauschmittel 42. Dadurch wird ein Wärmetausch zwischen dem Prozesswasser und dem Kühlwasser ausgeführt, und das Prozesswasser wird auf eine vorbestimmte Temperatur (zum Beispiel 22 °C, was die Solltemperatur ist, oder 21 °C, was gleich wie oder niedriger als die Solltemperatur ist) gekühlt und das Kühlwasser wird umgekehrt erwärmt.
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Wenn das Prozesswasser, das durch das Wärmetauschmittel 42 gelangt ist, übermäßig gekühlt wird und dessen Temperatur niedriger wird als die Solltemperatur, wird das Prozesswasser durch die zweite Heizeinrichtung 43 auf die oben beschriebene Solltemperatur erwärmt.
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Während die Temperatur des Prozesswassers nach dem Kühlen unmittelbar vor dem Zuführen zu dem Paar Prozesswasserdüsen 62 durch das zweite Wasserthermometer 44 gemessen wird, wird das Prozesswasser von den Sprühöffnungen 620 des Paars Prozesswasserdüsen 62 zu dem Prozesspunkt (Kontaktteil) zwischen dem Bearbeitungswerkzeug 60 und dem Werkstück W gesprüht, um ein Kühlen und Reinigen des Prozesspunkts auszuführen.
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Die Temperatur des Prozesswassers, das durch das Wärmetauschmittel 42 gelangt ist, wird durch das zweite Wasserthermometer 44 gemessen. Wenn eine Abweichung von der Solltemperatur von 22 °C vorliegt, wird eine Information über die gemessene Temperatur von dem zweiten Wasserthermometer 44 zu dem Steuerungsmittel 89 zurückgeführt. Darüber hinaus kann eine Einstellung, um diese Abweichung der Temperatur zu korrigieren, durch die Ventilsteuerungseinheit 479 über eine Einstellung des Öffnungsgrads des ersten Ventils 471 und des zweiten Ventils 472 ausgeführt werden.
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Das Kühlwasser, welches das Prozesswasser gekühlt hat, gelangt durch das fünfte Rohr 46 und das dritte Rohr 25 und wird mit dem Kühlwasser, das die Spindeleinheit 61 wie nachfolgend beschrieben gekühlt hat, zu dem ersten Tank 20 zurückgeführt.
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Indes wird das Kühlwasser mit der Temperatur von 19 °C, das in dem zweiten Rohr 24 in Richtung der Spindeleinheit 61 strömt, auf einen gewünschten Volumenstrom (zum Beispiel ein Volumenstrom von 3 l/min) eingestellt. Während das Kühlwasser einem Erwärmen durch die erste Heizeinrichtung 24a ausgesetzt wird und die Temperatur vor dem Kühlen der Spindeleinheit 61 durch das erste Wasserthermometer 271a abschließend gemessen wird, gelangt das Kühlwasser mit der Solltemperatur von 20 °C mit dem Volumenstrom von 3 Litern pro Minute durch den Kühlmantel 613, und die Spindeleinheit 61 wird durch den Kühlmantel 613 gekühlt. Das Kühlwasser wird, nachdem es durch Absorption von Wärme von dem Motor 612 beim Durchgang durch den Kühlmantel 613 erwärmt worden ist, durch das dritte Rohr 25 zu dem ersten Tank 20 zurückgeführt.
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Zum Beispiel werden das Kühlwasser, welches das Prozesswasser gekühlt hat, und das Kühlwasser, welches die Spindeleinheit 61 gekühlt hat, vermischt, woraufhin dessen Temperatur durch das erste Wasserthermometer 271b gemessen wird. Dann wird das Kühlwasser zu dem ersten Tank 20 zurückgeführt und danach durch die erste Pumpe 21 zu der Seite des Kühlmittels 22 geführt und wird durch das Kühlmittel 22 zum Beispiel auf 19 °C abgekühlt. Hierdurch wird das Kühlwasser als Kühlwasser zum Kühlen des Prozesswassers und als Kühlwasser zum Kühlen der Spindeleinheit 61 wieder verwendet.
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Wie oben beschrieben, weist die Zuführvorrichtung für Wasser konstanter Temperatur 8A in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung einen Aufbau auf, bei dem nur das Einheitstemperatureinstellmittel 2A das Kühlmittel 22 aufweist. Darüber hinaus kann das Prozesswasser durch das Kühlwasser, das durch dieses Kühlmittel 22 gekühlt wird, durch das Wärmetauschmittel 42 gekühlt werden. Dies kann die Größe des Vorrichtungsaufbaus verglichen mit Zuführvorrichtungen für Wasser konstanter Temperatur des Standes der Technik reduzieren, bei denen das Kühlmittel, welches das Prozesswasser kühlt, auch in das Prozesswassertemperatureinstellmittel einbezogen ist.
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Wenn die Temperatur des von der Wasserquelle 40 zugeführten Prozesswassers einer Betriebsausrüstung, wie in 5 dargestellt, gleich wie oder niedriger als die Solltemperatur (zum Beispiel 22 °C) ist, wenn das Prozesswasser auf den Prozesspunkt zwischen dem Bearbeitungswerkzeug 60 und dem Werkstück W gesprüht wird (zum Beispiel, wenn die Temperatur des Prozesswassers 18 °C ist), muss das Prozesswasser nicht durch das Kühlwasser gekühlt werden. Der Betrieb der Zuführvorrichtung für Wasser konstanter Temperatur 8A für diesen Fall ist wie folgt.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform kann zum Beispiel das in 5 dargestellte Überdruckventil 476 an dem Umgehungsrohr 29 anstatt dem zweiten Ventil 472 des in 4 dargestellten Einstellmittels 47 angeordnet sein. Es ist nicht das Überdruckventil 476, sondern das zweite Ventil 472 angeordnet.
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Um Wärme von der Spindeleinheit 61 zu entfernen, wird das Kühlwasser durch die erste Pumpe 21 mit einem vorbestimmten Volumenstrom V l/min aus dem ersten Tank 20 geführt. Das Kühlwasser wird durch das Kühlmittel 22 auf eine vorbestimmte Temperatur (zum Beispiel 19 °C) gekühlt. Um eine Kühlung und Reinigung des Prozesspunkts bei einer Schneidbearbeitung auszuführen, wird das Prozesswasser durch die zweite Pumpe 49 mit einem vorbestimmten Volumenstrom mit der Temperatur von 18 °C aus dem zweiten Tank 48 zu dem Prozesswasserrohr 41 geführt.
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Ein Steuerungssignal wird von der Ventilsteuerungseinheit 479 des Einstellmittels 47 an das erste Ventil 471 gesendet, und das erste Ventil 471 wird vollständig geschlossen, sodass der Volumenstrom des Kühlwassers, das in dem vierten Rohr 45 strömt, zu 0 l/min wird. Daher gelangt ein Teil des Kühlwassers mit der Temperatur von 19 °C durch das Einstellventil 28 des zweiten Rohrs 24 und strömt in Richtung der Spindeleinheit 61, um die Spindeleinheit 61 ähnlich wie bei dem in 1 dargestellten Fall zu kühlen. Danach wird das Kühlwasser zu dem ersten Tank 20 zurückgeführt, um wieder verwendet zu werden.
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Darüber hinaus fließt das Kühlwasser, das in dem vierten Rohr 45 strömen soll, anfänglich in das Umgehungsrohr 29. Der Druck im Inneren des Rohrs wird aufgrund dieses Kühlwassers, das in dem Umgehungsrohr 29 in Richtung der Seite des ersten Tanks 20 strömt, gleich wie oder größer als ein vorbestimmter Druck. Dies erzeugt den Zustand, bei dem eine Kugelscheibe 476b des Überdruckventils 476 von einer Sitzfläche 476a getrennt wird und das Ventil geöffnet wird, sodass das Kühlwasser in das Umgehungsrohr 29 gelangt. Dann wird das Kühlwasser mit dem Kühlwasser, das die Spindeleinheit 61 gekühlt hat, zu dem ersten Tank 20 zurückgeführt, und wird als Kühlwasser zum Kühlen der Spindeleinheit 61 wieder verwendet.
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Das Prozesswasser mit der Wassertemperatur von 18 °C, das durch das Wärmetauschmittel 42 gelangt ist, wird mit Steuerung durch das Steuerungsmittel 89 über die zweite Heizeinrichtung 43 erwärmt, bis dessen Temperatur 22 °C erreicht, was die Solltemperatur des Prozesswassers ist. Das Prozesswasser wird nach dessen Durchgang durch die Heizeinrichtung 43 einer Temperaturmessung durch das zweite Wasserthermometer 44 ausgesetzt. Wenn eine Abweichung von der Solltemperatur von 22 °C besteht, wird von dem zweiten Wasserthermometer 44 eine Information über die gemessene Temperatur an das Steuerungsmittel 89 gegeben, und eine Einstellung der Ausgangsleistung, um diese Temperaturabweichung zu korrigieren, wird durch das Steuerungsmittel 89 an der zweiten Heizeinrichtung 43 ausgeführt. Dann wird das Prozesswasser mit der Solltemperatur von 22 °C von den Sprühöffnungen 620 des Paars Prozesswasserdüsen 62 zu dem Prozesspunkt zwischen dem Bearbeitungswerkzeug 60 und dem Werkstück W gesprüht, um ein Kühlen und Reinigen des Prozesspunkts auszuführen.
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Wie oben beschrieben, schließt das Einheitstemperatureinstellmittel 2A das Umgehungsrohr 29, welches das zweite Rohr 24 und das dritte Rohr 25 verbindet, das Einstellventil 28, das an dem zweiten Rohr 24 zwischen dem Verbindungsabschnitt 241, der das Umgehungsrohr 29 mit dem zweiten Rohr 24 verbindet, und der Kühlwassereinlassöffnung 613a angeordnet ist und den Volumenstrom des Kühlwassers auf einen gewünschten Volumenstrom einstellt, das in der Spindeleinheit 61 strömt, und die ersten Wasserthermometer 271a und 271b ein, die zwischen dem Verbindungsabschnitt 241 des zweiten Rohrs 24 und der Kühlwassereinlassöffnung 613a und an dem dritten Rohr 25 angeordnet sind und die Temperatur des Kühlwassers messen. Das Prozesswassertemperatureinstellmittel 4A schließt das zweite Wasserthermometer 44, das die Wassertemperatur des Prozesswassers misst, das in dem Prozesswasserrohr 41 zwischen dem Wärmetauschmittel 42 und der Öffnung des Prozesswasserrohrs 41 strömt, und das Einstellmittel 47 ein, das den Volumenstrom des Kühlwassers, das in dem vierten Rohr 45 strömt und die Temperatur des Prozesswassers auf so eine Weise auf eine gewünschte Temperatur einstellt, dass der Gesamtvolumenstrom des Volumenstroms des Kühlwassers, das in dem Umgehungsrohr 29 strömt, und des Volumenstroms des Kühlwassers, das in dem vierten Rohr 45 strömt, konstant ist. Wenn die Temperatur des Prozesswassers, das von der Wasserquelle 40 einer Betriebsausrüstung zugeführt wird, die Solltemperatur überschreitet und ein Kühlen des Prozesswassers über das Kühlwasser durch das Wärmetauschmittel 42 ausgeführt werden muss, wie in dem unter Verwendung von 4 erklärten Fall, kann das Kühlwasser darüber hinaus durch das Einstellmittel 47 dazu gebracht werden, in dem vierten Rohr 45 zu strömen, und die Temperatur des Prozesswassers kann durch Hindurchführen des Kühlwassers durch das Wärmetauschmittel 42 auf die gewünschte Temperatur eingestellt werden.
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Wenn die Temperatur des Prozesswassers, das von der Wasserquelle 40 der Betriebsausrüstung zugeführt wird, andererseits wie in 5 dargestellt bereits gleich wie oder niedriger als die Solltemperatur ist und kein Kühlen des Prozesswassers durch das Kühlwasser über das Wärmetauschmittel 42 ausgeführt werden muss, kann die Temperatur des Prozesswassers dadurch auf eine gewünschte Temperatur eingestellt werden, indem das Kühlwasser davon abgehalten wird, durch das vierte Rohr 45 zu gelangen, und verursacht wird, dass das Kühlwasser durch das Einstellmittel 47 in dem Umgehungsrohr 29 strömt.
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Wie in 4 dargestellt, schließt das Einstellmittel 47 das erste Ventil 471, das an dem vierten Rohr 45 angeordnet ist, das zweite Ventil 472, das an dem Umgehungsrohr 29 angeordnet ist, und die Ventilsteuerungseinheit 479 ein, die das zweite Ventil 472 steuert, wenn das erste Ventil 471 geöffnet ist, und das erste Ventil 471 steuert, wenn das zweite Ventil 472 geöffnet ist, sodass der Gesamtvolumenstrom des Kühlwassers, das in dem vierten Rohr 45 und dem Umgehungsrohr 29 strömt, konstant ist. Wenn beispielsweise ein Kühlen des Prozesswassers durch das Kühlwasser über das Wärmetauschmittel 42 ausgeführt werden muss, kann hierdurch Kühlwasser dazu gebracht werden, in dem vierten Rohr 45 zu strömen, und die Temperatur des Prozesswassers kann auf eine gewünschte Temperatur eingestellt werden.
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Durch Einbeziehen des Überdruckventils 476, das sich anstatt des in 4 dargestellten zweiten Ventils 472 öffnet, wenn der Druck in dem Umgehungsrohr 29 gleich wie oder höher als ein vorbestimmter Druck wird, kann das Einstellmittel 47, wie in 5 dargestellt, das Kühlwasser davon abhalten, in das vierte Rohr 45 zu strömen, und die Temperatur des Prozesswassers auf eine gewünschte Temperatur einstellen, zum Beispiel wenn ein Kühlen des Prozesswassers durch das Kühlwasser über das Wärmetauschmittel 42 nicht wie in dem in 5 dargestellten Fall ausgeführt werden muss.
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Die Zuführvorrichtungen für Wasser konstanter Temperatur 8 und 8A in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Darüber hinaus sind die jeweiligen Ausführungen der Zuführvorrichtungen für Wasser konstanter Temperatur 8 und 8A und die Bearbeitungsvorrichtung 1, die in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind, ebenfalls nicht hierauf beschränkt und können innerhalb des Bereichs bei Bedarf geändert werden, indem Effekte der vorliegenden Erfindung entfaltet werden können.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Details der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt.
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Der Schutzbereich der Erfindung wird durch die angehängten Ansprüche definiert.
