JP2022548870A - 工作機械のための構造部材とその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、工作機械１用の構造部材に関する。前記構造部材２，２’は、ミネラルキャストから構成されていて、少なくとも一つのセンサー構造グループ１１～１５が、前記構造部材２，２’中に組み込まれていて、前記センサー構造グループ１１～１５は、前記ミネラルキャストによって完全に取り囲まれていて、前記工作機械の稼働中に前記構造部材の機械負荷Ｓ１－Ｓ５を検出するために少なくとも一つのセンサーＳ１～Ｓ５を有する。

Description

本発明は、工作機械のための構造部材、そのような構造部材の製造方法、そのような構造部材を備えた工作機械、並びにそのような構造部材の工作機械での使用に関する。

工作機械は、例えば、機械製作、半導体産業、医療技術、レーザー検査、オートメーション又は電子機器などの多様な産業部門で使用されている。工作機械は、一般的に機械構造を有し、その構造は、通常固定的に、或いは固定位置に配置されており、以下において、「構造部材」とも呼ばれる。その構造部材は、工作機械に対して処理又は測定すべき物体を定義された通り位置決めする役割を果たし、例えば、マシンベッド、スタンド、ポータル、スピンドルサスペンション、機器本体などとして構成することができる。

そのような工作機械の例は、マシンベッドとして構成された構造部材を備えた工作機械であり、そこで、或いはその上で、処理すべき加工物を位置決めして、工作機械の工具で処理する。工具と加工物の間の相互作用に関する基準点として、工具中心点（略して、ＴＣＰ）が表される。

工作機械の動作時に発生する、或いは機械外部からの影響によって引き起こされる可能性のある熱効果及び機械負荷は、マシンベッドの幾何学的な変化、特に、寸法の変化を生じさせる可能性がある。それは、工作機械の動作に悪い影響を及ぼす、特に、例えば、工具中心点のその所望の位置からのスライドによって、加工物の処理精度を低下させる可能性がある。従って、マシンベッドは、通常機械負荷を受け止めるのに十分な大きさと強固なサイズに設計されており、それに対して、熱により生じる効果は、不十分にしか、或いは負担をかけてしか補償又は管理することができない。

特許文献１は、冷却システムのパイプを無機物製鋳造物内に統合した無機物製鋳造物から成るマシンベッドを記載している。温度センサーが、マシンベッドの温度を測定して、冷却システムが、検出された温度値に応じて制御されている。

そのようなマシンベッドでの変化の熱による検出は、特に、マシンベッドの熱慣性のために、通常は時間的にずれた形でしか可能でないか、或いは場合によっては、短時間の変化を検出することができない。そのようなマシンベッドでの変化の熱補償も、通常は時間的にずれた形でしか可能でない。

中国特許公開第１０８４２２２０８号明細書

本発明の課題は、特に、構造部材に作用する機械負荷の出来る限り精確な検出及び／又はほぼリアルタイムでの機械負荷の検出が可能である、工作機械のための代替の、或いは改善された構造部材又はそのような構造部材の代替の、或いは改善された製造方法を提供することである。

この課題は、請求項１による構造部材、請求項９による工作機械、請求項１０による製造方法及び請求項１４による構造部材の使用によって解決される。本発明の改善構成は、それぞれ従属請求項に提示されている。その場合、本方法は、本装置の後述する、或いは従属請求項に詳述された特徴によっても改善構成することができるか、或いはその逆であり、さもなければ、本装置及び本方法の特徴は、それぞれ改善構成のために互いに利用することもできる。

本発明による構造部材は、工作機械のために使われる。この構造部材は、無機物製鋳造物又はセメント製コンクリートから構成され、構造部材には、少なくとも一つのセンサー構造グループが統合されている。このセンサー構造グループは、無機物製鋳造物又はセメント製コンクリートによって完全に取り囲まれるとともに、機械負荷を検出するための少なくとも一つのセンサーを有する。

この構造部材は、有利には、工作機械により処理又は測定すべき物体、即ち、加工物を工作機械に対して定義された通り位置決めする役割を果たす。更に有利には、構造部材又はその上又はそこに配置された加工物と工作機械の間の空間的な関係を工作機械に対して定義する工具中心点（ＴＣＰ）が工作機械に対応付けられている。

センサー構造グループが無機物製鋳造物又はセメント製コンクリートによって完全に取り囲まれていることは、有利には、無機物製鋳造物又はセメント製コンクリート、或いは構造部材が、センサー構造グループ又は少なくともその一つ又は複数のセンサーを形状締結形態で全ての三つの空間方向に関して取り囲むとともに、そのセンサー構造グループ又は一つ又は複数のセンサーと接触していることを意味する。更に後述する通り、センサー構造グループは、この目的のために、構造部材の製造中に鋳込を実施される。この場合、センサー構造グループ又は一つ又は複数のセンサーが無機物製鋳造物又はセメント製コンクリートによって完全に取り囲まれていることは、センサー構造グループ又はセンサー構造グループに対応付けられた構成部品の一部、例えば、センサー構造グループにより検出されるセンサー値を出力するためのデータ接続部としての役割を果たすケーブルが構造部材から飛び出すことを排除しない。

このセンサー構造グループは、少なくとも一つのセンサー、有利には、複数のセンサーを有し、これらのセンサーは、更に有利には、定義された互いに関連する位置に配置される。本発明の関係において、「定義された互いに関連する位置」とは、センサーの空間的な姿勢及び空間的な向きが互いに関連して定められていることであると理解する。特に、センサー構造グループは、異なるセンサー、即ち、異なる物理量を検出するように構成されたセンサーを有することができる。

この少なくとも一つのセンサーは、有利には、構造部材の少なくとも一つの局所的な機械負荷を検出する、即ち、センサーの領域内で構造部材に作用する機械的な荷重又は負荷に直に反応するように構成される。センサーにより検出可能な機械負荷の例は、更に以下で提示される。そのため、センサーは、特に、構造部材の温度変化又は絶対温度を検出する温度センサーと異なる。この場合、センサーによって検出される機械負荷は、機械的に発生する、例えば、構造部材に作用する重力又は構造部材での振動によりにより発生する可能性があるか、熱により、例えば、熱誘導による長さ変化により発生する可能性があるか、或いはその両方である。それによって、例えば、構造部材の発生した機械負荷をほぼ時間的な遅延無しに検出することが可能である。このことは、更に、例えば、特に、比較的短い時間内に構造部材の出来る限り精確な構造モデルを作成することと、工作機械の動作時に構造部材の機械負荷をほぼリアルタイムに、即ち、ほぼ時間的な遅延無しに、及び／又は出来る限り精確に検出することとの一つ以上を可能にする。特に、通常は構造部材の熱慣性のために時間的にずれて行われる構造部材での、或いはその内部での温度測定と比べて、このセンサー構造グループによる機械負荷の検出は、例えば、数値計算のための構造部材のモデルを短時間で作成できるとの利点と、構造部材の精確なモデルを作成できるとの利点の一つ以上を有することができる。

全体として、本発明による構造部材は、例えば、構造部材の温度特性に関する知見を必要とすること無く、処理装置又は測定装置の精度に悪い影響を及ぼす可能性のある、構造部材における機械的な変化を直に検出又は測定することが可能である。

一般的に、「コンクリート」又は「無機物製鋳造物」とは、少なくとも一つ又は複数の充填物と基質から成る材料であると理解し、セメント製コンクリートでは、セメントの基質であり、無機物製鋳造物では、プラスチックの基質である。構造部材のための材料として無機物製鋳造物又はセメント製コンクリートを使用することによって、例えば、安価な手法及び／又は簡単な手法で製造可能な構造部材を提供することが可能である。それによって、例えば、特に、構造部材の特に関係する場所において、センサー又はセンサー構造グループに大きな自由度を与えることも可能である。更に、センサーは、その埋め込みによって、例えば、長い時間に渡っても、外部からの作用に対して保護することができ、それは、センサーの長い寿命を保証することができる。そのような構造部材内に統合された、機械負荷を検出するセンサーを用いて、例えば、構造部材の開発段階における構造部材の最適化、構造部材の運搬中の起こるかもしれない損傷の検出、並びに工作機械の動作の監視及び／又は修正の中の一つ以上のために、センサーの寿命全体の間、センサーを利用することが可能である。この場合、特に有利には、これらの例に挙げた段階において、同じセンサー、即ち、同じ技術が使用されるとの事実を実現することができる。例えば、既に部品段階から、構造部材の構造の静的又は動的な評価、組立プロセスでの構造部材の向き及び／又は姿勢の精確な設定、並びに工作機械の使用開始後又は工作機械の動作時の構造部材の長期的な変化の検知の中の一つ以上も可能である。

有利には、この少なくとも一つのセンサーは、機械負荷を静的に、即ち、連続して検出するようにも、断続的に検出するようにも構成される。それにより、このセンサーは、例えば、様々な測定での使用に適しており、それは、全体的に必要なセンサーの数を低減することができる。

それに代わって、或いはそれに追加して、この少なくとも一つのセンサーは、有利には、機械負荷が構造部材に発生した後の１ｍｓ以内の時間内に、それを検出するように構成される。それにより、例えば、機械負荷の検出を出来る限り小さい時間的なずれで、或いはほぼリアルタイムに行うことができる。

有利には、このセンサー構造グループ又はこの少なくとも一つのセンサーは、圧力、張力、歪、圧縮、曲げ、捩れ、長さ変化及び機械振動の中の一つ以上を検出するように構成される。それにより、例えば、構造部材の（局所的な）機械負荷を検出するための異なる手法を提供すること、或いは異なる機械負荷を検出することが可能である。

有利には、このセンサー構造グループ又はこの少なくとも一つのセンサーは、機械負荷を絶対的に検出するように構成される。それにより、例えば、断続的な測定時でも、即ち、非連続的にも、並びに、特に、長い時間に渡って、構造部材における変化を検出することが可能である。特に、例えば、それにより、例えば、動作要件及び／又は編成によって起こる構造部材の長期的な変化を検出できるようにすることが可能である。

有利には、このセンサー構造グループ又はこの少なくとも一つのセンサーは、少なくとも構造部材の最も低い固有振動数に振動数が一致する機械振動を検出するように構成される。それにより、例えば、更に後述する通り、構造部材のモード解析を実施することが可能である。

有利には、このセンサー構造グループは、更に、この機械負荷を検出する少なくとも一つのセンサーに対して、定義された、或いは予め定められた位置に在る少なくとも一つの温度センサーを有する。これは、有利には、センサー、即ち、一つ又は複数の温度センサーと機械負荷を検出する一つ又は複数のセンサーの空間的な姿勢と空間的な向きを互いに関連して定められることを意味する。それにより、例えば、異なるセンサーによって検出された異なる測定値をそれらの互いの空間的な関係に関して評価すること、そのため、構造部材の出来る限り精確な構造モデルを算出することが可能である。更に、温度センサーを準備することによって、例えば、特に、構造部材の熱機械モデルを作成するために、発生する機械負荷と別個に、或いはそれと関連付けて、構造部材における熱効果を観察することが可能である。

有利には、このセンサー構造グループは、構造部材の予め定められた位置に配備される。それにより、例えば、構造部材の特に関連する場所に、例えば、大きな機械負荷が発生する所にセンサー構造グループを取り付けることが可能である。例えば、無機物製鋳造物又はセメント製コンクリートに統合された、例えば、工作機械の別の構成部品を固定する役割を果たす保持部、例えば、連結部の所に、或いはその近くにセンサー構造グループを取り付けることができる。

有利には、この構造部材は、更に、構造部材に配備された、或いは構造部材に統合された少なくとも一つのアクチュエータを有する。更に有利には、この少なくとも一つのアクチュエータは、この少なくとも一つのセンサーによって検出される構造部材の機械負荷、特に、圧力、張力、歪、圧縮、曲げ、捩れ、長さ変化及び機械振動の中の一つ以上を少なくとも部分的に補償するように構成される。このアクチュエータは、発生する負荷を、例えば、機械的に、例えば、発生する力に対抗することによって、及び／又は熱的に補償又は低減することができる。

有利には、この構造部材がマシンベッドであるか、この工作機械が工作機械であるか、或いはその両方である。それに代わって、この構造部材は、例えば、スタンド、ポータル、スピンドルサスペンション、機器本体又はそれらと同様の構造物として構成することができる。それにより、例えば、本発明を有利に採用することができる異なる構造部材が提供される。

本発明による工作機械は、上述した構造部材を有する。それにより、例えば、構造部材に関して上述した作用を工作機械において実現することが可能である。

本発明による方法は、工作機械のための構造部材を製造する役割を果たし、少なくとも、構造部材のための鋳型を準備する工程と、この鋳型の中及び／又は鋳型に少なくとも一つのセンサー構造グループを準備する工程であって、このセンサー構造グループが、機械負荷を検出する少なくとも一つのセンサーを有する工程と、この鋳型に液状の無機物製鋳造物又はセメント製コンクリートを投入する工程とを有する。それにより、例えば、本発明による構造部材を製造する簡単に実施可能で安価な方法を提供することができる。

有利には、この方法では、センサー構造グループが、鋳型の中及び／又は鋳型の予め定められた位置に準備される。それにより、例えば、構造部材の特に関連する場所に、例えば、大きな機械負荷が発生する所にセンサー構造グループを取り付けることが可能である。

有利には、この鋳型は、無機物製鋳造物又はセメント製コンクリートの硬化後に、構造部材から取り除かれる。鋳型を取り除くことによって、例えば、構造部材を準備して、工作機械で使用することが可能である。

有利には、この方法の間に、この少なくとも一つのセンサーによって、測定値が少なくとも断続的に検出され、これらの検出されたセンサー値に基づき、構造部材のための少なくとも一つの最適値が算出される。この最適値は、例えば、構造部材の重量、材料組成、幾何学的な形状及び寸法の中の一つ以上であるとすることができる。それにより、例えば、品質保証の枠組みにおいて、構造部材における不均一性を検出するか、或いは出来る限り均一な構造部材及び／又は規定通りの使用目的に出来る限り最適に適合した構造部材を提供することが可能である。

本発明では、上述した構造部材を工作機械で使用する場合、工作機械の動作中、動作前及び動作後の中の一つ以上において、センサー値が、少なくとも一つのセンサーによって少なくとも断続的に検出される。それによって、例えば、構造部材においてそれぞれ発生する機械負荷を場所的かつ時間的に出来る限り精確に検出して、場合によっては、補償するか、或いは修正するために工作機械の動作に介入することが可能である。

有利には、検出されたセンサー値を用いて、構造部材の固有振動と同時に、その固有振動の工作機械の工具中心点での作用が算出される。この工具中心点での作用は、有利には、別の準備されたセンサー、例えば、振動センサー、加速度センサーなどを用いて算出される。それにより、例えば、構造部材のモデル解析を実施すること、そのため、工具中心点での所定の励起振動数の作用を算出して、例えば、それを補償又は防止できるようにすることが可能である。

本発明の更なる特徴と合理性は、添付図面に基づく実施例の説明から明らかになる。

本発明の一つの実施構成によるセンサーを統合した工作機械のマシンベッドの模式的な斜視図 図１ａに図示されたセンサーをマシンベッドの上側に直交投影した模式図 本発明の改善構成による図１ａに図示されたマシンベッドの模式的な斜視図 本発明による図１ａ、１ｂ及び２に図示されたマシンベッドを製造する方法の工程の模式図

以下において、図１ａ，１ｂと関連して、本発明の実施構成を説明する。図１ａは、マシンベッド２として構成された構造部材を備えた、工作機械１として構成された処理機械を図示している。この工作機械１は、（図面に図示されていない）少なくとも一つの工具を用いて（図面に図示されていない）加工物を処理及び／又は製作するように構成されており、この加工物は、マシンベッド２に、或いはその上に取り付けられる。

図１ａでは、マシンベッド２は、純粋に例として、直方体形状で構成されており、ミネラルキャストから製作される。このマシンベッド２は上側３を有する。この上側３には、第一のリニアガイド部４ａと第二のリニアガイド部４ｂが互いに間隔ｄを開けて平行に配置されている。これらのリニアガイド部４ａ，４ｂには、図面に詳しく図示されていないスライダーが設置可能であり、その上又はそこには、（図面に図示されていない）加工物を固定することが可能である。この（図示されていない）スライダーは、マシンベッド２の上面３の上をリニアガイド部４ａ，４ｂに沿って移動可能な形で配備されている。

更に、マシンベッド２には、ミネラルキャスト内に埋め込まれて、マシンベッド２の上側３から上方に飛び出た保持部５が取り付けられている。図１ａでは、図面の簡略化のために、マシンベッド２内に配備された支持部５の部分だけが図示されている。図１ａに図示された保持部５は、純粋に例として棒形状又はタワー形状に構成されており、上側３の面内の横断面が円形である。この保持部５には、例えば、図面に図示されていない、（同じく図示されていない）加工物を処理又は製作するための工具を固定することができる。

更に、純粋に例として、図１ａと１ｂにおいて、マシンベッド２の上側３に位置する、工作機械１に対応付けられた工具中心点ＴＣＰが図示されている。この工具中心点は、工作機械１の別の場所に、特に、マシンベッド２の上方に設けることもできる。

図１ａに図示されたマシンベッド２は、純粋に例として、そのマシンベッドに統合された五つのセンサー構造グループ１１，１２，１３，１４，１５を有し、これらのセンサー構造グループ１１，１２，１３，１４，１５の各々は、それぞれ無機物製鋳造物又はセメント製コンクリートによって完全に取り囲まれている、即ち、これらのセンサー構造グループ１１～１５は、マシンベッド２を観察した時に外側から見えない。これらのセンサー構造グループ１１，１２，１３，１４，１５の各々は、歪センサーＳ１～Ｓ５として構成された、機械負荷を検出するセンサーと、温度センサーＴ１～Ｔ５とを有する。これらの歪センサーＳ１～Ｓ５は、例えば、マシンベッド２に統合されたグラスファイバーを備えることができ、その長さが、干渉測定により検出される。センサー構造グループ１１，１２，１３，１４，１５の各々の歪センサーＳ１～Ｓ５と各温度センサーＴ１～Ｔ５は、定義された互いに関連する位置に在る、即ち、互いに予め定められた間隔と予め定められた向きを有する。更に、センサー構造グループ１１～１５の各々は、マシンベッド２の予め定められた位置に配備されている。図１ａと図１ｂに図示された上側５へのセンサー構造グループ１１～１５の直交投影から分かる通り、第一と第二のセンサー構造グループ１１，１２は、それぞれ保持部５の近くに配備され、第三、第四及び第五のセンサー構造グループ１３，１４，１５は、リニアガイド部４ａ，４ｂの近くに配備されている。第三と第四のセンサー構造グループ１３，１４の歪センサーＳ３，Ｓ４は、それぞれリニアガイド部４ａ，４ｂに対してほぼ平行に延びており、図１ａに破線で表示されている通り、各リニアガイド部４ａ，４ｂに対してほぼ垂直方向の下方に配備することができる。図１ｂでは、第三と第四のセンサー構造グループ１３，１４の歪センサーＳ３，Ｓ４は、リニアガイド部４ａ，４ｂに対して水平方向にずれた形で配置されている。第五のセンサー構造グループ１５の歪センサーＳ５は、リニアガイド部４ａ，４ｂに対してほぼ直角に延びている。

任意選択として、工作機械１は、図面に図示されていない評価ユニットを有し、各センサー構造グループ１１～１５又は各センサーＴ１～Ｔ５，Ｓ１～Ｓ５が、データ接続部を介して、そのユニットと接続される。

上述した実施例では、五つのセンサー構造グループ１１～１５が、マシンベッド２に統合されており、それぞれ一つの歪センサーＳ１～Ｓ５と一つの温度センサーＴ１～Ｔ５を有する。また、これらのセンサー構造グループ１１～１５は、少なくとも部分的に温度センサーの無い形で提供することができるか、機械負荷を検出するそれ以外の任意のセンサー、例えば、圧力、張力、歪、圧縮、曲げ、捩れ、長さ変化及び機械振動の中の一つ以上を検出するように構成された一つのセンサー又はそのような複数のセンサーを備えることができるか、或いはその両方である。また、センサー構造グループは、異なる形で構成する、即ち、少なくとも部分的に異なるセンサーを有することができるか、五つよりも多い、或いは少ないセンサー構造グループを準備することができるか、或いはその両方である。

図１ａ，１ｂに図示されたマシンベッド２の第一の改善構成では、センサー構造グループ１１～１５の中の少なくとも一つが、少なくともマシンベッド２の最も低い固有振動数に振動数が一致する機械振動を検出するように構成された少なくとも一つのセンサーＳ１～Ｓ５を有する。

図２は、図１ａ，１ｂに図示されたマシンベッド２の第二の改善構成を図示しており、図面の簡略化のために、図２では、図１ａ，１ｂに図示されたセンサー構造グループ１１～１５のセンサーＳ１～Ｓ５，Ｔ１～Ｔ５が図示されていない。このマシンベッド２’には、二つの温度調整用導管１８，１９が統合されており、これらは、媒体、例えば、マシンベッド２’を冷却又は加熱（一般的に温度調節）する役割を果たす水の供給と排出のためのポート１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂを有する。それにより、これらの温度調節用導管１８，１９を介して媒体を通すことによって、マシンベッド２’を冷却又は加熱することができる。

図２に図示された温度調節用導管１８，１９に代わって、或いはそれに追加して、マシンベッド２’は、（図示されていない）一つ又は複数の別のアクチュエータ、特に、センサー構造グループ１１～１５のセンサーＳ１～Ｓ５により検出された機械負荷を少なくとも部分的に補償するか、或いはそれに対抗して作用するように構成されたアクチュエータを備えることができる。有利には、これらのアクチュエータは、（図示されていない）制御ユニットと接続されており、そのユニットによって、アクチュエータが制御される。

工作機械１の動作時に、図面に図示されていない加工物が（図示されていない）スライダーに取り付けられて、（図示されていない）工具によって処理及び／又は製作される。この場合、マシンベッド２，２’に統合されたセンサー構造グループ１１～１５のセンサーＳ１～Ｓ５によって、工作機械の動作中、動作前及び動作後の中の一つ以上において、センサー値を少なくとも断続的に検出することができる。これらのセンサー値は、（図示されていない）評価ユニットに転送されて、そのユニットによって評価される。検出され、評価されたセンサー値に基づき、例えば、一つ又は複数のアクチュエータが、検出された機械負荷及び／又は検出された入熱量を少なくとも部分的に補償するか、或いはそれら又はそれに対抗して作用するように、アクチュエータを駆動することができる。それに代わって、或いはそれに追加して、例えば、検出され、評価されたセンサー値に基づき、工作機械１の動作に介入するか、或いはその動作を停止することができる。

有利には、マシンベッド２，２’のモデル解析が少なくとも一回実施される。そのために、マシンベッド２，２’が、外部からの励起によって振動を加えられて、センサー構造グループ１１～１５のセンサーＳ１～Ｓ５によって検出されたセンサー値を用いて、マシンベッド２，２’の固有振動が算出される。それと同時に、基準点、例えば、工具中心点ＴＣＰにおけるマシンベッド２，２’の構造応答が、別の準備された（図面に図示されていない）センサー、例えば、振動センサー、加速度センサーなどを用いて算出される。

以下において、図３を参照して、図１ａ，１ｂ，２に図示されたマシンベッド２，２’の製造方法を説明する。第一の工程２１では、製造すべきマシンベッド２，２’に適した（図面に図示されていない）鋳型が準備される。第二の工程２２では、それぞれセンサーＳ１～Ｓ５，Ｔ１～Ｔ５を備えたセンサー構造グループ１１～１５が準備されて、鋳型の中及び／又は鋳型に取り付けられる。この場合、センサー構造グループ１１～１５は、それらがその後出来上がったマシンベッド２，２’の所望の位置に在るように位置決めされる。更に、第二の工程２２では、保持部５が鋳型の中及び／又は鋳型に取り付けられる。統合されるアクチュエータ、例えば、図２に図示された温度調節用導管１８，１９をマシンベッドに配備する場合、第二の工程２２で、更に、アクチュエータが準備されて、鋳型の中及び／又は鋳型の所望の位置に取り付けられる。

それに続いて、第三の工程２３で、液状のミネラルキャストが鋳型に投入される。鉱物製鋳造物又はコンクリートの硬化後に、第四の工程２４で、鋳型がマシンベッド２，２’から取り除かれる。それに続く（図３に図示されていない）製作工程及び／又は組立工程において、更にリニアガイド部４ａ，４ｂをマシンベッド２，２’の上側３に取り付けて、マシンベッド２，２’を工作機械１に統合するか、或いは工作機械１の別の構成部品をマシンベッド２，２’に取り付けることができる。

例えば、品質の管理又はプロセスの改善を目的として、マシンベッド２，２’の製造中に、特に、ミネラルキャストの硬化又は養生中に、センサーＳ１～Ｓ５，Ｔ１～Ｔ５によってセンサー値を少なくとも断続的に検出することができる。検出されたセンサー値に基づき、マシンベッドに関する少なくとも一つの最適値を算出することができる。この最適値は、例えば、構造部材の重量、材料組成、形状及び寸法の中の一つ以上であるとすることができる。

本発明の範囲内において、上述した工作機械の修正が可能である。そのように、図１ａ，１ｂ，２に関連して説明した保持部５及び／又はリニアガイド部４ａ，４ｂを備えていないマシンベッドを提供することもできる。それに代わって、或いはそれに追加して、別の構造に関する構成部品をマシンベッドに配備するか、或いはその台に埋め込むことができる。

マシンベッドを備えた工作機械に基づき本発明を説明したとしても、本発明は、それに限定されない。本発明は、ミネラルキャストから製作された構造部材を備えた任意の工作機械に適用することができる。一般的に、工作機械の構造部材は、有利には、その工作機械により処理又は測定すべき物体、即ち、加工物を工作機械に対して定義された通り位置決めする役割を果たす。マシンベッドとしての構造部材の上述した構成に代わって、例えば、スタンド、ポータル、スピンドルサスペンション、機器本体又はそれらと同様の構造物として構造部材を構成することができる。

Claims (15)

1. 工作機械（１）用の構造部材であって、
   前記構造部材（２，２’）は、ミネラルキャストから構成されていて、
   少なくとも一つのセンサー構造グループ（１１～１５）が、前記構造部材（２，２’）中に組み込まれていて、
   前記センサー構造グループ（１１～１５）は、前記ミネラルキャストによって完全に取り囲まれていて、前記工作機械の稼働中に前記構造部材の機械負荷（Ｓ１－Ｓ５）を検出するために少なくとも一つのセンサー（Ｓ１～Ｓ５）を有する当該構造部材。
2. 前記センサー構造グループ（１１～１５）は、圧力、張力、歪、圧縮、曲げ、捩れ、長さ変化及び機械振動の中の一つ以上を検出するように構成されている請求項１に記載の構造部材。
3. 前記センサー構造グループ（１１～１５）は、機械負荷を絶対的に検出するように構成されている請求項１又は２に記載の構造部材。
4. 前記センサー構造グループ（１１～１５）は、前記構造部材（２，２’）の少なくとも最も低い固有振動数に振動数が一致する機械振動を検出するように構成されている請求項１～３のいずれか１項に記載の構造部材。
5. 前記のセンサー構造グループ（１１～１５）は、前記の機械負荷を検出する少なくとも一つのセンサー（Ｓ１～Ｓ５）に対して定義された位置に在る少なくとも一つの温度センサー（Ｔ１～Ｔ５）を有する請求項１～４のいずれか１項に記載の構造部材。
6. 前記センサー構造グループ（１１～１５）は、前記構造部材（２，２’）中の予め定められた位置に配備されている請求項１～５いずれか１項に記載の構造部材。
7. 前記構造部材（２’）に設けられている、又は前記構造部材（２’）中に組み込まれた少なくとも一つのアクチュエータ（１７，１８）を更に有する請求項１～６のいずれか１項に記載の構造部材。
8. 前記構造部材は、マシンベッドである請求項１～７のいずれか１項に記載の構造部材。
9. 請求項１～８のいずれか１項に記載の構造部材（２，２’）を備えた工作機械。
10. 工作機械（１）用の構造部材（２，２’）を製造するための方法であって、当該方法は、以下の、
    前記構造部材（２，２’）用の鋳型を準備する工程と、
    前記鋳型中に及び／又は前記鋳型に少なくとも一つのセンサー構造グループ（１１～１５）を準備し、当該センサー構造グループ（１１～１５）は、機械負荷を検出するために少なくとも一つのセンサー（Ｓ１～Ｓ５）を有する工程と、
    液状のミネラルキャストを前記鋳型に投入する工程と、を少なくとも有する当該方法。
11. 前記センサー構造グループ（１１～１５）は、前記鋳型中及び／又は前記鋳型の予め定められた位置に準備される請求項１０に記載の方法。
12. 前記鋳型は、前記ミネラルキャストの硬化後に前記構造部材（２，２’）から取り除かれる請求項１０又は１１に記載の方法。
13. 前記方法中に、前記の少なくとも一つのセンサー（Ｓ１～Ｓ５，Ｔ１～Ｔ５）によって、センサー値が、少なくとも断続的に検出され、当該検出されたセンサー値に基づいて、前記構造部材（２，２’）に関する少なくとも一つの最適値が算出される請求項１０～１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 工作機械（１）における請求項１～８のいずれか１項に記載の構造部材の使用であって、前記工作機械（１）の動作中に、センサー値が、前記少なくとも一つのセンサー（Ｓ１～Ｓ５，Ｔ１～Ｔ５）によって少なくとも断続的に検出される当該構造部材の使用。
15. 当該検出されたセンサー値を用いて、前記構造部材（２，２’）の固有振動と、これと同時に前記工作機械（１）の工具中心点（ＴＣＰ）に対する前記固有振動の作用とが算出される請求項１４に記載の構造部材の使用。

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