(57)【要約】      （修正有）【課題】大きな技術的労力を伴わずに、工作機械上での熱変位の発生を低減する。【解決手段】機能部品は機械フレームに配置され、機械フレームは、機械フレーム内で冷媒が循環する循環路を形成する空洞構造部１６を有し、機械フレームは発熱性機能部品が配置される第１の領域と、第１の領域から離間する第２の領域とを有し、機能部品によって生成される第２の領域における熱入力は第１の領域における熱入力よりも小さく、空洞構造部１６は第１の領域に配置される第１の部分と、第２の領域に配置される第２の部分とを有し、したがって、冷媒が第１の部分から第２の部分に循環する場合、機能部品によって与えられる熱が、第２の領域に放散し、第１の領域と第２の領域との間で温度補償を実行する。【選択図】図１０
2015163428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作中に発熱する機能部品が配置される機械フレームを備える工作機械であって、前記機械フレームは、該機械フレーム内で冷媒（２３）が循環する循環路を形成する空洞構造部（１６）を有し、
前記機械フレームは、発熱性の前記機能部品が配置される第１の領域と、該第１の領域から離間する第２の領域とを有し、
前記機能部品によって生成される前記第２の領域における熱入力は、前記第１の領域における熱入力よりも小さく、前記空洞構造部（１６）は、前記第１の領域に配置される第１の部分（１３ａ）と、前記第２の領域に配置される第２の部分（１３ｂ）とを有し、
前記機械フレームの前記空洞構造部（１６）は、前記冷媒（２３）が前記第１の部分（１３ａ）から前記第２の部分（１３ｂ）に循環する場合、前記機能部品によって与えられる熱が、前記第２の領域に放散し、前記第１の領域と前記第２の領域との間で温度補償を実行することができるように寸法決めされていることを特徴とする、工作機械。
【請求項２】
前記空洞構造部の前記第１の部分（１３ａ）及び前記第２の部分（１３ｂ）は、前記機械フレーム内に完全に構成される閉鎖循環路を形成し、前記温度補償は、冷却機を用いることなく前記機械フレームを介して行われることを特徴とする、請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
前記空洞構造部（１６）は、前記機械フレームのリブ構造部（２２）から少なくとも部分的に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の工作機械。
【請求項４】
前記冷媒（２３）は、専ら、前記機械フレームを介した前記第１の部分（１３ａ）から前記第２の部分（１３ｂ）への熱流によって温度制御されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項５】
前記工作機械は、門型装置として設計され、前記機械フレームは、機械ベッド（１５）及びコラム（５）からなり、発熱性の前記機能部品は、駆動部及び案内面（３）からなり、前記第１の部分（１３ａ）及び前記第２の部分（１３ｂ）は、前記機械ベッド（１５）及び／又は前記コラム（５）に配置されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項６】
前記機械フレームは、機械ベッド（１５）及びコラム（５）からなり、該機械ベッド（１５）及び該コラム（５）は、空洞構造部（１６）を有し、該空洞構造部（１６）は、温度差の補償のために、前記冷媒（２３）を、前記コラム（５）の前記空洞構造部（１６）から前記機械ベッド（１５）の前記空洞構造部（１６）に戻すように又はこの逆に流れるように、互いに連通していることを特徴とする、請求項１に記載の工作機械。
【請求項７】
前記空洞構造部（１６）の前記第１の部分（１３ａ）は、貫通穴を介して前記空洞構造部（１６）の前記第２の部分（１３ｂ）に接続され、前記貫通穴の開口は、カバーによって前記機械フレームの外面側で閉鎖されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項８】
加工プロセス中にワークの機械加工される領域を直接冷却するプロセス冷媒の温度を、前記冷媒（２３）の温度と一致させるように構成されている熱交換器が設けられることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項９】
前記冷媒（２３）の体積流量を調整するポンプが、前記空洞構造部（１６）内に設けられ、前記ポンプの出力及び前記空洞構造部（１６）の断面が、前記第１の部分（１３ａ）
と前記第２の部分（１３ｂ）との間での前記冷媒（２３）の最大温度差を、動作中、５℃未満に調整することができるように構成されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項１０】
前記機械ベッド（１５）の前記空洞構造部（１６）は、案内面（３）の下方に平行に構成されることと、前記コラム（５）は、第２の領域のみを有することを特徴とする、請求項５又は６に記載の工作機械。
【請求項１１】
工作機械の機械フレームの温度を制御する方法であって、前記工作機械は、動作中に発熱する機能部品を備え、該機能部品は、冷媒（２３）が循環する循環路を形成する空洞構造部（１６）を有する前記機械フレーム上に配置され、
前記機械フレームは、第１の領域と、該第１の領域から離間する第２の領域とを有し、前記第２の領域への熱入力は、前記第１の領域への熱入力よりも小さく、前記空洞構造部（１６）は、前記第１の領域に配置される第１の部分（１３ａ）と、前記第２の領域に配置される第２の部分（１３ｂ）とを有し、
専ら前記機械フレーム内で、前記冷媒（２３）を前記第１の部分（１３ａ）から前記第２の部分（１３ｂ）に循環させることによって、前記第１の領域と前記第２の領域との間の温度低下を補償するステップを特徴とする、工作機械の機械フレームの温度を制御する方法。
【請求項１２】
前記機械フレームは、機械ベッド（１５）及びコラム（５）からなり、該機械ベッド（１５）及び該コラム（５）は、空洞構造部（１６）を有し、
前記コラム（５）の前記空洞構造部（１６）から前記機械ベッド（１５）の前記空洞構造部（１６）に温度差を補償するために前記冷媒（２３）を戻すように又は逆に循環させるステップを特徴とする、請求項１０に記載の工作機械の機械フレームの温度を制御する方法。
【請求項１３】
第１のステップにおいて、前記冷媒（２３）を、前記機械フレームの機械ベッド（１５）の前記空洞構造部（１６）の前記第１の部分（１３ａ）を通して圧送し、
第２のステップにおいて、前記冷媒（２３）を、前記工作機械の機械門（１８）のコラム（５）の前記空洞構造部（１６）の前記第２の部分（１３ｂ）に戻すように圧送し、
更なるステップにおいて、前記冷媒（２３）を、前記機械門（１８）のクロスバー（１９）の前記空洞構造部（１６）の前記第１の部分（１３ａ）に圧送し、そして、前記機械門（１８）の前記コラムの前記空洞構造部（１６）の前記第２の部分（１３ｂ）に戻すように圧送することを特徴とする、請求項１０に記載の工作機械の機械フレームの温度を制御する方法。
【請求項１４】
加工プロセス中にワークの機械加工される領域を直接冷却するプロセス冷媒の温度を、熱交換器を介して前記冷媒（２３）の温度に調整するステップを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の工作機械の機械フレームの温度を制御する方法。
【請求項１５】
前記機械フレームは、機械ベッド（１５）と、クロスバー（１９）と、コラム（５）とからなり、
前記冷媒を、前記コラム（５）の空洞構造部（１６）から前記機械ベッド（１５）の前記空洞構造部（１６）に戻すように循環させるステップ、及び／又は、前記冷媒を、前記コラム（５）の前記空洞構造部（１６）から前記クロスバー（１９）の前記空洞構造部（１６）に戻すように循環させるステップを特徴とする、請求項１０に記載の工作機械の機械フレームの温度を制御する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動作中に発熱し、また機械フレームに配置される機能部品を備える工作機械の温度制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械は、通例、種々のモジュール及びフレーム部品の現有の熱膨張係数に起因して、動作中に熱成長する。熱成長は、工作機械の部品に発生する線熱膨張及び温度差の結果である。工作機械のフレームにおける温度差は、フレームの種々の部品の不均一な膨張を引き起こし、ひいては、ワークが機械加工される場合の機械加工誤差が増大する。この増大した機械加工誤差は、例えば、工作機械の機械ベッド上の案内面が、温度によって不均一に湾曲することに起因する。
【０００３】
工作機械の均一に加熱されたスライド１の、熱による膨張が、図１に示されている。ここで、図示の熱成長は、一方では線熱膨張から、他方では部品の温度差から発生する。温度差の原因は、工作機械の部品への不均一な熱入力である。部品の一方の側は、例えば案内部又は駆動部に結合され、したがって、この結合側は、反対の非結合側よりも強力かつより急速に加熱される。このように、工作機械のフレーム部品が、案内面及び駆動部が位置する高温及び／又は急速加熱される側を有するとともに、低温及び／又は熱するのがより低速かつより強力でない側を有する状況がしばしばある。
【０００４】
スライド１の均一な加熱によって、図１に示すように、長さΔＬが均一に変化する、及び／又は高さΔＨが均一に変化する。均一に加熱されたスライド１は、機械ベッド２の案内面３上で案内される。均一な加熱のため、機械加工軸が曲がらない。しかし、工作機械の動作中のスライドの完全に均一な加熱は、通常、実際には達成されない。
【０００５】
これに比較して、図２は、一方の側が加熱されたスライド１を示している。スライド１は、上側及び下側を有する。上側は、より強力に加熱される。図１に示すように、スライド１が案内面３に沿って案内され、案内面に沿った移動によって発熱し、したがって、スライド１の下側の温度差ΔＴ＿ｂｏｔｔｏｍが、上側の温度差ΔＴ＿ｔｏｐよりも高くなる。下側での温度差の増大によって、下側で、上側の膨張Ｌ＿ｔｏｐよりも大きい、温度による膨張Ｌ＿ｂｏｔｔｏｍが発生する。そのため、スライド１が曲がる。結果として、スライド１の不均一な加熱によって、スライドの長手方向軸に２次元での変化が起こる。不均一に加熱されたスライド１と、案内面及び機械ベッド２とが、再び図３に示されている。スライド１の曲率は、曲がった機械加工軸に起因して、工作機械の機械加工誤差を増大させる。
【０００６】
不均一に加熱された工作機械の、その結果の変形を低減させる種々の可能な手段が既知である。
【０００７】
不均一に加熱された工作機械の変形を補償可能な手段は、制御工学式補償（ｃｏｎｔｒｏｌ−ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ  ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）と呼ばれるものである。この手順によれば、温度を測定し、測定値の変化を定数値に対して計算する。この定数値は、「補償係数」と呼ばれるものである。このように求められた値は、それぞれの機械の軸制御において補正値として採用される。しかし、この広く普及した概ね一般的な補償方法は、制御工学式補償では、その値が工作機械の軸位置によって決まる熱成長を均衡させることができないという欠点を有する。したがって、不均一に加熱された部品の曲がりを均衡させることができない。特許文献１は、このような補償メカニズムを有する機械を開示し
ている。この公開文献では、検出装置を介して機械の変形を求め、次に、補正機構を介して、求められた偏差の補償を実行する。
【０００８】
更なる可能な手段は、工作機械のパッシブ温度制御である。この可能な手段は、とりわけ、研削盤において使用される。それぞれの研削盤は、通常、平台機（ｆｌａｔｂｅｄ  ｍａｃｈｉｎｅ）として製造される。全てのスライド及び工具ホルダーが、機械ベッドの上方に配置される。プロセス冷媒は、機械加工点に供給されるのみでなく、機械ベッド上の構造部に撒布されるようにも用いられる。これは、機械部品間の強力な温度差を回避するのに役立ち、したがって、大きい熱成長が発生する可能性がない。しかし、この方法の有効性は、それぞれの機械が平台機でない場合、自動的に制限される。この場合、大きい体積の機械パーツは、通常、プロセス冷媒で直接濡れることを防止するカバーの背後に隠れている。したがって、この制限は、かなりの大部分の旋盤及びフライス盤と、また大型の研削盤とに当てはまる。さらに、乾式プロセス、すなわちプロセス冷媒を用いない機械加工は、工作機械のこのタイプのパッシブ温度制御では可能でない。特許文献２は、そのような冷却作業を開示している。ここでは、自由に枢動可能なスプレーノズルを介して工作機械の所定の部位に冷媒をスプレーし、これらの部位を冷却する。
【０００９】
別の可能な手段は、工作機械のアクティブ温度制御によってもたらされる。この場合、一定温度、又は基準変数に応じて制御される温度まで上昇された媒体を用いて、冷却機によって、工作機械の部品のうちのいくつかの温度を局所的に制御する。結果として、特に、主軸及び駆動部等の発熱の中心部が冷却される。特許文献３は、モーター主軸の熱変形を補償する装置を開示している。この場合、冷媒を、冷却ユニットを介してアクティブに冷却し、冷却チャネルシステムを介してモジュールの回りに導き、モジュールを冷却する。しかし、アクティブ温度制御の欠点は、必然的に、かかる費用にある。１キロワットの冷却能力は、計算すると約１０００ＥＵＲの費用がかかる。さらに、工作機械内の冷却ユニットは、厳しい製造環境においてしばしば不具合を発生する可能性があることから、新たな誤差の原因となる。さらに、環境因子が、機械及びワークに作用する。例えば、大部分の機械加工動作が、エマルジョン又は切削油とすることができるプロセス冷媒を用いて実行される。この媒体が、冷媒の温度とは異なる温度である場合、これは、部品に温度差を発生させる可能性がより高い。工作機械の一般レベルまでのアクティブ温度制御に加えて、プロセス冷媒のアクティブ冷却は、費用及び機械の複雑性を大きく増大させる、ハイテクな解決策を示す。
【００１０】
原理として、上記のアクティブ温度制御及びパッシブ温度制御は、温度差の発生を防止することができないという欠点も有する。例えば、部品の一方の側のみが冷却されることによって、当然ながら、これらの部品の温度差がまさに発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０３２４２３号
【特許文献２】独国特許出願公開第４１３２８２２号
【特許文献３】独国実用新案出願公開第２０２０１２００３５２８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
目的の一つは、上述した欠点を回避又は軽減するように、一般的なタイプの工作機械を開発することである。本発明の別の目的は、大きな技術的労力を伴わずに、工作機械上での熱変位の発生を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
これらの目的は、独立請求項の特徴部によって達成される。従属クレームは、本発明の有利な実施形態に関する。
【００１４】
本発明に係る工作機械は、動作中に発熱する機能部品を収容する機械フレームを備える。機械フレームの内部は、機械フレーム内で冷媒が循環する循環路を形成する空洞構造部を含む。機械フレームは、発熱性機能部品が配置される第１の領域と、第１の領域から離間する第２の領域とを有する。機能部品によって生成される第２の領域への熱入力は、第１の領域への熱入力よりも小さく、空洞構造部は、第１の領域に配置される第１の部分と、第２の領域に配置される第２の部分とを有する。機械フレームの空洞構造部は、冷媒が第１の部分から第２の部分に循環する間、機能部品によって与えられる熱が、第２の領域に放散し、第１の領域と第２の領域との間で温度補償を実行するように寸法決めされている。冷媒を第１の部分から第２の部分に循環させることによって実行される熱補償により、工作機械の、費用効果的なパッシブ循環温度制御を達成することができ、工作機械の熱変位（特に、曲がり）を強力に低減することができる。フレームの高温側と低温側との間の温度差が補償されるか、又は少なくとも強力に低減される。これに応じて、それぞれのモジュールの曲がりも回避されるか又は強力に低減され、これは、温度差に起因する熱変位にも当てはまる。このように、工作機械の機械加工精度が向上する。
【００１５】
上述した主軸冷却等の、専ら発熱体のところに直接冷却チャネルを配置する広く使用されている原理とは対照的に、本発明によれば、チャネルは、工作機械の発熱領域及び発熱体を伴わない領域の双方に設けられる。従来技術とは異なり、冷却機が設けられないが、空洞構造部内での冷媒の循環の結果として、機械フレーム内で温度補償が起こる。したがって、機械フレームの全体温度が上昇するが、機械フレーム内の温度差は低減する。このように、本発明は、工作機械の機械加工精度は、工作機械の高温領域を冷却することによってのみ達成することができるという普及した原理を打破する。これは、本発明によれば、機能部品の熱を用いて機械フレーム全体を均一に加熱することによって達成され、したがって一方の側で熱を冷却機に放散することがない。
【００１６】
空洞の容積及び幾何形状は、部品の材料と媒体との間で十分な熱伝達が達成されるように空洞の表面を選択することにより、寸法決めすることができる。材料と媒体との間の温度差が小さい場合の熱伝達量が、部品への熱入力の倍数に対応するように、熱伝達領域を選択することを広い原則とすることができる。当業者は、以下のことを認識する。機械フレーム材料の選択に基づき、特に選択した材料の熱伝導係数（及び熱伝達係数）に応じて、選択したポンプの出力及びその結果の冷媒の最大循環速度並びに発熱性機能部品の機械フレームへの最大熱入力に基づき、穴及び／又は空洞構造部の断面、並びに穴及び空洞構造部の位置を、所望の最大温度勾配（５℃、好ましくは３℃、最も好ましくは２℃）を機械フレームにおいて達成することができるように寸法決めすべきである。これに関して、選択した冷媒の特性（熱容量及び粘性等）も当然ながら検討しなければならない。さらに、必要な寸法は、いかなる問題も伴わずに日常的な試験方法によって決定することができる。
【００１７】
工作機械は、空洞構造部の第１の部分及び第２の部分が、機械フレーム内に完全に構成することができる閉鎖循環路を形成することができるように設計することができる。
【００１８】
機械フレーム内に完全に上記循環路を構成することによって、機械フレームにおける温度差が更に低減する。なぜなら、閉鎖循環路の全ての部分が機械フレーム内で導かれ、循環路への環境的影響が低減するからである。この実施形態の結果として、冷媒を搬送するのに役立つ外部接続ラインを設ける必要性も回避される。空洞構造部全体が機械フレーム内に構成されることから、工作機械のパッシブ循環温度制御の効率が更に向上する。さらに、温度補償は、冷却機を用いることなく、単に機械フレームを介して起こる。冷却機を
用いる必要がないことから、工作機械の技術的に関連する処理誤差を回避する費用を低減することが可能である。
【００１９】
工作機械の有利な一実施形態は、機械フレームのリブ構造部から少なくとも部分的に形成される空洞構造部を有する。機械フレームは、通常、標準的な特徴としてリブ構造部を有することから、このリブ構造部の現有の空洞構造部を、冷媒を導く上述した空洞構造部の形成に用いることができる。このように、機械フレームの既に現有の構造部は、工作機械の費用効果的なパッシブ循環温度制御をもたらすように、複数の機能を取り込むことができる。結果として、必要な部品数も低減することができ、更なる穴を回避することができる。これは、ひいては効率的かつ費用効果的である。
【００２０】
工作機械は、専ら機械フレームを介して温度制御することができる冷媒を収容することができる。冷媒は、専ら機械フレームを介する第１の部分から第２の部分への熱輸送によって温度制御することができるため、工作機械の費用効果的なパッシブ循環温度制御をもたらすことが可能である。したがって、この温度制御は、大きな労力及び高い費用を伴って冷媒をアクティブに冷却するいかなるアクティブ冷却装置も必要としない。さらに、機械フレームの別様に使用していない領域を、温度制御に用いることもできることから、機械フレームにおける温度差を低減することが可能である。
【００２１】
工作機械は、門型装置（ｐｏｒｔａｌ  ｍａｃｈｉｎｅ）として製造することができる。ここで、機械フレームは、機械ベッド及びコラム（柱）からなることができる。発熱性機能部品は、駆動部及び案内面からなることができ、第１の部分及び第２の部分は、コラム及び機械ベッド双方に配置することができる。
【００２２】
温度差の効果的な低減は、コラムと、また機械ベッドとにおける第１の部分及び第２の部分の配置によって可能である。不均一に加熱された工作機械の変形は、コラムと、また同時に機械ベッドとの温度制御によって更に低減することができる。さらに、案内面（ｇｕｉｄｅｗａｙｓ）の熱を放散させることも可能である。
【００２３】
空洞構造部の第１の部分は、貫通穴を介して空洞構造部の第２の部分に接続することができ、貫通穴の開口は、機械フレームの外面上のカバーによって閉鎖することができる。これらのカバーは、メンテナンスの目的で、脱着可能なカバーを取り外すことによって、冷却チャネルへの特に容易なアクセスを可能にするように脱着可能であることが好ましい。特に有利な例示的な実施形態では、カバーは、例えば、ガラス、又は透明プラスチック材料の使用によって、部分的又は全体的に透明である。したがって、カバーを取り外すことなく、石灰集積又は汚れについて、冷却チャネルの定期的な検査が可能である。
【００２４】
空洞構造部につながるように貫通穴を設けることによって、費用効果的かつ簡易な冷媒循環路を形成することが可能である。なぜなら、貫通穴は、複数の空洞構造部を同時につなぐことができ、穴の数が低減されるからである。貫通穴の開口端は、カバーによって容易に閉鎖することができ、冷媒が漏れることが防止される。これらのカバーは、取外し可能に作製することもでき、空洞構造部の簡易なメンテナンスを可能にする。
【００２５】
工作機械は、空洞構造部を有する機械ベッド及びコラムを備えることができる。これらの空洞構造部は、温度差を補償するために、冷媒がコラムの空洞構造部及び機械ベッドの空洞構造部を通って流れることができるように、互いに連通することができる。この設計は、冷媒がコラムの空洞構造部から機械ベッドの空洞構造部に流れることができ、したがって共通の循環路を形成することから、更なる温度差の低減を可能にする。
【００２６】
したがって、１つのみのポンプを用いて冷媒全体を循環させることが可能である。特別
な例示的な一実施形態において、機械ベッド及び／又はコラムは、鉱物鋳造体（ｃａｓｔ
ｍｉｎｅｒａｌ）からなり、特に高い制振効果及び高い温度安定性を達成することができる。鉱物鋳造体を用いる場合、工作機械の動作中に発生する振動は、ねずみ鋳鉄の場合よりも６倍〜１０倍速く制振することができる。
【００２７】
工作機械の機械フレームは、ねずみ鋳鉄からなることができる。ねずみ鋳鉄は、例えば、３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）〜６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の高い熱伝導率を更に有することができる。工作機械のパッシブ循環温度制御の効率は、高い熱伝導率を有するねずみ鋳鉄を用いることによって、更に向上する。さらに、鋳造体の使用は、空洞構造部を、いずれにしても設ける必要がある鋳造体コアに簡易に一体化することを可能にする。異なる空洞構造部間の接続部として、鋳造体コアの打抜き穴を更に設けることができる。これは、別の相乗効果を達成するのに役立ち、鋳造体が製造される場合にいずれにしても設けられるコアの目印（コアの位置決め）の打抜き穴が、空洞構造部の連通チャネルとして用いられる。これによって、費用が更に低減し、工作機械のパッシブ循環温度制御の効率が向上する。
【００２８】
工作機械は、円形及び／又は楕円形の断面を有する冷却チャネルとして少なくとも部分的に設計される空洞構造部を有することができる。（例えば、四角形断面ではなく）円形又は楕円形の断面の使用によって、冷却チャネル内の冷媒の移動及び／又は流れが促進される。さらに、そのため、冷却チャネルの縁の数が低減し、冷却循環路内の、堆積物が形成される可能性がある地点の数も低減する。さらに、円形又は楕円形の断面の使用は、機械フレームの構造強度、特にねじり剛性を増大させることができる。
【００２９】
工作機械は、被覆された空洞構造部を有することができる。空洞構造部を被覆することによって、腐食及び藻類の発生を低減することができる。空洞構造部の内部被覆は、化学ニッケルコートをベースにすることができることが好ましい。さらに、被覆は、大気プラズマ溶射法又は電気アーク溶射法を用いて、溶射によって塗布し、インタクトな層を得ることができる。溶射中、層の気孔率が低いことにより、有利な表面粗さ特徴及び薄い層厚さを達成することができる。被覆された空洞構造部の保護層は、０．０５ｍｍ〜１ｍｍの範囲であり、好ましくは０．１ｍｍ〜０．２ｍｍであり、０．０１μｍ〜５μｍ、好ましくは０．０３μｍ〜０．０９μｍの粗さ値Ｒａを有する。上下に配置された複数の層も利用可能とすることができる。空洞構造部内の冷媒流は、なめらかな表面によって強力に促進される。
【００３０】
上記冷媒に加えて、工作機械は、プロセス冷媒を用いて動作させることができる。加工プロセスを直接冷却するプロセス冷媒の温度は、熱交換器を介して、冷媒の温度と一致させることができる。温度差の更なる低減は、温度を一致させることによって可能になる。
【００３１】
さらに、工作機械は、プレート式熱交換器として設計される熱交換器を有することができる。プレート式熱交換器は、工作機械において、平坦かつ省スペースな設置を可能にする。
【００３２】
空洞構造部内の冷媒の体積流量を調整するポンプを設けることができ、ポンプの出力及び空洞構造部の断面を、機械フレーム内の第１の部分と第２の部分との間の冷媒の最大温度差が、動作中に５℃未満、好ましくは２℃未満に制限されるようになっていることができる。
【００３３】
空洞の内面は、第１の部分及び第２の部分において、低速で循環される（例えば、４０リットル／分よりも低い循環速度）冷媒の最大温度差が２℃未満であるように寸法決めすることができる。したがって、発熱性機能部品の最大熱に応じて、空洞の内面を、工作機械の動作中に均一な温度分布を確実にすることができるように設計することができる。
【００３４】
特別な一実施形態において、冷媒を収容する空洞構造部の容積（いわゆる空洞容積）対それぞれの空洞構造部があるそれぞれのフレーム部品の体積（空間体積）の比は、好ましくは、２：１〜１：３（フレーム部品の体積対それぞれのフレーム部品の空洞構造部の容積）の範囲である。したがって、それぞれの空洞構造部の容積は、フレーム部品の体積の少なくとも２倍である。空洞構造部は、機械フレームの体積の少なくとも２倍の容積を有することから、冷媒の循環速度を上昇させる必要なく、機械フレームにおける内部熱輸送を増大させることが可能である。このように、部品における温度差は、ポンプ出力を上昇させる必要なく、更に低減される。
【００３５】
工作機械は、発熱性機能部品として、案内面及び駆動部に加えてトランスミッションを備えることができる。発熱性機能部品としてのトランスミッション及びその結果の熱放散を考慮することによって、トランスミッションを備える機械の場合、トランスミッションの熱を放散し、機械フレームにおける温度差を更に低減させることも可能である。
【００３６】
機械ベッドの空洞構造部は、案内面の下方に平行に構成することができ、コラムは、第２の領域のみを有することができる。空洞構造部を機械ベッドの真下かつ平行に構成すること、及び同時に、コラム内に第２の領域を専らに設けることによって、機械ベッドから低温のコラムに効率的に熱が放散する。
【００３７】
また、本発明は、工作機械の機械フレームの温度を制御する方法を開示する。工作機械は、動作中に発熱する機能部品を備え、機能部品は、冷媒が循環する循環路を形成する空洞構造部を有する機械フレーム上に配置される。本方法は、循環路内の冷媒を、第１の部分から第２の部分に戻すように循環させるステップと、第１の部分において冷媒から熱を吸収するとともに、第２の部分においてその熱を放散するステップとを含む。冷媒は、専ら機械フレーム内で熱を分散することができる。このように、冷却機を用いることなく、工作機械フレームの効率的な温度制御を達成することが可能である。
【００３８】
これに関して、本方法は、コラムの空洞構造部から機械ベッドの空洞構造部に温度差を補償するために冷媒を戻すように又は逆に循環させる更なるステップを含むことができる。このように、工作機械フレームの効率的な温度制御を達成することが可能である。
【００３９】
本方法は、機械フレームの機械ベッドの空洞構造部の第１の領域の第１の部分を通して冷媒を圧送するステップと、工作機械の機械部分のコラムの空洞構造部の第２の領域の第２の部分に戻すように冷媒を圧送するステップと、更なるステップにおいて、機械門（ｍａｃｈｉｎｅ  ｐｏｒｔａｌ）のクロスバーの空洞構造部の第１の部分に圧送し、そして、機械門のコラムの空洞構造部の第２の部分に戻すように冷媒を圧送するステップとを含むことができる。このように、温度差を更に低減することができることから、工作機械フレームの効率的な温度制御を達成することが可能である。
【００４０】
加工プロセス中にワークの機械加工された領域を直接冷却することができるプロセス冷媒の温度を、熱交換器を介して冷媒の温度と一致させることによって、温度差を更に低減することができることから、更により効率的な工作機械フレームの温度制御を達成することが可能である。
【００４１】
本方法は、冷媒を、コラムの空洞構造部から機械ベッドの空洞構造部に戻すように循環させるステップ、及び／又は、冷媒を、コラムの空洞構造部からクロスバーの空洞構造部に戻すように循環させるステップを含むことができる。したがって、温度差を更に低減することができることから、工作機械フレームの効率的な温度制御を達成することが可能である。
【００４２】
工作機械は、温度センサーも備えることができる。温度センサーは、機械フレームの第１の領域及び第２の領域に配置することができ、したがって、領域間の温度差を監視することができ、測定された温度に応じて冷媒の体積流量を制御することが可能である。体積流量は、ポンプを介して制御することができる。このとき、機能部品に入力された熱に応じて、機械フレームにおいて最大温度勾配（５℃、好ましくは３℃、最も好ましくは２℃）を達成することができるようになっている。温度勾配は、第１の領域及び第２の領域において測定された温度に基づき決定され、したがって、機械フレームの変形を高精度で低減することができる。代替的に又は加えて、歪みゲージを介してフレームの変形を測定し、測定された変形（特に、不均一な変形）に基づき体積流量を制御し、それにより、不均一な変形を所望の程度に低減させることが可能である。
【００４３】
本発明の有利な実施形態及び更なる詳細が、概略的な図面を参照して、様々な例示的な実施形態によって以下に記載される。工作機械のパッシブ循環温度制御は、概略的な図面において、より詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】工作機械の均一に加熱されたスライドを示す図である。
【図２】工作機械の不均一に加熱されたスライドを示す図である。
【図３】機械ベッドの案内面上の不均一に加熱されたスライドを示す図である。
【図４】案内面に沿った、不均一に加熱されたスライドの移動を示す図である。
【図５】工作機械モジュールが不均一に加熱された工作機械を示す図である。
【図６】時間を関数として、軸移動に基づく測定点の変位を示す図である。
【図７ａ】複数のスライドを有する門型装置を示す図である。
【図７ｂ】門型装置のフレームの拡大詳細図である。
【図８ａ】門型装置のコラムの断面Ａ−Ａの位置を示す図である。
【図８ｂ】断面Ａ−Ａを示す図である。
【図９ａ】門型装置の断面Ｂ−Ｂの位置を示す図である。
【図９ｂ】断面Ｂ−Ｂを示す図である。
【図１０】機械全体を通る冷媒の行路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
工作機械の不均一に加熱された部品の影響を示すために、図４は、案内面３に沿った、不均一に加熱されたスライド１の概略的な移動を示している。不均一に加熱されたスライド１は、もはや、真っ直ぐに移動せず、弧に沿って移動する。図４におけるスライド１の点線で示された位置は、スライド１の第２の最大振れ位置を表し、実線で示されたスライド１の図は、別の最大位置における、不均一に変形した工具スライドを示している。比較のために、図４には、加熱されていないスライド１がその初期位置において示されている。特に、種々の最大位置におけるこのスライドの外縁によって、スライド１の不均一な加熱の、スライドの達成可能な移動精度に対する影響をよく見てとることができる。このように、スライド１の移動精度は、現状の温度差に強く依存する。
【００４６】
図５は、不均一に加熱された工作機械の変形の一例を示している。ここで、図５は、工作機械の不均一に加熱された部品のうちの１つのみでなく２つ、すなわち主軸台７及び長手方向のスライド８の変形を示している。しかし、本発明は、ここで、図５に示されている機械に限定されず、旋盤、延伸機、機械プレス、生産機、及び多軸設計又はマルチスライド設計を有する工作機械等の、任意の工作機械に用いることができる。これに関して、乾式機械加工及び湿式機械加工の双方が可能である。
【００４７】
図５に示されている機械は、長手方向のスライド８を保持するとともに、機械のベース
９上に配置されるコラム５を備える。ワークを置くことができる機械テーブル１０が、傾斜した案内面を介して機械のベース９に結合されている。主軸６を伴う主軸台７が、長手方向のスライド８の垂直方向の案内面に沿って案内される。図５は、一方で、低温状態における、工作機械の基本位置を示している。基本位置では、主軸台７も長手方向のスライド８も変形していない。これらの装置は、基本位置では互いに対して直交している。主軸６及び長手方向のスライド８とともに主軸台７が不均一に加熱された場合、これらの部品の不均一な変形が生じる。部品の変形は合算される。これは、図５に示されているような弧状の変形につながる。しかし、この工作機械モジュールの変形は、明確さのために図５では誇張されている。
【００４８】
機械のモジュールの不均一な加熱の影響は、とりわけ、工作機械の極限位置において明らかとなる。このために、図５は、一方で第１の最大位置を示し、他方で第２の最大位置を示している。工作機械の第１の最大位置では、長手方向のスライド８は、機械テーブル１０及び主軸台７の方向に可能な限り延出し、主軸台７は、垂直方向の案内面に沿って、機械テーブル１０の方向に可能な限り下降されている。長手方向のスライド８及び主軸台７の不均一な変形は合算される。第２の最大位置は、上限位置に対応する。この位置は、長手方向のスライド８が、コラム５の方向に可能な限り後退し、主軸台７が、垂直方向の案内面に沿ってその最上位置にあることを特徴とする。しかし、長手方向のスライド８及び主軸台７の変形は、この上限位置では、ただ非常に少ない割合として合算される。
【００４９】
特に、大きい突出部を有する機械、すなわち長い行程を有する機械の場合、上述した影響から大きな熱成長が起こり、この熱成長は、ワークに残る誤差の大部分をなす。
【００５０】
図６は、工具用チップにおける偏差の、測定によって求められた割合を示している。機械の行程上での偏差は標準化されている。測定された変位は、０．１５パーミル〜０．３パーミル（０．０１５％〜０．０３％）の間にすぎないが、これは、５００ｍｍの行程の場合、約１００μｍ〜１５０μｍとなる。
【００５１】
当然ながら、記載した影響は、工作機械のダイナミクスとともに増大する。なぜなら、加速に伴って、とりわけ最大速度では、駆動部材及び案内部材における摩擦及びその結果の加熱が増大するからである。機械軸のダイナミクスを増大させることによって、機械の稼働時間及び非生産時間と、ひいては機械加工作業に関する単価とを低減する試みが長期にわたって行われているが、記載した影響は、全ての機械生産に関して自動的に増大する。一般原理として、突出部が増大すると、変位が増大する。このように、加工機械における温度差の発生は、熱変位の大部分を示す。この場合、温度レベルは、小さな役割しか果たさない。最大機械加工精度の前提条件は、部品が或る特定の正確に設定された温度である機械に存在するのみでなく、単純に、部品とワークとが等しい温度レベルである機械に存在する。
【００５２】
図７ａ及び図７ｂは、本発明の第１の実施形態を示している。ここで、工作機械のフレーム部品は、空洞が設けられている。鋳造部品の場合、これは、対応するリブ設計によって達成される。空洞は、空洞が、一方では案内部材及び駆動部材を収容するフレーム部品側に、他方では熱が与えられないフレーム部品のそれぞれの反対側に位置するように構成されている。適切な場合、空洞は、空洞が駆動側及び反対側の双方に接続されているように設計することができる。全ての空洞は、高熱容量及び良好な熱伝導率を有する流体で充填される。この流体は、低速で循環し、フレーム部品における温度差は、流体が循環することによって補償される。これは、上述した、フレーム部品の温度差に起因して起こる曲がりを阻止する。複数のフレーム部品が対応して設計される場合、空洞は、相互接続することができ、流体は、１つのみのポンプによって、全ての空洞を循環させることができる。これは、工作機械のフレームにおける温度差を補償する簡易な解決策であるとともに、
さらに、工作機械に起こる熱変位の大部分の発生を回避する。ここで、工作機械の機械フレームがねずみ鋳鉄で作製されることが好ましい。ここで、機械フレームは、全ての機械支持パーツを意味することを理解することができる。さらに、空洞は、大量の冷却流体を収容するように大きな断面を有する。このとき、冷却流体は、低速で循環される。循環量は、例えば、５リットル／分〜５０リットル／分の範囲（好ましくは１０リットル／分〜４０リットル／分）であることが好ましい。それにより、工作機械の結果の熱伝導を吸収し、ひいては機械フレームの特に均一な温度制御を保証し、同時にポンプ出力を可能な限り低く維持する。３０ｋＷの電力入力を有する３軸機は、冷媒が機械の「高温」側で過度に熱しないように、およそ２ｋＷ〜６ｋＷの熱出力を放散させて循環冷却しなければならない。このように、設定された（ｉｎｓｔａｌｌｅｄ）出力電力１ｋＷにつき約５０Ｗ〜１５０Ｗの熱出力が、機械構造部に与えられる。この場合、これは、単に工作機械のフレームにおける内部熱補償によって達成することができる。
【００５３】
図７ａに示されている工作機械は、案内面３と、コラム５と、複数のスライドとを備える。この図は、一方で、垂直軸に沿った移動用のスライド、すなわちＺ軸スライド１２と、他方で、水平軸に沿った移動用のスライド、すなわちＸ軸スライド１１とを示している。主軸６は、主軸台７に配置され、主軸台７は、コラム５に沿ってＺ軸スライド１２及び案内面３の上方に案内される。Ｘ軸スライド１１は、案内面３を介して機械ベッド１５に沿って案内される。空洞構造部は、フレームの結合側付近において工作機械の案内部材及び駆動部材に直接配置されることが好ましい。空洞構造部は、ここで結果の熱を直接吸収する。
【００５４】
本発明の基礎をなす手法は、フレーム部品を大きな技術的費用を使用して或る特定の温度にすることなく、工作機械のフレーム部品の温度差の発生を阻止することである。フレーム部品の、このように設けられた空洞１３ａ、１３ｂが、例えば図７ｂに示されている。これらの空洞の一部は、熱源の近位に、すなわち、案内面又は駆動部等の発熱性機能部品の高温側に付加される（第１の部分１３ａを有する空洞）。このとき、空洞を充填している良好な熱伝導性及び高熱容量を有する媒体と、熱源との間に熱流を形成することができ、これを通して、媒体は、熱源からの損失熱を吸収し、ひいては媒体自体が熱するようになっている。空洞の他の部分（第２の部分１３ｂの空洞；低温側）は、フレーム部品の、熱源に面しない低温側に配置され、また、良好な熱伝導性及び高熱容量を有する媒体で充填される。一部の空洞は、冷媒２３を取り入れない、すなわち自由空洞１３ｃと呼ばれるものであることも可能である。別の実施形態において、空洞の第１の部分１３ａ及び第２の部分１３ｂを、空洞につなげて配置することも可能である。工作機械のフレームの種々の領域からの熱を、本発明によって均衡させ、ひいては冷却機とは独立して機械フレームの温度を調整する。結果として、冷媒は、アクティブに温度制御されず、機械フレームを出ることなく、機械フレームの空洞を通過することにより、パッシブにのみ温度制御される。したがって、冷媒は、機械フレーム内で十分に熱を分散させる。これに関して、機械フレームの高温側及び低温側での空洞の対称構成が特に有利である。「高温」空洞と「低温」空洞との間の互いからの距離が大きくなるにつれ、フレームにおいて、より良好な温度均衡効果が達成される。したがって、この場合では、高価な圧縮器回路又は蒸発器回路が必要でなく、したがって、冷媒の温度は、専ら機械フレームによって制御されるか、又は、冷媒が、専ら機械フレームを介して熱を放散及び／又は吸収する。
【００５５】
上記媒体は、一定であるが低速で、第１の部分１３ａ及び第２の部分１３ｂを有するこれらの空洞間を循環し、したがって、高温側で媒体によって吸収された熱が、低温側に輸送され、低温側で、フレーム部品の周囲パーツを加熱する。結果として、高温側と低温側との間の温度差は、均衡されるか又は少なくとも強力に低減される。したがって、機械フレームが曲がることも回避されるか又は強力に低減され、これは、温度差に起因する熱変位にも当てはまる。
【００５６】
この手順は、工作機械のフレーム部品を形成する機械フレームとしてしばしば用いられる鋳造パーツ又は溶接パーツが、いずれにしてもリブ付きの中空体として形成されることの効果を利用する。所与のリブ２２（リブ構造部）は、冷媒２３を受け取る所望の空洞を形成するように構成されている。必要である可能なコア穴は、カバーによって閉鎖される。これらのカバーは、メンテナンス作業の場合、空洞への簡易なアクセスを確実にするように脱着可能に作製することもできる。
【００５７】
図７ｂは、機械フレームの案内面及び駆動部を有する高温側と、コラム５の低温側との間の熱交換を概略的に示している。象徴的な黒い矢印は、ここで、冷媒の循環を象徴するものとする。さらに、図７ｂは、機械フレームの内部におけるリブ２２を示している。ここで、空洞は、機械フレームのリブ２２の自然形状を利用する。これは、空洞の形態及び構成の非常に簡易な選択肢を確実にするのに役立つ。
【００５８】
所与のリブ２２を用いて、一方で鋳造パーツ内に空洞を形成し、他方でフレーム部品の強化及び剛性を高める。空洞は水で充填される。水は、ここで、空洞間を循環し、鋳造パーツの様々な側の温度を均衡させる。水が機械フレームの空洞に更に浸入することにより、機械フレームに対する制振効果が得られ、したがって機械の機械加工精度が更に向上することができる。
【００５９】
図８ａは、２つの案内ブロックを有する門型装置を通る交差線Ａ−Ａを示している。図８ｂは、断面Ａ−Ａを示している。ここで、門型装置の２つの垂直コラムバー１４は、独自のそれぞれの空洞を含む。２つのコラムバー１４の温度制御は、門型装置において、特に高い機械加工精度をもたらす。なぜなら、コラムバー１４の均一な加熱によって、クロスバーの傾きが正確になるからである。門型装置の機械加工精度の更なる向上は、コラムバー１４及び／又は機械フレーム全体の熱的に対称な設計によって達成することができる。ここで、全ての案内面を熱的に対称に設計することが特に有利である。
【００６０】
フレーム部品、例えば鉱物鋳造体を製造するのに、非金属材料を用いる場合、対応するチャネルが鋳造体中に埋め込まれる。これらは、挿入管のために大きい断面が選択され、良好な熱伝達が達成される点で、よく知られている鉱物鋳造体のアクティブ冷却の解決策とは異なる。アクティブには冷却されない冷媒２３は、次に、これらの大きい空洞に充填もされ、低速で循環する。
【００６１】
工作機械の特に高い機械加工精度は、冷媒を導く空洞を工作機械の全てのフレーム部品に設ける場合、得ることができる。本発明によれば、機械のフレーム部品の多くに上記空洞が設けられ、媒体は、部品の高温側と低温側との間だけではなく、ひいては様々なフレーム部品の空洞間にも循環する。この場合、工作機械全体にわたる温度差の発生を回避するか又は強力に低減することができる。冷媒は、閉鎖した循環路において全てのフレーム部品を通って循環する。冷媒システムが存在する場合、簡易な手段、例えば熱交換器によって、冷媒をプロセス冷媒の温度まで上昇させることができる。
【００６２】
冷媒を工作機械又は機械全体を通して循環させることによる温度制御では、体積流量（好ましくは４０リットル／分の範囲内）は、高温側に起こる熱流の供給が、媒体ひいては部品において、最小の温度上昇、例えば２℃未満の温度上昇にしかつながらないように設計しなければならない。
【００６３】
このように、概算で、各リニアガイドシューについて数十ニュートン〜数百ニュートンの摩擦力を克服する必要があることを想定することができる。この摩擦力は、ガイドシューのサイズ、ガスケット、バイアス、及び負荷に応じる。摩擦力に移動速度を乗算すると
、摩擦動力が得られる。したがって、ガイドシューの摩擦動力は、５０ｍ／分の概算値を用いれば、５０Ｗ〜２００Ｗである。
【００６４】
駆動部は、電気エネルギーの約３５％を熱に変換し、この熱の約半分が、機械構造部に与えられる。したがって、設定された駆動電力１キロワットにつき約５０Ｗ〜１５０Ｗの熱出力が、機械構造部に与えられる。
【００６５】
このように、３０ｋＷの電力入力を有する３軸機は、およそ２ｋＷ〜６ｋＷの熱出力を生成し、この熱出力は、冷媒が高温側で過度に熱することなく、循環冷却によって吸収する必要がある。この熱出力は、約１０リットル／分〜４０リットル／分の水循環量で放散させることができる。
【００６６】
図９ａは、工作機械を通る断面Ｂ−Ｂの範囲を示している。図９ｂは、断面Ｂ−Ｂを示している。ここで、一方の側において案内面３を介して機械ベッド１５に伝達される熱は、空洞を介して、図９ｂの概略的な冷媒流の矢印に沿って、機械ベッド１５の低温側と均衡される。ここで、空洞は、模範的で均一な機械ベッド１５の加熱をもたらすように選択されている。したがって、冷媒は、図９ｂの中央空洞に直接供給されない。機械ベッドの上側及び下側の均一な温度分布又は均一な温度は、図９ｂに示されている熱補償によって達成される。
【００６７】
図１０は、機械全体を通る冷媒２３の循環によって温度が制御される門型装置を示している。機械フレームにおける冷媒２３の行路は、図式的に矢印を使用して示されている。図１０の門型装置は、機械ベッド１５上に配置されている案内面３を備える。機械テーブル２１は、案内面３を介して機械ベッド１５に結合される。図１０の空洞構造部１６は、コア穴として形成される。これらの穴は、部分的に打抜き穴として形成される。機械フレーム全体に沿った空洞構造部１６、すなわち穴の均一な構成は、動作中の機械フレーム全体の最も均一な温度をもたらす。機械フレーム、又は機械フレームの全てのモジュール上の様々な穴に、ドリルの、例えば２５ｍｍ〜１４０ｍｍの範囲で同じコア断面を用いて、機械の可能な限り効率的である製造動作を確実にすることが好ましい。空洞構造部１６が、部品軸に沿って対称的に構成され、工作機械の特に均一な加熱をもたらすことが特に好ましい。ここで、部品軸とは、固定された部品を案内面に沿って移動させることができる軸、又は、固定された部品を機械加工することができる軸を意味することが理解される。したがって、軸は、案内面の位置と、駆動ユニットの位置及び移動方向とによって決まる。
【００６８】
図１０の機械は、クロスバー１９と、支持体２０と、フライスヘッド１７とを更に備える。空洞内で冷媒を循環させるようにポンプが配置される場合、機械門１８又は空洞構造部１６の形状も検討することができる。したがって、冷媒の対流を有利に使用することができるように、循環ポンプを配置することが可能である。
【００６９】
図１０の門型装置は、機械フレームのリブ構造部とともに空洞構造部１６を形成する複数の穴を含む。第１のコア穴２４及び第２のコア穴２５は、機械門１８の右面及び左面上、すなわち、工作機械のコラムの垂直バー上に構成され、平行に向き付けられ、したがって、循環する冷媒がフレームを通って特に広い範囲に流れ、高い熱補償を達成することを可能にする。さらに、第１のコア穴２４及び第２のコア穴２５は、工作機械の水平成分の機械加工軸に対して平行に構成される。第１のコア穴２４及び第２のコア穴２５は、機械門１８の左面から右面に延びるか又はこの逆であり、したがって、工作機械のベースと平行であるか又はクロスバー１９に対しても平行である。第３のコア穴２６は、ワーク主軸の軸に沿って、又は支持体２０の移動軸に沿って、すなわち工作機械の垂直方向に構成される。なぜなら、主軸が発する熱を特に良好に吸収することが可能であるからである。機
械門１８のクロスバー１９は、クロスバー１９の長手方向軸に沿って、及び／又はこの長手方向軸に対して平行に延びる１０番目のコア穴３８を更に含む。水平方向の９番目のコア穴は、前方側から機械門１８の後方側にかけて設けられる。
【００７０】
４番目のコア穴２７及び５番目のコア穴２８は、機械ベッド１５の右面及び左面に構成される。これらのコア穴は、機械ベッド１５を水平に通って、クロスバー１９の長手方向軸に対して平行に延びる。４番目のコア穴２７（図示の例示的な実施形態は、４番目のコア穴２７の５つのボアを示している）は、機械テーブル２１の案内面３の真下（垂直方向下方）に均一な距離を置いて構成され、案内面３及び案内面３に設置されている部品（図示せず）の発する熱を吸収する。８番目のコア穴３１は、機械ベッド１５の右下の角領域及び左下の角領域に配置され、水平に延びる、すなわち工作機械のベースに対して平行に延びる。８番目のコア穴３１は、工作機械の案内面又は駆動部等の発熱性機能部品から幾何学的に可能な限り離間しており、したがって機械ベッド１５の補償領域又は均衡領域を形成し、それにより、循環する冷媒が、これらの領域において吸収した熱を機械ベッドのより低温の領域に放散させることができる。８番目のコア穴３１は、工作機械のフレームの部品の外側の角領域に常に構成し、工作機械のフレームの部品の最も低温の領域にさえ達し、工作機械のフレームを可能な限り均一に加熱することが可能であることが好ましい。
【００７１】
６番目のコア穴２９及び７番目のコア穴３０、３３は、機械ベッド１５の前方側から機械ベッド１５の後方側（図示せず）に水平に導かれ、したがって、機械テーブル２１の案内面３に対して平行かつ直近に構成される。ここで、６番目のコア穴２９は、隣接する発熱性機能部品の加熱を最も効率的に吸収するように特に大きく形成されている。全てのコア穴が、常に直角で交差するように延び、一部のいくつかの作業ステップで製造プロセス中にフレーム部品を頻繁に固定し直すことがない、工作機械のフレームの穴の簡易な製造可能性を確実にすることが好ましい。
【００７２】
コア穴の水平な構成は、これらの穴を通して冷媒を特に容易に圧送することができるという利点を有する。本明細書でコア穴と呼ぶ穴は、貫通穴又はブラインド穴として形成することもできる。コア穴の代わりに、打抜き穴（penetrations）も可能である。貫通穴の場合、貫通穴の外側にねじ山を設けて、必要な閉鎖カバー上に単純にねじって取り付け、空洞構造部１６のメンテナンスのためにカバーを単純にねじって取り外すことができる。ことができる。
【００７３】
冷媒を、機械門１８のコラムから機械ベッド供給部３４を介して、６番目のコア穴２９内に直接、機械ベッド１５の最大熱入力を有する領域に供給する。この供給は、機械フレームの（機械フレーム内又は機械フレームの外側に配置された）、図式的に冷媒の流れ矢印を用いた図１０に示されている内部補償ライン又は外部補償ラインによって実行することができる。コア穴は、補償ラインの機能を採用するように設計することもでき、その結果、追加のラインが必要でない。冷媒を、機械ベッド１５から第１のコラム供給部３７を介して機械門のコラムに供給する。機械ベッドにおいて加熱された冷媒は、熱をコラムにおいて再び放散し、このコラムを加熱する。次のステップにおいて、熱を放散した冷媒を、クロスバー供給部３６を介してクロスバーの空洞構造部１６に供給する。クロスバーにおいて、冷媒は、案内面３の熱及び支持体２０の熱を吸収する。次のステップにおいて、冷媒を、第２のコラム供給部３６を介して機械門１８のコラムに供給する。機械門１８のコラムにおいて、冷媒は、熱を再び放散する。結果として、循環路は、次のステップにおいて最初から始まる。当然ながら、循環路は、逆に動作することもできる。ここで、冷媒の循環は、１つ又はいくつかのポンプによって実行することができる。
【００７４】
これらの前提条件が満たされる場合、本発明によれば、最も簡易な手段によって機械部
品の温度制御が得られる可能性がある。必要なものは、簡易な、一定して循環する循環ポンプのみである。不具合の影響を受けやすい複雑な制御が回避される。アクティブ冷却装置に一般的な圧縮器回路及び蒸発器回路、又は熱交換器も回避することができる。最終的に、機械部品が冷却されるものではなく、むしろ部品における温度差の発生が回避される。
【００７５】
機械加工プロセスがプロセス冷媒によって支援される場合、本発明によれば、プロセス冷媒の温度を機械冷媒の温度に調整することが有用である。これは、２つの媒体が流れる小型のプレート式熱交換器を用いることによって、費用効果的かつ堅牢になることができる。
【００７６】
工作機械のフレーム部品は、フレーム部品の寸法に比較して著しく大きい断面と、フレーム部品の表面積に比較して著しく大きい表面積とを有する空洞を有する。この空洞は、非アクティブ温度制御される冷媒を収容する。冷媒２３は、これらの空洞間で循環し、駆動側で吸収した熱量をフレーム部品の反対側に輸送する。この側で、熱量は放散し、部品において全体としてより高いが一定の温度レベルが調整される。このとき、駆動側と、駆動側に面しない側との間の温度差が強力に低減し、フレーム部品を曲げる熱変形が阻止される。これに関して、鋳造又は溶接された金属フレーム部品が剛性のために有する自然なリブ構造部を用いて空洞を形成することが可能である。熱を放散する可能性がある発熱性機能部品は、例えば、モーター、トランスミッション、案内面、又は動作中に熱くなる他のモジュールである。
【００７７】
これらの特徴、部品、及び特定の細部は、交換及び／又は組み合わせて、必要とされる使用意図に応じた更なる実施形態を作り出すことができる。当業者の知識内にある可能な変更形態は、本明細書によって暗に開示されている。
【図１】
2015163428.tif 000003
【図２】
2015163428.tif 000004
【図３】
2015163428.tif 000005
【図４】
2015163428.tif 000006
【図５】
2015163428.tif 000007
【図６】
2015163428.tif 000008
【図７ａ】
2015163428.tif 000009
【図７ｂ】
2015163428.tif 000010
【図８ａ】
2015163428.tif 000011
【図８ｂ】
2015163428.tif 000012
【図９ａ】
2015163428.tif 000013
【図９ｂ】
2015163428.tif 000014
【図１０】
2015163428.tif 000015
【外国語明細書】
2015163428.tif 000016
2015163428.tif 000017
2015163428.tif 000018
2015163428.tif 000019
2015163428.tif 000020
2015163428.tif 000021
2015163428.tif 000022
2015163428.tif 000023
2015163428.tif 000024
2015163428.tif 000025
2015163428.tif 000026
2015163428.tif 000027
2015163428.tif 000028
2015163428.tif 000029
2015163428.tif 000030
2015163428.tif 000031
2015163428.tif 000032
2015163428.tif 000033
2015163428.tif 000034
2015163428.tif 000035
2015163428.tif 000036
2015163428.tif 000037
2015163428.tif 000038
2015163428.tif 000039
2015163428.tif 000040
2015163428.tif 000041
2015163428.tif 000042
2015163428.tif 000043
2015163428.tif 000044
2015163428.tif 000045
2015163428.tif 000046
2015163428.tif 000047
2015163428.tif 000048
2015163428.tif 000049
2015163428.tif 000050
2015163428.tif 000051
2015163428.tif 000052
2015163428.tif 000053
2015163428.tif 000054
2015163428.tif 000055
2015163428.tif 000056
2015163428.tif 000057
2015163428.tif 000058
2015163428.tif 000059
2015163428.tif 000060