(57)【要約】少なくとも１つの第１の開口を有する第１の面、少なくとも１つの第２の開口を有する第２の面、第１および第２の面の間にあって第１の開口へ接続された少なくとも１つの第１の空間、第１および第２の面の間にあって第２の開口へ接続された少なくとも１つの第２の空間、第１の面と第２の面との間にあって空間を少なくとも部分的に画定する少なくとも１つの接続を含む構造要素。第１の面、第２の面、および接続は、１つの一体的全体を形成する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造要素であって、
少なくとも１つの第１の開口を有する少なくとも１つの第１の面と、
少なくとも１つの第２の開口を有する少なくとも１つの第２の面と、
第１および第２の面の間にあって第１の開口へ接続された少なくとも１つの第１の空間と、
第１および第２の面の間にあって第２の開口へ接続された少なくとも１つの第２の空間と、
第１の面と第２の面との間にあって空間を少なくとも部分的に画定する少なくとも１つの接続とを含み、
第１の面、第２の面、および接続が１つの一体的全体を形成し、空間の少なくとも１つが、それに接続された開口へ向かって狭くなっている
構造要素。
【請求項２】
空間の少なくとも１つが錐形またはピラミッド形である、請求項１または２に記載の構造要素。
【請求項３】
第１および第２の面の間に少なくとも２つのはり形接続を含み、該はり形接続が空間を少なくとも部分的に画定する、請求項１または２に記載の構造要素。
【請求項４】
はり形接続が錐の母面またはピラミッドのリブを形成する、請求項３に記載の構造要素。
【請求項５】
はり形接続が、更に、構造要素のリブを形成する、請求項３または４に記載の構造要素。
【請求項６】
第１の空間および第２の空間が少なくとも部分的にオーバーラップする、請求項１から５のいずれか一項に記載の構造要素。
【請求項７】
第１の面の表面の１０％より少ない表面が開口によって形成される、請求項１から６のいずれか一項に記載の構造要素。
【請求項８】
第２の面の表面の１０％より少ない表面が開口によって形成される、請求項１から７のいずれか一項に記載の構造要素。
【請求項９】
空間が、第１の面と第２の面との間に位置する構造要素容積の少なくとも５０％を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の構造要素。
【請求項１０】
空間が、第１の面と第２の面との間に位置する構造要素容積の９０％を含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の構造要素。
【請求項１１】
第１の面および第２の面が相互から或る距離の所にある、請求項１から１０のいずれか一項に記載の構造要素。
【請求項１２】
第１の面が第２の面と平行ではない、請求項１から１１のいずれか一項に記載の構造要素。
【請求項１３】
第１の面および第２の面がほぼ平行である、請求項１から１３のいずれか一項に記載の構造要素。
【請求項１４】
更に、第１の面と第２の面との間に少なくとも１つの側面を含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載の構造要素。
【請求項１５】
側面または面の少なくとも１つが少なくとも部分的に曲がっている、請求項１から１４のいずれか一項に記載の構造要素。
【請求項１６】
側面または面の少なくとも１つが単一の曲面である、請求項１４に記載の構造要素。
【請求項１７】
側面または面の少なくとも１つが複数の曲面である、請求項１４に記載の構造要素。
【請求項１８】
第１および第２の面の少なくとも１つの表面が環状であり、面の間に第１の面の表面および第２の面の表面が存在する、請求項１から１６のいずれか一項に記載の構造要素。
【請求項１９】
環状の第１の面の直径が、環状の第２の面の直径よりも大きい、請求項１８に記載の構造要素。
【請求項２０】
第１の面の表面および第２の面の表面が、第１の面または第２の面よりも大きい表面を有する、請求項１から１９のいずれか一項に記載の構造要素。
【請求項２１】
面の表面の少なくとも１つが円板形である、請求項１から２０のいずれか一項に記載の構造要素。
【請求項２２】
球形要素の表面が第１の面および第２の面を含む、請求項１から２１のいずれか一項に記載の構造要素。
【請求項２３】
少なくとも部分的にアルミニウムから構成される、請求項１から２２のいずれか一項に記載の構造要素。
【請求項２４】
請求項１から２３のいずれか一項に記載の構造要素を含む鏡であって、少なくとも１つの面または表面が少なくとも部分的に反射面である鏡。
【請求項２５】
構造要素が請求項２０に記載の構造要素であって、円板形側面の１つが反射面を含む、請求項２４に記載の鏡。
【請求項２６】
少なくとも第１の面および少なくとも第２の面を有する工作物から請求項１から２５のいずれか一項に記載の構造要素を製作する方法であって、
第１の面に第１の開口を設け、
工作物の中で第１の中空空間が得られるように、第１の開口を介して、第１および第２の面の間に位置する材料を少なくとも部分的に除去し、
第２の面に第２の開口を設け、
工作物の中で第２の中空空間が得られるように、第２の開口を介して、第１および第２の面の間に位置する材料を少なくとも部分的に除去し、
第１の面と第２の面との間に、空間を少なくとも部分的に画定する少なくとも１つの接続要素が形成され、空間の少なくとも１つが、それに接続された開口へ向って狭くなるように、材料の除去が実行される
方法。
【請求項２７】
請求項１から２５のいずれか一項に記載の構造要素を製作する装置であって、
少なくとも１つの機械加工要素と、
少なくとも１つの工作物のための少なくとも１つのホルダと、
少なくとも１つの機械加工要素および少なくとも１つのホルダを駆動するための少なくとも１つの制御装置とを含み、
該制御装置が、
少なくとも第１の開口を第１の面に設け、
少なくとも第１の中空空間が得られるように、少なくとも１つの機械加工要素を使用し、少なくとも１つの第１の開口を介して第１および第２の面の間に位置する材料を少なくとも部分的に除去し、
少なくとも１つの第２の開口を第２の面に設け、少なくとも第２の中空空間が得られるように、少なくとも１つの機械加工要素を使用し、少なくとも第２の開口を介して第１および第２の面の間に位置する材料を少なくとも部分的に除去し、空間の少なくとも１つが、それに接続された開口へ向って狭くなるような配列にするユニットを含む、
装置。
【請求項２８】
少なくとも１つの機械加工要素の少なくとも１つが多軸フライス削り装置を含む、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
プログラム可能装置でロード可能なプログラムを表すデータを提供されたデータキャリヤであって、前記プログラムが、請求項２７または２８に記載の装置を使用して請求項２６に記載の方法の１つまたは複数のステップを実行するプログラムコードを含むデータキャリヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は構造要素に関する。更に、本発明は、構造要素を製作する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、１つの面をくり抜かれて中空にされた構造要素は知られている。くり抜かれるとき、起立する壁が要素の中に残され、それによって軽量で頑丈な構造体が得られる。機械で加工された後、要素がくり抜かれた面は事実上完全に開かれている。
【０００３】
たとえば、米国特許第４，６７８，２９３号は、平坦でない反射面を有する重量低減鏡を説明している。この鏡は、背面のフライス削りによって得られたセルを有する光学材料の集合体を含む。
【０００４】
既に知られたこれらの構造要素の欠点は、それらが剛体でないことである。特に、曲げおよびねじれ負荷を有するとき、既に知られた構造要素は、事実上完全に開放された面に起因して剛体ではない。この欠点を除去するため、製作の後、たとえば平坦な板によって開放面を閉鎖することが知られている。たとえば、米国特許第５，０７６，７００号は、中心部および背面が１つのガラス体から得られる軽量鏡を説明している。中心部は前面から穴あけされ、中心部へ剛性を与えるため壁が残される。背面には、穴あけされた部品を設けることができる。この部品は、圧力差を等しくするための開口を有する。更に、背面には、取り付け孔をあけることができる。開放された前面には、反射面を有する前面シートが置かれる。しかし、開放面の閉鎖は、得られた閉鎖要素で要素の残り部分へ平坦シートを取り付けると、局所的に弱くなるという欠点を生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、改善された構造要素を提供することである。特に、本発明の目的は、軽量であると共に、特に曲げまたはねじれ負荷を加えられたとき剛性を示す構造要素を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した目的を達成するため、本発明は、少なくとも１つの第１の開口を有する少なくとも１つの第１の面、少なくとも１つの第２の開口を有する少なくとも１つの第２の面、第１および第２の面の間にあって第１の開口へ接続された少なくとも１つの第１の空間、第１および第２の面の間にあって第２の開口へ接続された少なくとも１つの第２の空間、第１の面と第２の面との間にあって空間を少なくとも部分的に画定する少なくとも１つの接続を含み、第１の面、第２の面、および接続が１つの一体的全体を形成し、空間の少なくとも１つが、それに接続された開口へ向けて狭くなっている構造要素を提供する。
【０００７】
そのような要素は、第１の空間および第２の空間が存在するために軽量である。更に、第１および第２の面の間に接続があるために、本発明に従った構造要素は剛性である。更に、第１の面、第２の面、および接続は１つの一体的全体を形成し、したがって本発明に従った構造要素は局所的弱さを有しない。
【０００８】
本発明は、更に、クレーム２４に従った鏡を提供する。そのような鏡では、本発明に従った構造要素を有利に使用することができる。なぜなら、特に鏡の場合、軽量および剛体構造が望まれるからである。それは、できるだけ光学的に良好であると共に容易に配置できる鏡を得るためである。
【０００９】
本発明は、更に、クレーム２６に従った方法を提供する。そのような方法を使用すると、本発明に従った構造要素を製作することができる。
【００１０】
本発明は、更に、クレーム２７に従った装置を提供する。そのような装置は、本発明に従った構造要素の自動的製作に適してする。本発明は、更に、クレーム２９に従ってコンピュータプログラムを設けられたデータキャリヤを提供する。そのようなプログラムを使用すると、本発明に従った装置を制御することができる。
【００１１】
本発明の具体的実施形態は、従属クレームに記載される。本発明の更なる詳細、様相、および実施形態は、この後で、図面で示された例を参照して説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１には、本発明に従った装置の例が示される。図示される例は、多軸機械加工装置であり、更に具体的には、５軸フライス削り装置１００である。５軸フライス削り装置そのものは、たとえば、米国特許第５，６６９，８６７号から知られる。フライス削り装置１００は、工作物１０２のホルダ１０１を有するフレーム１０６およびカッター１１２を含む。ホルダ１０１およびカッター１１２は相互に対して移動可能である。図示された例では、ホルダ１０１は、フレーム１０６に対して回転軸１０３の周りを回転することができる。カッター１１２は、矢印１０４および１０５で示されるように、フレーム１０６に対して水平方向および垂直方向へ動くことができる。回転軸１０３は、工作物１０２が存在するホルダ１０１の平面に関して或る角度にある。カッター１１２に対する工作物１０２の角度は、米国特許第５，６６９，８６７号から知られるように、軸１０３の周りでホルダ１０１を回転させることによって変えることができる。
【００１３】
ホルダ１０１の回転、カッター１１２の動き、およびカッター１１２は、駆動ユニット１０８〜１１１、たとえば電動機によって駆動される。駆動ユニットは中央制御装置１０７と通信するように接続される。制御装置１０７は、駆動ユニット１０８〜１１１を介してフライス削り装置１０１を駆動するため制御ユニット１０７１〜１０７４を設けられる。図示された例において、制御ユニット１０７１〜１０７４の各々は、中央制御ユニット１０７５から来る命令を、それぞれのユニット１０８〜１１１の駆動信号へ変換するように配列される。中央制御ユニット１０７５は命令を送り、機械加工の間、工作物が駆動ユニット１０８〜１１１および関連制御ユニット１０７１〜１０７５によって適切に配置され、所望される処理が実行されるようにする。
【００１４】
５軸フライス削り装置１００のような装置では、工具１１２、たとえばカッターを、傾けおよび回転によって、工作物１０２に対して実質的に任意の方位および位置へ置くことができる。本発明に従った装置または方法の示された例において、たとえば、工作物を切削および／または研削することによって、キャビティまたは空間が２つ以上の面から工作物の中に作られる。したがって、本発明に従った構造要素へ工作物を機械加工し、小さな開口を介して比較的大きな内部容積を工作物から除去し、比較的大きな空間を工作物の中に形成することができる。
【００１５】
フライス削り装置１００は、本発明に従った方法を大きな正確度で実行することができる。しかし、本発明に従った方法は、更に、異なった手段、たとえば、手によって実行することができる。図２には、本発明に従った方法の例がフローチャートとして概略的に示される。第１のステップ２００では、工作物の第１の面に開口が設けられる。次に、第２のステップ２０１で、第１の面の開口から工作物がくりぬかれて中空にされる。ステップ２０２では、第２の開口が工作物の第２の面に設けられ、ステップ２０３では、更に工作物が第２の開口からくりぬかれて中空にされる。一般的に、第２の面は第１の面の反対側に位置する。しかし、これは厳密には必要とされない。図２の矢印２０４〜２０７で示されるように、１つの面の材料を除去した後、次の開口を設けることができ、そのためにステップ２００または２０２を再び実行するか、他の面に開口を設けることができる。したがって、双方の面から同時に工作物を機械加工することも可能である。
【００１６】
図２のフローチャートで示された本発明の方法の例のステップは、異なった順序で実行されることもできる。たとえば、最初に第１の面で第１の開口を設け、その後または同時に、第２の面に第２の開口を設け、続いて第１の開口を介して工作物を中空にし、次に第２の開口を介して中空にするか、最初に第２の開口を介し、次に第１の開口を介するか、または双方の開口から同時に中空にすることができる。
【００１７】
本発明に従った方法は、たとえば、切削または研削される材料で利用されることができる。本発明に従った方法を使用すると、良好な全体的公差を得ることができる。なぜなら、本発明に従った方法は、部品の減少を導くからである。たとえば、良好な剛性を得るための別個のカバープレートは不要である。したがって、部品の減少は、部品間に潜在する比較的不正確な移動の数の減少を導き、全体的正確度が増加する。
【００１８】
高い内部応力を有する材料を機械加工するとき、材料の除去は製品の変形を導くかも知れない。本発明に従った構造要素では、面の間の接続に起因して、そのような可能な変形は減少する。更に、たとえば図１６Ａ〜図１６Ｂの例のように、構造要素が高度の対称性を有するように設計することができる。この好ましい効果は、２つの面から材料をバランスよく除去できることである。その結果、１つの面を機械加工した後に生じた変形は、第２の面を機械加工した後に幾分減少するであろう。これらの２つの効果は組み合わせられて、全体的正確度を更に増大させる。
【００１９】
更に、たとえば、精密調整するための調節メカニズムを不要にすることができる。なぜなら、増大した全体的正確度に起因して、全体が十分に正確だからである。これは、特に、部品の数、重量、およびテスト並びにアライメント時間を減らす。
【００２０】
更に、本発明に従った方法は、大きな設計選択肢を提供する。なぜなら、所与の工作可能な容積について、より剛体および／または軽量の部品を製作できるからである。これは、本発明に従った構造要素と何らかの関係を有する他の部品を設計するとき、自由度の更なる拡大をもたらす。
【００２１】
更に、本発明の方法を使用して製作された構造要素は、比較的少ないアセンブリ部品および比較的短いアセンブリ時間を有する。これは、構成部品の限定された数、および、たとえば精密調整の調節メカニズムを不要にする可能性に起因する。本発明に従った構造要素の局所的剛性は、幾つかの方法、たとえば、内部構造を変えることによって増大させることができる。たとえば、開口を有する面の内側空間に追加の補強リブを残すことによって、内部構造が変えられる。外部構造も、たとえば、局所的厚さを増大させることによって、その目的に適合させることができる。
【００２２】
図３は、この例において、相互に対向する位置にある２つの面から工作物を中空にして、本発明に従った構造要素へ形成する方法の例を示す。工作物１の第１の面の第１の開口４から、機械加工要素１１２、この例ではカッターを使用して空間６が設けられた。カッターまたは他の工具を使用して、第１の開口４から工作物を中空にすることによって空間が設けられる。第２の面２から、第２の開口５を介しても、工作物１はカッター１１２を使用して中空にされる。
【００２３】
図示された例において、第１および第２の面２および３の表面に対するカッター１１２の角度は変えられるが、それぞれの開口は顕著には拡大されない。その結果、構造要素は軽量になるが、表面の大部分は無傷のままである。この例において、その目的のため、カッター１１２は、それぞれの開口４または５のロケーションで、工作物の元の表面の中または隣接して置かれたピボットの周りで回動される。こうして、小さな開口を介して、大量の材料を工作物１から除去することができる。工作物の表面２および３の開口４および５は、それぞれ空間６のくびれを形成する。更に、工具１１２は、それぞれの表面２および３への或る角度で保持され、開口４および５から離れて表面２および３に隣接した材料は除去されず、表面２および３は実質的に無傷のままに残される。
【００２４】
図３の例では、工作物の中で円錐空間が設けられる。空間６は、ほぼ平坦な基底６１、および基底面６１に位置して基底面を取り囲む閉曲線の点および基底の外側の点の母面８によって形成される平面によって取り囲まれる。図示された例において、基底の外側の点は、工作物１の表面２および３のそれぞれの開口に隣接する。図示された例において、平坦な基底６１は、回動するとき、カッター１１２が工作物の中へ挿入される距離を変えることによって得られる。基底および母面の双方は、所望の形状および位置を有することができる。本発明に従った構造要素では、空間は、異なった形状、たとえば、球、立方体などであってよい。
【００２５】
本発明に従った構造要素では、要素の脆弱化は、開口を有する面がほぼ完全に無傷である点で、可能な限り防止されている。工具の進入開口、即ち、図３の開口４および５のみが、それぞれの表面を中断している。
【００２６】
本発明に従った構造要素は、特に曲げまたはねじれの場合に、非常に剛性を示す。壁の厚さ、基底の厚さ、および本発明の特定の使用方法に依存して、本発明に従った構造要素は、同じ自重を有する既知の要素よりも少なくとも２倍の剛性を有することが、シミュレーションによって示された。
【００２７】
本発明に従った構造要素は、更に、重量を軽くすることができる。それは、特に、面の間で無傷に残される接続に起因して、比較的薄い壁およびリブで十分だからである。たとえば、アルミニウムの場合、本発明に従った構造要素では、一般に０．３ｍｍの壁の厚さが良好に得られることが分かった。更に、本発明に従った構造要素では、５％よりも少ない軽量パーセンテージが得られることが分かった。従来の知られた構造要素では、多くの場合、２０％よりも多いパーセンテージが得られる。ここで、軽量パーセンテージとは、構造要素の全体の容積と比較して、構造要素がどれくらいの材料容積を有するかを示す。
【００２８】
更に、高度の剛性および軽量の組み合わせに起因して、本発明に従った構造要素は高い固有振動数を有し、使用された場合、所望されない振動は構造要素の中でほとんどまたは全く起こらない。その結果、本発明に従った構造要素は、多くの振動が起こる場所、たとえば、燃焼機関の近くで使用することができる。更に、同じ重量での高い剛性は、本発明に従った製作プロセスの間に誘導される曲げを少なくすると共に振動振幅を低くし、したがって構造要素の表面を滑らかで正確な設計にすることができる。
【００２９】
本発明に従った構造要素は、単一の部品から製作され、したがって均質またはモノリシックな実体を形成する。その結果、本発明に従った構造要素は、極端な状態、たとえば、極低温状態、高温、または真空での使用に特に適している。なぜなら、要素の全体が極端な状態へ同じように反応するからである。更に、本発明に従った構造要素は、含まれる材料が少ないので、良好な熱伝達および短い冷却および／または加熱サイクルを有し、したがってそのような構造要素は、温度差が防止される結果として、たとえば材料中の応力を迅速かつ容易に調整する。
【００３０】
本発明に従った構造要素は、更に、たとえば、光学または航空学的使用、たとえば、望遠鏡または飛行機または宇宙船の骨組に使用可能である。本発明に従った構造要素は、半導体産業でも使用可能である。特に、いわゆるウェーハステッパでは、半導体材料の薄いスライス（ウェーハ）が存在するキャリヤ（ステッパ）が迅速および大きな正確度で配置されることが重要である。ここで、本発明に従った構造要素は有利に使用され、キャリヤは、軽量の結果として短時間で加速または減速され、大きな剛性の結果として正確に配置される。更に、製品の高い加速／減速が起こる他の使用、たとえば、機構またはロボット、機械加工装置、測定器械、「ピックアンドプレース」機構、たとえば、構成部品配置機械、「ワイヤボンダ」、プリンタ、および他の専門的移動機械の使用においても、類似の利点が得られる。
【００３１】
更に、本発明に従った構造要素において、特に、要素の中の空間が相互に接続される場合、構造要素の開口を介してケーブルおよびダクトを簡単に配列することができる。
【００３２】
図３において、空間６は、表面２および３を相互に接続する接続要素８によって相互から分離される。図３において、接続要素８は、隣接した２つの空間６を分離している壁である。更に、空間は、大きいか小さい範囲でオーバーラップすることも可能である。オーバーラップはパーセンテージで表わされ、０から１００％の間で変動することができる。これは、図３の矢印ＸおよびＺで示されるように、２つの方向ＸおよびＺで起こることができる。Ｘ方向は、工作物が中空にされる２つの表面から等しい距離にある虚の平面にある。図３において、この平面は、開口４および５が置かれた表面２および３と平行で等しい距離にある。Ｚ方向は、その平面の垂直面に対応する。空間６のそれぞれの進入開口４および５の中央を通るＸ方向の垂直面は、図３の点線ＣＡ１およびＣＡ２によって示される中央キャビティ軸である。
【００３３】
Ｘ方向のオーバーラップは、第１のキャビティおよび隣接するキャビティが相互とまさに接触する虚の距離または角度と、隣接する２つのキャビティの中央軸の間の距離または角度との比として定義される。キャビティが正確に接触するとき、０％のオーバーラップが存在する。キャビティが一致するとき、１００％のオーバーラップが存在する。Ｚ方向でのオーバーラップの範囲は、Ｘ方向に投影された２つの隣接キャビティの中央キャビティ軸が一致する範囲として定義される。図３では、Ｘ方向に投影されたとき、中心キャビティ軸は部分的に相互にオーバーラップするが、完全にはオーバーラップせず、したがってＺ方向では１００％よりも小さなオーバーラップが存在する。
【００３４】
図４Ａ〜図４Ｃでは、表面２および３の間の空間および接続の例が示される。図４Ａでは、本発明に従った構造要素１の中央のキャビティが示され、図４Ｂでは、構造要素１の面の近くのキャビティが示される。図４Ｃでは、本発明に従った構造要素のコーナーに近いキャビティが示される。図１Ａでは、第１の面２と第２の面３との間のキャビティが、点線で示される正方形の基底６１を有するピラミッドを形成する。ピラミッドの頂点は省略される。なぜなら、これは工具の進入開口４によって形成されるからである。この理由によって、厳密に言えば、ピラミッドによって画定される空間は、長方形基底を有する切頭ピラミッドまたは切頭錐の形状を有する。ピラミッド形キャビティは、図４Ａでは示されない構造要素中の他のキャビティと連通する。ピラミッド形キャビティは、第１の面２と第２の面３との間の接続８１〜８４によって画定される。ここで、接続はピラミッドのリブを形成する。図４Ｂの例では、ピラミッド形キャビティを画定する接続８１〜８７は、構造要素１のエッジにある。そこでは、接続８１〜８４は、非正方形を形成する基底を有するピラミッドのリブを形成する。接続８５〜８７は、三角形基底を有するピラミッドのリブを形成する。図４Ｃでは、接続８２および８７は構造要素のリブを形成し、接続８１〜８４および８５〜８７は、それぞれ構造要素のコーナーを形成するピラミッドを形成する。
【００３５】
図４Ａ〜図４Ｃでは、接続８１〜８４はピラミッドのリブを形成するが、第１の面と第２の面との間の接続は、異なるように設計することができ、たとえば、ピラミッドの面を形成し、相互に接続され、ピラミッドによって画定された空間が構造要素の他の面から分離され、したがって空間がＸ方向で０％のオーバーラップを有するようにされてよい。
【００３６】
広い意味では、本発明に従った構造要素の全ての空間またはキャビティは、ピラミッドの変形または異なる錐形と言うことができる。変形は、たとえば、基底面を変更することによって行われてよい。その変更は、たとえば、基底を平坦ではなく曲げるように設計することによって行われる。更に、基底のエッジの形状は、たとえば、直線または曲線またはこれらの組み合わせであってよい。更に、ピラミッドの母面と、したがってその内部を適切なやり方で設計してよい。たとえば、母面を曲げて、ピラミッドまたは錐体の壁が凹、凸、またはこれらの組み合わせになるようにしてよい。本発明に従った構造要素の中の空間は、幾つかの工具で製作されてよい。たとえば、１つのキャビティが幾つかの異なった工具で作られ、したがって幾つかの種類の丸み付けを有してよい。
【００３７】
図５〜図１５では、本発明に従った構造要素の形状の例が示される。当然のことながら、本発明は図示された形状へ限定されない。図５、図６、および図７において、構造要素は、１つの表面、これらの図面では第２の面が、曲面の設計を有するように示される。図５では、第２の面は１つの凸面を有し、図６では、第２の面は凹面を有する。図７では、面２は多曲面である。
【００３８】
図８Ａは、本発明に従ったストリップ形構造要素の斜視図である。図８Ｂは、ストリップ形構造要素の透視図である。ストリップ形構造要素の空間の特徴は、ピラミッドまたは錐空間の基底表面が長方形であって、長方形の幅が進入開口の幅と等しいことである。キャビティのオーバーラップは、内部リブが消滅するほどに可能である。もしストリップ内のキャビティの基底表面の幅が工具の直径よりも大きく、進入開口の幅が最小のままであれば、内部構造ははりの構造に類似するであろう。ストリップは、事実上、はりの特別の変形である。図９Ａおよび図９Ｂで示されるように、はりの側面９および１０を曲げてエンドレスにすることができ、したがって構造要素は、たとえば、円錐形または漏斗形になる。
【００３９】
図１０は、複合ピラミッド形状を有するように示される本発明の構造要素の例である。図１０の要素は、Ｘ方向で１００％のオーバーラップを有し、Ｚ方向で０％より大きいオーバーラップを有する２つのピラミッド形凹所によって形成される。ここで、最初に、対向する２つの面から、開口４および５を介してピラミッド形空間が工作物の中に設けられ、その後で、凹所の外側で更に材料が除去されて、この例ではピラミッドの傾斜壁である接続８のみが残される。
【００４０】
図１０では、Ｚオーバーラップは１００％よりも小さく、ピラミッドの基底１３および１４は、開口４および５が設けられた壁と一致しない。当然のことながら、開口４および５が存在する面と基底１３および１４が一致するように、オーバーラップは１００％であることができる。基底１３および１４が一致して区画壁を形成するように、Ｚオーバーラップは０％であってよい。
【００４１】
図１０で示された本発明の構造要素では、他の例と同じように、要素の中の空間の形状を変えることができる。たとえば、空間は、それに対して直立関係の少なくとも部分的な垂直壁を有する６角形基底を有し、ＸおよびＺ方向で１００％のオーバーラップを有することができるので、たとえば、図１３で示されるような蜂の巣形状の構造要素が得られる。更に、図１５の例のように、たとえば、ピラミッドのリブのみが存在するように、ピラミッドの面から材料を部分的に除去することができる。
【００４２】
更に、構造要素を球形に設計することができる。球は複数ピラミッドの特別の変形として理解することができる。球形構造要素は、２つのピラミッドのキャビティをくりぬいて中空にすることによって製作されてよい。ピラミッドは円形の基底および凹の内壁を有し、相互に対向して置かれる。Ｘ方向のオーバーラップが１００％であり、Ｚ方向のオーバーラップが最小の０％であるとき、有効底面は残されず、球状空間が得られる。球の表面に更なる開口を設け、同じ工具を利用して球の直径を拡大することができる。
【００４３】
図１１は、本発明に従った構造要素の管の例を示す。管は、たとえば、図８Ａおよび図８Ｂで示されるような幾つかのストリップ形要素のアセンブリであると理解できる。管の断面は変えることができ（円、多角形など）、たとえば、長さ方向がテーパであってよい。管の１つの壁では、キャビティはＸ方向でオーバーラップを有しないが、隣接する２つの壁の間では、キャビティ間の交差が生じる。管と、球で使用されるくりぬき方法とを組み合わせて、パイプ形要素、即ち、円形断面の要素を得ることができる。
【００４４】
図１２Ａおよび図１２Ｂでは、円板形要素が示される。円板形要素１は前壁１０および後壁２を有する。図示された例において、前壁および後壁２および１０は、同じ方向に複数の曲面を有する。即ち、図１２Ａおよび図１２Ｂにおいて、後壁２の凹面は前壁１０の凸面へ向いている。更に、たとえば、双方の壁の凸面が相互に向き合うか、相互から背けるように円板形要素を設計することができる。後者の場合、円板形要素は、たとえば、円盤形であってよい。そのような要素は、球形要素と曲面ストリップ形要素、たとえば、図９Ａおよび図９Ｂの構造要素とを組み合わせることによって製作されてよい。図１２Ａおよび図１２Ｂの円板形要素において、円板のエッジ上の開口４を介して放射方向の空間が設けられ、これらの空間はリブ８によって相互に分離される。円板形要素のリブ８は、後壁２の開口５から円板のエッジへ放射方向に延びる幾つかのＩプロフィールとして考えてよい。しかし、リブは異なった形状を有することができ、たとえば、円板の中心からエッジへ向けて渦巻き形に延びてよい。全体的方向は放射方向であるが、リブは特に真っ直ぐである必要はない。円板形要素は、更に、後壁２の開口５を介してくりぬかれる。図示された例では、要素は単一の開口５を介して中空にされるが、後壁にある幾つかの開口を介して要素を中空にすることも可能である。リブ８の間の空間は、空間が出会う開口５への通路１２を有する。
【００４５】
円板形要素は、光学的用途、たとえば、非常に剛性および軽量の鏡に使用できる。光学器械の設計で知られた鏡の構造では、鏡は基底板へ取り付けられる。その欠点は、とりわけ、双方の部品間の制限された接触面に起因して、特に極低温で使用するとき、追加の耐熱性が起こることである。本発明に従った構造要素では、鏡面または反射面を要素に設けることによって、鏡と基底板の機能を結合することができる。たとえば、図１２Ａおよび図１２Ｂの例において、表面１０または表面２を磨くことによって、鏡として設計することができる。双方の機能を結合することによって、耐熱性は少なくとも部分的に低減される。その結果、鏡の光学的正確度も増加する。鏡面は凹、凸、または平坦であってよい。開口を有する面も、鏡面を設けられてよい。
【００４６】
図１７の例の参照符号１５で示されるように、円板形要素に起立エッジ（リブ）を設けることができる。円板形要素の中空面１０の剛性は、起立エッジ１５に起因して増加する。これは、特に鏡としての使用に適している。なぜなら、剛性が増加する結果として、鏡の光学的偏差が減少するからである。
【００４７】
これまで説明したように、本発明に従った構造要素のキャビティまたは空間は、所望される任意の形状を有することができる。たとえば、六角形の基底および第１の面および第２の面からの少なくとも部分的な垂直壁を空間に設け、空間が１００％のＸオーバーラップおよび０％よりも多いＺオーバーラップを有するようにすることによって、図１３で示されるような蜂の巣形を有するように空間を設計することができる。更に、図１５で示されるように、第１の面２と第２の面３との間で、ピラミッドのリブを形成する接続はりが延びる１つの連続空間を形成することができる。図１５では、Ｘオーバーラップが０％を少し越えて、たとえば５％よりも小さく、Ｚオーバーラップがほとんど１００％であるように、長方形基底を有するピラミッドが開口４および５から中空にされている。
【００４８】
たとえば、本発明に従った構造要素へ他の構造を取り付けるため、局所的剛性を増大させることができる。たとえば、キャビティの基底面を縮小し、キャビティの数を大きくすることによって、より高い局所的剛性を得ることができる。更に、キャビティ間でＸおよびＺ方向における相互間の距離を増加することによって、内壁／リブの全部または一部を厚く設計することができる。更に、追加の内部および／または外部リブを付加するか、要素の表面の１つを局所的または全体的に厚く設計することができる。更に、要素の表面形状を、たとえば、凹または凸に変えることができる。
【００４９】
図１４で示されるように、更に、工作物の残留材料として設計された内部仕切り８０１を付加することができる。仕切りは、強度および剛性の局所的増加を確実にする。更に、仕切りによって、本発明に従った構造要素の全体的強度および剛性を増加することができる。その結果、図１４の例のように、たとえば点Ａ〜Ｃの上の負荷を他の４つの点へ移転することができる。図１４の例において、仕切り８０１は工作物の内部にあり、上面の３つの取り付け点Ａ〜Ｃから、構造要素１のコーナーにある取り付け点（図示されず）へ延びている。図１４では、３つのコーナーＤ〜Ｆが示される。図１４の例では、たとえば、取り付け点Ａ〜Ｃへ取り付けられた製品の重量は、仕切り８０１によって要素の４つのコーナー点へ移転され、多くの質量を加えることなく局所的に仕切りの交点で剛性が増加し、全体的剛性も増加する。
【００５０】
本発明に従った構造要素の壁、および、あるとすれば仕切りには、多かれ少なかれ開口を設けることができる。側壁は、平坦であることの他に、単一および／または多数の曲面にすることができる。更に、側壁は、たとえば、内部的および／または外部的に材料を付加または除去して、局所的に異なった厚さにすることができる。更に、本発明に従った構造要素の空間は、たとえば、絶縁材料または気体を充填されてよい。もし空間が相互に接続されていれば、これらの空間は、たとえば、冷媒の通路として使用されてよい。当然のことながら、後者の場合、開口を閉鎖しなければならない。
【００５１】
図１６Ａおよび図１６Ｂでは、第１および第２の面２および３の中に、それぞれ開口４および５に隣接して溝１６が設けられた本発明の構造要素の例が示される。溝１６は、この例では、それぞれの開口の周りに設けられる。溝に起因して、それぞれの面で更なる空間が処理要素のために得られ、空間は開口４および５の中へ傾斜角を増して設けることができる。更に、溝に起因して、それぞれの面の表面の局所的剛性が増加する。これは、たとえば、他の部品を構造要素へ取り付けるときに有用である。図示された例は、特に平衡懸架での使用に適している。
【００５２】
図１６Ｂにおける本発明の構造要素の例は、図１６ａで示されたユニットの幾つかを含む。図１６Ａに示されるユニットは、第１および第２の面２および３を相互に接続する３つのリブ８を有する。リブの数は、０から無限、即ち、蜂の巣形接続へ変えられてよい。実際には、数はほとんど３と６との間である。図示された例では、第１の開口を介して製作された空間と、第２の開口を介して製作された空間との、Ｘオーバーラップは１００％であり、Ｚオーバーラップはほぼ１００％である。
【００５３】
注意すべきこととして、本発明は、これまでに説明された例に限定されない。これまでの説明を読めば、変形は当業者にとって自明となろう。たとえば、第１および／または第２の開口は、構造要素のエッジまたはコーナーに設けることができる。
【００５４】
更に注意すべきこととして、「含む」の用語は、言及された要素に加えて、他の要素が存在することを排除しない。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に従った構造要素を製作する装置の例示的実施形態を示す略図である。
【図２】本発明に従った構造要素を製作する例示的方法を概略的に示すフローチャートである。
【図３】本発明に従った構造要素の例示的部分の製作段階における概略断面図である。
【図４Ａ】本発明に従った構造要素の例示的実施形態の概略透視図である。
【図４Ｂ】本発明に従った構造要素の例示的実施形態の概略透視図である。
【図４Ｃ】本発明に従った構造要素の例示的実施形態の概略透視図である。
【図５】本発明に従った構造要素の例示的実施形態の概略斜視図である。
【図６】本発明に従った構造要素の例示的実施形態の概略斜視図である。
【図７】本発明に従った構造要素の例示的実施形態の概略斜視図である。
【図８Ａ】本発明に従った構造要素の例示的実施形態の概略斜視図である。
【図８Ｂ】本発明に従った構造要素の例示的実施形態の概略斜視図である。
【図９Ａ】本発明に従った構造要素の例示的実施形態の概略斜視図である。
【図９Ｂ】本発明に従った構造要素の例示的実施形態の概略斜視図である。
【図１０】本発明に従った構造要素の例示的実施形態の概略斜視図である。
【図１１】本発明に従った構造要素の例示的実施形態の概略斜視図である。
【図１２Ａ】本発明に従った構造要素の例示的実施形態の概略斜視図である。
【図１２Ｂ】本発明に従った構造要素の例示的実施形態の概略斜視図である。
【図１３】本発明に従った構造要素の例示的実施形態の概略斜視図である。
【図１４】本発明に従った構造要素の例示的実施形態の概略斜視図である。
【図１５】本発明に従った構造要素の例示的実施形態の概略斜視図である。
【図１６Ａ】本発明に従った構造要素の例示的実施形態の概略斜視図である。
【図１６Ｂ】本発明に従った構造要素の例示的実施形態の概略斜視図である。
【図１７】本発明に従った構造要素の例示的実施形態の概略斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図１５】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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