(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１機械回転軸（Ａ）を有し、機械加工装置のフランジ（３０）に繋がる、締結手段（１）と、
第２機械回転軸（Ｂ）を有し、上記第２機械回転軸（Ｂ）が上記第１機械回転軸（Ａ）に関して直交する共に、上記第２機械回転軸（Ｂ）と上記第１機械回転軸（Ａ）とが交点（Ｍ）で交差している、中間手段（２）と、
第３機械移動軸（Ｃ）を有する、端末機械加工手段（３）と、
を備え、
上記中間手段（２）は、中心が上記交点（Ｍ）に位置する円弧の形状であり、上記第１機械回転軸（Ａ）および上記第３機械移動軸（Ｃ）が、上記円弧に対し径方向に方向付けられている、３次元体を連続して精密機械加工するためのヘッドであって、
上記中間手段（２）は、
上記第１機械軸（Ａ）の周囲を回転する上記締結手段（１）のパーツ（３２）と一体である、第１支持誘導部（４）と、
上記第１支持誘導部（４）により誘導されて、上記第２機械回転軸（Ｂ）の周囲を回転する第２支持誘導部（５）と、
上記端末機械加工手段（３）のパーツ（３８）と一体であり、かつ、上記第２支持誘導部（５）により誘導されて、上記第２機械回転軸（Ｂ）の周囲の上記第２支持誘導部（５）の回転から独立して、上記第２機械回転軸（Ｂ）の周囲を回転する第３パーツ（６）と
を有することを特徴とするヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載の３次元体を連続して精密機械加工するためのヘッドにおいて、
上記交点（Ｍ）は、上記ヘッドの回転に関する限り不動点であることを特徴とするヘッド。
【請求項３】
請求項１または２に記載の３次元体を連続して精密機械加工するためのヘッドにおいて、
上記第１機械回転軸（Ａ）および上記第３機械移動軸（Ｃ）は、上記ヘッドの基準配置で重なり合うことを特徴とするヘッド。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の３次元体を連続して精密機械加工するためのヘッドにおいて、
上記第１支持誘導部（４）は、上記第１機械回転軸（Ａ）の周囲を回転する上記締結手段のパーツ（３２）と一体であり、上記第３パーツ（６）は、上記端末機械加工手段（３）のパーツ（３８）と一体であることを特徴とするヘッド。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載の３次元体を連続して精密機械加工するためのヘッドにおいて、
上記締結手段（１）は、
上記第１機械回転軸（Ａ）の周囲を回転する上記締結手段の上記パーツ（３２）を作動させる、上記締結手段に組み込まれたダイレクトモータ（７）と、
上記第１機械回転軸（Ａ）の周囲を回転する上記締結手段の上記パーツ（３２）の角度位置を検出するセンサ（８）と
を有することを特徴とするヘッド。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１つに記載の３次元体を連続して精密機械加工するためのヘッドにおいて、
上記第２支持誘導部（５）は、この第２支持誘導部の作動のため、この第２支持誘導部に組み込まれたダイレクトモータ（９）と、上記第１支持誘導部（４）に対する、この第２支持誘導部の角度位置を検出するためのセンサ（１０）とを有することを特徴とするヘッド。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１つに記載の３次元体を連続して精密機械加工するためのヘッドにおいて、
上記第３パーツ（６）は、この第３パーツの作動のため、この第３パーツに組み込まれたダイレクトモータ（１１）と、上記第２支持誘導部（５）に対する、この第３パーツの角度位置を検出するためのセンサ（１２）とを有することを特徴とするヘッド。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１つに記載の３次元体を連続して精密機械加工するためのヘッドにおいて、
上記端末機械加工手段（３）は、上記第３機械移動軸（Ｃ）に関して移動可能な上記端末機械加工手段（３）の部分（３９）を作動させるため、この端末機械加工手段に組み込まれたダイレクトモータ（１３）と、上記第３機械移動軸（Ｃ）に関して移動可能な上記部分（３９）の線形位置を検知するためのセンサ（１４）とを有することを特徴とするヘッド。
【請求項９】
請求項５から８のいずれか１つに記載の３次元体を連続して精密機械加工するためのヘッドにおいて、
各々の上記ダイレクトモータ（７，９，１１，１３）は、作動させる対象物（１，５，６，３）の形状に従って、構造的に形成されることを特徴とするヘッド。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１つに記載の３次元体を連続して精密機械加工するためのヘッドにおいて、
上記端末機械加工手段（３）は、上記第３機械移動軸（Ｃ）と同軸上にレーザー切断するためのノズル（１５）を有することを特徴とするヘッド。
【請求項１１】
請求項１０に記載の３次元体を連続して精密機械加工するためのヘッドにおいて、
上記レーザー切断するためのノズル（１５）は、その先端に距離センサ（１６）を有することを特徴とするヘッド。
【請求項１２】
請求項１０に記載の３次元体を連続して精密機械加工するためのヘッドにおいて、
上記レーザー切断するためのノズル（１５）は、レーザービームを送るための光ファイバー（１８）の入口（１７）を有することを特徴とするヘッド。
【請求項１３】
請求項１２に記載の３次元体を連続して精密機械加工するためのヘッドにおいて、
上記光ファイバー（１８）の入口（１７）は、上記ヘッドの自由端に関して下流側に位置していることを特徴とするヘッド。
【請求項１４】
請求項１３に記載の３次元体を連続して精密機械加工するためのヘッドにおいて、
上記ノズル（１５）は、上流側にレーザービームのコリメータ（１９）と、上記ノズル（１５）の軸に沿って平行レーザービームを反射するためのミラー（２０）と、反射された上記レーザービームを上記ノズル（１５）の先端に集光させるためのレンズ（２１）とを備えることを特徴とするヘッド。
【請求項１５】
請求項１４のいずれか１つに記載の３次元体を連続して精密機械加工するためのヘッドにおいて、
上記ノズル（１５）は、その先端と上記レンズ（２１）との間に、レーザー切断するためのプロセスガスの入口（２２）を有することを特徴とするヘッド。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか１つに記載の３次元体を連続して精密機械加工するためのヘッドにおいて、
上記レーザービームの焦点（Ｐ０）は、上記交点（Ｍ）と一致することを特徴とするヘッド。
【請求項１７】
請求項１から１５のいずれか１つに記載の３次元体を連続して精密機械加工するためのヘッドにおいて、
上記レーザービームの焦点（Ｐ０）は、上記交点（Ｍ）と一致しないことを特徴とするヘッド。
【請求項１８】
請求項１から１７のいずれか１つに記載の３次元体を連続して精密機械加工するためのヘッドにおいて、
上記締結手段（１）は、少なくとも±３６０度の範囲で回転可能であり、上記第２支持誘導部（５）は、上記第１支持誘導部（４）に関して、±６０度を下回らない範囲で回転可能であり、上記第３パーツ（６）は、上記第２支持誘導部（５）に関して、±６０度を下回らない範囲で回転可能であることを特徴とするヘッド。
【請求項１９】
請求項１から１８のいずれか１つに記載の３次元体を連続して精密機械加工するためのヘッドにおいて、
上記端末機械加工手段（３）は、±４０ｍｍを下回らない線形範囲を有することを特徴とするヘッド。
【請求項２０】
請求項１から１９のいずれか１つに記載の３次元体を連続して精密機械加工するためのヘッドを備える機械加工装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の機械加工装置において、
上記ヘッドの機械軸（Ａ，Ｂ，Ｃ）から独立した機械デカルト軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を有することを特徴とする機械加工装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の機械加工装置において、
低直線加速度および／または低角加速度での機械加工のために、その機械デカルト軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に関してのみ作動し、高直線加速度および／または高角加速度での機械加工のために、上記ヘッドの機械軸（Ａ，Ｂ，Ｃ）に関してのみ作動することを特徴とする機械加工装置。
【請求項２３】
請求項２０から２２のいずれか１つに記載の機械加工装置において、
上記ヘッドの機械軸（Ａ，Ｂ，Ｃ）は、互いに独立していることを特徴とする機械加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元体を連続して精密機械加工するためのヘッドおよび上記ヘッドを備えた機械加工装置に関する。
【０００２】
この機械加工装置は、どのような精密機械加工にも使用することができ、そのため、３次元部品の連続形状を機械加工する機械ツールの分野に適用可能であり、例えば、レーザー切断およびレーザー溶接、酸素切断、高圧水切断、外科手術において、トラッキングオペレーション、形状の測量および計測、連続形状のフライス加工、連続形状のマーキング、連続形状の接着等に適用可能である。
【背景技術】
【０００３】
レーザー切断およびレーザー溶接の分野に関して、現在の産業機械に使用されるヘッドは、一般的に、図１に示されるような構造上のレイアウトを有する。
【０００４】
図１において、このヘッドは、機械加工装置のフランジと、第１機械回転軸Ａとを有する締結手段１と、第２機械回転軸Ｂを有し、上記第２機械回転軸Ｂが上記第１機械回転軸Ａに関して直交すると共に、上記第２機械回転軸Ｂと上記第１機械回転軸Ａが交点Ｍで交差している中間手段２と、第３機械移動軸Ｃを有する端末機械加工手段３とを備える。
【０００５】
焦点のあっていないレーザービーム４は、ヘッド自身の内側を通過して、このレーザービーム４自身に対し４５度で配置された２つのミラー５，６により偏向される。この２つのミラー５，６もまた、２つの機械回転軸Ａ，Ｂに関して４５度である。
【０００６】
端末機械加工手段３は、軸Ｃと同軸上のノズル９を備え、このノズル９の上流側は、レーザービーム４を焦点にあわせるレンズ８に接し、レーザー切断ガスがインレットパイプを通じて中に注入される。
【０００７】
ノズルの動きは、高いダイナミクスと共に、部品・ノズル間距離センサ１０（普通は、容量性センサ）からの信号に連動していて、プログラム化された理論に基づいた形状と異なる現在の形状を作り出すような、形成中の部品の表面のしわまたは小さな表面欠陥の存在下でさえも、切断中に一定の部品・ノズル間距離を維持する。
【０００８】
これは、切断の技術上の質および一貫性を確保する。上記欠陥が存在するにもかかわらず、焦点が、部品の表面に対して同軸上の位置に留まるからである。集められたレーザービームは、サポートガスの補助で切断を行い、サポートガスは、集束レンズ８の下流側に配置されたパイプを通じて注入される。
【０００９】
この構造の本質は、レーザービーム４が部品を貫通することを可能にするために、それぞれ軸Ａ，Ｂの周囲のヘッドの動作に付随する２つの回転半径ＬＡ，ＬＢをレーザービーム４の焦点が有することができるように、ノズル９が配置されていることである。
【００１０】
この基本的事実は、次の通りである。（ノズル９の方向を変更するために）軸Ａおよび／または軸Ｂの周囲を各々が回転するにつれて、本来の位置から円弧に沿って焦点も動く。そのため、焦点の最初の位置を変更することなしに、単にノズル９の方向を変更する必要があっても、このヘッドの形状がそれを許さない。なぜなら、このヘッドは、常に最初の位置から離れる焦点の回転シフトを含むからである。
【００１１】
このヘッド構造によれば、図２に示すように、９０度で曲げられた、あるいは、一般的に湾曲した部品Ｐの切断は、（切断技術に要求されるように）ノズル９の軸方向を変化させ、軌道に対して垂直に保つ。そして、２つの回転軸Ａ，Ｂの周囲でヘッドが動く。
【００１２】
このヘッドがデカルト構造Ｘ，Ｙ，Ｚ，を持つ機械に搭載され、単に、ノズル９の方向を変える必要があるならば、回転半径の限定された寸法ＬＡ，ＬＢが原因で、ヘッドの中心ＣＴ（軸Ａと軸Ｂの交点）が、機械のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸によって、補正円運動をまた必要とし、軸Ｂを９０度回転させる単純な場合を示している図２におけるように、ノズルの端部がプログラムされた軌道通りに移動できるようにする。
【００１３】
図２は、分かりやすくするために、軸Ｂ周りの９０度回転と比較して、単に、ヘッドの中心ＣＴの補正動作を点線で示している（ノズルの端部は、回転開始点Ｐ０の座標Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０に留まり、ノズル９の方向だけが変化することを基本的に意味する）。補正動作に対して、ノズルまでプログラムされた形状をたどって、リアルタイムで重ね合わされるヘッド中心ＣＴの軌道動作は、示されていない。
【００１４】
軸Ｘ，Ｙ，Ｚ，の補間アルゴリズム、および、プログラムされた部品の形状に従う必要があるこのタイプの補正動作は、軸Ａおよび軸Ｂの周囲を回転することによって生じる補正動作をも同時に作成しなければならず、ノズル９の方向の変化が必要であるとき、機械加工ツールに生じる動作の速度、加速度、精度に関して重大なペナルティをもたらすと共に、切断技術にペナルティを科す振動をもたらして、結果的に、製造部品の生産性、再現性、精度および品質を低下させる。
【００１５】
それに加えて、この機械加工ツールにもたされる軌道は、単なる回転を実行する必要があるときでさえ、多くの軸の同時動作の和によって与えられ、これらの軸の連動は、軸間の多様な動的エラー特性を有し、純粋に数学的で補正動作の計算は、数値制御により実行されるものであり、非常に精度の高い純粋な機械動作の結果ではない。
【００１６】
この事実は、機械とその機械ヘッドとの間のマス（mass）および運動距離の大きな差異によって決まる。実際、軸Ａ，Ｂ，Ｃに関してヘッドの高加速運転を行うことは、それらのマスが小さいことにより現在の技術で可能であるが、軸Ｘ，Ｙ，Ｚに関してヘッドの高加速運転を行うことは、それらのマスが大きいことにより現在の技術では不可能である。
【００１７】
機械とそのヘッドとの間のこれらの動的能力の差異は、軸Ａ，Ｂ，Ｃおよび軸Ｘ，Ｙ，Ｚの両方に関係させる結合動作を、正確かつ一貫性のある方法で、同期させるための能力にペナルティを課す。
【００１８】
機械の動的能力をヘッドの動的能力に適合させるための試みは、結果として生じる振動および不正確さを発現させないようにするために、コストや装置の全体寸法の大幅な増加を伴い、そして、慣性スラストを支持するための構造強化を必要とし、この解決方法を実行不可能なものとする。
【００１９】
この構造によれば、必要な切断仕様を達成する唯一の方法は、ヘッドの動的能力を下げて、そのヘッドを機械に適合させることであり、切断部品の生産性や品質のペナルティをもたらすと同時に、レーザー加工は、様々な切断速度にうまく適合する。
【発明の概要】
【００２０】
そのため、本発明の技術目標は、３次元体を連続して精密機械加工するためのヘッド、および、先行技術の技術的不都合を解決するための上記ヘッドを備えた機械加工装置を達成することである。
【００２１】
上記技術目標の範囲内で、本発明の目標の１つは、３次元体を連続して精密機械加工するためのヘッド、および、生産性を増加することを可能にすると同時に、機械精度を維持あるいは向上させる上記ヘッドを備えた機械加工装置を作り出すことである。
【００２２】
本発明による技術目標および他の目標は、請求項１に従って３次元体を連続して精密機械加工するためのヘッドを作り出すことにより達成される。
【００２３】
本発明の他の特性は、さらに、後続の請求項で画定される。
【００２４】
新しいヘッドは、古典的デカルト構造の端部フランジ、あるいは、どの種類のロボット構造（多関節型、極座標型、擬人型、円筒座標型等）の端部フランジにでも搭載することができる。
【００２５】
新しいヘッドは、特にロボット工学応用において、より大きな器用さと貫通性を提供し、複雑な３次元部品を機械加工するために、より大きな自由度で自身を正しい位置に置くことができ、垂直を含む全ての方向に等方的に広がっている。
【００２６】
さらに、機械に対して、ヘッドの運転に続いて補正動作を実行するための必要性を取り除く。
【００２７】
本質において、機械加工ツールの方向を変更する単純な動作は、１または多くても２つのヘッドの軸の簡単かつ正確な動作に対応する。
【００２８】
有利なことに、その機械軸に関するヘッドの運転は、その機械軸に関する機械の運転から完全に独立していて、機械およびヘッドのタスクが明確に画定され、独立している。
【００２９】
特に、好ましくは、機械の運転は、ゆっくりした直進運動あるいは緩やかな湾曲経路に制限することができる一方、ヘッド運動は、指向性運動、および／または、高角度および／または直線加速運動に関係している。
【００３０】
さらに、機械軸からヘッド軸を独立させた結果、機械デカルト軸によるヘッド回転軸の補正運動は、もはや存在していない。
【００３１】
ヘッドの高動的変動の精度は、基本的に、その機械構造の精度および機械の回転中心の周囲を回転するためのヘッドの能力により決定される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
本発明の更なる特性および有利な点は、添付の図面を参照して、本発明によるヘッドの好ましいが唯一ではない実施形態の説明から明らかである。
【図１】図１は、従来のレーザーカッターヘッドを示すレイアウトである。
【図２】図２は、図１におけるヘッドの補正動作を示す。
【図３】図３は、本発明に従ったレーザーカッターヘッドを示す概略正面図である。
【図４】図４は、機械軸Ａを含んでいる面に沿って区切られている図３におけるヘッドを示す概略側面図である。
【図５】図５は、円形切断を実行するための図３におけるヘッドの応用を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
３次元体を連続して精密機械加工するためのヘッドは、機械加工装置のフランジ３０に繋がる締結手段１と、中間手段２と、端末機械加工手段３とを備える。
【００３４】
記載されているヘッドは、自動車の分野におけるシートメタルの切断等、レーザー切断プロセスを対象としているが、このコンセプトは、他の分野に拡大することができる。
【００３５】
締結手段１には、第1機械回転軸Ａが示されていて、中間手段２には、第1機械軸Ａの周囲を回転する第２回転軸Ｂが示されていて、そして、端末機械加工手段３には、第１機械回転軸Ａおよび第２機械回転軸Ｂの周囲を回転する第３機械移動軸Ｃが示されている。
【００３６】
第２機械回転軸Ｂは、第１機械回転軸Ａに直交し、第２機械回転軸Ｂと第１機械回転軸Ａとは、交点Ｍで交差している。
【００３７】
中間手段２は、交点Ｍを中心とする円周を有する円弧形状である。
【００３８】
有利なことに、第１機械回転軸Ａおよび第３機械移動軸Ｃは、円弧に対し径方向に方向付けられている。特に、第１機械軸Ａおよび第３機械軸Ｃは、ヘッドの基準配置において重なり合う。
【００３９】
中間手段２は、第１機械軸Ａの周囲を回転する締結手段１のパーツ３２と一体である第１支持誘導部４と、第１支持誘導部４によって誘導されて、第２機械軸Ｂの周囲で回転する第２支持誘導部５と、端末機械加工手段３のパーツ３８と一体であり、かつ、第２支持誘導部５により誘導されて、第２機械軸Ｂの周囲の第２支持誘導部５の回転から独立して、第２機械軸Ｂの周囲を回転する第３パーツ６とを有する。
【００４０】
締結手段１は、このパーツ３２を駆動するためのダイレクトモータ７と、角度位置を検知するためのセンサ８とを有し、このセンサ８は、軸Ａの周囲で締結手段１のパーツ３２の回転角度を読み取る（軸Ａもまた、締結手段１の対称中心軸である。）。
【００４１】
ダイレクトモータ７は、特に、フランジ３０に固定されている締結手段１のパーツ３１と一体であるウーンドスタータ３３と、第１機械軸Ａの周囲を回転している締結手段１のパーツ３２と一体である永久磁石回転子２６と、上記パーツ３１と上記パーツ３２との間の滑り軸受２８とを有する。
【００４２】
第２支持誘導部５は、この第２支持誘導部５の作動のためのダイレクトモータ９と、第１支持誘導部４に対する、この第２支持誘導部５の角度位置を検知するセンサ１０とを有する。
【００４３】
ダイレクトモータ９は、特に、第１支持誘導部４と一体であるウーンドスタータ３３と、第２支持誘導部５と一体の永久磁石回転子２９と、第１支持誘導部４と第２支持誘導部５との間の滑り軸受３４とを有する。
【００４４】
第３パーツ６は、この第３パーツ６の作動のためのダイレクトモータ１１と、第２支持誘導部５に対する、この第３パーツ６の角度位置を検知するセンサ１２とを有する。
【００４５】
ダイレクトモータ１１は、特に、第２支持誘導部５と一体であるウーンドモータ３５と、第３パーツ６と一体である永久磁石回転子３６と、第２支持誘導部５と第３パーツ６との間の滑り軸受３７とを有する。
【００４６】
端末機械加工手段３は、その作動のためのダイレクトモータ１３と、その直線位置を検知するセンサ１４とを有する。
【００４７】
特に、この端末手段は、第３パーツ６と一体であるパーツ３８と、第３機械軸Ｃに移動可能なパーツ３９とを有する。
【００４８】
ダイレクトモータ１３は、上記パーツ３８と一体であるウーンドモータ４０と、上記パーツ３９と一体である永久磁石回転子４１と、上記パーツ３８と上記パーツ３９との間の滑り軸受４２とを有する。
【００４９】
適切な場合において、端末機械加工手段３は、レーザー切断のためのノズル１５を有していて、第３機械軸Ｃと同軸上に配置されている。
【００５０】
ノズル１５は、その先端に、距離センサ１６を有している。
【００５１】
有利なことに、このノズル１５は、レーザービームを送るための光ファイバ１８の入口１７を有している。
【００５２】
ノズル１５は、上流側にレーザービームのコリメータ１９、ノズル１５の軸に沿ってコリメートされたレーザービームを反射するためのミラー２０、および、反射されたレーザービームをノズル１５の先端に集光可能なレンズ２１が配置されている。
【００５３】
ノズル１５の先端とノズル１５のレンズ２１との間には、レーザー切断のためのプロセスガスの入口２２がある。
【００５４】
切断ヘッドおよびレーザー溶接ヘッドが、ミラーを有する従来の光学を用いるのではなく、むしろレーザービームを送信するために光ファイバを用いるのならば、その構造に対するデザイン選択上の制限が設けられない。
【００５５】
結果として、光ファイバを用いることにより、例えば、第２機械軸Ｂに関して円弧形状を選ぶことも可能である。
【００５６】
さらに、光ファイバを用いるという事実は、レーザーがヘッドのキネマティクス（自由端）の下流側に入射することができて、ミラーを１つだけ必要とし、レーザーを第３機械軸Ｃに平行に送るので、レーザービームの形状キャリブレーションを非常に簡素化するということを意味する。
【００５７】
その代わりに、先行技術において、自由端の上流側にレーザービームを入射するための必要条件は、互いに厳密に平行であり、かつ、第１機械軸Ａと第２機械軸Ｂに対して厳密に４５度であることが必要である２つのミラーが原因で、レーザービームの形状キャリブレーションを著しく複雑にする。先行技術における光学チェインの上述と同様の使用は、図１に示されているオフセットＬＡ，ＬＢを決定し、次には軌道の補正動作を必要とする。
【００５８】
光ファイバの使用はまた、ヘッドのサイズを小さくすると共に、精度、器用さ、ダイナミクスを増加させる。
【００５９】
好ましくは、締結手段１および特にその回転部３２が、第１機械軸Ａの周囲に±３６０度以上の角度可動域を有し、第２支持誘導部５が、第１支持誘導部４に対して、第２機械軸Ｂの周囲に±６０度以上の角度可動域を有し、そして、第３パーツ６が、第２支持誘導部５に対して、第２機械軸Ｂの周囲に±６０度以上の角度可動域を有する。
【００６０】
さらに、端末機械加工手段３および特にその移動可能部分３９が、±４０ｍｍ以上の直線可動域を有するのが好ましい。
【００６１】
端末機械加工手段３は、表面のしわ、表面欠陥、公称形状からの僅かな偏向等、切断するための部品の表面における小さな局所変位に適応するために高いダイナミクスを有している。この機能において、端末機械加工手段３は、部品・ノズル間距離センサ１６の信号の影響下にある。この機能を実行するために、先に述べた表面欠陥特有のスケールを考慮すると、わずか数ｍｍの移動で十分であるが、分かるように、より大きな直進移動をするための能力は、特定の切断応用にとりわけ有用である。
【００６２】
中間手段２は、第２機械軸Ｂを重ねるように構造的に設計されている。
【００６３】
この構造は、部品自身との干渉を回避するために、スペース（デクスタリティおよび貫通性）、および、加工している部品の平均進捗に対してヘッドを準備するためのより高い実現性の理由で主に有利である。
【００６４】
この二重化は、９０度前後の回転から成る臨界動作の実行における速度および加速度を倍増することを可能にし、高曲率のセクションでも一様に、低曲率のセクションに特有である最大切断速度を変化および減少しないようにできる（技術的に実行可能である）。
【００６５】
上記軸Ｂの二重化はまた、ヘッドの形状を現在および未来の基本的部品の形状に適合可能にする。そして、機械軸Ａを回転させることにより、現在の進捗および計画された進捗に従って切断セクションが準備されて、高曲率に対する機械軸Ｂの回転を準備し、この機械軸Ｂがリアルタイムで部品に対する自身の位置を確認することができるようにする。
【００６６】
第２機械軸Ｂが分かれた２つの機械的補助軸の周囲を動いているマスは、有利なことに、等しい。
【００６７】
ここに記載されている構造のおかげで、中間手段２は、下方で加工している部品との干渉無しに、±１２０度の総合角度トラベルを有する。
【００６８】
第２支持誘導部５および第３パーツ６の同心運動および平行運動の両方が独立しているので、加工している部品の形状に基づいて中間手段のトラベル構造および形状を適合することができて、部品と機械加工ヘッドとの間の衝突を避け、そして、ヘッドの形状をおおよそ下の部品の瞬間形状あるいは計画形状にする。
【００６９】
押引モードで、そして、同調して２つの軸Ｂ１，Ｂ２を動かすことによって、端末機械加工手段３（ツール）が変更されないように、移動手段５によってのみヘッドの形状を変更することができて、部品に対してその方向を変更しないで、計画軌道上に留まるということに気付く。このように、部品の形状に対するヘッドの準備作動は、ツールの方向および動作に作用すること無しに、独立して、リアルタイムで実行され得る。
【００７０】
さらに、焦点（ＴＣＰ：ツール中心点）が、機械回転点Ｍと一致するとき、上述の動作が計画軌道から切断点を外すことなく、軸Ａを回転させることができる。連続して、あるいは、エッジの接近を予期して、プログラム化された経路に影響を及ばすことなく軸Ａのこの回転を実行するための実現性は、ツール軸（軸Ｃ）によって、そして、軌道に対して接線方向にある切断点の速度ベクトルｖによって画定される瞬間切断セクションにおける軸Ｂの回転平面を維持する。
【００７１】
このように、ツール軸Ｃは、瞬間加工点、回転軸Ｂのみにおいて、部品の表面に対する基準に沿って簡単に調節可能である。
【００７２】
したがって、上述のヘッド構造は、独立した、個別のタスク（主に、Ｘ，Ｙ，Ｚに対する移動と、主に、Ａ，Ｂに対する方向）を与える軸Ａ，Ｂ，Ｃの軸Ｘ，Ｙ，Ｚを作るだけでなく、同じヘッドに対して、軸Ａ，Ｂ，Ｃのタスクを互いに独立させると考えられる。
【００７３】
車体のシートメタルのレーザー切断ヘッドのいくつかの応用は、以下に記載されている。
【００７４】
このヘッドは、デカルト機械軸Ｘ，Ｙ，Ｚを有する機械上に取り付けられている。
【００７５】
図５について説明すると、機械軸Ａ，Ｂ，Ｃに関するヘッドの動作は、矢印によって示されている。センサ１６に連動されたノズル１５についていえば、ノズル１５の先端は、固定された距離に恒久的に位置していて、この固定された距離は、例えば、軸Ａに垂直なフラットシート５０の表面上約１．５ｍｍの距離であり、レーザービームの焦点Ｐ０は、正確にこのシートの表面上にある。すなわち、車体シートメタルの切断技術の最適状態にある。
【００７６】
この連動位置において、機械の例えば２０ｍｍの準備移動が、機械軸Ｚに沿って実行されるならば、ヘッド全体は低くなるが、シート自身と衝突することがない。なぜなら、端末機械加工手段３は、センサ１６にノズル１５を連動させることにより２０ｍｍまで上昇し、シート表面からノズル先端の距離を変動しないままにしておく傾向があるからである。この状況において、交点Ｍは、シート表面の下２０ｍｍまで「沈む」。これらの状況下で、特に３０度まで、第２機械軸Ｂの周囲で中間手段２を回転させ、そして、切断を始めるためにレーザーを起動し、第１機械軸Ａの周囲３６０度を通過して締結手段１を回転させるならば、完全なる円が、約１１．６ｍｍと同程度の半径で切り取られる。この円は、３０度の円錐体のその頂点から２０ｍｍにあるフラットセクションにより与えられる。
【００７７】
同様に、締結手段１をしっかりと拘束することによって、例えば、−３０度から＋３０度へ中心基準角度位置から中間手段２だけを回転させるならば、縦断面は、およそ２３．２ｍｍになる。この中間手段２の動きの端において、締結手段１の動作が、１８０度まで第１機械軸Ａの周囲で始まられるならば、半円を切断する。
【００７８】
そのため、機械軸Ａおよび機械軸Ｂの周囲に締結手段１および中間手段２の動作を正確に内挿することによって、円錐形の基本セクションと、リアルタイムにおけるフラットシートメタルとを組み合わせて、結果としてもたらされる形状等の小さな局所的形状のすべてのソートを切り取ることができる。
【００７９】
同じ利益に関するさらなる重要な応用は、図２に示されるような形状の円弧（ベンチマーク）の切断である。交点Ｍが部品の高曲率の円弧の中心に置かれ、回転平面Ｂが切断セクションにあることができるように軸Ａを配置するならば、軸Ｂの周囲のみでの動作と共に、軌道に垂直なノズルの方向を同時に維持している間、円弧の高速切断を可能にすることが全く明らかである。交点Ｍの「沈降」等の設定動作（ヘッドを下に運ぶ機械のＺ軸を動かすこと、および、切断セクションが回転平面Ｂと一致することができるように、軸Ａの周囲を回転すること）は、先の直線セクションの切断中の時間に発生し、生産性や質に影響を与えず、技術上の状態（焦点の位置、切断速度）は変化しない。
【００８０】
本発明によるヘッドは、複雑で大きい装置（減速ギアやスクリュー等）の必要性を取り除く、革新的な機械軸の直接融合を可能にし、機械軸の機械構造を機械軸上に直接搭載された作動モータおよび位置変換器と一致させる。このエンジンは、本質的に、機械軸自身を特定し、一体にする。
【００８１】
機械的、電気的作動接合部および機械的、電気的変換接合部を除外または低減することは、精度を上昇させ、構造の複雑性、全体の寸法やコストを低減する。従来の解決法で使用されたパワートレインにより生じた動きや融通性を除外することによって、直接作動は、ダイナミックレンジおよび機械軸動作の精度を著しく増加させ、モータの形状を軸自身の形状（直線状、円筒状、円弧状等）に適合させることを可能にし、パワートレインのために閉じ込められた空間内により多くの機械軸、および、本質的要素に減らされた構成要素を選択することを可能にする。実際には、機械軸は、スライドガイド、軸自身の支持機械構造、ワインディングマグネット、スタータマグネット、ロータマグネット、そして、位置変換器に低減される。
【００８２】
固定された交点Ｍの周囲で機械的に回転するためのヘッドに対する可能性は、ヘッドを搭載する機械の補正動作の必要性を除外し、ヘッドの機械軸を機械から完全に独立させる。
【００８３】
ヘッドを搭載する機械の機械軸を包含すること無しに、その機械軸の周囲でヘッドを作動させることは、高曲率セクションの高動的切断および高精密切断を可能にし、ツール軸の方向軌道の精度を向上させる。
【００８４】
実際には、従来のヘッドにおいては、この動作は、数字上の制御によって数学的に計算され、機械等の高慣性機械軸の補助機で実行される回転中心の周囲での補正動作を必然的に含むのだが、この革新的なヘッドにおいて、上述の動作は、メカニカルポイントの周囲に作り出される。このメカニカルポイントは、機械の構造上の精度および正確さを達成できる交点Ｍである。
【００８５】
低曲率セクション（本質的に、ツールを動かすための機械の機械的デカルト軸である）で得ることができる高速切断システムが、高曲率セクション（本質的に、ツールを動かすためのヘッドの機械軸である）で中断すること無しに得ることもでき、同時に、製造部品の生産性、精度、再現性において著しく増加する。
【００８６】
考えられるヘッドは、多数の改良点および変形例の影響を受け易く、発明のコンセプト、それに加えて、全ての詳細内で全てのフォーリングは、技術的に等価な要素によって置き換えられる。
【００８７】
実際には、使用された材料、および寸法は、技術要求および技術状態に従って、任意に選択することもできる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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