KR950001096B1 - 자동화된 기계장치용 워크헤드장치 - Google Patents

Abstract

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Description

자동화된 기계장치용 워크헤드장치

제1도는 워크헤드의 바람직한 형태의 부분사시도.

제2도는 제1도의 워크헤드의 부분정면도.

제3도는 제2도의 우측에서 본 측면도.

제4도는 레이저 장치에 사용하기 위하여 내부적으로 구성되어 있는 캐리어장치의 일부에 관련하여 워크헤드를 도시하고 있는 제1도의 워크헤드를 통한 단면도.

제4a도는 제4도의 도시되어 있는 구조의 부분확대도.

제5도는 헤드의 골격윤곽을 도시하고 내부 구동장치를 예시하고 있는 제3도 상응하는 개략도.

제6도는 제4도에 도시된 바와 같이 헤드안의 레이저광선용 전체 광경로의 개략도.

제7도는 변경된 장치에 따른 제6도의 광경로의 부분 개략도.

제8a도 내지 제8c도는 제로 오프-세트의 조건하에서 여러방향으로 물체표면상에서 작동하기 위한 여러가지 구성으로 제1도의 헤드를 도시한 개략도.

제9a도 내지 제9c도는 주어진 오프-세트의 조건하에서 헤드를 도시하고 있는 것을 빼고는 제8a도 내지 제8c도와 상응하는 개략도.

제10도 및 제11도는 내부구동을 작동시키기 위한 하나의 장치와 관련하여 보다 상세하게 도시하고 있는것을 빼고는 제4도 및 제5도와 상응하는 개략도.

제12도 및 제13도는 내부구동을 작동시키기 위한 선택장치를 도시하고 있는 것을 빼고는 제10도 및 제11도와 각각 상응하는 개략도이다.

본 발명은 개량된 워크헤드(work head)에 관한 것이며, 상세히는 자동화된 기계장치, 예를 들면 프로그램가능한 공작기계 및 로보트장치에 사용하기에 적합한 워크헤드에 관한 것이다.

워크헤드는 레이저 절단 또는 용접장치용 워크헤드로서 사용하기에 특히 적합하다. 이 워크헤드의 적용분야에 관하여 서두에 기술하였지만 , 워크헤드가 다른 형상의 기계장치에 사용하기에 적합될 수 있다는 것을 인식하게 된 것이다. 그러므로 예를 들면, 워크헤드는 플라즈마 절단기계장치, 워터제트 절단기계장치, 또는 아교 도포기계장치용 워크헤드로서 사용될 수 있다.

어떤 일부의 레이저 기계가공장치에 있어서, 프로그램에 의한 레이저절단 또는 용접 작업을 작업물상에서 수행하는 장치의 워크헤드의 이동을 가능하게 하는 5축 배열장치라고 불리는 것이 사용된다.

그러한 장치에 있어서, 워크헤드는 통상적으로 레이저광선이 헤드로 통과하는 것이 가능하도록 하는 기다란 캐리어아암의 일단에 장착되어 있다.

캐리어아암은 통상적으로 수직축인 Z축을 따라 워크헤드를 움직이기 위하여 길이방향으로 이동가능하고 또는 텔레스코프식으로 이동 가능하다.

캐리어아암은 통상적으로 수평축인 X축 및 Y축을 따라 워크헤드를 움직이기 위하여 Z축에 대하여 직각인 일방향 또는 양방향으로 측방향이동을 하도록 장착되어 있다.

5축 배열장치에서 다른 2개의 축의 각각은 회전축인데, 제1축 또는 A축은 Z축과 일치하는 회전축상에 있으며, 제2축 또는 B축은 X축과 Y축을 포함하고 있는 평면과 평행하게 그러나 간격을 두고 있고, Z축을 통과한다.

통상적으로 A축상에서의 회전은 360°인 반면에 B축을 통한 회전은 180°이다. 캐리어아암을 따라 워크헤드를 통과하는 레이저 광선은 상기 워크헤드안의 렌즈에 의해 초점이 맞추어져 상기 장치안의 광배열의 일부를 형성한후에 워크헤드의 노즐에서 나온다. 상온 압축가스의 흐름은 광배열장치의 오염을 방지하기 위하여 사용되고, 상온 절단조력가스의 흐름은 노즐 오리피스로부터 나온다. 워크헤드의 초점맞춤렌즈 및 반사경등은 통상적으로 물로 냉각된다.

B축에 대한 회전이 필요되기 때문에 광선은 Z축을 따라 일직선으로 통과하는 것이 불가능하다. 차라리 광선은 Z축으로부터 B축을 따라 반사되어야 하며, 다음에 Z축에 평행한 선을 따라 그러나 Z축으로부터 오프-세트(off-set)되어 다시 반사된다. 통상적으로 워크헤드는 B축에 대하여 상관적인 회전을 위하여 피벗식으로 상호연결되어 있는 두부분을 구비하고 있는데, 제1부분은 캐리어아암에 움직이지 않게 연결되어 있으며, 제2부분은 제1부분상에서 캐리어아암에 관련되어 피벗운동가능하게 되어 있다. 이 요소들의 결과로 인하여 A축상에서의 워크헤드의 회전이 노즐에서의 회전을 초래하면 이 노즐로부터 나온 레이저광선은 Z축 둘레의 원을 선회하게 하는 한편, B축상에서의 회전이 노즐에서의 회전을 초래하면 광선은 Z축을 포함하고 있는 평면보다는 오히려 Z축으로부터 간격을 두고 있는 평면에서 회전하게 한다. 레이저광선의 사용을 제한하고 또는 복잡하게 하는 주된 규제는 Z축으로부터의 레이저광선의 오프-세트로부터 기인한다.

레이저광선의 오프-세트에 의한 상기 5축 배열장치의 작동에 부과된 주된 규제는 간단한 실예로써 예증될수 있는 바와 같이, X-Y평면에서 요구되는 이동속도의 규제인 것이다. 작업물의 버섯모양 보스의 둥근상단부를 절단할때에 오프-세트는 필연적으로 Z축으로부터 보스의 중심에 대하여 반경상의 안쪽으로 향하게 된다. 완전히 1회전하는 동안에 헤드의 절단용 팁은 절단되는 구멍의 원주를 따라 요구된 절단속도로 이동하는 반면에 반경상의 오프-세트에 기인하여 Z축은 보다 큰 직경의 원주를 따라 이동한다. 회전하는 시간이 똑같기 때문에 X-Y 평면에서의 훨씬 더 높은 원주속도가 캐리어아암과 캐리어에 대하여 요구된다. 작업물의 곡률반경이 종종 매우작고, 비교적 매우 실질적인 오프-세트값(종래의 장치에서는 약 100 내지 150mm)을 갖고 있으면 요구절단속도는 X-Y평면에서의 최대 합성속도에 대한 한계때문에 달성될 수 없다.

본 발명은 레이저 로보트장치용 또는 응용용의 개량된 워크헤드를 제공한다. 본 발명의 워크헤드는 캐리어아암인 캐리어장치에 연결가능한 기초부재; 제1축에 관하여 기초부재상에서 피벗운동가능하도록 기초부재에 연결된 연결장치; 그리고 제1축에 대하여 평행한 제2축에 관하여 피벗운동가능하도록 연결장치에 연결된 작업부재를 구비하고 있는데, 상기 연결장치와 작업부재는 각각 기초부재와 연결장치에 관하여 피벗운동되도록 적용되어 있다. 워크헤드는 바람직하게 적어도 구동장치부분을 포함하고 있어서, 이에 의해 그러한 피벗운동이 동시에 이루어질 수 있다.

상기 기술된 바와 같은 5축 배열장치와 관련하여 캐리어장치는 바람직하게 X축과 Y축에 관하여 본 발명의 워크헤드의 위치를 변화시키기 위하여 움직일수 있다. 또한, 캐리어장치 또는 캐리어장치와 기초부재와의 사이의 연결은 바람직하게 Z축에 관한 워크헤드의 이동과 A축상에서의 워크헤드의 회전을 가능하게 한다. B축상에서는 회전이라고 언급된 것에 상응하는 워크헤드의 회전에 대하여 바람직하게는 제1축상에서의 연결장치의 각각의 회전과 제2축상에서의 작업부재의 각각의 회전이 있는데, 제1축은 Z 축에 수직하여 Z축을 지니며, 제2축은 제1축과 평행하다. 따라서, 제1축 및 제2축의 각각은 상기 언급된 5축 배열장 치중의 B축과 유사하며, 설명의 편의를 위하여 이들은 이하에서 각각 B축과 B축으로 설명될 것이다.

본 발명의 워크헤드의 통상 사용에 있어서, 이하에서 워크엔드(work end)로 언급되는, 연결장치로부터 멀리 떨어진 작업부재의 끝부분은 상기 워크헤드가 구성요소로 형성되어 있는 장치 또는 기계장치에 의하여 작업이 수행될 작업물을 가로질러 움직이기에 적합하게 되어 있다. 그러므로 레이저 장치의 경우에는 작업부재는 워크엔드를 형성하고 있는 노즐을 포함할 수 있으며 이 노즐로부터 레이저광선은 절단, 표시 또는 용접작업을 수행하기 위하여 작업물과 접촉시키도록 분출한다.

선택적으로 이를테면 워크헤드가 아교 도포 기계장치에 사용되는 경우에는 작업부재는 워크엔드를 형성하고 있는 노즐은 포함할 수 있으며 이 노즐로부터 아교가 작업물에 도포되기 위하여 나온다. 유사하게는 워크헤드가 플라즈마 또는 워터제트 절단장치에 사용될 경우에는 작업부재는 워크엔드를 형성하고 있는 노즐을 포함할 수 있으며, 이 노즐로부터 플라즈마 또는 워터제트가 작업물에 적용되기 위하여 나온다.

가장 바람직하게는 워크헤드는 적어도 하나의 작업조건에서 ＂일점조종(one point steering)＂ 특징이라고도 알려진 실질상 제로 오프-세트 특징이 유지된다는 것이다.

제로 오프-세트 특징 또는 제로 오프-세트에 의하여 A축, B'축 B＂축상에서의 회전에도 불구하고, 워크엔드는 Z축상에 남아있다는 것을 이하에서 의미한다. 또한, Z축, B'축 및 B＂축이 동일 평면상에 있을때, 워크엔드는 Z축상에 중심이 있다. 부가적으로 구동장치는 연결장치에 관련된 B＂축상에서의 작업부재의 회전을 기초부재에 관련된 B'축상에서의 연결장치의 회전방향에 반대방향으로 일으키도록 작동가능한데 연결장치에 관련된 작업부재의 회전각은 기초부재에 관련된 연결장치의 회전각의 2배이다. 그로므로, 2대 1의 구동비가 제공된다.

상기 제로 오프-세트를 이용한, 워크헤드의 사용은 많은 적용에 용이하게 된다. 특히, 워크헤드의 워크엔드가 작업물의 표면에 관하여 일정 가공속도를 유지하는 조건하에서 워크헤드가 요구된 이동의 시퀀스를 수행하면서 작업이 그 시퀀스동안 작업물상에 수행되는 한은 캐리어장치는 X축과 Y축에 관한 조합이동을 야기하도록 X-Y평면에서 동일한 일정속도를 (Z축 이동영향범위내에서) 유지한다.

부가해서, 각각의 축들상에서의 이동 또는 회전이 단순화됨과 동시에 자동화된 기계장치 또는 프로그램가능한 로보트장치에서의 워크헤드의 사용시 워크헤드로 하여금 요구된 이동의 시퀀스를 수행하게 하는 워크헤드용 제어장치의 프로그램밍이 단순화된다.

적어도 본 발명의 한 형태에 있어서, 워크헤드는 적어도 2개의 조건에서 사용될수 있다. 그 경우에서 제로 오프-세트는 주어진 오프-세트 또는 각각의 주어진 오프-세트가 다른 한 조건 또는 각각의 다른 한 조건에서 유지되고 워크헤드가 한 조건에서 다른 한 조건으로 조정가능한 채로, 상기 2개의 조건들중 제1의 조건상태로 유지된다. 선택의 다양성은 워크헤드가 상당한 조정성을 갖도록 한다.

그러나 하나의 바람직한 선택은 워크헤드의 길이를 수정하여 B＂축으로부터 워크엔드의 거리를 변경하는 것이다. 두번째의 바람직한 선택은 연결장치에 대한 B＂축상에서의 작업부재의 회전각을 기초부재에 대한 B'축상에서의 연결장치의 회전각에 대하여 두배의 값이 아니고 이 연결장치의 회전에 대하여 반대방향으로 일으키게 작동가능하도록 구동장치를 조정하는 것이다. 세번째 선택에 있어서, 구동장치는 B'축과 B＂축 각각의 상에서의 각각의 회전이 회전각 비가 어떻게 선택되었든지간에 동일한 방향에 있도록 조정될 수 있다. 또 다른 선택에 있어서, 첫번째 및 두번째 또는 첫번째 및 세번째 선택이 조합될 수 있다. 그러나 각각의 선택에 있어서, 워크헤드의 유용성은 일부 조건하에서 이를테면 Z축과 평행하거나 또는 Z축에 대하여 약간 기울어져 있는 작업물의 표면에 대하여 이동시퀀스를 수행하게 하는 조건하에서 향상될 수 있다.

워크헤드가 레이저장치에 사용될 경우에는 레이저광선은 바람직하게 Z축을 따라서 기초부재를 통하여 B'축으로 지나간다. 다음에 상기 광선은 바람직하게는 B'축을 따라서 B'축과 B＂축에 수직인 그러나 Z축과 간격을 두고 있는 제1평면으로 반사되고 다시 상기 제1평면에서 연결장치에 통과하여 B＂축으로 반사된다.

B＂축에서 상기 광선은 바람직하게 B＂축을 따라서 제1평면과 평행하고 Z축을 포함하는 제2평면으로 다시 반사된다. 제2평면에서 상기 광선은 작업부재를 따라 지나가서 상기 평면안으로 보다 더 반사되어 워크헤드의 워크엔드로부터 나오도록 제2평면에서 또한 반사된다. 레이저광선의 상기 반사를 위하여 제1 및 제2 쌍의 반사경부재가 바람직하게 제공되어 있는데 제1쌍의 반사경부재는 B'축을 따라서 서로 이격된 상태에서 B'축에 45°로 되어있으며 제2쌍의 반사경부재는 B＂축을 따라서 서로 이격된 상태에서 B＂축에 45°로 되어 있지만 제1 및 제2반사경의 기울기는 서로 반대방향이다. 제1쌍의 반사경부재중 제1부재는 Z축을 교차하여 뻗어있으며; 제2쌍의 반사경부재중 제1부재는 제2평면을 교차하여 뻗어 있는 한편; 각쌍의 반사경부재중 제2부재는 제1평면을 교차하여 뻗어있다. 적어도 본 발명의 하나의 형태에 있어서, 레이저 광선용 초점맞춤렌즈는 워크헤드의 연결장치안에 제1평면을 교차하여 뻗어있는 각 쌍의 반사경부재의 사이에 다시말해서, 제2부재들의 사이에 위치되어 있다. 그러나 본 발명의 다른 하나의 형태에 있어서, 초점맞춤렌즈는 워크헤드의 작업부재안에 제2쌍의 반사경부재와 상기 헤드의 워크엔드와의 중간에 위치될 수 있다.

워크헤드가 레이저장치이외에 사용될 경우에는 레이저광선에 대하여 앞에서 설명된 것과 유사한 배열장치가 사용될 수 있다. 따라서, 아교 도포기계장치에 워크헤드가 사용될 레이저광선에 대한 광경로에 상당하는 아교에 대한 흐름경로는 워크헤드를 통하여 뻗어있는 아교공급튜브에 의하여 형성될 수 있다. 유사하게 워크헤드가 플라즈마 또는 워터제트 절단기계장치에 사용될 경우에 플라즈마 또는 워크제트는 상기 광경로에 상당하는 라인을 따라 워크헤드를 통하여 작업부재의 워크엔드로 지나갈 수 있다. 그러나, 상기 공급튜브 또는 라인이 광선, 예를 들면 선형이거나 선형부분으로 이루어진 광경로를 필요로 하는 레이저광선에 적용할 수 있는 규제를 받지 않기 때문에 다른 배열장치들은 선택적인 기계장치 또는 장치, 예를 들면 아교 도포장치 또는 플라즈마 워크제트 절단장치에서 쉽게 이용될 수 있다. 다시말해서, 보다 직선적인 경로는 워크헤드의 연결장치와 작업부재의 상관적인 위치의 변화로 요구되는 구부러지는 능력에 기인하여 작업부재와 통해 있는 가요성 튜브 또는 라인에 의하여 상기 기계장치에 제공될 수 있다.

워크헤드의 기초부재는 다양한 방식으로 캐리어장치에 연결되기에 적합될 수 있다. 이것들 사이에서의 선택은 워크헤드가 A축에 관하여 회전될때에 캐리어장치와 함께 회전가능한지 또는 그 장치에 관련하여 회전 가능한지에 관한 부분에 의존한다. 그러나, 어느쪽의 경우에 있어서도 하나의 형태의 기초부재는 B'축과 동심인 슬리이브 부분과, 슬리이브 부분으로부터 측방향으로 뻗어지고 Z축과 동심인 관모양의 생크부분을 구비하고 있다.

상기 형태에 있어서, 생크부분은 캐리어장치와 연결하기에 적합한 반면에 워크헤드의 연결장치는 슬리브부분의 적어도 한쪽끝 부분에서 저어널로 연결되어 있다. 레이저광선은 바람직하게 캐리어장치로부터 생크 부분에 의하여 형성된 보어를 따라서 슬리이브 부분에 의하여 형성된 보어안으로 움직이는 것이 가능한데, 각각의 보어들은 슬리이브 및 생크부분의 교차점에서 서로 통해 있다. 광선은 슬리이브 부분안에 위치되어 있는 제1쌍의 제1반사경부재에 의하여 Z축으로부터 B'축을 따라 반사된다.

가장 편리하게 생크부분은 일부가 둥근 외부표면을 구비하고 있는데, 이것에 의하여 캐리어장치안에 지지되어 있다. 상기 경우에 있어서, 워크헤드는 상기 표면에 구비되어 있는 복수개의 오목부중 각각의 하나에 위치하고 Z축 주위로 각지게 간견을 두고 있는 캐리어장치의 복수개의 탄성핑거중 각각의 돌출부에 의하여 캐리어장치에 관련하여 고정될 수 있다. 바람직하게는 상기 고정방법은 워크헤드가 작업물 또는 다른 대상물에 대하여 부지불식간에 충격을 가하게 하는 경우에는 워크헤드로 하여금 캐리어장치안으로 부분적으로 쑥 들어가고 하거나 둥근표면의 중심에 관하여 뒤틀리게 하거나 이 양자 모두를 가능하게 한다. 상기 충격으로부터 기인한 손상을 회피하기 위한 의도의 쑥 들어감은 바람직하게 Z축성분의 힘의 작용과 충격에 기인한 임의의 축에 대한 토오크하에서 돌출부들로 하여금 오목부밖으로 나오게 하는 핑거들의 탄성에 의하여 허용된다.

캐리어와 관련하여 헤드의 위치결정용 장치로서 가장 편리하게 기초부재의 둥근표면의 적어도 하나의 기준표면 또는 어깨모양부분을 캐리어상에 위치되어 있는 상태로 구비하고 있다. 또한 , 탄성핑거들은 각각의 기준표면들을 접촉하여 지지하기 위한 통로에 위치되어 있고, 적어도 하나의 핑거는 기초부재의 관련 오목부안에 돌출부를 구비하고 있는데, 그 하나의 핑거는 워크헤드를 캐리어장치에 관하여 안정된 각진위치안에 고정시키기 위하여 속박되어 있다.

적어도 워크헤드가 레이저장치에 사용되는 경우에는 그것의 연결장치는 Z축을 포함하고 있는 평면의 한쪽 측면에 대하여 오프-세트된 링크부분을 구비하고 있는데 이하에서는 제1링크로 언급된다. 상기 제1링크는 B'축과 B＂축과의 사이에서 뻗어있는데 상기 장치에 적용하기 위하여 속이 비어있고 레이저광선용 광경로의 일부분을 형성한다. 따라서 제1링크는 제1평면에 위치되어 있는 각각의 쌍의 제2반사경 부재를 수납할 수 있다. 또한, 초점맞춤렌즈가 상기 제2부재들의 사이에 위치되어 있는 경우에는 렌즈는 바람직하게 제1링크안에 위치되어 있다.

제1링크의 한쪽 끝부분은 바람직하게 기초 부재상에 저어널로 지지되어 있다. 기초부재가 슬리이브 부분 및 생크부분을 구비한 상기된 형태일 경우에는 제1링크는 바람직하게 슬리이브 부분의 한쪽부분안이나 위에 저어널로 지지되어 있다. 이것은 다른 한쪽 끝부분에서 제1링크는 작업부재안이나 위에 저어널로 지지될 수 있다.

연결장치는 이하에서 제2링크로 언급될 보조링크부분을 구비할 수 있는데, 이것은 제1링크와 일체로 되거나 분리되어 있을 수 있다. 다시 말해서 연결장치는 단일형태일수 있으며, 또는 그것은 별개의 구성성분인 제1 및 제2링크들로 구성될 수 있다. 실제로 후자의 경우에 있어서 그들 링크들은 하나를 다른 하나에 필수적으로 직접 서로 연결되기 보다는 오히려 기초부재와 작업부재중 적어도 하나에 각각의 연결에 의하여 서로 연결될 수 있다. 후자의 경우에 있어서, 링크들은 헤드의 이동을 방해하지 않는 적어도 하나의 연결 플레이트 의하여 서로 연결될 수 있다.

제2링크는 제1링크의 전체 외부형태에 상응하는 전체 외부형태를 구비할 수 있다. 또한 링크들은 바람직하게 B'축과 B＂축의 각각을 따라 Z축을 포함하고 있는 평면의 각각의 측면들에 대한 역관계로 오프-세트되어 있다. 예를 들면 연결장치는 그 평면에 대하여 대칭이다. 이하에서 더욱 완전히 설명될 바와 같이, 제2링크는 워크헤드의 구동장치의 일부를 수납할 수 있다.

상기 지시된 바와 같이 레이저광선은 기초부재의 슬리이브부분의 보어안에 있는 반사경부재에 의하여 B'축을 따라 반사될 수 있다. 그 반사광선은 제1링크안에 위치한 제1쌍의 제2반사경부재에 의하여 다시 반사될 수 있다. 그 제2부재에 의하여 반사된 후에는 광선은 제1링크를 따라 제2쌍의 제2부재를 통과하며 또한 후자의 부재는 제1링크안에 있게 되고 B＂축을 따라 광선을 더 반사시킨다.

하나의 형태에 있어서, 워크헤드의 작업부재는 관모양의 몸체를 구비하고 있는데, 그것을 의하여 작업부재는 바람직하게는 연결장치에 피벗식으로 연결되어 있다. 작업부재는 또한 워크헤드부를 포함하고 있는데, 그것은 적어도 워크헤드가 레이저장치에 사용되는 경우에는 노즐을 구비하거나 포함하고 있다. 상기 노즐은 Z축을 포함하고 있는 평면에서 관모양의 몸체부분의 축방향으로 뻗어 있다. 상기 장치에 대하여 관모양의 몸체에 의하여 형성된 보어는 B＂축을 따라 반사된 광선이 워크헤드의 워크앤드에서 노즐을 통과하도록 더욱 반사될 정도의 제2쌍의 제1반사경부재를 그 안에 위치시키고 있다.

노즐은 관모양의 몸체와 일체이거나 분리가능할 수 있다. 후자의 경우에 있어서, 노즐은 노즐의 길이와 여기서부터 B＂축과 워크엔드사이의 거리를 변경하기 위하여 길이가 다른 선택노즐로 교체가능하게 하는 방식, 또는 스페이서 부재로 하여금 탈착가능 하도록 하는 방식으로 관모양의 몸체상에 장착될 수 있다.

특히 노즐은 관모양의 몸체로부터 분리가능 하다면, 노즐에 장착되는 통상적으로 금속으로 되어 있는 노즐팁을 구비할 수 있다.

노즐은 전기절연물질, 예를 들면 노즐팁을 전극 또는 작업물센서에 대한 간격으로서 사용가능한 것으로 만들어질 수 있으며, 바람직하게는 커패서터(capacitor) 형식으로 만들어질 수 있다.

작업부재는 저어널형태의 커플링에 의하여 연결부재에 연결될 수 있다. 연결장치가 제1링크만을 구비하고 있는 경우에는 상기 커플링은 작업부재의 관모양의 몸체의 한쪽 끝부분에 제공될 수 있다. 연결장치가 제1 및 제2링크들을 구비하고 있는 경우에는 분리가능한 상기 커플링은 각각의 링크와 관모양 몸체의 각각의 끝부분과의 사이에 제공될 수 있다.

워크헤드는 다양한 장치들중의 하나로 사용하기 위해 연결장치와 작업부재를 동시에 피벗운동시키도록 적합될 수 있다. 워크헤드는 연결장치와 작업부재용의 각각의 구동계열(drive train)을 구비하고 있는 구동장치로부터 구동을 수납할 수 있음으로써 적용될 수 있다. 그러나, 작업부재가 연결장치의 회전에 반응하는 별개의 모우터 없는 구동계열의 작동하에서 동시에 회전가능하고 B'축과 B＂축과의 사이에서 작동하는 상태에서 워크헤드가 연결장치를 B'축에 관하여 회전시키기 위하여 적당한 커플링장치를 통하여 작동가능한 모우터달린 구동계열로부터의 구동을 수납할 수 있게 되어 있는 것은 바람직하다.

상기 바람직한 구동장치를 사용하여 연결장치는 가장 바람직하게 모우터달린 구동계열로부터의 구동에 반응하여 1자유도를 가지고 기초부재에 대하여 피벗운동하도록 기초부재에 연결되어 있으면선 작업부재는 모우터없는 구동계열의 작동에 반응하여 1자유도를 가지고 연결장치에 대하여 피벗운동하도록 연결장치에 연결되어 있다. 상기 구동장치가 워크헤드의 A축에 관한 회전과, 캐리어 장치와 워크헤드의 X축, Y축 및 Z축에 관련한 이동과 함께 동시에 작동가능하다는 것은 매우 바람직하다.

구동장치는 워크헤드의 외부에 적용될 수 있다. 그러나, 그것은 적어도 워크헤드안의 부분에 있는 것이 바람직하며, 이것은 연결장치가 제1 및 제2링크들을 구비하고 있는 상기 언급된 형태인 경우에 쉽게 채용될 수 있다.

하나의 바람직한 장치에 있어서, 워크헤드는 B'축에 관하여 동축으로 각각 장착되어 있는 제1 및 제2휘일장치와, B＂축에 관하여 동축으로 장착되어 있는 제3휘일장치를 구비하고 있다. 제1휘일장치는 적당한 구동장치의 구동계열의 작동하에서 회전될 수 있으며, B'축에 관하여 일정장치와 함께 회전하기 위하여 연결장치에 커플링으로 연결되어 있다. 제3휘일장치는 B＂축에 관하여 작업부재와 함께 회전하기 위하여 작업부재에 커플링으로 연결되어 있다.

제2휘일장치는 B'축에 관하여 회전하지 못하게 고정되어 있거나 고정될 수 있지만, 연결장치의 회전에 반응하여 작동할 수 있는 구동계열에 의하여 제3휘일장치에 커플링으로 연결되어 제3휘일장치와 작업부재가 연결장치와 관련하여 B＂축상에서 회전하게 한다.

바람직한 장치에 있어서, 제2 및 제3휘일장치는 이붙이 휘일이어도 좋은데 그들 사이의 커플링은 그 주위로 뻗어있는 이붙이 벨트 또는 구동체인에 의하여 제공되어 있다. 선택적으로 제2 및 제3휘일장치는 기어휘일을 구비할 수도 있는데, 커플링은 그들 사이의 기어열에 의하여 제공되어 있다. 가장 편리하게 이 장치는 워크헤드의 워크엔드에 대한 제로 오프-세트를 달성하기 위한 상기된 조건들과 일치한다. 따라서, 커플링이 이붙이 벨트 또는 구동체인된 경우에는 제2이붙이 휘일은 제3이붙이 휘일직경의 2배 이어서 연결 장치와 작업부재와의 회전각 사이에 2대1의 구동비를 제공한다. 커플링이 기어열인 경우에는 제2 및 제3기어휘일들과 구동계열은 상기 구동비를 달성하기에 충분하다.

연결장치가 제1 및 제2링크들을 구비하고 있는 상기 서술된 형태인 경우에는 제1링크는 기초부재의 슬리이브부분의 한쪽 끝부분을 저어널로 지지하고 있는 고리모양의 칼라를 구비하고 있는데, 그것은 제1휘일장치를 형성한다. 그러한 경우에 기초부재안으로부터 또는 밖으로부터 작동기에 의하여 구동되는 구동 벨트 또는 체인은 고리모양의 칼라주위를 돌 수 있어서 링크장치를 회전시키도록 작동가능하다. 그 회전의 결과로서, 작업부재는 제2 및 제3휘일장치들 사이의 상호 구동연결의 작동하에서 회전된다.

연결장치와 작업부재가 각각의 관련회전의 2가지 조건중 선택된 한 조건하에서 회전가능한 것이 필요되는 경우에는 선택장치는 바람직하다. 적당한 선택안중 하나의 형태에서, 제2 및 제3휘일장치의 각각은 한쌍의 동축 휘일부재들 예를 들면 이붙이 휘일들 또는 기어휘일들을 구비하고 있다. 그 형태에서 제2휘일장치쌍의 각각의 휘일부재는 제3휘일장치 쌍의 각각의 휘일부재와 구동적으로 상호 연결되어 있는데, 예를 들면 상기 서술된 방식으로 2세트의 상호 연결 휘일부재를 제공한다. 휘일부재들의 제3휘일장치쌍은 그 쌍의 각각의 휘일이 작업부재와 함께 회전가능하도록 작업부재상에 비회전식으로 장착되어 있다.

그러나 제2휘일장치 쌍의 각각의 휘일은 B'축상에 예를 들면 기초부재상에 회전가능하게 장착되어 있으며, 멈춤쇠장치는 기초부재에 관련한 제2휘일장치 쌍의 휘일부재중의 하나의 회전을 선택적으로 방지하기 위하여 제공되어 있다. 이러한 배열장치는 구동적으로 상호 연결된 휘일부재들의 각각의 세트가 연결장치와 작업부재에 대한 회전에 대하여 각각의 구동비를 제공하도록 하면서 멈춤쇠 장치는 제2휘일장치 쌍의 휘일 부재들중의 하나 또는 하나를 맞물리도록 조정가능하며, 그것에 의하여 맞물린 휘일부재를 포함하고 있는 구동적으로 상호 연결된 휘일부재들중 필요한 세트를 작동시킨다.

멈춤쇠장치는 다양한 형태를 취할 수 있다. 그러나 하나의 배열장치에 있어서, 멈춤쇠장치는 멈춤쇠아암이 제2휘일장치 쌍의 휘일부재들중의 하나 또는 다른 하나의 내부 키이웨이를 맞물고 있는 각각의 위치들 사이에서 이동 가능한 멈춤쇠 아암을 구비하고 있다. 멈춤쇠 아암은 레버장치의 일부로 구비될 수 있다. 하나의 형태에 있어서, 멈춤쇠 아암은 연결장치안에 위치되어 있으며, 레버장치는 필요하다면 멈춤쇠아암의 수동 또는 자동운동이 가능하도록 워크헤드의 외부로 뻗어있는 작동레버를 포함하고 있다.

대개의 경우에 대하여 구동적으로 상호 연결된 휘일들의 한 세트는 상기와 같이 제로 오프-세트의 조건을 달성하는 것이 바람직하다. 그러나, 부가된 유용성을 위하여 필요한 경우에는 휘일들의 다른 한 세트는 종래의 오프-세트를 제공하고 있다. 또한, 좋은점을 인정하게 되겠지만 제2 및 제3휘일장치의 각각은 3개이상이 휘일들로 구비되어 있으며, 멈춤쇠 장치는 제2휘일장치의 휘일들중의 선택된 하나의 회전을 방지하도록 작동가능하다. 한쌍의 휘일들을 구비하고 있는 제2 및 제3휘일장치의 각각을 넣어 진행되는 것은 워크헤드의 복잡성을 증가시키는데, 특히 하나이상의 종래의 오프-세트가 필요하다면 연결장치와 워크엔드와의 관련 회전비를 변화시키기 위한 변경장치가 바람직할 것이다.

제1 및 제2휘일장치와 연결장치의 B'축에 관한 회전과 함께 작업부재 및 제3휘일장치의 B＂축에 관한 합성회전을 위하여 다양한 작동장치가 사용될 수 있다. 그러나, 장치는 바람직하게 연결장치 및 작업부재가 각각 B'축 및 B＂축에 관하여 동시에 회전을 하건 안하건 간에 워크헤드의 A축에 관한 회전을 허용하는 구동계열의 사용을 가능하게 하는 것이다. 다시말해서 구동계열은 바람직하게 워크헤드의 A축에 관한 회전중에는 필요하다면 구동계열이 B'축과 B＂축에 관한 회전을 동시에 제공하는 한편 A축에 관하여 회전하지 않는 경우에도 또한 구동계열이 B'축과 B＂축에 관한 상기 회전을 제공할 수 있도록 한다.

구동계열이 B'축 및 B＂축에 관한 회전을 제공하려는 의도가 아니라면 워크헤드가 X축, Y축 및 Z축에 관련하여 캐리어장치에 의해 이동될 때 그리고 워크헤드가 A축에 관하여 회전될때, 구동계열이 워크헤드에 관련하여 일정한 위치에 남아있을 정도로 구동계열은 바람직하게 장착되어 있다. 하나의 예시예에 있어서, 캐리어장치는 Z축과 동심인 기다란 캐리어튜브를 구비하고 있는데 워크헤드의 기초부재가 상기 튜브에 연결되어 있다. 토오크튜브는 캐리어튜브안에 동축으로 뻗어있으며, 캐리어장치에 장착된 적당한 작동기 예를 들면 제어모우터에 의하여 캐리어튜브에 관련하여 역으로 회전될 수 있다. 그러므로 B'축 및 B＂축에 관한 회전이 제공되고 있지 않을 때에는 X축, Y축, Z축 및 A축중의 적어도 하나에 관련하여 캐리어튜브가 이동하는 동안에 토오크튜브는 캐리어튜브에 관련하여 고정되는데 토오크튜브는 단순히 캐리어튜브와 일치하여 이동한다. B'축 및 B＂축에 관한 회전시에는 캐리어장치가 그 축들중의 적어도 하나에 관하여 이동을 하고 있거나 그렇지 않거나 간에 토오크튜브는 캐리어튜브에 관하여 회전가능하다. 워크헤드의 기초부재에 인접한 토오크튜브는 토오크튜브 둘레와 제1휘일장치 둘레를 또는 이음매없는 구동벨트, 예를 들면 이붙이 구동되고 또는 체인의 일부분을 맞물고 있다.

배열장치는 구동벨트 또는 체인이 Z축 둘레의 회전구동을 그 축에 직각 상태에서 B'축 둘레의 회전구동으로 변환시키도록 하는데, 상기 변환은 바람직하게 안내로울러들에 의하여 달성되고 있다. 선택적으로 토오크튜브는 한쌍의 베벨기어들을 통하여 그 사이에서 제1휘일장치를 맞물 수 있다.

구동계열은 바람직하게는 워크헤드가 부지불식간에 대상물에 부딪혔을 때 워크헤드로 하여금 캐리어장치에 관하여 쑥들어가거나 비틀리거나 하게 하는 캐리어장치를 구비하고 있는데 상기 쑥들어감 또는 비틀림의 경우에 상기 캐리어장치는 가장 바람직하게 맞물린 상태를 유지하고 있거나 쉽게 다시 맞물린다.

상기 충돌의 경우의 워크헤드의 쑥들어감 또는 비틀림을 용이하게 하기 위하여 토오크튜브는 상부구동부분과 워크헤드가 연결되어 있는 하부구동부분과의 사이에 가요성 커플링을 구비할 수 있다. 워크헤드의 쑥들어감 및/또는 비틀림시에 상기 커플링은 워크헤드를 구비한 토오크튜브의 하부구동부분의 축방향 및/또는 반경방향 변위를 허용하고 그 반면에 상부구동부분은 캐리어튜브안에 동축, 즉 Z축에 동심으로 남아있다. 하나의 장치에 있어서, 가요성 커플링은 가요성 벨로우즈 형태일 수 있다. 선택적으로 속이 비어있는 2중유디버셜 조인트가 가요성 커플링으로 사용될 수 있다.

제1도 내지 제4도에 대하여 설명하면, 워크헤드(10)는 기초부재(12), 평행한 링크의 링크부재(14)로 구성되어 있는 연결장치와 작업부재(16)를 구비하고 있다. 기초부재(12)는 각각의 끝부분에서 각각의 링크부재(14)의 끝부분에 저어널로 지지되어 있는 슬리이브부분(20)을 구비하여서 링크부재(14)가 B'축상에서 기초부재(12)에 관하여 피벗운동가능하도록 한다. 부재(12)는 또한 관모양의 생크부분(22)을 구비하고 있는데, 그 생크부분의 보어(24)는 제4도에 도시되어 있는 바와 같은 부분(20)의 보어(26)와 통해 있다. 부분(20)으로부터 멀리 떨어져 있는 단부에서 생크부분(22)은 일부분이 둥근 외부표면(28)을 구비하고 있어서, 이에 의해 헤드가 캐리어튜브(20)만이 도시되어 있는 캐리어장치에 연결가능하다.

각각의 링크부재(14)는 기다란 형태이며, 내부공동(32; cavity)을 형성하고 있다. 각각의 끝부분에서 각각의 부재(14)의 공동(32)은 각각의 칼라(34,36)를 통하여 다른 한쪽의 부재(14)쪽으로 개방하고 있다. 슬리이브부분(20)의 각각의 끝부분은 부재(14)들의 B'축에 관한 회전이 베어링(38)들에 의하여 용이하게 되는 상태에서 각각의 칼라(34)안에 저어널로 지지되어 있다.

작업부재(16)는 각각의 끝부분이 베어링(42)을 통하여 칼라(36)안에 저어널로 지지되어 있는 슬리이브부분(40)을 구비하여서, 부재(16)가 B'축에 평행한 B＂축상에서 링크부재(14)에 관하여 회전가능하도록 한다. 부재(16)는 또한 생크부분(44)을 구비하고 있는데, 그것의 보어(46)은 슬리이브부분(40)의 보어(48)와 연이어 통해 있다. 부분(40)으로부터 멀리 떨어져 있는 끝부분에서 생크부분(44)은 노즐(50)을 수납하고 있다. 작업물 센서에 대한 간격에 대한 이용을 용이하게 하기 위하여 노즐(50)은 바람직하게 전기절연물질, 예를 들면 기계가공가능한 세라믹으로 만들어져 있다.

전체의 배열장치는 B'축 및 Z축과 동일한 평면에 있는 B＂축이 또한 결과적으로 생크부분(22)이 동심으로 있는 Z축을 교차하면서 생크부분(44)이 또한 Z축에 관하여 동심이다. 또한, B'축과 B＂축 사이의 간격은 B＂축과 노즐(50)의 출구팁(52)과의 사이의 간격과 똑같다.

워크헤드(10)는 제4도에 도시되어 있는 방식으로 적당한 캐리어장치의 튜브(30)에 연결되어 있을 수도 있다. 튜브(30)의 보어(54)안에 뻗어있는 것은 고리모양의 링(56)이다. 세로방향으로 뻗어있는 복수개의 고리모양으로 간격을 두고 있는 콜릿핑거(58; collet finger)들은 링(56)으로부터 튜브(30)의 끝부분 쪽으로 돌출해 있다. 각각의 핑커(58)는 탄성적이며, 기초부재(12)의 일부분이 둥근 표면(28) 둘레에 위치되어 있는 상응하는 오목부(62)들의 각각의 하나에 위치되어 있는 바람직한 둥근형상의 반경방향 돌출부(60)를 구비하고 있다. 핑거(58)들의 탄성은 헤드(10)와 캐리어튜브(30)사이의 연결을 제공하기에 충분하다. 그러나, 헤드(10)에 대한 충돌의 경우에는 핑거들은 헤드(10)로 하야금 비틀리게 하거나 안쪽으로 짧은 거리를 튜브(30)안으로 이동시키고 그것에 의하여 헤드(10)에 대한 손상의 위험을 최소화시킨다. 좋은 점을 안정하게될 것이지만, 헤드(10)는 튜브(30)에 관련하여 수동으로 또는 자동으로 위치에 재결정될 수 있다.

핑거(58)는 기초부재(12)의 표면(28)과 튜브(30)의 보어(54)와의 사이에서 방사상 및 원주방향 양쪽으로 구부러질 수 있도록 탄성적이다. 그러나, 핑거(58)중의 하나는 방사상으로만 구부러질 수 있도록 규제되어 있으며, 이에 따라 헤드(10)를 튜브(30)에 주어진 각도관계에서 안정화시킨다. 그와같은 규제는 예컨데 보어(54)에 형성되어 있고 하나의 핑거가 위치되는 슬롯을 형성하는 방사상 돌출부(30a)에 의한 것이다.

제4a도에 도시되어 있는 바와 같이 튜브(30)의 보어(54)는 축상으로 직면하고 있는 기준면(63a)을 형성하는 방사상 플랜지(63)와 방사상으로 직면하고 있는 기준면(63b)을 보어의 밑바닥에 가지고 있다. 표면(63b)의 아래에 있는 플랜지(63)의 방사상 내면은 일부분이 둥근표면(28)과 짝을 이루도록 아치형상의 것이다. 또한 표면(28)은 표면(63a 및 63b)와 각각 짝을 이루는 방사상 및 축상 연장기준면(28a 및 28b)을 형성하는 고리모양홈을 형성하고 있다. 오목부(62)와 접촉하고 있을 때, 핑거(58)의 돌출부(60)는 기준면(28a 및 63a)사이에서와 기준면(28b 및 63b)사이에서 완전접촉을 보장한다.

정상상태에서 캐리어장치는 Z축을 따라서 그리고 이와 동시에 또는 독립적으로 Z축을 수직한 평면의 X축 및 Y축을 따라서 튜브(30)와 워크헤드(10)를 이동시키는 작동이 가능하다. 또한 캐리어장치는 Z축과 일치하는 A축상에서 튜브(30)와 헤드(10)를 회전시키는 작동이 가능하다. B'축상의 링크부재(14)와 B＂축상의 작업부재(16)의 회전과 연결되도록 하는 이동과 회전으로 헤드(10)는 5축 배열장치로 이동할 수 있다.

B'축상의 링크부재(14)의 회전을 위하여, 이붙이 구동벨트(64)가 제4도에 도시되어 있는 바와 같이 오른쪽 링크부재(14)의 칼라(34)의 외부표면주위를 지나간다. 벨트(64)는 제5도 및 제6도에 단지 부분적으로 도시되어 있으며, 이들 구동시키는 한가지 배열장치가 제10도 및 제11도에 도시되어 있고 대체 배열장치가 제12도 및 제13도에 도시되어 있다. 그러나, 오른쪽 링크부재(14)를 회전시키기 위하여 벨트에 의해 구동이 되는 상태로 부재(14)의 각각은 작업부재(16)에 의해 제공된 연결에 의해 B'축에 대해 함께 회전된다.

제4도와 제5도에 도시되어 있는 바와 같이 왼쪽 링크부재(14)내에는 B＂축에 대한 작업부재의 회전과 이와 동시에 B'축에 대한 부재(14)의 회전용으로 구동배열장치가 구비되어 있다. 배열장치(66)는 기초부재(12)의 부분(20)에 장착되는 제1이붙이 휘일쌍(68,70), 작업부재(16)의 슬리이브부분(40)의 인접끝에 장착되는 제2이붙이 휘일쌍(72,74) 및 레버장치(76)를 포함하고 있다. 휘일(68,70)은 B'축에 대한 별개의 회전을 위하여 동축상에 장착되어 있는 반면에 휘일(72,74)은 B＂축에 대해 동축상에 장착되어 있으나 부분(40)에 대한 회전에 대하여 고정되어 있다. 맨안쪽의 휘일(68,72)은 이붙이 벨트(78)에 의해 서로 연결되어 있으며 그와같은 또 다른 벨트(80)가 맨바깥쪽의 휘일(70,74)을 서로 연결한다.

레버장치(76)는 맞물리는 각각의 위치사이의 이동을 위하여 핀(84)에서 피봇식으로 회전되는 멈춤쇠 아암(82)을 포함하여 휘일(68,70)중의 하나 또는 또 다른 하나의 회전을 방지한다. 장치(76)는 또한 작업헤드(10)의 외부에 위치된 록커아암(90)을 구비하고 있으며 핀(88)위에 피봇식으로 회전가능하게 장착된 벨크랭크 레버(86)를 포함하고 있다. 링크(91)는 끝들 사이에서 피봇식으로 회전가능하게 아암(82)을 아암(90)으로부터 떨어져 있는 레버(86)의 끝에 각각의 핀(93,94)으로 연결시킨다. 이 배열에서 아암(90)의 한쪽을 누르는 것은 레버(86)의 피봇식 운동과 그리고 링크(91)를 통한 아암(82)의 자유단의 운동이 휘일(68,70)중의 하나를 맞물리게 하여 그 휠의 회전을 방지하게 한다. 아암(90)의 다른쪽 끝을 누르면 아암(82)의 피봇식 운동을 역전시켜 휘일(68,70)의 다른 하나를 맞물리게 하여 그 휠의 회전을 방지한다. 각각의 경우에 있어서, 맞물리게 되는 휘일은 B'축에 대한 회전으로부터 방지되거나 이것은 기초부재(12)에 대하여 고정되는 한편 맞물리지 않는 휘일은 부재(12)에 대한 B'축상에서의 회전이 자유롭다.

방사상 내부표면위에 휘일(68,70)의 각각은 휘일(70)에 대한 제11도 및 제13도에 도시되어 있는 바와 같이 축방향으로 뻗은 키이 웨이(94)를 가지고 있다. 아암(82)의 자유단 사이에 휘일(68,70)중 필요되는 하나와 맞물리는 것은 각각의 키이 웨이(94)안에 위치하고 있는 자유단에 의하여 이루어진다. 아암(82)의 자유단의 맞물림이 하나의 휘일에서 다른 하나의 휘일로 변경되는 것은 각각의 키이웨이(94)가 끝과 끝이 일직선으로 정렬되어 있는 기준위치에 워크헤드가 있을때에 이루어진다. 이와 같은 변경이 용이하도록 각각의 휘일둘레에 복수개의 키이웨이가 구비될 수 있지만 각각의 휘일에는 단지 하나의 키이웨이가 필요하다. 기준위치에서 키이웨이들과 워크헤드와의 일직선 정렬은 링크(14)와 작업부재(16)가 그와같은 일직선 정렬을 제공하는 적절한 관계에 있을 때 바람직하게 이루어진다. 워크헤드의 기준위치는 바람직하게도 Z축에 대하여 동심을 이루는 작업부재(16)의 생크부분(44)과, Z축, B'축 및 B＂축이 동일평면상에 놓이는 위치이다. 배열장치는 기준위치에 도달되면 헤들(10)가 Z축을 따라 올려져서 관련되는 아암(90)끝을 접촉부재와 맞물리게 하여 맞물림 변경이 이루어지게 할 수 있다.

B'축에 대한 링크부재(14)의 회전으로 벨트(64)의 작용하에서 기초부재(16)는 링크부재(14)의 단부와 함께 이동된다. 그러나, 휘일(68)의 아암(82)에 의해 맞물린 상태로 휘일(72)은 B＂축에 대한 작업부재(16)의 상응하는 회전으로 이 축에 대하여 회전하는 벨트(78)와 이붙이식으로 맞물림으로써 규제된다. 이와 유사하게 휘일(70)이 아암(82)에 의해 맞물린 상태로 휘일(74)은 부재(16)의 회전으로 B＂축에 대하여 회전하는 벨트(80)에 의해 규제된다. 각각의 경우에 있어서, 부재(16)의 회전은 링크부재(14)의 회전에 대하여 정반대 방향으로 한다. 또한 휘일(72,74)이 함께 회전할 때 휘일(68,70)중에서 아암(82)에 의해 맞물리지 않는 하나는 벨트(78,80)의 각각의 작용하에서 간단히 자유롭게 회전한다.

상기 배열장치에서 아암(82)은 휘일(68,70)안에 직경방향으로 뻗어 있는 것으로 도시되어 있으며, B'축에 대한 링크부재(14)의 회전으로 아암(82)은 그와같은 직경방향에서의 관계에 놓여있게 되지만 맞물리는 휘일(68,70)중의 하나와 같이 회전된다. 따라서 아암(91)의 다른쪽 끝은 핀(88)에 의해 허용되는 1자유도로 회전되는 것에 대하여 규제되지만 핀(93)에 의해 아암(82)에 연결되는 아암(91)의 끝에 가해지는 토오크가 발생될 것이다. 이렇게 되도록 하기 위하여 아암(91)은 아암(91)의 2개의 부분이 B'축과 동축을 이루는 핀(91a)에 의해 연결되어 있는 상태로 그 끝사이에서 분할되어 있다. 따라서 핀(93)에 의해 아암(82)에 연결되는 아암(91)의 부분은 핀(94)에 의해 아암(86)에 연결되는 아암(91)의 부분에 관련하여 핀(91a)에 대해 회전할 수 있다.

휘일(68)은 휘일(72)직경의 두배이다. 또한, 상기한 바와 같이 B'축 및 B＂축 사이의 간격은 B＂축으로부터 노즐팁(52)사이의 간격과 같다. 이러한 결과는 휘일(68)이 아암(82)에 의해 맞물릴 때 기초부재(12)에 관한 링크부재(14)의 회전각의 2배로 부재(16)가 링크부재(14)에 관하여 회전되므로 노즐팁(52)이 A축상에 유지되어 있는 상태로 제로 오프-세트가 얻어진다. 휘일(68)과 비슷한 직경으로 도시되어 있는 휘일(70)은 휘일(74) 직경의 2배보다 더 크다. 따라서 링크부재(14)의 회전 때문에 B＂축이 B'축 및 A축과 동일 평면을 이루는 관계에서 벗어날 때 휘일(70)이 아암(82)에 의해 맞물린 상태에서 주어진 오프-세트가 달성된다. 휘일(70)은 휘일(74) 직경의 4배로 도시되어 있으므로 오프-세트를 제공한다.

제8a도 내지 제8c도는 아암(82)에 의해 맞물리는 휘일(68)에 의해 달성된 제로 오프-세트로 링크부재(14) 및 작업부재(16)의 상대적인 피봇식 회전을 도시하고 있다. 제8b도는 Z축에 수직인 소재의 표면부재(95)위의 X축, Y축 및/또는 A축의 방향으로 워크헤드(10)를 이동시키는데 있어서 요구되는 바와 같이 B＂축이 B'축 및 A축과 동일 평면상에 있을 때 부재(14,16)의 상대위치를 도시하고 있다. 이와 같은 동일평면 관계로부터 그리고 휘일(68)이 계속 맞물린 상태에서 부재(14)는 제8a도 및 제8c도에 각각 도시되어 있는 바와 같이 어느 방향으로도 회전될 수 있으며, 이 회전동안에 부재(16)가 반대방향으로 회전하고 노즐팁(52)이 Z축에 대하여 유지된다. 따라서 워크헤드(10)는 부분(95)는 부분(95)쪽으로 기울어지는 작업물의 각각의 표면부분(96,97)위로 이동할 수 있으며 이와 동시에 X축, Y축, Z축 및/또는 A축 방향으로 이동할 수 있다.

제9a도 내지 제9c도는 제8a도 내지 제8c도에 도시되어 있는 바와 같은 작동을 도시하고 있으나, 주어진 오프-세트는 아암(82)에 의해 맞물려 있는 휘일(70)에 의해 달성된다. 제9b도는 제8b도와 유사하나, 제9a도 및 제9c도는 부재(14 및 16)가 회전하여 Z축과 평행하거나 작은 각도를 이루는 표면부분(98,99)위로 워크헤드(10)가 이동할 수 있게 하는 상태를 도시하고 있다. 제9a도 또는 제9b도에서의 X축, Y축, Z축 및 A축상의 이동과 동시에 일어날 수 있다.

제8a도 내지 제8c도에 도시되어 있는 바와 같이 노즐팁(52)은 제로 오프-세트에 의한 각각의 경우에 있어서 Z축, A축상에 있어나, 이 상태는 부재(14,16)가 회전가능한 모든 각도에서 유지된다. 그러나, 제8a도 내지 제8c도를 제9a도 내지 제9c도와 비교하여 보면 표면부재(96,97)의 각도가 표면부재(98,99)의 각도에 접근할 때 노즐팁(52)이 제로 오프-세트로 상기 표면에 사용될 수 없는 단계에 도달되는 사실이 명백해질 것이다. 따라서 표면(98,99)을 접촉시켜 노즐팁(52)에 의한 이 표면의 맞물림을 방지하려는 부재(14)의 임의 부분이나 캐리어 튜브(30)를 지나서 팁(52)이 돌출하는 상태가 도시되어 있는 제9a도 내지 제9c도에서와 같이 주어진 오프-세트를 변화시키는 것이 필요하게 된다.

워크헤드(10)가 레이저 장치에 사용되고 있는 제4도의 배열장치에서 레이저 광선은 튜브(30)를 측방향으로 따라서 발생원(도시안됨)으로부터 헤드(10)로 통과할 수 있다. 광선은 보어(24)를 거쳐 측방향으로 통과하여 45°로 보어(26)에 장착되어 있는 반사경(100)에 의해 B'축을 따라 Z축, A축으로부터 A축 및 B'축으로 반사된다. 오른쪽 링크부재(14)내부에서 레이저 광선은 45°를 이루며 장착되어 있는 반사경(102)에 의해 B'축으로 반사되며, 그 부재(14)와 함께 이 축에 대하여 회전이 가능하다. 반사경(102)으로부터 광선은 A축과 평행한 공동(32)을 따라 45°로 장착된 반사경(106)을 통하여 B＂축으로 통과한다. 광선은 반사경(104)로부터 45°를 이루며 장착되어 있는 반사경(106)을 통하여 B＂축을 따라 B＂축 및 A축으로 통과하여 작업부재(16)와 함께 회전이 가능하다. 반사경(106)은 광선을 반사시켜서 보어(46)를 따라 축방향으로 통과하여 노즐팁(52)으로부터 나오도록 한다.

초점맞춤렌즈(108)는 반사경(102,104)사이에 공동(32)안에 위치된다. 렌즈(108)는 레이저 광선의 광경로를 교차하여 이 광경로의 나머지 부분에 광선의 초점을 맞춘다. 렌즈(108)는 오른쪽 링크부재(14)의 제거가능부분(11) 내부에 장착되어 있으므로 필요하다면 점선 윤곽선으로 도시되어 있고 보어(46)를 가로질러 뻗어있는 대체렌즈(112)로 대체시킬 수 있다. 렌즈(108)는 렌즈(11)보다 초점거리가 더 길며, 필요하다면 노즐(50)또는 렌즈(112)의 초점거리와 일치하는 기다란 노즐에 의해 대체될수 있도록 제거가능하게 할 수도 있다. 그러나 노즐을 사용하면 워크헤드(10)는 노즐(52)이 다시 끼워질때까지 제로 오프-세트 상태에서 사용될 수 없게 된다는 사실을 알 수 있을 것이다.

제6도는 렌즈(108)가 끼워진 워크헤드(10)를 통과하는 레이저 광선을 도시한다. 도시된 바와 같이 광선(114)은 렌즈(108)의 상류에서 평행하며 그후 좁아진다. 제7도는 렌즈(112)가 끼워진 헤드를 통한 광선(114)의 일부분을 도시한다. 광선은 렌즈(112)의 상류에서 평행하며 그후 테이퍼 경사진다. 전체경로길이는 바람직하게 제5도 및 제7도에 도시된 바와 같이 동일하며, 렌즈(112)는 더 긴 노즐에 의해 수용되는 더 큰 길이를 제공하도록 될 수 있다.

제10도 및 제11도는 링크부재(14)를 회전시키며 구동배열장치(66)를 경유하여 동시에 작업부재(16)를 회전시키기 위한 하나의 장치를 도시한다. 이 장치에 있어서, 속이 비어있는 토오크튜브(120)는 캐리어튜브(30)안에 동축으로 뻗어있으며 한쪽끝은 베어링(122)에 의해 보어(24)안에 회전이 자유롭게 저어널 이음된 하나의 끝부를 갖추고 있다. 튜브(120)의 다른 한쪽끝은 튜브(30)가 일부분을 형성하는 캐리어위에 장착되는 도시되지 않은 모터에 커플링된다. 튜브(120)와 그의 모터가 캐리어와 함께 이동이 자유로운 이 배열장치는 모터의 작동에 의하여 튜브(30)에 대해 튜브(120)가 가역회전이 가능한 상태로 되어 있다.

토오크튜브(120)는 헤드(10)에 대하여 충격이 가해지는 경우에 헤드(10)의 이동을 조정하도록 가요성의 속이 비어있는 형식의 커플링(124)을 구비한다.

즉, 커플링(124)은 헤드(10)를 충격하에서 튜브(30)안으로 비틀거나 이동하는 것을 가능하게 하며, 최소한 부분적으로 일부분이 둥근표면(28)내의 홈(62)으로부터 돌출부(60)를 이탈시킨다.

슬라이브부분(20)으로부터 멀리 떨어진 기초부재(12)의 생크부분(22)의 끝에는 다수의 리미트 스위치(126)들이 제공되며, 이 스위치로부터 작동레버(127)는 홈(62)안의 돌출부(60)의 맞물림의 제어에 따라 좌우된다. 또한, 생크부분(22)의 인접끝상에는 지지아암(128)이 튜브(30,120)중간에 돌출한다. 아암(128)은 이음매 없는 이붙이 벨트(64)의 각각의 회전을 위해 안내로울러(130)를 지지하며 밸브(64)가 튜브(120) 둘레로 지나는 것을 가능하게 한다. 튜브(120) 위에 동심으로 장착된 이붙이 링(132)은 벨트(64)에 의해 밀착끼움되는데 이 배열장치는 Z축 둘레로 A축상의 튜브(120)의 회전이 칼라(34)를 경유하며 링크부재(14)에전달되기 위해 B축상의 회전으로 밸브(64)에 의해 변화되도록 한다.

링크부재(14)를 회전시키는 단순화된 다른 방안의 장치가 제12도 및 제13도에 부분적으로 도시되어 있다. 다른 방안의 장치에 있어서, 밸브(64)는 튜브(30)가 부분적으로 형성하는 캐리어위에 장착된 모터의 출력축상의 이붙이 휘일(도시안됨)로 튜브(30)를 따라 간단히 통과한다. 이 모터의 출력축은 바람직하게 Z축에 직각으로 그리고 Z축을 분할하는 축을 갖는다. 모터는 그것과 함께 회전하기 위하여 캐리어위에 장착되며, 요구되는 바와 같이 벨트(64)를 경유하여 부재(14)를 회전시키기 위하여 직접구동을 제공하도록 조작가능하다.

레이저 장치에 있는 헤드(10)의 사용에 있어서, 레이저 광선에 의해 과열되는 것으로부터 보호하기 위하여 반사경(100,102,104 및 106) 및 렌즈(108)가 필수적이다. 기압기체의 냉각류는 쉽게 반사경(100,102)과 렌즈(108)의 상류표면을 냉각하기 위하여 튜브(30), 보어(24,26) 및 공동(32)을 따라 공급될 수 있으며, 이러한 목적을 위해서 기체는 오른편 링크부재(14)에 있는 구멍(도시안됨)을 통하여 배출된다. 반사경(104,106) 및 렌즈(108)의 하류표면에 절단조력기체의 공급을 위하여 오른편 그리고/혹은 왼편 링크부재(14)안에 적당한 배관이 제공될 수 있다. 또한, 만일 렌즈(112)가 렌즈(108)대신 제공된다면, 가압기체가 쉽게 오른편 링크부재(14)와 렌즈(112)의 상류표면을 따라 모든 반사경에 제공될 수 있으며, 생크부분(44)안의 바이패스 배관은 렌즈(112)의 하류표면에 절단조력기체의 적용을 가능하게 한다. 더욱 더 적당한 배관은 만일 필요하다면 각각의 반사경(100,102,104 및 106)의 뒷면에 가압 또는 절단조력기체가 적용되는 것이 가능하게 할 수 있다. 각각의 경우에 있어서, 가압 및 또는 절단조력기체는 만일 필요하다면 예비 냉각되어질 수 있다.

본 발명의 워크헤드는 X-Y 평면에서의 캐리어의 속도가 작업물에 대한 요구되는 노즐팁속도와 동일(Z축 이동의 작용 이내에서)하게 되는 제로 오프-세트로 조작을 용이하게 한다. 더욱더, 헤드는 그러한 조건이 사용될 때 이동의 시퀀스를 위한 프로그래밍의 단순화를 가능하게 한다. 또한 헤드는 작업물의 표면에 의해 요구되는 경우에 소정된 오프-세트로 조작을 가능하게 할 수 있으며, 프로그램 가능한 제어장치는 오프세트를 X, Y 및 Z축상의 합성부재로 변형시킴으로써 세트의 정도 변화를 고려할 수 있다.

거리센서에 의한 편차의 감지와 함께 프로그램된 경로를 미세하게 빗나갈 수 있는 작동상 복잡한 작업물에 걸쳐 워크헤드의 프로그램된 경로를 사용하는 동안 프로그램 가능한 제어장치는 이들을 X축, Y 및 Z축상의 합성부재로 유사하게 변형시킴으로써 그리고 만일 필요하다면 A, B' 및 B＂축을 조정함으로서 편차의 경로에 약간 조정을 허용한다.

워크헤드는 A축상에서 360°회전을 가능하게 하며, B'축상의 링크부재의 회전은 약 180°에 이르는 각도까지 될 수 있으며, B＂축상의 작업부재의 회전은 180°를 넘는 각도까지 될 수 있다. 헤드의 콤팩트한 설치덕분에 폭넓게 다양한 상황에서 제로 오프-세트를 가진 헤드의 사용을 가능하게 하며, 2개의 링크부재를 사용하는 대칭형태에서도 헤드구조의 안정성이 증가됨에도 불구하고 전체회전량은 증가되지 않는다. 링크부재 또는 하나의 링크부재내의 레이저 광선 초점 맞춤렌즈의 위치는 기계적인 연결길이가 감소될 수 있는 배열장치로 더 긴 초점길이 렌즈의 사용을 허용한다. 그러나, 그러한 렌즈위치 배열장치는 만일 필요하다면 최종 반사경뒤에 더 짧은 초점길이 렌즈로의 변경을 허용할 수가 있다.

결국은 다양한 대안, 변형 그리고/또는 부가가 본 발명의 취지를 벗어나지 않게 상기 기술된 부재의 구조 및 배열장치에 도입될 수 있는 것이다.

Claims (21)

1. 작업매체가 작업물의 표면에 적용될 수 있는 자동차된 기계장치용 워크헤드에 있어서, 상기 워크헤드는, 3축 좌표계의 X-Y평면과 평행한 워크헤드의 축방향 이동을 위하여, 상기 좌표계의 Z축과 평행한 워크헤드의 세로방향이동을 위하여 그리고 Z축과 평행한 A축상에서 워크헤드를 회전시키기 위하여 기계장치의 캐리어 장치에 연결될 수 있는 기초부재, X-Y평면과 평행한 B'축상에서 상기 기초부재와 관련되어 피벗운동가능하게 되도록 상기 기초부재에 연결되어 있는 연결장치, B'축과 평행하게 간격을 두고 있는 B＂축에 대하여 상기 연결장치와 관련되어 피벗운동가능하게 되도록 상기 연결장치에 연결된 작업부재로서 작업매체가 작업매체의 근원으로부터 작업물 표면에 적용되기 위하여 B'축과 B＂축과의 사이의 간격과 같은 거리로 B＂축으로부터 간격을 두고 작업부재의 워크엔드에 형성되어 있는 출구를 작업매체가 통과할 수 있도록 한 경로를 형성하고 있는 작업부재, 그리고 상기 기초부재와 관련된 상기 연결장치의 B'축에 관한 역회전 가능한 피벗운동과 상기 연결장치와 관련된 상기 작업부재의 B＂축에 관한 역회전 가능한 피벗운동을 가능하게 하는 구동 장치를 가지고 있으며, 상기 장치들의 배열에서; (ⅰ) 상기 구동장치는 상기 연결장치와 상기 작업부재의 각각을 B'축과 B＂축의 각각의 상에서 반대방향으로 그리고 상기 기초부재와 관련된 상기 연결장치의 회전각에 2배가 되는 상기 연결장치와 관련된 상기 작업부재의 회전으로 역회전 가능하게 피벗운동시키도록 작동할 수 있고, 그리고 (ⅱ) 상기 작업부재의 출구가 제공되어 있는 상기 워크엔드는 Z축, B'축 및 B＂축이 동일 평면상에 있도록 상기 연결장치와 상기 작업부재가 위치되어 있는 상태에서 워크엔드가 Z축상에서 중심이 있게 되도록 위치되어 있으며, 이에 의하여, 상기 워크헤드의 A축에 대한 회전과 B'축 및 B＂축에 대한 상기 피벗식 회전에도 불구하고, 상기 워크엔드는 Z축에 관하여 제로 오프-세트를 유지할 수 있는 것을 특징으로 하는 자동화된 기계장치용 워크헤드장치.
2. 제1항에 있어서, 구동장치는 적어도 두개의 조건들중 선택된 하나의 조건에서 작동할 수 있으며, 상기 2개의 조건들중 하나의 조건에 있는 구동장치는 작업부재의 피벗식 회전의 각이 상기 연결장치의 피벗식 회전각에 2배가 되는 상태에서 연결장치와 작업부재를 동시에 서로 반대방향으로 역회전가능하게 피벗운동시키도록 작동할 수 있고, 적어도 또다른 하나의 조건에서 상기 작업부재의 상기 워크엔드가 워크헤드의 A축에 관한 회전시 그리고 B'축 및 B＂축에 관한 상기 피벗식 회전시 Z축에 관하여 양의 오프-세트를 가지도록 상기 연결장치와 상기 작업부재로 하여금 동시에 피벗운동하게 작동시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 자동화된 기계장치용 워크헤드장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 작업매체는 기초부재, 연결장치 및 작업부재를 통과하여 작업부재의 출구로 나가는데, 상기 기초부재내에서의 상기 작업매체는 Z축을 따라 이동하고 그 다음에는 B'축을 따라 상기 연결장치로 이동하며, 상기 연결장치내에서의 상기 작업매체는 Z축으로부터 측방향으로 오프-세트된 라인을 따라 이동하며, 그리고 상기 작업부재내에서의 상기 작업매체는 B＂축을 따라 Z축 쪽으로 이동하고 그 다음에는 Z축과 동일 평면상에 있는 라인을 따라 이동하여서 출구로부터 나오는 것을 특징으로하는 자동화된 기계장치용 워크헤드 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 기초부재는 B'축에 관하여 동심인 슬라이브 부분과 상기 슬라이브 부분으로부터 축방향으로 뻗어있고 Z축에 관하여 동심인 생크부분을 가지고 있으며, 상기 기초부재는 상기 슬리이브 부분으로부터 멀리 떨어진 상기 생크부분의 끝부분에서 상기 캐리어 장치에 장치에 연걸가능하게 되어 있고 상기 연결장치는 상기 슬라이브 부분의 적어도 한쪽 끝부분에서 저어널 커플링장치에 의하여 연결되는 것을 특징으로 하는 자동화된 기계장치용 워크헤드장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 슬리이브 부분으로부터 멀리 떨어져 있는 상기 생크부분의 끝부분은 일부가 둥근 외부표면을 가지고 있으며, 이에 의해 상기 생크부분의 끝부분이 상기 캐리어 장치에 연결가능한 것을 특징으로 하는 자동화된 기계장치용 워크헤드장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 멀리 떨어져 있는 생크부분의 끝부분은 Z축 둘레에 각도상으로 이격되어 상기 외부표면에 제공된 복수의 오목부들의 각각의 하나에 위치하고 있는 상기 캐리어 장치의 복수의 탄성핑거의 각각에 의하여 상기 캐리어 장치에 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동화된 기계장치용 워크헤드장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 연결장치는 축에 관하여 한쪽으로 오프-세트된 링크를 가지고 있고, B'축 및 B''축에 관하여 동심인 각각의 저어널 커플링들에 의하여 상기 기초부재와 상기 작업부재에 연결되어 있는 대향된 끝부분들을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 자동화된 기계 장치용 워크헤드장치.
8. 제4항에 있어서, 상기 연결장치는 Z축에 관하여 한쪽으로 오프-세트된 링크를 가지고 있고, B'축 및 B''축에 관하여 동심인 각각의 저어널 커플링들에 의하여 상기 기초부재와 상기 작업부재에 연결되어 있는 대향된 끝부분들을 가지고 있는데, B'축에 관하여 동심인 저어널 커플링은 상기 기초부재의 슬리이브 부분의 한쪽 끝부분에 링크부분을 연결시키는 것을 특징으로 하는 자동화된 기계장치용 워크헤드장치.
9. 제7항에 있어서, 상기 연결장치는 Z축에 관하여 다른 한쪽으로 오프-세트된 또 다른 하나의 링크를 구비하고 있는데, 상기 링크들은 서로 평행하에 이격된 관계에 있는 것을 특징으로 하는 자동화된 기계장치용 워크헤드장치.
10. 제1항에 있어서, 작업부재는 B''축에 관하여 실질상 동심인 관모양의 몸체부분과, 그리고 Z축을 포함하고 있는 평면에서 상기 몸체부분으로부터 측방향으로 뻗어있는 노즐부분을 가지고 있으며, 상기 연결장치는 상기 몸체부분의 적어도 한쪽 끝부분에서 저어널 커플링 장치에 의하여 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 자동화된 기계장치용 워크헤드장치.
11. 제1항에 있어서, 구동장치는 상기 연결장치는 B'축에 관하여 피벗운동시키기 위하여 구동커플링장치를 통해 작동가능한 모우터 달린 구동열로 부터의 구동을 수납하도록 되어 있는 상태에서, 작업부재의 B'축에 관한 동시적인 피벗운동이 상기 연결장치의 회전에 반응하는 상기 구동장치의 모우터없는 구동열에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동화된 기계장치용 워크헤드장치.
12. 제11항에 있어서, 구동장치는 B'축에 관하여 각각 동축으로 장착되어 있는 제1 및 제2휘일장치들을 포함하고 있으며, 상기 제1휘일장치는 모우터 달린 구동열의 작용하에서 회전가능하고 상기 연결장치와 함께 B'축에 관하여 회전하기 위하여 상기 연결장치에 커플링되어 있고, 상기 제2휘일장치는 B'축에 관련된 회전에 대하여 고정적이며 상기 모우터없는 구동열은 B''축과 동축으로 상기 작업부재상에 장착되고 있고 상기 제2휘일장치에 커플링되어 있는 제3휘일장치를 포함하고 있어 제3휘일장치 및 상기 작업부재로 하여금 상기 연결장치의 회전에 반응하여 B''축에 관한 회전을 일으키게 하는 것을 특징으로 하는 자동화된 기계장치용 워크헤드장치.
13. 제12항에 이어서, 제2 및 제3휘일장치의 각각은 정방향 구동열에 의하여 커플링으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 자동화된 기계장치용 워크헤드장치.
14. 제12항에 있어서, 제2 및 제3휘일장치의 각각은 한쌍의 동축 휘일부재로 구성되어 있으며, 제2 휘일장치쌍의 각각의 휘일부재는 제3휘일장치 쌍의 각각의 휘일부재에 구동적으로 커플링되어 두세트의 상호연결된 휘일부재들을 제공하며, 상기 각각의 세트는 상기 연결장치와 상기 작업부재의 회전에 대한 각각의 구동비를 제공해서 상기 하나의 구동비가 상기 작업부재의 워크에드에 대하여 Z축에 관한 제로 오프-세트를 유지시키고 다른 하나의 구동비가 상기 워크엔드에 대하여 양의 오프-세트를 제공하고 있으며, 상기 워크 헤드는 상기 세트들중의 선택된 하나로 하여금 작동될 수 있게 하는 멈춤쇠 장치를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 자동화된 기계장치용 워크헤드장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 멈춤쇠 장치는 제2휘일장치쌍의 휘일부재들의 하나 또는 다른 하나를 맞물어서 선택된 세트를 작동시키고 있는 각각의 위치사이에 멈춤쇠 아암을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 자동화된 기계장치용 워크헤드장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 멈춤쇠 아암은 워크헤드의 외부에 위치되어 있는 작동레버를 포함하고 있는 레버장치의 부분을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 자동화된 기계장치용 워크헤드장치.
17. 제1항에 있어서, 레이저 광선으로 구성되어 있는 작업매체를 작업물의 표면에 적용시키기 위한 자동화된 기계장치를 위하여, 상기 기초부재, 연결장치 및 작업부재는 상기 광선을 위한 연속적인 광경로를 형성하고 있으며, 여기에서 일련의 광선은 상기 경로를 따라 위치되어 있는 반사경에 반사되므로 상기 광선은 광원으로부터 Z축을 따라 상기 기초부재안으로 수납가능하고 Z축으로부터 B'축을 따라 반사되고 그 다음에 상기 연결장치를 통하여 Z축과 평행한 평면에 반사되어 연결장치로부터 B''축을 따라 작업부재안으로 반사되고 그 다음에 상기 작업부재의 출구로부터 나오기 위하여 Z축을 포함하고 있는 평면에 있는 상기 작업부재에 반사되며, 작업물의 표면에 대한 적용을 위한 레이저 광선의 초점을 맞추기 위하여 B'축 너머에 있는 광경로에 초점맞춤렌즈가 있는 것을 특징으로 하는 자동화된 기계장치용 워크헤드장치.
18. 제1항에 있어서, 상기 기초부재는 B'축에 관하여 동심인 슬리이브 부분과, 상기 슬리이브 부분으로부터 측방향으로 뻗어있고 축에 관하여 동심인 생크부분을 가지고 있으며, 상기 베이스부재는 상기 슬리이브 부분으로 멀리 떨어진 상기 생크부분의 단부에서 상기 캐리어 장치에 연결가능하고, 상기 연결장치는 저어널 커플링장치에 의하여 상기 슬리이브 부분의 적어도 한쪽 단부에 연결되며, 상기 작업부재는 B''축에 관하여 동심인 관모양의 몸체부분과, Z축을 포함하고 있는 평면에서 상기 몸체부분으로부터 측방향으로 뻗어있는 노즐부분을 가지고 있으며, 상기 연결장치는 저어널 커플링 장치에 의하여 상기 몸체부분의 적어도 한쪽 단부에 연결되며, 그리고 상기 연결장치는 Z축에 관하여 마주한 측면들중 각각 하나의 측면상에 각각 측방향으로 간격을 두고 있는 제1 및 제2링크를 가지고 있으며, 각각의 링크가 각각의 커플링들에 의하여 상기 기초부재의 슬리이브 부분 및 상기 작업부재의 몸체부분의 각각의 단부에 연결되는 마주한 단부들을 포함하고 있으며, 그리고 상기 구동장치는 상기 연결장치를 B'축에 관하여 피벗운동시키기 위하여 구동커플링장치를 통해 작동가능한 모우터 달린 구동열로 부터의 구동을 수납하도록 되어 있는 상태에서 작업부재의 B''축에 관한 동시적인 피벗운동이 상기 연결장치의 회전에 반응하는 상기 구동장치의 모우터없는 구동열에 의하여 이루어지며 구동장치는 B'축에 관하여 각각 동축으로 장착되어 있는 제1 및 제2휘일장치들을 포함하고 있고, 제1휘일장치는 모우터 달린 구동열의 작용하에서 회전가능하고 상기 연결장치와 함께 B'축에 관하여 회전하기 위하여 상기 연결장치에 커플링되어 있으며, 제2휘일장치는 B'축에 관련된 회전에 대하여 고정되어 있고, 모우터없는 구동열은 B''축과 동축으로 상기 작업부재상에 장착되어 있고 상기 제2휘일장치에 커플링되어 있는 제3휘일장치를 포함하고 있어 제3휘일장치 및 상기 작업부재로 하여금 상기 연결장치에 회전에 반응하여 B''축에 관한 일으키게 하며, 상기 제1 및 제2휘일장치는 제1휘일장치가 상기 제1링크에 커플링되어 있고 제2휘일장치가 상기 기초부재의 슬리이브 부분에 커플링되어 있는 상태에서 상기 기초부재의 슬리이브 부분의 각각의 단부에 인접해 있으며, 상기 제2 및 제3휘일장치와 구동열은 제3휘일장치가 제2링크에 커플링되어 있는 상기 작업부재 몸체부의 단부상에 장착되어 있는 상태에서 제2링크내에 있는 것을 특징으로 하는 자동화된 기계장치용 워크헤드장치.
19. 제18항에 있어서, 제1휘일장치는 상기 연결장치를 피벗운동시키는 외부의 모우터 달린 구동장치의 작용하에서 회전가능한 휘일부재를 구비하고 있으며, 그리고 제2 및 제3휘일장치의 각각은 한쌍의 동축 휘일부재들을 구비하고 있고, 제2휘일장치쌍의 각각의 휘일부재는 제3휘일장치상의 각각의 휘일부재와 구동적으로 커플링되어 두세트의 상호 연결된 휘일부재들을 제공하고, 상기 각각의 세트는 상기 연결장치와 상기 작업부재의 회전에 대한 각각의 구동비를 제공하여 상기 하나의 구동비가 상기 작업부재의 워크엔드에 대하여 Z축에 관한 제로 오프-세트를 유지시키고 다른하나의 구동비가 상기 워크엔드에 대하여 양의 오프-세트를 제공하고 있으며 상기 워크헤드는 상기 세트들중의 선택된 하나로 하여금 작동될 수 있게 하는 멈춤쇠 장치를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 자동화된 기계장치용 워크헤드장치.
20. 제18항에 있어서, 자동차된 레이저 기계장치를 위하여 상기 기초부재, 연결장치 및 작업부재는 그 가운데에 상기 광선을 위한 광경로의 연속하는 부분들을 형성하고 있으며, 상기 광선은 상기 기초부재의 생크부분을 통과하기 위하여 외부광원으로부터 Z축을 따라 수납가능하게 되고 제1반사경은 상기 광선을 B'축을 따라 제1링크 안으로 반사시키기 위하여 상기 기초부재의 슬리이브 부분안에 위치되어 있고, 제2 및 제3반사경들은 상기 광선을 B'축으로부터 Z축과 평행한 평면에 있는 B''축으로 해서 상기 평면으로부터 B''축을 따라 Z축으로 각각 반사시키기 위하여 제1링크안에 위치되어 있으며, 제4반사경은 상기 광선을 B''축으로부터 Z축을 포함하고 있는 평면에 있는 상기 작업부재의 상기 노즐을 통하여 반사시키기 위하여 상기 작업부재의 몸체부분안에 위치되어 있으며, 작업물의 표면에 적용되는 상기 광선을 초점맞추기 위하여 B''축을 넘어 광경로에 렌즈가 있는 것을 특징으로 하는 자동화된 기계장치용 워크헤드장치.
21. 제1항에 있어서, 상기 기초부재는 상기 캐리어 장치내에서 Z축에 관하여 동축으로 뻗어있는 토오크 튜브에 연결되어 있는 상태에서 상기 토오크 튜브의 회전이 B'축과 B''축과 관하여 상기 연결장치와 상기 작업부재를 각각 회전시키기 위해 상기 구동장치에 구동을 전달하는 것을 특징으로 하는 자동화된 기계장치용 워크헤드장치.

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