(57)【要約】ワークピースの表面の凸凹を低減するためのエアーカーボンアークシステムは、制御ボックスと、前記制御ボックスに動作可能なように接続され、アークを発生するために前記ワークピースと協働するように構成されているトーチヘッドと、前記制御ボックスに動作可能なように接続され、前記ワークピースの前記表面の前記凸凹を低減するための手段を有するペンダントとを含む。【選択図】図１
2014521521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークピースの表面の凸凹を低減するためのエアーカーボンアークシステムであって、
制御ボックスと、
前記制御ボックスに動作可能なように接続され、アークを発生するために前記ワークピースと協働するように構成されているトーチヘッドと、
前記制御ボックスに動作可能なように接続され、前記ワークピースの前記表面の前記凸凹を低減するための手段を有するペンダントと、を含むことを特徴とするエアーカーボンアークシステム。
【請求項２】
前記トーチヘッドは、前記アークを発生するために前記ワークピースと協働するための電極と、
前記ワークピースに向かって前記電極を前進させるため、または、前記ワークピースから離れて前記電極を後退させるためのモーターと、を含む請求項１に記載のエアーカーボンアークシステム。
【請求項３】
前記ワークピースの前記表面の前記凸凹を低減するための前記手段は、前記モーターを失速させるための、および、前記モーターが前記ワークピースに向かって前記電極を前進させることまたは前記ワークピースから離れて前記電極を後退させることを防止するためのオペレーター入力を含む請求項２に記載のエアーカーボンアークシステム。
【請求項４】
前記ワークピースの前記表面の前記凸凹を低減するための前記手段は、前記モーターを失速させるための、および、前記モーターが前記ワークピースに向かって前記電極を前進させることまたは前記ワークピースから離れて前記電極を後退させることを防止するための自動動作をさらに含む請求項３に記載のエアーカーボンアークシステム。
【請求項５】
前記システムは、前記ワークピースの前記表面の前記凸凹を検出するための接触センサーをさらに含む請求項４に記載のエアーカーボンアークシステム。
【請求項６】
前記接触センサーは、針を含む請求項５に記載のエアーカーボンアークシステム。
【請求項７】
前記システムは、前記ワークピースの前記表面の前記凸凹を検出するための非接触センサーをさらに含む請求項４に記載のエアーカーボンアークシステム。
【請求項８】
前記非接触センサーは、レーザーを含む請求項７に記載のエアーカーボンアークシステム。
【請求項９】
前記ペンダントは、システムパラメーター情報を保存するためのマイクロプロセッサを含む請求項１に記載のエアーカーボンアークシステム。
【請求項１０】
前記ペンダントは、前記システムパラメーター情報を表示するための表示スクリーンを含む請求項９に記載のエアーカーボンアークシステム。
【請求項１１】
前記マイクロプロセッサは、システム動作情報を保存するように構成されている請求項９に記載のエアーカーボンアークシステム。
【請求項１２】
前記ペンダントは、前記システム動作情報を表示するための表示スクリーンを含む請求項１１に記載のエアーカーボンアークシステム。
【請求項１３】
ワークピースの表面の凸凹を低減するためのエアーカーボンアーク装置であって、
制御ボックスと、
前記制御ボックスに動作可能なように接続され、アークを発生するために前記ワークピースと協働するように構成されているトーチヘッドと、
前記制御ボックスに動作可能なように接続され、前記ワークピースの前記表面の前記凸凹を低減するための手段を有するペンダントと、を含むことを特徴とするエアーカーボンアーク装置。
【請求項１４】
ワークピースの表面の凸凹を低減する方法であって、
前記ワークピースの前記表面から材料を除去するためにエアーカーボンアークシステムを動作する工程と、
前記ワークピースの電圧を測定する工程と、
前記ワークピースの前記電圧を略一定に維持するように、前記ワークピースの前記表面に対して電極の位置を制御する工程と、
前記ワークピースの前記表面の前記凸凹が検出されたとき、前記電極の前記位置を制御する工程を中断する工程と、を含み、
前記エアーカーボンアークシステムは、
制御ボックスと、
前記電極を有し、前記制御ボックスに動作可能なように接続され、アークを発生するために前記ワークピースと協働するように構成されているトーチヘッドと、
前記制御ボックスに動作可能なように接続されているペンダントと、を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本願は、２０１１年８月１８日に出願されたアメリカ仮出願第６１／５２５，０２４号の優先権を要求する。その出願の全ての内容はここに挿入される。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、エアーカーボンアークシステム、エアーカーボンアーク装置、およびそれを使用する方法に関する。より具体的に、本発明は、ワークピース表面の凸凹を検出および／または低減するエアーカーボンアークシステム、エアーカーボンアーク装置およびそれを使用する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
この項における説明は、本発明に関する背景情報を提供するに過ぎず、先行技術を構成するものではない。
【０００４】
エアーカーボンアークシステムおよびプロセスは、広く、種々の用途で使用されている。例えば、金属加工やキャスティング最終加工、石油化学技術、建設、鉱業、一般的な修繕、およびメンテナンスなどが挙げられる。金属加工やキャスティング最終加工に関し、エアーカーボンアーク金属除去システムおよびプロセスは、削りとるため、溝を彫るため、切断するため、表面から金属を洗い流すために使用される。ほぼ全ての金属は、加工される。金属は、特に限定されないが、カーボンスチール、ステンレススチールおよび他の鉄合金、灰色で可鍛性のある延性鉄、アルミニウム、ニッケルおよび銅合金、および他の非鉄金属などを含む。
【０００５】
平面（flat）で、平坦（flush）で、平滑（smooth）な面および／または他の一定な面を有するように、ワークピースを改良するエアーカーボンアーク金属除去システムまたはプロセスを使用することは好ましい。しかしながら、ワークピースの表面が凸凹である場合、エアーカーボンアークシステムプロセスの使用により、平面で、平坦で、平滑な面および／または他の一定な面を製造することは、困難である。
【０００６】
物体から耐摩耗加工を施された材料を除去および／または再付与することは好ましい。「耐摩耗加工処理」は、基板の耐摩耗性および耐食性を改善する目的で、基板に硬質材料の層を付与する工程を含む技術である。硬質材料の層は、溶接または熱スプレーによって物体に付与される。アーク溶接による耐摩耗加工処理は、工業部品（先行する新しい部品）のサービス寿命を延ばすための表面作業として、またはメンテナンスプログラムの一環として使用される。耐摩耗加工処理は、機械の休止時間や生産コストを十分に節約することになる。その結果、このプロセスは、鋼、セメント、鉱業、石油化学、電力、サトウキビおよび食品のような多くの産業に適用されている。
【０００７】
鉄鋼所のロールやシャフトは、しばしば耐摩耗加工処理が施される。例えば、ロールおよびシャフトは、互いに隣接し、ロールまたはシャフトの長さ部分または長さの全てに沿って均一に離間された、耐摩耗加工処理を施された同心円の組を有するように、通常改良される。別の例として、ロールまたはシャフトは、互いに隣接し、ロールまたはシャフトの長さ部分または長さの全てに沿って均一に離間された、耐摩耗加工処理を施された正方形形状の表面の組を有するように、改良される。耐摩耗加工処理が施された鉄鋼所のロールは、ペーパー工場用のロール粉砕機のような種々の用途に用いられる。
【０００８】
耐摩耗加工処理の利点にもかかわらず、耐摩耗加工処理が施された材料は、部品の耐摩耗加工処理が施されていない材料より前に、摩耗を受ける。これは、耐摩耗加工処理が施された材料の脆弱性または他の性質のような多くの要因による。または、これは、部品が動作中である間、部品の耐摩耗加工処理が施された部分がしばしば部品のワーキング表面であり、したがって、ストレスおよび力に不均化を起こす事実による。これらと他の要因および操作条件の変化の結果、摩耗加工処理が施された材料は、均一に摩耗しないし、凸凹の表面を含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、ワークピース表面の凸凹を検出および／または低減するためのエアーカーボンアークシステム、装置およびそれを使用する方法を提供することが求められている。
【００１０】
先行技術の限定や欠点を解消するために、本システム、装置および方法は、ワークピース表面の凸凹を検出および／または低減するためのエアーカーボンアークシステム、装置およびそれを使用する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
一つの目的において、エアーカーボンアークシステム（air-carbon arc system）は、ワークピース表面の凸凹（irregularities）を検出および／または低減するために提供される。そのシステムは、制御ボックスと、前記制御ボックスに動作可能なように結合され、アークを発生させるために前記ワークピースと協働するように構成されているトーチヘッドと、前記制御ボックスに動作可能なように結合され、前記ワークピースの表面の凸凹を低減するための手段を有するペンダントとを含む。そのシステムは、手動または自動のいずれかで、凸凹を検出および／または低減することができる。
【００１２】
別の目的において、エアーカーボンアーク装置は、ワークピース表面の凸凹を検出および／または低減するために提供される。その装置は、制御ボックスと、前記コントロールボックスに動作可能なように結合され、アークを発生させるために前記ワークピースと協働するように構成されているトーチヘッドと、前記制御ボックスに動作可能なように結合され、前記ワークピースの表面の凸凹を低減するための手段を有するペンダントとを含む。そのシステムは、手動または自動のいずれかで、凸凹を検出および／または低減することができる。
【００１３】
また別の目的において、方法は、ワークピース表面の凸凹を低減するために提供される。その方法は、前記ワークピース表面から材料を除去するエアーカーボンアークシステムを動作する工程と、ワークピースの電圧を測定する工程と、ワークピースの電圧を略一定に維持するように、ワークピース表面に対して電極の位置を制御する工程と、ワークピース表面の凸凹が検出されるとき、電極の位置を制御する工程を中断する工程と、を含む。前記エアーカーボンアークシステムは、制御ボックスと、電極を有し、前記コントロールボックスに動作可能なように結合され、アークを発生させるために前記ワークピースと協働するように構成されているトーチヘッドと、前記制御ボックスに動作可能なように結合されるペンダントとを含む。
【００１４】
また、この説明の一部に加えられ、この説明の一部を形成する図とクレームに関し、以下の詳細な説明を検討した後、システム、装置および方法の目的、特徴および利点は、当業者に容易に明らかになる。
【００１５】
また、応用エリアは、ここに提供される説明から明らかになる。詳細な説明および特定の実施例は、説明の目的にのみ使用され、本発明の範囲を限定する意図ではない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本発明がよく理解されるために、添付した図面を参照して、実施例によって与えられる種々の形態を説明する。
【００１７】
【図１】図１は、本発明の原理を具体化する、制御ボックスと、トーチヘッドと、リモートペンダントとを有するエアーカーボンアークシステム１０を表すフローチャートを示す。
【００１８】
【図２】図２は、説明の目的のためにサイドカバーパネルの一方が除去された、図１に示される制御ボックスのような制御ボックスの等角図である。
【００１９】
【図３】図３は、説明の目的のためにサイドカバーパネルの他方が除去された、図２に示される制御ボックスの第２の等角図である。
【００２０】
【図４】図４は、図１に示されるトーチヘッドのようなトーチヘッドの等角図である。
【００２１】
【図５】図５は、図４に示されるトーチヘッドの分解等角図である。
【００２２】
【図６】図６は、図１に示されるリモートペンダントのようなリモートペンダントの等角図である。
【００２３】
【図７】図７は、図６に示されるリモートペンダントの第２の等角図である。
【００２４】
【図８】図８は、図５および図６に示されるトーチヘッドのようなトーチヘッドからフィックスチャーと電極に位置するワークピースの断面図である。
【００２５】
ここに説明される図面は、説明の目的のためにのみ使用され、本発明の範囲を限定する意図ではない。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下の説明は、実際、単なる例示にすぎず、本発明、用途または使用を限定する意図ではない。
【００２７】
図１を参照して、図１は、本発明の原理を具体化するエアーカーボンアークシステム１０を表すフローチャートを示す。エアーカーボンアークシステム１０は、主に、システム１０を制御するための制御ボックス１２と、溶接アークを発生するための、電極２４を有するトーチヘッド１４と、システム１０オペレーターから操作入力を受けるリモートペンダント１６と、ワークピース２０上の凸凹表面を検出および／または補正するための水平位置制御部（horizontal positioning controls）１８とを有する。ワークピース２０は、フィックスチャー２２内に固定されており、システム１０と機能的に連結されている。システム１０は、ガウジング（gouging）、溝入れ（開先）、切断、ワークピース２０のような表面から金属を洗い流すフラッシング（flushing）のような種々の操作のために使用される。
【００２８】
溶接電源部２５は、溶接電源（welding power）２６と、制御ボックス１２と、トーチ電源（torch power）３２とを経由して、トーチヘッド１４に電源を供給する。一つの形態において、溶接電源部２５は、１６００アンペアの電流を有している。しかし、それは、別の設定で動作してもよい。操作の時およびアーク放電モードの時、溶接電源部２５からの電流は、制御ボックスを通ってトーチヘッド１４に流れ、電極２４に沿って、アークを介して（図示しない）ワークピース２０に流れる。アークは、ワークピース２０の局所的な部分を熱する。それは、電極２４を消耗する原因となり、ワークピース２０の局所的な部分が融解金属になる原因となる。図に示された電極２４は、カーボンに基づいているが、別の材料で作られていてもよい。図に示されたトーチヘッド１４は、５／１６インチ〜３／４インチの電極をガウジングする見える組立体（show assembly）を含んでいる。しかし、別の容量を有するトーチヘッドが使用されてもよい。加えて、図に示され電極２４は、ワークピース２０の表面に対して、４５度の角度で位置されている。しかし、それは別の位置で使用されてもよい。
【００２９】
図に示されるシステム１０は、ワークピース２０に溝を形成することができる。例えば、システム１０は、一つの経路を有する、１〜１／８インチ（２８．６ｍｍ）の種々の深さのＵ字状またはＪ字状の溝および２以上の経路を有するより大きい深さの溝を形成することができる。以下の表は、電極サイズと他のパラメーターを選択するために使用される典型的な情報を提供する。
2014521521.tif 000003
【００３０】
図１に示されるシステムは、溶接工／オペレーターがリモートペンダント１６上の「スタート」ボタンを押すと、ガウジング電流のみが存在することを保障するコンタクタエンゲージ（contactor engage）４０を含む。コンタクタエンゲージ４０は、閉鎖位置（電流がトーチヘッド１４に搬送されることができる）と、開放位置（電流がトーチヘッド１４に搬送されることができない）との間で移動可能である。
【００３１】
図１に示されるシステムは、ワークピース２０から離れて融解金属をスプレーするためのトーチヘッド１４に圧縮エアーを搬送するための部品（components）をさらに含む。具体的に、圧縮エアー注入口２８は、制御ボックス１２に圧縮エアーを供給する。そして、制御ボックス１２は、圧縮エアー排出口３０と、トーチヘッド１４とへの圧縮エアーの流れを制御する。図に示されるシステム１０は、６０〜１００ｐｓｉの圧縮エアーを使用するが、異なる設定で動作してもよい。ワークピース２０の局所的エリアから離れて融解金属を融解およびスプレーすることによって、アークと圧縮エアーとは、ワークピース２０の局所的なエリアから材料を効果的に除去するために協働する。それによって、ワークピースを、ガウジング、切断、スコーリング（scoring）、または別の方法で改良している。材料は、ワークピース２０から種々の量およびパターンで除去される。これは、ワークピース２０に対するトーチヘッド１４の移動、トーチヘッド１４の動作設定、ワークピース２０と電極２４の特性およびその他の可変のものに依存している。システム１０は、米国特許第４，７９７，５２８号に開示されたシステム、装置およびプロセスのような、融解金属を除去するための真空システムを含んでいてもよい。その米国特許第４，７９７，５２８号の発明の名称は、「真空カーボンエアー金属除去プロセスおよび装置」である。その内容は、ここにリファレンスとして挿入される。
【００３２】
ＡＣ電力２７は、制御ボックス１２と、トーチヘッド１４のモーター４１（図４、５）と、トラクターシステム４２とを作動するための電源を供給する。図１に示されるＡＣ電力２７は、好ましくは、６０ヘルツあたり１２０ボルトまたは５０ヘルツあたり２２０ボルトで動作する。しかし、これは別の設定で動作してもよい。図２を参照して、制御ボックス１２は、２つのプラグ２７ａ、２７ｂを含み、その一方は６０ヘルツあたり１２０ボルトで動作し、他方は５０ヘルツあたり２２０ボルトで動作する。モーター４１は、トーチヘッド１４内に位置され、ワークピース２０に向かって電極２４を搬送するよう、または、ワークピース２０から離れて電極２４５を後退させるように構成されている。モーターは、制御ボックス１２からトーチヘッド１４に延在するモーター供給口（motor feed）３４ａとモーター後退口（motor retract）３４ｂによって制御される。トラクターシステム４２は、モーターおよび車輪を有するような、トーチヘッド１４の横移動を引き起こすシャーシ（chassis）である。トラクターシステム４２は、トラクターシステム４２の移動を支持し、促進するためのトラックペアを含んでいる。トラクターシステム４３は、トラクターシステム４２に電源を提供し、１２０ボルトまたは２２０ボルトで動作する。
【００３３】
モーター４１は、電圧センシング配線３６からの入力に基づいて制御ボックス１２によって制御される。例えば、図１に示されるシステム１０が動作しているとき、電圧センシング配線３６と、電圧アース配線３８と、コンタクタエンゲージ４０（閉鎖されるように作動するとき）は、電極２４とワークピース２０との間の距離に依存して変化する電圧を有する閉回路を協働して規定する。システム１０が動作して、アーク放電モードにあるとき、電圧は、電極２４とワークピース２０との間の距離に比例する。すなわち、電極２４がワークピース２０に向かって動くと、電圧センシング配線３６によって測定される電圧は減少する。同様に、電極２４がワークピース２０から離れるように動くと、電圧センシング配線３６によって測定される電圧は上昇する。
【００３４】
図に示されるリモートペンダント１６は、システム１０の動作モードを変え、選択するためのモードセレクトボタン４６ａ、４６ｂ、４６ｃを含む。作動モードと他のパラメーターは、表示スクリーン４８に表示される。また、図に示されるリモートペンダント１６は、トラクターシステム４２によりトーチヘッド１４の位置を調節するための移動ボタン５２と、トーチヘッド１４に対して電極２４を搬送または後退させるためのジョグボタン５４ａ、５４ｂとを含む。また、図に示されるリモートペンダント１６は、システム１０の動作モードおよび／または動作設定を調節するための回転ダイアル５８を含む。
【００３５】
動作中、システム１０の種々の部品は、異なる軸に沿って、互いに対して移動する。例えば、図に示されるシステム１０において、トーチヘッド１４は、トラクターシステム４２によって、ワークピース２０に対して移動することができる。ワークピース２０は、フィックスチャー２２によって、トーチヘッド１４に対して回転することができる。電極２４は、モーター４１によって、ワークピース２０に向かって、または、ワークピース２０から離れて移動することができる（図４、５）。
【００３６】
＜標準動作モード＞
オペレーターが、平滑で、比較的または完全に一定な表面を有するワークピースをガウジングするためにシステム１０を使用することを望むとき、標準動作モードでシステムを操作する。標準動作モードにおいて、トーチヘッド１４またはフィックスチャー２２は、所望の一定の移動速度で移動し、制御ボックス１２はワークピース２０の所望の電圧を維持する。
【００３７】
ワークピース２０が平坦（平面）であると、オペレーターは、ワークピース２０を横切る所望の移動速度にトラクターシステム４２を設定する。ワークピース２０は、トラクターシステム４２のように所定の位置に固定される。トーチヘッド１４は、一直線にワークピース２０を横断して移動する。
【００３８】
ワークピース２０が円形であると、オペレーターは、ワークピースのまわりに同心円を作るためにフィックスチャー２２を連続して回転させる。このプロセスにおいて、トラクターシステム４２とトーチヘッド１４は、一定の位置に維持される。一方、フィックスチャー２２とワークピース２０は、同心円を形成するように回転する。円が削り取られた後、オペレーターは、アーク放電を停止し、次の円の位置を決定するために、ワークピースの軸に沿ってトーチヘッド１４を横に移動させる。
【００３９】
ワークピースが平坦であるか円形であるかにかかわらず、システム１０が標準動作モードで操作されると、オペレーターは、所望の電圧に制御ボックス１２を設定する。そして、モーター４１は、電圧センシング配線３６においてオペレーターが特定した電圧を維持するように、ワークピース２０に向かって、または、ワークピース２０から離れて電極２４を移動するように自動的に動作する。たとえば、整調ノブ（tune knob）５８を使用することによって、システムオペレーターは、制御ボックス１２に目的の電圧と所望の電圧範囲を入力する。更なる例として、システム１０のオペレーターは、プラスマイナス０．５ボルトの範囲で４０ボルトの所望の電圧で、図１のシステム１０を操作することを選択してもよい。システム１０がオペレーターが特定した電圧を維持するように構成されているとき、アーク強度と、ワークピース２０から除去される材料の量とは、ワークピース２０の一定のまたはほぼ一定の二面（across flat）部分、または、ワークピース２０の一定の部分に残っている。
【００４０】
トラクターシステム４２の横断速度またはフィックスチャー２２の回転速度、ならびにワークピース２０の所望の電圧のような所望の設定を選択した後、オペレーターは、スタートボタン５０を押し下げ、溶接電源部２５から電極２４に移動する電流を引き起こす。その結果、アークが電極とワークピース２０との間に形成される。オペレーターがストップボタン５６を押し下げると、電流はもはや溶接電源部２５から電極２４に流れず、電極２４とワークピース２０との間のアークは停止する。
【００４１】
アークの電圧と、材料がワークピース２０から除去される割合（rate）とは、電極２４の先端とワークピース２０との間の距離に依存するので、オペレーターがシステム１０を使用し始める前に、ワークピース２０が平面で、平坦（flush）で、平滑で、および／または他の一定な表面であった場合、標準動作モードは、比較的平面で、平坦で、平滑で、および／または他の一定な表面を形成するために効果的である。しかしながら、標準動作モードを使用するオペレーターにとって、ワークピース２０の表面の凸凹を低減することは困難である。より具体的に、制御ボックスは、標準動作モード中、ワークピース２０と電極２４との間の一定の距離を維持するから、電極２４は、凸凹を低減するよりむしろ、凸凹表面をたどり（trace）、場合により大きく見せる傾向がある。
【００４２】
図８は、フィックスチャー２２と電極２４に位置したワークピース２０の断面図である。ワークピース２０は、耐摩耗処理加工が徐々に削り取られ、または摩耗したくぼみ（depression）６２を除いて、ワークピース２０の外周のまわりに一定の厚さを有する耐摩耗処理が施された部分を有する。システム１０が標準動作モードで図８に示されるワークピース２０上を動作すると、オペレーターの入力に基づいて特定の深さに耐摩耗処理加工を除去する。例えば、システム１０は、点線６４で示されたような深さに耐摩耗処理加工を除去するように、所望の電圧設定を有する。
【００４３】
標準動作モード中に動作するシステムは、電極２４の先端６６と、機械加工されるワークピース２０の部分との間で一定の距離を維持するので、点線６４は、ワークピース２０の一定の直径部分のまわりに比較的平滑で一定に残っている。しかしながら、電極２４がくぼみ６２に近づくと、電極は、くぼみ６２に下がって移動し、そこから材料を除去することによって、くぼみ６２をたどる。その結果、機械加工後のくぼみは、当初のくぼみ６２よりも深く、大きくなる。
【００４４】
＜マニュアル補正（correction）モード＞
別の動作モード、マニュアル補正モードは、標準動作モードと同様に動作するが、システム１０のオペレーターがワークピース２０の表面の凸凹表面を最小化するまたは除去するためにモーター４１を無効にする（override）ようになっている。例えば、図６と図７に示されるように、リモートペンダント１６は、モーターを失速させるため（stall）および電極２４がワークピース２０に向かって移動することを防止するためのラフボタン６８を含んでいる。その間、ラフボタン６８は押し下げられている。モーター４１が失速すると、電極２４が消耗するので、電極２４はもはや前方に移動しない。そしてその結果、トーチヘッド１４は、アークを停止する。この時、ワークピース２０の電圧はゼロに落ちる。
【００４５】
例えば、システムのオペレーターがラフボタン６８を押し下げると、リモートペンダント１６は信号７０（無線信号または有線信号であってもよい）を介して制御ボックス１２に電気信号を送る。次に、制御ボックス１２は、電極２４がワークピース２０に向かって移動すること、または、ワークピース２０から離れて移動することを防止するために、モーター４１の動作を停止させる。一度、電極２４がくぼみ６２または他の凸凹表面をきれいにすると、オペレーターは、ラフボタン６８を解除する。そして、モーター４１は、再び動き、一定またはほぼ一定の深さで、ガウジングプロセスを再開する。
【００４６】
再び図８を参照すると、システムオペレーターは、電極２４がくぼみ６２の前縁（leading edge）７２に到達する直前、ラフボタン６８を最適に押し下げる。それによって、電極２４がくぼみ６２に移動し、凸凹表面をたどることを防止する。それから、システムオペレーターは、電極２４がくぼみ６２の後縁（trailing edge）７４に到達する直前、ラフボタン６８を最適に解除する。それによって、ガウジングプロセスを再開する。
【００４７】
マニュアル補正モードでシステム１０が動作しているとき、オペレーターは、適切な保護ガラスもしくは半透明または透明シールド（遮蔽版）を介してワークピース２０を見ることによって、または、動作システムから安全な距離でビデオディスプレイの補助を介してワークピース２０を見ることによって、ワークピース２０と目に見える接触を維持する。いずれにしても、オペレーターがシステムから安全な距離を維持し、溶接および／またはガウジングプロセスの他のすべての安全プロトコルに従うことは必須である。
【００４８】
＜自動補正モード＞
また別の動作モード、自動補正モードは、マニュアル動作モードと同様に動作するが、電極２４がワークピース２０の凸凹表面に近づくと、システム１０が自動的にモーター４１を失速させる。図１に示される水平位置制御部１８は、凸凹表面を検出するための接触および／または非接触センサーまたは他のデバイスを含む。水平位置制御部１８が凸凹を検出するとき、制御ボックス１２は、電極２４が凸凹表面の前縁に到達すると、モーター４１を自動的に失速させ、電極２４が凸凹表面の後縁に到達すると、ガウジングプロセスを再開する。マニュアル補正モードと同様に、モーター４１が失速すると、電極２４が消耗するので、電極２４はもはや前方に移動しない。その結果、トーチヘッド１４はアークを停止する。
【００４９】
接触センサーの場合において、水平位置制御部１８は、針（stylus）または他の物理的デバイスを含んでいてもよい。それらは、トーチヘッド１４のために移動方向に沿って測定されるとき、電極の前に位置する。針または他の物理的デバイスは、ワークピースの表面をたどっていくように、ワークピースの表面に対して垂直方向の移動に対して、ばねで留められていてもよく、または別の方法で自由であってもよい。加えて、針または他の物理的デバイスは、それらが融解金属によって損傷される可能性を低減するように、トーチヘッド１４の移動方向に沿って測定されるとき、針または他の物理的デバイスは、電極の前に最小間隔距離（minimum clearance distance）で位置されている。この場合において、電極２４と、針または他の物理的デバイスとの間の距離が比較的一定あることが好ましい。そして、制御ボックス１２が針または他の物理的デバイスの位置に基づいて、電極の位置を決定することができるように、前記距離は、制御ボックス１２に入力される。加えて、システム１０が、米国特許第４，７９７，５２８号（発明の名称は、「真空カーボンエアー金属除去プロセスおよび装置」）に開示されたシステム、装置およびプロセスのような、融解金属を除去するための真空システムを含んでいると、システム１０は、接触センサーが融解金属によって損傷されまたは破壊される、および／または、接触センサーの性能を改善する可能性を低減する。
【００５０】
非接触センサーの場合において、水平位置制御部１８は、ワークピース２０の表面の凸凹を検出するための、レーザー、光学デバイスまたは他の非接触センサーを含んでいる。非接触センサーは、トーチヘッド１４の移動方向に沿って測定されたとき、電極の前の位置を目指すことが好ましい。加えて、非接触センサーの物理的部品は、針または他の物理的デバイスが融解金属によって損傷される可能性を低減するように、電極の先端から最小間隔距離に位置されている。接触センサーとともに上述したように、真空システムは、非接触センサーの性能および／または部分寿命を改善する。
【００５１】
アーク電圧またはアンペア数および一定移動速度を維持することによって、ワークピース２０にシステム１０によって形成される溝は、０．０２５インチ（０．６３５ｍｍ）のような目標深さ内でとても正確である。
【００５２】
システムは、電極２４の連続した搬送を提供するように、互いに一致する電極２４とともに使用される。例えば、システム１０は、制限ない長さの溝を形成するためのテーパー凸端部と、テーパー凹端部を有するＡｒｃａｉｒ（登録商標）  Ｊｏｉｎｔｅｄ  Ｊｅｔｒｏｄ電極と使用される。
【００５３】
電極サイズ、所望の深さ、ＤＣ電流、移動速度および他のシステムパラメーターのような情報は、リモートペンダント１６または制御ボックス１２におけるマイクロプロセッサに保存され、リモートペンダント１６の表示スクリーン４８を介してシステムオペレーターに表示される。以下の表は、電極サイズ、所望の深さ、ＤＣ電流および移動速度を選択するために使用される情報の一例を提供する。
【表１】
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【００５４】
リモートペンダント１６および／または制御ボックス１２におけるマイクロプロセッサは、ガウジング実行時間、動作パラメーター、低電圧シャットダウン事象および問題を診断し、修繕するために役に立つ他の情報のようなシステム診断データを記録してもよい。システム１０に供給される電圧が、システムに対する潜在被害を最小化または低減するように、２８ボルトより小さくなると、低電圧シャットダウン事象が生ずる。
【００５５】
別の実施形態において、ペンダントは、無線接続を介して制御ボックス１２に動作可能に接続される。さらに別の実施形態において、ペンダントは、制御ボックス１２に搭載される。またはペンダント制御部は、制御ボックス１２に一体化される。
【００５６】
また別の実施形態において、システムは、上述したように一定な電圧を維持するよりもむしろ、ワークピースに一定な電流を維持することによって動作される。
【００５７】
本発明は、実施例として上述され、図示された実施形態に限定されない。種々の変形が説明され、当業者の知識の一部である。技術的な相当物による置換だけでなく、これらおよびさらなる変形例が、本発明の保護の範囲を超えない範囲内で、図や説明に加えられてもよい。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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