(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溝（４２）を含み液没した加工面を処理する装置であって、
開口部（１３）を有し、加工面に対し可動な閉ハウジング（１２）と、
前記開口部の少なくとも一部の周りの位置で、引込位置と前記ハウジングから突出する位置との間を、互いに独立して、前記ハウジングの一端部に沿った第一の軸線のまわりにピボット運動可能に前記ハウジングにより支持された個々別体のフィンガー（２６）の第一の列であって、前記軸線から間隔をおいて配置され前記フィンガーの前記突出位置で前記溝（４２）に係合するか又は近接して置かれた先端（３０）を末端に有するところのフィンガーの第一の列と、
前記ハウジングが前記表面に対し移動するのに伴って、前記フィンガーを、互いに独立して、前記突出位置にピボット運動させ、前記フィンガー先端が前記加工面の前記溝に追従するようにするピボット手段（３４）と、
前記ハウジングによって支持され、前記フィンガーの内側にあり、前記開口部（１３）を通して前記表面を処理する加工ヘッド（１４）とを具備し、
前記フィンガーは、互いに横並びの関係に置かれ、細長い形状であり、前記先端（３０）が前記加工面に係合する湾曲部を有し、
前記一端部と反対側にある前記ハウジングの他方の端部に沿って置かれた第二の列のフィンガー（２６）が、前記第一の軸線と平行な第二の軸線の周りにピボット運動可能であり、
前記ハウジングが前記加工面をシールするための前記軸線に対しほぼ直角に延びるシール（４４）を有する
ことを特徴とする加工面処理装置。
【請求項２】
前記ピボット手段は、前記フィンガーを前記突出位置に動くように付勢するばね（３４）を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記加工ヘッドは溶接トーチを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第一、第二の列のフィンガーが、それぞれの軸線からそれぞれ反対方向に延びることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記フィンガーの各々が、ばね（３４）によって前記突出位置に動くように付勢されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
閉ハウジング（１２）と、開口部（１３）と、前記ハウジングによって支持される加工ヘッド（１４）と、前記開口部の少なくとも一部の周りで、引込位置と前記ハウジングから突出する位置との間を、互いに独立して第一の軸線のまわりにピボット運動可能に支持された個々のフィンガー（２６）の第一の列と、前記フィンガーの第一の列と独立に、前記開口部の前記一部分と反対側の前記開口部の他方部分の周りにおいて、引込位置と前記ハウジングから突出した位置の間を、前記第一の軸線と平行な第二の軸線のまわりに互いに独立してピボット運動可能に支持された個々のフィンガーの第二列と、を含み、液没加工面（４０）の溝（４２）を処理する装置において、前記加工面から流体を排除する方法であって、
ハウジング（１２）に対して互いに独立してフィンガー（２６）をピボット運動させて、前記フィンガーの先端（３０）を前記突出位置において前記溝に係合させ、
フィンガーが溝の外形に追従し、互いに独立して移動可能な状態で、前記加工面に沿って装置を前進させ、
前記ハウジング内の前記加工ヘッドにさらされた前記加工面から液体を排除し、前記フィンガーが前記加工面に沿って継続的に係合する状態で、装置が前記加工面に沿って前進させられるのに伴い、前記開口部を通して前記加工面を処理するように前記加工ヘッドを作動させ、
前記加工面をシールするために前記ハウジングに設けられた、前記第一及び第二の軸線に対しほぼ直角に延びる２つのシール（４４）の間に前記溝を位置させて前記装置の前記前進を行う
ことを特徴とする、加工面流体除去方法。
【請求項７】
前記フィンガー（３４、７８）が前記突出位置に動くよう付勢することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記加工面に対し直角方向に、前記加工ヘッドと前記ハウジングとの間の相対的運動を行わせることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に液没加工面を処理する装置及び方法に関し、特に液没加工面から液体を排除して、溶接用トーチ、加熱装置あるいはストレス緩和装置のような処理装置周りに局部乾燥領域をもたらす装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水面下又は液没環境のもとでの溶接、熱的ストレス付与等の処理用途は、処理すべき加工面から水を排除できるように、処理ヘッド周りに局部乾燥領域が必要となる。例えば、水没溶接では、溶融金属と付近の加熱ゾーンから水を排除して、過剰な酸化、早期冷却、その他の欠陥を防がなければならない。溶接ヘッド周辺の水を局部的に排除し、溶融金属プールのために化学的に不活性な雰囲気を形成するために、代表的には不活性ガスが使用される。しかしながら、多くの水没用途においては、加工面は、滑らかでないか、又は規則的でなく、新しい又は研磨されていない溶接パスが加工面に形成された後は、特にそうである。これらの場合、水排除装置は、加工面外形の高低に対し、しばしば急激な変化に対しても、完全に対応できる十分な排除範囲を有さねばならない。
【０００３】
溶接の用途については、溶接トーチ周りの水の排除、及び加熱あるいは低温処理領域からの蒸気の排除は、低いガス流量で最も良く達成でき、これは、実行するのに高価であり、気泡過多形成による視認性不良、あるいは、液体金属層や局部乾燥ゾーン内の他の制御状態の乱れ、という高流量のもとで知られている問題を回避するものとなる。しかしながら、制限されたコンプライアンスシールが不充分な範囲のものであり、その周辺の一部で加工面から離れるような場合、あるいは、トーチ不活性ガスカップ内から水を排除するのにコンプライアンスシールなしで環状ガス流のみの設計を用いる場合には、面外形の大きな変化に対しては、十分な水排除を維持するために高いガス流量を使用しなければならない。この両方の場合、増大したギャップを横切って最低限の圧力差を維持し、水に向かって外向きのガス流が維持され、水または混合相が溶接処理ゾーンに逆流しないようにするための最低限必要なガス流がギャップを横切って維持されるようにするために、高い流出量が必要とされる。コンプライアンスシールとガス流ギャップの利点を組み合わせた設計は、いずれかの設計のみと対比して増大したコンプライアンス範囲をもつと期待できるが、この組み合わせ設計は、これら各設計が個々に有するのと類似した問題を依然として持っている。
【０００４】
水没用途のための水その他の液体排除装置としての現存の設計は、３つの基本作動原理、すなわち、（1）例えば、溶接環境では、トーチ末端周りに設けたカップ型ガス充填部品のように、加工面とアプリケーターヘッドとの間のギャップを機械的にシールすること、（2）作動面とアプリケーターヘッドとの間の、比較的小さく制御された幅のギャップにわたってガスを流出させること、（3）あるいは、拡がり形状の水／ガス円錐を、制御されたギャップを横切って流出させ、作動面に対し円錐状接触領域内にある水を排除すること、という作動原理を有する。
【０００５】
これら原理を組み合わせた種々の設計例は、流れる水またはガスの同心的な多段円錐に対するガス透過性のコンプライアンスシールを含むものである。ゴム状エレメントはコンプライアンスを与えるために変形されるものであり、このエレメントは、（塑性変形する前または完全に圧縮される前において）歪み範囲が限られており、同時に、排除量を大きくするためには非常に大きな力が必要になり、面形状に沿って所望の位置を維持するには、アプリケーターヘッドの操作によりこの力を克服しなければならないので、コンプライアンスシールに頼るこの設計は、本質的に実用上の作用範囲が限定される。力に対する要求と高い排除量は、より薄い、より軟らかい屈曲性シールエレメントを採用することにより、ある程度は減じることができる。しかしながら、これらの薄いエレメントは、使用中の不慮の過負荷により、又は処理操作中、あるいは、加工面の凹凸部や不連続部上を滑動する間の引き裂きにより、機械的損傷を受ける傾向が強くなる。
【特許文献１】
米国特許第４１７２９７４号  １９７９年１０月発行
【特許文献２】
米国特許第５７５０９５４号  １９９８年５月発行
【特許文献３】
米国特許第５８５２２７１号  １９９８年１２月発行
【特許文献４】
米国特許第６２５５６１６号  ２００１年７月発行
【０００６】
ギャップを通して水やガス流を積極的に流すことに頼る設計は、局部外形が変化したり、アプリケータヘッドが傾斜したりした場合にギャップ差を生じ、結果としてギャップ周辺においてガス流の差をもたらすことが予期されるため、限界がある。ギャップが一つの領域で大きい場合、特に溶接において、ガスの流量と流速も大きくなり、ギャップの小さい残りの周辺領域の流量と流速が犠牲になる。ギャップの小さい領域で、流量が減少した場合、流量は、水／ガスの界面におけるサージングなしに水を押し返し、あるいは、極端な場合には、アプリケータヘッドハウジング内の乾燥溶接ゾーンまたは処理ゾーンへの水の逆流を抑制するのに最低限必要とされるものより低くなる。
【０００７】
特に、現存の水排除装置は、基体表面の溝について使用する場合には、装置と溝の最も低い部分の間の流れ間隙を充填して間隙を制限するとか、「フローカーテン」型の装置の場合には、溝から離れているところで必要とされる量よりも多い流量を溝に差動的に供給する、といった装備がないので、この用途に対しては本質的に不充分である。その結果として、内部流れを用いて水を例えば溶接のような処理を妨げるレベル以下にまで排除する公知の装置の能力は、最良の場合でも制限があり、最悪の場合、効果はない。更に、深い溝内から水を取り除くためには、これら装置の効果には限界がある。これら装置が、溝の深さ限界能力内で溝の水を排除するために使用される場合においても、溝から離れた領域内で起こる流れは、溝自体にとって十分な流れを得るのに必要な量よりも多くなるため、パージ流体の浪費を生じる。最悪の場合、これら装置は、深い溝から水を排除するのに全く効果がない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の好ましい実施形態では、装置内からの過度に高いガス流を用いることなく、液没基体材料に形成された浅い、または深い溝から液体、例えば水を排除する装置および方法が提供される。このような高ガス流は、例えば溶接のような処理を、溶融金属プールを冷却するか移動させるかして妨害するか、または、装置周囲に液体／ガス境界位置を形成するために通常使われる不活性ガスを浪費することになる。ガス流は、遂行中の処理を妨害しないように、十分に低くなければならないが、しかしながら排除装置と加工面との間のギャップ周りの液体を効果的に排除するほど十分に高くなければならない。蒸気は、高温または液状の金属と反応しがちであり、溶接の欠陥を起こす傾向があるので、過剰液体蒸気もまた、処理ゾーンへの進入を防止しなければならない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述したことを達成するために、本発明の好ましい実施形態において、複数の、薄い平坦なフィンガーが、排除装置の対向する端部に平行で該端部に位置するように設けられ、該装置は、溝のような加工面領域に沿って溝の方向に、かつフィンガーに平行に移動可能であり、このフィンガーは、排除装置の先端縁および後端縁に隣接する溝の幾何学的形状に対応するように、異なる幾何学的形状を維持する。好ましくは、これらの薄い平坦なフィンガーは、装置の相対向する端部の各々において、横並びの関係で配置され、突出位置にピボット運動するように、一端がばね付勢されている。結果として、各フィンガーの自由端すなわち末端は、加工面に接する方向に付勢され、排除装置内から流体を実質的に排除するシールを形成する。装置の側部も同様に、加工領域または溝にまたがる表面との間でシールを形成する。フィンガーの末端に実質的な湾曲部を形作ることで、フィンガーの端部は、ばね付勢力のもとで、溝の外形面に追従し、加工面との間で十分な機械的シールを形成する。例えば、溶接ヘッドのような処理ヘッドは、フィンガーの先行側の列と後端側の列との間で装置内に位置し、処理用ガスまたはパージガスの適当な流れが形成されて、制御された間隙スペース内からあらゆる水を排除する。
【００１０】
本発明のさらに好ましい実施形態では、互いに、かつ、加工面に沿う排除装置の移動方向に平行に延びる複数のブレードすなわちフィンガーが、該排除装置の先端縁および後端縁において並進運動可能に取り付けられる。特に、並進フィンガーは、全体とし移動方向に細長く、装置の移動方向に対して横方向に延びる一対のガイドロッド上にフィンガーを取り付けるための、間隔をもった垂直スロットを有する。ばね、好ましくは、中央の横方向に延びるビームと前方向および後方向に延びるリーフばねとを有するばねが、ハウジング上部に対するシールを形成し、ばねの末端部がフィンガーの上面に係合して、加工面に接触する下方方向にフィンガーを付勢する。フィンガーは垂直方向に並進運動するだけでなく、加工面の不規則性に対処するため、横方向軸周りに傾斜できる。このように、フィンガーの下部の細長い面は、加工面に係合し、ハウジング内から液体を実質的に排除するシールを形成する。並進ブレード間のギャップ、およびリーフばね間のギャップは十分に小さく、排除装置内のガス圧が、排除領域への液体漏洩を防止する。
【００１１】
本発明の更に好ましい形態では、例えば、溶接ヘッド、またはトーチのような処理装置は、ばね付勢されたベローズを介して水排除装置に結合され、それによって、トーチヘッドと排除装置との間のトーチ軸に沿った相対的運動が可能になる。ベローズばねは、排除装置ハウジングを加工面に押しつける。使用の際、トーチヘッドは、操作装置あるいはロボットアームに取り付けられ、アームは、ベローズばねの付勢のもとで加工面に対し、排除装置を保持するための反力を与える。このように、前述した、ピボット運動あるいは並進フィンガーのいずれかを使用することにより、トーチヘッドは、加工面に対して適所に維持されることができる。例えば、自動アーク電圧制御溶接装置において、溶接ヘッドと、加工面との間に一定の電圧を維持することが望ましい。これは、典型的には、トーチヘッドと加工面との間のアーク全体にわたって電圧低下量に応じたサーボ制御により維持される。結果として、コンプライアンスシールとピボット運動または並進フィンガーと、排除装置内の高ガス圧とを使用することで加工面を液体のない状態に保ちながら、トーチヘッドをモーター駆動により加工面に対して接近しまたは遠ざかる方向に動かすことができる。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態では、溝のある液没加工面を処理する装置は、開口部を有し加工面に対し可動である閉ハウジングと、前記開口の少なくとも一部の周りの位置で、引込位置と前記ハウジングから突出した位置との間を、互いに独立に、かつ、全体として平行な軸線まわりにピボット運動可能なように、前記ハウジングによって支持された個々のフィンガーの列と、を備え、このフィンガーは、末端部に、前記軸線から間隔をおいて位置し、フィンガーの突出位置で溝に係合するか又は溝に近接して置かれる先端部を有し、ハウジングが表面に対し移動するのに伴なって、フィンガーが互いに実質的に独立して、突出位置にピボット運動して、フィンガー先端が加工面の溝に追従するようにする手段と、ハウジングによって支持され、フィンガーの内部にあり、開口部を通して、表面を処理する加工ヘッドが設けられている。
【００１３】
本発明のさらに好ましい実施形態では、溝を含む液没加工面を処理する装置であって、開口部を有し加工面に対して可動な閉ハウジングと、該開口部の少なくとも一部の周りの位置で引込位置とハウジングから突出する位置との間を、互いに実質的に独立して並進運動可能なように互いに横並びの関係で該ハウジングによって支持される個々のフィンガー列と、を備え、該フィンガーは、並進運動方向に対しほぼ直角の方向に細長く、フィンガーの突出位置において溝に係合するかあるいは近接して置かれる長い端縁を有し、互いに実質的に独立して突出位置にフィンガーを移動させることにより、ハウジングが前記表面に対して移動するに伴なって、前記端縁が加工面の溝に追従できるようにする手段と、ハウジングによって支持され、フィンガーの内側にあって、開口部を通して、前記表面を処理する加工ヘッドと、が設けられた装置が提供される。
【００１４】
本発明のなお一層好ましい実施形態では、溝を含む液没加工面を処理する装置であって、開口部を有し加工面に対し可動な閉ハウジングと、該開口部の少なくとも一部の周りの位置で、引込位置とハウジングから突出する位置との間を互いに実質的に独立して運動するように、該ハウジングによって支持される個々のフィンガーの列と、を備え、該フィンガーは、突出位置において、前記溝に係合するかあるいは近接しておかれる表面を有し、該フィンガーを互いに実質的に独立して突出位置に移動させ、ハウジングが表面に対し移動するのに伴なって、前記表面が加工面の溝に追従するようにする手段と、ハウジングに接近および遠ざかる方向に該ハウジングに対して運動可能にハウジングに取り付けられた加工ヘッドと、が設けられた装置が提供される。
【００１５】
本発明の更に好ましい実施形態では、閉ハウジングと、開口部と、該ハウジングによって支持される加工ヘッドと、開口部の少なくとも一部の周りで、引込位置とハウジングから突出する位置との間を、互いに実質的に独立してピボット運動可能に支持された個々のフィンガーの列とを含み、液没加工面の溝を処理する装置において、該加工面から流体を排除する方法であって、ハウジングに対して互いに実質的に独立してフィンガーをピボット運動させて、該フィンガーの先端を突出位置において前記溝に係合させ、フィンガーが溝の外形に追従し互いに独立して移動可能な状態で、加工面に沿って装置を前進させ、ハウジング内の加工ヘッドにさらされた加工面から液体を実質的に排除し、フィンガーが加工面に沿って継続的に係合する状態で、装置が該加工面に沿って前進させられるのに伴い、開口部を通じて加工面を処理するように加工ヘッドを作動させることからなる方法が提供される。
【００１６】
本発明の更に好ましい実施形態では、閉ハウジングと、開口部と、ハウジングに支持される加工ヘッドと、ハウジングの少なくとも一部の周りで引込位置とハウジングから突出した位置との間を、互いに実質的に独立して並進運動して、加工面の溝に沿って長い表面が係合するように支持された個々の細長いフィンガーの列を含み、液没加工面の溝を処理する装置において、加工面から流体を排除する方法であって、ハウジングに対して互いに実質的に独立してフィンガーを並進させて、該フィンガーの長い表面が、突出位置において前記溝に係合できるようにし、フィンガーが、前記溝の外形に追従し互いに独立して移動可能な状態で、加工面に沿って装置を前進させ、ハウジング内の加工ヘッドにさらされた加工面から流体を実質的に排除し、フィンガーが、加工面に沿って継続的に係合した状態で装置が加工面に沿って前進するのに伴なって、開口部を通して加工面を処理するように加工ヘッドを作動させる、段階を含む方法が提供される。
【００１７】
本発明の更に好ましい実施形態では、閉ハウジングと、開口部と、該ハウジングに結合された加工ヘッドと、開口部の少なくとも一部の周りで引込位置とハウジングから突出した位置との間を、互いに実質的に独立して運動可能なように支持された、個々のフィンガーの列とを含み、液没加工面の溝を処理する装置において、加工面から流体を排除する方法であって、互いに実質的に独立してハウジングに対してフィンガーを突出させて、該フィンガーの表面が突出位置において前記溝に係合できるようにし、フィンガーが前記溝の外形に追従し互いに独立して可動な状態で、加工面に沿って装置を前進させ、ハウジング内の加工ヘッドにさらされた加工面から流体を実質的に排除し、フィンガーが加工面に沿って継続的に係合している状態で、装置を該加工面に沿って前進させるのに伴なって、開口部を通して加工面を処理する加工ヘッドを作動させ、処理ヘッドとハウジングとの間に相対的運動を行わせる、段階を含む方法が提供される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
さて、図面、特に図１を参照すると、水没または液没処理用途の排除装置が全体を１０で示されている。水没装置は例えば溶接、水噴射洗浄、熱をベースとする表面残留応力改良、その他の用途のような種々の用途で使用できるものである。しかし、本説明は、本発明を水没溶接という特定の用途ついて説明しているが、本発明は水没溶接に限定されず、他の用途にも及ぶということが認識できるであろう。
【００１９】
この装置１０は、上部と側部および端部が閉じられたハウジング１２を有し、その側部と端部の範囲における下側の面に沿って開口部１３を有する。ハウジング１２は、例えば溶接トーチのようなアプリケータヘッド１４を有する。アプリケータヘッド14は、ヘッド１４の先端がハウジング１２の下方開口部を通して加工面を処理する位置、すなわち加工面の溝を溶接する位置に置かれるように、ハウジング１２を通して延びている。図2に示すように、ハウジングは、溶接トーチ１４を囲むマニホルド１８を含み、パージガスが入口２０を通ってハウジング１２へ流れ、ハウジング開口部内の排除ゾーンに進入できるようにする。
【００２０】
ハウジングは、側壁２２と端壁２４を有する。溝に沿って可動である装置１０を用いて溝に沿って溶接を行うとき、端壁２４は、先行側の端壁及び後側の端壁２４を構成する。ハウジング１２内では、個別にまたは独立して可動な個別フィンガー２６の先行側および後側の列が形成される。各列のフィンガーは、互いに横並びの関係で平行に置かれる。すなわち、フィンガーの群は、装置１０の相対向する端に置かれ、全体として平行な軸周りにピボット動可能である。図１に最も良く示されているように、フィンガー２６は装置１０の長さ方向に、すなわち端壁２４の方向または移動方向に細長い形状である。図３に最も良く示されるように、各フィンガーは、その末端に大きな湾曲状先端３０を有する。各フィンガー２６の反対側の端は、隣接するフィンガー２６を通る取り付け用ロッド３２の手段によりハウジングにピボット取り付けされる。各フィンガー26を図３に鎖線で示す引込位置と、図３に実線で示す位置との間でピン３２の軸線まわりにピボット動させるため、個別にばね３４が設けられる。フィンガー２６の横面が互いに密接するのを確実にするため、ばね３４はフィンガー２６の近位端にある凹部に位置させることができる。フィンガー２６は、フィンガーの湾曲した端３０が係合する面の形状に応じて、引込位置と突出位置との間で取付ピン３２周りに独立してピボット動可能であるというだけで十分であろう。
【００２１】
図４には、溝４２、例えば直線的に延びる溝を備える加工面４０が示される。
ハウジングの中心に位置するフィンガー２６は、ばね３４の付勢力のもとで、引込位置から溝４２内に突出して、装置１０の対向する端部で溝の表面形状に対し、実質的なシールを形成する。溝４２の外側にあるフィンガー２６においては、それら末端３０が溝４２にまたがって加工面に係合する。フィンガーの少なくとも湾曲部分は、隣接するフィンガー間の摩擦を減じるため被覆するか、または硬化させることができ、これによって、各フィンガーは、その引込位置と突出位置に対する位置が、該フィンガーの湾曲した末端３０が係合する外形面の深さで決まることになる。大きな湾曲は、フィンガーが、外形の局部的変化に対して自在にスライドし、装置が横に、すなわち多重パスデポジットに隣の溶接ビードをデポジットする位置に向けて動く時、溝縁から登り出ることが可能となる。フィンガーの長さは、溝に沿うハウジング１０の主な移動方向に平行に向けられる。
【００２２】
装置の側壁２２は、その下線に沿って、溝４２をまたぐ作動面４０に係合し、シールするための適当な順応シール４４を有してもよい。ハウジング１０が溝に沿って溝の方向に、すなわち、フィンガー２６の長さ方向の範囲に平行に移動するのに伴なって、個々のフィンガーは、その末端が、溝４２を含む加工面外形に沿って係合するように付勢される。注目すべき点は、フィンガーの先行側および後側の列がともに溝に係合することである。このように、フィンガーの先行側の列および後側の列は、装置１０の側壁２２と共に、装置１０開口部１３内の排除領域を形成し、開口部への水の侵入を禁止し、トーチの作動を可能にする。パージされたガスも又、排除領域内から外に水を維持する助けとなる。
【００２３】
次に、図６、図７に示す本発明の好ましい実施形態について言及すると、排除装置の別の形態の装置が、全体を６０で示されており、この装置は、（図に示されていないが先の実施形態にあったアプリケータヘッド１４と類似するアプリケータ）を取り付けるためのマニホルド６４を有するハウジング６２を含む。加工面に沿った排除装置の移動方向にある先行端縁はチャンネル、例えば、水排除並進ブレードすなわちフィンガー６８を収めるためのチャンネル６６を備える。ハウジング６２の相対向する端部の各々にあるフィンガー列６８は、互いに横並びの平行関係で、加工面に沿った装置の移動方向に平行に取り付けられる。側壁７０は、ハウジング６２の両側と並進フィンガー６８を囲む。
【００２４】
図７に最も良く示されるように、各フィンガー６８はハウジング６２の移動方向に長円形であることが好ましく、直線状の上下縁または表面を円みをつけた両端部で接続した形状を有する。各フィンガーは、一対の、長さ方向に間隔を隔てて垂直方向に延びるスロット７２を有する。スロット７２は、ハウジング６２の両側部間に横方向に延びるロッド７４を受ける。したがって、フィンガー６８の平坦な側部は互いに係合し、フィンガーは、垂直スロット７２とロッド７４から与えられる制限内で、垂直並進運動自在である。フィンガー６８は又、ハウジング６２の移動方向に垂直面内において傾斜運動が自在である。
【００２５】
フィンガー６８の下部縦方向縁部７６を加工面に沿って係合状態に維持するため、ばね７８がチャンネル６６内でハウジング６２に固定され、加工面の方向に向けて各フィンガー６８を付勢する。好ましい実施形態では、ばね７８は、ハウジング６２の側面から側面まで横方向に延びてその内部表面をシールする中央ビーム８０を有し、複数のそれぞれ前方および後方に延びるリーフばね８２、８４を有する。ばね８２，８４の末端は、スロット７２の真上の位置でフィンガー６８の上面に係合し、フィンガー６８を均等に下向きに付勢するが、フィンガー６８が互いに矢印８６方向のいずれかに傾斜することを許容する。
【００２６】
チャンネル６６とフィンガー６８の間の間隔が、小さな間隙をもたらし、この間隙が、その程度範囲で、ハウジング６２内から流体を排除する一方、フィンガー６８は、ばね78と組み合わされて、ハウジング内のガス圧とともに、ハウジング内部から液体を排除する。すなわち、横方向に隣接するリーフばね８２、８４間のギャップおよび隣接するフィンガー６８間のギャップを通してのあらゆる漏洩路は十分に小さく、従ってハウジング内の圧力がギャップを通るガス流出をもたらし、ハウジング内から流体を排除する。その為、フィンガー６８は、加工面に対してシールするために加工面方向に向けてハウジングから付勢される。加工面に沿ったあらゆる不規則性は、液体排除シールを維持するフィンガーの並進運動、および／又は傾斜運動よって許容される。
【００２７】
次に、図８、図９を参照すると、本発明の好ましい実施形態として、水排除装置の別の好ましい実施形態が全体を９０で示される。装置９０は、ばね付勢型ベローズ９６により、互いに連結されたアプリケータヘッドマウント９２とハウジング９４とを有する。アプリケータヘッドマウント９２は、例えばロボットアームあるいは操作アームに固定された溶接トーチ（図示せず）のようなアプリケータを取り付ける。処理装置内から液体を排除するハウジング９４は、図１〜図５又は図６〜図７いずれかの実施形態で示された形式でよい。しかし、本形態においては、ベローズ９６は、アプリケータヘッドとハウジング９４との間の相対的運動を許容する。ベローズ９６は、液体を通さない任意の可撓性素材から形成され、マウント９２とハウジング９４を相互連結するための埋め込みばねを有するか、ベローズ内に別に設けたばねを収容する。ハウジングに対して相対的移動可能にアプリケータヘッドを取り付けることは、一定電圧をアプリケータヘッドと加工ヘッド間に維持できるようにするためにアーク電圧制御を使用する自動溶接において特に重要である。アプリケータヘッドと加工面との間の電圧降下測定は可能で、一定の電圧、たとえば一定のアーク長を維持するために、ハウジング９４が加工領域から液体を排除する間に同時に、図示されていないサーボシステムを通じて、操作装置かロボットアームが加工面に対し接近しまたは遠ざかる方向に、ハウジング９４に対してアプリケータヘッドを駆動することができる。
【００２８】
図９に示されるように、マウント９２上の対角線方向のコーナーにある開口部を通じて延びる直線状ベアリング１０２を受けるハウジング９４から直立したピン１００を使用することで、アプリケータヘッドマウント９２とハウジング９４の安定性がもたらされる。直線状ベアリング１０２は、マウントがハウジング９４に対してぐらつかずにトーチ軸上でのみ動くことを可能にする。マウント９２とハウジング９４との間でぐらつきのある直線垂直動作が望まれる場合には、直線状ベアリングは除かれる。さらに、ベローズばねによってもたらされる付勢力を増強するために、マウント９２とハウジング９４との間で作用する圧縮ばね９５を、マウント９２の対角線方向コーナー部に設けることができる。しかしながら、直線ベアリングも圧縮ばねも不可欠ではない。アプリケータヘッドが加工面に沿って、操作装置かロボットアームによって動かされる場合、ベローズばねの付勢力が、ハウジング９４とそれによって支持されるフィンガー、並びにコンプライアンスシールを加工面に沿ってシール係合状態に維持する。
【００２９】
現在最も実用的で好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明してきたが、本発明は、開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の技術思想と技術的範囲に含まれる種々の修正および等価な構成を含むものであることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  加工面に対する順応性機械シールを形成するフィンガーを示すために装置を下側から見た状態での本発明の好ましい実施形態における水面下排除装置の斜視図。
【図２】  溶接溝に沿うフィンガー位置を示すため部品を破断して装置を上部から見た斜視図。
【図３】  フィンガーの一つを、引込位置および突出位置で示す拡大部分側面図。
【図４】  フィンガが溝内にあり、装置の移動方向が図面に対し直角である状態で処理ヘッドを示す端面図。
【図５】  図１の装置の分解斜視図。
【図６】  並進取付けのフィンガーを用いた本発明の別の好ましい実施形態を示す図５と同様な図。
【図７】  表示を分かり易くするためハウジングを一部分を分解して示す並進フィンガーの拡大斜視図。
【図８】  本発明の別の好ましい実施形態におけるばね付勢型ベローズにより、互いに結合された処理ヘッドと排除装置の側面図。
【図９】  処理ヘッドと図８の排除装置を形成する種々の部品の分解斜視図。
【符号の説明】
１０  排除装置
１２  ハウジング
１３  開口部
１４  アプリケータヘッド
２０  入口
２２  側壁
２４  端壁
２６  フィンガー
４４  シール
【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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【図９】
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