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Technisches Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine bewegbare Vakuumschweißvorrichtung, die konfiguriert ist, um ein Schweißen durchzuführen, während ein Schweißzielobjekt und ein Schweißkopf relativ zueinander bewegt werden.
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Es wird die Priorität der am 18. September 2012 eingereichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-204689 beansprucht, deren Inhalt hiermit unter Bezugnahme enthalten ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Gemäß dem Stand der Technik ist z. B., wenn ein flaches plattenförmiges Schweißzielobjekt geschweißt wird, eine stationäre Vakuumschweißvorrichtung bekannt, die konfiguriert ist, um das gesamte Schweißzielobjekt mit einer Vakuumkammer zu bedecken und eine Vakuumumgebung durch ein Vakuumansaugen der Vakuumkammer auszubilden. Allerdings können, wenn das Schweißzielobjekt, wie etwa eine Kompressionskammer oder dergleichen, groß ist, die Vakuumkammer und die Vakuumpumpe vergrößert werden, und enorme Ausrüstungskosten sowie ein breiter Installationsraum sind vonnöten.
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Als eine Schweißvorrichtung, die zu einem großen Schweißzielobjekt korrespondiert, ist eine bewegbare Vakuumschweißvorrichtung bekannt, die konfiguriert ist, um eine Vakuumkammer zu bewegen (s. z. B. Patentschrift 1). Die Schweißvorrichtung weist eine Vakuumkammer auf, die mit Bezug auf ein Schweißzielobjekt relativ bewegbar ist, sowie einen Dichtungsabschnitt, der zwischen der Vakuumkammer und dem Schweißzielobjekt angeordnet ist, und hält ein Vakuum in der Vakuumkammer aufrecht, wenn der Dichtungsabschnitt an dem Schweißzielobjekt haftet.
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Patentliteratur
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- Patentschrift 1: Japanisches Gebrauchsmuster, Veröffentlichungs-Nr. H07-13912
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem der Erfindung
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Allerdings kann, wenn eine Welligkeit einer an dem Schweißzielobjekt durch Durchführen des Schweißens ausgebildeten Schweißraupe hoch ist, ein Leckverlust von dem Dichtungsabschnitt auftreten, und es kann unmöglich sein, ein Vakuumniveau zu halten, wodurch das Schweißen erschwert wird.
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Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eine bewegbare Vakuumschweißvorrichtung vorzusehen, die eine Vakuumkammer und einen Dichtungsabschnitt aufweist, der zwischen der Vakuumkammer und einem Schweißzielobjekt angeordnet ist, und die in der Lage ist, einen Leckverlust von einer Dichtungseinheit zu verhindern und ein Vakuum in der Vakuumkammer zu gewährleisten.
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Lösung des Problems
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- (1) Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine bewegbare Vakuumschweißvorrichtung: eine Vakuumkammer, die einen Randabschnitt gegenüber einer Oberfläche eines Schweißzielobjekts aufweist und einen Vakuumraum zwischen der Oberfläche des Schweißzielobjekts und der Vakuumkammer ausbildet; einen Dichtungsabschnitt, der zwischen dem Randabschnitt und dem Schweißzielobjekt über den gesamten Umfang des Randabschnitts angeordnet ist; einen Schweißkopf, der konfiguriert ist, um ein Schweißen auf der Oberfläche des Schweißzielobjekts in dem Vakuumraum durchzuführen; eine Bewegungseinheit, die konfiguriert ist, um das Schweißzielobjekt mit Bezug auf die Vakuumkammer relativ zu bewegen; und eine Vorlasteinheit, die konfiguriert ist, um eine Last auf den Dichtungsabschnitt im Voraus anzuwenden, wobei der Dichtungsabschnitt umfasst: ein erstes Dichtungselement, das aus einem elastischen Material ausgebildet ist und sich entlang dem Randabschnitt erstreckt; und ein zweites Dichtungselement, das zumindest an einer Rückseite in der relativen Bewegungsrichtung, in welcher eine Schweißraupe verläuft, angeordnet ist, und eine höhere Flexibilität als das erste Dichtungselement aufweist.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration können, wenn die Schweißraupe durch das zweite Dichtungselement verläuft, da das zweite Dichtungselement einer Welligkeit der Schweißraupe folgt, ein Leckverlust von dem Dichtungsabschnitt verhindert und ein Vakuum in der Vakuumkammer gewährleistet werden.
- (2) In der in (1) offenbarten bewegbaren Vakuumschweißvorrichtung kann eine Vielzahl von elastischen Elementen, die konfiguriert ist, um das zweite Dichtungselement zu dem Schweißzielobjekt vorzubelasten, zwischen dem Randabschnitt und dem zweiten Dichtungselement in einer Erstreckungsrichtung des zweiten Dichtungselements vorgesehen sein.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann, wenn die Vielzahl von elastischen Elementen ausgebildet wird, ein Kontaktoberflächendruck zwischen dem zweiten Dichtungselement und dem Schweißzielobjekt in einer Erstreckungsrichtung des zweiten Dichtungselements ausgeglichen werden. Demgemäß kann eine Verfolgbarkeit des zweiten Dichtungselements mit Bezug auf die Welligkeit der Schweißraupe verbessert werden.
- (3) In der in (2) offenbarten bewegbaren Vakuumschweißvorrichtung kann ein konkaver Abschnitt, der zu einer Form der Schweißraupe korrespondiert, unmittelbar über der Schweißraupe auf einer Oberfläche des Randabschnitts, die dem zweiten Dichtungselement zugewandt ist, ausgebildet werden.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann, sogar wenn das zweite Dichtungselement in einem Teil des zweiten Dichtungselements, der mit der Schweißraupe in Kontakt steht, aufwärts vorsteht, da der vorstehende Teil verformt ist, um in den konkaven Abschnitt einzutreten, der auf das zweite Dichtungselement unmittelbar über der Schweißraupe wirkende Oberflächendruck verringert werden. Demgemäß kann eine Verringerung einer Abnutzung des zweiten Dichtungselements erzielt werden.
- (4) In der in (2) oder (3) offenbarten bewegbaren Vakuumschweißvorrichtung wird ein Elastizitätsmodul des elastischen Elements, das unmittelbar über der Schweißraupe angeordnet ist, verringert.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann der auf das zweite Dichtungselement unmittelbar über der Schweißraupe wirkende Oberflächendruck verringert werden. Demgemäß kann eine Verringerung der Abnutzung des zweiten Dichtungselements erzielt werden.
- (5) In der in irgendeiner von (1) bis (4) offenbarten bewegbaren Vakuumschweißvorrichtung kann das zweite Dichtungselement eine Stopfbuchsenpackung (”gland packing”) mit einer Hitzebeständigkeitseigenschaft darstellen.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann, da ein Reibungskoeffizient der Stopfbuchsenpackung sehr klein ist, eine erforderliche Antriebskraft, um die Bewegungseinheit relativ zu bewegen, verringert werden, und eine Antriebsquelle der Bewegungseinheit, die konfiguriert ist, um das Schweißzielobjekt mit Bezug auf die Vakuumkammer relativ zu bewegen, kann bezüglich ihrer Größe und ihrer Kosten verringert werden. Zusätzlich kann eine Dichtungsleistung über eine lange Zeit aufrechterhalten werden, und eine Verfolgbarkeit bezüglich der Schweißraupe mit einer hohen Temperatur und einer Welligkeit wird möglich.
- (6) In der bewegbaren Vakuumschweißvorrichtung gemäß einer von (1) bis (5) können der Schweißkopf und die Vakuumkammer über eine bewegbare Dichtungseinheit verbunden sein, die konfiguriert ist, um den Schweißkopf in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche des Schweißzielobjekts bewegbar zu tragen, und einen Raum zwischen dem Schweißkopf und der Vakuumkammer abzudichten.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann, wenn die Entfernung zwischen dem Schweißkopf und dem Schweißzielobjekt eingestellt wird, sogar wenn eine Abnutzung in dem Dichtungsabschnitt auftritt, eine Schweißgenauigkeit aufrechterhalten werden.
- (7) In der in (6) offenbarten bewegbaren Vakuumschweißvorrichtung kann die bewegbare Dichtungseinheit ein aus einem Metall ausgebildeter Balg sein.
- (8) In der in (6) oder (7) offenbarten bewegbaren Vakuumschweißvorrichtung kann der Schweißkopf durch einen Führungsabschnitt getragen werden, der konfiguriert ist, um eine Entfernung zwischen dem Schweißkopf und dem Schweißzielobjekt mit Bezug auf das Schweißzielobjekt konstant aufrechtzuerhalten.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann, sogar wenn sich die Vakuumkammer dem Schweißzielobjekt aufgrund einer Abnutzung des Dichtungsabschnitts nähert, da die Entfernung zwischen dem Schweißkopf und dem Schweißzielobjekt konstant aufrechterhalten wird, eine Schweißgenauigkeit aufrechterhalten werden.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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Gemäß der bewegbaren Vakuumschweißvorrichtung gemäß den vorstehend beschriebenen Aspekten der vorliegenden Erfindung können, wenn die Schweißraupe durch das zweite Dichtungselement verläuft, da das zweite Dichtungselement der Welligkeit der Schweißraupe folgt, ein Leckverlust von dem Dichtungsabschnitt verhindert und ein Vakuum in der Vakuumkammer gewährleistet werden.
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Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische Konfigurationsansicht einer bewegbaren Vakuumschweißvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine schematische Konfigurationsansicht einer lokalen Vakuumtyp-Laservorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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3 ist eine entlang der Linie A-A in 2 gemachte Ansicht.
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4 ist eine perspektivische Ansicht einer Halterung und eines zweiten Dichtungselements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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5 ist eine Ansicht bei Betrachtung von einem Pfeil B in 4.
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6 ist eine perspektivische Ansicht einer Halterung und eines zweiten Dichtungselements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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7 ist eine perspektivische Ansicht einer Halterung und eines zweiten Dichtungselements gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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8 ist eine Ansicht bei Betrachtung von einem Pfeil C in 7.
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9 ist eine Ansicht bei Betrachtung von dem Pfeil C in 7, die einen konkaven Abschnitt korrespondierend zu einer größeren Schweißraupe zeigt.
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10 ist eine schematische Konfigurationsansicht einer lokalen Vakuumtyp-Laservorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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11 ist eine schematische Konfigurationsansicht einer lokalen Vakuumtyp-Laservorrichtung gemäß einem modifizierten Beispiel des vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
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12 ist eine schematische Konfigurationsansicht einer bewegbaren Vakuumschweißvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen detailliert beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt ist, weist eine bewegbare Vakuumschweißvorrichtung 1 des Ausführungsbeispiels eine Förderbandeinrichtung 2 (eine Bewegungseinheit), die konfiguriert ist, um ein flaches plattenförmiges Schweißzielobjekt T zu bewegen, und eine lokale Vakuumtyp-Laservorrichtung 3 auf. Das Schweißzielobjekt T ist auf einer Palette 5 angeordnet, die konfiguriert ist, um sich auf einem Band 4 der Förderbandeinrichtung 2 zu bewegen. Demgemäß wird das Schweißzielobjekt T mit Bezug auf die lokale Vakuumtyp-Laservorrichtung 3 relativ bewegt. Nachstehend wird eine Richtung der relativen Bewegung einfach als eine Bewegungsrichtung D bezeichnet.
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Wie in 2 gezeigt ist, weist die lokale Vakuumtyp-Laservorrichtung 3 eine Vakuumkammer 7, die eine rechteckige Parallelepipedform mit einer Oberfläche aufweist, die gegenüber einer Oberfläche des Schweißzielobjekts T geöffnet ist, und in welcher ein Dichtungsabschnitt 8 an dem Öffnungsabschnitt ausgebildet ist, einen Schweißkopf 9, der an einer oberen Oberfläche 7a ausgebildet ist, die als eine gegenüberliegende Oberfläche des Öffnungsabschnitts der Vakuumkammer 7 dient, und einen Aktor 10 auf, der konfiguriert ist, um eine Vorlast auf den Dichtungsabschnitt 8 anzuwenden.
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Die Vakuumkammer 7 ist ein Behälter, der einen Vakuumraum mit einer Oberfläche des Schweißzielobjekts T ausbildet, und wie vorstehend beschrieben ist, eine rechteckige Parallelepipedform mit einer Oberfläche ausbildet, die gegenüber dem Schweißzielobjekt T geöffnet ist. Eine rahmenförmige Halterung 12 (ein Randabschnitt) ist an dem Öffnungsabschnitt der Vakuumkammer 7 über ein erstes Dichtungselement 13, wie etwa ein O-Ring oder dergleichen, angebracht. Der Dichtungsabschnitt 8 ist über dem gesamten Umfang an vier Seiten der Halterung 12 gegenüber dem Schweißzielobjekt T ausgebildet.
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Zusätzlich ist die Vakuumkammer 7 derart angeordnet, dass eine Längsrichtung von zwei gegenüberliegenden Seiten einer Seite der Halterung 12 in einer Bewegungsrichtung liegt, und zwei Seiten der anderen Seiten über einem Schweißteil kreuzen.
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Der Schweißkopf 9 ist eine Vorrichtung zum Durchführen eines Schweißens auf einer Oberfläche des Schweißzielobjekts T in dem Vakuumraum und weist einen plattenförmigen Basisabschnitt 15, einen Düsenabschnitt 16, der angebracht ist, um durch den Basisabschnitt 15 zu verlaufen, und einen Laserkopf 17 auf, der an einem Basisendabschnitt (eine obere Seite in 2) des Düsenabschnitts 16 gegenüber einem vorderen Ende angebracht ist.
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Der Laserkopf 17 ist eine ausstrahlende optische Einheit eines Lasers, und der Düsenabschnitt 16 ist kegelförmig zu einer Bewegungsbahn eines Laserstrahls passend ausgebildet. Der Basisabschnitt 15 ist ein Element, das konfiguriert ist, um den Düsenabschnitt 16 an einem Kammerhauptkörper zu fixieren, und ist an der oberen Oberfläche 7a der Vakuumkammer 7 über einem zweiten Dichtungselement 25 angebracht. Eine Linse 22 ist an einem Basisende des Düsenabschnitts 16 angebracht.
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Zusätzlich wird ein Linsenabschirmungsgas G in dem Düsenabschnitt 16 über ein Gaseinlassrohr 23, das an einem Seitenabschnitt des Düsenabschnitts 16 installiert ist, eingelassen. Der Düsenabschnitt 16 ist eine Düse, die konfiguriert ist, um einen von einem Schweißabschnitt erzeugten Metalldampf daran zu hindern, sich auf der Linse 22 oder dergleichen abzulagern.
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Ein Ausstoßloch 18 ist an einem Seitenabschnitt der Vakuumkammer 7 ausgebildet, und eine Vakuumpumpe 20 (eine Vakuumausstoßvorrichtung) ist mit dem Ausstoßloch 18 über ein Ausstoßrohr 19 verbunden. Zusätzlich ist ein Düseneinführungsloch 21, in welchem der Düsenabschnitt 16 eingeführt ist, in der oberen Oberfläche 7a der Vakuumkammer 7 ausgebildet.
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Die Halterung 12 weist eine viereckige Rahmenform auf, und eine konkave Nut 26, in welcher der Dichtungsabschnitt 8 eingepasst ist, ist in einer unteren Oberfläche 12a der Halterung 12, die dem Schweißzielobjekt T zugewandt ist, ausgebildet.
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Der Aktor 10 ist ein hydraulischer Zylinder und fungiert als eine Vorlasteinheit, die konfiguriert ist, um eine für eine Dichtung zu dem Dichtungsabschnitt 8 notwendige Vorlast durch Drücken einer Stange 11 gegen die obere Oberfläche 7a der Vakuumkammer 7 anzuwenden. D. h., die Last wird durch den Aktor 10 im Voraus auf den Dichtungsabschnitt 8 angewendet.
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Außerdem ist der Aktor 10 nicht auf den hydraulischen Zylinder beschränkt, sondern es kann ein pneumatischer Zylinder, ein elektrischer Zylinder, ein Drehschraubenmechanismus oder dergleichen verwendet werden, solange die für den Dichtungsabschnitt 8 notwendige Vorlast angewendet werden kann.
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Wie in 3 gezeigt ist, ist der Dichtungsabschnitt 8 ein Dichtungsmaterial, das zwischen der Halterung 12 und dem Schweißzielobjekt T über den gesamten Umfang der Halterung 12 angeordnet ist, und weist ein erstes Dichtungselement 27, das aus einem elastischen Material ausgebildet ist und sich entlang vier Seiten der Halterung 12 erstreckt, sowie ein zweites Dichtungselement 28 auf, das an zwei Seiten der vier Seiten der Halterung 12, die durch den Schweißteil verlaufen, installiert ist. Anders ausgedrückt, das erste Dichtungselement 27 ist an zwei Seiten der vier Seiten gegenüber der Oberfläche des Schweißzielobjekts T der Vakuumkammer 7 in der Bewegungsrichtung D installiert, und das zweite Dichtungselement 28 ist an zwei Seiten senkrecht zu der Bewegungsrichtung D installiert.
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Außerdem kann das zweite Dichtungselement 28 konfiguriert sein, um lediglich zumindest an einer Rückseite in der Bewegungsrichtung installiert zu sein, in welcher eine Schweißraupe W durch Schweißlagen ausgebildet ist, und muss nicht an beiden Seiten senkrecht zu der Bewegungsrichtung D installiert sein.
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Das erste Dichtungselement 27 ist eine nichtmetallartige Drückpackung (eine Gummidichtung), und insbesondere ist das erste Dichtungselement 27 des Ausführungsbeispiels ein aus Silikongummi ausgebildeter O-Ring. Zusätzlich wird eine Vakuumschmierung auf einen Stoßabschnitt des ersten Dichtungselements 27 mit dem Schweißzielobjekt T angewendet, um einen Reibungswiderstand mit dem Schweißzielobjekt T zu verringern. Außerdem ist das erste Dichtungselement 27 nicht auf den O-Ring beschränkt, sondern es kann eine nichtmetallartige Drückpackung, wie etwa ein X-Ring, ein D-Ring, ein T-Ring usw. verwendet werden.
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Das zweite Dichtungselement 28 ist ein Dichtungselement mit einer höheren Flexibilität als das erste Dichtungselement 27, und das zweite Dichtungselement 28 des Ausführungsbeispiels ist eine Stopfbuchsenpackung (”gland packing”) mit einer Hitzebeständigkeitseigenschaft. Beispielsweise kann als die Stopfbuchsenpackung eine Struktur verwendet werden, die durch Verflechten von Graphitfasern (Verflechtungspackung) erhalten ist, eine Struktur, die durch Stapeln von Graphitfasern erhalten ist, oder eine Rollenwicklungsstruktur (Stapelformpackung). Die Stopfbuchsenpackung des Ausführungsbeispiels wird durch Verarbeiten der Packung mit einem speziellen Schmiermittel erhalten.
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Beispielsweise weist die Stopfbuchsenpackung mit Bezug auf die Welligkeit der Schweißraupe W mit einer Höhe von 3 mm eine Verfolgbarkeit auf, und eine Hitzebeständigkeitstemperatur der Stopfbuchsenpackung beträgt 200°C bis 600°C. Zusätzlich ist ein die Stopfbuchsenpackung bildendes Material nicht auf die Graphitfaser beschränkt, sondern es kann eine Karbonfaser verwendet werden.
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Wie in 4 gezeigt ist, weist das zweite Dichtungselement 28 einen viereckigen Querschnitt auf, und die konkave Nut 26 weist eine Form korrespondierend zu dem zweiten Dichtungselement 28 auf.
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Im Folgenden wird ein Betrieb der bewegbaren Vakuumschweißvorrichtung 1 des Ausführungsbeispiels beschrieben.
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Zunächst wird ein Fokussieren derart durchgeführt, dass ein Fokus eines Laserstrahls mit einem Schweißteil des Schweißzielobjekts T in einem Zustand übereinstimmt, in welchem die Vorlast durch den Aktor 10 auf den Dichtungsabschnitt 8 angewendet wird. Dann werden, nachdem die Vorlast angewendet worden ist, um zu bewirken, dass die Vakuumkammer 7 gegen den Schweißteil des Schweißzielobjekts T an der Schweißposition stößt, Umgebungen der Schweißposition in der Vakuumkammer 7 zu einer Vakuumumgebung durch ein Vakuumansaugen durch die Vakuumpumpe 20.
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Dann wird der Laserstrahl von dem Laserkopf 17 emittiert, um das Schweißen des Schweißzielobjekts T durchzuführen. Hier wird eine vorbestimmte Antriebseinrichtung der Förderbandeinrichtung 2 betrieben, und das Schweißzielobjekt T wird mit Bezug auf die lokale Vakuumtyp-Laservorrichtung 3 relativ bewegt. Hier wird, wie in 5 gezeigt ist, das zweite Dichtungselement 28 verformt, um der Welligkeit (Form) der Schweißraupe W zu folgen.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel können, wenn sich das zweite Dichtungselement 28 verformt, um der Welligkeit der Schweißraupe W zu folgen, Leckverluste von dem Dichtungsabschnitt 8 verhindert werden, und ein Vakuum in der Vakuumkammer 7 kann gewährleistet werden.
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Zusätzlich kann, da ein Reibungskoeffizient der Stopfbuchsenpackung sehr klein ist, eine Bedarfsantriebskraft der Förderbandeinrichtung 2 verringert werden. D. h., eine Antriebsquelle der Förderbandeinrichtung 2, die konfiguriert ist, um das Schweißzielobjekt T mit Bezug auf die Vakuumkammer 7 relativ zu bewegen, kann bezüglich ihrer Größe und Kosten verringert werden. Zusätzlich kann die Dichtungsleistung für eine lange Zeit aufrechterhalten werden, und es wird eine Verfolgbarkeit bezüglich der Schweißraupe W mit einer hohen Temperatur und einer Welligkeit ermöglicht.
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Zusätzlich kann in den beiden Seiten in der Bewegungsrichtung der vier Seiten gegenüber der Oberfläche des Schweißzielobjekts T der Vakuumkammer 7 das Abdichten durch das erste Dichtungselement 27 mit einer niedrigeren Flexibilität als das zweite Dichtungselement 28 aufgrund einer geringen Erhöhung der Temperatur, die durch eine Trennung von der Schweißraupe W bewirkt wird, und der geringen Welligkeit durchgeführt werden.
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Zusätzlich kann die Antriebskraft der Förderbandeinrichtung 2, die für eine relative Bewegung des Schweißzielobjekts T benötigt wird, verringert werden, wenn z. B. der zum Anwenden der Vakuumschmierung konfigurierte O-Ring als das erste Dichtungselement 27 verwendet wird, da der Reibungskoeffizient kleiner als der der Dichtung ist.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Im Folgenden wird eine bewegbare Vakuumschweißvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. 6 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Halterung 12 und ein zweites Dichtungselement 28 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Außerdem werden in jedem der nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele Unterschiede zu dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, und auf eine Beschreibung derselben Komponenten wird verzichtet.
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Eine Eigenschaft der Halterung 12 und des zweiten Dichtungselements 28 gemäß dem Ausführungsbeispiel besteht darin, dass eine Flachfeder 29, die als ein elastisches Element dient, zwischen dem zweiten Dichtungselement 28 und der Halterung 12 angeordnet ist.
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Insbesondere ist, wie in 6 gezeigt ist, die Vielzahl von (in dem Ausführungsbeispiel drei) Flachfedern 29 in gleichen Intervallen in einer Längsrichtung des zweiten Dichtungselements 28 installiert. Die Flachfeder 29 ist aus einer einzelnen rechteckigen Metallplatte ausgebildet, und ist so installiert, dass das zweite Dichtungselement 28 mit Bezug auf die Halterung 12 abwärts vorgespannt ist, d. h. in einer Richtung zu dem Schweißzielobjekt T.
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Zusätzlich wird vorzugsweise in der Vielzahl von Flachfedern 29 ein Elastizitätsmodul der Flachfeder 29, die unmittelbar über der Schweißraupe W angeordnet ist, verringert. D. h., die dem Abschnitt der Schweißraupe W zugewandte Flachfeder 29 ist ausgebildet, um bezüglich ihrer Dicke verringert zu sein.
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Außerdem ist das elastische Element nicht auf die Flachfeder 29 beschränkt, sondern es kann eine Tellerfeder, eine komprimierte Schraubenfeder oder dergleichen verwendet werden.
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Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann, wenn die Vielzahl von Flachfedern 29 zwischen der Halterung 12 und dem zweiten Dichtungselement 28 installiert ist, ein Kontaktoberflächendruck zwischen dem zweiten Dichtungselement 28 und dem Schweißzielobjekt T in einer Verlängerungsrichtung des zweiten Dichtungselements 28 gleich werden. Demgemäß kann eine Verfolgbarkeit mit Bezug auf die Welligkeit der Schweißraupe W des zweiten Dichtungselements 28 verbessert werden.
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Zusätzlich kann in der Vielzahl von Flachfedern 29, wenn das Elastizitätsmodul der Flachfeder 29, die unmittelbar über der Schweißraupe W angeordnet ist, verringert wird, ein auf das zweite Dichtungselement 28 unmittelbar über der Schweißraupe W wirkender Oberflächendruck verringert werden. Demgemäß kann eine Verringerung der Abnutzung des zweiten Dichtungselements 28 erzielt werden.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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Im Folgenden wird eine bewegbare Vakuumschweißvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Eine Eigenschaft des Ausführungsbeispiels liegt darin, dass ein konkaver Abschnitt 30 an einer Oberfläche 26a der konkaven Nut 26 der Halterung 12 gegenüber dem zweiten Dichtungselement 28 ausgebildet ist.
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Insbesondere ist, wie in 7 gezeigt ist, der konkave Abschnitt 30 unmittelbar über der Schweißraupe W ausgebildet. Der konkave Abschnitt 30 ist ausgebildet, um eine Querschnittsform aufzuweisen, die zu der Form der Schweißraupe W konform ist. Beispielsweise weist, wenn die Form der Schweißraupe W eine Winkelform mit einer glatten beziehungsweise gleichmäßigen konvexen Form an ihrer oberen Seite ist, der konkave Abschnitt 30 eine glatte beziehungsweise gleichmäßige konkave Form aus, die höher als die Oberfläche 26a der konkaven Nut 26 gegenüber dem zweiten Dichtungselement 28 angeordnet ist.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel kann, wie in 8 gezeigt ist, sogar wenn die obere Seite des zweiten Dichtungselements 28 in dem Teil des zweiten Dichtungselements 28 aufwärts vorsteht, der in Kontakt zu der Schweißraupe W ist, da der vorstehende Teil verformt ist, um in den konkaven Abschnitt 30 einzutreten, der auf das zweite Dichtungselement 28 unmittelbar über der Schweißraupe W wirkende Oberflächendruck verringert werden. Demgemäß kann eine Verringerung der Abnutzung des zweiten Dichtungselements 28 erzielt werden.
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Außerdem kann, während die Form des konkaven Abschnitts 30 des Ausführungsbeispiels zu der Größe der Schweißraupe W korrespondiert, die Vielzahl von Halterungen 12 mit unterschiedlichen Formen des konkaven Abschnitts 30 vorbereitet werden, und die Halterungen 12 können auch modifiziert werden, um mit der Form der Schweißraupe W übereinzustimmen. 9 zeigt eine Halterung 12B mit einem konkaven Abschnitt 30B korrespondierend zu einer Schweißraupe W2, die größer als die in 8 ist.
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(Viertes Ausführungsbeispiel)
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Im Folgenden wird eine bewegbare Vakuumschweißvorrichtung 1D gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Wie in 10 gezeigt ist, sind die Vakuumkammer 7 und der Schweißkopf 9 der lokalen Vakuumtyp-Laservorrichtung 3 des Ausführungsbeispiels über eine bewegbare Dichtungseinheit 32 verbunden, die konfiguriert ist, um den Schweißkopf 9 in einer Richtung V senkrecht zu der Oberfläche des Schweißzielobjekts T bewegbar zu tragen, und einen Raum zwischen dem Schweißkopf 9 und der Vakuumkammer 7 abzudichten. Die bewegbare Dichtungseinheit 32 weist einen Balg 33, der aus einem Metall ausgebildet ist, sowie das dritte Dichtungselement 34 auf, das zwischen dem Balg 33 und dem Basisabschnitt 15 des Schweißkopfes 9 und zwischen dem Balg 33 und der oberen Oberfläche 7a der Vakuumkammer 7 angeordnet ist.
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Der Balg 33 ist ein zylindrisches Element, in welchem eine Umfangsfläche in einer Balgform ausgebildet und eine Entfernung zwischen einem Endabschnitt und dem anderen Endabschnitt variabel ist. Eine Seite des Balgs 33 ist mit der unteren Oberfläche des Basisabschnitts 15 des Schweißkopfes 9 über das dritte Dichtungselement 34 verbunden, und die andere Seite ist mit der oberen Oberfläche 7a der Vakuumkammer 7 über das dritte Dichtungselement 34 verbunden. D. h., die Dichtung ist derart vorgesehen, dass eine Luftundurchlässigkeit der Vakuumkammer 7 aufgrund des Balgs 33 nicht beeinträchtigt wird.
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Der Aktor 10 ist angeordnet, um einen Verlängerungsabschnitt 35 zu drücken, der an der Vakuumkammer 7 angebracht ist. D. h., nur die Vakuumkammer 7 ist konfiguriert, um gegen die Oberfläche des Schweißzielobjekts T gedrückt zu werden.
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Zusätzlich wird der Schweißkopf 9 durch einen Führungsabschnitt 36 getragen, der konfiguriert ist, um die Entfernung zwischen dem Schweißkopf 9 und dem Schweißzielobjekt T mit Bezug auf das Schweißzielobjekt T konstant aufrechtzuerhalten. Der Führungsabschnitt 36 besteht aus einem Armabschnitt 37 und einem Rollenlager 40, wie etwa ein Rollenhebel oder dergleichen, das an einem Endabschnitt einer unteren Seite des Armabschnitts 37 angebracht ist.
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Der Armabschnitt 37 besteht aus einem parallelen Abschnitt 38, der sich parallel zu der Oberfläche des Schweißzielobjekts T erstreckt, und einem vertikalen Abschnitt 39, der sich von einem Endabschnitt des parallelen Abschnitts 38 abwärts erstreckt. Das Rollenlager 40 ist an einem unteren Ende des vertikalen Abschnitts 39 angebracht. Der Führungsabschnitt 36 weist eine Dimension auf, so dass eine Entfernung zwischen dem Laserkopf 17 und dem Schweißzielobjekt T optimal wird. D. h., sogar wenn sich die Vakuumkammer 7 dem Schweißzielobjekt T aufgrund der Abnutzung des Dichtungsabschnitts 8 nähert, wird die Entfernung zwischen dem Laserkopf 17 und dem Schweißzielobjekt T konstant aufrechterhalten.
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Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann, sogar wenn sich die Vakuumkammer 7 dem Schweißzielobjekt T aufgrund der Abnutzung des Dichtungsabschnitts 8 nähert, da die Entfernung zwischen dem Laserkopf 17 und dem Schweißzielobjekt T konstant aufrechterhalten wird, ein Abschluss der Schweißraupe W verbessert werden.
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Außerdem kann in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, während die Entfernung zwischen dem Laserkopf 17 und dem Schweißzielobjekt T unter Verwendung des Führungsabschnitts 36 konstant aufrechterhalten wird, der Führungsabschnitt 36 weggelassen werden, indem die Entfernung zwischen dem Laserkopf 17 und dem Schweißzielobjekt T gemäß der Abnutzung des Dichtungsabschnitts 18 oder dergleichen angemessen modifiziert wird.
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Zusätzlich können als die bewegbare Dichtungseinheit 32 z. B. ein zylindrisches Gehäuse 41, wie in 11 gezeigt ist, sowie der Balg 33 verwendet werden. Das zylindrische Gehäuse 41 ist z. B. aus einem Metall ausgebildet, und ein oberes Ende desselben haftet an der unteren Oberfläche des Basisabschnitts 15 des Schweißkopfes 9 durch Schweißen oder dergleichen. Eine Außenumfangsfläche des zylindrischen Gehäuses 41 ist an einem vierten Dichtungselement 42 schiebbar, das an einer Innenumfangsfläche des Düseneinführungslochs 21 installiert ist, und somit wird ein Vakuum in der Vakuumkammer 7 aufrechterhalten.
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(Fünftes Ausführungsbeispiel)
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Im Folgenden wird eine bewegbare Vakuumschweißvorrichtung 1E eines fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Wie in 12 gezeigt ist, ist die bewegbare Vakuumschweißvorrichtung 1E des Ausführungsbeispiels dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites zylindrisches Schweißzielobjekt T2 geschweißt ist, wobei die bewegbare Vakuumschweißvorrichtung von dem ersten Ausführungsbeispiel bis zu dem vierten Ausführungsbeispiel das flache plattenförmige Schweißzielobjekt T schweißt.
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Das zweite Schweißzielobjekt T2 wird durch eine vorbestimmte Trageeinrichtung axial drehbar getragen. D. h., das zweite Schweißzielobjekt T2 ist in einer Pfeilrichtung (eine Rotationsrichtung R) in 12 drehbar.
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Die Vakuumkammer 7 der bewegbaren Vakuumschweißvorrichtung 1E des Ausführungsbeispiels wird mit Bezug auf einen Basisabschnitt 45, der als eine Basis der Vorrichtung dient, über die lineare Führung 46 (eine lineare Bewegungsführung) getragen, und nähert sich oder entfernt sich von dem zweiten Schweißzielobjekt T2 in einer Normalenrichtung des zweiten Schweißzielobjekts T2.
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Zusätzlich ist der Aktor 10 an dem Basisabschnitt 45 angebracht und konfiguriert, um den Dichtungsabschnitt 8E vorzubelasten.
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Ein Halterung 12E und ein Dichtungsabschnitt 8E der bewegbaren Vakuumschweißvorrichtung 1E des Ausführungsbeispiels sind entlang einer zylindrischen Oberfläche des zweiten Schweißzielobjekts T2 ausgebildet. Insbesondere sind, unter vier Seiten der Halterung 12E, zwei Seiten, die durch den Schweißteil verlaufen und sich in einer Richtung senkrecht zu der Rotationsrichtung R erstrecken, linear ausgebildet, und das zweite Dichtungselement 28 ist an den beiden Seiten angebracht. Zusätzlich sind die beiden Seiten in der Rotationsrichtung R in Formen entlang einer Bogenform der Außenumfangsfläche des zweiten Schweißzielobjekts T2 ausgebildet, und das erste Dichtungselement 27 ist an den beiden Seiten angebracht. D. h., das erste Dichtungselement 27 erstreckt sich in der Rotationsrichtung R und ist in einer Bogenform gekrümmt, um an der Halterung 12E entlang der Außenumfangsfläche des zweiten Schweißzielobjekts T2 fixiert zu sein.
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Auf ein Schweißen unter Verwendung der bewegbaren Vakuumschweißvorrichtung 1E des Ausführungsbeispiels hin, wird das zweite Schweißzielobjekt T2 durch eine vorbestimmte Trageeinrichtung gedreht, und eine Vakuumansaugung wird durchgeführt, nachdem die Vorlast durch den Aktor 10 auf den Dichtungsabschnitt 8E angewendet worden ist.
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Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann, da die Halterung 12 in einer Form entlang einer Außenumfangsfläche eines zweiten zylindrischen Schweißzielobjekts T2 ausgebildet ist, die bewegbare Vakuumschweißvorrichtung 1E zu einem zylindrischen Schweißzielobjekt sowie einem flachen plattenförmigen Schweißzielobjekt geschweißt werden.
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Außerdem ist der technische Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern verschiedene Modifikationen können gemacht werden, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Zusätzlich kann die Vielzahl von Ausführungsbeispielen innerhalb eines Bereichs kombiniert werden, in welchem Inhalte derselben nicht inkonsistent sind.
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Beispielsweise ist in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen, während die Stopfbuchsenpackung als das zweite Dichtungselement 28 verwendet wird, die Stopfbuchsenpackung nicht darauf beschränkt, sondern es kann z. B. eine gebürstete Dichtung, die aus einem Metall, wie etwa SUS 304 oder dergleichen, ausgebildet ist, verwendet werden. Zusätzlich kann eine aus einem Kern bestehende Verpackung, die aus rostfreiem Edelstahldraht mit einer Maschenstruktur und einer aus einer hitzebeständigen Glasfaser ausgebildeten Hülse ausgebildet ist, oder eine aus einem Kern bestehende Verpackung, die aus rostfreiem Edelstahldraht mit einer Maschenstruktur und einer aus SUS oder Inconel ausgebildeten Hülse ausgebildet ist, verwendet werden.
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Zusätzlich kann in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen, während ein Beispiel beschrieben ist, in welchem der Dichtungsabschnitt 8 auf die Vakuumkammer 7 der Laser-Schweißvorrichtung angewendet wird, die vorliegende Erfindung auch auf eine Elektronenstrahl-Schweißvorrichtung problemlos angewendet werden.
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Zusätzlich können die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele angemessen kombiniert werden. Beispielsweise können der Dichtungsabschnitt 8E des fünften Ausführungsbeispiels und die Flachfeder 29 des zweiten Ausführungsbeispiels kombiniert werden. Demgemäß kann der auf das zweite Dichtungselement 28 wirkende Oberflächendruck verringert werden.
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Industrielle Anwendbarkeit
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In der vorstehend beschriebenen bewegbaren Vakuumschweißvorrichtung kann, wenn die Schweißraupe durch das zweite Dichtungselement verläuft, da das zweite Dichtungselement der Welligkeit der Schweißraupe folgt, ein Leckverlust von dem Dichtungsabschnitt verhindert werden, und es kann ein Vakuum in der Vakuumkammer gewährleistet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- bewegbare Vakuumschweißvorrichtung
- 2
- Förderbandeinrichtung (Bewegungseinheit)
- 3
- lokale Vakuumtyp-Laservorrichtung
- 7
- Vakuumkammer
- 8
- Dichtungsabschnitt
- 9
- Schweißkopf
- 10
- Aktor (Vorlasteinheit)
- 11
- Stange
- 12
- Halterung (Randabschnitt)
- 13
- erstes Dichtungselement
- 15
- Basisabschnitt
- 16
- Düsenabschnitt
- 17
- Laserkopf
- 25
- zweites Dichtungselement
- 26
- konkave Nut
- 27
- erstes Dichtungselement
- 28
- zweites Dichtungselement
- 29
- Flachfeder
- 30
- konkaver Abschnitt
- 32
- bewegbare Dichtungseinheit
- 33
- Balg
- 34
- drittes Dichtungselement
- 35
- Verlängerungsabschnitt
- 36
- Führungsabschnitt
- 37
- Armabschnitt
- 38
- paralleler Abschnitt
- 39
- vertikaler Abschnitt
- 40
- Rollenlager
- 41
- zylindrisches Gehäuse
- 42
- viertes Dichtungselement
- T, T2
- Schweißzielobjekt
- W
- Schweißraupe
