JP2011502053A - 解放可能なバール - Google Patents

Abstract

押圧工具を１つのワークピースに解放可能に取り付けるための装置であって、押圧力を第２のワークピースに対して加えることができ、ワークピース同士を接合するために押圧力が２つのワークピースの位置合わせを可能にするようになっている装置。
【選択図】 図３

Description

本発明は、材料のシートに対して解放可能に取り付け、てこ作用力または押圧力を加えるための工具である。

圧力容器・貯蔵タンク構造においては、しばしば、金属の大型シートを接合のために互いに対して位置決めしなければならない。一般に、この接合は、金属のシートを互いに溶接することによって達成される。しかしながら、金属のシートを適切に溶接するために、これらのシートを互いに適切に位置合わせしなければならない。

金属のシートを接合する２つの一般的な方法が重ね接合および突合せ接合である。重ね接合は、金属シートの端部同士が重なり合う接合である。この場合、各シートの縁部が他方のシートの面に対して溶接される。突合せ接合は、２つのシートの縁部同士が合わされる接合である。縁部が適切に合わされると、これらの縁部が互いに溶接される。金属シートを接合するこれらの方法はいずれも、一方のシートの縁部を他方のシートの面または縁部と位置合わせする必要がある。

材料を接合するこれらの方法は、金属のみならず様々な材料に対して使用される。例えば、プラスチック、ガラス繊維、木材、または、他の材料の大型シートを重ね接合および突合せ接合を使用して互いに接合させることができる。これらの非金属材料は、プラスチック溶接、特別な接着剤、および、当分野において良く知られる他の手段によって接合させることができる。これらの材料の大型シートを適切に接合させるためには、一方のシートの縁部を他方のシートの面または縁部と位置合わせしなければならない。

しかしながら、材料のシートは一般に互いに適切に位置が合わない。接合されるべきシートの構成および特性の変化は、しばしば、一方のシートの縁部が他方のシートの面または縁部に密接に追従することを妨げる。これらの変化により、一方のシートの縁部が他方のシートの面または縁部からかなり離れてしまって、２つのシートを適切に接合できない可能性がある。したがって、接合を行なうことが可能になる前に、重ね接合または突合せ接合のための領域をより近接して位置合わせしなければならない。

金属または他の材料の大型シートを扱う場合には、シートを位置合わせする必要性が問題を引き起こす。シートのサイズに起因して、クランプが実用的でなく、しばしばクランプを使用することができない。一般的なｃ-クランプまたはバークランプは大型シートに対して機能しない。これは、クランプのジョーを、シートの中心に達するために必要な数フィートにわたって延ばすことができないからである。したがって、しばしば、複雑で時間のかかるプロセスを使用して、材料の大型シートを位置合わせして接合しなければならない。

例えば、大型金属シートは、しばしば、ブランクナット、キープレート、および、ブルピンを使用して位置合わせされる。このプロセスは、穴が中心を貫通する正方形ブロックであるブランクナットを必要とする。２つのブランクナットは、予期される溶接線の両側で各材料シートに対して位置合わせされて溶接される。その後、特別に設計された工具であるキープレートがブランクナット上にわたって配置される。キープレートは、ブルピンがキープレートおよびブランクナットを貫通するようにブルピンを各ブランクナットに挿通することによりブランクナットの所定位置に保持される。その後、金属シートを互いに対して調整するために更なるブルピンがキープレートとブランクナットとの間に挿入される。これらの調整は、ブルピンおよびキープレートを使用して、金属シートを調整するべくブランクナットを必要に応じて押し、または引くことによって行なわれる。金属シートが適切に位置合わせされると、位置合わせされた領域が一般に溶接によって固定される。１つの領域が固定された後、ブルピンが除去され、キープレートが離昇される。その後、ブランクナットを所定位置に保持する溶接部をカットして、これらの溶接部を金属シートから研削離脱させることによりブランクナットが除去される。この研削により、時として、ブランクナットにわたる溶接、カット、および研削が、許容できない損傷を金属シートに対して引き起こさなかったことを確認するために、金属シートの更なる検査が必要となる。

前記プロセスは、接合が必要とされる全ての場所で行なわれなければならない。それにより、しばしば、完全な重ね接合または突合せ接合を完了するためにプロセスが数回繰り返される必要がある。

金属シートを接合するためのこの方法は幾つかの欠点を有する。例えば、時間がかかるという点である。ブランクナットを所定位置に溶接するプロセス、キープレートおよびブルピンを設置するプロセス、シートを位置合わせするプロセス、シートを溶接するプロセス、および、ブルピン、キープレートおよびブランクナットを除去するプロセスを完了するために、作業者が数時間を要する可能性がある。

上述の方法の更なる限界は、この方法が接合される金属シートの表面を損傷させる可能性があるということである。これは、ブランクナットを所定位置に溶接した後にカットして除去しなければならないために起こる。これにより、溶接部の一部が残存し、しばしば、この溶接部分を研削して表面を滑らかにしなければならない。幾つかの状況において、ブランクナットおよびそれらの溶接部の除去により、ナットの溶接によって構造的な損傷が引き起こされなかったことを確かめるために金属シートの表面のＸ線検査が必要となる。

また、金属シートを接合するこの方法は高価である。これは、該方法が工数および多くの異なる工具、例えば、キープレート、ブランクナット、ブルピン、溶接機、カッター、および、研削機を必要とするからである。更に、工具はしばしば損傷され、数回の使用後に工具を交換しなければならない。それは、特に、所定位置に溶接された後に金属表面から切り離されるブランクナットに当てはまる。

また、典型的な方法は、プロセスが一旦開始されてしまうと、調整することが難しい。ブランクナットはプロセスのための固定点であり、また、それらのブランクナットは所定位置に溶接されるため、まさに最初の段階でブランクナットが正しい位置に配置されなければ、プロセス全体を取り消して、はじめからやり直さなければならない。これは、この方法を使用する時間および費用を増大させるだけである。

同様に、プラスチックや木材のような非金属材料の大型シートを接合するための煩雑な方法が存在する。これらの材料の接合は、しばしば、シートを床またはテーブルなどの作業面上に位置させることによって行なわれる。その後、上側シートに対して錘が加えられて、上側シートが下側シートへ向かって押し下げられる。同時に、１つ以上の作業によってシートを物理的に操作して所望の位置合わせを達成しなければならない。シートが垂直配列を成して接合される場合には、材料の一方側にいる作業者がシートを押すことができるように、何らかの形態のバックストッパが構成されなければならない。非金属材料のこのタイプの接合を達成するための一般的な方法は、材料を接合する必要が生じるたびに特別な工具およびジグを形成することである。

非金属材料の大型シートを接合するためのこれらの一般的な方法は幾つかの欠点を有する。そのような材料を接合するための特別なジグの構成は高価であり時間がかかる。これらの方法は、一般に、数人の従業員の労力を必要とし、そのため、マンパワーを集中させてしまう。

従来技術において知られる欠点を踏まえて、本発明の１つ以上の実施形態は、新規な独自の方法でこれらの欠点に取り込む。

本発明の１つの実施形態は、特許第６，７０７，３６０号および第７，１０２，４９５号に記載されるような、または電磁石のような切換可能磁気デバイスに依存する。切換可能磁気デバイスには、背部および２つの突出部を有するフォークによってハンドルが取り付けられる。ハンドルおよびフォークは、磁場によって比較的影響されないアルミニウムまたはマグネシウム合金などの材料から構成される。フォークの背部はハンドルの一端に取り付けられ、また、突出部は、当分野において良く知られる手段を使用して、切換可能磁気デバイスの両側に回転可能に装着され、それにより、ハンドルおよびフォークが切換可能磁気デバイスの周りを回転できる。切換可能磁気デバイスが作動されて鉄金属などの磁場の影響を非常に受け易い金属シートに取り付けられると、切換可能磁気デバイスが固定点として作用し、該固定点を中心にハンドルが回転できる。

本発明の更なる実施形態は、ハンドルに取り付けられるボスを利用する。ボスは、ハンドルに対して取り付けられ、または回転可能に装着され、ボスが切換可能磁気デバイスの底部と同じ方向を向くように方向付けられる。このようにすると、切換可能磁気デバイスが作動されて磁場の影響を非常に受け易い金属シートに適用される際に、切換可能磁気デバイスが所定位置に固定され、ボスがワークピースと接触して押圧力またはてこ作用力をワークピースに加えることができるようにハンドルが回転される。

本発明の更なる実施形態において、ハンドルと反対側にあるボスの端部は、作用されるべき金属シートと所望のタイプの接触を引き起こすように特別に形成される。

本発明の更なる実施形態は、非鉄金属またはプラスチックなどの磁場の影響をあまり受けない材料のシートの上面に解放可能に取り付けるための手段を利用する。解放可能に取り付けるためのそのような手段は真空ボックスであってもよい。ハンドルは、背部と２つの突出部とを有するフォークに取り付けられる。フォークの背部はハンドルの一端に取り付けられ、また、突出部は、当分野において良く知られる手段を使用して、磁場の影響をあまり受けない材料のシートの上面に解放可能に取り付けるための手段の両側に回転可能に装着される。その結果、ハンドルおよびフォークは、材料のシートの上面に解放可能に取り付けるための手段の周りで回転できる。

本発明の更なる実施形態は、ハンドルに取り付けられるボスを利用する。ボスの一端は、ハンドルに対して取り付けられ、または回転可能に装着され、磁場の影響をあまり受けない材料のシートの上面に解放可能に取り付けるための手段の底部と同じ方向をボスの他端が向くように方向付けられる。このようにすると、平坦なワークピースの上面に取り付けるための手段が作動される際に、ボスがワークピースと接触してワークピースに対して作用することができるようにハンドルが回転できる。

本発明の更なる実施形態において、ハンドルと反対側にあるボスの端部は、作用されるべき金属シートと所望のタイプの接触を引き起こすように特別に形成される。

開示される発明の１つの目的は、材料のシートを位置合わせして接合するための簡単で便利な方法を提供することである。

本発明の更なる別の目的は、接合されるべき材料のシートに迅速に、および容易に取り付けることができ、また該シートから取り外すことができる工具を提供することである。

本発明の更なる別の目的は、溶接を伴うことなく、または付加的な工具を使用することなく材料のシートに取り付けることができ、また該シートから解放できる工具を提供することである。

本発明の更なる別の目的は、接合されるべき材料のシートの表面に影響を及ぼさず、したがって、材料のシートの損傷を検査する必要性またはそれらの材料シートの表面を研削する必要性を排除する工具を提供することである。

本発明の更なる利点および新規な特徴は、部分的には以下の説明に示されており、また、部分的には以下の検討時に当業者に明らかとなり、あるいは、本発明の実施によって理解されてもよい。本発明の目的および利点は、添付の特許請求の範囲で特に指摘される手段および組み合わせによって実現されて達成されてもよい。

本発明の１つの実施形態の斜視図である。 本発明の１つの実施形態の平面図である。 本発明の１つの実施形態の側面図である。

ここで、図面を参照すると、図１、２、３は本発明の１つの実施形態を示している。図示の実施形態では、切換可能磁気デバイス１が使用される。切換可能磁気デバイス１はスイッチ２の回転によって作動され、それにより、スイッチ２が１つの位置にあるときには、切換可能磁気デバイス１のスイッチ２と反対の面である底面に沿って磁場が形成される。スイッチ２が反対の位置にあると、切換可能磁気デバイス１の周囲に磁場がほぼ実質的に存在しない。このように、切換可能磁気デバイスは、鉄金属などの磁場の影響を非常に受け易い材料に取り付けることができる。

図に示される実施形態では、ハンドル４およびフォーク８が切換可能磁気デバイス１に取り付けられる。ハンドル４は、一端がフォーク８に取り付けられる長尺なシャフトから成る。フォークは２つの突出部９、１０を有し、各突出部はそれらの末端近傍に穴を有する。突出部９、１０は切換可能磁気デバイス１に回転可能に装着される。この実施形態において、ハンドル４およびフォーク８は、ステンレススチール、アルミニウム、または、マグネシウムのような非鉄合金、あるいは、高分子、カーボン繊維、または、木材などの磁場によって比較的影響されない材料から形成される。

図１、２、３に示される例では、フォーク８がショルダーボルト３、１１によって切換可能磁気デバイスに回転可能に装着される。ショルダーボルト３、１１は、突出部９、１０の穴を貫通して切換可能磁気デバイス１にねじ込まれる。ショルダーボルト３、１１は、突出部９、１０の穴よりも僅かに小さい直径を有する。また、ショルダーボルト３、１１は、突出部９、１０の穴内に位置するネジ無し面も有する。ショルダーボルト３、１１の高さは、それらが切換可能磁気デバイスに十分にねじ込まれる場合に、ショルダーボルト３、１１がフォーク８の突出部９、１０に当接して結合する前に底に達するように設定される。ショルダーボルト３、１１および突出部９、１０の穴の直径の違い、および、ショルダーボルト３、１１の長さにより、フォーク８およびハンドル４は、ショルダーボルト３、１１および切換可能磁気デバイス１の周りで自由に回転できる。

なお、フォーク８およびハンドル４を切換可能磁気デバイス１に回転可能に取り付ける多くの方法が当分野において知られている。例えば、円柱状スタッドを切換可能磁気デバイス１に圧入することができる。これらの円柱状スタッドは、フォーク８およびハンドル４が円柱状スタッドを中心に自由に回転できるようにするためにフォーク８の突出部９、１０の穴よりも僅かに小さい直径を有する。あるいは、ブシュまたはベアリングの配列を突出部９、１０の穴内に装着して同じ結果を達成することができる。

付加的な実施形態において、突出部９、１０は、切換可能磁気デバイス１に取り付けられる覆体、ハウジング、または、クランプに回転可能に装着させることができる。

本発明の更なる実施形態では、ボス５がハンドル４に取り付けられる。ボス５は第１の端部と第２の端部とを有する。前記ボス５の第１の端部はハンドル４に位置合わせされて取り付けられ、それにより、前記ボス５の第２の端部が該切換可能磁気デバイス１の底面と同じ方向に向けられる。したがって、切換可能磁気デバイス１が磁場の影響を非常に受け易い鉄金属などの材料のシート上に配置されてスイッチ２が作動されると、切換可能磁気デバイスが材料のシートに固定される。その後、前記ボスの第２の端部がワークピースと接触してワークピースに対して作用することができるように、ハンドル４を切換可能磁気デバイス１周りに回転させることができる。

ここで図３を参照すると、このように、本発明は、一方の材料片の縁部を他方の縁部に位置合わせするために使用できる。切換可能磁気デバイス１が第１のワークピース１３上に載置して取り付けられる一方で、ボス５が第２のワークピース１２と接触して該ワークピースに作用することができるように、切換可能磁気デバイス１を２つのワークピースの縁部の近傍に配置することができる。切換可能磁気デバイス１の磁場が磁気デバイス自体を第１のワークピース１３に固定するため、ボス５が第２のワークピース１２と接触するようにハンドル４を回転させることができるとともに、作業者は押圧力またはてこ作用力を第２のワークピース１２に伝えることができる。ワークピースが所望の位置に合わせられると、作業者は、ワークピースを溶接によって迅速に接合することができる。図３において、本発明は、第１のワークピース１３と第２のワークピース１２との間に突合せ接合を形成して示されている。

なお、図に示される実施形態において、ボス５はハンドル４に対して取り外し不能に取り付けられる。これは、ボス５をハンドル４に対して溶接することによって、ボス５をハンドル４の一部として成形することによって、接着剤を使用してボス５をハンドル４に結合することによって、ボス５をハンドル４に圧入することによって、または、２つの材料を取り外し不能に接合するための当分野において良く知られる多くの他の手段によって行なうことができる。

本発明の更なる実施形態では、ボス５をハンドル４に対して解放可能に装着することができる。そのような手段としては、ボス５をハンドル４に対してボルト締結すること、鍵案内面（key-way）を使用してボス５をハンドル４に対して摺動可能に取り付けること、および、当分野において良く知られる多くの他の手段が挙げられる。

本発明の更なる実施形態では、ボス５をハンドル４に対して回転可能に装着できる。これは、ハンドル４およびボス５のタブの使用を含むことができる。この場合、当分野において良く知られるボルト、ピン、ベアリング、ブシュ、または、任意の他の手段がタブを貫通してボス５をハンドル４に対して回転可能に結合する。本発明のそのような実施形態では、ボス５がハンドル４とは無関係に回転できる。

図１、２、３に示される実施形態では、ボス５の第２の端部が平坦面を有していることに更に留意すべきである。この実施形態では、ハンドル４が下げられると、ボス５の第２の端部の面が切換可能磁気デバイス１の底面の平面と位置合わせされる。これにより、作業者は、その縁部が第２のワークピース１２よりも低い第１のワークピース１３上に切換可能磁気デバイス１を位置決めすることができる。このとき、ボス５の平坦面が第２のワークピース１２の面を部分的に覆う。ハンドル４が第１のワークピース１３の方へ押圧されると、第２のワークピース１２は、ボス５の第２の端部の平坦面が第１のワークピース１３の縁部近傍の上面と接触するまで下げられる。そのような方向では、２つのワークピースの上面がボス５の平坦面によって位置合わせされて所定の位置に保持される。この実施形態において、本発明は、２つのワークピースを位置合わせして、これらのワークピース間に突合せ接合を形成するための迅速で容易な手段を与える。

本発明の更なる実施形態では、ボス５の第２の端部が別の形状を有することができる。例えば、ボス５とワークピースの表面との間の接触領域が直線に近づくように、ボス５の第２の縁部の表面を弓形にすることができる。あるいは、ボス５とワークピースの表面との間の接触領域が点に近づくように、ボス５の第２の端部の表面の形状を球状にすることができる。このようにして、ボスとワークピースとの間に所望のタイプの接触を与えるようにボスの第２の端部の形状を形成することができる。

図示される本発明の更なる実施形態では、ボス５と反対側の表面上でハンドル４に取り付けられる支持体７の使用により、ハンドル４を補強して強固にすることができる。支持体７は、ハンドル４に強度を付加して、ハンドル４を破損させる危険を少なくしつつ、ハンドルがより大きな押圧力を伝えることができるようにする。これは本発明の全ての実施形態において必ずしも必要ではないが、そのような支持体７は、本発明の幾つかの実施形態において有利であるのが分かる。

本発明の他の実施形態はガード６を含む。そのような実施形態では、ガード６がハンドル４の第１の端部に取り付けられる。ガード６は、ボス５と同じ方向にハンドル４から延びる。ガード６は、切換可能磁気デバイス１がそのワークピースから離脱する場合に、ワークピースが突然、予想外に折れる場合に、または、任意の他の予期しない事象によってハンドル４が突然予想外に移動してワークピースと接触する場合に、作業者の手がハンドル４とワークピースとの間に挟まれないように保護する。本発明のこの実施形態において、ガード６は、ハンドル４が作業者の手を捕捉して挟む前にハンドル４の移動を停止させる。そのようなガード６は、本発明の全ての実施形態において必ずしも必要ではないが、本発明の幾つかの実施形態において有利であるのが分かる。

Claims (18)

1. 切換可能磁気デバイスと、
   第１の端部と第２の端部とを備えるハンドルと、
   背部と、第１の突出部と、第２の突出部とを備えるフォークであって、前記背部が前記ハンドルの前記第２の端部に取り付けられ、前記突出部が前記切換可能磁気デバイスの両側に回転可能に取り付けられる、フォークと、
   を備える、押圧力を加えるための解放可能な装置。
2. 第１の端部と、前記第１の端部と反対の第２の端部とを備えるボスであって、前記第１の端部が前記ハンドルに取り付けられ、前記第２の端部が、前記切換可能磁気デバイスの底面と同じ方向に向けられる、ボスを更に備える、請求項１に記載の装置。
3. 前記ボスの前記第２の端部が、前記ボスとワークピースとの間の接触領域が直線に近づくように略円弧形状の表面を更に備える、請求項２に記載の装置。
4. 前記ボスの前記第２の端部が略平坦面を更に備え、それにより、前記ハンドルが下げられると、前記平坦面の平面が前記切換可能磁気デバイスの底面の平面と一致する、請求項２に記載の装置。
5. 前記ボスの前記第２の端部が、前記ボスとワークピースとの間の接触領域が点に近づくように略球状の表面を更に備える、請求項２に記載の装置。
6. 第１の端部と、前記第１の端部と反対の第２の端部とを備えるボスであって、前記第１の端部が前記ハンドルに回転可能に取り付けられ、前記第２の端部が前記切換可能磁気デバイスの底面と同じ方向に向けられる、ボスを更に備える、請求項１に記載の装置。
7. 前記ボスの前記第２の端部が、前記ボスとワークピースとの間の接触領域が直線に近づくように略円弧形状の表面を更に備える、請求項６に記載の装置。
8. 前記ボスの前記第２の端部が、前記ボスとワークピースとの間の接触領域が面に近づくように略平坦面を更に備える、請求項６に記載の装置。
9. 前記ボスの前記第２の端部が、前記ボスとワークピースとの間の接触領域が点に近づくように略球状の表面を更に備える、請求項６に記載の装置。
10. ワークピースの上面に解放可能に取り付けるための手段と、
    第１の端部と第２の端部とを備えるハンドルと、
    背部と、第１の突出部と、第２の突出部とを備えるフォークであって、前記背部が前記ハンドルの前記第２の端部に取り付けられ、前記突出部が、ワークピースの上面に解放可能に取り付けるための前記手段の両側に回転可能に取り付けられる、フォークと、
    を備える、押圧力を加えるための解放可能な装置。
11. 第１の端部と、前記第１の端部と反対の第２の端部とを備えるボスであって、前記第１の端部が前記ハンドルに取り付けられ、前記第２の端部が、ワークピースの上面に解放可能に取り付けるための前記手段の底面と同じ方向に向けられる、ボスを更に備える、請求項１０に記載の装置。
12. 前記ボスの前記第２の端部が、前記ボスとワークピースとの間の接触領域が直線に近づくように略円弧形状の表面を更に備える、請求項１１に記載の装置。
13. 前記ボスの前記第２の端部が略平坦面を更に備え、それにより、前記ハンドルが下げられると、前記略平坦面の平面が前記手段の底面の平面と一致する、請求項１１に記載の装置。
14. 前記ボスの前記第２の端部が、前記ボスとワークピースとの間の接触領域が点に近づくように略球状の表面を更に備える、請求項１１に記載の装置。
15. 第１の端部と、前記第１の端部と反対の第２の端部とを備えるボスであって、前記第１の端部が前記ハンドルに回転可能に取り付けられ、前記第２の端部が、ワークピースの上面に解放可能に取り付けるための前記手段の底面と同じ方向に向けられる、ボスを更に備える、請求項１０に記載の装置。
16. 前記ボスの前記第２の端部は、前記ボスとワークピースとの間の接触領域が直線に近づくように略円弧形状の表面を更に備える、請求項１５に記載の装置。
17. 前記ボスの前記第２の端部は、前記ボスとワークピースとの間の接触領域が面に近づくように略平坦面を更に備える、請求項１５に記載の装置。
18. 前記ボスの前記第２の端部は、前記ボスとワークピースとの間の接触領域が点に近づくように略球状の表面を更に備える、請求項１５に記載の装置。

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