JP3210496B2 - 安全インターロックを有する軌道溶接装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶接技術に関し、特に
チューブまたはロッドのような円形製品のための軌道溶
接装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明は、特に厳格に制限されたスペー
スにおける小さい直径のチューブを溶接する装置内に組
み込むのに適しており、そしてそれを参照して説明す
る。しかしながら、本発明は、広い用途が可能であり、
そして多くの目的のため広く変化するサイズの多くの異
なる溶接装置に使用できる。

【０００３】軌道（orbital）アーク溶接装置は、流体
処理およびプロセスシステムに使用するチューブおよび
パイプを溶接するのにしばしば使用される。現在、小さ
い直径のチューブ、付属品および弁、フィルター等のよ
うな制御装置を小さい、コンパクトな制御およびプロセ
スシステムに形成するため、溶接にかなりの関心があ
る。しばしば、種々の構成要素は、制限された、殆んど
手の届かない領域で溶接しなければならない。さらに、
システムデザイナー達は、出来る限り、構成要素間の距
離を減少することによってプロセスおよび制御システム
の大きさを減少したいと望んでいる。チューブ取付具お
よびシステム構成要素の小型化に多くの努力が払われて
きたが、しかしながら、溶接装置に必要なスペースが、
さらに他のシステムサイズ減少の大きな制限であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする目的】潜在的に危険な設備の
安全な使用が長い間、製造および修理サービスのすべて
の分野における関心事であった。フェイルセイフ電気イ
ンターロックがそのような設備の使用中、オペレータの
安全を保証する種々の方法の１つであった。一般的に、
電気インターロックは、大きな成果をもって迎えられ、
したがって製造および修理サービスのすべての分野にお
いて広く受け入れられた。

【０００５】本発明は、極めて限られたスペースにおい
て、かつ今まで軌道溶接設備の使用を妨げられていた条
件の下で安全に溶接を行なうことができる特徴のユニー
クな組合せを提供する。本発明は、小型化された付属品
および構成要素の使用により最大のシステムサイズ減少
の利益を得るのを可能にしている。

【０００６】

【目的を解決するための手段】本発明の１つの観点によ
れば、溶接ヘッド組立体を規定しており、かつ第１の軸
線の周りに回転するため、その中に配置された円形ロー
タを含む。溶接電極はロータによって保持されており、
かつ第１の軸線の方に半径方向内方に延びている。溶接
電極は、ロータにより保持され、かつ第１の軸線の方に
半径方向内方に延びている。適切な駆動ギヤが、ロータ
を第１の軸線の周りに回転するため、第１のハウジング
内に保持されており、そして第１の駆動軸がギヤに駆動
的に接続されていて、かつ第１の軸線に垂直な方向に第
１のハウジングから延びている。第１のハウジングから
分離した第２のハウジングが動力伝動装置を形成しかつ
そこから延びている第２の駆動軸を有している。可撓性
駆動軸手段が、第１の駆動軸と第２の駆動軸を接続して
いて、第１および第２のハウジングの相対的方向を自由
に調整可能にしながら、回転駆動力を第１の駆動軸から
第２の駆動軸に伝える。第３の別箇の独立したハウジン
グが電気駆動モータを保持し、そして回転出力軸を有す
る動力駆動モータモジュールを形成している。モータモ
ジュールの回転軸と第２の駆動軸の接続および分離を可
能にするため、第３のハウジングと第２のハウジングを
速やかに接続する解放可能な接続手段が設けられている
ので、モータモジュールは、手動で速やかにかつ容易に
伝動装置および溶接ヘッド組立体から嵌脱できる。

【０００７】上記の配置では、異なるサイズのチューブ
の溶接のため意図された溶接ヘッド間で同じモータモジ
ュールまたは動力ユニットの速やかな交換が可能であ
る。さらに、溶接ヘッドが、可撓性駆動装置により伝動
装置ハウジングに接続されているので、モータモジュー
ルは、溶接ヘッドモジュールに対して種々の所望の方向
を有することができる、そして溶接ヘッドモジュール
は、それを特定の方向に関連づける必要なく、極めて制
限された場所に置くことができる。

【０００８】さらに限定した観点によれば、ガスを溶接
ヘッドに供給可能にするため、可撓性駆動軸手段を通り
ハウジングに延びているガスラインがある。さらに、ガ
ス供給接続ラインがモータモジュールハウジングを通り
延びている。弁を開いた接続装置が、モータモジュール
のガスラインと、モータモジュールがそれに接続されて
いるとき可撓性駆動軸のガスラインとを結合する。好ま
しくは弁を用いた接続装置は、モータモジュールが可撓
性駆動軸に接続されたとき、自動的に開く。

【０００９】本発明のさらに他の観点によれば、可撓性
駆動軸を通り延びている電力ケーブルと、安全インター
ロックワイヤとがある。適切なコネクタが設けられてい
るので、電力および安全信号接続は、モータモジュール
が可撓性駆動軸に接続されたとき自動的に行なわれる。
したがって、軌道溶接ヘッドモジュールを変えても、溶
接ヘッド組立体の作動に必要なガス、電力および安全イ
ンターロック信号はある。

【００１０】本発明はまた、チューブ端を結合するため
の溶接が行なわれている間、円筒状チューブ端を軸線方
向に整合した関係に保持するため、溶接ヘッドに使用す
るための改良されたクランプ組立体を提供する。このク
ランプ組立体は、全体的に、長方形のベースを具備し、
そこを通り延びている開口が軌道溶接ヘッドを摺動可能
に収容する運動径路を規定している。第１の対の横に間
隔を隔てたクランプアームが、ベース開口の反対側にベ
ースから延びている。第２の対の横に間隔を隔てたクラ
ンプアームが、第１の対のクランプアームと整合して開
口の反対側にベースから延びている。第１および第２の
対のアームは、チューブ端の反対側を把持し、そしてチ
ューブ端を第１の軸線と同心に整合して維持するための
協働するクランプあごを含む。第２の対のアームは、第
１の軸線に平行に延びている第２の軸線の周りに旋回運
動するため取付けられており、かつベース部材の開口内
への溶接ヘッドの運動径路に整合されている共通の平面
内にある。さらに、第２の対のクランプアームを、それ
らの開閉位置間に移動する作動手段が設けられている。
さらに、閉位置では、クランプアームは共通の平面を含
むラインに沿ってかみ合う。

【００１１】上述のようなアーム開放装置では、アーム
のクランプ運動が最小量のスペースをとり、かつアーム
の最外方範囲を超える領域に、いかなる多量のスペース
をも必要としないので、クランプ組立体は、コーナーお
よび密接して隣接した壁にとじ込められたチューブの周
りの位置に移動可能である。すなわち、クランプアーム
は、チューブ上の位置に動かされる１対のプライヤーの
ように係合する。溶接ヘッドに対するチューブ側へのア
クセスは必要がない。さらに、この設計は、クランプ組
立体の側部側に最小量のスペースを必要とする。

【００１２】本発明のさらに他の観点では、クランプ組
立体のアームは、カム作動組立体の使用によりアームの
開位置と閉位置との間に移動されることが考えられてい
る、その場合に、その組立体は、隠れた、とじ込められ
た方式で、アームとベースプレートとの間の囲まれた位
置に置かれ、そして作動手段の作動部分がクランプ組立
体の外部端から遠く間隔を隔てた位置に置かれる。した
がって、制限された狭いスペースで使用するとき、作動
手段は、クランプ要素が周りの環境の構造によって囲ま
れ、とじ込められていても、容易に操作可能である。

【００１３】本発明の他の観点によれば、クランプ組立
体作動手段の作動部分は、軌道溶接ヘッド組立体がクラ
ンプ組立体の作動位置にあるとき、相互係合部分がクラ
ンプアームの開きまたは作動を妨げる。したがって、ク
ランプアームは、溶接作業中に、不注意に開くことはで
きない。

【００１４】本発明のさらに限定した観点によれば、可
撓性駆動軸手段を通り延びている安全インターロックワ
イヤが設けられており、そのワイヤは、軌道溶接ヘッド
組立体に取付けられたトランスジューサで終っている。
このトランスジューサは、所定の位置にないとき、溶接
サイクルを止めるため、前記相互係合作動位置にあるク
ランプ組立体作動手段および溶接ヘッド組立体のそれぞ
れの部分に敏感である。

【００１５】上記から明らかなように、本発明の第１の
目的は、極めて制限されたスペース内で安全に使用する
ことができ、そして極めて小さい付属品を溶接すること
ができ、かつ小型化したパイプおよび制御システムを作
ることができる軌道溶接装置を提供することである。

【００１６】本発明のさらに他の目的は、ユニットが溶
接される構成要素に取付けられている間、および装置を
使用して実際に溶接が行なわれている間、システムを組
み立てるのに使用される種々のモジュールが選択的に相
互に対する異なる配置に適応できる前述の一般的形式の
軌道溶接装置を提供することである。

【００１７】さらに他の目的は、同じ動力および制御モ
ジュールが種々の異なる溶接ヘッドモジュールに使用で
きるので、システムが、単一の動力モジュールの作動を
止めている間、多くの異なるサイズのチューブを溶接可
能である既述の形式のシステムを提供することである。

【００１８】本発明のさらに他の目的は、可撓性駆動接
続装置が、同時に回転動力、電力および溶接環境ガスを
運び、そして溶接ヘッド組立体からの動力ユニットの接
続および分離が、回転動力のみならず、電力および溶接
環境ガスを自動的に接続し、遮断する既述の一般的形式
のシステムを提供することである。

【００１９】本発明はある部品の物理的形態および部品
の配置をとってもよい。その好ましい他の実施例が詳細
に明細書に記載され、かつその１部分を形成する添付図
面に例示されている。

【００２０】

【実施例】さらに詳細に図面を参照する、この場合図示
は本発明の好ましい実施例を例示する目的のためであ
り、本発明を限定する目的のためではない、図１は、本
発明により形成されており、かつモータと、伝動装置に
取外し可能に配置されている駆動モジュールＡと、チュ
ーブクランプおよび保持モジュールＣに結合されている
溶接ヘッドモジュールＢとを具備している軌道溶接組立
体の全構成および配置を示している。単に説明および全
体的背景として、種々のモジュールは速やかにかつ急速
に組立および分解されるように配置されているので、た
とえば、モータおよび駆動モジュールＡは異なる伝動装
置および溶接ヘッドモジュールＢに使用できる。たとえ
ば、単一のモータおよび駆動モジュールは種々の異なる
サイズの伝動装置および溶接ヘッドモジュールに使用で
きる。

【００２１】さらに、追加の例として、チューブクラン
プおよび保持組立体Ｃは、接合されるべきチューブに対
して別々に接続できるように、伝動装置および溶接ヘッ
ド組立体Ｂから速やかにかつ容易に取外し可能であり、
そして多数のそのようなチューブクランプおよび保持ユ
ニットまたはモジュールが、接続を行なうため、単一の
伝動装置および溶接ヘッドモジュールに使用でき、一
方、さらに他のチューブ端が、溶接作業準備のときさら
に他のクランプおよび保持モジュールにより整合してク
ランプされる。

【００２２】さらに詳細には、かつ図４に最もよく示さ
れているように、モータおよび駆動モジュールは、１対
のクラムシェル形ハウジング半部１２および１４（図１
に示された）と、横の端部プレート１６とによって形成
された比較的細長いハウジング組立体１０とを具備して
いる。構成要素１２、１４および１６は、適切な強度お
よび摩損特性を有している非導電性プラスチックまたは
他の非導電性材料のような任意の適切な材料から形成さ
れている。細長い小さい直径の電動機１８は、その出力
端を端部プレート１６に適切に接続させることによって
ハウジング内に支持されている。モータ１８の駆動軸２
０は、端部プレート１６の適切な開口を通り、比較的大
きな直径のカウンターボアの部分２２内に自由に延びて
いる。駆動接続要素２４は、ピン止めするか、さもなく
ば確実に駆動軸２０に接続されており、かつ軸線方向に
延びているピン２８を保持する拡大した直径の端部分２
６を有している。ピン２８は、部分２６に保持されてお
り、かつ以下に説明する方法で、伝動装置および溶接ヘ
ッドモジュールに回転駆動接続を提供している。

【００２３】ハウジング組立体１０の反対の端に、中央
入口開口または通路３０が設けられており、これを通り
電力ラインまたはケーブル３２および３４がモータ駆動
ハウジングに入っている。ケーブル３２および３４は、
溶接ヘッドモジュールにおける広範囲の溶接作業を行な
うのに必要な最高推定電流を運ぶのに十分なゲージであ
る。さらに、１対のライターゲージ安全インターロック
ワイヤ３１および３３が、以下に論述する軌道溶接ヘッ
ドユニット５２に取付けたトランスジューサへの途中、
中央入口開口または通路３０を通過する。同様に、１対
の中ゲージのモータ機制御ケーブル３５および３７が、
中央入口開口または通路３０を通過し、かつハウジング
組立体１０内のモータ１８に直接接続されている。モー
タ制御ケーブル３５および３７は、モータ１８にフュー
ズ接続されているか、あるいは、電力供給機とモータ１
８との間に可融性のリンクを設けてもよい。モータ制御
ケーブル３５および３７は、モータ１６にフューズで接
続されるか、あるいは電源とモータ１８との間に溶解可
能なリンクを設けてもよい。好ましい実施例では、上記
の電気的導体の各々は開口３０を通りハウジング１０を
出ており、そしてさらに、以下に論述した溶接ヘッドコ
ントローラ３００内に収容される。

【００２４】また、溶接ヘッドモジュール内で行なわれ
る溶接作業の周りに適切な不活性ガス雰囲気を設けるた
め、不活性ガスを供給するガス供給ライン３６が、開口
３０を通り入っている。多くの異なるタイプのガスが、
必要な不活性雰囲気を設けるのに使用される、そしてそ
のようなことは当技術において公知である。

【００２５】ガスライン３６はヘッドまたは端部プレー
ト１６に接続されており、そして伝動装置および溶接ヘ
ッドモジュールに接続するため、流れライン３８がヘッ
ド端を通り設けられている。逆止弁３９が、図１１に示
したように流れラインまたは開口３８に設けられてい
る。好ましい実施例では、逆止弁３９は、スプリング３
９ｂによって、弁座に密着した位置の方にバイアスされ
ている簡単なボール部材３９ａである。このボール部材
３９ａは、以下に説明するように、モータおよび駆動モ
ジュールＡが伝動装置および溶接ヘッドモジュールに接
合されたとき、スプリング３９ｂのバイアスに抗して開
放する方に移動される。

【００２６】また図４で明らかなように、電力ケーブル
３２、３４および安全インターロックワイヤ３１、３３
は、それらの端に、それぞれ電気ソケットコネクタ４０
および４１を備えており、そのコネクタは、明らかなよ
うに、以下に論述する方法で伝動装置および溶接ヘッド
モジュールの協働要素と簡単なプラグ・イン接続を可能
にする。ソケット型コネクタ４０、４１の配置は、一般
に行なわれているものであり、それらのコネクタは端部
プレート１６に適切に保持され、一方それから絶縁され
ている。

【００２７】ハウジング組立体１０の入口端において、
電力ケーブル３２、３４、安全インターロックワイヤ３
１、３３、モーター制御ケーブル３５、３７およびガス
ライン３６は、ハウジング半部部分１２と１４の間にク
ランプされた端を有している弾性保護ホース部材２９に
よって適切に囲まれている（図１に示したように）。さ
らに、ハウジング部分は、複数のソケットヘッド機械ね
じ４２等の使用によるような任意の好都合な方法で一緒
に取外し可能にクランプされていることに注目すべきで
ある。

【００２８】再び図１を参照すると、モータおよび駆動
モジュールＡは、全体的に参照番号４６で示された従来
のオーバーセンター型、レバー作動トグルまたはラッチ
機構の使用により接続されていることに気付かれるであ
ろう。そのようなラッチ機構の使用は、よく知られてお
り、そして多くの異なる型のクイックレリーズ接続がま
た同様に、これ等の構成要素の確実な接続を可能にし、
一方モータおよび駆動組立体またはモジュールＡに使用
される特定の溶接ヘッド組立体に変えたいときに容易な
取外しを可能にするのによく使用される。

【００２９】特に、図２および２Ａを参照すると、伝動
装置および溶接ヘッドモジュールを組立てている構成要
素の全体の構成および配置が、幾分詳細に、分解した絵
の形で示されている。一般的に、モジュールＢは、伝動
ユニット５０と、軌道溶接ヘッドユニット５２とを具備
する。本実施例および発明の好ましい形式では、伝動ユ
ニット５０および溶接ヘッドユニット５２は、可撓性駆
動軸組立体５４によって駆動的に相互に接続されてい
る。しかしながら、ある環境およびある作業条件の下で
は、可撓性駆動軸組立体５４は不要であり、そして上記
の接続間に直接接続が設けられられる。図２および２Ａ
では、可撓性駆動軸組立体５４は、構成要素の各々に接
続して示されたその反対端を有する不定の長さのものと
して示されている。

【００３０】より詳細に図２を参照すると、伝動ユニッ
ト５０が、互に基本的に鏡像対称である側部要素または
ハウジング構成要素５６および５８（図１参照）を含ん
でいる３部分ハウジングを含むことが判るであろう。側
部要素５６および５８は、ソケットヘッド機械ねじ６０
のような適切な機械的ファスナーの使用により端部プレ
ートまたは壁６４に取外し可能な様に互に接続されてい
るクラムシェル型ハウジングを形成するように協働す
る。構成要素５６、５８によって形成されたようなハウ
ジングの外部形態は、全体的にモータモジュールユニッ
トの形状に対応する全体のサイズおよび外部形状を有し
ている。さらに詳細には、図１に示したように組立てた
とき、モータモジュール端部プレート１６の外部端が、
伝動ユニット５０のハウジングの開放端６２に密着収容
されていることに注目すべきである。これが、密接な結
合およびシーリングと提供し、かつ電気的接続並びに駆
動要素を囲む。

【００３１】機械ねじ等（図示せず）の使用によるよう
な任意の好都合な方法でハウジング構成要素５６、５８
に取外し可能に接続されている剛性な端部プレート部材
６４が、ハウジング５６、５８内に位置決めされ、かつ
開放外部端６２から内方に配置されている。カウンター
ボア部分または開口６６が、図示の位置に端部プレート
部材６４内に形成されている（また図１１参照）。ギヤ
状の駆動要素または部材６８が、このカウンターボア部
分６６内に保持されており、かつ開口内部に配置された
適切なベアリング内を自由に回転可能である。駆動要素
６８の大きな直径端の外周には、均等に間隔を隔てた、
全体的に半円筒状くぼみ７０が設けられており、これ等
のくぼみ７０は、ユニットが図１に示した結合状態にあ
るとき、駆動接続要素２４上の駆動方向に延びているピ
ン２８に密接し（図４参照）、駆動的に係合するように
サイズを定められ、かつ間隔をへだてられている。

【００３２】ハウジング構成要素５６、並びにハウジン
グ構成要素５８の反対端部が外部端壁を設けるように形
成された一体の壁部分を含むことに注目すべきである。
２つのハウジング構成要素５６、５８は、可撓性駆動軸
組立体５４の端部７４を密接に収容するように大きさを
定められている円筒状開口７２を一緒に規定している対
の半円筒状くぼみを有している。端部７４は剛性な金属
カラーであり、そしてハウジング構成要素５６、５８間
にクランプされ、かつ図示のような協働溝によってその
中に保持されている。

【００３３】可撓性な駆動軸組立体５４は、普通の可撓
性駆動組立体である。この駆動組立体の外部ハウジング
または外装は、ステンレススチールで編んだ外層でカバ
ーされた編んだテフロンホースで形成されている。剛性
な駆動接続部または端部７８で終っている可撓性駆動軸
要素７６は、外部ハウジングまたは外装５５の中心を通
り軸線方向に延びている。外部ハウジングまたは外装５
５内の利用可能なスペースは、電気ケーブル３２ａ、３
４ａおよび安全インターロックワイヤ３１ａ、３３ａを
保持できるような大きさに作られている。図示した好ま
しい実施例では、外装５５は、モータ制御ケーブル３
５、３７がモータおよび駆動モジュールＡ内のモータ１
８で終るように、モータ制御ケーブル３５、３７を収容
する必要はない。

【００３４】しかしながら、好ましい実施例の電気的接
続方式に対する他の方法として、モータ１８および以下
に論述する安全インターロックトランスジューサ１０１
は直列接続であればよい。このトポロジーでは、外部ハ
ウジングまたは外装５５は、モータ制御ケーブル３５、
３７の能力によって大きさを定めた電気ケーブル３２
ａ、３４ａおよび２本のワイヤを収容するのに十分大き
くなければならない。すなわち、他の直列接続では、第
１のモータ制御ケーブルは、直接溶接ヘッドコントロー
ラ３００から駆動モジュールＡのモータ１８の第１の端
子に接続される。第２のモータ制御ケーブルは、直接溶
接ヘッドコントローラ３００から伝動装置ユニット５０
および外部ハウジングまたは外装５５を通り溶接ヘッド
ユニット５２における安全インターロックトランスジュ
ーサ１０１の第１の接点に送られる。ユースの回路を完
成するため、モータ制御ケーブルサイズのワイヤは、溶
接ヘッドユニット５２における安全インターロックトラ
ンスジューサ１０１の第２の接点を駆動モジュールＡの
モータ１８の第２の端子に接続しなければならない。

【００３５】再び好ましい実施例を参照すると、開口３
８に接続している（図４に示したように）ガスライン３
６の自由な通路を与えるようにハウジングの内部を通り
さらに十分なスペースがある。これに関しては、適切な
開口８０が、モータおよび駆動モジュールＡの端部壁１
６の開口３８に対応している場所に端部壁６４を通り形
成されている。適切にシールされた接続が、Ｏ−リング
８１によって開口８０、３８の間に設けられ、このＯ−
リング８１は、開口８０の周りのくぼみ内に配置され、
かつ図１１および１０Ａに示したように開口３８の周り
から外方に延びているボス３８ａによって係合されてい
る。同様に安全インターロックワイヤ３１ａおよび３３
ａの端部は、それぞれ適切なプラグ型電気コネクタ８１
および８３に接続される。コネクタ８１〜８４は、普通
の設計、サイズおよび形状のものである。電気的コネク
タ８２および８４は、モータモジュールＡのソケットコ
ネクタ４０の位置に対応する位置における端部壁６４に
適切に取付けられる。同様に、電気的にコネクタ８１お
よび８３は、モータモジュールＡのソケットコネクタ４
１の位置に対応する位置において端部壁６４に適切に取
付けられる。

【００３６】可撓性駆動軸要素７６の端部７８は、協働
するフラットおよびＣ−リングまたはスプリングクリッ
プによって駆動部材６８に接続されている。Ｃ−リング
８６およびフラット７８ａは、可撓性駆動ユニットが実
質的曲げの力を受けるとき、必要により滑りによって軸
線方向に移動できる。理解できるように、したがって今
まで説明した全装置は、伝動ユニット５０からのモータ
モジュールの急速な嵌脱が可能である。さらに明らかな
ように、電気およびガス接続は、２つの構成要素の簡単
な一緒の差込みにより自動的に行なわれる。

【００３７】軌道溶接ヘッドは、前述のように、可撓性
駆動軸組立体５４の反対（両）端に接続される。溶接ヘ
ッドの構成の詳細は、図３に最もよく例示されている。
その図に示されたように、軌道溶接ヘッド５２は全体的
に、１対の対向するボデイ部分または部材９２および９
４よって規定されている外部フレームおよびハウジング
９０を具備する。これ等の部分は、非導電性、高強度、
耐高温性材料から適切に成形されるかまたは機械加工さ
れる。ボデイ部分９２、９４は、ソケットヘッド機械ね
じ９６の使用によるような適切な方法で整合関係に接合
される。ボデイ部分９２、９４の各々が、それぞれ第１
の全体的に長方形の端部部分またはボデイ部分９２ａお
よび９４ａを含むことが判らなければならない。これ等
の部分は、直角駆動組立体９６が中に取外し可能に収容
される全体的に長方形形状の内部チャンバーを規定する
ように協働する。駆動組立体９６の詳細および配置は以
下に説明する。しかしながら、今のところ、ボデイ部材
９２および９４の各々がさらに、それぞれ比較的薄い、
小さい全体的に長方形の部分または部材９２ｂおよび９
４ｂを含むことに注目すべきである。これ等の部分は、
直角駆動組立体９６からロータまたは電極保持器９８に
回転運動を接続するためのギヤ装置および伝動要素を入
れるように配置されている。これに関しては、図３と共
に図１０が、電極保持器およびその取付の全体的配置を
示している。さらに詳細には、部分９２ｂおよび９４ｂ
の各々は、開口１００を通り収容するチューブと、横に
開いた入口領域１０２とを規定するように協働してい
る。この配置は、チューブ端を当接して位置決めし、そ
して溶接ヘッドをその上と横に移動可能にして、溶接を
行なうのに必要な位置に、当接したチューブ端を電極保
持器と整合せしめる。チューブ端は、以下に説明する方
法でチューブ保持クランプ組立体Ｃにより、適切に正し
い整合位置に保持される。

【００３８】図示のように、ロータまたは電極保持器９
８は、全体的に円形形状であるが、開放した側部または
開口１０４を有しており、この開口１０４は、溶接ヘッ
ド５２が溶接しようとする特定のサイズのチューブの外
径を保持器が通過可能にするのに十分な幅である。ロー
タまたは電極保持器９８の両側は、円形ガイド面１０
６、１０８を規定するため図示のように連続凸面形状を
有している。考察中の実施例では、電極保持器９８は、
比較的硬質の銅から形成されているが、しかしながら、
任意の適切な耐摩性の、かつ導電性材料が使用できる。
ボデイ部分９２ｂは、開口１００と同心であり、かつガ
イド面１０６を収容するガイドトラックを備えている内
方に延びている機械加工した溝１１０を備えている。ボ
デイ部分９４ｂには、開口１００と同軸線であり、かつ
円形ブラシ部材１１４を収容するように機械加工されて
いる円形くぼみ１１２がある。ブラシ部材１１４は円形
形状を有しており、その上面は、ロータまたは電極保持
器９８上のガイド面１０８に対して相補的なガイドトラ
ックを形成するように形造られている。その表面は番号
１１６と同一であり、そして開口１００の周りを円周方
向に延びている。ブラシ部材１１４は、電気的ブスバ１
１８を介して、電力ケーブル３４ａ（図２に示された）
の端部に結合されているコネクタ１２０に接続されてい
る。電力ケーブル３２ａ（図２に示された）は、図３に
例示されたように、部分９２ｂおよび９４ｂに隣接して
外方に延びているプラグ要素１２２に電気的に接続され
ている。これは、以下に説明する方法で、ケーブル３２
ａからチューブ保持およびクランプモジュールＣまでの
電気回路を完成する。

【００３９】さて次に図１３を参照すると、ボデイ部分
９２ａおよび９４ａはさらに、安全インターロックワイ
ヤ３１ａおよび３３ａを収容し、一方ボデイ部分９２お
よび９４とソケットヘッド機械ねじ９６を用いて上記の
ようにかみ合い係合可能にするため、それぞれ適切な整
合溝９３ａおよび９５ａを備えている。溝９３ａおよび
９５ａは、溝１１０およびくぼみ１１２と類似の方法で
内方に延びている。勿論、整合溝のいづれか一方は必要
がないかも知れない、それが望ましければ、ボデイ部分
９２または９４の一方のみに機械加工する。しかしなが
ら、図から判るように、若しも単一の溝のみが使用され
れば、全体の寸法は、一緒によった単一のひも、あるい
は任意の他の適切な２線形態であればよい安全インター
ロックワイヤ３１ａおよび３３ａを収容するのに十分で
なければならない。

【００４０】溝９３ａおよび９５ａの他に、ボデイ部分
９２ａおよび９４ａはさらに、安全インターロックトラ
ンスジューサ１０１を収容し、一方ボデイ部分９２およ
び９４を上記のようにかみ合い係合可能にするため、そ
れぞれ適切な整合くぼみ９７ａおよび９９ａを備えてい
る。くぼみ９７ａおよび９９ａは、溝９３ａおよび９５
ａと類似の方法で内方に延びており、かつ適切な安全イ
ンターロックワイヤ３１ａおよび３３ａとトランスジュ
ーサ１０１のリード線の直接電気的／機械的接続を可能
にするため、それぞれのボデイ部分内に配置されてい
る。勿論、トランスジューサのサイズが許せば、単一の
くぼみが使用されてもよい。しかしながら、上記のよう
に、単一のくぼみのが使用されれば、全体の寸法は、そ
の中に全安全インターロックトランスジューサ１０１を
収容するのに十分でなければならない。このトランスジ
ューサは、光センサー、近接スイッチまたは以下に説明
するような簡単な機械的マイクロ・スイッチであればよ
い。さらに、トランスジューサは、それぞれのくぼみ９
７ａおよび９９ａの対応するくぼみ内にかみ合い収容さ
れるような方法で、そのボデイの周りに周辺に延びてい
る盛り上り部分を備えていてもよい。エポキシー等の使
用を含む他の緊め付け方式が同様に使用されてもよい。

【００４１】上記の手段の結果として、完全な電気的安
全インターロック回路が、可撓性駆動軸組立体５４を通
り、溶接ヘッドコントローラ３００から溶接ヘッドモジ
ュールＢまで確立される。モータ制御ワイヤ３５および
３７が、溶接ヘッドコントローラ３００から電動機１８
に接続しているモータおよび駆動モジュールＡ内に延び
ている。

【００４２】再び図２および２Ａを参照すると、電極保
持器９８は、セットスクリュー１２８によって保持器に
調整可能にクランプされている適切なタングステン電極
１２６を保持している。理解できるように、開口１００
の軸線の周りに電極保持器の回転が、当技術でよく知ら
れている方法で開口１００内に適切に位置決めされた当
接するチューブ端の溶接を実施可能にする。

【００４３】電極保持器９８の回転は、直角駆動組立体
９６に接続されたギヤ列を介して達成される。これに関
しては、電極保持器９８の外周が、個々のかみ合いギヤ
１３２および１３４に保持された対応する歯にかみ合う
ギヤ歯１３０を備えることに注目すべきである。ギヤ１
３２および１３４は、図示のように位置決めされてお
り、かつ図示のように部分９４ｂに取付けた適切な軸お
よびベアリングに保持されている。駆動ギヤ１３６は、
直角駆動ユニット９６から２つの別々の駆動列を設ける
ため、ギヤ１３２および１３４と駆動係合している。こ
れは、電極保持器９８が開口１０４を含んでいても、駆
動を維持可能にする。すなわち、ギヤ１３２および１３
４は、一方または他方のギヤが常に何時でも電極保持器
９８のギヤの付いた周辺に接触するように、開口１０４
よりも大きい距離だけ互に間隔をへだてられている。勿
論、駆動ギヤ１３６は、直角駆動組立体９６の出力ギヤ
１４０に駆動係合している。

【００４４】直角駆動組立体９６が、好ましくは高強度
の熱可塑性材料から形成されており、かつ図示の方法で
ボデイ部分９２ａおよび９４ａ内に形成されたくぼみに
よって密接に収容され配置されるように大きさを定めら
れた機械加工したブロックフレームまたはハウジング要
素１４２を含むことに注目すべきである。出力ギヤ１４
０は、ハウジングまたはフレーム要素１４２の底部から
上方に延びているベアリングおよびピン組立体上に適切
に保持されている。ベベルギヤ要素１４４は、出力ギヤ
１４０と一体に形成されており、かつ対のベアリング１
４８に水平に取付けられた対応するベベルギヤ１４６に
かみ合っている。ベアリング１４８は、ブロック１４２
の右側に形成された開口１５１内に適切に収容されてい
る。可撓性駆動要素７６からの駆動突起が、ベベルギヤ
１４６に結合された軸の内部に収容され、かつＣ−リン
グ１５２の使用によりそれに接続されている。この接続
はまた、可撓性駆動ケーブル５４の曲がったとき、必要
により軸線方向の運動を可能にするため、ベベルギヤ１
４６に対する軸部分１５０の軸線方向の運動を可能にす
るように配置されている。この接続は、単に、Ｃリング
１５２に摺動可能に係合する軸部分１５０の側に形成さ
れたフラットである。直角駆動ユニットをそれ自身のフ
レームと別々の構成要素として形成することにより、駆
動装置の保守、修理および交換が簡易化される。

【００４５】可撓性駆動ケーブル組立体５４の外部ハウ
ジングは、ボデイ部分９２ａと９４ａの間にクランプさ
れ、かつソケットヘッド機械ねじ１５８によってボデイ
部分に結合された金属スリーブまたは端部部分１５６に
よって、その端部を接続されている。

【００４６】さらに、接続手段１５３は、部分９２ａを
設けるため設けられている。接続手段１５３は、ピン手
段１５５によってボデイ部分９２ａにヒンジ止めされて
いる。

【００４７】チューブクランプおよび保持モジュールＣ モジュールＣは、分解した図のいくつかでモジュールを
示している図５を参照することにより最もよく理解でき
る。大まかに言えば、チューブクランプおよび保持モジ
ュールは、機能を果すことができる最小のサイズである
ように、設計されており、それによって極めてタイトに
クランプしたスペースで使用することができ、かつ極め
てコンパクトな小さい組立体に小さいチューブ部品を組
立てることができる。このモジュールは、好ましくは高
強度の金属から形成されており、かつ全体的に、端部部
材１６４により結合されている１対の側部部材１６２を
含んでいる実質的に長方形の第１のベース組立体１６０
を具備する。このベースは、溶接ヘッド組立体９０の部
材９２ｂおよび９４ｂを密接に、しかも摺動可能に収容
するように大きさを定められている長方形の開口１６６
をを規定している。図１は、溶接ヘッド９０と取付ブロ
ックモジュールＣを組立てた状態で示している。この組
立状態にあるとき、部材９２ｂおよび９４ｂは、開口１
００が図５に示したようにその外方にまたは左に配置さ
れるように、ベース組立体１６０を通り延びる。さら
に、ベースは、電気ケーブル３２ａと良好な電気的接続
を保証するようにプラグ要素１２２（図３参照）を収容
するため開口またはソケットを有するボスを含むと理解
すべきである。さらに、ベースは、チューブ保持組立体
に正しく収容されたクランプ組立体の圧力連絡のため、
上記のボスの反対側にパッド１０３（図１４および１２
Ａ）を含む。好ましい実施例では、パッド１０３は、光
センサーバラエティー安全インターロックトランスジュ
ーサ１０１と作動的に連絡する反射面である。勿論、当
技術の業者により理解されるような、マイクロ・スイッ
チ、磁気近接センサー等を含む他の形式のトランスジュ
ーサが使用されてもよい。

【００４８】溶接ヘッド組立体９０の部材９２ｂおよび
９４ｂを密接に囲むため、開口１６ｂの反対側に外方に
垂直に延びるように、ベースに結合されたまたはベース
と一体に形成されている１対の外方に延びているクラン
プアーム１６８が、ベース要素１６０に関連ずけられて
いる。考察中の実施例では、対のアーム１６８は、クロ
ス部片１７０により堅固に位置決めされ、かつ互に接続
されている。第１の対のアーム１６８と対向して整合し
た関係にベース組立体１６０から外方に延びている第２
の対のクランプアーム１７２が、第１の対のアーム１６
８に関連づけられている。アーム１７２の各々は、アー
ム１６８に対して独立した旋回運動のため取付けられて
いる。実際の取付および作動機構は以下に説明するが、
しかしながら、第１の対のアームの各アーム並びに第２
の対のアームの各アームが、チューブクランプあご１７
４を保持していることに注目すべきである。それらのア
ームは構成を変えることができるが、クランプあご１７
４の各々は、同一であり、かつ全体的に半円形形状であ
って、そして半円筒状クランプ面１７６を規定してい
る。個々のあご１７４は、クランプ面自身が、クランプ
されるチューブ端の周辺に弾性的に係合できるように、
弾性クランプ部分を作るため、内部機械加工したカット
１７８を備えている。クランプ面のこの設計および弾性
特徴が、先願米国特許第４、８６８、３６７号および
「円筒状加工部品のためのコレット組立体」と題し、１
９８９年６月２８日に出願され、普通譲渡された係属中
の出願、出願番号第３７３、０２９号の主題であり、こ
れ等は参照により本願に含まれている。個々のクランプ
あごの各々は、その外面に、それぞれ対応するアーム要
素内に収容される円形くぼみに形成された対応するカウ
ンターボアに係合されるフランジ１８０を備えている。
好ましくは、個々のクランプあごは、溶接されるか、あ
るいはさもなくば、それらのそれぞれのクランプアーム
の所定の位置に確実に接続される。可動な第２のセット
のクランプアーム１７２が図１の閉じた位置に作動され
たとき、クランプあごが、密接に隣接して配置され、か
つ溶接ヘッド組立体９０の電極保持器９８と同軸線にあ
る間隔を隔てたチューブ保持円筒状部分を規定するよう
に、あごの各々が配置されていることに注目すべきであ
る。さらに、第１および第２のセットのアームは、それ
らのアームが図示したチューブクランプ位置または閉じ
た位置にあるときに正しいかみ合いおよび整合を保証す
る手段を備えているのが好ましい。この目的のため、ア
ーム１７２は、それらのかみ合い縁に沿って、第１の対
のアーム１６８のかみ合い縁に沿って形成された対応す
る溝１８６内に収容されるように配置された舌片要素１
７２を備えている。したがって、アームが閉じた位置ま
たはチューブをクランプしている位置にあるとき、これ
等の協働する舌片および溝が、軌道溶接ヘッド９０に対
する個々のアームの正しい整合を保証する。

【００４９】可動アーム１７２が取付けられ、そして作
動する方法が、チューブクランプおよび保持モジュール
Ｃに対して特に重要である。図５に例示したように、ア
ーム１７２の各々は、開口１６６を横断して通り、かつ
全体的にモジュールＣ内への溶接ヘッドの挿入運動に対
し垂直に延びている軸線１８８の周りに回転のため独立
して取付けられている。この運動径路は、全体的に矢印
１９０によって例示されている。さらに、２つのアーム
は、溶接ヘッドモジュール９０の開口１００の軸線並び
に軸線１８８を含む平面に沿ってかみ合っている。あご
がこのようにして開くことができるとき、溶接ヘッドお
よびチューブクランプ組立体は、極めて制限された領域
に挿入されることが可能であり、かつ構造上の隅に置か
れたチューブに溶接することができる、そしてさもなく
ば、他の制限された領域では、典型的な従来技術のユニ
ットでは溶接できない。

【００５０】可動アーム１７２を取付ける特定の方法は
変更できるけれども、本実施例では、１対のショルダー
ねじ１９２が、アーム１７２内に形成された適切な開口
を通り収容され、そしてベース組立体１６０の側部１６
２に螺合される。アーム１７２の各々は、本実施例では
別箇のカム作動組立体の形をとっている別々の作動手段
により独立して作動される。これ等のカム作動組立体
は、独立して作動可能であり、そして関連したアーム１
７２を開位置と閉位置との間に独立して移動する。これ
等のカム作動組立体は、しかしながら、容易に理解でき
るように、鏡像対称である。この目的のために、組立体
１９４の詳細な説明およびその作動方法は、１９４ａが
１９４の鏡像対称であることを理解することにより、同
様に組立体１９４ａにも適用可能であると理解すべきで
ある。特に図５ないし図７を参照すると、操作または作
動組立体１９４の作動が理解できる。特定的に、図示の
ように、作動組立体１９４は、カムプレート部材１９６
を含み、このカムプレート部材１９６は、カムプレート
部材の回転軸線が軸１８８に平行であるように位置決め
されているピン１９８の周りに旋回運動するように取付
けられている。カムプレートは、図５で最もよく判るよ
うに、側面の側１６２と関連するアーム１７２との間の
囲まれた位置に配置されている。アーム１７２の各々
は、図６に最もよく示されたように、傾斜しているカム
面２００を含む。カム面２００はアームを横切って延び
ており、そしてプレート部材１９６上に保持された外方
に延びているカムの山２０２によって係合されている。
さらに、プレート部材１９６の全体の形状が、図６に最
もよく例示されており、かつモジュールＣの端部から接
近可能である横に延びているハンドル部分または作動部
材２０４を含む。カムプレート１９６はまた、アーム１
７２を通り外方に延びているピン２０５を保持してい
る。図５および５に最もよく例示されているように、ア
ームは多少Ｌ形状の開口２０６を含み、その中にピン２
０５およびピボットピン１９８の外部端が延びている。

【００５１】さらに詳細に図６ないし図９を参照する
と、作動機構の全作動が最もよく理解される。図６は、
チューブクランプ位置または閉じた位置におけるアーム
１７２を示している。この位置では、カムの山２０２
は、多少オーバーセンター位置にあり、そしてピン２０
５は、Ｌ形状開口２０６の側部から間隔をへだててい
る。作動部材２０４が、図７に示した矢印の方向に引か
れると、ピン２０５は図示のように開口２０６の側部に
係合する。矢印の方向にさらに移動すると、カムプレー
トはピン１７２を回転して面に係合し、そしてアーム１
７２を反時計の針の方向に駆動する。連続運動が、アー
ムを図９に例示したように全開した非クランプ位置に移
動する。この位置では、アーム１７２の外部端と協働す
るアーム１６８との間の間隔が、あごを、溶接されるま
たは丁度溶接したチューブ端に移動可能にし、そしてチ
ューブ端との係合を外すことができるようになってい
る。

【００５２】カムプレート部材が反対の方向に作動され
たとき、カムの山２０２は面２００に係合し、そして関
連したアーム１７２を図６ないし図９に示したように、
時計の針の方向に閉じる方向に戻すため、閉じる力を加
える。この運動中、確実な駆動が行なわれ、そして図６
の位置にあるとき、カムプレート１９６が全体的にわず
かにオーバーセンター位置にあるので、カムプレートは
それが手動で開放の方向に移動されるまで、そのクラン
プ位置を維持する傾向にあることに注目すべきである。
さらに、閉作動中、ピン２０５がアーム１７２を動かす
ように作用しないことに注目すべきである。

【００５３】さて次に、安全インターロック制御論理に
ついて、図１６および１４を参照して説明する。図１６
は、リレーと、押しボタンと、リミットスイッチとを含
む簡単な「はしご形論理」線図形式で行なわれる溶接ヘ
ッドコントローラ３００を例示している。図１６では、
安全インターロックトランスジューサ１０１は、常時
開、２極単投リミットスイッチＬＳＩとして概略的に表
わされている。溶接ヘッドコントローラ３００のオペレ
ータパネル上の押しボタンＰＢは、オペレータによって
押されたとき、瞬間的にリレーコイルＣＲＩに通電す
る。クランプ組立体Ｃが、上述のように、かつ図１４に
例示されたように正しく溶接ヘッドＢ上に収容されてい
るとき、トランスジューサ１０１が安全状態を示す信号
を発生する。これは、常時開、リミットスイッチＬＳＩ
の閉止として図１６に概略的に表わされている。クラン
プ組立体Ｃが、上述のように溶接ヘッドＢ上に正しく収
容されていないとき、あるいは図１５に例示したように
それから完全に外されているときは、トランスジューサ
１０１は安全信号を発生しない。これは、常時開、リミ
ットスイッチＬＳＩ開として図１６に概略的に表わされ
ている。

【００５４】スイッチＬＳＩが閉じているとき、押しボ
タンＰＢの作動がリレーＣＲＩのコイルに通電する。こ
れが接点Ｒ１１を閉じさらにリレーＣＲ２のコイルに通
電する。リレーＣＲ２が接点Ｒ２１、Ｒ２２およびＲ２
３と閉じる。接点Ｒ２１がＣＲ２のコイルを通電状態に
維持するラッチとして使用されていることは判るであろ
う。クランプ組立体Ｃが移動するか、あるいはさもなく
ば図１５に例示されたように溶接ヘッドＢ上に正しく収
容されていない位置からシフトすると、トランスジュー
サ１０１からの安全信号が除かれる。これは、リミット
スイッチＬＳＩ開として図１６に概略的に表わされてい
る。作動状態にあるとき、接点Ｒ２２およびＲ２３が、
それぞれモータ制御回路ＭＣＣおよび溶接ヘッド制御論
理回路ＷＣＬに通電する。モータ制御回路ＭＣＣは、簡
単な固定電圧信号、あるいはＰＬＣ、コンピュータ数値
制御等によって与えられるようなより精巧なプロフィー
ルであってもよい。溶接ヘッド制御論理回路ＷＣＬも同
様にＰＬＣ、コンピュータ数値制御回路等であってもよ
い。モータ制御回路ＭＣＣおよび溶接ヘッド制御論理回
路ＷＣＬは、好ましい実施例ではコモンプロプリエタリ
コントロールプラットフォーム（common proprietary c
ontrol plat-from）に寄与する。

【００５５】溶接サイクルを開始するプロセスが図１７
に例示されている。このプロセスは溶接ヘッドコントロ
ーラ３００のソフトウェアで行なわれているか、あるい
はハードウェア等のような任意の他の装置で行なわれて
もよい。好ましい実施例では、その方法は、スタート押
しボタン５０２の状態の最初の読取りステップを含む。
ボタンが作動されると、コントローラ３００がトランス
ジューサを検査して、クランプ組立体Ｃが溶接ヘッドＢ
上に正しく収容されるように５０４で決定する。正しく
収容されていなければ、オペレータに知らせるため、可
視および／または音響信号を含む誤り信号が発生され
る。クランプ組立体Ｃが正しく溶接ヘッドＢ上に収容さ
れていれば、溶接サイクルが５１０を開始する。一旦開
始すると、クランプ組立体Ｃの位置モニタはもはや必要
がない。クランプ組立体Ｃが不安全な位置等５１２に移
動された場合には、溶接サイクルは直ちに５１４で停止
される。すなわち、クランプ組立体Ｃが溶接ヘッドＢか
ら外されると、電極１２６への電流は、構成要素の物理
的分離によって遮断される。当技術においてよく知られ
ている種々の感知手段を用いてこの状態をオペレータに
知らせるため、適切なメッセージまたは他の信号が５１
６で発生される。溶接サイクルが５２０で終ったとき、
制御論理は、押しボタンがモニタされるアイドル状態５
３０に戻される。勿論、当技術における通常の技術を有
する者によって理解されるように、遮断された溶接サイ
クルを再開するいくつかの対策が行なわれてもよい。

【００５６】本発明を好ましい実施例を参照して説明し
た。本明細書を読み、理解するとき、他の変更および変
化が行なわれることは自明である。それらの変更および
変化が添付の請求の範囲あるいはそれと同等のものの範
囲内に入る限り、本発明はすべてのそのような変更およ
び変化を含む意図を有している。

【００５７】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の軌道溶接組立体の全構成およ
び配置を示している図である。

【図２】伝動装置および軌道溶接ヘッドユニットの分解
図であり、図１に例示した組立体のモジュールＢを組み
立てている。

【図３】伝動装置および軌道溶接ヘッドユニットの分解
図であり、図１に例示した組立体のモジュールＢを組み
立てている。

【図４】図１に例示した組立体の駆動モータモジュール
Ａの分解図である。

【図５】図１に例示した組立体のクランプおよび保持モ
ジュールＣの分解図である。

【図６】チューブクランプおよび保持モジュールの部分
的側部立面図であり、多少概略的に、クランプアーム作
動機構を示している。

【図７】チューブクランプおよび保持モジュールの部分
的側部立面図であり、多少概略的に、クランプアーム作
動機構を示している。

【図８】チューブクランプおよび保持モジュールの部分
的側部立面図であり、多少概略的に、クランプアーム作
動機構を示している。

【図９】チューブクランプおよび保持モジュールの部分
的側部立面図であり、多少概略的に、クランプアーム作
動機構を示している。

【図１０】図１の９−９線に沿って切断した横断面図で
あり、そして電極保持器のための取付けおよび側部装入
装置を示している。

【図１１】モータモジュールが伝動装置モジュールに結
合される方法を例示している部分的横断面の図である。

【図１２】モータモジュールが伝動装置モジュールに結
合される方法を例示している部分的横断面の図である。

【図１３】図１に例示した組立体のモジュールＢを具備
している軌道溶接ヘッドユニットの分解部分図である。

【図１４】溶接ヘッドモジュールに収容されたチューブ
クランプ、保持モジュール、それから取外されたチュー
ブクランプ及び保持モジュールを示している図である。

【図１５】溶接ヘッドモジュールに収容されたチューブ
クランプ、保持モジュール、それから取外されたチュー
ブクランプ及び保持モジュールを示している図である。

【図１６】好ましい実施例の溶接ヘッドコントローラに
よって行なわれる制御論理を表わしている電気的構成図
である。

【図１７】本発明の安全インターロックを有している軌
道溶接組立体の不注意な作動を防止するため、好ましい
実施例の溶接ヘッドコントローラに使用される制御アル
ゴリズムを例示しているフローチャートである。

【００５８】

【符号の説明】

１０ハウジング組立体 １２構成要素 １４構成要素 １６構成要素 １８電動機（モータ） ２０駆動軸 ２８ピン ３２ケーブル ３４ケーブル ３５モータ制御ケーブル ３７モータ制御ケーブル ３６ガスライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｂ２３Ｋ 37/053 Ｂ２３Ｋ 37/053 Ａ (72)発明者 チャールズ エヌ リチャーズ アメリカ合衆国 オハイオ州 44087 トゥインズバーグ オーヴィアット レ ーン 10447 (72)発明者 マイケル ジェイ マッシグ アメリカ合衆国 オハイオ州 44077 リーロイ タウンシップ インディアン ポイント ロード 6435 (72)発明者 ディヴィッド エヌ スタッフォード アメリカ合衆国 オハイオ州 44107 レイクウッド マース アベニュー 2096 (56)参考文献 特開 平１−245969（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−181772（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−180219（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−141870（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 9/10 B23K 9/028 B23K 9/12 B23K 9/16 B23K 9/32 B23K 37/053

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接ヘッドコントローラと；溶接ヘッド
   を規定している第１のハウジングであって、第１の軸線
   の周りに回転するためその中に配置された円形ロータ
   と、前記ロータによって保持されており、かつ前記第１
   の軸線の方に半径方向内方に延びている溶接電極と、前
   記第１のハウジング内にあって、前記ロータを前記第１
   の軸線の周りに回転するための駆動ギヤと、前記駆動ギ
   ヤに駆動的に接続されており、かつ前記第１のハウジン
   グから前記第１の軸線に垂直な方向に延びている第１の
   駆動軸とを有している第１のハウジングと；前記第１の
   ハウジングから分離しており、かつそこを通り延びてい
   る第２の駆動軸を有している第２のハウジングと；回転
   駆動力を前記第２の駆動軸から前記第１の駆動軸に伝動
   するため前記第１の駆動軸および前記第２の駆動軸を接
   続しており、一方前記第１および第２のハウジングの相
   対的方向を自由に調整可能にしている可撓性駆動軸手段
   と；溶接ヘッドコントローラに接続しており、かつ回転
   出力軸を有している電気駆動モータを保持している第３
   のハウジングと；前記第２および第３のハウジングを通
   り延びており、前記第１のハウジングにガスおよび電力
   を供給するためのガス流れラインおよび電力ケーブル
   と；前記第２のハウジングと前記第３のハウジングの速
   やかな接続および取外しを可能にし、かつ一方では、前
   記出力軸と前記第２の駆動軸および前記第２と第３のハ
   ウジング内の前記ガスラインおよび前記電力ケーブルの
   同時接続および取外しを可能にする接続手段と；前記第
   １のハウジングによって摺動可能に収容されており、前
   記円形ロータ内の円筒状チューブを前記第１の軸線と同
   心の位置に保持するためのチューブクランプ組立体と；
   前記チューブクランプ組立体が前記第１のハウジングに
   よって摺動可能に収容されたとき、第１の信号を発生す
   る信号発生手段と；前記溶接ヘッドコントローラ内にあ
   って、前記第１の信号に応答して前記ガス流れラインお
   よび電力ケーブルに選択的に前記ガスおよび電力を提供
   する手段とを具備することを特徴とする軌道溶接システ
   ム。
2. 【請求項２】 前記信号発生手段が、前記溶接ヘッド上
   に配置されたトランスジューサを具備している請求項１
   に記載の軌道溶接装置。
3. 【請求項３】 前記トランスジューサが、電子反射光セ
   ンサであり、そして前記チューブクランプ組立体が、前
   記トランスジューサと光反射通信するようになっている
   請求項２に記載の軌道溶接装置。
4. 【請求項４】 ガスを前記溶接ヘッドに供給するため、
   前記第２のハウジングから前記可撓性駆動軸手段を通り
   前記第１のハウジングに延びているガス流れラインを含
   んでいる請求項２に記載の軌道溶接装置。
5. 【請求項５】 前記駆動ギヤが、前記第１のハウジング
   からユニットとして取外し可能であるギヤ支持フレーム
   内に保持されたギヤを含む請求項２に記載の軌道溶接装
   置。
6. 【請求項６】 前記第２のハウジング内の前記電力ケー
   ブルが、前記可撓性駆動軸手段を通り前記第１のハウジ
   ングに延びている請求項２に記載の軌道溶接装置。
7. 【請求項７】 前記接続手段が、前記電力ケーブルを接
   続および取外すための軸線方向に係合可能なプラグ部材
   を含む請求項２に記載の軌道溶接装置。
8. 【請求項８】 前記接続手段が、手動操作可能なラッチ
   部材を含む請求項２に記載の軌道溶接装置。
9. 【請求項９】 前記接続手段が、前記出力軸と前記第２
   の駆動軸との間に軸線方向に係合可能な駆動接続を含む
   請求項２に記載の軌道溶接装置。
10. 【請求項１０】 前記クランプ組立体が、前記第１の軸
    線に平行な軸線の周りに旋回運動のため取付けられてお
    り、かつ前記第１の駆動軸に全体的に垂直に整合した協
    働するクランプあごを含む請求項２に記載の軌道溶接装
    置。
11. 【請求項１１】 軸線方向に整合した当接関係に円筒状
    チューブ端を保持するチューブクランプ組立体を有し、
    一方溶接が軌道溶接装置の軌道溶接ヘッドにより行なわ
    れる軌道溶接装置の使用において、 ベースを通り延びている開口を有し、軌道溶接ヘッドを
    収容するための全体的に長方形のベースと；前記ベース
    内に収容されたとき、前記溶接ヘッド上の位置トランス
    ジューサと選択的に連絡するようになっている第１の面
    と；前記開口の反対側の前記ベースから延びている第１
    の対の横に間隔を隔てたクランプアームと；前記第１の
    対のクランプアームと整合し、前記開口の反対側の前記
    ベースから延びている第２の対の横に間隔を隔てたクラ
    ンプアームとを含み、 前記第１および第２の対のクランプアームが、溶接すべ
    きチューブ端の反対側を把持し、かつそれらのチューブ
    端を第１の軸線と同軸線整合状態に維持するための協働
    するクランプあごを含み、 さらに、前記第２の対のアームに取付けられており、ク
    ランプあごを第１の方向に、チューブ端把持位置に移動
    するため、前記第１の軸線に平行な第２の軸線の周りに
    第１の方向に旋回運動するためのピボット手段を含み、 前記第２の対のアームのアームの各々が、前記第２の軸
    線の周りに前記それぞれのアームを移動するため、アー
    ムに関連し、かつベースとそれぞれのアームとの間に位
    置決めされたカムプレート部材を有しており、各カムプ
    レート部材が、前記第１の軸線に平行な第３の軸線の周
    りに独立した旋回運動のため取付けられていて；そして
    前記第１および第２の軸線が、前記ベースに全体的に垂
    直である共通の平面にあることを特徴とするクランプ組
    立体。
12. 【請求項１２】 前記第１の面が、前記ベース内に収容
    されたとき、前記溶接ヘッド上の近接センサと選択的磁
    気連絡するようになっているスムースな金属ランド領域
    を具備している請求項１１に記載のチューブクランプ組
    立体。
13. 【請求項１３】 前記第１の面が、前記ベース内に収容
    されたとき、前記溶接ヘッド上の反射型光センサと選択
    的光反射連絡するようになっている高反射ランド領域を
    具備している請求項１１に記載のチューブクランプ組立
    体。
14. 【請求項１４】 円筒状部材の当接端を溶接する軌道溶
    接装置において、第１の平面内で第１の軸線の周りに回
    転するためその中に取付けた電極を有している電極保持
    器手段を備えたハウジングを含んでいる軌道溶接ヘッド
    と；単一の平面で当接しているシリンダー部材の端部を
    軸線方向に整合した関係に溶接すべき円筒状部材を位置
    決めし、保持するクランプ組立体と；前記ハウジングが
    作動位置にあるとき、前記クランプ組立体に前記ハウジ
    ングを接続するための取外し可能な接続手段と；前記軌
    道溶接ヘッド上にあって、前記ハウジングが前記クラン
    プ組立体に接続されたとき、選択的に電気信号を発生す
    る手段と；前記電気信号に応答して熔接を開始するため
    前記電極に通電し、かつ前記ハウジングが前記作動位置
    にないとき前記電極の通電を妨げる手段と；を具備して
    いることを特徴とする軌道溶接装置。
15. 【請求項１５】 円筒状チューブの当接端を溶接する軌
    道溶接装置において、 整合した位置に溶接されるべき
    円筒状チューブを位置決めし、保持するチューブ保持組
    立体と；前記チューブ保持組立体を選択的に収容するよ
    うになっており、かつ第１の軸線の周りに回転するため
    その中に配置された円形ロータを有している溶接ヘッド
    と、前記ロータによって保持されており、かつ第１の軸
    線の方向に半径方向内方に延びている溶接電極と、前記
    第１のハウジング内にあって、前記第１の軸線の周りに
    前記ロータを回転する駆動ギヤと、前記ギヤに駆動接続
    した駆動軸と、前記チューブ保持組立体が、前記第１の
    ハウジング上に選択的に収容されたとき、電気信号を発
    生する手段とを規定している第１のハウジングと；回転
    出力軸を有している電気的駆動モータを保持している別
    々のハウジングと；を具備し、 各前記第１および別々のハウジングが、前記溶接ヘッド
    にガスおよび電力を供給するためガス流れラインおよび
    電力ケーブルを保持していて；各前記第１および別々の
    ハウジングが、軌道溶接装置コントローラから前記溶接
    ヘッドの電気信号発生手段まで安全インターロックワイ
    ヤを保持しており；さらに、前記第１および前記別々の
    ハウジングの選択的手動接続および分離を可能にし、か
    つ前記駆動軸と前記回転出力軸の同時接続および分離を
    生じ、一方前記第１および別々のハウジング内のガスラ
    インおよび前記電力ケーブルの同時接続および分離を生
    ずる手段を含んでいる接続手段と；そして共通の可撓性
    ハウジングを通り延びている前記可撓性駆動軸と、前記
    電力ケーブルと、前記ガスラインとを有していて、前記
    駆動軸と前記ギヤとの間を駆動的に接続している可撓性
    駆動軸とを具備していることを特徴とする軌道溶接装
    置。
16. 【請求項１６】 円筒状部材の当接端を溶接する軌道溶
    接装置作動方法において、 第１の平面において第１の軸線の周りに回転のため、そ
    の中に取付けた電極を有している電極保持器手段を備え
    たハウジングを含む軌道溶接ヘッドを設けること；前記
    ハウジングに接続しており、かつ軸線方向に整合した関
    係に溶接すべき円筒状部材を保持するクランプ組立体を
    設けること；前記ハウジングが作動位置にあるとき、前
    記クランプ組立体を前記ハウジングに接続すること；円
    筒状部材を単一の平面で当接した前記軸線方向に整合し
    た関係に、クランプ組立体内に熔接すべき円筒状部材を
    位置決めし、保持すること；前記ハウジングが前記クラ
    ンプ組立体に接続されたとき、選択的に電気信号を発生
    すること；前記電気信号に応答して溶接を開始するため
    前記電極に通電し、そして前記ハウジングが前記作動位
    置にないとき、前記電極の通電を防止することのステッ
    プを含むことを特徴とする作動方法。