JP4939944B2 - 高生産性溶接取付具 - Google Patents

Description

（関連出願）
本願は、米国仮出願番号第６０／４８１，７６０号（２００３年１２月９日出願）および米国仮出願番号第６０／５６０，９３１号（２００４年４月９日出願）の出願日の利益を主張する。両方の上記出願は、参考として援用される。

（発明の背景）
管及び管嵌め込み要素を溶接するため、軌道溶接ヘッドを使用することは公知である。溶接される工作物をクランプするため、取付具が使用される。高いレートでの溶接は、溶接ヘッドと取付具の中に大量の熱を生成し、ユーザが溶接前に工作物をクランプし、溶接後に工作物をアンクランプするとき、ユーザの難事となる。幾つかの取付具は、工作物を固定するとき、移動可能クランプをユーザが直接操作することを要求する。これはユーザを高熱表面にさらし、したがって手袋又は余分の工具を使用すること又は冷却期間を必要とする。これは高い溶接レートを実現しない。

更に、幾つかの取付具の設計は、工作物の迅速な負荷及び除荷を促進しない。これは生産性の高い溶接のために必要である。更に、幾つかの設計は、高熱取付具の表面に接近しないで、一方の手で工作物を支持し、他方の手で工作物をクランプする容易かつ正確な方法を提供しない。

（発明の要旨）
１つの態様において、本発明は、第１及び第２の工作物を、工作物の軸に沿った同軸関係で相互に対して支持する溶接取付具に関する。取付具は、ベース、ベースの上にあって第１の工作物を保持する左クランプ、ベースの上にあって溶接平面の反対側で第２の工作物を第１の工作物と同軸関係に保持する右クランプを含む。取付具は、更に、ベースの上にあって右クランプを操作する左ハンドル、及びベースの上にあって左クランプを操作する右ハンドルを含む。

他の態様において、本発明は、第１及び第２の工作物を、工作物の軸に沿った同軸関係で、及び溶接平面の対向する側で、相互に対して支持する溶接取付具に関する。取付具は、ベース、ベースの上にあって第１の工作物を保持する第１のクランプ、ベースの上にあって溶接平面の反対側で第１の工作物と同軸関係で第２の工作物を保持する第２のクランプを含む。第１及び第２のクランプは、それぞれ第１及び第２の移動可能クランプ部品を含み、これらの部品は工作物の軸とは別個のピボット軸に関して回動可能である。第１のクランプを操作するため、第１のハンドルがベースの上にある。ピボット軸の周りを回転するため、シャフトがベースの上に支持される。シャフトは、第１のハンドルを力伝送関係で第１の移動可能クランプ部品へ接続する。第２のクランプを操作するため、第２のハンドルがベースの上にある。スリーブはシャフトの周り及びピボット軸の周りを回転することができる。スリーブは、第２のハンドルを力伝送関係で第２の移動可能クランプ部品へ接続する。

更なる他の態様において、本発明は、第１及び第２の工作物を、軸に沿った同軸関係で、及び溶接平面の対向する側で、相互に対して支持する溶接取付具に関する。取付具は、ベース、ベースの上にあって第１の工作物を保持する第１のクランプ、及びベースの上にあって溶接平面の反対側で第１の工作物と同軸関係で第２の工作物を保持する第２のクランプを含む。第１のクランプを操作するため第１のハンドルがベースの上にあり、第２のクランプを操作するため第２のハンドルがベースの上にある。第１のハンドル及び第２のハンドルは、第２のクランプと同じ溶接平面側にあり、第１のクランプは反対の溶接平面側にあり、取付具は第１のハンドルから溶接平面を横切って第１のクランプへ作動力を伝送する機構を含む。

更に他の態様において、本発明は、第１及び第２の工作物を、工作物の軸に沿った同軸関係で、相互に対して支持する溶接取付具に関する。取付具は、ベース、ベースの上にあって第１の工作物を保持する閉鎖位置及び開放位置を有する第１のクランプ、ベースの上にあって第１の工作物と同軸関係で第２の工作物を保持する閉鎖位置及び開放位置を有する第２のクランプを含み、第２のクランプは第１のクランプ部品から独立して移動することができる。アーク遮へいがベースの上に支持され、溶接ロケーションをカバーする遮へい位置と非遮へい位置との間で回動する。第１及び第２のクランプのいずれかが閉鎖位置から開放位置へ移動されるとき、アーク遮へいは遮へい位置から非遮へい位置へ移動する。もし第１及び第２のクランプの１つが開放位置にあれば、アーク遮へいは、非遮へい位置から遮へい位置への移動を妨害される。

更なる態様において、本発明は軌道溶接機を含む溶接装置に関する。軌道溶接機は、溶接平面の中の軸の周りを回転して第１及び第２の工作物の溶接を溶接平面に沿って達成する電極を含む。溶接装置は、更に、第１及び第２の工作物を、軸に沿った同軸関係で、及び溶接平面の対向する側で、相互に対して支持する溶接取付具を含む。取付具は、ベース、ベースの上にあって第１の工作物を保持する第１のクランプ、及びベースの上にあって溶接平面の反対側で第１の工作物と同軸関係で第２の工作物を保持する第２のクランプを含む。取付具は、更に、ベースの上にあって第１のクランプを操作する第１のハンドル、及びベースの上にあって第２のクランプを操作する第２のハンドルを含み、第１のハンドル及び第２のハンドルは第２のクランプと同じ溶接平面側にあり、第１のクランプは反対の溶接平面側にあり、取付具は第１のハンドルから溶接平面を横切って第１のクランプへ作動力を伝送する機構を含む。

更なる態様において、本発明は、第１及び第２の工作物を同軸関係で取り付け、溶接平面で軸の周りを回転できる溶接電極を有する軌道溶接機によって溶接する方法に関する。この方法は、次のステップを含む。

第１のハンドルを移動して第１の移動可能クランプ部材を移動し、溶接平面の第１の軸側で第１の工作物をクランプすること、
第２のハンドルを移動して第２の移動可能クランプ部材を移動し、溶接平面の第２の軸側で第２の工作物をクランプすること、
第１のハンドルを移動するステップ及び第２のハンドルを移動するステップが、溶接平面の第２の軸側で実行されること。

更に他の態様において、本発明は、溶接平面で軸の周りを回転できる溶接電極を使用して、溶接平面の対向する軸側で同軸関係にある第１及び第２の工作物を溶接する方法に関する。この方法は、次のステップを含む。

溶接平面の第１の軸側に第１の工作物を置くこと、
溶接平面の第２の軸側で第１のハンドルを移動して第１の工作物をクランプすること、
溶接平面の第２の軸側に第２の工作物を置くこと、
溶接平面の第２の軸側で第２のハンドルを移動して第２の工作物をクランプすること、
溶接平面において軸の周りで溶接電極を回転させ、第１及び第２の工作物の溶接を溶接平面で達成すること。

（発明の詳細な説明）
本願は、溶接プロセス、例えば軌道溶接で工作物を支持する溶接取付具に関する。本発明は、様々な構成の取付具に適用可能であり、その中の幾つかが例示的実施形態として本明細書で示される。１つの例として、図１は本発明の第１の実施形態である取付具１０を示す。

取付具１０は、左クランプ１４及び右クランプ１６を支持するベース１２を含む。左及び右の用語は、本明細書では、例えば図４で示されるように、アセンブリ１０の前端から見たクランプ１４及び１６の位置を示すために使用される。左及び右のクランプ１４及び１６は、溶接平面１７の対向する側に配置される。溶接平面１７は、溶接ヘッド６０の溶接電極が軸の周りで回転し、溶接平面に沿って２つの工作物の溶接を達成する平面である。左及び右のクランプ１４及び１６の各々は、一緒に溶接される２つの工作物のそれぞれを、固定ジョー１８に対して保持する。

右ハンドル２０は、ノブ２２の形態をした手で把持できる端部を有する。ハンドル２０の下端はベース・プレート２４として形成される。ベース・プレート２４には、引張ばね２６及びプッシュロッド２８が接続される。引張ばね２６の反対の端及びプッシュロッド２８の反対の端は、右ハブ３０に接続される。右ハブ３０は軸３２の周りで回転するように支持される。右ハブ３０は外部スプラインを有し、外部スプラインは左バレル３４の上の内部スプラインと噛み合う。したがって、左バレル３４は右ハブ３０と一緒に回転可能である。左クランプ１４は、左バレル３４と一緒に移動するように固定される。したがって、右ハンドル２０が移動すると、右ハブ３０及び左バレル３４は、軸３２の周りで相互に回転可能であり、左クランプ１４を回動させる。

左ハンドル４０は、ノブ４２の形態をした手で把持できる端部を有する。左ハンドル４０の下端もベース・プレート４４として形成される。ベース・プレート４４には、引張ばね４６及びプッシュロッド４８が接続される。引張ばね４６の反対の端及びプッシュロッド４８の反対の端は、左ハブ５０に接続される。左ハブ５０は、軸３２の周りで回転するように支持される。左ハブ５０は外部スプラインを有し、外部スプラインは右バレル５４の上の内部スプラインと噛み合う。したがって、右バレル５４は左ハブ５０と一緒に回転可能である。右クランプ１６は、右バレル５４と一緒に移動するように固定される。したがって、左ハンドル４０が移動すると、左ハブ５０及び右バレル５４は軸３２の周りで相互に回転可能であり、右クランプ１６を回動させる。

左ハブ５０と右バレル５４との間のスプライン接続は、右ハブ３０と左パレル３４との間のスプライン接続から軸方向で離されている。２つのバレル３４及び５４は、軸３２の周りで相互から独立して回転可能である。スクリュー５６は左バレル３４及び右バレル５４を通って延び、右ハブ３０の中へねじ込まれる。

クランプ１４及び１６の各々は、溶接ヘッド６０に対して３つの基本位置を有する。左クランプ１４の移動及び位置決めは、右クランプ１６の移動及び位置決めと同じであり、したがって本明細書では左クランプの移動及び位置決めのみが説明される。

第１の位置、即ち閉鎖位置は、図２に示される。この位置では、左クランプ１４が固定ジョー１８に対して工作物を保持している。ばね２６のばね力は、右ハブ３０及び左バレル３４を介して作用し、工作物に対して左クランプ１４を保持する。右ハンドル２０は停止バー（図示されず）と係合し、閉鎖方向で右ハンドル２０の回動を制限する確動停止を提供する。右ハンドル２０の上のベース・プレート２４は、右ハンドルのピボット軸に対して第１のオーバセンタ位置にある。ばね２６の力は、左クランプを堅く閉鎖して保持する。

第２の位置、即ち開放又は負荷位置は、図１に示される。この位置では、左クランプ１４は閉鎖位置から離れるように移動され、固定ジョー１８から工作物を除去するか挿入できるようにする。

閉鎖位置からこの開放位置へ左クランプ１４を移動するため、右ハンドル２０が手で把持されて、その軸の周りを回動するようにされる。右ハンドル２０はプッシュロッド２８及びばね２６を介して作用し、軸３２の周りで右ハブ３０を回転させる。右ハブ３０の回転は、スプライン接続を介して作用し、左バレル３４、したがって左クランプ１４自身へ回転力を伝送する。左クランプ１４は、開放位置へ向けて軸３２の周りを回動する。

左クランプ１４が、このように閉鎖位置から開放位置へ移動する間、右ハンドル２０のベース・プレート２４は、その軸に対してオーバセンタで移動し、ばね２６もこの位置で部品を保持する。

第３の位置、即ち工具変更位置は、図３に示される。この位置では、左クランプ１４が閉鎖位置から更に遠く置かれ、例えば異なったサイズのクランプを装着するため、取付具１０から左クランプ１４を除去できるようにする。

左クランプ１４を工具変更位置へ移動するためには、先ず工具変更レバー７０が、図１及び図２で示される位置から工具変更位置（図示されず）へ移動される。工具変更レバー７０のこの移動は、カム又はハード停止部７２（図２５）を右ハブ３０の突出部から離れるように移動する。突出部７２のこの移動によって、右ハブ３０は、右ハンドル２０へ加えられた力の影響のもとで、開放位置を過ぎて工具変更位置へ回転することができる。

したがって、開放位置から工具変更位置へ左クランプ１４を移動するため、先ず工具変更レバー７０が前方に引っ張られ、ハンドルが更に後方へ移動するようにされる。右ハンドル２０は手で把持され、その軸の周りで更に回動するようにされる。右ハンドル２０はプッシュロッド２８及びばね２６を介して作用し、軸３２の周りで右ハブ３０を更に回転させる。右ハブ３０のこの追加の回転は、左バレル３４、したがって左クランプ１４自身へ回転力を伝送する。左クランプ１４は、工具変更位置の方へ軸３２の周りを回動する。

左クランプ１４が開放位置から工具変更位置へ移動する間、右ハンドル２０のベース・プレート２４は、そのピボット軸に関してオーバセンタで更に遠く移動する。ハンドル２０はオーバセンタ動作の最短ばね距離で停止し、したがってばね２６はこの位置で部品を保持する。

右ハンドル２０は左クランプ１４を移動し、左ハンドル４０は右クランプ１６を移動することが分かる。部品のこの配列によって、作業者は右手を使用して、右クランプ１６によって保持されている工作物を把持することができ、他方では、作業者の左手でその操作ハンドル、即ち左ハンドル４０を把持することができる。同様に、作業者は左手を使用して、左クランプ１４によって保持されている工作物を把持し、他方では、作業者の右手で操作ハンドル、即ち右ハンドル２０を把持する。結果として、作業者は、工作物を取り扱っていて、それらを取付具へ取り付けるか取り外すとき、溶接ヘッド６０又は取付具１０の同じ側へ両手を置くため取付具１０を横切って伸ばす必要はない。

取付具１０が工具変更位置にあるとき、左及び右クランプ１４及び１６は、開放位置にあるときよりも著しく大きい或る距離だけ閉鎖位置から（及び、固定ジョー１８から）離されている。左及び右クランプ１４及び１６のこの延長位置決めによって、それらは溶接ヘッド６０からクリア可能となる。したがって、左及び右クランプ１４及び１６は、単一のスクリュー５６を除去し、取付具１６から軸方向及び横方向に図４の右の方へクランプ（及び、それらの取り付けられたバレル３４及び５４）を滑らせることによって簡単に変更可能である。したがって、クランプ１４及び１６を変更するために、溶接ヘッド６０を除去する必要はなく、１つのスクリュー５６を除いて、取付具１０の他の部品を除去する必要も全くない。

作業者は、通常、大きな距離ではない開放位置と閉鎖位置との間でのみ、右ハンドル２０を移動する必要がある。工具変更位置は、閉鎖位置から相当遠くへ離れている。更に、手の力以外の力、例えば空気又は電気によって、ハンドルを操作するか、クランプ・プレートを作動できることに注意すべきである。

ハンドル２０及び４０のノブ２２及び４２は、クランプが開放位置にあるときでも、２つのクランプ１４及び１６から大きな距離だけ離れている。約四分の一インチから約二分の一インチまでの直径を有する工作物を溶接するため本発明に従って構成された１つの取付具１０では、ノブ２２及び４２はクランプ１４及び１６から、６インチから１フートだけ離れている。クランプ１４及び１６を移動するためには、作業者は、ハンドル２０及び４０を除いて、クランプ又は溶接ヘッド６０又はクランプ又は溶接区域の近くの金属部品へ接触する必要はない。したがって、取付具自身の実際のクランプ部分、即ち、移動可能なクランプ１４及び１６、固定ジョー１８、又は他の近隣の部品は、作業者によって接触される必要はない。これは、特に取付具１０が溶接からの熱を有するときに有利である。取付具動作の作動力はクランプ１４及び１６から離れたロケーションで加えられるから、作業者の手は、取付具１０が工作物を把持するロケーションから離されている。

取付具のクランプ機構は、溶接プロセスの光エネルギーからユーザを遮へいするアーク・カバー８０を含む。アーク・カバー８０は、溶接ヘッド６０と一列になってベース１２の長手方向レール８２の上を滑動するように支持され、その移動は全ての他の方向で制限される。したがって、アーク・カバー８０は、長手方向レール８２に沿って溶接ヘッド６０の方へ、及びそれから離れるように滑ることができるが、溶接ヘッドの両側へ移動することはできない。アーク・カバー８０は、レール８２から離れて横方向へ移動せず、したがって工作物が置かれるレールの側面区域を妨害されないように保つ。

上方アーク・カバー・ピン８４及び下方アーク・カバー・ピン８６は、アーク・カバー８０の内部側壁から延びる。アーク・カバーの戻りばね８８の一端は、上方アーク・カバー・ピン８４へ接続される。アーク・カバーの戻りばね８８の他端は、ベース１２へ接続される。アーク・カバー８０が溶接ヘッド６０から離れて滑るにつれて、ばね８８は伸長する。生成されたばね張力は、アーク・カバーを閉鎖位置から離そうとするアーク・カバーの他の力が解放されるとき、溶接ヘッド６０の上でアーク・カバー８０を閉鎖位置へ戻すのを助ける。

下方アーク・カバー・ピン８６は、スロット・リンク９２及びコネクタ・リンク９４を介して回転可能プレート９６へ接続される。スロット・リンク９２は下方アーク・カバー・ピン８６を受け取って、ピンがスロットの中で滑るようにする。スロット・リンク９２の遠位端は、コネクタ・リンク９４へ回動可能に接続される。スロット・リンク９２の長さに沿った中間位置で、スロット・リンクはベース１２に枢着されて、スロット・リンクがベースに対してその中間点の周りを回転できるようにする。

コネクタ・リンク９４の反対の端は、回転可能プレート９６へ回動可能に接続される。回転可能プレート９６の中間部分は、ベース１２に枢着される。回転可能プレート９６の一端は、ハンドル追従ピン１００を有する。ピン１００はプレートから垂直に延び、ハンドル２０及び４０の移動通路にある。ハンドル追従ピン１００は、ハンドル２０及び４０の双方の後ろに置かれる。戻りばね８８の力のために、ピン１００は、最も後方の位置にあるハンドル２０又は４０のいずれか（又は、双方がその位置にあれば、双方）と接触したままである。

前述したアーク・カバーばね８８へ接続され、また前述した回転可能プレート９６及び追従ピン１００へ接続されたアーク・カバー８０の組み合わせは、幾つかの利点を有する。第１に、前述したように、追従ピン１００は、最も後方の位置にあるハンドル２０又は４０のいずれかと接触したままである。したがって、アーク・カバー８０が図２で示される閉鎖位置にあるとき、ハンドル２０又は４０のいずれかが（後方へ）押されるとき、アーク・カバーは溶接ヘッド６０を離れて負荷位置へ滑る。これは、関連したハンドル２０又は４０でクランプ１４又は１６を位置決めする間、溶接区域が作業者に見えるようにする。逆に、アーク・カバー８０が図１で示される負荷位置にあるとき、ハンドル２０及び４０の双方が前方に引っ張られたときにのみ、アーク・カバーは閉鎖位置へ戻されて、溶接区域が作業者に見えるように保つ。

第２に、ハンドル２０又は４０のいずれかを移動することなく、戻りばね８８のバイアスに対抗して、アーク・カバー８０を溶接ヘッド６０から離すように手で滑らせることができる。この手動操作によって、ユーザは、ハンドル２０及び４０を移動することなく、工作物の整列を迅速にチェックすることができる。

本発明の他の特徴によれば、取付具１０は２つの別々のベース・プレート、即ち、上部ベース・プレート１０２及び下部ベース・プレート１０４を有する。上部ベース・プレート１０２は、２つのベース・プレートの前面に配置されたヒンジ１０６を介して下部ベース・プレート１０４へ接続される。取付具１０のクランプ機構の他の部品は、上部ベース・プレート１０２の上に取り付けられる。ヒンジ接続によって、上部ベース・プレート１０２は、ヒンジ１０６の軸の周りを下部ベース・プレート１０４から上方及び前方へ回動することができる。調整ノブ１０８は、上部ベース・プレート１０２及び取付具クランプ機構１０が下部ベース・プレート１０４に対して回動するときスロット・ガイド１１２に沿って移動するように、取付具クランプ機構１０へ取り付けられる。調整ノブ１０８は、所望の傾斜位置に取付具クランプ機構１０を固定するため、スロット・ガイド１１２に対抗して締め付け可能に配置される。調整ノブ１０８を反対方向に回転させると、取付具クランプ機構１０が解放されて、ユーザによって再配置できるようになる。このようにして、ユーザは、溶接作業の間に溶接ジョイントを見るために必要な目視線を調整してよい。

図９〜図２０は、本発明の第２の実施形態である取付具２００を示す。取付具２００は、溶接ヘッドと隣接して解放可能にクランプされた２つの部品を一緒に溶接するため、取付具１０の使用と同じ方法で使用することができる。取付具２００の多くの部品は、構成及び動作において取付具１０の部品と同じであり、そのような部品は、本明細書では簡単に説明される。

取付具２００はベース２０２を含む。ベース２０２は、好ましくは１つの部品として、例えばＬ形アルミニウム押出品からフライス削りすることによって、形成された側面プレート２０６（図９）及び下部プレート２０８を含む。

取付具２００のクランプ駆動アセンブリ２１０はシャフト２１２（図１５）を含む。シャフト２１２は、軸２１４の周りを回転するように２つの側面プレート２０４及び２０６に支持される。第１のハンドル又は外側ハンドル２１６は、リンク機構２１８を介してシャフト２１２と接続される。リンク機構２１８は、構成及び動作において本発明の第１の実施形態で示されたリンク機構と同じである。その結果、外側ハンドル２１６が回動されるとき、シャフト２１２は軸２１４の周りを回転する。

シャフト２１２は、取付具２００のクランプ駆動アセンブリ２１０のほぼ全幅にわたって延びる。シャフト２１２はスプラインではないが、滑らかな円筒形外面を有する。シャフト２１２の外端部２２０（図２０）は、シャフトの外端面に形成されて経方向を外側へ開口する２つのノッチ２２２を含む。

取付具２００のクランプ駆動アセンブリ２１０は、更に、スリーブ２３０を含む。スリーブ２３０は、シャフトの周り、したがって軸２１４の周りを回転するように、シャフト２１２に支持される。スリーブ２３０の直径は、シャフト２１２よりも大きい。第２のハンドル又は内側ハンドル２３２はリンク機構２３４を介してスリーブ２３０と接続される。リンク機構２３４は、構成及び動作において本発明の第１の実施形態で示されたリンク機構と同じである。結果として、内側ハンドル２３２が回動されるとき、スリーブ２３０は軸２１４の周りを回転する。

スリーブ２３０は、その全長にわたってシャフト２１２の周りに延び、したがってシャフト２１２の外端部２２０はスリーブから軸方向を外側へ突出する。スリーブ２３０はスプラインではないが、滑らかな円筒形内面を有する。スリーブ２３０の外端に、経方向を外側へ開口する２つのノッチ２３６（図２０）が形成される。スリーブ２３０のノッチ２３６は、シャフト２１２のノッチ２２２よりも遠く離れている。

取付具２００のクランプ駆動アセンブリ２１０は、更に、ハブ２４０を含む。ハブ２４０は軸方向に短い環状部材である。この環状部材は、シャフト２１２の端に嵌合してスリーブ２３０の端を複製するように設計される。ハブ２４０は、経方向を内側へ延びる２つのタブ２４２を有し、タブ２４２はシャフト２１２の外端部２２０の外側へ開口するノッチ２２２の中へ嵌合する。これが行われるとき、ハブ２４０はシャフト２１２と一緒に回転できるようになる。ハブ２４０は、更に、経方向を外側へ開口する２つのノッチ２４４を有する。ノッチ２４４は、構成及び経方向のロケーションでスリーブ２３０のノッチ２３６と同じである。この点で、ハブ２４０はシャフト２１２の外端部でスリーブ２３０の外端部を複製する。

取付具２００は、第１のクランプ・プレート又は内側クランプ・プレート２５０及び第２のクランプ・プレート又は外側クランプ・プレート２５２を含む。取付具２００において、２つのクランプ・プレート２５０及び２５２は、物理的に相互に同一であり、製造コスト及び複雑性を低減する。

２つのクランプ・プレート２５０及び２５２は、溶接平面２５３の反対側に配置される（図１５）。溶接平面２５３は、溶接ヘッド６０の溶接電極が回転して２つの工作物の溶接を達成する平面である。

取付具の第１の側又は外側、即ち、（図１５で見た）溶接平面２５３の左には、第２のクランプ・プレート２５２が置かれる。取付具の第２の側又は内側、即ち、（図１５で見た）溶接平面２５３の右には、第１のクランプ・プレート２５２が置かれる。第１及び第２のハンドル２１６及び２３２の双方は、取付具の第２の側に置かれる。

クランプ・プレート２５０及び２５２の各々は、経方向を内側に延びる２つのタブ２５６を有する環状ハブ部分２５４を有する。タブ２５６は、ハブの経方向を外側に開口するノッチ、又はスリーブ２３０の経方向を外側に開口するノッチ２３６へ嵌合するようなサイズ及び位置である。したがって、２つのクランプ・プレート２５０又は２５２のいずれかが、スリーブ２３０又はハブ２４０に嵌合することができる。

取付具２００のクランプ駆動アセンブリ２１０は、先ず、シャフト２１２の突出外端部２２０の上に内側クランプ・プレート２５０を置き、スリーブ２３０と係合させることによってアセンブルされる。内側クランプ・プレート２５０のタブ２５６は、スリーブ２３０のノッチ２３６へ嵌合する。結果として、内側クランプ・プレート２５０はスリーブ２３０の回転時に回動可能である。

次に、２５８で概略的に示されるスラストころ軸受がシャフト２１２の上に置かれる。次に、ハブ２４０がシャフト２１２の外端部２２０の上に置かれる。ハブ２４０のタブ２４２は、シャフト２１２の外端部２２０のノッチ２２２へ嵌合する。結果として、ハブ２４０はシャフト２１２と一緒に回転可能である。

外側クランプ・プレート２５２は、ハブ２４０の上に置かれる。外側クランプ・プレート２５２のタブ２５６は、ハブ２４０のノッチ２４４へ嵌合する。結果として、外側クランプ・プレート２５２はハブ２４０及びシャフト２１２の回転時に回動可能である。

取付具２０は、ベース２０２へ取り外し可能に取り付けられた側面プレート又は固定ジョー２６０（図９）を含む。固定ジョー２６０は、溶接ヘッド２６２が取り付けられた後にベース２０２へ取り付けられる。溶接ヘッド２６２は、２つのソケット・ヘッド・スクリューで固定される。これらのスクリューはベース２０２の水平レール部分を通って溶接ヘッドの中へ延びる。次に、固定ジョー２６０が溶接ヘッド２６２の上から下へスリップさせられ、ベース２０２のピンと整列させられる。このピンは固定ジョーの下側の孔へ嵌合する。固定ジョー２６２は水平面（図示されず）を有する。この水平面は溶接ヘッド２６２の水平面の上に載って、溶接ヘッドに対して固定ジョーの垂直位置を設定する。次に、ばねクランプ２７２が固定ジョー２６０の突出ボタン２７４と係合し、溶接ヘッド２６２の定位置に固定ジョーを保持する。固定ジョー２６０は、溶接される工作物を溶接ヘッド２６２の定位置に支持し、工作物は移動可能クランプ・プレート２５０及び２５２によって固定ジョーの上で解放可能に保持される。（固定ジョーは、ばねクランプ２７２以外の他の手段、例えば１つ又は複数のスクリューによって、ベース２０２の上に保持されてよい。）
第１又は外側クランプ・プレート２５２を移動するためには、第１又は外側ハンドル２１６が、図１６及び図１７で示される開放位置と、図９〜図１２で示される閉鎖位置との間で回動される。取付具２００の第２の側で起こる外側ハンドル２１６の回動によって、シャフト２１２は軸２１４の周りを回転する。溶接平面２５３を横切って延びるシャフト２１２の回転によって、ハブ２４０は回転し、それによって溶接取付具の第１の側で外側クランプ・プレート２５２が回動する。それによって、外側クランプ・プレート２５２は、開放位置と閉鎖位置との間で固定ジョー２６０に対して移動可能である。（注意すべきこととして、手の力以外の力、例えば空気又は電気を介して、ハンドルを操作するか、クランプ・プレートを作動させることができる。）
第２又は内側クランプ・プレート２５０は、外側クランプ・プレート２５２から独立して回動可能である。なぜなら、２つのハンドル２１６及び２３２及びそれぞれのリンク機構２１８及び２３４は別々に移動可能であるためである。第２又は内側クランプ・プレート２５０を移動するためには、溶接取付具２００の第２の側で、第２又は内側ハンドル２３２が、開放位置（図示されず）と図１２〜図１５で示されるような閉鎖位置との間で回動される。内側ハンドル２３２の回動によって、スリーブ２３０は軸２１４の周りを回転する。溶接取付具の第２の側で起こるスリーブ２３０の回転によって、内側クランプ・プレート２５０は、その開放位置と閉鎖位置との間で固定ジョー２６０に対して回動する（同様に溶接取付具の第２の側で）。

クランプ・プレート２５０及び２５２が開放位置と閉鎖位置との間で回転するとき、それらは（軸２１４の方向に沿って側面に見えるか突出する）溶接ヘッド２６２の包絡線の中に留まる。取付具２００のこの態様は、取付具自身に必要な動作空間を最小にし、より大きいか異なる形状の工作物を取り扱うことができる点で有利である。この有利な効果は、クランプ・プレート２５０及び２５２の構成、及びそれらクランプ・プレートの比較的に小さい回動円弧の結果である。

これまで説明した取付具２００の他の有利な態様は、クランプ駆動アセンブリ２１０の相対的単純性である。アセンブリ２１０は、スプライン取り付け物を有する取付具１０の対応するアクセスよりも、製造するのに容易かつ低コストである。更に、同じ内側及び外側クランプ・プレート２５０及び２５２を可能にするクランプ駆動アセンブリ２１０の構成は、コストを低減しアセンブリを単純化する助けとなる。特に、ハブ２４０は、クランプ・プレート２５０及び２５２が相互に同じであることを可能にし、またプレートがスリーブ又はシャフトへ溶接されないことを可能にする。

取付具２００において、内側及び外側ハンドル２１６及び２３２は、取付具１０のハンドルよりも短くて小さい。更に、内側及び外側ハンドル２１６及び２３２は、例えば図１２から分かるように（図１２の最上部で）、溶接ヘッド２６２の外面の平面から横方向に外側へ延びない。取付具２００のこの態様は、再び、溶接ヘッド２６２から取付具の長さ方向に延びる工作物、即ち、ほぼハンドル２１６及び２３２の方へ延びるか図１２の左方へ延びる工作物の溶接を可能にする利点を有する。更に、第１の実施形態と同じように、右（外側）ハンドル２１６は外側クランプ・プレート２５２を移動し、左（内側）ハンドル２３２は内側クランプ・プレート２５０を移動する。これは、再び、本発明の第１の実施形態に関して前に説明した操作容易性の改善を可能にする。

取付具２００は、溶接プロセスの光エネルギーからユーザを遮へいするアーク遮へい又はアーク・カバー２８０を含む。アーク・カバー２８０は、カバー支え２８２の上に交換可能に取り付けられるＵ形部材である。カバー支え２８２は、クランプ・プレート２５０及び２５２のハブ部分２５４と類似した環状ハブ部分２８４を有する。カバー支え２８２のハブ部分２８４は、ハブ２４０の上に回転可能に嵌合される。したがって、カバー支え２８２は、シャフト２１２に対して回転可能である。ねじりコイルばね２８６（図１８）は、図９及び図１０で示されるように、アーク・カバー２８０を閉鎖位置へバイアスするように作用する。

カバー支えは２つの平行支持アーム２８８を有する。アーム２８８はハブ部分２８４の外側で終わり、クロスバー２９０で終端する。アーク・カバー２８０自身は、クロスバー２９０の上で支持アーム２８８に対してクリップされ、それによってカバー支え２８２の上で自分自身を保つ。

アーク・カバー支え２８２の支持アーム２８８は、内側クランプ・プレート２５０と外側クランプ・プレート２５２との間の距離に等しい距離だけ相互から離される。カバー支え２８２はシャフト２１２の上で軸方向に配置され、したがってカバー支え２８２の支持アーム２８８はクランプ・プレート２５０及び２５２（の背後）から経方向で外側にあり、クランプ・プレートはカバー支えと軸２１４との間に介在する。結果として、クランプ・プレート２５０及び２５２のいずれかが閉鎖位置から離れて回動されるとき、それはカバー支え２８２の支持アーム２８８と係合し、アーク・カバー２８０は閉鎖位置から回動される。したがって、アーク・カバー２８０は、取付具２００の第１のクランプ・プレート２５０及び２５２が開放されると、直ちに常に開放される。同様に、もしクランプ・プレート２５０及び２５２の双方が開放位置にあり、次に１つが閉鎖されると、残りの（開放）クランプ・プレートはアーク・カバー２８０を開放位置に保持する。クランプ・プレート２５０及び２５２が回動されて閉鎖されるまで、アーク・カバー２８０は閉鎖位置へ戻らない。

アーク・カバー支え２８２は、ハブ部分２８４から軸方向に突出して手で係合できるアーム２９２を含む。アーム２９２は、クランプ・プレート２５０及び２５２のいずれをも移動することなく閉鎖位置と開放位置との間でアーク・カバー２８０を手で回動させるように係合可能である。このようにして、工作物のクランプを妨害することなく作業区域を見ることができる。

クランプ・プレート２５０及び２５２によるアーク・カバー支え２８２の直接作動によって、取付具２００は、第１の実施形態の取付具１０に見られる複雑な作動機構を必要としない。更に、取付具２００は、取付具１０のベース１２の長手方向レール８２に対応する構造を必要としない。結果として、取付具の中で溶接されている工作物のために、より多くの空間を利用することができる。

したがって、発明者らは、本発明の一部分として、他の態様の中でも特に、２つの移動可能クランプ・プレートを作動させる対向ハンドル、回動するベース・アセンブリ、２つのクランプ・プレートのために同軸シャフト及びスリーブを有するクランプ駆動アセンブリ、作動機構を有する滑動又は回動アーク・カバー、及び工作物のために利用可能な空間を最大にする前記部品構成を有する溶接取付具を主張する。

図２１〜図２４は、本発明の溶接取付具と一緒に使用するか、一部分として使用できる例示的工作物支持システム３００の一部分を示す。システム３００は取付具３０２と関連づけて示される。システムは他の溶接取付具と一緒に使用するか、一部分として使用することができる。

もし工作物が短い管以外のものであれば、それは重すぎて、１つ又は複数の外部支えを使用しないと、溶接ロケーションで正しい整列位置に支持することはできないであろう。工作物支持システム３００は、取付具３０２の溶接ロケーション３１６で溶接される工作物の１つ又は双方を支持するように設計される。図２１〜図２４において、システム３００は、取付具３０２の左側で溶接軸３０６と同軸の短い管３０４を支持し、取付具の右側で溶接軸に対して或る角度の長い管３０８を支持するように示される。

システム３００は、短い管３０４を支持するように示された例示的アセンブリ３１０を含む。アセンブリ３１０は、取付具３０２のベース３１４へねじ込まれる一対のレール３１２を含む。レール３１２は、溶接ロケーション３１６の下で取付具の左側から外側へ突出する。レール３１２はピロー・ブロック３２０を支持し、ピロー・ブロック３２０はベース３１４へ向かう方向及び離れる方向でレールに沿って移動可能である。ピロー・ブロック３２０は、２つのちょうねじ３２２によって、レール３１２に沿った選択位置に固定可能である。

ピロー・ブロック３２０は、支持部材３２８のためにちょうねじコネクタ３２６を受け取る垂直延長スロット３２４を有する。支持部材３２８は、管状工作物を支持するため一端にＶノッチ３３０を有する。支持部材３２８の反対の端（図示されず）は、図２５では下端にあるが、異なる構成の工作物を支持するために平坦である。支持部材３２８は、Ｖノッチ３３０又は平坦端部が最も上になるように、ピロー・ブロック３２０に関していずれかの垂直配向に固定することができる。こうして、支持部材３２８は、ちょうねじコネクタ３２６によって垂直方向の位置で固定される。

レール３１２、ピロー・ブロック３２０、及び支持部材３２８の組み合わせは、取付具３０２の左側で工作物３０４の支えを提供する。この支えは垂直方向で調整可能であり、また溶接軸３０６に平行な方向で内側及び外側へ調整可能である。

支持システム３００は、更に、溶接ロケーション３１６の他の側で工作物３０８を支持する構造体３３４を含む。構造体３３４は、取付具のベース３１４の右側から横に延びるレール３３６の他のセットを含む。レール３３６はピロー・ブロック３４０を支持し、ピロー・ブロック３４０のレール上の位置は、２つのちょうねじ３４２を使用して調整及び設定可能である。ピロー・ブロック３４０は、バー３４６の一端部分３４４を、溶接軸３０６に沿って、垂直に調整可能な方法で支持する。バー３４６の他端部分３４８は溶接ロケーション３１６に隣接して置かれ、取付具３０２のシュラウド３５２の最上部で脚３５０によって支持される。バー３４６は長い管３０８の内端を支持する。

長い管３０８の外端は、他のピロー・ブロック・アセンブリ３５４によって支持される。このピロー・ブロック・アセンブリ３５４は２つのレール３５６の上に置かれる。レール３５６は、ピロー・ブロック３４０の側面から、レール３３６を横切る方向及び溶接軸３００を横切る方向に延びる。このピロー・ブロック３５４のロケーションは、２つのちょうねじ３５８によって設定可能及び固定可能である。ピロー・ブロック３５４は、上端部分にＶノッチを有する垂直調整可能ブロック３６０を支持する。ブロック３６０は溶接軸３０６に対して或る角度で配向され、長い管３０８の外端部分を適正に支持することができる。長い管３０８自身は、この特定の構成では工作物の軸に対して或る角度で配向される。図示されたこの角度特徴を有する工作物支持システム３００は単なる例である。本発明に従った工作物支持システムは、異なった構成で配列された１つ又は複数のユニットを、取付具の１つ又は双方の側に含むことができる。

図２３及び図２４は、システムの他の部分、具体的には、異なったサイズ（直径）の複数の管を支持することのできるタレット３７０を略図的に示す。タレット３７０は一般的に円板形の構成を有し、その中央取り付け部分３７２は、ピロー・ブロック３１０へ接続されるように構成される。そのように接続されたとき、タレット３７０はピロー・ブロック３１０の上で回転可能である。その回転位置は、移動止め３７３によって設定することができる。タレット３７０の垂直位置は、ピロー・ブロック３１０のちょうねじ調整装置機構３２６で設定することができる。

タレット３７０の外周の１８０度扇形は、複数のアーチ形ノッチ３７４を含むスカラップ構成を有する。ノッチ３７４は、異なった直径を有する。ノッチ３７４の各々は、虚円３７８の上に中心を有するそれぞれのアーチ形表面３７６によって画定され、虚円３７８自身は溶接軸３０６の上に中心を有する。結果として、ノッチ３７４の各々は、工作物又はタレット３７０のいずれかを垂直に移動する必要なしに、溶接軸３０６の上に中心を有する管状工作物を受け取って支持するように構成される。タレット３７０の外周の反対側１８０度扇形は、平坦又は他の非管状工作物を支持する２つのフラット３８０を有する。

図２５〜図２８は、他の例示的溶接取付具４００の一部分を示す。取付具４００は、前述した溶接取付具の対応する構成要素とは異なる構成の幾つかの構成要素を含む。図２５〜図２８に示される構成要素は、本発明の溶接取付具とは別々又は組み合わせて使用することができる。

図２５及び図２６は、溶接取付具４００の反対側から見た斜視図である。取付具４００のアーク遮へい４０２は、図９〜図２０に示されるアーク遮へいとは異なる構成及び構造である。具体的には、アーク遮へい４０２は、１部品の金属遮へい部材４０４を含む。部材４０４は４つのスクリュー４０６によってハブ４０８へ固定される。遮へい部材４０４は、１部品として取り外し可能及び置換可能である。ハブ４０８は軸４１０の周りを回転するように支持される。ハブ４０８のフィンガ・タブ４１２は、手で係合可能であり、溶接ロケーションをカバーする閉鎖位置（図２５及び図２６で示される）から開放位置へアーク遮へいを手で引っ込めることを可能にする。ハブ４０８のばねタブ４１４は、コイルばね４１６の一端を受け取る。コイルばね４１６はベース４２０のスロット４１８の中へ延び、反対の端をベースへ固定される。コイルばね４１６はアーク遮へい４０２とベース４２０との間で作用し、アーク遮へいを閉鎖位置へバイアスする。

取付具４００において、移動可能クランプ・プレート４２２は、図１２〜図２４に示される移動可能クランプ・プレート２５０及び２５２とは異なるように構成される。具体的には、各々の移動可能クランプ・プレート４２２は内側エッジ４２４を有し、内側エッジ４２４はクランプ・プレート２５０及び２５２の凹形内側エッジと比較してほぼ真っ直ぐである。したがって、クランプ・プレート４２２の内側エッジ４２４から外側エッジ４２６までの幅は大きくなり、クランプ・プレート４２２の剛性及び強さが大きくなる。

取付具４００において、側面プレート４３０は、異なる仕方でベース４２０へ取り付けられる。具体的には、溶接平面の両側で固定ジョー又は固定クランプ・プレートを形成する側面プレート４３０は２つの貫通孔４３２を有し、貫通孔４３２は締結装置（図示されず）、例えばスクリュー又はボルトを受け取ることができる。締結装置は、側面プレートをベース４２０へ取り付けるため、溶接軸４０６と平行に延びる。締結装置は、ベース４２０に対して選択された位置に側面プレート４３０を固定する。その位置はアングルド・クランプ４３４によって設定される。アングルド・クランプ４３４は、ベース４２０と側面プレート４３０の下方外側コーナー４３６との間で作用し、溶接ヘッドに対する適正な位置へ側面プレートを下方及び横方向へ同時に引っ張る。

図１は、本発明の第１の実施形態である取付具の側面図であって、開放又は負荷位置におけるハンドル及びクランプを示す図である。 図２は、取付具の側面図であって、閉鎖位置におけるハンドル及びクランプを示す図である。 図３は、取付具の側面図であって、工具変更位置におけるハンドル及びクランプを示す図である。 図４は、取付具の正面図である。 図５は、取付具の平面図である。 図６は、傾斜位置で示された取付具の側面図である。 図７は、取付具の一部分の断面図であって、ハンドルからクランプへ回転力を伝送するハブ及びバレルのスプライン接続を示す図である。 図８は、左クランプ及び左バレル、右クランプ及び右バレル、及びスクリューを示す組立分解斜視図である。 図９は、本発明の第２の実施形態に従った取付具の斜視図である。 図１０は、本発明の第２の実施形態に従った取付具の斜視図である。 図１１は、本発明の第２の実施形態に従った取付具の斜視図である。 図１２は、図９の取付具の平面図である。 図１３は、図９の取付具の立面図である。 図１４は、図９の取付具の立面図である。 図１５は、図９の取付具の一部分を形成するクランプ駆動アセンブリの断面図である。 図１６は、図９の取付具の追加図である。 図１７は、図９の取付具の追加図である。 図１８は、図９の取付具の追加図である。 図１９は、図９の取付具の追加図である。 図２０は、図９の取付具のクランプ駆動アセンブリ部品の組立分解斜視図である。 図２１は、溶接取付具と一緒に使用できる工作物支持システムの斜視図である。 図２２は、図２２の工作物支持システムの他の斜視図である。 図２３は、図２２の工作物支持システムの一部分を形成する工作物支持タレットの略図である。 図２４は、図２２の工作物支持システムの部分立面図である。 図２５は、図９に示される取付具と類似した溶接取付具の斜視図であって、部品を取り除いた溶接取付具の図である。 図２６は、図２５の溶接取付具の他の斜視図である。 図２７は、図２５の溶接取付具の一部分を形成する側面プレートの立面図である。 図２８は、図２５の溶接取付具の一部分を形成する移動可能クランプ・プレートの立面図である。

Claims (11)

1. 第１及び第２の工作物を、工作物の軸に沿った同軸関係で相互に対して支持する溶接取付具であって、
   ベースと、
   ベースの上にあって、溶接平面の左側で第１の工作物を保持する左クランプと、
   ベースの上にあって、該溶接平面の右側で第２の工作物を第１の工作物との同軸関係に保持する右クランプと、
   ベースの上にあって右クランプを操作する左ハンドルと、
   ベースの上に、該左ハンドルの右側にあって左クランプを操作する右ハンドルと
   を備える取付具。
2. 第１の工作物の除去を可能にするため、左クランプが左ハンドルとの接触だけによって動作可能であり、第２の工作物の除去を可能にするため、右クランプが右ハンドルとの接触だけによって動作可能である、請求項１に記載の取付具。
3. 左及び右クランプの各々が、関連した工作物をクランプする閉鎖位置、閉鎖位置から第１の距離だけ離されており、関連した工作物の挿入及び除去を可能にする開放位置、及び第１の距離よりも大きい第２の距離だけ閉鎖位置から離されており、クランプからクランプ部品の除去及び置換を可能にする工具変更位置を有する、請求項１に記載の取付具。
4. クランプ部品がベースの上に支持されて、閉鎖位置、開放位置、及び工具変更位置の間で、工作物の軸とは別個の軸の周りを回動する、請求項３に記載の取付具。
5. 左及び右ハンドルが、通常、或る範囲内でのみ移動可能であって開放位置と閉鎖位置との間でクランプを移動し、更に、左及び右ハンドルが開放位置を通過して工具変更位置へ移動することを可能にして、ハンドルを工具変更位置に保持する手動可能な解放機構が含まれる、請求項３に記載の取付具。
6. 更に、軌道溶接機を含み、該軌道溶接機が、溶接平面に沿った第１及び第２の工作物の溶接を達成するため、溶接平面で工作物の軸の周りを回転できる電極を含む、請求項１に記載の取付具。
7. 更に、ベースの上に支持されて、遮へい位置と非遮へい位置との間で回動するアーク遮へい部材を含み、第１及び第２のクランプのいずれかが閉鎖位置から開放位置へ移動されるとき、アーク遮へい部材が遮へい位置から非遮へい位置へ移動し、第１及び第２のクランプの両方が閉鎖位置にあるときにだけ、アーク遮へい部材が非遮へい位置から遮へい位置へ移動する、請求項１に記載の取付具。
8. 左ハンドル及び右ハンドルが右クランプと同じ溶接平面側にあり、左クランプが反対の溶接平面側にあり、右ハンドルから溶接平面を横切って左クランプへ作動力を伝送する機構が含まれる、請求項１に記載の取付具。
9. ピボット軸の周りを回転するためベースの上に支持されたシャフトであって、右ハンドルを力伝送関係で左クランプへ接続するシャフトと、
   シャフトの周り及びピボット軸の周りを回転できるスリーブであって、左ハンドルを力伝送関係で右クランプへ接続するスリーブと
   を含む、請求項１に記載の取付具。
10. 傾斜機構を含み、溶接ロケーションを観察するため、該傾斜機構によって、左及び右クランプ及び左及び右ハンドルがベースの表面に対して傾斜され得る、請求項１に記載の取付具。
11. 傾斜機構が、第２のベース・プレートに対して上方へ傾斜可能な第１のベース・プレートを含み、左及び右クランプ及び左及び右ハンドルが第１のベース・プレートの上に取り付けられ、傾斜機構が、更に、クランプ機構を含み、該クランプ機構によって、第１のベース・プレートの所望の傾斜位置が設定可能である、請求項１０に記載の取付具。

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