JPH0445278B2 - - Google Patents

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JPH0445278B2
JPH0445278B2 JP50189486A JP50189486A JPH0445278B2 JP H0445278 B2 JPH0445278 B2 JP H0445278B2 JP 50189486 A JP50189486 A JP 50189486A JP 50189486 A JP50189486 A JP 50189486A JP H0445278 B2 JPH0445278 B2 JP H0445278B2
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Japan
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clamping
clamp
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spring
annular
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Kurausu Tetsushu
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Individual
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Publication of JPH0445278B2 publication Critical patent/JPH0445278B2/ja
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/04Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work
    • B23K37/053Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work aligning cylindrical work; Clamping devices therefor
    • B23K37/0531Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work aligning cylindrical work; Clamping devices therefor internal pipe alignment clamps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/02Seam welding; Backing means; Inserts
    • B23K9/028Seam welding; Backing means; Inserts for curved planar seams
    • B23K9/0282Seam welding; Backing means; Inserts for curved planar seams for welding tube sections
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/32Accessories
    • B23K9/325Devices for supplying or evacuating shielding gas
    • B23K9/326Purge gas rings, i.e. devices for supplying or evacuating shielding gas inside of hollow or tubular articles, e.g. pipes, vessels

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
  • Supports For Pipes And Cables (AREA)

Description

請求の範囲 1 円腔を有する溶接すべき2本の母材1,2;
50,51を互いに芯合せし、かつクランプする
装置であつて、不活性ガスの供給を受ける溶接部
位9の両側に各母材ごとにクランプユニツトを備
え、該クランプユニツトが、少なくとも円周方向
に1列延在するクランプ部材3からなり、該クラ
ンプ部材は、クランプ溝36,39,42に設け
られ、かつ、このクランプ溝を形成する円錐状平
坦部52,53が母材の長手軸方向に近接した
り、隔離することにより半径方向に拡張したり、
収縮するようになつており、また、母材の内周面
と接触する外方に先鋭した接触クランプ面を有し
ており、前記クランプ部材3が半径方向に拡張す
ると、前記接触クランプ面が母材の内周面と接触
して当該母材を定置させるように構成した芯合せ
兼クランプ装置において、それぞれのクランプユ
ニツトにおける前記クランプ部材を、円周方向に
所定距離57だけ隔離され、しかも、螺旋状に連
続した複数の螺旋線条56、または、複数のデイ
スク60を備えたバネ部材からなることを特徴と
する芯合せ兼クランプ装置。 2 請求項第1項に記載の装置であつて、前記接
触クランプ面54はほぼ点状を呈していることを
特徴とする装置。 3 請求項第1項または第2項に記載の装置であ
つて、前記バネ部材が環状螺旋バネ3であること
を特徴とする装置。 4 請求項第1項または第2項に記載の装置であ
つて、前記バネ部材がバネ59と、該バネ上にわ
ずかな間隔をおいて整列するデイスク60からな
ることを特徴とする装置。 5 請求項第1項から第4項のいづれか一項に記
載の装置であつて、中間間隔57の周方向の幅が
クランプ部材56,60の幅よりも小さいのを特
徴とする装置。 6 請求項第1項から第5項のいづれか一項に記
載の装置であつて、不活性ガス27が供給される
凹所28が溶接部位9に臨んで設けられており、
また、クランプ部材56,60が溝壁30,31
により前記凹所28より広く遮蔽されているのを
特徴とする装置。 7 請求項第6項による装置であつて、溶接部位
9に最近接する少くとも溝壁30,31が、母材
の円腔のクリアランス径よりもわずかだけ小さい
外径を有するのを特徴とする装置。 8 請求項第1項から第7項のいづれか一項に記
載の装置であつて、少くとも1つのクランプユニ
ツトに、長手軸方向に沿つて所定距離おきに2つ
のクランプ部材列があることを特徴とする装置。 9 請求項第1項から第8項のいづれか一項に記
載の装置であつて、2つの隣り合つたクランプユ
ニツトに属する隣接する溝壁が、套管40で連結
されて保持体21に着座しているのを特徴とする
装置。 10 請求項第9項に記載の装置であつて、前記
保持体21が、クランプ部材を収納するクランプ
溝36,39,42の溝根を形成していることを
特徴とする装置。 11 請求項第10項に記載の装置であつて、同
一クランプユニツトに属する溝壁は保持体21上
を一緒に移動自在になつていることを特徴とする
装置。 12 請求項9項による装置であつて、それぞれ
のクランプユニツトに属する溝壁は保持体21上
に確固に配置されており、前記保持体21は、バ
ネ13a,13bにより少くとも片側が支持され
て駆動力の伝達路に配置されているのを特徴とす
る装置。 13 請求項第1項から第12項のいづれか一項
に記載の装置であつて、別々に作動しうる両方の
クランプユニツトに1つだけの駆動力が与えられ
るようになつており、2つのクランプユニツトの
全てのクランプ溝が、駆動力に関して順次、いづ
れか一方のクランプユニツトのクランプ溝と平行
に与えられる駆動力と反作用するバネ13a,1
3bと連結されるのを特徴とする装置。 14 請求項第1項から第3項のいづれか一項に
記載の装置であつて、保持体21に冷媒回路2
2,23,24を設けたのを特徴とする装置。 15 請求項第1項から第14項のいづれか一項
に記載の装置であつて、不活性ガスを駆動のため
の加圧媒体として使用するのを特徴とする装置。 発明の分野 本発明は、円孔を有する溶接すべき2本の母材
を互いに芯合せし、かつクランプする装置であつ
て、不活性ガスの供給を受ける溶接部位の両側に
各母材ごとにクランプユニツトを備え、それぞれ
の該クランプユニツトが、円周方向に延在するク
ランプ溝に少なくとも1列設けられ、このクラン
プ溝の平坦部が軸方向に近接したり、離間すると
により半径方向の外側へ緊締したり、内方へ弛緩
したりし、母材の孔面と接触する外方に先鋭した
クランプ面を有し、かつ、円周方向に或る距離だ
け隔離されたクランプ部材で構成されてなる芯合
せ兼クランプ装置に関する。 発明の背景 この種の公知の装置(西独特許公開公報第
2708040号)においては、各クランプ溝には特別
に形成したクランプ用くさびが複数設けられてい
て、このクランプ用くさびが、パイプの円周に対
向する外表面上でクランプ用シユーを支持してい
るとともに、このクランプ用シユーがクランプす
べきパイプの内表面と大部分にわたつて接触する
ようになつている。クランプ用くさびは、円周方
向に延在する複数の引張りバネによりクランプ溝
内に保持されている。クランプ溝は、一方では確
固に配置した溝壁で形成されているとともに、他
方では、圧力媒体を充填することによりクランプ
用くさびを緊締するために、溝壁に対して軸方向
に偏位しうる油圧ピストンにより形成されてい
る。 公知のクランプ装置はレーザー溶接法に適した
ものであり、そのためにクランプ用シユーは、ク
ランプ力や熱負荷によるストレスに起因する損傷
を比較的受けにくくなつている。しかし、斯かる
装置で用いられているクランプ用くさびとクラン
プ用シユーとは、相当粗雑な構成をしている。粗
雑な構成であれば全体の構造が比較的重くなる欠
点があるが、熱の発散が促進されること(「オー
トメシヨン」1977年、第59頁)、それに、そのた
めにクランプ用シユーに特殊冷却路を設けること
が可能(米国特許公報第4387845号)であること
から、部分的にも有利なものと考えられている。
また、クランプ用シユーが大型部品からできてい
ることもあつて、溶接部位に供給される不活性ガ
スで雰囲気の空気を完全に排気するのが難しくな
るなどの別の問題点がある。この公知装置は、ク
ランプ部材が変形したパイプ面を円筒形状に整え
るほど、クランプ部材を正確に芯合せするのを意
図されたものである。しかし、クランプ部材の数
が少なければ少ないほど、正確な芯合せを達成す
るには限度がある。 本発明の目的は、前述の従来公知のクランプ装
置とは類似するものの、構造が簡単であり、適切
な冷却を保証し、適量の不活性ガスで確実に酸素
を排除するのをねらいとして、可変的かつ信頼性
よく適用できるクランプ装置を提供することにあ
る。 発明の要旨 本発明によれば、従来公知のクランプ装置にお
ける諸問題点は、それぞれのクランプユニツトに
おける前記クランプ部材を、円周方向に所定距離
だけ隔離され、しかも、螺旋状に連続した複数の
螺旋線条または、複数のデイスクを備えたバネ部
材で構成することにより解消できる。 本発明によれば、従来の設計方針とは異なつ
て、各クランプ部材は少数の大型部品で構成する
どころか、多数の小型部品で構成している。従来
装置では、溶接時にパイプを冷却するのに不活性
ガスを集中的にあてがう必要があつたが、本発明
に用いるクランプ部材は円周方向に延在するのみ
で、特に、パイプ内面との接触面が円周方向にお
いて小さいので、熱応力により一方では溶接部位
から、他方ではパイプ内表面からもたらされる悪
影響を最小限にとどめることができる。何故な
ら、クランプ部材の軸方向の寸法が比較的大き
く、それ故に大きな冷却表面が得られるからであ
る。不活性ガスで雰囲気の酸素を排除している時
では、クランプ部材が障害物になるようなことは
なく、クランプ部材間の狭い〓間が均一な絞り抵
抗として作用することで酸素の排除を均等に促進
する。従つて、クランプ部材の寸法が小さい結
果、雰囲気における酸素が残留するポケツトが形
成されるのを阻止するとともに、水洗操作
(flushing operation)を妨げる障害物が形成さ
れるのを防ぐことができる。同時に、不活性ガス
を併用することから、クランプ部材が均一に冷却
されるばかりではなくて、パイプの内面も冷却さ
れる。更に、クランプ部材の寸法が円周方向に小
さいがために、半径方向におけるその形状を小さ
くできるので、それを支持している保持対の表面
がパイプの内表面に接近して、冷却効果に好まし
い状態で影響をもたらす。 クランプ部材のクランプ面をほぼ点状
(punctiform)接触面とするのが好都合であり、
これはクランプ面をアーチ状外表面にすることに
より達せられる。これで、パイプの内表面からク
ランプ部材への熱伝導を減少させることができ、
よつて、後者がオーバーヒートする可能性を減少
させることができる。本発明の特に好ましい実施
例では、クランプ部材の列は、いずれの場合でも
おおよそ長手方向に配置した複数のデイスクない
しコイルを有するバネで形成されている。この目
的のためには、曲りくねつた(meander)バネで
も適しているが、単なる環状螺旋バネが特に適し
ている。環状螺旋バネは、クランプ溝の案内面お
よびパイプの内表面と協働する、明確に形成され
た案内面とクランプ面とを備えた簡単、かつ低廉
な部品であることから、特に有利であることが判
明した。それに、外部から保持体へとはめ込むこ
とにより、容易に取り付けたり取り替えたりする
ことができる。パイプ内表面とのその点状接触面
は、それがオーバーヒートするのを防いでいると
ともに、不活性ガスに対して広い冷却面積を呈し
ている。環状螺旋バネの互いに隣接するコイル、
即ち、螺旋線条の間における〓間が形成する通路
の横断面が流体抵抗として作用し、その結果、不
活性ガスを調量した状態にてほぼ完全に全円周に
わたつて不活性ガスを均一に展開させることがで
きる。パイプ内表面と協働するクランプ面が小さ
いことと、緊締時における環状螺旋バネの弾性作
用により粒子が容易に押しやられるので、粒子の
付着によるトラブルはほとんど起きない。環状螺
旋バネの螺旋線条で形成されるクランプ部材の数
が多いことから統計的に完全に均一に作用するこ
とから、変形したパイプの横断面でさえ例外的に
円形にしてしまうことができる。 本発明の大きな利点は、環状螺旋バネの取り替
えが、その環状螺旋バネが使われている場所にお
いても容易に行えることにある。これは破損時に
は特に有利であるばかりではなく、母材の円周方
向の許容値を補償するのにコイル径の異なつた環
状螺旋バネを使用するとができるようにしてい
る。それ故、例えば、特定の装置が適している直
径範囲は、厚いバネを使うことにより拡張するこ
とができる。母材の材料が或るバネの材料とのみ
接触するのであれば、環状螺旋バネを変えること
も望まれる。 しかし、クランプ部材の他の実施例としては、
例えば、間隔なしか、またはわずかな間隔を設け
て線バネに整列させたデイスクの形も適してい
る。間隔を設けないでほぼ整列されたボールも、
その形状からして時として望ましくない比較的大
きい断面積がボール間の通路にできることがある
ものの、使うこともできる。クランプ部材として
ボールを使うこと自体は、円周にわたつて大きな
中間間隔を有し、数は比較的少ないけれども、西
独特許明細書第3233796号に開示されているとこ
ろである。 不活性ガスに対する絞り効果が雰囲気酸素の侵
入を一層難しくする圧力落下を伴つて達成される
一方、円周全体にわたつて通路の横断面をできる
だけ均一に分布させるためには、一般に中間間隔
の幅をできるだけ小さくする必要がある。中間間
隔の幅は一般に、クランプ部材の円周方向の幅よ
りも小さい。環状螺旋バネを用いれば、その螺旋
線条は内側において見かけ上相反して好都合であ
る。 本発明の他の特徴によれば、溶接部位に対向す
る溝壁が、クランプ部材を大きく遮るように、半
径方向に突き出すように構成されている。このた
めに、外径が、母材の孔のクリアランス径よりも
数パーセントだけ小さくなつている。 2つのクランプユニツトのうち少なくとも一方
にはクランプ部材を2列用い、両列のクランプ部
材をパイプの長手方向に沿つて隔離させているの
で、クランプすべきパイプを芯合せするばかりで
はなく、長手軸方向に整列させることもできる。 クランプ溝を、同時にこのクランプ溝の溝根
(groove root)を形成する保持体上に部分的に
変位自在に、しかも、套管で連結されて着座する
リングで構成すれば、構成は特に簡単になる。同
一クランプユニツトに属する溝壁は保持体より同
期変位自在である。他方、別のクランプユニツト
に属する溝壁は、保持体に確固に配置してあつ
て、後者は都合良く駆動力の伝達路に配置されて
いるので、両方のクランプユニツトを駆動するの
に、1つだけの駆動移動だけで充分である。本発
明の更に別の特徴によれば、両方のクランプユニ
ツトは、同一駆動源により駆動されるのにも拘ら
ず、互いに別々に作動せることができる。これ
は、2つのクランプユニツトの全てのクランプ溝
が駆動力に対して次から次へ連結され、駆動力に
反作用するバネが、いずれか一方のクランプユニ
ツトのクランプ溝に対して平行に設けられること
によつて達せられる。このバネにより、駆動を初
期作用させると、それに対して割当てたクランプ
ユニツトが、駆動力から一時解放されたまま残る
ので、他のクランプユニツトのみが緊締されるよ
うにすることができる。これにより、先ずクラン
プすべき2つの母材の一方を緩やかにクランプ
し、後で他方の母材をクランプするように駆動力
をゆつくりと適用させることで、2つのクランプ
ユニツトを順次、漸進的に作動せしめることがで
きる。圧力媒体が充填された駆動装置を使うので
あれば、一方のクランプユニツトを緊締させるに
は充分ではあるが、他方のクランプユニツトに割
当てたバネの力を克服するには不充分な大きさの
平均有効圧を駆動装置に働かせる切換え装置を設
けて、クランプ装置をして2つのクランプ手段の
一方のみが作動させられるようにすることができ
る。 冷却をよくするためには、保持体のための冷媒
回路を設ければよい。 また、本発明によれば、両方のクランプユニツ
トに対して同一圧力媒体駆動を用いており、その
ために圧力媒体の消費量が比較的少ない。従つ
て、駆動装置の圧力媒体として不活性ガスを用い
ることができ、また、不活性ガスを用いることに
より、駆動用シリンダーから漏れが起つても、外
部圧力媒体の溶接個所への流入により損傷が起る
ようなことはなく、また、余分な媒体供給を控え
るなりに節約するとにより、装置を軽量簡単にす
ることができる利点がある。
Claim 1: Two base materials 1 and 2 to be welded having circular cavities;
It is a device for aligning and clamping 50 and 51 with each other, and is provided with clamp units for each base metal on both sides of the welding area 9 that receives inert gas supply, and the clamp units are arranged at least in the circumferential direction. Consisting of a clamp member 3 extending in one row, the clamp member is provided in the clamp grooves 36, 39, 42, and the conical flat portions 52, 53 forming the clamp grooves extend in the longitudinal axis direction of the base material. radially expanding by proximity or isolation;
It is designed to contract and has an outwardly sharpened contact clamping surface that contacts the inner circumferential surface of the base material, and when the clamp member 3 expands in the radial direction, the contact clamping surface contacts the base material. In the centering and clamping device configured to position the base material in contact with the inner circumferential surface of the material, the clamp members in each clamp unit are separated by a predetermined distance 57 in the circumferential direction, and A centering and clamping device comprising a spring member having a plurality of continuous spiral filaments 56 or a plurality of disks 60. 2. Device according to claim 1, characterized in that the contact clamping surface (54) is substantially point-shaped. 3. The device according to claim 1 or 2, characterized in that the spring member is an annular helical spring (3). 4. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the spring member comprises a spring 59 and a disc 60 aligned at a slight distance above the spring. 5. A device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the circumferential width of the intermediate interval 57 is smaller than the width of the clamp members 56, 60. 6. The device according to any one of claims 1 to 5, wherein the recess 28 to which the inert gas 27 is supplied is provided facing the welding area 9,
Further, the clamp members 56 and 60 are connected to the groove walls 30 and 31.
The apparatus is characterized in that the recess 28 is shielded more widely by the recess 28. 7. The device according to claim 6, characterized in that at least the groove walls 30, 31 closest to the welding region 9 have an outer diameter that is only slightly smaller than the clearance diameter of the circular cavity of the base material. . 8. The device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that at least one clamping unit has two rows of clamping members spaced apart by a predetermined distance along the longitudinal axis. A device that does this. 9. The device according to any one of claims 1 to 8, wherein adjacent groove walls belonging to two adjacent clamp units are connected by a sleeve 40 and seated on the holder 21. A device characterized by: 10. The device according to claim 9, wherein the holding body 21 forms groove roots of clamp grooves 36, 39, 42 in which the clamp members are accommodated. 11. Device according to claim 10, characterized in that the groove walls belonging to the same clamping unit are movable together on the holding body (21). 12. The device according to claim 9, wherein the groove wall belonging to each clamping unit is firmly arranged on a holder 21, said holder 21 being supported at least on one side by springs 13a, 13b. A device characterized in that it is placed in a driving force transmission path. 13. Device according to any one of claims 1 to 12, characterized in that only one driving force is applied to both clamp units which can be operated separately, Springs 13a, 1 in which all the clamping grooves of the unit react in sequence with the driving force applied parallel to the clamping groove of one of the clamping units;
3b. 14. The device according to any one of claims 1 to 3, wherein the holder 21 is provided with a refrigerant circuit 2.
2, 23, and 24. 15. The device according to any one of claims 1 to 14, characterized in that an inert gas is used as a pressurized medium for driving. FIELD OF THE INVENTION The present invention is a device for aligning and clamping two base materials to be welded having circular holes, and for each base material to be welded on both sides of a welding area that is supplied with an inert gas. The clamp unit is provided with at least one row of clamp grooves extending in the circumferential direction, and the flat portions of the clamp grooves are arranged axially close to each other and moved radially outward when they are separated from each other. Consisting of clamping members that tighten and relax inwardly, have outwardly pointed clamping surfaces that contact the hole surface of the base material, and are spaced apart a certain distance in the circumferential direction. The present invention relates to a centering and clamping device. BACKGROUND OF THE INVENTION Known devices of this type (West German Patent Publication no.
No. 2708040), each clamping groove is provided with a plurality of specially formed clamping wedges that support a clamping shoe on an outer surface facing the circumference of the pipe. At the same time, the clamping shoe is in contact with the inner surface of the pipe to be clamped over a large portion. The clamping wedge is retained within the clamping groove by a plurality of circumferentially extending tension springs. The clamping groove is formed, on the one hand, by a firmly arranged groove wall and, on the other hand, can be axially offset with respect to the groove wall in order to tighten the clamping wedge by filling it with a pressure medium. It is formed by a hydraulic piston. Known clamping devices are suitable for laser welding methods, so that the clamping shoe is relatively immune to damage due to stress due to clamping forces and thermal loads. However, the clamping wedge and clamping shoe used in such devices have a fairly crude construction. A crude construction has the disadvantage of making the overall structure relatively heavy, but it facilitates heat dissipation (Automésion, 1977, p. 59), and for this purpose special cooling is required in the clamping shoe. It is considered advantageous in part because it is possible to provide a channel (U.S. Pat. No. 4,387,845).
In addition, since the clamping shoe is made of large parts, there are other problems such as difficulty in completely exhausting the atmosphere with the inert gas supplied to the welding area. This known device is intended to center the clamping member so accurately that the clamping member arranges the deformed pipe surface into a cylindrical shape. However, the fewer the number of clamp members, the more limited there is to achieving accurate alignment. The object of the present invention is to provide a clamping device similar to the previously known clamping device described above, but with a simple structure, a variable clamping device, with the aim of ensuring proper cooling and reliably eliminating oxygen with an appropriate amount of inert gas. The object of the present invention is to provide a clamping device that can be applied accurately and reliably. SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, various problems in conventionally known clamping devices can be solved by separating the clamping members in each clamping unit by a predetermined distance in the circumferential direction, and furthermore, by forming a plurality of helical spirals that are continuous in a spiral shape. This problem can be solved by constructing a spring member with a filament or a plurality of disks. According to the present invention, each clamping member is constructed from a large number of small parts rather than a small number of large parts, contrary to conventional design principles. With conventional equipment, it was necessary to intensively apply inert gas to cool the pipe during welding, but the clamp member used in the present invention only extends in the circumferential direction, and in particular, the clamp member does not come in contact with the inner surface of the pipe. Since the surface is small in the circumferential direction, the adverse effects caused by thermal stresses from the welding area on the one hand and from the inner surface of the pipe on the other hand can be minimized. This is because the axial dimensions of the clamping member are relatively large, thus providing a large cooling surface. When removing oxygen from the atmosphere with an inert gas, the clamp members do not become an obstacle, and the narrow gap between the clamp members acts as a uniform squeezing resistance, ensuring even oxygen removal. to promote. The small dimensions of the clamping member thus prevent the formation of pockets of residual oxygen in the atmosphere and prevent the formation of obstructions that would impede the flushing operation. At the same time, since an inert gas is used, not only the clamp member is uniformly cooled, but also the inner surface of the pipe. Furthermore, because the dimensions of the clamping member are small in the circumferential direction, its shape in the radial direction can be reduced, so that the surface of the retaining pair supporting it is close to the inner surface of the pipe, which is favorable for the cooling effect. bring about an effect in a state. It is advantageous for the clamping surface of the clamping member to be a substantially punctiform contact surface,
This is achieved by making the clamping surface an arched outer surface. This reduces heat transfer from the inner surface of the pipe to the clamping member,
Therefore, the possibility of the latter overheating can be reduced. In a particularly preferred embodiment of the invention, the row of clamping elements is formed by a spring having a plurality of disks or coils arranged in each case approximately longitudinally. Meander springs are also suitable for this purpose, but simple annular helical springs are particularly suitable. Annular helical springs are particularly advantageous because they are simple and inexpensive components with clearly defined guide and clamping surfaces that cooperate with the guide surfaces of the clamping groove and the inner surface of the pipe. There was found. Moreover, by fitting it into the holder from the outside, it can be easily installed and replaced. Its point-like contact surface with the pipe inner surface prevents it from overheating and presents a large cooling area for the inert gas. mutually adjacent coils of an annular helical spring;
In other words, the cross section of the passage formed by the gap between the spiral filaments acts as a fluid resistance, and as a result, when the inert gas is metered, the inert gas is almost completely spread over the entire circumference. It can be spread evenly. Because the clamping surface that cooperates with the inner surface of the pipe is small and particles are easily pushed away by the elastic action of the annular helical spring during tightening, there are almost no problems caused by particle adhesion. Due to the large number of clamping members formed by the spiral threads of the annular helical spring, they act statistically completely uniformly, so that even the cross section of a deformed pipe can be exceptionally circular. A major advantage of the present invention is that the annular helical spring can be easily replaced at the location where the annular helical spring is used. This is not only particularly advantageous in the event of failure, but also allows the use of annular helical springs with different coil diameters to compensate for the circumferential tolerances of the base material. Thus, for example, the range of diameters for which a particular device is suitable can be extended by using thicker springs. It may also be desirable to vary the annular helical spring if the base material only contacts certain spring materials. However, other embodiments of the clamping member include:
For example, the form of discs aligned with wire springs with no spacing or with slight spacing is also suitable. Balls that are almost lined up without any spacing,
Although their shape sometimes creates undesirably relatively large cross-sectional areas in the passages between the balls, they can be used. The use of balls as clamping members, with large intermediate spacings over the circumference, is itself disclosed in DE 32 33 796, although in relatively small numbers. While the throttling effect on the inert gas is achieved with a pressure drop that makes the ingress of atmospheric oxygen more difficult, the width of the intermediate spacing is generally needs to be made as small as possible. The width of the intermediate spacing is generally less than the circumferential width of the clamping member. If an annular helical spring is used, the helical striations on the inside are apparently contradictory and advantageous. According to another feature of the invention, the groove wall facing the welding area is designed to project radially so as to largely obstruct the clamping member. For this reason, the outer diameter is smaller than the clearance diameter of the hole in the base material by a few percent. Two rows of clamp members are used in at least one of the two clamp units, and the clamp members in both rows are separated along the longitudinal direction of the pipe, so that they not only align the pipe to be clamped, but also align the longitudinal axis. They can also be aligned in the direction. The construction is particularly simple if the clamping groove is constituted by a ring which sits partially displaceably and connected by a sleeve on the holding body which at the same time forms the groove root of this clamping groove. Become. The groove walls belonging to the same clamping unit can be displaced synchronously with respect to the holding body. On the other hand, the groove walls belonging to the other clamping units are firmly arranged in the holding body, and the latter are conveniently arranged in the transmission path of the driving force, so that only one clamping unit is required for driving both clamping units. Only one drive movement is sufficient. According to a further feature of the invention, both clamping units can be operated independently of each other, even though they are driven by the same drive source. This means that all the clamp grooves of the two clamp units are connected one after another against the driving force, and the spring that reacts against the driving force is provided parallel to the clamp groove of one of the clamp units. achieved by. Due to this spring, when the drive is initially applied, the clamp unit assigned to it remains temporarily released from the drive force, so that only the other clamp units can be tightened. This allows the two clamping units to be gradually clamped one after another by applying the driving force slowly so that one of the two base materials to be clamped is first gently clamped and then the other base material is clamped. can be activated. If a drive device filled with pressure medium is used, an average of a magnitude sufficient to tighten one clamping unit, but insufficient to overcome the spring force assigned to the other clamping unit. A switching device can be provided which applies an effective pressure to the drive so that the clamping device can only activate one of the two clamping means. In order to improve cooling, a refrigerant circuit for the holder may be provided. Furthermore, according to the invention, the same pressure medium drive is used for both clamping units, so that the pressure medium consumption is relatively low. Therefore, an inert gas can be used as the pressure medium of the drive device, and by using an inert gas, even if a leak occurs from the drive cylinder, damage will not occur due to the inflow of external pressure medium into the welding area. This does not occur, and there is an advantage that the apparatus can be made lighter and simpler by saving on unnecessary supply of media.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

以後、添付図面を参照しながら、本発明の好ま
しい実施例を詳述する。 第1図から第3図までは、本発明による芯合せ
兼クランプ装置の3つの異なつた実施例を示す縦
断面図である。 第4図は、クランプ溝とその中にあるバネに向
かつて半径方向から見た部分拡大斜視図である。 第5図は、第4図による構成を円周方向に沿つ
て見た部分拡大断面図である。 第6図は、デイスク状のクランプ部材を示す側
面図である。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 to 3 are longitudinal sectional views showing three different embodiments of the centering and clamping device according to the invention. FIG. 4 is a partially enlarged perspective view of the clamp groove and the spring therein, viewed from the radial direction. FIG. 5 is a partially enlarged sectional view of the configuration shown in FIG. 4 viewed along the circumferential direction. FIG. 6 is a side view showing the disc-shaped clamp member.

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

第1図に示した芯合せ兼クランプ装置は、パイ
プ1,2を互いに確固に、かつ、それらの連結部
において正確に一致するようにクランプし、それ
により自動円周溶接機で外側から問題なく溶接さ
れるように使われるものである。重要な適用分野
としては、厄介な肩部や段部を避けるためにパイ
プの壁を精度よく一致させるのが非常に大切にな
つている空圧供給管の製造分野がその一例であ
る。 ピストン4は、ピストン棒6に確固に装架され
ており、シリンダー15内にあつて端壁16と共
にシリンダー室17を閉塞している。円周におい
ては、ピストン4はシール5によりシリンダー1
5に対してシールされている。端壁16は、その
中において変位自在なピストン棒6に対して、シ
ール12によりシールされている。シリンダー1
5の他端は、ピストン棒6のガイドボス16を有
する円盤18により閉塞されている。 ピストン棒6は筒形状であつて、左端は閉塞
端、右端は開放端となつている。図面上ではピス
トン棒6の内部中空室では管20が延在してい
る。ピストン7のすぐ左側におけるピストン棒6
の壁部には、クランプ装置を作動させる圧力媒体
がシリンダー室17へ流入する開口7が形成され
ていて、この開口7に前記管20が連通してい
る。 図面において、ピストンシリンダー装置の左側
に保持体21が設けられており、この保持体21
は本質的には中空シリンダーとして構成されてい
るとともに、長手軸方向に変位自在であつて、右
端がシール兼案内用套管12aを介して、また、
そこから距離をおいたところでは、一対の案内兼
シール用套管12bを介してピストン棒6に同軸
的に装架されている。保持体21内においては、
2本のシール用套管12a,12bが、ピストン
棒6の中空スペースに配設した冷媒供給管23と
冷媒排出管24とを介して冷媒、例えば水が流れ
る冷媒室22を取囲んでいる。 一対のシール兼案内用套管12bは、1つかま
たはそれ以上の孔26を介してピストン棒6の中
空部と連通している内側環状室25を囲繞してい
る。また、保持体21の外周には外側環状室28
が形成されており、この外側環状室28は、圧力
媒体の外側環状室28への流入を平均化させるた
めに当該外側環状室28に張りめぐらした多孔板
29と、放射状に延在する複数の孔27とを介し
て前記内側環状室25と連通している。また、ピ
ストン棒6の中空部が不活性ガスで充満すると、
この不活性ガスが孔26,27を介して溶接部位
9へ供給されるようになつている。 外側環状室28の両側においては、保持体21
の円筒表面上を2つの環状突起30,31が立ち
上つていて、この外側環状室28とは反対側に向
かつた側において円錐状平坦部を形成している。
いづれの場合でも、保持体21の円筒外周面は円
錐状平坦部に連続している。 ピストン棒6の左端にはカラー33を有する板
32が着座しており、この板32が、保持体21
の左側円筒部を同心的に把持しており、また、こ
の板32に、環状突起30の円錐状平坦部(第5
図において符号52で示された部分)とは反対側
に位置し、かつ反対方向に傾斜する円錐状平坦部
(第5図において符号53で示された部分)が形
成されている。2つの平坦部は協働して、環状螺
旋バネ3を収納するクランプ溝36を形成してお
り、従つて、環状螺旋バネ3はこのクランプ溝3
6に、その円周長が最小となるように予めテンシ
ヨンがかけられた状態で着座している。この環状
螺旋バネ3の互いに螺旋状に連続するコイル、即
ち、螺旋線条が各クランプ部材を構成していて、
円周長が最小となる最小周長位置にあつては、螺
旋線条はほぼ互いに当接している。 外側環状室28の他側にあつては、套管40が
保持体21の円筒部に移動自在に装架されてお
り、この套管40の両端面は円錐状平坦部に形成
されている。図面上での套管40の左側円錐状平
坦部は、環状突起31の円錐状平坦部とともに、
クランプ溝36と同一構成の、環状螺旋バネ3を
有するクランプ溝39を取囲んでいる。套管40
の右側の円錐状平坦部は、保持体21の外周を把
持するシリンダー15の中空円筒状延長部44に
形成した円錐状平坦部により他側が拘束されてい
る環状螺旋バネ3のためのクランプ溝42を形成
している。 長手軸方向に作用する圧縮バネ13a,13b
が芯合せ用バネとして、保持体21と板32との
間、および保持体21とシリンダー15の端壁1
6との間に夫々介装されており、圧縮バネ13a
は圧縮バネ13bよりも大きな圧縮力を発生して
いる。 可撓性チユーブ10はピストン棒6の右側開放
端に確固に連結されて、不活性ガスの供給に使わ
れているとともに、管、即ち冷媒管23,24、
それに圧力媒体を別途供給するのであれば、その
ための管20などの束11を収納している。 クランプ溝36は、それに関連する部品ととも
に、パイプ片もしくは曲管2のためのクランプユ
ニツトを構成しており、クランプ溝39,42
は、パイプ1に割当てたクランプユニツトに属し
ている。 装置は下記のように使われる。装置を弛緩した
状態では、環状螺旋バネ3は、それらを収納して
いるクランプ溝の内側において最小周長の状態に
あつて、パイプ1,2の内径より小さい外径を呈
している。従つて、装置は、溶接部位が外側環状
室28の半径方向前方に来るように、設定位置へ
持ち込めるようになつている。 ピストン・シリンダー装置のシリンダー室17
に圧力媒体を充填すると、ピストン棒6はシリン
ダー15に対して右方に移動し、その結果、保持
体21がシリンダー15に接近する一方で、板3
2、バネ13a、保持体21を介してバネ13b
がピストン棒の左端から圧縮される。同時に、ク
ランプ溝39,42が狭くなり、その結果、その
クランプ溝39,42における環状螺旋バネ3
が、パイプ1の内周と当接するまで点線で示すよ
うに外方へ押勢されることになり、かくて少なく
とも一時的にこのパイプの内側にクランプ装置を
芯合せする一方で固定するようになる。この時、
溶接すべきパイプ1の端縁が外側環状室28の半
径方向前方に来るように気をつける。バネ13a
の力は、このような状態にあつては、クランプ溝
36に対応するクランプユニツトがまだ機能を発
揮しておらず、パイプ2が依然と調節できる状態
が得られるように選ばれている。その後、バネ1
3aも圧縮されるようにシリンダー室17の圧力
を増大させ、それで左側のクランプユニツトのク
ランプ溝36を狭め、そのクランプ溝36内の環
状螺旋バネ3が、パイプ2もまた芯合せされ、か
つクランプされるまで、点線で示す位置へと半径
方向外側へ押勢される。同時に、環状螺旋バネ3
が、実線と点線とで示すように、半径方向外側に
拡張しつつ、長手軸方向への移動し、これにより
パイプとの当接面を相互クランプするようにな
る。 クランプ装置が前述のようにいつでもクランプ
される状態におかれると、不活性ガスを前述のよ
うに外側環状室28へと供給し、それに伴つて環
状室28、従つて溶接部位から大気空気が排除す
る。装置はこれで外部よりの自動溶接が行える状
態となる。実際の溶接時には、装置がオーバーヒ
ートするのを防ぐために、冷媒室22へ冷媒を供
給するなりにして、保持体21を冷却する。 第2図は、パイプ50をフランジ端51にクラ
ンプするクランプ装置を示す。第1図を参照しつ
つ説明した部品と同一部品には、同一符号を用い
て示してある。 空圧シリンダー15の内部には、ピストン4と
固定シリンダー端壁16との間においてシリンダ
ー室17が形成されている。図面の右側におい
て、ピストン4は、図示しない装置によりその供
給が制御自在となつている加圧ガスのホースと接
続するコネクター用ソケツト35を一端に備えた
パイプ34に確固に連結されている。また、ピス
トン棒6はピストン4に確固に連結されていると
ともに、図面からみてピストン4の左側に延在
し、かつ、パイプ34の内部に連結されており、
7で示した個所にクランプ装置を作動させるため
の加圧ガス供給用開口がシリンダー室17へ向か
つて形成されている。 シリンダー15は、溶接すべきフランジ端51
の位置決めのための係止部を構成することから以
後において係止板と称する板37に、確固に連結
されている。この係止板37には、シリンダー1
5とは反対方向に向つた側に円筒形カラー38が
取り付けられている。ピストン棒6は、係止板3
7とカラー38とを介して長手方向に同心的に案
内されているとともに、移動自在である。ピスト
ン棒6の自由端は、カラー33を有する板32に
それが確固に連結されている。円筒形保持体21
は、2つのカラー33,38間に配設されてお
り、これらのカラー33,38の内腔にはめ込ま
れている。また、或いはその代りに、その端壁の
ボスにあるシール兼案内用套管12a,12bに
よりピストン棒6上を長手軸方向移動自在に案内
してもよく、その場合、バネ13bによりカラー
38のベース上に支持させている。 円筒形スリーブ40は、保持体21上に装架さ
れており、このスリーブ40の拡大両端面が円錐
状平坦部を形成している。カラー33の端部平坦
部もそれに応じて円錐状であり、スリーブ40の
円錐状平坦部と対向して、環状環状螺旋バネ3が
配設されるクランプ溝36を形成している。この
実施例でも、前記環状螺旋バネ3の各螺旋線条が
クランプ部材を形成している。 スリーブ40は保持体21上を長手軸方向に移
動自在であるが、保持体にスリーブ40と同様に
配置したスリーブ40′は、保持体21に確固に
連結されている。また、スリーブ40′もその両
端に円錐状平坦部を有する環状突起30,31が
形成されており、そのうちの1つはスリーブ40
の平坦部とは反対側にあつて、環状螺旋バネ3の
クランプ溝39に臨んでおり、他方は、保持体2
1の円周に設けた長手軸方向移動自在リング41
の円錐状平坦部に対向して、環状螺旋バネ3のク
ランプ溝42を前記リング41と共に形成してい
る。図示するように装置が弛緩状態にあると、カ
ラー38の端面とリング41との間に間〓が形成
される。 環状突起30,31の間において、保持体21
とスリーブ40′とに孔27が形成されている。
また、ピストン棒6にも、保持体21の部分にお
いて孔26が形成してある。シリンダー室17に
供給する加圧媒体としても用いられる不活性ガス
は、これらの孔26を介して互いにクランプすべ
きパイプ50とフランジ端51の溶接部位9へと
流れる。 クランプ溝36,39は、その関連部品ととも
に、パイプ50のクランプユニツトに構成し、ク
ランプ溝42が関連部品とともにフランジ端51
の第2クランプユニツトを構成している。 第2図の構成の装置は下記の如く作用する。 図示の弛緩状態にある時に、パイプ50とフラ
ンジ端51が図示のようにクランプ装置に取り付
ける。不活性ガスを連結部35を介して例えば5
バールの初期平均有効圧で供給すると、ピストン
棒6は図面上の右方へ移動して加圧力がカラー3
3により、クランプ溝36、該クランプ溝36内
の環状螺旋バネ3、スリーブ40、クランプ溝3
9、該クランプ溝39内の環状螺旋バネ3、スリ
ーブ40′、保持体21、套管12aを介してバ
ネ13bに伝達される。その時、該バネ13b
は、この適度の圧力のもとでは、実用上確固と振
舞う、もしくは、カラー38とスリーブ40との
間の間〓の大きさに相当するよりも更に圧縮され
るようなことがないように、その寸法が定められ
ている。というのは、この圧力限界まで、クラン
プ溝36,39にある環状螺旋バネ3のみが、パ
イプ50の方向を定め、かつクランプするため
に、後者の円錐状平坦部により外方へ押勢され
る。それ故、溶接すべきこのパイプの端面が、環
状突起30,31に囲まれた溶接部位9の中心と
正確に合うように注意する。その後、圧力を更に
上げて、バネ13bが圧縮されるようにする。す
ると、フランジ端51がパイプ50に対して押圧
されるように、その時クランプされているパイプ
50と係止板37との間で長手軸方向への相対移
動が起る。リング41の隣の間〓が克服されると
間もなく、リング41がカラー38に作用し、ク
ランプ溝42の環状螺旋バネ3が半径方向外側に
押勢され、その結果、フランジ51が芯合せされ
るとともにクランプされる。 この操作の終りには、パイプ50とフランジ端
51とが芯合せされ、かつその端面がクランプ作
用で互いに当接しているとともに、不活性ガスが
その溶接部位9を洗い流している。 この装置は例外的に構造が簡単であり、最も簡
単な制御手段で、不活性ガスを制御媒体とするだ
けで溶接用クランプ装置として作動させることが
できるのは明らかである。また、溶接部位9に近
接する環状螺旋バネ3は、環状突起30,31に
より溶接部位から遮蔽され、かつ、クランプ装置
の冷間部品に広く組込まれることにより、更には
不活性ガスが均一に流れることにより良好に冷却
され、他方では加工したパイプ50とフランジ端
51とからの熱が、接触面が点状に減少している
ことから徐々とそれらに伝熱するのみである。 第3図による装置は、第2図による装置と同一
であるものの、第2図の構成においてフランジ端
51に対応させて設けた唯一のクランプ溝42の
代りに、2つのクランプ溝42,42aが形成さ
れている。また、第3図の構成では、クランプ溝
42,42a間に、右側のパイプが芯合せされる
ばかりではなくて、平滑になるように方向が定め
られるように、保持体21上を移動自在なスリー
ブが設けられている。また、係止板37は省略さ
れている。その代り、摩擦係数の小さいプラスチ
ツクからなり、クランプ溝を形成している環状突
起よりもいくらか半径方向に外側へ突出した2つ
の摺動リング43が設けられている。この摺動リ
ング43は、閉塞型パイプラインの内部でのクラ
ンプ装置の移動を容易にしている。 バネ13bは、シリンダー15とは反対側にお
ける保持体21の端部に配置されている。これに
より、シリンダー15とははるかに遠く、クラン
プ溝36,39に対応するクランプユニツトが、
シリンダー15に近く、クランプ溝42,42a
に対応するクランプユニツトよりも後にクランプ
されるようにすることができる。言うまでもな
く、この装置は、直線状に延在するパイプ片をク
ランプするのに適しているである。溶接部位の一
方側にパイプが曲管であれば、第3図の左側のク
ランプユニツトは、第1図に示すようにクランプ
溝を1つ備えるなりに短い構成にしなければなら
ない。 第4図と第5図とは、クランプ部材を構成し、
かつ、クランプ溝36の円錐状平坦部52,53
の間に保持される環状螺旋バネ3の2つのコイ
ル、即ち、螺旋線条56を示している。尚、第4
図は、各環状螺旋バネの半径方向に沿つて上方か
ら、また、第5図は、その円周方向に沿つてみた
図に相当する。各環状螺旋バネ3の各螺旋線条5
6は、断面が円形の線材に曲げることで構成され
ているので、図面上に非常に小さい点状接触クラ
ンプ面54を以て示したように、クランプすべき
母材の内周面と点接触を行う、外方に先鋭した曲
面を有している。これらの点状接触クランプ面5
4の全体の寸法は、各螺旋線条の外寸法58より
もほぼ小さいので、非常に小さい中間間隔57を
介して流れる不活性ガスの流れ55は、点状接触
クランプ面54の大きさよりも数倍大きい各螺旋
線条の表面を冷却することになる。それにより、
環状螺旋バネの螺旋線条が効果的に冷却されるこ
とになり、オーバーヒートする恐れはない。 第6図は、円形状になつており、中間デイスク
61により距離57をおいて保持され、かつ、線
バネ59に引張られた複数のデイスク60を用い
ることにより、同様に効果的なクランプ部材装置
ができることを示している。
The alignment and clamping device shown in Fig. 1 clamps the pipes 1 and 2 firmly and in exact agreement with each other at their joints, so that an automatic circumferential welder can be used without problems from the outside. It is used to be welded. An example of an important field of application is the manufacture of pneumatic supply pipes, where it is very important to precisely match the walls of the pipes to avoid troublesome shoulders and steps. The piston 4 is firmly mounted on the piston rod 6, is located in the cylinder 15, and together with the end wall 16 closes off the cylinder chamber 17. Circumferentially, the piston 4 is connected to the cylinder 1 by means of a seal 5.
Sealed against 5. The end wall 16 is sealed by a seal 12 against the piston rod 6 which is displaceable therein. cylinder 1
The other end of the piston rod 5 is closed by a disk 18 having a guide boss 16 of the piston rod 6. The piston rod 6 has a cylindrical shape, with a left end being a closed end and a right end being an open end. In the drawing, a tube 20 extends in the internal cavity of the piston rod 6. Piston rod 6 immediately to the left of piston 7
An opening 7 is formed in the wall through which the pressure medium for actuating the clamping device flows into the cylinder chamber 17, into which the tube 20 communicates. In the drawing, a holder 21 is provided on the left side of the piston-cylinder device, and this holder 21
is essentially constructed as a hollow cylinder, and is freely displaceable in the longitudinal direction, and the right end is connected via a sealing and guiding sleeve 12a, and
At a distance from there, it is coaxially mounted on the piston rod 6 via a pair of guide/sealing sleeves 12b. Inside the holding body 21,
Two sealing sleeves 12a, 12b surround a refrigerant chamber 22 through which a refrigerant, for example water, flows via a refrigerant supply pipe 23 and a refrigerant discharge pipe 24 arranged in the hollow space of the piston rod 6. A pair of sealing and guiding sleeves 12b surround an inner annular chamber 25 that communicates with the hollow portion of the piston rod 6 via one or more holes 26. Further, an outer annular chamber 28 is provided on the outer periphery of the holding body 21.
The outer annular chamber 28 includes a perforated plate 29 that is stretched around the outer annular chamber 28 in order to equalize the flow of pressure medium into the outer annular chamber 28, and a plurality of radially extending holes. It communicates with the inner annular chamber 25 via the hole 27 . Moreover, when the hollow part of the piston rod 6 is filled with inert gas,
This inert gas is supplied to the welding area 9 through the holes 26 and 27. On both sides of the outer annular chamber 28, the holder 21
Two annular projections 30, 31 rise on the cylindrical surface of the annular chamber 28, forming a conical flat on the side facing away from the outer annular chamber 28.
In either case, the cylindrical outer circumferential surface of the holder 21 is continuous with the conical flat portion. A plate 32 having a collar 33 is seated on the left end of the piston rod 6, and this plate 32 is connected to the holder 21.
The left cylindrical portion of the plate 32 is held concentrically, and the conical flat portion (the fifth
A conical flat portion (portion designated by reference numeral 53 in FIG. 5) is formed which is located on the opposite side to the portion designated by reference numeral 52 in the figure and slopes in the opposite direction. The two flat parts together form a clamping groove 36 in which the annular helical spring 3 is accommodated, so that the annular helical spring 3 fits into this clamping groove 3.
6 is seated in a pre-tensioned state so that its circumference is at its minimum. Coils of this annular spiral spring 3 that are spirally continuous with each other, that is, spiral filaments constitute each clamp member,
At the minimum circumferential length position where the circumferential length is the minimum, the spiral filaments are substantially in contact with each other. On the other side of the outer annular chamber 28, a sleeve 40 is movably mounted on the cylindrical portion of the holder 21, and both end surfaces of the sleeve 40 are formed into conical flat portions. The left conical flat part of the cannula 40 in the drawings is the same as the conical flat part of the annular projection 31.
It surrounds a clamp groove 39 having the same configuration as the clamp groove 36 and having an annular helical spring 3 . Mantle 40
The conical flat part on the right side is a clamping groove 42 for the annular helical spring 3 whose other side is restrained by a conical flat part formed in the hollow cylindrical extension part 44 of the cylinder 15 that grips the outer periphery of the holder 21. is formed. Compression springs 13a, 13b acting in the longitudinal direction
is used as a centering spring between the holder 21 and the plate 32, and between the holder 21 and the end wall 1 of the cylinder 15.
The compression springs 13a and 6 are respectively interposed between the compression springs 13a and 6.
generates a larger compressive force than the compression spring 13b. A flexible tube 10 is firmly connected to the right open end of the piston rod 6 and is used for supplying inert gas, as well as tubes, namely refrigerant tubes 23, 24,
If a pressure medium is to be supplied separately, a bundle 11 of pipes 20 and the like for this purpose is housed. The clamping groove 36, together with its associated parts, constitutes a clamping unit for the pipe piece or bent pipe 2; the clamping grooves 39, 42
belongs to the clamp unit assigned to pipe 1. The device is used as follows. In the relaxed state of the device, the annular helical spring 3 is at its minimum circumference inside the clamping groove in which it is housed, and exhibits an outer diameter smaller than the inner diameter of the pipes 1, 2. The device is thus adapted to be brought into position such that the welding site is radially forward of the outer annular chamber 28. Cylinder chamber 17 of piston-cylinder device
When filled with pressure medium, the piston rod 6 moves to the right relative to the cylinder 15, so that the holding body 21 approaches the cylinder 15 while the plate 3
2. Spring 13a and spring 13b via holder 21
is compressed from the left end of the piston rod. At the same time, the clamp grooves 39, 42 become narrower, so that the annular helical spring 3 in the clamp grooves 39, 42 becomes narrower.
is forced outwardly as shown in dotted lines until it abuts the inner periphery of the pipe 1, thus at least temporarily aligning and securing the clamping device inside this pipe. Become. At this time,
Care is taken that the edge of the pipe 1 to be welded is radially forward of the outer annular chamber 28. Spring 13a
The force is chosen in such a way that in such a situation, the clamping unit corresponding to the clamping groove 36 is not yet functional and the pipe 2 can still be adjusted. Then spring 1
3a is also compressed, thereby narrowing the clamping groove 36 of the left-hand clamping unit, so that the annular helical spring 3 in its clamping groove 36 ensures that the pipe 2 is also aligned and clamped. is pushed radially outward to the position shown in dotted lines until it is pressed. At the same time, the annular spiral spring 3
As shown by solid lines and dotted lines, the pipe expands outward in the radial direction and moves in the longitudinal direction, thereby mutually clamping the contact surfaces with the pipe. When the clamping device is ready to be clamped as described above, inert gas is supplied to the outer annular chamber 28 as described above, with the result that atmospheric air is removed from the annular chamber 28 and thus from the welding site. do. The device is now ready for automatic welding from the outside. During actual welding, in order to prevent the device from overheating, the holder 21 is cooled by supplying refrigerant to the refrigerant chamber 22. FIG. 2 shows a clamping device for clamping pipe 50 to flange end 51. FIG. Components that are the same as those described with reference to FIG. 1 are designated by the same reference numerals. Inside the pneumatic cylinder 15, a cylinder chamber 17 is formed between the piston 4 and the fixed cylinder end wall 16. On the right side of the drawing, the piston 4 is firmly connected to a pipe 34, which is provided at one end with a connector socket 35 for connection to a pressurized gas hose, the supply of which can be controlled by a device not shown. Further, the piston rod 6 is firmly connected to the piston 4, extends to the left side of the piston 4 when viewed from the drawing, and is connected to the inside of the pipe 34,
An opening for supplying pressurized gas for operating the clamp device is formed toward the cylinder chamber 17 at a location indicated by 7 . The cylinder 15 has a flange end 51 to be welded.
It is firmly connected to a plate 37, hereinafter referred to as a locking plate since it constitutes a locking part for positioning. This locking plate 37 has a cylinder 1
A cylindrical collar 38 is mounted on the side facing away from 5. The piston rod 6 is connected to the locking plate 3
7 and a collar 38, it is guided concentrically in the longitudinal direction and is movable. The free end of the piston rod 6 is firmly connected to a plate 32 having a collar 33. Cylindrical holding body 21
is disposed between the two collars 33, 38 and is fitted into the inner cavities of these collars 33, 38. Alternatively, the piston rod 6 may be guided so as to be movable in the longitudinal direction by sealing/guiding sleeves 12a and 12b provided on the bosses of the end walls, in which case the spring 13b causes the collar 38 to be It is supported on the base. A cylindrical sleeve 40 is mounted on the holder 21, and both enlarged end faces of the sleeve 40 form conical flats. The end flat of the collar 33 is also correspondingly conical and forms, opposite the conical flat of the sleeve 40, a clamping groove 36 in which the annular helical spring 3 is arranged. In this embodiment as well, each spiral filament of the annular spiral spring 3 forms a clamp member. The sleeve 40 is longitudinally movable on the holder 21, but a sleeve 40', which is arranged similarly to the sleeve 40 on the holder, is firmly connected to the holder 21. Further, the sleeve 40' is also formed with annular protrusions 30 and 31 having conical flat parts at both ends thereof, one of which is formed on the sleeve 40'.
The other side faces the clamp groove 39 of the annular spiral spring 3, and the other side faces the clamp groove 39 of the annular spiral spring 3.
1. A longitudinally movable ring 41 provided around the circumference of 1.
A clamping groove 42 of the annular spiral spring 3 is formed together with the ring 41 so as to face the conical flat portion of the ring 41 . When the device is in the relaxed state as shown, a gap is formed between the end face of collar 38 and ring 41. Between the annular projections 30 and 31, the holding body 21
A hole 27 is formed in the sleeve 40' and the sleeve 40'.
Further, a hole 26 is also formed in the piston rod 6 in the portion of the holder 21. The inert gas, which is also used as pressurized medium to supply the cylinder chamber 17, flows through these holes 26 to the welding region 9 of the pipe 50 and the flange end 51 to be clamped together. The clamp grooves 36, 39, together with their related parts, are configured in the clamp unit of the pipe 50, and the clamp groove 42, together with their related parts, are configured in the flange end 51.
It constitutes the second clamp unit. The apparatus constructed as shown in FIG. 2 operates as follows. In the relaxed state shown, the pipe 50 and flange end 51 are attached to the clamping device as shown. For example, 5
When supplied with the initial average effective pressure of the crowbar, the piston rod 6 moves to the right in the drawing, and the pressurizing force increases to the collar 3.
3, the clamp groove 36, the annular spiral spring 3 in the clamp groove 36, the sleeve 40, and the clamp groove 3
9, it is transmitted to the spring 13b via the annular spiral spring 3 in the clamp groove 39, the sleeve 40', the holder 21, and the sleeve 12a. At that time, the spring 13b
is such that under this moderate pressure it behaves practically firmly or is not compressed further than corresponds to the magnitude of the distance between the collar 38 and the sleeve 40. Its dimensions are determined. For, up to this pressure limit, only the annular helical springs 3 in the clamping grooves 36, 39 are forced outwardly by the conical flats of the latter in order to orient and clamp the pipe 50. . Care is therefore taken to ensure that the end face of this pipe to be welded is exactly aligned with the center of the welding area 9 surrounded by the annular projections 30,31. Thereafter, the pressure is further increased so that the spring 13b is compressed. Then, relative movement occurs in the longitudinal direction between the pipe 50 that is being clamped at that time and the locking plate 37 so that the flange end 51 is pressed against the pipe 50. As soon as the gap between the adjacent rings 41 is overcome, the rings 41 act on the collars 38 and the annular helical springs 3 of the clamping grooves 42 are forced radially outwards, so that the flanges 51 are aligned. It is clamped together. At the end of this operation, the pipe 50 and the flange end 51 are aligned and their end faces abut each other with a clamping action, and the inert gas has flushed the weld area 9. It is clear that this device is exceptionally simple in construction and can be operated as a welding clamp device with the simplest control means and only with inert gas as the control medium. Further, the annular spiral spring 3 close to the welding part 9 is shielded from the welding part by the annular protrusions 30 and 31, and is widely incorporated into the cold parts of the clamping device, so that the inert gas can evenly flow. This results in good cooling, and on the other hand, the heat from the machined pipe 50 and the flange end 51 is only gradually transferred to them due to the point-like reduction of the contact surface. The device according to FIG. 3 is identical to the device according to FIG. 2, but instead of the only clamping groove 42 corresponding to the flange end 51 in the configuration according to FIG. 2, two clamping grooves 42, 42a are provided. It is formed. In addition, in the configuration shown in FIG. 3, the pipe on the right side is not only aligned between the clamp grooves 42 and 42a, but is also movable on the holder 21 so that its direction is determined so as to be smooth. A sleeve is provided. Furthermore, the locking plate 37 is omitted. Instead, two sliding rings 43 are provided which are made of plastic with a low coefficient of friction and project somewhat radially outwards from the annular projection forming the clamping groove. This sliding ring 43 facilitates movement of the clamping device inside the closed pipeline. The spring 13b is arranged at the end of the holder 21 on the opposite side from the cylinder 15. This allows the clamp unit, which is far away from the cylinder 15 and corresponds to the clamp grooves 36 and 39, to
Close to the cylinder 15, clamp grooves 42, 42a
The clamp unit can be clamped after the corresponding clamp unit. Needless to say, this device is suitable for clamping straight pipe sections. If the pipe on one side of the welding area is a bent pipe, the clamp unit on the left side of FIG. 3 must have a short structure with one clamp groove as shown in FIG. 4 and 5 constitute a clamp member,
Moreover, the conical flat portions 52 and 53 of the clamp groove 36
It shows two coils or helical filaments 56 of the annular helical spring 3 held between them. Furthermore, the fourth
The figure corresponds to a view viewed from above along the radial direction of each annular spiral spring, and FIG. 5 corresponds to a view viewed along the circumferential direction of each annular spiral spring. Each spiral filament 5 of each annular spiral spring 3
6 is constructed by bending a wire rod with a circular cross section, so it makes point contact with the inner circumferential surface of the base material to be clamped, as shown in the drawing with a very small point-like contact clamping surface 54. , has an outwardly sharp curved surface. These point-like contact clamping surfaces 5
4 is approximately smaller than the outer dimension 58 of each helical filament, the inert gas flow 55 flowing through the very small intermediate spacing 57 is smaller than the size of the punctiform contact clamping surface 54. The surface of each spiral filament will be twice as large. Thereby,
The helical filament of the annular helical spring is effectively cooled and there is no risk of overheating. FIG. 6 shows a similarly effective clamping member arrangement using a plurality of disks 60, which are circular in shape, held at a distance 57 by an intermediate disk 61, and tensioned by a wire spring 59. It shows that it is possible.

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