JPH08501732A - 効果的に冷却される溶接ヘッドカセット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 端と端とが位置した二つの管（４０）を連結する周回溶接ヘッド（１０）が、管（４０）の周りを回転させられる溶接電極（２０）と、互いと溶接電極（２０）とに関して正確な位置に管（４０）を保持するための一対のクランプ（３５）とを備えている。クランプ（３５）は、固定部材（４５）と、回転部材（５０）と、回転部材（５０）を固定部材（４５）に連結するヒンジ部（５５）とを備えている。液体経路（１４０，１７０）が、固定（４５）および回転（５０）クランプ部材の双方に形成されている。ヒンジ部（５５）の液体経路は、固定部材（４５）に導入された冷却液が該部材を通って回転部材（５０）に運ばれるのを許容し、双方を冷却する。ヒンジ（５５）により、反転する液体経路（８０）が備えられている。ヒンジ（５５）は、一方の回転クランプ部材（５０）から他方へ冷却液を運搬する経路を提供している。

Description

【発明の詳細な説明】 効果的に冷却される溶接ヘッドカセット 発明の背景 本発明は、改良された管と管との溶接ヘッドに関するものである。 端と端とを位置させられた二つの管を連結するための典型的な管と管との溶接 ヘッドは溶接電極を備えており、この電極は、管と、互いの管と電極とに関して 正確な位置に管を保持するための一対のクランプとの間の連結部の周りを回転さ せられる。クランプは、固定された部材と、回転可能な部材と、管が溶接ヘッド に挿入され、または取り外されるときの回転部材の管からの離間を許容するヒン ジとを備えている。かかる装置の一つに米国特許５，２２０， １４４号がある 。 直径５インチまでの管のような大径の管の溶接の際には、溶接操作は４、５分 に至るまでのかなりの時間を要し、結果として溶接ヘッド全体が３００゜Ｆから ４００゜Ｆまたはそれ以上の高温となる。一旦溶接操作が完了すると、クランプ は解除され、溶接ヘッドは今連結された管から取り外される。しかしながら、溶 接ヘッドはきわめて高温となっているため、作業者は手袋をはめて、クランプの 取り外しと、溶接されるべき次の一対の管への溶接ヘッドの取り付けおよびクラ ンプの閉止とを行わなければならない。 ある従来技術による装置では、クランプ部材に、温度を低減するために冷却液 が通り抜ける通路が備えられている。クランプ部材の冷却により、それらは周囲 から約１４０゜Ｆまでの相当の温度低下が可能となる。この装置では、回転部材 の冷却通路は、固定された溶接ヘッドの本体にフレキシブルホースによって連結 されている。ヒンジの付近の外部ホースは、溶接ヘッドから外に引き出す必要が あり、従って、特に制限されたスペースにおいて、円滑かつ効率的な作業を阻害 する。さらに、露出したホースは破損や損傷を受けやすい。 発明の要旨 本発明において、管と管との溶接ヘッドには、回転クランプ部材と固定クラン プ部材との間をこれら二つの部材を連結するヒンジ部の中に備えられる液体カッ プリング手段によって循環する冷却液体を用いてクランプ部材の冷却が与えられ る。 好ましい例においては、固定クランプ部材は、ヒンジ部に端をなす入口および 出口を有する冷却通路を備えている。回転クランプはヒンジ部に始まって終わる 冷却通路を備えている。ヒンジ部は、回転クランプ部材を固定部材に連結するだ けではなく、固定部材から回転部材へ冷却液を運ぶための液体経路を備えている 。二つのクランプは管と管との溶接ヘッドに用いられるから、ヒンジ部は、前ク ランプを後クランプに互いに連結するための流体経路をも備えている。 それ故、本発明の目的は、クランプ部材に通路が形成され、回転クランプ部材 と固定クランプ部材とを連結するヒンジが流体通路を備えて、それによりクラン プ付近の外部ホースを省きうる溶接ヘッドのクランプの冷却手段を提供すること にある。 本発明のもう一つの目的は、固定された部分と回転のためにヒンジ取り付けさ れた回転可能な部分とを備えた溶接ヘッドのクランプ部材の冷却の新規な方法提 供することにあり、この方法は、固定および可動クランプ部材に冷却経路を形成 し、一方のクランプ部材の冷却経路を他方のクランプ部材の冷却経路に、二つの 部材を連結するヒンジをを通して接続する工程から成っている。 本発明の更なる目的は、端と端とが配された二つの管を連結する周回溶接ヘッ ドにおいて、溶接電極と、管の周りに電極を回転させる手段と、互いと電極とに 関して正確な位置に管を保持するための一対のクランプとを備え、一対のクラン プはそれぞれ固定部材と、回転部材と、回転部材の回転を許容し、従って管の溶 接ヘッドへの挿入および取り外しが許容されるように回転部材を固定部材に連結 するヒンジ部とを有し、固定部材と回転部材とに該部材を通して冷却液を流すた めに形成された冷却経路と、各クランプ部材を通して冷却液を流す通路を提供す るために固定部材の冷却経路を回転部材の冷却経路に連結するヒンジ部の液体経 路とからなる改良がなされた溶接ヘッドを提供することにある。 本発明の他の目的および利点は、以下の説明、添付の図面、および付加した請 求の範囲から明らかとなろう。 図面の簡単な説明 図１は、溶接すべき管の断面を受け入れるために開いた位置にある一方の管ク ランプと、正しく取り付けられた管の断面を備えて閉じられた他方のクランプと を有する溶接ヘッドの透視図であり、 図２は、溶接ヘッドの本体から部分的に取り外されたカセット部材を備えた溶 接ヘッドの透視図であり、 図３は、カセット部材の前立面図であって、閉じた位置にあり、溶接ヘッド本 体に取り付けられたカセット部材を示しており、 図４は、図３の側立面図であり、 図５は、回転部材、固定部材、およびヒンジを示す一方のクランプの分解側立 面図であり、 図６は、組み立てられたカセット部材のクランプを通る冷却液体通路を示す部 分側断面図であり、 図７は、本発明に用いられるヒンジの前断面図であり、 図８は、図７に示されるヒンジの背面図である。 好ましい実施例の説明 ここで、本発明の好ましい実施例を示す図面、特に管と管との溶接ヘッド１０ の透視図である図１および図２についての参照がなされている。溶接ヘッド本体 １５は、ヘッド部材２５内に支持された溶接電極２０を回転するための蹄鉄形を なす図示しないギアとモーターとを備えている。電極は、異なる径の管に対応し て径方向に調節可能とされている。電極回転機構の操作のより完全な説明は、米 国特許５，２２０，１４４号になされている。 ヘッド部材２５には、溶接すべき管の支持に備えるために、着脱可能なカセッ ト３０が装着されている。図２に示すように、カセット３０は部分的に取り外さ れる。カセットは、互いに関連した位置に、かつ溶接ヘッド２０に関連して適正 な位置に配置されて、その一方が、図１に示される、管４０を保持するための一 対のクランプ３５を備えている。各クランプ３５は、固定部材４５、回転部材５ ０、およびヒンジ部５５を備えている。図１に示されるように、開放位置にある 一方の管クランプの回転部材は、溶接されるべき管の断面を受け入れる用意がな され、他方のクランプは管４０の断面を適正に装着して閉じて示されている。 コレット６０および６５はクランプ部材４５および５０にそれぞれネジ７０に より取り付けられている。各コレットは半円形の開口部７２を備えた半円形状で ある。コレットが連結されたときには、内径が管４０の外形における直径と等し い内径の中央開口部が形成される。回転部材５０はその閉止位置においてラッチ ７５により保持されている。カセット３０自体は一対のスプリングラッチまたは 留め具８０により溶接ヘッド本体に装着されている。 図１、２、および３に明らかに示されるように、ヒンジ部５５は、スペースが 制限された状態において回転クランプ部材５０の開放が容易なように、該ヒンジ の回転軸が中心線８５よりも下側になるように配置されている。さらに、カセッ ト３０は、図１に示すようにヒンジ部を右側にして、あるいは図２に示すように 左側にして、ヘッド部２５に装着可能である。掛け止めされたときにカセット３ ０は基板９０に対向して載置される。 固定クランプ部材４５、回転クランプ部材５０、および基板９０は種々の材質 から形成可能であり、好ましい実施例においてはそれらはアルミニウムから形成 される。 ここで、図３を参照すると、基板９０は、破線で示される一対の内部液体通路 １００および１０５を備えている。これらの通路はその下端１００および１１５ において、通常は水である冷却液の液源および排出口に類型的に連結される。他 端１２０および１２５は、基板の側部に抜け出てホース１３０および１３５に連 結される。 固定部材１４０には冷却通路１４０が穿孔されて、この部材の幅に沿って左か ら右に延び、さらにヒンジ部５５の一部を形成する固定部材の垂直延長部１４５ 内に上向きに延びている。図５に示されるように、垂直延長部１４５は、ヒンジ ピン１６０に対応した側面開口部１５０を備えている。通路１４０は、図３およ び５に示されるように、固定部材に幾つかの交差する孔を穿孔することによって 形成されている。場合によっては、これらの孔は部材の本体の外部にまで延びて いるが、それ自体は通路の一部をなすことはなく、プラグ１６５によって封止さ れている。冷却液はホース１３０によって通路１４０に導入される。 回転部材５０には冷却通路１７０が形成されている。この通路は、またヒンジ 部５５の部分をなす一対の下方に延びる延長部１７５および１８０に始まり、終 わっている。延長部１７５および１８０は、ヒンジピン１６０に対応した側面開 口部１８５および１９０を備えている。通路１７０もまた回転部材５０に幾つか の交差する孔を穿孔することにより形成され、延長部１７５に始まって部材の上 部を右から左に横切って通過し、さらに、異なる平面に形成される以外は略同じ 経路をたどって延長部１８０に戻るように、左から右に反転している。通路１７ ０を形成するに際しても、部材の本体の外部にまで延びる孔は、それ自体は通路 の一部を形成することなく、プラグ１６５によって封止されている。 図１、４、および６に示されるように、カセット３０は一対のクランプを備え ている。ここでは一方のクランプしか示されていないが、他方のクランプが、示 されたクランプの鏡像である以外はすべての基本的構成を同一にしていることは 理解されるべきである。他方のクランプにおいては、一方に示されたのと同じ要 素を示すのに、プライム符号を付した以外は同一の参照番号を用いている。従っ て、他方のクランプは、とりわけ固定部材４５’、回転部材５０’、および通路 １４０’と１７０’を備えている。 ここで、図６を参照すると、組み立てられたヒンジ部が断面で示されている。 初めに通路１４０に流入した冷却液は、矢印の方向に、上方への延長部１４５に 、そしてヒンジピン１６０に形成された溝２００に流れる。図７により詳しく示 されるように、ヒンジピン１６０は、Ｏリングシール用の溝２１０を備えたフラ ンジ２０５をその一端に有する円筒状である。円筒状の本体２３０には３つの溝 ２００、２１５、および２２０が切り入れられている。好ましくは、軸方向の孔 ２２５が、図７に示すように、ヒンジピンの左端から（図示のように）ちょうど 溝２００に連通するように、左から右に形成されている。孔の左端には溝２１５ までネジか切られてプラグ２３２が装着され、従って冷却液は溝２００から径方 向の孔２３５を通り、さらに径方向の孔２４０を通って溝２１５その通過が許容 される。ヒンジピンの他端にはもう一つの軸方向の孔２５０が形成され、図６に 示すように溝２２０から径方向の孔２４５を通ってヒンジピン１６０’の同様の 溝 ２２０’への液の通過を許容する。 ヒンジピン１６０は孔１５０に圧入されて密着し、ヒンジ本体２３０の径は孔 １５０の径と等しくされており、従ってヒンジピンと固定部材４５の上方への延 長部１４５とは相対回転しない。他方、回転部材５０の側面開口部１８５および １９０はヒンジ本体２３０の径よりも僅かに大きく、従って回転部材がヒンジピ ン回りに自由に回転するのを許容する。 Ｏリング２６０の組が冷却液の損失を防ぐためのシールを提供する。溶接ヘッ ドは、状況によっては水冷なしで操作されることもあり、また水冷が不十分とな ることもあるので、Ｏリング２６０は、シリコンや他の同等の材質のような高温 材質から形成される。本発明の好ましい実施例においては、Ｏリングはヴィトン （Ｖｉｔｏｎ）という商標で販売されているものが用いられる。 図６に戻って、固定部材４５を通って流れた後の冷却液は、通路１４０内を上 昇してヒンジピン１６０の溝２００に流れ、径方向の孔２３５を通って軸方向の 孔２２５に流れ、さらに径方向の孔２４０と溝２１５を通って通路１７０に至り 、該冷却液が回転部材５０に流れこむ。回転部材を通って循環した後、液体は通 路１７０から溝２２０に排出し、径方向の孔２４５を通って軸方向の孔２５０に 至り、対をなすヒンジピン１６０’に横切って通り抜ける。他方の回転部材５０ ’および固定部材４５’においては、この過程が鏡像のようにして繰り返される 。固定部材４５’を通り抜けた後、冷却液は、ホース１３５を介して基板に戻さ れる。 本発明の好ましい実施例においては、冷却液として水が用いられる。代表的に 、ポンプ圧は５５ｐｓｉ．の状態とされて、通路を通る水の流量は０．５〜１リ ットル／分の状態とされる。直径において約３〜４mmの径の代表的な範囲の通路 を通してのこれらの流量にあっては、クランプは、５分間の溶接操作の間は１４ ０゜Ｆ末満を維持することが可能である。 ここに説明した装置の形態は本発明の好ましい実施例を構成するものであるが 、本発明がこの装置の形態の通りのものに限定されることはなく、添付の請求の 範囲に規定される本発明の範囲から逸脱することがなければ変更が可能であるこ とが理解されるべきである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 固定および可動部材に冷却経路を形成し、 一方のクランプ部材の冷却経路を、二つの部材を連結するヒンジを通して 他方のクランプ部材の冷却経路に接続する工程を備えた、 クランプが、固定部材と、回転のためにヒンジ止めされる回転部材とを備 えた周回溶接ヘッドのクランプの冷却方法。 ２． 管をもう一つの部材に連結するための周回溶接ヘッドにおいて、溶接ヘッ ドが、 管の端部の周りを周回させられるように装着された溶接電極と、 管を、溶接ヘッドに関して正確な位置に保持するための少なくとも一のク ランプであって、固定部材と、回転部材と、回転部材に固定部材を連結して回転 部材の回転を許容し、従って管の溶接ヘッドへの挿入と取り外しとを許容するヒ ンジ部とを有するクランプとを備え、 固定部材と回転部材とに該部材を通して冷却液を運ぶために形成された冷 却経路と、固定部材の冷却経路を回転部材の冷却経路に連結して各クランプ部材 を通って冷却液が流れる通路を提供するためのヒンジ部の液体経路とから成る改 良がなされた溶接ヘッド。 ３． 回転部材の冷却経路がヒンジ部に始まり、かつ終わるとともに、 回転部材の冷却経路がヒンジ部の液体経路を通ってそれにより冷却液の供 給に連結されて、回転部材を通る液体の流れのための連続した通路をその位置に 拘わらず提供する請求項２の溶接ヘッド。 ４． 端と端とを位置させた二つの管を連結するための周回溶接ヘッドにおいて 、溶接ヘッドが、 管の周りを周回させられるように装着された溶接電極と、 管を、互いと溶接ヘッドとに関して正確な位置に保持するための一対のク ランプであって、固定部材と、回転部材と、回転部材を固定部材に連結して回転 部材の回転を許容し、従って管の溶接ヘッドへの挿入と取り外しとを許容するヒ ンジ部とをそれそれ有するクランプとを備え、 固定部材と回転部材とに該部材を通して冷却液を運ぶために形成された冷 却経路と、固定部材の冷却経路を回転部材の冷却経路に連結して各クランプ部材 を通って冷却液が流れる通路を提供するためのヒンジ部の液体経路とから成る改 良がなされた溶接ヘッド。 ５． ヒンジ部が一対のクランプのそれぞれに備えられ、冷却液が、一方の固定 部材の冷却経路からヒンジ部の液体経路を通ってそれに対応する回転部材に流れ て、該ヒンジ部に戻るとともに隣接するヒンジ部に流れ、他方のクランプの回転 部材の冷却経路を通り、該隣接するヒンジ部の液体経路を通って対応する固定部 材に流れる請求項４の溶接ヘッド。 ６． ヒンジ部が、固定部材に形成された開口部に圧入密着されるヒンジピンを 備え、回転部材がこのヒンジピンについて回転自在とされている請求項４の溶接 ヘッド。