用于制造力矩连接部件的方法和设备与流程

用于制造力矩连接部件的方法和设备
[0001]
交叉引用
[0002]
本申请根据35 u.s.c.
§
119(e)要求于2018年2月9日提交的序列号为62/628,814的美国临时专利申请，和于2018年2月9日提交的序列号为62/628,807的美国临时专利申请的优先权的权益，出于所有目的，这些美国临时专利申请的全部内容据此通过引用并入。出于所有目的，美国专利第7,941,985 b2号也通过引用以其整体并入本文。
[0003]
引言
[0004]
全力矩套环梁安装件为用于钢框架建筑构造的现场焊接技术提供了有价值的改进。焊接可以在受控条件下在场外进行，并且在施工现场以适当的空间定向连接梁安装件的座框架构件。
[0005]
美国专利第7，941，985号公开了一种示例性的全力矩套环梁安装件，其被描述为晕圈/星形连接件。套环拐角组件焊接在柱的四个拐角的每一个上。在柱的每个面上，由腹板插入件连接的上部凸缘和下部凸缘的凸缘子组件容纳在锥形通道(该锥形通道在位于相邻的拐角处的套环拐角组件之间形成)中。在梁和柱连接的地方，凸缘子组件被焊接到梁的端部。柱的所有面上的连接件一起形成全力矩套环。
[0006]
梁连接件允许精确的建筑框架构造，但也需要精确的制造。沿着建筑框架的长度，许多梁和柱连接件排列起来，连接件的公差或不精确性可能叠加或翻倍。这可能导致不良的总体规格的偏差。需要制造工具和方法来在制造过程中促进对梁连接部件的精确定位和焊接。
[0007]
套环制造过程的重要部分是将上部凸缘和下部凸缘与腹板插入件焊接到凸缘子组件中。在焊接过程中，部件必须牢固地相对于彼此支撑在精确的空间配置中，并且使焊接通路安全且易于工人使用。
[0008]
概述
[0009]
本公开提供了与套环凸缘组件(collar flange assembly)焊接夹具(welding fixtures)相关的系统、设备和方法。在一些示例中，一种套环凸缘组件焊接夹具可以包括支架(stand)、圆形安装结构和支撑组件，它们被配置为提供接近由支撑组件保持的套环凸缘组件的前侧和背侧的通路。支架可以具有与旋转轴线等距的多个圆周轴承，圆形安装结构可由圆周轴承可旋转地支撑，并且支撑组件可被配置为安装在圆形安装结构上。
[0010]
在一些示例中，一种套环凸缘组件焊接夹具可以包括板结构和附接到板结构的一对套环拐角模拟器(collar corner simulators)。套环拐角模拟器可以被配置为支撑位于桥接元件的相对的端部上的顶部套环凸缘构件和底部套环凸缘构件。板结构可以包括中央开口，该中央开口提供从焊接夹具的前侧和背侧的焊接通路(welding access)。
[0011]
在一些示例中，一种焊接套环凸缘组件的方法可以包括将第一套环拐角模拟器和第二套环拐角模拟器定位在可旋转的板结构上。该方法可以进一步包括在第一套环拐角模拟器和第二套环拐角模拟器之间接收顶部凸缘构件和底部凸缘构件，以及将桥接元件定位在顶部凸缘构件和底部凸缘构件之间。该方法可以进一步包括通过设置在板结构中的开口，将凸缘构件焊接到桥接元件。
[0012]
特征、功能和优点可以在本公开的各种示例中独立地实现，或者可以在另外的示例中进行组合，参考以下描述和附图可以看到其另外的细节。
附图说明
[0013]
图1是根据本公开的方面的示意性套环凸缘组件焊接夹具的等距视图。
[0014]
图2是图1的焊接夹具的支撑组件的等距视图。
[0015]
图3是示意性套环凸缘组件的等距视图。
[0016]
图4是图1的焊接夹具的面板(faceplate)的等距视图。
[0017]
图5是图1的焊接夹具的套环凸缘模拟器的等距视图。
[0018]
图6是图4的模拟器的顶部区段的等距视图。
[0019]
图7是固定在图2的支撑组件中的顶部凸缘构件和底部凸缘构件处于直立位置的等距视图。
[0020]
图8是由图2的支撑组件支撑的腹板插入件处于水平位置的等距视图。
[0021]
图9是图1的焊接夹具的支架和可旋转安装环的等距视图。
[0022]
图10是图1的焊接夹具的支架和可旋转安装环的后部部分的等距视图，以透明形式示出了支架的竖直构件。
[0023]
图11是图1的焊接夹具的安全闩锁的闩锁臂的等距视图。
[0024]
图12是图1的焊接夹具的安全闩锁的局部切除的等距视图。
[0025]
图13是描绘根据本发明教导的焊接套环凸缘组件的示意性方法的步骤的流程图。
[0026]
详细描述
[0027]
在下面描述了并且在相关附图中示出了套环凸缘组件焊接夹具的各个方面和示例，以及相关方法。除非另有规定，否则根据本发明教导的套环凸缘组件焊接夹具和/或其各个部件可以但并非必需地包含本文中所描述的、示出的和/或包含的结构、部件、功能和/或变型中的至少一个。此外，除非明确排除，否则本文中结合本发明教导所描述的、示出的和/或所包含的过程步骤、结构、部件、功能和/或变型可以被包括在其他类似的装置和方法中，包括在所公开的示例之间可互换。各示例的以下描述本质上仅仅是示例性的，而绝非意图限制本公开、本公开的应用或用途。另外，如下面描述的示例提供的优点本质上是说明性的，并且不是所有的示例都提供相同的优点或相同程度的优点。
[0028]
本详细说明包括以下小节，如下所示：(1)概述；(2)示例、部件和可选方案；(3)说明性组合和附加示例；(4)优点、特征和益处；和(5)结论。示例、部件和可选方案小节进一步分为a子节和b子节，每个子节都有相应的标签。
[0029]
概述
[0030]
一般而言，根据本发明教导的套环凸缘组件焊接夹具可以包括支撑组件，该支撑组件被配置为以精确的空间关系保持套环凸缘组件的部件。当套环凸缘组件的部件被保持时，可以执行焊接或其他操作，以将部件以该空间关系暂时或永久地固定在一起。
[0031]
支撑组件可包括模拟器，该模拟器以附接的全力矩套环的套环拐角组件来重建柱的几何形状。利用模拟器来支撑套环凸缘组件部件可以将该部件保持在期望的空间关系中。支撑组件可以永久地或可移除地联接到安装结构(例如安装环)。安装结构可由支架可旋转地支撑，支架可包括圆周轴承、轴或任何合适的旋转结构。
[0032]
使用可旋转安装结构旋转模拟器可以允许接近套环凸缘组件的不同表面或部分，以进行焊接或其他过程。在旋转过程中，紧固件或其他装置可用于将套环凸缘组件的部件保持在模拟器中。支架、可旋转安装结构和/或模拟器可以具有孔，以允许从前侧和从后侧接近套环凸缘组件。
[0033]
示例、部件和可选方案
[0034]
以下小节描述了示例性的套环凸缘组件焊接夹具以及相关系统和/或方法的选定方面。这些小节中的示例旨在用于说明，并且不应被解释为限制本公开的整个范围。每个小节可以包括一个或更多个不同的示例，和/或上下文的或相关的信息、功能和/或结构。
[0035]
a.示意性焊接夹具
[0036]
如图1-图9中所示，本小节描述了示意性的装配台10。如上所述，装配台10是套环凸缘组件焊接夹具的示例。如图1所示，装配台包括支架12、环结构14、和支撑组件16。环14可旋转地支撑在支架12的多个轴承60上。支撑组件16安装到环14，使得该组件与环一起相对于支架12旋转。支撑组件安装在装配台10的前侧15，并且可从装配台的前侧和背侧17接近。
[0037]
装配台10可以关于x轴线、y轴线和z轴线(通常分别用xx、yy和zz表示)来描述。z轴线是平分环14的竖直轴线，并且位于由环限定的平面中。x轴线是平分环14的水平轴线，并且也位于由环限定的平面。y轴线是位于环14中心的水平轴线，并且垂直于由环限定的平面。
[0038]
环14具有旋转轴线18，环和支撑组件16两者都围绕该旋转轴线旋转。旋转轴线18与y轴线重合，并且环14在x-z平面内旋转。环14包括圆环形部分和从环形部分向环中心延伸的四个突起。支撑组件16安装到四个突起上，靠近环的中心。该组件可以被紧固到环，或以其他方式可移除地连接到环。
[0039]
多个手柄19安装在环14上，以允许使用者手动旋转该环。在图示的示例中，手柄19安装到环14的朝向前的面上。在其他示例中，一个或更多个手柄可以安装在环的外边缘上，或者安装在不妨碍装配台10使用的环上的任意点处。在一些示例中，支撑组件16可以通过其他方式旋转，例如通过安置在支架12中的电控制器。装配台10的使用者可以在焊接过程的步骤之间旋转支撑组件16，以便接近被支撑的部件的选定部分和/或将焊接表面放置在期望的定向上。
[0040]
支撑组件16被构造成支撑全力矩套环的套环凸缘组件。一般而言，支撑组件模拟柱的准备与梁连接的一个面。装配台10可以包括一个或更多个附加支撑组件，其被配置成模拟不同的套环，和/或被配置成支撑其他套环部件。在焊接套环部件之前，一个适当的支撑组件可以被紧固到环14。如图2中更详细示出的，支撑组件16包括面板20，两个套环拐角模拟器22用螺栓连接在面板20上。位于面板20上的两个套环拐角一起形成通道，该通道被配置成接收套环凸缘组件的部件。
[0041]
图3示出了示例性的套环凸缘组件100，其可以利用支撑组件16焊接在一起。在全力矩套环中，凸缘组件100可以焊接到梁的端部，并且可以容纳在一对套环拐角组件之间。套环凸缘组件包括通过桥接元件或腹板插入件114连接的顶部凸缘构件110和底部凸缘构件112。每个凸缘构件包括多个螺栓孔116，用于将完整的套环紧固在一起。组件100可被描述为具有面向梁的侧或前侧120和面向柱的侧或背侧122。
[0042]
凸缘110、112和插入件114中的每一个都可以通过模制和/或机加工单独制造。凸缘可以具有标准尺寸，而腹板插入件114可以根据组件将连接到的梁的深度来选择。当被焊接在一起时，各单独的部件可以由支撑组件以精确的空间关系固定。焊接期间的这种精确定位可以有助于确保已完成的套环凸缘组件的精确配置和尺寸。
[0043]
如图4所示，支撑组件的面板20通常为带有中央孔24的矩形形状。面板具有正面21、背面27和相对的侧边缘31。背面可以是大致平坦的，而正面沿着两个相对的侧面凹进，以部分地配合和引导对套环拐角模拟器的正确放置。面板具有中央轴线33和纵向轴线25。
[0044]
如图1所示，当支撑组件16安装到环14时，面板20被定向成使得正面21垂直于旋转轴线18并且平行于环的平面。换句话说，纵向轴线25和中央轴线33都垂直于旋转轴线18。面板可以被描述为具有与旋转轴线18对齐的中央轴线。面板20在平行于板的正面和背面的平面内旋转。
[0045]
面板20的方向也可以相对于装配台10的x轴线、y轴线和z轴线来描述。当安装到环14上时，面板20的纵向轴线25平行于z轴线，并且中央轴线33平行于x轴线。面板在平行于x-z平面的平面内旋转。支撑组件16的特征可以被描述为在如图1所示的面板20的直立位置的情况下具有x轴线、y轴线或z轴线位置。
[0046]
在面板20中也还可以包括提升点或连接器。在本示例中，孔23形成在板的顶部端部处，适于连接到诸如起重机的提升装置。支撑组件16因此可以被提升到位，以紧固到环14和/或从环上移除，并被替换为另一个支撑组件。
[0047]
再次参考图4，面板20包括圆形孔和长形孔的阵列35，用于将套环拐角模拟器固定到面板。延伸到面板20的正面的多个第一圆形螺纹孔26被排列成两条平行线。孔26的线对称设置，每条线靠近面板的侧边缘31。面板20的正面21中的多个横向长形狭槽28类似地排列成两条平行线，每条线靠近面板的侧边缘31。每一排圆形孔或长形孔平行于面板20的纵向轴线25。每个长形狭槽28限定了横向轴线29，该横向轴线垂直于面板20的纵向轴线25。
[0048]
多个第二圆形螺纹孔30正交于多个第一螺纹孔延伸到面板20的侧边缘31中。孔30在每个侧边缘上平行于纵向轴线25排列成一条线。多个孔26、28、30中的每一个都定位成与套环拐角模拟器的特征相对应，如下文进一步描述的。一般来说，任何或所有的孔都可以螺纹化或成形以配合任何类型的紧固件。面板20中可以包括任意数量的孔，以适合于连接套环拐角模拟器的任何方式布置。
[0049]
面板20被配置成允许与多种构型的套环拐角模拟器连接。也就是说，每个套环拐角模拟器可以根据当前的构型连接到孔的阵列35的不同子集。面板20包括在正面21上的多个导向标记，这些导向标记指示每种构型的套环拐角模拟器的正确放置。每种构型可以对应一个套环凸缘组件长度。在每种构型中，模拟器可以相对于中央轴线33对称，并且导向标记相应地关于中央轴线成镜像。
[0050]
图5示出了套环拐角模拟器22的更详细的视图。每个套环拐角具有两个突起或支脚32，彼此正交延伸，并被配置成抵靠面板20的正面和相邻边缘平放。换句话说，两个支脚骑跨在面板的拐角上，并紧密贴合到面板的拐角。两个支脚可以具有相同或不同的长度或厚度。l形主体34从两个支脚的相交处以平行于在两个支脚之间形成的直角的平分线的角度延伸。也就是说，在主体34和每个支脚32之间形成大约135度的角度。
[0051]
套环拐角模拟器22包括顶部区段36和底部区段38。通过选择合适的中部区段40，
套环拐角模拟器可以被构造成用于不同长度的套环凸缘组件。相同的顶部区段36和底部区段38可用于所有构型，而具有不同长度的中部区段或多个中部区段可用于不同的构型。对于最小长度而言，中部区段可以省略。
[0052]
在套环拐角模拟器22的底部端部处，安装有止动结构58。止动结构模拟在全力矩套环的套环拐角组件上形成的对准结构。止动结构58可调节地紧固到每个套环拐角模拟器22的底部区段38的朝向前的支脚32。止动结构包括平坦的上表面和倾斜的或弯曲的侧表面，其被构造成接触底部凸缘构件的互补的底部表面。
[0053]
止动结构58用作重力锁扣，支撑套环凸缘组件的底部凸缘，并在竖直方向上精确定位底部凸缘。止动结构还可以用来将底部凸缘引导到正确的横向位置，沿着x轴线精确定位底部凸缘。在一些示例中，止动结构可以包括可选的垫片，以产生适合于对套环凸缘组件电镀的间隙。
[0054]
装配台可以包括多个中部区段40，从中可以选择一个或更多个合适的区段。在一些示例中，中部区段可以根据预期梁的深度进行标记或分类，该深度又对应于套环凸缘组件的长度。在一些示例中，中部区段可以是一个或更多个标准尺寸，并且可以被组合以获得期望的尺寸。顶部区段36和底部区段38可以根据面板的导向标记连接到面板。然后可以选择一个或更多个中部区段，以对应于顶部区段和底部区段之间的可用空间。
[0055]
顶部区段36和底部区段38各自从顶部到底部逐渐锥化，以接收套环凸缘组件的锥形形状。中部区段40沿着该区段具有恒定的宽度，与顶部区段36的最窄端部和底部区段38的最宽端部相匹配，使得这三种件排列起来以形成没有突起的平滑通道。顶部区段36和底部区段38各自具有一对螺栓孔37，其设定尺寸和定位成对应于套环梁安装件的套环拐角的螺栓孔，并与套环凸缘组件的螺栓孔对齐。
[0056]
图6示出了套环拐角的顶部区段36的支脚32的内部表面。底部区段38和中部区段40可以类似地构造。第一支脚包括多个竖直延伸的长形孔42，这些长形孔42被布置成与面板20的孔30的子集(见图4)对齐。孔的延伸可以限定轴线43，其平行于面板20的纵向轴线25。孔42的延伸成的长形形状可以允许该孔在多种构型中与孔30的相同子集对准，减少所需的孔30的数量。第二支脚包括两对销44和圆形孔46。每个销44被定位成与狭槽28对准，并且每个圆形孔46被定位成与面板20的螺纹孔26(见图4)对准。
[0057]
为了将套环拐角连接到面板，每个区段可以定位在面板的对应于支撑组件的期望构型的孔和狭槽附近。每个销44可以插入到面板的多个狭槽28的选定子集的相应的一个中。所选定的狭槽可以对应于期望构型，并且可以使用正面21上的导向标记来选择。销可以在竖直方向或沿z轴线相对于面板精确定位模拟器区段，而不会在水平面内限制模拟器区段。
[0058]
螺栓可以穿过每个长形孔42插入，并拧入面板的多个孔26的选定的子集中的相应一个孔中。所选定的孔可以对应于期望的构型，并且可以使用正面21上的导向标记来选择。这些螺栓可以在第一水平方向上或沿着y轴线相对于面板精确地定位套环拐角的区段，而不会进一步沿着z轴线约束模拟器区段。这些螺栓可以暂时松开，以避免在第二水平方向或沿x轴线约束模拟器区段。
[0059]
螺栓可以穿过每个圆形孔46插入，并拧入面板的多个孔30的选定子集中的相应一个孔中。所选定的孔可以对应于期望的构型，并且可以使用正面21上的导向标记来选择。这
些螺栓可以被拧紧，以沿着x轴线相对于面板精确地定位套环拐角的区段。然后，穿过孔42而插入的螺栓也可以被拧紧。在一些示例中，可以使用其他紧固顺序或紧固件的组合。可以使用任何有效的方法将套环拐角模拟器精确地连接到面板，而没有过度约束。
[0060]
回到图2，支撑组件16被示出为具有紧固到面板20的套环拐角模拟器22，适合于接收如图3所示的套环凸缘组件100。如图2所示，支撑组件16还包括腹板臂装置48。臂装置包括在面板20的中央孔24后面延伸的主体部分，以及从主体部分延伸穿过中央孔的两个突起。突起具有平坦的边缘，被构造成接触套环凸缘组件的腹板插入件的一侧。臂装置被配置成支撑腹板插入件，并沿着x轴线精确定位腹板插入件。
[0061]
臂装置48可移除地附接到支撑组件。臂装置可以任何有效、精确和可移除的方式附接到支撑组件16。在本示例中，臂的主体部分磁性地粘附到面板20的背面。磁性附接可以允许快速且直接地移除和更换该臂。
[0062]
臂装置48可以被移除以将底部凸缘装载到支撑组件16中，然后在装载腹板插入件之前被放回。一旦套环凸缘组件被点焊在一起，并且腹板插入件通过点焊而被支撑，臂装置48可以被再次移除以卸载套环凸缘组件。臂装置48也可以被移除，以在焊接过程中改善通过中央孔24的焊接通路。
[0063]
图7示出了支撑组件16，其中顶部凸缘构件110和底部凸缘构件112被接收并紧固就位。套环拐角模拟器22以不同于图1和图2的构型示出，适用于较小的梁深度。底部凸缘构件112可以首先被装载，朝向套环拐角模拟器22向下降低，直到接触止动结构58。紧固件可以穿过凸缘构件和每个套环拐角模拟器上的对准孔插入，以将凸缘构件固定到位。顶部凸缘构件110可以被随后装载，并且类似地被紧固到套环拐角模拟器。
[0064]
在本示例中，描绘了两种类型的紧固件：定位销50以及螺母和螺栓的组件52。每对螺栓孔使用一个销和一个螺栓。使用定位销可以减少紧固和释放套环凸缘组件的时间，同时螺栓可以被拧紧以将凸缘构件牢固地保持在适当的位置。这些紧固件可以模拟套环凸缘组件在套环梁安装件中与套环拐角的附接。因此，该连接可以有助于部件相对于彼此的正确定位，并且还在旋转期间将顶部凸缘和底部凸缘固定到支撑组件16。
[0065]
支撑组件16还包括安全闩锁54，安全闩锁54包括安全键56。在图11和图12中可以更详细地看到闩锁54，并且这将在下面进一步描述。闩锁安装在一个套环拐角模拟器22的底部区段38上，其中键56延伸穿过该区段以接合闩锁机构。将安全闩锁54安装在套环拐角模拟器上，可以允许对于多种尺寸的套环凸缘组件使用同一闩锁。
[0066]
安全键56被定位成防止底部凸缘112的移除，并且足够坚固以支撑已完成的套环凸缘组件的重量。如果支撑组件16在没有定位销50和螺栓组件52就位的情况下被无意中颠倒，安全键将套环凸缘组件支撑和保持在支撑组件中。移除安全键可使安全闩锁接合。闩锁的接合可以防止支撑组件16的旋转。这可以确保当支撑组件不是直立时，键处于适当位置。
[0067]
图8示出了处于水平定向的支撑组件16。支撑组件可以通过旋转装配台的安装环而被放置成该定向。一旦顶部凸缘构件和底部凸缘构件被装载，腹板臂装置48可以连接到面板20的背面，延伸穿过面板的中央开口。在水平位置，腹板插入件114可以位于顶部凸缘和底部凸缘之间，由臂装置48支撑。臂装置因此可以沿着x轴线精确地定位腹板插入件。在支撑组件16进一步旋转之前，腹板插入件114可以点焊到顶部凸缘构件和底部凸缘构件。
[0068]
在图9中，装配台10被示出为没有支撑组件16。如上所述，其他支撑结构可以安装
到环14上，并且装配台可以用于其他结构的组装，或者作为其他制造过程的一部分。
[0069]
环14由安装在支架12上的四个圆周支撑轴承60可旋转地支撑。对圆周轴承的使用可以允许穿过环接近安装的支撑结构的后部部分。一对对准轴承62安装在每个支撑轴承附近，其中该一对轴承中的一个与环14的正面接触，而另一个与环的后部面接触。对准轴承将环14保持在支架12上，并保持旋转轴线，同时允许平滑的和容易的旋转。
[0070]
在图10中示出了装配台10的后部的详细视图。可以更详细地看到支撑轴承60和一对对准轴承62中的后部轴承。还示出了安装到支架12的横向构件的缓冲器64。该缓冲器可以由可变形或一次性材料构成。在意外或误用而导致对环14施加过大的力的情况下，缓冲器可能变形，而环不发生变形。如果环14因使用或环境因素而变形，环可能会摩擦或粘在缓冲器上，并显示出装配台的使用者所看不到的畸形。
[0071]
环14具有固定模式和旋转模式。支架12包括可手动操作的释放手柄66，用于将环在固定模式和旋转模式之间转换。固定模式可以允许旋转之间的稳定装载、卸载和/或焊接。在一些示例中，支撑该环的旋转机构可以进一步包括旋转止动件，以防止旋转超过预定范围。任何有效的机构都可以用来固定该环。
[0072]
释放手柄66与图12所示的安全闩锁分开，并且可以独立地固定环14。也就是说，环必须处于旋转模式，并且在环14能够旋转之前，必须插入安全键以使安全闩锁脱开。将环14置于固定模式或者接合安全闩锁都可以防止环旋转。
[0073]
在本示例中，手柄66被弹簧偏置，以延伸穿过支架12的竖直构件，进入环14中的孔67。手柄可以从孔中缩回以允许旋转，并且可以沿着环的后部面滑动，直到与下一个孔对准。然后，弹簧偏置可以自动将环返回到固定模式。环14中可以包括任意数量的孔，以允许任意数量的可固定定向。在本示例中，8个孔67围绕环14平均地间隔开，如图9所示。因此，环14可在对应于0、45、90、135、180、225、270和315度的定向上固定。在一些示例中，环14可以通过替代机构在连续的定向范围内固定。
[0074]
回到图10，支架12还包括接地条形件68。类似于手柄66，条形件被弹簧偏置以延伸穿过支架12的竖直构件，并搁置成靠在环14的后部面。在旋转期间以及环被固定时，条形件可以保持与环接触。在条形件68的相对端部处，触点从条形件延伸，以允许接地线或引线的连接。接地条形件可以由铜或其他导电材料构成，并且可以在进行焊接相关动作时，将环14上的电压接地。这可以防止由于支架12不期望的接地而导致轴承60、62的损坏。
[0075]
图11是安全闩锁54的局部详细的视图。闩锁包括臂72，臂72可绕螺栓74枢转。螺栓和释放销76安装在托架78上。释放销76延伸到臂72中的孔80中，以选择性地防止臂枢转。使用者可以提起释放销以允许臂72枢转，并且释放销可以被偏置以朝向臂72返回。在第一端部处，臂72包括凹部82。在第二端部处，臂72包括突出部84。如图12所示，凹部82被成形为接合安全键56，并且突出部84的尺寸被设定为接合闩锁板70中的狭槽71。臂72的尺寸被设计成与面板20的背面27中的狭槽73接合。
[0076]
托架78安装在套环拐角模拟器22的底部区段38上。闩锁板70被包括在支架12中，并且可以在图9中的支架的环境中看到。因此，托架78和安全闩锁54的臂72可以相对于闩锁板70定位在不同的高度，这取决于套环拐角模拟器22的构型。因此，闩锁板70包括多个狭槽71，并且面板20包括多个狭槽73，对应于套环拐角模拟器22的每个可能的构型。在一些示例中，闩锁板70可以包括额外的狭槽，该额外的狭槽定位成接合其他支撑组件的安全闩锁。
[0077]
图12中描绘的安全闩锁54的位置可以被称为解闩位置或脱开位置。在突出部84被接收在狭槽71中的安全闩锁的位置可以被称为闩定位置或接合位置。在解闩位置，释放销76与臂72中的孔80对齐，并且可以延伸到该孔中，从而防止该臂枢转。凹部82与安全键56接合，并且防止该键被移除，除非臂72能够枢转。为了将安全闩锁54从解闩位置转换到闩定位置，使用者可以提起释放销76并移除安全键56。
[0078]
在闩定位置，突出部84接合闩锁板70，并防止支撑组件旋转。臂72被弹簧偏置以枢转到闩定位置，除非被释放销76阻止。为了将安全闩锁54从闩定位置返回到解闩位置，使用者可以插入安全键56。安全键的插入可以枢转臂72，使得释放销76与孔80对齐并延伸到该孔中。
[0079]
b.焊接套环凸缘组件的示例性方法
[0080]
本小节描述了利用装配台来组装套环凸缘组件的示例性方法的步骤；参见图10。可以在下面所描述的方法步骤中使用上面描述的套环凸缘组件焊接夹具10的各方面。在适当的情况下，可以参考可用于执行每个步骤的部件和系统。这些参考仅用于说明，并不意图限制执行该方法的任何特定步骤的可能方式。
[0081]
图13是示出以示例性方法执行的步骤的流程图，并且可能未列举该方法的完整过程或所有步骤。尽管方法200的各种步骤在下面被描述并在图13中被描绘，但是这些步骤不一定需要全部都被执行，并且在一些情况下可以同时执行或以与所示顺序不同的顺序执行。
[0082]
该方法的可选步骤210包括将面板安装在可旋转环上。该环可以被支撑在具有多个圆周轴承的支架上。根据待组装的套环凸缘组件，面板可以从多个面板中选择。面板可以手动或利用提升设备提升，并紧固到可旋转环的安装结构。面板可以安装到环的前侧，使得面板的中心轴线与环的旋转轴线重合。面板可以安装在默认的、直立的、12点钟或0度的位置，如图1所示。在步骤210和212期间，支架的释放手柄可与环接合，安全闩锁可被接合，和/或其他机构可用于稳定环并防止旋转。
[0083]
该方法的可选步骤212包括将第一套环拐角模拟器和第二套环拐角模拟器附接到面板。套环拐角模拟器可以被选择和/或被配置成具有对应于待组装的套环凸缘组件的长度。套环拐角模拟器可以紧固到面板，使得它们沿着x、y和z轴线相对于面板以及相对于彼此精确定位。可以对每个模拟器执行子步骤214至218，以将模拟器紧固到面板。
[0084]
子步骤214包括将模拟器的销插入面板的狭槽中。模拟器可以包括多个销，并且每个销可以插入面板的多个狭槽的选定子集中的相应一个中。所选定的狭槽可以对应于模拟器的期望构型，并且可以使用面板上的导向标记来选择。销可以在竖直方向或沿z轴线相对于面板精确定位模拟器，而不会在水平面内限制模拟器区段。
[0085]
子步骤216包括将穿过模拟器的长形孔的螺栓紧固到面板的第一螺纹孔中。螺栓可以穿过模拟器的多个长形孔中的每一个，并拧入面板的多个螺纹孔的选定子集中的相应一个中。所选定的孔可以对应于模拟器的期望构型，并且可以使用面板上的导向标记来选择。这些螺栓可以在第一水平方向上或沿着y轴线相对于面板精确地定位模拟器，而不会进一步沿着z轴线约束模拟器区段。这些螺栓可以暂时松开，以避免在第二水平方向或沿x轴线约束模拟器区段。
[0086]
子步骤218包括将穿过模拟器的圆形孔的第二螺栓紧固到面板的第二螺纹孔中。
该圆形孔可以在垂直于模拟器的长形孔的延伸部的方向上延伸穿过模拟器。类似地，面板的第二螺纹孔可以垂直于面板的第一螺纹孔延伸。
[0087]
螺栓可以穿过模拟器的多个圆形孔中的每一个，并拧入面板的多个螺纹孔的选定子集中的相应一个中。所选定的孔可以对应于模拟器的期望构型，并且可以使用面板上的导向标记来选择。这些螺栓可以被拧紧，以沿着x轴线相对于面板精确地定位套环拐角的区段。通过模拟器的长形孔插入的螺栓随后也可以被拧紧。在一些示例中，可以使用其他紧固顺序或紧固件的组合。可以使用任何有效的方法将套环拐角模拟器精确地连接到面板，而没有过度约束。
[0088]
在一些示例中，可选的步骤210和/或212可以被省略。例如，套环凸缘组件焊接夹具可用于组装多个具有相同规格的套环凸缘组件。在这样的示例中，焊接夹具可以通过执行一次步骤210和212来准备，并且方法200可以随后在没有可选步骤的情况下被重复。
[0089]
步骤220包括使顶部凸缘和底部凸缘在被连接到面板的模拟器之间降低。对于此步骤，面板可以保持到直立位置或返回到直立位置。底部凸缘可以首先降低。步骤222包括使底部凸缘与每个模拟器的止动件接触。底部凸缘可以搁置在止动件上和/或由止动件支撑。止动件因此可以精确地竖直地定位底部凸缘。在一些示例中，止动件可以包括一个或更多个弯曲和/或倾斜的表面，该表面被构造成将底部凸缘精确地引导至水平位置。
[0090]
步骤224包括将顶部凸缘和底部凸缘紧固到模拟器。底部凸缘可以在使顶部凸缘在模拟器之间降低之前紧固，两个模拟器可以同时被紧固，或者可以以任何有效的方式装载和紧固。凸缘可以通过对齐的孔，并且通过紧固件(如螺栓和螺母或定位销)紧固在模拟器上。优选地，紧固件可以被选择成允许快速连接，同时防止在面板旋转期间凸缘的不希望的移动。
[0091]
步骤226包括将臂装置附接到面板。臂装置可以包括主体部分，该主体部分被配置为用于连接到面板的背面；以及一个或更多个突起，该突起延伸穿过面板中的中央孔。在一些示例中，臂装置可以被配置为连接到面板的正面，或者连接到一个或两个模拟器。臂装置可以通过任何有效的方法附接，包括紧固和/或磁性附着。
[0092]
步骤228包括插入键以将安全闩锁设置在自由模式。键可以通过模拟器中的一个中的孔插入，以作用于被安装在模拟器上的安全闩锁上。键可能导致安全闩锁从焊接夹具的支架上脱开，并允许环和所附接的面板旋转。该键还可以被定位和构造成防止所装载的底部凸缘的意外移除。也就是说，键可以延伸穿过底部凸缘上方的孔，使得底部凸缘不可移除。因此，当面板旋转时，即使底部凸缘没有紧固到模拟器，也可以防止底部凸缘和任何附接的部件掉落。
[0093]
步骤230包括将面板旋转到水平定向。水平定向也可以描述为侧向、3点钟或90度的位置。为了旋转面板，使用者可以将支架的释放手柄从环上脱开，以允许环旋转。一旦环被旋转到期望的位置，使用者可以在以下步骤中重新将释放手柄与环接合，以稳定面板。
[0094]
该方法的步骤232包括将腹板插入件定位在臂装置上。在水平位置，臂装置可以竖直地设置在腹板插入件的适当位置下方。插入件可以放置在臂装置上并由臂装置支撑，插入件由此被精确地定位在顶部凸缘和底部凸缘之间。
[0095]
在步骤234，方法200包括将顶部凸缘和底部凸缘焊接到腹板插入件。在步骤232之后，腹板插入件可以点焊到顶部凸缘和底部凸缘，以在面板的任何旋转过程中保持腹板插
入件的位置。一旦腹板插入件被固定，面板可以旋转通过9点钟、6点钟和/或3点钟的位置。每次面板旋转时，支架的释放手柄可以脱开以允许环的旋转，然后重新接合以在焊接过程中稳定面板。定向的改变可以改善到焊接位置的通路，并定位焊接表面以获得最佳效果。焊接也可以从装配台的后侧进行，通过穿过可旋转环和面板的中央孔而实现。
[0096]
在一些示例中，当由焊接夹具支撑时，可以在凸缘部件和/或套环凸缘组件上执行额外的过程。例如，重力连接适配器可以被焊接到套环凸缘组件上。在焊接和任何附加过程完成后，步骤236包括将面板返回到直立或12点钟的位置。
[0097]
在步骤238，该方法包括移除键以将安全闩锁设置在锁定模式。在锁定模式下，即使释放手柄脱开，也可以防止环旋转。为了移除键并设置锁定模式，使用者可以在焊接夹具的后侧提升安全闩锁的释放销。在一些示例中，安全闩锁中可以包括附加的或替代的机构。要求辅助机构脱开或接合可以有助于防止键意外的移除。
[0098]
方法200的步骤240包括将已完成的套环凸缘组件松开并提升出来。用于将顶部凸缘和底部凸缘固定到模拟器上的紧固件可以移除并收存。套环凸缘组件可从模拟器之间提升，并运送至仓库或下一个制造阶段。在一些示例中，方法200然后可以从步骤220重复。在一些示例中，模拟器可以从面板松开和/或面板可以从可旋转环移除。在这种示例中，方法200然后可以从步骤210或212重复。
[0099]
说明性组合和附加示例
[0100]
本小节描述了套环凸缘组件焊接夹具的附加方面和特征，这些方面和特征非限制性地呈现为一系列段落，为了清晰和高效，其中一些段落或全部段落可以用字母数字指示。这些段落中的每一个可以以任何合适的方式与一个或更多个其他段落和/或与本申请中其他部分的公开内容(包括在交叉引用中以引用方式并入的材料)组合。以下段落中的一些明确涉及并且进一步限制其他段落，从而非限制地提供一些合适组合的示例。
[0101]
a.一种套环凸缘组件焊接夹具，包括：
[0102]
支架，其具有与旋转轴线等距的多个圆周轴承；
[0103]
圆形安装结构，其由所述圆周轴承能够旋转地支撑；以及
[0104]
支撑组件，其被配置为安装在所述圆形安装结构上；
[0105]
其中所述支架、所述圆形安装结构和所述支撑组件被配置为提供接近由所述支撑组件保持的套环凸缘组件的前侧和背侧的通路。
[0106]
a1.根据a所述的夹具，其中所述支撑组件包括具有中央开口的板结构。
[0107]
a2.根据a1所述的夹具，其中所述板结构包括圆形孔和长形孔的阵列，用于将一对套环拐角模拟器紧固到所述板结构。
[0108]
a3.根据a2所述的夹具，其中每个圆形孔是被配置为接收螺栓的螺纹孔，并且每个长形孔是被配置为接收销的狭槽。
[0109]
a4.根据a-a3中任一项所述的夹具，其中所述圆形安装结构包括手柄，所述手柄用于相对于所述支架手动旋转所述安装结构。
[0110]
a5.根据a-a4中任一项所述的夹具，还包括锁定机构，该锁定机构具有锁定模式和自由模式，在所述锁定模式中，所述圆形安装结构能够绕所述轴线旋转，在所述自由模式中，所述圆形安装结构不能旋转。
[0111]
a6.根据a5所述的夹具，其中所述锁定机构被配置为当所述锁定机构处于所述自
由模式时，防止由所述支撑组件保持的凸缘组件被移除。
[0112]
a7.根据a6所述的夹具，其中所述锁定机构被配置为仅当所述支撑组件处于竖直旋转定向时，并且所述锁定机构处于所述锁定模式时，才允许移除由所述支撑组件保持的凸缘组件。
[0113]
b.一种套环凸缘组件焊接夹具，包括：
[0114]
板结构；和
[0115]
一对套环拐角模拟器，其附接到所述板结构，并被配置成支撑位于桥接元件的相对的端部上的顶部套环凸缘构件和底部套环凸缘构件；
[0116]
其中所述板结构具有中央开口，所述开口从所述焊接夹具的前侧和背侧提供焊接通路。
[0117]
b1.根据b所述的夹具，还包括臂装置，所述臂装置附接到所述板结构的背侧，延伸穿过所述中央开口，并且被配置为至少部分地支撑所述桥接元件。
[0118]
b2.根据b1所述的夹具，其中所述臂装置能够移除地附接到所述板结构。
[0119]
b3.根据b2所述的夹具，其中所述臂装置磁性地附接到所述板结构。
[0120]
b4.根据b-b3中任一项所述的夹具，其中每个套环拐角模拟器包括销，所述销装配到所述板结构中的狭槽中，所述狭槽的长轴线与所述板结构的长轴线正交。
[0121]
b5.根据b4所述的夹具，其中每个套环拐角模拟器还包括水平邻近所述销的孔，用于接收螺栓以将所述模拟器紧固到所述板结构。
[0122]
b6.根据b-b5中任一项所述的夹具，其中每个套环拐角模拟器包括从下部端部部分向外延伸的止动构件，所述止动构件被配置为沿着z轴线定位下部凸缘构件。
[0123]
c.一种焊接套环凸缘组件的方法，包括：
[0124]
将第一套环拐角模拟器和第二套环拐角模拟器定位在可旋转的板结构上；
[0125]
将顶部凸缘构件和底部凸缘构件接收在所述第一套环拐角模拟器和所述第二套环拐角模拟器之间；
[0126]
将桥接元件定位在所述顶部凸缘构件和所述底部凸缘构件之间；
[0127]
通过设置在所述板结构中的开口，将所述凸缘构件焊接到所述桥接元件上。
[0128]
c1.根据c所述的方法，还包括：
[0129]
旋转所述板结构以接近多个焊接位置。
[0130]
c2.根据c或c1所述的方法，其中定位所述第一套环拐角模拟器和所述第二套环拐角模拟器包括通过将所述模拟器上的销插入所述板结构中的长圆形孔中来设置每个套环拐角模拟器的z轴线位置，所述长圆形孔的长轴线与所述板结构的长轴线正交。
[0131]
c3.根据c2所述的方法，其中定位所述第一套环拐角模拟器和所述第二套环拐角模拟器包括通过将穿过所述模拟器中的圆形孔的螺栓紧固到所述板结构中的第一螺纹孔来设置每个套环拐角模拟器的x轴线位置。
[0132]
c4.根据c3所述的方法，其中定位所述第一套环拐角模拟器和所述第二套环拐角模拟器包括通过将穿过所述模拟器中的长圆形孔的螺栓紧固到所述板结构中的第二螺纹孔来设置每个套环拐角模拟器的y轴线位置，所述模拟器中的长圆形孔的长轴线平行于所述板结构的长轴线。
[0133]
d.一种套环凸缘组件设备，包括：
[0134]
支架，其具有与旋转轴线等距的多个圆周轴承，
[0135]
圆形安装结构，其能够被所述圆周轴承旋转地支撑。
[0136]
e.一种用于在焊接之前支撑套环凸缘组件的设备，包括：
[0137]
面板，
[0138]
附接到所述面板的一对套环拐角模拟器，其被配置成支撑位于桥接元件的相对的端部上的顶部套环凸缘构件和底部套环凸缘构件，其中所述面板具有中央开口，用于从所述组件的前部和后部两侧提供焊接通路。
[0139]
f.一种用于在焊接之前支撑套环凸缘组件的设备，包括：
[0140]
面板，
[0141]
附接到所述面板的一对套环拐角模拟器，所述套环拐角模拟器被配置为支撑位于桥接元件的相对的端部上的顶部套环凸缘构件和底部套环凸缘构件，其中每个套环拐角模拟器具有装配到所述面板中的狭槽中的销，所述狭槽的长轴线与所述面板的长轴线正交。
[0142]
f1.根据f所述的设备，其中每个套环拐角模拟器还具有水平邻近所述销的孔，用于接收螺栓以将所述模拟器紧固到所述基板。
[0143]
g.一种用于在焊接之前支撑套环凸缘组件的设备，包括：
[0144]
面板，其具有用于附接套环拐角模拟器的销和狭槽的阵列，所述套环拐角模拟器具有从下部端部部分向外延伸的止动构件，用于设定下凸缘构件的适当的z轴线位置。
[0145]
h.一种焊接套环凸缘组件的方法，包括：
[0146]
将顶部凸缘构件和底部凸缘构件安装在可旋转基板结构上的桥接元件的相对的端部上，以及
[0147]
通过设置在所述基板上的开口，将所述凸缘构件焊接到所述桥接元件上。
[0148]
h1.根据h所述的方法，还包括：
[0149]
旋转所述基板结构以接近不同焊接位置。
[0150]
j.一种将套环拐角模拟器定位在可旋转基板上的方法，包括：
[0151]
通过将所述模拟器上的销插入所述基板中的长圆形孔中来设置套环拐角模拟器的z轴线位置，所述长圆形孔的长轴线与所述基板的长轴线正交。
[0152]
j1.根据j所述的方法，还包括：
[0153]
通过将螺栓穿过所述模拟器中的圆形孔紧固到所述基板中的螺纹孔来设置所述套环拐角模拟器的x轴线或y轴线位置。
[0154]
j2.根据j或j1所述的方法，还包括：
[0155]
通过将螺栓穿过所述模拟器中的长圆形孔紧固到所述基板中的螺纹孔来设置所述套环拐角模拟器的x轴线或y轴线位置，所述模拟器中的长圆形孔的长轴线平行于所述基板的长轴线。
[0156]
k.一种套环凸缘组件设备，包括：
[0157]
支架，其具有与旋转轴线等距的多个圆周轴承，和
[0158]
由所述圆周轴承支撑的圆形安装结构，当所述圆形安装结构处于自由模式时，所述圆形安装结构能够绕所述轴线旋转，并且当所述圆形安装结构处于锁定模式时，所述圆形安装结构不能旋转。
[0159]
优点、特征和益处
[0160]
本文描述的套环凸缘组件焊接夹具的不同示例提供了优于制造套环凸缘组件的已知解决方案的若干优点。例如，本文描述的说明性示例允许在焊接期间精确定位套环凸缘组件的部件。
[0161]
此外，除了其他益处之外，本文描述的说明性示例允许套环凸缘组件的旋转，以改善焊接通路，同时保持精确定位。
[0162]
此外，除了其他益处之外，本文描述的说明性示例允许在焊接期间从正面和背面接近套环凸缘组件。
[0163]
此外，除了其他益处之外，本文描述的说明性示例包括冗余安全闩锁，以防止未固定的套环凸缘组件意外旋转。
[0164]
此外，除了其他益处之外，本文描述的说明性示例允许重新配置以用于制造各种样式和尺寸的套环凸缘组件。
[0165]
没有已知的系统或装置能够执行这些功能，尤其是在如此安全和易于使用的情况下。因此，本文描述的说明性示例对于全力矩套环部件的大规模精密制造特别有用。然而，并非本文描述的所有示例都提供相同的优点或相同程度的优点。
[0166]
结论
[0167]
以上所阐述的公开内容可涵盖具有独立实用性的多个不同示例。虽然这些中的每一个都已经以其优选形式公开，但是在本文所公开和例示的其具体示例不应以限制的意义来理解，因为许多变化是可能的。就本公开中使用章节标题的范围来说，此类标题仅用于组织目的。本公开的主题包括本文公开的各种元件、特征、功能和/或性能的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。所附权利要求特别指出被视为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可在要求该申请或相关申请的优先权的申请中来要求保护。无论在范围上比原始权利要求更宽、更窄、等同或不同，此类权利要求也被视为被包括在本公开的主题内。

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