(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部に貫通孔を備えたセラミック板と、
該セラミック板の前記貫通孔内に装着され、該貫通孔内において前記セラミック板に当接して該セラミック板を被取付け材に固定すると共に、該被取付け材に対してアーク溶接可能な、金属からなるスタッド溶接ピンと、
該スタッド溶接ピンの雌ねじに螺合する雄ねじを有し、かつ上半分の円板部が前記貫通孔と所定の隙間を維持して装着されるセラミック蓋とで構成されることを特徴とするセラミックピースの取付け構造。
【請求項２】
中央部に貫通孔を備えたセラミック板と、
該セラミック板の前記貫通孔内に装着され、該貫通孔内において前記セラミック板に当接されると共に、被取付け材に対してアーク溶接可能なスタッド溶接ピンと、
該スタッド溶接ピンに対して着脱可能で、かつ前記貫通孔と所定の隙間を維持して装着されるセラミック蓋とで構成されるセラミックピースの取付け構造であって、
前記スタッド溶接ピンと前記セラミック蓋との着脱機構が、前記スタッド溶接ピン又は前記セラミック蓋に設けられた弾性部材と、前記セラミック蓋又は前記スタッド溶接ピンに設けられた掛止溝部とによることを特徴とするセラミックピースの取付け構造。
【請求項３】
中央部に貫通孔を備えたセラミック板と、
該セラミック板の前記貫通孔内に装着され、該貫通孔内において被取付け材に対してアーク溶接可能なスタッド溶接ピンと、
該スタッド溶接ピンに着脱可能な固定金具と、
該固定金具を介して前記スタッド溶接ピンに固定可能な嵌入部を備え、かつ前記貫通孔と当接可能なホックと、
該ホックの前記嵌入部により着脱可能で、前記貫通孔と所定の隙間を維持して装着されるセラミック蓋とで構成されることを特徴とするセラミックピースの取付け構造。
【請求項４】
前記スタッド溶接ピンの前記被取付け材側には、前記セラミック板の該被取付け材側の端面又は縮径部の端面と当接するフランジ部が形成されている請求項３記載のセラミックピースの取付け構造。
【請求項５】
被取付け材上に中央部に貫通孔を備えたセラミック板を載置し、
該セラミック板の前記貫通孔内に、該貫通孔内で前記セラミック板に当接して該セラミック板を前記被取付け材に固定するための、金属からなるスタッド溶接ピンを装着して、前記被取付け材にアーク溶接し、
前記スタッド溶接ピンの雌ねじに、上半分の円板部が前記貫通孔と所定の隙間を維持して装着されるセラミック蓋の雄ねじを螺合させて、該セラミック蓋を前記貫通孔内に取付けることを特徴とするセラミックピースの取付け方法。
【請求項６】
被取付け材上にスタッド溶接ピンの一部をなし、かつ前記被取付け材に対してアーク溶接可能な円板部を載置すると共に、アーク溶接し、
前記被取付け材上に中央部に貫通孔を備えたセラミック板を、前記円板部に対して同心円的に配置し、
前記スタッド溶接ピンの他部をなし、かつ前記セラミック板に当接可能な円筒部を該セラミック板に当接させるように、前記円板部に前記円筒部を装着し、
該円筒部に、前記貫通孔と所定の隙間を維持して装着されるセラミック蓋を掛止するセラミックピースの取付け方法であって、
前記スタッド溶接ピンと前記セラミック蓋との着脱方法が、前記スタッド溶接ピン又は前記セラミック蓋に設けられた弾性部材と、前記セラミック蓋又は前記スタッド溶接ピンに設けられた掛止溝部とによることを特徴とするセラミックピースの取付け方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアークスタッド溶接により金属母材等の表面に容易に取付けることができるセラミックピースの取付け構造及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属母材にセラミックスの耐熱性保護層を設けることにより、炉壁、バーナ、高炉羽口等の高温雰囲気で使用される装置の耐熱性を向上させることが行われており、また、セラミックスの耐摩耗性を活用して、ブロアー、ポンプ等の高速回転機器のライニングとして金属母材にセラミックスの耐摩耗性保護層が設けられている。
上記のセラミックスの耐熱性又は耐摩耗性保護層（以下、セラミックピースと呼ぶ）として、例えば、実開昭６３−１１１２７８号公報に記載のように、コーン部に続くフランジ部を設け、且つフランジ部にピンを一体的に成形又は金属接合したスタッドのピン部を、一定形状のピースに成形されたセラミックピース本体に設けた孔部に挿入している構造のものが提案されており、このセラミックピースを溶接、ろう付け等の手段によって金属母材に現場で簡単に取付ける方法が提案されている。しかし、この構造のセラミックピースにおいては、ピンに設けた断面積減少部がセラミックピースの表面に露出しているため、この露出部分から摩耗が進行し、最終的にスタッド溶接部分に到達し、セラミックピースが金属母材から剥離する原因となっていた。
【０００３】
また、セラミック板に取付け孔を設け、該孔に固定ピンを挿入し、該固定ピンの突起を金属母材に押圧しつつ、固定ピンと金属母材間に電通し、該固定ピンを金属母材に溶着して、セラミック板を固定する方法が提案されている。しかし、このセラミック板の場合も、固定ピンがセラミック板の表面に露出するため、固定ピンが先に摩耗し、最終的にスタッド溶接部分に到達し、セラミック板が金属母材から剥離する原因となっていた。
この問題を解決するために、特公平７−１１２６２９号公報において、セラミック蓋を固定ピンにスポット溶接又は接着剤で取付けるセラミックピースの構造を提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特公平７−１１２６２９号公報に記載のセラミックピースにおいては、スポット溶接時にセラミック蓋が割れたり、また、スポット溶接部の隙間を接着剤で埋めなければならず、補修が容易でないという問題があった。
また、セラミック蓋を接着剤で固定しているので、熱により接着剤が劣化してセラミック蓋が剥離するという問題もあった。
本発明は、かかる事情を鑑みてなされたもので、部分的なセラミックピースの剥離においても補修が容易で、セラミック蓋が剥離することを抑制可能なセラミックピースの取付け構造及びその方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う請求項１記載のセラミックピースの取付け構造は、中央部に貫通孔を備えたセラミック板と、該セラミック板の前記貫通孔内に装着され、該貫通孔内において前記セラミック板に当接して該セラミック板を被取付け材に固定すると共に、該被取付け材に対してアーク溶接可能な、金属からなるスタッド溶接ピンと、該スタッド溶接ピンの雌ねじに螺合する雄ねじを有し、かつ上半分の円板部が前記貫通孔と所定の隙間を維持して装着されるセラミック蓋とで構成される。
請求項２記載のセラミックピースの取付け構造は、中央部に貫通孔を備えたセラミック板と、該セラミック板の前記貫通孔内に装着され、該貫通孔内において前記セラミック板に当接されると共に、被取付け材に対してアーク溶接可能なスタッド溶接ピンと、該スタッド溶接ピンに対して着脱可能で、かつ前記貫通孔と所定の隙間を維持して装着されるセラミック蓋とで構成されるセラミックピースの取付け構造であって、前記スタッド溶接ピンと前記セラミック蓋との着脱機構が、前記スタッド溶接ピン又は前記セラミック蓋に設けられた弾性部材と、前記セラミック蓋又は前記スタッド溶接ピンに設けられた掛止溝部とによる。
【０００６】
請求項３記載のセラミックピースの取付け構造は、中央部に貫通孔を備えたセラミック板と、該セラミック板の前記貫通孔内に装着され、該貫通孔内において被取付け材に対してアーク溶接可能なスタッド溶接ピンと、該スタッド溶接ピンに着脱可能な固定金具と、該固定金具を介して前記スタッド溶接ピンに固定可能な嵌入部を備え、かつ前記貫通孔と当接可能なホックと、該ホックの前記嵌入部により着脱可能で、前記貫通孔と所定の隙間を維持して装着されるセラミック蓋とで構成されている。
【０００７】
請求項４記載のセラミックピースの取付け構造は、請求項３記載のセラミックピースの取付け構造において、前記スタッド溶接ピンの前記被取付け材側には、前記セラミック板の該被取付け材側の端面又は縮径部の端面と当接するフランジ部が形成されている。
請求項５記載のセラミックピースの取付け方法は、被取付け材上に中央部に貫通孔を備えたセラミック板を載置し、該セラミック板の前記貫通孔内に、該貫通孔内で前記セラミック板に当接して該セラミック板を前記被取付け材に固定するための、金属からなるスタッド溶接ピンを装着して、前記被取付け材にアーク溶接し、前記スタッド溶接ピンの雌ねじに、上半分の円板部が前記貫通孔と所定の隙間を維持して装着されるセラミック蓋の雄ねじを螺合させて、該セラミック蓋を前記貫通孔内に取付ける。
請求項６記載のセラミックピースの取付け方法は、被取付け材上にスタッド溶接ピンの一部をなし、かつ前記被取付け材に対してアーク溶接可能な円板部を載置すると共に、アーク溶接し、前記被取付け材上に中央部に貫通孔を備えたセラミック板を、前記円板部に対して同心円的に配置し、前記スタッド溶接ピンの他部をなし、かつ前記セラミック板に当接可能な円筒部を該セラミック板に当接させるように、前記円板部に前記円筒部を装着し、該円筒部に、前記貫通孔と所定の隙間を維持して装着されるセラミック蓋を掛止するセラミックピースの取付け方法であって、前記スタッド溶接ピンと前記セラミック蓋との着脱方法が、前記スタッド溶接ピン又は前記セラミック蓋に設けられた弾性部材と、前記セラミック蓋又は前記スタッド溶接ピンに設けられた掛止溝部とによる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本発明の第１の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造の側断面図、及び平面図、図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、本発明の第１の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造の変形例の側断面図、図３は本発明の第２の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造の側断面図、図４（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本発明の第３の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造及びその変形例の側断面図、図５は本発明の第４の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造の側断面図、図６は本発明の第５の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造の側断面図である。
【０００９】
本発明の第１の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造１０は、図１に示すように、平板状で中央部に貫通孔１１を有するセラミック板１２と、貫通孔１１内に取付けられるセラミック蓋１３と、アーク溶接により被取付け材の一例である金属部材１５に取付けられるスタッド溶接ピン１４とによって構成されている。以下、これらについて詳細に説明する。
【００１０】
セラミック板１２は、例えば厚み３〜１００ｍｍの板材を正方形、長方形等の適宜の形に成形したり又はセラミックス粉末を直接、目的形状に焼結、形成することによって得られる。セラミック板１２に使用する材質としては、アルミナ、ジルコニア、炭化珪素、窒化珪素等の各種のものがある。
中央部には貫通孔１１が設けられ、略上半分は大径の孔１１ａが設けられ、孔１１ａに接続する下半分側は、縮径するテーパー状の孔１１ｂ及び孔１１ｂに接続する小径の孔１１ｃとが形成されている。
セラミック板１２の厚みは３ｍｍ〜１００ｍｍが良い。望ましくは５ｍｍ〜３０ｍｍである。セラミック板１２の孔１１ｃの径は２ｍｍ〜３０ｍｍが良い。孔１１ｃの径が２ｍｍ未満ではスタッド溶接ピン１４の強度が低下し、３０ｍｍを超えるとセラミック板１２の強度が低下する。また、セラミック板１２の孔１１ａの径は３ｍｍ〜５０ｍｍが良い。孔１１ａの径が３ｍｍ未満では細いアークスタッド用の電流が孔１１ａに入り難く、適切な通電電流を流すことができず、一方５０ｍｍを超えるとセラミック蓋１３が大きくなり過ぎ、ブロワー等の回転機に適用した場合遠心力に耐えきれないという問題を生ずる虞れがある。
【００１１】
セラミック蓋１３は、略上半分が孔１１ａより少し小さい（隙間Ｇは０．１ｍｍ程度が望ましい）外径の円板部１３ａに一体的に縮径した突起部１３ｂが固着された構造であり、材料としては、セラミック板１２と同様に、アルミナ、ジルコニア、炭化珪素、窒化珪素等の各種のものが使用可能である。突起部１３ｂには、スタッド溶接ピン１４の雌ねじ１４ａに螺合する雄ねじ１３ｃが形成され、円板部１３ａの表面にはセラミック蓋１３をスタッド溶接ピン１４に着脱するための取付け用穴１３ｄが２個形成されている。取付け用穴１３ｄの大きさは、１５ｍｍφ×８ｍｍ深さである。セラミック蓋として、耐摩耗性のあるタングステンカーバイト等の超硬も使用できる。
【００１２】
スタッド溶接ピン１４は、例えば、ＳＵＳ３０４等の金属からなり、円錐台状で底辺側から上辺側に向けて、セラミック蓋１３の雄ねじ１３ｃに螺合する雌ねじ１４ａが形成され、上辺部１４ｂの中央部にはアーク用の突起部１４ｃが設けられている。突起部１４ｃの大きさは、１．０  ｍｍφ×０．３ｍｍ高さ程度で、スタッド溶接ピン１４と一体的に形成することもできるし、また別々形成したものを一体的に固着できる。テーパー面１４ｄは、セラミック板１２を金属部材１５に固定する時に、テーパー状の孔１１ｂと均一に当接するように形成されている。
なお、セラミック蓋１３をスタッド溶接ピン１４に螺合した時に、セラミック蓋１３の突起部１３ｂの表面１３ｅとスタッド溶接ピン１４の内上面１４ｅとの間及び、セラミック蓋１３の円板部１３ａのスタッド溶接ピン１４側の傾斜面１３ｆとスタッド溶接ピン１４の底面１４ｆとの間にそれぞれ空間部Ｓ1 、Ｓ2 が形成されるようにしている。
【００１３】
かかる構成を有する本発明の第１の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造１０の取付け方法について説明する。
先ず、セラミック板１２を取付けようとする金属部材１５上に設置し、次いで、セラミック板１２の貫通孔１１内にスタッド溶接ピン１４を挿入する。この際、スタッド溶接ピン１４のテーパー面１４ｄは、セラミック板１２のテーパー状の孔１１ｂと均一に当接させる。次に、図示しないアーク溶接機を使用してスタッド溶接ピン１４を金属部材１５に溶接した後、セラミック蓋１３の雄ねじ１３ｃをスタッド溶接ピン１４の雌ねじ１４ａに螺合して、セラミック板１２及びセラミック蓋１３を金属部材１５に強固に取付けることができる。以下、同様の要領で金属部材１５上の所定の位置に、所定の個数のセラミック板１２及びセラミック蓋１３をスタッド溶接ピン１４を介して取付けることができる。
【００１４】
次に、本発明の第１の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造１０の変形例について、図２（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）を参照しながら説明する。
変形例のセラミックピースの取付け構造２０、３０、及び４０は、前記セラミックピースの取付け構造１０において、スタッド溶接ピン１４のテーパー面１４ｄとセラミック板１２のテーパー状の孔１１ｂとの当接関係を変えた点に特徴がある。
【００１５】
セラミックピースの取付け構造２０においては、図２（Ａ）に示すように、セラミック板２２は、中央部には貫通孔２１が設けられ、上半分側には大径の孔２１ａが形成され、段差部２１ｂを介して孔２１ａに接続する下半分側には、小径の孔２１ｃが形成されている。また、セラミック蓋２３は、セラミックピースの取付け構造１０のセラミック蓋１３と略同様の形状をなし、一方スタッド溶接ピン２４は、上部にフランジ部２４ａを備え、下部はコップ状の直胴部２４ｂを有して構成されている。
従って、セラミック板２２内にスタッド溶接ピン２４をセットした時、スタッド溶接ピン２４のフランジ部２４ａの背面２４ｃがセラミック板２２の段差部２１ｂに当接するようになっている。
【００１６】
セラミックピースの取付け構造３０においては、図２（Ｂ）に示すように、セラミック板３２は、中央部には貫通孔３１が設けられ、上３分の２側には大径の孔３１ａが形成され、段差部３１ｂを介して孔３１ａに接続する下３分の１側には、小径の孔３１ｃが形成されている。また、セラミック蓋３３は、セラミックピースの取付け構造１０、２０のセラミック蓋１３、２３と略同様の形状をなし、一方スタッド溶接ピン３４は、セラミックピースの取付け構造１０のスタッド溶接ピン１４と略同様の形状をなして構成されている。
従って、セラミック板３２内にスタッド溶接ピン３４をセットした時、スタッド溶接ピン３４のテーパー面３４ａがセラミック板３２の段差部３１ｂの孔３１ｃ部と点接触するようになっている。
【００１７】
セラミックピースの取付け構造４０においては、図２（Ｃ）に示すように、セラミック板４２は、セラミックピースの取付け構造１０のセラミック板１２と略同様の形状をなしており、中央部には貫通孔４１が設けられ、略上半分以上には大径の孔４１ａが設けられ、孔４１ａに接続する下半分側には、縮径するテーパー状の孔４１ｂと孔４１ｂに接続する小径の孔４１ｃとが形成されている。また、セラミック蓋４３は、セラミックピースの取付け構造１０のセラミック蓋１３と略同様の形状をなし、スタッド溶接ピン４４は、セラミックピースの取付け構造２０と略同様の形状をなして構成されている。
従って、セラミック板４２内にスタッド溶接ピン４４をセットした時、スタッド溶接ピン４４のフランジ部４４ａの背面４４ｂの外径部４４ｃがセラミック板４２のテーパー状の孔４１ｂと点接触するようになっている。
【００１８】
かかる構成を有する変形例のセラミックピースの取付け構造２０、３０、４０の取付け方法は、前記セラミックピースの取付け構造１０と略同様であるので、説明を省略する。
【００１９】
次に、図３を参照しながら、本発明の第２の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造５０について説明する。
前記セラミックピースの取付け構造２０においては、スタッド溶接ピン２４のフランジ部２４ａの背面２４ｃがセラミック板２２の段差部２１ｂに当接するようにしているが、セラミックピースの取付け構造５０おいては、図示するように、スタッド溶接ピン５４のフランジ部５４ａの背面５４ｂとセラミック板５２の段差部５１ａとの間に弾性部材の一例であるゴムパッキン５５を介在させた点に特徴がある。
【００２０】
かかる構成を有する本発明の第２の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造５０の取付け方法については、セラミックピースの取付け構造１０の場合と略同様で、セラミック板５２を取付けようとする金属部材１５上に設置し、次いで、セラミック板５２の貫通孔５１内にスタッド溶接ピン５４を挿入するが、この際、スタッド溶接ピン５４のフランジ部５４ａの背面５４ｂとセラミック板５２の段差部５１ａとの間にゴムパッキン５５を介在させて、図示しないアーク溶接機を使用してスタッド溶接ピン５４を金属部材１５に溶接した後、セラミック蓋５３の雄ねじ５３ａをスタッド溶接ピン５４の雌ねじ５４ｃに螺合して、セラミック板５２及びセラミック蓋５３を金属部材１５に強固に取付けることができる。以下、同様の要領で金属部材１５上の所定の位置に、所定の個数のセラミック板５２及びセラミック蓋５３をスタッド溶接ピン５４を介して取付けることができる。
【００２１】
また、図４（Ａ）を参照しながら、本発明の第３の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造６０について説明する。
前記セラミックピースの取付け構造２０においては、スタッド溶接ピン２４は一体構造としたが、セラミックピースの取付け構造６０のスタッド溶接ピン６４においては、図示するように、円筒部６４ａと円板部６４ｂとで構成され、しかもねじ機構により分割可能な構造としている点に特徴がある。
円筒部６４ａは、上部にフランジ部６４ｃを備え、かつ内側には雌ねじ６４ｄが形成されており、一方、円板部６４ｂの外周部には円筒部６４ａの金属部材１５側で面一となるように雌ねじ６４ｄと螺合する雄ねじ６４ｅが形成されている。なお、円板部６４ｂの金属部材１５側の中央部に突起部６４ｆが一体的に形成されている。
【００２２】
かかる構成を有する本発明の第３の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造６０の取付け方法について説明する。
先ず、円板部６４ｂを取付けようとする金属部材１５上に設置し、次いで、図示しないアーク溶接機を使用して円板部６４ｂを金属部材１５に溶接した後、セラミック板６２を金属部材１５上に設置し、円筒部６４ａのフランジ部６４ｃによりセラミック板６２を押圧しながら円筒部６４ａを円板部６４ｂにねじ込む。次に、セラミック蓋６３の雄ねじ６３ａを円筒部６４ａの雌ねじ６４ｄに螺合して、セラミック板６２及びセラミック蓋６３を金属部材１５に強固に取付けることができる。以下、同様の要領で金属部材１５上の所定の位置に、所定の個数のセラミック板６２及びセラミック蓋６３をスタッド溶接ピン６４を介して取付けることができる。また、円筒部６４ａと円板部６４ｂとを螺合して組み立てておいて、前記セラミックピースの取付け構造２０の取付け方法と同様に実施することも可能である。
【００２３】
さらに、図４（Ｂ）を参照しながら、セラミックピースの取付け構造６０の変形例であるセラミックピースの取付け構造７０について説明する。
図示するように、セラミックピースの取付け構造７０は、スタッド溶接ピン７４により、セラミック板７２を固定できる構成にした点に特徴がある。
円筒部７４ａは、前記円筒部６４ａと略同様の形状であるが、円板部７４ｂは金属部材１５側に円盤状のフランジ部７４ｃが設けられ、フランジ部７４ｃの表面は傾斜の小さい（水平面に近い）テーパー状となっていると共に、反金属部材１５側の端面７４ｄにはフランジ部７４ｆへのねじ込み用の穴７４ｅが形成されている。また、セラミック板７２は、図示するように、金属部材１５側で一定長さの縮径部７２ａが形成され、それから再び拡径されている。円筒部７４ａを円板部７４ｂに螺合した際に、円筒部７４ａのフランジ部７４ｆの背面７４ｈと円板部７４ｂのフランジ部７４ｃとがセラミック板７２の縮径部７２ａを挟む構造としている。その他は、セラミックピースの取付け構造６０と略同一である。
【００２４】
かかる構成を有するセラミックピースの取付け構造７０の取付け方法については、予め、スタッド溶接ピン７４の円板部７４ｂのフランジ部７４ｃと円筒部７４ａのフランジ部７４ｆとの間にセラミック板７２の縮径部７２ａを挟んで円板部７４ｂに円筒部７４ａを螺合しておき、一体となったセラミック板７２及びスタッド溶接ピン７４を取付けようとする金属部材１５上に設置し、次いで、図示しないアーク溶接機を使用してスタッド溶接ピン７４を金属部材１５に溶接した後、セラミック蓋７３の雄ねじ７３ａを円筒部７４ａの雌ねじ７４ｇに螺合して、セラミック蓋７３も金属部材１５に強固に取付けることができる。以下、同様の要領で金属部材１５上の所定の位置に、所定の個数のセラミック板７２及びセラミック蓋７３をスタッド溶接ピン７４を介して取付けることができる。
【００２５】
さらに、図５を参照しながら、本発明の第４の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造８０について説明する。
前記セラミックピースの取付け構造１０〜７０においては、セラミック蓋１３〜７３はねじ機構によりスタッド溶接ピン１４〜７４と着脱可能な構造としたが、セラミックピースの取付け構造８０おいては、図示するように、セラミック蓋８３は弾性部材の一例である板バネ８５によりスタッド溶接ピン８４と着脱可能な構造としている点に特徴がある。
セラミック板８２は、セラミックピースの取付け構造３０、６０のセラミック板３２、６２と略同一であり、上３分の２側には大径の孔８１ａが形成されており、段差部８１ｂを介して孔８１ａに接続する下３分の１側には、小径の孔８１ｃが形成されている。
【００２６】
セラミック蓋８３は、略上半分が孔８１ａより少し小さい（隙間Ｇは０．１ｍｍ程度が望ましい）外径の円板部８３ａに縮径した突起部８３ｂが一体的に固着された構造であり、突起部８３ｂの中間部には、図示するように、板バネ８５（厚さ０．３ｍｍ、幅２．０ｍｍ、長さ７．０ｍｍ）が貫通されており、板バネ８５の両方の端部８５ａが、スタッド溶接ピン８４の内面の対向する２箇所に形成された掛止溝部の一例であるＶ溝部８４ａに掛止するように取付けられている。なお、セラミック蓋８３をスタッド溶接ピン８４に取付け易いように、かつ取付けた後はセラミック蓋８３がスタッド溶接ピン８４から外れ難いように、板バネ８５の両方の端部８５ａは、セラミック蓋８３側に少し傾斜させている。
【００２７】
かかる構成を有するセラミックピースの取付け構造８０の取付け方法については、先ず、セラミック板８２を取付けようとする金属部材１５上に設置し、次いで、セラミック板８２の貫通孔８１内にスタッド溶接ピン８４を挿入し、スタッド溶接ピン８４のフランジ部８４ｂの背面８４ｃとセラミック板８２の段差部８１ｂとを当接する。その後図示しないアーク溶接機を使用してスタッド溶接ピン８４を金属部材１５に溶接した後、セラミック蓋８３に予め取付けた板バネ８５の両方の端部８５ａをスタッド溶接ピン８４のＶ溝部８４ａに掛止することによって、スタッド溶接ピン８４を介してセラミック板８２及びセラミック蓋８３を金属部材１５に強固に取付けることができる。以下、同様の要領で金属部材１５上の所定の位置に、所定の個数のセラミック板８２及びセラミック蓋８３をスタッド溶接ピン８４を介して取付けることができる。
なお、セラミックピースの取付け構造８０においては、板バネ８５をセラミック蓋８３に取付けて、スタッド溶接ピン８４のＶ溝部８４ａに掛止するようにしたが、逆に、板バネをスタッド溶接ピンに取付けて、セラミック蓋に形成した掛止用Ｖ溝部に掛止するようにしてもよい。本実施の形態では、セラミック蓋８３とスタッド溶接ピン８４の着脱がねじ機構でなく、板バネを掛止する構造としているので、セラミック蓋８３とスタッド溶接ピン８４の加工が簡単となる。
【００２８】
さらに、図６を参照しながら、本発明の第５の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造９０について説明する。
セラミックピースの取付け構造９０においては、スタッド溶接ピン９４とセラミック蓋９３との固定を、図示するように、ホック９５と固定金具９６とを介して行なっている点に特徴がある。
セラミック板９２はセラミックピースの取付け構造３０のセラミック板３２と略同一であり、セラミック蓋９３には、セラミックピースの取付け構造１０のセラミック蓋１３の突起部１３ｂが円板部１３ａから拡径した構造を有する円錐台部９３ａが形成され、また、スタッド溶接ピン９４は反金属部材１５側の内面に雌ねじ９４ａが形成されている。
固定金具９６は、ＳＵＳ３０４製で、スタッド溶接ピン９４の雌ねじ９４ａに螺合する雄ねじ９６ａを備えた突出部９６ｂに円板状のフランジ部９６ｃが一体的に固着されている。なお、９６ｄはねじ締結用の取付け穴を表す。
【００２９】
ホック９５は、ＳＵＳ３０４製で、断面が凹状の環状体を構成しており、凹状の金属部材１５側のフランジ部９５ａは、セラミック板９２とスタッド溶接ピン９４にセットする時には、上、下面９５ｂ、９５ｃがそれぞれ固定金具９６のフランジ部９６ｃの背面９６ｅ、及びスタッド溶接ピン９４の反金属部材１５側の端面９４ｂに当接するようになっている。また、ホック９５の反金属部材１５側のフランジ部９５ｄとセラミック蓋９３の円錐台部９３ａのテーパー面９３ｂとの間には、弾性部材の一例であるコイルバネ９７が介在されている。取付け、取り外し時、セラミック蓋９３の円錐台部９３ａはホック９５の嵌入部９５ｅに着脱可能になっている。本実施の形態では、セラミック蓋９３の円錐台部９３ａにはセラミックピースの取付け構造１０〜７０のような雄ねじが形成されることなく、またセラミックピースの取付け構造８０のような板バネを取付けるための加工が必要ない。
【００３０】
かかる構成を有するセラミックピースの取付け構造９０の取付け方法については、先ず、スタッド溶接ピン９４を、セラミック板９２を取付けようとする金属部材１５上に設置し、その後図示しないアーク溶接機を使用してスタッド溶接ピン９４を金属部材１５に溶接した後、セラミック板９２をスタッド溶接ピン９４の円盤状のフランジ部９４ｃの背面９４ｄに載せて位置決めする。次いで、コイルバネ９７が装着されているホック９５の金属部材１５側のフランジ部９５ａを、スタッド溶接ピン９４の端面９４ｂと固定金具９６のフランジ部９６ｃの背面９６ｅとで挟んで、取付け穴９６ｄを利用して固定金具９６をスタッド溶接ピン９４に螺合する。その後、セラミック蓋９３の円錐台部９３ａをホック９５内にコイルバネ９７の弾性力に抗して挿入する。このようにホック９５、及び固定金具９６を介することによって、スタッド溶接ピン９４によりセラミック板９２及びセラミック蓋９３を金属部材１５に強固に取付けることができる。以下、同様の要領で金属部材１５上の所定の位置に、所定の個数のセラミック板９２及びセラミック蓋９３をスタッド溶接ピン９４等を介して取付けることができる。
【００３１】
前記実施の形態においては、スタッド溶接ピンがセラミック蓋で保護され、セラミック板の表面に露出しないので、摩耗することがなく、セラミック板が金属母材から剥離しない。また、セラミック蓋はねじ又はホックにより強固にスタッド溶接ピンに保持されているので、セラミック板から脱落することがない。
さらに、セラミック蓋をねじ込む時又はホック止めする時、接着剤を塗布することにより一層強固に取付けることができる。また、金属母材が振動する場合でもセラミック蓋が緩むことがない。
アークスタッド溶接でスタッド溶接ピンを金属母材に取付け、かつセラミック蓋はねじ込み又はホック止めしているので、５００℃程度の高温でも十分に使用可能である。セラミック蓋をスタッド溶接ピンに取付けるに際し、セラミック蓋が薄くなるような凹部を付けないで、セラミック蓋の方に突起部を設けて、ねじ又はホックを設けているので、セラミック蓋の厚みが有効に活用できる。
【００３２】
前記実施の形態のセラミックピースの取付け構造１０〜７０では、セラミック蓋１３〜７３をスタッド溶接ピン１４〜７４に着脱する着脱機構はねじ機構としているので、セラミック蓋の外周部及び該セラミック蓋が嵌入する貫通孔の形状は円となるが、セラミックピースの取付け構造８０、９０では、セラミック蓋の外周部及び該セラミック蓋が嵌入する貫通孔の形状は任意の形状（例えば正方形、多角形等）にできる。
【００３３】
スタッド溶接ピンを金属母材にアーク溶接する条件としては、次のような設定範囲が可能である。
電流値    １０００〜２００００Ａ（４０００〜６０００Ａが最適）
電圧      １００〜３００Ｖ（１５０〜１８０Ｖが最適）
電通時間  ０．５秒
【００３４】
【発明の効果】
請求項１、２記載のセラミックピースの取付け構造及び請求項５、６記載のセラミックピースの取付け方法においては、中央部に貫通孔を備えたセラミック板と、セラミック板の貫通孔内に装着され、貫通孔内においてセラミック板に当接されると共に、被取付け材に対してアーク溶接可能なスタッド溶接ピンと、スタッド溶接ピンに対して着脱可能で、かつ貫通孔と所定の隙間を維持して装着されるセラミック蓋とで構成されているので、被取付け材にアーク溶接されるスタッド溶接ピンでセラミック板を固定することができると共に、セラミック蓋とスタッド溶接ピンとを着脱出来ると共に、セラミック蓋によってスタッド溶接ピンを磨耗領域から隔離できる。
従って、セラミック板の表面にスタッド溶接ピンが露出して磨耗が進行し、最終的に溶着部分が磨耗により強度が低下して、セラミック板が被取付け材から剥離することを確実に防止できる。
以上のような構造及び方法を採用することにより、現場で容易にセラミックピースの強固な取付けが可能となると共に、部分的なセラミックピースの剥離に関しても容易に補修が可能である。従って、構造物の耐摩耗性の向上や腐食性気体、液体から母材を保護することができる。
【００３５】
また、このセラミックピースの取付け構造においては、スタッド溶接ピンとセラミック蓋との着脱方法がねじ機構であるので、着脱が容易であると共に、セラミック蓋の厚さを有効に活用できる。さらに、セラミック蓋をスタッド溶接ピンに強固に取付けることができると共に、被取付け材が振動しても容易に緩むことがない。
請求項２記載のセラミックピースの取付け構造及び請求項６記載のセラミックピースの取付け方法においては、スタッド溶接ピンとセラミック蓋との着脱方法が、スタッド溶接ピン又はセラミック蓋に設けられた弾性部材と、セラミック蓋又はスタッド溶接ピンに設けられた掛止溝部とによるので、ねじ加工を必要とせず、簡単な構造でスタッド溶接ピンとセラミック蓋との着脱ができる。
請求項３記載のセラミックピースの取付け構造においては、中央部に貫通孔を備えたセラミック板と、セラミック板の貫通孔内に装着され、貫通孔内において被取付け材に対してアーク溶接可能なスタッド溶接ピンと、スタッド溶接ピンに着脱可能な固定金具と、固定金具を介してスタッド溶接ピンに固定可能な嵌入部を備え、かつ貫通孔と当接可能なホックと、ホックの嵌入部により着脱可能で、貫通孔と所定の隙間を維持して装着されるセラミック蓋とで構成されているので、ねじ加工を必要とせず、簡単な構造でスタッド溶接ピンとセラミック蓋との着脱ができると共に、容易に着脱できる。
【００３６】
請求項４記載のセラミックピースの取付け構造においては、スタッド溶接ピンの被取付け材側には、セラミック板の被取付け材側の端面又は縮径部の端面と当接するフランジ部が形成されているので、セラミック板をスタッド溶接ピンに装着したまま、被取付け材に取付けることができ、正確な位置決めができる。
請求項５記載のセラミックピースの取付け方法においては、被取付け材上に中央部に貫通孔を備えたセラミック板を載置し、セラミック板の貫通孔内に、貫通孔内でセラミック板に当接するスタッド溶接ピンを装着すると共に、アーク溶接し、スタッド溶接ピンに、貫通孔と所定の隙間を維持して装着されるセラミック蓋を掛止するので、先ずセラミック板を位置決めし、次いでスタッド溶接ピンをアーク溶接できるため、重いセラミック板を取り扱う場合に作業性がよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本発明の第１の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造の側断面図、及び平面図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、本発明の第１の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造の変形例の側断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造の側断面図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本発明の第３の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造及びその変形例の側断面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造の側断面図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態に係るセラミックピースの取付け構造の側断面図である。
【符号の説明】
１０：セラミックピースの取付け構造、１１：貫通孔、１１ａ〜１１ｃ：孔、１２：セラミック板、１３：セラミック蓋、１３ａ：円板部、１３ｂ：突起部、１３ｃ：雄ねじ、１３ｄ：取付け用穴、１３ｅ：表面、１３ｆ：傾斜面、１４  スタッド溶接ピン、１４ａ：雌ねじ、１４ｂ：上辺部、１４ｃ：突起部、１４ｄ：テーパー面、１４ｅ：内上面、１４ｆ：底面、１５：金属部材（被取付け材）、２０：セラミックピースの取付け構造、２１：貫通孔、２１ａ：孔、２１ｂ：段差部、２１ｃ：孔、２２：セラミック板、２３：セラミック蓋、２４：スタッド溶接ピン、２４ａ：フランジ部、２４ｂ：直胴部、２４ｃ：背面、３０：セラミックピースの取付け構造、３１：貫通孔、３１ａ：孔、３１ｂ：段差部、３１ｃ：孔、３２：セラミック板、３３：セラミック蓋、３４：スタッド溶接ピン、３４ａ：テーパー面、４０：セラミックピースの取付け構造、４１：貫通孔、４１ａ：孔、４１ｂ：孔、４１ｃ：孔、４２：セラミック板、４３：セラミック蓋、４４：スタッド溶接ピン、４４ａ：フランジ部、４４ｂ：背面、４４ｃ：外径部、５０：セラミックピースの取付け構造、５１：貫通孔、５１ａ：段差部、５２：セラミック板、５３：セラミック蓋、５３ａ：雄ねじ、５４：スタッド溶接ピン、５４ａ：フランジ部、５４ｂ：背面、５４ｃ：雌ねじ、５５：ゴムパッキン、６０：セラミックピースの取付け構造、６２：セラミック板、６３：セラミック蓋、６３ａ：雄ねじ、６４：スタッド溶接ピン、６４ａ：円筒部、６４ｂ：円板部、６４ｃ：フランジ部、６４ｄ：雌ねじ、６４ｅ：雄ねじ、６４ｆ：突起部、７０：セラミックピースの取付け構造、７２：セラミック板、７２ａ：縮径部、７３：セラミック蓋、７３ａ：雄ねじ、７４：スタッド溶接ピン、７４ａ：円筒部、７４ｂ：円板部、７４ｃ：フランジ部、７４ｄ：端面、７４ｅ：穴、７４ｆ：フランジ部、７４ｇ：雌ねじ、７４ｈ：背面、８０：セラミックピースの取付け構造、８１：貫通孔、８１ａ：孔、８１ｂ：段差部、８１ｃ：孔、８２：セラミック板、８３：セラミック蓋、８３ａ：円板部、８３ｂ：突起部、８４：スタッド溶接ピン、８４ａ：Ｖ溝部（掛止溝部）、８４ｂ：フランジ部、８４ｃ：背面、８５：板バネ、８５ａ：端部、９０：セラミックピースの取付け構造、９２：セラミック板、９３：セラミック蓋、９３ａ：円錐台部
９３ｂ：テーパー面、９４：スタッド溶接ピン、９４ａ：雌ねじ、９４ｂ：端面、９４ｃ：フランジ部、９４ｄ：背面、９５：ホック、９５ａ：フランジ部、９５ｂ：上面、９５ｃ：下面、９５ｄ：フランジ部、９５ｅ：嵌入部、９６：固定金具、９６ａ：雄ねじ、９６ｂ：突出部、９６ｃ：フランジ部、９６ｄ：取付け穴、９６ｅ：背面、９７：コイルバネ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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