(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属薄板製の実質的に円錐状の分離ディスク（１）に当てられ、ある一定の幅を有する金属薄板製の帯板（２；１３）と接触している第１の溶接電極（９）と、前記分離ディスク（１）と接触している第２の溶接電極（１０）との間で、前記分離ディスク（１）に押し付けられている前記帯板を、抵抗溶接により前記分離ディスクに固定する方法において、
前記帯板に沿って延び、該帯板の幅よりも実質的に小さい幅を有する少なくとも１つの隆起部（３，４；１４）を１つの面に有する帯板（２；１３）を選択し、
前記隆起部（３，４；１４）を前記分離ディスク（１）に対向させて、前記帯板（２；１３）を前記分離ディスク（１）上に配置し、
溶接領域で前記隆起部（３，４；１４）が前記分離ディスク（１）に押し付けられるように、前記第１の溶接電極（９）を構成するロール溶接電極を、加圧しながら前記帯板（２；１３）に沿って転動させ、
前記隆起部（３，４；１４）の一部分だけが前記溶接領域内で融解するような電流であって、前記帯板（２；１３）と前記分離ディスク（１）との間に、前記電流が前記隆起部（３，４；１４）を連続して融解するには不十分となるような大きさの接触領域が形成され、前記帯板（２；１３）と前記分離ディスク（１）との間に連続した溶接継手（１１，１２；１５）が徐々に形成されるような電流を、前記溶接領域内で、前記第１と第２の溶接電極（９，１０）の間に流す、
ことを特徴とする固定方法。
【請求項２】
前記帯板に沿って延び互いに離れた、該帯板の長さ方向の各縁に１つずつ設けられた２つの隆起部（３，４）を１つの面に有する帯板（２）を選択し、前記帯板と前記分離ディスクとの間に前記帯板の両縁に沿って強固な溶接継手が形成されるような電流を前記第１と第２の溶接電極（９，１０）の間に流す、請求項１に記載の固定方法。
【請求項３】
前記２つの隆起部（３，４）が前記溶接領域内で完全に融解するような電流を、前記第１と第２の溶接電極（９，１０）の間に流し、前記２つの隆起部（３，４）の間に設けられた前記帯板（２）の一部（７）が前記分離ディスク（１）と接触すると、前記帯板（２）と前記分離ディスク（１）との間に、前記帯板（２）を連続して融解するには不十分な大きさとなる接触領域が形成される、請求項２に記載の固定方法。
【請求項４】
金属薄板製の実質的に円錐状の分離ディスク（１）に当てられ、ある一定の幅を有する金属薄板製の帯板（２；１３）と接触している第１の溶接電極（９）と、前記分離ディスク（１）と接触している第２の溶接電極（１０）との間で、前記分離ディスク（１）に押し付けられている前記帯板を、抵抗溶接により前記分離ディスクに固定する方法において、
前記帯板に沿って延び、該帯板の幅よりも実質的に小さい幅を有する少なくとも１つの隆起部（３，４；１４）を１つの面に有する帯板（２；１３）を選択し、
前記隆起部（３，４；１４）を前記分離ディスク（１）に対向させて、前記帯板（２；１３）を前記分離ディスク（１）上に配置し、
溶接領域で前記隆起部（３，４；１４）が前記分離ディスク（１）に押し付けられるように、前記第１の溶接電極（９）を構成するロール溶接電極を、加圧しながら前記帯板（２；１３）に沿って転動させ、
前記隆起部（３，４；１４）が実質的に完全に前記溶接領域内で融解するような電流であって、前記帯板（２；１３）と前記分離ディスク（１）との間に、前記電流が前記帯板を連続して融解するには不十分となるような大きさの接触領域が形成され、前記帯板（２；１３）と前記分離ディスク（１）との間に連続した溶接継手（１１，１２；１５）が徐々に形成されるような電流を、前記溶接領域内で、前記第１と第２の溶接電極（９，１０）の間に流す、
ことを特徴とする固定方法。
【請求項５】
前記帯板に沿って延び互いに離れた、該帯板の長さ方向の各縁に１つずつ設けられた２つの隆起部（３，４）を１つの面に有する帯板（２）を選択し、前記帯板と前記分離ディスクとの間に前記帯板の両縁に沿って強固な溶接継手が形成されるような電流を前記第１と第２の溶接電極（９，１０）の間に流す、請求項４に記載の固定方法。
【請求項６】
前記２つの隆起部（３，４）が前記溶接領域内で完全に融解するような電流を、前記第１と第２の溶接電極（９，１０）の間に流し、前記２つの隆起部（３，４）の間に設けられた前記帯板（２）の一部（７）が前記分離ディスク（１）と接触すると、前記帯板（２）と前記分離ディスク（１）との間に、前記帯板（２）を連続して融解するには不十分な大きさとなる接触領域が形成される、請求項５に記載の固定方法。
【請求項７】
遠心分離機のロータ内に搭載できるように形成され、かつ請求項１から６のいずれか１項に記載の方法に従って溶接された、１つまたは複数の帯板（２；１３）を備えている、金属薄板製の円錐型分離ディスク。
【発明の詳細な説明】
従来技術の簡単な説明：
遠心分離機用円錐型分離ディスクは従来金属薄板で作られ、通常やはり金属薄板で作られた細長い帯板が分離ディスクの一面に溶接により固定されている。いくつかの分離ディスクを遠心分離機の回転子内に積み重ねた時に、帯板は分離ディスク間に流れの空間を形成するスペーシング部材として働く。
この種の帯板を分離ディスクへ固定するために通常使用される溶接方法はスポット溶接である。この溶接方法は安価でありさまざまな点から十分なものであると考えられている。したがって、ろう付けは接続方法としては非常に長い間見捨てられ、帯板の全縁に沿った溶接は無用に高くついて不要なものと考えられている。
しかしながら、帯板と分離ディスクの接続に最近新しい要求が提示され、各帯板の縁をその分離ディスクに封止接続して、清掃が困難なポケットが形成されないようにしなければならなくなってきている。
このような新しい要求により、最も安価で実用的な方法で、この種の金属薄板製の帯板とやはり金属薄板から作られた円錐型分離ディスク間を、溶接中に生じる熱により分離ディスクが変形しないようにしながら、抵抗溶接によりどのように連続的な溶接接合を行うことができるかという問題が生じてきた。円錐型分離ディスクは、通常金属薄板製の円形もしくは環状平面片の加圧曲げ加工により作られ、その結果、金属薄板内に応力が蓄積され、局部過熱されると分離ディスクは容易に変形することがある。
従来のローラ溶接を使用して帯板と分離ディスクとの間の連続的な溶接接合を行うことに関する問題点は、ロール溶接電極を帯板に沿って転動して分離ディスクに押圧した時に、帯板と分離ディスクとの間に比較的大きな接触面が生じることである。この接触面は帯板全体を横切り、帯板の縦方向の距離を超える溶接領域内に生じる。この比較的大きい接触領域内で融解を行うには、比較的多くのエネルギを使用しなければならず、そのため分離ディスクは不当に強力に過熱されてしまう。
理論的には、溶接動作中の熱発生を最小限に抑えるために、帯板の幅の僅かな部分だけに溶接を限定することは可能である。しかしながら、そのためには帯板に当てがって押しつけられる溶接電極および分離ディスクに当てがう溶接電極の両方を、それぞれ、帯板および分離ディスクと接触する表面のある部分にわたって電気的に絶縁し、さらに溶接電極の各接触面の非絶縁領域を、互いにかつ帯板に対して溶接接合を行う距離全体に沿って極端に正確に配置する必要がある。ここで問題としている帯板の幅はおよそ３−６ｍｍで、最大１ｍｍ幅の溶接接合が望ましく、帯板は曲面（円錐面）上に当てがわれ帯板（溶接接合部）は必ずしもまっすぐではなく分離ディスクの母線に沿って、時には角度をなして、延在していることを考えると、これを得るための装置は非常に複雑かつ費用のかかるものとなる。
ここで問題とするような幅の狭い帯板を抵抗溶接によりその縁に沿った２つの平行な溶接接合を介して分離ディスクと接続する場合に、円錐型分離ディスクの望ましくない局部過熱の問題を解決するために、ＥＰ０４４４２７１−Ａ３には、比較的幅の狭いローラ形状の溶接電極が、帯板と交差する方向に横切って転動しローラが溶接接合を行うべき帯板の縁上を通過する時だけ溶接電流をオンとし、ローラが帯板の縁間の中央部を横切って転動する間はオフとすることが示唆されている。したがって、ローラは帯板全体に沿って２つの連続する溶接接合が得られる前に帯板を何度も横切って転動されなければならない。またＥＰ０４４４２７１−Ａ３には分離ディスクの全円周に沿って溶接ローラを転動させ、開示された例では円錐型分離ディスクの母線に沿って延在するように配置されている問題とする帯板の縁を、ローラが横切る場合だけ溶接を行うことが示唆されている。
さまざまな点から、ＥＰ０４４４２７１−Ａ３に示唆された溶接方法では、分離ディスクの望ましくない局部過熱を生じることなく実際に実施可能であるかどうか問題である。たとえ可能であっても、溶接ローラは恐らく非常に狭い幅としなければならず、このようにして実施される溶接動作は時間がかかりすぎて実用的ではない。
発明の開示：
このことを背景として、本発明の目的は、ある一定の幅を有する金属薄板製の帯板を、円錐状の分離ディスク上へ配置し、帯板と接触する第１の溶接電極と前記分離ディスクと接触する第２の溶接電極（１０）との間で分離ディスクへ押圧することにより達成され、本発明は、
−  帯板に沿って延在し帯板の幅よりも実質的に小さい幅を有する少なくとも１つの隆起部を、一方の面に有する帯板を選択し、
−  隆起部が分離ディスクに対向するように帯板を分離ディスク上に配置し、
−  前記第１の溶接電極を構成するロール溶接電極を、溶接領域では隆起部が分離ディスクに対して押圧されるように、加圧しながら帯板に対して長さ方向に転動させ、
−  溶接領域内で電流を溶接電極間に流し、隆起部の少なくとも一部が溶接領域内で融解し、帯板と分離ディスクとの間に連続的な溶接接合が徐々に形成されるのに適当な電流とする、ことを特徴としている。
このように実施される溶接動作中に、前記隆起部が帯板よりも実質的に幅が狭いために、前記溶接領域内の帯板と分離ディスクとの間に非常に小さな接触領域が得られる。このような小さな接触領域では、帯板の材料を溶解させるのに必要なエネルギ量は小さなものとなる。したがって、分離ディスクの望ましくない過熱を生じることなく連続的な溶接接合が生成される。
本発明により溶接動作中に使用されるエネルギ量を最小限に抑えることができる。したがって、溶接領域内で隆起部の部分的溶接に必要なエネルギ量を使用するだけで十分である。このような隆起部の部分的溶接の後で隆起部と分離ディスク間の接触領域は拡大され、前記接触領域がある大きさに達した時に、電極間に流される電流の大きさは隆起部の連続的な溶解を行うのに不十分な電流となるように調整される。使用電流による帯板と分離ディスクの加熱によって、望ましくない局部過熱を生じることがこのようにして自動的に防止される。
しかしながら、帯板の所望のスペーシング機能を得るためには、電極間へ通される電流は、溶接領域内の隆起部を実質的に完全に融解し、帯板が分離ディスクとその全幅にわたって接触する際に、帯板の連続的な融解を行うには電流が不十分となるような大きな接触領域が帯板と分離ディスクとの間に形成されるように調整されることが適切である。
帯板がスペーシング部材としては機能せず、２つの分離ディスク間の空間で他の機能を有する場合には前記隆起部をこの程度まで融解する必要はない。
帯板と分離ディスクとの間に帯板の両縁に沿って強固な溶接接合を行う必要がある場合には、本発明に従って一方の面に帯板に沿って延在する、帯板の各縁に１つづつの、２つの間隔のとられた隆起部を有する帯板が選択される。この種の帯板がスペーシング部材として働く場合には、隆起部間に位置する帯板の一部が分離ディスクと接触する場合だけ帯板の連続的な融解を行うのに不十分となるような電流を溶接電極間に流すのが適切である。
【図面の簡単な説明】
以下に、下記の添付図を参照して本発明の説明を行う。
図１は、金属薄板製の幅の狭い帯板がいくつか溶接されている金属薄板製の円錐台型分離ディスクの最も狭い端部から見た図を示す。
図２は、図１の分離ディスク部のII−II線に沿った断面図を示す。
図３は、本発明に従って形成される金属薄板製の帯板を示す図である。
図４および図５は、図３に示す帯板の端部の別の実施例を示す図である。
図６は、２つの溶接電極間で分離ディスク上へ当てがった図３に示す帯板と分離ディスクの溶接を行う前の断面図を示す。
図７は、溶接後の分離ディスクおよび帯板を示す図６と同様な断面図である。
図８および図９は、形状の異なる帯板の、それぞれ、図６および図７に対応する図を示す。
図１０は、帯板を円錐型分離ディスク上に溶接する装置を示す図である。
図１１は、図１０の装置の一部を示す図である。
図１２は、図１０に従った装置により形成される溶接接合を示す図である。
発明を実施するための最良の形態：
図１に、上から見た金属薄板で作られた円錐台型分離ディスク１、および同様に金属薄板で作られ、分離ディスク１の外側即ち上側に溶接された帯板２を示す。帯板２はここでは円錐型分離ディスク１の母線に沿って直線経路で延在している。しかしながら、各帯板は分離ディスク上に所望の直線もしくは曲線経路に沿って延在することができる。また帯板は分離ディスク１の内側即ち下側に溶接することもできる。
図２に、図１の分離ディスク１のII-II線に沿った断面を示す。図から判るように、分離ディスクの内側即ち下側は完全に平滑である。いくつかの分離ディスク１を互いに積み重ねた時に、帯板２は、特に、分離ディスク間のスペーシング部材として働く。このようにして分離ディスク間に形成される空間は遠心分離機の回転子内で分離空間として働くものと期待される。
この種の分離ディスク１の厚さは、特に、そのサイズによって変動する。例えばサイズは０．６ｍｍとすることができる。金属薄板製帯板２の厚さも互いに積み重ねられる分離ディスク間の空間の所望の間隔によって変動させることができる。スペーシング帯板の厚さは分離ディスクの厚さと同じ大きさである場合が多い。
図３に、まだ分離ディスク上に溶接されていない帯板２を示す。帯板は分離ディスクに対向する側面が図示されている。帯板の、それぞれ、別な形状の端部２ａおよび２ｂが図４および図５に示されている。
図から判るように、帯板２はその一方の面に帯板の各縁に沿って延在する２つの隆起部３，４を有している。図５ではこれらの隆起部は、それぞれ、３ａおよび４ｂで示されている。帯板の端部にも隆起部３，４と交差する隆起部５，６が形成されている。図５ではこのような隆起部は５ａで示されている。
図から判るように、各隆起部３−６はその底部が最も広幅で頂部に向かって狭くなるような断面を有している。
隆起部３−６に囲まれた領域７では帯板２は完全に平滑である。図５における帯板２に対応する領域は７ａで示されている。
分離ディスク１の上側に隆起部３，４を接触させて配置された図３に示した帯板２の断面が、図６に示されている。隆起部３，４間には空間８が形成されており、そこでは帯板２は分離ディスク１と接触しない。
図６の帯板２の上面にはローラ９の形状の第１の溶接電極が配置されている。ローラ９はその回転軸が帯板２の縦方向を横切った方向に延びており、帯板２上をその長さ方向に沿って転動できるようになっている。
分離ディスク１は下側で第２の溶接電極１０により支持されており、溶接電極１０は中実円錐体の形状とすることができる（図１０参照）。
溶接電極９，１０は従来の方法（図示せず）で電流源に接続することができ、従来の装置によりロール溶接を行うように配置されている。
溶接動作中にローラ９は帯板２に押圧されながら帯板に沿って転動される。帯板２および分離ディスク１の押圧は、帯板と分離ディスクとを溶接するのに必要な接触圧が所期の溶接領域内に生じるような強さでなければならない。帯板は隆起部３，４を介してのみ分離ディスクと接触するように押圧され、その頂部は非常に狭いので、帯板と分離ディスク間の所期の溶接領域内に非常に小さな接触領域が得られる。接触領域のサイズに関して調整された恐らくはパルス状の溶接電流が、溶接電極すなわちローラ９が帯板２に沿って転動する間に、溶接電極９，１０の間に流される。
ローラ９が帯板２に沿って移動している間に、隆起部３，４と恐らくは分離ディスク１内の材料の一部が徐々に液状に融解し、帯板と分離ディスクとの間の溶接領域内の接触領域は刻々拡大される。したがって溶接電流は、所望量の材料が融解されて前記接触領域が所望サイズに達した時に、溶接領域内の材料を融解する能力が自動的に終止するような強度よりも強くする必要がない。帯板２の中央領域７が分離ディスク１と接触すると、接触領域のサイズが急激に増大し、それは溶接電流の強度を適切に調整するのに利用することができ、そのため隆起部３，４はその後溶接領域内で溶接電流により融解を継続させることなく安全かつ完全に融解される。
図７から、隆起部３，４内の材料および分離ディスク１内の材料の一部が液状に融解しその後再固化した後で、分離ディスク１と帯板２の各縁部との間にどのように２つの溶接接合１１，１２が形成されるかが判る。図から判るように、帯板２はその中央領域７（図３および図４参照）内に溶接接合を形成することなく、その中央領域７をまたいで分離ディスク１と接触している。溶融した材料が代りに幾分帯板の縁の外側領域へ外向きに移動している。
帯板１３に沿って延在し中央に位置する１つの隆起部１４しか有しない金属薄板製帯板１３が、どのように分離ディスク１上に溶接されるかを図８および図９に示す。この場合も図６および図７と同じ溶接電極９，１０を使用することができる。この場合には１つの溶接接合１５しか形成されないが、多くの場合それで十分である。この種の帯板が分離ディスク１の母線に沿って延在する場合には帯板１３に帯板の断面で見て小さな曲率を与えることができ、それはその上に帯板が溶接される分離ディスク１の上側の曲率と同じ大きさであるか僅かに大きい。（分離ディスクの曲率は図８および図９には図示されていない）。したがって、帯板の縁に沿った間隙、すなわち帯板と分離ディスクとの間に間隙が生じるのを回避することができる。
金属製薄板を円錐台型分離ディスク上に溶接する装置の一部を図１０に略示する。
支持溶接電極１０を形成する円錐台型中実本体上に、金属薄板製であり溶接電極１０と実質的に一致する形状を有している分離ディスク１が配置されている。溶接電極１０は、電極１０の中心軸でもある傾斜軸１６の周りに回転することができ、この軸周りに回転した時に分離ディスク１にその回転運動を与えるように構成されている。軸１６は分離ディスク１の母線１７が常に水平方向に延在し同時に傾斜軸１６と同じ垂直面内に位置するように傾斜されている。
ロール溶接電極９を形成するローラがフレーム１８に支持されており、それは前記母線１７に平行に図１０に関して左から右へ水平に移動することができる。ロール溶接電極９は、フレーム１８に対して水平に延びているその中心軸１９の周りに回転可能であり、フレーム１８はローラ９と共に垂直軸２０の周りに回転可能である。フレーム１８はその水平方向の運動中に垂直軸２０が常に軸１６および母線１７と同じ垂直面内に位置するように支持されている。
さらに図１０から判るように、フレーム１８には、金属薄板製帯板２を溶接が行われる領域内のロール溶接電極９と分離ディスク１との間の空間へ案内する装置２１が取り付けられている。金属薄板製帯板２は元々連続する長い帯板の一部であり、溶接動作中に案内装置２１へ向けて送られる、。案内装置２１に達する前に帯板は切断機（図示せず）により所望の長さの小片へ分割されその後小片、すなわち帯板２、は案内装置２１へ送られる。隆起部３，４（図３参照）は分割される前に既に帯板に形成されているのに対し、隆起部５，６は前記切断機内で形成される。溶接電極９，１０は周知の方法（図示せず）で電流源に接続されている。
溶接動作はフレーム１８およびローラ９を分離ディスク１の最も幅の広い端部付近、すなわち図１０の左側、に配置して開始される。ここでフレーム１８は軸２０周りの所望の回転位置へ調整され、装置２１は母線１７に対して所望の方向へ帯板２を案内することができ、ローラ９の回転軸１９自体が帯板の縦方向を横切って延在するようになる。その後帯板２の一端がローラ９と分離ディスク１との間の間隙内へ挿入され、溶接電流回路が閉じられる。同時に電極１０および分離ディスク１は軸１６周りを回転させられ、ローラ９は帯板２上を転動して押し付けられながら母線１７に沿って動かされる。
初めに、すなわち分離ディスクの最も幅の広い端部近くでは、帯板２は全ての位置において所定の点を通る分離ディスクの母線に対して比較的大きい角度を形成しているが、この角度は帯板２の新しい部分が次々と分離ディスク上へ溶接されると次第に減少する。したがって、帯板２は分離ディスクに固定された時に、いくつかの平面内の湾曲する経路に沿って延在するようになる。図１０においてローラ９が位置する溶接面において帯板２は実質的に母線１７に平行に延在している。
フレーム１８の水平運動および軸２０周りの回転だけでなく、電極１０の回転もコンピュータ内に格納されたプログラムに従って自動的に実施することができる。また溶接を自動的に実施することもできる。したがって、溶接電極９が帯板２の主要部に沿って転動している時は溶接電流の強さおよび／もしくは可能であれば溶接電流の脈動の強さはある所定値としなければならないが、ローラが帯板２の末端部を通りすぎた時や、隆起部３−６を介した帯板２と分離ディスク１間の接触領域のサイズが変化する場合は、他の値としなければならない。電流の強度および可能であれば電流の脈動の強さは、特に、分離ディスク１および帯板２の材料と厚さに対して予め各ケースについて経験的に決定される。
前記したような装置により、帯板をほとんど任意の経路に沿って分離ディスク上に溶接することができる。溶接中に帯板は局部的に加熱されて溶接領域が柔らかくなるためその時必要な帯板の横向きの湾曲が容易になる。
溶接動作中の横から見たロール溶接電極９を図１１に示す。２つの矢印間に示される溶接領域２２は、溶接中に融解が生じる領域である。
図３および図４に示すような帯板２の端部で行われる溶接接合２３の延長部を図１２に示す。ロール溶接電極９は鎖線で示されている。この図にも溶接中に融解が生じる溶接領域２２が示されている。湾曲した破線２３ａは溶接接合の別の延長部を示す。
両電極９および１０は共に、溶接中にその温度を適切なレベルに維持するために冷却する必要がある。
図示する実施例では隆起部３，４および１４が帯板２の残りの部分の厚さ、すなわち０．４ｍｍ、と同程度の高さを与えられている。もちろんこの関係は適切であれば違ったものとすることができる。分離ディスクの加熱をできるだけ少なくするために、隆起部には満足な溶接接合を行うのに必要な最低の高さが与えられることが好ましい。しかしながら、溶接動作を開始する前に、隆起部３，４間の帯板の中央部が分離ディスク１と接触してしまうことがあるため、隆起部３，４は低すぎてはいけない。これは図６−図９には図示されていないが、分離ディスクの上側が幾分凸面であるためである。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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