JP3604103B2

JP3604103B2 - アルミローラの交流プラズマ溶接方法および装置

Info

Publication number: JP3604103B2
Application number: JP04647396A
Authority: JP
Inventors: 波龍一井; 野文彦作; 野辰美芦; 野忠星
Original assignee: 日鐵溶接工業株式会社
Priority date: 1996-03-04
Filing date: 1996-03-04
Publication date: 2004-12-22
Anticipated expiration: 2016-03-04
Also published as: JPH09239546A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミローラの製造に関し、特に、アルミローラを構成する中空筒体とフランジ付軸部材との間の、交流プラズマア−ク溶接に関する。アルミロ−ラは、これに限定する意図ではないが、例えば、複写機，プリンタ等において記録紙の繰出しや搬送に用いられる紙送り用のローラとして、あるいはそれらの心金として用いられるものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、上記紙送り用のローラを製造する場合には、図８に示すように、ローラＲｎを製造するにあたり、円筒形のアルミパイプ（中空筒体）Ｐｎの両端にアルミ製であるフランジ継手（フランジ付軸部材）Ｐｎｆを装着する。その際、圧入による固着，圧接による固着、あるいは溶接による溶着、などの方法がとられている。しかし、圧入によりフランジ継手を固着した場合には、フランジ継手を固着したあとの、周面のコーティングの際に、コーティングの熱によりアルミパイプＰｎとフランジ継手Ｐｎｆとの間に熱膨張率の差が生じ、アルミパイプよりフランジ継手Ｐｎｆが外れるという不具合があり、歩留りが悪い。さらに製品寿命も短い。
【０００３】
一方、圧接による方法においては、アルミパイプＰｎとフランジ継手Ｐｎｆの一方を固定し他方を高速回転駆動してアルミパイプＰｎとフランジ継手Ｐｎｆを圧入する。両者の間の摩擦熱でアルミパイプＰｎが高温となり、フランジ継手Ｐｎｆに密着するが、フランジ継手Ｐｎｆを受入れる開口縁が外広がりに膨らむので、この膨らみをとるための削り加工を施すか、予めその膨らみ又は変形分削り加工を施したアルミパイプを用意する必要があり、加工費および材料費がかかる。
【０００４】
そこで、耐久性が高く、しかも安価にローラを製作する為には、ア−ク溶接によりフランジ継手を溶着することが望ましい。ところが、溶融アルミは水素をとり込み易い上に熱伝導性が高く、凝固速度が早いので、溶接を行うと溶融したアルミの内に水素ガス気泡（ブローホール）が生じ、該気泡が外気中に逃げる前に冷めて固ってしまい、溶接部にブローホールＢＦを生じやすい。また、アルミの融点が７００度程度であるのに対し、アルミの酸化物であるアルミナの融点は３０００度程度と高温であるので、溶接時にアルミの表面が酸化してアルミナ酸化膜の層を形成していると、アルミの溶融が順調に行われずに割れや溶接不良の原因となる。また、溶接中は溶接の熱により溶接部は予め予熱されているが、溶接の開始点は周辺空気の温度と変わらないのでこの温度差により溶接の開始点の溶け込み深さが異ったり、ビード幅が変化する等の不具合が生じる。
【０００５】
これ等の問題を解決する為に、特開昭５２−２６３３４号公報においては、アルミ板溶接時溶接線始端部前方で溶接電流よりも低い電流でアークスタートし、始端部に移動して予熱を行ない、始端部より溶接電流にて溶接を行なうＴＩＧ溶接法で、始端部での溶接欠陥防止方法が提案されている。これによれば、予め溶接の始端部近傍を予熱することにより溶接始端部におけるビード幅や溶け込み深さが均一化される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開昭５２−２６３３４号公報に示される方法においては、溶接面が平面である場合を想定しており、パイプ等の円周方向の溶接に応用するのは困難である。すなわち、パイプ等の円周方向の溶接においては、溶接の開始点と終点が同一であるので、溶接の始端部のみを予熱すると溶接の終点（始端部に接する）において溶け落ちを生じる可能性があり、溶け込み深さを全周に渡って均一にすることがむつかしい。また、交流ＴＩＧ溶接の場合には、ア−クの指向性（特に逆極性時の指向性）が弱く、溶接対象物に対するト−チの移動速度が速いとア−クが相対移動に対して静止しようとしてア−クが引っぱられ易く、飛び飛びのア−クになったり、ア−ク切れになったりし易い。
【０００７】
本発明は、アルミローラの中空筒体の端部とフランジ付軸部材との溶接の、継手品質を向上することを目的とする。具体的には、ブロ−ホ−ルを少くし、溶け込み深さを全周に渡って均一にし、ビ−ド表面を滑らかにすることを目的とし、溶接する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、アルミ中空筒体の端部に軸部材を挿入したアルミローラの、軸部材とアルミ中空筒体の間のリング状境界部を、該ロ−ラとプラズマト−チの少くとも一方を他方に対して相対的に回転させつつ交流プラズマ溶接にて溶接する。しかもこの溶接において、該回転を少くとも２回転以上継続しその間プラズマト−チより前記境界部にア−ク電流によるプラズマを噴射し、該回転の少くとも後半の１回転の間交流プラズマ溶接する。すなわち、１回転以上プラズマト−チにより溶接予定の境界部を予熱してから溶接する。
【０００９】
この予熱は、交流プラズマア−クによる予熱であるが、プラズマト−チにおいてパイロットア−クが維持されており、このパイロットア−クを通じてメインア−クが飛ぶので、高速回転においてもア−クのジャンピング（飛び飛び）やア−ク切れを生じにくく、メインア−クが安定し、したがって全周が均一に予熱される。この予熱により、次に続いて行なわれる交流プラズマ溶接において、溶接始端部に溶接不良を生じない。また、終端部の溶け落ちがなくなる。しかも、全周において溶け込み深さが均一化し、かつビ−ド表面が滑らかになる。また、溶接開始位置のビード幅も溶接開始点より後の溶接位置のビード幅と同じとなるので、ビード幅が均一となる。交流プラズマ溶接により融点の高い酸化膜を自動的に除去しつつ溶接を行うのでアルミが順調に溶融され、溶接不良をおこさない。
【００１０】
交流プラズマ溶接は、逆極性区間で酸化物被膜が溶け正極性区間でアルミが溶けるので、アルミの溶接に適するが、アルミの表面の酸化物被膜には結晶水が含まれ、これが溶接時に水素発生の原因の１つとなる。アルミは熱伝導度が高いので、溶融部が水素を含んだまま凝固する可能性が高いが、本発明では、該１回転以上の予熱により、全周が予熱されており、これによりブロ−ホ−ルが少くなる。この理由が、予熱時の交流プラズマア−クの逆極性区間でのアルミ表面の酸化物被膜の部分的な破壊により結晶水が低減することによるものか、あるいは、全周の予熱（蓄熱）により、溶接中の溶融部の凝固が遅くなり水素が逃げる確率が高くなることによるものか、あるいは両者の相互作用によるものか定かではないが、本発明の溶接方法により確実にブロ−ホ−ルが低減する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
交流プラズマ溶接をする前の回転の間は、回転速度を溶接時のものより高速とする、および又は、プラズマア−ク電流を溶接時のものより低値とする。これにより、溶接前にアルミローラの外周面を過熱することが無く、均一に溶接予定位置の温度を上昇させることができる。
【００１２】
リング状境界部の開先形状は、開先深さ０．１〜０．５ｍｍの、開先角度７０〜８８°のレ形開先又は開先角度１４０〜１７６°のＶ形開先とする。これによれば、リング状境界部に設けた開先により、凸ビードが現われず、ロ−ラ円周面と滑らかに連続する美麗なビードが得られる。
【００１３】
交流プラズマ溶接をする回転の直前までに、プラズマト−チとは別個の加熱手段でアルミローラを予熱する。これにより、プラズマト−チによる予熱時間（予熱回転量）を少くすることができる。
【００１４】
シ−ルドカバーにて、アルミローラのリング状境界部にプラズマト−チが噴射するシールドガス気体を、リング状境界部の周方向に沿う流れに強制する。これにより、ト−チ直下のみならず、リング状境界部の大部分が不活性ガスで外気から遮断され、リング状境界部のシールド効果が高く、しかも外気中の水蒸気（水素）を取り込むことが無く、ブローホールが発生しにくい。
【００１５】
本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の実施例の説明より明らかになろう。
【００１６】
【実施例】
図１に本発明の一実施例を示す。図１において、ｘ矢印方向を右とし、ｙ矢印方向を後とし、図１の裏から表に向う方向ｚを上とする。円筒形のアルミパイプＰｎには、図示しない圧入工程においてその両端にアルミ製のフランジ継手Ｐｎｆが圧入されてローラーＲｎとなる。このローラーＲｎの両端２ヶ所のフランジ継手ＰｎｆとローラーＲｎの合せ部（リング状境界部）を図１の装置を用いて交流プラズマ溶接にて円周溶接を行なう。溶接作業の工程としては、作業者がフランジ継手Ｐｎｆの圧入されたアルミローラーＲｎを図１の回転駆動軸２５とローラー受け軸２６の間にセットレバー２８によりセットして起動スイッチ３０をＯＮするとトーチ１が溶接位置に移動して自動溶接を行なう。トーチ１は溶接終了後元の位置に戻る。作業者は、一旦、セットレバー２８を操作してセットを解除し、ローラーＲｎの左右を反転して回転駆動軸２５とローラー受け軸２６の間に再度セットする。そして、起動スイッチ３０をＯＮすると、前記と同様の工程でトーチ１による溶接が行なわれ、アルミローラーＲｎが完成する。アルミローラーの材質，形状に応じて、溶接前に電気炉５０により所定の温度に予熱しておいてから、溶接を行っても良い。
【００１７】
次に、装置の構成を説明する。装置の作業台３の上面の右方には、左右方向に延び、ローラーＲｎの右側のフランジ継手Ｐｎｆをその左端部で回動自在に受ける受け軸２６があり、支持部材２７により左右方向に摺動自在に支持されている。受け軸２６よりさらに右方の作業台３の右端には、前後方向に延びるセットレバー２８がある。セットレバー２８の基部（後方端部）は、ｚ方向に延びる軸部２８ａに回転自在に支持されている。軸部２８ａは支持部材を介して作業台３に固定されており、セットレバー２８は、軸部２８ａを中心として先端（前方向端部）を左右方向に旋回させる。しかし、軸部２８ａの先端は支持部材２７との間に張り渡されたスプリング２９により常に左方向に引張られている。セットレバー２８の中間部には長穴が開孔し、受け軸２６の上部に突出するピン２６ａとカン合する。セットレバー２８の軸部２８ａを基点とした旋回動作により、受け軸２６が左右に（矢印３ｘ方向）摺動する。
【００１８】
作業台３の上面の左方には、受け軸２６とは先端を対向して配置される回転駆動軸２５がある。回転駆動軸２５は、支持部材２４により回転自在に支持されている。レバー２８をアンクランプ方向（右方）に旋回させると、受け軸２６が右方向に退避する。作業者が、回転駆動軸２５と受け軸２６間にフランジ継手Ｐｎｆを圧入したローラーＲｎをセットして、レバー２８を再びクランプ方向（左方）に戻すと、回転駆動軸２５と受け軸２６間にローラーＲｎがスプリング２９の力によりクランプされる。支持部材２４より後方側にローラーの回転駆動用のモータ２が搭載されている。モータ２の回転軸にはプーリー２１が固着され、プーリー２１と、支持部材２４の左側面より突出した回転駆動軸２５の尾端部に固着されたプーリー２３との間には、タイミングベルト２２がかけ渡されている。モータ２が正回転すると、その回転軸の回転はプーリー２１とタイミングベルト２２を介してプーリー２３に伝えられ、プーリー２３に一体の回転駆動軸２５が図１の回転矢印ｒの方向に回転する。回転駆動軸２５の尾端部には、１回転検出スイッチ１２が備えられ、回転駆動軸２５の１回転ごとに検出パルスを１パルス発生する。
【００１９】
図７の（ａ）に、一本のローラーの右端部のフランジ継手Ｐｎｆを示す。左端部のフランジ継手も右端部のフランジ継手Ｐｎｆと同形である。フランジ継手Ｐｎｆのフランジの、パイプＰｎの端近くの円周面は、レ形開先を形成するように円錐状に削られており、その開先角度はθ１（７０°〜８８°）であり、開先深さＬ１は０．１〜０．５ｍｍである。フランジ継手Ｐｎｆの回転軸部の端面中央には、受け軸２６の先端を受ける丸穴ｐｆがある。左端部のフランジ継手にも回転駆動軸２５の先端を受ける丸穴がある。
【００２０】
図７の（ｂ）に示すように、左右のフランジ継手の開先は、開先角度がθ２（１４０°〜１７６°）であるＶ形開先としてもよい。この場合においても、開先深さＬ１は０．１〜０．５ｍｍである。
【００２１】
再び図１を参照されたい。受け軸２６と回転駆動軸２５の先端は対向しており、それぞれ円錐状であり、先端は前述の丸穴ｐｆに整合する球面となっている。ローラーＲｎが作業者によりセットされると、受け軸２６の先端が、ローラーＲｎの右側に圧入されたフランジ継手の丸穴Ｐｎｆに入ってその底に当たり、ローラーＲｎの軸中心を受け軸２６および回転駆動軸２５の軸中心と合わせながら、ローラーＲｎを左方向に押し付ける。こうしてローラーＲｎは、その軸中心を回転駆動軸２５と受け軸２６の軸中心と同一とした状態で、スプリング２９の左方向への引張り力により、回転駆動軸２５の先端と受け軸２６間の先端間に固定される。この状態で回転駆動軸２５が、モータ２により回転矢印ｒ方向に回転駆動されると、ローラーＲｎおよび受け軸２６が回転駆動軸２５と一体で同方向に回転する。
【００２２】
ローラーＲｎの固定位置の右後方には、溶接トーチ１を支持しｙ方向（矢印１１ｙ方向）に駆動するトーチ前後機構１１がある。溶接トーチ１は、トーチ前後機構１１により手前方向に駆動され、その駆動限界に達した時に、固定されたローラーＲｎのパイプＰｎとフランジ継手Ｐｎｆの間の境界部すなわち溶接部の真上に止まるように配置されている。トーチ前後機構１１にはさらに上下機構１４が備えられ、溶接トーチ１が手前方向の駆動限界に達すると、溶接トーチ１を下駆動する。トーチ前後機構１１は、後述するソレノイドＳＯＬ１への通電により溶接トーチ１を手前方向に駆動し、通電が無くなると後方へ退避させる。トーチ上下機構１４は、ソレノイドＳＯＬ２への通電により溶接トーチ１を下方に駆動し、通電が無くなると上方へ退避する。溶接を行う際には、トーチ前後機構１１が溶接トーチ１を手前方向に駆動し、ローラーＲｎ上の（図１に２点鎖線で示す）溶接位置に停止させ、トーチ上下機構１４がさらに溶接トーチ１を下駆動して溶接を開始する。
【００２３】
図２には、この時のローラＲｎの右端部を、図１に１点鎖線矢印２Ａで示す方向より見た図を示す。溶接トーチ１の先端には、略筒型で下端にはローラーＲｎが横断するＵ型の側面開口を持つシールドカバー１ｃが装着されており、溶接トーチ１をトーチ前後機構１１が下駆動することにより、シールドカバー１ｃのＵ型の側面開口内にローラーＲｎが入った形となる。したがってローラーＲｎの溶接部は、シールドカバー１ｃで覆われ、この内部にト−チからプラズマア−クを中心にシールドガスが噴射されて、カバ−１ｃの下開口から、ローラーＲｎの下方に出る。このシ−ルドガス流により、溶接部（リング状境界部）が全周に渡ってシ−ルドされ、溶接部に空気（特に問題となるのが水気）が接触するのを防止する。溶接トーチ１ｂにも同様なシ−ルドカバ−が装着されている。
【００２４】
図３に示す交流プラズマ溶接機４０および図４に示すモータコントローラーＭｃにより、この後の溶接工程が行われる。これまでの動作と交流プラズマ溶接機４０およびモータコントローラーＭｃによる溶接工程は、図５に示すシーケンス制御回路ＣＳにより動作タイミングを制御される。図６には、本実施例の装置の各要素の動作タイミング（動作シ−ケンス）を示す。
【００２５】
作業を開始するにあたり作業者は、まずプラズマ電源４０をＯＮにし、パイロットアーク（タネ火）を点火させ、溶接アークのＯＮ−ＯＦＦの待機状態にしておく。次に、アルミローラＲｎを手で持ち、セットレバー２８を右方向に押し、受け軸２６を右方向に退避させる。アルミローラＲｎを回転駆動軸２５と受け軸２６の間の軸線上に配置し、セットレバー２８を左に戻すと、アルミローラＲｎは、スプリング２９の引張り力により回転駆動軸２５と受け軸２６の間にセットされ、搬入終了の溶接待機状態となる。ここで搬入終了とは、在席センサー１５がローラーＲｎが受け軸２６と回転駆動軸２５間に搬入されたことを検知し、オンとなった時点をいう。
【００２６】
在席センサー１５がオンとなると、それに連動してスイッチＬＳ１が閉となる。これにより常閉のリレー接点Ｒ７ａを介してソレノイド１およびリレーコイルＲ１がオンとなる。リレーコイルＲ１の接点Ｒ１ａ，Ｒ１ｂが閉となり、リレーコイルＲ１は接点Ｒ１ａによりその通電を自己保持される。また、ソレノイドＳＯＬ１が通電されてオンとなる。ソレノイドＳＯＬ１は、トーチ前後機構１１と連動しており、トーチ前後機構１１が支持しているプラズマ溶接トーチ１を手前方向に突出し、それに連動してリミットスッチＬＳ２が閉となる。リミットスッチＬＳ２が閉となると、常閉のタイマ接点Ｔ１ａを介してソレノイドＳＯＬ２がオンとなる。ソレノイドＳＯＬ２は、トーチ上下機構１４と連動しており、トーチ１を下駆動する。プラズマ溶接トーチ１ａが溶接位置に到達すると、それに連動してリミットスイッチＬＳ４が閉となる。リミットスイッチＬＳ４が閉となると、リレーコイルＲ２がオンとなる。リレーコイルＲ２のオンによりその接点Ｒ２ａ（図５），Ｒ２ｂ（図３），Ｒ２ｃ（図４）が閉となる。
【００２７】
図３に示すリレーコイルＲ２の接点Ｒ２ｂは、交流プラズマ溶接機４０の電源接点であり、接点Ｒ２ｂが閉となることにより交流プラズマ溶接機４０が外部のガス供給装置に指示を出力してプラズマ溶接トーチ１に、シールドガスの供給を開始する。
【００２８】
一方、図４に示すリレーコイルＲ２の接点Ｒ２ｃは、モータコントローラーＭｃの電源接点であり、これが閉となることによりコントローラーＭｃがモーター２に通電を開始する。ここで、図４の接点Ｒ５ｅが閉であるので、モーター２に供給される電圧は、図６に示すように高電圧Ｖ１である。これによりモーター２が高速回転し、これに伴いローラーＲｎが高速で回転する。図１に示す１回転検出センサー１２，リミットスイッチＬＳ１０は、ローラーＲｎが１回転するごとにそれを表わす電気パルスを発生する。
【００２９】
再度図５を参照されたい。ローラーＲｎが１回転すると、リミットスイッチＬＳ１０が一瞬閉となる。接点Ｒ２ａがすでに閉であるのでこれによりリレーコイルＲ３がオンとなり、その接点Ｒ３ａ，Ｒ３ｂ，Ｒ３ｃが閉となる。リレーコイルＲ３の通電は、その自己保持接点Ｒ３ａにより維持される。接点Ｒ３ｂが閉となると、アーク検出回路Ｓａ中の常閉の接点Ｓａ１を介して、リレーコイルＲ４が通電される。一方で、接点Ｒ３ｃの閉により２段プリセットカウンタＣ１がリミットスイッチＬＳ１０が閉となる回数のカウントを開始する。
【００３０】
さて、リレーコイルＲ４が通電されることにより、図３に示す交流プラズマ溶接機４０のアークＯＮ／ＯＦＦ端子に接続されたアーク接点Ｒ４ａが閉となり、溶接機４０がプラズマ溶接トーチ１とローラーＲｎ間に交流電圧を印加する。これにより、プラズマ溶接トーチ１とローラーＲｎ間にプラズマアークが発生し、交流のアーク電流が流れる。ここで、図３の接点Ｒ５ａ，Ｒ５ｃが閉であるのでプラズマ溶接トーチ１とローラーＲｎ間を流れるアーク電流は、正極電流は図６に示すＩｐ１であり、負極電流はＩｎ１である。図５に示すアーク検出回路Ｓａは、プラズマアークの発生をこのアーク電流の通流により検知して、その内部接点Ｓａ１を開として接点Ｓａ２を閉とする。これにより、リレーコイルＲ４の通電は遮断されて接点Ｒ４ａはいったん開となるが、溶接機４０はプラズマ溶接トーチ１とローラーＲｎ間に流し続け、再度接点Ｒ４ａが閉となるまでプラズマアークを維持する。この状態においては、アーク電流は低く、ローラーの回転速度は速いので、溶接部は温められても溶接には致らない。これが溶接ト−チによるローラーの予熱である。
【００３１】
図５のプリセットカウンタＣ１は、検出スイッチＬＳ１０が閉となる回数をカウントし、カウントが３となると接点Ｃ１ａを閉とする（ＳＥＴ１：予熱終了，本溶接開始）。これによりリレーコイルＲ５が通電される。リレーコイルＲ５のオンにより図３および図４に示すその接点Ｒ５ａ，Ｒ５ｂ，Ｒ５ｃが開となり、接点Ｒ５ｄ，Ｒ５ｅ，Ｒ５ｆが閉となる。すると、図３に示す接点Ｒ５ｄ，Ｒ５ｅの閉により、プラズマ溶接トーチ１とローラーＲｎ間に通電されている交流電流の電流値が図６に示すように正極電流値はＩｐ２となり、負極電流値はＩｎ２となる。すなわち、電流レベルが大きくなり、これが本溶接電流である。また一方では、図４に示す接点Ｒ５ｆの閉によりモーター２に印加される電圧が図６に表すＶ２に低下し、ローラーＲｎの回転速度が遅くなる。このようにアーク電流を増加してローラーＲｎの回転速度を遅くした状態が本溶接状態である。
【００３２】
その後、図５のプリセットカウンタＣ１は、カウントが４となる（本溶接を開始してからローラーＲｎが１回転する）とさらに接点Ｃ１ｂを閉とする（ＳＥＴ２：本溶接終了，クレータ処理開始）。これによりリレーコイルＲ６が通電されてその接点Ｒ６ａが閉となるとともにタイマＴ１がカウントを開始する。接点Ｒ６ａの閉により、再度リレーコイルＲ４が通電されて図３に示す接点Ｒ４ａが閉となる。接点Ｒ４ａの２度目の閉により溶接機４０は、プラズマ溶接トーチ１とローラーＲｎ間に流していたアーク電流値を次第に小さくして行く。この間、モーターコントローラーＭｃはモータ２への通電を継続しており、モータ２はローラーＲｎの回転を続行する。アーク電流の低減に伴いプラズマアークは減少してゆき、ローラーＲｎはその溶融プールを除々に小さくしながら回転を続ける。これがクレータ処理である。
【００３３】
さて、タイマＴ１はカウントを終了するとその接点Ｔ１ａ，Ｔ１ｃを開とし、接点Ｔ１ｂを閉とする。接点Ｔ１ｃの開によりリレーコイルＲ６の通電が遮断され、その接点Ｒ６ａが開となり、リレーコイルＲ４のオフに伴い図３に示す接点Ｒ４ａが開となり、溶接機４０が溶接待機の状態に戻る。また、接点Ｔ１ａの開によりソレノイドＳＯＬ２の通電が遮断されて溶接トーチ１は、上昇し、これに連動してリミットスイッチＬＳ５が閉となると、すでに閉のタイマＴ１ｂを通じて、リレーコイルＲ７が通電されて接点Ｒ７ａが開となりリレーコイルＲ１及びソレノイドＳＯＬ１がオフされる。ソレノイドＳＯＬ１がオフされると、溶接トーチ１は後方へ戻される。また、同時にリレーコイルＲ１がオフされることで、その接点Ｒ１ａ，Ｒ１ｂが開となり、リレーコイルＲ１の自己保持が解除され、また、総てのリレーコイル，タイマ，ソレノイド及びカウンタが解除され、起動される前の状態に戻る。作業者は、セットレバー２８を右に駆動し、受け軸２６を右方へ移動させると、アルミローラーＲｎが拘束から解除され、取り出せる。このアルミローラーＲｎのもう一方の未溶接部を右側にして再度前記と同じワークセット動作を行ない、さらに起動スイッチ３０を再度オンすれば、前記と同じ溶接動作により装置が溶接を行ないアルミローラーＲｎの溶接が完了する。
【００３４】
アルミローラーＲｎの径が大きい場合など、予熱が必要な時は、溶接前に電気炉５０で所定の温度迄予熱し、溶接の直前で電気炉５０より取り出し、前記と同じ溶接動作により溶接を行なう。
【００３５】
表１に、本実施例の装置を用いて条件を変更して溶接を行った結果を示す。また、図９には、予熱回転数を変更した場合のブローホールの発生個数を表すグラフを示す。表１および図９において、共通条件は以下の通りである。
【００３６】

【００３７】
【表１】

【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の構成を表す平面図である。
【図２】図１に示すローラーＲｎの右端部の斜視図である。
【図３】図１に示す交流プラズマ溶接機４０の周辺回路との接続を示す電気回路図である。
【図４】図１に示すモーター２を回転駆動するモーターコントローラＭｃの周辺回路との接続を示す電気回路図である。
【図５】図１に示す溶接トーチ１の移動機構１１，１４、交流プラズマ溶接機４０、図４に示すモーターコントローラＭｃの動作制御を行うシーケンス回路ＣＳを表す電気回路図である。
【図６】図５に示すシーケンス回路による各制御要素の動作タイミングを示すタイムチャートである。
【図７】（ａ）はレ形開先を持つフランジ継手Ｐｎｆの拡大平面図であり、（ｂ）はＶ形開先を持つフランジ継手Ｐｎｆの拡大平面図である。
【図８】従来のローラー溶接における溶接部の縦断面図である。
【図９】本実施例を用いて、本溶接前のローラーＲｎの回転数を変化させて溶接を行った時のブローホールの発生個数の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
２１，２３：プーリー２２：タイミングベルト
２４：支持部材２５：回転駆動軸
２６：受け軸Ｐｎ：パイプ
Ｐｎｆ：フランジ継手ｐｆ：丸穴
Ｒｎ：ローラーＣ１：２段プリセットカウンタ
Ｒ１〜Ｒ７：リレーコイルＳａ：アーク検出回路
ＳＯＬ１〜ＳＯＬ２：ソレノイド
Ｔ１：タイマＬＳ１：スイッチ
ＬＳ２：リミットスイッチＬＳ４：リミットスイッチ
ＬＳ５：リミットスイッチＬＳ１０：リミットスイッチ

Claims

アルミ中空筒体の端部に軸部材を挿入したアルミローラの、軸部材とアルミ中空筒体の間のリング状境界部を、該ロ−ラとプラズマト−チの少くとも一方を他方に対して相対的に回転させつつ交流プラズマ溶接にて溶接するにおいて、
該回転を少くとも２回転以上継続しその間プラズマト−チより前記境界部にア−ク電流によるプラズマを噴射し、該回転の少くとも後半の１回転の間交流プラズマ溶接することを特徴とする、アルミローラの交流プラズマ溶接方法。
前記交流プラズマ溶接をする回転の間、回転速度低およびア−ク電流高の少くとも一方であり、その前の回転の間、回転速度高およびア−ク電流低の少くとも一方である、請求項１記載の、アルミローラの交流プラズマ溶接方法。
前記リング状境界部の開先形状は、開先深さ0.1〜0.5mmの、開先角度70〜88°
のレ形開先又は開先角度140〜176°のＶ形開先である、請求項１又は請求項２記載の、アルミローラの交流プラズマ溶接方法。
前記交流プラズマ溶接をする回転の直前までに、前記プラズマト−チとは別個の加熱手段でアルミローラを予熱する、請求項１，請求項２又は請求項３記載のアルミローラの交流プラズマ溶接方法。
アルミ中空筒体の端部に軸部材を挿入したアルミローラを回転駆動する手段；
前記アルミローラの、軸部材とアルミ中空筒体の間のリング状境界部を溶接するためのプラズマ溶接ト−チ；
該プラズマ溶接トーチに交流ア−ク電流を供給する、電流レベルが可変の交流電源；
アルミローラの回転量を検出する手段；および、
前記回転駆動手段を介してアルミロ−ラを回転駆動し前記交流電源に低レベル電流の供給を指示し、前記回転量検出手段が設定回転量を検出すると前記交流電源に高レベル電流の供給を指示し、高レベル電流の供給から前記回転量検出手段が設定回転数を検出するまで高レベル電流の供給を継続する制御手段；
を備えるアルミローラの交流プラズマ溶接装置。
制御手段は、アルミロ−ラを高速回転駆動し、前記回転量検出手段が設定回転量を検出すると低速回転に切換える、請求項５記載のアルミローラの交流プラズマ溶接装置。
装置はさらに、アルミローラのリング状境界部にプラズマト−チが噴射する気体を、リング状境界部の周方向に沿う流れに強制するシ−ルドカバー；を備える請求項５又は請求項６記載のアルミローラの交流プラズマ溶接装置。