JP2003329133A - 溶接金属ベローズ - Google Patents
溶接金属ベローズInfo
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- JP2003329133A JP2003329133A JP2002134976A JP2002134976A JP2003329133A JP 2003329133 A JP2003329133 A JP 2003329133A JP 2002134976 A JP2002134976 A JP 2002134976A JP 2002134976 A JP2002134976 A JP 2002134976A JP 2003329133 A JP2003329133 A JP 2003329133A
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- Diaphragms And Bellows (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 溶接金属ベローズにおいて、溶接部の付け根
部に集中する応力を緩和させる溶接金属ベローズを提供
する。 【解決手段】 金属製の複数枚の環状プレート１２を一
列に並べ、隣接する環状プレートの内周縁同志及び外周
縁同志をそれぞれ溶接により、それらの全周を交互に連
結して、全体として蛇腹筒状に形成された溶接金属ベロ
ーズにおいて、各環状プレート１２の内周部および外周
部の各端部に、溶接部に形成されたエッジ状合わせ部に
発生する応力集中を緩和するために、半円形状の環状窪
み２０を設けたものであ。
部に集中する応力を緩和させる溶接金属ベローズを提供
する。 【解決手段】 金属製の複数枚の環状プレート１２を一
列に並べ、隣接する環状プレートの内周縁同志及び外周
縁同志をそれぞれ溶接により、それらの全周を交互に連
結して、全体として蛇腹筒状に形成された溶接金属ベロ
ーズにおいて、各環状プレート１２の内周部および外周
部の各端部に、溶接部に形成されたエッジ状合わせ部に
発生する応力集中を緩和するために、半円形状の環状窪
み２０を設けたものであ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、半導体製
造装置、バルブ・配管継手、カプラ等における伸縮可能
なシ−ル部材等としての使用に好適な溶接金属ベローズ
に関し、特に、溶接金属ベローズの溶接に起因するベロ
ー板端部の応力集中を緩和可能にした溶接金属ベローズ
に関する。
造装置、バルブ・配管継手、カプラ等における伸縮可能
なシ−ル部材等としての使用に好適な溶接金属ベローズ
に関し、特に、溶接金属ベローズの溶接に起因するベロ
ー板端部の応力集中を緩和可能にした溶接金属ベローズ
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来図６〜図１０に示すような溶接金属
ベローズ１０が用いられている。即ち、溶接金属ベロー
ズ１０は、打ち抜き加工等によってド−ナツ状（環状）
に形成された波型の金属板製のベローズプレート（以下
「環状プレート」という）１２の複数枚を、図示の例で
は上下方向に積み重ね、上下方向に隣接する環状プレー
ト１２，１２の内径部間及び外径部間を溶接により交互
に結合して、全体を蛇腹筒状に形成して構成される。な
お、上端の環状プレート１２ａがリテ−ナ１８に溶接さ
れ、また下端の環状プレート１２ｂがアダプタ１９に溶
接されている。
ベローズ１０が用いられている。即ち、溶接金属ベロー
ズ１０は、打ち抜き加工等によってド−ナツ状（環状）
に形成された波型の金属板製のベローズプレート（以下
「環状プレート」という）１２の複数枚を、図示の例で
は上下方向に積み重ね、上下方向に隣接する環状プレー
ト１２，１２の内径部間及び外径部間を溶接により交互
に結合して、全体を蛇腹筒状に形成して構成される。な
お、上端の環状プレート１２ａがリテ−ナ１８に溶接さ
れ、また下端の環状プレート１２ｂがアダプタ１９に溶
接されている。
【０００３】上記のように構成された溶接金属ベローズ
１０は、大きな伸縮量を利用して半導体用のゲートバル
ブなどに応用されており、高い耐久性が要求されてい
る。
１０は、大きな伸縮量を利用して半導体用のゲートバル
ブなどに応用されており、高い耐久性が要求されてい
る。
【０００４】ところで、上記のような溶接金属ベローズ
は、環状プレート１２の内径部及び外径部を溶接するこ
とにより構成されるため、例えば、図９で符号１３で示
す部分である、溶融部環状プレート同志の溶接を行う合
わせ部は、内側が鋭角になっている。したがって、この
鋭角状の合わせ部に、溶接金属ベローズの伸縮時にノッ
チ効果よる応力集中が起きる。
は、環状プレート１２の内径部及び外径部を溶接するこ
とにより構成されるため、例えば、図９で符号１３で示
す部分である、溶融部環状プレート同志の溶接を行う合
わせ部は、内側が鋭角になっている。したがって、この
鋭角状の合わせ部に、溶接金属ベローズの伸縮時にノッ
チ効果よる応力集中が起きる。
【０００５】即ち、図１０に示すように、溶融部を広げ
ようとする力であるＦ方向の力が作用した場合、力は点
ｂに集中し（いわゆるノッチ効果）、しかもその力は、
溶融部を割る方向に作用する。その結果、溶融部に亀裂
（クラック）が発生しやすくなり、耐久性を悪くする原
因となるという問題点がある。
ようとする力であるＦ方向の力が作用した場合、力は点
ｂに集中し（いわゆるノッチ効果）、しかもその力は、
溶融部を割る方向に作用する。その結果、溶融部に亀裂
（クラック）が発生しやすくなり、耐久性を悪くする原
因となるという問題点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の図６、図７に示
す溶接金属ベローズには、上記の通り溶融部に亀裂（ク
ラック）が発生しやすくなり、耐久性を悪くする原因と
なるという問題点がある。
す溶接金属ベローズには、上記の通り溶融部に亀裂（ク
ラック）が発生しやすくなり、耐久性を悪くする原因と
なるという問題点がある。
【０００７】本発明は、環状プレートの内周部及び外周
部の内側に、ノッチ効果よる応力集中を緩和する手段を
設けた溶接金属ベローズを提供することによって、上記
問題点の解決を図るものである。
部の内側に、ノッチ効果よる応力集中を緩和する手段を
設けた溶接金属ベローズを提供することによって、上記
問題点の解決を図るものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、金属製の複数
枚の環状プレートを並列し、隣接する環状プレートの内
周縁同志及び外周縁同志を、それぞれ溶接によりそれら
の全周を交互に連結して、全体として蛇腹筒状に形成さ
れた溶接金属ベローズにおいて、前記各環状プレートの
内周部及び外周部の各端部に、前記溶接部に形成された
エッジ状合わせ部に発生する応力集中を緩和する手段を
それぞれ施して課題解決の手段としている。
枚の環状プレートを並列し、隣接する環状プレートの内
周縁同志及び外周縁同志を、それぞれ溶接によりそれら
の全周を交互に連結して、全体として蛇腹筒状に形成さ
れた溶接金属ベローズにおいて、前記各環状プレートの
内周部及び外周部の各端部に、前記溶接部に形成された
エッジ状合わせ部に発生する応力集中を緩和する手段を
それぞれ施して課題解決の手段としている。
【０００９】また、前記応力集中を緩和する手段が、互
いに溶接される各環状プレートの対向するそれぞれの面
上で互いに対向する位置に環状に凹設されると共に断面
形状が半円状である窪みで構成して課題解決の手段とし
ている。
いに溶接される各環状プレートの対向するそれぞれの面
上で互いに対向する位置に環状に凹設されると共に断面
形状が半円状である窪みで構成して課題解決の手段とし
ている。
【００１０】更に、前記応力集中を緩和する手段が、互
いに溶接される各環状プレートの対向するそれぞれの面
上で互いに対向する位置に環状に凹設されると共に断面
形状が長軸の楕円形断面、瓢箪型、又は角部が滑らかな
曲線で形成され全体形状が横向きフラスコ状にに形成さ
れることによって課題解決の手段としている。
いに溶接される各環状プレートの対向するそれぞれの面
上で互いに対向する位置に環状に凹設されると共に断面
形状が長軸の楕円形断面、瓢箪型、又は角部が滑らかな
曲線で形成され全体形状が横向きフラスコ状にに形成さ
れることによって課題解決の手段としている。
【００１１】そして、上記対向位置に形成された一対の
断面形状の窪みにより、各溶接部の溶接完了時に、上記
溶接部の内側に環状溝が形成されるようにして課題解決
の手段としている。
断面形状の窪みにより、各溶接部の溶接完了時に、上記
溶接部の内側に環状溝が形成されるようにして課題解決
の手段としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に、図面によりこの発明の実施
形態につて説明する。この実施形態の溶接金属ベローズ
１０も、全体構造は図６に示すように、金属板を打ち抜
き加工、又はプレス加工等によって、波形のドーナツ状
（環状）金属板１２（以下「環状プレート」という）に
形成し、この環状プレート１２の複数枚を、図１〜図４
に示す例では上下方向に積み重ね、全体形状が蛇腹筒状
になるように、上下方向に隣接する環状プレート１２，
１２の内径部間及び外径部間を溶接により交互に結合し
て構成される。更に、上端の環状プレート１２ａがリテ
ーナ１８に溶接され、また下端の環状プレート１２ｂが
アダプタ１９に溶接されている。
形態につて説明する。この実施形態の溶接金属ベローズ
１０も、全体構造は図６に示すように、金属板を打ち抜
き加工、又はプレス加工等によって、波形のドーナツ状
（環状）金属板１２（以下「環状プレート」という）に
形成し、この環状プレート１２の複数枚を、図１〜図４
に示す例では上下方向に積み重ね、全体形状が蛇腹筒状
になるように、上下方向に隣接する環状プレート１２，
１２の内径部間及び外径部間を溶接により交互に結合し
て構成される。更に、上端の環状プレート１２ａがリテ
ーナ１８に溶接され、また下端の環状プレート１２ｂが
アダプタ１９に溶接されている。
【００１３】この実施形態の溶接金属ベローズ１０で
は、溶接部に次に述べるような、応力集中緩和手段が施
されている。図１〜図４は、その１例を示すもので、図
１、図２に示すように、環状プレート１２の外周部及び
内周部を溶接する前に、各環状プレート１２の、互いに
端部を溶接される２枚の環状プレート１２，１２につい
て、その外周部の対向面の両端部の互いに対向する位置
に、半円状の環状の窪み２０，２０が凹設される。同様
の環状の窪み２０，２０は、当該環状プレート１２の内
周部にも凹設されることはいうまでもない。環状の溝２
０，２０は、金属板をド−ナツ状に、且つ波形に加工す
る際、同時にプレス加工等により凹設するのが作業効率
上望ましい。
は、溶接部に次に述べるような、応力集中緩和手段が施
されている。図１〜図４は、その１例を示すもので、図
１、図２に示すように、環状プレート１２の外周部及び
内周部を溶接する前に、各環状プレート１２の、互いに
端部を溶接される２枚の環状プレート１２，１２につい
て、その外周部の対向面の両端部の互いに対向する位置
に、半円状の環状の窪み２０，２０が凹設される。同様
の環状の窪み２０，２０は、当該環状プレート１２の内
周部にも凹設されることはいうまでもない。環状の溝２
０，２０は、金属板をド−ナツ状に、且つ波形に加工す
る際、同時にプレス加工等により凹設するのが作業効率
上望ましい。
【００１４】また、溶接金属ベローズ１０を構成する複
数枚の金属板を、各金属板の間に治具を挿入して積層し
てから、全体をプレス加工することにより、各金属板を
波形のド−ナツ板状に形成すると共に、各金属板の内周
部および外周部に環状の溝２０の凹設加工を同時に施す
ことも可能である。
数枚の金属板を、各金属板の間に治具を挿入して積層し
てから、全体をプレス加工することにより、各金属板を
波形のド−ナツ板状に形成すると共に、各金属板の内周
部および外周部に環状の溝２０の凹設加工を同時に施す
ことも可能である。
【００１５】上記の加工を施した後、所定枚数の環状プ
レート１２を上下方向に積み重ね、全体形状が蛇腹筒状
になるように、上下方向に隣接する環状プレート１２，
１２の内径部間及び外径部間を溶接により交互に結合し
て、溶接金属ベローズ１０が製作される。符号３０は外
周部の溶接ビードを示す。
レート１２を上下方向に積み重ね、全体形状が蛇腹筒状
になるように、上下方向に隣接する環状プレート１２，
１２の内径部間及び外径部間を溶接により交互に結合し
て、溶接金属ベローズ１０が製作される。符号３０は外
周部の溶接ビードを示す。
【００１６】なお、溶接方式としては、ＹＡＧレーザー
溶接、電子ビーム溶接、マイクロプラズマ溶接などが好
適である。また、環状プレート１２は、ステンレス、チ
タン、モネル、インコネル、ハステロイなどの溶接可能
な金属から形成されている。また、ＹＡＧレーザー溶接
等を利用して、環状プレート１２としてアルミニウムな
ども溶接可能である。
溶接、電子ビーム溶接、マイクロプラズマ溶接などが好
適である。また、環状プレート１２は、ステンレス、チ
タン、モネル、インコネル、ハステロイなどの溶接可能
な金属から形成されている。また、ＹＡＧレーザー溶接
等を利用して、環状プレート１２としてアルミニウムな
ども溶接可能である。
【００１７】このようにして製作されたこの実施形態の
溶接金属ベローズ１０では、溶接された一対の環状プレ
ート１２，１２の溶接部、即ち溶接された一対の環状プ
レート１２の内周部及び外周部に、断面円形の環状溝２
１が形成される。この実施形態の場合、環状溝２１の直
径δは、図３に示すように、一対の環状プレート１２，
１２間の隙間Δｔよりも大きい寸法（Δｔ＜δ）に設定
されている。なお、寸法δについては、肉厚ｔ（図４）
が小さくなると、強度上の問題が生じるので、この点を
考慮して設定する必要がある。
溶接金属ベローズ１０では、溶接された一対の環状プレ
ート１２，１２の溶接部、即ち溶接された一対の環状プ
レート１２の内周部及び外周部に、断面円形の環状溝２
１が形成される。この実施形態の場合、環状溝２１の直
径δは、図３に示すように、一対の環状プレート１２，
１２間の隙間Δｔよりも大きい寸法（Δｔ＜δ）に設定
されている。なお、寸法δについては、肉厚ｔ（図４）
が小さくなると、強度上の問題が生じるので、この点を
考慮して設定する必要がある。
【００１８】ベローズとしての使用時、つまり溶接金属
ベローズを伸縮運動させた場合に、溶融部に応力が集中
することは一般に知られているが、その応力集中部の断
面形状を、滑らかな曲線で構成される円形で形成したこ
とにより、応力を分散することが可能となる。
ベローズを伸縮運動させた場合に、溶融部に応力が集中
することは一般に知られているが、その応力集中部の断
面形状を、滑らかな曲線で構成される円形で形成したこ
とにより、応力を分散することが可能となる。
【００１９】即ち、図４に示すように、Ｆ方向の力であ
る伸び方向の力（溶融部を広げようとする力）が作用し
た場合、力は、点ａ、つまり円形断面の中央部に作用す
る。溶融部に形成されている環状溝２１は、断面形状が
円形であるため、曲率は一定で途中に屈曲部あるいは変
曲箇所などが全くないため、点ａに作用する力は、環状
溝２１の全面に均等に分散することになる。したがっ
て、従来例のものにおける前記のノッチ効果による応力
集中を緩和することが可能となる。その結果、この実施
形態の溶接金属ベローズ１０では、ベローズの耐久性を
向上することができる。
る伸び方向の力（溶融部を広げようとする力）が作用し
た場合、力は、点ａ、つまり円形断面の中央部に作用す
る。溶融部に形成されている環状溝２１は、断面形状が
円形であるため、曲率は一定で途中に屈曲部あるいは変
曲箇所などが全くないため、点ａに作用する力は、環状
溝２１の全面に均等に分散することになる。したがっ
て、従来例のものにおける前記のノッチ効果による応力
集中を緩和することが可能となる。その結果、この実施
形態の溶接金属ベローズ１０では、ベローズの耐久性を
向上することができる。
【００２０】なお、溶接された一対の環状プレート１
２，１２間に形成される環状溝２１の断面形状は、円形
が最も応力を分散する効果を有するが、滑らかな曲線で
構成される断面形状であれば、例えば、図５（ａ）に示
すような環状プレート１２の放射線方向が長軸の楕円形
断面２２でもよく、また図８（ｂ）に示すような瓢箪型
の断面形状２３でもよい。そのほか、図８（ｃ）に示す
ような角部が滑らかな曲線で形成され全体形状がフラス
コを横向きにしたような形状２４のものでも、応力集中
を緩和する効果は奏される。
２，１２間に形成される環状溝２１の断面形状は、円形
が最も応力を分散する効果を有するが、滑らかな曲線で
構成される断面形状であれば、例えば、図５（ａ）に示
すような環状プレート１２の放射線方向が長軸の楕円形
断面２２でもよく、また図８（ｂ）に示すような瓢箪型
の断面形状２３でもよい。そのほか、図８（ｃ）に示す
ような角部が滑らかな曲線で形成され全体形状がフラス
コを横向きにしたような形状２４のものでも、応力集中
を緩和する効果は奏される。
【００２１】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明の溶接金
属ベローズによれば、次のような効果が得られる。 （１）環状プレート同志の溶接部（溶融部）に、断面形
状が滑らかな曲線で形成される環状溝を設けたことによ
り、上記溶接部における応力集中を緩和することができ
る。 （２）溶接金属ベローズの溶接部における応力集中を緩
和することができることにより、溶接金属ベローズの耐
久性の向上を図ることが可能となる。
属ベローズによれば、次のような効果が得られる。 （１）環状プレート同志の溶接部（溶融部）に、断面形
状が滑らかな曲線で形成される環状溝を設けたことによ
り、上記溶接部における応力集中を緩和することができ
る。 （２）溶接金属ベローズの溶接部における応力集中を緩
和することができることにより、溶接金属ベローズの耐
久性の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての溶接金属ベローズ
の溶接部を拡大して示す断面図である。
の溶接部を拡大して示す断面図である。
【図２】同溶接完了時の断面図である。
【図３】同溶接部の寸法説明断面図である。
【図４】同作用説明断面図である。
【図５】同変形例を示す溶接部の断面図である。
【図６】従来の溶接金属ベローズの右半分を示す断面図
である。
である。
【図７】同主要部を拡大して示す断面図である。
【図８】同溶接部を拡大して示す断面図である。
【図９】同溶接部の溶接完了時を拡大して示す断面図で
ある。
ある。
【図１０】同溶接部のノッチ効果の説明断面図である。
１０ 溶接金属ベローズ
１２ 環状プレート
２０ 半円状の環状の溝
２１ 断面形状円形の窪み
３０ 溶接ビード
Claims (8)
- 【請求項１】 金属製の複数枚の環状プレートを並列
し、隣接する環状プレートの内周縁同志及び外周縁同志
を、それぞれ溶接により前記内周縁及び外周縁の全周を
交互に連結して、全体として蛇腹筒状に形成された溶接
金属ベローズにおいて、 前記各環状プレートの内周部及び外周部の各端部に、前
記溶接部に形成されたエッジ状合わせ部に発生する応力
集中を緩和する手段がそれぞれ施されていることを特徴
とする溶接金属ベローズ。 - 【請求項２】 前記応力集中を緩和する手段が、互いに
溶接される各環状プレートの対向するそれぞれの溶接面
に円周状に凹設されると共に滑らかな断面曲線で形成さ
れた窪みで構成されていることを特徴とする請求項１記
載の溶接金属ベローズ。 - 【請求項３】 前記窪みが、互いに溶接される各環状プ
レートの対向するそれぞれの溶接面上で互いに対向する
位置に形成されていることを特徴とする請求項２に記載
の溶接金属ベローズ。 - 【請求項４】 前記窪みの断面形状が、半円形に形成さ
れることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の溶
接金属ベローズ。 - 【請求項５】 前記窪みの断面形状が、長軸の楕円形断
面に形成されることを特徴とする請求項２又は請求項３
に記載の溶接金属ベローズ。 - 【請求項６】 前記窪みの断面形状が、瓢箪型に形成さ
れることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の溶
接金属ベローズ。 - 【請求項７】 前記窪みの断面形状が、角部が滑らかな
曲線で形成され全体形状が横向きフラスコ状に形成され
ることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の溶接
金属ベローズ。 - 【請求項８】 互いに溶接される各環状プレートの各溶
接部の内側の互いに対向する箇所に形成された前記断面
形状の窪みにより、各環状プレートの溶接完了時に、環
状溝が上記溶接部の内側に形成されることを特徴とする
請求項４ないし請求項７のいずれかに記載の溶接金属ベ
ローズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002134976A JP2003329133A (ja) | 2002-05-10 | 2002-05-10 | 溶接金属ベローズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002134976A JP2003329133A (ja) | 2002-05-10 | 2002-05-10 | 溶接金属ベローズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003329133A true JP2003329133A (ja) | 2003-11-19 |
Family
ID=29697418
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002134976A Pending JP2003329133A (ja) | 2002-05-10 | 2002-05-10 | 溶接金属ベローズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003329133A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103752995A (zh) * | 2013-12-20 | 2014-04-30 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于阀门应力分散的焊接方法 |
| JPWO2016121098A1 (ja) * | 2015-01-30 | 2017-11-09 | 入江工研株式会社 | 金属シール部品、金属シール構造、及び金属シール部品の製造方法 |
| CN113909765A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-01-11 | 深圳前海瑞集科技有限公司 | 一种引导焊接系统 |
-
2002
- 2002-05-10 JP JP2002134976A patent/JP2003329133A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103752995A (zh) * | 2013-12-20 | 2014-04-30 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于阀门应力分散的焊接方法 |
| JPWO2016121098A1 (ja) * | 2015-01-30 | 2017-11-09 | 入江工研株式会社 | 金属シール部品、金属シール構造、及び金属シール部品の製造方法 |
| CN113909765A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-01-11 | 深圳前海瑞集科技有限公司 | 一种引导焊接系统 |
| CN113909765B (zh) * | 2021-11-03 | 2023-09-29 | 深圳前海瑞集科技有限公司 | 一种引导焊接系统 |
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