JP4868120B2

JP4868120B2 - 樹脂ベローズおよびその製造方法

Info

Publication number: JP4868120B2
Application number: JP2005356208A
Authority: JP
Inventors: 賢一安喰
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2025-12-09
Also published as: JP2007162737A

Description

本発明は、樹脂製のベローズとその製造方法に関するものである。本発明のベローズは例えば、弁（特に制御弁）、ポンプ、圧力スイッチ、アキュムレータまたはシリンダロッドカバーなど各種の圧力機器に用いられる。

樹脂製のベローズを製造するに際しては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の樹脂材料よりなる円筒状素材を用意し、この円筒状素材の一端をチャック冶具にてチャックし、チャックした円筒状素材の内径および外径を交互に反チャック側からメスまたはバイトよりなる加工冶具にて加工することにより伸縮自在な蛇腹を形成している。

また、樹脂製のベローズにはその製品仕様として、蛇腹部のみよりなる蛇腹単体構造のもの、蛇腹部の一端にフランジ部を設けた片側フランジ構造のもの、あるいは蛇腹部の両端にそれぞれフランジ部を設けた両側フランジ構造のものなどがあるが、このうち蛇腹単体構造および片側フランジ構造については、上記製法にもとづくＮＣ旋盤による自動加工が可能とされており（概ねφ５０以下の製品を製造可能）、この自動加工により工数が少なく廉価でしかも高品質の製品が提供されている。

しかしながら、両側フランジ構造でしかも大径の製品については、反チャック側にもフランジ部がありこのフランジ部の重量が重いことから、反チャック側から順次蛇腹を加工していくに連れ、フランジ部が自重で傾き、芯ずれ（回転ぶれによる蛇腹膜厚のばらつき）が生じることがある。したがって、このような芯ずれが生じないようフランジ部を押えながら加工する必要があり、このためＮＣ旋盤等による自動加工を実施することができない問題がある。自動加工を実施できないと、すべては手作業となり、自動加工と比較して工数が多いのはもちろんのこと、最も重要な蛇腹の寸法にばらつきを生じやすく、バネ定数、耐久寿命、伸縮性（座屈現象の生じやすさ）等に影響し、機能の低下を招く虞がある。

また、本発明に対する先行特許文献として特開平８−３２６９１５号公報（特許文献１）があり、この先行特許文献には、図６（Ｄ）に示すように、伸縮自在に設けられた蛇腹部５２と、この蛇腹部５２の両端に結合された端板部５３とからなるベローズ５１において、蛇腹部５２と端板部５３は、互いに線膨張係数の近似した樹脂材または同一種類の樹脂材よりなり、両者５２，５３が一体成形によって気密に結合されているベローズ５１が掲載されており、またその製造方法として図６（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、蛇腹部５２を構成する樹脂材５２Ａから端板部５３との結合部５２Ｂａを有する蛇腹母体５２Ｂを形成する第１工程と、蛇腹母体５２Ｂと端板部５３を構成する樹脂材５３Ａとを一体成形してベローズ母体５１Ａを形成する第２工程と、ベローズ母体５１Ａから切削によって端板部５３および蛇腹部５２を形成する第３工程とからなるベローズの製造方法が掲載されている。

しかしながら、このように蛇腹部５２と端板部５３を一体成形する場合には、その樹脂材質が限定される不都合があり、また一体成形では、後の工程で切除する部位（図６（Ｃ）における５３Ａａ）が生じることから、成形材料の歩留まりが良くないと云う不都合がある。また、一体成形してから蛇腹を加工する手順であると、蛇腹部５２と端板部５３の外径寸法差が大きい場合、蛇腹を加工する工程において加工冶具を径方向に移動させる距離が長くなることから、冶具の移動に時間がかかり、よってタクトタイムが長いと云う不都合もある。

特開平８−３２６９１５号公報

本発明は以上の点に鑑みて、両側フランジ構造の樹脂ベローズについて自動加工を可能とすることを目的とし、併せて、樹脂材質が限定されず歩留まりが良好で蛇腹加工のタクトタイムが短い樹脂ベローズとその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１によるベローズは、蛇腹部の両端にフランジ部を有する両側フランジ構造の樹脂ベローズにおいて、前記蛇腹部とフランジ部を互いに組み立てられる別部品として有してこれらを互いに嵌合する構造とし、前記蛇腹部は樹脂材料によって成形され、その軸方向中央に伸縮自在な蛇腹が設けられ、前記蛇腹の両端に環状のブロック体が一体に設けられ、前記ブロック体の端部外周に環状段差状のフランジ装着部が設けられ、前記フランジ部は前記蛇腹部と同種または異種の樹脂材料により成形されるとともに前記フランジ装着部に軸方向一方から嵌合され、前記蛇腹部と前記フランジ部の組立面に、両者の間を密封するシール部材と、両者を互いに抜け止めする抜け止め係合部とを有し、前記シール部材は、環状溝状のシール装着部に装着されたパッキンよりなり、前記抜け止め係合部は、前記シール装着部の内側に位置して設けられた互いに係合する凹部および凸部の組み合わせよりなることを特徴とする。

また、本発明の請求項２によるベローズの製造方法は、請求項１記載の樹脂ベローズの製造方法において、前記蛇腹部と前記フランジ部を互いに組み立てられる別部品として製作する工程と、前記シール装着部に前記シール部材を装着するとともに前記抜け止め係合部を係合させながら前記蛇腹部と前記フランジ部を組み立てる工程とを順次実施し、前記蛇腹部を製作する工程における前記蛇腹の加工は、前記蛇腹部の一端をチャック冶具により片持ちで保持した状態で、前記チャックした蛇腹部を回転させつつその内径および外径を交互に反チャック側からメスまたはバイトよりなる加工冶具にて加工することにより伸縮自在な蛇腹を形成することを特徴とする。

本発明は、以下の効果を奏する。

上記構成を備えた本発明のベローズにおいては、蛇腹部とフランジ部が互いに組み立てられる樹脂材料製の別部品とされてこれらを互いに嵌合する構造とされているために、蛇腹部は単独で製作可能であり、よって蛇腹部はその製作時に上記蛇腹単体構造と同様、自動加工されることが可能とされている。したがって、工数およびコストを削減するとともに最も重要な蛇腹の寸法精度を向上させることができ、バネ定数、耐久寿命、伸縮性等について安定した機能を発揮する両側フランジ構造の樹脂ベローズ製品を提供することができる。

また、蛇腹部とフランジ部の組立面に両者の間を密封するパッキンよりなるシール部材が配置されているために、蛇腹部とフランジ部は一体成形されなくても、両者間の密封性を確保することが可能とされている。一体成形されない蛇腹部とフランジ部は嵌合により組み立てられるが、両者を互いに軸方向に抜け止めする凹部および凸部の組み合わせよりなる抜け止め係合部が併せ設けられているために、両者の嵌合が外れることはない。したがって、両者を一体成形する必要がないことから、樹脂材質が限定されることがなく、よって用途や仕様に応じて樹脂材質を自由に選択可能な両側フランジ構造の樹脂ベローズ製品を提供することができる。

また、上記工程を備えた本発明の製造方法においては、蛇腹部とフランジ部を互いに組み立てられる樹脂材料製の別部品として製作するために、蛇腹部を単独で製作可能であり、よって蛇腹部をその製作時に上記蛇腹単体構造と同様、自動加工することが可能とされている。したがって、工数およびコストを削減するとともに最も重要な蛇腹の寸法精度を向上させることができ、バネ定数、耐久寿命、伸縮性等について安定した機能を発揮する両側フランジ構造の樹脂ベローズ製品を提供することができる。

また、シール装着部にシール部材を装着するとともに抜け止め係合部を係合させながら蛇腹部とフランジ部を組み立てることにしたために、蛇腹部とフランジ部を一体成形する必要がない。したがって、樹脂材質が限定されないことから、用途や仕様に応じて樹脂材質を自由に選択可能な両側フランジ構造の樹脂ベローズ製品を提供することができる。

また、蛇腹部とフランジ部を一体成形する必要がないことから、一体成形に必要とされる後の工程で切除する材料が不要とされる。したがって、一体成形の場合と比較して、成形材料の歩留まりを改善することができる。

更にまた、蛇腹部単体の状態で蛇腹加工を行なうことから、加工冶具の移動時間にフランジ部の外径寸法の大きさは関係しないことになる。したがって、加工冶具の移動時間を短縮し、タクトタイムを短かくすることができる。
また、蛇腹部を製作する工程における蛇腹の加工は、蛇腹部の一端をチャック冶具により片持ちで保持した状態で、チャックした蛇腹部を回転させつつその内径および外径を交互に反チャック側からメスまたはバイトよりなる加工冶具にて加工することにより伸縮自在な蛇腹を形成することとされている。したがって、蛇腹部をチャック冶具により片持ちで保持しても、別部品とした反チャック側のフランジ部の重量が軽減されているので、蛇腹部は自重により傾くことがなく、よって芯ずれが生じるのを防止することができる。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の実施例に係るベローズ１の断面を示している。このベローズ１は、蛇腹部２の両端にそれぞれフランジ部１１を設けた両側フランジ構造の樹脂ベローズであって、以下のように構成されている。

すなわち先ず、蛇腹部２とその両側に配置されるフランジ部１１とが互いに組み立てられる別部品として設けられており、蛇腹部２の両端外周にそれぞれフランジ部１１が組み合わされている。

蛇腹部２は、ＰＴＦＥ等の所定の樹脂材料によって円筒状に成形されており、その軸方向中央に伸縮自在な蛇腹３が設けられるとともに、蛇腹３の両端にそれぞれ環状のブロック体４が一体に設けられている。ブロック体４の端部外周にはそれぞれ環状段差状のフランジ装着部５が設けられており、この装着部５にフランジ部１１が軸方向一方から圧入嵌合されている。フランジ部１１はそれぞれ蛇腹部２と同種または異種の樹脂材料により環状に成形されている。

図上左側のフランジ部１１とブロック体４の間には、Ｏリング等のパッキンよりなるシール部材２１が介装されており、これにより両者４，１１間すなわち蛇腹部２およびフランジ部１１間の密封性が確保されている。シール部材２１は、ブロック体４の装着部５円筒面に設けた環状溝状のシール装着部６に装着されてフランジ部１１内周面に密接している。

また、このシール装着部６の内側に位置して、組立面である装着部５円筒面とフランジ部１１内周面には、蛇腹部２およびフランジ部１１を互いに軸方向に抜け止めするための抜け止め係合部２２が設けられており、当該実施例ではこの抜け止め係合部２２が、装着部５円筒面に設けた環状の凹部７と、フランジ部１１内周面に設けた環状の凸部１２との組み合わせにより構成されている。

図上右側のフランジ部１１とブロック体４との間にはシール部材は介装されていないが、必要に応じて、上記左側と同様にシール部材を介装することが可能である（後記図４および図５に係る実施例参照）。また、組立面である装着部５円筒面とフランジ部１１内周面には、上記左側と同様に蛇腹部２およびフランジ部１１を互いに軸方向に抜け止めする抜け止め係合部２２が設けられており、当該実施例ではこの抜け止め係合部２２が、装着部５円筒面に設けた環状の凹部７と、フランジ部１１内周面に設けた環状の凸部１２との組み合わせにより構成されている。

図２に示すように、上記樹脂ベローズ１を製造するに際しては、蛇腹部２とその両側のフランジ部１１とを別部品として個別に製作し、個別に製作してから組み立てる。したがって個別に製作した段階で既に、蛇腹部２には、伸縮自在な蛇腹３、両端のブロック体４、フランジ装着部５、シール装着部７および凹部８がすべて形成され、フランジ部１１には、凸部１２が形成されている。そして、このように各部品を完全に製作し終わってから、シール装着部６にシール部材２１を装着するとともに抜け止め係合部２２を係合させつつ蛇腹部２と両側のフランジ部１１とを組み立てる。

上記構成の樹脂ベローズ１によれば、以下の作用効果を奏することか可能である。

すなわち先ず、蛇腹部２とフランジ部１１とが互いに組み立てられる別部品とされているために、蛇腹部２は単独で製作されることが可能であり、よって蛇腹部２はその製作時に蛇腹単体構造と同様、自動加工されることが可能とされている。したがって、工数およびコストを削減するとともに最も重要な蛇腹３の寸法精度を向上させることができ、バネ定数、耐久寿命、伸縮性等について安定した機能を発揮する両側フランジ構造の樹脂ベローズ製品を提供することができる。

また、上記構成の樹脂ベローズ１においては、蛇腹部２とフランジ部１１の組立面に両者２，１１の間を密封するシール部材２１が配置されているために、蛇腹部２とフランジ部１１は一体成形されなくても、両者２，１１間の密封性を確保することが可能とされている。一体成形されない蛇腹部２とフランジ部１１は上記したように圧入嵌合等により組み立てられるが、両者２，１１を互いに軸方向に抜け止めする抜け止め係合部２２が設けられているために、両者２，１１の嵌合は外れることがない。したがって、両者２，１１を一体成形する必要がないことから、樹脂材質が限定されることがなく、よって用途や仕様に応じて樹脂材質を自由に選択可能な両側フランジ構造の樹脂ベローズ製品を提供することができる。

また、上記ベローズ１の製造方法によれば、以下の作用効果を奏することか可能である。

すなわち先ず、蛇腹部２とフランジ部１１とを互いに組み立てられる別部品として製作するために、蛇腹部２を単独で製作することが可能であり、よって蛇腹部２をその製作時に蛇腹単体構造と同様、自動加工することが可能とされている。したがって、工数およびコストを削減するとともに最も重要な蛇腹３の寸法精度を向上させることができ、バネ定数、耐久寿命、伸縮性等について安定した機能を発揮する両側フランジ構造の樹脂ベローズ製品を提供することができる。

尚、この蛇腹３の自動加工はＮＣ旋盤等により行なわれ、すなわち図３に示すように、蛇腹部２の一端をチャック冶具３１にてチャックし、チャックした蛇腹部２を回転させつつその内径および外径を交互に反チャック側からメスまたはバイトよりなる加工冶具３２にて加工することにより伸縮自在な蛇腹３を形成するものであって、図示するように蛇腹部２をチャック冶具３１により片持ちで保持しても、別部品とした反チャック側のフランジ部１１の重量が軽減されているので、蛇腹部２は自重により傾くことがなく、よって芯ずれが生じるのを防止することができる。また、チャック側もフランジ部１１が別部品とされて蛇腹部２はその外径寸法が縮小されているので、比較的小径のチャック冶具３１を利用することができるメリットもある。

また、上記製造方法においては、シール装着部６にシール部材２１を装着するとともに抜け止め係合部２２を係合させながら蛇腹部２とフランジ部１１を組み立てることにしたために、蛇腹部２とフランジ１１部とを一体成形する必要がない。したがって、樹脂材質が限定されないことから、用途や仕様に応じて樹脂材質を自由に選択可能な両側フランジ構造の樹脂ベローズ製品を提供することができる。

また、蛇腹部２とフランジ部１１とを一体成形する必要がないことから、一体成形に必要とされる後の工程で切除する材料が不要とされる。したがって、一体成形の場合と比較して、成形材料の歩留まりを改善することができる。

また、蛇腹部２単体の状態で蛇腹３の加工を行なうことから、加工冶具３２の移動時間にフランジ部１１の外径寸法の大きさは全く関係しないことになる。したがって、加工冶具３２の移動時間を短縮し、タクトタイムを短かくすることができる。

尚、上記実施例では、両側のフランジ部１１は、軸方向に非対称形状とされているが、例えば図４および図５に示すように、両側のフランジ部１１が対称形状である場合には、蛇腹部２とフランジ部１１の分割構造を対称構造とすることにより、分割したフランジ部１１について、部品を共用化できるメリットが生じることになる。

本発明の実施例に係る樹脂ベローズの半裁断面図同樹脂ベローズの製造方法を示す半裁断面図同ベローズにおける蛇腹加工方法を示す説明図本発明の他の実施例に係る樹脂ベローズの半裁断面図同樹脂ベローズの製造方法を示す半裁断面図従来例に係るベローズの製造方法を示す説明図

符号の説明

１樹脂ベローズ
２蛇腹部
３蛇腹
４ブロック体
５フランジ装着部
６シール装着部
７凹部
１１フランジ部
１２凸部
２１シール部材
２２抜け止め係合部
３１チャック冶具
３２加工冶具

Claims

蛇腹部（２）の両端にフランジ部（１１）を有する両側フランジ構造の樹脂ベローズ（１）において、
前記蛇腹部（２）とフランジ部（１１）を互いに組み立てられる別部品として有してこれらを互いに嵌合する構造とし、
前記蛇腹部（２）は樹脂材料によって成形され、その軸方向中央に伸縮自在な蛇腹（３）が設けられ、前記蛇腹（３）の両端に環状のブロック体（４）が一体に設けられ、前記ブロック体（４）の端部外周に環状段差状のフランジ装着部（５）が設けられ、
前記フランジ部（１１）は前記蛇腹部（２）と同種または異種の樹脂材料により成形されるとともに前記フランジ装着部（５）に軸方向一方から嵌合され、
前記蛇腹部（２）と前記フランジ部（１１）の組立面に、両者の間を密封するシール部材（２１）と、両者を互いに抜け止めする抜け止め係合部（２２）とを有し、
前記シール部材（２１）は、環状溝状のシール装着部（６）に装着されたパッキンよりなり、
前記抜け止め係合部（２２）は、前記シール装着部（６）の内側に位置して設けられた互いに係合する凹部（７）および凸部（１２）の組み合わせよりなることを特徴とする樹脂ベローズ。
請求項１記載の樹脂ベローズ（１）の製造方法において、
前記蛇腹部（２）と前記フランジ部（１１）を互いに組み立てられる別部品として製作する工程と、前記シール装着部（６）に前記シール部材（２１）を装着するとともに前記抜け止め係合部（２２）を係合させながら前記蛇腹部（２）と前記フランジ部（１１）を組み立てる工程とを順次実施し、
前記蛇腹部（２）を製作する工程における前記蛇腹（３）の加工は、前記蛇腹部（２）の一端をチャック冶具（３１）により片持ちで保持した状態で、前記チャックした蛇腹部（２）を回転させつつその内径および外径を交互に反チャック側からメスまたはバイトよりなる加工冶具（３２）にて加工することにより伸縮自在な蛇腹（３）を形成することを特徴とする樹脂ベローズの製造方法。