JP5764337B2 - Manufacturing method and molding apparatus for sealing member - Google Patents

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Description

本発明は、シリンダ内でのピストンの往復運動により気体を輸送するピストン真空ポンプ(往復動ポンプ)に用いられるシール部材に関し、更に詳しくは、シリンダ内を摺動するピストンに装着されるシール部材の製造方法及びこれに適した成形装置に関する。   The present invention relates to a seal member used in a piston vacuum pump (reciprocating pump) that transports gas by reciprocating movement of a piston in a cylinder, and more specifically, a seal member mounted on a piston that slides in a cylinder. The present invention relates to a manufacturing method and a molding apparatus suitable for the manufacturing method.

ピストン真空ポンプは、シリンダと、シリンダの内部を移動可能なピストンとを有し、シリンダ内におけるピストンの往復動により吸気と排気とを交互に行う容積移送式のドライ真空ポンプである。   The piston vacuum pump is a volume transfer type dry vacuum pump that includes a cylinder and a piston that can move inside the cylinder, and alternately performs intake and exhaust by reciprocation of the piston in the cylinder.

この種の真空ポンプは、シリンダの内面とピストンの周面との間のシール性が求められている。例えば下記特許文献1には、シリンダとピストンとによって形成される吸排気室に対して遠ざかる方向に延びる補助シール部を有するカップパッキンを備えた真空ポンプが記載されている。上記補助シール部は、カップパッキンの縁部にフランジ状に一体形成されている。   This type of vacuum pump is required to have a sealing property between the inner surface of the cylinder and the peripheral surface of the piston. For example, Patent Document 1 below discloses a vacuum pump including a cup packing having an auxiliary seal portion extending in a direction away from an intake / exhaust chamber formed by a cylinder and a piston. The auxiliary seal portion is integrally formed in a flange shape at the edge of the cup packing.

特開2003−328937号公報JP 2003-328937 A

近年、ピストン真空ポンプには、シリンダとピストンとの間のシール性の向上と、真空ポンプの耐久性の向上とが求められている。しかしながら、シリンダ内面を摺動するピストンのシール部は、ポンプの運転時間に応じて経時的に磨耗し、磨耗量が多くなるほどシール性が低下する傾向がある。その結果、排気性能が低下し、ポンプの寿命が短くなる。   In recent years, piston vacuum pumps are required to improve the sealing performance between the cylinder and the piston and to improve the durability of the vacuum pump. However, the seal portion of the piston that slides on the inner surface of the cylinder is worn over time according to the operation time of the pump, and the sealing performance tends to decrease as the wear amount increases. As a result, the exhaust performance is reduced and the life of the pump is shortened.

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、シリンダとピストンとの間のシール性を維持しつつポンプの耐久性の向上を図ることができるシール部材の製造方法及び成形装置を提供することにある。   In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a manufacturing method and a molding apparatus of a sealing member capable of improving the durability of the pump while maintaining the sealing performance between the cylinder and the piston. It is in.

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るシール部材の製造方法は、シリンダ内を往復動するピストンに取り付けられ、円形の平面部と、上記平面部の周縁に形成された環状のシール部とを有するシール部材の製造方法であって、第1の内径を有する第1の円筒部と、上記第1の円筒部の一端に形成された第1の底面部とを有する第1の治具に、上記第1の内径よりも大きい第1の外径を有する円形の樹脂シートを装着することを含む。
上記第1の内径よりも小さい第2の外径を有する第2の円筒部と、上記第2の円筒部の一端に形成された第2の底面部とを有する第2の治具は、上記第1の治具に装着される。
上記第1の底面部と上記第2の底面部とにより上記シート部材を所定圧力で挟圧し、上記第1の治具と上記第2の治具とを所定温度に加熱することで、上記第1の底面部と上記第2の底面部との間に上記平面部が形成され、上記第1の円筒部と上記第2の円筒部との間に上記シール部が形成される。
In order to achieve the above object, a manufacturing method of a sealing member according to an aspect of the present invention is provided with a circular flat surface portion and an annular seal formed on a peripheral edge of the flat surface portion, which are attached to a piston that reciprocates in a cylinder. A first member having a first cylindrical portion having a first inner diameter and a first bottom portion formed at one end of the first cylindrical portion. Mounting a circular resin sheet having a first outer diameter larger than the first inner diameter on the tool.
A second jig having a second cylindrical portion having a second outer diameter smaller than the first inner diameter and a second bottom surface portion formed at one end of the second cylindrical portion; Attached to the first jig.
The sheet member is clamped at a predetermined pressure by the first bottom surface portion and the second bottom surface portion, and the first jig and the second jig are heated to a predetermined temperature. The flat portion is formed between the first bottom surface portion and the second bottom surface portion, and the seal portion is formed between the first cylindrical portion and the second cylindrical portion.

本発明の一形態に係る成形装置は、金属製の第1の治具と、金属製の第2の治具と、締め付け機構とを具備する。
上記第1の治具は、第1の端部を有し第1の内径で形成された第1の円筒部と、上記第1の端部に形成された第1の底面部とを含み、前記第1の内径よりも大きい第1の外径を有する円形の樹脂シートが装着される。
上記第2の治具は、第2の端部を有し上記第1の内径よりも小さい第2の外径で形成された第2の円筒部と、上記第2の端部に形成された第2の底面部とを含む。上記第2の治具は、上記第1の底面部と上記第2の底面部とで上記樹脂シートを挟持し、上記第1の円筒部と上記第2の円筒部とで上記樹脂シートの周縁を挟持する。
上記締め付け機構は、上記第1の底面部と上記第2の底面部とが近接する方向に上記第1の治具と上記第2の治具とを締め付ける。
The shaping | molding apparatus which concerns on one form of this invention comprises the metal 1st jig | tool, the metal 2nd jig | tool, and the clamping mechanism.
The first jig includes a first cylindrical portion having a first end portion and formed with a first inner diameter, and a first bottom surface portion formed at the first end portion, A circular resin sheet having a first outer diameter larger than the first inner diameter is mounted.
The second jig includes a second cylindrical portion having a second end portion and a second outer diameter smaller than the first inner diameter, and the second end portion. And a second bottom surface portion. The second jig holds the resin sheet between the first bottom surface portion and the second bottom surface portion, and the peripheral edge of the resin sheet between the first cylindrical portion and the second cylindrical portion. Pinch.
The tightening mechanism tightens the first jig and the second jig in a direction in which the first bottom surface portion and the second bottom surface portion are close to each other.

本発明の一実施形態に係るシール部材が装着されたピストンを備えた真空ポンプの構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the vacuum pump provided with the piston with which the sealing member which concerns on one Embodiment of this invention was mounted | worn. 上記ピストン及びその周辺構造を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the said piston and its peripheral structure. 上記ピストンの動作を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining operation | movement of the said piston. 上記シール部材を成形する成形装置の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the shaping | molding apparatus which shape | molds the said sealing member. 上記成形装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the said shaping | molding apparatus. 上記成形装置からシール部材を取り出す工程を説明する概略断面図である。It is a schematic sectional drawing explaining the process of taking out a sealing member from the said shaping | molding apparatus. 成形条件を異ならせて作製した複数のシール部材を用いて真空ポンプを構成したときの各シール部材の磨耗量を示す一実験結果である。It is one experimental result which shows the abrasion loss of each seal member when a vacuum pump is comprised using the some seal member produced by making molding conditions different. 成形条件を異ならせて作製した複数のシール部材を用いて真空ポンプを構成したときの当該真空ポンプの消費電力を示す一実験結果である。It is one experimental result which shows the power consumption of the said vacuum pump when a vacuum pump is comprised using the some sealing member produced by making shaping | molding conditions different. 上記シール部材の成形温度と磨耗量との関係を示す一実験結果である。It is one experimental result which shows the relationship between the molding temperature of the said sealing member, and the amount of wear. 上記シール部材の成形温度と真空ポンプの消費電力との関係を示す一実験結果である。It is one experimental result which shows the relationship between the molding temperature of the said sealing member, and the power consumption of a vacuum pump. 上記シール部材の成形温度と真空ポンプの温度上昇量との関係を示す一実験結果である。It is one experimental result which shows the relationship between the molding temperature of the said sealing member, and the temperature rise amount of a vacuum pump.

本発明の一実施形態に係るシール部材の製造方法は、シリンダ内を往復動するピストンに取り付けられ、円形の平面部と、上記平面部の周縁に形成された環状のシール部とを有するシール部材の製造方法であって、第1の内径を有する第1の円筒部と、上記第1の円筒部の一端に形成された第1の底面部とを有する第1の治具に、上記第1の内径よりも大きい第1の外径を有する円形の樹脂シートを装着することを含む。
上記第1の内径よりも小さい第2の外径を有する第2の円筒部と、上記第2の円筒部の一端に形成された第2の底面部とを有する第2の治具は、上記第1の治具に装着される。
上記第1の底面部と上記第2の底面部とにより上記シート部材を所定圧力で挟圧し、上記第1の治具と上記第2の治具とを所定温度に加熱することで、上記第1の底面部と上記第2の底面部との間に上記平面部が形成され、上記第1の円筒部と上記第2の円筒部との間に上記シール部が形成される。
A manufacturing method of a seal member according to an embodiment of the present invention is a seal member that is attached to a piston that reciprocates in a cylinder, and that has a circular flat surface portion and an annular seal portion formed on the periphery of the flat surface portion. A first jig having a first cylindrical portion having a first inner diameter and a first bottom surface portion formed at one end of the first cylindrical portion; Mounting a circular resin sheet having a first outer diameter larger than the inner diameter.
A second jig having a second cylindrical portion having a second outer diameter smaller than the first inner diameter and a second bottom surface portion formed at one end of the second cylindrical portion; Attached to the first jig.
The sheet member is clamped at a predetermined pressure by the first bottom surface portion and the second bottom surface portion, and the first jig and the second jig are heated to a predetermined temperature. The flat portion is formed between the first bottom surface portion and the second bottom surface portion, and the seal portion is formed between the first cylindrical portion and the second cylindrical portion.

上記樹脂シートは、第1の治具と第2の治具とにより所定圧力で挟圧され、さらに所定温度に加熱されることで、平面部と、その周縁に形成された環状のシール部とを有するシール部材が形成される。上記製造方法によれば、シール部材を加熱しながら成形するようにしているため、シール部の径外方へ向かう弾性力を調整することができる。すなわちシール部材を加熱成形することで、非加熱で成形する場合と比較して、シール部の径外方へ向かう弾性力を低下させることができる。   The resin sheet is sandwiched between a first jig and a second jig at a predetermined pressure, and further heated to a predetermined temperature, whereby a flat portion and an annular seal portion formed on the periphery thereof are provided. Is formed. According to the manufacturing method, since the sealing member is molded while being heated, it is possible to adjust the elastic force toward the outside of the diameter of the sealing portion. That is, by heat-molding the seal member, it is possible to reduce the elastic force toward the outside of the diameter of the seal portion as compared to the case of molding without heating.

したがって当該シール部材をドライ真空ポンプのピストンに装着して使用する際、シリンダの内面に対してシール部材のシール部を適度な弾性力で圧接させることができるようになり、シール部の不必要な磨耗が抑制される。これにより、シリンダとピストンとの間のシール性を維持しつつポンプの耐久性の向上を図ることができる。またシール部の良好なシール性を維持できるため、ポンプの消費電力の低減を図ることができる。   Therefore, when the seal member is used by being attached to the piston of the dry vacuum pump, the seal portion of the seal member can be pressed against the inner surface of the cylinder with an appropriate elastic force, and the seal portion is unnecessary. Wear is suppressed. Thereby, the durability of the pump can be improved while the sealing performance between the cylinder and the piston is maintained. Moreover, since the favorable sealing performance of a seal part can be maintained, the power consumption of a pump can be reduced.

上記所定温度は特に限定されず、シール部材の大きさ、要求されるシール特性および耐久性に応じて適宜設定される。加熱温度が低温であるほどシール部の径外方に向かう弾性力は大きくなる傾向にあり、加熱温度が高温であるほど上記弾性力は低下する傾向にある。一実施形態において上記所定温度は、例えば160℃以上250℃以下である。   The said predetermined temperature is not specifically limited, It sets suitably according to the magnitude | size of a sealing member, the required sealing characteristic, and durability. As the heating temperature is lower, the elastic force toward the outside of the seal portion tends to increase, and as the heating temperature is higher, the elastic force tends to decrease. In one embodiment, the predetermined temperature is, for example, 160 ° C. or higher and 250 ° C. or lower.

上記樹脂シートの構成材料も特に限定されず、例えば、ポリテトラフルオロエチレンシートで構成される。   The constituent material of the resin sheet is not particularly limited, and is composed of, for example, a polytetrafluoroethylene sheet.

本発明の一実施形態に係る成形装置は、円形の樹脂シートを成形する成形装置であって、金属製の第1の治具と、金属製の第2の治具と、締め付け機構とを具備する。
上記第1の治具は、第1の端部を有し第1の内径で形成された第1の円筒部と、上記第1の端部に形成された第1の底面部とを含み、前記第1の内径よりも大きい第1の外径を有する円形の樹脂シートが装着される。
上記第2の治具は、第2の端部を有し上記第1の内径よりも小さい第2の外径で形成された第2の円筒部と、上記第2の端部に形成された第2の底面部とを含む。上記第2の治具は、上記第1の底面部と上記第2の底面部とで上記樹脂シートを挟持し、上記第1の円筒部と上記第2の円筒部とで上記樹脂シートの周縁を挟持する。
上記締め付け機構は、上記第1の底面部と上記第2の底面部とが近接する方向に上記第1の治具と上記第2の治具とを締め付ける。
A molding apparatus according to an embodiment of the present invention is a molding apparatus that molds a circular resin sheet, and includes a first metal jig, a second metal jig, and a tightening mechanism. To do.
The first jig includes a first cylindrical portion having a first end portion and formed with a first inner diameter, and a first bottom surface portion formed at the first end portion, A circular resin sheet having a first outer diameter larger than the first inner diameter is mounted.
The second jig includes a second cylindrical portion having a second end portion and a second outer diameter smaller than the first inner diameter, and the second end portion. And a second bottom surface portion. The second jig holds the resin sheet between the first bottom surface portion and the second bottom surface portion, and the peripheral edge of the resin sheet between the first cylindrical portion and the second cylindrical portion. Pinch.
The tightening mechanism tightens the first jig and the second jig in a direction in which the first bottom surface portion and the second bottom surface portion are close to each other.

上記樹脂シートは、上記第1の内径よりも大きい外径を有する。第1の治具及び第2の治具は、上記樹脂シートを所定圧力で挟圧する。また第1の治具及び第2の治具はいずれも金属製であるため、外部から供給される熱を樹脂シートへ効率よく伝達する。したがって上記成形装置によれば、樹脂シートを所定の形状にプレスした状態で樹脂シートの加熱処理が可能となるため、径外方へ向かう弾性力が適度に調整されたシール部を有するシール部材を成形することができる。   The resin sheet has an outer diameter larger than the first inner diameter. The first jig and the second jig clamp the resin sheet with a predetermined pressure. Moreover, since both the first jig and the second jig are made of metal, the heat supplied from the outside is efficiently transmitted to the resin sheet. Therefore, according to the molding apparatus, since the heat treatment of the resin sheet can be performed in a state in which the resin sheet is pressed into a predetermined shape, the sealing member having the seal portion in which the elastic force toward the outer diameter is appropriately adjusted is provided. Can be molded.

上記成形装置は、上記第1の治具と上記第2の治具とを加熱する加熱機構をさらに具備してもよい。上記加熱機構は、第1の治具及び第2の治具の少なくとも一方に備えられてもよいし、これら治具とは別に構成されてもよい。   The molding apparatus may further include a heating mechanism that heats the first jig and the second jig. The heating mechanism may be provided in at least one of the first jig and the second jig, or may be configured separately from these jigs.

上記第1の治具は、上記第1の円筒部の中心に設けられ上記樹脂シートの中心孔に嵌合可能な第1の嵌合部をさらに有してもよい。一方、上記第2の治具は、上記第2の円筒部の中心に設けられ上記第1の嵌合部に嵌合可能な第2の嵌合部をさらに有してもよい。
これにより、樹脂シートの周縁部にシール部を均一に形成することができる。また第1の治具に対して、樹脂シート及び第2の治具を精度よく位置決めすることができる。
The first jig may further include a first fitting portion that is provided at the center of the first cylindrical portion and can be fitted into the center hole of the resin sheet. On the other hand, the second jig may further include a second fitting portion that is provided at the center of the second cylindrical portion and can be fitted to the first fitting portion.
Thereby, a sealing part can be uniformly formed in the peripheral part of a resin sheet. In addition, the resin sheet and the second jig can be accurately positioned with respect to the first jig.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態に係るシール部材が適用される真空ポンプの一例を示す断面図である。本実施形態では、真空ポンプとして揺動ピストン型ドライ真空ポンプを例に挙げて説明する。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a vacuum pump to which a sealing member according to an embodiment of the present invention is applied. In the present embodiment, a swing piston type dry vacuum pump will be described as an example of the vacuum pump.

[真空ポンプの概略構成]
同図に示すように真空ポンプ1は、モータ2、シャフト3、コネクティングロッド4、ピストン5、シリンダ6、吸気室7及び排気室8を有する。コネクティングロッド4、ピストン5、シリンダ6、吸気室7及び排気室8は「気筒」を構成しており、当該真空ポンプ1は2基の気筒を有する。図2は、気筒を拡大して示す図である。なお、気筒の数はそれぞれ2基に限られず、1基あるいは3基以上であってもよい。
[Schematic configuration of vacuum pump]
As shown in the figure, the vacuum pump 1 includes a motor 2, a shaft 3, a connecting rod 4, a piston 5, a cylinder 6, an intake chamber 7 and an exhaust chamber 8. The connecting rod 4, piston 5, cylinder 6, intake chamber 7 and exhaust chamber 8 constitute a “cylinder”, and the vacuum pump 1 has two cylinders. FIG. 2 is an enlarged view of the cylinder. The number of cylinders is not limited to two, but may be one or three or more.

真空ポンプ1では、モータ2に接続されたシャフト3に、コネクティングロッド4が接続され、コネクティングロッド4にピストン5が接続されている。ピストン5は、シリンダ6に収容されている。シリンダ6には、吸気室7及び排気室8が隣接して設けられている。上記構成のうちシャフト3、コネクティングロッド4、ピストン5、シリンダ6は筐体9に収容されている。   In the vacuum pump 1, a connecting rod 4 is connected to a shaft 3 connected to a motor 2, and a piston 5 is connected to the connecting rod 4. The piston 5 is accommodated in the cylinder 6. The cylinder 6 is provided with an intake chamber 7 and an exhaust chamber 8 adjacent to each other. Of the above configuration, the shaft 3, the connecting rod 4, the piston 5, and the cylinder 6 are accommodated in the housing 9.

モータ2は、回転動力を発生させ、シャフト3を軸回りに回転させる。モータ2は、一般的なモータ、例えばDCブラシレスモータで構成される。   The motor 2 generates rotational power and rotates the shaft 3 around the axis. The motor 2 is a general motor, for example, a DC brushless motor.

シャフト3は、モータ2から筐体9の内部に直線状に延伸され、筐体9にベアリング10を介して回転可能に支持されている。   The shaft 3 extends linearly from the motor 2 into the housing 9 and is rotatably supported by the housing 9 via a bearing 10.

コネクティングロッド4は、一端が偏芯軸12とベアリング11とによってシャフト3に接続され、他端はピストン5に接続されている。コネクティングロッド4と偏心軸12はシャフト3の回転運動を往復(揺動)運動に変換する。   One end of the connecting rod 4 is connected to the shaft 3 by the eccentric shaft 12 and the bearing 11, and the other end is connected to the piston 5. The connecting rod 4 and the eccentric shaft 12 convert the rotational motion of the shaft 3 into a reciprocating (oscillating) motion.

ピストン5はコネクティングロッド4によってシリンダ6内を往復運動し、吸気及び排気を行う。真空ポンプ1は、ピストン5とシリンダ6との間をシールするシール部材50を備える。シール部材50は、ピストン5に装着される。ピストン5は、ピストン本体51と、固定具52とを有する。   The piston 5 reciprocates in the cylinder 6 by the connecting rod 4 to perform intake and exhaust. The vacuum pump 1 includes a seal member 50 that seals between the piston 5 and the cylinder 6. The seal member 50 is attached to the piston 5. The piston 5 includes a piston main body 51 and a fixture 52.

ピストン本体51は、コネクティングロッド4の先端部に一体的に形成される。固定具52は、ピストン本体51に取り付けられ、シール部材50を固定する。シール部材50は、ピストン本体51と固定具52との間に挟持される。シール部材50は円形の樹脂シートであり、本実施形態ではポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂で構成される。   The piston main body 51 is integrally formed at the distal end portion of the connecting rod 4. The fixture 52 is attached to the piston main body 51 and fixes the seal member 50. The seal member 50 is sandwiched between the piston body 51 and the fixture 52. The seal member 50 is a circular resin sheet, and in the present embodiment, the seal member 50 is made of a fluororesin such as polytetrafluoroethylene.

シール部材50は、ピストン本体51と固定具52との間で挟持される平面部50aと、平面部50aの周縁に形成されたシール部50bとを有するカップパッキンを構成する。シール部50bは、平面部50aの周面部からコネクティングロッド4側へ延びており、シリンダ6の内面とピストン5の周面との間に介在する。そしてシール部50bは、シリンダ6内におけるピストン5の往復動に際して、ピストン5とシリンダ6との間をシールする機能を果たす。   The seal member 50 constitutes a cup packing having a flat portion 50a sandwiched between the piston main body 51 and the fixture 52 and a seal portion 50b formed on the periphery of the flat portion 50a. The seal portion 50 b extends from the peripheral surface portion of the flat surface portion 50 a to the connecting rod 4 side, and is interposed between the inner surface of the cylinder 6 and the peripheral surface of the piston 5. The seal portion 50 b functions to seal between the piston 5 and the cylinder 6 when the piston 5 reciprocates in the cylinder 6.

シリンダ6はピストン5の外径に近い内径を有する筒状の室であり、ピストン5の嵌挿が可能に構成されている。シリンダ6には、吸気バルブ13及び排気バルブ14が設けられ、これらのバルブはピストン5の往復運動に応じて開閉する。   The cylinder 6 is a cylindrical chamber having an inner diameter close to the outer diameter of the piston 5, and is configured so that the piston 5 can be inserted and inserted. The cylinder 6 is provided with an intake valve 13 and an exhaust valve 14, and these valves open and close according to the reciprocating motion of the piston 5.

吸気室7は、吸気バルブ13を介してシリンダ6と連通し、吸気室7には吸気管15が接続されている。吸気管15はチャンバ等の排気対象物に接続されている。   The intake chamber 7 communicates with the cylinder 6 via an intake valve 13, and an intake pipe 15 is connected to the intake chamber 7. The intake pipe 15 is connected to an exhaust target such as a chamber.

排気室8は、排気バルブ14を介してシリンダ6と連通し、排気室8には排気管16が接続されている。排気管16は大気又は排気設備等に接続されている。   The exhaust chamber 8 communicates with the cylinder 6 via an exhaust valve 14, and an exhaust pipe 16 is connected to the exhaust chamber 8. The exhaust pipe 16 is connected to the atmosphere or exhaust equipment.

なお、図2は、シャフト3に平行な方向から気筒をみた図であるが、吸気室7及び排気室8の向きは説明の便宜上、図1とは異なって示されている。   FIG. 2 is a view of the cylinder as viewed from a direction parallel to the shaft 3, but the orientation of the intake chamber 7 and the exhaust chamber 8 is shown differently from FIG. 1 for convenience of explanation.

[真空ポンプの動作]
次に、真空ポンプ1の動作について説明する。なお、ここでは、真空ポンプ1の一基の気筒について説明するが、他の気筒についても動作は同様である。図3はピストン5の揺動運動を示す模式図である。図3(a)、図3(b)、図3(c)、図3(d)の順にピストン5が駆動され、再び図3(a)に示す状態に戻る。
[Operation of vacuum pump]
Next, the operation of the vacuum pump 1 will be described. Here, one cylinder of the vacuum pump 1 will be described, but the operation is the same for the other cylinders. FIG. 3 is a schematic diagram showing the swinging motion of the piston 5. The piston 5 is driven in the order of FIG. 3A, FIG. 3B, FIG. 3C, and FIG. 3D, and the state returns to the state shown in FIG.

図3(a)においてピストン5は上死点にある。この状態では、ピストン5がシリンダ6の底部に近接している。シャフト3が回転すると、図3(b)に示すように偏芯軸12とベアリング11とを介してコネクティングロッド4が傾きながら下降し、ピストン5がシリンダ6から離れる。この際、シリンダ6とピストン5の間の容積が拡大するため、吸気室7及び連通する吸気管15から吸気バルブ13を介して排気対象気体がシリンダ6内に流入する。   In FIG. 3A, the piston 5 is at the top dead center. In this state, the piston 5 is close to the bottom of the cylinder 6. When the shaft 3 rotates, the connecting rod 4 descends while tilting via the eccentric shaft 12 and the bearing 11 as shown in FIG. 3B, and the piston 5 leaves the cylinder 6. At this time, since the volume between the cylinder 6 and the piston 5 increases, the exhaust target gas flows into the cylinder 6 from the intake chamber 7 and the intake pipe 15 communicating with the cylinder 6 via the intake valve 13.

シャフト3がさらに回転すると、図3(c)に示すようにピストン5が下死点に到達する。このとき、シリンダ6内には排気対象気体が存在している。さらにシャフト3が回転すると、図3(d)に示すように、偏芯軸12とベアリング11とを介してコネクティングロッド4が傾きながら上昇する。この際、シリンダ6とピストン5の間の容積が減少するため、シリンダ内の排気対象気体が排気バルブ14を解して排気室8及び連通する排気管16から排出される。このように、シャフト3の回転によってピストン5の傾きを伴う上昇と下降(揺動運動)が繰り返され、図示しないチャンバ内の気体が排気される。   When the shaft 3 further rotates, the piston 5 reaches the bottom dead center as shown in FIG. At this time, exhaust target gas exists in the cylinder 6. When the shaft 3 further rotates, as shown in FIG. 3 (d), the connecting rod 4 rises while tilting via the eccentric shaft 12 and the bearing 11. At this time, since the volume between the cylinder 6 and the piston 5 decreases, the exhaust target gas in the cylinder is discharged from the exhaust chamber 16 and the exhaust pipe 16 communicating with the exhaust valve 14 through the exhaust valve 14. As described above, the rotation of the shaft 3 causes the piston 5 to be repeatedly raised and lowered (oscillating motion) with an inclination, and the gas in the chamber (not shown) is exhausted.

ここで、図3に示すように、ピストン5の揺動運動において、シール部材50のシール部50bは常にシリンダ6の内壁に当接し、シリンダ6とピストン5の間をシールしている。このため、長期的使用においてはシール部50bの磨耗が問題となる。   Here, as shown in FIG. 3, in the swinging motion of the piston 5, the seal portion 50 b of the seal member 50 always abuts against the inner wall of the cylinder 6 and seals between the cylinder 6 and the piston 5. For this reason, wear of the seal part 50b becomes a problem in long-term use.

一般にシール部の弾性力が大きいほど高いシール性が得られるが、シール部の弾性力が過度に大きいと、シリンダに対して相対移動するシール部の磨耗量が不必要に増加するため、シール部の耐久性が低下する。またシール性が低下することで到達真空度が低下し、さらにポンプの消費電力が上昇する。したがってシール性の低下は、シール部材の交換を余儀なくし、結果的にポンプの耐久性を低下させる。   In general, the greater the elastic force of the seal part, the higher the sealing performance. However, if the elastic force of the seal part is excessively large, the amount of wear of the seal part that moves relative to the cylinder unnecessarily increases. The durability of is reduced. In addition, since the sealing performance is lowered, the ultimate vacuum is lowered, and the power consumption of the pump is further increased. Therefore, the decrease in sealing performance necessitates replacement of the sealing member, resulting in a decrease in the durability of the pump.

本実施形態は、シール部の弾性力を目的とするシール性が得られる適度な大きさに調整することで、シール性を維持しつつ、ポンプの耐久性を向上させる。以下、シール部材50の製造方法について説明する。   In the present embodiment, the durability of the pump is improved while maintaining the sealing performance by adjusting the elastic force of the sealing portion to an appropriate size that provides the desired sealing performance. Hereinafter, a method for manufacturing the seal member 50 will be described.

[シール部材の成形装置]
図4は、シール部材50の製造に用いられる成形装置の構成を示す分解斜視図である。図5は、当該成形装置の組立て状態における断面図である。まず、成形装置100について説明する。
[Seal member forming device]
FIG. 4 is an exploded perspective view showing a configuration of a molding apparatus used for manufacturing the seal member 50. FIG. 5 is a sectional view of the molding apparatus in an assembled state. First, the molding apparatus 100 will be described.

成形装置100は、第1の治具110と、第2の治具120と、締め付け具130とを有する。成形装置100は、第1の治具110と第2の治具120との間に樹脂シート50Sを収容し、締め付け具130によって両治具110,120を相互に締め付け、樹脂シート50Sを加熱することで、樹脂シート50Sを成形する。   The forming apparatus 100 includes a first jig 110, a second jig 120, and a fastening tool 130. The molding apparatus 100 accommodates the resin sheet 50S between the first jig 110 and the second jig 120, and fastens the jigs 110 and 120 to each other by the fastening tool 130 to heat the resin sheet 50S. Thus, the resin sheet 50S is formed.

第1の治具110は、ステンレス鋼、アルミニウム合金等の金属製の円筒部材で構成されている。第1の治具110は、第1の円筒部111と、第1の円筒部111の下端に形成された第1の底面部112とを有する。   The first jig 110 is made of a cylindrical member made of metal such as stainless steel or aluminum alloy. The first jig 110 has a first cylindrical portion 111 and a first bottom surface portion 112 formed at the lower end of the first cylindrical portion 111.

第1の円筒部111は、樹脂シート50Sの外径(第1の外径)よりも小さい内径(第1の内径)で形成され、その内径の大きさは、シール部材50の平面部50aの大きさ(直径)に設定される。したがって樹脂シート50Sが第1の治具110に装着されるとき、樹脂シート50Sの周縁部は図5に示すようにほぼ90度折り曲げられた状態で第1の円筒部111の内部に収容されることになる。   The first cylindrical portion 111 is formed with an inner diameter (first inner diameter) smaller than the outer diameter (first outer diameter) of the resin sheet 50 </ b> S, and the size of the inner diameter is that of the flat portion 50 a of the seal member 50. The size (diameter) is set. Therefore, when the resin sheet 50S is mounted on the first jig 110, the peripheral portion of the resin sheet 50S is accommodated inside the first cylindrical portion 111 in a state of being bent by approximately 90 degrees as shown in FIG. It will be.

第1の治具110は、第1の嵌合部113をさらに有する。第1の嵌合部113は第1の底面部112の中心に形成され、第1の円筒部111と同心的な円柱形状を有する。第1の嵌合部113は、樹脂シート50Sの中心に形成された中心孔50cと嵌合することが可能であり、その外径は中心孔50cの内径とほぼ同じ大きさに設定されている。これにより第1の治具110に対して樹脂シート50Sを精度よく組み付けることができる。   The first jig 110 further includes a first fitting portion 113. The first fitting portion 113 is formed at the center of the first bottom surface portion 112 and has a columnar shape concentric with the first cylindrical portion 111. The first fitting portion 113 can be fitted with a center hole 50c formed at the center of the resin sheet 50S, and the outer diameter thereof is set to be approximately the same as the inner diameter of the center hole 50c. . Thereby, the resin sheet 50 </ b> S can be assembled with high accuracy to the first jig 110.

第2の治具120は、ステンレス鋼、アルミニウム合金等の金属製の円筒部材で構成されている。第2の治具120は、第2の円筒部121と、第2の円筒部121の下端に形成された第2の底面部122と、第2の底面部122の中心に形成された第2の嵌合部123とを有する。図5に示すように第2の治具120は、第2の底面部122が第1の底面部112に対向するようにして第1の治具110に組み付けられる。   The second jig 120 is composed of a cylindrical member made of metal such as stainless steel or aluminum alloy. The second jig 120 includes a second cylindrical portion 121, a second bottom surface portion 122 formed at the lower end of the second cylindrical portion 121, and a second shape formed at the center of the second bottom surface portion 122. And a fitting portion 123. As shown in FIG. 5, the second jig 120 is assembled to the first jig 110 such that the second bottom surface portion 122 faces the first bottom surface portion 112.

第2の円筒部121は、第1の円筒部111の内径よりも小さい外径(第2の外径)で形成され、その外径の大きさは、シール部材50のシール部50bの内径以下の大きさに設定されている。したがって樹脂シート50Sが装着された第1の治具110に第2の治具120が装着されるとき、樹脂シート50Sの周縁部は図5に示すように第1の円筒部111と第2の円筒部121との間に収容されることになる。   The second cylindrical portion 121 is formed with an outer diameter (second outer diameter) smaller than the inner diameter of the first cylindrical portion 111, and the outer diameter is equal to or smaller than the inner diameter of the seal portion 50 b of the seal member 50. Is set to the size of Therefore, when the second jig 120 is attached to the first jig 110 to which the resin sheet 50S is attached, the peripheral portion of the resin sheet 50S is connected to the first cylindrical portion 111 and the second cylindrical portion as shown in FIG. It is accommodated between the cylindrical part 121.

第2の嵌合部123は、第2の底面部122の中心部に設けられ、第1の嵌合部113と嵌合可能な凹所で構成されている。すなわち第2の嵌合部123は、第1の治具110と第2の治具120との組み付け時、第1の嵌合部113と相互に嵌合する。これにより、第1の治具110に対して第2の治具120を精度よく組み付けることができる。また、第1の治具110に対して第2の治具120を精度よく位置決めされるため、第1の円筒部111と第2の円筒部121との間に一定の大きさの環状空間を形成することができる。   The second fitting portion 123 is provided at the center of the second bottom surface portion 122 and is configured by a recess that can be fitted to the first fitting portion 113. That is, the second fitting portion 123 is fitted to the first fitting portion 113 when the first jig 110 and the second jig 120 are assembled. As a result, the second jig 120 can be assembled to the first jig 110 with high accuracy. In addition, in order to accurately position the second jig 120 with respect to the first jig 110, an annular space having a certain size is formed between the first cylindrical portion 111 and the second cylindrical portion 121. Can be formed.

締め付け具130は、ボルトやネジ等の部品で構成されており、第1の治具110及び第2の治具120の中心部にそれぞれ取り付けられる。ここで、第1の治具110には第1の嵌合部113の中心部に締め付け具130の軸部131と螺合する取付孔114が形成され、第2の治具120には第2の嵌合部123の中心部に軸部131が挿通される挿通孔124が形成されている。これにより第1及び第2の治具110,120は、締め付け具130により相互に固定されるとともに、第1の底面部112と第2の底面部122とが相互に近接する方向に締め付けられる。締め付け具130、取付孔114及び挿通孔124は、第1及び第2の治具110,120を相互に締め付ける締め付け機構を構成する。   The fastening tool 130 is composed of parts such as bolts and screws, and is attached to the center portions of the first jig 110 and the second jig 120, respectively. Here, the first jig 110 is formed with an attachment hole 114 that is screwed with the shaft 131 of the fastening tool 130 at the center of the first fitting part 113, and the second jig 120 has a second hole. An insertion hole 124 through which the shaft portion 131 is inserted is formed at the center of the fitting portion 123. As a result, the first and second jigs 110 and 120 are fastened to each other by the fastening tool 130 and fastened in a direction in which the first bottom surface portion 112 and the second bottom surface portion 122 are close to each other. The fastening tool 130, the attachment hole 114, and the insertion hole 124 constitute a fastening mechanism that fastens the first and second jigs 110 and 120 to each other.

第1及び第2の底面部112,122は、相互に平行に形成されており、締め付け具130による第1及び第2の治具110,120の締め付け時に樹脂シート50Sを挟持する。第1及び第2の底面部112,122による樹脂シート50Sの挟圧力は、締め付け具130による締め付けトルクで調整される。   The first and second bottom surface portions 112 and 122 are formed in parallel to each other, and sandwich the resin sheet 50 </ b> S when the first and second jigs 110 and 120 are tightened by the tightening tool 130. The clamping pressure of the resin sheet 50 </ b> S by the first and second bottom surface portions 112 and 122 is adjusted by the tightening torque by the tightening tool 130.

[シール部材の成形方法]
続いて、上述のようにして構成される成形装置100を用いたシール部材50の製造方法を説明する。
[Method of forming sealing member]
Then, the manufacturing method of the sealing member 50 using the shaping | molding apparatus 100 comprised as mentioned above is demonstrated.

まず、シール部材50の原型となる樹脂シート50Sを準備する。樹脂シート50Sは、典型的には、図4に示すように円環状に打ち抜き形成される。樹脂シート50Sの大きさ(外径)は、適用されるピストンの大きさに応じて適宜設定され、例えば直径93mmである。樹脂シート50Sの厚みも特に限定されず、例えば1.0mmである。中心孔50cの孔径も特に限定されず、ピストン5の構成によって定められる。   First, a resin sheet 50S serving as a prototype of the seal member 50 is prepared. The resin sheet 50S is typically punched out into an annular shape as shown in FIG. The size (outer diameter) of the resin sheet 50S is appropriately set according to the size of the applied piston, and is, for example, 93 mm in diameter. The thickness of the resin sheet 50S is not particularly limited, and is 1.0 mm, for example. The hole diameter of the center hole 50 c is not particularly limited, and is determined by the configuration of the piston 5.

続いて図4及び図5に示すように、第1の治具110及び第2の治具120によって樹脂シート50Sを挟み込み、樹脂シート50Sを所定温度に挟圧しつつ加熱することで、シール部材50を作製する。   Subsequently, as shown in FIGS. 4 and 5, the resin sheet 50 </ b> S is sandwiched between the first jig 110 and the second jig 120, and the resin sheet 50 </ b> S is heated while being pressed to a predetermined temperature. Is made.

手順としては先ず、樹脂シート50Sが第1の治具110に装着される。このとき樹脂シート50Sの中心孔50cと第1の嵌合部113との嵌合作用により、第1の治具110に対する樹脂シート50Sの位置決め精度が確保される。したがって、第1の嵌合部113の外径と樹脂シート50Sの中心孔50cの孔径との差が小さいほど、高い位置決め精度が得られる。   As a procedure, first, the resin sheet 50 </ b> S is mounted on the first jig 110. At this time, the positioning accuracy of the resin sheet 50S with respect to the first jig 110 is secured by the fitting action of the center hole 50c of the resin sheet 50S and the first fitting portion 113. Therefore, as the difference between the outer diameter of the first fitting portion 113 and the hole diameter of the central hole 50c of the resin sheet 50S is smaller, higher positioning accuracy is obtained.

また、第1の円筒部111の内径は樹脂シート50Sの外径よりも小さいため、樹脂シート50Sの周縁部は、第1の円筒部111の内面に当接する。   Further, since the inner diameter of the first cylindrical portion 111 is smaller than the outer diameter of the resin sheet 50 </ b> S, the peripheral edge portion of the resin sheet 50 </ b> S contacts the inner surface of the first cylindrical portion 111.

樹脂シート50Sが第1の治具110に装着された後、第2の治具120が第1の治具110に組み付けられる。このとき第1の嵌合部113と第2の嵌合部123との嵌合作用により、第1の治具110に対する第2の治具120の位置決め精度が確保される。この場合も、第1の嵌合部113の外径と第2の嵌合部123の内径との差が小さいほど、高い位置決め精度が得られる。   After the resin sheet 50 </ b> S is attached to the first jig 110, the second jig 120 is assembled to the first jig 110. At this time, the positioning accuracy of the second jig 120 with respect to the first jig 110 is ensured by the fitting action of the first fitting part 113 and the second fitting part 123. Also in this case, as the difference between the outer diameter of the first fitting portion 113 and the inner diameter of the second fitting portion 123 is smaller, higher positioning accuracy is obtained.

第1の治具110に第2の治具120が組み付けられた後、両治具110,120は締め付け具130によって締め付けられる。このとき図5に示すように、樹脂シート50Sの周縁部以外の領域は第1の底面部112と第2の底面部122との間に挟持されることで、所定の平面度が確保される。   After the second jig 120 is assembled to the first jig 110, both the jigs 110 and 120 are tightened by the tightening tool 130. At this time, as shown in FIG. 5, a region other than the peripheral portion of the resin sheet 50 </ b> S is sandwiched between the first bottom surface portion 112 and the second bottom surface portion 122, thereby ensuring a predetermined flatness. .

一方、樹脂シート50Sの周縁部は、図5に示すように、第1の円筒部111と第2の円筒部121との間の環状の隙間に入り込むとともに、第2の底面部122の押圧作用により第1の底面部112に対して垂直な方向に折り返される。   On the other hand, as shown in FIG. 5, the peripheral edge of the resin sheet 50 </ b> S enters an annular gap between the first cylindrical portion 111 and the second cylindrical portion 121, and the pressing action of the second bottom surface portion 122. Thus, the sheet is folded in a direction perpendicular to the first bottom surface portion 112.

ここで、第1の円筒部111と第2の円筒部121との間の隙間の幅は、樹脂シート50Sの周縁部の厚みよりも大きな値に設定される。これにより、樹脂シート50Sの周縁部をその全域にわたって円滑かつ均等に折り返すことができる。また、上記隙間の幅が大きくなるほど、作製されたシール部材50のシール部50bの径外方に向かう弾性力が高くなる傾向にある。   Here, the width of the gap between the first cylindrical portion 111 and the second cylindrical portion 121 is set to a value larger than the thickness of the peripheral edge portion of the resin sheet 50S. Thereby, the peripheral part of resin sheet 50S can be turned back smoothly and uniformly over the whole region. Further, as the width of the gap increases, the elastic force toward the radially outward side of the seal portion 50b of the manufactured seal member 50 tends to increase.

第1の治具110に対する第2の治具120の締め付け力は、少なくとも樹脂シート50Sが第1の底面部112に密着する程度の圧力が必要とされる。これにより樹脂シート50Sの周縁部を適正に垂直方向へ折り返すことができる。この場合、樹脂シート50Sは第1の底面部112と第2の底面部122との間に所定の圧縮力を発生させてもよい。これにより樹脂シート50Sの周縁部を円滑に垂直方向へ折り返すことができる。上記所定の圧縮力は特に限定されず、例えば1MPaであり、締め付け具130の締め付けトルクに換算すると、本実施形態では13N・mである。   The tightening force of the second jig 120 with respect to the first jig 110 requires at least a pressure that allows the resin sheet 50 </ b> S to be in close contact with the first bottom surface portion 112. Thereby, the peripheral part of the resin sheet 50S can be appropriately folded back in the vertical direction. In this case, the resin sheet 50 </ b> S may generate a predetermined compressive force between the first bottom surface portion 112 and the second bottom surface portion 122. As a result, the peripheral edge of the resin sheet 50S can be smoothly folded back in the vertical direction. The predetermined compressive force is not particularly limited, and is, for example, 1 MPa, and is 13 N · m in this embodiment when converted to the tightening torque of the fastener 130.

締め付け具130によって相互に締め付けられた成形装置100は、所定温度に加熱される。これにより樹脂シート50Sは、平面部50aとシール部50bとを有するシール部材50に成形される(図5)。   The molding apparatus 100 clamped together by the clamp 130 is heated to a predetermined temperature. As a result, the resin sheet 50S is formed into a seal member 50 having a flat surface portion 50a and a seal portion 50b (FIG. 5).

成形装置100は、例えば所定温度に設定されたオーブンの内部で加熱される。これ以外にも、第1の治具110及び第2の治具120の少なくとも一方に、ヒータ等の加熱源が内蔵されてもよい。第1及び第2の治具110,120はそれぞれ金属製であるため、樹脂シート50Sへ効率よく熱を伝達することができる。   The molding apparatus 100 is heated inside an oven set to a predetermined temperature, for example. In addition to this, a heating source such as a heater may be incorporated in at least one of the first jig 110 and the second jig 120. Since each of the first and second jigs 110 and 120 is made of metal, heat can be efficiently transferred to the resin sheet 50S.

上記所定温度は特に限定されず、樹脂シート50Sの材料、大きさ、厚み、例えば160℃以上250℃以下である。上記所定温度の保持時間も特に限定されず、例えば40分である。   The predetermined temperature is not particularly limited, and is the material, size, and thickness of the resin sheet 50S, for example, 160 ° C. or higher and 250 ° C. or lower. The holding time of the predetermined temperature is not particularly limited, and is 40 minutes, for example.

シール部材50の平面部50aは、締め付け具130による圧縮作用と上記加熱作用とを受けることで、第1の底面部112と第2の底面部122との間に形成される。一方、シール部50bは、上記圧縮作用及び加熱作用を受けることで、第1の円筒部111と第2の円筒部121との間に形成される。特に加熱処理によりシール部材50の内部応力が緩和され、平面部50aに対して屈曲したシール部50bを安定に形成することができる。   The flat surface portion 50 a of the seal member 50 is formed between the first bottom surface portion 112 and the second bottom surface portion 122 by receiving the compression action by the fastening tool 130 and the heating action. On the other hand, the seal portion 50 b is formed between the first cylindrical portion 111 and the second cylindrical portion 121 by receiving the compression action and the heating action. In particular, the internal stress of the seal member 50 is alleviated by the heat treatment, and the seal portion 50b bent with respect to the flat portion 50a can be stably formed.

樹脂シート50Sの加熱処理を所定時間保持した後、成形装置100は冷却される。冷却方法は特に限定されず、自然冷却でもよいし、強制冷却でもよい。冷却後、成形装置100は第1の治具110と第2の治具120とに分離され、第1の治具110からシール部材50(樹脂シート50S)が取り出される。   After holding the heat treatment of the resin sheet 50S for a predetermined time, the molding apparatus 100 is cooled. The cooling method is not particularly limited, and natural cooling or forced cooling may be used. After cooling, the molding apparatus 100 is separated into a first jig 110 and a second jig 120, and the sealing member 50 (resin sheet 50S) is taken out from the first jig 110.

図6は、第1の治具110からのシール部材50の取り出し方法を説明する断面図である。本実施形態では、図6に示すような取り出し治具200が用いられる。取り出し治具200は、本体201と、本体201の一方の面に設けられた複数本のピン202とを有する。第1の底面部112には、各ピン202が挿通される複数の孔があらかじめ形成されており、これらの各孔に各ピン202がそれぞれ挿通されることで第1の治具110に本体201が取り付けられる。第1の底面部112上のシール部材50は、ピン202により図6において上方に押し出され、第1の治具110から取り出される。   FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a method for taking out the seal member 50 from the first jig 110. In the present embodiment, a take-out jig 200 as shown in FIG. 6 is used. The take-out jig 200 includes a main body 201 and a plurality of pins 202 provided on one surface of the main body 201. A plurality of holes into which the pins 202 are inserted are formed in the first bottom surface portion 112 in advance, and the main body 201 is attached to the first jig 110 by inserting the pins 202 into the holes. Is attached. The seal member 50 on the first bottom surface portion 112 is pushed upward in FIG. 6 by the pin 202 and is taken out from the first jig 110.

以上のようにして、平面部50aの周縁部にシール部50bが環状に形成されたシール部材50が作製される。本実施形態によれば、シール部材50を加熱しながら成形するようにしているため、シール部50bに径外方へ向かう弾性力を調整することが可能となる。   As described above, the seal member 50 in which the seal portion 50b is formed annularly at the peripheral portion of the flat portion 50a is manufactured. According to the present embodiment, since the seal member 50 is molded while being heated, it is possible to adjust the elastic force toward the radially outward direction on the seal portion 50b.

すなわちシール部材50を加熱成形することで、非加熱で成形する場合と比較して、シール部の径外方へ向かう弾性力を低下させることができる。したがってシール部材50を真空ポンプ1のピストン5に装着して使用する際、シリンダ6の内面に対してシール部材50のシール部50bを適度な弾性力で圧接させることができるようになり、シール部50bの不必要な磨耗が抑制される。これにより、シリンダ6とピストン5との間のシール性を維持しつつポンプの耐久性の向上を図ることができる。   That is, by heat-molding the seal member 50, it is possible to reduce the elastic force toward the outside of the diameter of the seal portion as compared to the case of molding without heating. Therefore, when the seal member 50 is used by being attached to the piston 5 of the vacuum pump 1, the seal portion 50b of the seal member 50 can be brought into pressure contact with the inner surface of the cylinder 6 with an appropriate elastic force. Unnecessary wear of 50b is suppressed. Thereby, the durability of the pump can be improved while maintaining the sealing performance between the cylinder 6 and the piston 5.

成形温度は特に限定されず、シール部材50の材質、大きさ、厚さ等の材料的・形状的要素のほか、要求されるシール特性、耐久性等の製品のスペック的要素に応じて適宜設定される。成形温度が低温であるほどシール部50bの径外方に向かう弾性力は大きくなる傾向にあり、成形温度が高温であるほど上記弾性力は低下する傾向にある。   The molding temperature is not particularly limited, and is appropriately set according to the material and shape factors such as the material, size and thickness of the seal member 50 as well as the product specific factors such as required seal characteristics and durability. Is done. As the molding temperature is lower, the elastic force toward the outside of the diameter of the seal portion 50b tends to increase, and as the molding temperature is higher, the elastic force tends to decrease.

本発明者は、第1の円筒部111の内径、第2の円筒部121の外径、成形温度を異ならせて複数のシール部材50のサンプルを作製し、それらを実際にピストン5に装着してポンプを駆動させ、サンプルごとにポンプの消費電力を測定した。またポンプを1時間駆動させた後、サンプルごとにシール部50bの磨耗量を測定した。   The inventor makes a plurality of samples of the seal member 50 by varying the inner diameter of the first cylindrical portion 111, the outer diameter of the second cylindrical portion 121, and the molding temperature, and actually attaches them to the piston 5. The pump was driven and the power consumption of the pump was measured for each sample. Further, after the pump was driven for 1 hour, the wear amount of the seal portion 50b was measured for each sample.

シール部材50の原型となる樹脂シート50Sには、直径93mm、厚み1.0mmのポリテトラフルオロエチレンシートを用いた。成形温度での保持時間は40分とし、その後20分以上かけて冷却した。真空ポンプには、アルバック機工社製揺動ピストン型ドライ真空ポンプを使用した。   A polytetrafluoroethylene sheet having a diameter of 93 mm and a thickness of 1.0 mm was used as the resin sheet 50 </ b> S serving as a prototype of the seal member 50. The holding time at the molding temperature was 40 minutes, followed by cooling over 20 minutes. As the vacuum pump, an oscillating piston type dry vacuum pump manufactured by ULVAC Kiko Co., Ltd. was used.

各サンプルの作製に用いた第1の円筒部111の内径、第2の円筒部121の外径、成形温度の条件を表1に示す。また、各サンプルの磨耗量及びポンプの消費電力の測定値を図7及び図8にそれぞれ示す。   Table 1 shows the conditions of the inner diameter of the first cylindrical portion 111, the outer diameter of the second cylindrical portion 121, and the molding temperature used for producing each sample. Moreover, the measured value of the abrasion amount of each sample and the power consumption of a pump is shown in FIG.7 and FIG.8, respectively.

Figure 0005764337
Figure 0005764337

サンプル5に関しては、シール部50bの磨耗量が各サンプルの中で最大であり、到達圧力も高かった。その理由は、成形温度が130℃と比較的低かったため、シール部50bの弾性復帰力が高く維持され、シリンダ6に対する弾性力が各サンプル中最も高かったためであると考えられる。   Regarding sample 5, the amount of wear of the seal portion 50b was the largest among the samples, and the ultimate pressure was also high. The reason for this is considered to be that since the molding temperature was relatively low at 130 ° C., the elastic restoring force of the seal portion 50b was maintained high, and the elastic force against the cylinder 6 was the highest among the samples.

サンプル1〜4,6,7に関しては、磨耗量にバラツキがあるものの、到達真空度、消費電力等の主だったポンプ性能は、ほぼ同等であった。これらサンプルの評価結果から、成形温度が高いサンプルほどシール部50bの磨耗量は少ないことが確認された。またシール部の良好なシール性を維持することができるため、ポンプの消費電力の低減を図ることができる。   For samples 1 to 4, 6 and 7, the main pump performances such as ultimate vacuum and power consumption were almost the same, although the amount of wear varied. From the evaluation results of these samples, it was confirmed that the amount of wear of the seal portion 50b is smaller as the molding temperature is higher. Moreover, since the favorable sealing performance of a seal part can be maintained, the power consumption of a pump can be reduced.

ここで、例えばサンプル1,3,6及び7のように、第1の円筒部111の内径と第2の円筒部121の外径とがサンプル間で異なる場合でも、同様のポンプ特性が得られることが確認された。このことからシール部材のシール性は成形温度に強い依存性をもち、成形用治具の径には強く依存しないと考えられる。   Here, the same pump characteristics can be obtained even when the inner diameter of the first cylindrical portion 111 and the outer diameter of the second cylindrical portion 121 are different between the samples, such as Samples 1, 3, 6 and 7, for example. It was confirmed. From this, it is considered that the sealing performance of the seal member has a strong dependence on the molding temperature and does not strongly depend on the diameter of the molding jig.

次に、サンプル7の作製に用いた各治具を用いて、160℃〜250℃の成形温度範囲で複数のシール部材50を作製した。そしてサンプルごとに到達圧力、大気開放時(無負荷時)の吐出流量、消費電力、ポンプ筐体の温度上昇量、シール部の磨耗量を含むポンプ特性を評価した。その結果を表2に示す。また、成形温度とシール部の磨耗量、ポンプの消費電力及び温度上昇量との関係を図9、図10及び図11にそれぞれ示す。   Next, a plurality of seal members 50 were produced in a molding temperature range of 160 ° C. to 250 ° C. using the jigs used for producing Sample 7. Then, for each sample, the pump characteristics including the ultimate pressure, the discharge flow rate when the atmosphere was released (no load), the power consumption, the temperature rise of the pump casing, and the wear amount of the seal portion were evaluated. The results are shown in Table 2. Further, FIG. 9, FIG. 10 and FIG. 11 show the relationship between the molding temperature and the amount of wear of the seal portion, the power consumption of the pump, and the amount of temperature rise, respectively.

Figure 0005764337
Figure 0005764337

表2、図9〜図11に示すように、成形温度が高くなるほどシール部の磨耗量、ポンプの消費電力及び温度上昇量はいずれも低下する傾向が認められる。これは、成形温度が高いほどシール部材50の内部応力を緩和し、平面部50aに対して屈曲したシール部50bを安定に形成することができるためと考えられる。すなわち成形温度が高いほど、シール部50bの形状維持性が高まり、ピストン装着後のシール部の外径が減少する。これによりシール部の弾性力が低下し、シール部に作用する摺動摩擦力が低下することで、磨耗を抑制することが可能となる。シール性に関しても、成形温度の高温化に伴い消費電力が低下していることから、シリンダ6とピストン5との間の安定したシール性が確保されているものと認められる。   As shown in Table 2 and FIGS. 9 to 11, it is recognized that the wear amount of the seal portion, the power consumption of the pump, and the temperature increase amount all decrease as the molding temperature increases. This is presumably because the higher the molding temperature, the more the internal stress of the seal member 50 is relaxed, and the seal part 50b bent with respect to the flat part 50a can be formed stably. That is, as the molding temperature is higher, the shape maintaining property of the seal portion 50b is improved, and the outer diameter of the seal portion after the piston is mounted is reduced. As a result, the elastic force of the seal portion is reduced, and the sliding friction force acting on the seal portion is reduced, so that wear can be suppressed. Regarding the sealing property, since the power consumption is reduced as the molding temperature is increased, it is recognized that a stable sealing property between the cylinder 6 and the piston 5 is ensured.

以上のように、シール部材の成形温度を160℃以上250℃以下とすることで、安定したシール性を維持しつつシール部の磨耗を抑制できるとともに、ポンプの消費電力の低減を図ることが可能となる。
また成形温度の上限を250℃としたが、シール部材を構成する材料の熱的安定性や、目的とするシール性等に応じて適宜設定することが可能である。
As described above, by setting the molding temperature of the seal member to 160 ° C. or more and 250 ° C. or less, it is possible to suppress wear of the seal portion while maintaining stable sealing performance, and to reduce power consumption of the pump. It becomes.
Further, although the upper limit of the molding temperature is 250 ° C., it can be appropriately set according to the thermal stability of the material constituting the seal member, the intended sealability, and the like.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変更が可能である。   The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention.

例えば以上の実施形態では、揺動ピストン型ドライ真空ポンプ用のピストンに適用されるシール部材の製造方法及びその成形装置を例に挙げて説明したが、これに限らず、他の容積移送型の真空ポンプに適用されるシール部材の製造にも本発明は適用可能である。   For example, in the above embodiment, the manufacturing method and the molding apparatus of the seal member applied to the piston for the oscillating piston type dry vacuum pump have been described as an example. The present invention can also be applied to manufacture of a seal member applied to a vacuum pump.

また以上の実施形態では、第1及び第2の治具110,120の嵌合部113,123をいずれも円筒あるいは円柱形状に形成されたが、これに代えて、相互に嵌合関係を有する他の幾何学的形状、例えば多角柱形状に形成されてもよい。また、これら嵌合部は必要に応じて省略されてもよい。   In the above embodiment, the fitting portions 113 and 123 of the first and second jigs 110 and 120 are both formed in a cylindrical or columnar shape. Instead, they have a fitting relationship with each other. Other geometric shapes such as a polygonal column shape may be used. Moreover, these fitting parts may be abbreviate | omitted as needed.

さらに第1及び第2の治具110,120を締め付ける締め付け機構として締め付け具130が用いられたが、これに代えて、クランプ等の他の部材が用いられてもよい。   Furthermore, although the fastening tool 130 is used as a fastening mechanism for fastening the first and second jigs 110 and 120, other members such as a clamp may be used instead.

1…真空ポンプ
5…ピストン
50…シール部材
50a…平面部
50b…シール部
50S…樹脂シート
100…成形装置
110…第1の治具
111…第1の円筒部
112…第1の底面部
113…第1の嵌合部
120…第2の治具
121…第2の円筒部
122…第2の底面部
123…第2の嵌合部
130…締め付け具
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vacuum pump 5 ... Piston 50 ... Sealing member 50a ... Flat surface part 50b ... Sealing part 50S ... Resin sheet 100 ... Molding apparatus 110 ... 1st jig | tool 111 ... 1st cylindrical part 112 ... 1st bottom face part 113 ... 1st fitting part 120 ... 2nd jig 121 ... 2nd cylindrical part 122 ... 2nd bottom face part 123 ... 2nd fitting part 130 ... Fastening tool

Claims (3)

シリンダ内を往復動するピストンに取り付けられ、円形の平面部と、前記平面部の周縁に形成された環状のシール部とを有するシール部材の製造方法であって、
第1の内径を有する第1の円筒部と、前記第1の円筒部の一端に形成された第1の底面部とを有する第1の治具に、前記第1の内径よりも大きい第1の外径を有するポリテトラフルオロエチレンシートで構成された円形の樹脂シートを装着し、
前記第1の内径よりも小さい第2の外径を有し、前記第1の内径と前記第2の外径との間隔が前記円形の樹脂シートの周縁部の厚みよりも大きな値に設定された第2の円筒部と、前記第2の円筒部の一端に形成された第2の底面部とを有する第2の治具を前記第1の治具に装着し、
前記第1の底面部と前記第2の底面部とにより前記樹脂シートを所定圧力で挟圧し、前記第1の治具と前記第2の治具とを160℃以上250℃以下に加熱することで、前記第1の底面部と前記第2の底面部との間に前記平面部を形成し、前記第1の円筒部と前記第2の円筒部との間に前記シール部を形成する
シール部材の製造方法。
A manufacturing method of a seal member attached to a piston that reciprocates in a cylinder, and having a circular plane portion and an annular seal portion formed on the periphery of the plane portion,
A first jig having a first cylindrical portion having a first inner diameter and a first bottom surface portion formed at one end of the first cylindrical portion has a first larger than the first inner diameter. A circular resin sheet composed of a polytetrafluoroethylene sheet having an outer diameter of
It has a smaller second outer diameter than said first inner diameter, is set to a value larger than said first inner diameter and said second thickness of the peripheral portion of the distance between the outer diameter of said circular resin sheet Attaching a second jig having a second cylindrical portion and a second bottom surface portion formed at one end of the second cylindrical portion to the first jig;
Wherein the resin sheet nipped at a predetermined pressure, for heating said first jig and the second jig 160 ° C. or higher 250 ° C. or less by said first bottom and the second bottom portion Thus, the planar portion is formed between the first bottom surface portion and the second bottom surface portion, and the seal portion is formed between the first cylindrical portion and the second cylindrical portion. Manufacturing method of sealing member.
第1の端部を有し第1の内径で形成された第1の円筒部と、前記第1の端部に形成された第1の底面部とを含み、前記第1の内径よりも大きい第1の外径を有する円形の樹脂シートが装着される金属製の第1の治具と、
第2の端部を有し前記第1の内径よりも小さい第2の外径で形成された第2の円筒部と、前記第2の端部に形成された第2の底面部とを含み、前記第1の底面部と前記第2の底面部とで前記樹脂シートを挟持し、前記第1の円筒部と前記第2の円筒部とで前記樹脂シートの周縁を挟持する金属製の第2の治具と、
前記第1の底面部と前記第2の底面部とが近接する方向に前記第1の治具と前記第2の治具とを締め付ける締め付け機構と
前記第1の治具と前記第2の治具とを160℃以上250℃以下に加熱する加熱機構と
を具備し、
前記第1の円筒部と前記第2の円筒部との間の隙間の幅は、前記円形の樹脂シートの周縁部の厚みよりも大きな値に設定される
成形装置。
A first cylindrical portion having a first end portion and formed with a first inner diameter; and a first bottom surface portion formed at the first end portion, wherein the first cylindrical portion is larger than the first inner diameter. A metal first jig to which a circular resin sheet having a first outer diameter is attached;
A second cylindrical portion having a second end portion and having a second outer diameter smaller than the first inner diameter; and a second bottom surface portion formed at the second end portion. The resin sheet is sandwiched between the first bottom surface portion and the second bottom surface portion, and the periphery of the resin sheet is sandwiched between the first cylindrical portion and the second cylindrical portion. 2 jigs,
A tightening mechanism for tightening the first jig and the second jig in a direction in which the first bottom surface portion and the second bottom surface portion are close to each other ;
A heating mechanism for heating the first jig and the second jig to 160 ° C. or more and 250 ° C. or less ;
A molding apparatus in which a width of a gap between the first cylindrical portion and the second cylindrical portion is set to a value larger than a thickness of a peripheral edge portion of the circular resin sheet .
請求項に記載の成形装置であって、
前記第1の治具は、前記第1の円筒部の中心に設けられ前記樹脂シートの中心孔に嵌合可能な第1の嵌合部をさらに有し、
前記第2の治具は、前記第2の円筒部の中心に設けられ前記第1の嵌合部に嵌合可能な第2の嵌合部をさらに有する
成形装置。
The molding apparatus according to claim 2 ,
The first jig further includes a first fitting portion that is provided at the center of the first cylindrical portion and can be fitted into a center hole of the resin sheet,
The second jig further includes a second fitting portion that is provided at the center of the second cylindrical portion and can be fitted into the first fitting portion.
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