JPH05288273A - 金属ベローズと金属部品の接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属ベローズ１０の端部をステム等金属部品
２０に嵌め込む際の困難性がなく、かつ溶接不良が発生
せず、製品の歩留りを改善する。 【構成】 金属ベローズ１０の軸方向端部に形成したテ
ーパ状開口縁１１と金属部品２０に形成され前記開口縁
１１と対応するテーパ状フランジ２１とを嵌合した後、
これらテーパ状開口縁１１とテーパ状フランジ２１を溶
接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属ベローズ、とくに
電鋳法によって成形される電着ベローズのような極めて
薄肉のベローズと、軸等の金属部品を接合する方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】金属ベローズは、例えばバルブ装置や圧
力センサ等のステムシールとして用いられる。このステ
ムシールは、軸方向に往復変位するステムの軸周を、金
属ベローズによって可動的に密封するものである。

【０００３】ステムシールでは、例えば図３に示すよう
に、ステム３に対する金属ベローズ１の接合を、この金
属ベローズ１の軸方向端部に形成された円筒状開口縁２
と、ステム３の外周面の全周を、溶接Ｗすることによっ
て行うことがある。この場合は、ステム３の外周面と前
記開口縁２の内周面との間に、あらかじめクリアランス
Ｃを設けている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、とくに圧力セ
ンサ等の小型のステムシールであって、金属ベローズ１
が金属めっき膜からなる電着ベローズであるような場合
は、クリアランスＣが小さすぎると、ステム３の外周に
円筒状開口縁２を嵌め込むことができなくなり、逆にク
リアランスＣが大きすぎると、電着ベローズは２０〜３
０μｍといった非常に小さい板厚に形成されていること
から、溶接Ｗによる熱がステム３の外周面に達せずに空
気中あるいはベローズ本体側へ放熱されやすく、円筒状
開口縁２の溶接部がステム３の外周面に溶け込まないで
損傷したり、開口縁２にしわが発生するといった溶接不
良によって、リークの原因になるおそれがある。このた
め、クリアランスＣは、１／１００以下の公差で厳しく
管理する必要があるのが現状である。

【０００５】また、これに対処するために、ステム３の
外周に嵌め込んだ後で、図４に示すように円筒状開口縁
２の一部２ａを絞って部分的にクリアランスを狭め、そ
こに溶接Ｗを行うといった方法も採られているが、円筒
状開口縁２の材質が有する弾性によるスプリング・バッ
ク作用によって、適切に絞ることができないことがあ
り、しかもこの方法は、工程を増やすことになるので、
作業効率上からも好ましいものとは言えない。

【０００６】本発明は、上記のような事情のもとになさ
れたもので、その目的とするところは、金属ベローズの
端部をステム等金属部品に嵌め込む際の困難性がなく、
かつ溶接不良が発生せず、製品の歩留りを改善すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した技術的課題は、
本発明によって有効に解決することができる。すなわ
ち、本発明に係る金属ベローズと金属部品の接合方法
は、金属ベローズの軸方向端部に形成したテーパ状開口
縁と接合対象の金属部品に形成され前記テーパ状開口縁
と対応するテーパ状フランジとを嵌合する工程と、これ
らテーパ状開口縁とテーパ状フランジを溶接する工程と
を含むものであり、本発明の他の方法は、金属ベローズ
の軸方向端部に形成したテーパ状開口縁を接合対象の金
属部品に形成され前記テーパ状開口縁と対応するテーパ
状フランジとテーパ状金属リングの間に挟持する工程
と、これらテーパ状開口縁とテーパ状フランジとテーパ
状金属リングを溶接する工程とを含むものである。

【０００８】

【作用】テーパ状フランジ以外の位置では金属ベローズ
のテーパ状開口縁と相手金属部品との間に大きなクリア
ランスが存在するので、前記テーパ状開口縁の嵌め込み
作業が容易であり、前記開口縁とフランジは互いに対応
するテーパ状であることから、両者を密接状態に嵌合す
ることができる。嵌合した前記開口縁とフランジの間の
クリアランスは微小であるので、溶接が容易であり、そ
の際にしわが発生することもない。また、テーパ状金属
リングを用いて前記ベローズのテーパ状開口縁をテーパ
状フランジとの間に挟み込むように嵌合することによっ
て、クリアランスをより小さくすることができる。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明に係る接合方法の第一の実施
例を示すもので、１０は金属ベローズ、２０は接合相手
の金属部品としてのステムである。金属ベローズ１０の
軸方向端部にはテーパ状開口縁１１が、また、ステム２
０の金属ベローズ１０との接合位置には外周面を前記開
口縁１１と対応するテーパ状としたフランジ２１が形成
されている。

【００１０】金属ベローズ１０は、前記開口縁１１及び
フランジ２１のテーパ形状から明らかなように、ステム
２０に対して図中左側から嵌め込み、その嵌合部の全周
を、レーザビーム溶接あるいは電子ビーム溶接等によっ
て溶接する。このとき、前記開口縁１１とフランジ２１
の嵌合面間のクリアランスを非常に小さくすることがで
きるので、開口縁１１からフランジ２１内へ達する良好
な溶接部Ｗが形成される。なお、テーパ状開口縁１１は
金属ベローズ１０の成形の際に同時に形成されるもので
あり、また、テーパ状フランジ２１も、ステム２０の加
工の際に形成することができるので、工程の増加を来さ
ない。

【００１１】ここで、金属ベローズ１０のテーパ状開口
縁１１及びステム２０のテーパ状フランジ２１のテーパ
角度θは大きいほど嵌合状態は良くなるが、前記開口縁
１１とフランジ２１の公差を吸収すること、及び取付寸
法Ｌを維持するといった観点からは、θを０．５〜１０
°とするのが望ましい。

【００１２】次に、図２は、本発明に係る接合方法の第
二の実施例を示すもので、テーパ状金属リング３０を用
いている。このテーパ状金属リング３０も、金属ベロー
ズ１０の開口縁１１及びステム２０のフランジ２１の外
周面と同じテーパ角度で形成されており、前記開口縁１
１をフランジ２１の外周面との間に挟み込むように外周
に嵌合することによって、前記開口縁１１をフランジ２
１の間のクリアランスを一層微小にすることができる。
しかも、この状態で三者１１，２１，３０が一体に溶接
されるので、接合強度が向上する。

【００１３】本発明の接合方法による効果は、とくに金
属ベローズ１０が電着ベローズである場合に顕著に発揮
される。電着ベローズは、環状の山部及び谷部が反復形
成されたマンドレル（成形用中子）の表面にニッケル等
をめっきし、その後マンドレルを溶解除去することによ
って得られる、直径が数ｍｍ、板厚が２０〜３０μｍの
超小型のベローズであり、しかも材料中にコバルトを含
有しているので、接合面間のクリアランスをできるだけ
小さくしないと溶接によるクラックが発生しやすく、溶
接に高度な技術を要するからである。

【００１４】なお、本発明は図示の実施例に限定される
ものではなく、例えば接合相手の金属部品がステム以外
であったり、ベローズの開口縁を外周側のフランジに接
合する場合にも適用でき、また、テーパの傾斜方向は図
示と逆であっても良い。

【００１５】

【発明の効果】以上、本発明によると、金属ベローズの
開口縁を相手金属部品のフランジに容易に嵌合すること
ができ、前記開口縁とフランジは互いに対応するテーパ
状であることから、両者間のクリアランスを微小にし
て、溶接の際のしわの発生や焼き切れといった溶接不良
が発生せず、また、テーパ状金属リングによって接合強
度を向上することができ、工程の増加も伴わないので、
作業能率及び歩留りの向上が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例を示す接合完了状態の要
部断面図である。

【図２】本発明の第二の実施例を示す接合完了状態の要
部断面図である。

【図３】従来方法の一例を示す接合過程の要部断面図で
ある。

【図４】従来方法の他の例を示す接合過程の要部断面図
である。

【符号の説明】

１０ 金属ベローズ １１ テーパ状開口縁 ２０ ステム（金属部品） ２１ テーパ状フランジ ３０ テーパ状金属リング Ｗ 溶接部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属ベローズの軸方向端部に形成したテ
   ーパ状開口縁と接合対象の金属部品に形成され前記テー
   パ状開口縁と対応するテーパ状フランジとを嵌合する工
   程と、 これらテーパ状開口縁とテーパ状フランジを溶接する工
   程とを含むことを特徴とする金属ベローズと金属部品の
   接合方法。
2. 【請求項２】 金属ベローズの軸方向端部に形成したテ
   ーパ状開口縁を接合対象の金属部品に形成され前記テー
   パ状開口縁と対応するテーパ状フランジとテーパ状金属
   リングの間に挟持する工程と、 これらテーパ状開口縁とテーパ状フランジとテーパ状金
   属リングを溶接する工程とを含むことを特徴とする金属
   ベローズと金属部品の接合方法。