JPS62118163A - ねじりベロ−ズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、機械、装置等の可動部を保護するねじりベロ
ーズに関する。

〔発明の背景〕

機械、装置の可動部には、ある限定された回転角度内で
回動し、その回動部を外部環境から保護しなければなら
ないものがある。このようなものの１例として、当該機
械、装置の所定部分圧作用するモーメントを検出するセ
ンナが挙げられる。

このセンサは検出精度を維持するために、物理的衝撃や
湿度等から保護されねばならない。現状においては、こ
の保護はＯＩＪソングを用い友シール手段に頼っている
が、これらシール手段には摺動部が存在し、そのヒステ
リシス等圧よりセンサの精度が大喝に低下するという問
題を有する。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、摺動
部分がなく、かつ、ねじりに対して拘束力が極めて小さ
いねじりベローズを提供するにある。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成するため、本発明は、座標軸のうちの
１つの軸を囲み、この軸に対して所定の傾斜を有する凹
凸の稜線を形成し、前記の軸方向両端においてこれらの
稜線を連続させるようＫしたことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明のｗＸｌの実施例に係るねじりベローズ
の側面図である。１は薄い金属板で形成された中空のね
じりベローズを示す。１ａはねじりベローズ１の凸状の
稜線、１ｂは凹状の稜線である。２はリング状の上部の
連結部、３はリング状の下部の連結部である。このねじ
りベローズの構成を第２図によりさらに詳細に説明する
。

第２図はねじりベローズの展開図である。図で、第１図
に示す部分と同一部分には同一符号が付しである。図は
、ねじりベローズ１の任意の部分を第１図に示す座標軸
のＺ軸に平行な線ＡＢＫ沿って切断し、展開した図であ
る。図では、判り易いように凸状の稜線１ａに上向きの
複数の矢印が付され、又、凹状の稜線１ｂには下向きの
複数の矢印が付されている。各稜線１ａは線ＡＢに対し
て（Ｚ軸に対して）所定の向夏で傾斜しており、又、各
校［１ｂは他の所定の角度で傾斜している。稜１１１ａ
と稜線１ｂは交互に形成されており、両者は連結部２．
３で後述の傾斜面を介して接続している。４．４′は対
向する傾斜面を示し、傾斜面４は図で右から左に向かっ
て上昇傾斜し、傾斜面４′は図で左から右に向かって上
昇傾斜している。したがって１，１ｉＢ−Ｈにおいて傾
斜面４の底辺をなす部分も図で右から左に向かって上昇
し、巌へ−人において傾斜面４′の底辺をなす部分も図
で左から右に向かって上昇している。このような展開図
の両端の線ＡＢを接続することにより第１図に示すねじ
りベローズ１が構成される。

第３図（ａ）、（ｂ）はねじりベローズの動作を示す側
面図である。第３図（ａ）はｗ、２図に示す展開図の両
端を接続し几だけのねじりベローズｌの状態を示す。ｈ
は連結部２の下端と連結部３の上端との間の距離である
。このねじりベローズ１は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の変
位、およびＸ軸、Ｙ軸まわりのねじりに対しては極めて
大きな拘束力を示す。しかし、２軸まわりのねじりに対
する拘束力は極めて小さい。

第３図（ｂ）はねじりベローズＩＫＺ軸まわりの矢印に
示すモーメントを作用させた場合のねじ’ＪＣローズｌ
の変形を示す。このように、当該モーメントに対してね
じりベローズ１はしぼられた形で容易に変形する。

ここで、このねじりベローズｌがＺ軸まわりのねじりに
対する拘束力が弱く、容易１１Ｃ＄３図（ｂ）Ｋ示す変
形を生じる理由について、第４図（ａ）（ｂ）を参照し
ながら考察する。今、第３図（ａ）において、１つの稜
線１ａが連結部２と結合する点をＥ、この稜ｆＭｌａが
連結部３と結合する点をＣ１又、このｋＭｌｌａと連結
部２で連続している稜線１ｂが連結部３と結合する点を
Ｄとする。これらの点Ｃ，Ｄ、Ｋにより三角形ＣＬ）Ｅ
の斜面が形成される。

この三角形ＣＤＥのみに看目し、これ全第３図（ａ）で
上方からみると、その投影図は第４図（ａ）に示すもの
となる。＠４図（ａ）で、Ｇは点Ｃ，Ｄ、Ｅを含む円、
Ｆは辺ＣＩ）と点Ｅから辺ＣＤＩＣおろした垂線との交
点を示す。前述の説明から、稜＄　１　ａ％ｌｂおよび
辺ＣＤは曲がり難くしたがって直線が維持され、これに
より三角形ＣＩ）Ｅは平面を保っている。

第３図（ｂ）に示すように、ねじりベローズ１がねじら
れると、上記三角形ＣＤＷは辺ＣＬ）で折れ曲がりなか
ら動き、点Ｅは垂線ＥＦ上を動く。

この場合、垂線ＷＦが図示のように円Ｇ（各三角形の点
Ｅはこの円上にある）の接線であると、点Ｅの動く方向
と連結部３の動く方向とが一致するので、三角形ＯＤＥ
は平面を保ちながら抵抗なく動くことができる。そして
、このことはねじりぺローズ１を構成しているすべての
三角形について云えるので、結局、ねじりベローズｌは
極めて容易にねじり変形を生じることＫなる。

駆４図（ｂ）は三角形ＣＤＥが、垂線ＫＦか円Ｇの接線
とならないような形状である場合の投影図である。この
場合、ねじりベローズ１がねじられると、点Ｅの動く方
向と連結部２の動く方向とは異なるので、三角形ＣＤＦ
ｉ又は連結部２をひずませながらの動きとなる。三角形
ＣＤｈ２又は連結部２をひずませるにはある程度の大き
な力を要するので、結局、ねじりベローズ１は第４図（
ａ）に示す条件を備えたものほど容易にはねじれないこ
とになる。

以上のことから、ねじりベローズ１に極めて容易にねじ
り変形を生じさせるには、各連結部２．３において辺で
結合しているすべての三角形の頂点から前記辺におろし
た垂線が、すべての頂点を結ぶ円にほぼ接するように上
記三角形を形成することが必要となることか判る。

このようなねじりベローズ１をモーメントを検出するセ
ンサに適用する場合、センサのモーメント検出部はねじ
りベローズ１の内部に封入され、その両端は連結部２お
よび連結部３に連結される。

今、説明の都合上、連結部３に連結されセンナの端部か
固定されているものと考える。連結ｉ３に連結されたセ
ンサ端部にＺ軸まわりのモーメントが作用すると、これ
に応じてねじりベローズ１はＷ、３図（ｂ）に示すよう
に拘束を受けず極めて容易にねじれる。し友がって、セ
ンサによるモーメントの検出には何等の影ｔ＃をも生じ
ない。

このように本実施例のねじりベローズは、摺動部分はな
く、ねじりに対してほとんど拘束力かない。そして、こ
れをモーメントを検出するセンサに通用しｆｃ場合、モ
ーメントの検出に何等の影曽をも与えることなく、セン
サの検出部を外部環境から保謙することかできる。

纂５図および第６図は本発明の第２の実施例に係るねじ
りベローズの（ＩＩＩ面図であり、第５図はねじられて
いない状態、第６図はねじられた状態を示す。容重で、
第１図と同一部分には同一符号が付されている。５はね
じりベローズ１とは別体で、かつ、同一大きさのねじり
ベローズであり、ねじりベローズ１とねじりベローズ５
は連結部３で連結されている。５ａはねじりベローズ５
の凸状の稜線、５ｂはねじりベローズ５の凹状の稜線、
６はねじりベローズ５の下部の連結部である。図から明
らかなように、ねじりベローズ５の各稜線５ａ、５ｂは
ねじりベローズｌの各稜線１ａ、１ｂとは逆方向の傾斜
を有する。

ところで、ねじりベローズ１ｔｌｌ！３図（ａ）、（ｂ
）に示されるように、ねじられない状態における高さｈ
は、ねじられ次状態において高さｈ’（ｈ’＝ｈ−Δｈ
）に変化し、寸法Δｈだけ短縮する。この寸法ΔｈＦｉ
極めて微小であるので、はとんどの場合、この質位は無
視することができる。第５図および第６図に示す本実施
例の構造は上記寸法Δｈ’ｌ無祝できない場合に用いら
れるものである。

即ち、第６図に示すように、仮に連結部６を固定し、連
結部２を矢印Ｍ方向にねじると、ねじりベローズ１はね
じられてその島さは前述のように（ｈ−Δｈ）となる。

しかし、同時に連結部３も矢印Ｍ方向にねじられ、ねじ
りベローズ５もねじられる。この場合、ねじりベローズ
５の各稜線５ａ。

５ｂはねじりベローズ１の各稜線１ａ；ｌｂとは逆方向
に形成されているので、ねじりベローズ５は微小寸法Δ
ｈだけ浮くことになり、その高さは（ｈ＋Δｈ）となる
。したがって、：Ｉ！！鮎部２と連結部６との間の尚さ
には何等の変化も生じない。

このように、本実施例では、同一大きさで稜線の傾斜方
向が逆であるねじりベローズを２つ連結し友ので、さぎ
の実施例と同じ効果を奏するとともに、ねじり状態にお
いてもねじりベローズの長さが変化するのを防止するこ
とができる。

第７図は本発明の第３の実施例に係るねじりベローズの
一部破−【０Ｉ１１面図である。図で、第５図に示す部
分に相当する部分には同一符号を付して説明を省略する
。本実施ψ１１では、ねじりベローズ５がねじりベロー
ズ１の内部に収州され友栴成となっている。３′、３“
はそれぞれねじりベローズ１゜５の端部の連結部であり
、第５図に刀くす述珀部３に対応する。７は連結部３′
、３“を結合する結合部材である。

連結部２と連結部６との間に一方向のねじりを加えると
、ねじりベローズ１．５は共に同一寸法だけ伸長し、逆
に、他方向のねじりを加えるとねじりベローズ１．５は
共に同一寸法だけ短縮する。

このため、ねじりが加えられても連結部２と連結部６と
の間には相対変位は生じない。

なお、ねじりベローズ１とねじりベローズ５の内と外の
関係を逆にすることもできるのは明らかである。

このように、本実施例では、稜線の傾斜の方向が逆であ
る２つのねじりベローズを、一方が他方の内部に収納さ
れるように結合したので、第２の実施例と同じ効果を奏
するとともに、全体を小型にすることができる。

第８図は本発明の第４の実施例に係るモーメントセンサ
の密封装置の一部破断側面図である。図で、第７図に示
す部分と同一部分には同一符号を付して説明を省略する
。１０はモーメントセンサの検出部であり、下部フラン
ジ１０ａ１上部７ランジ１０　ｂおよび各フランジｌＯ
ａ、１Ｏｂｌｃ剛接され念起歪部１０　ｃを有する。１
０　ｄは起歪部１０　Ｃに貼着され九ひすみゲージ、１
０ｅは各ひずみゲージ１０　ｄに配線された信号線であ
る。上部フランジ１０　ｂと下部７ランジ１０　ａとの
間にモーメントが作用すると、ひずみゲージ１０　ｄの
抵抗値はこのモーメントに応じて変化し、この変化は信
号線により電気信号として取出され、モーメントが検出
される。

１１は円筒状の金属ケース、１２は検出部１ｏの下部７
ランジ１０　ａ　ｆｔケース１１に固定する取付ボルト
である。なお、検出部１０の上部７ランジ１０　ｂは連
結部６に溶接されている。１３は連結部２とケース１１
の上端部との間の隙間を封じるカバーであり、連結部２
とケース１１上端部に溶接される。１４はケース１１の
側壁に密封固定された端子部であり、各信号線１０ｅが
接続される。なお上記構成において、結合部材７は連結
部３′、３“の全周にわたって設けられており、ねじり
ベローズ１とねじりベローズ５との間の隙間１５を封す
る機能をも有する。

上記の構成において、モーメントは上部フランジ１０　
ｂと、下部７ランジ１０　ａが固定されているケース１
１との間に作用する。したがって、上部７ランジ１０　
ｂに溶接された連結部６と、ケース１１の上端部にカバ
ー１３を介して溶接され九連結部２との間にねじりが加
えられることＫなるが、このねじりに対する拘束力は前
述のように極めて小さく、又、両連結部２．６間の相対
変位は第３の実施例で述べたよう［０である。さらに、
検出部１ｏは上部７ランジ１０　ｂのみが露出され、他
の部分は完全に密封されている。

このように、本実施例では、稜線の傾斜の方向が逆であ
る２つのねじりベローズを、一方が他方の内部処収納さ
れるように結合し、これをケース内に収納するとともに
外部にあるねじりベローズの連結部とケース上端部とを
溶接し、内部にあるねじりベローズの連結部とケース底
部との間にモーメントセンサの検出部を装架したので、
当該検出部の動作に何畳支障を与えることなく、当該検
出部を完全に密封して外部環境から珠σすることができ
る。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明では、１つの軸を囲んでこの
軸に所定の傾斜で凹凸の稜線ヶ形成してねじりベローズ
を構成したので、当該ねじりベローズ両端に〃口先られ
るねじりに対して摺動部をなくし、拘束力を極めて小さ
くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のねじり実施例に係るねじりベローズの
側面図、第２図は纂１図に示すねじりベローズの展開図
、第３図（ａ　）、（ｂ　）はねじりベローズの動作を
説明する側面図、第４図（ａ）、（ｂ）はねじりベロー
ズの動作の原理図、第５図および＄６図は本発明の第２
の実施例に係るねじりベロ　′本発明の＠４の実施例に
係るモーメントセンナの密封装置の一部破断側面図であ
る。 １．５・・・・・・ねじりベローズ、ｌａ、ｌｂ・曲・
稜線、２．３．３’、　３“、６・・曲連粘部、４・・
・・・・斜面、７・・・・・・結合部材、１０・・・・
・・検出部、１１・・・・・・ケースｉ）；、ｒ＋；ノ
パ二１゛ 第　１　図 １シ 第２図 第　３図（ａ） （ｂ） 第　４１　（ａ） 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、座標軸の１つを囲みこの軸に対して所定の傾斜を有
   しかつ当該軸方向両端において交互に連続する凹凸の稜
   線が形成されていることを特徴とするねじりベローズ。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記稜線は、それ
   らの隣接するものと連結部に形成される辺とで作られる
   三角形が、この三角形の頂点から前記辺におろした垂線
   が前記各頂点を結ぶ円にほぼ接するように形成されてい
   ることを特徴とするねじりベローズ。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記ねじりベロー
   ズは、前記傾斜の方向が逆である第１のベローズ部およ
   び第２のベローズ部で構成されていることを特徴とする
   ねじりベローズ。 ４、特許請求の範囲第３項において、前記第１のベロー
   ズ部および前記第２のベローズ部は、それらのいずれか
   一方が他方に収納されていることを特徴とするねじりベ
   ローズ。