JPS63289372A - 溶接金属ベロ−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】 産業上の利用分野 この発明は半導体製造装置等に用いられる溶接金属ベロ
ーズに係り、特に大変位の繰返し伸縮を受けるベローズ
に関するものである。

従来の技術 ベローズは大変位の繰返し伸縮を受ける機械部位に使用
されるものであるから、疲労強度が高いことが要求され
る。

従来の特に大変位を受ける溶接金属へローズは第３図に
その一般的な円筒形溶接構造ベローズの断面図を示すご
とく、中心孔を有する２種の薄肉金属の同心円状波形曲
面円板（１）（２）を内円周および外円周で溶接し組立
てられている。この種の溶接金属ベローズの溶接部（３
）近傍断面は一般に第４図に拡大して示すように隣り合
った円板（ＩＸ２）どうしが相接する形状となっている
。

このような溶接金属ベローズが大変位を受けると、溶接
部止端（４ａ）（４ｂ）　（４Ｃ）に大きな応力集中が
生じ、低繰返し数にて疲労破壊を生じる。この疲労強度
を改善するため、例えば０円板の板厚を溶接部近傍で厚
くしたり（特開昭５７−１２４１５４．実開昭５８−８
４４５４等）、■溶接部近傍に接触部を設けたり（実開
昭５６−１０６２５９）　、■溶接部余盛を削除したり
（実開昭５６−１０６２０）　、■溶接部を殻状リング
で覆う（特開昭５８−１４２０７１）等の対策がこうじ
られている。

一方、ベローズ全体の長さをコンパクトにするため波形
が同位相に配設されている（実開昭５８−１４２０７１
）。

従来技術の問題点 しかしながら、従来の前記疲労強度改善策には、以下に
示す問題があった。

■　溶接部近傍の肉厚を厚くすることは、素材である薄
板に板厚分布を持たせるための特殊加工を必要とし経済
的でない。

■　溶接部近傍に接触部を設けることは、接触部でのフ
レッチング疲労を生じさせ、かえって疲労強度を低下さ
せるおそれがある。

■　溶接部余盛削除は溶接後の機械加工を必要とし、工
程増を招くためコスト高となる。

■　溶接部に補強リングを付加する方法では、素材量、
組立て費の増大を招きコスト高となる。

一方、波形を同位相にするために２種の部材が必要であ
り、したがって２種の製造機械工具等が必要であり、か
つ部材の数量管理が必要であった。

この発明は従来の前記問題点を解決するためになされた
ものであり、製作工数や部品点数を増加させることなく
経済的に疲労強度の改善をはかった溶接金属ベローズを
提案せんとするものである。

問題点を解決するための手段 この発明は従来の前記問題点を解決する手段として、１
種類の薄肉金属円板を波形に成形し、かつ円周内端部お
よび円周外端部を突合せ溶接することにより、ベローズ
伸縮時に溶接部近傍に生じる高応力を緩和した溶接金属
へローズを提案したものである。

すなわち、この発明に係る溶接金属ベローズは、中心孔
をもつ２種の薄肉金属の同心円状波形曲面が同一形状で
あって、かつ内円周部および外円周部が突合わされてな
り、その突合せ部が滑らかな形状を有するとともに、該
突合せ部が溶接されいることを特徴とするものである。

作　　用 第１図はこの発明の溶接金属ベローズの溶接部近傍を拡
大して示す縦断面図で、（１１）は波形に成形した薄肉
金属円板、（１１−Ｉｎ−２）はそれぞれ内端部および
外端部、（１１−３）　（１１−４）はそれぞれ内端部
および外端部の溶接部を示す。

すなわち、この発明の溶接金属ベローズは、中心孔を有
する薄肉金属円板の内円周、外円周および中間スパン部
に冷間プレス等の手段で曲げ加工を施して波形に成形す
る。そして、この同一形状の２枚の薄肉金属の同心円状
波形曲面円板（１１）の内端部（１１−１）および外端
部（１１−２）をそれぞれ対向させて突合わせ溶接して
一体化したものである。

ここで、薄肉金属円板を同心円状波形曲面に成形したの
は、製品の性質に対称性をもたせるためと、金属円板自
体に可撓性、伸縮性を付与することにより溶接部に生じ
る応力を緩和するためである。

また、この薄肉金属円板の円周内端部および円周外端部
を円弧状に滑らか・な形状にして突合わせ溶接すること
としたのは、溶接部止端に集中する応力を軽減し、ベロ
ーズ全体の疲労強度を向上させるためである。

さらに、同一形状の円板とするのは、製造時の工具等が
１種ですみ、かつ部材である円板は１種のみの管理であ
るから管理コストが低減されること、また２種の場合は
不良品の発生等により１種の部材の過不犀が生ずるが、
１種の部材のみからなる場合は互換性があるため生産の
中断がなくなるためである。

実　　施　　例 第１図に示すものと同一の断面形状で、ベローズ材質Ｓ
Ｏ３３１６、板厚０．２ｍｍ、外径８０１ＴｌｌＴ＋１
同内径４０ｍｍの筒形ベローズに繰返し伸縮荷重を負荷
したときの疲労試験結果を、第４図に示す断面形状の従
来品と比較して第２図に示す。

第２図から明らかなごとく、本発明品は従来品に比べて
疲労強度が高いことがわかる。

発明の効果 上記の実施例からも明らかなごとく、薄肉金属の同心円
状波形円板が突合せ溶接されたこの発明の溶接金属ベロ
ーズは優れた疲労強度を有し、大変位の繰返し伸縮を受
ける環境においても十分に耐え得るものである。また、
薄肉金属円板の曲げ加工は冷間プレス等で簡単に行なう
ことができ、かつ１種の部材のみ用いるので、製作コス
トも安価につく利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の溶接金属ベローズの一例を示す要部
縦断面図である。 第２図はこの発明の実施例における伸縮時の疲労試験結
果を示す図である。 第３図は従来一般的に使用されている大変位用溶接金属
ベローズの中心軸断面図である。 第４図は同上ベローズの溶接部近傍を示す拡大縦断面図
である。 １１・・・薄肉金属の同心円状波形曲面円板１１−１・
・・円周内端部 １１−２・・・円周外端部 １１−３・・・円周内端部の溶接部 １１−４・・・円周外端部の溶接部 ＪＪＩ図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 中心孔をもつ２種の薄肉金属の同心円状波形曲面円板の
   内円周および外円周が溶接された溶接金属ベローズにお
   いて、該波形の薄肉金属円板が同一形状であつて、かつ
   内円周および外円周部が突合わされてなり、突合せ部が
   円弧状に滑らかな形状を有し、該突合せ部が溶接されて
   組立てられていることを特徴とする溶接金属ベローズ。