專利名稱：渦旋形墊圈的制造方法及制造裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于封住流體的渦旋形墊圈的制造方法及制造裝置，上述流體是水或油等液體，或者是蒸氣或煤氣等的氣體。
在高溫、高壓等條件下使用的配管的接頭部分，在一對法蘭之間夾設著墊圈，在該狀態下用螺栓把各法蘭緊固連接，使墊圈與各法蘭密接，以防止流動在配管內部的流體泄漏到外部。
上述墊圈多采用渦旋形墊圈。如圖9和圖10所示，該渦旋形墊圈是通過在具有波形或山峰形的斷面形狀的不銹鋼制長條薄板構成的環箍材91上疊合由石綿紙、膨脹石墨帶、聚四氟乙烯樹脂帶等構成的填充材92，再卷成渦旋狀而形成的。
該渦旋形墊圈的一般制造方法如下。
如圖11所示，先彎折環箍材91的前端部、并將其插入卷芯圓筒93外周的鎖定槽93a內，這樣將環箍材91鎖定到卷芯圓筒93上。在此狀態下使卷芯圓筒93旋轉，僅把環箍91卷繞到卷芯圓筒93外周至少一圈。接著，將填充材92疊合在環箍材91上，將兩者卷繞成渦旋狀后，再僅把環箍材91空繞2～3圈。然后，從卷芯圓筒93上取下已卷成渦旋狀的環箍材91和填充材92，把環箍材91前端部的、插入上述卷芯圓筒93的鎖定槽93a的彎折部分切除掉。
環箍材91的卷繞開始部分，用點焊等固定在卷繞在其外周上的環箍材91的規定部分。環箍材91的卷繞結束部分，用點焊等固定在卷繞在其內周上的環箍材91的預定部分。
但是，上述的現有制造方法中，從卷芯圓筒93上取下已卷成渦旋狀的環箍材91和填充材92后，必須要把已插入卷芯圓筒93的鎖定槽93a內的環箍材91的前端部分切除掉，所以，制造工作量大，另外，上述切除作業必須用手工作業進行，所以存在著制造成本高的問題。另外，環箍材91的切除部分被扔掉，所以，環箍材91的利用率不高。
為了解決該問題，現有技術(例如日本特公平8-33180號公報)中提出了以下的卷繞方法。即，如圖12所示，在環箍材91的前端，用壓制等方式形成平坦部91a，在該平坦部91a上形成貫通的鎖定孔91b，在卷芯圓筒93上，設置可從卷芯圓筒93的外周彈性出沒的鎖定銷94，把環箍材91的鎖定孔91b卡掛在該鎖定銷94上，將環箍材91卷繞到卷芯圓筒93上。
該方法中，雖然不必切除環箍材91的前端部分，但是必須用壓扁該前端部分等方法，形成用于設置鎖定孔91b的平坦部91a，在形成了平坦部91a后的該前端部分的寬度，比其它部分的寬度增大，在完成時的墊圈的密封面上，因該前端部分的形狀而產生局部的凹凸，可能會影響密封性能。
另外，上述平坦部91a與卷繞在其緊外周上的第2圈環箍材91的山峰部91c之間，產生大的間隙，這樣，平坦部91a與其緊外周的環箍材91的焊接不切實，該平坦部91a容易剝落。
再者，卷繞在上述平坦部91a外周上的第2圈環箍材91，盡管強行將鎖定銷94向下方推壓移動，但是，在將該鎖定銷94向下方推壓移動的時刻，環箍材91的第1圈卷繞尚未完全結束，而且，環箍材91被鎖定銷94強力張拉，所以，鎖定銷94與鎖定孔91b的接觸壓增大。因此，在把鎖定銷94向下方推壓移動時，其前端部與鎖定孔91b產生較大摩擦，該摩擦使鎖定銷94的前端部產生大的損傷。因此，裝置的耐久性差，必須頻繁地更換鎖定銷94。
本發明是鑒于上述問題而作出的，其目的在于提供一種具有良好密封性能的渦旋形墊圈的制造方法和制造裝置。
本發明的另一目的，是提供一種環箍材的前端部不會從其外周上的環箍材上剝落下來的渦旋形墊圈的制造方法和制造裝置。
本發明的又一目的是提供一種具有優良的耐久性的渦旋形墊圈的制造方法和裝置。
為了實現上述目的，本發明的渦旋形墊圈的制造方法，把具有峰形或波形斷面形狀的環箍材的前端部鎖定在卷芯圓筒上，使該卷芯圓筒旋轉，將上述環箍材在該卷芯圓筒外周至少繞一圈后，將填充材疊合在該環箍材上，將兩者卷繞成渦旋狀；其特征在于，沖切上述環箍材前端部的峰部或谷部，從而形成鎖定臺階部；使前端部從卷芯圓筒外周突出的鎖定爪，勾住上述環箍材的鎖定臺階部，在此狀態下使上述卷芯圓筒旋轉，將上述環箍材在卷芯圓筒外周至少繞一圈；再將填充材疊合在環箍材上，將兩者卷成渦旋狀；在把環箍材卷繞到卷芯圓筒外周上至少一圈以后的規定時刻，把上述鎖定爪從卷芯圓筒外周拉入，從而使鎖定爪脫離上述鎖定臺階部。
根據該渦旋形墊圈的制造方法，通過沖切環箍材前端部的峰部或谷部，形成與鎖定爪卡接的接合臺階部，所以，不必在環箍材的前端形成平坦部。因此，環箍材前端部的寬度可與其它部分的寬度相同，可防止在墊圈的密封面上產生局部凹凸。另外，由于在環箍材的前端部與卷繞在其外周上的環箍材間不產生大的間隙，所以，可切實將該環箍材前端部與其外周的環箍材焊接。再者，由于在把環箍材卷繞在卷芯圓筒外周至少一圈后的規定時刻，將上述鎖定爪從卷芯圓筒外周拉入，所以，可在使鎖定爪與接合臺階部的接觸壓減少的狀態下，將鎖定爪從接合臺階部拉出。因此，不會因與環箍材的摩擦而損傷鎖定爪。
沖切上述環箍材前端部的峰部或谷部的工序，最好與把先行環箍材和后續環箍材切開的工序同時進行。這樣，與把沖切上述峰部或谷部的工序和切斷環箍材的工序分別進行相比，可提高墊圈的生產率。
上述接合臺階部，可形成在上述環箍材的若干個峰部的至少一個以上之上。也可以在上述環箍材的全部峰部上形成接合臺階部。這樣地形成接合臺階部時，可切實將環箍材的前端部牢固地鎖定在鎖定爪上。
沖切上述環箍材前端部的峰部或谷部的工序，最好是在把扁平斷面形狀的環箍材成形為峰形或波形斷面形狀之后、把已成形的環箍材供給卷芯圓筒2之前進行。
本發明的渦旋形墊圈的制造裝置用于下述的渦旋形墊圈制造方法把具有峰形或波形斷面形狀的環箍材的前端部鎖定在卷芯圓筒上，使該卷芯圓筒旋轉，將上述環箍材在該卷芯圓筒外周至少繞一圈后，將填充材疊合在該環箍材上，將兩者卷繞成渦旋狀；該制造裝置的特征在于，備有接合臺階部形成機構、鎖定爪和鎖定爪驅動機構；接合臺階部形成機構用于沖切環箍材前端部的峰部或谷部，形成接合臺階部；鎖定爪內藏于上述卷芯圓筒中，其前端部可從該卷芯圓筒外周出沒，同時，在其前端部從卷芯圓筒外周突出的狀態，把環箍材的接合臺階部卡掛在該前端部上；鎖定爪驅動機構用于使該鎖定爪從卷芯圓筒外周出沒。
根據該渦旋形墊圈的制造裝置，可用接合臺階部形成機構沖切環箍材的前端部，形成接合臺階部。另外，用鎖定爪驅動機構使鎖定爪的前端部從卷芯圓筒外周突出，將環箍材的接合臺階部卡掛到該鎖定爪的前端部，在該狀態下，使上述卷芯圓筒旋轉，將上述環箍材在卷芯圓筒外周至少卷繞一圈，然后，將填充材疊合到環箍材上，再將兩者交替地卷繞成渦旋形。另外，在把環箍材在卷芯圓筒外周至少卷繞一圈后的規定時刻，用上述鎖定爪驅動機構將鎖定爪從卷芯圓筒外周拉入，使鎖定爪脫離接合臺階部。
這樣，上述渦旋形墊圈的制造裝置，在沖切環箍材前端部的峰部或谷部而形成的接合臺階部上卡掛鎖定爪，所以不必在環箍材的前端形成平坦部。因此，環箍材前端部的軸方向寬度可與其它部分的寬度保持一致，不僅不會在墊圈的密封面上產生局部凹凸，而且在環箍材的前端部與卷繞在其外周上的第2圈環箍材間不產生大的間隙，所以，可把該環箍材的前端部與其外周的第2圈環箍材的規定部分用點焊切實固定。另外，在把環箍材在卷芯圓筒外周至少卷繞了一圈后的規定時刻，把鎖定爪從卷芯圓筒外周拉入，使鎖定爪脫離接合臺階部，所以，可在環箍材與鎖定爪的接觸壓降低的狀態下，使鎖定爪脫離接合臺階部。這樣，不會因與環箍材的強力摩擦而損傷鎖定爪。
上述鎖定爪驅動機構最好備有滑塊、偏心凸輪和轉動軸；在安裝著鎖定爪的狀態下，上述滑塊內藏于卷芯圓筒內，可朝著該卷芯圓筒的徑方向滑動；上述偏心凸輪與該滑塊相鎖定，相對于卷芯圓筒的軸心偏心；上述轉動軸與卷芯圓筒的軸心同心設置，使上述偏心凸輪轉動。
這樣，通過上述轉動軸使偏心凸輪轉動，使滑塊朝著卷芯圓筒的徑方向移動，可使鎖定爪從卷芯圓筒的外周出沒。因此，可用簡單的構造使鎖定爪從卷芯圓筒的外周出沒。
上述接合臺階部形成機構最好備有上下動的沖頭和與該沖頭對置配置著的沖模，還備有切斷刃和承接刃，該切斷刃與接合臺階部形成機構的沖頭同行地上下動，該承接刃一體地設在上述沖模上，是上述切斷刃的對方。
通過以下實施例的說明，將更加清楚本發明的特征和作用。
圖1是表示本發明渦旋形墊圈制造裝置一實施例的要部剖切立體圖。
圖2是上述制造裝置的概略正視圖。
圖3A是接合臺階部的立體圖。
圖3B是接合臺階部的斷面圖。
圖4是表示接合臺階部形成機構的立體圖。
圖5是表示墊圈制造工序的概略正視圖。
圖6是表示墊圈制造工序的概略正視圖。
圖7表示接合臺階部的其它實施形態的斷面圖。
圖8是表示接合臺階部的其它實施形態的立體圖。
圖9是環箍材的斷面圖。
圖10是另一環箍材的斷面圖。
圖11是表示現有例的概略正視圖。
圖12是表示其它現有例的要部斷面圖。
下面，參照


本發明的實施例。
圖2是表示渦旋形墊圈制造裝置的概略正面圖。該制造裝置用于把相互疊合著的環箍材A和圖5所示的填充材B卷繞成渦旋形。該制造裝置的主要部由接合臺階部形成機構1、卷芯圓筒2、鎖定爪3和鎖定爪驅動機構4構成。接合臺階部形成機構1用于在環箍材A的前端部形成圖3A或圖3B所示的接合臺階部A1。卷芯圓筒2用于卷繞環箍材A和填充材B。鎖定爪3內藏于卷芯圓筒2內，前端部可從卷芯圓筒2的外周出沒。鎖定爪驅動機構4使鎖定爪3的前端部從卷芯圓筒2的外周出沒。
環箍材A從卷輥抽出時具有扁平的斷面形狀，該環箍材A由一對輥R成形為具有二個峰部m的波形斷面形狀(見圖3)。環箍材A這樣被成形后供給卷芯圓筒2。環箍材A的材質可從SUS 304等不銹鋼、鎳鉻鐵耐熱耐蝕合金、鋁等中選擇，但從耐熱性和成本方面考慮，最好采用不銹鋼。
如圖4所示，接合臺階部形成機構1，備有由圖未示的驅動部驅動而上下動的沖頭1a和與該沖頭1a對置配置的沖模1b。這些沖頭1a和沖模1b，配置在卷芯圓筒2與輥R之間。在該接合臺階部形成機構1中，通過將環箍材A前端部的二個峰部m分別沖切成向內方傾斜狀，如圖3A和圖3B所示地形成接合臺階部A1。接合臺階部A1的鎖定面相對于環箍材A的長度方向沖切成直角，以便容易與鎖定爪3的前端部卡接鎖定。上述沖模1b上形成著2個峰部1c，以便與環箍材A的內面形狀吻合。
沖頭1a和沖模1b與卷芯圓筒2之間，配置著可相互接離的切斷刃6a和承接刃6b(見圖2和圖4)，用于把先行的環箍材A從后續的環箍材A上切下。在該實施例中，切斷刃6a安裝在上述驅動部上，這樣，可與接合臺階部形成機構1的沖頭1a同行地上下運動。另外，承接刃6b與接合臺階部形成機構1的沖模1b形成為一體。
如圖1所示，卷芯圓筒2呈環形，其外徑及寬度，與所要制造的墊圈G(見圖6)的內徑及寬度分別一致，其內周與中空的支承軸21成一體。該支承軸21通過軸承22可旋轉地支承在圖未示的軸箱上，并且，由圖未示的驅動部朝著圖2中順時針方向驅動轉動。在卷芯圓筒2的內部，從外周側到軸芯部形成縫隙23，該縫隙23用于導入后述的滑塊41。
鎖定爪3，在略長方體的基部31的前端部上形成2個鎖定凸部32，該鎖定凸部32用于鎖定環箍材A的各接合臺階部A1(見圖3A和圖3B)。該鎖定凸部32的鎖定端面32a大致朝向卷芯圓筒2的徑方向。鎖定爪3可滑動自由地被導入從卷芯圓筒2外周到兩側面形成的切槽24內。
鎖定爪驅動機構4，備有內藏于卷芯圓筒2內的滑塊41、與該滑塊41鎖定的偏心凸輪42和使該偏心凸輪轉動預定角度的轉動軸43。
上述滑塊41呈平板狀，朝著卷芯圓筒2的徑方向可滑動地嵌入形成在卷芯圓筒2上的縫隙23內。在滑塊41的基端部，形成由長孔構成的鎖定孔41a，偏心凸輪42可相對旋轉地嵌合在該鎖定孔41a內。滑塊41的前端角部的某一方上，形成切口部41b(見圖2)，鎖定爪3固定在切口部41b內。
轉動軸43與支軸21同心地配置在支軸21的中空內部。該轉動軸43通過軸承44可相對旋轉地支承在支承軸21上，并且，由圖未示的驅動部驅動，可獨立于支承軸地轉動。上述偏心凸輪42相對于支軸21的軸芯以規定量偏心狀態可一體旋轉地固定在該轉動軸43上。
根據上述鎖定爪驅動機構4，通過使轉動軸43轉動，可通過偏心凸輪42使滑塊41朝卷芯圓筒2的徑方向滑動，這樣，可使鎖定爪3的鎖定凸部32從卷芯圓筒2的外周出沒。因此，可用簡單的構造使鎖定爪3從卷芯圓筒2的外周出沒。
下面，參照圖2至圖6，說明采用上述構造的制造裝置制造渦旋形墊圈的方法。
先把從卷輥抽出的環箍材A用一對輥R成形為波形斷面后，用接合臺階部形成機構1的沖頭1a和沖模1b，分別沖切該環箍材A前端部的二個峰部m，形成接合臺階部A1(見圖2和圖3)。
接著，將各接合臺階部A1鎖定到從卷芯圓筒2外周稍稍突出的鎖定爪3的鎖定凸部32上(見圖2)，在該狀態下，旋轉驅動卷芯圓筒2將環箍材A至少在卷芯圓筒2的外周繞一周。這時，由于使形成在環箍材A的各峰部m上的接合臺階部A1分別與鎖定爪3的鎖定凸部32卡掛，所以，可將環箍材A的前端部切實牢固地鎖定在鎖定爪3上。從而可切實地卷繞環箍材A。
將環箍材A至少卷繞了一周后，用點焊把環箍材A的卷繞開始部分(前端部)點焊接到卷繞在其外周的第2圈環箍材A的規定位置。這時，由于設有接合臺階部A1的環箍材A的前端部斷面保持著波形形狀，所以，可使該前端部相對于第2圈環箍材A不產生大的間隙地吻合。因此，可容易地將兩者切實焊接。
接著，把填充材B供給到環箍材A的下面，如圖5所示，將兩者疊合并卷繞規定圈數而形成渦旋狀。然后，停止填充材B的供給，只空卷若干圈環箍材A。填充材B可從陶瓷、膨脹石墨、石綿、聚四氟乙烯樹脂等中選擇，但從強度方面考慮，最好采用陶瓷。
空卷結束后，用切斷刃6a和承接刃6b把先行的環箍材A從后續環箍材A上切下。與此同時，用沖頭1a和沖模1b在后續的環箍材A的前端部形成接合臺階部A1。這樣，通過同時地進行環箍材的切斷和接合臺階部A1的形成，可錯開時間地分別進行，可提高生產性。
另外，把先行的環箍材A的卷繞結束部分(后端部)壓貼在卷繞在其內周上的環箍材A上，用點焊將兩者焊接起來。這樣，便得到了圖6所示的渦旋形墊圈G。
在把環箍材A至少卷起一圈的時刻，或者在其以后的任一時刻，使轉動軸43轉動，使鎖定爪3的鎖定凸部32如圖6所示地從卷芯圓筒2的外周沒入。這樣，可從環箍材A的接合臺階部A1上脫下鎖定爪3。
環箍材A是一邊被施加適當的張拉力(最好是40～60kg/cm2)一邊在卷芯圓筒2上至少卷繞1圈以上，所以，使鎖定凸部32將要從卷芯圓筒2外周沒入時，環箍材A中的已卷繞在卷芯圓筒2上的部分，借助與該卷芯圓筒2外周面的摩擦力牢固地卷繞著。即，可防止環箍材A在卷芯圓筒2上打滑。因此，在使鎖定爪3與接合臺階部A1的接觸壓稍稍低于環箍材A的卷繞開始時的狀態，使鎖定凸部32順利地沒入卷芯圓筒2的內部，可將鎖定爪3從接合臺階部A1上脫下。根據上述構造，在鎖定爪3與接合臺階部A1強力接觸的狀態，可防止因相互脫離而引起的大的摩擦。結果，可防止鎖定爪3的過早損傷，從而大大提高裝置的耐久性。
最后，將墊圈G從卷芯圓筒2上取下后，通過反復上述的動作，可依次制造墊圈G。
根據上述的制造方法，不必用壓制方式在環箍材A前端部形成平坦部，而是將該前端部鎖定在鎖定爪3上，所以，環箍材A前端部的寬度與其它部分的寬度一樣。因此，可防止墊圈G的密封面上產生局部凹凸，從而可確保良好的密封性能。
上述實施例中，是在環箍材A的2個峰部m上分別形成接合臺階部A1，但也可以只在上述波峰部m的任一方上形成接合臺階部A1，這樣也能在一定程度上切實且牢固地將環箍材A的前端部鎖定在鎖定爪3上。因此，上述接合臺階部A1形成在若干個波峰部m的至少一個以上之上即可。
另外，如圖7所示，上述接合臺階部A1也可以是將環箍材A的前端谷部t往上方沖切而被形成。另外，鎖定爪驅動機構4，也可以不采用上述的偏心凸輪42，而是采用可沿支承軸21的軸向滑動驅動的楔，用該楔使滑塊41朝著卷芯圓筒2的徑向滑動。除此之外，還可以做各種設計變更，例如用一對輥構成接合臺階部形成機構1等。
另外，本發明也可采用具有圖8所示的山形斷面形狀的環箍材A實施。
權利要求
1.渦旋形墊圈的制造方法，把具有山形或波形斷面形狀的環箍材的前端部鎖定在卷芯圓筒上，使該卷芯圓筒旋轉、并將上述環箍材在該卷芯圓筒外周至少繞一圈后，將填充材疊合在該環箍材上、并將兩者卷繞成渦旋狀；其特征在于，沖切上述環箍材前端部的峰部或谷部，形成接合臺階部；在前端部從卷芯圓筒外周突出的鎖定爪，卡掛在上述環箍材的接合臺階部的狀態下使上述卷芯圓筒旋轉，將上述環箍材在卷芯圓筒外周至少繞一圈；然后，將填充材疊合在環箍材上，將兩者卷成渦旋狀；同時，在把環箍材卷繞到卷芯圓筒外周上至少一圈以后的規定時刻，把上述鎖定爪從卷芯圓筒外周拉入，使鎖定爪脫離上述接合臺階部。
2.如權利要求1所述的渦旋形墊圈的制造方法，其特征在于，將沖切上述環箍材前端部的山部或谷部的工序與把先行環箍材與后續環箍材切離的工序同時進行。
3.如權利要求1所述的渦旋形墊圈的制造方法，其特征在于，在上述環箍材的若干個峰部的至少一個以上之上形成接合臺階部。
4.如權利要求1所述的渦旋形墊圈的制造方法，其特征在于，在上述環箍材的全部峰部上形成接合臺階部。
5.如權利要求1所述的渦旋形墊圈的制造方法，其特征在于，將沖切上述環箍材前端部的峰部或谷部的工序在把扁平斷面形狀的環箍材成形為山形或波形斷面形狀之后、在把已成形的環箍材供給卷芯圓筒(2)之前進行。
6.渦旋形墊圈的制造裝置，該制造裝置用于下述的墊圈制造方法把具有山形或波形斷面形狀的環箍材的前端部鎖定在卷芯圓筒上，使該卷芯圓筒旋轉，將上述環箍材在該卷芯圓筒外周上至少繞一圈后，將填充材疊合在該環箍材上，將兩者卷繞成渦旋狀；該制造裝置的特征在于，備有接合臺階部形成機構、鎖定爪和鎖定爪驅動機構；接合臺階部形成機構用于沖切環箍材前端部的峰部或谷部，形成接合臺階部；鎖定爪內藏于上述卷芯圓筒內，其前端部可從該卷芯圓筒外周出沒，同時，在其前端部從卷芯圓筒外周突出的狀態，把環箍材的接合臺階部卡掛在該前端部上；鎖定爪驅動機構用于使該鎖定爪從卷芯圓筒外周出沒。
7.如權利要求6所述的渦旋形墊圈的制造裝置，其特征在于，上述鎖定爪驅動機構備有滑塊、偏心凸輪和轉動軸；在安裝著鎖定爪的狀態下，上述滑塊內藏于卷芯圓筒內，可朝著該卷芯圓筒的徑向滑動；上述偏心凸輪與該滑塊鎖定，相對于卷芯圓筒的軸心偏心；上述轉動軸與卷芯圓筒的軸心同心設置，使上述偏心凸輪轉動。
8.如權利要求6所述的渦旋形墊圈的制造裝置，其特征在于，上述接合臺階部形成機構備有上下運動的沖頭和與該沖頭對置配置著的沖模，還備有切斷刃和承接刃，該切斷刃與接合臺階部形成機構的沖頭同行地上下運動，該承接刃一體地設在上述沖模上，是上述切斷刃的對方。
全文摘要
本發明涉及封住流體的渦旋形墊圈的制造方法及其制造裝置。本發明中,在沖切環箍材(A)前端部的峰部或谷部上形成接合臺階部(A1)。將該接合臺階部(A1)卡掛在鎖定爪(3)上,將環箍材(A)卷繞到卷芯圓筒(2)上。在把環箍材(A)在卷芯圓筒(2)外周至少卷繞一圈后,把鎖定爪(3)從卷芯圓筒(2)外周拉入,從接合臺階部(A1)上脫下鎖定爪(3)。用本發明制造的渦旋形墊圈,能發揮良好的密封性能,制造裝置具有耐久性。
文檔編號B21D11/06GK1229177SQ99103659
公開日1999年9月22日 申請日期1999年3月11日 優先權日1998年3月17日
發明者橋口英人, 高岡昌彥, 岡田啟二, 加藤省二, 小仲政雄 申請人:日本皮拉工業株式會社