溶接ベローズ
Contents
溶 接 ベ ロ ー ズ に つ い て ・・・・・

5製 造 工 程 ・・・・・・・・・・・・

7

主 な 特 長 ・仕 様 ・・・・・・・・・

9

異 形 ベ ロ ー ズ・溶 接 技 術 紹 介・・

11

金 型 サ イ ズ 一 覧 ・・・・・・・・・

12

お 取 り 扱 い 注 意 事 項 ・・・・・・

134

溶接ベローズ

溶接ベローズについて
製品の特長
溶接ベローズは、真空〜大気を隔絶するシーリング機能を持ちながら、伸縮性能による作動を可能にする機能部品です。プレス技術や薄肉溶接などの製造技術と、作動による金属疲労を適切に予測する設計・評価技術の融合を実現することで、長寿命や大変形といった多様化するニーズを超える製品を提供しています。
■ RoHS 対応について溶接ベローズのほか、お客様の仕様による製作品についても、RoHS 指令の対応についての報告を承っています。報告および証明書の発行などについては、弊社営業担当までお問い合わせください。

溶接ベローズの各部名称●エンドフィッティング
外径100mm以下のものは、取付けが可能ですのでお問い合わせください。

内径
有効径

外径

●ピ ッ チ ：山と山との間隔（mm）
ばね定数、ストロークに関係するため使用条件によって、ピッチを変える場合があります。

●有 効 径 ：（外径＋内径）/ 2（mm）●ス パ ン ：（外径−内径）/ 2（mm）●有効面積：π× 有効径 2 / 400（cm 2）●ばね定数： （N / mm）

5

溶接ベローズと成形ベローズとの比較

材質

ステンレス、AM350、ハステロイ材など

伸縮性

ばね定数

ステンレス、アルミ、チタンなど、液圧成形が可能な展延性に優れた材料

ベローズ部の長さに対して大きな変形を溶接ベローズと比較すると、長さあたりの伸縮能させることが可能

力が低い

バネ定数を増減させる設計が可能
クリーンエリア内での製造および洗浄により十分洗浄度

成形ベローズに確保できる

伸縮性・材質・板厚などの仕様によって決まり、他の項目とのトレードオフとなる
溶接ベローズと同様に高い清浄度が確保できる● 真空プロセスを使用する装置全般● 加速器などの研究施設（作動・位置制御）● ベローズバルブ● 狭隘部の配置での配管誤差吸収● 装置配管誤差吸収

主な用途

溶接ベローズの用途

シール性を利用導入機（直進・回転）、バルブ、真空シール等

容量の変化を利用

圧力スイッチ、温度スイッチ、アキュームレーター等

配管としての利用

防振、断熱、フレキシブル継手等
ばね定数を利用したメカニカルシール、定量的に流体を送り出すベローズポンプ

その他

表面積の大きさを利用する放熱機器等

溶接ベローズの材料とその特性
材料
SUS316L

AM350®

Hastelloy®C-22

特性
一般的なステンレス材料
セミオーステナイト材
硬度が高く長寿命用に使用、磁性あり溶接性・展延性に優れている

長所
安価に提供可能長寿命・復元性に優れている

耐食・耐熱に優れている※上記の表以外の材質については、お問い合わせください。
※ Hastelloy® C-22 は、Haynes® 社の登録商標です。
AM350® は、Allegheny Ludlum® 社の登録商標です。

6溶接ベローズ

溶接ベローズ溶接ベローズ

溶接ベローズの製造工程
Process.1

Process.2

Process.3

プレス

脱脂・洗浄

内径溶接

ダイアフラム材■プレス
溶接ベローズのダイアフラムは、薄板材から打ち抜き、波を付けるプレス工程で作られます。弊社では材料のロスを抑え、連続的にプレスを行うことで高い生産性を実現しています。また、プレスされたダイアフラムは、独自のコンピューター計測システムにより検査されています。

■脱脂・洗浄クリーンルームでの作業前に脱脂洗浄を行います。また、部品類は超音波洗浄を行います。ご要望に応じて精密洗浄も実施し、真空環境での使用に適した製品の清浄度を確保しています。
プレス■内径溶接・外径溶接
薄板溶接に適した YAG レーザー溶接（一部プラズマ・TIG 溶接）を採用しています。クリーンルーム内での溶接環境を調えるとともに、工程の自動化により溶接品質を確保し、安定した連続的な生産を行っています。

内径自動溶接機

7外径自動溶接機

特殊なベローズの外径溶接

Process.5

Process.6

外径溶接

組立溶接

製品検査

溶接ベローズ

Process.4■組立溶接
熟練の溶接作業者により、ベローズとフランジの溶接を行っています。シャフトなどの必要構成部品やベローズを含む機構部等も、本工程で組み立てを行います。

■製品検査

組立溶接

弊社では抜き取り検査ではなく、寸法検査、リーク検査、シール面検査、外観検査などの全数検査を実施しています。また、社内システムにより個々のシリアルナンバーを製品に刻印することで、トレーサビリティを確保しています。

■開発・設計製品検査

溶接ベローズは溶接部を有し、伸縮挙動等による応力集中や金属疲労が発生することから、製品の緻密な評価が重要となる部品です。耐リーク性や寿命特性の確実さが求められる中で最先端の FEM（有限要素解析法）システムを導入し、使用環境や製造工程の最適化設計を実施しています。

■評価
機械部品の耐久性評価は、設計値との整合性を把握する必要があります。弊社では、確立した溶接条件を元に製作した溶接ベローズを用いて、累計で数千本の寿命試験を行っています。また、高温環境などのご使用環境を社内で再現し、より精度の高い性能保証を行っています。
FEM（有限要素解析法）

8溶接ベローズ

溶接ベローズの主な特長・仕様
真空プロセス装置でご使用のプロセスガスの影響などを考慮して材質を選定します。具体的にはベ材質

ローズ設置個所において、温度環境、腐食性ガスの使用、バネ的特性、透磁性、疲労強度などを考慮して、総合的に材質を決定します。
取扱い材質：SUS304, SUS316L, AM350®, Hastelloy® C-22, Inconel®, チタン材ほか※ Hastelloy® C-22 は、Haynes® 社の登録商標です。
AM350® は、Allegheny Ludlum® 社の登録商標です。
Inconel® は、Special Metals® 社の登録商標です。

ベローズの変形は軸方向のほか、対象物の動きに３次元的に作動させることができます。

変位●軸方向変位 −−−−− ベローズの伸縮方向の変形●軸直角方向変位 −− ベローズ端部の接続金物（フランジ）が平行を保ち、ベローズ軸に直角な変位●角度変位 −−−−−− ベローズ部分が弧を描くように、端部の接続金物（フランジ）同士が角度をなす変形
これらの可動範囲を実現できるように、設計計算を行っています。
●軸方向変位●軸直角変位軸直角変位量●角度変位

角度変位中心点θ

軸方向変位量S／N曲線

ベローズは繰り返しの作動を行わせることから、金属疲労に寿命よる破損が懸念されます。

σ（応力）

弊社では最先端の FEM（有限要素解析法）を取り入れ、重要部分の評価を行うと同時に、製品の特性や工程の影響を把握するための寿命試験を行っています。これらを総合して精度の高い S-N 曲線を求め、確実な製品提供を行っています。
S（繰り返し回数）

ベローズはバネ要素であり、伸縮させるためにはシリンダーばね定数や空気圧などで外力を作用させる必要があります。シリンダー性能や受圧面積などの制約がある場合にはベローズサイズや長さによってバネ定数を調整することも可能です。

9ベローズは軸方向への直進性が期待される機能部品

座屈ですが、荷重や変形を受ける棒部材と同様の配慮が必要となります。
溶接ベローズ

ベローズの断面積に対してある程度の長さを有する場
合、内側が大気であり外側が真空となる圧力条件の場合、あるいはベローズが水平方向に設置される場合には、ベローズを縮める作動によって座屈と呼ばれる湾曲現象が起きることがあります。この挙動はガイドシャフトの配置などで防止することができます。
座屈前

座屈後

ベローズと連結された相手方には、伸縮による反力、温度による伸び、推力差圧による推力が作用します。装置全体あるいはシリンダーなどの機構の設計においては考慮していただく必要があります。

ベローズが取り付けられる装置において、装置の作動やモーター類振動からの振動がベローズに伝播することがあります。この振動の周波数がベローズの固有振動数と合致する場合には共振振動が懸念されます。

ベローズ内真空耐久試験

ベローズを高速度で作動させる場合には、慣性力の影響を考慮す作動速度る必要があります。特に、作動開始や終了が瞬間的に行われるような場合には、ベローズ内の変形伝播速度を超えることがあり、過剰な負荷を回避するように設計しています。

真空用ベローズは、主として伸縮方向に卓越した性能を発揮できる回転トルクものの、ベローズをベローズ軸について回転させるようなねじり荷重に対しては大きくは期待できません。取り付け時にねじり荷重をベローズ外真空耐久試験与えないようにしてください。

10溶接ベローズ

異形ベローズ
装置間連結用途の角ベローズを開発
装置設置時の施工誤差吸収にチャンバーの温度膨脹の中間吸収に
弊社では、溶接ベローズの設計・製造の実績を活かして、既存の角ベローズの問題を解決した新しい角ベローズを開発しています。
・伸縮作動が可能
一般的な角ベローズは送風機向けの産業用として用いら
ラウンドコーナー型角ベローズ

れ、設備構築時の誤差吸収を目的としていることから、装置の温度膨脹など、使用環境での伸縮作動を許容しにくくなっています。
弊社の角ベローズは真空プロセス装置向けの使用を想定し、温度変化やメンテナンス時の伸縮作動が可能です。
・継ぎ目のないダイアフラム材
角ベローズのダイアフラム材はプレス工程や溶接工程を組み合せて作られるのが一般的です。
弊社では丸型の溶接ベローズと同様に継ぎ目のないダイアフラム材製造方法を確立し、理想的な角ベローズの部レーストラック型ベローズ材構成を実現しています。

溶接技術の紹介YAG レーザー自動溶接
溶接ベローズのダイアフラム材は 0.1 〜 0.3mm 程度の薄板の端部を溶接するため、寸法精度とともに、YAG レーザーのエネルギー制御や位置制御が重要です。安定した溶接品質と生産性を両立するために、溶接条件や位置制御、治具管理までを自社設計によって確立し、24 時間稼働の生産ラインを構築しています。
自動溶接機

24 時間稼働生産システム
溶接ベローズの生産は、小ロット多品種型です。サイズも材質も多岐にわたりますが、検証済みの条件をプログラミングすることで、お客様からの受注に応じてフレキシブルに生産順序や適用設備を切り替えながら、最速納期で製品を提供しています。
溶接部のみではなく、一部の搬送部を含む生産整備を実現していることから、YAG レーザー工程の熟練技術者は設備の稼働や製品判断に集中することができ、難しいとされる小ロット多品種型の溶接工程での品質および生産性を両立しています。

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溶接後の確認作業

溶接ベローズ金型サイズ一覧【内径：8 〜 50mm】【内径：55 〜 740mm】
外径

スパン

内径

外径

スパン

8

185

55

80

12.5

822755

90

17.5

825.4

8.7

60

76.5

8.25

10205

60

85

12.5

10

24

7

60

90

15

1226

7

65

90

12.5

13

26

6.5

68

100

16

1426

670

95

12.5

14

28

7

75

100

12.5

1434

10

80

105

12.5

1730

6.5

80

110

15

1734

8.5

81.3

108

13.4

19

37

986.4

107

10.3

20

34

790

120

15

20

40

1095

115

102236

7100

130

15

2242

10105

150

22.525386.5110150202545101201501525.441.381271571528448135185253050101551952030601515520424.532519.51602102532521018022020355510210270303651

7.52603203040547310

350

20406010310365

27.54070

15370

460

45456510400490

45507010530

640

55508015740820

40溶接ベローズ内径■上記以外のサイズについてはお問い合わせください。

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溶接ベローズ

溶接ベローズお取り扱い注意事項■輸送
弊社では、原則として下記のような梱包を行い、出荷しています。
•

梱包方法：クリーンルーム内でポリエチレンを用い、個別に梱包しています。

•

箱詰め方法：特にご指定のない場合には弊社指定の梱包材（発泡緩衝材）を使用し、輸送時の車両および輸送基地での振り分け作業での影響が製品に及ばないようにしています。梱包材に関するご指定がある場合には、ご相談ください。

•

梱包材・緩衝材の回収：梱包材および緩衝材の回収は、基本取引契約などによって個別に設定させていただいております。

•

運送業者：特にご指定のない場合には、弊社指定の運送業者とします。

•

お届け先：構内に複数の受付窓口がある場合など、お届け先のご指定を承ります。ご発注時にご指定ください。

•海外出荷：海外向け出荷を承っています。梱包仕様についてはお問い合わせください。

■検収
弊社からの納入後、ただちに内容物をご確認いただき、検収をお願いいたします。
•

何らかの不具合が確認された場合には、ただちに弊社営業担当者までご連絡ください。

■保管
納入後にすぐにご使用にならず保管される場合には、製品性能に影響を与えないようにお取り計らいください。
•

保管される場合には、弊社での梱包を解かないようにお願いいたします。

•

シール面が傷つかないように、他の部品等との接触がないようにしてください。

•シール面に保護キャップを使用して納品している場合には、取り付け時までキャップを外さないようにしてください。

•

やむを得ず開梱した状態でベローズを保管する場合には、フランジが自由に動かないように、緩衝材の上に置くなどの対処をお願いいたします。保管あるいは輸送においてフランジがベローズ軸直角方向に動く場合には、溶接部に過大な負担がかかり破損の原因となることがあります。

•部品の材料に悪影響を与えるような環境での保管は行わないでください。（過度な高温・高湿、腐食性ガス環境等）■取り付け
取り付けにあたっては、ベローズ部に負担をかけないでください。
•メンテナンス時と通常時の動作や条件が大きく異なる場合には、あらかじめご指定ください。作動や圧力の条件範囲を超えた取り付けが行われた場合、寿命や耐リーク性が損なわれることがあります。

•取り付け作業において、ご使用の工具や他の部品が弊社製品に接触しないようにご注意ください。
（１）ベローズ部に損傷が発生した場合には寿命や耐リーク性が損なわれることがあります。
（２）シール面に傷がついた場合には、当該部位からリークすることがあります。

•取り付け作業時に、仕様の範囲外の変形が発生しないようにしてください。特にベローズの曲げ変形、ねじり変形を与えないようにしてください。

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