专利名称：涡旋形垫圈的制造方法及制造装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于封住流体的涡旋形垫圈的制造方法及制造装置，上述流体是水或油等液体，或者是蒸气或煤气等的气体。
在高温、高压等条件下使用的配管的接头部分，在一对法兰之间夹设着垫圈，在该状态下用螺栓把各法兰紧固连接，使垫圈与各法兰密接，以防止流动在配管内部的流体泄漏到外部。
上述垫圈多采用涡旋形垫圈。如图9和图10所示，该涡旋形垫圈是通过在具有波形或山峰形的断面形状的不锈钢制长条薄板构成的环箍材91上叠合由石绵纸、膨胀石墨带、聚四氟乙烯树脂带等构成的填充材92，再卷成涡旋状而形成的。
该涡旋形垫圈的一般制造方法如下。
如图11所示，先弯折环箍材91的前端部、并将其插入卷芯圆筒93外周的锁定槽93a内，这样将环箍材91锁定到卷芯圆筒93上。在此状态下使卷芯圆筒93旋转，仅把环箍91卷绕到卷芯圆筒93外周至少一圈。接着，将填充材92叠合在环箍材91上，将两者卷绕成涡旋状后，再仅把环箍材91空绕2～3圈。然后，从卷芯圆筒93上取下已卷成涡旋状的环箍材91和填充材92，把环箍材91前端部的、插入上述卷芯圆筒93的锁定槽93a的弯折部分切除掉。
环箍材91的卷绕开始部分，用点焊等固定在卷绕在其外周上的环箍材91的规定部分。环箍材91的卷绕结束部分，用点焊等固定在卷绕在其内周上的环箍材91的预定部分。
但是，上述的现有制造方法中，从卷芯圆筒93上取下已卷成涡旋状的环箍材91和填充材92后，必须要把已插入卷芯圆筒93的锁定槽93a内的环箍材91的前端部分切除掉，所以，制造工作量大，另外，上述切除作业必须用手工作业进行，所以存在着制造成本高的问题。另外，环箍材91的切除部分被扔掉，所以，环箍材91的利用率不高。
为了解决该问题，现有技术(例如日本特公平8-33180号公报)中提出了以下的卷绕方法。即，如图12所示，在环箍材91的前端，用压制等方式形成平坦部91a，在该平坦部91a上形成贯通的锁定孔91b，在卷芯圆筒93上，设置可从卷芯圆筒93的外周弹性出没的锁定销94，把环箍材91的锁定孔91b卡挂在该锁定销94上，将环箍材91卷绕到卷芯圆筒93上。
该方法中，虽然不必切除环箍材91的前端部分，但是必须用压扁该前端部分等方法，形成用于设置锁定孔91b的平坦部91a，在形成了平坦部91a后的该前端部分的宽度，比其它部分的宽度增大，在完成时的垫圈的密封面上，因该前端部分的形状而产生局部的凹凸，可能会影响密封性能。
另外，上述平坦部91a与卷绕在其紧外周上的第2圈环箍材91的山峰部91c之间，产生大的间隙，这样，平坦部91a与其紧外周的环箍材91的焊接不切实，该平坦部91a容易剥落。
再者，卷绕在上述平坦部91a外周上的第2圈环箍材91，尽管强行将锁定销94向下方推压移动，但是，在将该锁定销94向下方推压移动的时刻，环箍材91的第1圈卷绕尚未完全结束，而且，环箍材91被锁定销94强力张拉，所以，锁定销94与锁定孔91b的接触压增大。因此，在把锁定销94向下方推压移动时，其前端部与锁定孔91b产生较大摩擦，该摩擦使锁定销94的前端部产生大的损伤。因此，装置的耐久性差，必须频繁地更换锁定销94。
本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供一种具有良好密封性能的涡旋形垫圈的制造方法和制造装置。
本发明的另一目的，是提供一种环箍材的前端部不会从其外周上的环箍材上剥落下来的涡旋形垫圈的制造方法和制造装置。
本发明的又一目的是提供一种具有优良的耐久性的涡旋形垫圈的制造方法和装置。
为了实现上述目的，本发明的涡旋形垫圈的制造方法，把具有峰形或波形断面形状的环箍材的前端部锁定在卷芯圆筒上，使该卷芯圆筒旋转，将上述环箍材在该卷芯圆筒外周至少绕一圈后，将填充材叠合在该环箍材上，将两者卷绕成涡旋状；其特征在于，冲切上述环箍材前端部的峰部或谷部，从而形成锁定台阶部；使前端部从卷芯圆筒外周突出的锁定爪，勾住上述环箍材的锁定台阶部，在此状态下使上述卷芯圆筒旋转，将上述环箍材在卷芯圆筒外周至少绕一圈；再将填充材叠合在环箍材上，将两者卷成涡旋状；在把环箍材卷绕到卷芯圆筒外周上至少一圈以后的规定时刻，把上述锁定爪从卷芯圆筒外周拉入，从而使锁定爪脱离上述锁定台阶部。
根据该涡旋形垫圈的制造方法，通过冲切环箍材前端部的峰部或谷部，形成与锁定爪卡接的接合台阶部，所以，不必在环箍材的前端形成平坦部。因此，环箍材前端部的宽度可与其它部分的宽度相同，可防止在垫圈的密封面上产生局部凹凸。另外，由于在环箍材的前端部与卷绕在其外周上的环箍材间不产生大的间隙，所以，可切实将该环箍材前端部与其外周的环箍材焊接。再者，由于在把环箍材卷绕在卷芯圆筒外周至少一圈后的规定时刻，将上述锁定爪从卷芯圆筒外周拉入，所以，可在使锁定爪与接合台阶部的接触压减少的状态下，将锁定爪从接合台阶部拉出。因此，不会因与环箍材的摩擦而损伤锁定爪。
冲切上述环箍材前端部的峰部或谷部的工序，最好与把先行环箍材和后续环箍材切开的工序同时进行。这样，与把冲切上述峰部或谷部的工序和切断环箍材的工序分别进行相比，可提高垫圈的生产率。
上述接合台阶部，可形成在上述环箍材的若干个峰部的至少一个以上之上。也可以在上述环箍材的全部峰部上形成接合台阶部。这样地形成接合台阶部时，可切实将环箍材的前端部牢固地锁定在锁定爪上。
冲切上述环箍材前端部的峰部或谷部的工序，最好是在把扁平断面形状的环箍材成形为峰形或波形断面形状之后、把已成形的环箍材供给卷芯圆筒2之前进行。
本发明的涡旋形垫圈的制造装置用于下述的涡旋形垫圈制造方法把具有峰形或波形断面形状的环箍材的前端部锁定在卷芯圆筒上，使该卷芯圆筒旋转，将上述环箍材在该卷芯圆筒外周至少绕一圈后，将填充材叠合在该环箍材上，将两者卷绕成涡旋状；该制造装置的特征在于，备有接合台阶部形成机构、锁定爪和锁定爪驱动机构；接合台阶部形成机构用于冲切环箍材前端部的峰部或谷部，形成接合台阶部；锁定爪内藏于上述卷芯圆筒中，其前端部可从该卷芯圆筒外周出没，同时，在其前端部从卷芯圆筒外周突出的状态，把环箍材的接合台阶部卡挂在该前端部上；锁定爪驱动机构用于使该锁定爪从卷芯圆筒外周出没。
根据该涡旋形垫圈的制造装置，可用接合台阶部形成机构冲切环箍材的前端部，形成接合台阶部。另外，用锁定爪驱动机构使锁定爪的前端部从卷芯圆筒外周突出，将环箍材的接合台阶部卡挂到该锁定爪的前端部，在该状态下，使上述卷芯圆筒旋转，将上述环箍材在卷芯圆筒外周至少卷绕一圈，然后，将填充材叠合到环箍材上，再将两者交替地卷绕成涡旋形。另外，在把环箍材在卷芯圆筒外周至少卷绕一圈后的规定时刻，用上述锁定爪驱动机构将锁定爪从卷芯圆筒外周拉入，使锁定爪脱离接合台阶部。
这样，上述涡旋形垫圈的制造装置，在冲切环箍材前端部的峰部或谷部而形成的接合台阶部上卡挂锁定爪，所以不必在环箍材的前端形成平坦部。因此，环箍材前端部的轴方向宽度可与其它部分的宽度保持一致，不仅不会在垫圈的密封面上产生局部凹凸，而且在环箍材的前端部与卷绕在其外周上的第2圈环箍材间不产生大的间隙，所以，可把该环箍材的前端部与其外周的第2圈环箍材的规定部分用点焊切实固定。另外，在把环箍材在卷芯圆筒外周至少卷绕了一圈后的规定时刻，把锁定爪从卷芯圆筒外周拉入，使锁定爪脱离接合台阶部，所以，可在环箍材与锁定爪的接触压降低的状态下，使锁定爪脱离接合台阶部。这样，不会因与环箍材的强力摩擦而损伤锁定爪。
上述锁定爪驱动机构最好备有滑块、偏心凸轮和转动轴；在安装着锁定爪的状态下，上述滑块内藏于卷芯圆筒内，可朝着该卷芯圆筒的径方向滑动；上述偏心凸轮与该滑块相锁定，相对于卷芯圆筒的轴心偏心；上述转动轴与卷芯圆筒的轴心同心设置，使上述偏心凸轮转动。
这样，通过上述转动轴使偏心凸轮转动，使滑块朝着卷芯圆筒的径方向移动，可使锁定爪从卷芯圆筒的外周出没。因此，可用简单的构造使锁定爪从卷芯圆筒的外周出没。
上述接合台阶部形成机构最好备有上下动的冲头和与该冲头对置配置着的冲模，还备有切断刃和承接刃，该切断刃与接合台阶部形成机构的冲头同行地上下动，该承接刃一体地设在上述冲模上，是上述切断刃的对方。
通过以下实施例的说明，将更加清楚本发明的特征和作用。
图1是表示本发明涡旋形垫圈制造装置一实施例的要部剖切立体图。
图2是上述制造装置的概略正视图。
图3A是接合台阶部的立体图。
图3B是接合台阶部的断面图。
图4是表示接合台阶部形成机构的立体图。
图5是表示垫圈制造工序的概略正视图。
图6是表示垫圈制造工序的概略正视图。
图7表示接合台阶部的其它实施形态的断面图。
图8是表示接合台阶部的其它实施形态的立体图。
图9是环箍材的断面图。
图10是另一环箍材的断面图。
图11是表示现有例的概略正视图。
图12是表示其它现有例的要部断面图。
下面，参照
本发明的实施例。
图2是表示涡旋形垫圈制造装置的概略正面图。该制造装置用于把相互叠合着的环箍材A和图5所示的填充材B卷绕成涡旋形。该制造装置的主要部由接合台阶部形成机构1、卷芯圆筒2、锁定爪3和锁定爪驱动机构4构成。接合台阶部形成机构1用于在环箍材A的前端部形成图3A或图3B所示的接合台阶部A1。卷芯圆筒2用于卷绕环箍材A和填充材B。锁定爪3内藏于卷芯圆筒2内，前端部可从卷芯圆筒2的外周出没。锁定爪驱动机构4使锁定爪3的前端部从卷芯圆筒2的外周出没。
环箍材A从卷辊抽出时具有扁平的断面形状，该环箍材A由一对辊R成形为具有二个峰部m的波形断面形状(见图3)。环箍材A这样被成形后供给卷芯圆筒2。环箍材A的材质可从SUS 304等不锈钢、镍铬铁耐热耐蚀合金、铝等中选择，但从耐热性和成本方面考虑，最好采用不锈钢。
如图4所示，接合台阶部形成机构1，备有由图未示的驱动部驱动而上下动的冲头1a和与该冲头1a对置配置的冲模1b。这些冲头1a和冲模1b，配置在卷芯圆筒2与辊R之间。在该接合台阶部形成机构1中，通过将环箍材A前端部的二个峰部m分别冲切成向内方倾斜状，如图3A和图3B所示地形成接合台阶部A1。接合台阶部A1的锁定面相对于环箍材A的长度方向冲切成直角，以便容易与锁定爪3的前端部卡接锁定。上述冲模1b上形成着2个峰部1c，以便与环箍材A的内面形状吻合。
冲头1a和冲模1b与卷芯圆筒2之间，配置着可相互接离的切断刃6a和承接刃6b(见图2和图4)，用于把先行的环箍材A从后续的环箍材A上切下。在该实施例中，切断刃6a安装在上述驱动部上，这样，可与接合台阶部形成机构1的冲头1a同行地上下运动。另外，承接刃6b与接合台阶部形成机构1的冲模1b形成为一体。
如图1所示，卷芯圆筒2呈环形，其外径及宽度，与所要制造的垫圈G(见图6)的内径及宽度分别一致，其内周与中空的支承轴21成一体。该支承轴21通过轴承22可旋转地支承在图未示的轴箱上，并且，由图未示的驱动部朝着图2中顺时针方向驱动转动。在卷芯圆筒2的内部，从外周侧到轴芯部形成缝隙23，该缝隙23用于导入后述的滑块41。
锁定爪3，在略长方体的基部31的前端部上形成2个锁定凸部32，该锁定凸部32用于锁定环箍材A的各接合台阶部A1(见图3A和图3B)。该锁定凸部32的锁定端面32a大致朝向卷芯圆筒2的径方向。锁定爪3可滑动自由地被导入从卷芯圆筒2外周到两侧面形成的切槽24内。
锁定爪驱动机构4，备有内藏于卷芯圆筒2内的滑块41、与该滑块41锁定的偏心凸轮42和使该偏心凸轮转动预定角度的转动轴43。
上述滑块41呈平板状，朝着卷芯圆筒2的径方向可滑动地嵌入形成在卷芯圆筒2上的缝隙23内。在滑块41的基端部，形成由长孔构成的锁定孔41a，偏心凸轮42可相对旋转地嵌合在该锁定孔41a内。滑块41的前端角部的某一方上，形成切口部41b(见图2)，锁定爪3固定在切口部41b内。
转动轴43与支轴21同心地配置在支轴21的中空内部。该转动轴43通过轴承44可相对旋转地支承在支承轴21上，并且，由图未示的驱动部驱动，可独立于支承轴地转动。上述偏心凸轮42相对于支轴21的轴芯以规定量偏心状态可一体旋转地固定在该转动轴43上。
根据上述锁定爪驱动机构4，通过使转动轴43转动，可通过偏心凸轮42使滑块41朝卷芯圆筒2的径方向滑动，这样，可使锁定爪3的锁定凸部32从卷芯圆筒2的外周出没。因此，可用简单的构造使锁定爪3从卷芯圆筒2的外周出没。
下面，参照图2至图6，说明采用上述构造的制造装置制造涡旋形垫圈的方法。
先把从卷辊抽出的环箍材A用一对辊R成形为波形断面后，用接合台阶部形成机构1的冲头1a和冲模1b，分别冲切该环箍材A前端部的二个峰部m，形成接合台阶部A1(见图2和图3)。
接着，将各接合台阶部A1锁定到从卷芯圆筒2外周稍稍突出的锁定爪3的锁定凸部32上(见图2)，在该状态下，旋转驱动卷芯圆筒2将环箍材A至少在卷芯圆筒2的外周绕一周。这时，由于使形成在环箍材A的各峰部m上的接合台阶部A1分别与锁定爪3的锁定凸部32卡挂，所以，可将环箍材A的前端部切实牢固地锁定在锁定爪3上。从而可切实地卷绕环箍材A。
将环箍材A至少卷绕了一周后，用点焊把环箍材A的卷绕开始部分(前端部)点焊接到卷绕在其外周的第2圈环箍材A的规定位置。这时，由于设有接合台阶部A1的环箍材A的前端部断面保持着波形形状，所以，可使该前端部相对于第2圈环箍材A不产生大的间隙地吻合。因此，可容易地将两者切实焊接。
接着，把填充材B供给到环箍材A的下面，如图5所示，将两者叠合并卷绕规定圈数而形成涡旋状。然后，停止填充材B的供给，只空卷若干圈环箍材A。填充材B可从陶瓷、膨胀石墨、石绵、聚四氟乙烯树脂等中选择，但从强度方面考虑，最好采用陶瓷。
空卷结束后，用切断刃6a和承接刃6b把先行的环箍材A从后续环箍材A上切下。与此同时，用冲头1a和冲模1b在后续的环箍材A的前端部形成接合台阶部A1。这样，通过同时地进行环箍材的切断和接合台阶部A1的形成，可错开时间地分别进行，可提高生产性。
另外，把先行的环箍材A的卷绕结束部分(后端部)压贴在卷绕在其内周上的环箍材A上，用点焊将两者焊接起来。这样，便得到了图6所示的涡旋形垫圈G。
在把环箍材A至少卷起一圈的时刻，或者在其以后的任一时刻，使转动轴43转动，使锁定爪3的锁定凸部32如图6所示地从卷芯圆筒2的外周没入。这样，可从环箍材A的接合台阶部A1上脱下锁定爪3。
环箍材A是一边被施加适当的张拉力(最好是40～60kg/cm2)一边在卷芯圆筒2上至少卷绕1圈以上，所以，使锁定凸部32将要从卷芯圆筒2外周没入时，环箍材A中的已卷绕在卷芯圆筒2上的部分，借助与该卷芯圆筒2外周面的摩擦力牢固地卷绕着。即，可防止环箍材A在卷芯圆筒2上打滑。因此，在使锁定爪3与接合台阶部A1的接触压稍稍低于环箍材A的卷绕开始时的状态，使锁定凸部32顺利地没入卷芯圆筒2的内部，可将锁定爪3从接合台阶部A1上脱下。根据上述构造，在锁定爪3与接合台阶部A1强力接触的状态，可防止因相互脱离而引起的大的摩擦。结果，可防止锁定爪3的过早损伤，从而大大提高装置的耐久性。
最后，将垫圈G从卷芯圆筒2上取下后，通过反复上述的动作，可依次制造垫圈G。
根据上述的制造方法，不必用压制方式在环箍材A前端部形成平坦部，而是将该前端部锁定在锁定爪3上，所以，环箍材A前端部的宽度与其它部分的宽度一样。因此，可防止垫圈G的密封面上产生局部凹凸，从而可确保良好的密封性能。
上述实施例中，是在环箍材A的2个峰部m上分别形成接合台阶部A1，但也可以只在上述波峰部m的任一方上形成接合台阶部A1，这样也能在一定程度上切实且牢固地将环箍材A的前端部锁定在锁定爪3上。因此，上述接合台阶部A1形成在若干个波峰部m的至少一个以上之上即可。
另外，如图7所示，上述接合台阶部A1也可以是将环箍材A的前端谷部t往上方冲切而被形成。另外，锁定爪驱动机构4，也可以不采用上述的偏心凸轮42，而是采用可沿支承轴21的轴向滑动驱动的楔，用该楔使滑块41朝着卷芯圆筒2的径向滑动。除此之外，还可以做各种设计变更，例如用一对辊构成接合台阶部形成机构1等。
另外，本发明也可采用具有图8所示的山形断面形状的环箍材A实施。
权利要求
1.涡旋形垫圈的制造方法，把具有山形或波形断面形状的环箍材的前端部锁定在卷芯圆筒上，使该卷芯圆筒旋转、并将上述环箍材在该卷芯圆筒外周至少绕一圈后，将填充材叠合在该环箍材上、并将两者卷绕成涡旋状；其特征在于，冲切上述环箍材前端部的峰部或谷部，形成接合台阶部；在前端部从卷芯圆筒外周突出的锁定爪，卡挂在上述环箍材的接合台阶部的状态下使上述卷芯圆筒旋转，将上述环箍材在卷芯圆筒外周至少绕一圈；然后，将填充材叠合在环箍材上，将两者卷成涡旋状；同时，在把环箍材卷绕到卷芯圆筒外周上至少一圈以后的规定时刻，把上述锁定爪从卷芯圆筒外周拉入，使锁定爪脱离上述接合台阶部。
2.如权利要求1所述的涡旋形垫圈的制造方法，其特征在于，将冲切上述环箍材前端部的山部或谷部的工序与把先行环箍材与后续环箍材切离的工序同时进行。
3.如权利要求1所述的涡旋形垫圈的制造方法，其特征在于，在上述环箍材的若干个峰部的至少一个以上之上形成接合台阶部。
4.如权利要求1所述的涡旋形垫圈的制造方法，其特征在于，在上述环箍材的全部峰部上形成接合台阶部。
5.如权利要求1所述的涡旋形垫圈的制造方法，其特征在于，将冲切上述环箍材前端部的峰部或谷部的工序在把扁平断面形状的环箍材成形为山形或波形断面形状之后、在把已成形的环箍材供给卷芯圆筒(2)之前进行。
6.涡旋形垫圈的制造装置，该制造装置用于下述的垫圈制造方法把具有山形或波形断面形状的环箍材的前端部锁定在卷芯圆筒上，使该卷芯圆筒旋转，将上述环箍材在该卷芯圆筒外周上至少绕一圈后，将填充材叠合在该环箍材上，将两者卷绕成涡旋状；该制造装置的特征在于，备有接合台阶部形成机构、锁定爪和锁定爪驱动机构；接合台阶部形成机构用于冲切环箍材前端部的峰部或谷部，形成接合台阶部；锁定爪内藏于上述卷芯圆筒内，其前端部可从该卷芯圆筒外周出没，同时，在其前端部从卷芯圆筒外周突出的状态，把环箍材的接合台阶部卡挂在该前端部上；锁定爪驱动机构用于使该锁定爪从卷芯圆筒外周出没。
7.如权利要求6所述的涡旋形垫圈的制造装置，其特征在于，上述锁定爪驱动机构备有滑块、偏心凸轮和转动轴；在安装着锁定爪的状态下，上述滑块内藏于卷芯圆筒内，可朝着该卷芯圆筒的径向滑动；上述偏心凸轮与该滑块锁定，相对于卷芯圆筒的轴心偏心；上述转动轴与卷芯圆筒的轴心同心设置，使上述偏心凸轮转动。
8.如权利要求6所述的涡旋形垫圈的制造装置，其特征在于，上述接合台阶部形成机构备有上下运动的冲头和与该冲头对置配置着的冲模，还备有切断刃和承接刃，该切断刃与接合台阶部形成机构的冲头同行地上下运动，该承接刃一体地设在上述冲模上，是上述切断刃的对方。
全文摘要
本发明涉及封住流体的涡旋形垫圈的制造方法及其制造装置。本发明中,在冲切环箍材(A)前端部的峰部或谷部上形成接合台阶部(A1)。将该接合台阶部(A1)卡挂在锁定爪(3)上,将环箍材(A)卷绕到卷芯圆筒(2)上。在把环箍材(A)在卷芯圆筒(2)外周至少卷绕一圈后,把锁定爪(3)从卷芯圆筒(2)外周拉入,从接合台阶部(A1)上脱下锁定爪(3)。用本发明制造的涡旋形垫圈,能发挥良好的密封性能,制造装置具有耐久性。
文档编号B21D11/06GK1229177SQ99103659
公开日1999年9月22日 申请日期1999年3月11日 优先权日1998年3月17日
发明者桥口英人, 高冈昌彦, 冈田启二, 加藤省二, 小仲政雄 申请人:日本皮拉工业株式会社