防塵および柔軟なシールを実現するカスタムゴムベローズ
標準的なブーツでは、利用可能なスペース、ストローク、取り付け直径、周囲環境などのすべての要件を満たせない場合、カスタムゴムベローズは通常、良い選択肢となります。
一見すると単純に見えるが、折り目の動き方、応力がかかる場所、そして端部が常に密閉状態を保つかどうかによって、耐用年数と性能は変化する。
保護ベローズの機能
保護ベローズは、可動部を保護するカバーとして機能します。
シリンダーロッドの場合、ロッド表面を埃から保護し、埃がシール内部に入り込むのを防ぎます。ジョイント部では、グリースを外部環境から隔離するのに役立ちます。
防塵ゴムベローズはそれ自体がシールではなく、他の内部シールを不要にするものではありません。これらは主に外側の保護層として機能し、ロッドが自身の圧力と動きで動作している限り、一部の部品が汚染されたとしても、ロッド内のシールは影響を受けない可能性があります。
動作範囲に基づいた設計
まず、設置時の長さや圧縮時の長さ、最小伸長量や最大伸長量など、動作に必要な長さを正確に把握し、明記する必要があります。
設計者は、主に移動ストロークを考慮する必要があるため、蛇腹をどのように折り畳むかだけでなく、特に動作の極端な場面で他の部品と接触しないように、折り畳み部をどこに配置すべきかも知っておく必要がある。
シールベローズの適切な設計とは、例えばベローズが座屈したり、隣接する機器に衝突したりした場合でも、シール動作が妨げられないような設計である。
半径方向のずれ、角度方向の動き、回転は、シールやベローズが保護する装置の軸方向の動きと区別するために、詳細に記述する必要があります。直線運動のみを想定して設計された部品は、位置ずれが生じると、しばらくすると他の可動部品に接触する可能性があります。
畳み込み幾何学が局所的なひずみを制御する
蛇腹の形状、すなわち蛇腹の数、ピッチ（蛇腹間の距離）、襞の深さ、および壁の厚さが、実際に蛇腹内の動きの分布を決定する要素です。
数段の折り畳みでは、1つの折り目が大きく形状変化する可能性がある一方、多数の折り畳みを持つ蛇腹では、圧縮箇所に十分な空間が確保できず、折り目同士が接触する問題が生じる可能性がある。
成形ゴムベローズには、取り付けを容易にするための端部フランジ、リップ、ビード、溝などを設けることもできます。一体化によって部品点数を減らすことはできますが、シール機能は成形サイズに依存することになります。クランプ位置と圧縮量は事前に決定しておく必要があり、組み立ては作業者の裁量に委ねられます。
素材選びは環境に従う
ゴム製ベローズの材質を選定する際には、まず暴露リストを作成する必要があります。粉塵は、極めて微細なもの、研磨性のあるもの、あるいは粉塵と油の混合物である可能性があります。屋外設置の場合は、オゾン、日光、雨、温度変化も考慮する必要があります。工場で使用される洗浄剤には、アルカリ性または酸性の溶液が含まれている場合があります。
NBRなどの天然ゴム系ポリマーは、鉱物油やグリースが一般的に使用される分野でよく選ばれますが、その適合性を完全に確認するには、耐候性や低温といった要素も考慮する必要があります。EPDMは屋外の天候、水、洗浄環境に適していますが、これらはEPDMが機能する可能性のある特性のほんの一部であり、特に石油系オイルに対しては一般的に不向きです。
FKMは耐熱性とオイルとの良好な相溶性で知られていますが、低温での性能には懸念があります。シリコーンゴムは極低温から極高温まで幅広い温度範囲で機能し、耐候性にも優れていますが、特に鋭利な粉塵や粗い設置経路にさらされると、裂けやすく、縮みやすい傾向があります。CRなどの化合物によって、そのバランスは変化する可能性があります。特定のゴムの種類が、配合や使用条件から切り離して適合性を保証するものではないことを常に念頭に置いておく必要があります。
公共食品粉末機器ケース
ATPグループは、食品粉末を計量する自動機械におけるベローズの応用例を報告した。この機械は、可動プレートに接続された8つのホッパーを使用している。ゴム部品の接続部は、内容物の接近および分離動作に加え、内容物の取り扱いによる振動にも対応する必要があった。
指定されたベローズのストローク長は約1ミリメートルであった。このわずかな動きにもかかわらず、粉塵の抑制と衛生状態の維持は極めて重要であった。漏斗を通して粉体が周囲に漏れ出すことが懸念されたが、より大きな問題は、外部からの汚染物質が粉体経路に入り込むのを防ぐことであった。
この事例は、動作の大きさだけでは設計の難易度に関する情報は得られないことを示しています。小さな動作であっても、材料の耐疲労性、粉塵が発生しない設計、組み立てが容易であること、食品グレードの認証を取得していることなどが求められる場合があります。受け入れ基準は、プロセス全体を通して設定されます。
これはベンダーが提示した例であり、当社のケースとは異なります。これは単にサプライヤーが公に利用された事例であり、Yidaが達成した結果ではありません。この例は、特定の産業運用環境における可能性のあるシナリオを示すために提示されたものであり、他のベローズの性能レベルや規格への適合性を保証するものではありません。したがって、新しいベローズ設計では、ゴムと粉体、洗浄、動作条件との適合性を文書化した材料仕様を提供し、それに応じてテストを行う必要があります。
防塵性能評価には慎重な表現が必要
IEC 60529は、電気筐体のIP保護等級を規定しています。IP5XまたはIP6Xの認証は、ベローズ、ジョイント、ファスナー、その他の開口部を含む、試験対象の筐体構成全体に適用されます。個々のゴム部品のみに認証を与えるべきではありません。
防塵用ゴム製ベローズは筐体を支えることができますが、完成したアセンブリは規定の条件下で試験する必要があります。ベローズの位置、ストローク、ケーブルの配線、取り付け時の圧縮状態によって結果が変わる可能性があります。ある位置での静的試験では、動作中の粉塵曝露を再現できない場合があります。
材料試験で何がわかるか
ASTM D624は、規定された試験構成の下で引裂強度を測定する規格です。この結果は、切り欠きや端部の損傷が懸念される材料の選別に役立ちますが、規格では、使用状況との関連性は個々の用途に応じて判断する必要があると規定されています。
ASTM D573は、高温空気中での経年劣化がゴムの特性に及ぼす影響を評価する規格です。この規格は実験室での比較には有用ですが、ASTMは、運転条件は様々であるため、結果が実際の使用状況と完全に一致するとは限らないと述べています。
ASTM D2000は、耐熱老化性、耐油膨潤性、およびその他の要件に基づいて加硫ゴム材料を分類するシステムを提供します。これは、配合仕様を定義するのに役立ちます。ただし、ベローズ形状の疲労寿命、適合性、または防塵性能を証明するものではありません。
これらの方法は材料に関する疑問に答えるものです。完成部品の試験では、製品に関する疑問に答える必要があります。すなわち、部品は損傷なく取り付けられるか、全範囲を移動できるか、取り付けられたまま維持されるか、そして繰り返し動作後も必要な汚染バリアを維持できるか、といった点です。
ふいごが故障しやすい箇所
折り目同士の接触は、頻繁に発生する幾何学的リスクです。折り目が完全に圧縮された状態で擦れ合うと、表面が研磨され、加熱され、最終的には摩耗して穴が開くことがあります。折り目の間に挟まった異物は、摩耗をさらに悪化させる可能性があります。
裂け目は、鋭角な接合部、薄い部分、ゲート位置、または損傷した取り付け端から発生することが多い。取り付け時の過度の伸張により、小さな切り傷が生じ、それが繰り返し作業中に拡大することがある。バリが露出した組立工具の場合、引裂強度データだけではその影響を補うことはできない。
端部分離は、クランプ荷重、ビード形状、または接合面が動きを制御できない場合に発生します。クランプの下に油が付着すると、グリップ力が低下する可能性があります。また、手探りで締め付けたホースクランプは、圧力が不均一になり、ゴムを損傷する可能性もあります。
部品検査プロセスが完了しました
寸法測定は、管理された条件下で開始します。次に、取り付け時の直径、設置時の高さ、壁面形状の詳細、および折り曲げ時の重要寸法を確認します。部品の動作不良につながる可能性のあるバリ、編み目、損傷、または薄い部分がないかを確認します。
機械を設計係数で移動し、回路を許容基準に設定された温度で動作させながら、一定のオフセットを加えて設計係数で移動します。安全が確保されたら、粉塵や汚染物質を取り扱うことができます。部品が内部筐体の保護である場合は、アセンブリを配置した状態で侵入を測定し、サービス速度で移動しているか確認してください。
数点のサンプルを選び、アプリケーションレビューで判明した油、洗浄剤、冷却剤、オゾン、その他の化学的・環境的条件にさらします。試験材料のクーポンを用いることで、材料の変化を検出できます。組み立てたサンプルを用いることで、膨張、クランプの緩み、シールの折り目の変化などの結果を確認できます。
折り曲げ試験後、折り曲げの根元と頂部、および移行部を分析します。摩耗、破損、過負荷による変形、および折り曲げ内部に見られる汚れについてメモを取ります。試験完了後、サイクル数、許容される汚れの程度、および最大荷重（存在する場合）など、デバイスの合否判定基準を明確にする必要があります。
特注ゴムベローズは、材質、金型、肉厚、または取り付け方法のいずれかが変更された場合は、再評価する必要があります。サンプル承認は、試験済みの構成が良好であることの証明となります。ただし、後日、張力や取り付け方法に影響を与える変更があった場合でも、その変更が保証されるとは限りません。
下記の情報でお問い合わせください。
内部および外部の汚染物質の一覧を、粉塵の種類、粒子の種類、油の種類、水の種類、使用する洗浄剤の種類といった具体的な詳細情報とともに提供してください。さらに、使用温度範囲、屋外での使用の有無、必要な真空度または圧力、食品当局からの特別な認証が必要かどうか、電気機器であるかどうか、または運転時に清浄度が求められるかどうかについても記載してください。
成形ゴム製ベローズの場合、取り付け方法と部品の組み立て方法を明記してください。クランプの幅、溝の形状、接合面の仕上げ、および使用する取り付け工具によって、端部がしっかりと固定されるかどうかが判断できる場合があります。
ファクトリーとのコラボレーション
大連宜達は長年にわたり精密ゴム製品を製造しており、お客様の仕様に基づいたカスタムゴム部品の製造ニーズに関する経験と理解を有しています。ベローズシールに関しては、製造可能性、材料、重要寸法、および試作品の実用における試験方法について検討します。
加工前に可動範囲と許容基準について合意を得ることは、特に折り曲げ形状、取り付け方法、検査ポイントについて話し合うことができる場合に役立ちます。既存製品のサービスに関するデータ（例えば、損傷の原因など）が入手可能な場合は、そのパターンを基に設計について話し合うことができます。
ベローズは、可動部品が誤った方向にバリアを突破することなく自由に動けるようにする必要があります。したがって、すべては部品テスト実施後に部品が受ける形状、材質、およびハードウェアの適合性に依存します。
したがって、ゴム製ベローズの材料選択は、より大きく複雑な意思決定プロセスの一部にすぎません。しかし、Yidaは動作範囲、汚染物質、または取り付け方法の説明に関する詳細情報を受け取ると、実際の設計ニーズをサポートするために、対象部品の設計レビューとサンプリング計画を実施できます。
