講義ノート:もの作りのための機械設計工学
第7章 シール装置の設計技術
7.3 Oリング
図7.10に示すOリングは,断面が円形(O形)をした合成ゴム製のリングである。比較的安価で多様な寸法がそろっているので,液体や気体の静的シールおよび動的シールとして様々な機械に使われている。
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図7.10 Oリング
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7.3.1 Oリングの装着方法
Oリングは一般に溝に装着される。主な装着方法は,図7.11に示す3種類である。

図7.11 Oリングの装着方法
(1) 外面への装着
図7.11(a)のように,材料の外面にOリングを装着する方法が最も簡単であり,突切りバイト(図3.5参照)を使った旋盤加工によって比較的簡単に溝を作ることができる。図7.12は魚ロボットの胴体部分のシール装置としてOリングを使用した例である。機械の寸法や構造に特別な制限を受けない場合,材料の外面にOリングを装着するとよい。
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図7.12 外面への装着
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(2) 端面への装着
機械の寸法や構造の制限を受ける場合,図7.11(b)のように,材料の端面にOリングを装着することがある。図7.13は実験用スターリングエンジン(図6.27参照)のシリンダにOリングを使用した例である。高さ方向をできる限り短くする必要があったため,フランジ部の端面にOリングを装着している。
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図7.13 端面への装着
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(3) 内面への装着
軸の運動などをシールする場合,図7.11(c)のように,材料の内面にOリングを装着することがある(図7.14)。内面への装着は,Oリング溝の加工が著しく難しくなるため,上述の外面や端面に装着できる場合には採用しない方がよい。
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図7.14 内面への装着
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7.3.2 Oリングのカタログ
主要なOリングはJISによって規格化されており,通常はOリングの寸法に合わせて機械の寸法を決定する。表7.1はOリングのカタログ(NOK社)の一部を抜粋したものである。このように,Oリング溝の寸法や許容差などはカタログに詳細に記載されている。
表7.1 Oリングのカタログ(NOK社カタログより一部抜粋)

7.3.3 設計時の注意事項
以下,Oリングを使用する際の機械設計における注意点をあげる。
(1) Oリング溝の寸法
Oリングを適切に機能させるためには,カタログに記載されている通りにOリング溝の寸法許容差を指定する必要がある(図7.17)。
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図7.17 Oリング溝の寸法
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(2) 傷の防止
Oリングに傷があると,適切なシール性能が保たれない。通常,OリングやOリングに接する部品の脱着時に傷をつけやすいので,部品の穴部や軸部に十分な面取り加工を施す必要がある(図7.18)。
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図7.18 傷の防止
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(3) 溝部の表面粗さ
Oリングを適切に機能させるためには,Oリングが接触する部分を滑らかな表面粗さにしなければならない。一般に,固定用(静的)よりも運動用(動的)の方が高い表面粗さ精度が要求される(表7.2参照)。
表7.2 溝部の表面粗さ(NOK社カタログより一部抜粋)
(a) 運動用および固定用(円筒面)

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(b) 固定用(平面)

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