オイルシール付き装置及びオイルシール
【課題】回転軸とハウジングとの間をより良好にシールすることが可能なオイルシール付き装置を実現する。
【解決手段】オイル７が注入されたハウジング１４と、ハウジング１４の内外に貫通する回転軸４４と、ハウジング１４と回転軸４４との間に介在される環状のオイルシール５０が、ハウジング１４と接触する外周面に周方向に沿って凹設された第１溝部５０ｂと、回転軸４４と接触する内周面に周方向に沿って凹設された第２溝部５０ｄと、第１溝部５０ｂと第２溝部５０ｄとを連通する連通孔５０ｅとを有している。
【解決手段】オイル７が注入されたハウジング１４と、ハウジング１４の内外に貫通する回転軸４４と、ハウジング１４と回転軸４４との間に介在される環状のオイルシール５０が、ハウジング１４と接触する外周面に周方向に沿って凹設された第１溝部５０ｂと、回転軸４４と接触する内周面に周方向に沿って凹設された第２溝部５０ｄと、第１溝部５０ｂと第２溝部５０ｄとを連通する連通孔５０ｅとを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オイルが注入されたハウジングを貫通する回転軸を有するオイルシール付き装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オイルシール付き装置としては、回転軸と回転軸を収容する例えばハウジングとの間に、環状のオイルシールを介在させた装置が知られている。また、同心状に配置されて相対的に移動する２つの機械部材間を強靱かつ弾力的な合成樹脂製のシールリングと弾性ゴム材料の歪リングとを用いてシールしているものもある（例えば、特許文献１参照）。シールリングと歪リングとの２つのオイルシールを用いるシール構造は、シールリングの内周面には環状の溝が形成されており、外周面側にはリングの幅方向の中央に向かって低くなるような傾斜が周方向に沿って設けられた凹部が形成されている。さらに内周面の溝と、外周面の凹部とは放射状に形成された放射孔にて連通されている。そして、例えば２つの機械部材が軸とハウジングであった場合には、軸の外周面にシールリングの内周面が接するようにシールリングに軸を挿入し、軸に挿入されたシールリングの外周面に設けられた凹部に歪リングを嵌め付け、歪リングがハウジングを押圧するように構成されている。このシールリングと歪リングとによるシール構造は、シールリングを挟んで一方側に加圧流体が存在するときには、シールリングの一方側に位置する加圧流体により歪リングは、凹部の他方側の傾斜面に押圧される。このため、歪リングと凹部の２つの傾斜面との間では、加圧流体が存在する一方側の傾斜面と歪リングとの接触圧力が、加圧流体が存在しない他方側の傾斜面と歪リングとの接触圧力より小さくなる。このため、シールリングの内周面に設けられた溝に浸入した加圧流体は放射孔を通ってシールリングの外周方向に流れる。このとき、歪みリングに到達した加圧流体は、接触圧力が小さい、加圧流体が存在する一方側の傾斜面に沿って浸入する。このため、加圧流体が存在しない他方側に加圧流体が浸入せず、密封状態が保たれるというものである。
【特許文献１】特許２５２３００６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、２つの機械部材間を２つのオイルシールにてシールする場合には、１つのオイルシールにてシールする場合より、オイルシールを構成する部材の点数が増えると共に、組立工数が増えるために、部品管理や組立作業に伴う管理等も必要となり、結果としてコストが高騰する。また、オイルシールはいずれも細かな部材であるため、２つのオイルシールを組み合わせて機械部材に取り付ける作業は繁雑である。さらに、加圧流体のシールに用いるため、２つのオイルシールを組み合わせた状態にて、他の機械部材に組み付ける際には歪リングと機械部材との間に摩擦が生じて組み付けにくく、また、良好な状態にて組み付けられているか否かを確認することができない。このため、２つのオイルシールを組み合わせた状態にて、他の機械部材に組み付ける際に、歪リングが２つの傾斜面のいずれかの側に強く押圧されていると、良好なシール状態が保てない畏れがあるという課題があった。
【０００４】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、回転軸とハウジングとの間をより良好にシールすることが可能なオイルシール付き装置及びオイルシールを提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
主たる発明は、オイルが注入されたハウジングと、前記ハウジングの内外に貫通する回転軸と、前記ハウジング及び前記回転軸の間に介在される環状のオイルシールと、を有するオイルシール付き装置において、前記オイルシールは、前記ハウジングと接触する外周面に周方向に沿って凹設された第１溝部と、前記回転軸と接触する内周面に周方向に沿って凹設された第２溝部と、前記第１溝部と第２溝部とを連通する連通孔とを有していることを特徴とするオイルシール付き装置である。
【０００６】
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明確にする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、回転軸とハウジングとの間をより良好にシールすることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本明細書及び添付図面の記載により少なくとも次のことが明らかにされる。
【０００９】
オイルが注入されたハウジングと、前記ハウジングの内外に貫通する回転軸と、前記ハウジング及び前記回転軸の間に介在される環状のオイルシールと、を有するオイルシール付き装置において、前記オイルシールは、前記ハウジングと接触する外周面に周方向に沿って凹設された第１溝部と、前記回転軸と接触する内周面に周方向に沿って凹設された第２溝部と、前記第１溝部と第２溝部とを連通する連通孔とを有していることを特徴とするオイルシール付き装置である。
【００１０】
このようなオイルシール付き装置によれば、ハウジングと接触するオイルシールの外周面には第１溝部が設けられ、回転軸と接触するオイルシールの内周面には第２溝部が設けられているので、オイルシールが、ハウジングの内側に注入されているオイルにより押圧された際には、第１溝部と第２溝部とにオイルが浸入する。このため、回転軸が回転することにより発生する摩擦熱が、第１溝部と第２溝部とに浸入したオイルにより抑えられるため、摩擦熱によるオイルシールの損傷を抑えることが可能である。また、第１溝部と第２溝部とは連通孔により連通されているので、第１溝部と第２溝部とに浸入したオイルは連通孔を通って、第１溝部と第２溝部にオイルが充満し、充満したオイルにより第１溝部を第２溝部側に、また第２溝部を第１溝部側に押圧する力がそれぞれ発生する。そして、第１溝部と第２溝部とに浸入したオイルによる押圧力は互いに反対方向に作用し相殺し合うので、オイルシールをハウジング及び回転軸に押圧する押圧力が抑制される。このため、オイルシールと回転軸との摩擦力が低減されるので、摩擦熱によるオイルシールの焼き付きや、過剰な負荷によるオイルシールの損傷を防止することが可能である。よって、回転軸を良好に且つ長期間回転させることが可能となり、オイルシール付き装置の回転性能及び信頼性を向上させることが可能である。また、オイルシールは、１部材で構成されているので、簡単な構造であると共に、１部材のオイルシールをハウジングと回転軸との間に容易に介在させることが可能なため、作業工数を低減させて、コストも低減させることが可能である。
【００１１】
かかるオイルシール付き装置において、前記回転軸が回転することにより、前記第２溝部より先に前記第１溝部に前記オイルが流入することが望ましい。
このようなオイルシール付き装置によれば、回転軸の回転によりオイルは外周側に導かれるため、まずハウジング側の第１溝部から浸入させることが可能である。このため、第２溝部にオイルが充満するまでは、オイルによる押圧力はほとんど発生しないので、なめらかに回転軸を回転させることが可能である。
【００１２】
かかるオイルシール付き装置において、前記オイルシールの、前記ハウジングと接触する外周面における前記回転軸方向の幅は、前記回転軸と接触する内周面における前記回転軸方向の幅より狭いことが望ましい。
このようなオイルシール付き装置によれば、オイルシールの外周面における回転軸方向の幅は、内周面における回転軸方向の幅より狭いので、外周面側、すなわち第１溝部が設けられている側の方が、内周面側、すなわち第２溝部が設けられている側よりオイルが流入し易い。このため、第２溝部より先に第１溝部にオイルを流入させることが可能である。
【００１３】
かかるオイルシール付き装置において、前記オイルシールは、剛性が異なる２種類の弾性部材にて構成され、前記ハウジングと接触する外周面側に剛性が低い前記弾性部材が用いられ、前記回転軸と接触する内周面側に剛性が高い前記弾性部材が用いられていることが望ましい。
このようなオイルシール付き装置によれば、オイルシールの外周面側が剛性が低く、内周面側が剛性が高いので、外周面側、すなわち第１溝部側の方が、内周面側、すなわち第２溝部が設けられている側よりオイルが流入し易い。このため、第２溝部より先に第１溝部にオイルを流入させることが可能である。
【００１４】
かかるオイルシール付き装置において、前記連通孔は、オイルシールの径方向に沿って設けられていることが望ましい。
このようなオイルシール付き装置によれば、オイルシールの連通孔は、回転軸の径方向に設けられていることになる。このため、連通孔内であっても第１溝部と第２溝部とに浸入したオイルによる押圧力を回転軸の径方向、すなわち回転軸の周面に対し垂直方向に作用させて互いに相殺させることが可能である。
【００１５】
かかるオイルシール付き装置において、前記連通孔の径は、前記第１溝部の幅及び第２溝部の幅より小さいことが望ましい。
このようなオイルシール付き装置によれば、第１溝部に充満したオイルと、第２溝部に充満したオイルとが、各溝部の内周壁において連通孔の設けられていない部位を押圧することになるので、第１溝部側及び第２溝部側とにてそれぞれ押圧力を発生させることが可能であり、もって互いの押圧力を相殺させて、回転軸とオイルシールとの間に作用する摩擦力を低減させることが可能である。
【００１６】
かかるオイルシール付き装置において、前記第１溝部に流入した前記オイルは、前記連通孔を通って前記第２溝部へ流入することが望ましい。
このようなオイルシール付き装置によれば、第１溝部から流入したオイルが第２溝部に充満するまでは、オイルによる押圧力は発生せず、第２溝部にオイルが充満した後には、第１溝部と第２溝部とに浸入したオイルによる押圧力は互いに相殺するように作用するので、オイルシール及び回転軸に多大な摩擦力が作用することを防止することが可能である。
【００１７】
かかるオイルシール付き装置において、前記第２溝部へ流入したオイルにより、前記第２溝部側から前記第１溝部側に向かう方向に作用する圧力が発生することが望ましい。
このようなオイルシール付き装置によれば、第２溝部へ流入したオイルにより、第２溝部側から第１溝部側に向かう方向に作用する圧力が発生するので、第１溝部側から回転軸方向に作用する押圧力を抑制させることが可能である。
【００１８】
オイルシール付き装置において、カムが設けられた入力軸と、前記カムに係合するカムフォロアが固定された出力軸とが前記ハウジングに収容されて構成された工作用テーブル装置の、前記入力軸及び前記出力軸の少なくともいずれか一方とハウジングとの間に、前記オイルシールが介在されて構成されることが望ましい。
工作用テーブル装置は、高速にかつなめらかに回転することが要求されるため、工作用テーブル装置の入力軸及び出力軸の少なくともいずれか一方とハウジングとの間にオイルシールが介在されていると、摩擦による発熱が小さく、オイルシールの損傷も抑えられるため、長期に亘りなめらかに高速回転する高性能の工作用テーブル装置を実現することが可能である。
【００１９】
また、環状をなすオイルシールの外周面に周方向に沿って凹設された第１溝部、内周面に周方向に沿って凹設された第２溝部、及び、前記第１溝部と前記第２溝部とが連通される連通孔、を有していることを特徴とするオイルシールである。
このようなオイルシールによれば、内周面と外周面とに設けられた溝部により、内周面または外周面に接触する物との間にオイルが介在されるので、オイルによる潤滑効果及び摩擦熱等の冷却効果を得ることが可能である。また、第１溝部と第２溝部とは連通孔により連通されているので、第１溝部と第２溝部とに浸入したオイルは連通孔を通って充満し、互いに反対方向に押圧し合う。このため、第１溝部と第２溝部とに浸入したオイルによる押圧力は互いに相殺されて、オイルシールを、内周面及び外周面と接触する物に押圧する押圧力が抑制される。このため、オイルシールと内周面及び外周面に接触する物との間に生じる摩擦力低減させることが可能である。
【００２０】
＝＝＝オイルシール付き装置の構成＝＝＝
本発明に係るオイルシール付き装置の一実施形態として、入力軸から入力される回転運動を、カム機構を介して回転テーブルに伝達させる工作用テーブル装置を例に挙げて説明する。まず、工作用テーブル装置の概要について説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態における工作用テーブル装置１０の外観図であり、図２は、回転テーブルが回転する際の軸に対し垂直な平面における断面図であり、図３は図２のＡ−Ａ断面図である。
【００２２】
図示するように、本実施形態の工作用テーブル装置１０は、被加工物Ｗを保持する回転テーブル１２と、回転テーブル１２を回転可能に支持するためのハウジング１４とを備えている。そして、外部から当接される切削工具Ｔ１等により切削加工するために、回転テーブル１２を高速回転することにより、回転テーブル１２に保持された被加工物Ｗを高速度（例えば５００ｒｐｍ）で回転させることが可能である。
【００２３】
回転テーブル１２の上面には、被加工物Ｗを保持するためのチャックを構成するブロックをスライドさせるためのスライド溝１２ａが、回転テーブル１２の中心から放射状に設けられている。この回転テーブル１２とハウジング１４との軸受構造としてはクロスローラ軸受３０が用いられる。
【００２４】
回転テーブル１２の下面側には、出力軸としての円筒状のターレット９が垂下され、ターレット９の外周面の下部には放射状に、且つ、周方向に沿って等間隔に配置された複数のカムフォロア８が設けられている。
【００２５】
前記クロスローラ軸受３０は、ハウジング１４の上部に設けられて、カムフォロア８が取り付けられたターレット９が挿通可能な開口１４ａの内周部に固定される支持リング２８と、支持リング２８の内側に配置され、支持リングの内周面と対面する外周面を有するターレット９と、支持リング２８及びターレット９の間に介装される複数の転動体２６と、転動体２６を保持するための保持器６６とで構成されている。
【００２６】
前述した支持リング２８は、２つの環状部材２８ａ，２８ｂを有している。環状部材２８ａ，２８ｂは、ターレット９側の縁部が全周に亘って４５°に面取りされている。これらの環状部材２８ａ，２８ｂは、上下に重ね合わされるとともに僅かに間隔を隔ててボルトで固定され、両者の各面取り部によって、ターレット９側に開放された第２Ｖ字状溝５６が形成されている。
【００２７】
また、ターレット９には、第２Ｖ字状溝５６と対向する位置に、全周に亘って支持リング２８側に開放された第１Ｖ字状溝５８が形成されている。
【００２８】
第１Ｖ字状溝５８と第２Ｖ字状溝５６との間には、円筒体状に形成された複数の転動体２６が介在されている。この転動体２６は、円筒状の転動面２６ａの両端に一対の平坦な端面２６ｂを有し、ターレット９の周方向に沿って等しい間隔を隔てて配列される。そしてこれら転動体２６は、内側のターレット９に設けられ第１Ｖ字状溝５８を形成する内側軌道部と、外側の支持リング２８に設けられ第２Ｖ字状溝５６を形成する外側軌道部とに接触して転動されるようになっている。また転動体２６は、その転動軸心がターレット９の回転軸心に向かうように傾斜して配置されるとともに、隣り合う転動体２６同士は転動軸心が直交させて配置されている。なお、ターレット９と支持リング２８との間には環状の隙間が設定されるとともに、この隙間にはこれに沿う薄肉円筒状の保持器６６が設けられ、この保持器６６の周面に転動体２６を個別に装着するための複数のポケット孔が形成されている。
【００２９】
回動テーブル１２に駆動力を入力する回転軸としての入力軸４４は、一対の軸受４６により、ハウジング１４に対して回転自在に支持されている。この入力軸４４にはカム４８が設けられている。このカム４８は、入力軸４４が回動して位相が軸方向に変位するカム面４８ａを有し、このカム面４８ａとターレット９のカムフォロア８とが噛み合っている。
【００３０】
本実施形態の工作用テーブル装置１０におけるカム機構は、基本的には、カム４８を設けた入力軸４４と、このカム４８に係合するカムフォロア８を固定したターレット９と、カム４８およびカムフォロア８を収納した状態で入力軸４４の両端部を、これら入力軸４４の軸方向に係止可能な一対の軸受４６を介して回転自在に支持するハウジング１４と、前記ハウジング１４に嵌合される軸受４６と、軸受４６を入力軸４４の軸方向に係止するための第１フランジ３８及び第２フランジ４０と、を備え、ハウジング１４内には入力軸４４が浸る程度にオイル７が注入されている。
【００３１】
そして、本実施形態の工作用テーブル装置１０は、カム４８を設けた入力軸４４と、外周部に複数のカムフォロア８を等間隔に突設したターレット９とを備え、これら入力軸４４とターレット９は互いに直交するねじれ関係をもってハウジング１４に支持される。ハウジング１４内には前記カム４８および前記カムフォロア８が収納され、これらカム４８とカムフォロア８とが互いに係合される。
【００３２】
前記カム４８は、入力軸４４の外周に断面台形状のリブ４８ｂが、予め設定された蛇行形状をもって突設される。そして、リブ４８ｂの両側のカム面４８ａは入力軸４４が回転することにより軸方向に変位する。このため、カム面４８ａに前記カムフォロア８が摺接してカム４８が回転することにより、リブ４８ｂの蛇行形状に沿ってターレット９が回転される。
【００３３】
入力軸４４を支持するハウジング１４には、少なくとも入力軸４４を支持する部分の肉厚内側部分に、対をなす軸受４６を入力軸４４と共に軸方向移動可能に支持するための一対の挿通穴３２、３４がそれぞれ形成されている。これら一対の挿通穴３２，３４の少なくともいずれか一方は、カム４８を設けた入力軸４４をハウジング１４内に挿入可能な口径で形成されている。本実施形態では、入力軸４４と駆動源としてのモータ２２とが連結されている側（駆動側）とは反対側（反駆動側）の挿通穴３２がカム４８を設けた入力軸４４を挿入可能に形成されている。一対の挿通穴３２、３４はハウジング１４の内外を連通する連通穴部３２ａ、３４ａと、それぞれの挿通穴３２，３４の外側部分に連通穴部３２ａ、３４ａより大きな径で段状に形成された凹部３２ｂ、３４ｂとを有している。
【００３４】
駆動側の挿通穴３４には、ハウジング１４の内側から軸受４６が嵌合され、外側からは第２フランジ４０が嵌合される。第２フランジ４０は、連通穴部３４ａに嵌入される円筒部４０ａと、円筒部４０ａより大きな外径に形成されたリング部４０ｂとを有している。第２フランジ４０は、リング部４０ｂが凹部３４ｂに嵌入されるとともにボルトにて締め付けられることによりハウジング１４に固定される。第２フランジ４０には、中央に貫通孔４０ｃが設けられており、この貫通孔４０ｃを通して入力軸４４がハウジング１４の外側に延出され、カップリング３６を介してモータ２２と接続される。貫通孔４０ｃの外部側の部位は、その内径が入力軸４４の外径より僅かに大きくなるように形成されている。すなわち、貫通孔４０ｃは、ハウジング１４の内方側に位置する部位と外方側に位置する部位とで内径が異なるように形成されており、内方側に位置する部位４０ｄの内径は、入力軸４４の外径より十分に大きく形成され、外方側に位置する部位４０ｅの内径は、入力軸４４の外径より僅かに大きく形成されている。そして、貫通孔４０ｃの内方側の部位４０ｄの内周面と、入力軸４４の外周面との間にはハウジング１４内に注入されているオイル７の漏れを防止するためのオイルシール５０が設けられている。また、第２フランジ４０の内側に向く面には、ハウジング１４の内側に配置される軸受４６の外輪４６ａと接触する環状当接部４０ｆが設けられている。
【００３５】
反駆動側の挿通穴３２には、軸受４６が嵌合される嵌合穴３８ｃを有する第１フランジ３８が固定される。第１フランジ３８は、連通穴部３２ａに嵌入される円筒部３８ａと、円筒部３８ａより大きな外径に形成されたリング部３８ｂとを有している。第１フランジ３８は、リング部３８ｂが凹部３２ｂに嵌入されるとともにボルトにて締め付けられることによりハウジング１４に固定される。
【００３６】
嵌合穴３８ａは、第１フランジ３８がハウジング１４に固定された状態で、内方から外方に向かって順次内径が小さくなるような、互いの内径が異なる４つの穴部が、同心状、すなわち断面が階段状になるように形成されている。ここでは、内径が最も大きく、最も内方側に位置する穴部を第１穴部３８ｄとし、外方に向かって順次第２穴部３８ｅ、第３穴部３８ｆ、第４穴部３８ｇとする。
【００３７】
第１穴部３８ｄには、軸受４６が嵌入されており、第１穴部３８ｄと第２穴部３８ｅとの内径差により形成される段部が、軸受４６の外輪４６ａと接触されている。第３穴部３８ｆには、入力軸４４の外周面と第３穴部３８ｆの内周面との間に、ハウジング１４内に注入されているオイル７の漏れを防止するためのオイルシール５０が設けられている。第４穴部３８ｇは、入力軸４４の外径より僅かに大きな内径に形成され、軸受４６に支持された入力軸４４が貫通している。
【００３８】
図４は、オイルシールの構造を説明するための縦断面図であり、図５は、図４におけるＢ−Ｂ断面図である。
【００３９】
本実施形態の工作用テーブル装置１０は、入力軸４４の両端部側にオイルシール５０を備えている。これらのオイルシール５０の構造は、同様であるため、ここでは、反駆動側に設けられているオイルシール５０について説明する。
【００４０】
反駆動側に設けられたオイルシール５０は、入力軸４４と第１フランジ３８の第３穴部３８ｆとの間に介在されている。オイルシール５０は、例えば、耐油性に富むアクリロニトリル-ブタジエン-ゴムなどにて環状に形成されている。ここで、本実施形態では、オイルシール５０が入力軸４４と第１フランジ３８との間に介在されているが、第１フランジ３８は、ハウジング１４に密着させて固定されているので、第１フランジ３８とハウジング１４とは一体と考え、オイルシール５０は、入力軸５５とハウジングとの間に介在されているものとみなすことができる。以下の説明では、オイルシール５０が入力軸４４に取り付けられた際における軸方向を、オイルシール５０の幅方向とする。
【００４１】
オイルシール５０は、外周面５０ａに周方向に沿って、断面が半円形状となる第１溝部５０ｂが凹設されており、内周面５０ｃに周方向に沿って、断面が矩形形状となる第２溝部５０ｄが凹設されている。また、オイルシール５０は、第１溝部５０ｂと第２溝部５０ｄを直径方向に連通する連通孔５０ｅが１本設けられている。ここで、連通孔５０ｅの直径は、第１溝部５０ｂの直径及び第２溝部５０ｄの幅より小さく形成されている。また、第１溝部５０ｂの幅は、第２溝部５０ｄの幅より広く形成されている。そして、第１溝部５０ｂ、第２溝部５０ｄ、連通孔５０ｅの幅方向における中心は、オイルシール５０の幅方向における中心と一致している。
【００４２】
そして、オイルシール５０は、工作用テーブル装置１０に組み付けられた状態にて、外周面５０ａは、第１フランジ３８の第３穴部３８ｆの内周面と接触し、内周面５０ｃは入力軸４４の外周面と接触している。このため、オイルシール５０の第１穴部５０ｂと第３穴部３８ｆの内周面とにより、第１フランジ３８とオイルシール５０との間に、環状の外周空間５１が形成され、オイルシール５０の第２溝部５０ｄと入力軸４４の外周面とにより、オイルシール５０と入力軸４４との間に、環状の内周空間５２が形成され、外周空間５１と内周空間５２とが連通孔５０ｅにて連通されている。このとき、第１溝部５０ｂの幅は、第２溝部５０ｄの幅より広く形成されているため、第１溝部５０ｂの側部にて第１フランジ３８の第３穴部３８ｆの内周面と接触する幅は、第２溝部５０ｄの側部にて入力軸４４の外周面と接触する幅より狭くなっている。
【００４３】
図６Ａは、工作用テーブル装置が停止している際のオイルシールの状態を説明するための図であり、図６Ｂは、外周空間にオイルが流入する際のオイルシールの状態を説明するための図であり、図６Ｃは、外周空間及び内周空間にオイルが充満した際のオイルシールの状態を説明するための図である。
【００４４】
図６Ａに示すように、未使用の工作用テーブル装置１０では、ハウジング１４内に注入されているオイル７は、オイルシール５０の内側の側面５０ｆを軸方向外側に押圧するように貯留している。このとき、外周空間５１、内周空間５２、連通孔５０ｅには、オイルは流入していない。
【００４５】
入力軸４４が回転し始めると、オイルシール５０の側面５０ｆ側のオイル７は、側面５０ｆに沿って入力軸４４から離れる方向に流れ出す。側面５０ｆに沿って流れたオイルは第３穴部３８ｆの内周面に至り、第３穴部３８ｆの内周面及びオイルシール５０の外周面との間を流入し始める。このとき、第１溝部５０ｂの側部、すなわち外周面５０ａと第３穴部３８ｆの内周面と接触する幅は、第２溝部５０ｄの側部、すなわち内周面５０ｃと入力軸４４の外周面と接触する幅より狭く、第１溝部５０ｂ側の方が剛性が低いため、オイルシール５０の側面５０ｆに沿って流れたオイルは、第２溝部５０ｄ側より先に第１溝部５０ｂ側から流入する。そして、第３穴部３８ｆの内周面とオイルシール５０の外周面との間から第１溝部５０ｂ、すなわち外周空間５１に流れ込んだオイルは、連通孔５０ｅを通って第２溝部５０ｄ、すなわち内周空間５２にも流れ込む。
【００４６】
このようにして流入したオイルが、外周空間５１、内周空間５２、連通孔５０ｅに充満すると、外周空間５１に充満したオイルによりオイルシール５０の第１溝部５０ｂが、第３穴部３８ｆの周面側から入力軸４４に向かう方向に押圧される。また、内周空間５２に充満したオイルによりオイルシール５０の第２溝部５０ｄが入力軸４４側から第３穴部３８ｆの周面に向かう方向に押圧される。このため、オイルシール５０の第１溝部５０ｂと第２溝部５０ｄとをオイルシール５０の直径方向に挟むように、相反する方向に作用する力が発生する。すなわち、第１溝部５０ｂに充満したオイルがオイルシール５０を入力軸４４に向かう方向に押圧しても、第１溝部５０ｂにオイルが充満している際には、第２溝部５０ｄにもオイルが充満しているので、第２溝部５０ｄに充満したオイルにより、オイルシール５０は入力軸４４から離れる方向に押圧される。このため、第１溝部５０ｂ側のオイルによる押圧力と第２溝部５０ｄ側のオイルによる押圧力とが互いに相殺し合うので、オイルシール５０の入力軸４４に対する接触面圧が低減され、オイルシール５０の摩耗を抑えることが可能である。
【００４７】
すなわち、オイルシール５０と入力軸４４との摩擦力が低減されるので、摩擦熱によるオイルシール５０の焼き付きや、過剰な負荷によるオイルシール５０の損傷を防止することが可能である。よって、入力軸４４を良好に且つ長期間回転させることが可能となり、工作用テーブル装置１０の回転性能及び信頼性を向上させることが可能である。また、オイルシール５０は、１部材で構成されているので、簡単な構造であると共に、１部材のオイルシール５０を第１フランジ３８と入力軸４４との間に容易に介在させることが可能なため、作業工数を低減させて、コストも低減させることが可能である。
【００４８】
本実施形態の工作用テーブル装置１０によれば、入力軸４４の回転によりオイルは外周側に導かれるため、まずハウジング１４側の第１溝部５０ｂから浸入させることが可能である。このため、第２溝部５０ｄにオイルが充満するまでは、オイルによる押圧力はほとんど発生しないので、なめらかに入力軸４４を回転させることが可能である。特に、本実施形態においては、第１溝部５０ｂの幅は、第２溝部５０ｄの幅より広く形成されているので、オイルシール５０における外周面５０ａ側の剛性が内周面５０ｃ側より低いため、オイルが外周面５０ａ側から、より流入しやすい構造を実現している。
【００４９】
また、第１溝部５０ｂと第２溝部５０ｄとは連通孔５０ｅにより連通されているので、第１溝部５０ｂに流入したオイルは、連通孔５０ｅを通って第２溝部５０ｄへ流入する。このため、第１溝部５０ｂから流入したオイルを第２溝部５０ｄに流入させることが可能である。そして、第２溝部５０ｄにオイルが充満した後には、第１溝部５０ｂと第２溝部５０ｄとに流入したオイルによる押圧力は互いに相殺するように作用するので、オイルシール５０及び入力軸４４に多大な摩擦力が作用することを防止することが可能である。
【００５０】
さらに、連通孔５０ｅは、オイルシール５０の径方向に沿って設けられているので、オイルシール５０の連通孔５０ｅは、入力軸４４の径方向に設けられていることになる。このため、連通孔５０ｅ内であっても、第１溝部５０ｂと第２溝部５０ｄとに浸入したオイルによる押圧力を入力軸４４の径方向、すなわち入力軸４４の周面に対し垂直方向に作用させて互いに相殺させることが可能である。
【００５１】
また、連通孔５０ｅの径は、第１溝部５０ｂの幅及び第２溝部５０ｄの幅より小さく形成したので、連通孔５０ｅが設けられている部位の周辺であっても、外周空間５１に充満したオイルと、内周空間５２に充満したオイルとが、各溝部５０ｂ，５０ｄの内周壁において連通孔５０ｅの設けられていない部位を押圧することになるため、第１溝部５０ｂ側及び第２溝部５０ｄ側にてそれぞれ押圧力を発生させることが可能であり、もって互いの押圧力を相殺させて、入力軸４４とオイルシール５０との間に作用する摩擦力を低減させることが可能である。
【００５２】
本実施形態のおいては、連通孔５０ｅを１本設けた例について説明したが、連通孔５０ｅは、複数本設けても構わない。
【００５３】
また、本実施形態の工作用テーブル装置１０によれば、入力軸４４及びターレット９の少なくともいずれか一方とハウジング１４との間にオイルシール５０が介在されている場合には、オイルシール５０が介在された部位では摩擦による発熱が小さく、オイルシール５０の損傷も抑えられるため、長期に亘りなめらかに高速回転する高性能の工作用テーブル装置１０を実現することが可能である。
【００５４】
本実施形態においては、第１溝部５０ｂの側部と第３穴部３８ｆの内周面とが接触する幅を、第２溝部５０ｄの側部と入力軸４４の外周面とが接触する幅より狭い構成とすることにより、第１溝部５０ｂ側の剛性を低くし、オイルが外周面５０ａ側から、より流入しやすい構成としたが、例えば、オイルシール５０を剛性が異なる２種類の弾性部材にて形成し、オイルシールの外周側に、２種類の弾性部材のうち剛性の低い部材を用いることにより、オイルが外周面側からより流入しやすい構成を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本実施形態における工作用テーブル装置の外観図。
【図２】回転テーブルが回転する際の軸に対し垂直な平面における断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図。
【図４】オイルシールの構造を説明するための縦断面図。
【図５】図４におけるＢ−Ｂ断面図。
【図６】図６Ａは、工作用テーブル装置が停止している際のオイルシールの状態を説明するための図。図６Ｂは、外周空間にオイルが流入する際のオイルシールの状態を説明するための図。図６Ｃは、外周空間及び内周空間にオイルが充満した際のオイルシールの状態を説明するための図。
【符号の説明】
【００５６】
７ オイル
１０ 工作用テーブル装置（オイルシール付き装置）
１４ ハウジング
４４ 入力軸（回転軸）
５０ オイルシール
５０ｂ 第１溝部
５０ｄ 第２溝部
５０ｅ 連通孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オイルが注入されたハウジングを貫通する回転軸を有するオイルシール付き装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オイルシール付き装置としては、回転軸と回転軸を収容する例えばハウジングとの間に、環状のオイルシールを介在させた装置が知られている。また、同心状に配置されて相対的に移動する２つの機械部材間を強靱かつ弾力的な合成樹脂製のシールリングと弾性ゴム材料の歪リングとを用いてシールしているものもある（例えば、特許文献１参照）。シールリングと歪リングとの２つのオイルシールを用いるシール構造は、シールリングの内周面には環状の溝が形成されており、外周面側にはリングの幅方向の中央に向かって低くなるような傾斜が周方向に沿って設けられた凹部が形成されている。さらに内周面の溝と、外周面の凹部とは放射状に形成された放射孔にて連通されている。そして、例えば２つの機械部材が軸とハウジングであった場合には、軸の外周面にシールリングの内周面が接するようにシールリングに軸を挿入し、軸に挿入されたシールリングの外周面に設けられた凹部に歪リングを嵌め付け、歪リングがハウジングを押圧するように構成されている。このシールリングと歪リングとによるシール構造は、シールリングを挟んで一方側に加圧流体が存在するときには、シールリングの一方側に位置する加圧流体により歪リングは、凹部の他方側の傾斜面に押圧される。このため、歪リングと凹部の２つの傾斜面との間では、加圧流体が存在する一方側の傾斜面と歪リングとの接触圧力が、加圧流体が存在しない他方側の傾斜面と歪リングとの接触圧力より小さくなる。このため、シールリングの内周面に設けられた溝に浸入した加圧流体は放射孔を通ってシールリングの外周方向に流れる。このとき、歪みリングに到達した加圧流体は、接触圧力が小さい、加圧流体が存在する一方側の傾斜面に沿って浸入する。このため、加圧流体が存在しない他方側に加圧流体が浸入せず、密封状態が保たれるというものである。
【特許文献１】特許２５２３００６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、２つの機械部材間を２つのオイルシールにてシールする場合には、１つのオイルシールにてシールする場合より、オイルシールを構成する部材の点数が増えると共に、組立工数が増えるために、部品管理や組立作業に伴う管理等も必要となり、結果としてコストが高騰する。また、オイルシールはいずれも細かな部材であるため、２つのオイルシールを組み合わせて機械部材に取り付ける作業は繁雑である。さらに、加圧流体のシールに用いるため、２つのオイルシールを組み合わせた状態にて、他の機械部材に組み付ける際には歪リングと機械部材との間に摩擦が生じて組み付けにくく、また、良好な状態にて組み付けられているか否かを確認することができない。このため、２つのオイルシールを組み合わせた状態にて、他の機械部材に組み付ける際に、歪リングが２つの傾斜面のいずれかの側に強く押圧されていると、良好なシール状態が保てない畏れがあるという課題があった。
【０００４】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、回転軸とハウジングとの間をより良好にシールすることが可能なオイルシール付き装置及びオイルシールを提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
主たる発明は、オイルが注入されたハウジングと、前記ハウジングの内外に貫通する回転軸と、前記ハウジング及び前記回転軸の間に介在される環状のオイルシールと、を有するオイルシール付き装置において、前記オイルシールは、前記ハウジングと接触する外周面に周方向に沿って凹設された第１溝部と、前記回転軸と接触する内周面に周方向に沿って凹設された第２溝部と、前記第１溝部と第２溝部とを連通する連通孔とを有していることを特徴とするオイルシール付き装置である。
【０００６】
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明確にする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、回転軸とハウジングとの間をより良好にシールすることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本明細書及び添付図面の記載により少なくとも次のことが明らかにされる。
【０００９】
オイルが注入されたハウジングと、前記ハウジングの内外に貫通する回転軸と、前記ハウジング及び前記回転軸の間に介在される環状のオイルシールと、を有するオイルシール付き装置において、前記オイルシールは、前記ハウジングと接触する外周面に周方向に沿って凹設された第１溝部と、前記回転軸と接触する内周面に周方向に沿って凹設された第２溝部と、前記第１溝部と第２溝部とを連通する連通孔とを有していることを特徴とするオイルシール付き装置である。
【００１０】
このようなオイルシール付き装置によれば、ハウジングと接触するオイルシールの外周面には第１溝部が設けられ、回転軸と接触するオイルシールの内周面には第２溝部が設けられているので、オイルシールが、ハウジングの内側に注入されているオイルにより押圧された際には、第１溝部と第２溝部とにオイルが浸入する。このため、回転軸が回転することにより発生する摩擦熱が、第１溝部と第２溝部とに浸入したオイルにより抑えられるため、摩擦熱によるオイルシールの損傷を抑えることが可能である。また、第１溝部と第２溝部とは連通孔により連通されているので、第１溝部と第２溝部とに浸入したオイルは連通孔を通って、第１溝部と第２溝部にオイルが充満し、充満したオイルにより第１溝部を第２溝部側に、また第２溝部を第１溝部側に押圧する力がそれぞれ発生する。そして、第１溝部と第２溝部とに浸入したオイルによる押圧力は互いに反対方向に作用し相殺し合うので、オイルシールをハウジング及び回転軸に押圧する押圧力が抑制される。このため、オイルシールと回転軸との摩擦力が低減されるので、摩擦熱によるオイルシールの焼き付きや、過剰な負荷によるオイルシールの損傷を防止することが可能である。よって、回転軸を良好に且つ長期間回転させることが可能となり、オイルシール付き装置の回転性能及び信頼性を向上させることが可能である。また、オイルシールは、１部材で構成されているので、簡単な構造であると共に、１部材のオイルシールをハウジングと回転軸との間に容易に介在させることが可能なため、作業工数を低減させて、コストも低減させることが可能である。
【００１１】
かかるオイルシール付き装置において、前記回転軸が回転することにより、前記第２溝部より先に前記第１溝部に前記オイルが流入することが望ましい。
このようなオイルシール付き装置によれば、回転軸の回転によりオイルは外周側に導かれるため、まずハウジング側の第１溝部から浸入させることが可能である。このため、第２溝部にオイルが充満するまでは、オイルによる押圧力はほとんど発生しないので、なめらかに回転軸を回転させることが可能である。
【００１２】
かかるオイルシール付き装置において、前記オイルシールの、前記ハウジングと接触する外周面における前記回転軸方向の幅は、前記回転軸と接触する内周面における前記回転軸方向の幅より狭いことが望ましい。
このようなオイルシール付き装置によれば、オイルシールの外周面における回転軸方向の幅は、内周面における回転軸方向の幅より狭いので、外周面側、すなわち第１溝部が設けられている側の方が、内周面側、すなわち第２溝部が設けられている側よりオイルが流入し易い。このため、第２溝部より先に第１溝部にオイルを流入させることが可能である。
【００１３】
かかるオイルシール付き装置において、前記オイルシールは、剛性が異なる２種類の弾性部材にて構成され、前記ハウジングと接触する外周面側に剛性が低い前記弾性部材が用いられ、前記回転軸と接触する内周面側に剛性が高い前記弾性部材が用いられていることが望ましい。
このようなオイルシール付き装置によれば、オイルシールの外周面側が剛性が低く、内周面側が剛性が高いので、外周面側、すなわち第１溝部側の方が、内周面側、すなわち第２溝部が設けられている側よりオイルが流入し易い。このため、第２溝部より先に第１溝部にオイルを流入させることが可能である。
【００１４】
かかるオイルシール付き装置において、前記連通孔は、オイルシールの径方向に沿って設けられていることが望ましい。
このようなオイルシール付き装置によれば、オイルシールの連通孔は、回転軸の径方向に設けられていることになる。このため、連通孔内であっても第１溝部と第２溝部とに浸入したオイルによる押圧力を回転軸の径方向、すなわち回転軸の周面に対し垂直方向に作用させて互いに相殺させることが可能である。
【００１５】
かかるオイルシール付き装置において、前記連通孔の径は、前記第１溝部の幅及び第２溝部の幅より小さいことが望ましい。
このようなオイルシール付き装置によれば、第１溝部に充満したオイルと、第２溝部に充満したオイルとが、各溝部の内周壁において連通孔の設けられていない部位を押圧することになるので、第１溝部側及び第２溝部側とにてそれぞれ押圧力を発生させることが可能であり、もって互いの押圧力を相殺させて、回転軸とオイルシールとの間に作用する摩擦力を低減させることが可能である。
【００１６】
かかるオイルシール付き装置において、前記第１溝部に流入した前記オイルは、前記連通孔を通って前記第２溝部へ流入することが望ましい。
このようなオイルシール付き装置によれば、第１溝部から流入したオイルが第２溝部に充満するまでは、オイルによる押圧力は発生せず、第２溝部にオイルが充満した後には、第１溝部と第２溝部とに浸入したオイルによる押圧力は互いに相殺するように作用するので、オイルシール及び回転軸に多大な摩擦力が作用することを防止することが可能である。
【００１７】
かかるオイルシール付き装置において、前記第２溝部へ流入したオイルにより、前記第２溝部側から前記第１溝部側に向かう方向に作用する圧力が発生することが望ましい。
このようなオイルシール付き装置によれば、第２溝部へ流入したオイルにより、第２溝部側から第１溝部側に向かう方向に作用する圧力が発生するので、第１溝部側から回転軸方向に作用する押圧力を抑制させることが可能である。
【００１８】
オイルシール付き装置において、カムが設けられた入力軸と、前記カムに係合するカムフォロアが固定された出力軸とが前記ハウジングに収容されて構成された工作用テーブル装置の、前記入力軸及び前記出力軸の少なくともいずれか一方とハウジングとの間に、前記オイルシールが介在されて構成されることが望ましい。
工作用テーブル装置は、高速にかつなめらかに回転することが要求されるため、工作用テーブル装置の入力軸及び出力軸の少なくともいずれか一方とハウジングとの間にオイルシールが介在されていると、摩擦による発熱が小さく、オイルシールの損傷も抑えられるため、長期に亘りなめらかに高速回転する高性能の工作用テーブル装置を実現することが可能である。
【００１９】
また、環状をなすオイルシールの外周面に周方向に沿って凹設された第１溝部、内周面に周方向に沿って凹設された第２溝部、及び、前記第１溝部と前記第２溝部とが連通される連通孔、を有していることを特徴とするオイルシールである。
このようなオイルシールによれば、内周面と外周面とに設けられた溝部により、内周面または外周面に接触する物との間にオイルが介在されるので、オイルによる潤滑効果及び摩擦熱等の冷却効果を得ることが可能である。また、第１溝部と第２溝部とは連通孔により連通されているので、第１溝部と第２溝部とに浸入したオイルは連通孔を通って充満し、互いに反対方向に押圧し合う。このため、第１溝部と第２溝部とに浸入したオイルによる押圧力は互いに相殺されて、オイルシールを、内周面及び外周面と接触する物に押圧する押圧力が抑制される。このため、オイルシールと内周面及び外周面に接触する物との間に生じる摩擦力低減させることが可能である。
【００２０】
＝＝＝オイルシール付き装置の構成＝＝＝
本発明に係るオイルシール付き装置の一実施形態として、入力軸から入力される回転運動を、カム機構を介して回転テーブルに伝達させる工作用テーブル装置を例に挙げて説明する。まず、工作用テーブル装置の概要について説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態における工作用テーブル装置１０の外観図であり、図２は、回転テーブルが回転する際の軸に対し垂直な平面における断面図であり、図３は図２のＡ−Ａ断面図である。
【００２２】
図示するように、本実施形態の工作用テーブル装置１０は、被加工物Ｗを保持する回転テーブル１２と、回転テーブル１２を回転可能に支持するためのハウジング１４とを備えている。そして、外部から当接される切削工具Ｔ１等により切削加工するために、回転テーブル１２を高速回転することにより、回転テーブル１２に保持された被加工物Ｗを高速度（例えば５００ｒｐｍ）で回転させることが可能である。
【００２３】
回転テーブル１２の上面には、被加工物Ｗを保持するためのチャックを構成するブロックをスライドさせるためのスライド溝１２ａが、回転テーブル１２の中心から放射状に設けられている。この回転テーブル１２とハウジング１４との軸受構造としてはクロスローラ軸受３０が用いられる。
【００２４】
回転テーブル１２の下面側には、出力軸としての円筒状のターレット９が垂下され、ターレット９の外周面の下部には放射状に、且つ、周方向に沿って等間隔に配置された複数のカムフォロア８が設けられている。
【００２５】
前記クロスローラ軸受３０は、ハウジング１４の上部に設けられて、カムフォロア８が取り付けられたターレット９が挿通可能な開口１４ａの内周部に固定される支持リング２８と、支持リング２８の内側に配置され、支持リングの内周面と対面する外周面を有するターレット９と、支持リング２８及びターレット９の間に介装される複数の転動体２６と、転動体２６を保持するための保持器６６とで構成されている。
【００２６】
前述した支持リング２８は、２つの環状部材２８ａ，２８ｂを有している。環状部材２８ａ，２８ｂは、ターレット９側の縁部が全周に亘って４５°に面取りされている。これらの環状部材２８ａ，２８ｂは、上下に重ね合わされるとともに僅かに間隔を隔ててボルトで固定され、両者の各面取り部によって、ターレット９側に開放された第２Ｖ字状溝５６が形成されている。
【００２７】
また、ターレット９には、第２Ｖ字状溝５６と対向する位置に、全周に亘って支持リング２８側に開放された第１Ｖ字状溝５８が形成されている。
【００２８】
第１Ｖ字状溝５８と第２Ｖ字状溝５６との間には、円筒体状に形成された複数の転動体２６が介在されている。この転動体２６は、円筒状の転動面２６ａの両端に一対の平坦な端面２６ｂを有し、ターレット９の周方向に沿って等しい間隔を隔てて配列される。そしてこれら転動体２６は、内側のターレット９に設けられ第１Ｖ字状溝５８を形成する内側軌道部と、外側の支持リング２８に設けられ第２Ｖ字状溝５６を形成する外側軌道部とに接触して転動されるようになっている。また転動体２６は、その転動軸心がターレット９の回転軸心に向かうように傾斜して配置されるとともに、隣り合う転動体２６同士は転動軸心が直交させて配置されている。なお、ターレット９と支持リング２８との間には環状の隙間が設定されるとともに、この隙間にはこれに沿う薄肉円筒状の保持器６６が設けられ、この保持器６６の周面に転動体２６を個別に装着するための複数のポケット孔が形成されている。
【００２９】
回動テーブル１２に駆動力を入力する回転軸としての入力軸４４は、一対の軸受４６により、ハウジング１４に対して回転自在に支持されている。この入力軸４４にはカム４８が設けられている。このカム４８は、入力軸４４が回動して位相が軸方向に変位するカム面４８ａを有し、このカム面４８ａとターレット９のカムフォロア８とが噛み合っている。
【００３０】
本実施形態の工作用テーブル装置１０におけるカム機構は、基本的には、カム４８を設けた入力軸４４と、このカム４８に係合するカムフォロア８を固定したターレット９と、カム４８およびカムフォロア８を収納した状態で入力軸４４の両端部を、これら入力軸４４の軸方向に係止可能な一対の軸受４６を介して回転自在に支持するハウジング１４と、前記ハウジング１４に嵌合される軸受４６と、軸受４６を入力軸４４の軸方向に係止するための第１フランジ３８及び第２フランジ４０と、を備え、ハウジング１４内には入力軸４４が浸る程度にオイル７が注入されている。
【００３１】
そして、本実施形態の工作用テーブル装置１０は、カム４８を設けた入力軸４４と、外周部に複数のカムフォロア８を等間隔に突設したターレット９とを備え、これら入力軸４４とターレット９は互いに直交するねじれ関係をもってハウジング１４に支持される。ハウジング１４内には前記カム４８および前記カムフォロア８が収納され、これらカム４８とカムフォロア８とが互いに係合される。
【００３２】
前記カム４８は、入力軸４４の外周に断面台形状のリブ４８ｂが、予め設定された蛇行形状をもって突設される。そして、リブ４８ｂの両側のカム面４８ａは入力軸４４が回転することにより軸方向に変位する。このため、カム面４８ａに前記カムフォロア８が摺接してカム４８が回転することにより、リブ４８ｂの蛇行形状に沿ってターレット９が回転される。
【００３３】
入力軸４４を支持するハウジング１４には、少なくとも入力軸４４を支持する部分の肉厚内側部分に、対をなす軸受４６を入力軸４４と共に軸方向移動可能に支持するための一対の挿通穴３２、３４がそれぞれ形成されている。これら一対の挿通穴３２，３４の少なくともいずれか一方は、カム４８を設けた入力軸４４をハウジング１４内に挿入可能な口径で形成されている。本実施形態では、入力軸４４と駆動源としてのモータ２２とが連結されている側（駆動側）とは反対側（反駆動側）の挿通穴３２がカム４８を設けた入力軸４４を挿入可能に形成されている。一対の挿通穴３２、３４はハウジング１４の内外を連通する連通穴部３２ａ、３４ａと、それぞれの挿通穴３２，３４の外側部分に連通穴部３２ａ、３４ａより大きな径で段状に形成された凹部３２ｂ、３４ｂとを有している。
【００３４】
駆動側の挿通穴３４には、ハウジング１４の内側から軸受４６が嵌合され、外側からは第２フランジ４０が嵌合される。第２フランジ４０は、連通穴部３４ａに嵌入される円筒部４０ａと、円筒部４０ａより大きな外径に形成されたリング部４０ｂとを有している。第２フランジ４０は、リング部４０ｂが凹部３４ｂに嵌入されるとともにボルトにて締め付けられることによりハウジング１４に固定される。第２フランジ４０には、中央に貫通孔４０ｃが設けられており、この貫通孔４０ｃを通して入力軸４４がハウジング１４の外側に延出され、カップリング３６を介してモータ２２と接続される。貫通孔４０ｃの外部側の部位は、その内径が入力軸４４の外径より僅かに大きくなるように形成されている。すなわち、貫通孔４０ｃは、ハウジング１４の内方側に位置する部位と外方側に位置する部位とで内径が異なるように形成されており、内方側に位置する部位４０ｄの内径は、入力軸４４の外径より十分に大きく形成され、外方側に位置する部位４０ｅの内径は、入力軸４４の外径より僅かに大きく形成されている。そして、貫通孔４０ｃの内方側の部位４０ｄの内周面と、入力軸４４の外周面との間にはハウジング１４内に注入されているオイル７の漏れを防止するためのオイルシール５０が設けられている。また、第２フランジ４０の内側に向く面には、ハウジング１４の内側に配置される軸受４６の外輪４６ａと接触する環状当接部４０ｆが設けられている。
【００３５】
反駆動側の挿通穴３２には、軸受４６が嵌合される嵌合穴３８ｃを有する第１フランジ３８が固定される。第１フランジ３８は、連通穴部３２ａに嵌入される円筒部３８ａと、円筒部３８ａより大きな外径に形成されたリング部３８ｂとを有している。第１フランジ３８は、リング部３８ｂが凹部３２ｂに嵌入されるとともにボルトにて締め付けられることによりハウジング１４に固定される。
【００３６】
嵌合穴３８ａは、第１フランジ３８がハウジング１４に固定された状態で、内方から外方に向かって順次内径が小さくなるような、互いの内径が異なる４つの穴部が、同心状、すなわち断面が階段状になるように形成されている。ここでは、内径が最も大きく、最も内方側に位置する穴部を第１穴部３８ｄとし、外方に向かって順次第２穴部３８ｅ、第３穴部３８ｆ、第４穴部３８ｇとする。
【００３７】
第１穴部３８ｄには、軸受４６が嵌入されており、第１穴部３８ｄと第２穴部３８ｅとの内径差により形成される段部が、軸受４６の外輪４６ａと接触されている。第３穴部３８ｆには、入力軸４４の外周面と第３穴部３８ｆの内周面との間に、ハウジング１４内に注入されているオイル７の漏れを防止するためのオイルシール５０が設けられている。第４穴部３８ｇは、入力軸４４の外径より僅かに大きな内径に形成され、軸受４６に支持された入力軸４４が貫通している。
【００３８】
図４は、オイルシールの構造を説明するための縦断面図であり、図５は、図４におけるＢ−Ｂ断面図である。
【００３９】
本実施形態の工作用テーブル装置１０は、入力軸４４の両端部側にオイルシール５０を備えている。これらのオイルシール５０の構造は、同様であるため、ここでは、反駆動側に設けられているオイルシール５０について説明する。
【００４０】
反駆動側に設けられたオイルシール５０は、入力軸４４と第１フランジ３８の第３穴部３８ｆとの間に介在されている。オイルシール５０は、例えば、耐油性に富むアクリロニトリル-ブタジエン-ゴムなどにて環状に形成されている。ここで、本実施形態では、オイルシール５０が入力軸４４と第１フランジ３８との間に介在されているが、第１フランジ３８は、ハウジング１４に密着させて固定されているので、第１フランジ３８とハウジング１４とは一体と考え、オイルシール５０は、入力軸５５とハウジングとの間に介在されているものとみなすことができる。以下の説明では、オイルシール５０が入力軸４４に取り付けられた際における軸方向を、オイルシール５０の幅方向とする。
【００４１】
オイルシール５０は、外周面５０ａに周方向に沿って、断面が半円形状となる第１溝部５０ｂが凹設されており、内周面５０ｃに周方向に沿って、断面が矩形形状となる第２溝部５０ｄが凹設されている。また、オイルシール５０は、第１溝部５０ｂと第２溝部５０ｄを直径方向に連通する連通孔５０ｅが１本設けられている。ここで、連通孔５０ｅの直径は、第１溝部５０ｂの直径及び第２溝部５０ｄの幅より小さく形成されている。また、第１溝部５０ｂの幅は、第２溝部５０ｄの幅より広く形成されている。そして、第１溝部５０ｂ、第２溝部５０ｄ、連通孔５０ｅの幅方向における中心は、オイルシール５０の幅方向における中心と一致している。
【００４２】
そして、オイルシール５０は、工作用テーブル装置１０に組み付けられた状態にて、外周面５０ａは、第１フランジ３８の第３穴部３８ｆの内周面と接触し、内周面５０ｃは入力軸４４の外周面と接触している。このため、オイルシール５０の第１穴部５０ｂと第３穴部３８ｆの内周面とにより、第１フランジ３８とオイルシール５０との間に、環状の外周空間５１が形成され、オイルシール５０の第２溝部５０ｄと入力軸４４の外周面とにより、オイルシール５０と入力軸４４との間に、環状の内周空間５２が形成され、外周空間５１と内周空間５２とが連通孔５０ｅにて連通されている。このとき、第１溝部５０ｂの幅は、第２溝部５０ｄの幅より広く形成されているため、第１溝部５０ｂの側部にて第１フランジ３８の第３穴部３８ｆの内周面と接触する幅は、第２溝部５０ｄの側部にて入力軸４４の外周面と接触する幅より狭くなっている。
【００４３】
図６Ａは、工作用テーブル装置が停止している際のオイルシールの状態を説明するための図であり、図６Ｂは、外周空間にオイルが流入する際のオイルシールの状態を説明するための図であり、図６Ｃは、外周空間及び内周空間にオイルが充満した際のオイルシールの状態を説明するための図である。
【００４４】
図６Ａに示すように、未使用の工作用テーブル装置１０では、ハウジング１４内に注入されているオイル７は、オイルシール５０の内側の側面５０ｆを軸方向外側に押圧するように貯留している。このとき、外周空間５１、内周空間５２、連通孔５０ｅには、オイルは流入していない。
【００４５】
入力軸４４が回転し始めると、オイルシール５０の側面５０ｆ側のオイル７は、側面５０ｆに沿って入力軸４４から離れる方向に流れ出す。側面５０ｆに沿って流れたオイルは第３穴部３８ｆの内周面に至り、第３穴部３８ｆの内周面及びオイルシール５０の外周面との間を流入し始める。このとき、第１溝部５０ｂの側部、すなわち外周面５０ａと第３穴部３８ｆの内周面と接触する幅は、第２溝部５０ｄの側部、すなわち内周面５０ｃと入力軸４４の外周面と接触する幅より狭く、第１溝部５０ｂ側の方が剛性が低いため、オイルシール５０の側面５０ｆに沿って流れたオイルは、第２溝部５０ｄ側より先に第１溝部５０ｂ側から流入する。そして、第３穴部３８ｆの内周面とオイルシール５０の外周面との間から第１溝部５０ｂ、すなわち外周空間５１に流れ込んだオイルは、連通孔５０ｅを通って第２溝部５０ｄ、すなわち内周空間５２にも流れ込む。
【００４６】
このようにして流入したオイルが、外周空間５１、内周空間５２、連通孔５０ｅに充満すると、外周空間５１に充満したオイルによりオイルシール５０の第１溝部５０ｂが、第３穴部３８ｆの周面側から入力軸４４に向かう方向に押圧される。また、内周空間５２に充満したオイルによりオイルシール５０の第２溝部５０ｄが入力軸４４側から第３穴部３８ｆの周面に向かう方向に押圧される。このため、オイルシール５０の第１溝部５０ｂと第２溝部５０ｄとをオイルシール５０の直径方向に挟むように、相反する方向に作用する力が発生する。すなわち、第１溝部５０ｂに充満したオイルがオイルシール５０を入力軸４４に向かう方向に押圧しても、第１溝部５０ｂにオイルが充満している際には、第２溝部５０ｄにもオイルが充満しているので、第２溝部５０ｄに充満したオイルにより、オイルシール５０は入力軸４４から離れる方向に押圧される。このため、第１溝部５０ｂ側のオイルによる押圧力と第２溝部５０ｄ側のオイルによる押圧力とが互いに相殺し合うので、オイルシール５０の入力軸４４に対する接触面圧が低減され、オイルシール５０の摩耗を抑えることが可能である。
【００４７】
すなわち、オイルシール５０と入力軸４４との摩擦力が低減されるので、摩擦熱によるオイルシール５０の焼き付きや、過剰な負荷によるオイルシール５０の損傷を防止することが可能である。よって、入力軸４４を良好に且つ長期間回転させることが可能となり、工作用テーブル装置１０の回転性能及び信頼性を向上させることが可能である。また、オイルシール５０は、１部材で構成されているので、簡単な構造であると共に、１部材のオイルシール５０を第１フランジ３８と入力軸４４との間に容易に介在させることが可能なため、作業工数を低減させて、コストも低減させることが可能である。
【００４８】
本実施形態の工作用テーブル装置１０によれば、入力軸４４の回転によりオイルは外周側に導かれるため、まずハウジング１４側の第１溝部５０ｂから浸入させることが可能である。このため、第２溝部５０ｄにオイルが充満するまでは、オイルによる押圧力はほとんど発生しないので、なめらかに入力軸４４を回転させることが可能である。特に、本実施形態においては、第１溝部５０ｂの幅は、第２溝部５０ｄの幅より広く形成されているので、オイルシール５０における外周面５０ａ側の剛性が内周面５０ｃ側より低いため、オイルが外周面５０ａ側から、より流入しやすい構造を実現している。
【００４９】
また、第１溝部５０ｂと第２溝部５０ｄとは連通孔５０ｅにより連通されているので、第１溝部５０ｂに流入したオイルは、連通孔５０ｅを通って第２溝部５０ｄへ流入する。このため、第１溝部５０ｂから流入したオイルを第２溝部５０ｄに流入させることが可能である。そして、第２溝部５０ｄにオイルが充満した後には、第１溝部５０ｂと第２溝部５０ｄとに流入したオイルによる押圧力は互いに相殺するように作用するので、オイルシール５０及び入力軸４４に多大な摩擦力が作用することを防止することが可能である。
【００５０】
さらに、連通孔５０ｅは、オイルシール５０の径方向に沿って設けられているので、オイルシール５０の連通孔５０ｅは、入力軸４４の径方向に設けられていることになる。このため、連通孔５０ｅ内であっても、第１溝部５０ｂと第２溝部５０ｄとに浸入したオイルによる押圧力を入力軸４４の径方向、すなわち入力軸４４の周面に対し垂直方向に作用させて互いに相殺させることが可能である。
【００５１】
また、連通孔５０ｅの径は、第１溝部５０ｂの幅及び第２溝部５０ｄの幅より小さく形成したので、連通孔５０ｅが設けられている部位の周辺であっても、外周空間５１に充満したオイルと、内周空間５２に充満したオイルとが、各溝部５０ｂ，５０ｄの内周壁において連通孔５０ｅの設けられていない部位を押圧することになるため、第１溝部５０ｂ側及び第２溝部５０ｄ側にてそれぞれ押圧力を発生させることが可能であり、もって互いの押圧力を相殺させて、入力軸４４とオイルシール５０との間に作用する摩擦力を低減させることが可能である。
【００５２】
本実施形態のおいては、連通孔５０ｅを１本設けた例について説明したが、連通孔５０ｅは、複数本設けても構わない。
【００５３】
また、本実施形態の工作用テーブル装置１０によれば、入力軸４４及びターレット９の少なくともいずれか一方とハウジング１４との間にオイルシール５０が介在されている場合には、オイルシール５０が介在された部位では摩擦による発熱が小さく、オイルシール５０の損傷も抑えられるため、長期に亘りなめらかに高速回転する高性能の工作用テーブル装置１０を実現することが可能である。
【００５４】
本実施形態においては、第１溝部５０ｂの側部と第３穴部３８ｆの内周面とが接触する幅を、第２溝部５０ｄの側部と入力軸４４の外周面とが接触する幅より狭い構成とすることにより、第１溝部５０ｂ側の剛性を低くし、オイルが外周面５０ａ側から、より流入しやすい構成としたが、例えば、オイルシール５０を剛性が異なる２種類の弾性部材にて形成し、オイルシールの外周側に、２種類の弾性部材のうち剛性の低い部材を用いることにより、オイルが外周面側からより流入しやすい構成を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本実施形態における工作用テーブル装置の外観図。
【図２】回転テーブルが回転する際の軸に対し垂直な平面における断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図。
【図４】オイルシールの構造を説明するための縦断面図。
【図５】図４におけるＢ−Ｂ断面図。
【図６】図６Ａは、工作用テーブル装置が停止している際のオイルシールの状態を説明するための図。図６Ｂは、外周空間にオイルが流入する際のオイルシールの状態を説明するための図。図６Ｃは、外周空間及び内周空間にオイルが充満した際のオイルシールの状態を説明するための図。
【符号の説明】
【００５６】
７ オイル
１０ 工作用テーブル装置（オイルシール付き装置）
１４ ハウジング
４４ 入力軸（回転軸）
５０ オイルシール
５０ｂ 第１溝部
５０ｄ 第２溝部
５０ｅ 連通孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オイルが注入されたハウジングと、前記ハウジングの内外に貫通する回転軸と、前記ハウジング及び前記回転軸の間に介在される環状のオイルシールと、を有するオイルシール付き装置において、
前記オイルシールは、前記ハウジングと接触する外周面に周方向に沿って凹設された第１溝部と、前記回転軸と接触する内周面に周方向に沿って凹設された第２溝部と、前記第１溝部と第２溝部とを連通する連通孔とを有していることを特徴とするオイルシール付き装置。
【請求項２】
請求項１に記載のオイルシール付き装置において、
前記回転軸が回転することにより、前記第２溝部より先に前記第１溝部に前記オイルが流入することを特徴とするオイルシール付き装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のオイルシール付き装置において、
前記オイルシールの、前記ハウジングと接触する外周面における前記回転軸方向の幅は、前記回転軸と接触する内周面における前記回転軸方向の幅より狭いことを特徴とするオイルシール付き装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のオイルシール付き装置において、
前記オイルシールは、剛性が異なる２種類の弾性部材にて構成され、
前記ハウジングと接触する外周面側に剛性が低い前記弾性部材が用いられ、
前記回転軸と接触する内周面側に剛性が高い前記弾性部材が用いられていることを特徴とするオイルシール付き装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のオイルシール付き装置において、
前記連通孔は、オイルシールの径方向に沿って設けられていることを特徴とするオイルシール付き装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のオイルシール付き装置において、
前記連通孔の径は、前記第１溝部の幅及び第２溝部の幅より小さいことを特徴とするオイルシール付き装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のオイルシール付き装置において、
前記第１溝部に流入した前記オイルは、前記連通孔を通って前記第２溝部へ流入することを特徴とするオイルシール付き装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のオイルシール付き装置において、
前記第２溝部へ流入したオイルにより、前記第２溝部側から前記第１溝部側に向かう方向に作用する圧力が発生することを特徴とするオイルシール付き装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のオイルシール付き装置において、
カムが設けられた入力軸と、前記カムに係合するカムフォロアが固定された出力軸とが前記ハウジングに収容されて構成された工作用テーブル装置の、前記入力軸及び前記出力軸の少なくともいずれか一方とハウジングとの間に、前記オイルシールが介在されて構成されることを特徴とするオイルシール付き装置。
【請求項１０】
環状をなすオイルシールの外周面に周方向に沿って凹設された第１溝部、内周面に周方向に沿って凹設された第２溝部、及び、前記第１溝部と前記第２溝部とが連通される連通孔、を有していることを特徴とするオイルシール。
【請求項１】
オイルが注入されたハウジングと、前記ハウジングの内外に貫通する回転軸と、前記ハウジング及び前記回転軸の間に介在される環状のオイルシールと、を有するオイルシール付き装置において、
前記オイルシールは、前記ハウジングと接触する外周面に周方向に沿って凹設された第１溝部と、前記回転軸と接触する内周面に周方向に沿って凹設された第２溝部と、前記第１溝部と第２溝部とを連通する連通孔とを有していることを特徴とするオイルシール付き装置。
【請求項２】
請求項１に記載のオイルシール付き装置において、
前記回転軸が回転することにより、前記第２溝部より先に前記第１溝部に前記オイルが流入することを特徴とするオイルシール付き装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のオイルシール付き装置において、
前記オイルシールの、前記ハウジングと接触する外周面における前記回転軸方向の幅は、前記回転軸と接触する内周面における前記回転軸方向の幅より狭いことを特徴とするオイルシール付き装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のオイルシール付き装置において、
前記オイルシールは、剛性が異なる２種類の弾性部材にて構成され、
前記ハウジングと接触する外周面側に剛性が低い前記弾性部材が用いられ、
前記回転軸と接触する内周面側に剛性が高い前記弾性部材が用いられていることを特徴とするオイルシール付き装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のオイルシール付き装置において、
前記連通孔は、オイルシールの径方向に沿って設けられていることを特徴とするオイルシール付き装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のオイルシール付き装置において、
前記連通孔の径は、前記第１溝部の幅及び第２溝部の幅より小さいことを特徴とするオイルシール付き装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のオイルシール付き装置において、
前記第１溝部に流入した前記オイルは、前記連通孔を通って前記第２溝部へ流入することを特徴とするオイルシール付き装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のオイルシール付き装置において、
前記第２溝部へ流入したオイルにより、前記第２溝部側から前記第１溝部側に向かう方向に作用する圧力が発生することを特徴とするオイルシール付き装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のオイルシール付き装置において、
カムが設けられた入力軸と、前記カムに係合するカムフォロアが固定された出力軸とが前記ハウジングに収容されて構成された工作用テーブル装置の、前記入力軸及び前記出力軸の少なくともいずれか一方とハウジングとの間に、前記オイルシールが介在されて構成されることを特徴とするオイルシール付き装置。
【請求項１０】
環状をなすオイルシールの外周面に周方向に沿って凹設された第１溝部、内周面に周方向に沿って凹設された第２溝部、及び、前記第１溝部と前記第２溝部とが連通される連通孔、を有していることを特徴とするオイルシール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−１５３１６２（Ｐ２００６−１５３１６２Ａ）
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３４５６３５（Ｐ２００４−３４５６３５）
【出願日】平成１６年１１月３０日（２００４．１１．３０）
【出願人】（３９０００６５８５）株式会社三共製作所 (46)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月３０日（２００４．１１．３０）
【出願人】（３９０００６５８５）株式会社三共製作所 (46)
【Ｆターム（参考）】
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