ロータリジョイント
【課題】固定軸部と嵌合孔との摺動隙間内に異物が侵入して堆積固化することに起因する不具合を簡便な構成で有効に防止することができるロータリジョイントを提供することを目的とする。
【解決手段】軸方向の回転流路が設けられた回転シール部および軸方向の固定流路が設けられた固定シール部を同軸配置し、回転シール部の第１のシール面と固定シール部の第２のシール面とを密着させて面シール部を形成する構成のロータリジョイントにおいて、ハウジング部材７に設けられた嵌合孔７ａにフローティングシート８の固定軸部８ａが嵌合する摺動隙間ｇを隙間シール部１２によってシールし、隙間シール部１２の上流側に固定軸部８ａの内部に軸方向に設けられた固定流路８ｆと摺動隙間ｇとを連通させて摺動隙間ｇから固定流路８ｆへの流体の移動を許容する連通部１５を設ける。
【解決手段】軸方向の回転流路が設けられた回転シール部および軸方向の固定流路が設けられた固定シール部を同軸配置し、回転シール部の第１のシール面と固定シール部の第２のシール面とを密着させて面シール部を形成する構成のロータリジョイントにおいて、ハウジング部材７に設けられた嵌合孔７ａにフローティングシート８の固定軸部８ａが嵌合する摺動隙間ｇを隙間シール部１２によってシールし、隙間シール部１２の上流側に固定軸部８ａの内部に軸方向に設けられた固定流路８ｆと摺動隙間ｇとを連通させて摺動隙間ｇから固定流路８ｆへの流体の移動を許容する連通部１５を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転部に流体を送給するために用いられるロータリジョイントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の主軸など作動時に回転状態にある回転部に冷却用のクーラントなどの流体を送給する流体送給機構において、固定された流体送給配管を回転部の流路と接続する流体継手としてロータリジョイントが用いられる。ロータリジョイントは、回転部に結合されて回転する回転軸と流体送給配管に接続される固定軸とを同軸に配置して軸方向に対向させ、それぞれの対向端面に装着された回転シールのシール面を相互に密着させることにより流体の漏洩を防止する構成となっている。この構成により、流体送給配管から回転状態にある回転部へロータリジョイントを介して連続的に流体供給することができる。このような構成のロータリジョイントでは、シール面を密着させるために固定軸側を軸方向に移動させる必要があることから、固定軸はケーシング部などに設けられた嵌合孔に摺動自在に嵌合しており、嵌合孔の内周と固定軸との間に介設されたＯリングなどの隙間シール部材によって、この摺動隙間からの流体の漏れが防止される。
【０００３】
ところでロータリジョイントによる供給対象となる流体には、工作機械に循環使用されるクーラントなど、微少な切削屑などの異物を含んだものが多く、連続して流体を供給する過程において、固定軸と嵌合孔との間の摺動隙間にこれらの異物が侵入することが避けられない。そしてこれらの異物が反復して侵入すると摺動隙間内において堆積固着し、固定軸の円滑な摺動が阻害される結果、ロータリジョイントは正常に作動せずに流体の大量の漏洩などの不具合が生じる。そこでこのような不具合を防止することを目的として、固定軸と嵌合孔との間の摺動隙間への異物侵入を防止する構造のロータリジョイントが提案されている（特許文献１、２参照）。
【０００４】
特許文献１に示す先行技術例では、嵌合孔の内周面に設けられた環状溝内にグリースを常時押し込む構成とすることにより摺動隙間をグリースで充填状態とし、摺動隙間への異物の侵入を防止するようにしている。また特許文献２に示す先行技術例では、固定軸の上流側の端部に屈曲自在なダイヤフラムを装着して、固定軸の流路孔以外に流体が流れないように密封し、これにより摺動隙間への異物の侵入を防止するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４４２６５３８号公報
【特許文献２】特開平３−６１７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら上述の先行技術においては、異物侵入を防止する機構の構成に起因して、以下のような難点があった。まず特許文献１に示す先行技術例では、摺動隙間を充填するグリースが流体に徐々に溶解して充填効果が低下するため、異物侵入の防止効果を安定して確保することが困難であった。また特許文献２に示す先行技術例では、ダイヤフラムは固定軸部の上流側の端部に装着されていることから、摺動隙間の上流側からの流体の侵入は阻害されるものの、流体供給開始時にまだ密着状態となっていない回転シール部から漏洩した流体が、摺動隙間の下流側から侵入することについては防止できない。このため、いずれの先行技術例においても、固定軸部と嵌合孔との摺動隙間内に異物が侵入して堆積固化することに起因する不具合を有効に防止することが困難であった。
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、固定軸部と嵌合孔との摺動隙間内に異物が侵入して堆積固化することに起因する不具合を簡便な構成で有効に防止することができるロータリジョイントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のロータリジョイントは、軸方向の回転流路が設けられ回転軸に装着される回転部および軸方向の固定流路が設けられ保持部材に固定装着される固定部を同軸配置して成り、流体供給源から供給される流体を軸心廻りに回転する前記回転部の回転流路へ前記固定流路を介して送給するロータリジョイントであって、前記回転部に設けられ側端面に前記回転流路が開口した第１のシール面を有する回転シール部と、前記固定流路が前記軸方向に形成され前記保持部材に設けられた嵌合孔に所定の摺動隙間を保って前記軸方向の移動が許容された状態で嵌合する固定軸部を有し、一方側の側端面に前記固定流路が開口した第２のシール面を有する固定シール部と、前記摺動隙間を前記軸方向の移動を許容しながらシールする隙間シール部と、前記流体供給源から前記嵌合孔内へ前記流体を供給して前記固定軸部の他方側を押圧することにより、前記第１のシール面と第２のシール面とを相互に密着させて形成された面シール部と、前記隙間シール部の前記摺動隙間における上流側に設けられ、前記摺動隙間と前記固定流路とを連通させて前記摺動隙間から前記固定流路への流体の移動を許容する連通部とを備えた。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、軸方向の回転流路が設けられた回転シール部および軸方向の固定流路が設けられた固定シール部を同軸配置し、回転シール部の第１のシール面と固定シール部の第２のシール面とを密着させて面シール部を形成する構成のロータリジョイントにおいて、保持部材に設けられた嵌合孔に固定シール部の固定軸部が嵌合する摺動隙間を隙間シール部によってシールし、隙間シール部の摺動隙間における上流側に固定軸部の内部に軸方向に設けられた固定流路と摺動隙間とを連通させて摺動隙間から固定流路への流体の移動を許容する連通部を設けることにより、固定流路内を通過する流体の流速によって生じるエジェクタ効果によって摺動隙間から固定流路への流動を誘起することができ、固定軸部と嵌合孔との摺動隙間内に異物が侵入して堆積固化することに起因する不具合を簡便な構成で有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態におけるロータリジョイント（第１実施例）の断面図
【図２】本発明の一実施の形態におけるロータリジョイント（第１実施例）の部分断面図
【図３】本発明の一実施の形態におけるロータリジョイント（第１実施例）の機能説明図
【図４】本発明の一実施の形態におけるロータリジョイント（第２実施例）の断面図
【図５】本発明の一実施の形態におけるロータリジョイント（第３実施例）の断面図
【図６】本発明の一実施の形態におけるロータリジョイント（第４実施例）の断面図
【図７】本発明の一実施の形態におけるロータリジョイント（第５実施例）の断面図
【図８】本発明の一実施の形態におけるロータリジョイント（第６実施例）の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１を参照して、ロータリジョイント１（第１実施例）の全体構成を説明する。流体送給機構の全体構成を説明する。図１において、ロータリジョイント１は、工作機械のスピンドル軸などの回転軸へ冷却用の流体を送給する流体供給機構に用いられるものであり、軸方向の回転流路が設けられた回転部１ａおよび軸方向の固定流路が設けられた固定部１ｂを同軸配置して構成される。
【００１２】
回転部１ａは回転軸であるスピンドル軸２の流路孔２ａに締結されており、スピンドル軸２は、スピンドルに内蔵されたモータによって回転駆動されて軸心Ａ廻りに回転するとともに、クランプ／アンクランプシリンダによって軸方向の進退動作を行う。また固定部１ｂはケーシング３に流路孔３ｂと連通して設けられた装着孔３ａに、保持部材であるハウジング部材７を介して固定装着されており、スピンドル軸２が挿通するフレーム（図示省略）にボルトなどの締結手段によってケーシング３を着脱自在に締結することにより、固定部１ｂは回転部１ａと同軸に配置される。流路孔３ｂには、流体供給源（図示省略）より液体クーラントや冷却用のエアなどの流体が送給される。
【００１３】
次に各部の詳細構造を説明する。回転部１ａはスピンドル軸２に装着されたロータ４を主体としており、ロータ４は回転軸部４ａの一方側の端部に回転軸部４ａよりも外径が大きいフランジ部４ｂを設け、さらに軸心部に回転流路４ｅを軸方向に設けた形状となっている。回転軸部４ａの外面には雄ねじ部４ｄが設けられており、流路孔２ａの内面には雌ねじ部２ｂが設けられている。雄ねじ部４ｄを雌ねじ部２ｂに螺合させることにより、ロータ４はスピンドル軸２にねじ締結され、Ｏリング６によってねじ締結部が密封される。これにより、回転流路４ｅはスピンドル軸２の流路孔２ａと連通する。
【００１４】
ロータ４の右側（固定部１ｂと対向する側）の側端面には、回転流路４ｅの開孔面を囲む配置で円形状の凹部４ｃが形成されており、凹部４ｃには第１のシールリング５が固定されている。第１のシールリング５はセラミックなどの耐摩耗性に富む硬質材料を、中央部に開口部５ａを有する円環形状に成形したものであり、平滑面に仕上げられた第１のシール面５ｂを外面側にした状態で凹部４ｃに固定される。そしてこの状態では、回転流路４ｅは開口部５ａと連通して第１のシール面５ｂに開口する。上記構成において、第１のシールリング５が固定されたロータ４は、回転部１ａに設けられ側端面に回転流路４ｅが開口した第１のシール面５ｂを有する回転シール部となっている。
【００１５】
次に、ケーシング３に装着される固定部１ｂの構造を説明する。固定部１ｂは、フローティングシート８をハウジング部材７に装着した構成となっている。ケーシング３の装着面３ｃには流路孔３ｂと連通して設けられた装着孔３ａが開口しており、装着孔３ａには固定部１ｂの本体を構成する円筒形状のハウジング部材７が嵌合する。そしてハウジング部材７は、装着面３ｃに設けられたねじ孔（図示省略）にボルト締結され、Ｏリング１１によって装着孔３ａへの嵌合部が密封される。
【００１６】
フローティングシート８は、一方側（図において回転部１ａと対向する側）に円板形状のフランジ部８ｂが設けられ、他方側に固定流路８ｆが軸方向に貫通して形成された固定軸部８ａを有する形状となっている。フランジ部８ｂの左側（回転部１ａと対向する端面）に円堤状に設けられた凸部８ｃ内には、第２のシールリング９が固定されている。第２のシールリング９は第１のシールリング５と同様の硬質材料を中央部に開口部９ａを有する円環形状に成形したものであり、平滑面に仕上げられた第２のシール面９ｂを外面側にした状態でフランジ部８ｂに固定される。そしてこの状態では、固定流路８ｆは開口部９ａと連通して第２のシール面９ｂに開口する。
【００１７】
固定軸部８ａは、ハウジング部材７の中心部に軸方向に貫通して設けられた嵌合孔７ａに、軸方向の移動が許容された状態で嵌合する。すなわち、嵌合孔７ａ、固定軸部８ａの形状・寸法設定により、嵌合孔７ａの内周面７ｂと固定軸部８ａの外周面８ｄとの間に所定の隙間寸法の摺動隙間ｇ（図２参照）が確保されるようになっている。嵌合孔７ａの内周面７ｂにはシール溝７ｃが形成されており、シール溝７ｃには円環状のシール部材であるＯリング１２ａ、バックアップリング１２ｂが嵌合している。嵌合孔７ａに固定軸部８ａが嵌合した状態において、Ｏリング１２ａが外周面８ｄに押し付けられることにより摺動隙間ｇはシールされる。シール溝７ｃ内に嵌合して装着されたＯリング１２ａ、バックアップリング１２ｂは、摺動隙間ｇを固定軸部８ａの軸方向の移動を許容しながらシールする隙間シール部１２を形成する。
【００１８】
すなわち第２のシールリング９が固定されたフローティングシート８は、固定流路が軸方向に形成され保持部材であるハウジング部材７に設けられた嵌合孔７ａに軸方向の移動が許容された状態で嵌合する固定軸部８ａを有し、側端面に固定流路８ｆが開口した第２のシール面９ｂを有する固定シール部となっている。なお本実施の形態においては、フローティングシート８を保持部材としてのハウジング部材７を介してケーシング３に装着する例を示しているが、ケーシング３にフローティングシート８を直接装着するようにしてもよい。この場合には保持部材としてのケーシング３に設けられた嵌合孔に固定軸部８ａを軸方向の移動が許容された状態で嵌合させる。
【００１９】
次に、ロータリジョイント１の動作を説明する。流路孔３ｂを介して嵌合孔７ａ内に供給対象の流体が送給されることにより、この流体圧は固定軸部８ａの他方側（第２のシールリング９の反対側）の側端面８ｅに作用する。これにより、固定軸部８ａは嵌合孔７ａ内で回転部１ａ側へスライドし、第２のシールリング９は第１のシールリング５に対して、側端面８ｅの投影面積に流体圧を乗じた大きさの流体力Ｆで押圧される。この流体力Ｆは第２のシール面９ｂと第１のシール面５ｂとを相互に密着させ、これにより固定流路８ｆから軸廻りに回転状態の回転流路４ｅへ送給される流体の漏洩を防止する面シール部１０が形成される。
【００２０】
このフローティングシート８の軸方向のスライドにおいて、フランジ部８ｂに螺設されたボルト１６およびボルト１６を外包する円筒カラー１７が、ハウジング部材７に軸方向に設けられたガイド孔７ｄ内を摺動することにより、フローティングシート８の軸方向の移動がガイドされるとともに、軸廻りの廻り止めが行われる。
【００２１】
ロータリジョイント１の作動状態においては、送給される流体の圧力によるフローティングシート８の進出と、スピンドル軸２の進退動作によって、面シール部１０のシール面の接離が行われる。すなわちフローティングシート８が後退して第１のシール面５ｂと第２のシール面９ｂとが相互に離隔した状態において、流体が流路孔３ｂに送給されることにより、嵌合孔７ａにおいて流体力Ｆが固定軸部８ａの側端面８ｅに作用して軸方向に押圧する。これにより、フローティングシート８が前進（矢印ａ方向）し、第１のシール面５ｂと第２のシール面９ｂとが当接して相互に密着した面シール部１０が形成される。これにより、固定流路８ｆから回転状態の回転流路４ｅへの流体の送給が行われる。
【００２２】
そしてスピンドル軸２が固定部１ｂに対して相対的に前進（矢印ｄ方向）することにより、フローティングシート８は後退（矢印ｂ方向）し、フランジ部８ｂがハウジング部材７に近接した位置に復帰する。そしてこの状態からスピンドル軸２を相対的に後退（矢印ｃ方向）させることにより、第１のシール面５ｂと第２のシール面９ｂとが相互に離隔した状態に戻る。
【００２３】
次に、図２を参照して、固定軸部８ａに設けられて摺動隙間ｇと固定流路８ｆとを連通させる連通部１５について説明する。図２（ａ）は、図１におけるＢ−Ｂ断面、すなわち固定軸部８ａの隙間シール部１２の上流側における断面を示している。固定軸部８ａにおいて外周面８ｄの全周には円周溝１３が設けられており、さらに固定軸部８ａにおいて固定流路８ｆと円周溝１３とを連結して、複数（ここでは４）の貫通孔１４が放射状に設けられている。
【００２４】
図２（ｂ）に示すように、円周溝１３は嵌合孔７ａの内周面７ｂと固定軸部８ａの外周面８ｄとの間の摺動隙間ｇと連通しており、さらに摺動隙間ｇは貫通孔１４を介して固定流路８ｆと連通している。これにより、嵌合孔７ａに送給された後に摺動隙間ｇ内に進入した流体が、円周溝１３、貫通孔１４を介して固定流路８ｆへ移動することが許容される。したがって、円周溝１３、貫通孔１４は、、隙間シール部１２の摺動隙間ｇにおける上流側に設けられ、摺動隙間ｇと固定流路８ｆとを連通させて摺動隙間ｇから固定流路８ｆへの流体の移動を許容する連通部１５を構成する。そして図１、図２に示す例においては、連通部１５は、固定軸部８ａの外周面８ｄに設けられた円周溝１３と、この円周溝１３と固定流路８ｆとを連結して設けられた貫通孔１４より成る。
【００２５】
次に図３を参照して、上記構成のロータリジョイント１における連通部１５の機能を説明する。図３（ａ）は、流路孔３ｂ（図１）を介して送給され嵌合孔７ａに流入（矢印ｅ）した流体が、固定軸部８ａの固定流路８ｆを流下して回転部１ａ側へ向かって（矢印ｈ）流れるときの状態を示している。このとき供給対象となる流体には、工作機械に循環使用されるクーラントなど、微少な切削屑などの異物１８を含んでいる場合が多く、これらの異物１８の一部は、摺動隙間ｇ内に流れ込む流体（矢印ｆ）とともに摺動隙間ｇ内に進入する。そしてこれらの異物１８の進入が反復して摺動隙間ｇ内において堆積固着すると、固定軸部８ａの円滑な摺動が阻害される結果となる。
【００２６】
このような場合にあっても、本実施の形態に示すロータリジョイント１においては、隙間シール部１２の上流側に設けられた連通部１５の機能により、摺動隙間ｇ内における異物１８の堆積固着を防止することができる。すなわちロータリジョイント１においては、流体は使用条件によって規定される流量・圧力に応じた流速で固定流路８ｆ内を下流へ流れる（矢印ｈ）。これに対し、摺動隙間ｇ内における流体の流れは隙間流れであって抵抗が大きく、さらに下流側において隙間シール部１２によって遮断されていることから、固定流路８ｆ内における流速とは大きな流速差がある。
【００２７】
このため、固定流路８ｆ内における流体の静圧は摺動隙間ｇ内よりも低くなって圧力差が生じ、この圧力差により連通部１５を介して摺動隙間ｇから固定流路８ｆへ、エジェクタ効果によって流動が発生する（矢印ｉ）。そしてこの流動に伴って摺動隙間ｇ内の異物１８もともに固定流路８ｆへ移動し、固定流路８ｆ内の流体とともに下流側へ排出される（矢印ｊ）。したがって、異物１８が摺動隙間ｇ内で堆積固着することに起因して生じる不具合、例えば固定軸部８ａの円滑な摺動が阻害されて面シール部１０が正常に形成されずに流体が大量に漏洩する不具合を防止することができる。
【００２８】
なお、隙間シール部１２としてＯリング１２ａと組み合わせてバックアップリング１２ｂを用いる場合には、以下に説明するようにシール溝７ｃ内や摺動隙間ｇにおいて隙間シール部１２の下流側の範囲に存在する異物を排出する効果を得ることができる。すなわちロータリジョイント１の作動開始時において、嵌合孔７ａに流体が送給され始める過程では、摺動隙間ｇ内には流体が存在せず、固定流路８ｆ内のみを流動する。そしてこの流動によるエジェクタ効果が連通部１５を介して摺動隙間ｇ内に及ぶ。このとき、摺動隙間ｇ内には未だ流体圧が作用していおらずバックアップリング１２ｂはまだＯリング１２ａを押圧していないため、このエジェクタ効果はシール溝７ｃ内や摺動隙間ｇにおいて隙間シール部１２の下流側の範囲にも及ぶ。これにより、ロータリジョイント１の作動・停止を反復する度に、これらの範囲に存在する異物１８を排除するクリーニング効果を得ることができる。
【００２９】
なお本実施の形態のロータリジョイント１は、図１に示す構成に限定されるものではなく、種々のバリエーションが可能である。以下、これらのバリエーションの幾例かを図４〜図８を参照して説明する。まず、図４は第２実施例のロータリジョイント１を示している。この第２実施例は第１実施例においては嵌合孔７ａの内周面７ｂに設けられていた隙間シール部１２に替えて、固定軸部８ａの外周面８ｄに隙間シール部１２Ａを設けた例を示している。すなわち第２実施例においては、隙間シール部１２Ａは、円環状のシール部材であるＯリング１２ａ、バックアップリング１２ｂを固定軸部８ａの外周面８ｄに設けられたシール溝８ｇに嵌合させて成る。
【００３０】
次に図５は、第３実施例のロータリジョイント１を示している。この第３実施例は第１実施例においては固定軸部８ａの外周面８ｄに設けられていた円周溝１３に替えて、嵌合孔７ａの内周面７ｂに円周溝１３Ａを設け、ロータリジョイント１の作動時において円周溝１３Ａと固定流路８ｆとを連結する貫通孔１４Ａを固定軸部８ａに設けた例を示している。すなわち第３実施例においては、隙間シール部１２は、円環状のシール部材であるＯリング１２ａ、バックアップリング１２ｂを嵌合孔７ａの内周面７ｂに設けられたシール溝７ｃに嵌合させて成り、連通部１５Ａは、シール溝７ｃとは別に嵌合孔７ａの内周面７ｂに設けられた円周溝１３Ａと、固定軸部８ａに設けられ固定シール部であるフローティングシート８が移動して面シール部１０が形成された状態において、円周溝１３Ａと固定流路８ｆとを連結する貫通孔１４Ａより成る。
【００３１】
次に図６は第４実施例のロータリジョイント１を示している。この第４実施例においては、隙間シール部１２Ｂは円環状のシール部材であるＯリング１２ａ、バックアップリング１２ｂを嵌合孔７ａの内周面７ｂに設けられたシール溝７ｆに嵌合させて成る。ここでは、シール溝７ｆの形成範囲を通常よりも広く設定し、Ｏリング１２ａ、バックアップリング１２ｂを嵌合装着した状態において、上流側に空隙部７ｆ＊が確保されるように寸法設定される。そして固定軸部８ａには、空隙部７ｆ＊と固定流路８ｆとを連結する貫通孔１４Ｂが設けられている。すなわち第４実施例においては、連通部１５Ｂは、固定軸部８ａに設けられ固定シール部であるフローティングシート８が移動して面シール部１０が形成された状態において、シール溝７ｆの空隙部７ｆ＊とこの空隙部７ｆ＊と固定流路８ｆとを連結して設けられた貫通孔１４Ｂより成る。
【００３２】
次に図７は第５実施例のロータリジョイント１を示している。この第５実施例においては、隙間シール部１２Ｃは円環状のシール部材であるＯリング１２ａ、バックアップリング１２ｂを固定軸部８ａの外周面８ｄに設けられたシール溝８ｈに嵌合させて成る。ここでも第４実施例と同様に、シール溝８ｈの形成範囲を通常よりも広く設定し、Ｏリング１２ａ、バックアップリング１２ｂを嵌合装着した状態において、上流側に空隙部８ｈ＊が確保されるように寸法設定される。そして固定軸部８ａには、空隙部８ｈ＊と固定流路８ｆとを連結する貫通孔１４Ｃが設けられている。すなわち第５実施例においては、連通部１５Ｃは、固定軸部８ａに設けられたシール溝８ｈの空隙部８ｈ＊とこの空隙部８ｈ＊と固定流路８ｆとを連結して設けられた貫通孔１４Ｃより成る。
【００３３】
なお図１〜図７に示す第１実施例〜第５実施例においては、固定軸部８ａにおいて固定流路８ｆを、軸方向に貫通して嵌合孔７ａに開口した形態で設けた例を示しているが、図８に示す第６実施例のように、固定軸部８ａにおいて固定流路８ｆの側端部を閉じる閉塞部８ｉを設けた構成としてもよい。この場合には、嵌合孔７ａにおいて固定軸部８ａの上流側の側端部に対応する範囲の内径を拡大した拡径部７ｅを設け、固定軸部８ａにおいてこの拡径部７ｅの範囲に対応する部分に、拡径部７ｅと外周面８ｄとの間の流路隙間ｓと固定流路８ｆとを連結する貫通孔１９を設ける。
【００３４】
この構成において嵌合孔７ａに送給された流体は、流体圧による流体力Ｆを閉塞部８ｉに作用させるとともに、流路隙間ｓおよび貫通孔１９を介して固定流路８ｆ内に流入し（矢印ｋ）、これにより回転流路４ｅへの流体の送給が行われる。そしてこの構成においても、第１実施例〜第５実施例に示す例と同様に、摺動隙間ｇ内に固着堆積する異物１８を排除する効果を得ることができる。なお図８においては、図１に示す第１実施例を対象としてこの構成を適用した例を示しているが、第２実施例〜第５実施例についても同様にこの構成を適用することができる。
【００３５】
上記説明したように本実施の形態においては、軸方向の回転流路４ｅが設けられたロータ４および軸方向の固定流路８ｆが設けられたフローティングシート８を同軸配置し、ロータ４の第１のシール面５ｂとフローティングシート８の第２のシール面９ｂとを密着させて面シール部１０を形成する構成のロータリジョイント１において、ハウジング部材７に設けられた嵌合孔７ａにフローティングシート８の固定軸部８ａが嵌合する摺動隙間ｇを隙間シール部１２によってシールし、隙間シール部１２の摺動隙間ｇにおける上流側に固定軸部８ａの内部に軸方向に設けられた固定流路８ｆと摺動隙間ｇとを連通させて、摺動隙間ｇから固定流路８ｆへの流体の移動を許容する連通部１５を設けたものである。
【００３６】
これにより、固定流路８ｆ内を通過する流体の流速によって生じるエジェクタ効果によって摺動隙間ｇから固定流路８ｆへの流動を誘起することができ、固定軸部８ａと嵌合孔７ａとの摺動隙間ｇ内に異物が侵入して堆積固化することに起因する不具合を簡便な構成で有効に防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明のロータリジョイントは、固定軸部と嵌合孔との摺動隙間内に異物が侵入して堆積固化することに起因する不具合を簡便な構成で有効に防止することができるという特徴を有し、工作機械の主軸などの回転部に液体クーラントやエアなどの流体を送給する用途に有用である。
【符号の説明】
【００３８】
１ ロータリジョイント
１ａ 回転部
１ｂ 固定部
２ スピンドル軸
３ ケーシング部材
４ ロータ
４ｅ 回転流路
５ 第１のシールリング
５ｂ 第１のシール面
８ フローティングシート
８ａ 固定軸部
８ｆ 固定流路
９ 第２のシールリング
９ｂ 第２のシール面
１０ 面シール部
１２．１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ 隙間シール部
１３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ 円周溝
１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ 貫通孔
１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ 連通部
１８ 異物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転部に流体を送給するために用いられるロータリジョイントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の主軸など作動時に回転状態にある回転部に冷却用のクーラントなどの流体を送給する流体送給機構において、固定された流体送給配管を回転部の流路と接続する流体継手としてロータリジョイントが用いられる。ロータリジョイントは、回転部に結合されて回転する回転軸と流体送給配管に接続される固定軸とを同軸に配置して軸方向に対向させ、それぞれの対向端面に装着された回転シールのシール面を相互に密着させることにより流体の漏洩を防止する構成となっている。この構成により、流体送給配管から回転状態にある回転部へロータリジョイントを介して連続的に流体供給することができる。このような構成のロータリジョイントでは、シール面を密着させるために固定軸側を軸方向に移動させる必要があることから、固定軸はケーシング部などに設けられた嵌合孔に摺動自在に嵌合しており、嵌合孔の内周と固定軸との間に介設されたＯリングなどの隙間シール部材によって、この摺動隙間からの流体の漏れが防止される。
【０００３】
ところでロータリジョイントによる供給対象となる流体には、工作機械に循環使用されるクーラントなど、微少な切削屑などの異物を含んだものが多く、連続して流体を供給する過程において、固定軸と嵌合孔との間の摺動隙間にこれらの異物が侵入することが避けられない。そしてこれらの異物が反復して侵入すると摺動隙間内において堆積固着し、固定軸の円滑な摺動が阻害される結果、ロータリジョイントは正常に作動せずに流体の大量の漏洩などの不具合が生じる。そこでこのような不具合を防止することを目的として、固定軸と嵌合孔との間の摺動隙間への異物侵入を防止する構造のロータリジョイントが提案されている（特許文献１、２参照）。
【０００４】
特許文献１に示す先行技術例では、嵌合孔の内周面に設けられた環状溝内にグリースを常時押し込む構成とすることにより摺動隙間をグリースで充填状態とし、摺動隙間への異物の侵入を防止するようにしている。また特許文献２に示す先行技術例では、固定軸の上流側の端部に屈曲自在なダイヤフラムを装着して、固定軸の流路孔以外に流体が流れないように密封し、これにより摺動隙間への異物の侵入を防止するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４４２６５３８号公報
【特許文献２】特開平３−６１７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら上述の先行技術においては、異物侵入を防止する機構の構成に起因して、以下のような難点があった。まず特許文献１に示す先行技術例では、摺動隙間を充填するグリースが流体に徐々に溶解して充填効果が低下するため、異物侵入の防止効果を安定して確保することが困難であった。また特許文献２に示す先行技術例では、ダイヤフラムは固定軸部の上流側の端部に装着されていることから、摺動隙間の上流側からの流体の侵入は阻害されるものの、流体供給開始時にまだ密着状態となっていない回転シール部から漏洩した流体が、摺動隙間の下流側から侵入することについては防止できない。このため、いずれの先行技術例においても、固定軸部と嵌合孔との摺動隙間内に異物が侵入して堆積固化することに起因する不具合を有効に防止することが困難であった。
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、固定軸部と嵌合孔との摺動隙間内に異物が侵入して堆積固化することに起因する不具合を簡便な構成で有効に防止することができるロータリジョイントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のロータリジョイントは、軸方向の回転流路が設けられ回転軸に装着される回転部および軸方向の固定流路が設けられ保持部材に固定装着される固定部を同軸配置して成り、流体供給源から供給される流体を軸心廻りに回転する前記回転部の回転流路へ前記固定流路を介して送給するロータリジョイントであって、前記回転部に設けられ側端面に前記回転流路が開口した第１のシール面を有する回転シール部と、前記固定流路が前記軸方向に形成され前記保持部材に設けられた嵌合孔に所定の摺動隙間を保って前記軸方向の移動が許容された状態で嵌合する固定軸部を有し、一方側の側端面に前記固定流路が開口した第２のシール面を有する固定シール部と、前記摺動隙間を前記軸方向の移動を許容しながらシールする隙間シール部と、前記流体供給源から前記嵌合孔内へ前記流体を供給して前記固定軸部の他方側を押圧することにより、前記第１のシール面と第２のシール面とを相互に密着させて形成された面シール部と、前記隙間シール部の前記摺動隙間における上流側に設けられ、前記摺動隙間と前記固定流路とを連通させて前記摺動隙間から前記固定流路への流体の移動を許容する連通部とを備えた。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、軸方向の回転流路が設けられた回転シール部および軸方向の固定流路が設けられた固定シール部を同軸配置し、回転シール部の第１のシール面と固定シール部の第２のシール面とを密着させて面シール部を形成する構成のロータリジョイントにおいて、保持部材に設けられた嵌合孔に固定シール部の固定軸部が嵌合する摺動隙間を隙間シール部によってシールし、隙間シール部の摺動隙間における上流側に固定軸部の内部に軸方向に設けられた固定流路と摺動隙間とを連通させて摺動隙間から固定流路への流体の移動を許容する連通部を設けることにより、固定流路内を通過する流体の流速によって生じるエジェクタ効果によって摺動隙間から固定流路への流動を誘起することができ、固定軸部と嵌合孔との摺動隙間内に異物が侵入して堆積固化することに起因する不具合を簡便な構成で有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態におけるロータリジョイント（第１実施例）の断面図
【図２】本発明の一実施の形態におけるロータリジョイント（第１実施例）の部分断面図
【図３】本発明の一実施の形態におけるロータリジョイント（第１実施例）の機能説明図
【図４】本発明の一実施の形態におけるロータリジョイント（第２実施例）の断面図
【図５】本発明の一実施の形態におけるロータリジョイント（第３実施例）の断面図
【図６】本発明の一実施の形態におけるロータリジョイント（第４実施例）の断面図
【図７】本発明の一実施の形態におけるロータリジョイント（第５実施例）の断面図
【図８】本発明の一実施の形態におけるロータリジョイント（第６実施例）の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１を参照して、ロータリジョイント１（第１実施例）の全体構成を説明する。流体送給機構の全体構成を説明する。図１において、ロータリジョイント１は、工作機械のスピンドル軸などの回転軸へ冷却用の流体を送給する流体供給機構に用いられるものであり、軸方向の回転流路が設けられた回転部１ａおよび軸方向の固定流路が設けられた固定部１ｂを同軸配置して構成される。
【００１２】
回転部１ａは回転軸であるスピンドル軸２の流路孔２ａに締結されており、スピンドル軸２は、スピンドルに内蔵されたモータによって回転駆動されて軸心Ａ廻りに回転するとともに、クランプ／アンクランプシリンダによって軸方向の進退動作を行う。また固定部１ｂはケーシング３に流路孔３ｂと連通して設けられた装着孔３ａに、保持部材であるハウジング部材７を介して固定装着されており、スピンドル軸２が挿通するフレーム（図示省略）にボルトなどの締結手段によってケーシング３を着脱自在に締結することにより、固定部１ｂは回転部１ａと同軸に配置される。流路孔３ｂには、流体供給源（図示省略）より液体クーラントや冷却用のエアなどの流体が送給される。
【００１３】
次に各部の詳細構造を説明する。回転部１ａはスピンドル軸２に装着されたロータ４を主体としており、ロータ４は回転軸部４ａの一方側の端部に回転軸部４ａよりも外径が大きいフランジ部４ｂを設け、さらに軸心部に回転流路４ｅを軸方向に設けた形状となっている。回転軸部４ａの外面には雄ねじ部４ｄが設けられており、流路孔２ａの内面には雌ねじ部２ｂが設けられている。雄ねじ部４ｄを雌ねじ部２ｂに螺合させることにより、ロータ４はスピンドル軸２にねじ締結され、Ｏリング６によってねじ締結部が密封される。これにより、回転流路４ｅはスピンドル軸２の流路孔２ａと連通する。
【００１４】
ロータ４の右側（固定部１ｂと対向する側）の側端面には、回転流路４ｅの開孔面を囲む配置で円形状の凹部４ｃが形成されており、凹部４ｃには第１のシールリング５が固定されている。第１のシールリング５はセラミックなどの耐摩耗性に富む硬質材料を、中央部に開口部５ａを有する円環形状に成形したものであり、平滑面に仕上げられた第１のシール面５ｂを外面側にした状態で凹部４ｃに固定される。そしてこの状態では、回転流路４ｅは開口部５ａと連通して第１のシール面５ｂに開口する。上記構成において、第１のシールリング５が固定されたロータ４は、回転部１ａに設けられ側端面に回転流路４ｅが開口した第１のシール面５ｂを有する回転シール部となっている。
【００１５】
次に、ケーシング３に装着される固定部１ｂの構造を説明する。固定部１ｂは、フローティングシート８をハウジング部材７に装着した構成となっている。ケーシング３の装着面３ｃには流路孔３ｂと連通して設けられた装着孔３ａが開口しており、装着孔３ａには固定部１ｂの本体を構成する円筒形状のハウジング部材７が嵌合する。そしてハウジング部材７は、装着面３ｃに設けられたねじ孔（図示省略）にボルト締結され、Ｏリング１１によって装着孔３ａへの嵌合部が密封される。
【００１６】
フローティングシート８は、一方側（図において回転部１ａと対向する側）に円板形状のフランジ部８ｂが設けられ、他方側に固定流路８ｆが軸方向に貫通して形成された固定軸部８ａを有する形状となっている。フランジ部８ｂの左側（回転部１ａと対向する端面）に円堤状に設けられた凸部８ｃ内には、第２のシールリング９が固定されている。第２のシールリング９は第１のシールリング５と同様の硬質材料を中央部に開口部９ａを有する円環形状に成形したものであり、平滑面に仕上げられた第２のシール面９ｂを外面側にした状態でフランジ部８ｂに固定される。そしてこの状態では、固定流路８ｆは開口部９ａと連通して第２のシール面９ｂに開口する。
【００１７】
固定軸部８ａは、ハウジング部材７の中心部に軸方向に貫通して設けられた嵌合孔７ａに、軸方向の移動が許容された状態で嵌合する。すなわち、嵌合孔７ａ、固定軸部８ａの形状・寸法設定により、嵌合孔７ａの内周面７ｂと固定軸部８ａの外周面８ｄとの間に所定の隙間寸法の摺動隙間ｇ（図２参照）が確保されるようになっている。嵌合孔７ａの内周面７ｂにはシール溝７ｃが形成されており、シール溝７ｃには円環状のシール部材であるＯリング１２ａ、バックアップリング１２ｂが嵌合している。嵌合孔７ａに固定軸部８ａが嵌合した状態において、Ｏリング１２ａが外周面８ｄに押し付けられることにより摺動隙間ｇはシールされる。シール溝７ｃ内に嵌合して装着されたＯリング１２ａ、バックアップリング１２ｂは、摺動隙間ｇを固定軸部８ａの軸方向の移動を許容しながらシールする隙間シール部１２を形成する。
【００１８】
すなわち第２のシールリング９が固定されたフローティングシート８は、固定流路が軸方向に形成され保持部材であるハウジング部材７に設けられた嵌合孔７ａに軸方向の移動が許容された状態で嵌合する固定軸部８ａを有し、側端面に固定流路８ｆが開口した第２のシール面９ｂを有する固定シール部となっている。なお本実施の形態においては、フローティングシート８を保持部材としてのハウジング部材７を介してケーシング３に装着する例を示しているが、ケーシング３にフローティングシート８を直接装着するようにしてもよい。この場合には保持部材としてのケーシング３に設けられた嵌合孔に固定軸部８ａを軸方向の移動が許容された状態で嵌合させる。
【００１９】
次に、ロータリジョイント１の動作を説明する。流路孔３ｂを介して嵌合孔７ａ内に供給対象の流体が送給されることにより、この流体圧は固定軸部８ａの他方側（第２のシールリング９の反対側）の側端面８ｅに作用する。これにより、固定軸部８ａは嵌合孔７ａ内で回転部１ａ側へスライドし、第２のシールリング９は第１のシールリング５に対して、側端面８ｅの投影面積に流体圧を乗じた大きさの流体力Ｆで押圧される。この流体力Ｆは第２のシール面９ｂと第１のシール面５ｂとを相互に密着させ、これにより固定流路８ｆから軸廻りに回転状態の回転流路４ｅへ送給される流体の漏洩を防止する面シール部１０が形成される。
【００２０】
このフローティングシート８の軸方向のスライドにおいて、フランジ部８ｂに螺設されたボルト１６およびボルト１６を外包する円筒カラー１７が、ハウジング部材７に軸方向に設けられたガイド孔７ｄ内を摺動することにより、フローティングシート８の軸方向の移動がガイドされるとともに、軸廻りの廻り止めが行われる。
【００２１】
ロータリジョイント１の作動状態においては、送給される流体の圧力によるフローティングシート８の進出と、スピンドル軸２の進退動作によって、面シール部１０のシール面の接離が行われる。すなわちフローティングシート８が後退して第１のシール面５ｂと第２のシール面９ｂとが相互に離隔した状態において、流体が流路孔３ｂに送給されることにより、嵌合孔７ａにおいて流体力Ｆが固定軸部８ａの側端面８ｅに作用して軸方向に押圧する。これにより、フローティングシート８が前進（矢印ａ方向）し、第１のシール面５ｂと第２のシール面９ｂとが当接して相互に密着した面シール部１０が形成される。これにより、固定流路８ｆから回転状態の回転流路４ｅへの流体の送給が行われる。
【００２２】
そしてスピンドル軸２が固定部１ｂに対して相対的に前進（矢印ｄ方向）することにより、フローティングシート８は後退（矢印ｂ方向）し、フランジ部８ｂがハウジング部材７に近接した位置に復帰する。そしてこの状態からスピンドル軸２を相対的に後退（矢印ｃ方向）させることにより、第１のシール面５ｂと第２のシール面９ｂとが相互に離隔した状態に戻る。
【００２３】
次に、図２を参照して、固定軸部８ａに設けられて摺動隙間ｇと固定流路８ｆとを連通させる連通部１５について説明する。図２（ａ）は、図１におけるＢ−Ｂ断面、すなわち固定軸部８ａの隙間シール部１２の上流側における断面を示している。固定軸部８ａにおいて外周面８ｄの全周には円周溝１３が設けられており、さらに固定軸部８ａにおいて固定流路８ｆと円周溝１３とを連結して、複数（ここでは４）の貫通孔１４が放射状に設けられている。
【００２４】
図２（ｂ）に示すように、円周溝１３は嵌合孔７ａの内周面７ｂと固定軸部８ａの外周面８ｄとの間の摺動隙間ｇと連通しており、さらに摺動隙間ｇは貫通孔１４を介して固定流路８ｆと連通している。これにより、嵌合孔７ａに送給された後に摺動隙間ｇ内に進入した流体が、円周溝１３、貫通孔１４を介して固定流路８ｆへ移動することが許容される。したがって、円周溝１３、貫通孔１４は、、隙間シール部１２の摺動隙間ｇにおける上流側に設けられ、摺動隙間ｇと固定流路８ｆとを連通させて摺動隙間ｇから固定流路８ｆへの流体の移動を許容する連通部１５を構成する。そして図１、図２に示す例においては、連通部１５は、固定軸部８ａの外周面８ｄに設けられた円周溝１３と、この円周溝１３と固定流路８ｆとを連結して設けられた貫通孔１４より成る。
【００２５】
次に図３を参照して、上記構成のロータリジョイント１における連通部１５の機能を説明する。図３（ａ）は、流路孔３ｂ（図１）を介して送給され嵌合孔７ａに流入（矢印ｅ）した流体が、固定軸部８ａの固定流路８ｆを流下して回転部１ａ側へ向かって（矢印ｈ）流れるときの状態を示している。このとき供給対象となる流体には、工作機械に循環使用されるクーラントなど、微少な切削屑などの異物１８を含んでいる場合が多く、これらの異物１８の一部は、摺動隙間ｇ内に流れ込む流体（矢印ｆ）とともに摺動隙間ｇ内に進入する。そしてこれらの異物１８の進入が反復して摺動隙間ｇ内において堆積固着すると、固定軸部８ａの円滑な摺動が阻害される結果となる。
【００２６】
このような場合にあっても、本実施の形態に示すロータリジョイント１においては、隙間シール部１２の上流側に設けられた連通部１５の機能により、摺動隙間ｇ内における異物１８の堆積固着を防止することができる。すなわちロータリジョイント１においては、流体は使用条件によって規定される流量・圧力に応じた流速で固定流路８ｆ内を下流へ流れる（矢印ｈ）。これに対し、摺動隙間ｇ内における流体の流れは隙間流れであって抵抗が大きく、さらに下流側において隙間シール部１２によって遮断されていることから、固定流路８ｆ内における流速とは大きな流速差がある。
【００２７】
このため、固定流路８ｆ内における流体の静圧は摺動隙間ｇ内よりも低くなって圧力差が生じ、この圧力差により連通部１５を介して摺動隙間ｇから固定流路８ｆへ、エジェクタ効果によって流動が発生する（矢印ｉ）。そしてこの流動に伴って摺動隙間ｇ内の異物１８もともに固定流路８ｆへ移動し、固定流路８ｆ内の流体とともに下流側へ排出される（矢印ｊ）。したがって、異物１８が摺動隙間ｇ内で堆積固着することに起因して生じる不具合、例えば固定軸部８ａの円滑な摺動が阻害されて面シール部１０が正常に形成されずに流体が大量に漏洩する不具合を防止することができる。
【００２８】
なお、隙間シール部１２としてＯリング１２ａと組み合わせてバックアップリング１２ｂを用いる場合には、以下に説明するようにシール溝７ｃ内や摺動隙間ｇにおいて隙間シール部１２の下流側の範囲に存在する異物を排出する効果を得ることができる。すなわちロータリジョイント１の作動開始時において、嵌合孔７ａに流体が送給され始める過程では、摺動隙間ｇ内には流体が存在せず、固定流路８ｆ内のみを流動する。そしてこの流動によるエジェクタ効果が連通部１５を介して摺動隙間ｇ内に及ぶ。このとき、摺動隙間ｇ内には未だ流体圧が作用していおらずバックアップリング１２ｂはまだＯリング１２ａを押圧していないため、このエジェクタ効果はシール溝７ｃ内や摺動隙間ｇにおいて隙間シール部１２の下流側の範囲にも及ぶ。これにより、ロータリジョイント１の作動・停止を反復する度に、これらの範囲に存在する異物１８を排除するクリーニング効果を得ることができる。
【００２９】
なお本実施の形態のロータリジョイント１は、図１に示す構成に限定されるものではなく、種々のバリエーションが可能である。以下、これらのバリエーションの幾例かを図４〜図８を参照して説明する。まず、図４は第２実施例のロータリジョイント１を示している。この第２実施例は第１実施例においては嵌合孔７ａの内周面７ｂに設けられていた隙間シール部１２に替えて、固定軸部８ａの外周面８ｄに隙間シール部１２Ａを設けた例を示している。すなわち第２実施例においては、隙間シール部１２Ａは、円環状のシール部材であるＯリング１２ａ、バックアップリング１２ｂを固定軸部８ａの外周面８ｄに設けられたシール溝８ｇに嵌合させて成る。
【００３０】
次に図５は、第３実施例のロータリジョイント１を示している。この第３実施例は第１実施例においては固定軸部８ａの外周面８ｄに設けられていた円周溝１３に替えて、嵌合孔７ａの内周面７ｂに円周溝１３Ａを設け、ロータリジョイント１の作動時において円周溝１３Ａと固定流路８ｆとを連結する貫通孔１４Ａを固定軸部８ａに設けた例を示している。すなわち第３実施例においては、隙間シール部１２は、円環状のシール部材であるＯリング１２ａ、バックアップリング１２ｂを嵌合孔７ａの内周面７ｂに設けられたシール溝７ｃに嵌合させて成り、連通部１５Ａは、シール溝７ｃとは別に嵌合孔７ａの内周面７ｂに設けられた円周溝１３Ａと、固定軸部８ａに設けられ固定シール部であるフローティングシート８が移動して面シール部１０が形成された状態において、円周溝１３Ａと固定流路８ｆとを連結する貫通孔１４Ａより成る。
【００３１】
次に図６は第４実施例のロータリジョイント１を示している。この第４実施例においては、隙間シール部１２Ｂは円環状のシール部材であるＯリング１２ａ、バックアップリング１２ｂを嵌合孔７ａの内周面７ｂに設けられたシール溝７ｆに嵌合させて成る。ここでは、シール溝７ｆの形成範囲を通常よりも広く設定し、Ｏリング１２ａ、バックアップリング１２ｂを嵌合装着した状態において、上流側に空隙部７ｆ＊が確保されるように寸法設定される。そして固定軸部８ａには、空隙部７ｆ＊と固定流路８ｆとを連結する貫通孔１４Ｂが設けられている。すなわち第４実施例においては、連通部１５Ｂは、固定軸部８ａに設けられ固定シール部であるフローティングシート８が移動して面シール部１０が形成された状態において、シール溝７ｆの空隙部７ｆ＊とこの空隙部７ｆ＊と固定流路８ｆとを連結して設けられた貫通孔１４Ｂより成る。
【００３２】
次に図７は第５実施例のロータリジョイント１を示している。この第５実施例においては、隙間シール部１２Ｃは円環状のシール部材であるＯリング１２ａ、バックアップリング１２ｂを固定軸部８ａの外周面８ｄに設けられたシール溝８ｈに嵌合させて成る。ここでも第４実施例と同様に、シール溝８ｈの形成範囲を通常よりも広く設定し、Ｏリング１２ａ、バックアップリング１２ｂを嵌合装着した状態において、上流側に空隙部８ｈ＊が確保されるように寸法設定される。そして固定軸部８ａには、空隙部８ｈ＊と固定流路８ｆとを連結する貫通孔１４Ｃが設けられている。すなわち第５実施例においては、連通部１５Ｃは、固定軸部８ａに設けられたシール溝８ｈの空隙部８ｈ＊とこの空隙部８ｈ＊と固定流路８ｆとを連結して設けられた貫通孔１４Ｃより成る。
【００３３】
なお図１〜図７に示す第１実施例〜第５実施例においては、固定軸部８ａにおいて固定流路８ｆを、軸方向に貫通して嵌合孔７ａに開口した形態で設けた例を示しているが、図８に示す第６実施例のように、固定軸部８ａにおいて固定流路８ｆの側端部を閉じる閉塞部８ｉを設けた構成としてもよい。この場合には、嵌合孔７ａにおいて固定軸部８ａの上流側の側端部に対応する範囲の内径を拡大した拡径部７ｅを設け、固定軸部８ａにおいてこの拡径部７ｅの範囲に対応する部分に、拡径部７ｅと外周面８ｄとの間の流路隙間ｓと固定流路８ｆとを連結する貫通孔１９を設ける。
【００３４】
この構成において嵌合孔７ａに送給された流体は、流体圧による流体力Ｆを閉塞部８ｉに作用させるとともに、流路隙間ｓおよび貫通孔１９を介して固定流路８ｆ内に流入し（矢印ｋ）、これにより回転流路４ｅへの流体の送給が行われる。そしてこの構成においても、第１実施例〜第５実施例に示す例と同様に、摺動隙間ｇ内に固着堆積する異物１８を排除する効果を得ることができる。なお図８においては、図１に示す第１実施例を対象としてこの構成を適用した例を示しているが、第２実施例〜第５実施例についても同様にこの構成を適用することができる。
【００３５】
上記説明したように本実施の形態においては、軸方向の回転流路４ｅが設けられたロータ４および軸方向の固定流路８ｆが設けられたフローティングシート８を同軸配置し、ロータ４の第１のシール面５ｂとフローティングシート８の第２のシール面９ｂとを密着させて面シール部１０を形成する構成のロータリジョイント１において、ハウジング部材７に設けられた嵌合孔７ａにフローティングシート８の固定軸部８ａが嵌合する摺動隙間ｇを隙間シール部１２によってシールし、隙間シール部１２の摺動隙間ｇにおける上流側に固定軸部８ａの内部に軸方向に設けられた固定流路８ｆと摺動隙間ｇとを連通させて、摺動隙間ｇから固定流路８ｆへの流体の移動を許容する連通部１５を設けたものである。
【００３６】
これにより、固定流路８ｆ内を通過する流体の流速によって生じるエジェクタ効果によって摺動隙間ｇから固定流路８ｆへの流動を誘起することができ、固定軸部８ａと嵌合孔７ａとの摺動隙間ｇ内に異物が侵入して堆積固化することに起因する不具合を簡便な構成で有効に防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明のロータリジョイントは、固定軸部と嵌合孔との摺動隙間内に異物が侵入して堆積固化することに起因する不具合を簡便な構成で有効に防止することができるという特徴を有し、工作機械の主軸などの回転部に液体クーラントやエアなどの流体を送給する用途に有用である。
【符号の説明】
【００３８】
１ ロータリジョイント
１ａ 回転部
１ｂ 固定部
２ スピンドル軸
３ ケーシング部材
４ ロータ
４ｅ 回転流路
５ 第１のシールリング
５ｂ 第１のシール面
８ フローティングシート
８ａ 固定軸部
８ｆ 固定流路
９ 第２のシールリング
９ｂ 第２のシール面
１０ 面シール部
１２．１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ 隙間シール部
１３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ 円周溝
１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ 貫通孔
１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ 連通部
１８ 異物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向の回転流路が設けられ回転軸に装着される回転部および軸方向の固定流路が設けられ保持部材に固定装着される固定部を同軸配置して成り、流体供給源から供給される流体を軸心廻りに回転する前記回転部の回転流路へ前記固定流路を介して送給するロータリジョイントであって、
前記回転部に設けられ側端面に前記回転流路が開口した第１のシール面を有する回転シール部と、
前記固定流路が前記軸方向に形成され前記保持部材に設けられた嵌合孔に所定の摺動隙間を保って前記軸方向の移動が許容された状態で嵌合する固定軸部を有し、一方側の側端面に前記固定流路が開口した第２のシール面を有する固定シール部と、
前記摺動隙間を前記軸方向の移動を許容しながらシールする隙間シール部と、
前記流体供給源から前記嵌合孔内へ前記流体を供給して前記固定軸部の他方側を押圧することにより、前記第１のシール面と第２のシール面とを相互に密着させて形成された面シール部と、
前記隙間シール部の前記摺動隙間における上流側に設けられ、前記摺動隙間と前記固定流路とを連通させて前記摺動隙間から前記固定流路への流体の移動を許容する連通部とを備えたことを特徴とするロータリジョイント。
【請求項２】
前記連通部は、前記固定軸部の外周面に設けられた円周溝と、この円周溝と前記固定流路とを連結して設けられた貫通孔より成ることを特徴とする請求項１記載のロータリジョイント。
【請求項３】
前記隙間シール部は、円環状のシール部材を前記固定軸部の外周面に設けられたシール溝に嵌合させて成ることを特徴とする請求項２記載のロータリジョイント。
【請求項４】
前記連通部は、前記嵌合孔の内周面に設けられた円周溝と、前記固定軸部に設けられ前記固定シール部が移動して前記面シール部が形成された状態において、前記円周溝と前記固定流路とを連結する貫通孔より成ることを特徴とする請求項１記載のロータリジョイント。
【請求項５】
前記隙間シール部は、円環状のシール部材を前記嵌合孔の内周面に設けられたシール溝に嵌合させて成り、前記連通部は、前記シール溝とは別に前記内周面に設けられた円周溝と、前記固定軸部に設けられ前記固定シール部が移動して前記面シール部が形成された状態において、前記円周溝と前記固定流路とを連結する貫通孔より成ることを特徴とする請求項４記載のロータリジョイント。
【請求項６】
前記隙間シール部は、円環状のシール部材を前記固定軸部の外周面に設けられたシール溝に嵌合させて成り、前記連通部は、前記シール溝とこのシール溝と前記固定流路とを連結して設けられた貫通孔より成ることを特徴とする請求項１記載のロータリジョイント。
【請求項１】
軸方向の回転流路が設けられ回転軸に装着される回転部および軸方向の固定流路が設けられ保持部材に固定装着される固定部を同軸配置して成り、流体供給源から供給される流体を軸心廻りに回転する前記回転部の回転流路へ前記固定流路を介して送給するロータリジョイントであって、
前記回転部に設けられ側端面に前記回転流路が開口した第１のシール面を有する回転シール部と、
前記固定流路が前記軸方向に形成され前記保持部材に設けられた嵌合孔に所定の摺動隙間を保って前記軸方向の移動が許容された状態で嵌合する固定軸部を有し、一方側の側端面に前記固定流路が開口した第２のシール面を有する固定シール部と、
前記摺動隙間を前記軸方向の移動を許容しながらシールする隙間シール部と、
前記流体供給源から前記嵌合孔内へ前記流体を供給して前記固定軸部の他方側を押圧することにより、前記第１のシール面と第２のシール面とを相互に密着させて形成された面シール部と、
前記隙間シール部の前記摺動隙間における上流側に設けられ、前記摺動隙間と前記固定流路とを連通させて前記摺動隙間から前記固定流路への流体の移動を許容する連通部とを備えたことを特徴とするロータリジョイント。
【請求項２】
前記連通部は、前記固定軸部の外周面に設けられた円周溝と、この円周溝と前記固定流路とを連結して設けられた貫通孔より成ることを特徴とする請求項１記載のロータリジョイント。
【請求項３】
前記隙間シール部は、円環状のシール部材を前記固定軸部の外周面に設けられたシール溝に嵌合させて成ることを特徴とする請求項２記載のロータリジョイント。
【請求項４】
前記連通部は、前記嵌合孔の内周面に設けられた円周溝と、前記固定軸部に設けられ前記固定シール部が移動して前記面シール部が形成された状態において、前記円周溝と前記固定流路とを連結する貫通孔より成ることを特徴とする請求項１記載のロータリジョイント。
【請求項５】
前記隙間シール部は、円環状のシール部材を前記嵌合孔の内周面に設けられたシール溝に嵌合させて成り、前記連通部は、前記シール溝とは別に前記内周面に設けられた円周溝と、前記固定軸部に設けられ前記固定シール部が移動して前記面シール部が形成された状態において、前記円周溝と前記固定流路とを連結する貫通孔より成ることを特徴とする請求項４記載のロータリジョイント。
【請求項６】
前記隙間シール部は、円環状のシール部材を前記固定軸部の外周面に設けられたシール溝に嵌合させて成り、前記連通部は、前記シール溝とこのシール溝と前記固定流路とを連結して設けられた貫通孔より成ることを特徴とする請求項１記載のロータリジョイント。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−７６４２２（Ｐ２０１３−７６４２２Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１４９５０（Ｐ２０１１−２１４９５０）
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【特許番号】特許第５０６３８０４号（Ｐ５０６３８０４）
【特許公報発行日】平成２４年１０月３１日（２０１２．１０．３１）
【出願人】（０００１７９３２８）リックス株式会社 (33)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【特許番号】特許第５０６３８０４号（Ｐ５０６３８０４）
【特許公報発行日】平成２４年１０月３１日（２０１２．１０．３１）
【出願人】（０００１７９３２８）リックス株式会社 (33)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]