| 【発明の名称】 |
ロータリジョイントの軸受け構造 |
| 【発明者】 |
【氏名】藤野 紳一
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| 【要約】 |
【課題】コンパクト化を図りながら高速回転を受けても静かな運転と長寿命化を達成できる技術の提供。
【解決手段】軸の一端側にシールリング５ａを有し一対設けた段付部５ａ，９にそれぞれ内輪同士が互いに離反する方向で当接するように備えた一対のころがり軸受け６，７が筒状ボディ１との間に装着された回転管軸５と、筒状ボディ内に摺動自在に支持され他端側に有したシールリング４ａを流体圧などの押圧力にて回転管軸のシールリング５ａに接合させるフローティングシート４を備え、軸受けはサラバネの積層体１２により内輪と外輪同士が相対する方向に付勢力を受けて予圧される。軸受けはアンギュラ型と深溝型のボールベアリングの組み合わせとした構成。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 軸の一端側にシールリングを有すると共に軸上に所定間隔で設けた段付部にそれぞれ内輪同士が互いに離反する方向で当接するようにして備えた一対のころがり軸受けが筒状ボディとの間に装着された回転管軸と、前記筒状ボディ内に摺動自在に支持され他端側に有したシールリングを流体圧またはバネなどの押圧力にて前記回転管軸のシールリングに接合させることにより固定側から回転側に流体を供給可能とさせるフローティングシートと、を備えたロータリジョイントの軸受け構造において、前記転がり軸受けはバネにより内輪と外輪同士が相対する方向に付勢力を受けることにより予圧される予圧付与手段に連設されていることを特徴とするロータリジョイントの軸受け構造。
【請求項２】 前記フローティングシート側配置の転がり軸受けはその外輪の外側であるフローティングシート側を前記筒状ボディの第１の段部に当接すると共に内側を筒状ボディ内周面に設けた固定手段にて当接されて固定状態となり、かつ反フローティングシート側配置の軸受けの外輪は筒状ボディに摺動可能に装着され、前記予圧付与手段のバネは一端側を前記外輪同士の間であって筒状ボディ側に設けた第２の段部に当接することによりその他端側で前記反シールリング側配置の転がり軸受けの外輪を反フローティングシート方向に押圧するように配置されてい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の軸受け構造。
【請求項３】 前記固定手段は前記筒状ボディの内面に嵌合したリングにより設けられると共に前記側面が前記第２の段部とされ、さらに筒状ボディ外周面に貫通した雌ねじ部に螺合させた雄ねじのＶ字状先端を接触させる略Ｖ字状の凹部がリング外周面に配設されており、前記雄ねじを進退させてリングの移動を行なってこのリングのフローティングシート側側面にて軸受けの外輪を押圧して固定させ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の軸受け構造。
【請求項４】 前記バネはサラバネを複数積層して設けたものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれかの項に記載のロータリジョイントの軸受け構造。
【請求項５】 前記一対の転がり軸受けはシールリング側にアンギュラ型が配置され反シールリング側に深溝玉軸受け型が配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちいずれかの項に記載のロータリジョイントの軸受け構造。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種機械に組み込んで使用するのに適したロータリジョイントであって、特に、コンパクト化を図りながら高速回転を受けても静かな運転と長寿命化を達成できるロータリジョイントの軸受け構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、工作機械などの高速回転部分に使用されるロータリジョイントでは、図２に示すように、軸の一端側にシールリング５０を有すると共に軸上に所定間隔で設けた段付部５１、５２にそれぞれ内輪５３、５３同士が互いに離反する方向で当接するようにして一対の転がり軸受け５４、５４が装着された回転管軸５５と、この回転管軸５５のシールリング５０側を奥に収容した状態で前記一対の転がり軸受け５４、５４を内部に嵌着させた筒状ボディ５６と、それにこの筒状ボディ５６内に摺動自在に支持され他端側に有したシールリング５７を流体圧またはバネなどの押圧力にて前記回転管軸のシールリング５０に当接させることにより固定側から回転側に流体を供給させるフローティングシート５８などから構成されており、それにはコンパクト化を図りながら配管などによる外力や振動に対する抵抗を高める目的で、軸受けの作用点間距離を長く設けるため、前記転がり軸受け５４、５４にアンギュラ型を使用して背面組み合わせすると共に前記段付部５２をベアリングナットで形成し、内輪５３、５３同士が接触するまでこのベアリングナットで内輪５３、５３同士を締め付け固定することによりアンギュラ型転がり軸受け５４、５４同士に予圧を付与する手段が設けられている。図中、回転管軸上のマークが各軸受けの接触角による作用点位置を示す。
【０００３】そして、このようなロータリジョイントは、例えば工作機械の主軸などに装着され、回転工具先端側へクーラントなどを供給するのに使用されているが、クーラントによりフローティングシート５８はシールリングを押し付ける力を発生させるため、回転管軸５５は軸心方向に力が作用する。また筒状ボディにはクーラント供給およびドレン用の配管が接続されているが、これが偏心荷重を与えることが多く、高速回転において軸受けに異常な負荷が作用することがある。このような場合、内外輪と転動体との間に僅かな隙間があると滑りなどを起こしその寿命を短めてしまうということがあるので、予め軸受けに予圧をかけて隙間をなくし延命化を図っているのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この従来のロータリジョイントでは、転がり軸受けを背面組み合わせし内輪同士を締め付け固定して予圧を付与する定位置予圧方式であり、部品点数は少なく、また外力に対して強いという利点はあるが、以下に示すような問題がある。
１．内輪への回転管軸圧入によるボール隙間の変化があり、これは軸側、穴側両サイドの仕上げ精度によって一定せず管理が困難である。
２．荷重、温度などによって予圧量が変化し適正予圧量を保持できない場合が生じる。
３．背面組み合わせによる定位置予圧は内輪同士をアキシャル方向へ締め付けることによって行なうから、そのような締め代を有する軸受けは特注品となってコストアップとなる。
４．アンギュラ型軸受けの組み合わせでは高速回転に弱く、単体の８０％程度での使用となり使用先が限定される場合がある。
【０００５】本発明は、上述のような従来の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、各種機械に内蔵して使用するのに適したコンパクトなロータリジョイントであって、特に一般使用の軸受けを使用しても仕上げ精度や温度変化に対して性能が一定していて管理が容易であり、さらに高速回転に適したロータリジョイントの軸受け構造を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、本発明請求項１記載のロータリジョイントの軸受け構造にあっては、軸の一端側にシールリングを有すると共に軸上に所定間隔で設けた段付部にそれぞれ内輪同士が互いに離反する方向で当接するようにして備えた一対のころがり軸受けが筒状ボディとの間に装着された回転管軸と、前記筒状ボディ内に摺動自在に支持され他端側に有したシールリングを流体圧またはバネなどの押圧力にて前記回転管軸のシールリングに接合させることにより固定側から回転側に流体を供給可能とさせるフローティングシートと、を備えたロータリジョイントの軸受け構造において、前記転がり軸受けはバネにより内輪と外輪同士が相対する方向に付勢力を受けることにより予圧される予圧付与手段に連設されていることを特徴とする。
【０００７】請求項２記載のロータリジョイントの軸受け構造にあっては、請求項１記載のロータリジョイントの軸受け構造において、前記フローティングシート側配置の転がり軸受けはその外輪の外側であるフローティングシート側を前記筒状ボディの第１の段部に当接すると共に内側を筒状ボディ内周面に設けた固定手段にて当接されて固定状態となり、かつ反フローティングシート側配置の軸受けの外輪は筒状ボディに摺動可能に装着され、前記予圧付与手段のバネは一端側を前記外輪同士の間であって筒状ボディ側に設けた第２の段部に当接することによりその他端側で前記反シールリング側配置の転がり軸受けの外輪を反フローティングシート方向に押圧するように配置されていることを特徴とする。
【０００８】請求項３記載のロータリジョイントの軸受け構造にあっては、請求項２記載のロータリジョイントの軸受け構造において、前記固定手段は前記筒状ボディの内面に嵌合したリングにより設けられると共に前記側面が前記第２の段部とされ、さらに筒状ボディ外周面に貫通した雌ねじ部に螺合させた雄ねじのＶ字状先端を接触させる略Ｖ字状の凹部がリング外周面に配設されており、前記雄ねじを進退させてリングの移動を行なってこのリングのフローティングシート側側面にて軸受けの外輪を押圧して固定させることを特徴とする。
【０００９】請求項４記載のロータリジョイントの軸受け構造にあっては、請求項１ないし請求項３のうちいずれかの項に記載のロータリジョイントの軸受け構造において、前記バネはサラバネを複数積層して設けたものであることを特徴とする。
【００１０】請求項５記載のロータリジョイントの軸受け構造にあっては、請求項１ないし請求項４のうちいずれかの項に記載のロータリジョイントの軸受け構造において、前記一対の転がり軸受けはシールリング側にアンギュラ型が配置され反シールリング側に深溝玉軸受け型が配置されていることを特徴とする。
【００１１】
【作用】請求項１および請求項２記載のロータリジョイントの軸受け構造にあっては、転がり軸受けは予圧付与手段のバネにより内輪と外輪同士が相対する方向に付勢力を受けることにより予圧される。前記予圧付与手段のバネは一端側を筒状ボディ側に固定し他端側で摺動可能側外輪を押圧するように一カ所配置するだけで両軸受けを同時に予圧し、安価なバネが使用でき、しかも精度の高い特製のベアリングを不要とし、固定側部材や回転側部材の工作精度の程度に左右されることなく一定した押圧力を付与できる。
【００１２】請求項３記載のロータリジョイントの軸受け構造にあっては、雄ねじの進退によりリングを軸心方向に移動させ軸受け外輪を筒状ボディに固定させるから、予め軸受け、リング、バネ、軸受けと順に回転管軸に装着してその軸受けの内輪同士を段部で固定しておき、この一式を筒状ボディに挿入することにより組み立てられる。
【００１３】請求項４記載のロータリジョイントの軸受け構造にあっては、サラバネの複数使用によって反発力一定の部分を十分に求め、この安定部分で予圧を付与し、静かで安定した運転を行なうことができる。
【００１４】請求項５記載のロータリジョイントの軸受け構造にあっては、シールリング側を負荷集中構造としそこに負荷容量の大きいアンギュラ型を配置することにより全長を短縮でき、コンパクトだが耐久性のあるロータリジョイントを経済的に設けることができる。特に、コンパクト化を図りながら高速回転を受けても静かな運転と長寿命化を達成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。図１は本実施の形態のロータリジョイントを示す断面図、図２は要部の拡大図である。
【００１６】まず、このロータリジョイントＡは、工作機械の立て型の主軸終端側に直付けされて工具側にクーラントＣを供給するように設けられたもので説明する。図中１は筒状ボディ、２は筒状ボディ１の軸心上一端側に開設された流体導入口、３は流体導入口２に続くシール穴、４はシール穴３に摺動自在に装着されたフローティングシート、４ａはフローティングシートのシールリング、５は前記軸心上他端側に配置された回転管軸、５ａは回転管軸のシールリング、６は回転管軸５をフローティングシート４側で軸支した転がり軸受けとしてのアンギュラ型ボールベアリング、７は同じく回転管軸５を反フローティングシート側で軸支した深溝型ボールベアリングである。尚、前記フローティングシート側配置のボールベアリング６は、その作用点が前記反フローティングシート側配置のボールベアリング７から離反する向きにセットされている。図中、回転管軸上のマークがその接触角による作用点位置を示す。また、前記ボールベアリング７の外輪は筒状ボディの内径部１ａに対し後述するバネ１２の有する押圧力で摺動可能な状態に嵌合されている。
【００１７】８はベアリングシールであり、その大径部８ａが筒状ボディ１の内径部１ａに嵌合され段付部１ｂで前記フローティングシート側が固定されている。９は止め輪であり、前記ボールベアリング６の内輪をフローティングシート４側で回転管軸５に係止させている。尚、外輪のフローティングシート側は前記ベアリングシール８の大径部８ａを介して筒状ボディ１に固定された状態となっている。１０はその外径側を前記筒状ボディ１の内径部１ａに摺動自在に装着されたリングであり、外周には断面略Ｖ字状凹部１０ａが３カ所等配されている。このＶ字状凹部１０ａはサラモミ加工によって設けるが、外周にＶ字状溝を周設してもよい。１１は筒状ボディ１の外周面から内部に向けて螺設された止めねじであり、そのＶ字型先端（とがり先）を前記リングのＶ字状凹部１０ａの側面に接触させた状態でねじ込むことにより、リング１０のフローティングシート側側面で前記ボールベアリング６の外輪を前記大径部８ａ側に押圧することにより、その外輪を筒状ボディ側に固定させている。
【００１８】１２は前記両ボールベアリング６，７に予圧を付与するバネであり、サラバネを４枚積層して設けられている。そして、このバネ１２は前記ボールベアリング７とリング１０との間に圧縮状態にて装着され、その上端外径側が前記リング１０の側面を押圧し、下端外径側がボールベアリング７の外輪側を押圧するように構成されている。尚、このボールベアリング７の内輪であって反フローティングシート側は前記回転管軸５の段付部５ｂにて固定されており、従って前記止め輪９とこの段付部５ｂとの間にリング１０とバネ１２とが配置された状態となっており、このリング１０、バネ１２、段付部１ｂ，５ｂ、止め輪９が予圧付与手段として作用し合っている。
【００１９】次に本実施の形態の作用および効果を説明する。上述のように構成されたロータリジョイントＡは、まず、流体導入口２が図外のクーラント外部供給源と接続され、回転管軸５が回転軸に連結された状態で機械に装着される。そして、クーラントが供給され回転軸が駆動されることにより、その供給圧力がフローティングシート４を下流側に押圧させた状態でシールリング４ａ，５ａ同士が密着状態で回転し、前記クーラントを固定側から回転側に供給している。次に、圧縮状態で装着されているバネ１２は、まず、ボールベアリング７の外輪からボール、内輪を介し回転管軸５を反フローティングシート側に押圧する。このため、回転管軸５は止め輪９によりアンギュラ型ボールベアリング６の内輪を反フローティングシート側、つまり反作用点方向に押圧する。この場合、アンギュラ型ボールベアリング６の外輪の固定用およびバネ１２の設置用となっているリング１０は筒状ボディ１に固定され軸心方向に不動のものであり、従ってバネ１２の押圧力は一対の軸受けとしてのボールベアリング６，７の両方に予圧を付与した状態となっている。
【００２０】従って、安価なバネの使用により、しかも精度の高い特製のベアリングを不要とし、固定側部材や回転側部材の工作精度に左右されることなく一定した押圧力を付与できる。予めリング１０、バネ１２、ボールベアリング６，７を回転管軸５に装着してその内輪同士を段付部５ｂ，止め輪９で固定しておき、この一式を筒状ボディ１に挿入することにより簡単に組み立てることができる。サラバネの複数使用によって反発力一定の部分を十分に求め、この安定部分で予圧を付与し、静かで安定した運転を行なうことができる。シールリング側を負荷集中構造としそこに負荷容量の大きいアンギュラ型ボールベアリング６を配置することにより全長を短縮でき、コンパクトだが耐久性のあるロータリジョイントを安価に設けることができる。
【００２１】以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限定されるものではない。例えば、フローティングシート構造やフローティングシート側配置のボールベアリング外輪固定は任意に設定することができる。ベアリングの形式およびその組み合わせは任意に設定することもできる。予圧を付与するバネはサラバネに限定されるものではなく、使用形態によってはコイルバネ、波形バネなども任意に設定される。
【００２２】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明のロータリジョイントの軸受け構造にあっては、前記構成としたため、固定側部材や回転側部材の工作精度に左右されることなく一定した押圧力を付与できる。安価なバネと軸受けが使用でき、かつ軸受け、予圧付与手段を装着した回転管軸一式を筒状ボディに挿入することにより簡単に組み立てることができる。サラバネの複数使用によって反発力一定の部分を十分に求め、この安定部分で予圧を付与し、静かで安定した運転を行なうことができる。シールリング側を負荷集中構造としそこに負荷容量の大きいアンギュラ型ボールベアリングを配置することにより全長を短縮でき、特に、コンパクト化を図りながら高速回転を受けても静かな運転と長寿命化を達成することができるなどの効果が得られる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１７９３２８
【氏名又は名称】リックス株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年８月２３日（１９９９．８．２３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０９９８８
【弁理士】
【氏名又は名称】今村 定昭 （外３名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−６５７６０（Ｐ２００１−６５７６０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月１６日（２００１．３．１６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２３６０５５ |
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