| 【発明の名称】 |
ロータリジョイントのメカニカルシール潤滑構造 |
| 【発明者】 |
【氏名】藤野 紳一
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| 【要約】 |
【課題】メカニカルシールの潤滑に寄与しにくい気体を取扱う高速機械などへの取り付けに適し特に工作機械など狭小な場所への取り付けが可能な小型化と分解組み立ての容易化を達成した技術を提供する。
【解決手段】フランジ部１４を回り止めピン５にて係止されたフローティングシート２のシール２１と、回転管軸４のシール２２との面合部１８に外部から潤滑剤を付与するメカニカルシール潤滑構造において、回り止めピン５はシール同士の面合部１８に向けたオリフィス１９を有し、回り止めピン５とケーシング１にはオリフィス１９をケーシング外の潤滑剤供給源に連通させる連通路２０，１１が穿孔されている構成。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 軸部をケーシングのシール穴に摺動自在に装着されフランジ部を一つまたは複数の回り止めピンにて係止されたフローティングシートのリング状シール面と、前記フローティングシートと同軸上に回転自在に軸支された回転管軸のシール面とを面合させ、かつ前記シール面同士の面合部に外部から潤滑剤を付与するようにしたロータリジョイントのメカニカルシール潤滑構造において、前記回り止めピンの少なくとも一つには前記シール面同士の面合部に向けたオリフィスを有すると共に、この回り止めピンとケーシングには前記オリフィスをケーシング外の潤滑剤供給源に連通させる連通路が穿孔されていることを特徴とするロータリジョイントのメカニカルシール潤滑構造。
【請求項２】 前記回り止めピンは前記ケーシング内に突設状態で前記フローティングシートを着脱可能な外周形状に形成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メカニカルシール潤滑構造。
【請求項３】 前記シール面同士の少なくとも一方にはシール外周に開口する潤滑溝が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のロータリジョイントのメカニカルシール潤滑構造。
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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、経由する流体がメカニカルシールの潤滑に寄与しにくい気体を取扱う高速機械などへの取り付けに適したロータリジョイントに属し、特に工作機械など狭小な場所への取り付けが可能な小型化と分解組み立ての容易化を達成したロータリジョイントのメカニカルシール潤滑構造に関する。
【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、ケーシング内に配置したフローティングシートのリング状シール面と前記フローティングシートと同軸上に回転自在に軸支した回転管軸のシール面とを、流体圧などにより面合させることにより流路を形成するようにした構造のメカニカルシールを備えている。このフローティングシートは、軸部を前記ケーシングのシール穴に摺動自在に装着する構造のため、フランジ部を一つまたは複数のピンにて係止することにより、回り止めが成されている。
【０００３】この場合、通常のロータリジョイントでは、流通させる液状クーラントなどがシール面同士の間に浸透して油膜を作り潤滑作用を行なうことによって、シール面の摩耗や発熱を低く押え長期間の使用に耐えるようになっているのであるが、近年では環境汚染などの問題から、この液状クーラントなどに代え、ドライエアなどの気体を流通可能としたものの要求があっている。この様に、特に、ドライエアを流通させるようにしたロータリジョイントでは、経由する流体がほとんど潤滑作用を持たないため、シール面同士の間に浸透しても良好な潤滑には寄与しにくいという欠点があったので、前記シール面同士の面合位置に向けたノズルをケーシングの内周面に突設し、そのノズルから前記シール面同士の面合部に対し潤滑剤を噴射などすることにより、強制的に付与するようになっている。この場合、前記シール面同士の少なくとも一方にシール外周に開口する潤滑溝を設けたものもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述したような従来のメカニカルシール潤滑構造では、下記のような問題があった。
１．シールの合わせ面周りは手狭であるので、ケーシング内周面にノズル突設用スペースを確保するため回転管軸のシール取り付け部付近構造物（例えばベアリングシール部材）の後退とそれに伴うケーシングの延長をしなければならず、他機組み込み用としてこの様な全長拡大は望ましくない。
２．ノズルを別製作しケーシングへの取り付け調整などにかかる余分なコストが必要となる。
３．ケーシング内ではノズルがフローティングシートの前面に突設された状態となっているので、フローティングシートやそのシールの保守点検時などにおいては、そのノズルを撤去しなければフローティングシートを取り外すことができず、余分な手間が必要となる。
【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、シール面の油膜形成においてはドライエアのように潤滑機能が期待できないものしか供給されない非常に厳しい雰囲気中でしかも高速回転で使用されるのを前提とし、工作機械など狭小な場所への取り付けができるような小型化と、取り付け後保守点検時に分解組み立てを容易に行うことができるようにしたロータリジョイントのメカニカルシール潤滑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メカニカルシール潤滑構造にあっては、軸部をケーシングのシール穴に摺動自在に装着されフランジ部を一つまたは複数の回り止めピンにて係止されたフローティングシートのリング状シール面と、前記フローティングシートと同軸上に回転自在に軸支された回転管軸のシール面とを面合させ、かつ前記シール面同士の面合部に外部から潤滑剤を付与するようにしたロータリジョイントのメカニカルシール潤滑構造において、前記回り止めピンの少なくとも一つには前記シール面同士の面合部に向けたオリフィスを有すると共に、この回り止めピンとケーシングには前記オリフィスをケーシング外の潤滑剤供給源に連通させる連通路が穿孔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メカニカルシール潤滑構造にあっては、請求項１記載のロータリジョイントのメカニカルシール潤滑構造において、前記回り止めピンは前記ケーシング内に突設状態で前記フローティングシートを着脱可能な外周形状に形成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メカニカルシール潤滑構造にあっては、請求項１または請求項２記載のロータリジョイントのメカニカルシール潤滑構造において、前記シール面同士の少なくとも一方にはシール外周に開口する潤滑溝が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明のロータリジョイントのメカニカルシール潤滑構造にあっては、回り止めピンにオリフィスを設け、このオリフィスはシール面同士の面合部に向けると共に、連通路を介して外部の潤滑剤供給路に連通させていることにより、回転管軸側から伝達される回転力によってフローティングシートが回転するのを阻止し、更にこのフローティングシートの回転停止によりシール面同士が摩擦する面合部に潤滑剤を噴射させることにより、回り止めピンには潤滑剤噴射ノズルを兼用させた状態となっている。従って、ケーシング内に潤滑剤噴射ノズルを突設する余分なスペースを不要とし、ロータリジョイントの小型化を達成することができる。また、フローティングシートの前面にケーシング側からノズルを突設することが不要となっているから、取り付け後、保守点検時にはフローティングシートを簡単に着脱し短時間で点検作業を行うことができる。
【００１０】
【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は実施の形態のメカニカルシール潤滑構造が組み込まれたロータリジョイントを示す断面図、図２は回り止めピン周りの拡大図、図３（イ）は固定側シール材、同（ロ）は回転側シール材を示す正面図である。
【００１１】まず、このロータリジョイントＡは、工作機械の工具側にドライエアＤを供給するように設けられたものであり、図１に示すように、ケーシング１と、フローティングシート２と、シール部３と、回転管軸４と、回り止めピン５とを主要な構成としている。
【００１２】前記ケーシング１は、先端部をベアリング６の装着口と成して有底筒状に形成され、その底部７側内部にシール穴８を有し、底面にはこのシール穴８を外部と連通する流路９を貫通させている。また、その内底部におけるシール穴８周りには軸穴１０と、この軸穴１０をケーシング１の外周面開口に連通させた連通路１１が穿孔されている。１２はその継ぎ手接続用の雌ねじ部である。
【００１３】前記フローティングシート２は、固定側流路と回転側流路とをシール部３と共に連通させるものであって、前記シール穴８に軸部１３が摺動自在に嵌着され、フランジ部１４に貫通穴または切欠１５が設けられ、軸心には流路１６が貫通して設けられている。
【００１４】前記回転管軸４は、先端側を工作機械の主軸にねじ込みすることによって着脱自在に装着するように形成されており、軸心に前記フローティングシート２の流路１６と略同一径の流路１７が貫通して設けられている。この回転管軸４と前記フローティングシート２は軸心を一致させ端面同士を対抗するように配置されている。
【００１５】前記シール部３は、フローティングシート２と回転管軸４との間に介在されるものであって、超硬合金やセラミックによりリング状に形成され、フローティングシート２の端面に固定されるシール材２１と、回転管軸４の端面に固定されるシール材２２の一組よりなる。前記シール材２１は、図３（イ）に示すように、軸心に流通穴２１ａを有し、シール面２１ｂには、前記流通穴２１ａに一端部を連通２１ｆさせた潤滑溝２１ｃと、一端部を外周２１ｄに連通２１ｇさせた潤滑溝２１ｅとが設けられ、それぞれは交互に配置された状態で半径方向でオーバラップｔを確保するが、連続した周状のシール面を形成できる大きさに設けられている。また、前記シール材２２は、図３（ロ）に示すように、軸心に流通穴２２ａを有し、シール面２２ｂは全面平滑に仕上げられている。
【００１６】回り止めピン５は、シール部分の固定側となるフローティングシート２の回り止めと前記シール部３に対して潤滑剤を噴射するノズルを兼用するものであって、前記ケーシング１の軸穴１０に挿入固定された状態で前記フローティングシート２の貫通穴１５を係止するように挿入されている。この回り止めピン５はストレートの円柱状に設けられ、前記フローティングシート２を係止した状態で前記シール材２１，２２の面合部１８に向け、その外周面にオリフィス１９が穿孔されている。また、その軸心には前記軸穴１０内で連通路１１に前記オリフィス１９を連通する連通路２０が穿孔されている。
【００１７】図中２３はリング、２４はリング２３を介してベアリング６に予圧を付与するさらばね、２５はリング２３の止めねじ、２６は第１ベアリングシール、２７は第２ベアリングシールであり、第１ベアリングシール２６は後述する回転管軸４のシールリング２２近辺に配置されている。また、２８はドレン口であり、図示しないが第１ベアリングシール２６にてベアリング側と隔離されたシール部３の配置位置にもドレン口が設けられている。
【００１８】上述のように構成されたロータリジョイントＡは、まず、ケーシング１の流路９からフローティングシート２の流路１６とシール材２１とを経由して、ドライエアＤが回転管軸４側に供給される。この時の流体圧がフローティングシートの軸部１３端面を押圧することから、シール材２１がシール材２２に密着し流路１６を流路１７に密封状態となして連通させる。このため、回転管軸４側では流路１７を経由してドライエアＤを工作機械の主軸側に供給することになる。また、前記フローティングシート２がシール材２１を回転管軸のシール材２２に密着させると、回転管軸側の回転力によってフローティングシート２が共に回転しようとするが、回り止めピン５がその回転を阻止し固定側と回転側の関係を保持することになる。
【００１９】次に、ケーシング１の雌ねじ部１２は、図示しない継ぎ手とパイプを介し外部に配置されたオイルミスト発生器に予め接続されている。そして、オイルミスト発生器からオイルミストｍが供給されると、オイルミストｍはケーシング１の連通路１１から軸穴１０と回り止めピンの連通路２０を介しオリフィス１９から噴射される。この場合、シール面２２ｂは潤滑溝２１ｃの開口面と潤滑溝２１ｅの開口面を密閉し、残りのシール面はシール面２１ｂに密着した状態となっている。つまりシール面２２ｂは潤滑溝の連通２１ｇから溝内部側向けにそれぞれ露出した状態となっているから、前記オリフィス１９から噴射されたオイルミストｍは、前記連通２１ｇから浸入して潤滑溝２１ｅ内でシール面２２ｂに付着する。そして、その付着したオイルはオーバラップｔにより順次内側の潤滑溝２１ｃに導かれ、やがてシール面２２ｂ全面に広がって途切れのない潤滑作用を行なうことになる。また、前記潤滑溝２１ｅ内では、余分なオイルミストｍが少しづつ液滴化して付着し潤滑作用の維持に貢献する。
【００２０】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、回り止めピンの数などは任意に設定できるし、このうちノズル兼用にする数なども任意に設定することができる。オリフィス１９は別材料にて製作し回り止めピン５から突出する様に設けても良い。この場合はフローティングシートの貫通穴１５に前記突出したオリフィスを挿通させるような切欠を設けると良い。潤滑溝２１ｃ、２１ｅなどの形状やその配置，配置数などは任意に設定することができる。ケーシング１やフローティングシート２などの形状も任意である。シール材２１、２２などの形状や取り付け状態は任意に設定することができる。また、シール面の流通穴や潤滑溝の縁部分を角落ししてもよい。
【００２１】
【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メカニカルシール潤滑構造にあっては、前記構成としたため、回り止めピンに潤滑剤の噴射ノズルを兼用させた状態となっている。従って、ケーシング内に潤滑剤噴射ノズルを突設する余分なスペースを不要とし、ロータリジョイントの小型化を達成することができる。また、フローティングシートの前面にケーシング側からノズルを突設することが不要となっているから、取り付け後、保守点検時にはフローティングシートを簡単に着脱し短時間で点検作業を行うことができる。また、ノズルのみの部品およびそれを取り付ける作業なども不要となるから経済的であ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１０月２６日（１９９９．１０．２６） |
| 【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２００１−１２４２７３（Ｐ２００１−１２４２７３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月１１日（２００１．５．１１） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３０３６６６ |
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