CN1837654A

CN1837654A - 防水/防尘结构

Info

Publication number: CN1837654A
Application number: CNA2006100659090A
Authority: CN
Inventors: 河合知彦; 蛯原建三; 见波弘志
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2006-09-27
Anticipated expiration: 2026-03-23
Also published as: EP1704960A1; US20060226609A1; US7319201B2; JP2006266415A; CN100414151C

Abstract

一种简单、廉价的防水/防尘结构，其用于可动机构例如机床设备等，并在固定构件内壁和可动构件外壁之间的相当于固定构件和可动构件之间的间隙入口的部分处设置储液器。可动构件的前缘通过充满储液器的液体LQ而运动。液体LQ将设备内部与外部封隔以防止烟雾、灰尘和其它异物进入。间隙可制造的较宽而不会影响防止异物进入的能力。可动构件的移动方向可以是纵向、侧向、往复、旋转或其组合，这取决于防水/防尘结构所应用的可动机构的类型。液体LQ可以是液压轴承所使用的工作流体或机床所使用的加工流体。

Description

防水/防尘结构

技术领域

本发明涉及一种设备的防水/防尘结构，该设备具有由固定构件和可动构件构成的机构。该防水/防尘结构可用于例如具有可动构件的机床，该可动构件需要精确运动。

背景技术

在具有需要精确运动的可动构件的机构中，例如，机床的可动构件，为了不妨碍可动构件的运动，需要使固定构件和可动构件相互不能固定接触。然而，不使固定构件和可动构件相互固定接触意味着两构件间存在间隙，这反而需要防止流体和颗粒通过该间隙进入机床或其它设备内部。

作为可有效防止流体和颗粒通过此类构件和可动构件间的固定间隙进入设备内部的防水结构/防尘结构，现有技术是在不互相固定接触的固定构件和可动构件之间形成的间隙中形成微小预留空间的曲径环式密封。

图1是表示现有技术构件的曲径环式密封的剖视图。在图1中，附图标记1和2分别表示固定构件和可动构件，且在两构件之间形成了间隙3。通常，可动构件2相对于固定构件1的运动方向是(1)水平的(垂直于纸面)或(2)垂直的(在附图平面内)。然而，运动方向通常使间隙3保持一定，且取决于所应用的机构，运动方向也可以是(1)和(2)的复合方向(就是说，倾斜的垂直方向)。

在此类曲径环式密封中，固定构件1和可动构件2之间的间隙3是微小的，再有，既然不允许构件之间接触，那么各构件(或组成构件的部件)就需要以高精度等级制造，且其必须以更高精度装配。这些需要是不利的，因为其会增加构件和部件成本以及增加组装步骤的数量。此外，虽然曲径环式密封在具有可动机构的设备(例如，机床)的内部和外部之间形成边界，且尽管其很窄，但仍然构成了异物经边界而从设备外部(周围环境)进入到设备内部的路径。

作为结果，如图所示，长时间的使用使得灰尘微粒类和水粒子烟雾等能够进入设备并积存在设备内部。此外，微粒和烟雾成分有时吸附到窄间隙3的内壁上并可阻碍可动构件2的平稳运动。

作为用于防止异物经两构件间的间隙而进入的常规技术，有使用气幕类气流(参照例如JP2004-286109A)的方法。然而，该方法存在的问题是形成气流的机构太复杂。

发明内容

本发明提供简单的防水/防尘结构以解决普通现有技术中在固定构件和可动构件之间存在间隙而产生的上述问题。

本发明的防水/防尘结构用于设备的内部和外部之间的边界。防水/防尘结构包括：固定构件；可动构件，运动时不与固定构件接触，在其与固定构件之间形成间隙区来形成设备内部和外部之间的边界；和储液器，在间隙区容纳液体以使设备内部和外部隔绝。

可动构件可由液压轴承支撑。在该情况下，液压轴承的液压流体可被用作该液体。

使用防水/防尘结构的设备可包括机床。在该情况下，机床中使用的加工流体可用作该液体。

本发明具有如下优点：

(1)虽然使用传统的曲径环式密封可以防止烟雾状微粒和液体经设备上的微小间隙而进入设备内部，但是本发明的防水/防尘结构用液体完全封闭设备内部并因而关闭了异物进入的路径，故而消除了异物进入的可能。再有，由于防水/防尘结构可在固定构件和可动构件之间提供非固定接触，因此此类结构不会妨碍可动构件的精确运动。

(2)本发明的防水/防尘结构不需要固定构件和可动构件之间的间隙特别窄，因此两构件或其组件能以比现有曲径环式密封所需精度低的精度来制造和组装，这就提供了成本上的优势。

(3)本发明的防水/防尘结构这所使用的用于封闭设备内部的液体不需具有特别性，从而不会增加成本。例如，当可动构件由液压轴承支撑时，该液压轴承的工作流体可被用作防水/防尘结构的液体。类似地，当设备是机床时，加工流体可被用作防水/防尘结构的液体。

(4)本发明的防水/防尘结构只需要容纳用来封闭内部的液体，因此不需特别的流动路径或循环装置，这也具有成本优势。

附图说明

图1是表示现有技术的曲径环式密封的剖视图；

图2是表示根据本发明的防水/防尘结构的基本构造的剖视图；

图3A和3B是根据本发明的用于转轴机构的防水/防尘结构的实施例图，其分别表示沿转轴的透视剖视图和沿转轴的垂直剖视图；以及

图4A和4B是根据本发明的用于运动方向高度自由的可动机构的防水/防尘结构的实施例图，其分别表示简化透视图和垂直剖视图。

具体实施方式

下面将参照附图来详细说明本发明的优选实施例。

首先，参照图2来对本发明的防水/防尘结构的基本构造进行描述。图2以可与现有曲径环式密封比较的形式来表示根据本发明的防水/防尘结构的基本构造。必要的结构，其中附图标记10和20分别表示固定构件和可动构件，且两构件间形成间隙30，与现有技术相同。然而，与图1所示的现有结构不同，从设备外部观察，在固定构件10的内壁11和外壁12之间形成的储液器13，设在对应于间隙30的入口处，且储液器13充满液体LQ。

储液器13的深度设计为，在储液器13充满液体LQ时，可动构件20的前缘21在浸入液体LQ中的同时运动。因此，从设备外部观察，储液器13所具有的液体LQ起到了覆盖对应于间隙30入口处的盖的作用。通过该覆盖作用，设备内部区域与外部隔绝，从而防止烟雾、灰尘和其它异物进入。

此外，尽管现有结构(见图1)必须极窄以防止异物进入，但是在根据本发明的结构中，由于可进入异物的入口由液体LQ封闭，所以间隙30可相对较宽，且不至于反过来影响结构防止异物进入的能力。使固定构件10和可动构件20之间的间隙30变宽的能力意味着可降低制造时所需的两构件10、20(或形成这些构件的部件)间的精度，且装配构件的精度也可降低。

因此，使用上述结构，可减少构件或部件的制造成本以及由于将其组装所需的组装步骤数量，这在两方面都具有优势。值得注意的是，可动构件20的前缘21在浸入液体LQ中的同时运动，因此有微量阻力产生，但既然介质主体是液体而不是固体，那么其不会显著阻碍可动构件20的平稳运动。此外，可以想到，根据可动构件20运动的方向和速度，可动构件20的运动可能在液体LQ中产生涟漪。这时，可动构件20的前缘21可根据需要而变得较窄或变为锥形。用于封闭设备内部的液体LQ不需要很特别，因此，如果可动构件20由使用液体来作为工作流体的液压轴承(hydraulic bearing)支撑，那么该工作流体便可用作液体。此外，如果设备是机床，那么加工中所使用的加工流体(就是说，由机床供给到加工点附近的流体)可用作液体。

上述布置还使管理可动构件20的运动方向的容许条件宽松，从而使本发明不仅能适用于可动构件20(1)水平运动(垂直于纸面)和(2)垂直运动(在附图平面内)亦或(1)与(2)的复合运动(就是说，倾斜垂直方向)以使间隙30保持一定的情况，还可适用于在操作过程中间隙30改变的情况。

图3A和3B是根据本发明的用于转轴机构的防水/防尘结构的实施例图，其分别表示沿转轴的透视剖视图和沿转轴的垂直剖视图。在该情况下，可动构件是被支撑的转轴构件50以绕图示的旋转轴A-A’自由旋转。应该注意到，虽然可旋转地支撑转轴构件50的轴承机构未在图中示出，但可以设在例如图示部分之下。

转轴构件50具有在其整个外周延伸的下垂部分51，下垂部分51的大约下半部分插入于固定构件40的内壁部分41和外壁部分42之间。因此，间隙60形成于固定构件40的内壁部分41和可动构件50的下垂部分51之间，其相当于上述基本形式的间隙30。储液器43由内壁部分41的底边和外壁部分42形成，从设备外部观察，其设在对应于进入间隙60的入口处，且储液器43中具有液体LQ。

在当前实施例中，储液器43的深度由外壁部分42的高度决定。例如，如果储液器43中注满液体LQ，那么转轴构件50从底边延伸到液面的部分在浸入到液体LQ中的同时绕转动轴A-A’旋转。因此，从设备外部观察时，储液器43所具有的液体LQ起到了覆盖对应于进入间隙60入口的部分的盖的作用，从而使设备内部与外部隔绝以防止烟雾、灰尘和其它异物进入到设备内部。

再有，由于液体LQ覆盖异物可能进入设备的入口，所以间隙60可在不会影响结构防止异物进入能力的情况下相对较宽。这对外壁部分42和内壁部分41之间的间隙也一样，从而间隙不需制造的特别窄。此外，可降低制造两构件40、50(或形成这些构件的部件)所需的精度，并可降低对其组装所需的精度。其结果，本发明的防水/防尘结构在制造构件或部件的成本及组装所需步骤数量上均具有优势。值得注意的是，在当前实施例中，由于转轴构件50的下垂部分51的一部分在浸入液体LQ中的同时以恒定半径非固定接触地旋转，因此实际上没有波浪产生且基本上不会妨碍转轴构件50的平稳运动。

图4A和4B是根据本发明的用于运动方向高度自由的可动机构的防水/防尘结构的实施例图，其分别表示简化透视图和垂直剖视图。在当前实施例中，可动构件是能够纵向、侧向移动或转动的浮动式可动构件80。可动构件80包括延伸到设备内部的圆柱部分81、顶部82和在顶部82的整个外周延伸的下垂部分83，下垂部分83的大约下半部分插入到固定构件70的内壁部分71和外壁部分72之间。因此，间隙90形成于固定构件70和可动构件80的下垂部分83之间，其相当于上述基本形式的间隙30。

储液器73由内壁部分71的底边和外壁部分72形成，从设备外部观察，其设在对应于进入间隙90的入口处，且储液器73中具有液体LQ。在当前实施例中，储液器73的深度由外壁部分72的高度决定。例如，如果储液器73中注满液体LQ，那么转轴构件80从底边延伸到液面的部分在浸入到液体LQ中的同时能够纵向、侧向移动或转动亦或其复合运动。

因此，从设备外部观察时，储液器73所具有的液体LQ起到了覆盖对应于进入间隙90入口的部分的盖的作用，从而使设备内部与外部隔绝以防止烟雾、灰尘和其它异物进入到设备内部。

再有，由于液体LQ覆盖异物可能进入设备的入口，所以间隙90可在不会影响结构防止异物进入能力的情况下相对较宽。这对内壁部分71和下垂部分83之间的间隙也一样，从而间隙不需制造的特别窄。此外，可降低制造两构件70、80(或形成这些构件的部件)所需的精度，并可降低对其组装所需的精度。

其结果，本发明的防水/防尘结构在制造构件或部件的成本及组装所需步骤数量上均具有优势。值得注意的是，在当前实施例中，既然转轴构件80的下垂部分81的一部分在浸入液体LQ中的同时浮动地运动，那么比图3A和3B所示实施例的情况较易在液体LQ内产生波浪。然而，可以肯定得是，如果没有产生两构件间的直接互相接触的实质性运动，则在固定构件70和可动构件80之间无固定接触。因此，不会较大地妨碍可动构件80的平稳运动。固定构件70和可动构件80的直接接触可通过提供间隙90及内壁部分71和下垂部分83之间的间隙足够宽还有储液器73的深度足够深来避免。

值得注意的是，如上所述，在图3A、3B和图4A、4B所示的实施例中，或在其它实施例中，对于在本发明的防水/防尘结构中所用的液体LQ，如果可动构件(例如，图3A、3B中所示的转轴构件50、图4A、4B中所示的可动构件80)由使用液体LQ来作为其工作流体的液压轴承支撑，那么可使用该工作流体。在该情况下，从液压轴承流出的流体可流向储液器(例如，图3A、3B中所示的储液器43、图4A、4B中所示的储液器73)。此外，如果设备是机床，加工中，例如，切削、磨削等，所使用的全部或部分加工液可作为液体LQ。再有，在本发明的防水/防尘结构适用于多种可动机构时，其被设计成如果因液面上升或液面的涟漪而导致液体LQ从储液器溢出则溢出液体不会到达设备内部。还有，如图2到图4B中所示的任一实施例所示，储液器的内壁高度基本上大于外壁高度，因而，即使有液体LQ溢出到设备外部，也没有液体LQ溅入到设备内部。

Claims

1.一种设备内部和外部之间的边界的防水/防尘结构，包括：

固定构件；

运动时不与所述固定构件接触的可动构件，在其与所述固定构件之间形成间隙区来形成设备内部和外部之间的所述边界；

储液器，在所述间隙区内容纳液体以使设备内部和外部隔绝。

2.根据权利要求1所述的防水/防尘结构，其中所述可动构件由液压轴承支撑，且液压轴承的液压流体被用作所述液体。

3.根据权利要求1所述的防水/防尘结构，其中所述设备包括机床，且机床中使用的加工流体被用作所述液体。