JP2004181586A - 油圧ロータリージョイント及びこれを用いた超仕上機 - Google Patents

Abstract

【課題】高速揺動に適した油圧ロータリージョイント及び超仕上機を提供する。
【解決手段】油圧ロータリージョイントのハウジング２０１と保持筒２０３との境界において、軸方向に油が漏れ出て来る部位に、油の排出溝Ｄとしての周溝２０１ｄ，２０１ｅを設ける。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸受の軌道面を超仕上げする超仕上機であって、油圧ロータリージョイントを用いたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
軸受の軌道面を超仕上げする超仕上機は、軌道面に押し当てる砥石を砥石ヘッドにより保持し、この砥石ヘッドを高速で揺動させる構成を有している。また、砥石を交換する場合や、被加工物（内輪や外輪）を加工位置にローディングする場合には、砥石ヘッドを加工位置から退避させる必要があるため、逃がし（退避）用の油圧シリンダが使用されている。揺動時には、この油圧シリンダも砥石ヘッドと共に揺動する。なお、油圧シリンダへの油圧の供給は、一般に、チューブを介して行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特公平４−２４１８６号公報（第２〜３頁、第２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の超仕上機では、揺動軸中心から離れた位置にある逃がし用の油圧シリンダの慣性モーメントが、揺動を妨げるように作用する。そのため、揺動の高速化（例えば従来の１０００／分から２０００／分へ）が困難である。また、従来の超仕上機は、揺動に伴ってチューブが激しく振動するので、チューブのカプラー部の耐久性に問題がある。従って、揺動の高速化のためには油圧ロータリージョイントの使用が望まれる。しかしながら、従来の市販のロータリージョイントでは、ハウジングと回転軸部材との間に介在するオイルシールが油圧（内圧）により圧迫され、摩擦抵抗が増大し、これが揺動高速化の妨げとなる。従って、従来のロータリージョイントでは、超仕上げ機に油圧を供給することは困難であった。
【０００５】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、高速揺動に適した油圧ロータリージョイント及び超仕上機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ハウジングと、その内側で軸周りに回転自在に保持される筒体とを介して油圧を供給する油圧ロータリージョイントであって、油圧の供給により前記ハウジングと筒体との境界を当該筒体の軸方向に伝って漏れ出て来る油を回収するための排出溝が、当該境界に面して設けられているものである（請求項１）。
上記のような油圧ロータリージョイントでは、ハウジングと筒体との境界を伝って軸方向に油が漏れ出て来た場合、この油は排出溝に回収され、排出される。こうして排出溝は、漏れ油がそれ以上軸方向に流れることを防止する点でオイルシールが存在しているのと同様のシール効果を生じる。従って、オイルシールがないことにより、漏れ出た油の油圧でオイルシールが圧迫され摩擦抵抗が増大するという事態が生じない。
【０００７】
また、上記油圧ロータリージョイント（請求項１）は、二系統の油圧供給路を有し、前記排出溝を、一系統と他系統との間及び、一系統と外部との間にそれぞれ設けたものであってもよい（請求項２）。
この場合、一系統と他系統との間の排出溝は、二系統の油圧間に中立の無圧エリアとして介在し、二系統相互間の遮蔽作用をする。従って、オイルシールが不要となる。また、一系統と外部との間の排出溝は、漏れ油が内圧を増大させて摩擦抵抗が増大することを防止する。
【０００８】
また、本発明は、被加工物に砥石を押し付けた状態で当該砥石を保持する砥石ヘッドを揺動させる超仕上機において、揺動軸周りに揺動する揺動軸部材と、前記揺動軸部材の端部に同軸配置され、砥石を加工位置と退避位置との間で移動させるための複動シリンダと、前記揺動軸と同軸配置された二重管構造の二系統の油圧経路を通して前記複動シリンダに油圧を供給する油圧ロータリージョイントとを有し、前記油圧ロータリージョイントは、ハウジングと、その内側で軸周りに前記油圧経路と一体に揺動自在に保持される筒体とを備え、油圧の供給により前記ハウジングと筒体との境界を当該筒体の軸方向に伝って漏れ出て来る油を回収するための排出溝が、当該境界に面して設けられているものである（請求項３）。
上記のような超仕上機では、複動シリンダ及び油圧経路が揺動軸部材と同軸に配置されているため、その慣性モーメントは、ほとんど揺動の妨げとならない。また、油圧ロータリージョイントのハウジングと筒体との境界を伝って軸方向に油が漏れ出て来た場合、この油は排出溝に回収され、排出される。こうして排出溝は、漏れ油がそれ以上軸方向に流れることを防止する点でオイルシールが存在しているのと同様のシール効果を生じる。従って、オイルシールがないことにより、漏れ出た油の油圧でオイルシールが圧迫され摩擦抵抗が増大するという事態が生じない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、超仕上機の駆動部１００の断面図である。図において、ハウジング１０１の内部には、４個の玉軸受１０２を介して、揺動軸部材１０３が揺動軸Ａ周りに回動自在に設けられている。揺動軸部材１０３は、揺動リンク１０４により、高速で（２０００／分）揺動すなわち交互に逆回動するように構成されている。揺動軸部材１０３の左端側には、後述する砥石ヘッドの逃がし用の油圧シリンダ１０５が、揺動軸部材１０３と同軸に配置されている。油圧シリンダ１０５は、揺動軸部材１０３と蓋１０５ａとによって構成されるシリンダケース内に、ピストンヘッド１０５ｂ及びピストンロッド１０５ｃを備えた複動シリンダである。
【００１０】
上記揺動軸部材１０３の中心軸方向には軸孔１０３ａが形成され、ここに、油圧ロータリージョイント２００から延びるパイプ２０２が挿通されている。パイプ２０２は揺動軸部材１０３と同軸配置され、共に揺動する。パイプ２０２の内部空間は油圧シリンダ１０５の第１油室Ｃ１と連通している。パイプ２０２の外周面と軸孔１０３ａの内壁との間には油路としての隙間Ｇ１が確保され、この隙間Ｇ１は、揺動軸部材１０３の内部に形成された孔１０３ｂを介して、油圧シリンダ１０５の第２油室Ｃ２に連通している。すなわち、パイプ２０２の内外は二重管構造の二系統の油圧経路を構成している。油圧ロータリージョイント２００の保持筒２０３は、揺動軸部材１０３の右端部に嵌入されている。また、油圧ロータリージョイント２００は、回り止め部材１０６によってハウジング１０１に固定されている。ハウジング１０１の下部にはスライドテーブル１０８が設けられており、ハウジング１０１をＺ方向に移動できるようになっている。
【００１１】
図２は、砥石ヘッド１０９の正面図である。また、図３は砥石ヘッド１０９の側面図（但し、一部省略。）である。図２において、揺動軸部材１０３には取付座１１０が固定され、この取付座１１０にピン１１１を介して、砥石ヘッド１０９が取り付けられている。砥石ヘッド１０９は、揺動軸部材１０３がその揺動軸Ａ周りに揺動することにより、揺動する。砥石ヘッド１０９は図のＹ方向に立ち上がる基部１０９ａの上端から、概ね、Ｚ方向、−Ｘ方向、−Ｙ方向の順で延び、最後に−Ｚ方向に延びる図示（図２，図３）のような３次元アーム形状を成している。そして、アームの先端部１０９ｂに、軸受の例えば外輪１の内周に挿入される砥石押し付け装置１１２が設けられている。砥石押し付け装置１１２は、例えばエアシリンダの駆動力によって砥石１１３を軌道面１ａに押し付ける装置である。
【００１２】
また、上記砥石ヘッド１０９は、図２に示すピン１１４を介して、ピストンロッド１０５ｃに取り付けられている。図１に示す位置からピストンロッド１０５ｃが左方へ一定ストローク移動することにより、砥石ヘッド１０９がピン１１４により駆動され、ピン１１１を中心に時計回り方向へ所定角度回動する。段取り時には、このように砥石ヘッド１０９を回動させて、砥石押し付け装置１１２の部分を加工位置から退避させることができる。
【００１３】
図４は、油圧ロータリージョイント２００の断面図である。また、図５は、図４と直交する水平断面図である。図４及び図５において、ハウジング２０１の内側には、二重管構造を有する筒体（パイプ２０２，保持筒２０３）が軸周りに回転自在に保持されている。外側の略円筒状の保持筒２０３は、玉軸受２０４及びメタルブッシュ２０５を介してハウジング２０１に対して回転自在に保持されている。メタルブッシュ２０５は止め輪２０６により軸方向への移動が規制されている。また、オイルシール２０７により、ハウジング２０１と保持筒２０３との隙間が封止されている。ハウジング２０１は、本体部２０１ａと蓋部２０１ｂとを合わせて複数のボルト２０８（１本のみ図示）により互いに締結したものである。
【００１４】
一方、パイプ２０２は、保持筒２０３の内部に内嵌されており、両者は互いに同軸配置されている。パイプ２０２の右端は、シールワッシャ２０９を介してロックナット２１０により保持筒２０３に固定されている。パイプ２０２の内部空間は、蓋部２０１ｂの内洞部２０１ｂ１からポートＰ１に連通している（図５）。保持筒２０３の内壁２０３ａとパイプ２０２の外周面との間には、油を流通させるための隙間Ｇ２が確保されており、この隙間Ｇ２は、保持筒２０３とハウジング２０１とを径方向に貫通する孔２０３ｈ，２０１ｈからポートＰ２に連通している（図５）。孔２０３ｈは保持筒２０３の揺動により位置が変わるため、孔２０１ｈの内周側に周溝２０１ｃが設けられ、この周溝２０１ｃを介して常にポートＰ２と上記隙間Ｇ２とが互いに連通している。また、隙間Ｇ２は、前述の隙間Ｇ１（図１）と連通している。
【００１５】
上記のようにして、ポートＰ１から、パイプ２０２の内部空間を経て、油圧シリンダ１０５の第１油室Ｃ１（図１）に連通する油圧供給路が構成されている。また、ポートＰ２から、隙間Ｇ２，Ｇ１及び孔１０３ｂ（図１）を介して、第２油室Ｃ２に連通する油圧供給路が構成されている。
【００１６】
上記周溝２０１ｃの右側には、他の周溝２０１ｄが設けられている。また、周溝２０１ｃの左側には、さらに他の周溝２０１ｅが設けられている。これらの周溝２０１ｄ，２０１ｅは、ハウジング２０１と保持筒２０３との境界に面して設けられている。周溝２０１ｄ，２０１ｅはハウジング２０１内に形成された内洞部２０１ｆ（図４）を通って、ポートＰ３に連通している。このポートＰ３は、図示しないリザーバタンクに接続される油の回収口である。なお、ポートＰ３以外の、内洞部２０１ｆの加工の便宜上できた孔を塞ぐため、止め栓２１１，２１２が取り付けられている。こうして、周溝２０１ｄ，２０１ｅ及び内洞部２０１ｆは、油の排出溝Ｄを構成している。
【００１７】
上記のように構成された油圧ロータリージョイント２００は、ポートＰ２より高い油圧がポートＰ１に供給されることにより、パイプ２０２の内部空間を通って第１油室Ｃ１に油圧が込められ、ピストンロッド１０５ｃが前進する。これにより、砥石ヘッド１０９は図２のピン１１１を中心に時計回りに回動し、退避動作を行う。逆に、ポートＰ１より高い油圧がポートＰ２に供給されることにより、パイプ２０２の外側の隙間Ｇ２，Ｇ１を通って第２油室Ｃ２に油圧が込められ、ピストンロッド１０５ｃが後退する。これにより、砥石ヘッド１０９は図２のピン１１１を中心に反時計回りに回動し、加工位置へセットされる。
【００１８】
上記ポートＰ１に油圧が供給されると、その油圧により、油が玉軸受２０４を通り抜け、さらにハウジング２０１と保持筒２０３の外周との境界の僅かな隙間を伝って周溝２０１ｄへ漏れ出るが、漏れ出た油は排出溝Ｄに回収され、ポートＰ３から排出されてタンク（図示せず。）に戻る。逆に、ポートＰ２に油圧が供給されると、その油圧により、周溝２０１ｃ内の油がハウジング２０１と保持筒２０３の外周との境界の僅かな隙間を伝って周溝２０１ｄへ漏れ出るが、漏れ出た油は排出溝Ｄに回収され、ポートＰ３から排出されてタンクに戻る。こうして、周溝２０１ｄは、二系統の油圧間に中立の無圧エリアとして介在し、二系統相互間の遮蔽作用をする。すなわち、オイルシールが存在しているのと同様のシール効果が得られる。しかも、オイルシールがないことにより、漏れ出た油の油圧でオイルシールが圧迫され摩擦抵抗が増大するという事態も生じない。従って、摩擦抵抗が小さく抑えられ、保持筒２０３及び揺動軸部材１０３の高速な揺動に適する。
【００１９】
一方、ポートＰ２に油圧が供給されると、その油圧により、周溝２０１ｃ内の油がハウジング２０１と保持筒２０３の外周との境界の僅かな隙間を伝って周溝２０１ｅへ漏れ出るが、漏れ出た油は排出溝Ｄに回収され、ポートＰ３から排出されてタンクに戻る。当該油圧ロータリージョイント２００には唯一オイルシール２０７がハウジング２０１と保持筒２０３との間に存在しているので、仮に、周溝２０１ｅが無かったとすると、漏れ出る油がメタルブッシュ２０５から止め輪２０６を通り抜けてオイルシール２０７を圧迫し、これにより摩擦抵抗が増大して揺動の高速化を妨げる場合があるが、周溝２０１ｅの存在により、このような事態を防止することができる。
【００２０】
上記の構成では、図１に示す油圧シリンダ１０５が揺動軸部材１０３と同軸に配置されているため、油圧シリンダ１０５の慣性モーメントは、ほとんど揺動の妨げとならない。また、上記のように、油圧の供給によりハウジング２０１と保持筒２０３との境界を保持筒２０３の軸方向に伝って漏れ出て来た油は、周溝２０１ｄ，２０１ｅを含む排出溝Ｄにより回収され、排出される。従って、オイルシールが不要となる。これにより、当該油圧ロータリージョイント２００にはオイルシールが一箇所（オイルシール２０７）しか設けられていないことになるため、摩擦抵抗が小さい。従って、高速な揺動が可能となる。なお、オイルシール２０７は、省略することも可能である。
【００２１】
なお、上記の油圧ロータリージョイント２００は、超仕上機に限らず、回動する油圧シリンダ等に油圧を供給する各種機械に適用が可能であり、摩擦抵抗が小さいことによって高速な回動が可能となる。
また、上記の周溝２０１ｄ，２０１ｅの配置や形状は必要に応じて変更可能である。例えば、これらを保持筒２０３側に設けることも可能である。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明は以下の効果を奏する。
請求項１の油圧ロータリージョイントによれば、ハウジングと筒体との境界を伝って軸方向に漏れ出て来た油が排出溝に回収され、排出される。この排出溝は、漏れ油がそれ以上軸方向に流れることを防止する点で、オイルシールがなくても、それが存在しているのと同様のシール効果を生じる。従って、オイルシールがないことにより、漏れ出た油の油圧でオイルシールが圧迫され摩擦抵抗が増大するという事態が生じず、その結果、油圧ロータリージョイントの摩擦抵抗が小さく抑えられ、高速な揺動に適したものとすることができる。
【００２３】
請求項２の油圧ロータリージョイントによれば、一系統と他系統との間の排出溝は、二系統の油圧間に中立の無圧エリアとして介在し、二系統相互間の遮蔽作用をするので、オイルシールが不要となる。また、一系統と外部との間の排出溝は、漏れ油が内圧を増大させて摩擦抵抗が増大することを防止する。従って、二系統の油圧供給路を有する油圧ロータリージョイントの摩擦抵抗を小さく抑え、高速な揺動に適したものとすることができる。
【００２４】
請求項３の超仕上機によれば、複動シリンダ及び油圧経路が揺動軸部材と同軸に配置されているため、その慣性モーメントは、ほとんど揺動の妨げとならない。また、油圧ロータリージョイントのハウジングと筒体との境界を伝って軸方向に漏れ出て来た油が排出溝に回収され、排出される。この排出溝は、漏れ油がそれ以上軸方向に流れることを防止する点で、オイルシールがなくても、それが存在しているのと同様のシール効果を生じる。従って、オイルシールがないことにより、漏れ出た油の油圧でオイルシールが圧迫され摩擦抵抗が増大するという事態が生じず、その結果、摩擦抵抗が小さく抑えられ、高速な揺動に適する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による超仕上機の駆動部の断面図である。
【図２】上記超仕上機の砥石ヘッドの正面図である。
【図３】上記超仕上機の砥石ヘッドの側面図である。
【図４】上記超仕上機に用いる本発明の一実施形態による油圧ロータリージョイントの断面図である。
【図５】図４に示す油圧ロータリージョイントを、図４の断面と直交する水平断面から見た図である。
【符号の説明】
１ 外輪
１０３ 揺動軸部材
１０５ 油圧シリンダ
１０９ 砥石ヘッド
１１３ 砥石
２００ 油圧ロータリージョイント
２０１ ハウジング
２０２ パイプ
２０３ 保持筒
Ｄ 排出溝
Ｇ１，Ｇ２ 隙間
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ ポート

Claims (3)

1. ハウジングと、その内側で軸周りに回転自在に保持される筒体とを介して油圧を供給する油圧ロータリージョイントであって、
   油圧の供給により前記ハウジングと筒体との境界を当該筒体の軸方向に伝って漏れ出て来る油を回収するための排出溝が、当該境界に面して設けられていることを特徴とする油圧ロータリージョイント。
2. 二系統の油圧供給路を有し、前記排出溝を、一系統と他系統との間及び、一系統と外部との間にそれぞれ設けた請求項１記載の油圧ロータリージョイント。
3. 被加工物に砥石を押し付けた状態で当該砥石を保持する砥石ヘッドを揺動させる超仕上機において、
   揺動軸周りに揺動する揺動軸部材と、
   前記揺動軸部材の端部に同軸配置され、砥石を加工位置と退避位置との間で移動させるための複動シリンダと、
   前記揺動軸と同軸配置された二重管構造の二系統の油圧経路を通して前記複動シリンダに油圧を供給する油圧ロータリージョイントとを有し、
   前記油圧ロータリージョイントは、ハウジングと、その内側で軸周りに前記油圧経路と一体に揺動自在に保持される筒体とを備え、油圧の供給により前記ハウジングと筒体との境界を当該筒体の軸方向に伝って漏れ出て来る油を回収するための排出溝が、当該境界に面して設けられていることを特徴とする超仕上機。

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