JP2005520107A - 回転フィードスルー - Google Patents

Abstract

本発明は、回転フィードスルーに関する。この回転フィードスルーは、前ハウジング部（１）において回転可能に支持され、第１のシール面（１３）を有する中空シャフト（４）と、第２のハウジング部（２）において回転可能に取り付けられ、中空シャフト（４）と同軸であり、第１のシール面（１３）と接触する第２のシール面（１４）を有するシールブッシング（１５）とを有する。摩耗を軽減することに加えて、供給される冷却潤滑剤および圧縮空気の漏出による損出を軽減するために、さらに、第２のハウジング部（２）は、供給ライン（４１）と圧縮空気供給ライン（３６）に選択的に装着可能な第１の横方向供給チャネルであって、シールブッシング（１５）の少なくとも１個の半径方向開口部（２４）を介して冷却潤滑剤または圧縮空気を供給する第１の横方向供給チャネル（２７）と、前記のように冷却潤滑剤の供給が行われている間、冷却潤滑剤が送り込まれる第２の供給チャネル（３０）であって、シール面（１３，１４）の接触圧力を増加するために、シールブッシング（１５）の後端を押す圧力ピストン（１８）に冷却潤滑剤を供給する第２の供給チャネル（３０）とを有する。

Description

本発明は、請求項１の全文部分に係る回転フィードスルーに関する。

このようなフィードスルーが機械の回転部分に流体を供給するのに用いられる。特に機械工具の場合、このような回転フィードスルーを用いて機械工具の中空ワーキングスピンドルの中に冷却潤滑剤を供給して工具および／または作業点を冷却または清掃する。標準的な回転フィードスルーの場合、シールされたブッシングまたはシールリングによって回転部分と静止部分との間の接触面を形成し、一方のシール面が他方シール面の上を滑動するようにする。例えば、冷却潤滑剤等の潤滑媒体を供給することについては、二つの滑動面の間のシーリングギャップに潤滑剤を適用して、温度負荷が非常に高くなったり、過度な摩耗やむしれが生じることを防止する。しかし、潤滑性のない媒体を用いなければならない場合もある。つまり、ある種の例では、工具および／または作業ピースを冷却したり、削りカスを除去したりするために、例えば圧縮空気を供給することが必要である。しかし、ここにも問題がある。つまり、滑動面が潤滑されないために、熱の蓄積が増したり、摩耗やむしれが増加することである。

ＤＥ１９９３２３５５Ａ１によれば、このクラスに係る回転フィードスルーは媒体を交換することが周知である。しかし、この文献では、シール面は潤滑性の媒体を供給した場合にのみ接触する。つまり、非潤滑性の媒体を供給した場合には、摩耗やむしれを防止するために、シール面を互いに離しておかねばならない。この結果、漏れが生じる。この漏れによる損失を最小限にするために、回転可能に取り付けられたスリーブの外壁と中空シャフトの内壁との間にシーリングギャップとして追加的な円筒シールが形成されている。

別の種類の回転フィードスルーの場合、滑動面の潤滑と冷却の問題を解決するために、外部からの追加的な冷却剤または潤滑剤を有し、一方が他方の上を滑動するシール要素が設けられている。しかし、これは多額の製造費用がかかる。摩擦熱を継続的に放散するために、追加的な冷却剤や潤滑剤を常に供給、排出しなければならないからだ。

本発明の目的は、導入部で言及した種類の回転フィードスルーを製造することである。このフィードスルーは、より単純な構造を有し、摩耗やむしれが少ないことに加えて、供給する冷却潤滑剤や圧縮空気の漏れによる損失も少ない。

この目的は、請求項１の特徴を有する回転フィードスルーによって達成される。本発明の好適な構造や効果的な改善は、従属項にて規定する。

本発明に係る回転フィードスルーにおいては、冷却潤滑剤または圧縮空気の供給を切り替える場合にも滑動面が接触する。これは、冷却潤滑剤の供給を切替える場合に潤滑面間に隙間ができることを防止する。このような隙間が生じると、未だ供給ライン内にある冷却潤滑剤の漏出につながる可能性がある。したがって、非回転滑動ブッシュに対して中空シャフトの方向に力を加え、その滑動面が常に中空シャフトの滑動面に押しつけられるようにしている。滑動ブッシングに半径方向の導入路によって圧縮空気を供給しても、滑動ブッシングが中空シャフトの滑動面に接触する圧力を大きくするような追加的な軸方向負荷は生じない。冷却潤滑剤の供給によってのみ接触圧力が上昇し、最適なシールが行える。

本発明の更なる特徴および効果は、図面を参照しながら、以下の実施形態の説明を読むことで明らかになる。

図１に示す回転フィードスルーは、前ハウジング部１と後ハウジング部２とを有するハウジングを含む。後部ハウジング部２は接続部材として構成される。これらの部分はシールリング３によってシールされて相互に接続される。中央通路チャネル５を有する中空シャフト４を、前方および後方回転ベアリング６，７によって中心軸８周りで回転するように前部ハウジング部１に装着する。中空シャフト４の前端部では、シールリング９によってシールされる中央通路チャネル５の中に、例えば機械工具作業スピンドルの中空タイロッドが挿入される。中空シャフト４の後端部では、シャフトに回転可能に取り付けられてこのシャフトと共に回転する第１のシールスリーブ１０が設けられている。これは中空シャフト４の後端部において中央通路チャネル５の拡大部１１に挿入されて、環状シール１２によってシールされている。シールスリーブ１０は、回転しないシールブッシング１５の前端シール面１４に接触する後端シール面１３に特徴がある。シールスリーブ１０およびシールブッシング１５は耐摩擦および耐熱物質からなり、セラミック等が好適である。

シールスリーブ１０と同軸であるシールブッシング１５は後ハウジング部２内で軸方向に動くことができ、シールされた状態でシール１６、１７を介して案内される。シールブッシング１５の後端には圧力ピストン１８があり、これは後ハウジング部２に装着された端部キャップ２０上の圧縮バネ１９によって支持されている。圧力ピストン１８は後ハウジング部２の対応する穴２１内でシール２２によってシールされており、前端ペグ２３がシールブッシング１５の後端に挿入されて、シールしていることに特徴がある。シールブッシング１５には数個の半径方向開口部２４が形成されている。これらの開口部はハウジング部２内の第１の環状空間２５に向かって開口している。半径方向開口部２４は、圧力ピストン１８の前端ペグ２３の前端面２６の前に位置するように設けられる。ハウジング部２内で半径方向に延びる第１の供給チャネル２７は第１の環状空間２５に続いている。

圧力ピストン１８の後端面２８と端部キャップ２０との間には第２の環状空間２９があり、第２の半径方向供給チャネル３０がこの環状空間に続いている。これはハウジング部２内で第１の供給チャネル２７の隣に半径方向に配置されている。

回転シールスリーブ１０のシール面１３と回転可能に取り付けられたシールブッシング１５のシール面１４との間の領域には回収空間３１が設けられている。この回収空間に接続するように、半径方向排出ライン３３を有する環状空間３２がハウジング部１内に設けられている。この排出ライン３３を用いて、回転シールスリーブ１０と回転可能に取り付けられたシールブッシング１５との間の接触面から流出して回収空間３１に回収された流体を排出する。シールブッシング１５の環状襟部３４とハウジング部２との間に圧縮バネ３５を配置する。このバネによってシールブッシング１５に対して中空シャフト４の方向に力を加えて、シール面１４を有するシールブッシング１５がシールスリーブ１０のシール面１３に常に押し当てられるようにする。

図２から分かるように、２本の供給チャネル２７，３０が、この図に概略的に示される供給装置に接続される。この供給装置は、圧縮空気源３７からオン−オフバルブ３８および第１のチェックバルブ３９を通って、第１の供給チャネル２７に接続されたライン４０に続く圧縮空気供給ライン３６を含む。この供給装置は、冷却潤滑剤供給ライン４１も有する。この冷却潤滑剤供給ライン４１は、冷却潤滑剤源４２から第２のオン−オフバルブ４３を通って第２の供給チャネル３０に向かって延び、更に、第２のチェックバルブ４５を有するバイパス４４を通って、第１のチェックバルブ３９の下流のライン４０にも延びる。図２に示す、ハウジングの外にあるこの２個のチェックバルブ３９、４５は後ハウジング部２に一体化することもできる。後ハウジング部２には、シール１６，２２の間に設けられた中間空間に続く半径方向開口部４６も形成されている。圧力を開放するために、シール１６，２２間に回収された漏出流体は、前記開口部４６からライン４７によって回収コンテナ４８に排出される。

図２に示す切換位置の場合、オン−オフバルブ３８が閉じられ、第２のオン−オフバルブ４３が作動されている。こうすると、冷却潤滑剤が供給チャネル２７，３０の両方に供給される。冷却潤滑剤を供給チャネル３０に供給することによってシール面１３，１４間の接触圧が増加する。これにより、シールスリーブ１０と非回転シールブッシング１５との間のインターフェイスにライン３６を通って供給された冷却剤の漏出が軽減される。これに対して、圧縮空気が供給されると供給チャネル３０が開放されるので接触圧力が下がり、後端シール面１３，１４に多くの摩耗やむしれが生じることが防止される。

回転フィードスルーの長手方向の断面図である。 冷却潤滑剤および空気と接続された回転フィードスルーを示す図である。

Claims (12)

1. 冷却潤滑剤と空気を回転機械部分に選択的に供給する回転フィードスルーであって、第１のハウジング部（１）に回転可能に支持され、第１のシール面（１３）を有する中空シャフト（４）と、第２のハウジング部（２）内で回転可能に取り付けられ、前記中空シャフト（４）と同軸であって、前記第１のシール面（１３）と接触する第２のシール面（１４）を有するシールブッシング（１５）と、を有する回転フィードスルーにおいて、
   前記第２のハウジング部（２）は、
   冷却剤供給ライン（４１）と圧縮空気供給ライン（３６）を選択的に接続可能な第１の横方向供給チャネル（２７）であって、前記シールブッシング（１５）の少なくとも１個の半径方向開口部（２４）を介して冷却潤滑剤または圧縮空気を供給する第１の横方向供給チャネル（２７）と、
   前記冷却潤滑剤の供給が行われている間、冷却潤滑剤が送り込まれる第２の供給チャネルであって、前記シール面（１３，１４）の接触圧を増加させるために、前記シールブッシング（１５）の後端を押す圧力ピストン（１８）に前記冷却潤滑剤を供給する第２の供給チャネル（３０）と、
   を有することを特徴とする回転フィードスルー。
2. 前記第２のハウジング部（２）に支持された圧縮バネ（３５）によってシールブッシング（１５）に対して中空シャフト（４）の方向に力を加えて、前記シールブッシング（１５）のＳ−流面（１４）が中空シャフト（４）のシール面（１３）に常に押し当てられるようにすることを特徴とする、請求項１に記載の回転フィードスルー。
3. 前記第１のシール面（１３）が、前記中空シャフト（４）に挿入されたシールスリーブ（１０）の後端に設けられたことを特徴とする、請求項１または２に記載の回転フィードスルー。
4. 前記圧力ピストン（１８）が、前記シールブッシング（１５）の後端に挿入されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の回転フィードスルー。
5. 前記圧力ピストン（１８）が、前記シールブッシング（１５）の後端の中にシールされて突出する前端ペグ（２３）を有することを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の回転フィードスルー。
6. 前記圧力ピストン（１８）が、前記第２のハウジング部（２）に装着された後端キャップ（２０）に圧縮バネ（１９）によって支持されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の回転フィードスルー。
7. 前記第１のハウジング部（１）内において、前記中空シャフト（４）のシール面（１３，１４）とシールブッシング（１５）との間のインターフェイスの領域には回収空間（３１）が設けられ、排出ライン（３３）を有する環状空間（３２）が前記回収空間に接続して設けられていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の回転フィードスルー。
8. 前記２本の供給チャネル（２７，３０）は供給装置（３６，３７，４１，４２）に接続し、圧縮空気および冷却潤滑剤を供給することを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の回転フィードスルー。
9. 前記供給装置（３６，３７，４１，４２）は、圧縮空気源（３７）から第１のオン−オフバルブ（３８）と第１のチェックバルブ（３９）とを介して、第１の供給チャネル（２７）に接続されたライン（４０）に続く圧縮空気供給ライン（３６）を有することを特徴とする、請求項８に記載の回転フィードスルー。
10. 前記供給装置（３６，３７，４１，４２）は、冷却潤滑剤源（４２）から第２のオン−オフバルブ（４３）を介して第２の供給チャネル（３０）に続き、第２のチェックバルブ（４５）を有するバイパス（４４）を越えて前記第１のチェックバルブ（３９）の下流の前記ライン（４０）に続く冷却潤滑剤供給ライン（４１）を有することを特徴とする、請求項９に記載の回転フィードスルー。
11. 前記第１のチェックバルブ（３９）が前記第２のハウジング部（２）に一体化されていることを特徴とする、請求項９に記載の回転フィードスルー。
12. 前記第２のチェックバルブ（４５）が前記第２のハウジング部（２）に一体化されていることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の回転フィードスルー。

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