JP2013170612A - ロータリジョイント - Google Patents

Abstract

【課題】固定シール部を確実に安定して移動させることができ、動作不良やシール部材への衝撃を有効に防止して流体の外部への漏洩を抑えることができるロータリジョイントを提供することを目的とする。
【解決手段】回転流路４ｅが開口した第１のシール面５ｂを有する回転部１ａと固定流路８ｂが開口した第２のシール面９ｂを有する固定部１ｂとを同軸配置したロータリジョイント１において、固定流路８ｂを上流側流路８ｂ１および下流側流路８ｂ２に隔てる隔壁部８ｃの上流側および下流側に上流側開口８ｆ１、下流側開口８ｆ２を設け、面シール部１０が形成された状態で上流側開口８ｆ１と下流側開口８ｆ２とを流路隙間７ｄを介して連通させ、面シール部１０が開放された状態で上流側開口８ｆ１が流路隙間７ｄの形成範囲から外れて上流側開口８ｆ１と下流側開口８ｆ２との連通状態を遮断する。
【選択図】図３

Description

本発明は、回転部に流体を送給するために用いられるロータリジョイントに関するものである。

工作機械の主軸など作動時に回転状態にある回転部に冷却用のクーラントなどの流体を送給する流体送給機構において、固定された流体送給配管を回転部の流路と接続する流体継手としてロータリジョイントが用いられる。ロータリジョイントは、回転部に結合されて回転する回転軸と流体送給配管に接続される固定軸とを同軸に配置して軸方向に対向させ、それぞれの対向端面に装着されたシール部材のシール面を相互に密着させることにより流体の漏洩を防止する構成となっている。この構成により、流体送給配管から回転状態にある回転部へロータリジョイントを介して連続的に流体を給することができる。

このような構成のロータリジョイントで、工作機械などドローバーを進退させる必要がある用途に用いられるものでは、シール面を密着させるために固定軸側を軸方向に移動させる必要がある。この固定軸の軸方向への移動は、従来より供給される流体の流体力を固定軸の上流側端部に作用させることにより行われる。この固定軸の移動に際して、流体供給開始時においてはシール面が開いた状態からシール面を速やかに閉じさせるため、固定軸に対して下流側方向へ大きな流体力を作用させることが望ましく、またシール面を閉じる際にはシール部材に過度の衝撃を与えず、さらにシール面からの外部への流体の漏洩を極力抑えることが可能な構成であることが望ましい。このような機能条件を満たすため、従来より各種の機構を備えたロータリジョイントが知られている（例えば特許文献１，２参照）。

特許文献１に示す先行技術例では、固定軸の固定流路の上流端にチェック弁を組み込むことにより、流体供給開始時において閉じた状態にあるチェック弁に流体力を作用させ、これにより固定軸を下流側に移動させてシール面を閉じる。そしてこの後流体が継続して供給されて、固定流路の上流側において流体圧がチェック弁のクラッキング圧力を上回ることによりチェック弁が開いて、下流側への流体の流動を許容するようにしている。

また特許文献２に示す先行技術例では、ハウジング内でフローティングシートを軸方向にスライドさせる構成において、フローティングシートの上流端がハウジングに設けられた嵌合凹部に嵌合した状態で流体供給孔が塞がれるような構造とし、流体供給開始時には嵌合凹部に嵌合して流体供給孔を塞いだ状態にあるフローティングシートに流体力を作用させ、これによりフローティングシートを下流側に移動させてシール面を閉じるようにしている。そしてフローティングシートの上流端が嵌合凹部から離脱することにより、流体供給孔が開放されて流体はフローティングシート内に設けられた流路を介して下流側へ流動する。

特開平４−１９１５８７号公報 特開平１１−６３３３５号公報

しかしながら上述の先行技術においては、機構の構成に起因して、それぞれ以下のような難点があった。まず特許文献１に示す先行技術例では、軸方向に移動自在に設けられた固定軸にさらにチェック弁を組み込むことから構造が複雑になるという難点とともに、流体供給に際してチェック弁が流路に介在することによる圧力損失が避けられず、ロータリジョイントの流量特性が低下するという課題があった。

また特許文献２に示す先行技術例では、流体供給動作の都度フローティングシートの上端部を嵌合凹部に嵌脱させる必要があることに起因して、以下のような不具合が生じていた。すなわち、フローティングシートは軸方向にスライド自在に保持されることから、径方向の位置ずれを生じることなく円滑にスライドさせることが困難であり、フローティングシートの嵌合時に正しく嵌合せずにハウジングに衝突する不具合が生じやすい。そしてこの位置ずれによる衝突を避けるために嵌合凹部との填め合い精度を緩くすると、嵌合状態においてフローティングシートに作用する流体力が不十分となり、所期の作用効果が得られない結果となる。

このように上述の先行技術例を含め、従来技術のロータリジョイントには、回転シール部に対して固定シール部を軸方向に移動させる構成において、固定シール部を確実に安定して移動させて動作不良やシール部材への衝撃を有効に防止し、さらに流体の外部への漏洩を抑えることが困難であるという課題があった。

そこで本発明は、固定シール部を確実に安定して移動させて動作不良やシール部材への衝撃を有効に防止し、流体の外部への漏洩を抑えることができるロータリジョイントを提供することを目的とする。

本発明のロータリジョイントは、軸方向の回転流路が設けられ回転軸に装着される回転部および軸方向の固定流路が設けられ保持部材に固定装着される固定部を同軸配置して成り、流体供給源から供給される流体を軸心廻りに回転する前記回転部の回転流路へ前記固定流路を介して送給するロータリジョイントであって、前記回転部に設けられ側端面に前記回転流路が開口した第１のシール面を有する回転シール部と、前記固定流路が前記軸方向に形成され前記保持部材に設けられた嵌合孔に前記軸方向の移動が許容された状態で嵌合する固定軸部を有し、一方側の側端面に前記固定流路が開口した第２のシール面を有する固定シール部と、前記固定流路を上流側流路および下流側流路に隔てる液密の隔壁部と、前記隔壁部の上流側および下流側に位置して設けられそれぞれ前記固定軸部の外周面に開口して前記上流側流路および下流側流路とそれぞれ連通する上流側開口および下流側開口と、前記嵌合孔の内周面に凹状に形成され前記上流側開口および下流側開口と連通可能な流路隙間とを備え、前記流体供給源から前記嵌合孔内へ前記流体を供給して前記固定流路の隔壁部に軸方向下流側の流体力を作用させることにより、前記固定軸部を下流側に移動させて前記第１のシール面と第２のシール面とが相互に密着した面シール部が形成され、前記流路隙間は、前記面シール部が形成された状態において前記上流側開口と下流側開口とをこの流路隙間を介して連通させ、前記第１のシール面と第２のシール面とが相互に離隔して前記面シール部が開放された状態において前記上流側開口および下流側開口の少なくともいずれか１つがこの流路隙間の形成範囲から外れるように設けられている。

本発明によれば、側端面に回転流路が開口した第１のシール面を有する回転シール部と、保持部材に設けられた嵌合孔に軸方向の移動が許容された状態で嵌合する固定軸部を有し、一方側の側端面に固定流路が開口した第２のシール面を有する固定シール部とを備え、流体供給源から嵌合孔内へ流体を供給して固定流路に軸方向下流側への流体力を作用させることにより、固定軸部を下流側に移動させて第１のシール面と第２のシール面とを相互に密着させて面シール部を形成する構成のロータリジョイントにおいて、固定流路を上流側流路および下流側流路に隔てる液密の隔壁部と、隔壁部の上流側および下流側に位置して設けられそれぞれ前記固定軸部の外周面に開口して上流側流路および下流側流路とそれぞれ連通する上流側開口および下流側開口と、嵌合孔の内周面に凹状に形成され上流側開口および下流側開口と連通可能な流路隙間とを設け、面シール部が形成された状態において上流側開口と下流側開口とをこの流路隙間を介して連通させ、面シール部が開放された状態において上流側開口および下流側開口の少なくともいずれか１つがこの流路隙間の形成範囲から外れて連通状態を遮断する構成とすることにより、固定シール部を確実に安定して移動させることができ、動作不良やシール部材への衝撃を有効に防止して流体の外部への漏洩を抑えることができる。

本発明の一実施の形態におけるロータリジョイントの断面図 本発明の一実施の形態におけるロータリジョイントの断面図 本発明の一実施の形態におけるロータリジョイントの動作説明図 本発明の一実施の形態におけるロータリジョイントの機能説明図

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１を参照して、ロータリジョイント１の全体構成を説明する。図１において、ロータリジョイント１は、工作機械のスピンドル軸などの回転軸へ冷却用の流体を送給する流体供給機構に用いられるものであり、軸方向の回転流路が設けられた回転部１ａおよび軸方向の固定流路が設けられた固定部１ｂを同軸配置して構成される。

回転部１ａは回転軸であるスピンドル軸２の流路孔２ａに締結されており、スピンドル軸２は、スピンドルに内蔵されたモータによって回転駆動されて軸心Ａ廻りに回転するとともに、クランプ／アンクランプシリンダによって軸方向の進退動作を行う。また固定部１ｂはケーシング３に流路孔３ｂと連通して設けられた装着孔３ａに、保持部材であるハウジング部材７を介して固定装着されており、スピンドル軸２が挿通するフレーム（図示省略）にボルトなどの締結手段によってケーシング３を着脱自在に締結することにより、固定部１ｂは回転部１ａと同軸に配置される。流路孔３ｂには、流体供給源（図示省略）より液体クーラントや冷却用のエアなどの流体が送給される（矢印ａ）。

次に各部の詳細構造を説明する。回転部１ａはスピンドル軸２に装着されたロータ４を主体としており、ロータ４は回転軸部４ａの一方側の端部に回転軸部４ａよりも外径が大きいフランジ部４ｂを設け、さらに軸心部に回転流路４ｅを軸方向に設けた形状となっている。回転軸部４ａの外面には雄ねじ部４ｄが設けられており、流路孔２ａの内面には雌ねじ部２ｂが設けられている。雄ねじ部４ｄを雌ねじ部２ｂに螺合させることにより、ロータ４はスピンドル軸２にねじ締結され、Ｏリング６によってねじ締結部が密封される。これにより、回転流路４ｅはスピンドル軸２の流路孔２ａと連通する。

ロータ４の右側（固定部１ｂと対向する側）の側端面には、回転流路４ｅの開孔面を囲む配置で円形状の凹部４ｃが形成されており、凹部４ｃには第１のシールリング５が固定されている。第１のシールリング５はセラミックなどの耐摩耗性に富む硬質材料を、中央部に開口部５ａを有する円環形状に成形したものであり、平滑面に仕上げられた第１のシール面５ｂを外面側にした状態で凹部４ｃに固定される。そしてこの状態では、回転流路４ｅは開口部５ａと連通して第１のシール面５ｂに開口する。上記構成において、第１のシールリング５が固定されたロータ４は、回転部１ａに設けられ側端面に回転流路４ｅが開口した第１のシール面５ｂを有する回転シール部となっている。

次に、ケーシング３に装着される固定部１ｂの構造を説明する。固定部１ｂは、フローティングシート８をハウジング部材７に装着した構成となっている。ケーシング３の装着面３ｃには流路孔３ｂと連通して設けられた装着孔３ａが開口しており、装着孔３ａには固定部１ｂの本体を構成する円筒形状のハウジング部材７から延出して設けられた嵌合凸部７ｅが嵌合する。そしてハウジング部材７は、装着面３ｃに設けられたねじ孔にボルトによって（図示省略）締結され（ボルト軸線Ｂ参照）、Ｏリング１２によって装着孔３ａへの嵌合部が密封される。

フローティングシート８は、一方側（図において回転部１ａと対向する側）に円板形状のフランジ部８ｄが設けられ、他方側に固定流路８ｂが軸方向に貫通して形成された固定軸部８ａを有する形状となっている。ここで、本実施の形態においては、固定軸部８ａには液密の隔壁部８ｃが設けられており、固定流路８ｂは隔壁部８ｃによって上流側流路８ｂ１および下流側流路８ｂ２に隔てられている。そして、隔壁部８ｃの上流側および下流側に位置して、それぞれ複数（ここでは４つ）の上流側開口８ｆ１、下流側開口８ｆ２が設けられている。

上流側開口８ｆ１、下流側開口８ｆ２は、固定軸部８ａの外周面に９０度等配の放射状に開口して設けられており、上流側流路８ｂ１および下流側流路８ｂ２とそれぞれ連通する。上流側開口８ｆ１、下流側開口８ｆ２は、後述する流路隙間７ｄとともに上流側流路８ｂ１と下流側流路８ｂ２との連通状態を選択的に切り替える機能を有している。上流側開口８ｆ１、下流側開口８ｆ２の径寸法および個数は、固定流路８ｂの流路径やロータリジョイント１に求められる定格流量に基づいて決定される。

フランジ部８ｄの左側端面（回転部１ａと対向する端面）には、固定流路８ｂの開孔面を囲む配置で円形状の凹部８ｅが形成されており、凹部８ｅには第２のシールリング９が固定されている。第２のシールリング９は第１のシールリング５と同様の硬質材料を中央部に開口部９ａを有する円環形状に成形したものであり、平滑面に仕上げられた第２のシール面９ｂを外面側にした状態でフランジ部８ｄに固定される。そしてこの状態では、固定流路８ｂの下流側流路８ｂ２は開口部９ａと連通して第２のシール面９ｂに開口する。

固定軸部８ａは、ハウジング部材７の中心部に軸方向に貫通して設けられた嵌合孔７ａ（図２参照）に、軸方向の移動が許容された状態で嵌合する。すなわち、嵌合孔７ａ、固定軸部８ａの形状・寸法設定により、嵌合孔７ａの内周面７ｂと固定軸部８ａの外周面との間に所定の隙間寸法の摺動隙間が確保されるようになっている。ハウジング部材７の嵌合孔７ａには、内周面７ｂから突出して廻り止めガイド用のガイドピン１３が植設されており、ガイドピン１３は固定軸部８ａにおいて隔壁部８ｃの上流側の外周面に軸方向に設けられたガイド溝８ｇに嵌合している。

嵌合孔７ａの内周面７ｂにはシール溝７ｃが形成されており、シール溝７ｃにはＯリング１１が嵌合している。これにより、固定軸部８ａの摺動隙間からの流体の漏洩がシールされる。また嵌合孔７ａの内周面７ｂには、シール溝７ｃの上流側に位置して、内周面７ｂを凹状に削り込んだ形状の流路隙間７ｄが、上流側開口８ｆ１、下流側開口８ｆ２と連通可能に形成されている。流路隙間７ｄの形成範囲は、図１に示す状態において上流側開口８ｆ１が流路隙間７ｄの形成範囲から外れて上流側開口８ｆ１と下流側開口８ｆ２との連通を遮断し、図２に示す状態において上流側開口８ｆ１、下流側開口８ｆ２が流路隙間７ｄを介して連通するように設定されている。

なお、流路隙間７ｄの形成形態としては、内周面７ｂの全周にわたって連続した環状溝形状としてもよく、また内周面７ｂにおいて上流側開口８ｆ１、下流側開口８ｆ２の形成位置に対応して軸方向に形成された線状溝形状としてもよい。さらに複数の環状溝と線状溝とを組み合わせて、流路隙間７ｄとして所望の流路パターンを内周面７ｂに形成するようにしてもよい。そしてこの流路パターンを上流側開口８ｆ１、下流側開口８ｆ２と組み合わせることにより、上流側開口８ｆ１と下流側開口８ｆ２との連通／連通遮断の切替をより望ましい形態で行うことができる。

上記構成において第２のシールリング９が固定されたフローティングシート８は、固定流路８ｂが軸方向に形成され保持部材であるハウジング部材７に設けられた嵌合孔７ａに軸方向の移動が許容された状態で嵌合する固定軸部８ａを有し、側端面に固定流路８ｂが開口した第２のシール面９ｂを有する固定シール部となっている。なお本実施の形態においては、フローティングシート８を保持部材としてのハウジング部材７を介してケーシング３に装着する例を示しているが、ケーシング３にフローティングシート８を直接装着するようにしてもよい。この場合には保持部材としてのケーシング３に設けられた嵌合孔に、固定軸部８ａを軸方向の移動が許容された状態で嵌合させる。

次に図２、図３を参照して、ロータリジョイント１の動作を説明する。まず図３（ａ）に示すように、固定軸部８ａが上流側に位置している状態において、流路孔３ｂを介して嵌合孔７ａ内に流体供給源から供給対象の流体が送給される。これにより、この流体圧は固定軸部８ａにおいて上流側の側端面および隔壁部８ｃの上流面に作用する。

このとき、上流側開口８ｆ１は流路隙間７ｄの形成範囲から外れて、内周面７ｂによって覆われた位置にあって流動が制約された状態にあるため、上流側流路８ｂ１内の流体圧は供給圧力と同レベルに保持され、この流体圧に作用面積を乗じた大きさの流体力Ｆが固定軸部８ａに作用する。そしてこの流体力Ｆにより、固定軸部８ａは嵌合孔７ａ内で下流側（回転部１ａ側）への移動を開始する。

このフローティングシート８の軸方向の移動において、ハウジング部材７の嵌合孔７ａに植設されて内周面７ｂから突出するガイドピン１３がガイド溝８ｇに嵌合した状態でフローティングシート８がスライドすることにより、フローティングシート８の軸方向の移動がガイドされるとともに、軸廻りの廻り止めが行われる。この移動開始においては、固定軸部８ａに対して極力大きな駆動力を作用させることが望ましいが、本実施の形態においては、流体圧が供給圧力に保持されているとともに、隔壁部８ｃの存在により作用面積を増大させており、固定軸部８ａを移動開始させるために十分な大きさの流体力Ｆを確保することが可能となっている。

この構成により、特許文献１に示す先行技術例のように、軸方向に移動自在に設けられた固定軸にさらにチェック弁を組み込むことによって移動開始時の駆動力を増大させる構成において生じていた不具合、すなわち回転シール機構の構造が複雑になるという難点とともに、流体供給に際してチェック弁が流路に介在することによる圧力損失に起因して流量特性が低下し、さらにチェック弁のチャタリングによる振動が避けられないという不具合を完全に解消することが可能となっている。

この後、固定軸部８ａが下流側へ徐々に移動して、上流側開口８ｆ１が流路隙間７ｄと連通するようになると、この連通度合いに応じた流量の流体が上流側流路８ｂ１から上流側開口８ｆ１を介して流路隙間７ｄに流動し、さらに下流側開口８ｆ２を介して下流側流路８ｂ２に流れる。これにより、上流側流路８ｂ１内の流体の圧力は徐々に低下し、固定軸部８ａに作用する流体力Ｆも同様に低下する。そして固定軸部８ａが上流側開口８ｆ１の径寸法を超えて移動して上流側開口８ｆ１が完全に流路隙間７ｄと連通することにより、上流側流路８ｂ１から上流側開口８ｆ１を介して流路隙間７ｄに流動する流体の流量は定格流量に対応した最大流量となる。これ以降、この状態における上流側流路８ｂ１内の流体の圧力に対応した一定の流体力Ｆが固定軸部８ａが継続して作用する。

このようにして、固定軸部８ａを下流側へ移動させてフローティングシート８をロータ４に接近させることにより、図２に示すように、第２のシール面９ｂと第１のシール面５ｂとを相互に密着させて、固定流路８ｂから軸廻りに回転状態の回転流路４ｅへ送給される流体の漏洩を防止する面シール部１０が形成される。ロータリジョイント１を連続して作動させる過程においては、送給される流体の圧力によるフローティングシート８の進出と、スピンドル軸２の進退動作によって、面シール部１０のシール面の接離が行われる。

すなわちフローティングシート８が後退して第１のシール面５ｂと第２のシール面９ｂとが相互に離隔した状態において、流体が流路孔３ｂに送給されることにより、嵌合孔７ａにおいて流体力Ｆが固定軸部８ａの上流側の側端面に作用して軸方向に押圧する。これにより、フローティングシート８が前進（矢印ｂ方向）し、第１のシール面５ｂと第２のシール面９ｂとが当接して相互に密着した面シール部１０が形成される。これにより、固定流路８ｂから回転状態の回転流路４ｅへの流体の送給が行われる。

そしてスピンドル軸２が固定部１ｂに対して相対的に前進（矢印ｅ方向）することにより、フローティングシート８は後退（矢印ｃ方向）し、フランジ部８ｄがハウジング部材７に近接した位置に復帰する。そしてこの状態からスピンドル軸２を相対的に後退（矢印ｄ方向）させることにより、第１のシール面５ｂと第２のシール面９ｂとが相互に離隔した状態に戻る。

上述のロータリジョイント１の作動における面シール部１０の形成のための固定軸部８ａの移動動作では、Ｏリング１１の固着などによる摺動抵抗に打ち勝つ駆動力が必要とされるが、本実施の形態では前述のように移動開始時に十分な大きさの流体力Ｆを作用させることが可能となっており、安定した移動動作が確保される。またこの移動開始時に何らかの原因によって固定軸部８ａが固着するスティックが生じても、図３（ａ）に示すように固定軸部８ａが移動していない状態では上流側開口８ｆ１は内周面７ｂで覆われた状態にあることから、上流側流路８ｂ１からの流体の漏れは、固定軸部８ａの摺動隙間を介しての漏れに起因する最小流量に抑制される。

さらに本実施の形態においては、固定軸部８ａの移動に伴って流体力Ｆが低減するようになっていることから、第２のシール面９ｂと第１のシール面５ｂとが流体力Ｆによって加速された状態で衝突することがない。したがって面シール部１０の形成に際してシール面相互の当接時の衝撃が緩和され、第２のシール面９ｂと第１のシール面５ｂの繰り返し衝撃に起因する破損を有効に抑制することが可能となっている。

図３（ｂ）は、このようにして面シール部１０が形成された状態における固定軸部８ａおよび上流側開口８ｆ１、下流側開口８ｆ２を示している。この状態では上流側開口８ｆ１、下流側開口８ｆ２のいずれもが完全に流路隙間７ｄの形成範囲に位置して流路隙間７ｄと連通する。これにより、上流側流路８ｂ１内に供給された流体は、上流側開口８ｆ１、流路隙間７ｄおよび下流側開口８ｆ２を順次介して下流側流路８ｂ２内に流入し（矢印ｆ）、下流側流路８ｂ２内を下流側へ流動する（矢印ｇ）。すなわち上記構成において流路隙間７ｄは、面シール部１０が形成された状態において上流側開口８ｆ１と下流側開口８ｆ２とを、流路隙間７ｄを介して連通させる形態となっている。

そして第１のシール面５ｂと第２のシール面９ｂとが相互に離隔して面シール部１０が開放された状態においては、図１、図３（ａ）に示すように、上流側開口８ｆ１は流路隙間７ｄの形成範囲から外れて、内周面７ｂによって覆われた状態となっている。なお本実施の形態では、面シール部１０が開放された状態において上流側開口８ｆ１が流路隙間７ｄの形成範囲から外れる例を示したが、本発明はこれには限定されず、上流側開口８ｆ１と下流側開口８ｆ２との連通状態を遮断する形態であればよい。

例えば面シール部１０が開放された状態において、下流側開口８ｆ２のみが流路隙間７ｄの形成範囲から外れるように、上流側開口８ｆ１、下流側開口８ｆ２および流路隙間７ｄの位置、形状を設定してもよく、また上流側開口８ｆ１、下流側開口８ｆ２のいずれもが流路隙間７ｄの形成範囲から外れるように、上流側開口８ｆ１、下流側開口８ｆ２および流路隙間７ｄの位置、形状を設定してもよい。すなわち面シール部１０が開放された状態において、上流側開口８ｆ１、下流側開口８ｆ２の少なくともいずれか１つが流路隙間７ｄの形成範囲から外れるようにする。

図４は、面シール部１０が形成された状態におけるフローティングシート８の装着状態を示している。すなわち、本実施の形態に示すロータリジョイント１の構成によれば、固定軸部８ａの上流側の端部は常にハウジング部材７の嵌合孔７ａに嵌合した状態にあることから、固定軸部８ａが嵌合孔７ａに嵌合して内周面７ｂによって支持される支持長さＬ１を極力大きく確保することが可能となっている。このため、固定軸部８ａがハウジング部材７から突出して片持ち状態となっているオーバハング長さＬ２との比率（Ｌ１／Ｌ２）が大きくなり、固定軸部８ａが内周面７ｂに嵌合する摺動隙間に起因してフローティングシート８の先端部に生じる振れ変位を抑制して、面シール部１０におけるシール面の密着安定性を向上させることができる。

これにより、特許文献２に示す先行技術例において生じていた以下のような不具合を有効に解消することが可能となっている。すなわち先行技術例では、流体供給動作の都度フローティングシートの上端部を嵌合凹部に嵌脱させる構成に起因して、上端部が嵌合凹部から離脱した状態ではフローティングシートの支持長さが制約され、フローティングシートが片持ち状態で突出するオーバハング長さとの比率が本実施の形態におけるものよりも必然的に小さくなる。したがってフローティングシートの先端部に生じる振れ変位を抑制することが困難で、シール面の密着安定性を確保することが困難であった。

上記説明したように本実施の形態に示すロータリジョイント１は、軸方向の回転流路４ｅが設けられたロータ４および軸方向の固定流路８ｂが設けられたフローティングシート８を同軸配置し、ロータ４の第１のシール面５ｂとフローティングシート８の第２のシール面９ｂとを密着させて面シール部１０を形成する構成において、固定流路８ｂを上流側流路８ｂ１および下流側流路８ｂ２に隔てる液密の隔壁部８ｃと、隔壁部８ｃの上流側および下流側に位置して設けられそれぞれ固定軸部８ａの外周面に開口して上流側流路８ｂ１および下流側流路８ｂ２とそれぞれ連通する上流側開口８ｆ１および下流側開口８ｆ２と、嵌合孔７ａの内周面７ｂに凹状に形成され上流側開口８ｆ１および下流側開口８ｆ２と連通可能な流路隙間７ｄとを設け、面シール部１０が形成された状態において上流側開口８ｆ１と下流側開口８ｆ２とを流路隙間７ｄを介して連通させ、面シール部１０が開放された状態において上流側開口８ｆ１および下流側開口８ｆ２の少なくともいずれか１つが、流路隙間７ｄの形成範囲から外れて連通状態を遮断する構成としている。

これにより、ロータリジョイント１の動作時に固定シール部であるフローティングシート８を確実に安定して移動させることができ、前述のような先行技術例における課題や不具合、すなわち動作不良や面シール部１０のシール部材への衝撃を有効に防止して流体の外部への漏洩を抑えることができる。

本発明のロータリジョイントは、固定シール部を確実に安定して移動させることができ、動作不良やシール部材への衝撃を有効に防止して流体の外部への漏洩を抑えることができるという特徴を有し、工作機械の主軸などの回転部に液体クーラントやエアなどの流体を送給する用途に有用である。

１ ロータリジョイント
１ａ 回転部
１ｂ 固定部
２ スピンドル軸
３ ケーシング部材
４ ロータ
４ｅ 回転流路
５ 第１のシールリング
５ｂ 第１のシール面
７ ハウジング部材
７ａ 嵌合孔
７ｂ 内周面
７ｄ 流路隙間
８ フローティングシート
８ａ 固定軸部
８ｂ 固定流路
８ｂ１ 上流側流路
８ｂ２ 下流側流路
８ｃ 隔壁部
８ｆ１ 上流側開口
８ｆ２ 下流側開口
９ 第２のシールリング
９ｂ 第２のシール面
１０ 面シール部

Claims (1)

1. 軸方向の回転流路が設けられ回転軸に装着される回転部および軸方向の固定流路が設けられ保持部材に固定装着される固定部を同軸配置して成り、流体供給源から供給される流体を軸心廻りに回転する前記回転部の回転流路へ前記固定流路を介して送給するロータリジョイントであって、
   前記回転部に設けられ側端面に前記回転流路が開口した第１のシール面を有する回転シール部と、
   前記固定流路が前記軸方向に形成され前記保持部材に設けられた嵌合孔に前記軸方向の移動が許容された状態で嵌合する固定軸部を有し、一方側の側端面に前記固定流路が開口した第２のシール面を有する固定シール部と、
   前記固定流路を上流側流路および下流側流路に隔てる液密の隔壁部と、
   前記隔壁部の上流側および下流側に位置して設けられそれぞれ前記固定軸部の外周面に開口して前記上流側流路および下流側流路とそれぞれ連通する上流側開口および下流側開口と、
   前記嵌合孔の内周面に凹状に形成され前記上流側開口および下流側開口と連通可能な流路隙間とを備え、
   前記流体供給源から前記嵌合孔内へ前記流体を供給して前記固定流路の隔壁部に軸方向下流側の流体力を作用させることにより、前記固定軸部を下流側に移動させて前記第１のシール面と第２のシール面とが相互に密着した面シール部が形成され、
   前記流路隙間は、前記面シール部が形成された状態において前記上流側開口と下流側開口とをこの流路隙間を介して連通させ、前記第１のシール面と第２のシール面とが相互に離隔して前記面シール部が開放された状態において前記上流側開口および下流側開口の少なくともいずれか１つがこの流路隙間の形成範囲から外れるように設けられていることを特徴とするロータリジョイント。

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