JP2017075620A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】密封流体に金属粉が含まれていてもシールリップの摩耗が促進されず、よって長期間に亙って安定したシール性能を発揮することができる密封装置を提供する。また併せて、軸の回転に伴って発生する軸方向ポンピング力を利用してシール性能を向上させることができる密封装置を提供する。【解決手段】ハウジングと軸との間に装着されて機内の密封流体が機外へ漏洩するのを抑制する密封装置であって、密封流体には磁力によって吸着可能な金属粉が含まれる密封装置において、ハウジング側に固定されるオイルシールと、軸側に固定される回転環とを有する。オイルシールは、取付部とシールリップとを有し、取付部の内周面と回転環の外周面とを非接触で径方向に対向して配置する。回転環の外周面に、磁力によって金属粉を吸着する金属粉吸着部を設け、同じく回転環の外周面に、回転時のポンピング作用によって密封流体を機内側へ押し戻すネジシール部を設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、シール技術に係る密封装置に関する。本発明の密封装置は例えば、減速機用の密封装置として用いられる。また、本発明の密封装置は例えば、歯車などの作動部品の摩耗による金属粉が機内で発生する環境下で用いられる。

ロボットの関節構造や、エレベータ等の搬送装置には、駆動モータからの回転運動を所定のトルクや速度に変更するための減速機が取り付けられている。減速機は、複数の歯車を噛み合わせることでトルクや速度を変更する。また、減速機は歯車を使用するため、機内には潤滑油やグリースが封入される。機内の潤滑油やグリースは、出力軸や入力軸の外周に装着される密封装置で密封される。

ここで、従来、密封装置としては図３に示すように、一般的な、摺動作動するシールリップ５２を備えるオイルシール５１が用いられている（特許文献１参照）。

特開２００６−２２８３５号公報 実開昭６２−１００３７４号公報

しかしながら、このように減速機用の密封装置として一般的なオイルシール５１を用いる場合には、以下の不都合がある。

すなわち減速機では複数の歯車が噛み合うため、歯車の摩耗（接触摩耗）によって金属粉が発生し、この金属粉が機内の潤滑油やグリースに混入する。したがって金属粉がシールリップ５２の摺動部に咬み込むと、これによりシールリップ５２の摩耗（摺動摩耗）が促進されてしまう。したがって金属粉が存在してもシールリップ５２の摩耗が促進されず、よって長期間に亙って安定したシール性能を発揮することができる密封装置が求められる。

また、本発明に対する他の従来技術として図４に示すように、磁気を帯びた金属環５３をオイルシール５１に組み付ける技術が開発されている（特許文献２参照）。

しかしながらこの図４の技術では、磁気を帯びた金属環５３をオイルシール５１に組み付けるため、金属環５３は軸５４側に装着されず、よって軸５４と共に回転しない。したがってオイルシール５１に金属環５３を追加する構成としても、軸５４の回転に伴って発生する遠心力や軸方向ポンピング力をシール性能の向上に利用することができないと云う不都合がある。

本発明は以上の点に鑑みて、密封流体に金属粉が含まれていてもシールリップの摩耗が促進されず、よって長期間に亙って安定したシール性能を発揮することができる密封装置を提供することを目的とする。また併せて、軸の回転に伴って発生する軸方向ポンピング力を利用してシール性能を向上させることができる密封装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の密封装置は、ハウジングと前記ハウジングの軸孔に挿通した軸との間に装着されて機内の密封流体が機外へ漏洩するのを抑制する密封装置であって、前記密封流体には磁力によって吸着可能な金属粉が含まれる密封装置において、前記ハウジングに固定されるオイルシールと、前記オイルシールの機内側で前記軸に固定される回転環とを有し、前記オイルシールは、前記ハウジングの軸孔内周に取り付けられる取付部と、摺動作動するシールリップとを有し、前記取付部の内周面と前記回転環の外周面とを非接触で径方向に対向して配置し、前記回転環の外周面に、磁力によって前記金属粉を吸着する金属粉吸着部を設け、同じく前記回転環の外周面に、回転時のポンピング作用によって前記密封流体を機内側へ押し戻すネジシール部を設けたことを特徴とする。

上記構成を備える本発明の密封装置においては、ハウジングに固定されるオイルシールのほかに軸に固定される回転環が設けられ、オイルシールの取付部の内周面と回転環の外周面とが非接触で径方向に対向して配置され、このうち一方の回転環の外周面に金属粉吸着部およびネジシール部が設けられているため、金属粉吸着部が磁力によって金属粉を吸着し、ネジシール部が回転時のポンピング作用によって密封流体を機内側へ押し戻す。したがってこれらの磁力による吸着作用およびポンピング作用によって金属粉がシールリップの摺動部に到達しにくくなるため、金属粉の咬み込みによってシールリップの摺動部が早期に摩耗するのを抑制することが可能とされる。

オイルシールと組み合わされる回転環としては、金属環を備えるものが想定され、この場合は金属環を着磁することにより金属粉吸着部を設定し、かつ金属環の外周面にネジシール部を形成する。また、回転環としては、金属環にゴム状弾性体を接着したものであっても良く、この場合はゴム状弾性体を着磁することにより金属粉吸着部を設定し、かつゴム状弾性体の外周面にネジシール部を形成する。

本発明の密封装置は、金属粉が発生しやすい減速機用の密封装置として好適に利用される。

本発明によれば、密封流体に金属粉が含まれていてもシールリップの摩耗が促進されず、よって長期間に亙って安定したシール性能を発揮することができる密封装置を提供することができる。また併せて、軸の回転に伴って発生する軸方向ポンピング力を利用してシール性能を向上させることができる密封装置を提供することができる。

本発明の実施例に係る密封装置の半裁断面図 本発明の他の実施例に係る密封装置の半裁断面図 従来例に係る密封装置の半裁断面図 他の従来例に係る密封装置の半裁断面図

本発明には、以下の実施形態が含まれる。
（１）オイルシールの機内側に磁性のスリンガ（回転環）を設け、スリンガの外周面にネジを設ける。
（２）オイルシールの機内側にスリンガ（回転環）を設け、スリンガの外周面に磁性のゴムを設け、磁性ゴムの表面にネジを設ける。
（３）オイルシールの機内側に磁性のスリンガ（回転環）を設け、スリンガの外周面に磁性のゴムを設け、磁性ゴムの表面にネジを設ける。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の実施例に係る密封装置１１を示している。当該実施例に係る密封装置１１は、減速機のシール部に用いられ、機内Ａの潤滑油やグリースなどの密封流体（図示せず）が機外Ｂへ漏洩しないようにシールする。密封流体には、磁力によって吸着可能な金属粉（図示せず）が含まれる。

密封装置１１は、ハウジング６１側に装着されるオイルシール２１と、ハウジング６１の軸孔６１ａに挿通する軸６２側に装着される回転環３１とを有している。

オイルシール２１は、ハウジング６１の軸孔６１ａ内周に嵌合される筒状の取付部２２を備え、この取付部２２の軸方向一方（機外Ｂ側、図では左方）の端部から径方向内方へ向けフランジ状のリップ保持部２３が設けられ、このリップ保持部２３の内周端部にシールリップ２８およびダストリップ２９が保持されている。またオイルシール２１はその構成部品として、金属製の補強環２４と、この補強環２４に被着（架橋接着）されたゴム状弾性体２５とを備え、後者のゴム状弾性体２５によって、外周シール部２６および端面シール部２７とともに上記シールリップ２８およびダストリップ２９が一体に成形されている。補強環２４は、筒状部２４ａの軸方向一方の端部から径方向内方へ向けフランジ部２４ｂを一体成形したものであって、筒状部２４ａは上記外周シール部２６とともに取付部２２をなし、フランジ部２４ｂは上記端面シール部２７とともにリップ保持部２３をなしている。

一方、回転環３１は、金属環（スリンガ）３２の単体によって構成されている。金属環３２は、シールリップ２８の機内Ａ側において軸６２の周面６２ａに嵌合される環状の取付部３３を備え、この取付部３３から径方向外方へ向けフランジ状の径方向立ち上がり部３４が一体成形され、径方向立ち上がり部３４の外周端部から軸方向一方へ向け円筒部３５が一体成形されている。円筒部３５はオイルシール２１の取付部２２の内周側に配置され、円筒部３５の外周面３５ａは取付部２２の内周面２２ａに対し非接触で径方向に対向して配置され、ここに径方向の微小間隙ｃの形成による非接触式のラビリンスシール部３６が設定されている。

また、金属環３２はその全体が着磁されている（磁気を帯びている）。したがって金属環３２はその表面に、密封流体に含まれる金属粉を磁力によって吸着することが可能とされており、特に、円筒部３５の外周面３５ａは、上記微小間隙ｃに侵入してきた金属粉を吸着することが可能な金属粉吸着部３７とされている。

また、加えて、円筒部３５の外周面３５ａには、ネジ状（螺旋状）の溝３８が形成されており、この溝３８により、回転時のポンピング作用によって、上記微小間隙ｃに侵入してきた密封流体を機内Ａ側へ押し戻すことが可能なネジシール部３９が設けられている。

上記構成の密封装置１１は、オイルシール２１のシールリップ２８が軸６２の周面６２ａに摺動可能に接触することにより密封流体をシールするが、シールリップ２８の機内Ａ側に位置して、ラビリンスシール部３６、金属粉吸着部３７およびネジシール部３９が設けられているため、ラビリンスシール部３６が密封流体を通過しにくくし、金属粉吸着部３７が磁力によって金属粉を吸着し、ネジシール部３９が回転時のポンピング作用によって密封流体を機内Ａ側へ押し戻す。

したがって、これらのラビリンス作用、吸着作用およびポンピング作用によって金属粉がシールリップ２８の摺動部に到達しにくくなるため、金属粉の咬み込みによってシールリップ２８の摺動部が早期に摩耗するのを抑制することが可能とされている。したがって本発明所期の目的どおり、密封流体に金属粉が含まれていてもシールリップ２８の摺動摩耗が促進されず、長期間に亙って安定したシール性能を発揮することができる密封装置を提供することができ、併せて、軸６２の回転に伴って発生する軸方向ポンピング力を利用してシール性能を向上させることができる密封装置を提供することができる。

尚、上記図１の実施例における回転環３１は、これに代えて、以下のような構成としても良い。

すなわち図２に示すように、回転環３１は、金属環（スリンガ）３２と、この金属環３２に被着（架橋接着）されたゴム状弾性体４０との組み合わせによって構成されている。

金属環３２は、シールリップ２８の機内Ａ側において軸６２の周面６２ａに嵌合される環状の取付部３３を備え、この取付部３３から径方向外方へ向けフランジ状の径方向立ち上がり部３４が一体成形され、径方向立ち上がり部３４の外周端部から軸方向一方へ向け円筒部３５が一体成形されている。ゴム状弾性体４０は、円筒部３５の外周面に全周に亙って被着され、筒状に成形されている。

ゴム状弾性体４０は、オイルシール２１の取付部２２の内周側に配置され、ゴム状弾性体４０の外周面４０ａは取付部２２の内周面２２ａに対し非接触で径方向に対向して配置され、ここに径方向の微小間隙ｃの形成による非接触式のラビリンスシール部４１が設定されている。

また、ゴム状弾性体４０はその全体が着磁されている（磁気を帯びている）。したがってゴム状弾性体４０はその表面に、密封流体に含まれる金属粉を磁力によって吸着することが可能とされており、特に、ゴム状弾性体４０の外周面４０ａは、上記微小間隙ｃに侵入してきた金属粉を吸着することが可能な金属粉吸着部４２とされている。

また、加えて、ゴム状弾性体４０の外周面４０ａには、ネジ状（螺旋状）の溝４３が形成されており、この溝４３により、回転時のポンピング作用によって、上記微小間隙ｃに侵入してきた密封流体を機内Ａ側へ押し戻すことが可能なネジシール部４４が設けられている。

ゴム状弾性体４０への着磁は、磁気エンコーダ等における着磁技術と同様に、磁性粉を混入したゴム材料を用いて成形品を成形してから成形品に着磁処理を施すことによって行われ、これによりゴム状弾性体４０は、Ｎ極Ｓ極を円周上交互に所定ピッチで多数磁極化した着磁パターンを備えるものとされている。金属環３２は着磁されていないが、ゴム状弾性体４０とともに着磁されていても良い。

当該実施例においては、ゴム状弾性体４０にネジ加工を施すため、金属環３２にネジ加工を施す場合と比較して、ネジ加工が容易である利点がある。

１１ 密封装置
２１ オイルシール
２２，３３ 取付部
２２ａ 内周面
２３ リップ保持部
２４ 補強環
２４ａ 筒状部
２４ｂ フランジ部
２５，４０ ゴム状弾性体
２６ 外周シール部
２７ 端面シール部
２８ シールリップ
２９ ダストリップ
３１ 回転環
３２ 金属環
３４ 径方向立ち上がり部
３５ 円筒部
３５ａ，４０ａ 外周面
３６，４１ ラビリンスシール部
３７，４２ 金属粉吸着部
３８，４３ 溝
３９，４４ ネジシール部
６１ ハウジング
６１ａ 軸孔
６２ 軸
６２ａ 周面
ｃ 径方向微小間隙
Ａ 機内
Ｂ 機外

Claims (4)

1. ハウジングと前記ハウジングの軸孔に挿通した軸との間に装着されて機内の密封流体が機外へ漏洩するのを抑制する密封装置であって、前記密封流体には磁力によって吸着可能な金属粉が含まれる密封装置において、
   前記ハウジングに固定されるオイルシールと、前記オイルシールの機内側で前記軸に固定される回転環とを有し、
   前記オイルシールは、前記ハウジングの軸孔内周に取り付けられる取付部と、摺動作動するシールリップとを有し、
   前記取付部の内周面と前記回転環の外周面とを非接触で径方向に対向して配置し、
   前記回転環の外周面に、磁力によって前記金属粉を吸着する金属粉吸着部を設け、
   同じく前記回転環の外周面に、回転時のポンピング作用によって前記密封流体を機内側へ押し戻すネジシール部を設けたことを特徴とする密封装置。
2. 請求項１記載の密封装置において、
   前記回転環は、着磁された金属環を備え、
   前記金属環の外周面に前記ネジシール部を設けたことを特徴とする密封装置。
3. 請求項１記載の密封装置において、
   前記回転環は、金属環と、前記金属環に接着されるとともに着磁されたゴム状弾性体とを備え、
   前記ゴム状弾性体の外周面に前記ネジシール部を設けたことを特徴とする密封装置。
4. 請求項１、２または３記載の密封装置において、
   当該密封装置は、減速機用の密封装置として用いられることを特徴とする密封装置。

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