JP2020029868A

JP2020029868A - ディストリビュータ及び回転装置

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Publication number: JP2020029868A
Application number: JP2018153900A
Authority: JP
Inventors: 善昭安藤; Yoshiaki Ando; 直矢若杉; Naoya Wakasugi
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2018-08-20
Filing date: 2018-08-20
Publication date: 2020-02-27
Also published as: CN110842221A; DE102019122040A1

Abstract

【課題】漏出した流体を回収できるディストリビュータ及び回転装置を提供する。【解決手段】ディストリビュータ２１Ｂは、固定スリーブ２５と、回転スリーブ２４と、回転シール部５２と、を備える。固定スリーブ２５には、流体供給側に連通する流体回収流路５１、及び外周において流体回収流路５１に連通する流体回収ポート５０が設けられ、流体供給側から流体を固定スリーブ流路２５５〜２５９には供給し、流体回収流路５１には供給しないで回転シール部Ｓ，ＤＤから漏出した流体を、流体回収ポート５０から流体回収流路５１を通して流体供給側に回収する。【選択図】図４

Description

本発明は、ディストリビュータ及び回転装置に関するものである。

例えば、特許文献１には、旋回主軸装置（回転装置）を備える工作機械が記載されている。この旋回主軸装置は、旋回軸を４５度に傾斜させた状態で回転可能に支持する固定本体部と、旋回軸と共に回転可能な旋回本体部と、旋回軸周りで旋回本体部に支持される主軸装置とを備える。旋回主軸装置は、主軸装置を旋回軸周りで旋回させて垂直姿勢と水平姿勢の間で旋回割出しを行う。

一般的に、旋回主軸装置では、主軸装置等に流体を供給する場合、流体ディストリビュータ（多ポートロータリージョイントともいう、以下、単に「ディストリビュータ」という）が多く用いられる。ディストリビュータは、複数のポートがそれぞれ設けられる固定スリーブ及び回転スリーブを備え、固定本体部内において旋回軸の旋回軸線と同軸に配置され、固定スリーブと回転スリーブの間に設ける摺動式の回転シールによって、各ポートの流体を封止する。

このような回転シールが劣化したり破断すると流体の漏出に繋がる。そして、流体が、装置内部に浸入すると、短絡による内蔵電気機器の故障や破損等、様々な不具合を発生させるため、回転シールの早期交換が必要となる。例えば、特許文献２には、レベルセンサで潤滑油タンクの油漏れを検出する装置が記載されており、ディストリビュータに適用して流体の漏出を検出することで、回転シールの早期交換は可能となる。

特表２０１５−５０２８６２号公報特開２００３−２３６７３２号公報

旋回主軸装置では、ディストリビュータにセンサを設けることで、流体の漏出を検出することは可能であるが、当該検出までに漏出した流体により、上述の不具合が発生するおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、漏出した流体を回収できるディストリビュータ及び回転装置を提供することを目的とする。

本発明のディストリビュータは、流体を供給する流体供給側に連通する複数の固定スリーブ流路、及び外周もしくは内周において軸線方向に所定間隔で設けられ、前記複数の固定スリーブ流路にそれぞれ連通する固定側ポートを有し、且つ、前記流体供給側に連通する流体回収流路、及び外周もしくは内周において前記流体回収流路に連通する流体回収ポートを有する固定スリーブと、前記固定スリーブに対し回転可能に嵌入され、前記複数の固定側ポートにそれぞれ連通するように設けられる複数の回転側ポート、及び前記複数の回転側ポートにそれぞれ連通する複数の回転スリーブ流路を有する回転スリーブと、前記回転スリーブの内周もしくは外周、又は前記固定スリーブの外周もしくは内周に設けられ、前記流体の漏出を封止する回転シール部と、を備える。

そして、前記流体供給側から前記流体を前記固定スリーブ流路には供給し、前記流体回収流路には供給しないで前記回転シール部から漏出した前記流体を、前記流体回収ポートから前記流体回収流路を通して前記流体供給側に回収する。

これによれば、回転シール部から漏出した流体は、流体回収ポートから流体回収流路を通って流体供給側に回収される。よって、回転シール部から漏出した流体が、装置内部に浸入することを抑制でき、短絡による内蔵電気機器の故障や破損等、様々な不具合の発生を低減できる。

本発明の回転装置は、固定スリーブ及び回転スリーブを有するディストリビュータと、前記固定スリーブを着脱可能に装着すると共に回転規制して支持する固定体と、前記回転スリーブを着脱可能に装着すると共に回転可能に支持し、前記固定体に対し回転可能に支持される回転体と、を備える。

そして、前記固定スリーブは、流体を供給する流体供給側に連通する複数の固定スリーブ流路、及び外周もしくは内周において軸線方向に所定間隔で設けられ、前記複数の固定スリーブ流路にそれぞれ連通する固定側ポートを有し、且つ、前記流体供給側に連通する流体回収流路、及び外周もしくは内周において前記流体回収流路に連通する流体回収ポートを有する。

前記回転スリーブは、前記固定スリーブに対し回転可能に嵌入され、前記複数の固定側ポートにそれぞれ連通するように設けられる複数の回転側ポート、及び前記複数の回転側ポートにそれぞれ連通する複数の回転スリーブ流路を有し、前記回転スリーブの内周もしくは外周、又は前記固定スリーブの外周もしくは内周に設けられ、前記流体の漏出を封止する回転シール部を有し、前記流体回収流路には、前記回転シール部から漏出する前記流体を検知するセンサが設けられる。

そして、前記流体供給側から前記流体を前記固定スリーブ流路には供給し、前記流体回収流路には供給しないで前記回転シール部から漏出した前記流体を、前記流体回収ポートから前記流体回収流路を通して前記流体供給側に回収し、前記センサから検知信号を受信したら、非常事態の制御を行う。

これによれば、回転シール部から漏出した流体は、流体回収ポートから流体回収流路を通って流体供給側に回収される。そして、回転シール部から漏出する流体を検知したら、非常事態の制御を行う。よって、回転シール部から漏出した流体が、装置内部に浸入することを抑制でき、短絡による内蔵電気機器の故障や破損等、様々な不具合の発生を低減できる。そして、作業者は、回転シール部の早期交換作業が可能となる。

本発明の実施形態の回転装置として旋回主軸装置を備える工作機械の斜視図である。旋回主軸装置の斜視図である。旋回主軸装置における主軸の旋回範囲を旋回軸線方向から見た図である。旋回主軸装置の主要部をＸ軸線方向から見た断面図である。旋回主軸装置のディストリビュータを径方向から見た断面図である。旋回主軸装置の別例のディストリビュータを径方向から見た断面図である。旋回主軸装置のさらに別例のディストリビュータを径方向から見た断面図である。

（１．旋回主軸装置を備える工作機械）
本実施形態の回転装置として旋回主軸装置を備える工作機械を例に挙げて説明する。図１に示すように、工作機械１は、５軸マシニングセンタであり、ベッド１１、コラム１２、サドル１３、旋回主軸装置２０、スライドテーブル１４及びターンテーブル１５を備える。ベッド１１は、ほぼ矩形状からなり、床上に配置される。ベッド１１上には、コラム１２が起立して設けられる。

コラム１２の側面には、サドル１３がＸ軸線方向に移動可能に設けられる。サドル１３の側面には、主軸装置３０が取り付けられる旋回主軸装置２０がＹ軸線方向に移動可能に設けられる。また、ベッド１１上には、スライドテーブル１４がＺ軸線方向に移動可能に設けられる。スライドテーブル１４上には、ターンテーブル１５がＹ軸線回り（Ｂ軸）に回転可能に設けられる。ターンテーブル１５には、図略の工作物が治具を介して固定される。

図２Ａ及び図３に示すように、旋回主軸装置２０は、旋回軸２１、旋回本体部２２（回転体）及び固定本体部２３（固定体）を備える。本例の旋回主軸装置２０は、固定本体部２３に対して旋回軸２１を旋回本体部２２と共に回転させて、図２Ｂに示すように、主軸装置３０の姿勢（回転軸線Ｒの向き）を水平方向（０度）から垂直方向（１８０度）を経て所定角度θ（例えば、２１０度）までの間で変化させて主軸装置３０の旋回割出しを行う装置である。

図３に示すように、旋回軸２１は、略中空円筒状の旋回軸本体２１Ａ（回転体）及びディストリビュータ２１Ｂを有し、旋回軸線ＤがＺ軸線に対し４５度傾斜するように固定本体部２３内に配置される。旋回軸本体２１Ａは、固定本体部２３内で図略のモータ及び減速機構により回転駆動可能に支持される。

ディストリビュータ２１Ｂは、中空円筒状の回転スリーブ２４及び中空円筒状の固定スリーブ２５を備え、図略のポンプ側から潤滑油等の流体が供給される。回転スリーブ２４は、旋回軸本体２１Ａの内周に同軸（旋回軸線Ｄ）で挿入され、旋回軸本体２１Ａに着脱可能に装着され、旋回軸本体２１Ａと共に回転可能に支持される。固定スリーブ２５は、回転スリーブ２４の内周に同軸（旋回軸線Ｄ）で嵌入され、固定本体部２３に着脱可能に装着され、回転規制されて支持される。

図２Ａに示すように、旋回本体部２２には、主軸装置３０が主軸３１の回転軸線Ｒを旋回軸２１の旋回軸線Ｄに対し４５度傾斜させた状態で旋回軸線Ｄ回りに旋回可能に支持される。主軸３１の先端側には、回転工具３２が着脱可能に取り付けられ、主軸３１の後端側には、主軸３１の図略の回転用モータのモータ軸が連結される。

固定本体部２３は、サドル１３の側面にＹ軸線方向に移動可能に設けられる。固定本体部２３の内部には、主軸装置３０への電気を通す図略の電気配線路が設けられる。さらに、固定本体部２３の内部には、油気圧を通す図略の流体配管路が設けられる。なお、クーラントは、旋回主軸装置２０の外部に設けられる図略のノズル等を用いて回転工具３２等に供給される。

（２．ディストリビュータの構成）
次に、ディストリビュータ２１Ｂの詳細構成について図を参照して説明する。図４に示すように、ディストリビュータ２１Ｂは、中空円筒状の回転スリーブ２４及び中空円筒状の固定スリーブ２５を備える。固定スリーブ２５は、回転スリーブ２４の内周に同軸で嵌入される。工作機械１の流体供給側に設けられる図略のタンクに貯留される潤滑油等の流体は、図略のポンプからディストリビュータ２１Ｂを介して主軸装置３０等に供給される。

回転スリーブ２４の内周及び固定スリーブ２５の外周には、軸線方向に所定間隔で複数（本例では、５つ）の回転側ポート及び固定側ポートがそれぞれ設けられる。すなわち、上方側（固定本体部２３側）から下方側（旋回本体部２２側）にかけて順に、第一回転側ポート２４０〜第五回転側ポート２４４及び第一固定側ポート２５０〜第五固定側ポート２５４がそれぞれ設けられる。第一回転側ポート２４０〜第五回転側ポート２４４は、第一固定側ポート２５０〜第五固定側ポート２５４とそれぞれ連通する。

第一固定側ポート２５０〜第五固定側ポート２５４には、ポンプ側に連通する第一固定スリーブ流路２５５〜第五固定スリーブ流路２５９がそれぞれ連通される。第一回転側ポート２４０〜第五回転側ポート２４４には、主軸装置３０等に連通する第一回転スリーブ流路２４５〜第五回転スリーブ流路２４９がそれぞれ連通される。ポンプ側から供給される流体は、第一固定スリーブ流路２５５〜第五固定スリーブ流路２５９から第一固定側ポート２５０〜第五固定側ポート２５４を通った後、第一回転側ポート２４０〜第五回転側ポート２４４から第一回転スリーブ流路２４５〜第五回転スリーブ流路２４９を通って主軸装置３０等に供給される。

さらに、固定スリーブ２５には、固定スリーブ２５の外周と回転スリーブ２４の内周の間で漏出した流体を回収する流体回収ポート５０及び流体回収流路５１が設けられる。すなわち、固定スリーブ２５における第五固定側ポート２５４の下方には、流体回収ポート５０が設けられる。流体回収ポート５０により漏出する流体が流れ込み易くなる。この流体回収ポート５０には、ポンプ側に連通する流体回収流路５１が連通される。一方、回転スリーブ２４における第五回転側ポート２４４の下方には、流体回収ポート５０に連通するポート及び流路は設けられていない。つまり、タンクからは、流体回収流路５１及び流体回収ポート５０に流体を供給しない。

回転スリーブ２４の外周における各ポート２４０〜２４４，５０の間、第一回転側ポート２４０の上方及び流体回収ポート５０の下方には、環状溝ＤＤ（回転シール部）がそれぞれ設けられる。そして、各環状溝ＤＤ内には、摺動式の回転シールＳ（回転シール部）が嵌め込まれる。これにより、回転スリーブ２４の回転中に第一固定側ポート２５０〜第五固定側ポート２５４から第一回転側ポート２４０〜第五回転側ポート２４４を通る流体が漏出しても、回転シールＳによって確実に封止される。

しかし、回転シールＳが劣化したり破断して漏出した流体が旋回本体部２２内に浸入すると、油圧抜けや熱源の冷却不足による装置故障、短絡による内蔵電気機器の破損等、様々な不具合が発生するおそれがある。本実施形態のディストリビュータ２１Ｂでは、回転シールＳの劣化や破断により漏出した流体は、固定スリーブ２５の外周と回転スリーブ２４の内周の間を通って流体回収ポート５０内に取り込まれ、流体回収流路５１を通してポンプ側に戻される。これにより、上述の様々な不具合の発生を抑制できる。

また、流体回収流路５１には、漏出して取り込んだ流体をポンプ側に戻すときに検知するセンサ５２が設けられる。このセンサ５２としては、例えば流量センサ、流体接触検知センサ、フローセンサ等が用いられる。そして、工作機械１は、センサ５２から検知信号を受信したら、非常事態の制御、つまり流体の漏出の警告を発して装置動作を停止させる制御を行う。これにより、作業者は、回転シールＳの早期交換作業が可能となる。

上述のディストリビュータ２１Ｂにおいては、図４に示すように、流体回収ポート５０及び流体回収流路５１を、固定スリーブ２５の外周の下方側（旋回本体部２２側）の端部に設ける構成とした。これにより、漏出した流体が旋回本体部２２内に浸入することを防止できる。

しかし、図５に示すように、流体回収ポート５０及び流体回収流路５１を、固定スリーブ２５の外周の上方側（固定本体部２３側）の端部に設ける構成としてもよい。漏出した流体は圧が掛かっている場合があり、固定スリーブ２５の外周の上方側（固定本体部２３側）へ伝わる場合があるが、固定スリーブ２５の外周の上方側（固定本体部２３側）の端部に設けることにより当該流体を回収できる。さらに、流体回収ポート５０及び流体回収流路５１を、固定スリーブ２５の外周の両側（旋回本体部２２側及び固定本体部２３側）の端部に設ける構成としてもよい。これにより、漏出した流体を略回収できる。

また、図６に示すように、流体回収ポート５０及び流体回収流路５１を、第一固定側ポート２５０〜第五固定側ポート２５４のうち特定の重要なポート、本例では第二回転側ポート２４２及び第二固定側ポート２５１を軸線方向に挟むように設ける構成としてもよい。これにより、重要なポートにおける流体の漏出を抑制できる。さらに、重要なポートにおける流体の漏出を検知できるので、劣化したり破断した回転シールＳを早期に交換可能となる。

（３．その他）
上述した実施形態では、固定スリーブ２５の外周に回転スリーブ２４を嵌入する構成とした。しかし、固定スリーブ２５の内周に回転スリーブ２４を嵌入する構成としてもよい。この場合、第一固定側ポート２５０〜第五固定側ポート２５４は、固定スリーブ２５の内周に設け、第一回転側ポート２４０〜第五回転側ポート２４４は、回転スリーブ２４の外周に設ける。

また、固定スリーブ２５の外周に回転スリーブ２４を嵌入する場合、環状溝ＤＤ及び回転シールＳを回転スリーブ２４の内周に設ける構成としたが、環状溝ＤＤ及び回転シールＳを固定スリーブ２５の外周に設ける構成としてもよい。また、固定スリーブ２５の内周に回転スリーブ２４を嵌入する場合、環状溝ＤＤ及び回転シールＳを回転スリーブ２４の外周に設ける構成、又は環状溝ＤＤ及び回転シールＳを固定スリーブ２５の内周に設ける構成とする。

また、上述した実施形態では、傾斜した旋回軸２１を有する旋回主軸装置２０にディストリビュータ２１Ｂを適用する場合を説明したが、水平な旋回軸を有する旋回主軸装置や垂直な旋回軸を有する旋回主軸装置にも同様に適用可能である。
また、旋回軸２１の旋回軸線ＤがＺ軸線に対し４５度傾斜する旋回主軸装置２０について説明したが、旋回軸の旋回軸線ＤがＺ軸線に対し任意の角度傾斜する旋回主軸装置についても同様に適用可能である。
また、回転装置であれば例えば回転テーブル装置にも同様に適用可能である。

１：工作機械、２０：旋回主軸装置、２１：旋回軸、２１Ａ：旋回軸本体、２１Ｂ：ディストリビュータ、２２：旋回本体部、２３：固定本体部、２４：回転スリーブ、２５：固定スリーブ、５０：流体回収ポート、５１：流体回収流路、５２：センサ、２４０〜２４４：第一回転側ポート〜第五回転側ポート、２４５〜２４９：第一回転スリーブ流路〜第五回転スリーブ流路、２５０〜２５４：第一固定側ポート〜第五固定側ポート２５ｂ、２５５〜２５９：第一固定スリーブ流路〜第五固定スリーブ流路、ＤＤ：環状溝、Ｓ：回転シール

Claims

流体を供給する流体供給側に連通する複数の固定スリーブ流路、及び外周もしくは内周において軸線方向に所定間隔で設けられ、前記複数の固定スリーブ流路にそれぞれ連通する固定側ポートを有し、且つ、前記流体供給側に連通する流体回収流路、及び外周もしくは内周において前記流体回収流路に連通する流体回収ポートを有する固定スリーブと、
前記固定スリーブに対し回転可能に嵌入され、前記複数の固定側ポートにそれぞれ連通するように設けられる複数の回転側ポート、及び前記複数の回転側ポートにそれぞれ連通する複数の回転スリーブ流路を有する回転スリーブと、
前記回転スリーブの内周もしくは外周、又は前記固定スリーブの外周もしくは内周に設けられ、前記流体の漏出を封止する回転シール部と、
を備え、
前記流体供給側から前記流体を前記固定スリーブ流路には供給し、前記流体回収流路には供給しないで前記回転シール部から漏出した前記流体を、前記流体回収ポートから前記流体回収流路を通して前記流体供給側に回収する、ディストリビュータ。
前記流体回収流路には、前記回転シール部から漏出する前記流体を検知するセンサが設けられる、請求項１に記載のディストリビュータ。
前記流体回収ポートは、前記固定スリーブの少なくとも一方の端部側に設けられる、請求項１又は２に記載のディストリビュータ。
前記流体回収ポートは、前記固定スリーブの両端部側にそれぞれ設けられる、請求項１又は２に記載のディストリビュータ。
前記流体回収ポートは、特定の前記固定側ポートを軸線方向に挟むように設けられる、請求項１−４の何れか一項に記載のディストリビュータ。
前記回転シール部は、前記回転スリーブの外周に設けられる環状溝に配置される、請求項１−５の何れか一項に記載のディストリビュータ。
固定スリーブ及び回転スリーブを有するディストリビュータと、
前記固定スリーブを着脱可能に装着すると共に回転規制して支持する固定体と、
前記回転スリーブを着脱可能に装着すると共に回転可能に支持し、前記固定体に対し回転可能に支持される回転体と、
を備え、
前記固定スリーブは、流体を供給する流体供給側に連通する複数の固定スリーブ流路、及び外周もしくは内周において軸線方向に所定間隔で設けられ、前記複数の固定スリーブ流路にそれぞれ連通する固定側ポートを有し、且つ、前記流体供給側に連通する流体回収流路、及び外周もしくは内周において前記流体回収流路に連通する流体回収ポートを有し、
前記回転スリーブは、前記固定スリーブに対し回転可能に嵌入され、前記複数の固定側ポートにそれぞれ連通するように設けられる複数の回転側ポート、及び前記複数の回転側ポートにそれぞれ連通する複数の回転スリーブ流路を有し、
前記回転スリーブの内周もしくは外周、又は前記固定スリーブの外周もしくは内周に設けられ、前記流体の漏出を封止する回転シール部を有し、
前記流体回収流路には、前記回転シール部から漏出する前記流体を検知するセンサが設けられ、
前記流体供給側から前記流体を前記固定スリーブ流路には供給し、前記流体回収流路には供給しないで前記回転シール部から漏出した前記流体を、前記流体回収ポートから前記流体回収流路を通して前記流体供給側に回収し、前記センサから検知信号を受信したら、非常事態の制御を行う、回転装置。
前記非常事態の制御は、前記流体の漏出の警告を発する、請求項７に記載の回転装置。
前記非常事態の制御は、装置動作を停止させる、請求項７又は８に記載の回転装置。