JP2521455Y2

JP2521455Y2 - 回転体のエアシ−ル構造

Info

Publication number: JP2521455Y2
Application number: JP1990404324U
Authority: JP
Inventors: 隆弘清水
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1990-12-21
Filing date: 1990-12-21
Publication date: 1996-12-25
Anticipated expiration: 2005-12-21
Also published as: JPH0490770U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、工作機械のスピンド
ルにおける回転主軸などの回転体と、これを支持する固
定体との間に設置される回転体のエアシール構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】研削盤などの工作機械のスピンドルにお
ける回転主軸は、固定ハウジングに軸受を介して支持さ
れる。ハウジングの先端部と回転主軸の間は、ハウジン
グ内に外部から切削屑や、冷却用のクーラント液などの
異物の侵入を防止するシール構造が採用されている。こ
のシール構造は、回転主軸の回転を妨げないオイルシー
ル方式、ラビリンスシール方式、エアシール方式のもの
が一般的である。オイルシール方式は、回転主軸の高速
回転による発熱が多く、スピンドルの熱変形に影響を及
ぼすことがある。また、ラビリンスシール方式は、ラビ
リンスの間隙寸法、形状、回転主軸の回転数などの条件
によってシール効果が代わり、十分なシール効果が得難
い。また、エアシール方式は、回転主軸の全周に均一に
異物侵入防止のエアを吹き付けるのが難しく、安定した
シール効果が期待できない。そこで、高いシール効果が
要求される部所でのシール構造として、ラビリンスシー
ル方式とエアシール方式を組み合わせたものが実開昭58
ー149655号公報などに開示されており、その具体例を図
８及び図９に示し、これを説明する。同図は、回転体１
と、これを軸受３を介して支持する固定体２の間に設け
たシール構造を示す。回転体１は、工作機械のスピンド
ルにおける回転主軸であり、固定体２は、ハウジング４
と、その前端に固定された前蓋５で構成され、ハウジン
グ４に回転体１が軸受３で支持される。前蓋５と回転体
１の先端部外周部分に、ラビリンス部６が形成される。
前蓋５は、外周一部に給気孔７と、内部の円周方向にエ
アポケット８と、エアポケット８の複数個所からラビリ
ンス部６の入口10に連通する空気吹出口９を有する。給
気孔７から圧縮空気がエアポケット８に供給され、エア
ポケット８に充満した圧縮空気は、複数の空気吹出口９
からラビリンス部６の入口10に噴出されて、入口10をエ
アシールする。

【０００３】このようなシール構造は、ラビリンス部６
によるシール効果と、ラビリンス部６の入口10でのエア
シール効果の相乗効果で、ハウジング内部への切削屑や
クーラント液などの異物の侵入を防止する高いシール効
果が、ある程度期待できるが、次なる問題があった。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

【０００５】また、回転停止時等に、ラビリンス部６内
に異物が侵入すると、この異物は、回転体10の回転遠心
力の作用で生じるラビリンス部６内での気流でもって、
ラビリンス部６内を軸受３の方向へと進行することがあ
る。このような異物侵入をより防止するため、ラビリン
ス６の形状を複雑化しているが、異物侵入を防止する十
分なシール効果は、未だ達成されていないのが現状であ
る。

【０００６】この考案は、かかる現実問題に鑑みてなさ
れたもので、ラビリンスシール効果と、エアシール効果
の相乗効果を一段と高めた高い、かつ、安定したシール
効果を発揮する回転体のエアシール構造を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この考案は、回転体と、これを軸受を介して支持す
る固定体との間に形成されたラビリンス部の固定体側
に、ラビリンス部を囲う周方向のエアポケット、及び、
エアポケットに外部から圧縮空気を供給する給気孔、及
び、エアポケットとラビリンス部とを半径方向に連通さ
せる複数の空気吹出口を設け、空気吹出口からラビリン
ス部内に吹き込んだ空気を外部に通じるラビリンス部の
入口に向けて流出させてエアシール部を構成した。

【０００８】上記ラビリンス部での異物侵入防止効果を
より高めるため、ラビリンス部の回転体側に、回転体の
回転遠心力により固体及び粘性液体異物の侵入を妨げる
気流をラビリンス部内で発生させるフィンガーを含む複
数段の異物侵入防止手段を設ける。

【０００９】

【００１０】

【作用】固定体の空気吹出口からラビリンス部内に吹き
込んだ圧縮空気は、ラビリンス部の入口へと流れ、ラビ
リンス部の入口から侵入する異物をラビリンス部の入口
へと押し出して、ラビリンス部での異物侵入のシール効
果を一段と高める。

【００１１】また、ラビリンス部の回転側に設けたフィ
ンガーを含む異物侵入防止手段は、回転体の回転遠心力
でラビリンス部内を進行する異物の進行を妨げる作用を
して、異物侵入を確実に防止する。

【００１２】

【００１３】

【実施例】図１および図２は、本考案の一実施例を示す
断面図および正面図であり、図３ないし図７は、要部の
各種形態の実施例を示す拡大断面図であり、以下、図面
を参照して説明する。

【００１４】図１の実施例は、回転体11を固定体12に軸
受13を介して支持させたものを示す。固定体12は、ハウ
ジング14と、これの前面に固定された円環状の前蓋15
と、前蓋15の前面に複数のネジ18で固定された円環状の
前カバー16を有する。回転体11は、前端部外周に一体に
鍔部19を有し、この鍔部19を前蓋15と前カバー16が所定
の間隙で囲んでラビリンス部20が形成される。ラビリン
ス部20の後端側で、前蓋15と回転体11の間に、シール材
17が設けられる。

【００１５】前蓋15と前カバー16の間に、円周方向に延
びるエアポケット21が形成され、前蓋15の外周一部にエ
アポケット21に連通する給気孔22が形成される。エアポ
ケット21は、前蓋15の前端面に形成した円環状の溝を前
カバー16で塞いだ構造である。エアポケット21の内径側
には、ラビリンス部20に連通する複数の空気吹出口23が
円周等間隔に形成される。空気吹出口23は、前蓋15の半
径方向に延び、いずれも給気孔22と位相がずれた位置に
ある。

【００１６】また、前蓋15の下部には、回転体11の回転
停止時にラビリンス部20に溜まったクーラント液などの
液体を自重で排出する排出する排液孔30、31が形成され
る。排液孔30は、ラビリンス部20から前蓋15の下部を上
下に貫通する排液孔31に液体を流す。

【００１７】図３に示されるように、ラビリンス部20
は、鍔部19の前端面と外周面に沿う前ラビリンス20Ａ
と、鍔部19の背面側の後ラビリンス20Ｂから成る。前ラ
ビリンス20Ａは、後ラビリンス20Ｂよりも広く、前ラビ
リンス20Ａに連通する空気吹出口23から吹き出された空
気のほとんどが、前ラビリンス20Ａからラビリンス部20
の入口24に向けて流出するようにしてある。前ラビリン
ス20Ａと、ここを流れる空気でもって、外部からラビリ
ンス部20内への異物侵入を防止するエアシール部25が形
成される。

【００１８】前ラビリンス20Ａを形成する鍔部19に、回
転体11の回転遠心力により気流を発生させるフィンガー
26を含む異物侵入防止手段が形成される。異物侵入防止
手段は、鍔部19の外周面後端部に一体に突設された矩形
断面の前記フィンガー26と、例えば鍔部19の前端面に円
周方向に形成された矩形断面の溝27からなる。

【００１９】次に、上記実施例による回転体11のシール
効果を説明する。回転体11の回転時に、給気孔22からエ
アポケット21に圧縮空気を供給する。すると、給気孔22
と各空気吹出口23の位相がずれているので、まず、圧縮
空気は給気孔22からエアポケット21の内周面に直接当た
り、ここからエアポケット21内を流れて、エアポケット
21に一定の圧力で充満する。充満した一定の圧力の空気
が各吹出口23から前ラビリンス20Ａ内に、均一した空気
量でもって吹き出される。前ラビリンス20Ａに吹き出さ
れた空気の一部は、フィンガー26の在る後方に流れる
が、フィンガー26で止められて、空気の大部分は図３の
矢印方向の前方へと流れ、入口24から外部に放出され
る。この前ラビリンス20Ａでの空気の流れで、入口24か
らラビリンス部20内に侵入する異物が外部に吹き出され
る。このエアシールは、前ラビリンス20Ａの全長に互っ
て均一的に行われ、従って、高いシール効果が安定して
発揮される。

【００２０】ラビリンス部20に侵入する異物は、切削屑
などの固体と、クーラント液などの液体で、固体の異物
は、前ラビリンス20Ａからの空気でほぼ排出されるが、
クーラント液のような粘性のある液体異物は、回転体11
の回転遠心力で前ラビリンス20Ａの鍔部19の前端面を這
い上がり、溝27へと進行するものがある。溝27に入った
異物は、溝27を流れる気流で入口24へと排出される。こ
こで排出されずに残った異物は、溝27を出て遠心力で更
に鍔部19の前端面を這い上がり、前ラビリンス20Ａの角
部に達し、この角部で発生する気流で入口24へと排出さ
れる。前ラビリンス20Ａの角部から更に奥に侵入する異
物は、フィンガー26に向かう。フィンガー26の前面に
は、遠心力で気流が渦巻いて発生しており、この気流で
フィンガー26に達した最後の異物が排出される。このよ
うな前ラビリンス20Ａでの複数段の異物侵入防止手段
出、粘性のある液体の異物であっても、確実にラビリン
ス部20の入口24へと排出され、ラビリンス部20でのシー
ル効果が確実になる。

【００２１】次に、本考案の他の実施例を、図４ないし
図７より説明する。図４に示される実施例は、フィンガ
ー26の前面を所定の角度θで前傾させたものである。こ
の場合、フィンガー26の前面で気流が、より効果的に渦
巻き、ここに達する異物を、より確実に排出する。

【００２２】図５に示される実施例は、回転体11の鍔部
19の前端面にＶ形断面の溝27を形成したものである。Ｖ
形断面の溝27に侵入する異物は、前ラビリンス20Ａを流
れる空気で、より速やかに排出される。図６に示される
実施例は、回転体11の鍔部19の前端面に、同心円状に２
つの溝27を形成したものである。このように、前ラビリ
ンス20Ａでの異物侵入防止手段の溝27の数を多くするほ
ど、前ラビリンス20Ａを侵入する異物の排出効果が上が
る。図７に示される実施例は、前ラビリンス20Ａの角部
の位置に空気吹出口23を設けたものである。この場合の
空気吹出口23は、前蓋15のエアポケット21より内径側の
前端面に、円周等間隔で半径方向に形成した複数の切欠
き溝32を前カバー16で塞いで形成される。このような空
気吹出口23は、前蓋15に溝切り加工するだけで、様々な
形状、寸法のものが簡単に形成できる。

【００２３】

【考案の効果】この考案によれば、回転体と固定体との
間に形成されるラビリンス部に、固定体側の空気吹出口
から圧縮空気を吹き込むと、空気はラビリンス部の入口
へと流れ、この空気流でラビリンス内に侵入する異物が
ラビリンス部の入口へと押し出されるので、異物侵入を
防止するエアシール効果が確実、安定して発揮され、高
い信頼度のエアシール構造が実現される。

【００２４】また、ラビリンス部の回転体側に設けたフ
ィンガーを含む複数段の異物侵入防止手段は、回転体の
回転遠心力でラビリンス内を進行する固体及び粘性液体
異物の進行を妨げ、エアシール効果を一段と高める上で
効果がある。

【００２５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本案に係るエアシール構造の実施例を示す部分
断面を含む側面図である。

【図２】図１のエアシール構造の正面図である。

【図３】図１の要部の拡大断面図である。

【図４、５、６、７】本考案の他の実施例を示す要部の
断面図である。

【図８】従来の回転体のシール構造の部分断面図を含む
側面図である。

【図９】図８の部分正面図である。

【符号の説明】

１１回転体１２固定体１３軸受２０ラビリンス部２１エアポケット２２給気孔２３空気吹出口２４入口２５エアシール部２６フィンガー２７異物侵入防止手段

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】回転体と、これを軸受を介して支持する
固定体との間に形成されたラビリンス部の固定体側に、
ラビリンス部を囲う周方向のエアポケット、及び、エア
ポケットに外部から圧縮空気を供給する吸気孔、及び、
エアポケットとラビリンス部とを半径方向に連通させる
複数の空気吹出口を設け、空気吹出口からラビリンス部
内に吹き込んだ空気を外部に通じるラビリンス部の入口
に向けて流出させてエアシール部を構成した回転体のエ
アシール構造において、ラビリンス部の回転体側に、回
転体の回転遠心力により固体及び粘性液体異物の侵入を
妨げる気流をラビリンス部内で発生させるフィンガーを
含む複数段の異物侵入防止手段を設けたことを特徴とす
る回転体のエアシール構造。