JP3112906B1 - ロータリジョイントのメカニカルシール潤滑構造 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 メカニカルシールの潤滑に寄与しにくい気体
を取扱う高速機械などへの取り付けに適し特に工作機械
など狭小な場所への取り付けが可能な小型化と分解組み
立ての容易化を達成した技術を提供する。 【解決手段】 フランジ部１４を回り止めピン５にて係
止されたフローティングシート２のシール２１と、回転
管軸４のシール２２との面合部１８に外部から潤滑剤を
付与するメカニカルシール潤滑構造において、回り止め
ピン５はシール同士の面合部１８に向けたオリフィス１
９を有し、回り止めピン５とケーシング１にはオリフィ
ス１９をケーシング外の潤滑剤供給源に連通させる連通
路２０，１１が穿孔されている構成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、経由する流体がメ
カニカルシールの潤滑に寄与しにくい気体を取扱う高速
機械などへの取り付けに適したロータリジョイントに属
し、特に工作機械など狭小な場所への取り付けが可能な
小型化と分解組み立ての容易化を達成したロータリジョ
イントのメカニカルシール潤滑構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、工作機械などの高速回転部分に使
用されるロータリジョイントでは、ケーシング内に配置
したフローティングシートのリング状シール面と前記フ
ローティングシートと同軸上に回転自在に軸支した回転
管軸のシール面とを、流体圧などにより面合させること
により流路を形成するようにした構造のメカニカルシー
ルを備えている。このフローティングシートは、軸部を
前記ケーシングのシール穴に摺動自在に装着する構造の
ため、フランジ部を一つまたは複数のピンにて係止する
ことにより、回り止めが成されている。

【０００３】この場合、通常のロータリジョイントで
は、流通させる液状クーラントなどがシール面同士の間
に浸透して油膜を作り潤滑作用を行なうことによって、
シール面の摩耗や発熱を低く押え長期間の使用に耐える
ようになっているのであるが、近年では環境汚染などの
問題から、この液状クーラントなどに代え、ドライエア
などの気体を流通可能としたものの要求があっている。
この様に、特に、ドライエアを流通させるようにしたロ
ータリジョイントでは、経由する流体がほとんど潤滑作
用を持たないため、シール面同士の間に浸透しても良好
な潤滑には寄与しにくいという欠点があったので、前記
シール面同士の面合位置に向けたノズルをケーシングの
内周面に突設し、そのノズルから前記シール面同士の面
合部に対し潤滑剤を噴射などすることにより、強制的に
付与するようになっている。この場合、前記シール面同
士の少なくとも一方にシール外周に開口する潤滑溝を設
けたものもある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来のメカニカルシール潤滑構造では、下記の
ような問題があった。 １．シールの合わせ面周りは手狭であるので、ケーシン
グ内周面にノズル突設用スペースを確保するため回転管
軸のシール取り付け部付近構造物（例えばベアリングシ
ール部材）の後退とそれに伴うケーシングの延長をしな
ければならず、他機組み込み用としてこの様な全長拡大
は望ましくない。 ２．ノズルを別製作しケーシングへの取り付け調整など
にかかる余分なコストが必要となる。 ３．ケーシング内ではノズルがフローティングシートの
前面に突設された状態となっているので、フローティン
グシートやそのシールの保守点検時などにおいては、そ
のノズルを撤去しなければフローティングシートを取り
外すことができず、余分な手間が必要となる。

【０００５】本発明は、上述のような従来の問題点を解
決するためになされたもので、その目的とするところ
は、シール面の油膜形成においてはドライエアのように
潤滑機能が期待できないものしか供給されない非常に厳
しい雰囲気中でしかも高速回転で使用されるのを前提と
し、工作機械など狭小な場所への取り付けができるよう
な小型化と、取り付け後保守点検時に分解組み立てを容
易に行うことができるようにしたロータリジョイントの
メカニカルシール潤滑構造を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明請求項１記載のロータリジョイントのメカニ
カルシール潤滑構造にあっては、軸部をケーシングのシ
ール穴に摺動自在に装着されフランジ部を一つまたは複
数の回り止めピンにて係止されたフローティングシート
のリング状シール面と、前記フローティングシートと同
軸上に回転自在に軸支された回転管軸のシール面とを面
合させ、かつ前記シール面同士の面合部に外部から潤滑
剤を付与するようにしたロータリジョイントのメカニカ
ルシール潤滑構造において、前記回り止めピンの少なく
とも一つには前記シール面同士の面合部に向けたオリフ
ィスを有すると共に、この回り止めピンとケーシングに
は前記オリフィスをケーシング外の潤滑剤供給源に連通
させる連通路が穿孔されていることを特徴とする。

【０００７】請求項２記載のロータリジョイントのメカ
ニカルシール潤滑構造にあっては、請求項１記載のロー
タリジョイントのメカニカルシール潤滑構造において、
前記回り止めピンは前記ケーシング内に突設状態で前記
フローティングシートを着脱可能な外周形状に形成され
ていることを特徴とする。

【０００８】請求項３記載のロータリジョイントのメカ
ニカルシール潤滑構造にあっては、請求項１または請求
項２記載のロータリジョイントのメカニカルシール潤滑
構造において、前記シール面同士の少なくとも一方には
シール外周に開口する潤滑溝が設けられていることを特
徴とする。

【０００９】

【作用】本発明のロータリジョイントのメカニカルシー
ル潤滑構造にあっては、回り止めピンにオリフィスを設
け、このオリフィスはシール面同士の面合部に向けると
共に、連通路を介して外部の潤滑剤供給路に連通させて
いることにより、回転管軸側から伝達される回転力によ
ってフローティングシートが回転するのを阻止し、更に
このフローティングシートの回転停止によりシール面同
士が摩擦する面合部に潤滑剤を噴射させることにより、
回り止めピンには潤滑剤噴射ノズルを兼用させた状態と
なっている。従って、ケーシング内に潤滑剤噴射ノズル
を突設する余分なスペースを不要とし、ロータリジョイ
ントの小型化を達成することができる。また、フローテ
ィングシートの前面にケーシング側からノズルを突設す
ることが不要となっているから、取り付け後、保守点検
時にはフローティングシートを簡単に着脱し短時間で点
検作業を行うことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
により説明する。図１は実施の形態のメカニカルシール
潤滑構造が組み込まれたロータリジョイントを示す断面
図、図２は回り止めピン周りの拡大図、図３（イ）は固
定側シール材、同（ロ）は回転側シール材を示す正面図
である。

【００１１】まず、このロータリジョイントＡは、工作
機械の工具側にドライエアＤを供給するように設けられ
たものであり、図１に示すように、ケーシング１と、フ
ローティングシート２と、シール部３と、回転管軸４
と、回り止めピン５とを主要な構成としている。

【００１２】前記ケーシング１は、先端部をベアリング
６の装着口と成して有底筒状に形成され、その底部７側
内部にシール穴８を有し、底面にはこのシール穴８を外
部と連通する流路９を貫通させている。また、その内底
部におけるシール穴８周りには軸穴１０と、この軸穴１
０をケーシング１の外周面開口に連通させた連通路１１
が穿孔されている。１２はその継ぎ手接続用の雌ねじ部
である。

【００１３】前記フローティングシート２は、固定側流
路と回転側流路とをシール部３と共に連通させるもので
あって、前記シール穴８に軸部１３が摺動自在に嵌着さ
れ、フランジ部１４に貫通穴または切欠１５が設けら
れ、軸心には流路１６が貫通して設けられている。

【００１４】前記回転管軸４は、先端側を工作機械の主
軸にねじ込みすることによって着脱自在に装着するよう
に形成されており、軸心に前記フローティングシート２
の流路１６と略同一径の流路１７が貫通して設けられて
いる。この回転管軸４と前記フローティングシート２は
軸心を一致させ端面同士を対抗するように配置されてい
る。

【００１５】前記シール部３は、フローティングシート
２と回転管軸４との間に介在されるものであって、超硬
合金やセラミックによりリング状に形成され、フローテ
ィングシート２の端面に固定されるシール材２１と、回
転管軸４の端面に固定されるシール材２２の一組よりな
る。前記シール材２１は、図３（イ）に示すように、軸
心に流通穴２１ａを有し、シール面２１ｂには、前記流
通穴２１ａに一端部を連通２１ｆさせた潤滑溝２１ｃ
と、一端部を外周２１ｄに連通２１ｇさせた潤滑溝２１
ｅとが設けられ、それぞれは交互に配置された状態で半
径方向でオーバラップｔを確保するが、連続した周状の
シール面を形成できる大きさに設けられている。また、
前記シール材２２は、図３（ロ）に示すように、軸心に
流通穴２２ａを有し、シール面２２ｂは全面平滑に仕上
げられている。

【００１６】回り止めピン５は、シール部分の固定側と
なるフローティングシート２の回り止めと前記シール部
３に対して潤滑剤を噴射するノズルを兼用するものであ
って、前記ケーシング１の軸穴１０に挿入固定された状
態で前記フローティングシート２の貫通穴１５を係止す
るように挿入されている。この回り止めピン５はストレ
ートの円柱状に設けられ、前記フローティングシート２
を係止した状態で前記シール材２１，２２の面合部１８
に向け、その外周面にオリフィス１９が穿孔されてい
る。また、その軸心には前記軸穴１０内で連通路１１に
前記オリフィス１９を連通する連通路２０が穿孔されて
いる。

【００１７】図中２３はリング、２４はリング２３を介
してベアリング６に予圧を付与するさらばね、２５はリ
ング２３の止めねじ、２６は第１ベアリングシール、２
７は第２ベアリングシールであり、第１ベアリングシー
ル２６は後述する回転管軸４のシールリング２２近辺に
配置されている。また、２８はドレン口であり、図示し
ないが第１ベアリングシール２６にてベアリング側と隔
離されたシール部３の配置位置にもドレン口が設けられ
ている。

【００１８】上述のように構成されたロータリジョイン
トＡは、まず、ケーシング１の流路９からフローティン
グシート２の流路１６とシール材２１とを経由して、ド
ライエアＤが回転管軸４側に供給される。この時の流体
圧がフローティングシートの軸部１３端面を押圧するこ
とから、シール材２１がシール材２２に密着し流路１６
を流路１７に密封状態となして連通させる。このため、
回転管軸４側では流路１７を経由してドライエアＤを工
作機械の主軸側に供給することになる。また、前記フロ
ーティングシート２がシール材２１を回転管軸のシール
材２２に密着させると、回転管軸側の回転力によってフ
ローティングシート２が共に回転しようとするが、回り
止めピン５がその回転を阻止し固定側と回転側の関係を
保持することになる。

【００１９】次に、ケーシング１の雌ねじ部１２は、図
示しない継ぎ手とパイプを介し外部に配置されたオイル
ミスト発生器に予め接続されている。そして、オイルミ
スト発生器からオイルミストｍが供給されると、オイル
ミストｍはケーシング１の連通路１１から軸穴１０と回
り止めピンの連通路２０を介しオリフィス１９から噴射
される。この場合、シール面２２ｂは潤滑溝２１ｃの開
口面と潤滑溝２１ｅの開口面を密閉し、残りのシール面
はシール面２１ｂに密着した状態となっている。つまり
シール面２２ｂは潤滑溝の連通２１ｇから溝内部側向け
にそれぞれ露出した状態となっているから、前記オリフ
ィス１９から噴射されたオイルミストｍは、前記連通２
１ｇから浸入して潤滑溝２１ｅ内でシール面２２ｂに付
着する。そして、その付着したオイルはオーバラップｔ
により順次内側の潤滑溝２１ｃに導かれ、やがてシール
面２２ｂ全面に広がって途切れのない潤滑作用を行なう
ことになる。また、前記潤滑溝２１ｅ内では、余分なオ
イルミストｍが少しづつ液滴化して付着し潤滑作用の維
持に貢献する。

【００２０】以上、本発明の実施の形態を説明してきた
が、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限定され
るものではない。例えば、回り止めピンの数などは任意
に設定できるし、このうちノズル兼用にする数なども任
意に設定することができる。オリフィス１９は別材料に
て製作し回り止めピン５から突出する様に設けても良
い。この場合はフローティングシートの貫通穴１５に前
記突出したオリフィスを挿通させるような切欠を設ける
と良い。潤滑溝２１ｃ、２１ｅなどの形状やその配置，
配置数などは任意に設定することができる。ケーシング
１やフローティングシート２などの形状も任意である。
シール材２１、２２などの形状や取り付け状態は任意に
設定することができる。また、シール面の流通穴や潤滑
溝の縁部分を角落ししてもよい。

【００２１】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明のロータ
リジョイントのメカニカルシール潤滑構造にあっては、
前記構成としたため、回り止めピンに潤滑剤の噴射ノズ
ルを兼用させた状態となっている。従って、ケーシング
内に潤滑剤噴射ノズルを突設する余分なスペースを不要
とし、ロータリジョイントの小型化を達成することがで
きる。また、フローティングシートの前面にケーシング
側からノズルを突設することが不要となっているから、
取り付け後、保守点検時にはフローティングシートを簡
単に着脱し短時間で点検作業を行うことができる。ま
た、ノズルのみの部品およびそれを取り付ける作業など
も不要となるから経済的であるなどの効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施の形態のメカニカルシール潤滑構造
が組み込まれたロータリジョイントを示す断面図であ
る。

【図２】実施の形態の回り止めピン周りを示す拡大図で
ある。

【図３】（イ）は実施の形態の固定側シール材を示す正
面図、（ロ）は実施の形態の回転側シール材を示す正面
図である。

【符号の説明】

Ａ ロータリジョイント Ｄ 流路を経由するドライエア ｍ 潤滑用として供給されるオイルミスト １ ケーシング ２ フローティングシート ４ 回転管軸 ５ 回り止めピン ８ ケーシングのシール穴 １１ 軸穴を外部に連通させる連通路 １３ フローティングシートの軸部 １４ フランジ部 １８ シール材同士の面合部 １９ オリフィス ２０ 回り止めピンの連通路 ２１ フローティングシート側のシール材 ２２ 回転管軸側のシール材

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸部をケーシングのシール穴に摺動自在
   に装着されフランジ部を一つまたは複数の回り止めピン
   にて係止されたフローティングシートのリング状シール
   面と、前記フローティングシートと同軸上に回転自在に
   軸支された回転管軸のシール面とを面合させ、かつ前記
   シール面同士の面合部に外部から潤滑剤を付与するよう
   にしたロータリジョイントのメカニカルシール潤滑構造
   において、 前記回り止めピンの少なくとも一つには前記シール面同
   士の面合部に向けたオリフィスを有すると共に、この回
   り止めピンとケーシングには前記オリフィスをケーシン
   グ外の潤滑剤供給源に連通させる連通路が穿孔されてい
   ることを特徴とするロータリジョイントのメカニカルシ
   ール潤滑構造。
2. 【請求項２】 前記回り止めピンは前記ケーシング内に
   突設状態で前記フローティングシートを着脱可能な外周
   形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の
   ロータリジョイントのメカニカルシール潤滑構造。
3. 【請求項３】 前記シール面同士の少なくとも一方には
   シール外周に開口する潤滑溝が設けられていることを特
   徴とする請求項１または請求項２記載のロータリジョイ
   ントのメカニカルシール潤滑構造。