JP3929227B2

JP3929227B2 - 長い回転流路を備えたロータリジョイント

Info

Publication number: JP3929227B2
Application number: JP2000094730A
Authority: JP
Inventors: 光明池田
Original assignee: Rix Corp
Current assignee: Rix Corp
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2020-03-30
Also published as: JP2001280568A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体供給先が長尺で有底の穴であり流体供給後はその流体をロータリジョイント側に回収できる様にした往復の流路を備えたロータリジョイントに関し、特に、流体供給先が長い上、高速で回転されるような回転管であるのに適したロータリジョイントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
機械装置において適正温度に維持しなければならないような回転部材、例えば搬送用ねじ軸や加熱ロール、冷却ロールなどがあるが、この場合ねじ軸やロールを中空に形成し内部に温度制御用流体を供給するものがある。
この従来の温度制御用流体の供給方法としては、一端側に接続したロータリジョイントで流体を供給しそのまま他端側に接続したロータリジョイントで排出させたり、軸内部に二流路を形成しておきこの流路終端位置で流体をＵターンさせてもとのロータリジョイントで排出も行うようにしたものがある。
搬送用ロールやねじ軸などのように一端側に駆動部を有していると、その側のロータリジョイントのメンテナンスが煩雑となるので、短尺あるいは低速の場合、後者の方法、つまり１個のロータリジョイントを使用するものが一部に適用されてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、生産性の向上などを目的に搬送用ロールやねじ軸の長尺化・高速化が為されている。しかもそれに加えて、それに見合った内部流路の拡大ができない場合がある。例えば、ねじ軸の場合、小スペースで長さが１ｍ〜３ｍ、回転数が１，０００〜５，０００ｍｉｎ^-1までの長尺・高速タイプが主流になり、しかもねじ軸内の流路は剛性を保つため大きくできない（穴径１０〜１５ｍｍ）という制約が有る。このような場合、１個のロータリジョイントで流体をＵターンさせる方式を採用しようとしても、インサート管を大きくして強度アップできないので振動、騒音，磨耗などが大きくなるのを防止することができないという欠点があり、従ってこれまで２個のロータリジョイントを用いざるを得ず、トルク発生の増大やメインテナンスにおける煩雑さが避けられなかった。
【０００４】
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、長尺な回転管内流路の奥端まで流体を供給した後回収することを支障なく行うことができ、特に温度制御が重要な問題となる搬送用ロールや長ねじ軸などを長さや回転数に関係なく常に正常に作動させ長期間安定して適正に温度保持することができるようにした長い回転流路を備えたロータリジョイントを提供することにある。
【０００５】
【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記載の長い回転流路を備えたロータリジョイントにあっては、流体供給先の回転管内に挿入したインサート管による流路とインサート管周りに形成される流路とで二重の流路を形成することにより流体を奥側に供給後その流体を回収するようにしたロータリジョイントにおいて、前記インサート管は長尺での後端側は前記流体供給先回転管の後端部に固定され、かつ、該インサート管はその先端側が前記流体供給先の回転管の流路内で柔軟に撓んだ状態になる柔軟なチューブで構成されていることを特徴とする
【０００６】
請求項２記載の長い回転流路を備えたロータリジョイントにあっては、請求項１記載の長い回転流路を備えたロータリジョイントにおいて、柔軟なチューブが樹脂チューブまたはゴムチューブであることを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の長い回転流路を備えたロータリジョイントにあっては、請求項１または請求項２記載の長い回転流路を備えたロータリジョイントにおいて、柔軟なチューブ後端側の固定がユニオンナットまたは接着剤にて行われることを特徴とする。
【０００８】
請求項４記載の長い回転流路を備えたロータリジョイントにあっては、請求項３記載の長い回転流路を備えたロータリジョイントにおいて、ユニオンナット外周面を円筒状に形成すると共にこの円筒状外周面とケーシングの穴内壁との間に非接触シールまたは接触シールを配置して該ケーシングの穴内における二重の流路を形成していることを特徴とする。
【００１１】
【作用】
本発明の長い回転流路を備えたロータリジョイントにあっては、長尺な回転管内流路の奥端まで流体を供給した後回収することを支障なく行うことができ、特に精度・寿命などに発熱が重要な問題となる長尺なねじ軸などを長さや回転数に関係なく常に正常に作動させ長期間安定して冷却することができる。
また、益々小スペースで長尺化、高速化され、しかもねじ軸内の流路は大きくできないなどの条件が有ってインサート管を大きくして強度アップできない場合でも振動、騒音，磨耗などが大きくなるのを防止することができる。
【００１２】
【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１の長い回転流路を備えたロータリジョイントを送り装置に装着した例を示す断面図である。
【００１３】
まず、このロータリジョイントＲａは、工作機械の送り装置であってねじ軸６の後端側に配置されてそのねじ軸６側に冷却水Ｗを供給するように設けられたものであり、図に示すように、ケーシング１と、フローティングシート２と、第１のシール部３と、長尺インサート管４と、第２のシール部５とを主要な構成としている。
前記ねじ軸６は両端を送り装置機枠７に軸支８されており、その軸心位置であって後端面から前端内部まで流路９が開設されている。１０が流路９の奥端である。尚、ねじ軸６に螺合したナット部は省略している。
【００１４】
前記ケーシング１は、送り装置機枠７への取り付け部となるフランジ１１が前端部に設けられ、第１の外部接続口１２と第２の外部接続口１３とが後端部に開設されている。また後端部内部にはシール穴１４が開設され、このシール穴１４の内周面に前記第１の外部接続口１２の下部が開口し、シール穴１４の底部軸心位置に第２の外部接続口１３の下部が開口している。前記シール穴の流路１７とねじ軸の流路９は軸心を一致して配置される。
【００１５】
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第１のシール部３によって連通させるものであって、フランジ１５の後端に円筒状の環状軸部１６が突出した状態に設けられ、その環状軸部１６が前記シール穴１４に摺動自在に装着される。その軸心には流路１７が貫通状態に穿設されている。１８はこのフローティングシート２をシール穴１４の軸心方向のみに摺動を許容するストッパ、１９はフローティングシート２を前端側、つまりねじ軸６方向に付勢するスプリングである。また、２０は摺動面のシール材である。
【００１６】
前記第１のシール部３は固定側シールリング２１と回転側シールリング２２で構成され、カーボンとセラミックにより形成されているが、超硬合金などその材質は任意である。
このうち固定側シールリング２１は前記フローティングシート２の流路１７の前端位置に固定されている。また、回転側シールリング２２は前記ねじ軸６の後端側に螺着したロータ２３の大径部２４の後部端面であって前記固定側シールリング２１と符号する位置に固定されている。
【００１７】
前記ロータ２３において、前記大径部２４の軸方向には有底の流路２５が前端を開口する様に穿設されている。また、前記ロータ２３には前記大径部２４の後部端面からシールリング２１，２２の内径およびフローティングシート２の流路より小径の雄ねじ部２６が突設され、その軸心にはねじ軸の流路９およびロータの流路２５より小径の貫通穴２７が前記流路２５の底部に開口する様に開設されている。更に、大径部２４の後部端面には、シールリング２２の内周面と雄ねじ部２６の外周面との間に流路２５に連絡する連通孔２８が複数穿設されている。
【００１８】
前記雄ねじ部２６の貫通穴２７には、長尺インサート管４として金属管に比べ柔軟で比重の小さい樹脂チューブが挿通される。この長尺インサート管４は、ロータの流路２５とねじ軸の流路９より小径のものとなる。そして、長尺インサート管４の後端は食い込み用のスリーブ２９を介してユニオンナット３０にて前記雄ねじ部２６に螺着固定されている。また、長尺インサート管４の前端側は前記ねじ軸流路９の奥端１０まで延設され、その流路９内では支持部材もなく自然状態で挿通され、端面は前記奥端位置で開口状態で置かれている。
従って、前記長尺インサート管４を流路２５と流路９へ挿入することにより、流路２５と流路９は連続した二重の流路を備えたものとなる。
【００１９】
前記第２のシール部５は、非接触式シールを採用している。つまり、前記ユニオンナット３０の外周を円筒状に設けると共に、前記シール穴１４の内周面における第１の外部接続口１２の開口位置より後端の小径部１４ａを、このユニオンナット３１の外径より僅かに大きな内径に設けてクリアランスシールを形成したものである。この第２のシール部５により、第１の外部接続口１２と第２の外部接続口１３とが隔離され、これにより、前記奥端１０以外では、第１の外部接続口１２が流路２５と流路９のみに、また第２の外部接続口１３がユニオンナット３０と長尺インサート管４のみに連通状態となる。
図中３１は水切り板、３２はドレンである。
【００２０】
次に作用を説明する。尚、本実施の形態では前記第２の外部接続口１３を冷却水の導入用とし、第１の外部接続口１２をその排出用とすることで説明するが、この逆でも使用することができる。
上述のように構成されたロータリジョイントＲａは、まず、外部供給装置から第２の外部接続口１３から冷却水Ｗが導入され、二重の流路のうち一つ目の流路、つまりユニオンナット３０からインサート管４の順に流通させ、このインサート管４の奥端１０で流路９にＵターンさせ、ロータの流路２５、フローティングシートの流路１７、第１の接続口１２の順に流通させ、前記流路９の奥端１０からロータ２３の流路２５に到達するまでにねじ軸６の発熱を吸収させるのである。そして、第１の外部接続口１２から排出させる。
【００２１】
前記ねじ軸６の回転時には、二重の流路は一体となって回転する。冷却水Ｗの送りを流通させる長尺インサート管４は柔軟な樹脂チューブであるから、ねじ軸６が長尺となると軸方向に設けた流路９と共に長く必要となり、その内部では自然状態に配置させているだけであるから、ねじ軸の停止状態では、長尺インサート管４は当然冷却水内で柔軟に下方に撓んだ状態となる。
前記ねじ軸６の回転中に長尺インサート管４の撓みによる接触があっても、この長尺インサート管４もねじ軸６と同一方向に回転しているから大きな衝撃を与えず、また柔軟で比重が小さく水中にあるような状態ではチューブ自身の反発力が弱いことなどから、強い衝撃を受けるようなことがなく、このため振動、騒音、異常磨耗などの発生や破損を起こさず、常に静かで正常な作動を行わせることができる。
長尺インサート管はユニオンナットで固定するから、着脱が容易となって取り替えや長さ変更などを手狭な現場でも短時間で簡単に行うことができるという利点が有る。
【００２３】
また、ロータを直接ねじ軸端面に、フローティングシートが装着されるケーシングをねじ送り装置機枠に直接固定する構造とすることで省スペースを実現した。
【００２４】
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、長尺インサート管４において、後端はユニオンナット３０にて固定するとしたが、樹脂チューブの後端にリング状の隆起部を設けてそれをナット、とめわなどで固定するようにしてもよい。
またはロータとの嵌合部に接着剤で固定するようにしてもよい。この場合は比較的安価なコストで設けることができる。また、極めて小さな外形のインサート管でも簡単に固定することができるという利点が有る。
第２のシール部５などは前記の外、非接触シールとしてラビリンスシールなど、接触シールとしてリップシール、またはメカニカルシールなどを採用することもできる。
第１，第２の外部接続口１２，１３の位置やロータ２３の形状などは任意に設定することができる。
ロータリジョイントＲａはねじ軸の冷却に使用することで説明してきたが、この他、滑り軸受けの軸部、ウォーム軸、タービン軸などに使用することができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明の長い回転流路を備えたロータリジョイントにあっては、長尺インサート管は挿入する流路と共に回転、または任意に回転自在とする構成であり、かつ、該インサート管はその先端側が前記流体供給先の回転管の流路内で柔軟に撓んだ状態になる柔軟なチューブで構成されることにより、その長さが流体供給先回転管の長さに合わせどんなに長尺になっても、また、その回転数が高速になっても、常に同一方向に回転可能であるから、長尺インサート管の先端などが流路に接触しても強い衝撃を受けるようなことがなく、このため振動、騒音、異常磨耗の発生や破損を起こさず、常に正常に作動させ長期間安定して冷却などに使用することができる。
流体供給先回転管が送り装置のねじ軸の場合、螺合したナットによる送り動作時の発熱を吸収し、長尺化したねじ軸でも長期間安定して使用することができる。
長尺インサート管が柔軟な樹脂チューブとした場合、例えばスリーブ食い込み式のユニオンナットにより流体供給先回転管に簡単に着脱することができるし、安価に設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施の形態１の長尺インサート管に柔軟な樹脂チューブを採用したロータリジョイントを示す断面図である。
【符号の説明】
Ｒａロータリジョイント
１ケーシング
２フローティングシート
３第１のシール部
４長尺インサート管
５第２のシール部
６ねじ軸（流体供給先回転管）
９ねじ軸の流路（流体供給先回転管の流路）
１０流路９の奥端
１２第 1の外部接続口
１３第２の外部接続口
１４シール穴
１４ａシール穴の小径部（第２のシール部形成用）
１６フローティングシートの管状軸部
１７フローティングシートの流路
２５，２８流路１７に連通するねじ軸後端に設けたロータの流路
３０ユニオンナット（締め付け固定部材）
３３支持部材

Claims

流体供給先の回転管内に挿入したインサート管による流路とインサート管周りに形成される流路とで二重の流路を形成することにより流体を奥側に供給後その流体を回収するようにしたロータリジョイントにおいて、
前記インサート管は長尺での後端側は前記流体供給先回転管の後端部に固定され、かつ、該インサート管はその先端側が前記流体供給先の回転管の流路内で柔軟に撓んだ状態になる柔軟なチューブで構成されていることを特徴とする長い回転流路を備えたロータリジョイント。
柔軟なチューブが樹脂チューブまたはゴムチューブであることを特徴とする請求項１記載の長い回転流路を備えたロータリジョイント。
柔軟なチューブ後端側の固定がユニオンナットまたは接着剤にて行われることを特徴とする請求項１または請求項２記載の長い回転流路を備えたロータリジョイント。
ユニオンナット外周面を円筒状に形成すると共にこの円筒状外周面とケーシングの穴内壁との間に非接触シールまたは接触シールを配置して該ケーシングの穴内における二重の流路を形成していることを特徴とする請求項３記載の長い回転流路を備えたロータリジョイント。