JP4958794B2 - ロータリージョイント - Google Patents

Description

本発明は、供給装置から回転装置へ異種の各供給流体または同種の供給流体を混合させることなく供給して作業するために、互いの相対回転部品に設けた連通路を流通させるロータリージョイントに関する。特に、供給流体により部品が錆びたり、故障したりしたときに、各部品の交換を容易にし、且つ錆の粉末が流体に混入するのを防止したロータリージョイントに関するものである。

本発明の関連技術として図４に示すロータリージョイントが存在する（例えば、段落番号０００９に記載の特許文献１または特許文献２を参照）。図４は、このロータリージョイントの断面図である。このロータリージョイント１００は、シリコンウエハの表面を研磨する表面研磨装置の配管通路に装備されるものである。このロータリージョイント１００には、円筒状のジョイント本体１０１が設けられている。このジョイント本体１０１の内周面内には回転体１０２が回動自在に取り付けられている。回転体１０２の一端にはフランジ部１０２Ａが設けられており、このフランジ部１０２Ａは、図示省略の研磨パッドに連結される。そして、回転体１０２に設けられたスラリー用流体通路１０３と研磨パッドの流体通路とが連通するように接続される。

回転体１０２の図示する上端部には、キャップ状の回転密封環１０５がＯリングを介して嵌着している。回転密封環１０５は中心にスラリー用流体通路１０３が設けられており、このスラリー用流体通路１０３は回転体１０２のスラリー用流体通路１０３と連通すると共に、スラリー用流体通路１０３を囲む先端面にシール面１０５Ａが設けられている。この回転密封環１０５は炭化珪素材製である。

この回転密封環１０５と対向する位置には固定密封環１０６が設けられている。この固定密封環１０６は、ジョイント本体１０１の端部に設けられたヘッドカバー１１０の内周面１１０Ａに円筒部１０６Ａが移動自在に嵌合している。この固定密封環１０６の先端面には、シール面１０５Ａに密接する対向シール面１０６Ｂ１が形成されている。そして、固定密封環１０６を貫通する内周面により中間通路１０７が設けられている。この中間通路１０７はスラリー用流体通路１０３と供給通路１１１に連通してスラリーを含む流体を流通させる。この固定密封環１０６は、ばねにより回転密封環１０５へ押圧されてシール面１０５Ａと対向シール面１０６Ｂ１とが密接する。この中間通路１０７を通過するスラリーを含む流体は、長期間に内周面１１０Ａと円筒部１０６Ａとの嵌合間にも浸入する。そして、内周面１１０Ａに錆を発生させるので、ばね力により作動する固定密封環１０６の対向シール面１０６Ｂ１は、シール面１０５Ａに対して密封状態が悪化する。なお、この回転密封環１０５と固定密封環１０６により第１メカニカルシール装置１０４を構成している。

また、第１メカニカルシール装置１０４の外周側には、ジョイント本体１０１との間に冷却通路１０９が形成されている。この冷却通路１０９は冷却流入口１０９Ａと図示省略の流出口とに連通して冷却流入口１０９Ａから冷却通路１０９に流入した冷却水は、流出口から外部へ戻される。そして、冷却通路１０９内には、回転体１０２の上端部に回転密封環１０５が嵌着しているので、回転体１０２と回転密封環１０５の嵌合間に冷却水が浸入する。そして、冷却水は、回転体１０２の嵌合面を錆びさせるので、シール面１０５Ａが摩耗して交換するときに、回転体１０２から回転密封環１０５を取り外することが困難になる。

更に、ジョイント本体１０１には、内周に流体通路口１１３Ａと連通する環状の非スラリー用流体通路１１３が設けられている。この流体通路１１３は回転体１０２に設けられた流通路１１５と連通している。この流通路１１５と非スラリー流体通路１１３との接続部には第２メカニカルシール装置１１６が配置されている。この第２メカニカルシール装置１１６は、非スラリー用流体通路１１３内に配置された第３メカニカルシール１１７と第４メカニカルシール１１８とから構成されている。又、流通路１１５に純水等の流体を流通させると、工業用水などに比べて第２メカニカルシール装置１１６の各シール面の潤滑作用がないから発熱と同時に摩耗が促進される。

この第３メカニカルシール１１７は、回転体１０２に摺動自在に嵌合した第１回転密封環１１７Ａとジョイント本体１０１に固着された第１固定密封環１１７Ｂとから構成されている。又、第４メカニカルシール１１８は、回転体１０２に摺動自在に嵌合した第２回転密封環１１８Ａとジョイント本体１０１に固着された第２固定密封環１１８Ｂとから構成されている。そして、第１回転密封環１１７Ａと第２回転密封環１１８Ａは、それぞれの板ばね１２０、１２０により対応する第１固定密封環１１７Ｂと第２固定密封環１１８Ｂに対して弾発に押圧されている。

また、回転体１０２の外周面に環状溝を設けるとともに、環状溝の両側にＯリング１２５、１２５を配置し、この回転体１０２の外周面にスリーブ１２１を嵌着して第１流通路１１５Ａが形成されている。また、第１流通路１１５Ａに連通する第２流通路１１５Ｂは回転体１０２に設けた孔により形成している。そして、この第１流通路１１５Ａと第２流通路１１５Ｂにより流通路１１５が構成されている。この流通路１１５から流入した流体は、第１流通路１１５Ａを流れるときに回転体１０２とスリーブ１２１との嵌合間にも浸入する。このため、長期には、回転体１０２とスリーブ１２１との嵌合間を錆びさせるので、第２メカニカルシール装置１１６を取り替えるときに、回転体１０２からスリーブ１２１抜き取ることを困難にする。
特開平１１−２８７３７２号公報の図１ 特開２００１−１４１１５０号公報の図１

上述したように、メカニカルシールのシール面が摩耗または損傷したときに、メカニカルシールを取り付けている部品も交換しなければならない。このメカニカルシールの部品の組み立てられた接合面間に供給流体が浸入して錆びを発生させることが問題となっている。この錆び等により互いの部品間が接着し、この部品の交換が困難になり、また、メカニカルシールが分解できなくなる。さらに、この部品間の錆びが供給流体に混合して流れ、処理する精密な加工面等に不具合を発生させる原因にもなる。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものである。そして、その技術的課題は、供給流体（処理流体又は被密封流体とも言う）により互いの部品間にさびが発生するのを防止する。また、この部品を交換するときの各部品間の分解を容易にすることにある。そして、ロータリージョイントの組み立てにおいて、部品の組み立てコストと、組み立て部品の交換コストを低減することにある。

また、各部品間の錆びが供給流体と共に流れて処理する加工面を不良にしないようにするロータリージョイントを得ることにある。また、ロータリージョイントにおけるメカニカルシールのシール能力を発揮させてメカニカルシールから漏洩する供給流体が加工品に付着するのを防止することにある。

本発明は、上述した技術的課題を解決するために成されたものであって、その技術的手段は以下のように構成されている。

本発明に係わるロータリージョイントは、供給流体を、固定部としてのハウジングの流体通路と回転軸に接合され回転軸と共に回転するスリーブの流体通路とを相対回転中でも、流体通路外へ漏洩させることなく流通可能にすると共に、スリーブの流体通路がスリーブの内部に形成されることによって供給流体がスリーブと回転軸との接合間に侵入することがないロータリージョイントであって、供給流体が流れる流体通路を有するハウジングと、ハウジングの内周面に嵌着され、流体通路の一部を成す連通流体通路が設けられた仕切りリングと、ハウジングの流体通路からの供給流体が流れる第２接続流体通路を内部に有するとともに、回転軸の外周面に嵌着可能な内周面を有する不銹材製のスリーブと、スリーブの外周面に嵌着する内周面と、内周面を貫通して第２接続流体通路と前記連通流体通路とを連通する第１接続流体通路を有するとともに、一方の側面に第１シール面を有し且つ他方の側面に第２シール面を有する回転密封環と、第１シール面と密接する第１相対シール面を有してハウジングに密封に保持された第１静止用密封環と、第２シール面と密接する第２相対シール面を有してハウジングに密封に保持された第２静止用密封環とを具備するものである。

この本発明のロータリージョイントによれば、加工面を処理する供給流体が流れる第２接続流体通路は、不銹材製のスリーブの内部に形成されているから、供給流体がスリーブと回転軸との接合間に浸入することもなく、供給流体によってスリーブと回転軸との接合間に錆びが発生するのを防止できる効果がある。又、不銹材製のスリーブと嵌合する回転用密封環も、不銹材製のスリーブによって嵌合面に錆びが発生するのを防止できる。このため、スリーブと回転軸およびスリーブと回転用密封環との間に錆びの発生が防止できるから、各密封環が摩耗した場合に、または損傷した場合に、スリーブと回転軸およびスリーブと回転用密封環を容易に分解することが可能になる。そして、各密封環等の部品の交換が極めて容易になる効果を奏する。さらに、錆びが供給流体に混入しながら流れて供給流体により加工する処理面を不良品にすることも防止できる効果を奏する。また、スリーブと回転軸との嵌合面間に錆が発生しないから、機械に組み込まれた回転軸から容易にスリーブを交換することが可能になる。このため、メカニカルシールおよびロータリージョイントにおける部品の組み立て、および各部品の分解するコストが大きく低減できる効果を奏する。

図１は、本発明に係る第１実施の形態のロータリージョイントの全断面図である。

図２は、図１のスリーブの他端面側の正面図である。

図３は、図１の連結部の嵌合面側の正面図である。

図４は、先行するロータリージョイントの全断面図である。

符号の説明

１ ロータリージョイント
２ 第１回転用密封環
２Ａ 第１シール面
２Ｂ 第２シール面
２Ｈ 第１係合孔
３ 第２回転用密封環
３Ｓ１ 第３密封面
３Ｓ２ 第４密封面
４ 第３固定用密封環
４Ｓ 第３対向密封面
５ 第４固定用密封環
５Ｓ 第４対向密封面
６ 流体通路
６Ａ 連通流体通路
６Ｂ 第１接続流体通路
６Ｃ 第２接続流体通路
６Ｃ１ 径方向第２接続流体通路
１０ 第１静止用密封環
１０Ｃ 第１内周面
１０Ｋ 第１テーパ面
１０Ｓ 第１相対シール面
１１ 第２静止用密封環
１１Ｃ 第２内周面
１１Ｋ 第２テーパ面
１１Ｓ 第２相対シール面
１５Ａ 第１Ｏリング
１５Ｂ 第２Ｏリング
１６ 真空通路
１６Ａ 第３接続真空通路
１６Ｃ 第２接続真空通路
１６Ｄ 第１接続真空通路
１８Ａ 第１対向テーパ面
１８Ｂ 第２対向テーパ面
２０ 連結部
２０Ｂ Ｏリング用溝
２０Ｈ 接合面
２０Ｓ 内周面
２６ 通路
２６Ａ 第１通路
２６Ｂ 第５通路
２６Ｃ 第２通路
２６Ｄ 第３通路
２６Ｅ 第４通路
３０ スリーブ
３０Ａ 外周面
３０Ｂ 他端面
３０Ｃ 内周面
３０Ｄ 第１固定孔
３０Ｈ ピン孔
３０Ｗ ねじ孔
３２ Ｏリング
３５Ａ 第１シールリング
３５Ｂ 第２シールリング
５０ 回転軸
６０ ハウジング
６２Ｃ 空間室（空室）

以下、本発明に係るロータリージョイントの好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る第１実施の形態のロータリージョイント１の全断面図である。又、図２は、図１のスリーブ３０の他端面３０Ｂ側から見た正面図である。さらに、図３は、図１の連結部２０のスリーブ３０側から見た正面図である。以下、図１の説明において図２と図３の符号も参照して説明する。

図１に於いて、１はロータリージョイントである。このロータリージョイント１は、連結部２０を下側にし、回転軸５０を竪型にして取付ける。そして、ロータリージョイント１は、回転軸５０に嵌合したスリーブ３０とハウジング（固定部とも言う）６０との相対回動する各嵌合面を横断して貫通する流体通路６を流れる供給流体（処理流体または被密封流体とも言う）Ｈが相対回転中でも嵌合面間から流通路外へ漏洩するのを防止するようにした装置である。なお、供給流体Ｈが流れる前記流体通路６は、連通流体通路６Ａ、第１接続流体通路６Ｂ、第２接続流体通路６Ｃ、及び第３接続流体通路６Ｄにより構成されている。

図１に於いては図示省略されているが、ロータリージョイント１に研磨剤液の供給流体Ｈを供給して加工面等を作業処理する研磨液供給装置が設けられている。この研磨液供給装置に接続された配管の継ぎ手がロータリージョイント１の流体通路６の入口に設けた管用ねじに接続可能にされている。また、図示省略する真空装置からの真空Ｂを引く配管の継ぎ手が真空通路１６の入口に設けた管用ねじに接続可能にされている。さらに、図示省略する液体（清水）供給装置からの流体Ｃを流す配管の継ぎ手が洗浄兼冷却用の通路２６の入口に設けた管用ねじに接続可能にされている。

このロータリージョイント１には、外枠の本体を成すハウジング６０が設けられている。このハウジング６０は、第１ハウジング６０Ａと第２ハウジング６０Ｂとを軸方向に接合して一方の側面に配列した複数のボルト４５により両部品を結合する。また、同様に、第２ハウジング６０Ｂと第３ハウジング６０Ｃとを接合して 他方の側面から複数のボルト４６により軸方向に結合する。そして、ハウジング６０は円筒体を成して内周面を形成する。この各部品は端面接合であるから、ボルトを外すと簡単に分解できる。このハウジング６０の内周面内には、軸方向両側に第１軸受４２Ａと第２軸受４２Ｂを設ける。また、回転軸５０の外周面５０Ｄには、キー６５を介して一体に回転するスリーブ３０を嵌着する。そして、両側の第１軸受４２Ａと第２軸受４２Ｂによりスリーブ３０と一体の回転軸５０を回転可能且つ軸方向の相対移動が阻止された状態に支持する。このハウジング６０の内周面とスリーブ３０の外周面３０Ａとの間には、第１軸受４２Ａ側の第１シールリング３５Ａと第２軸受４２Ｂ側の第２シールリング３５Ｂをそれぞれ配置し、その両シールリング３５Ａ，３５Ｂ間に空室６２Ｃを形成する。なお、ハウジング６０は、ステンレス鋼により製作されているが、鉄鋼、銅合金、ニッケル合金、クロム合金等の金属でも良い。

ハウジング６０には、外周面から空室（空間室とも言う）６２Ｃに貫通する研磨液用の供給流体Ｈを供給する流体通路６を設ける。また、ハウジング６０における流体通路６の軸方向第１軸受４２Ａ側の位置には、加工品等を作業中に吸着するために、外周面から空間室６２Ｃに貫通して真空Ｂを引く真空通路１６を設ける。さらに、流体通路６の第２軸受４２Ｂ側の位置には、外周面から空室６２Ｃに貫通する冷却兼洗浄用流体（冷却兼洗浄液）Ｃを供給する通路２６を設ける。又、真空通路１６と第１軸受４２Ａとの間には第１ドレン孔３６を設ける。さらに又、通路２６と第２軸受４２Ｂとの間には第２ドレン孔４３を設ける。この第１ドレン孔３６及び第２ドレン孔４３は、第１メカニカルシールＭ１及び第２メカニカルシールＭ２から漏洩した流体を外部へ流出させる。

スリーブ３０の外周面３０Ａとハウジング６０の内周面との間の空間室６２Ｃには、径方向に対して対称を成す一対のメカニカルシールＭ１を配置する。このメカニカルシールＭ１は、流体通路６の流入方向と対向する位置に回転用密封環２をスリーブ３０に対して密封に嵌着する。さらに、回転用密封環２には、流体通路６の流入径方向に貫通する第１接続流体通路６Ｂを設ける。また、回転用密封環２には、両側面に第１シール面２Ａと第２シール面２Ｂを設ける。さらに、回転用密封環２には、第１接続流体通路６Ｂとは周方向へ１８０°の反対側の位置に径方向に貫通する第１係合孔２Ｈを設ける。さらに、回転用密封環２がスリーブ３０に嵌合した嵌合間において、第１接続流体通路６Ｂと第１係合孔２Ｈとの軸方向両側には、各々Ｏリング３２、３２を取り付けて第１接続流体通路６Ｂから第２接続流体通路６Ｃへ流れる流体が回転用密封環２とスリーブ３０の嵌合間から漏洩するのを防止する。なお、回転用密封環２の材質は、カーボン、炭化珪素、超硬合金、セラミックなどが用いられる。

スリーブ３０の第１固定孔３０Ｄに係合した第１ドライブピン６１が回転用密封環２の第１係合孔２Ｈに係止して両部品を一体に連結するするとともに、回転軸５０が回転するときに回転用密封環２も一体に回動する。同時に、第１ドライブピン６１は、回転用密封環２の両シール面２Ａ，２Ｂを変形させないように第１係合孔２Ｈに嵌合して保持する。また、第１ドライブピン６１は、強度を向上させるために、熱処理してある。このために、第１ドライブピン６１は小径に形成できるとともに、回転用密封環２も軸方向幅が小さくなって小形に構成できることになる。なお、第１ドライブピン６１には外周面にＯリング用の溝を設けている。そして、このＯリング用の溝にＯリング３２Ａを嵌合して第１ドライブピン６１と第１固定孔３０Ｄとの嵌合間をシールする。このＯリング３２Ａにより、空間室６２Ｃ内の供給流体Ｈが回転軸５０の外周面５０Ｄへ浸入するのを防止する。

回転用密封環２の第１シール面２Ａ側には第１シール面２Ａと密接する第１相対シール面１０Ｓを設けた第１静止用密封環１０を配置する。また、第２シール面２Ｂ側には、第２シール面２Ｂと密接する第２相対シール面１１Ｓを設けた第２静止用密封環１１を配置する。この第１静止用密封環１０は、外周面を第１Ｏリング１５Ａに圧接される第１テーパ面１０Ｋに形成するとともに、第１内周面１０Ｃをスリーブ３０の外周面３０Ａに対して冷却兼洗浄流体Ｃが流れる間隙を形成する。また。第２静止用密封環１１は、外周面を第２Ｏリング１５Ｂに圧接される第２テーパ面１１Ｋに形成するとともに、第２内周面１１Ｃをスリーブ３０の外周面３０Ａに対して冷却兼洗浄流体Ｃが流れる間隙を形成する。このため、第１静止用密封環１０と第２静止用密封環１１とは、両部品の周面を嵌着する構成でないため、スリーブ３０に対して組み立てと分解が容易になる。

また、第１静止用密封環１０と第２静止用密封環１１とは、ほぼ同一形状に形成するので、対称に配置することができる。このため、これらの各静止用密封環１０，１１は形状が同一であるから、同一加工方法により加工費も低減できる。さらに、これらの各静止用密封環１０，１１は、異なる形状の部品点数も低減できる。そして、全体がコンパクトになるので、ロータリージョイント１も小型に形成することができる。その結果、全体のコストを低減する効果が期待できる。なお、回転用密封環２、第１静止用密封環１０及び第２静止用密封環１１は、炭化珪素、カーボン、セラミック、Ｎｉ，Ｃｒを含む硬質合金等の不銹材で製作する。

第１静止用密封環１０の第１テーパ面１０Ｋに対向するハウジング６０の面に第１対向テーパ面１８Ａを形成する。また、第２静止用密封環１１の第２テーパ面１１Ｋに対向するハウジング６０の面にも第２対向テーパ面１８Ｂを形成する。この第１対向テーパ面１８Ａと第１テーパ面１０Ｋとの間の対向面間および第２対向テーパ面１８Ｂと第２テーパ面１１Ｋとの間の対向面間は、第１静止用密封環１０と第２静止用密封環１１との間における径方向を成す中央面に向かって徐々に間隔を狭めるように形成する。そして、第１対向テーパ面１８Ａと第１テーパ面１０Ｋとの間にゴム又は弾性樹脂材製の第１弾性シールリング（以下、第１Ｏリングと言う）１５Ａを配置する。この第１Ｏリング１５Ａにより第１静止用密封環１０の第１相対シール面１０Ｓを弾発的に第１シール面２Ａへ圧接するとともに、第１テーパ面１０Ｋと第１対向テーパ面１８Ａとの間をシールする。又、第２対向テーパ面１８Ｂと第２テーパ面１１Ｋとの間にゴム又は弾性樹脂材製の第２弾性シールリング（以下、第２Ｏリングと言う）１５Ｂを配置する。そして、第２Ｏリング１５Ｂにより第２静止用密封環１１の第２相対シール面１１Ｓを弾発的に第２シール面２Ｂへ圧接するとともに、第２テーパ面１１Ｋと第２対向テーパ面１８Ｂとの間をシールする。そして、第１Ｏリング１５Ａと第２Ｏリング１５Ｂとの間の空間室６２Ｃに第１接続流体通路６Ｂに連通する流体通路６を形成する。

そして、各Ｏリング１５Ａ，１５Ｂにより対称を成す各第１及び第２静止用密封環１０、１１を互いに対向する方向へ弾性的に押圧するために、従来技術のように各第１及び第２静止用密封環１０，１１を押圧する金属製のばねを設ける必要がない。このため、ばねの腐食により押圧される第１及び第２静止用密封環１０，１１の作動不良を防止できる。同時に、このような構成は、メカニカルシールＭ１の部品点数を低減することができる。又、摺動シール面が設けられていない第１Ｏリング１５Ａと第２Ｏリング１５Ｂにより、スラリーやケミカル液の供給流体Ｈを問題なくシールすることが可能になる。さらに、ハウジング６０の内周面には、流体通路６を仕切るように仕切リング９を嵌着する。この仕切リング９には流体通路６の一部を成す多数の連通流体通路６Ａ，６Ａを設ける。そして、メカニカルシールＭ１の一方の第１Ｏリング１５Ａと第１シール面２Ａと第１相対シール面１０Ｓとの構成、および他方の第２Ｏリング１５Ｂと第２シール面２Ｂと第２相対シール面１１Ｓとの構成の間の空間室６２Ｃに形成される流体通路６により、流体通路６と第１接続流体通路６Ｂとはハウジング６０と回転軸５０とが相対回転中でも連通する。

次に、図２はスリーブ３０の他端面３０Ｂを示す正面図である。スリーブ３０の内部には、第１接続流体通路６Ｂに連通する径方向第２接続流体通路６Ｃ１と、径方向第２接続流体通路６Ｃ１から軸方向通路へ曲がる断面Ｌ型に形成された第２接続流体通路６Ｃとを形成する。この第２接続流体通路６Ｃの断面は、長孔に形成されて他端面３０Ｂに貫通する。さらに又、スリーブ３０の内部には、第２接続流体通路６Ｃとは周方向に離れた位置に断面がＬ型の第２接続真空通路１６Ｃを形成する。この第２接続真空通路１６Ｃも他端面３０Ｂに貫通する。このスリーブ３０は、不銹材であるステンレス鋼により円筒体に形成する。又、スリーブ３０は、その他の材質としてセラミック、硬質樹脂、その他の不銹材により製作する。スリーブ３０の内周面３０Ｃは、回転軸５０の外周面５０Ｄに、この外周面５０Ｄに設けた段付面と一端面３０Ｅを係止して嵌着する。このスリーブ３０の内周面３０Ｃと回転軸５０の外周面５０Ｄとの嵌合面間の軸方向の両側には、Ｏリング３４Ａ，３４Ｂを設けて嵌合面間に水分が浸入しないようにすることもできる。同時に、回転軸５０のキー溝５０Ｋに植え付けたキー６５によりスリーブ３０を回転軸５０と係止して同時回転可能に固定する。また、スリーブ３０の他端面３０Ｂ側にはピン孔３０Ｈとねじ孔３０Ｗを設ける。

図３は連結部２０の接合面２０Ｈ側の正面図である。図１，図２および図３を参照して以下に説明する。上述のスリーブ３０に対してフランジ状を成す連結部２０の内周面２０Ｓを回転軸５０の外周面のねじ部にねじ込むか、又は、連結部２０の接合面２０Ｈを他端面３０Ｂ側の外周面に接合して、図示省略のボルトとスリーブ３０に設けたねじ孔３０Ｗ（図２参照）とを螺合してスリーブ３０の他端面３０Ｂに結合する。このとき、この接合面２０Ｈに打ち込んだピン２５をピン孔３０Ｈに係合してスリーブ３０と連結部２０の各接続流体通路６Ｃ，６Ｄおよび各接続真空通路１６Ｃ，１６Ａにおける各接続通路が連通するように位置決めをする。さらに、ナット５１を回転軸５０外周のねじにねじ込んで連結部２０を確実に固定する。

この連結部２０には、第２接続流体通路６Ｃと連通する第３接続流体通路６Ｄを形成する。この接合面２０Ｈにおける第３接続流体通路６Ｄの周りにはＯリング用溝２０Ｂを形成する。このＯリング用溝２０Ｂには、Ｏリング３１を取り付けて接合面２０Ｈとスリーブ３０の他端面３０Ｂとの接合面間をシールする。又、連結部２０には、第２接続真空通路１６Ｃに連通する第３接続真空通路１６Ａを形成する。この第２接続真空通路１６Ｃと第３接続真空通路１６Ａの接続面間にもＯリング３１と同様に図示省略のＯリングを設ける。なお、スリーブ３０の他端面３０Ｂと連結部２０の接合面２０Ｈとは、接触面が小さく、さらには、長い円筒面に嵌合するわけではないので、両部品を容易に分解可能である。また、連結部２０は、ステンレス鋼で製作する。しかし、連結部２０の材質は、鉄鋼、銅合金、クロム系合金、ニッケル系合金等でも良い。

この第２接続真空通路１６Ｃのうちの径方向第２接続真空通路１６Ｃ１と対向したハウジング６０には、真空通路１６を設ける。この真空通路１６は、真空Ｂを引くものである。この真空通路１６と径方向第２接続真空通路１６Ｃ１との間は、スリーブ３０と密封に嵌着した第２回転用密封環３に第２接続真空通路１６Ｃの径方向第２接続真空通路１６Ｃ１と連通させた同方向の第１接続真空通路１６Ｄを形成する。そして、この第２メカニカルシールＭ２により相対回転中でも、真空通路１６と第２接続真空通路１６Ｃとの間は、外部の流体が浸入することなく連通可能にする。このメカニカルシールＭ２の構成は、スリーブ３０の外周面３０Ａに密封に嵌着した第２回転用密封環３の一方の軸方向の端面に第３密封面３Ｓ１を形成するとともに、他方の軸方向の端面に第４密封面３Ｓ２を形成する。なお、第２回転用密封環３は、第１回転用密封環２と同様に、第２ドライブピンによりスリーブ３０に固定する。つまり、この第２ドライブピンのＯリング用の溝に第２Ｏリング３２Ｂを嵌合して第２固定孔との嵌合間をシールし、外方の流体が回転軸５０の外周面５０Ｄや第１接続真空通路１６Ｄへ浸入するのを防止する。

さらに、ハウジング６０に密封に嵌着した第３固定用密封環４の端面に設けた第３対向密封面４Ｓを第３密封面３Ｓ１に密接する。同時に、ハウジング６０に密封に嵌着した第４固定用密封環５の端面に設けた第４対向密封面５Ｓを第４密封面３Ｓ２に密接する。そして、第３対向密封面４Ｓと第３密封面３Ｓ１および第４対向密封面５Ｓと第４密封面３Ｓ２とを摺動可能に密接させて回転軸５０と同時回転のスリーブ３０がハウジング６０と相対回転中でも真空通路１６と第１接続真空通路１６Ｄとの間を連通可能な全体の真空通路１６に構成する。なお、第２回転用密封環３、第３固定用密封環４および第４固定用密封環５の材質は、炭化珪素、カーボン、セラミック、Ｎｉ，Ｃｒ系の硬質合金等の不銹材で製作する。また、第１接続真空通路１６Ｄ，第２接続真空通路１６Ｃ，第３接続真空通路１６Ａは、名称を分けているが、通路全体を真空通路１６と称する。

さらに、ハウジング６０に設けられた冷却兼洗浄流体Ｃを流す通路２６は、スリーブ３０の外周面３０Ａとハウジング６０の内周面との間を通って第２静止用密封環１１の第２相対シール面１１Ｓと第１回転用密封環２の第２シール面２Ｂとの密接面と、第２Ｏリング１５Ｂの両面が密接した密接面と、により仕切られた空間に連通する第１通路２６Ａを設ける。さらに、この第１通路２６Ａからハウジング６０の軸方向へ通路孔に形成するとともに、この通路孔を周方向へ複数個に設けられた第２通路２６Ｃを形成する。さらにまた、この第２通路２６Ｃから第４固定用密封環５の側面側の連通路を通り、この第４固定用密封環５の内周面側におけるハウジング６０の内周面とスリーブ３０の外周面との間の連通路へ連通するとともに、第４固定用密封環５の第４対向密封面５Ｓと第２回転用密封環３の第４密封面３Ｓ２との密接面と、第１静止用密封環１０の第１相対シール面１０Ｓと第１回転用密封環２の第１シール面２Ａとの密接面と、第１Ｏリング１５Ａの両密接面とにより仕切られる空間に連通する第３通路２６Ｄを形成する。

また、この第３通路２６Ｄからハウジング６０に設けたかくれ線で示す孔通路に形成した第４通路２６Ｅを形成する。さらに、第３固定用密封環４の第３対向密封面４Ｓと第２回転用密封環３の第３密封面３Ｓ１とにより仕切られた空間に連通して排出する第５通路２６Ｂを形成する。なお、第５通路２６Ｂは、図示上メクラ栓で閉じられているが、図示省略の外部からの配管と周方向線上の別な位置の同じ第５通路２６Ｂに設けられた管用ねじと接続している。そして、通路２６を通る冷却兼洗浄流体（清水又は冷却ガス）Ｃにより第１メカニカルシールＭ１と第２メカニカルシールＭ２の各密封環の各シール面（流体通路６と真空通路１６の外側）と、第１Ｏリング１５Ａおよび第２Ｏリング１５Ｂの密封面（密接合面）を冷却するとともに洗浄して第１メカニカルシールＭ１と第２メカニカルシールＭ２のシール能力を発揮させる。

このロータリージョイント１の流体通路６から供給された研磨粉を含む研磨剤液の供給流体Ｈは、メカニカルシールＭ１によりハウジング６０とスリーブ３０が嵌着した回転軸５０が相対回転中でも流体通路６と第１接続流体通路６Ｂとを連通させて供給流体Ｈを第２接続流体通路６Ｃへ導入させる。そして、スリーブ３０内の第２接続流体通路６Ｃを流れて連結部２０内に設けられた第３接続流体通路６Ｄに至り、図示省略の研磨装置へ供給される。このため、研磨剤液の供給流体Ｈは、回転軸５０とスリーブ３０の嵌合面間に漏洩することもなく、回転軸５０とスリーブ３０の嵌合面間に研磨剤液の供給流体Ｈが浸入し、この浸入した供給流体Ｈにより錆が発生するのを防止できる。又、洗浄兼冷却液の流体Ｃの供給装置からは、配管を介してロータリージョイント１の通路２６へ連通し、この供給装置から流入する清水により第１メカニカルシールＭ１及び第２メカニカルシールＭ２が冷却されるとともに洗浄される。

このようにして、スリーブ３０と回転軸５０との嵌合面間には供給流体Ｈや不純物が浸入しないようにできるとともに、各部品を容易に分解できるようにすることができる。更には、スリーブ３０と回転用密封環２との嵌着面間は、両Ｏリング３２，３２によって被密封流体がシールされるので、この嵌着面間の錆びも防止できる。又、両部品の嵌合するうちの一方の部品を不銹材にすれば、一方の部品は錆びないから両部品は接着するのを効果的に防止することができる。さらに、第１回転用密封環２、第１及び第２静止用密封環１０，１１、第２回転用密封環３，第３及び第４固定用密封環４，５は炭化珪素やカーボン材製であるから、不銹材に相当する。この不銹材は、分解できないほど錆びることもなく、さらに、これらの各密封環２，１０，１１，３，４，５は、ドライブピンにより係止する構成と、Ｏリングにより嵌合間を弾性支持する構成により、更には、嵌合面が軸方向へ短くできるから、容易に分解することが可能になる。なお、図１に示す各Ｏリング３２，３２Ａ，３２Ｂ・・は、第１Ｏリング１５Ａおよび第２Ｏリング１５Ｂと同様に、ゴム材製又は樹脂材製である。

以下、本発明に関わる他の実施態様の発明について、その構成と作用効果について説明する。

本発明に関わる第１発明のロータリージョイントは、第１静止用密封環が第１シール面と反対側の背面に形成されて第１シール面を押圧可能にされた第１テーパ面を有し、第２静止用密封環が第２シール面と反対側の背面に形成されて第２シール面を押圧可能にされた第２テーパ面を有し、密封に保持された第１静止用密封環には第１テーパ面と第１テーパ面と対向する固定部の第１対向テーパ面との間を密封して第１相対シール面を第１シール面に押圧する第１弾性シールリングを具備し、密封に保持された第２静止用密封環には第２テーパ面と第２テーパ面と対向する固定部の第２対向テーパ面との間を密封して第２相対シール面を第２シール面に押圧する第２弾性シールリングを具備するものである。

この第２発明のロータリージョイントによれば、各静止用密封環は嵌着面がなく、また、各弾性シールリングも接合面が平面に対して曲面で接合し、しかも、ゴム状弾性材であるから、錆びることもなく、簡単に取り外せる構成である。また、両静止用密封環に挟まれて回転用密封環は着脱自在に嵌合しており、しかも、この回転用密封環と錆びないスリーブとの嵌合間は、両部品が強く接着するのも防止できる。つまり、接合する一方の部品が錆びなければ、接合面は離脱困難になるまで錆により接着するのを防止できる。このため、回転用密封環もスリーブから容易に取り外すことができる。したがって、回転軸からスリーブを取り外せば、メカニカルシールの部品は全体が簡単に分解できる効果を奏する。

本発明に関わる第２発明のロータリージョイントは、第２接続流体通路が一端部を第１接続流体通路に連通するとともに、スリーブの内部を通って他端面に貫通し、且つスリーブの他端面側に結合したフランジ状の連結部の内部に形成された第３接続流体通路と連通するものである。

この第２発明のロータリージョイントによれば、第２接続流体通路が円筒状スリーブの内部を通っているために、回転軸より大径に形成されたスリーブの内部で円周に沿って多数個でも、更には、断面が円弧状の長孔でも第２接続流体通路を自由な大きさに形成して大流量を流すことも可能になる。しかも、スリーブの他端面からフランジ状の連結部を通って径方向外方へ放射状に第３接続流体通路を形成できるから、多数の各流体通路を形成することが可能になり、第３接続流体通路の処理装置との多数の接続が容易になる。そして、錆びないスリーブの他端面と連結部との接合面は、端面接合であり、錆の発生も少ないから、両部品を容易に分解することが可能になる。そして、錆びない材質のスリーブに設けた第２接続流体通路によって、処理流体に錆などが混入することもないから、精密な加工物の表面に不純物を付着させることも防止できる。

本発明に関わる第３発明のロータリージョイントは、回転用密封環の内周面とスリーブの外周面との嵌合間には第２接続流体通路と第１接続流体通路との連通間の両側にＯリングを有するものである。

この第３発明のロータリージョイントによれば、回転用密封環の内周面とスリーブの外周面との嵌合間の流体通路の両側にＯリングが設けてあるから、このＯリングによって、回転用密封環の内周面とスリーブの外周面との嵌合間に被密封流体が浸入するのを防止できる。そして、嵌合間に錆が発生して接着するのも防止できるので、メカニカルシールを分解するときにスリーブから回転密封環を容易に取り外すことができる。

本発明に関わる第４発明のロータリージョイントは、回転用密封環がスリーブと回転用密封に貫通した係合孔に嵌着するドライブピンによりスリーブに係止されているとともに、ドライブピンは両Ｏリング間に配置されているものである。

この第４発明のロータリージョイントによれば、回転用密封環はドライブピンによってスリーブに固定されているから、嵌着する軸方向の長さを短くできる。しかも、回転用密封環は、ドライブピンによってスリーブに固定されているから、Ｏリングを介してスリーブと緩やかに嵌合することができる。このため、メカニカルシールを分解するときに、回転用密封環はスリーブから極めて容易に取り外すことが可能になるので、この分解又は組み立てコストが低減できる効果を奏する。

本発明のロータリージョイントは、組み立てられた各部品が錆びないように構成されているので、部品を交換するときに、容易に分解．組み立てができて有用である。又、処理流体に錆び等が混入しないから、加工した機能面を不良にすることのない有用なロータリージョイントである。

Claims (3)

1. 供給流体を、固定部としてのハウジングの流体通路と回転軸に接合され前記回転軸と共に回転するスリーブの流体通路とを相対回転中でも、流体通路外へ漏洩させることなく流通可能にすると共に、前記スリーブの流体通路が前記スリーブの内部に形成されることによって前記供給流体が前記スリーブと前記回転軸との接合間に侵入することがないロータリージョイントであって、
   前記供給流体が流れる流体通路を有する前記ハウジングと、
   前記ハウジングの内周面に嵌着され、前記流体通路の一部を成す連通流体通路が設けられた仕切りリングと、
   前記ハウジングの流体通路からの供給流体が流れる第２接続流体通路を内部に有するとともに前記回転軸の外周面に嵌着可能な内周面を有する不銹材製の前記スリーブと、
   前記スリーブの外周面に嵌着する内周面と、前記内周面を貫通して前記第２接続流体通路と前記連通流体通路とを連通する第１接続流体通路を有するとともに、一方の側面に第１シール面を有し且つ他方の側面に第２シール面を有する回転用密封環と、
   前記第１シール面と密接する第１相対シール面を有して前記ハウジングに密封に保持された第１静止用密封環と、
   前記第２シール面と密接する第２相対シール面を有して前記ハウジングに密封に保持された第２静止用密封環と、
   を具備することを特徴とするロータリージョイント。
2. 前記第１静止用密封環は前記第１シール面と反対側の背面に形成されて前記第１シール面を押圧可能にされた第１テーパ面を有し、
   前記第２静止用密封環は前記第２シール面と反対側の背面に形成されて前記第２シール面を押圧可能にされた第２テーパ面を有し、
   前記密封に保持された前記第１静止用密封環には前記第１テーパ面と前記第１テーパ面と対向する前記固定部の第１対向テーパ面との間を密封して前記第１相対シール面を前記第１シール面に押圧する第１弾性シールリングを具備し、
   前記密封に保持された前記第２静止用密封環には前記第２テーパ面と前記第２テーパ面と対向する前記固定部の前記第２対向テーパ面との間を密封して前記第２相対シール面を前記第２シール面に押圧する第２弾性シールリングを具備することを特徴とする請求項１に記載のロータリージョイント。
3. 前記第２接続流体通路が一端部を前記第１接続流体通路に連通するとともに前記スリーブの内部を通って他端面に貫通し、且つ前記スリーブの他端面側に結合したフランジ状の連結部の内部に形成された第３接続流体通路と連通することを特徴とする請求項１に記載のロータリージョイント。

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