JP5402002B2 - 回転軸のシール装置およびシール方法 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械において、外部から軸受へのクーラントの浸入を防止する回転軸のシール装置およびシール方法に関する。

従来より、マシニングセンタのような工作機械において、切削時の発熱を低減するために、ワークの切削箇所に向けて冷却媒体であるクーラントを供給している。供給されるクーラントは、ワークおよび工具の冷却効果を増大させるとともに、切削により発生する切屑を排出するために、切削部位に高圧噴射される場合が多い。高圧噴射されたクーラントは、工作機械の回転軸を支持している軸受に浸入しやすく、クーラントの浸入により軸受の寿命が低下する虞があった。

軸受へのクーラントの浸入を防ぐために、回転する主軸とハウジングとの間の微小隙間に高圧のエアを供給して、エア圧により外部から軸受へのクーラントの浸入を防止する回転軸に関する従来技術があった（例えば、特許文献１参照）。これは、軸受につながるラビリンスシール部に、エアシール構造を設けている。エアシール構造は、主軸とハウジングとの間の狭窄部からエアを外部に放出するものである。
これによれば、外部に放出されるエアが、内部に形成されたラビリンスシールと相俟ってシール効果を発生することができ、軸受へのクーラントの浸入を防止することができる。

特開２００６−１２５５５４号公報

しかしながら、上述した従来技術においては、クーラントが浸入する虞のある主軸とハウジングとの間のクリアランスに特別な工夫があるものではなく、エアシール構造によるシール効果は、供給されるエアの流速に頼らざるを得ない。したがって、シール効果を高めようとすれば大量のエアを必要とし、エア供給のためのコンプレッサー装置の大型化およびエア供給のためのエネルギーの増大を招く。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、シール効果の大きい回転軸のシール装置およびシール方法を提供することにある。

上述した課題を解決するために、請求項１に係る回転軸のシール装置の発明の構成上の特徴は、内周部に収容空間を有することにより、軸方向に円筒状に延びるハウジングと、前記収容空間内に配置されることにより、前記ハウジングの内周面との間に微小隙間を有し、前記ハウジングに対して軸受を介して回転可能に取り付けられた主軸と、前記微小隙間に開口する気体通路と、該気体通路へ圧力気体を供給する圧力源とを備え、供給した圧力気体により、前記気体通路より内方にある前記微小隙間を外部からシールする回転軸のシール装置において、前記微小隙間は、前記ハウジングの端面から、前記主軸の外周面を軸方向内方に延びる入口部と、該入口部に接続されるとともに、半径方向内方へと延びる連結部と、該連結部から前記軸受に向かって、前記主軸の外周面に沿って軸方向内方へと延びた延在部とにより形成され、前記連結部上における前記主軸のフランジ部の後端面には、それぞれ前記微小隙間よりも大きな間隙を有し、回転軸回りに環状を呈するように形成された半径の異なる円周溝が同心状に複数個設けられ、前記気体通路は、前記ハウジング内を軸方向に延びて、各々の前記円周溝に対向するように前記連結部上における前記ハウジングの前記端面側に開口され、前記ハウジング内に、前記微小隙間よりも大きな流通面積を有し、前記円周溝よりも半径方向内方にある前記微少隙間から半径方向下方へと延びて、前記微少隙間を外部と接続するドレイン路が形成されていることである。

請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１の回転軸のシール装置において、
各々の前記円周溝に対し供給する圧力気体の圧力を、互いに異ならせることである。

請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項２の回転軸のシール装置において、
各々の前記円周溝にそれぞれ独立した前記気体通路を接続し、各々の前記気体通路に互いに異なった前記圧力源を接続することである。

請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項２の回転軸のシール装置において、
前記圧力源に対し、複数の前記気体通路を並列に接続し、前記気体通路のうちのいずれかに圧力制限手段を設けたことである。

請求項５に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至４のうちのいずれかの回転軸のシール装置において、前記気体通路は、前記円周溝の周方向の複数箇所において、均等間隔に開口するように形成されていることである。

請求項６に係る回転軸のシール方法の発明の構成上の特徴は、内周部に収容空間を有することにより、軸方向に円筒状に延びるハウジングと、前記収容空間内に配置されることにより、前記ハウジングの内周面との間に微小隙間を有し、前記ハウジングに対して軸受を介して回転可能に取り付けられた主軸と、前記微小隙間に開口する気体通路と、前記気体通路へ圧力気体を供給する圧力供給手段とを備えた回転軸のシール方法において、前記微小隙間を、前記ハウジングの端面から、前記主軸の外周面を軸方向内方に延びる入口部と、該入口部に接続されるとともに、半径方向内方へと延びる連結部と、該連結部から前記軸受に向かって、前記主軸の外周面に沿って軸方向内方へと延びた延在部とにより形成し、前記連結部上における前記主軸のフランジ部の後端面には、それぞれ前記微小隙間よりも大きな間隙を有し、回転軸回りに環状を呈するように形成された半径の異なる円周溝を同心状に複数個設け、前記気体通路は、前記ハウジング内を軸方向に延びて、各々の前記円周溝に対向するように前記連結部上における前記ハウジングの前記端面側に開口しており、前記ハウジング内に、前記微小隙間よりも大きな流通面積を有し、前記円周溝よりも半径方向内方にある前記微少隙間から半径方向下方へと延びて、前記微少隙間を外部と接続するドレイン路が形成され、前記円周溝に供給した圧力気体により、前記円周溝より内方にある前記微小隙間を外部からシールすることである。

請求項１に係る回転軸のシール装置によれば、気体通路が、円周溝に対向するように連結部上における軸方向内方側に開口していることにより、供給された圧力気体により円周溝より内方がシールされる。それとともに、連結部に浸入したクーラントが毛細管現象によって微小隙間に留まろうとするため、入口部および連結部により形成されたラビリンス状の隙間と相俟って、そのシール効果を向上させることができる。
また、連結部に浸入したクーラントは、主軸の回転にともなう遠心力によって、連結部を半径方向外方へと戻るため、内部へのクーラントの浸入を防ぐことができる。
また、連結部上には複数の円周溝が形成され、各々の円周溝に気体通路が開口していることにより、連結部上にむらなく圧力気体を供給することができる。
しかも、微小隙間を介して円周溝よりも半径方向内方にクーラントが浸入しても、半径方向下方へ延びるドレイン路によってクーラントを外部に容易に排出することができる。

請求項２に係る回転軸のシール装置によれば、各々の円周溝に対し供給する圧力気体の圧力を互いに異ならせることにより、それぞれの円周溝が形成された部位へのクーラントの浸入具合に応じて、シール性能を設定することができる。

請求項３に係る回転軸のシール装置によれば、各々の円周溝にそれぞれ独立した気体通路を接続し、各々の気体通路に互いに異なった圧力源を接続することにより、各々の円周溝に対し供給する圧力気体の圧力を容易に異ならせることができる。

請求項４に係る回転軸のシール装置によれば、圧力源に対し複数の気体通路を並列に接続し、気体通路のうちのいずれかに圧力制限手段を設けることにより、各々の円周溝に対し供給する圧力気体の圧力を容易に異ならせることができる。
また、圧力源を１つ使用するのみでよいため、小型で低コストのシール装置にすることができる。

請求項５に係る回転軸のシール装置によれば、気体通路は、円周溝の周方向の複数箇所において、均等間隔に開口するように形成されていることにより、大量の圧力気体を消費しなくても、円周上に均一に圧力気体を供給して、シール性能のむらをなくすことができる。

請求項６に係る回転軸のシール方法によれば、気体通路が、円周溝に対向するように連結部上における軸方向内方側に開口していることにより、供給された圧力気体によって円周溝より内方がシールされる。それとともに、連結部に浸入したクーラントが毛細管現象によって微小隙間に留まろうとするため、そのシール効果を向上させることができる。
また、連結部に浸入したクーラントは、主軸の回転にともなう遠心力によって、連結部を半径方向外方へと戻るため、内部へのクーラントの浸入を防ぐことができる。
また、連結部上には複数の円周溝が形成され、各々の円周溝に気体通路が開口していることにより、連結部上にむらなく圧力気体を供給することができる。
しかも、微小隙間を介して円周溝よりも半径方向内方にクーラントが浸入しても、半径方向下方へ延びるドレイン路によってクーラントを外部に容易に排出することができる。

本発明の実施形態１による回転軸のシール装置の軸方向断面図 図１に示したシール装置の要部拡大図 図１に示したシール装置の他の部位を示した要部拡大図 図１のＡ−Ａ断面図 実施形態２によるシール装置の簡略化した断面図 実施形態３によるシール装置の簡略化した断面図 実施形態４によるシール装置の簡略化した図 実施形態５によるシール装置の簡略化した図

＜実施形態１＞
図１乃至図４に基づき、本発明の実施形態１による回転軸のシール装置１（以下、シール装置１という）について説明する。尚、説明中において、図１における左右方向を、シール装置１の回転軸方向または軸方向といい、図１における左方をシール装置１の前方ということがあるが、シール装置１の実際の前後方向とは無関係である。

図１において、主軸装置の前方に形成されたシール装置１は、内周部に収容空間２１を有するハウジング２と、収容空間２１内に配置された主軸３とを備えている。ハウジング２は、軸方向に延びるほぼ円筒形をしており、収容空間２１が形成されたハウジングコア２２、ハウジングコア２２の外周面に嵌合したハウジングカバー２３およびハウジングコア２２の前端面に装着されたハウジングキャップ２４とを有している。ハウジングコア２２およびハウジングカバー２３は、ともにスリーブ状を呈しており、ハウジングキャップ２４は円環状をしている。ハウジングコア２２、ハウジングカバー２３およびハウジングキャップ２４は、互いに気密的に嵌合している。

一方、主軸３は、ハウジングコア２２の内部に配置され略円筒形状の主軸ボデー３１、主軸ボデー３１の内周部に取り付けられた長尺状のクランプ装置３２、主軸ボデー３１の先端のテーパ孔に装着されたツールホルダー３４とを備えている。また、主軸ボデー３１の前端面には、円盤状の主軸壁体３５が、軸方向前方に取り外し可能なように気密的に固定されている。

クランプ装置３２には、図示しないドローバー、皿ばねなどから構成される公知のクランプ機構３２１が設けられている。クランプ機構３２１はプッシュロッド３２２に収容されており、ツールホルダー３４をクランプするように形成されている。ツールホルダー３４は、その先端に、図示しない工具が保持されるように形成されている。更に、主軸３の後方端部には、図示しないロータースリーブを介してビルトインモータのローターが固定されており、主軸装置はビルトインモータによって主軸３を回転させ、工具によりワークの加工を行う。
主軸ボデー３１の外周面とハウジングコア２２の内周面との間には、一対の軸受４が設けられている。軸受４を構成する前方軸受４１および後方軸受４２は、内輪間座４３を挟んで軸方向に並んでおり、主軸３をハウジング２に対して回転可能に支持している。

図２に示すように、ハウジングキャップ２４の内周部に形成された真円状の凹部２４１には、エア供給ブロック２５が取り付けられている。エア供給ブロック２５はほぼリング状をしており、その断面は略正方形を呈している。エア供給ブロック２５は、その外周面および後端面が凹部２４１に気密的に固着されている。

エア供給ブロック２５がハウジングキャップ２４に取り付けられることにより、その前端面２５１は、主軸壁体３５のフランジ部３５１と対向している。また、エア供給ブロック２５の内周面２５２は、主軸壁体３５の軸部３５２および主軸ボデー３１の前方外周面３１１と対向している。また、ハウジングキャップ２４の前端には、断面が矩形状の内周切欠部２４２が形成されており、主軸壁体３５のフランジ部３５１は、内周切欠部２４２とも対向している。

上述した構成により、ハウジング２と主軸３との間には、双方の相対回転を許容するように、シール装置１の外部と軸受４とをつなぐ微小隙間５が形成されている。微小隙間５は、回転軸回りに環状に形成されている。微小隙間５は、入口部５１、入口部５１と接続された連結部５２および連結部５２と接続され軸受４に到達する延在部５３とにより形成されている。

入口部５１は、ハウジングキャップ２４の内周切欠部２４２と、主軸壁体３５のフランジ部３５１の外周端３５１ａとの間に形成されている。入口部５１は、ハウジングキャップ２４の端面から、主軸壁体３５の外周部を軸方向内方に延びている。
連結部５２は、フランジ部３５１の後端面３５１ｂと、ハウジングキャップ２４の内周切欠部２４２およびエア供給ブロック２５の前端面２５１との間に形成されている。連結部５２は、入口部５１の端部から半径方向内方へと延びている。

延在部５３は、エア供給ブロック２５の内周面２５２およびハウジングキャップ２４の内周面２４３と、主軸壁体３５の軸部３５２の外周面３５２ａおよび主軸ボデー３１の前方外周面３１１との間に形成されている。延在部５３は、連結部５２から軸受４に向かって、主軸３の外周面に沿って軸方向内方へと延びている。また、エア供給ブロック２５の角部を切欠くことにより、連結部５２と延在部５３との接続部には、クーラント溜り部５４が形成されている。クーラント溜り部５４は、回転軸回りに環状に形成されている。

フランジ部３５１の後端面３５１ｂには、一対のエア供給用円周溝３５３ａ、３５３ｂ（本発明の円周溝に該当する）が形成されている。エア供給用円周溝３５３ａ、３５３ｂは、回転軸回りに環状に形成されている。図４に示すように、エア供給用円周溝３５３ａ、３５３ｂは互いに半径が異なっており、ともに同心上に位置するように形成されている。

また、エア供給用円周溝３５３ａと３５３ｂとの半径方向の間には、ドレイン用円周溝３５４ａが形成されている。ドレイン用円周溝３５４ａも、回転軸回りに環状に形成されている。図４に示すように、ドレイン用円周溝３５４ａは、エア供給用円周溝３５３ａ、３５３ｂに対し半径が異なっており、同心上に位置するように形成されている。
図２に示すように、連結部５２において、エア供給用円周溝３５３ａ、３５３ｂおよびドレイン用円周溝３５４ａの形成された部位は、フランジ部３５１とエア供給ブロック２５との間において、入口部５１よりも大きな間隙を有している。

一方、ハウジングコア２２には、エア供給路２２１が後方から前端まで軸方向に延びるように形成されている。また、ハウジングキャップ２４には、ハウジングコア２２に形成されたエア供給路２２１と連通するように、略Ｔ字状のエア通路２４４が設けられている。エア通路２４４は、軸方向に延びる軸通路２４４ａと、半径方向に延びるラジアル通路２４４ｂとにより形成されている。軸通路２４４ａは、エア供給路２２１と連通している。ラジアル通路２４４ｂは軸通路２４４ａと接続されており、ラジアル通路２４４ｂの外方端には、封止栓２４４ｃが気密的に装着されている。エア供給路２２１、軸通路２４４ａおよびラジアル通路２４４ｂは、回転軸回りの円周上の少なくとも１か所に形成されていればよい。
さらに、エア通路２４４は、ラジアル通路２４４ｂの内方端と接続されるように、連通溝２４４ｄを有している。連通溝２４４ｄは、円周上に連続することにより円環状に形成されており、円周上の１か所においてラジアル通路２４４ｂと接続されている。

エア供給ブロック２５には、ハウジングキャップ２４に形成された連通溝２４４ｄと連通するように、複数のエア分配路２５３が形成されている。エア分配路２５３は、回転軸回りの円周上において均等間隔に形成されている。円周上に１つおきに形成されたエア分配路２５３からは、一対の吐出路２５４ａ、２５４ｂ（本発明の気体通路に該当する）が前方に向かって軸方向に延びている。吐出路２５４ａ、２５４ｂは、前端面２５１において、エア供給用円周溝３５３ａ、３５３ｂに向けて開口している。吐出路２５４ａ、２５４ｂは、エア供給路２２１に供給された高圧のエアを、エア供給用円周溝３５３ａ、３５３ｂに向けて噴出する機能を有する。図４に示すように、吐出路２５４ａ、２５４ｂは、それぞれエア供給用円周溝３５３ａ、３５３ｂの周方向において、互いに均等間隔に開口するように形成されている。

図３に示すように、エア供給ブロック２５において、微小隙間５のクーラント溜り部５４と連通するように、排出路２５５が形成されている。排出路２５５は、クーラント溜り部５４において、その円周上の下端部に接続されている。排出路２５５は、クーラント溜り部５４から下方へと延びている。また、排出路２５５は途中から枝分かれして、ドレイン用円周溝３５４ａと対向するように、エア供給ブロック２５の前端面２５１において開口している。排出路２５５は、ドレイン用円周溝３５４ａの円周上の下端部と対向している。

また、ハウジングキャップ２４には、エア供給ブロック２５に形成された排出路２５５と連通するように、クーラント通路２４５（排出路２５５およびクーラント通路２４５を包括したものが、本発明のドレイン路に該当する）が形成されている。クーラント通路２４５は、ハウジングキャップ２４の内周面から下方へと延びており、排出路２５５を介して微小隙間５を外部と接続している。排出路２５５およびクーラント通路２４５は、ともに微小隙間５よりも大きな流通面積を有している。

上述したエア供給路２２１には、エア供給装置６により圧縮された高圧のエアが導入可能に形成されている。エア供給装置６は、大気を圧縮して吐出するエアポンプ６１（本発明の圧力源または圧力供給手段に該当する）、エアポンプ６１により発生された高圧エアを所定の圧力に減圧するレギュレータバルブ６２、およびレギュレータバルブ６２の作動を制御する制御回路６３を備えている。図１に示すように、エア供給路２２１には、レギュレータバルブ６２により調圧された後のエアが印加される。

次に、本実施形態によるシール装置１の作用について説明する。エア供給路２２１に印加された高圧エアは、エア通路２４４およびエア分配路２５３を介して、吐出路２５４ａ、２５４ｂに導入される。吐出路２５４ａ、２５４ｂに進入した高圧エアは、それぞれエア供給用円周溝３５３ａ、３５３ｂに向けて噴出され、噴出された高圧エアは、エア供給用円周溝３５３ａ、３５３ｂを通って回転軸回りに充填される。これにより、エア供給用円周溝３５３ａ、３５３ｂより内方にある微小隙間５は、高圧エアによってシールされ、外部からのクーラントの浸入が防止される。

また、万が一、微小隙間５に外部からクーラントが浸入した場合、ドレイン用円周溝３５４ａまたはクーラント溜り部５４に貯留したクーラントは、ドレイン用円周溝３５４ａまたはクーラント溜り部５４を介して下方へと移動する。下方へと移動したクーラントは、排出路２５５およびクーラント通路２４５を介して外部へと排出される。

本実施形態によれば、吐出路２５４ａ、２５４ｂが、連結部５２上に形成されたエア供給用円周溝３５３ａ、３５３ｂに開口していることにより、供給された高圧エアにより、エア供給用円周溝３５３ａ、３５３ｂより内方がシールされる。それとともに、連結部５２に浸入したクーラントが毛細管現象によって微小隙間５に留まろうとするため、入口部５１および連結部５２により形成されたラビリンス状の隙間と相俟って、そのシール効果を向上させることができる。

また、連結部５２に浸入したクーラントは、主軸３の回転にともなう遠心力によって、連結部５２を半径方向外方へと戻るため、内部へのクーラントの浸入を防ぐことができる。
また、連結部５２上には複数のエア供給用円周溝３５３ａ、３５３ｂが形成され、各々のエア供給用円周溝３５３ａ、３５３ｂに吐出路２５４ａ、２５４ｂが開口していることにより、連結部５２上にむらなく高圧エアを供給することができる。

また、ハウジング２内に、微小隙間５よりも大きな流通面積を有する排出路２５５およびクーラント通路２４５が形成されることにより、エア供給用円周溝３５３ａ、３５３ｂよりも内方にクーラントが浸入しても、排出路２５５およびクーラント通路２４５を介して、クーラントを外部に容易に排出することができる。
また、吐出路２５４ａ、２５４ｂは、エア供給用円周溝３５３ａ、３５３ｂの周方向の複数箇所において、互いに均等間隔に開口するように形成されていることにより、大量の高圧エアを消費しなくても、円周上に均一に高圧エアを供給して、シール性能のむらをなくすことができる。
また、主軸壁体３５が、軸方向前方に取り外し可能なように固定されていることにより、クーラントダスト等を取り除くメンテナンス作業を容易に行うことができる。

＜実施形態２＞
図５に基づき、本発明の実施形態２による回転軸のシール装置について説明する。尚、図５における左右方向を回転軸方向または軸方向とし、上方をシール装置の下方とする。本実施形態による回転軸のシール装置は、実施形態１による回転軸のシール装置と同様に、主軸壁体３５のフランジ部３５１と、ハウジングキャップ２４およびエア供給ブロック２５との間には微小隙間５が形成されている。

フランジ部３５１の後端面３５１ｂには、単一のエア供給用円周溝３５３ｃが形成されている。エア供給用円周溝３５３ｃの半径方向外方には、ドレイン用円周溝３５４ｂが形成されている。ドレイン用円周溝３５４ｂおよびエア供給用円周溝３５３ｃは、ともに回転軸回りに環状に形成されている。ドレイン用円周溝３５４ｂおよびエア供給用円周溝３５３ｃは、互いに半径が異なるとともに、同心上に配置されている。また、エア供給ブロック２５には、エア供給用円周溝３５３ｃに向けて開口した吐出路２５４ｃが形成されている。

さらに、エア供給ブロック２５においては、クーラント溜り部５４と連通するように排出路２５５が形成されている。排出路２５５は途中から枝分かれして、半径方向外方に位置するドレイン用円周溝３５４ｂと対向するように、エア供給ブロック２５の前端面２５１において開口している。

また、ハウジングキャップ２４には、エア供給ブロック２５に形成された排出路２５５と連通するように、クーラント通路２４５が形成されている。クーラント通路２４５は、ハウジングキャップ２４の内周面から下方へと延びて、排出路２５５を介して微小隙間５を外部と接続している。本実施形態においても、排出路２５５およびクーラント通路２４５は、微小隙間５よりも大きな流通面積を有している。

＜実施形態３＞
図６に基づき、本発明の実施形態３による回転軸のシール装置について説明する。尚、図６における左右方向を回転軸方向または軸方向とし、上方をシール装置の下方とする。本実施形態による回転軸のシール装置は、実施形態１による回転軸のシール装置と同様に、主軸壁体３５のフランジ部３５１と、ハウジングキャップ２４およびエア供給ブロック２５との間には微小隙間５が形成されている。

フランジ部３５１の後端面３５１ｂには、単一のエア供給用円周溝３５３ｃが形成されている。また、エア供給ブロック２５には、エア供給用円周溝３５３ｃに向けて開口した吐出路２５４ｃが形成されている。
さらに、エア供給ブロック２５およびハウジングキャップ２４には、実施形態２による回転軸のシール装置と同様に、クーラント溜り部５４と連通した排出路２５５およびクーラント通路２４５が形成されている。クーラント通路２４５は、ハウジングキャップ２４の内周面から下方へと延びて、排出路２５５を介して微小隙間５を外部と接続している。本実施形態においても、排出路２５５およびクーラント通路２４５は、微小隙間５よりも大きな流通面積を有している。

＜実施形態４＞
図７に基づき、本発明の実施形態４による回転軸のシール装置について説明する。本実施形態による回転軸のシール装置は、実施形態１による回転軸のシール装置と同様に、主軸壁体３５のフランジ部３５１と、ハウジングキャップ２４およびエア供給ブロック２５との間には微小隙間５が形成されている。また、説明の便宜上、フランジ部３５１の後端面３５１ｂには、一対のエア供給用円周溝３５３ａ、３５３ｂが形成されているものとしているが、３個以上のエア供給用円周溝が形成されていてもよい。

エア供給ブロック２５には、エア供給用円周溝３５３ａ、３５３ｂに向けてそれぞれ開口した吐出路２５４ａ、２５４ｂが形成されている。それぞれの吐出路２５４ａ、２５４ｂには、単独のエアポンプ６１が接続されている。これにより、エア供給用円周溝３５３ａ、３５３ｂに向けて噴出させる高圧エアの圧力は、互いに独立して設定することができる。

本実施形態によれば、各々のエア供給用円周溝３５３ａ、３５３ｂに対し供給する高圧エアの圧力を互いに異ならせることにより、それぞれのエア供給用円周溝３５３ａ、３５３ｂが形成された部位へのクーラントの浸入具合に応じて、シール性能を設定することができる。
また、各々のエア供給用円周溝３５３ａ、３５３ｂにそれぞれ独立した吐出路２５４ａ、２５４ｂを接続し、各々の吐出路２５４ａ、２５４ｂに互いに異なったエアポンプ６１を接続している。このため、各々のエアポンプ６１の作動状態を制御することにより、エア供給用円周溝３５３ａ、３５３ｂに対し供給する高圧エアの圧力を、容易に異ならせることができる。

＜実施形態５＞
図８に基づき、本発明の実施形態５による回転軸のシール装置について説明する。本実施形態による回転軸のシール装置は、実施形態４による回転軸のシール装置と異なり、一対の吐出路２５４ａ、２５４ｂに、共通のエアポンプ６１が接続されている。また、一方の吐出路２５４ｂ上には、高圧エアの流量を制限する絞り管路部２５６（本発明における圧力制限手段に該当する）が形成されている。これにより、吐出路２５４ｂからエア供給用円周溝３５３ｂに向けて噴出させる高圧エアの圧力を、エア供給用円周溝３５３ａに向けて噴出させる高圧エアの圧力に対して減圧することができる。

本実施形態によれば、共通のエアポンプ６１に対し、複数の吐出路２５４ａ、２５４ｂを並列に接続し、一方の吐出路２５４ｂ上に絞り管路部２５６を設けることにより、各々のエア供給用円周溝３５３ａ、３５３ｂに対し供給する高圧エアの圧力を、容易に異ならせることができる。
また、エアポンプ６１を１つ使用するのみでよいため、小型で低コストのシール装置にすることができる。

＜他の実施形態＞
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。
エア供給用円周溝３５３ａ、３５３ｂに向けて噴出させる圧力気体は、空気でなくともよく、微小隙間５をシール可能な高圧気体であれば、あらゆる種類のものが適用可能である。

エア供給用円周溝３５３ａ、３５３ｂは必ずしも真円状に形成されていなくてもよく、例えば、楕円、長円状であってもよい。
エア供給用円周溝３５３ａ、３５３ｂは主軸壁体３５に形成する代わりに、エア供給ブロック２５の前端面２５１に設けてもよい。また、主軸壁体３５およびエア供給ブロック２５の双方に、互いに対向するように形成してもよい。
エア供給ブロック２５に形成されるエア供給用円周溝は、いくつあってもよい。
図８に示した絞り管路部２５６の代わりに、レギュレータバルブ等の圧力制限手段を設けてもよい。

図面中、１は回転軸のシール装置、２はハウジング、３は主軸、４は軸受、５は微小隙間、２１は収容空間、５１は入口部、５２は連結部、５３は延在部、６１はエアポンプ（圧力源、圧力供給手段）、２４５はクーラント通路（ドレイン路）、２５４ａ，２５４ｂ，２５４ｃは吐出路（気体通路）、２５５は排出路（ドレイン路）、２５６は絞り管路部（圧力制限手段）、３５３ａ，３５３ｂ，３５３ｃはエア供給用円周溝（円周溝）を示している。

Claims (6)

1. 内周部に収容空間を有することにより、軸方向に円筒状に延びるハウジングと、
   前記収容空間内に配置されることにより、前記ハウジングの内周面との間に微小隙間を有し、前記ハウジングに対して軸受を介して回転可能に取り付けられた主軸と、
   前記微小隙間に開口する気体通路と、
   該気体通路へ圧力気体を供給する圧力源と、
   を備え、
   供給した圧力気体により、前記気体通路より内方にある前記微小隙間を外部からシールする回転軸のシール装置において、
   前記微小隙間は、前記ハウジングの端面から、前記主軸の外周面を軸方向内方に延びる入口部と、該入口部に接続されるとともに、半径方向内方へと延びる連結部と、該連結部から前記軸受に向かって、前記主軸の外周面に沿って軸方向内方へと延びた延在部とにより形成され、
   前記連結部上における前記主軸のフランジ部の後端面には、それぞれ前記微小隙間よりも大きな間隙を有し、回転軸回りに環状を呈するように形成された半径の異なる円周溝が同心状に複数個設けられ、
   前記気体通路は、前記ハウジング内を軸方向に延びて、各々の前記円周溝に対向するように前記連結部上における前記ハウジングの前記端面側に開口され、
   前記ハウジング内に、前記微小隙間よりも大きな流通面積を有し、前記円周溝よりも半径方向内方にある前記微少隙間から半径方向下方へと延びて、前記微少隙間を外部と接続するドレイン路が形成されていることを特徴とする回転軸のシール装置。
2. 各々の前記円周溝に対し供給する圧力気体の圧力を、互いに異ならせることが可能なことを特徴とする請求項１記載の回転軸のシール装置。
3. 各々の前記円周溝にそれぞれ独立した前記気体通路を接続し、各々の前記気体通路に互いに異なった前記圧力源を接続することを特徴とする請求項２記載の回転軸のシール装置。
4. 前記圧力源に対し、複数の前記気体通路を並列に接続し、前記気体通路のうちのいずれかに圧力制限手段を設けたことを特徴とする請求項２記載の回転軸のシール装置。
5. 前記気体通路は、前記円周溝の周方向の複数箇所において、均等間隔に開口するように形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の回転軸のシール装置。
6. 内周部に収容空間を有することにより、軸方向に円筒状に延びるハウジングと、
   前記収容空間内に配置されることにより、前記ハウジングの内周面との間に微小隙間を有し、前記ハウジングに対して軸受を介して回転可能に取り付けられた主軸と、
   前記微小隙間に開口する気体通路と、
   前記気体通路へ圧力気体を供給する圧力供給手段と、
   を備えた回転軸のシール方法において、
   前記微小隙間を、前記ハウジングの端面から、前記主軸の外周面を軸方向内方に延びる入口部と、該入口部に接続されるとともに、半径方向内方へと延びる連結部と、該連結部から前記軸受に向かって、前記主軸の外周面に沿って軸方向内方へと延びた延在部とにより形成し、
   前記連結部上における前記前記主軸のフランジ部の後端面には、それぞれ前記微小隙間よりも大きな間隙を有し、回転軸回りに環状を呈するように形成された半径の異なる円周溝を同心状に複数個設け、
   前記気体通路は、前記ハウジング内を軸方向に延びて、各々の前記円周溝に対向するように前記連結部上における前記ハウジングの前記端面側に開口しており、
   前記ハウジング内に、前記微小隙間よりも大きな流通面積を有し、前記円周溝よりも半径方向内方にある前記微少隙間から半径方向下方へと延びて、前記微少隙間を外部と接続するドレイン路が形成され、
   前記円周溝に供給した圧力気体により、前記円周溝より内方にある前記微小隙間を外部からシールすることを特徴とする回転軸のシール方法。

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