JP5538017B2

JP5538017B2 - スイベルジョイント

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Publication number: JP5538017B2
Application number: JP2010070016A
Authority: JP
Inventors: 康嗣鎌田; 秀典金澤
Original assignee: Nitta Corp
Current assignee: Nitta Corp
Priority date: 2010-03-25
Filing date: 2010-03-25
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2030-03-25
Also published as: JP2011200968A

Description

本発明は、スイベルジョイントに関し、特に、相対回転部間で流体を案内するホースを備えたスイベルジョイントに関する。

本体部と先端部との間にスイベルジョイントを接続し、先端部を本体部に対して相対的に回転させる構造を有する産業用ロボットにおいて、本体部と先端部との間にホースを接続してエアや水などの流体を送受する場合がある。流体を案内するホースを単に本体部と先端部との間に接続するだけでは、ホースが互いに絡み合ったり周辺機器に絡みついたりすることにより産業用ロボットの動作に支障が生じる問題がある。

そこで、回転側ボディと固定側ボディよりなるロータリージョイントにおいて、回転軸にエアチューブが連通され、回転軸の周りを複数回巻かれるとともに、エアチューブの他端が固定側ボディに固定された配管ブロックに連通されているロータリージョイントが知られている（特許文献１参照）。

特開２００２−３０７３７０号公報

しかしながら、特許文献１のロータリージョイントでは、中心軸に直交する平面内において巻き回されたエアチューブを、回転軸方向に沿って、ほぼ直角に折り曲げて引き出している。特許文献１のように、巻き回された方向とは異なる方向である回転軸方向に沿ってエアチューブを引き出すと、エアチューブ内の流体が流れにくくなることがあり、産業用ロボットの作業に支障が生じることがある。

また、エアチューブ内の流体が流れにくくなると、当該流体が流れにくくなった箇所に応力が集中し、エアチューブの劣化と相俟ってチューブが破損して内部を流れる流体の漏れを発生させるおそれもある。

本発明は、相対的に回転する相対回転部を備えたスイベルジョイントにおいて、ホース内の流体の流れを安定させることができるスイベルジョイントを提供することを目的とする。

本発明の第１のスイベルジョイントは、第１の相対回転部と、軸部を有し仮想的な中心軸を中心として第１の相対回転部に対して相対的に回転運動する第２の相対回転部と、中心軸に略直交する平面に沿って軸部を渦巻き状に取り巻く渦巻部を有するとともに、第１の相対回転部と第２の相対回転部との間で流体を案内するホースと、を備え、ホースが、渦巻部の径内側の端部から軸部の外周表面に沿って渦巻部と同じ巻き方向に螺旋状に延びる螺旋部を有する。

第１のスイベルジョイントによれば、渦巻部の径内側の端部から軸部の外周表面に沿って渦巻部と同じ巻き方向に螺旋状に延びる螺旋部を有しているため、ホースに負担がかかるかたちで当該ホースを軸部付近で回転軸方向に沿って引き出す必要がない。その結果、ホース内を流体がスムーズに流れやすくなるだけでなく、ホースに生じうる応力集中も軽減され、ホースの破損を防ぐことができる。

また、ホースは、軸部を渦巻き状に取り巻く渦巻部を有しているので、スイベルジョイントの回転動作によるホースの両端部間の変位を省スペースで吸収することも期待できる。更に、軸部の外周表面に沿って螺旋部が配置されているため、軸部の内部にホースを通す従来技術に比較してホースの取り換えが容易となるだけでなく、軸部内のケーブルやホースと干渉するという懸念も解消されると思われる。

本発明の第２のスイベルジョイントは、第１のスイベルジョイントにおいて、少なくともホースの渦巻部を支持可能であるとともに、軸部に外挿されて配置される隔壁をさらに備える。

第２のスイベルジョイントによれば、ホースの渦巻部の形状を隔壁により簡易に維持することができる。また更に、第２のスイベルジョイントは複数のホースを備えていてもよく、複数のホースを備える場合にはホースとホースとの間の隔壁によって互いのホースが擦れたり絡まったりすることを防ぐことができる。

本発明の第３のスイベルジョイントは、第２のスイベルジョイントにおいて、隔壁と軸部とのうち少なくとも一方は、隔壁が軸部に外挿された状態において、螺旋部のホースの螺旋状を維持しつつ軸部の長手方向に沿ってホースと隔壁とが交差しうるように構成されている。

ところで、本発明の第１のスイベルジョイントのように、渦巻部の径内側の端部から軸部の外周表面に沿って渦巻部と同じ巻き方向に螺旋状に延びる螺旋部を有することによって、上述したように、ホースに負担がかかるかたちで当該ホースを軸部付近で回転軸方向に沿って引き出す必要がない。しかしながら、第１の相対回転部と第２の相対回転部とが相対的に回転したときに、ホースの螺旋部の螺旋状が崩れたり絡み合ったりすることが懸念され、その結果、ホース内の流体の流れが妨げられるおそれがある。

この点、本発明の第３のスイベルジョイントによれば、螺旋部の螺旋状が維持されるので、ホース内の流体を安定して流すことが可能となる。更に、既に構成として備わっている隔壁と軸部とのうち一方または両方により螺旋状を維持する構成とすることにより、渦巻部の支持と螺旋部の形状維持との両機能を隔壁により実現したり、回転軸としての機能と渦巻部の形状維持との両機能を軸部により実現したりといったことを、簡素な構成で実現することができる。その結果、このような簡素な構成でありながらも、第１の相対回転部と第２の相対回転部とが相対的に回転するスイベルジョイントにあって、ホース内を流体がスムーズに流れやすい状態を崩すことなくこれを維持することが可能となる。

なお、ホースの螺旋状を維持する態様としては、軸部の外周表面に沿って隔壁と交差するように形成された案内窓にホースの螺旋部を通す態様が考えられる。また、この案内窓の態様としては、例えば、軸部に外挿できるように隔壁に中空窓を形成するとともに当該中空窓の縁に切り欠き部を形成することによって、隔壁が軸部に外挿されたときに隔壁と軸部と間に形成される窓（隔壁と軸部との両方により構成される窓）が、第１の態様として考えられる。また、軸部に外挿できるように板状部と中空部とを有するドーナツ形状の隔壁のうち板状部に形成される孔（隔壁と軸部とのうち隔壁により構成される窓）が、第２の態様として考えられる。更に、隔壁が軸部に外挿されたとしてもホースを通すことができるように軸部に形成された溝（隔壁と軸部とのうち軸部により構成される窓）が、第３の態様として考えられる。なお、ホースの螺旋状を維持する態様としては、上述した態様に限られず、螺旋状を維持することができるあらゆる態様をとることができる。

本発明のスイベルジョイントによれば、相対回転部間で流体を案内するホースを回転動作の支障とならないように省スペースに収容しながら、簡易な構成で流体の流れを安定させることができる。

図１は、一実施形態のスイベルジョイントの斜視正面図である。図２は、図１のスイベルジョイントの正面図である。図３は、図１に示す軸部及び隔壁の平面図である。図４は、図２のスイベルジョイントの軸部周辺の円筒状断面図である。図５は、図１のスイベルジョイントの動作を説明するための断面図である。

まず、図１の斜視図及び図２の正面図に示す本実施形態のスイベルジョイント１の構成について説明する。本実施形態のスイベルジョイント１は、図１に示すように固定部１０及び回転部１１により構成されている。なお、図１及び図２では説明の便宜上、スイベルジョイント１の構成を簡潔に描いている。本発明のスイベルジョイントは、図１及び図２に示す本実施形態のスイベルジョイント１に限られるものではない。以下、互いに直交する上下方向、左右方向及び前後方向をスイベルジョイント１の相対的な位置関係を説明するために使用する。なお、図２の紙面上下方向及び左右方向は、それぞれ、スイベルジョイント１の上下方向及び左右方向に一致し、図２の紙面を貫く方向の手前側がスイベルジョイント１の前、奥側がスイベルジョイント１の後ろに一致している。

図１に示すように、固定部１０は、金属材料で一体形成された台座部２０、足部２１及び壁部２２を有し、更に、図２に示すような金属材料で形成された駆動軸２３を有している。図１に示すように台座部２０は、上下方向に沿った仮想的な中心軸をもつ略円柱形状の外形を有する。台座部２０の上方にはドーナツ型円盤状の上面２４が形成されている。足部２１は、台座部２０の下方に一体形成されており他の部材に着脱することができる構造をもつ。図２に示すように台座部２０及び足部２１には、中心軸に沿って円柱形状の貫通孔２５が形成されている。駆動軸２３は、貫通孔２５内において中心軸周りに正逆両方向の回転が可能となるよう保持されている。図１に示すように壁部２２は、台座部２０の上面２４において外周縁部の約半分を構成する半円弧状の位置から、上方に所定の高さまで立設されている。

図２に示すように、回転部１１は、軸部３０、６枚の隔壁３１、６本のホース３２、６つのプラグ３３及び６組の接続具３４により構成されている。

図１に示すように、軸部３０は、金属材料により肉厚の略円筒形状に形成されている。軸部３０は、上下方向に沿った仮想的な中心軸をもち、図２に示すように下端部において固定部１０の駆動軸２３の上端に着脱可能となるように構成されている。軸部３０を駆動軸２３に接続したとき、軸部３０の中心軸は駆動軸２３の中心軸の延長上に位置する。図１に示すように、軸部３０の外周曲面４０には、中心軸に沿って上端から下端までつながる直線状の６本の溝４１が形成されている。上方から見た各溝４１の断面は、中心軸に向かって狭くなる略Ｕ字形状を有し、外周曲面４０との境界で凸曲面状に面取りされている。６本の溝４１の断面形状は全て同一である。

図３は軸部３０及び隔壁３１のみの平面図である。なお、紙面の上側がスイベルジョイント１の後ろ側、紙面の下側がスイベルジョイント１の前側、紙面の左側がスイベルジョイント１の左側、紙面の右側がスイベルジョイント１の右側にそれぞれ一致している。図３では、軸部３０の仮想的な中心軸に直交する平面において中心軸から３０度間隔で放射状に広がる方向線を破線で示している。中心軸から前後方向後ろ側に向かう方向線上の位置を角度Ａの位置と称し、角度Ａから時計回りに順に各方向線上の位置を角度Ｂ〜角度Ｌの位置と称する。

図３に示すように、角度Ａ、角度Ｄ、角度Ｅ、角度Ｈ、角度Ｉ、角度Ｌに中心がくるように、それぞれ一の溝４１が配置されている。

図１に示す６枚の隔壁３１は、平板状の金属部材により全て同じ形状に形成されている。図３に示すように各隔壁３１は、円形の外周縁部４３と円形の内周縁部４４により囲まれた略ドーナツ型円盤形状を有する。外周縁部４３は、図１の台座部２０の上面２４の外縁より若干小さく形成されて壁部２２に近接するよう配置され、内周縁部４４の径は、軸部３０の径よりも大きくなるよう形成されている。隔壁３１は、更に、内周縁部４４から内側に突出した同一形状の６つの区画部４５を有する。角度Ａ、角度Ｃ、角度Ｅ、角度Ｇ、角度Ｉ、角度Ｋに、それぞれ一の区画部４５が位置している。各区画部４５は、各方向線を対称軸とする鏡面対称な扇形状を有し、所定幅をもって隔壁３１の内周縁部４４から、軸部３０の外周曲面４０に接触又は近接する位置まで突出している。隔壁３１は、更に、角度Ａ、角度Ｅ、角度Ｉに位置する各区画部４５から内側に突出した同一形状の突出部４６を有する。すなわち、内周縁部４４に沿って、突出部４６を有する区画部４５と突出部４６を有さない区画部４５とが交互に配置されている。各突出部４６は、各方向線を対称軸とする鏡面対称のなだらかな山形状を有し、軸部３０の外周曲面４０よりも内側まで突出している。各突出部４６には、突出部４６を上下方向に貫く固定孔４７が形成されている。１２０度間隔で配置された３つの突出部４６を、１２０度間隔で配置された１組の溝４１に上方から嵌め合わせながら、隔壁３１を軸部３０の外側に嵌め合わせることにより、隔壁３１を軸部３０の中心軸に直交するように配置することができる。隔壁３１は、突出部４６を溝４１に沿って上下移動させることにより中心軸方向に自由に移動することができる一方で、突出部４６が溝４１に当たることにより中心軸周りに回転できなくなっている。隣り合う各２つの区画部４５の間には同一形状の案内窓４８がそれぞれ形成される。すなわち、角度Ｂ、角度Ｄ、角度Ｆ、角度Ｈ、角度Ｊ、角度Ｌに、それぞれ一の案内窓４８が形成される。中心軸から外側に向かう方向における案内窓４８の幅は、ホース３２の直径程度となるよう形成されている。

図２に示すように６枚の隔壁３１は、上下方向において所定間隔をあけるように重ねて配置されている。６枚の隔壁３１を上から順に第１の隔壁５１〜第６の隔壁５６と区別して表記する。図２の上から奇数番目の各隔壁３１は、図３に示すように、角度Ａ、角度Ｅ、角度Ｉにおいて各突出部４６を溝４１に嵌め合わせるように配置されている。図２の上から偶数番目の各隔壁３１は、図３に示す隔壁３１を反時計回りに３０度回転させた状態で軸部３０に嵌め合わされている。すなわち、偶数番目の各隔壁３１の突出部４６は、角度Ｄ、角度Ｈ、角度Ｌにおいて、それぞれ、溝４１に嵌め合わされている。

図４は、図１の回転部１１を隔壁３１に形成された中空部の内周縁部４４に沿う円により中心軸方向に切断して正面視したときの断面図である。図４では、軸部３０の外周曲面４０における角度Ａ〜角度Ｌの位置を矢印で示している。なお、括弧内の角度は図示されていない後ろ側の位置を示している。６枚の隔壁３１は、区画部４５と案内窓４８とが上下方向に交互に配置されるよう軸部３０に嵌め合わされている。

図４に示すように、隔壁３１は溝４１内において接続具３４で固定されている。各接続具３４は、４つのネジを上下方向に接続して形成されている。各ネジは、上端に図示しない雌ネジ部が形成され、下端に図示しない雄ネジ部が形成されており、上下方向に直交する平面における断面が六角形となるように形成されている。一のネジの雄ネジ部は、図３の隔壁３１の固定孔４７に上方から挿入されて下方に突出し、他のネジの雌ネジ部に螺合される。最下部の各ネジは、図２の固定部１０の駆動軸２３上面に固定されている。隔壁３１と隔壁３１との間には全て同じ長さのネジが１つずつ取り付けられ、隔壁３１の間隔が全て一定になるように形成されている。なお、溝４１の下端を下方に貫通させず、接続具３４を溝４１の下端で軸部３０に固定するようにしてもよい。

図２に示すように、隣接する各２つの隔壁３１の間、及び、最下部の隔壁３１と台座部２０の上面２４との間を通るように、それぞれ、一のホース３２が配置されている。なお、６本のホース３２を上から順に第１のホース６１〜第６のホース６６と区別して表記する。第１のホース６１〜第６のホース６６は、それぞれ、第１の渦巻部７１〜第６の渦巻部７６を有している。更に、第１のホース６１〜第６のホース６６は、それぞれ、第１の螺旋部８１〜第６の螺旋部８６を有している。本実施形態の各ホース３２は、渦巻部（第１の渦巻部７１〜第６の渦巻部７６であり、以下、特定の渦巻部を示さない場合には符号を省略する）と螺旋部（第１の螺旋部８１〜第６の螺旋部８６であり、以下、特定の渦巻部を示さない場合には符号を省略する）とが一体となるよう連続的に形成されている。

各ホース３２は、樹脂で形成されており、長手方向に直交する断面が略円形となるよう形成されている。ホース３２の断面は、円形に限られるものではないが、いずれの方向から圧力を受けても容易に変形しない形状であることが好ましい。ホース３２の断面直径は、隔壁３１の間隔より若干小さいが、隔壁３１の間隔の半分より大きいことが好ましい。これにより、上下２枚の隔壁３１で作られた空間にホース３２を配置した状態において、ホース３２が二重三重に重ならずに単層で渦巻き状態を維持することができる。

図５（ａ）は、図２の第１の隔壁５１の上面に沿ってＸ−Ｘ線で切断したスイベルジョイント１を上から見た断面図である。第１のホース６１を構成する第１の渦巻部７１は、点線で示すように第１の隔壁５１の直下に位置している。第１の渦巻部７１は、中心軸に直交する平面に沿って、外側から内側に向かって軸部３０を反時計回りに渦巻き状に取り巻くように配置されている。第１の渦巻部７１の内側端部は、角度Ｆの案内窓４８下に位置している。第１の渦巻部７１の外側端部は左方に延びている。図２に示す第３の渦巻部７３及び第５の渦巻部７５は、上方から見た時、図５（ａ）の第１の渦巻部７１と同様に配置されている。第１の渦巻部７１、第３の渦巻部７３及び第５の渦巻部７５の内側端部は、それぞれ、角度Ｆの位置において図４に示す第１の螺旋部８１、第３の螺旋部８３及び第５の螺旋部８５の下方端部につながっている。

図５（ｂ）は、図２の第２の隔壁５２の上面に沿ってＹ−Ｙ線で切断したスイベルジョイント１を上から見た断面図である。第２のホース６２を構成する第２の渦巻部７２は、点線で示すように第２の隔壁５２の直下に位置している。第２の渦巻部７２は、中心軸に直交する平面に沿って、外側から内側に向かって軸部３０を時計回りに渦巻き状に取り巻くように配置されている。第２の渦巻部７２の内側端部は、角度Ｇの案内窓４８下に位置している。第２の渦巻部７２の外側端部は右方に延びている。図２に示す第４の渦巻部７４及び第６の渦巻部７６は、上方から見た時、図５（ｂ）の第２の渦巻部７２と同様に配置されている。第２の渦巻部７２、第４の渦巻部７４及び第６の渦巻部７６の内側端部は、それぞれ、角度Ｇの位置において図４に示す第２の螺旋部８２、第４の螺旋部８４及び第６の螺旋部８６の下方端部につながっている。

図４に示すように、第１の螺旋部８１、第３の螺旋部８３及び第５の螺旋部８５は、それぞれ、軸部３０の外周曲面４０に密着し、上方から見て反時計回りに軸部３０を取り巻きながら螺旋状に下から上に延びている。第１の螺旋部８１は、第１の隔壁５１の角度Ｆの案内窓４８を通って上方に突出している。第３の螺旋部８３は、第３の隔壁５３から第１の隔壁５１まで、角度Ｆ、角度Ｅ及び角度Ｄの各案内窓４８を順に通って上方に突出している。第５の螺旋部８５は、第５の隔壁５５から第１の隔壁５１まで、角度Ｆ、角度Ｅ、角度Ｄ、角度Ｃ及び角度Ｂの各案内窓４８を順に通って上方に突出している。

図４に示すように、第２の螺旋部８２、第４の螺旋部８４及び第６の螺旋部８６は、それぞれ、軸部３０の外周曲面４０に密着し、上方から見て時計回りに軸部３０を取り巻きながら螺旋状に下から上に延びている。第２の螺旋部８２は、第２の隔壁５２から第１の隔壁５１まで、角度Ｇ及び角度Ｈの各案内窓４８を順に通って上方に突出している。第４の螺旋部８４は、第４の隔壁５４から第１の隔壁５１まで、角度Ｇ、角度Ｈ、角度Ｉ及び角度Ｊの各案内窓４８を順に通って上方に突出している。第６の螺旋部８６は、第６の隔壁５６から第１の隔壁５１まで、角度Ｇ、角度Ｈ、角度Ｉ、角度Ｊ、角度Ｋ及び角度Ｌの各案内窓４８を順に通って上方に突出している。

図２に示すように、第１の渦巻部７１〜第６の渦巻部７６の各外側端部には、ホースや加工装置などの他の部材に接続可能なプラグ３３が取り付けられている。なお、プラグ３３を介さずにホース３２が直接他の機器に接続されていてもよい。本実施形態では、図２において第１の隔壁５１から上方に突出した第１の螺旋部８１〜第６の螺旋部８６の各上方端部は短く描かれているが、スイベルジョイント１の設置環境に応じて延長されたものであってもよく、プラグ３３が取り付けられていてもよい。

次に、本実施形態のスイベルジョイント１の動作について説明する。図１に示す固定部１０の足部２１は、図示しない産業用ロボットのマニピュレータ本体に装着される。６つのプラグ３３は、マニピュレータ本体に接続される。回転部１１の軸部３０には溶接ガンなどのツールが接続され、第１の螺旋部８１〜第６の螺旋部８６の上方端部はツールに接続される。ホース３２は、マニピュレータ本体とツールとの間で水及び油の往路及び復路として機能するとともに、マニピュレータ本体からツールにエアを送る経路として機能する。ホース３２は、流体を案内する機能を有するものであればよく、流体には液体及び気体が含まれる。マニピュレータ本体が図２に示す固定部１０の駆動軸２３を回転駆動すると、駆動軸２３に接続された軸部３０がツールとともに回転する。

図１に示すように、回転部１１を固定部１０に接続した状態において、回転部１１の後方は壁部２２によって覆われ、前方は開放されている。軸部３０が回転すると、各隔壁３１の外周は固定部１０の壁部２２に沿って摺動する。以下、上方から見て軸部３０が時計周りに回転する動作を順回転と称し、上方から見て軸部３０が反時計周りに回転する動作を逆回転と称する。本実施形態の軸部３０は、所定の初期位置から順回転方向及び逆回転方向にそれぞれ１８０度回転するが、回転角度はこれより大きくても小さくてもよい。

図５（ａ）は、軸部３０が初期位置から１８０度逆回転したときの第１の渦巻部７１の状態を示す図である。図５（ｂ）は、軸部３０が初期位置から１８０度逆回転したときの第２の渦巻部７２の状態を示す図である。図５（ｃ）は、軸部３０が図５（ａ）の位置から３６０度順回転したときの第１の渦巻部７１の状態を示す図である。図５（ｄ）は、軸部３０が図５（ｂ）の位置から３６０度順回転したときの第２の渦巻部７２の状態を示す図である。

軸部３０が逆回転するとき、図５（ａ）に示すように第１の渦巻部７１は軸部３０に巻き取られるように全体的に内側に移動し、図５（ｂ）に示すように第２の渦巻部７２は軸部３０への巻き取りが緩むように全体的に外側に移動する。軸部３０が順回転するとき、図５（ｃ）に示すように第１の渦巻部７１は軸部３０への巻き取りが緩むように全体的に外側に移動し、図５（ｄ）に示すように第２の渦巻部７２は軸部３０に巻き取られるように全体的に内側に移動する。第３の渦巻部７３及び第５の渦巻部７５は、第１の渦巻部７１と同じ動きをし、第４の渦巻部７４及び第６の渦巻部７６は、第２の渦巻部７２と同じ動きをする。

なお、第１の渦巻部７１〜第６の渦巻部７６のそれぞれと隔壁３１との間に、グリス、ワックスなどの潤滑材を塗布して耐用年数の向上及び摩擦低減を図ってもよい。

順回転時と逆回転時の力学的な負荷の偏りを軽減するため、全てのホース３２のうちの少なくとも１本のホース３２の巻き方向が、他のホース３２の巻き方向と異なっていることが好ましい。順回転時と逆回転時の力学的な負荷を均等にするため、上方から見たとき巻き方向が時計回りとなるホース３２の数と、巻き方向が反時計回りとなるホース３２の数が同じであることが好ましい。

回転部１１は固定部１０に取り付けられた状態で前方に開放されているため、回転部１１を取り外さずに前方からホース３２を交換することができる。なお、回転部１１の内部にゴミなどの不純物が進入することを防ぐために回転部１１の前方を覆うように固定部１０に着脱可能なカバーを取り付けることが好ましい。

隔壁３１の間隔は、接続具３４を構成するネジの長さにより調整することができるため、間隔が固定されている場合に比較して汎用性が高く、例えば、形状の異なるホース３２を使用する場合にも軸部３０を取りかえる必要がない。接続具３４により隔壁３１の間隔を調整可能なため、隔壁３１の間隔を一定にしない使用方法も可能となり、異なる形状のホースを同時に使用することができる。隔壁３１は、板状でなくてもよく、メッシュ状であってもよく、中心から放射線状に広がるような線形状であってもよく、ホース３２を仕切ることができる他の形状であってもよい。

本実施形態のホース３２はスイベルジョイント１に内蔵されているため、省スペースであることに加え、マニピュレータの動作に干渉しないので断線が生じにくい。本実施形態の第１の渦巻部７１〜第６の渦巻部７６は渦巻き状に配設されているため、長さ方向に弾性力を持たなくても回転動作による両端部間の変位を吸収することができる。本実施形態の第１の渦巻部７１〜第６の渦巻部７６は急激な屈曲部分をもたないため、ホース３２にかかる力学的負荷が小さく、ホース３２の断線及び流体の遮断が生じにくい。

本実施形態のスイベルジョイント１では、各ホース３２の螺旋部が渦巻部となだらかにつながっているため、例えば軸部３０付近でホース３２を直角に曲げて垂直に引き上げる場合に比較してホース３２に加わる折り曲げ方向の負荷を小さくすることができ、ホース３２が折れず、ホース３２内の流体の流れを妨げずにホース３２の経路を変更することができる。

本実施形態のスイベルジョイント１では、ホース３２が軸部３０の外周曲面４０を螺旋状に取り巻くように配置されているため、軸部３０に孔をあけて外周曲面４０から軸部３０内部にホース３２を引き込む場合のように軸部３０内でホース３２が急激に屈曲せず、更に、軸部３０内部に配置された電気ケーブルなどの他の部材と干渉することがない。更に、ホース３２が軸部３０の内部を通らず軸部３０の外周曲面４０を螺旋状に取り巻くように配置されているため、隔壁３１をつけたままで容易にホース３２を交換することができる。上方から見た時の各ホース３２の渦巻部及び螺旋部の巻き方向が同じであるため、渦巻部と螺旋部とのつなぎ目が滑らかとなり、ホース３２交換時にホース３２を長手方向に移動させて出し入れすることができる。

本実施形態のスイベルジョイント１は、案内窓４８に第１の螺旋部８１〜第６の螺旋部８６を通すという簡単な構成によって第１の螺旋部８１〜第６の螺旋部８６の螺旋形状を維持することができる。なお、第１の螺旋部８１〜第６の螺旋部８６は、軸部３０に隔壁３１を外挿したあとで、案内窓４８に後からホース３２を挿入することによって形成されるものであってもよく、案内窓４８にホース３２をあらかじめ貫通した状態で配置しておき隔壁３１とホース３２を一緒に軸部３０に取り付けることにより形成されるものであってもよい。更に、案内窓４８によって第１の螺旋部８１〜第６の螺旋部８６の螺旋形状を維持することができるため、スイベルジョイント１の回転に伴ったホース３２の急激な屈曲を防止することができるとともに、複数のホース３２を備える場合であっても互いのホース３２が擦れたり絡まったりすることを防ぐことができる。

本実施形態のスイベルジョイント１は、隔壁３１がドーナツ状の円盤部４２を有し、更に、円盤部４２の内周縁部４４から突出した区画部４５を有しているという簡単な構造により、第１の螺旋部８１〜第６の螺旋部８６を挿入する案内窓４８を形成することができる。更に、第１の渦巻部７１〜第６の渦巻部７６の収容と第１の螺旋部８１〜第６の螺旋部８６の螺旋形状の維持とを一つの隔壁３１で行えるという効果も有する。

本実施形態のスイベルジョイント１は、ホース３２とホース３２との間に隔壁３１が配置されているため、隣り合ったホース３２の渦巻部が絡み合うことがなくなり、ホース３２の急激な屈曲を防ぐことができる。更に、最上部に位置する第１の隔壁５１にホース３２の数と同数の案内窓４８が設けられているため、全てのホース３２の螺旋部を第１の隔壁５１の複数の案内窓４８に挿入することが可能となる。これにより、第１の隔壁５１から離れた位置に渦巻部が配置されたホース３２であっても、渦巻部に隣接する隔壁３１の案内窓４８と、第１の隔壁５１の案内窓４８との少なくとも２箇所にホース３２の螺旋部を通すことが可能となる。仮に、案内窓４８が１箇所しかなければ、第１の隔壁５１から遠くに渦巻部が位置しているほど螺旋部の長さが長くなることにより、螺旋形状が崩れるおそれが高い。ところが、本実施形態のように螺旋部を少なくとも２箇所の案内窓４８に通すことにより螺旋形状をより確実に維持することが可能となり、複数のホース３２の絡み合いを防ぐことができるようになる。すなわち、本実施形態のスイベルジョイント１によれば、各ホース３２の螺旋部の螺旋形状の維持が確実なものとなるため、急激な屈曲を生じさせずに各ホース３２を配置することができ、スイベルジョイント１が回転動作を行った時でも安定した流体の流れを確保することができる。なお、第１の隔壁５１により形成される案内窓４８の数は、ホース３２の数より多くてもよい。

本実施形態のスイベルジョイント１は、同一形状の複数の隔壁３１を中心軸周りに角度をずらして重ねるだけで螺旋状の経路が形成され、ホース３２の第１の螺旋部８１〜第６の螺旋部８６の形状を維持することができる。更に、隔壁３１により形成される案内窓４８の数を変えるだけで搭載可能なホース３２数を容易に増減することができる。軸部３０に対する加工は、外周曲面４０に中心軸に沿った直線状の溝４１を形成するだけでよいため製造が容易である。第１の渦巻部７１〜第６の渦巻部７６を収容する空間と、第１の螺旋部８１〜第６の螺旋部８６を収容する空間とを、一種類の隔壁３１で形成することができるため構造が簡潔である。更に、区画部４５を備えることにより、螺旋部におけるホース３２の接触を防いでホース３２の絡まりを防止することができる。

本実施形態のスイベルジョイント１は、溝４１に沿って突出部４６を移動させることができるため、軸部３０を駆動軸２３に固定したままでも隔壁３１を上下方向に移動させて取り換えることができる。１つの溝４１に複数の隔壁３１を取り付けることができるため、隔壁３１毎に溝４１を形成する場合に比較して構造が簡潔になる。溝４１の位置を変えることにより隔壁３１の角度を設定できるため、第１の螺旋部８１〜第６の螺旋部８６を案内する螺旋状の空間の傾斜を容易に設定することができる。

なお、案内窓４８の間隔を小さくすることにより、第１の螺旋部８１〜第６の螺旋部８６と隔壁３１とがずれにくくなり、第１の螺旋部８１〜第６の螺旋部８６を軸部３０に追従させやすくすることができる。反対に、案内窓４８の間隔を大きくすることにより、軸部３０の回転に伴って第１の螺旋部８１〜第６の螺旋部８６が引っ張られにくくなり、第１の螺旋部８１〜第６の螺旋部８６に加わる引っ張り力を緩和させることができる。

本実施形態では、図３に示すように、奇数番目の隔壁３１の区画部４５の中心を偶数番目の案内窓４８の中心に一致させることにより、上方から見て軸部３０の外周曲面４０に時計回りに巻き回されたホース３２と反時計回りに巻き回されたホース３２との両方に同じ傾斜角度の螺旋部を形成している。順方向及び逆方向における軸部３０の回転にともなってホース３２に加わる負荷を均一にするためには、本実施形態のように全てのホース３２において螺旋部の傾斜角度を同じにすることが好ましい。なお、軸部３０に時計回りに巻き回したホース３２の螺旋部における傾斜角度と、軸部３０に反時計回りに巻き回したホース３２の螺旋部における傾斜角度は一定でなくてもよく、巻き回し方向が一方のみであってもよい。螺旋部の傾斜角度は、隔壁３１間の角度のずれ量を調整することにより変更することができる。隔壁３１間の角度のずれ量は、軸部３０の溝４１の間隔を変えることにより調整することができる。

本実施形態では、図３に示すように、軸部３０に、上方から奇数番目の隔壁３１の突出部４６を嵌め合わせる１２０度間隔の３つの溝４１と、上方から偶数番目の隔壁３１の突出部４６を嵌め合わせる１２０度間隔の３つの溝４１との２組の溝４１が形成されている。本実施形態では区画部４５の間隔が６０度に形成され、一方の組の溝４１と他方の組の溝４１との間隔は半分の３０度に形成されている。軸部３０には３組以上の溝４１が形成されていてもよく、例えば、２０度間隔で３組の溝４１が形成されていてもよい。この場合、上から１番目の隔壁３１を１つ目の溝４１に嵌め込み、２番目の隔壁３１を２０度ずれた位置の溝４１に嵌め込み、３番目の隔壁３１を更に２０度ずれた位置の溝４１に嵌め込み、４番目以降の隔壁３１の嵌め込み位置は１番目から３番目の隔壁３１と同じパターンで繰り返されるとよい。

本実施形態では、６本のホース３２を使用しているため、図３に示すように６つの区画部４５により６つの案内窓４８を形成しているが、ホース３２の数は６より多くても少なくてもよく、区画部４５の数はホース３２の数より多くてもよい。

なお、本実施形態のスイベルジョイント１は、隔壁３１に形成された円形の中空部の内周縁部４４と、軸部３０の円筒状の外周曲面４０との間において、全ての案内窓４８が区画部４５により区画された構成を有している。そして、隔壁３１が軸部３０に外挿された状態で、上記の案内窓４８にホース３２の螺旋部を貫通させることによって、ホース３２の螺旋形状を維持できるようにしているが、ホース３２の螺旋部の螺旋形状を維持する態様としては、必ずしもこれに限られない。

例えば、軸部３０の外周曲面４０にあらかじめ螺旋状の案内溝を形成しておいて、当該案内溝と隔壁３１との間に形成された空間を案内窓４８として機能させてもよい。この場合、螺旋状の案内溝は、必ずしもホース３２の螺旋部の全てを格納するものでなくてもよく、螺旋部の一部を格納するのみであってもよい。また、隔壁３１を跨ぐように軸部３０に案内溝が設けられたものであってもよい。

また、本実施形態のスイベルジョイント１は、軸部３０の中心軸に直交する平面内において、隔壁３１に形成された中空部の内周縁部４４から区画部４５が径内側に突出するように構成されているが、軸部３０の外周曲面４０から径外側に突出した構造物により案内窓４８が区画されるように構成されていてもよい。また、区画部４５は案内窓４８の少なくとも一部を形成することができれば、板状でなくてもよい。また、軸部３０によりホース３２の螺旋状を維持することを可能とする他の構造を有するものであってもよい。例えば、隔壁３１の円盤部４２に形成された孔によって螺旋状を維持するようにしてもよい。隔壁３１に螺旋状を維持する孔を形成することによって、ホース３２とともに軸部３０に対する挿脱を行うことができるので取り扱いが容易となる。

また、本実施形態の案内窓４８は、軸部３０の中心軸に直交する平面内において隔壁３１と軸部３０とによって囲われるように形成されているが、軸部３０の中心軸に直交する平面内において隔壁３１のみによって囲われるように形成されていてもよく、軸部３０のみによって囲われるように形成されていてもよい。また、案内窓４８は、軸部３０及び隔壁３１とは異なる部材により形成されるものであってもよい。

本発明は、本実施形態のスイベルジョイントに限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各種のスイベルジョイントに適用できる。

１スイベルジョイント
１０固定部
１１回転部
２０台座部
２１足部
２２壁部
２３駆動軸
２４上面
２５貫通孔
３０軸部
３１隔壁
３２ホース
３３プラグ
３４接続具
４０外周曲面
４１溝
４２円盤部
４３外周縁部
４４内周縁部
４５区画部
４６突出部
４７固定孔
４８案内窓
５１〜５６第１〜第６の隔壁
６１〜６６第１〜第６のホース
７１〜７６第１〜第６の渦巻部
８１〜８６第１〜第６の螺旋部

Claims

第１の相対回転部と、
軸部を有し仮想の中心軸を中心として前記第１の相対回転部に対して相対的に回転運動する第２の相対回転部と、
前記中心軸に略直交する平面に沿って前記軸部を渦巻き状に取り巻く渦巻部を有するとともに、前記第１の相対回転部と前記第２の相対回転部との間で流体を案内する複数のホースと、
複数のホースの各々の渦巻部を支持可能であるとともに、前記軸部に外挿されて配置される隔壁と、を備え、
前記隔壁には、前記ホースが貫通可能な案内窓が設けられ、
前記ホースは、前記案内窓を通じて前記渦巻部の径内側の端部から前記軸部の外周表面に沿って当該渦巻部と同じ巻き方向に螺旋状に延びる螺旋部を形成し、
前記隔壁と前記軸部とのうち少なくとも一方が、前記隔壁が前記軸部に外挿された状態において、前記螺旋部のホースの螺旋状を維持しつつ前記軸部の長手方向に沿って当該ホースと当該隔壁とが交差しうるように構成されてなる
スイベルジョイント。