JP6514979B2 - 工業用シールおよびシール装置 - Google Patents

Description

本発明は、工業用シールおよびそれを備えるシール装置に関する。

旋盤、研削盤などの機械で鉄などの磁性体を加工するときには、加工面に切削油または水などをかけて、加工面を冷却および洗浄しながら加工することが多い。そのため、機械の回転部または直動案内部などには、研削粉または切粉などの異物の侵入を抑制するうえで、シールが取り付けられる。このようなシールとしては、回転部などの被シール部に接触するリップ部を複数備えるものも知られている。

しかし、一般的なシールのリップ部はゴムなどで構成されているため、鋭利な形状の研削粉などが切削油などに混ざってリップ部と被シール部の間に侵入すると、リップ部が早期に損傷してしまうという問題があった。

上述の問題を解決するため、磁力を利用して切削粉などの磁性を有する異物を捕集するようにしたシールが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
しかし、特許文献１、２に記載されているような従来のシールが有する異物の捕集機能は、必ずしも十分ではなかった。

特開平９−２１０２１２号公報 特開２００５−２１４２２０号公報

本発明の課題は、磁性を有する異物の捕集機能に優れる工業用シールおよびそれを備えるシール装置を提供することである。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、以下の構成からなる解決手段を見出し、本発明を完成するに至った。
（１）一端が被シール部に接触する板状のリップ部と、磁石と、一端が前記リップ部の一端から距離Ｄ１の位置にあり、他端が前記磁石の両磁極のうち一方に接触している状態で、前記リップ部の片面に積層されている板状の外側ヨークと、一端が前記リップ部の一端から距離Ｄ２の位置にあり、他端が前記磁石の両磁極のうち他方に接触している状態で、前記リップ部の他面に積層されている板状の内側ヨークと、を備え、前記距離Ｄ１および前記距離Ｄ２は、Ｄ１＞Ｄ２の関係を有する、工業用シール。
（２）前記リップ部は、弾性材料を含浸させた繊維からなる、前記（１）に記載の工業用シール。
（３）リング状である、前記（１）または（２）に記載の工業用シール。
（４）磁性体捕集機能を有する、前記（１）〜（３）のいずれかに記載の工業用シール。
（５）前記（１）〜（４）のいずれかに記載の工業用シールと、異物侵入方向に対して前記工業用シールよりも下流に位置しているメインシールと、を備える、シール装置。
（６）前記工業用シールおよび前記メインシールが、互いに離れて位置している、前記（５）に記載のシール装置。

本発明によれば、切削粉などの磁性を有する異物の捕集機能に優れるという効果がある。

本発明の一実施形態に係る工業用シールおよびシール装置を示す破断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る工業用シール（以下、「シール」と言うことがある。）およびシール装置について、図１を参照して詳細に説明する。

＜工業用シール＞
図１に示すように、本実施形態のシール１は、機械１００に取り付けられる。機械１００は、加工面に切削油または水などをかけて、加工面を冷却および洗浄しながら鉄などの磁性体を加工するものである。このような機械１００としては、例えば、旋盤、研削盤などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

本実施形態の機械１００は、回転軸Ｓを基準として所定方向に回転する円柱状のシャフト１０１を備えている。本実施形態のシール１は、シャフト１０１に研削粉または切粉などの磁性を有する異物が侵入するのを抑制するため、ボルト１０２を介して機械１００に取り付けられる。このような本実施形態のシール１は、その全体の形状がシャフト１０１を取り囲むリング状に構成されている。

また、本実施形態のシール１は、その構成部材として、リップ部２、磁石３、外側ヨーク４および内側ヨーク５を備えている。以下、本実施形態のシール１の各構成部材について、順に説明する。

（リップ部）
本実施形態のリップ部２は、その一端２ａが被シール部（摺動部）であるシャフト１０１に接触して、シャフト１０１をシールする板状の部材である。リップ部２は、研削粉などの磁性を有する異物が混ざった切削油などを堰き止める部位として機能する。なお、上述のとおり、本実施形態のシール１はリング状であることから、リップ部２もリング状である。したがって、本実施形態では、リップ部２の一端２ａは内周面になり、リップ部２の他端２ｂは外周面になる。この点は、後述する外側ヨーク４および内側ヨーク５についても同様である。

本実施形態のリップ部２は、弾性材料を含浸（ディップ）させた繊維からなる。このような構成によれば、柔軟性を有しつつ切削粉などの異物が接触してもリップ部２が損傷しにくくなることから、優れた耐久性を発揮することができる。また、シャフト１０１に対する摩擦係数が下がり、耐摩耗性も向上することから、優れた耐摩耗性および低発熱性ならびに低い摺動抵抗を発揮することができる。なお、含浸に代えて、弾性材料を塗布することによって、繊維の隙間に弾性材料を含有させることもできる。弾性材料を含浸または塗布するときには、これらの処理をスムーズに行ううえで、弾性材料を溶剤などで溶解して液状にするのが好ましい。また、液状の樹脂接着剤などを含浸または塗布することもできる。

弾性材料としては、例えば、ゴム、エラストマーなどが挙げられる。ゴムとしては、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素添加ニトリルブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）などが挙げられる。エラストマーとしては、例えば、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマーなどの熱可塑性エラストマーが挙げられる。例示したこれらの弾性材料は、１種または２種以上を混合して使用することができる。

繊維としては、例えば、脂肪族ポリアミド繊維、芳香族ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ウレタン繊維、アセテート繊維、フッ素繊維などの合成繊維、木綿、絹、麻などの天然繊維、レーヨン、ガラス繊維、比較的硬度の低い金属繊維維などが挙げられる。例示したこれらの繊維は、１種または２種以上を混合して使用することができる。繊維の形態としては、例えば、織布、不織布、編布などが挙げられる。織布は、帆布を含む。

リップ部２の厚さは、０．４〜３．０ｍｍであるのが好ましいが、これに限定されるものではない。

（磁石）
本実施形態の磁石３は、異物侵入方向Ａに対して上流側から順に磁極３ａおよび磁極３ｂを有する。磁極３ａ、３ｂは、互いに反対の極性を有する。すなわち、磁極３ａがＳ極であるとき、磁極３ｂはＮ極である。また、磁極３ａがＮ極であるとき、磁極３ｂはＳ極である。

本実施形態の磁石３は、リップ部２の他端２ｂに位置している。なお、磁石３は、後述する外側ヨーク４および内側ヨーク５に接触し、磁力のループ回路を形成できる限り、リップ部２の他端２ｂに位置する構成に限定されるものではく、磁力のループ回路の所望の位置に配置することができる。

（外側ヨークおよび内側ヨーク）
本実施形態の外側ヨーク４および内側ヨーク５はいずれも、磁性材料によって構成されている。磁性材料としては、例えば、鉄、鋼などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

また、外側ヨーク４および内側ヨーク５はいずれも、板状の部材である。外側ヨーク４および内側ヨーク５のそれぞれの厚さは、０．８〜３．６ｍｍであるのが好ましいが、これに限定されるものではない。外側ヨーク４および内側ヨーク５のそれぞれの厚さは、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。

外側ヨーク４および内側ヨーク５はいずれも、リップ部２に積層されている。具体的に説明すると、上述したリップ部２は、異物侵入方向Ａに対して上流側から順に片面２１および他面２２を有する。そして、リップ部２の片面２１に外側ヨーク４が、リップ部２の他面２２に内側ヨーク５がそれぞれ積層されている。

ここで、本実施形態では、外側ヨーク４および内側ヨーク５が、特定の状態でリップ部２に積層されている。具体的に説明すると、外側ヨーク４は、その一端４ａがリップ部２の一端２ａから距離Ｄ１の位置にあり、他端４ｂが磁石３の両磁極のうち一方に、すなわち磁極３ａ、３ｂのうち磁極３ａに接触している状態で、リップ部２の片面２１に積層されている。また、内側ヨーク５は、その一端５ａがリップ部２の一端２ａから距離Ｄ２の位置にあり、他端５ｂが磁石３の両磁極のうち他方に、すなわち磁極３ａ、３ｂのうち磁極３ｂに接触している状態で、リップ部２の他面２２に積層されている。これらの構成によれば、磁極３ａがＳ極、磁極３ｂがＮ極であるときには、外側ヨーク４がＳ極、内側ヨーク５がＮ極になる。また、磁極３ａがＮ極、磁極３ｂがＳ極であるときには、外側ヨーク４がＮ極、内側ヨーク５がＳ極になる。そして、いずれの場合においても、外側ヨーク４および内側ヨーク５が磁力を導くヨークとして機能するようになり、結果としてシール１が磁性体捕集機能を有するようになる。したがって、リップ部２によって堰き止めた切削油中の磁性を有する異物を、外側ヨーク４の一端４ａおよび内側ヨーク５の一端５ａの間に発生する磁力によって捕集することができる。

また、本実施形態では、リップ部２の一端２ａから外側ヨーク４の一端４ａまでの距離Ｄ１が、リップ部２の一端２ａから内側ヨーク５の一端５ａまでの距離Ｄ２よりも大きい。すなわち、距離Ｄ１および距離Ｄ２が、Ｄ１＞Ｄ２の関係を有する。このような構成によれば、リップ部２の片面２１のうち外側ヨーク４が積層されていない領域であって、外側ヨーク４の一端４ａから内側ヨーク５の一端５ａに対応して位置している部位２１１にかけて、段差６を形成することができる。段差６は異物の堆積部として機能するので、外側ヨーク４の一端４ａおよび内側ヨーク５の一端５ａの間に発生する磁力によって捕集した切削油中の異物を、段差６に堆積させて集めることができる。したがって、本実施形態のシール１によれば、研削粉などの磁性を有する異物が混ざった切削油などをリップ部２によって堰き止め、堰き止めた切削油中の異物を外側ヨーク４の一端４ａおよび内側ヨーク５の一端５ａの間に発生する磁力によって捕集し、さらに捕集した異物を段差６に堆積させて集めることが可能となり、結果として優れた異物捕集機能を発揮することができる。しかも、リップ部２のシール面に異物が近づくことを減らすことができ、リップ部２が損傷する確率を低減することができる。

リップ部２の一端２ａから外側ヨーク４の一端４ａまでの距離Ｄ１は、２．０〜１０．０ｍｍであるのが好ましく、リップ部２の一端２ａから内側ヨーク５の一端５ａまでの距離Ｄ２は、０．５〜３．０ｍｍであるのが好ましく、これらの数値範囲内で距離Ｄ１、Ｄ２がＤ１＞Ｄ２の関係を有するのが好ましい。なお、距離Ｄ１、Ｄ２は、例示した数値範囲に限定されるものではない。

上述した本実施形態のシール１は、弾性材料を含浸させた繊維をリップ部２の形状に加工し、外側ヨーク４および内側ヨーク５のそれぞれをリップ部２に積層し、外側ヨーク４の他端４ｂおよび内側ヨーク５の他端５ｂに接触するように磁石３を取り付けることによって得られる。

＜シール装置＞
本実施形態のシール装置１０は、上述した本実施形態のシール１と、異物侵入方向Ａに対してシール１よりも下流に位置しているメインシール１１と、を備えている。メインシール１１は、シール１から漏出した切削油などの液体をシールする部材であり、少なくとも１つのリップ部を備えている。本実施形態のメインシール１１は、異物侵入方向Ａに対して上流側から順に第１リップ部１２および第２リップ部１３を備えている。

本実施形態のシール装置１０は、上述した磁性体捕集機能を有するシール１を備えていることから、メインシール１１の第１リップ部１２および第２リップ部１３を損傷させる研削粉などの磁性を有する異物を、第１リップ部１２および第２リップ部１３の手前で捕集することができる。その結果、第１リップ部１２および第２リップ部１３が摩耗損傷するのを抑制することができ、長期にわたって安定したシール性を保つことが可能となる。

本実施形態の第１リップ部１２および第２リップ部１３はいずれも、弾性材料からなる。第１リップ部１２および第２リップ部１３を構成する弾性材料は、上述したリップ部２で例示したのと同じ弾性材料が挙げられる。

また、本実施形態のメインシール１１は、その内部に埋設されている補強材１４をさらに備えている。補強材１４は、メインシール１１の形状を維持する部材である。補強材１４を構成する材料としては、例えば、鉄などが挙げられる。

本実施形態では、シール１およびメインシール１１が、互いに離れて位置している。このような構成によれば、メインシール１１の補強材１４に対して、シール１の磁力が影響するのを抑制することができる。なお、例えば、メインシール１１が補強材１４を備えていないような場合には、必要に応じて、シール１およびメインシール１１を互いに接触させることもできる。

１ 工業用シール
２ リップ部
２ａ 一端
２ｂ 他端
２１ 片面
２１１ 部位
２２ 他面
３ 磁石
３ａ 磁極
３ｂ 磁極
４ 外側ヨーク
４ａ 一端
４ｂ 他端
５ 内側ヨーク
５ａ 一端
５ｂ 他端
６ 段差
１０ シール装置
１１ メインシール
１２ 第１リップ部
１３ 第２リップ部
１４ 補強材
１００ 機械
１０１ シャフト
１０２ ボルト

Claims (6)

1. 一端が被シール部に接触する板状のリップ部と、
   磁石と、
   一端が前記リップ部の一端から距離Ｄ１の位置にあり、他端が前記磁石の両磁極のうち一方に接触している状態で、前記リップ部の片面に積層されている板状の外側ヨークと、
   一端が前記リップ部の一端から距離Ｄ２の位置にあり、他端が前記磁石の両磁極のうち他方に接触している状態で、前記リップ部の他面に積層されている板状の内側ヨークと、を備え、
   前記距離Ｄ１および前記距離Ｄ２は、Ｄ１＞Ｄ２の関係を有する、工業用シール。
2. 前記リップ部は、弾性材料を含浸させた繊維からなる、請求項１に記載の工業用シール。
3. リング状である、請求項１または２に記載の工業用シール。
4. 磁性体捕集機能を有する、請求項１〜３のいずれかに記載の工業用シール。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の工業用シールと、
   異物侵入方向に対して前記工業用シールよりも下流に位置しているメインシールと、を備える、シール装置。
6. 前記工業用シールおよび前記メインシールが、互いに離れて位置している、請求項５に記載のシール装置。

Images