JPH0361786A - 回転ユニオン継手 - Google Patents
回転ユニオン継手Info
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- JPH0361786A JPH0361786A JP2097443A JP9744390A JPH0361786A JP H0361786 A JPH0361786 A JP H0361786A JP 2097443 A JP2097443 A JP 2097443A JP 9744390 A JP9744390 A JP 9744390A JP H0361786 A JPH0361786 A JP H0361786A
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-
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-
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- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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- Y10T137/8593—Systems
- Y10T137/86268—With running joint between movable parts of system
Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
的には、回転ユニオン継手に関するものである。
ン継手が採用されている。たとえば、紙処理の分野にお
いて、高速孔開は操作、高速工作機械のスピンドル、ク
ラッチ、ブレーキ操作などにおいて1よ<採用されてい
る。
クーラントなどの流体を流体源から回転孔開は用ドリル
の刃先へと移送するのに用いられている。周知の回転ユ
ニオン継手において、内部に設けたシーリング機構が流
体源の固定された出口と回転装置との結合面であるイン
ターフェース部を形成している。回転ユニオン継手のロ
ータはそれと一緒に回転する第1のシール部材を有して
いる。第2のシール部材はユニオン継手のハウジング内
に装着された非回動型のものである。この非回動型シー
ル部材は、例えばバネ手段などの付勢手段により回転シ
ール面との間が、液密に、即ち流体に対して密閉された
状態にされている。ユニオン継手を通過する冷却材流体
がシール部材を滑らかにし、摩耗を押さえている。しか
し、ある場合には冷却材流体を使用せず、従ってベアリ
ング而は滑らかにされず、その結果シール面での摩耗が
増加することになる。回転型シール部材ロータに対して
永久結合されているか、或いは一体形成となっている為
に、損傷あるいは摩耗したシール部材のみの取替えが必
要な場合でも、ロータ全体の取替えを必要としていたも
のである。このことは操作自体を困難にし且つ高価なも
のにしていたと同時に、回転ユニオン継手が使われてい
る装置の停止時間が極めて長くなるものである。従って
、シール組立体の摩耗を極力押さえた回転ユニオン継手
を得ることは好ましいことが望まれていた。
継手はその回転数が15.000 rpn+に限定され
る。また、従来よりも高速回転を許容する回転ユニオン
継手を提供できれば好ましいはずである。
り、この発明の主たる目的は、従来の回転ユニオン継手
よりも遥かに耐用年数の長い改良された回転ユニオン継
手を提供することである。
能とする回転ユニオン継手を提供することである。
軸方向の孔に回転自在に保持されたロータ手段を備えた
この発明によって達成されるものである。上記ハウジン
グは複数の流体人口部を有し、また、ロータ手段は複数
の流体出口部を有している。ロータ手段は、流体出口部
と流体入口部とを連通している複数の流体通路を備えて
いる。ハウジングの軸方向孔には、ハウジングの内面と
ロータ手段の外面との間に、長く筒状のスリーブ部材が
介装されている。ロータ手段の外面となっているこのス
リーブ部材は、ハウジングの軸方向孔よりも短く形成さ
れており、全ての入口部を含むハウジングの部分に沿っ
て伸長している。スリーブ部材は入口部に整合した複数
の孔を有し、これにより、全ての人口部がこのスリーブ
部材を介して流体通路に連通されている。更に、このス
リーブ部材はハウジングとロータ手段との間を、隣接せ
る人口部にたいしてシールする働きをしている。
ジングと、このハウジング内の一端にて回動可能に取り
付いて回転ユニオンを介して流体を受けるようにした回
転装置と結合したロータと、ロータの軸方向を延びた排
出通路と、ハウジングの他端部に設けた流体人口容室、
そしてハウジングの入口容室とロータの排出通路とを回
転可能にシールするシール手段とを有する。上記シール
手段は、回転シール手段と非回転シール手段とを有し、
回転シール手段はシール面を有し、ロータと共に回転す
るようにロータに装着されている。また、非回転シール
手段は上記回転シール手段と対向した入口容室に位置し
たシール面を有すると共に、人口容室内をハウジングの
軸方向に移動出来るように保持されている。ここで、移
動できるのは、非回転シール手段が回転シール手段から
離れた第1の位置と、非回転シール手段のシール面が回
転シール面と係合する第2の位置との間の間隔である。
転シール手段と結合した流体作動手段を有し、これが非
回転シール手段に作用して非回転シール手段を上記第1
の位置に保持し、人口容室の流体がなければシール面の
係合を互いに離脱させた状態にしておき、且つ、非回転
シール手段を上記第2の位置に移動させるものであり、
更に、入口容室の流体の流れに応じて非回転シール手段
のシール面を回転シール手段のシール面に係合させ、且
つ、上記入門客室を流れる流体によってシール面を互い
に係合保持させておくようにしたものである。
照して説明する。
の回転ユニオン継手10は例えば本願出願人の市販によ
る従来の装置の構成(モデル1107 )を示している
。回転ユニオン継手は高速孔開けおよびドリリングに適
するように設計されている。ある用途においては、クー
ラントはドリルビット、即ちドリルの刃先に供給される
に際し回転ユニオン継手を介してなされる。
の供給無しに行われることもある。
キャップ12、筒状ロータ13、ロータ軸受は組立体
、およびシール組立体15を有している。シール組立体
15は保持スリーブ15で保持した非回転シール部材2
4と回転シール部材23とを備えている。ハウジング1
1は鋼または他の好適な物質より形成する。ロータ13
はハウジング11の端部11aの拡大軸方向の孔28に
装着され、たとえば鋼製とし軸方向の排出通路27を有
している。ロータ軸受は組立体14は内外ボール軸受け
14a、14bを有し、これがハウジングの軸方向孔2
8に取り付いて組み立てられており、ロータ13の内側
芯部16を囲んでいて、かくて、ロータの耐摩耗軸受は
支持体を提供している。この二つの輔受けの外側レース
はハウジングの対向孔18とスナップリング1つとの間
に形成され、内側レースはロータ13の内側肩部20と
、ロータの筒状芯体16で保持されているスナップリン
グ21との間に形成されている。
けることになるドリルの刃先(図示せず)の駆動部材と
結合している。ロータ13は駆動部材(図示せず)で駆
動され、一般には例えば最高15000 PPMにて回
転される。
どの固着手段により保持され、内側に捩子溝を切った入
り口30を形成し、これがエンドキャップの通路32と
なる筒状の軸方向孔と連通している。捩子溝を切った入
り口は図示を省略したが供給管に結合され、この供給管
は流体供給源(図示せず)に結合されている。
の端部に取り付いており、対向する周辺端部35を形成
している。シール部材23は接着などの好適な方法にて
上記端部35に固着されている。
5に結合保持されている。このスリーブ25は、主要部
36と対向孔を有する周辺端部37を有して凹所を形成
し、この周辺部近傍の主要部36から外側に突出してい
る。シール部材24は凹所端部37内に受容されている
。
が形成され、゛入り口容室30の前方向のエンド キャ
ップ12の内側垂直面の孔41と整合している。キー・
ピン43は上記キー孔を通り、孔41に挿入されスリー
ブ25とシール部材24とがハウジングに対して回転す
るのを防lLシている。
通路32内に装着され、前方に滑動できるようになって
おり、且つ、通路32の中を駆動したり浮動したりしな
いように規制している。
リーブ25と環状スラストリング46を介して非回転シ
ール部材24の端部に向かって前方向に伝達され、シー
ル部材24と回転シール部材とをシール係合させている
。上記のシール部材23.24のインタフエ・−ス面が
ラップ研磨され、密接に結合するシール面を形成してい
る。スリーブの外面とキャップ12の内面との間の前方
向の洩れが空間48に洩れ出ようとするが、スリーブ2
5の前方端部50に設置した0リング49で洩出が防止
される。ハウジング 11はシール部材に近い外壁に通
気部34を有している。
体源に結合されており、これが回転ユニオン継手を介し
て所定の装置、即ち回転ユニオン継手10が協働する装
置に結合されるようになっている。
に入り、スリーブ25の孔と、シール部材23.24の
軸方向の孔23a、23bと、ロータ13の排出孔27
を通って、ロータ13に接続した回転装置に至る。
ドリル刃先きに送り込まれたクーラントはシール部材2
3.24を滑らかにすることにもなり、シール面の摩耗
を極力防止している。クーラントを使用しない場合には
、シール面は滑らかにはされない。第1図に示したよう
な従来構成でおいてはシール部材23.24はバイアス
ばねの弾性力により互いに一定状態に結合関係に維持さ
れているわけであるから、シール面の摩耗欠損が発生し
、シール部材の耐用年数を著しく制限していることにな
る。
手10゛を示す。回転ユニオン継手10′は第1図のも
のと多少似通っているが、この発明のものは回転シール
部材23と非回転シール部材24を有し、両者が互いに
係合および非係合状態に維持され、これが回転ユニオン
継手10−を介して流れるクーラントの作用により為さ
れるものとなる。回転ユニオン10′の各部材、部位に
ついては第1図のものと同様のものについては、同じ参
照符号にプライム(′)記号を付して説明する。
保持結合されている。ハウジング11′は環状の、内側
に向いた内壁51を有し、これが孔52を備え、この孔
を介してロータ13′の一端が通過している。非回転シ
ール部材24は作動機$1142によって保持され、こ
の作動機構はシール24と、このシール24とダイアプ
ラム(膜体)91を保持したスリーブを備えた浮動シー
ル組立体を有している。
とによりシール24とシール23との係合離脱を為さし
めている。これらのシール部材23と24は環状で炭化
珪素製とし、対向する環状の炭化珪素シール面を形成し
ている。
ドキャップ12゛の対内内側端部93で画成されている
。ハウジング組立体は、ハウジング11′とエンドキャ
ップ12′との間に介装する挿入部材96を有している
。挿入部材96はハウジング内にて作動機構42のスリ
ーブ25を装着して、ハウジングに対してシール保持ス
リーブ25′が軸方向に移動出来るようにしである。ハ
ウジング11′は鋼より形成することが出来、エンドキ
ャップは例えばアルミニュムより形成できる。 ロータ
13゛はシール組立体107装着してなり、軸受けが位
置する軸受はキャビティ 109に流体が流入するのを
防止している。シール組立体107はVリング107a
と、このリングをロータ13′に保持する保持バンド1
07bを有し、更にこのバンドはVリングを高速回転の
シャフトの所定位置に固定している。■リングは環状の
突起部107a ”を有し、これがハウジング11=の
内壁52と係合し、軸受はキャビティ 109とシール
キャビティ109aを有し、ロータ13゛端部が通過す
る孔52の周囲をシールしている。
は円形の部材102で周辺端部103と孔104を有す
る。孔104の径は第7図のスリーブ25′のハブ36
′を受ける大きさである。
有し、その中心端部はダイヤフラム平面に対して90″
折り曲げられ、装着部を形成している。ダイヤフラム9
1は屈曲性に富む物質より成り、例えば商品名1”V
I TONJとして市販のものが好適である。
ジ部38゛と筒状のハブ部36′を有し、筒状のハブ部
36′は透孔33′と対向孔となる周辺端部を有して、
固着された非回転シール部材24を受けている。フラン
ジ部38′はハブ部36′から放射方向に突出している
。キー孔即ち孔lllはフランジに正反対位置に設けで
ある。スリーブ部材25′の端部は細くなった首部10
8を有し、ダイヤフラムの内側端部106の装着部を形
成している。
8を持った装着フランジ部117と、中心孔119を有
している。挿入部材96の流体入り口側は凹所面120
と、周辺肩部121と、上記肩部121から凹所面12
0に内側に下がり傾斜している傾斜面122とを有して
いる。凹所面120と肩部121と傾斜面122とで環
状溝を形成し、これがスリーブ25゛のハブ部の先端の
周りに延びており、ダイヤフラム91の前記湾曲部10
5を受容している。挿入部96の後方而124は2個の
キー孔41゛を有してインデックスピン43′を受は入
れて非回転シール部材24とその保持スリーブ25′を
挿入部96に割送りしている。
部を有している。その基端部は滑らかな面を持っていて
、スリーブ部材25″がハウジング内にて軸方向に移動
出来るように受容されている。
135タイプの保持リング)をインデックスピン43′
のそれぞれに取り付いて浮動シール組立体のスリーブ部
材25′の移動を規制し、ユニオン継手が加圧されたと
きに流体の洩れを少なくしている。即ち、スリーブ25
′がシール23とシール24とを係合させる為に移動し
なければならない実質的な距離は、保持リング112の
機能による移動規制により最少限に押さえられる。運転
状態においては、第3図に示すようにスリーブ25′が
移動して保持リング112との係合を解除する。図面で
は保持リングの機能を説明するために拡大して図示され
ているが、この移動距離は実際には非常に小さいもので
ある。
組み立てに際し、シール部材24はスリーブ25′の対
向孔37′に位置し固着される。スリーブ25′は押入
部材96と組み立てられて、その筒状部36′が挿入部
材の孔119を突出している。インデックスピン43゛
はフランジ38′のキー孔111に挿入される。
5−と組み立てられて、ハブ部36′の先端がダイヤフ
ラム91の中心孔104を延び、ダイヤフラムの周辺端
部103が挿入部材の肩部121に受は止められるよう
になる。ダイヤフラム91の内側端部106は接着など
の好適な手段により、スリーブ25′の縮径首部108
に固着される。
25′を含む二次組立体をハウジング11′の流体入り
口側に位置される。エンドキャップ12゛を押入部材9
6に位置させ、ハウジングの整列孔と押入部材とエンド
キャップを通る捩子26′によりハウジング11′に保
持される。ダイヤフラム91の周辺端部103はエンド
キャップ12゛と押入部材の肩部121との間にて保持
され、上記挿入部材がハウジングと当接している。
ンドキャップ12′の内面とで環状満130を形成し、
ダイヤフラムを作動させる流体を受けるようになってい
る。第2図は非作動状態のダイヤフラムを図示してあり
、その中心部91aがダイヤフラムの周辺端部とほぼ同
一平面に張り出しており、湾曲部108と挿入部材96
の傾斜面122とが非接触状態となっている。
ーブ25′は、非回転シール24がロータ13で保持さ
れた回転シール23に対して係合状態にある位置に存在
し、保持リング112は第2図の右側即ち非圧縮位置の
方向にスリーブ25−が移動するのを規制している。更
に保持リング112はダイヤフラムの中心が移動しない
ように規制する作用もしている。
手10′に導入され、それに応答して作動状態、即ち圧
力下にあるダイヤフラム組立体を示しており、この図に
おいて、流体は満130に流れ込む。シール23と24
は当初は係合されておらず、従って少量の流体がスリー
ブ25′の孔33を通ってキャビティ 109aに入り
込むことになる。ダイヤフラムに加わる流体圧によりダ
イヤフラムを押し曲げ、湾曲部108を傾斜面122と
係合させ、そしてスリーブ25−を移動させてインデッ
クスピン43゛に治って流体の流れの方向、即ち図の左
側に移動させ、非回転シール部材24を回転シール部材
23と係合させるのである。
内を流体が流れない状態で作動する場合には、シール部
材は互いに離れて、非係合関係を維持し、滑らかな状態
に無いときにはシールが係合作動しないようになってい
る。流体がユニオン継手内を流れる状態にある場合には
、ダイヤフラム作動組立体はその圧力に応答してシール
部材が係合状態を維持し、その流体が係合シール面を滑
らかにする働きをすることになる。このような流体シー
ル装置はシール面の摩耗を少なくするとともに、ユニオ
ン継手10゛の高速運転を可能にし、約25,000
rptaの回転を得ることができる。これにより、回転
ユニオン継手の利用範囲を大111に拡張し得るものと
なる。
発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、特許
請求の範囲に記載の範囲内で種々変更が可能である。
り、 第2図〜第7図はこの発明に係わる同転ユニオン継手を
示す図であり、 第2図はその側部断面図で、シール面が非係合状態を示
し、 第3図はシール面が係合状態にある回転ユニオン継手の
側部断面図、 第4図は第2図の回転ユニオン継手のダイヤフラムの平
面図、 第5図は第4図の5−5線に沿って破断したダイヤフラ
ムの断面図、 第6図は第2図に示した挿入部材の平面図、第7図は第
2図の回転ユニオン継手の非回転シール組立体の平面図
である。 0− ング ロータ 3 8 ・・・回転ユニオン継手 11゛・・・ハウジ12′
・・・エンドキャップ 13−・・・25′・・・シ
ール保持スリーブ 37′・・・孔 36′・・・ハブ部・・・フランジ
52・・・孔91.−・ダイヤフラム 6・・・押入部材 107・・・シ ール組立体 09 ・・・軸受はキャビティ 02 ・・・固形部材 04 ・・・中心孔 11 ・・・キ 一礼 112・・・保持リング 30 ・・・環状溝 特 許 出 願 人 デユープリン カンパニ 代 理 人 尾 股 何 雄 図面の浄書(内容に変更なし) 逗 FIG、2 手続補正書坊式) 平成2年8月7日 1゜ 2゜ 3゜ 4゜
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、ハウジング、このハウジング内の一端に装着され回
転装置に結合するようにしたロータ、上記ロータ内を軸
方向に延びた排出通路、ハウジング内の他方の端部に設
けた流体入り口容室、及び上記ハウジングの入り口容室
と上記ロータの排出通路との間に回転シールをもたらす
ように形成した回転ユニオン継手において、上記シール
手段は: シール面を有し上記ロータに装着して一体に回転する回
転シール手段と、 上記入り口容室に位置し上記回転シール手段に対向する
シール面を有する非回転シールと、 流体作動手段とを有し、 上記非回転シール手段は、上記入り口容室内にて上記ハ
ウジングの軸方向に移動可能に保持されて、上記非回転
シール手段が上記回転シール手段から離れた第1の位置
と、上記非回転シール手段のシール面が上記回転シール
手段のシール面と係合する第2の位置との間で移動可能
であり、 上記流体作動手段は上記入り口容室に装着され、上記非
回転シール手段に結合されて上記非回転シール手段に作
動し、上記入り口容室に流体が存在しない場合は上記非
回転シール手段を上記第1の位置に維持して上記シール
面が互いに非係合状態とし、更に、 上記入り口容室に流体が流れるときはその流体の圧力に
応答して上記非回転シール手段を上記第2の位置に移動
して、上記非回転シール手段の上記シール面を上記回転
シール手段のシール面と係合させ、流体圧力が維持され
る間は上記シール面が互いに係合を続けるようにしてな
る回転ユニオン継手。 2、上記流体作動手段は上記入り口容室内に位置し上記
非回転シール手段に結合したダイヤフラムを備えており
、上記ダイヤフラムは上記入り口容室の流体圧力を感知
して、上記非回転シール手段を上記第1の位置と上記第
2の位置との間を流体の存在如何によって移動するよう
にしてなる、請求項1の回転ユニオン継手。 3、上記ダイヤフラムは上記入り口容室から上記ロータ
を介した上記排出通路までの流体通路内に介装されてお
り、更に上記ダイヤフラムは、上記入り口容室を上記排
出通路に連通させる孔を備えた中心部を有すると共に、
流体圧力に応答して上記ハイジンクの内面と協働する環
状部を有して流体受容室を形成し、上記ダイヤフラムが
上記非回転シール手段を移動せしめる、請求項2の回転
ユニオン継手。 4、上記ハウジングは上記ダイヤフラムの周辺端部を受
ける環状孔を有して上記ダイヤフラムを上記ハウジング
に保持し、さらに上記ダイヤフラムの中心部近傍を上記
非回転シール手段に結合する手段を有して成る請求項3
の回転ユニオン継手。 5、上記入り口容室となる上記ハウジングの上記内面は
、流体の流れ方向に内側に傾斜した環状面を有し、上記
ダイヤフラムは上記入り口容室内にて上記傾斜面の近傍
に装着され、流体の圧力によってその環状部が曲げられ
て上記傾斜面に係合するようにしてなる請求項3の回転
ユニオン継手。 8、上記流体作動手段は上記非回転シール手段が上記第
1と第2の位置の間を移動するように規制する規制手段
を有して成る請求項3の回転ユニオン継手。 7、上記非回転シール手段はシール部材とこのシール部
材を保持して上記ハウジングの軸方向に移動可能なスリ
ーブ部材を有し、上記スリーブ部材は上記入り口容室に
延びた筒状部と、上記ハウジングの内面の第1と第2の
孔に整合した周辺フランジ部とを有し、更に、上記の整
合孔に挿入されて上記非回転シール手段を上記ハウジン
グに固定し上記非回転シール手段がハウジング内にて回
動するのを防止するキー手段を有して成る請求項3の回
転ユニオン継手。 8、上記スリーブ手段が上記ハウジング内にて軸方向に
移動するのを規制する移動規制手段を有して成る請求項
7の回転ユニオン継手。 9、上記キー手段は上記スリーブの為の少なくとも1個
の案内面を有し、上記移動規制手段は、上記キー手段に
保持され且つ上記案内面に位置した保持手段を有して成
る請求項8の回転ユニオン継手。 10、上記ハウジングは軸受け部を備えて上記ロータの
軸受け組立体を位置させ、さらに、上記ロータに保持さ
れたシール手段を有して、上記シール手段が互いに非係
合にあるときに流体が上記軸受け部に流れ込むのを防止
するようにした請求項3の回転ユニオン継手。 11、上記ハウジングは上記ロータの軸受け機構を位置
させる軸受け部を備え、更にリップシール手段が上記ロ
ータに保持されて、上記第1と第2シール部材が互いに
非係合にあるときに上記軸受け部に流体が流入するのを
防止するようにした請求項10の回転ユニオン継手。 12、ハウジングと、上記ハウジングに装着され且つ上
記ハウジングの一端から突出した出口と入り口とを有し
て回転装置と結合して流体を受けるようにしたロータ組
立体と、上記ロータの入り口と出口の間を軸方向に延び
た排出通路と、上記ハウジングの他端部にてその筒状内
壁で画成された流体入り口容室と、上記入り口容室と連
通し且つ流体源と結合する入り口手段と、更に、上記入
り口容室と上記ロータの排出通路との間を回転シールす
るシール手段とを有する回転ユニオン継手において、上
記シール手段は、 環状のシール面を有する第1のシール部材を備え、上記
ロータに装着されて共に回転する回転シール手段と、 環状シール面を有する第2のシール部材を備えた非回転
シール手段と、 上記入り口容室に装着され、且つ上記入り口容室から上
記ロータを介して上記排出通路の入り口までの流体通路
に介装されたフレキシブルなダイヤフラムを備えた流体
作動手段とを有し、 上記非回転シール手段は上記入り口容室に位置して上記
第2のシール部材の上記シール面が上記第1のシール部
材の上記シール面と対向させ、上記第2のシール部材は
上記入り口容室内にて軸方向に移動可能に保持され、上
記軸方向の移動は、上記第1のシール部材から上記第2
のシール部材が離脱する第1の位置と、上記第2のシー
ル部材の上記シール面が上記第1のシール部材の上記シ
ール面と係合する第2の位置との間であって、 上記ダイヤフラムは、上記ハウジングの内面に保持され
た周辺端部と、開口を有して上記排出通路と上記入り口
手段とを連通させる中心部と、上記中心部と上記周辺端
部との間に設けた環状部と、上記ダイヤフラムと上記非
回転シール手段とを結合する手段とを有し、上記ダイヤ
フラムは上記入り口容室に流体圧力が無い場合には平板
状であり、これにより上記非回転シール手段を上記第1
の位置に保持して、流体の圧力が無い場合には上記第1
と第2のシール部材が互いに離れて非係合状態に維持し
、 上記ダイヤフラムは入り口容室の流体圧力に応答して上
記非回転シール手段を上記第2の位置に移動せしめ、上
記第2のシール部材の上記シール面を上記第1のシール
部材の上記シール面に係合させ、流体圧が上記入り口容
室内で維持される限り上記シール面同士の係合が維持さ
れるようにして成る回転ユニオン継手。
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