JPH0522945U - 回転軸の密封装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ジェット潤滑やアンダーレース潤滑の軸受を
用いた立型回転軸等に適用される。停止時や低速回転時
のシール性能の向上が図れ、かつ高速回転の障害になら
ないようにする。 【構成】 ハウジング３の密封装置本体６の内径面に環
状溝７を設け、この環状溝７内に、回転軸１の外周に接
触するリング状の弾性シール８を設ける。環状溝７の内
面を傾斜面７ａに形成すると共に、環状溝７の他方の側
壁部を軸方向に移動自在な可動片９で構成する。この可
動片９を流体圧アクチュエータ１３で駆動可能とする。
停止時や低速回転時は、弾性シール８による接触シール
とし、高速回転時は可動片９の移動により弾性シール８
を拡径させて回転軸１から離す。このときは、ノズル１
６によるエアシールと、ラビリンスシール４とでシール
する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、工作機械や、その他種々の産業機械における回転軸のシール一般 に適用され、特に立型で用いられる回転軸に好適に使用可能な回転軸の密封装置 に関する。

【０００２】

【従来の技術】

工作機械の主軸では、軸受のオイル漏れ防止や、塵埃の侵入阻止のために、ハ ウジングの主軸突出部にシールが施される。このような高速回転する回転軸のシ ールでは、接触シールは発熱が大きくて好ましくない。

【０００３】 そのため、従来はラビリンスシールを使用しているが、高速回転時はシール性 が良好であっても、低速時や停止時は効果が少ない。これを補うために、圧縮空 気を用いたエアシールが併用されている。

【０００４】 図６は、従来のラビリンス構造の一例で、エアシールを併用したものである。 回転軸５１は、工具が下端に装着される立型の主軸であり、ハウジング５２に軸 受５３を介して支持されている。軸受５３の下方にラビリンスシール５４が設け られ、その下方において、ハウジング５２の内周面に圧縮空気の吹出し用エアノ ズル５５と、環状吹出し溝５６とが設けてある。５７はハウジング５２のエア出 口と潤滑油の回収を兼ねた排出口である。

【０００５】 この構成によると、ノズル５５から吐出された圧縮空気が環状吹出し溝５６か ら回転軸５１の全周に流れて軸方向に吹き出すことにより、回転軸５１の低速時 や停止時のシールが得られる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

立型の回転軸５１において、軸受５３にジェット潤滑やアンダーレース潤滑を 行った場合には、軸受５３におけるオイル量が多く、オイルの流下も生じ易いた め、オイル漏れの問題が考えられる。

【０００７】 しかも、エアシールでは停止中も圧縮空気の供給を続ける必要があり、空気使 用量が多くなるという問題点がある。停止中に圧縮空気の供給を止めると、ラビ リンスシールより下の部分にあった油が主軸をつたって流出することになる。

【０００８】 この考案の目的は、停止時や低速回転時のシール性能の向上が図れ、かつ高速 回転の障害とならない回転軸の密封装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

この考案の回転軸の密封装置は、回転軸の外周に遊嵌するハウジング内径面に 環状溝を設け、この環状溝内に、回転軸の外周に接触するリング状の弾性シール を設けて構成される。環状溝の少なくとも一方の側壁部の内面は溝底側に広がる 傾斜面に形成し、環状溝の他方の側壁部は軸方向に移動自在な可動片で構成する 。この可動片は、弾性シール側に流体圧アクチュエータで移動させるようにする 。

【００１０】

【作用】

この構成によると、可動片の非押圧状態では、弾性シールが回転軸の外周に接 触してシールを行い、可動片を流体圧アクチュエータで押圧すると、弾性シール が環状溝の奥広がりの傾斜面に沿って拡径し、回転軸から離れる。そのため、停 止時や低速回転時は弾性シールによる接触シールとし、高速回転時には弾性シー ルを回転軸から離してトルクロスや発熱を避けることができる。

【００１１】

【実施例】

この考案の一実施例を図１および図２に基づいて説明する。図１はマシニング センタ等の工作機械における主軸頭の先端部の断面を示す。回転軸１は、下端に 工具が装着される立型の主軸であり、軸受２を介してハウジング３に支持されて いる。回転軸１とハウジング３との間には、軸受２の下方にラビリンスシール４ が設けられ、その下方にこの実施例の回転軸の密封装置５が設けられている。

【００１２】 この密封装置５は、ハウジング３に設けたリング状の密封装置本体６に環状溝 ７を設け、回転軸１の外周に接触するＯリング状の弾性シール８を環状溝７内に 設けてある。弾性シール８は、滑り摩擦係数の小さいゴム、または伸びの大きい プラスチック材等からなる。

【００１３】 環状溝７の上側の側壁部の内面は溝底側に広がる傾斜面７ａに形成され、下側 の側壁部は、軸方向に移動自在なリング状の可動片９で構成される。密封装置本 体６は、上下の分割本体６ａ，６ｂに分割されており、下方の分割本体６ｂと可 動片９との間に、ハウジング３のエア供給路１２に分岐路１２ａで連通した空圧 室１０が形成されている。密封装置本体６の前記空圧室１０の形成部分で、可動 片９をピストンとする流体圧アクチュエータ１３が構成される。また、密封装置 本体６には、可動片９の上昇端を規制するストッパ面１４を形成し、かつ可動片 ９を下降復帰させる復帰ばね１５が、環状溝７内の周方向複数箇所に設けてある 。

【００１４】 前記エア供給路１２は、密封装置本体６のエアシール用のノズル１６に圧縮空 気を供給する経路であり、ノズル１６の先端は、密封装置本体６の内径面の環状 吹出し溝１７に開口している。なお、ハウジング３にはラビリンスシール４の近 傍に、エア出口１８が設けてある。

【００１５】 上記構成の動作を説明する。回転軸１の停止中あるいは低速回転中は、エアシ ール用の圧縮空気は供給されず、図２（Ａ）に示すように弾性シール８は縮径状 態になって回転軸１の外周に接触する。そのため、オイル漏れや、塵埃の侵入が 確実に阻止される。

【００１６】 回転軸１を回転させるときは、エアシール用の圧縮空気をエア供給路１２に供 給する。このように圧縮空気の供給を行うと、エア圧が空圧室１０に作用して、 図２（Ｂ）のように可動片９がストッパ面１４に当接するまで（隙間ａが零にな るまで）上昇させられ、可動片９で弾性シール８が押上げられる。そのため、弾 性シール８は環状溝７の傾斜面７ａに沿って拡径させられ、回転軸１との間に隙 間ｄが発生する。このように隙間ｄが発生することにより、弾性シール８と回転 軸１との間で回転摩擦が生じることが避けられる。 回転軸１の回転中は、エアノズル１６の吐出空気によるエアシールと、ラビリ ンスシール４とでシールが行われる。

【００１７】 エア供給路１２への圧縮空気の供給が停止すると、復帰ばね１５により可動片 ９は下降復帰させられ、弾性シール７は自身の弾性で縮径して回転軸１に接し、 前記接触シール状態に戻る。

【００１８】 この構成よると、このように停止時や低速回転時は弾性シール８による接触シ ールとしてシール性を確保し、高速回転時には弾性シール８を非接触としてトル クロスや発熱を避け、ラビリンスシール４とエアシールとでシール性を持たせる ことができる。しかも、エアシールのための圧縮空気の供給および停止に伴って 弾性シール８の離間および接触が行われるので、弾性シール８の制御操作が不要 で、制御系が簡単になる。

【００１９】 なお、前記実施例ではエア供給路１２の分岐路１２ａを空圧室１０に連通させ たが、図３に示すようにエア供給路１２から空圧室１０を経てエアノズル１６に 圧縮空気を供給するようにしても良い。

【００２０】 また、図４に示すように、空圧室１０のエア供給路１９とエアノズル１６のエ ア供給路１２とを別経路としても良い。このように別経路とした場合、エアシー ルのタイミングと関係なく、弾性シール８の接触離間の制御が行える。また、こ のように別経路とすることにより、流体圧アクチュエータ１３を油圧で作動させ ることもできる。また、流体圧アクチュエータ１３は、ばね復帰型とせずに、復 動型のものとしても良い。

【００２１】 さらに、前記各実施例では弾性シール８を断面円形のものとしたが、図５に示 すように弾性シール８を断面角形のものとして環状溝７の傾斜面７ａに対応する 傾斜面８ａを形成しても良い。環状溝７の傾斜面７ａも、断面が直線状のものに 限らず、曲線状としても良い。要するに、弾性シール８と傾斜面７ａとの断面形 状は、弾性シール８の径方向移動によって弾性シール８を拡径させることができ る形状であれば良い。

【００２２】

【考案の効果】

この考案の回転軸の密封装置は、回転軸の外周に接する弾性シールをハウジン グの環状溝内に設け、この環状溝の一方の側壁部内面を傾斜面に形成し、可動片 の押圧により前記傾斜面で弾性シールを拡径させるように構成したため、停止時 や低速回転時は弾性シールによる接触シールとしてシール性を確保し、高速回転 時には弾性シールを非接触としてトルクロスや発熱を防止することができるとい う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例にかかる回転軸の密封装置
を適用した工作機械の部分断面図である。

【図２】その動作説明図である。

【図３】この考案の他の実施例の部分断面図である。

【図４】この考案のさらに他の実施例の部分断面図であ
る。

【図５】この考案のさらに他の実施例の部分拡大断面図
である。

【図６】従来例の断面図である。

【符号の説明】

１…回転軸、２…軸受、３…ハウジング、４…ラビリン
スシール、５…回転軸の密封装置、６…密封装置本体、
７…環状溝、７ａ…傾斜面、８…弾性シール、９…可動
片、１３…流体圧アクチュエータ、１６…エアノズル

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸の外周に遊嵌するハウジング内径
   面に環状溝を設け、この環状溝内に前記回転軸の外周に
   接触するリング状の弾性シールを設け、前記環状溝の少
   なくとも一方の側壁部の内面を溝底側に広がる傾斜面に
   形成し、前記環状溝の他方の側壁部を軸方向に移動自在
   な可動片で構成し、この可動片を前記弾性シール側に移
   動させる流体圧アクチュエータを設けた回転軸の密封装
   置。