JPH05288290A - 流体供給用非接触回転継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転する部材に流体を供給するための回転継
手に関し、部材を高速に回転させることができ、かつ空
運転も可能な回転継手を提供すること。 【構成】 継手本体および回転軸の流体通路をとおして
供給された流体が一部は継手本体と回転軸間の微小隙間
より噴出される。その噴出した流体は微小隙間から圧力
降下室にいたる断面急変による圧力降下作用により圧力
が降下させられ、ドレイン孔より排出される。また継手
本体の軸受部に供給された圧縮空気は回転軸との間の軸
受隙間部に供給され空気軸受が構成される。そして圧力
降下室に充満する流体の圧力は静圧空気軸受を構成する
軸受隙間に供給される圧縮空気の圧力よりも十分低いも
のになるため、流体はドレイン孔にのみ排出され、軸受
隙間部に浸入することなくシールされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高速回転する部材に流
体を供給するための回転継手に関し、たとえば、工作機
械のガンドリルに加工液を供給するのに用いられたり、
ダイヤモンド工具によるコアリングを行う場合、工具内
部からの加工液を供給するのに用いられる回転継手に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、流体供給回転継手には接触式のメ
カニカルシールを用いるものがあった。図３に示す回転
継手を例に説明する。略円筒形状をした継手本体５１に
は軸受５２により回転軸５３が支承されている。回転軸
５３には軸心に流体通路５４が設けられ軸端面に開口し
ている。継手本体５１には右端面に流体入口孔５５が形
成されている。その流体入口孔５５に連通する流体通路
５６を軸心に有するシートリング５７が、軸方向には摺
動可能に、回転方向にはピン５８により拘束されて継手
本体５１に取付けられている。シートリング５７はばね
５９により図面左方向に付勢されている。回転軸５３の
軸端面には従動リング６０が固定され、シートリング５
７の端面はばね５９の付勢力により従動リング６０の端
面に押し付けられ、両者５７，６０の端面の摺接により
流体通路５４，５６内の流体をシールするようにされて
いる。

【０００３】また、実開昭５７−１６６６４４号公報に
は非接触の回転継手が提案されている。この回転継手
は、図４に示す様に、継手本体７１の内周面と回転軸７
２の外周面との間に微少隙間７３をもたせて非接触と
し、０．０２ｍｍ程度の微少隙間７３により油孔７４を
通る切削油等をシールしようとするものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
メカニカルシール方式の回転継手は、従動リング６０と
シートリング５７が互いに端面を摺接して流体をシール
しているため、回転軸５３の回転数に限界があり、ま
た、供給流体の圧力が高い場合はばね５９の付勢力を強
くする必要が生ずるため、さらに回転数が制限され、本
質的に高速回転に適さないという問題点があった。たと
え、この摺接面をなんらかの工夫により高速に回転させ
ることができたとしても玉軸受により支持しているた
め、玉軸受自身の許容回転数よりも高速にできないとい
う本質的な問題点があった。また、摺接面を保護するた
め、空運転ができないという問題点もあった。また、後
者の非接触方式の回転継手は、高速回転は可能であるが
供給流体の圧力が高圧になると漏れ量が過大になり、漏
れた流体が軸受７５等に充満して不具合を生じるという
問題点があった。さらに、隙間７３から漏れた流体の処
理が何らなされていないため、供給流体が切削油等の油
ではなく、水溶性の加工液や純水等の場合には使用でき
ないという問題点があった。

【０００５】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、その目的とするところは、高圧
流体の供給を可能とし、かつ、高速回転に適し、さら
に、空運転でも使用可能な流体供給回転継手を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の回転継手においては、継手本体と回転軸とに
形成され互いに接続された流体通路と、継手本体側の流
体通路の開口端と回転軸側の流体通路の開口端によって
形成される微小隙間と、その微小隙間に隣接して設けら
れ、回転軸の外周面と継手本体の内面によって形成され
る圧力降下室と、継手本体に設けられ、圧力降下室と連
通するドレイン孔と、継手本体に設けられた軸受部及び
回転軸間に形成され、かつ圧力降下室に隣接する軸受隙
間とを備え、その軸受隙間に圧縮空気を供給し、回転軸
を回転自在に支持している。

【０００７】

【作用】上記の構成を有する本発明の流体供給用非接触
回転継手において、継手本体および回転軸の流体通路を
とおして供給された流体が一部は微小隙間より噴出され
る。その噴出した流体は微小隙間から圧力降下室にいた
る断面急変による圧力降下作用により圧力が降下させら
れ、ドレイン孔より排出される。また継手本体の軸受部
に供給された圧縮空気は回転軸との間の軸受隙間部に供
給され空気軸受が構成される。そして圧力降下室に充満
する流体の圧力は静圧空気軸受を構成する軸受隙間に供
給される圧縮空気の圧力よりも十分低いものになるた
め、流体は前記ドレイン孔からのみ排出され、軸受隙間
に浸入することなくシールされる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。

【０００９】図１は流体供給用非接触回転継手を示す断
面図である。また、図２は図１の要部拡大図である。円
筒形をした継手本体１にそれぞれ軸受部２ａ、２ｂが係
合され、ボルト３により固定されている。回転軸４は軸
受部２ａ、２ｂと軸受隙間５を形成されて継手本体１に
支持され、軸受隙間５に空気が供給されることにより、
静圧空気軸受を構成し回転自在に支持される。回転軸４
には軸心に流体通路６ａが形成され、継手本体１内の回
転軸端部には流体通路の開口端７が形成されている。回
転軸４の開口端７と反対の端は主軸８の端部にＯリング
９を介してボルト１０により締結されている。

【００１０】継手本体１の端壁の中央には高圧流体供給
ジョイント１１が固定され、また継手本体１の端壁から
回転軸４に向かって円筒部１４が形成されている。この
円筒部１４に供給ジョイント１１と連通する流体通路６
ｂが回転軸４の流体通路６ａと同軸上に形成されてい
る。流体通路６ｂの端部には開口端１２が形成されてい
る。そして回転軸４の端部の円筒内面１３と円筒部１４
の円筒外面１５により微小隙間１６が形成され、非接触
に保たれている。また、この微小隙間１６に隣接し、継
手本体の内面１７と、回転軸４の外周面１８によって圧
力降下室１９が形成され、更にドレイン孔２０、ドレイ
ン用ジョイント２１と連通されている。

【００１１】一方、継手本体１の外周面には空気供給用
ジョイント２２がねじ止めされ、空気供給孔２３と連通
され、また軸受部２ａ、２ｂに形成された空気溝２４と
連通されている。さらに前記空気溝２４と連通されるよ
う絞り孔２５が円周上に多数形成されて軸受隙間５に圧
縮空気を供給するための圧縮空気供給通路が形成されて
いる。また軸受部２ａ、２ｂには排気孔２６が形成さ
れ、本体排気孔２７と連通され、空気の排出をおこなっ
ている。

【００１２】以上の構成に基づき作用について説明す
る。機械本体の始動と共にまず圧縮空気が空気供給用ジ
ョイント２２に供給される。圧縮空気は空気供給孔２
３、空気溝２４を経由して、絞り孔２５より噴出され、
軸受隙間５に供給されて静圧空気軸受が構成され、回転
軸４に非接触に継手本体１が支持される。

【００１３】高圧加工液等の高圧流体は高圧流体供給ジ
ョイント１１から供給され、継手本体１の本体の流体通
路６ｂを通って、継手本体１の流体通路の開口端１２か
ら回転軸４の流体通路６ａに供給され、主軸８へ送られ
る。

【００１４】高圧流体の極く一部は、微小隙間１６を通
って、回転軸４側の流体通路の開口端７より勢いよく圧
力降下室１９に噴出する。圧力降下室１９の断面積は微
小隙間１６に比べて十分に大きいから圧力降下作用が働
き、圧力降下室１９に噴出する流体の圧力は流体通路６
ａ、６ｂの流体の圧力に比べて大幅に低減する。圧力降
下室１９は静圧空気軸受を構成する軸受隙間５に隣接さ
れているが軸受隙間５内の圧縮空気圧力よりも圧力降下
室１９内の流体の圧力が十分に低いため、圧力降下室１
９内の流体が軸受隙間５内に浸入することがない。圧力
降下室１９内の流体はドレイン孔２０を経由して、ドレ
イン用ジョイント２１からのみ外部へ排出される。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の流体供給用回転継手においては、継手本体と回転
軸間の微小隙間から圧力降下室への断面急変により流体
圧力を減圧し、静圧空気軸受を構成する軸受隙間に充満
する圧縮空気圧によりシールするものであるから高圧流
体を完全な非接触状態で回転する軸に供給することがで
き、そのため玉軸受で支持する場合よりもさらに高速回
転が可能でかつ高圧流体の供給が可能になるという効果
がある。また、完全な非接触であるので高速な空運転も
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の流体供給用非接触回転継手
を示す断面図である。

【図２】上記流体供給用非接触回転継手の要部拡大図で
ある。

【図３】第一の従来例を示す断面図である。

【図４】第二の従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 継手本体 ２ａ 軸受部 ２ｂ 軸受部 ４ 回転軸 ５ 軸受隙間 ６ａ 流体通路 ６ｂ 流体通路 ７ 開口端 １２ 開口端 １３ 内周面 １４ 円筒部 １５ 外周面 １６ 微小隙間 １７ 内面 １８ 外周面 １９ 圧力降下室 ２０ ドレイン孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 継手本体１と回転軸４とに互いに接続さ
   れた流体通路６ａ、６ｂが設けられた回転継手におい
   て、 前記継手本体１側の流体通路６ｂの開口端１２と前記回
   転軸４側の流体通路６ａの開口端７によって形成される
   微小隙間１６と、 その微小隙間１６に隣接して設けられ前記回転軸４の外
   周面１８と前記継手本体１の内面１７によって形成され
   る圧力降下室１９と、 前記継手本体１に設けられ、前記圧力降下室１９と連通
   するドレイン孔２０と、 前記継手本体１に設けられた軸受部２ａ、２ｂ及び前記
   回転軸４間に形成され、かつ前記圧力降下室１９に隣接
   する軸受隙間５とを備え、 その軸受隙間５に圧縮空気を供給し、前記回転軸４を回
   転自在に支持することを特徴とする流体供給用非接触回
   転継手。
2. 【請求項２】 前記継手本体１は、その内部に前記回転
   軸４へ向かって突出する円筒部１４を有し、前記流体通
   路６ａ、６ｂをその円筒部１４内に形成し、前記円筒部
   １４の外周面１５と前記回転軸４の内周面１３との間に
   前記微小隙間１６を形成している請求項１に記載の流体
   供給用非接触回転継手。