JPH0544877A - ２種類流体用の回転結合装置 - Google Patents

２種類流体用の回転結合装置

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JPH0544877A
JPH0544877A JP4017621A JP1762192A JPH0544877A JP H0544877 A JPH0544877 A JP H0544877A JP 4017621 A JP4017621 A JP 4017621A JP 1762192 A JP1762192 A JP 1762192A JP H0544877 A JPH0544877 A JP H0544877A
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JP
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hollow shaft
bush
inner bush
sliding ring
housing
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JP4017621A
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Liebhard Jung
ユング リープハート
Helmut Heel
ヒール ヘルムート
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OTT MAS TECHNIK GmbH
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OTT MAS TECHNIK GmbH
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L27/00—Adjustable joints, Joints allowing movement
    • F16L27/08—Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe
    • F16L27/087—Joints with radial fluid passages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/10—Arrangements for cooling or lubricating tools or work
    • B23Q11/1015—Arrangements for cooling or lubricating tools or work by supplying a cutting liquid through the spindle
    • B23Q11/103—Rotary joints specially adapted for feeding the cutting liquid to the spindle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L39/00—Joints or fittings for double-walled or multi-channel pipes or pipe assemblies
    • F16L39/04—Joints or fittings for double-walled or multi-channel pipes or pipe assemblies allowing adjustment or movement

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Joints Allowing Movement (AREA)
  • Quick-Acting Or Multi-Walled Pipe Joints (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 第２摺動リング封止装置の摺動リングの疲労
がなく高速乾燥加工も容易にし、かつ中心流路での流れ
を中断することがない２種類流体用の回転結合装置を提
供すること。 【構成】 第２摺動リング封止装置10ａ，10ｂ，11はハ
ウジング１、中空軸２に対して軸方向移動可能である。
中空軸２を同軸に囲み該中空軸に結合してその上を軸方
向に摺動する内部ブッシュ12に回転可能摺動リング10ａ
を回転不動に設けている。内部ブッシュ12を同心に囲み
軸方向に摺動可能な外部ブッシュ16内に２個の回転不動
摺動リング10ｂを配置する。外部ブッシュはハウジング
１の円筒室18に滑入する環状ピストン17を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は２種類流体用の回転結
合装置に関し、特に固定ハウジングと、この固定ハウジ
ング内に回転自在かつ軸方向不動に装着され第１流体用
の中心流路及びこれに平行な第２流体用の少なくとも１
個の他の流路を具備する中空軸と、２種類の流体用にハ
ウジング内に設けた２個の別個の供給路と、これらの供
給路と中空軸との間で回転軸に対して同軸に配置され流
路へ流体を別々に供給するための２個の第１，第２摺動
リング封止装置とを備え、第１摺動リング封止装置が、
中空軸の内端と第１供給路を設けたハウジング部分（ハ
ウジング・カバー）との間で軸中心配置され、第２摺動
リング封止装置が中空軸を同心に囲み、かつ、中空軸と
一緒に回転可能で少なくとも１個の径方向穴が形成され
た摺動リングと、このリングの両端面へばね圧力によっ
て常に係着すると共にハウジングに対して回転不動な２
個の摺動リングとを有し、中空軸内の少なくとも１個の
径方向穴が一方の流路を回転摺動リングに連通してなる
特に工作機械用の２種類流体用の回転結合装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】工作機械スピンドルの場合、しばしばク
ランプ装置（工具クランプ）が工作機械中空スピンドル
内に配設される。このクランプ装置は、スピンドル軸に
対して同軸に延在する引っ張りロッドを有し、該ロッド
の前端には工具保持具の領域で工具に係合する掴みコレ
ットが設けてある。そして、引っ張りロッドの内端は、
クランプ装置を作動するためのいわゆる油圧駆動解除装
置を貫通している。工作機械スピンドルが静止している
ときは、高圧圧力油が第１供給路、第１摺動リング封止
装置、平行な第２流路を介して解除装置へ供給され、工
作機械スピンドル内の引っ張りロッドが解除装置によっ
て移動され掴みコレットが工具を解除する。回転工具へ
の冷却潤滑剤の供給を可能にするために、引っ張りロッ
ドは中空に形成され解除装置から突出するロッド端部が
中空軸内の中心流路に連通している。回転結合装置によ
って、静止ハウジングから回転引っ張りロッドへと第２
供給路を介して冷却潤滑剤を供給できる。工具交換の際
は工作機械スピンドルが静止していて、回転結合装置、
引っ張りロッドを介して供給される空気の吹き出し圧に
よって工具保持具を抜く。
【０００３】公知の２種類流体用の回転結合装置には種
々の目的のための種々な型式のものがある。先に記載し
た種類の回転結合装置（社内従来技術）は、冷却潤滑剤
が常に回転工具へ供給される濡れ加工に対してかなり適
しているが、乾燥加工では困難な問題が生じる。潤滑無
し、冷却無しの乾燥運転でスピンドルを高速回転すると
第２摺動リング封止装置の摺動リングが急速に破損する
危険があるので、乾燥運転でも第２摺動リング封止装置
に冷却潤滑剤を供給しなければならない。乾燥加工時に
この冷却潤滑剤が工具に到達するのを防止するために、
引っ張りロッドまたは中空軸内にばね負荷の逆止め弁を
装着する。乾燥加工では冷却剤が低圧下で回転結合装置
に供給されるが、上記の逆止め弁によって中空軸または
中空引っ張りロッド内の流路が閉路される。しかし、濡
れ加工時にこの逆止め弁が特に冷却潤滑剤の流れを阻止
し新たな問題を生じる。また、逆止め弁を使用すると冷
却潤滑剤の強制循環が行えないので、第２摺動リング封
止装置の摺動リングの冷却が不十分である。したがっ
て、公知の回転結合装置は高速スピンドル回転に不適で
あり、乾燥加工時には不十分な冷却のために摺動リング
の疲労が増大する。もし濡れ加工、乾燥加工が交互に行
われると、各工具交換の際の流路、引っ張りロッドから
の冷却潤滑剤の吹き抜き出しが極めて面倒である。実際
に、乾燥に保っておかなければならない加工物とか測定
工具が冷却潤滑剤によって濡らされてしまう。さらに、
作業者も霧状流体の影響を受ける。なお、連続的な乾燥
加工の場合でも、各工具交換、各第２摺動リング封止装
置の吹き抜き出しの後で冷却循環剤を新しくしなければ
ならない。
【０００４】公知の他の回転結合装置（DE-C1 3 542 01
4）によると、乾燥加工時に摺動リング封止装置の一方
の摺動リングが他方の摺動リングから上方へ開離され
る。この摺動リング封止装置では封止面が極めて平坦で
非常に堅い。一方、冷却潤滑剤中の微少固形粒子の存在
は避けることができない。摺動リングが持ち上げられる
と、固形粒子が封止面間に入り込み、摺動リングが再び
相互押着されたとき固形粒子によって摺動リング封止が
急速に損なわれる。さらに、乾燥運転が長期に亘ると、
摺動リング上に層が形成され、後に摺動リングが再び相
互押着されたときに洩れの増大を惹起する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがってこの発明の
課題は、特に工作機械スピンドル用の上記２種類流体用
の回転結合装置であって、上記欠点を解消して第２摺動
リング封止装置の摺動リングの疲労がなく高速乾燥加工
も容易にし、かつ中心流路での流れを中断することがな
い回転結合装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明によると、第２
摺動リング封止装置がハウジング、中空軸に対して軸方
向移動可能であり、中空軸を同軸に囲み該中空軸に結合
してその上を軸方向に摺動する内部ブッシュに回転可能
摺動リングが該内部ブッシュに対して回転不動に設けら
れ、内部ブッシュを同心に囲み軸方向に摺動可能な外部
ブッシュ内に２個の回転不動摺動リングを配置し、外部
ブッシュがハウジングの円筒室に滑入する環状ピストン
を有し、さらに中空軸端側へ段階的に減径する３個の部
分を中空軸が内部ブッシュの摺動領域において有し、内
部ブッシュの内壁が、前記部分に対応して段階的に減径
する３個の部分を有し、さらにまた内部ブッシュが第
２，第３部分の開始位置に０リングを有し、該０リング
は内部ブッシュの結合状態においてのみ中空軸の対応径
部分に係着して、中空軸の径方向穴に連通する気密環状
室を０リング間に形成する。
【０００７】したがってこの発明は、第２摺動リング封
止装置をこれと一緒に摺動可能なブッシュに配設するこ
とによって、乾燥運転時、すなわち第２摺動リング封止
装置を介して流体が供給されないときに中空軸から軸方
向に変位させて第２摺動リング封止装置の結合を解くと
いう概念に基づいている。乾燥加工時に工作機械スピン
ドルは中空軸と一緒に回転するが、非結合の第２摺動リ
ング封止装置は静止している。その結果、第２摺動リン
グ封止装置の摺動リングに摩擦が無く疲労、過熱が生ぜ
ず、乾燥運転時に第２摺動リング封止装置を冷却しなく
て済む。したがって、中空軸または引っ張りロッド内の
逆止め弁が不要になり、濡れ加工時に冷却潤滑剤は抵抗
無く流れることができる。中空軸には段階的に減径する
３個の部分を特別に形成しているので、乾燥運転時に０
リングが中空軸に接触せず０リングの疲労、過熱も無
い。濡れ加工時に工具へ冷却潤滑剤を供給する必要があ
れば、外部ブッシュの環状ピストンを用い油圧または空
気圧によって外部ブッシュを中空軸に対して変位させ
る。外部ブッシュは内部ブッシュと一緒に動くので、内
部ブッシュは第１に中空軸に対して回転不動に結合さ
れ、第２に０リングによって中空軸に対して気密結合さ
れる。濡れ加工時には、中空軸に結合した内部ブッシュ
が中空軸と一緒に回転するので０リングと中空軸との間
の相対移動がなく濡れ加工時の０リングの疲労も回避で
きる。乾燥運転時に第２摺動リング封止装置は中空軸に
対して完全な非結合状態にあるので、この新規な回転結
合装置は高速回転にも適している。また、この回転結合
装置では流体の一定供給によって冷却、潤滑が行え、封
止リングは中心配置であるため径が比較的小さいので摺
動速度が比較的小さく有利である。
【０００８】以下、実施例によりこの発明を詳細に説明
する。
【０００９】
【実施例】図１はこの発明の一実施例を示す回転結合装
置の縦断面を示し、第２摺動リング封止装置が２種類の
流体の供給路に結合した状態を左側に表し、結合してい
ない状態を右側に表す。
【００１０】ベアリング３，４によって、中空軸２が固
定ハウジング１，１ａ内に回転自在かつ軸方向不動に装
着されている。工作機械スピンドル内に配置したクラン
プ装置の図示しない引っ張りロッドの一端が、中空軸２
の中心流路５内に係合できるようになっている。中心流
路５に対して平行に中空軸２の他の流路６が設けてあ
る。中空軸２の外端２ｂは、クランプ装置のいわゆる解
除装置に接続可能であって、工作機械スピンドルの静止
時に高圧圧力油が流路６を介して上記解除装置に供給さ
れる。
【００１１】中空軸２の内端２ａには第１摺動リング封
止装置７ａ，７ｂの摺動リング７ａが設けてあり、ハウ
ジング・カバー１ａ内に移動可能に装着した摺動リング
７ｂがばね８によって上記リング７ａへ常に押着されて
いる。ハウジング・カバー１ａは第１流体、すなわち圧
力油用の第１供給路９を有している。
【００１２】第２流体、すなわち冷却潤滑剤または空気
を中空軸２へ供給するために、第２摺動リング封止装置
を設け、この装置は摺動リング10ａ，10ｂと、ばね11と
から成る。そして、中空軸２を同心に囲む内部ブッシュ
12に対して上記の摺動リング10ａを回転不動に設ける。
内部ブッシュ12は中空軸の内端２ａから遠い端部に複数
個の結合歯13を有し、内部ブッシュ12が軸方向に変位す
るとき、中空軸２に対して回転不動に接続した対応の結
合歯14に上記結合歯13が結合できるようになっている。
図の左側に内部ブッシュ12の結合状態が示され、右側に
非結合状態が示されている。
【００１３】ハウジング・カバー１ａに対向する内部ブ
ッシュの端部12ａは、ハウジング・カバー１ａ内の保持
リング15に非結合状態で係合するように形成するのが好
適である。これによって、ブッシュ12の非結合状態での
端部12ａの径方向変位を阻止することができる。
【００１４】摺動リング封止装置の２個の摺動リング10
ｂは全動作状態で回転不動であって、内部ブッシュ12を
同心に囲む外部ブッシュ16内に設けられ、ばね11によっ
て摺動リング10ａへ常に押着されている。外部ブッシュ
16も同様に軸方向に移動自在であり、ハウジング１の円
筒室18内を移動できる環状ピストン17を備えている。円
筒室18はハウジング・カバー１ａ内の供給穴19，20を介
して環状ピストン17の２側面を交互に加圧するために設
けてある。
【００１５】中空軸２は内部ブッシュ12の摺動領域内に
３個の部分２ｃ，２ｄ，２ｅを備え、これらの部分は中
空軸端部２ａの方向へ直径が段階的に減少している。３
部分２ｃ，２ｄ，２ｅ間はそれぞれ円錐遷移部21ａ，21
ｂを形成している。内部ブッシュの内壁は、部分２ｃ，
２ｄ，２ｅの直径に対応して同様に直径が段階的に減少
する３部分12ｃ，12ｄ，12ｅを備えている。さらに、内
部ブッシュ12は第２部分12ｄと第３部分12ｅそれぞれの
開始位置に０リング22，23を備えている。しかし、図の
左側から明らかなように内部ブッシュの結合状態では各
０リング22，23のみが中空軸２の対応径部分２ｃ，２ｄ
にそれぞれ係着し、一方図の右側に示すように非結合状
態では０リング22，23と部分２ｄ，２ｅとの間にそれぞ
れ隙間が生じる。そして、中空軸２内の径方向穴25に連
通する環状室24が内部ブッシュ12の結合状態において２
個の０リングによって気密化される。ハウジング１に形
成した他の供給路26は冷却潤滑剤または空気を供給す
る。摺動リング10ａの一部は径方向穴27をなし、結合状
態での摺動リングの領域内に上記供給路26がある。洩れ
穴28を介してハウジングから外部へリークさせることが
できる。
【００１６】工作機械スピンドルへ冷却潤滑剤を供給し
ない場合は、ブッシュ12，16は対応の摺動リング10ａ，
10ｂが図の右側の非結合状態にあるように配置される。
中空軸２は内部ブッシュ12およびその０リングに対して
全然接触しない。そして、中空軸２が回転しても、ブッ
シュ12とこれによって担持される摺動リング10ａとは静
止している。したがって、摺動リング10ａ，10ｂ間に何
等相対運動が無く摺動リングが疲労したり過熱したりす
ることがない。
【００１７】しかし、工作機械スピンドルに装着した工
具に冷却潤滑剤が供給される場合は、環状ピストン17上
方の円筒スペースが先ず供給穴19を介して加圧される。
圧力媒体として空気を使用できるが必要に応じ冷却潤滑
剤を用いてもよい。ただしこの場合、冷却潤滑剤の僅少
圧力に応じて初期開成しないばね負荷弁を供給路26への
図示しない供給ライン内に設ける。環状ピストン17の上
方の円筒スペースを加圧すると、該環状ピストン17とこ
れに接続した外部ブッシュ16とが押し下げられる。摺動
リング10ｂ，10ａを介して内部ブッシュ12も移動し、内
部ブッシュの結合歯13が中空軸２の結合歯14に歯合す
る。同時に０リング22，23が中空軸の対応部分２ｃ，２
ｄに密着する。そこで中空軸２が回転すると、中空軸は
結合歯13，14を介して内部ブッシュ12を移動させ、そし
て、内部ブッシュ12に固着した摺動リング10ａが中空軸
と一緒に回転する。しかし外部ブッシュ16は回転せず、
該ブッシュによって担持された摺動リング10ｂは外部ブ
ッシュ16内に保持されて回転しない。したがって、冷却
潤滑剤もしくは工具交換の際の吹き出し用圧搾空気を供
給路26，摺動リング10ａ内の径方向穴27，径方向穴25を
介して流路５へ供給することができる。
【００１８】冷却潤滑剤を使用しない乾燥加工の場合
は、環状ピストン17よりも下方の円筒室18の部分に供給
穴20を介して圧力媒体を供給して該部分を先ず加圧する
と、外部ブッシュ16と内部ブッシュ12とが図の右側に示
す非結合状態を取る。
【００１９】必要に応じ環状ピストン17の一方の側のみ
に圧力媒体を作用させ、ばね力によって環状ピストン17
を非結合状態へ戻すようにすることもできる。
【００２０】さらに、運動学的に逆の配置として、０リ
ング22，23をブッシュ12ではなく中空軸２の部分２ｃ，
２ｄ上に設けることができる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によると
第２摺動リング封止装置の摺動リングの疲労がなく、か
つ中心通路での流れを中断することがない高速濡れ加
工、高速乾燥加工共に適した回転結合装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示す回転結合装置の縦断
面図である。
【符号の説明】
１ 固定ハウジング ２ 中空軸 ２ａ 中空軸端 ２ｃ 中空軸の部分 ２ｄ 中空軸の部分 ２ｅ 中空軸の部分 ５ 中心流路 ６ 他の流路 ７ａ 第１摺動リング封止装置 ７ｂ 第１摺動リング封止装置 ９ 第１供給路 10ａ 回転可能摺動リング 10ｂ 回転不動摺動リング 11 ばね， 12 内部ブッシュ 12ｃ 内部ブッシュの部分 12ｄ 内部ブッシュの部分 12ｅ 内部ブッシュの部分 16 外部ブッシュ 17 環状ピストン 22 ０リング 23 ０リング 25 径方向穴 26 第２供給路 27 径方向穴
フロントページの続き (72)発明者 ヘルムート ヒール ドイツ連邦共和国，8951 レンゲンヴアン ク，アンドレアス−メイヤー−シユトラー セ 82 １／８番地

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 固定ハウジングと、この固定ハウジング
    内に回転自在かつ軸方向不動に装着され第１流体用の中
    心流路及びこれに平行な第２流体用の少なくとも１個の
    他の流路を具備する中空軸と、２種類の流体用にハウジ
    ング内に設けた２個の別個の供給路と、これらの供給路
    と中空軸との間で回転軸に対して同軸に配置され流路へ
    流体を別々に供給するための２個の第１，第２摺動リン
    グ封止装置とを備え、第１摺動リング封止装置が、中空
    軸の内端と第１供給路を設けたハウジング部分（ハウジ
    ング・カバー）との間で軸中心配置され、第２摺動リン
    グ封止装置が中空軸を同心に囲み、かつ、中空軸と一緒
    に回転可能で少なくとも１個の径方向穴が形成された摺
    動リングと、このリングの両端面へばね圧力によって常
    に係着すると共にハウジングに対して回転不動な２個の
    摺動リングとを有し、中空軸内の少なくとも１個の径方
    向穴が一方の流路を回転摺動リングに連通してなる特に
    工作機械用の２種類流体用の回転結合装置において、第
    ２摺動リング封止装置（10ａ，10ｂ，11）がハウジング
    （１）、中空軸（２）に対して軸方向移動可能であり、
    中空軸（２）を同軸に囲み該中空軸に結合してその上を
    軸方向に摺動する内部ブッシュ（12）に回転可能摺動リ
    ング（10ａ）が該内部ブッシュに対して回転不動に設け
    られ、内部ブッシュ（12）を同心に囲み軸方向に摺動可
    能な外部ブッシュ（16）内に２個の回転不動摺動リング
    （10ｂ）を配置し、外部ブッシュがハウジング（１）の
    円筒室（18）に滑入する環状ピストン（17）を有し、さ
    らに中空軸端（２ａ）側へ段階的に減径する３個の部分
    （２ｃ，２ｄ，２ｅ）を中空軸（２）が内部ブッシュ
    （12）の摺動領域において有し、内部ブッシュ（12）の
    内壁が、前記部分に対応して段階的に減径する３個の部
    分（12ｃ，12ｄ，12ｅ）を有し、さらにまた内部ブッシ
    ュ（12）が第２，第３部分の開始位置に０リング（22，
    23）を有し、該０リングは内部ブッシュ（12）の結合状
    態においてのみ中空軸（２）の対応径部分（２ｃ，２
    ｄ）に係着して、中空軸（２）の径方向穴（25）に連通
    する気密環状室（24）を０リング間に形成することを特
    徴とする２種類流体用の回転結合装置。
  2. 【請求項２】 中空軸（２）と内部ブッシュ（12）の３
    個の部分（２ｃ，２ｄ，２ｅ；12ｃ，12ｄ，12ｅ）間に
    円錐遷移部（21ａ，21ｂ）をそれぞれ設けたことを特徴
    とする請求項１の２種類流体用の回転結合装置。
  3. 【請求項３】 内部ブッシュ（12）は、中空軸端（２
    ａ）から遠いその端部に結合歯（13）を有し、内部ブッ
    シュ（12）が軸方向に変位するとき前記結合歯が、中空
    軸（２）に対して回転不能に接続した対応の結合歯（1
    4）に歯合することを特徴とする請求項１または２の２
    種類流体用の回転結合装置。
  4. 【請求項４】 ハウジング・カバー（１ａ）に対向する
    内部ブッシュ（12）の端（12ａ）が、内部ブッシュの非
    結合状態においてハウジング・カバー（１ａ）上の保持
    部材（15）に係合することを特徴とする請求項１の２種
    類流体用の回転結合装置。
  5. 【請求項５】 ハウジング（１）の円筒室（18）を環状
    ピストン（17）の両側において加圧可能であることを特
    徴とする請求項１の２種類の流体用回転結合装置。
JP4017621A 1991-02-05 1992-02-03 ２種類流体用の回転結合装置 Pending JPH0544877A (ja)

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US (1) US5199748A (ja)
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