JPH0743062B2 - ロータリジョイント - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マシニングセンタ等に
おいて用いられるロータリジョイントに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のロータリジョイントで
は、軸心方向に流路を有し固定側となるケーシングと、
軸心方向に流路を有し前記ケーシング内に回転自在に軸
支され回転側となる回転管軸と、前記ケーシングの流路
に形成されたシール穴に対しその軸心方向に摺動自在に
装着され流体圧によって前記回転管軸の内方端面に設け
たインサートシールとで回転自在にシール連結されるフ
ローティングシートと、前記ケーシング内に設けられ流
体圧によって前記ケーシングの流路を開くチェック弁
と、前記ケーシングとフローティングシートとの間に装
着されフローティングシートをそのシール面がインサー
トシールのシール面から離れる方向に摺動付勢させるシ
ール解除用スプリングとを備えたものが知られている。
このロータリジョイントは、まず、供給された液圧によ
ってフローティングシートを回転管軸に設けたインサー
トシールに密着させた後にチェック弁の作動により回転
側へ切削油や水溶液等を供給するようにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近時、機械加工の際、
刃物側へエアを送って加工する方法も要求されている。
しかしながら、この従来のロータリジョイントは、固定
側のフローティングシートに回転側のインサートシール
が摺動状態で回転するように形成され、この場合、シー
ル面は供給するオイル等を潤滑剤としているのでシール
面の発熱や摩耗を防止しているのであるが、ここにオイ
ルを送る代わりにエアを送ると、シール部の潤滑がない
ため、シールの焼きつきを起すという問題があった。ま
た、ケーシングに設けたドレン口からエアを供給した場
合、フローティングシートはシール解除用スプリングの
作用で上流側へ摺動してインサートシールから離脱する
ことによりシール面の発熱と摩耗を防止できるが、軸受
部にエアが逃げるため、軸受部のグリースを吹き飛ばし
て軸受の焼きつきを起したり、エアが逃げる事により刃
物側へのエアの供給量が不足するという問題があった。

【０００４】本発明はかかる従来の問題点を解決するた
めになされたものであって、その目的とするところは、
流路のシール部材や軸受部を発熱させることなくオイル
やエアを任意に供給できるようにしたロータリジョイン
トを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の手段として本発明のロータリジョイントでは、軸心方
向に流路を有し固定側となるケーシングと、軸心方向に
流路を有し前記ケーシング内に回転自在に軸支され回転
側となる回転管軸と、前記ケーシングの流路に形成され
たシール穴に対しその軸心方向に摺動自在に装着され流
体圧によって前記回転管軸の内方端面に設けた第１イン
サートシールとで回転自在にシール連結される第１フロ
ーティングシートと、前記シール穴内に設けられ流体圧
によって前記ケーシングの流路を開くチェック弁と、前
記ケーシングと第１フローティングシートとの間に装着
され第１フローティングシートをそのシール面が第１イ
ンサートシールのシール面から離れる方向に摺動付勢さ
せる第１シール解除用スプリングと、を備えたロータリ
ジョイントにおいて、外部のエア源との接続口を有し前
記第１フローティングシートと第１インサートシールの
シール面が離れた状態で両シール面の間に形成される隙
間と連通するエア室と、前記回転管軸の外周面であって
該回転管軸の軸受部とエア室との間に密着固定された第
２インサートシールと、前記ケーシングにシール状態で
軸心方向に摺動自在に装着され前記第２インサートシー
ルとで回転自在にシール連結されると共にエア室に臨む
受圧部を有する第２フローティングシートと、前記ケー
シングと第２フローティングシートとの間に装着され第
２フローティングシートをそのシール面が第２インサー
トシール面から離れる方向に摺動付勢させる第２シール
解除用スプリングと、を設けた構成とした。

【０００６】

【作用】本発明のロータリジョイントでは、まず、ケー
シングの流路から切削油を供給すると、第１フローティ
ングシートが第１シール解除用スプリングの反発力に抗
して下流側へ押圧摺動され、第１フローティングシート
のシール面が第１インサートシールのシール面に圧接し
て第１フローティングシートの連通穴と回転管軸の流路
とが回転自在にシール連結される。また、チェック弁が
流路を開くことにより、切削油を回転側へ供給するよう
になる。この場合、各シール面は、供給する切削油が潤
滑剤となって発熱や摩耗を防止する。また、第２フロー
ティングシートは、エア圧がないため、第２シール解除
用スプリングの作用で、そのシール面が第２インサート
シールから離脱した状態となっている。

【０００７】次に、接続口からエアを供給すると、受圧
部がエア室でエア圧を受けることにより、第２フローテ
ィングシートが第２シール解除用スプリングの反発力に
抗して下流側へ押圧摺動され、第２フローティングシー
トのシール面が第２インサートシールのシール面に圧接
する。このため、ケーシングと回転管軸との間が、該回
転管軸の軸受部の上流側で遮断される。そして、第１フ
ローティングシートは、切削油の圧力がないことから、
第１シール解除用スプリングの作用で、そのシール面が
第１インサートシールのシール面と離れてその間に隙間
を形成しているため、エア室に供給されたエアは、この
隙間から回転側へ供給されることになる。また、軸受部
は、エア室と遮断されているため、エアが軸受部を介し
て逃げる事がない。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。尚、この実施例では、マシニングセンタの
給油用ロータリジョイントとして用いられる場合を例に
とる。まず、実施例の構成を説明する。この実施例のマ
シニングセンタにおける給油用ロータリジョイントＡ
は、図１に示すように、ケーシング１と、回転管軸２
と、第１回転シール部材３と、チェック弁４と、第２回
転シール部材５とを主な構成として備えている。前記ケ
ーシング１は、オイルポンプ６からの給油配管６０をそ
のまま接続するための固定側部材を構成するもので、そ
の内部に流路１０を備えた略円筒状に形成され、該流路
１０の下流側開口部は、回転管軸２を軸支するために大
径の軸受穴１１に形成され、上流側には給油配管６０を
接続するための給油ジョイント１２が一体に形成され、
該給油ジョイント１２の外方開口部を給油口１３となし
ている。

【０００９】また、流路１０の上流側は、第１フローテ
ィングシート３ｂを装着するためのシール穴１４に形成
されている。そして該シール穴１４より下流側であって
後述する回転管軸２の軸受部となるボールベアリング２
１より上流側の流路１０を隔壁材１５ａで仕切ることに
よりこのシール穴１４に続きエア室１５が形成されてい
る。このエア室１５には、外部のエア源６ａとエア配管
６１で接続される接続口１６が開設されている。また、
図示しないが、該エア配管６１には、三方コック等を介
してドレン用配管が設けられ、使用状態に応じて切換使
用されるように形成されている。また、ケーシング１に
は、前記隔壁材１５ａとボールベアリング２１との間
に、排気口１７が開設されている。

【００１０】前記回転管軸２は、モータ主軸７側に接続
するための回転側部材を構成するものであって、内部に
流路２０を備えた略円筒状に形成され、その一端部を前
記ケーシング１における軸受穴１１に対してボールベア
リング２１，２１によって回転自在な状態に軸支されて
おり、また、回転管軸２の他端部には、モータ主軸７に
接続するためのフランジ部２２を備えている。

【００１１】前記第１回転シール部材３は、固定側部材
であるケーシング１の流路１０と、回転側部材である回
転管軸２の流路２０とを回転自在にシール連結させ切削
油を回転側へ送るための部材であって、この実施例で
は、エア室１５内に配置した第１インサートシール３ａ
と、前記第１フローティングシート３ｂによって構成さ
れている。第１インサートシール３ａはセラミックスに
よって環状に形成され、前記回転管軸２の内方端面に嵌
着されている。

【００１２】第１フローティングシート３ｂは、その内
部に連通穴３０を有する円筒状に形成され、その中途部
外周面にはフランジ３１を備えると共に、その一端外周
面が前記ケーシング１におけるシール穴１４に対して軸
方向に摺動自在に装着され、かつ、シール穴１４の内周
面には同内周面と第１フローティングシート３ｂの摺動
外周面との間をシールするオーリング１６とバックアッ
プリング１７を備えている。そして、前記第１インサー
トシール３ａのシール面３２と対向する第１フローティ
ングシート３ｂの下流側端面には、セラミックス素材よ
り成る環状のインサートシール３３が嵌着されている。

【００１３】また、前記シール穴１４の下流側端面に
は、それぞれブッシュ３４でそのねじ込み量を規制され
たトラスねじ３５が等間隔のもとに合計４本螺合される
と共に、第１フローティングシート３ｂのフランジ３１
に開設された摺動係合穴３６をそれぞれ前記各ブッシュ
３４に沿って摺動自在に装着させることによって、第１
フローティングシート３ｂの回転が阻止された取り付け
構造となっている。また、前記摺動係合穴３６の下流側
には、同摺動係合穴３６より大径のスプリング装着穴３
７が同軸状に形成され、該スプリング装着穴３７の環状
底部３７ａとトラスねじ３５の頭部裏面３５ａとの間に
第１シール解除用スプリング３８が圧入され、この第１
シール解除用スプリング３８の反発力によって、第１フ
ローティングシート３ｂをそのインサートシール３３の
シール面３３ａが回転管軸２側の第１インサートシール
３ａのシール面３２から離れる方向に摺動してエア室１
５内で隙間Ｓを形成するように付勢されている。

【００１４】前記チェック弁４は、前記第１フローティ
ングシート３ｂにおける連通穴３０の流路を給油圧で自
動開閉させるための弁であり、第１フローティングシー
ト３ｂをバルブ本体４０として連通穴３０の上流側開口
縁部を内方へ突出させてバルブシート４１を形成し、該
バルブシート４１に隣接した連通穴３０の内周面には環
状溝４２が溝設されると共に、連通穴３０の下流側から
バルブスプール４３が摺動自在に挿入されている。そし
て、このバルブスプール４３の下流側端面には同心円状
にスプリング受け穴４４が開設され、かつ、連通穴３０
の下流側内周面にはスプリング受け環４５と、該スプリ
ング受け環４５を係止する止め輪４６を備えると共に、
前記スプリング受け穴４４とスプリング受け環４５との
間に、バルブスプール４３を上流側へ摺動させることに
よってバルブシート４１の弁口を閉じる方向に付勢する
チェック弁スプリング４７を圧入係止させており、ま
た、前記バルブスプール４３の側壁にはスプリング受け
穴４４と環状溝４２との間を連通させる連通孔４８が開
設されている。そして、このチェック弁４のクラッキン
グ圧力は給油圧より低い値に設定されると共に、このク
ラッキング圧力よりは低い圧力で第１フローティングシ
ート３ｂが下流側へ摺動するように、前記第１シール解
除用スプリング３８の反発力が設定されている。

【００１５】前記第２回転シール部材５は、圧縮空気を
回転側へ送るための部材であって、この実施例では、第
２インサートシール５ａと、第２フローティングシート
５ｂによって構成されている。前記第２インサートシー
ル５ａは、前記第１インサートシール３ａと同様にセラ
ミックスによって環状に形成され、前記回転管軸２の外
周面であって、上流側ボールベアリング２１と隔壁材１
５ａとの間で密着状態に固定されている。

【００１６】前記第２フローティングシート５ｂは、中
心に前記回転管軸２に挿通する貫通穴５０を有する円盤
状に形成されると共に、その一端側（上流側）に、前記
隔壁材１５ａの中心に開設された貫通穴１８にオーリン
グ５５でシールされた状態で摺動自在に装着され、この
装着部分が上流側に延設され前記隔壁材１５ａの下流側
から前記エア室１５に臨む受圧部５１が設けられてい
る。そして、前記第２インサートシール５ａのシール面
５２と対向する下流側端面には、カーボン素材より成る
環状のインサートシール５３が嵌着されている。

【００１７】また、前記隔壁材１５ａの下流側端面に
は、前記第１回転シール部材３と同様にトラスねじ３５
が縲合され、このトラスねじ３５に挿通したブッシュ３
４に、第２フローティングシート５ｂを摺動自在に装着
させることによって、回転が阻止された取り付け構造と
なっている。また、この第２フローティングシート５ｂ
とトラスねじ３５の頭部裏面３５ａとの間に第２シール
解除用スプリング５５が圧入され、この第２シール解除
用スプリング５５の反発力によって、第２フローティン
グシート５ｂをそのインサートシール５３のシール面５
４が回転管軸２側の第２インサートシール５ａのシール
面５２から離れる方向に摺動するように付勢されてい
る。図中ｍは第２フローティングシート５ｂが離れたと
きに形成される隙間である。該取付部のその他の構成
は、前記第１回転シール部材３の取付部と同一構成であ
るから、同一部分には同一の符号を付してその説明は省
略する。尚、前記第２シール解除用スプリング５５は、
エア使用時のＰＶ値を小さくして第２インサートシール
５ａのシール面５２と、第２フローティングシート５ｂ
側のインサートシール５３のシール面５４とが適宜エア
漏れする状態で接触してバランスするように、その反発
力が設定されている。

【００１８】次に本実施例の作用を切削油使用時、切削
油不使用時、エア使用時の各場合に分けて説明する。ま
ず、マシニングセンタのスピンドル７に対してドリルが
接続された状態においては、オイルポンプ６を作動させ
て給油用ロータリジョイントＡの給油口１３に油を供給
すると、この給油圧で、まず、第１フローティングシー
ト３ｂ全体が、第１シール解除用スプリング３８の反発
力に抗して下流側へ押圧摺動され、第１フローティング
シート３ｂにおけるインサートシール３３のシール面３
３ａが回転管軸２側の第１インサートシール３ａのシー
ル面３２に圧接して第１フローティングシート３ｂの連
通穴３０と回転管軸２の流路２０とが回転自在にシール
連結される。次いで、連通穴３０内に備えたチェック弁
４が給油圧によってその流路を開かれる。即ち、チェッ
ク弁４におけるバルブスプール４３の上流側先端面に給
油圧を受けることよって、該バルブスプール４３がチェ
ック弁スプリング４７の反発力に抗して連通穴３０内を
下流側へ向けて摺動しバルブシート４１の弁口を開くた
め、給油口１３に供給された油は、ケーシング１の流路
１０，第１フローティグシート３ｂの連通穴３０に形成
されたバルブシート４１の弁口及び環状溝４２，バルブ
スプール４３に形成された連通孔４８及びスプリング受
け穴４４，連通穴３０，及び回転管軸２の流路２０を経
由し、モータ主軸７の中空部，スピンドルの中空部，及
びドリルの中空部内を通ってドリルの先端開口部から切
削穴の内底部に放出され、切削部の冷却や切りくずの洗
浄が行われることになる。尚、このとき、第２回転シー
ル部材５では、エアの供給が行われないため、第２フロ
ーティングシート５ｂは、第２シール解除用スプリング
５５の反発力により上流側に摺動しており、そのインサ
ートシール５３のシール面５４は、第２インサートシー
ル５ａのシール面５２から離れて隙間ｍを形成した状態
となっている。

【００１９】次に、マシニングセンタのスピンドルに対
してフライスが接続された状態では、スピンドルの先端
開口部がフライスの接続によって閉塞された状態となる
ため、オイルポンプ６を停止させると、給油用ロータリ
ジョイントＡの給油口１３に対する給油圧が低下するた
め、まず、第１フローティングシート３ｂの連通穴３０
内に備えたチェック弁４がその流路を閉じ、次いで、第
１シール解除用スプリング３８の反発力で第１フローテ
ィングシート３ｂ全体が上流側へ押圧摺動され、第１フ
ローティングシート３ｂにおけるインサートシール３３
のシール面３３ａが回転管軸２側の第１インサートシー
ル３ａのシール面３２から離され隙間Ｓを形成した状態
となるため、油の供給がなくても第１回転シール部材３
部分の焼き付きが防止できるようになる。また、第２回
転シール部材５は、前記同様にシール面同士は離れて隙
間ｍを形成した状態となっている。

【００２０】次に、油の供給を停止した状態で接続口１
６からエアを供給すると、第２フローティングシート５
ｂの受圧部５１がエア室１５でエア圧を受けることによ
り、第２フローティングシート５ｂが第２シール解除用
スプリング５５の反発力に抗して下流側へ押圧摺動さ
れ、第２フローティングシート５ｂにおけるインサート
シール５３のシール面５４が回転管軸２側の第２インサ
ートシール５ａのシール面５２に適宜接触してボールベ
アリング２１の上流側でケーシング１と回転管軸２との
間を遮断する。また、このとき、油圧がないことによ
り、第１フローティングシート３ｂにおけるインサート
シール３３と第１インサートシール３ａとの間には隙間
Ｓが形成されている。このため、エアは、空気室１５か
ら隙間Ｓを経由し回転側に送られることになる。また、
ボールベアリング２１は、その上流側が第２シール部材
５によって遮断されているため、エア圧を受けることが
ない。尚、第２インサートシール５ａとインサートシー
ル５２の摩擦による発熱と摩耗粉は、該シール面から適
宜漏らしたエアを排気口１７から排出することによって
除去される。

【００２１】以上説明してきたように、本実施例のマシ
ニングセンタにおける給油用ロータリジョイントＡにあ
っては、切削油の使用、切削油の不使用、エアの使用の
３種類の加工方法に使用することができる。また、ロー
タリジョイントを人が何ら調整することなく上記３方法
が行えるので、機械を止めることなく効率的に作業をす
ることができる。また、エア圧によってボールベアリン
グの潤滑用グリースを吹き飛ばさないので、ボールベア
リングの発熱を防止することができる。

【００２２】以上、本発明の実施例を図面により詳述し
てきたが、具体的な構成はこの実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計
変更等があっても本発明に含まれる。例えば、実施例で
は、第１，第２のシール解除用スプリングを、第１フロ
ーティングシート３ｂや第２フローティングシート５ｂ
に形成したスプリング装着用の環状底部３７ａとトラス
ねじの頭部裏面３５ａとの間に圧入させるようにした場
合を示したが、これには限定されず、要は第１，第２フ
ローティングシート３ｂ，５ｂをそのシール面が第１，
第２インサートシール３ａ，５ａのシール面から離れる
方向に摺動付勢させ得る状態に備えればよい。

【００２３】また、実施例では、チェック弁４は、第１
フローティングシート３ｂをバルブ本体として連通穴３
０内にバルブスプール４３を摺動自在に挿入して形成す
るとしたが、これに限らず、連通穴３０の挿入部分自体
をバルブスプールとしてもよい。この場合は、バルブス
プールが大きく形成され圧力損失を小さくすることがで
きるという利点がある。

【００２４】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明のロータ
リジョイントにあっては、切削油の使用、切削油の不使
用、エアの使用の３種類の加工方法に使用することがで
きて大変経済的である。また、ロータリジョイントは、
内部で３種類の方法に適合するように自動調整されるた
め、機械を止めることなく使用でき効率的に作業をする
ことができる等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例のロータリジョイントのエア使用
時を示す断面図である。

【図２】同上の切削油使用時の要部を示す説明図であ
る。

【図３】同上の切削油とエアの不使用時の要部を示す説
明図である。

【符号の説明】

Ａ ロータリジョイント Ｓ 隙間 １ ケーシング ２ 回転管軸 ３ 第１回転シール部材 ３ａ 第１インサートシール ３ｂ 第１フローティングシート ４ チェック弁 ５ 第２回転シール部材 ５ａ 第２インサートシール ５ｂ 第２フローティングシート ６ａ エア源 １０ ケーシングの流路 １４ シール穴 １５ エア室 １６ 接続口 ２０ 回転管軸内の流路 ２１ ボールベアリング（軸支） ３２ 第１インサートシールのシール面 ３３ 第１フローティングシートのインサートシール ３３ａ インサートシール３３のシール面 ３８ 第１シール解除用スプリング ４１ バルブシート（チェック弁） ４３ バルブスプール（チェック弁） ５１ 受圧部 ５２ 第２インサートシールのシール面 ５３ 第２フローティングシートのインサートシール ５４ インサートシール５３のシール面 ５５ 第２シール解除用スプリング

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸心方向に流路を有し固定側となるケー
   シングと、軸心方向に流路を有し前記ケーシング内に回
   転自在に軸支され回転側となる回転管軸と、前記ケーシ
   ングの流路に形成されたシール穴に対しその軸心方向に
   摺動自在に装着され流体圧によって前記回転管軸の内方
   端面に設けた第１インサートシールとで回転自在にシー
   ル連結される第１フローティングシートと、前記シール
   穴内に設けられ流体圧によって前記ケーシングの流路を
   開くチェック弁と、前記ケーシングと第１フローティン
   グシートとの間に装着され第１フローティングシートを
   そのシール面が第１インサートシールのシール面から離
   れる方向に摺動付勢させる第１シール解除用スプリング
   と、を備えたロータリジョイントにおいて、 外部のエア源との接続口を有し前記第１フローティング
   シートと第１インサートシールのシール面が離れた状態
   で両シール面の間に形成される隙間と連通するエア室
   と、前記回転管軸の外周面であって該回転管軸の軸受部
   とエア室との間に密着固定された第２インサートシール
   と、前記ケーシングにシール状態で軸心方向に摺動自在
   に装着され前記第２インサートシールとで回転自在にシ
   ール連結されると共にエア室に臨む受圧部を有する第２
   フローティングシートと、前記ケーシングと第２フロー
   ティングシートとの間に装着され第２フローティングシ
   ートをそのシール面が第２インサートシール面から離れ
   る方向に摺動付勢させる第２シール解除用スプリング
   と、を設けたことを特徴とするロータリジョイント。