JPH09105464A - シール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工作機械の例えば割り出しアームにおいて、
ゴム製シールへのスワーフを防止する。 【構成】 そのため、外側シール５が設けられている。
このシールは緊密に巻かれたコイルスプリングで、リン
グに形成され、シールされるべき空間８への入口のＶ溝
７内に僅かに伸長された状態で位置されている。該スプ
リング５はアームの２つの部分の僅かな軸方向および横
方向の相対運動を許すに充分なコンプライアンスと、ス
ワーフないしは割り出しの際の部分間の制限された相対
回転により損傷を受けないような硬さとを有す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、工作機械
等の部品の部分等、相対的に回転可能で、同時に制限さ
れた相対的な並進運動を受けるべき部材間で流体および
粒子体の通過を防止することのできるシール装置に関す
る。

【０００２】なお、本明細書の記述は本件出願の優先権
の基礎たるイギリス国特許出願第ＧＢ９５１５８２３．
４号（１９９５年８月２日出願）の明細書の記載に基づ
くものであって、当該イギリス国特許出願の番号を参照
することによって当該イギリス国特許出願の明細書の記
載内容が本明細書の一部分を構成するものとする。

【０００３】

【従来の技術】従来、工作機械等の部品の部分等、相対
的に回転可能で、同時に制限された相対的な並進運動を
受けるべき部材間におけるシールは、単に、柔らかいゴ
ムやプラスチックで成形されたシールを部材間に配置す
ることにより行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】工作機械等の部品の部
分等、相対的に回転可能で、同時に制限された相対的な
並進運動を受けるべき部材間では、２つの部分間で軸線
回りに相対的回転が存するのみならず、２つの部分間の
相対的並進運動を同様に生じさせる。かくて、充分なク
リアランスが２つの部分間に設けられねばならず、これ
は、スターフおよび流体が部材の内部に侵入するのを避
けるために効果的にシールされねばならない。

【０００５】しかしながら、単に、柔らかいゴムやプラ
スチックで成形されたシールを部材間に配置するのみで
は、該シールがスターフにより傷つけられ充分なシール
効果を得ることができないという問題がある。

【０００６】そこで、本発明の目的は、相対的に回転可
能で、同時に制限された相対的な並進運動を受けるべき
部材間を効果的にシールすることのできるシール装置を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるシール装置は、相対的に回転可能で、
制限された相対的な並進運動を受けるべき２つの部材間
で流体および粒子体の通過を防止するシール装置であっ
て、各々の部材の表面に接触して部材間に位置され、流
体および粒子体に対しその一側が曝された外側シール
と、各々の部材の表面に接触して部材間に位置され、前
記外側シールを通過した流体に対しその一側が曝された
内側シールとを備え、前記外側シールは粒子材の通過を
防止し得る比較的硬い材料で作られたコンプライアンス
部材であり、前記内側シールは流体の通過を防止し得る
比較的柔らかい材料で作られたコンプライアンス部材で
あることを特徴とする。

【０００８】また、前記外側シールは緊密に巻かれたコ
イルスプリングの形態で金属ないしは比較的硬質のプラ
スチック材料で作られている。

【０００９】さらに、前記内側シールはゴムないしは比
較的柔らかいプラスチック材料で作られている。

【００１０】また、前記コイルスプリングは一端が先細
で該先細の一端が開口する他端に挿入されてリングを形
成する直線状のスプリングであってもよい。

【００１１】なお、前記２つの相対的に回転可能な部材
は工作機械の部品の２つの部分であってもよい。

【００１２】本発明の他の形態では、相対的に軸線周り
に回転可能で、制限された並進運動を受けるべき２つの
部材間で流体および粒子体の通過を防止するのに用いら
れるシール装置において、各々が回転軸線周りに延在し
所定位置に置かれたときコンプライアンスを有する２つ
のシールを備え、２つのシールの第１のものは粒子体の
通過を防止し得る金属ないしは比較的硬質のプラスチッ
クで作られ、２つのシールの第２のものは流体の通過を
防止し得る比較的柔らかい材料で作られていることを特
徴とする。

【００１３】また、第１のシールはリングに形成され、
前記軸線の周りに僅かに伸長された状態で嵌め合わされ
得る、緊密に巻かれたコイルスプリングを備える。

【００１４】さらに、第２のシールは面シールである。

【００１５】また、上記シール装置は、金属ないしは硬
質のプラスチック材料で作られ、緊密に巻かれたコイル
スプリングであって、リングに形成され、部材の周りに
僅かに伸長された状態でその各々の表面に接触して位置
付けられ得るコイルスプリングを備えてもよい。

【００１６】本発明の一実施の形態では、外側シールは
無応力状態でコイルが接触するよう近接して巻かれたコ
イルを有する金属製スプリングの形態に作られている。
該スプリングは円形状に形成されてシールの外周に亘り
伸長され、それを受け入れるべく特にデザインされた溝
内に入れられる。内側シールはゴムないしはプラスチッ
クで成形された従来の面シールである。

【００１７】

【発明の実施の形態】添付の図面に記載された実施例に
基づき、本発明の好ましい実施の形態につき詳細に説明
する。

【００１８】さて、図１および図２にを参照するに、参
照番号１で全体として示された部品は、軸線４の回りに
制限された量の相対回転が可能な第１部材２および第２
部材３を含んでいる。第１部材２および第２部材３は、
機械部品の相対回転可能な部分そのものであってもよ
く、または、それに取付られたものであってもよい。

【００１９】本発明のシール装置は、粒子体を含有する
流体に曝され部品に当接してシールする外側シール５お
よびこの外側シールを通過した流体に曝されるのみの内
側シール６からなる。

【００２０】内側シール６はゴムないしはプラスチック
材料から成形された従来の面シールであってよい。

【００２１】本発明の新規な特徴は、外側シール５の構
造、および、流体と粒子体との両者に対し効果的なバリ
ヤを形成するための、内側シール６との直列の組合せで
ある。

【００２２】外側シール５は、緊密に巻かれたスプリン
グの形態に形成され、その弛緩された状態においてコイ
ルが接触している。スプリングは一端において先細にさ
れ、その先細の一端が他端において中空部内に挿入され
てリングに形成されている。先細の一端がスプリングの
コイル内に押し込まれるとき、他端は拡張され、先細部
分のコイルを把持し、それを適所にロックする。この把
持は、スプリングのリングが分離されることなく第１部
材２および第２部材３上を通過し、かつ、シールされる
べき空間８への入り口において溝７内に僅かに拡張され
た状態で嵌まり合うようにされている。

【００２３】溝７は傾むいた側壁を有し、かくてＶ形状
を形成している。スプリングのリングは、その伸長され
た状態の故に、側壁に接触して溝内に着座しシールを形
成する。しかしながら、スプリングの伸長された状態の
故に、個々のコイル間に僅かな隙間が開き、結果とし
て、スプリングのリングは流体に対しての完全なシール
は形成しないが、注意深く設計することにより、コイル
間の隙間はシールされている空間に粒子体が入らないよ
う小さくなる。

【００２４】スプリングが曝されている流体の圧力およ
び速度は、スプリングのコイル間をそれが通過するとき
著しく低減される。かくて、第２のシール６が作用する
に必要な条件が改善される。

【００２５】我々はまた、コイル間の隙間を通ってスプ
リングのリングに侵入する流体はスプリングの中空内部
周りを走行し最下点を通って排出する傾向にあり、第２
のシールで取り扱われるべき流体量を減少させるという
ことを見出した。

【００２６】部品の第１部材２及び第２部材３間の相対
的な半径方向および軸方向運動が、Ｖ形状の溝７の側壁
の相対的運動を生じさせる。これらは、スプリングとＶ
形状の溝との間の接触ロスを生じさせることなく、スプ
リングがそのテンションを増大または減少するかのいず
れかに変形することにより吸収される。

【００２７】シール装置は、一つの部分が他に対して異
なる位置間で割り出し可能な部品、または、一つの部分
が低速で、間欠的期間回転可能な部品に用いるのに適し
ているが、部品の部分間の連続的で高速な相対回転の状
況には適していない。

【００２８】我々は、本発明の上述の実施の形態は、特
に、工作機械の環境において工作機械により生じさせら
れ、作動領域周りを循環する潤滑油の流れで運ばれるス
ワーフ（金属の削りくず）が作動領域に取り付けられて
いる部品内に入るのを防ぐのに適していることを見出し
た。

【００２９】図３はかかる部品を図解している。図３に
おいては、工作機械の作動領域においてプローブを位置
決めする電動アームの断面が示されている。電動アーム
は本出願人の第２７７５９３号として発行された英国特
許明細書に説明されており、詳細はそれを参照された
い。この出願の目的のために、本発明がかかる電動アー
ムのシールに適しているということを示すことのみが意
図されている。

【００３０】かかる電動アームを効果的にシールすると
いう課題が生じている。というのも、アームを所定位置
に揺動するのに２つの部分間で軸線回りに相対的回転が
存するのみならず、アームは回転式の運動学的支持（カ
イネマチックサポート：kinematic support ）の２つの
部分を付勢しているスプリングによって適所にロックさ
れるからである。この動作は、２つの部分間の相対的並
進運動を同様に生じさせる。かくて、充分なクリアラン
スが２つの部分間に設けられねばならず、これは、スタ
ーフおよび流体がアームの内部に侵入するのを避けるた
めに効果的にシールされねばならない。

【００３１】さて、図３を参照するに、アームはハウジ
ング２０内を軸線１０Ａ回りに回転可能なハブ１０を備
えている。ハブ１０は垂下スカート４６を含み、垂下ス
カート４６はハウジング２０の直立壁２０Ｂの内側に回
転可能に嵌り合っている。垂下スカート４６は半径方向
の内外方に突出する３本の円柱体４８を保持している。
３本の円柱体４８は軸線１０Ａ周りに互いに１２０度、
等しく離間されている。

【００３２】回転可能な取付が達成される一つの方法
は、各円柱体４８の外方に突出する端部をハウジング２
０の直立壁２０Ｂの内側の溝５０内で走行させることで
ある。軸線１０Ａ周りに等しく離間された３つの位置
で、溝５０は軸線方向に離間された一対のボール５２に
より中断されている。各一対のボールは、周方向におい
て互いに集束する（convergent) 一対の面を形成する。
面は互いに軸線方向において向き合っている。ハブ１０
が回転されたとき、３本の円柱体４８の外方に突出する
部分は３つの対のボール５２にいずれは係合し、合計６
つの接触点を与える。この６つの接触点は、この位置に
位置されたとき、ハウジング２０に対するアームのハブ
１０の位置を運動学的（カイネマチカリ）に定める。こ
れは作動位置であり、この位置においてアームに取り付
けられているプローブが工具設定または測定の目的のた
めに用いられる。この位置において、ハブ１０およびハ
ウジング２０間の回転方向マウントは、如何なる重大な
付加的拘束をももたらすべきでないことが重要であり、
これが上述した幾らか緩やかなマウントの理由である。

【００３３】円柱体４８が一対のボール５２に着座する
と、円柱体がボールによって形成されたＶ状の溝内に収
まるとき、ハブとハウジングとの軸線方向および並進的
相対運動を生ずることは避けられない。これらの相対運
動は、ハブとハウジングとの間の相対的回転に付加され
るものであり、相対的に移動する部分間に充分なクリア
ランス５４が残されていなければならない。

【００３４】本発明のシールは、このような状況で特に
効果的である。図３から理解できるように、ハブ１０お
よびハウジング２０はかかるシールを設けるために変更
されている。

【００３５】Ｖ溝５６が、ハブ１０およびハウジング２
０間に、上述したような外側シールを形成するスプリン
グのリング５８を収容すべく、それぞれの部分を角度付
けられた面を切除することにより形成されている。スプ
リングのリング５８を嵌め込む前に、内側の面シール６
０がクリアランス５４内に位置され、シール装置の第２
内側部分を形成している。

【００３６】硬い金属製のスプリングのリングが、スワ
ーフがクリアランスに侵入し柔らかい面シール６０を損
傷するのを防止するのに効果的である。同時に、両シー
ルは、アームの作動位置と非作動位置との間の割り出し
の際に、ハブとハウジングとの間欠的な相対的回転を付
加的に許容しながら軸線方向および横方向の相対的な運
動を吸収すべく、充分なコンプライアンスを有してい
る。

【００３７】好ましい実施の形態における外側シールは
緊密コイル状の金属製スプリングとして説明したが、他
の代替も可能である。例えば、部分の一に固く接続され
他に摺接するＶ状の金属製ワッシャーまたは金属製のベ
ロー、あるいは、ブラシシールの形態の金属製または硬
質プラスチック製剛毛のリングが用いられてもよい。

【００３８】外側シールに要求される特性は、材料が金
属のスワーフにより損傷を受けない、すなわち、相対回
転の際、摩耗しないよう充分に硬いが、同時に、制限さ
れた並進、すなわち、シールの部分の軸線方向の相対運
動を吸収するに充分なコンプライアンスを有することで
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシール装置を含む部品の断面図であ
る。

【図２】シール装置の外側シールの詳細を示す平面図で
ある。

【図３】本発明のシール装置を含む機械部品の断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 部品 ２ 第１部材 ３ 第２部材 ５ 外側シール ６ 内側シール ７ 溝 ８ 空間 １０ ハブ ２０ ハウジング ５４ クリアランス ５６ Ｖ溝 ５８ スプリングのリング（外側シール） ６０ 面シール（内側シール）

フロントページの続き (72)発明者 サリヴァン，ジョナサン シャーナス イギリス ジーエル12 ８エスエフ グロ スターシャ州 ワットン−アンダー−エッ ジ キングスウッド ブラムリー クロウ ス 24

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対的に回転可能で、制限された相対的
   な並進運動を受けるべき２つの部材間で流体および粒子
   体の通過を防止するシール装置であって、 各々の部材の表面に接触して部材間に位置され、流体お
   よび粒子体に対しその一側が曝された外側シールと、各
   々の部材の表面に接触して部材間に位置され、前記外側
   シールを通過した流体に対しその一側が曝された内側シ
   ールとを備え、 前記外側シールは粒子材の通過を防止し得る比較的硬い
   材料で作られたコンプライアンス部材であり、前記内側
   シールは流体の通過を防止し得る比較的柔らかい材料で
   作られたコンプライアンス部材であることを特徴とする
   シール装置。
2. 【請求項２】 前記外側シールは金属ないしは比較的硬
   質のプラスチック材料で作られていることを特徴とする
   請求項１に記載のシール装置。
3. 【請求項３】 前記内側シールはゴムないしは比較的柔
   らかいプラスチック材料で作られていることを特徴とす
   る請求項２に記載のシール装置。
4. 【請求項４】 前記外側シールは緊密に巻かれたコイル
   スプリングの形態に作られていることを特徴とする請求
   項３に記載のシール装置。
5. 【請求項５】 前記コイルスプリングは一端が先細で該
   先細の一端が開口する他端に挿入されてリングを形成す
   る直線状のスプリングであることを特徴とする請求項４
   に記載のシール装置。
6. 【請求項６】 前記２つの相対的に回転可能な部材は工
   作機械の部品の２つの部分であることを特徴とする請求
   項１に記載のシール装置。
7. 【請求項７】 相対的に軸線周りに回転可能で、制限さ
   れた並進運動を受けるべき２つの部材間で流体および粒
   子体の通過を防止するのに用いられるシール装置におい
   て、 各々が回転軸線周りに延在し所定位置に置かれたときコ
   ンプライアンスを有する２つのシールを備え、２つのシ
   ールの第１のものは粒子体の通過を防止し得る金属ない
   しは比較的硬質のプラスチックで作られ、２つのシール
   の第２のものは流体の通過を防止し得る比較的柔らかい
   材料で作られていることを特徴とするシール装置。
8. 【請求項８】 第１のシールはリングに形成され、前記
   軸線の周りに僅かに伸長された状態で嵌め合わされ得
   る、緊密に巻かれたコイルスプリングを備えることを特
   徴とする請求項７に記載のシール装置。
9. 【請求項９】 第２のシールは面シールであることを特
   徴とする請求項８に記載のシール装置。
10. 【請求項１０】 金属ないしは硬質のプラスチック材料
    で作られ、緊密に巻かれたコイルスプリングであって、
    リングに形成され、部材の周りに僅かに伸長された状態
    でその各々の表面に接触して位置付けられ得るコイルス
    プリングを備える、請求項１に記載のシール装置に用い
    られるシール。