JPH09196264A - ロータリジョイント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転軸の途中に装着してクーラントを供給で
きる技術の提供。 【解決手段】 軸外周面に開口したクーラントの導入口
３から軸端まで流路を軸心に有した回転軸２に装着され
るロータリジョイントであって；筒状ボディ５が回転軸
に挿入され導入口を覆って回転軸との間に環状空間部８
を形成し外部と環状空間部と連通する供給路７を有して
機枠１側に固定され；シールリング１６ａ，１６ｂ同士
を対向して配置されたロータシート２０とフローティン
グシート１３からなるシール部が導入口の両側に配置さ
れ；フローティングシート同士は先端部を環状空間部内
に両側から臨ませたボス状ピストン部１４を有し筒状ボ
ディに摺動自在にシールされ；ロータシートは軸外周面
２ａに固着され；筒状ボディはフローティングシートの
摺動保持と回り止めを行う保持部９とロータシート側押
圧用スプリング１８を有した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械における
スピンドル等の回転軸の途中に装着してその回転軸外周
面に設けられた穴から軸心方向へ高圧液体を供給するよ
うにしたロータリジョイントに関する。

【０００２】

【従来の技術】ドリル先端からクーラントを供給しなが
らワークを切削加工するような場合、そのドリル先端へ
は工作機械のスピンドルを介してクーラントを供給する
様にしたものがあり、この場合従来ではスピンドル後端
側、つまり主電動機の後端にロータリジョイントを装着
して回転側と配管側（固定側）を連結し、先端側へのク
ーラントの供給は、スピンドルの軸心全長に通して設け
られた穴を介して行うように設けられていた。図４はそ
の従来のロータリジョイントを示しており、図中５０は
スピンドル、５１は前記スピンドル５０の後端に固着さ
れた回転管軸、５２は固定側となるジョイントボディ、
５３は前記ジョイントボディ５２の固定側クーラント流
路５４に摺動自在に装着されたフローティングシート、
５５は前記回転管軸５１の端面に固着されたリング状の
回転側シール、５６は前記フローティングシート５３の
先端に固着されると共に前記回転側シール５５との密着
面を有した固定側シール、５７は前記固定側シール５６
が回転側シール５５に密着する方向に前記フローティン
グシート５３を付勢するスプリングである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来この種
の工作機械に装着されている主電動機は、ロータシャフ
トが工作機械におけるスピンドルと一体に設けられた特
殊構造となっており、このような電動機を含む駆動系が
故障すると電動機ごと交換せざるを得ず、その費用は高
価なものとなるし納期もかかってしまうことになる。そ
のようなことから、電動機は普通一般に購入できるタイ
プのものを採用する気運が高まっている。そして、この
場合、ロータリジョイントを旧来のまま電動機後端に配
置させると、そのロータシャフトの軸心に貫通穴を設け
なければならないから一般購入品で対処することにはな
らず、この電動機への特殊加工を避けるためにはロータ
リジョイントをスピンドルの途中に設けなければならな
いことになる。

【０００４】しかしながら、従来のロータリジョイント
は、スピンドル５０に挿通させた状態で、そのスピンド
ル５０途中の外周面に設けられたクーラントを軸内へ導
入するための穴に対し、その穴を覆い穴両側外周面を密
封するようなシール構造を有さないから、スピンドル５
０への取付け使用等はできないという問題があった。

【０００５】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、スピンドル等回転軸の途中に装着してクーラントを
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。

【０００６】また、本発明はスピンドルの途中に装着し
クーラントの不要な場合は固定側シールと回転側シール
同士を切り離してクーラント不在のシール面を保護する
ロータリジョイントを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の手段として本発明請求項１記載のロータリジョイント
では、軸外周面に開口したクーラントの導入口から軸端
まで流路を軸心に有した回転軸に装着されるロータリジ
ョイントであって；筒状ボディが前記回転軸に挿入さ
れ、該筒状ボディは前記導入口を覆って回転軸との間に
環状空間部を形成すると共に外部と該環状空間部と連通
する供給路を有して機枠側に固定され；シールリング同
士を接触するように対向して配置されたロータシートと
フローティングシートからなるシール部が前記導入口の
両側であってそれぞれフローティングシート同士を内側
にして配置され；前記フローティングシート同士は先端
部を前記環状空間部内に両側から臨ませたボス状ピスト
ン部を有し、該ボス状ピストン部は前記筒状ボディに摺
動自在にシールされ；前記ロータシートは回転軸嵌合部
が軸外周面に対し封止状態で固着され；前記筒状ボディ
は前記フローティングシートの軸心方向摺動の保持と回
り止めを行う保持部と該フローティングシートを前記ロ
ータシート側へ押圧させるスプリングを有した構成とし
た。

【０００８】請求項２記載のロータリジョイントでは、
請求項１記載のロータリジョイントにおいて、前記フロ
ーティングシートが前記ボス状ピストン部とシールリン
グとの間にフランジ状ピストン部を有し、前記筒状ボデ
ィが該フランジ状ピストン部を内設するシリンダ部を有
し、該シリンダ部には前記フローティングシートから切
り離す方向に作動させる切り離し用圧力供給路が設けら
れた構成とした。

【０００９】請求項３記載のロータリジョイントでは、
請求項２記載のロータリジョイントにおいて、前記スプ
リングに代えてフローティングシートをロータシートに
押圧させる方向に作動させる押圧用圧力供給路が前記シ
リンダ部に設けられた構成とした。

【００１０】請求項１記載のロータリジョイントでは、
回転軸の外周面に開口したクーラントの導入口を挟んで
その両側にシール部が設けられている。前記シール部
は、導入口を覆う筒状ボディによってフローティングシ
ートが軸心方向に摺動自在に保持され、その両外側にロ
ータシートが回転軸に固着されている。前記両フローテ
ィングシートはスプリングによってそれぞれ外向きに付
勢され、シールリング同士を密着状態にさせている。こ
の場合、シールリング同士は常時密着した状態となり、
回転時にはロータシート側が回転側となる。

【００１１】前記の状態で筒状ボディの供給路にクーラ
ントが圧力を持って供給されると、このクーラントは、
まず環状空間部を満たした後、導入口に流入すると共に
該環状空間部に臨んだボス状ピストン部の先端部を押圧
することになる。このクーラントの圧力によって、フロ
ーティングシートは更にロータシート側へ押圧され自分
のシールリングをスプリングの付勢力に加えてロータシ
ートのシールリングへ押圧することになり、シール効果
を高めることになる。

【００１２】請求項２記載のロータリジョイントでは、
前記請求項１記載のロータリジョイント構造が、シール
リング同士は常時接触状態にあるのに対し、圧力供給路
から空気圧または液圧を供給することにより、フランジ
状ピストン部がスプリングの押圧力と対向する側に摺動
するから、シールリング同士を切り離すことになる。従
って、クーラントを未供給で回転させる場合は、この切
り離し状態で行うことにより、シールリング同士の焼付
き等のトラブルを防止することになる。

【００１３】請求項３記載のロータリジョイントでは、
請求項２記載のロータリジョイントがフローティングシ
ートをスプリングでロータシート側に押圧するように常
時付勢しているのに対し、前記スプリングの代わりに設
けた押圧用供給路から空気圧または液圧を供給すること
により、フランジ状ピストン部がフローティングシート
をロータシート側に摺動させシールリング同士を密着さ
せることになる。従って、クーラントを供給時のみシー
ルリング同士を密着せさるようにしてシールリング同士
の焼付き等のトラブルを防止することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る第１の実施の
形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は請求項１
記載のロータリジョイントＡを示している。図１におい
て、１はマシニングセンター等工作機械の機枠、２はこ
の機枠１に軸支された回転軸としてのスピンドルであ
り、３はスピンドルの外周面２ａに開設したクーラント
の導入口、４は該導入口３から端部まで軸心に穿孔され
た供給路である。

【００１５】また、図中５は筒状ボディ、６は筒状ボデ
ィ５を前記スピンドル２上に挿入状態にして機枠１に取
付けたとき、スピンドル２の導入口３の回転位置を中心
として左右に同一被りを設ける幅を有した環状段付部、
７は環状段付部６の中心に外周面５ａから内周面６ａま
で貫通させたクーラントの供給路、７ａはその外周面５
ａに開口した供給口、８は前記環状段付部の内周面６ａ
とスピンドル外周面２ａとの間に形成された環状空間
部、９は前記環状段付部６の両側面であってそれぞれ同
一円周上に適宜数だけ等配して突設したピンである。ま
た、１０は前記筒状ボディ５の機枠取り付け用フランジ
部、１１はその取り付けボルト、１２は位置決めピンで
ある。

【００１６】次に、１３はフローティングシート、１４
はフローティングシート本体から前記筒状ボディ５の内
周面６ａに摺動可能に延設したボス状ピストン部、１４
ａはその先端部、１５は先端部１４ａと前記内周面６ａ
との間をシールするシール部、１６ａは前記ボス状ピス
トン部１４と逆方向端部に配置したシールリングであ
る。このシールリングとしては、例えばセラミックス、
金属、サーメット、炭化けい素などにより形成すること
ができる。１７は前記シールリング１６ａと前記ボス状
ピストン部１４との間に周設したフランジ部、１８は前
記筒状ボディの環状段付部６の側面に固定し前記フラン
ジ部１７をシールリング１６ａ側に押圧するスプリン
グ、１９は前記環状段付部６の側面に突設したピン９に
摺動自在に挿入する穴であってフランジ部１７の側面に
ピン９と同一円周上に等配している。前記フローティン
グシート１３は、前記構造として環状段付部６の両側に
対称的に配置している。

【００１７】２０はロータシートであり前記フローティ
ングシート１３，１３にそれぞれ対向して設けている。
１６ｂは前記シールリング１６ａと対向してロータシー
ト本体に固定したシールリング、２１は嵌合部２２とス
ピンドル２との間をシールするシール部、２３は回り止
め用のキー部である。尚、本実施の形態ではスピンドル
２の終端側（図１において右端側）はねじ軸となってい
るため、ロータシート２０の嵌合部２２はねじを設けて
螺合させ止めねじ２４にて固定させている。

【００１８】次に、前記ロータリジョイントＡの作用を
説明する。本ロータリジョイントＡはスプリング１８の
付勢力によってシールリング１６ａはシールリング１６
ｂを押圧し、常時密着した状態となっている。加工にク
ーラントが不要な場合は、この状態でスピンドル２を回
転させることになる。この場合、フローティングシート
１３はピン９により筒状ボディ５側に回り止めされロー
タシート２０はスピンドル２と共に回転するから、シー
ルリング１６ａ，１６ｂ同士は密着したまま摺動するこ
とになる。クーラントが供給口７ａから供給されると、
クーラントは、まず環状空間部８を満たしながらスピン
ドル２の導入口３に流入し供給路４を経由して工具側へ
供給される。そして液圧が上ってボス状ピストン部の先
端部を押圧するからシールリング同士は密着度を増大さ
せる。それと同時に、クーラントはフローティングシー
ト１３とスピンドル２との間にも流入しシールリング１
６ａ，１６ｂ同士の密着部にも達する。スピンドルの回
転中であれば、クーラントがシールリング同士を冷却す
ると共に密着面の間に極く僅かずつ巻込まれ密着面を潤
滑させる。

【００１９】また、この場合、環状空間部８を満たした
クーラントは筒状ボディ５とフローティングシート１３
との間がシール部１５で、フローティングシート１３と
ロータシート２０との間がシールリング１６ａ，１６ｂ
で、ロータシート２０とスピンドル２との間がシール部
２１で外部への漏洩が阻止される。

【００２０】次に、第２の実施の形態として図２に基づ
いて請求項２記載のロータリジョイントＢを説明する。
尚、この説明において、前記第１の実施の形態と同一構
成部分は同一の符号を付してその説明は省略する。本ロ
ータリジョイントＢは、常時密着状態にあるシールリン
グ同士を必要時に切り離すことができるようにしたもの
で、前記筒状ボディ５の環状段付部６の両側に所定距離
離して端部環状段付部２５，２５を設けてそれぞれ環状
溝状のシリンダ部２６を形成し、かつ前記各フローティ
ングシート１３のフランジ部１７を（フランジ状）ピス
トン部２７とすると共にシールリング１６ａ取付部分を
該ピストン部２７より小径に延長してボス部２８とし、
前記ピストン部２７の外周部にはシリンダ部２６の内周
面との間をシールするシール部２９を設け、前記シリン
ダ部２６における端部環状段付部２５の内周面と前記ボ
ス部２８の外周面との間をシールするシール部３０を設
けている。

【００２１】更に前記端部環状段付部２５には、シリン
ダ内部に連通した切離し用ポート３１を設けている。図
中３２は前記端部環状段付部の側面２５ａとピストン部
の端面２７ａとの間に設けた端部側ギャップであり、同
様に環状段付部６側にも中央側ギャップ３３を設けてい
る。

【００２２】本ロータリジョイントＢでは、フローティ
ングシート１３がピストン部２７を有し筒状ボディ５に
設けたシリンダ部２６に装着した構造となっており、常
時はスプリング１８の付勢力でシールリング１６ａ，１
６ｂ同士は密着状態となって回転部と固定部の接点をシ
ールしクーラントの漏洩を防止しているが、加工にクー
ラントを必要としない場合、ポート３１から圧縮空気ま
たは油圧を供給することにより、ピストン部２７を押圧
しフローティングシート１３を前記スプリング１８の押
圧力に抗して環状段付部６側に摺動させることとなり、
この結果前記シールリング１６ａ，１６ｂ同士を切離し
状態とすることができる。

【００２３】次に、第３の実施の形態として図３に基づ
いて請求項３記載のロータリジョイントＣを説明する。
尚、本実施の形態において、前記第１、第２の実施の形
態と同一構成部分には同一の符号を付してその説明は省
略する。本ロータリジョイントＣは、シールリング１６
ａ，１６ｂ同士の密着，切り離し共ピストン部２７で任
意に行おうとするもので、前記スプリング１８に代え、
環状段付部６の側面に開口した圧縮空気供給路３４を有
している。図中３５はそれと連通した密着用ポートであ
る。

【００２４】本ロータリジョイントＣでは、前記ロータ
リジョイントＢと同様にフローティングシート１３がピ
ストン部２７を有し筒状ボディ５に設けたシリンダ部２
６に装着した構造となっている。そして、このシリンダ
部２６は、端部環状段付部２５側に加え、環状段付部６
の側面側にも圧縮空気供給路３４を備えている。従っ
て、クーラントを必要とする加工の場合、まずクーラン
トを供給した後、環状段付部６側の圧縮空気供給路３４
にポート３５から圧縮空気を供給すると、ピストン部２
６によってフローティングシート１３がロータシール２
０方向へ押圧されるから、シールリング１６ａ，１６ｂ
同士を密着させクーラントの漏洩を防止する。

【００２５】次に、クーラントを必要としない加工の場
合、前記と逆に端部環状段付部２５にポート３１から圧
縮空気を供給することにより、ピストン部２６を環状段
付部６方向へ押圧しシールリング１６ａ，１６ｂ同士を
切り離すから、この後スピンドルを回転させワークの加
工を行うことになる。

【００２６】以上、本発明の実施の形態を説明してきた
が、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限定され
るものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変
更等があっても本発明に含まれる。

【００２７】例えば、回転軸として工作機械のスピンド
ルで説明してきたが、これに限らず適用できる回転軸と
しては、風車発電機の回転軸等も含まれる。

【００２８】

【発明の効果】以上、説明してきたように本発明請求項
１記載のロータリジョイントにあっては、前記構成とし
たため、回転軸の途中に装着して固定された外部からク
ーラントを漏洩させること無く回転軸内に供給すること
ができる。また、シール部がメカニカルシール構造とな
っているから、高速度の回転軸にも使用可能となる。ま
た、シールリング同士は常時密着した状態であるから、
特に、クーラントを必要とする加工の連続運転用に適し
ており、構造も簡単であるから経済的である等の効果が
得られる。

【００２９】請求項２記載のロータリジョイントにあっ
ては、前記構成としたため、クーラントを不要とする加
工のとき、シリンダ部へ空気圧または油圧を共給するこ
とにより、シールリング同士を任意に切り離して無給油
状態での摺動を避け、シールリングの寿命を延ばすこと
ができるという効果が得られる。

【００３０】請求項３記載のロータリジョイントにあっ
ては、前記構成としたため、スプリングの押圧力を無く
しシールリング同士の密着および切り離しをすべて外部
で制御可能な空気圧または油圧で行うから、いずれの動
作も俊敏に確実に行なうことができるという効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態におけるロータリジョイン
トＡを示す断面図である。

【図２】第２の実施の形態のロータリジョイントＢを示
す断面図である。

【図３】第３の実施の形態のロータリジョイントＣを示
す断面図である。

【図４】従来のロータリジョイントを示す断面図であ
る。

【符号の説明】

Ａ，Ｂ，Ｃ ロータリジョイント １ 機枠 ２ スピンドル ２ａ スピンドル外周面 ３ スピンドルにおけるクーラントの導入口 ４ スピンドルにおけるクーラントの供給路 ５ 筒状ボディ ５ａ 筒状ボディの外周面 ６ 筒状ボディの環状段付部 ７ 筒状ボディの供給路 ７ａ 筒状ボディの供給口 ８ 筒状ボディの環状空間部 ９ 筒状ボディの回り止め兼スライド用のピン １３ フローティングシート １４ ボス状ピストン部 １４ａ ボス状ピストン部の先端部 １５ シール部 １６ａ フローテイングシート側のシールリング １６ｂ ロータシール側のシールリング １８ スプリング １９ ピン９の挿入穴 ２０ ロータシート ２１ ロータシートのシール部 ２２ ロータシートの嵌合部 ２３ ロータシートのキー部（固着） ２４ ロータシートの止めねじ（固着） ２５ 筒状ボディの端部環状段付部 ２６ 筒状ボディのシリンダ部 ２７ フローティングシートの（フランジ状）ピストン
部 ２８ ボス部 ２９，３０ シール部 ３１ 切り離し用ポート ３４ 環状段付部に設けた圧縮空気供給路 ３５ 密着用のポート

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸外周面に開口したクーラントの導入口
   から軸端まで流路を軸心に有した回転軸に装着されるロ
   ータリジョイントであって；筒状ボディが前記回転軸に
   挿入され、該筒状ボディは前記導入口を覆って回転軸と
   の間に環状空間部を形成すると共に外部と該環状空間部
   と連通する供給路を有して機枠側に固定され；シールリ
   ング同士を接触するように対向して配置されたロータシ
   ートとフローティングシートからなるシール部が前記導
   入口の両側であってそれぞれフローティングシート同士
   を内側にして配置され；前記フローティングシート同士
   は先端部を前記環状空間部内に両側から臨ませたボス状
   ピストン部を有し、該ボス状ピストン部は前記筒状ボデ
   ィに摺動自在にシールされ；前記ロータシートは回転軸
   嵌合部が軸外周面に対し封止状態で固着され；前記筒状
   ボディは前記フローティングシートの軸心方向摺動の保
   持と回り止めを行う保持部と該フローティングシートを
   前記ロータシート側へ押圧させるスプリングを有したこ
   とを特徴とするロータリジョイント。
2. 【請求項２】 請求項１記載のロータリジョイントにお
   いて、前記フローティングシートが前記ボス状ピストン
   部とシールリングとの間にフランジ状ピストン部を有
   し、前記筒状ボディが該フランジ状ピストン部を内設す
   るシリンダ部を有し、該シリンダ部には前記フローティ
   ングシートをロータシートから切り離す方向に作動させ
   る切り離し用圧力供給路が設けられたことを特徴とする
   ロータリジョイント。
3. 【請求項３】 請求項２記載のロータリジョイントにお
   いて、前記スプリングに代えてフローティングシートを
   ロータシートに押圧させる方向に作動させる押圧用圧力
   供給路が前記シリンダ部に設けられたことを特徴とする
   ロータリジョイント。