JPH09196265A - 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とロータシート離反
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。

【０００３】図２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。

【０００４】

【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。

【０００５】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。

【０００６】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クーラントの必
要な加工の場合は回転側シールと固定側シールを自動的
に密着させて供給でき、また、クーラントの不要な加工
の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ようにしたロータ
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
ータシートと離反する側へ押圧させるスプリングを有し
た構成とした。

【０００８】本発明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離反状態にさせており、この場合、
回転時にはロータシート側が回転側となる。

【０００９】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スプリングの付勢力に抗してロータ
シート側へ摺動し、自分のシールリングをロータシート
のシールリングへ押圧することになり、固定側と回転側
の接点をシールした状態で流路を接続することになる。

【００１０】従って、クーラントを未供給で回転させる
場合は、ボス状ピストン部には液圧が作用しないから、
シールリング同士は、この切り離し状態となっているこ
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。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る実施の形態を
図面に基づいて詳細に説明する。図１は本実施の形態に
係る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。

【００１２】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、１０は同
じく前記環状段付部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頭付ピンである。
また、１１は前記筒状ボディ５の機枠取り付け用フラン
ジ部、１２はその取り付けボルト、１２ａは位置決めピ
ンである。

【００１３】次に、１３はフローティングシート、１３
ａはブシュ、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、１４ａ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。

【００１４】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、１７ａ
は前記頭付ピン１０と同一円周上に等配し前記頭付ピン
１０をそれぞれ挿通した貫通穴、１８は前記環状段付部
６の側面と頭付ピン１０の頭部との間に圧縮状態で挿入
し前記フランジ部１７をシールリング１６ａと離反する
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。

【００１５】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。

【００１６】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はクーラントの供給
が無い時、スプリング１８の付勢力によってフローティ
ングシート１３をロータシート２０から離反させる方向
へ押圧しシールリング１６ａはシールリング１６ｂから
離反され、常時解放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１
３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同士は切り離されたままシールリ
ング１６ｂが回転することになる。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とフローテイン
グシート１３はロータシート２０側へ摺動するからシー
ルリング同士は密着状態となる。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１６ａ，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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】

【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、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
リング同士はクーラントを不要とする加工のとき、シー
ル部は解放したままとなっているから焼き付きを防止
し、クーラントを必要とする加工のときは、そのクーラ
ントの供給により自動的にシールするから制御用の配管
等を不要とし、取扱も大変容易である等の効果が得られ
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】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 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）

Claims (1)

【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
   前記ロータシートと離反する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。