KR101099378B1

KR101099378B1 - 시일구조

Info

Publication number: KR101099378B1
Application number: KR1020090040158A
Authority: KR
Inventors: 요 츠루미; 다카시 하가
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2008-05-12
Filing date: 2009-05-08
Publication date: 2011-12-29
Also published as: JP5197142B2; TWI397460B; CN101581369A; DE102009018420A1; DE102009018420B4; TW201000276A; CN101581369B; JP2009275731A; KR20090117985A

Abstract

[과제] 오일시일(oil seal)이 나열되어 배치되는 경우에, 상기 오일시일이 끼워 넣어지는 장치의 축방향의 단축화를 도모한다.

[해결수단] 통(筒) 형상부(30A)의 외주가 외부공간(제1 공간)(SPo)에 면하고 있는 메인감속기 케이싱(제1 부재)(30)과, 메인감속기 케이싱(30)의 통 형상부(30A)의 내주에 나열하여 배치된 제1, 제2 오일시일(50, 52)과, 제1 오일시일(50)의 내주와 맞닿아 있는 프리감속기 케이싱(제2 부재)(27)과, 제2 오일시일(52)의 내주와 맞닿음과 함께, 프리감속기 케이싱(27)과 맞닿고, 또한 메인감속기(28)의 내부공간(SPi)에 그 일부가 면하고 있는 내측 핀 부재(제3 부재)(46)를 구비하며, 제1, 제2 오일시일에 의하여 상기 외부공간(SPo)과 내부공간(SPi)이 시일된다.

오일시일, 통 형상부, 외부공간, 메인감속기 케이싱, 내부공간, 프리감속기 케이싱, 내측 핀 부재

Description

시일구조{Seal structure}

본 발명은, 윤활제 등의 시일(seal)구조에 관한 것이다.

도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 예컨대, 특허문헌 1에, 로봇아암(R)의 제1 링크부재(4)와 제2 링크부재(6) 사이에, 제1 오일시일(oil seal)(8)과 제2 오일시일(10)을 나열하여 배치한 시일구조가 개시되어 있다. 제1, 제2 오일시일(8, 10)은, 약간의 간극(SL)을 두고 배치되어 있으며, 이 간극(SL)을 포함하는 공간에 진공 그리스(12)가 충전되어 있다. 제2 링크부재(6)에는 통(筒)부(14A)를 구비한 수동체(受動體)(14)가 연결·고정되어 있다. 수동체(14)의 통부(14A)는, 이 수동체(14) 자체의 부재 강도를 확보함과 함께, 베어링(16)의 설치 스페이스를 확보하기 위한 것이다. 베어링(16)은, 이 수동체(14)의 통부(14A)와 제1 링크부재(4) 사이에 배치되어 있으며, 이에 의하여, 제1 링크부재(4)와 제2 링크부재(6)는, 축(CL)의 둘레로 서로 상대회전 가능하다.

이 시일구조에 따르면, 제1, 제2 오일시일(8, 10)에 의하여 거의 진공의 공 간(SP1)과 로봇아암(R) 내의 불활성 가스의 공간(SP2) 사이를, 에어나 불활성 가스 등의 유체가 서로 왕래하지 않도록 밀폐 시일할 수 있다.

[특허문헌 1] 일본국 특허공개 평05-305596호 공보

그러나, 이와 같이, 오일시일을 나열하여 배치하는 시일구조의 경우(특히 상기 특허문헌 1에 개시된 구조와 같이, 이 2개의 오일시일(8, 10)을 간극(SL)을 두고 배치하는 구성의 경우), 당연히 이 오일시일(8, 10)의 축방향의 단부(端部)로부터 단부까지의 길이(L1)(도 4 참조)가 길어지기 쉬워진다.

더욱이, 오일시일은, 그 기능상, 예컨대 상기 도 3, 도 4와 같이, 부재와 부재의 연결부의 부근에서 설치되는 것이 매우 많다. 그 때문에, 이 오일시일의 부근에는 이들 부재의 강도를 확보하기 위한 벤딩부가 존재하거나, 부재끼리를 회전 가능하게 지지하기 위한 베어링, 혹은 부재끼리를 연결·고정하기 위한 볼트를 배치하지 않으면 안 되는 경우가 많이 있다. 따라서, 이 벤딩부, 베어링 스페이스, 혹은 볼트의 배치위치 등의 관계에서 주변 부재의 축방향의 길이가 한층 길어지기 쉬워진다는 경향이 있다. 이는, 상기 특허문헌 1의 장치의 예로 말하자면, 예컨대, 제1 링크부재(4)의 벤딩 개시부(P1)로부터 제2 링크부재(6)의 벤딩 개시부(P2)까지(제1 링크부재(4)와 제2 링크부재(6)의 연결을 위하여 필요하게 되는 부분)의 축방향 치수(L2)가 커지기 쉬워진다는 것이다.

본 발명은, 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 오일시일을 2개 나열하여 배치하는 시일구조에 있어서, 특히, 이 오일시일의 주변의 부재의 축방향 길이를 보다 합리적으로 단축할 수 있도록 하는 것을 그 과제로 하고 있다.

본 발명은, 제1 공간과 제2 공간 사이의 유체의 누출을 저지하는 시일구조에 있어서, 통 형상부를 가지며, 상기 통 형상부의 외주가 상기 제1 공간에 면하고 있는 제1 부재와, 상기 제1 부재의 상기 통 형상부의 내주에 나열하여 배치된 2개의 오일시일과, 상기 2개의 오일시일 중, 한쪽의 오일시일의 내주와 접하고 있는 제2 부재와, 상기 2개의 오일시일 중, 다른 쪽의 오일시일의 내주와 접함과 함께, 상기 제2 부재와 맞닿고, 또한 상기 제2 공간에 그 일부가 면하고 있는 제3 부재를 구비하며, 상기 제1 부재와, 상기 제2 및 제3 부재 사이에 배치된 상기 2개의 오일시일에 의하여, 상기 제1 공간과 제2 공간이 시일됨으로써, 상기 과제를 해결한 것이다.

또한, 본 발명은, 제1 공간과 제2 공간 사이에서의 유체의 누출을 저지하는 시일구조에 있어서, 통 형상부를 가지며, 상기 통 형상부의 외주가 상기 제1 공간에 면하고 있는 제1 부재와, 상기 제1 부재의 상기 통 형상부의 외주에 나열하여 배치된 2개의 오일시일과, 상기 2개의 오일시일 중, 한쪽의 오일시일의 외주와 접하고 있는 제2 부재와, 상기 2개의 오일시일 중, 다른 쪽의 오일시일의 외주와 접함과 함께, 상기 제2 부재와 맞닿고, 또한 상기 제2 공간에 그 일부가 면하고 있는 제3 부재를 구비하며, 상기 제1 부재와, 상기 제2 및 제3 부재 사이에 배치된 상기 2개의 오일시일에 의하여, 상기 제1 공간과 제2 공간이 시일됨으로써, 마찬가지로 상기 과제를 해결한 것이다.

종래, 오일시일을 2개 나열하여 배치하는 경우에는, 이 2개의 오일시일의 각 각의 외주측 및 내주측에 각각 단일(單一)의 부재가 맞닿도록 하고 있었지만, 본 발명에 따르면 그 중의 한쪽(내주측 또는 외주측)에 대하여서는, 각각의 오일시일이 각각 별개의 부재에 맞닿도록 하는 구조로 하고 있다. 이 결과, 내주측의 부재(혹은 외주측의 부재)에 대하여 제3 부재를 더욱 접합할 때에, 이 제3 부재를 2개의 오일시일의 축방향 중간위치까지 들어가게 할 수 있도록 되어, (들어가게 한 만큼) 축방향의 단축에 기여시킬 수 있도록 된다.

여기서, 본 발명은, 오일시일이 3개 이상 나열되어 배치되어 있는 경우에도 적용 가능하다. 이 경우에는, 그 중 특정의 2개의 오일시일에 대하여 본 발명에 관한 구성이 성립되어 있으면 본 발명 본래의 작용을 그대로 얻을 수 있다.

오일시일을 2개(혹은 2개 이상) 나열하여 배치하는 경우이더라도, 이 오일시일의 주변의 부재의 축방향의 수납을 합리화할 수 있어, 오일시일이 끼워 넣어진 장치 전체의 축방향 길이를 그만큼 단축할 수 있다.

이하 도면에 근거하여 본 발명의 실시예의 일례를 상세히 설명한다.

도 1에 본 발명의 실시예에 관한 시일구조가 적용된 기어드모터를 나타낸다. 도 2는, 그 요부 확대도이다.

이 기어드모터(20)는, 도시하지 않은 공구 매거진을 구동하기 위한 것으로, 모터(24), 프리감속기(26), 및 메인감속기(28)로 구성되어 있다. 후에 상술(詳述)하는 바와 같이, 이 실시예에서는, 프리감속기(26)의 프리감속기 케이싱(27)과 메인감속기(28)의 출력축에 상당하는 메인감속기 케이싱(30)의 연결부 부근의 시일을 행하기 위한 구조로서, 본 발명이 적용되어 있다.

프리감속기(26)는, 베벨피니언(34) 및 베벨기어(36)를 가지는 1단형 감속기이다. 메인감속기(28)는, 소위 내접맞물림 유성기어구조의 감속기이며, 상기 베벨기어(36)가 장착된 입력축(38)을 구비한다. 입력축(38)에는 편심체(40A∼40C)가 일체적으로 형성되어 있다. 편심체(40A∼40C)의 외주에는 외치기어(42A∼42C)가 요동회전 가능하게 끼워 넣어져 있다. 외치기어(42A∼42C)는, 요동회전하면서 내치기어(44)에 내접맞물림된다.

이 실시예에서는, 외치기어(42A∼42C)의 자전이 내측 핀 부재(46)에 의하여 구속되어 있다. 이 구성에 의하여, 이 내치기어(44)가 회전하여, 이 내치기어(44)와 일체화되어 있는 상기 메인감속기 케이싱(30)이 회전한다. 메인감속기 케이싱(30)은, 장착 플랜지(32)를 구비하고 있으며, 이 장착 플랜지(32)에 도시하지 않은 공구 매거진의 회전 원반부가 연결 가능하게 되어 있다.

이 기어드모터(20)는, 쿨런트가 존재하는 환경에서 사용된다. 그 때문에, 시일구조에는, 2가지의 기능이 필요하다. 제1 기능은, 「기어드모터(20)의 외부공간(제1 공간)(SPo)의 쿨런트(유체)를, 메인감속기(28)의 내부공간(제2 공간)(SPi)에 누출시키지 않는다.」는 기능이다. 제2 기능은, 「외부공간(SPo)에 내부공간(SPi)의 윤활제(유체)를 누출시키지 않는다. 」는 기능이다.

그래서, 기어드모터(20)의 외부공간(SPo)의 쿨런트, 및 메인감속기(28)의 내부공간(SPi)의 윤활제가, 서로 출입하는 것을(양 방향으로도) 저지하기 위한 구조로서, 본 발명에 관한 시일구조가 적용되고 있다.

구체적인 구조를 도 1, 도 2를 참조하면서 설명한다.

이 시일구조에 있어서는, 메인감속기 케이싱(제1 부재)(30)의 통 형상부(30A)의 외주가 외부공간(제1 공간)(SPo)에 면하고 있다. 메인감속기 케이싱(30)의 통 형상부(30A)의 내주에는, 제1, 제2 오일시일(50, 52)이, 메인감속기(28)의 축방향으로 나열되어 배치되어 있다.

제1, 제2 오일시일(50, 52) 중, 제1 오일시일(50)의 내주는, 프리감속기(26)의 프리감속기 케이싱(제2 부재)(27)과 맞닿아 있다. 그러나, 제1, 제2 오일시일(50, 52) 중, 제2 오일시일(52)의 내주는, 메인감속기(28)의 내측 핀 부재(제3 부재)(46)와 접하고 있다. 즉, 제1, 제2 오일시일(50, 52)의 내주는, 각각 별개의 부재와 맞닿아 있게 된다. 내측 핀 부재(46)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 원판 형상의 플랜지부(46f)의 원주방향 등간격의 위치로부터 원기둥 형상의 핀부(46p)가, 축방향으로 돌출·뻗어 있는 형상으로 되어(도 1에서는 이 중 1개의 핀부만 묘사되어 있음), 그 일부가 제2 공간인 메인감속기(28)의 내부공간(SPi)에 면하고 있다.

제1, 제2 오일시일(50, 52)은, 각각의 유효 시일방향이 반대로 되어 있다. 제1 오일시일(50)은, 외부공간(SPo)으로부터 내부공간(SPi)으로의 쿨런트의 침입(누출)을 유효하게 저지하며, 제2 오일시일(52)은 내부공간(SPi)으로부터 외부공 간(SPo)으로의 윤활제의 누출을 유효하게 저지한다. 즉, 메인감속기 케이싱(제1 부재)(30)과, 프리감속기 케이싱(제2 부재)(27) 및 내측 핀 부재(제3 부재)(46) 사이에 제1, 제2 오일시일(50, 52)이 나열되어 배치됨으로써, 외부공간(제1 공간)(SPo)과 메인감속기(28)의 내부공간(제2 공간)(SPi)이 시일되는 구성으로 되어 있다.

도 1, 도 2에서 명확한 바와 같이, 프리감속기 케이싱(27)과 내측 핀 부재(46)는, 각각의 맞춤면(27B, 46B)이 맞닿아, 제1, 제2 오일시일(50, 52)이 나열된 방향, 즉 메인감속기(28)의 축(Om)과 평행하게 배치된 볼트(60)에 의하여 연결되어 있다. 프리감속기 케이싱(27)의 볼트(60)의 두부(頭部) 맞닿음면(27A)의 축방향 위치는, 제1 오일시일(50)의 단부(50A)의 축방향 위치와 거의 같다. 그러나, 프리감속기 케이싱(27)의 맞춤면(27B)이 제1, 제2 오일시일(50, 52)의 축방향 중간위치에 위치됨으로써, 볼트(60)의 누름두께(D1)가 확보되고 있다.

프리감속기 케이싱(제2 부재)(27)과 내측 핀(제3 부재)(46)의 각각의 맞춤면(27B, 46B) 사이에는 O 링(64)이 배치되어 있다. O 링(64)은, 맞춤면(27B, 46B)의 기밀성을 유지하여, 결과로서 제1, 제2 오일시일(50, 52)이 존재하는 공간(SPs)과 프리감속기의 내부공간(SPp)을 차단한다.

이 실시예에서는, 또한, 프리감속기 케이싱(27)과 메인감속기 케이싱(30)을 소정의 간극(δ1)을 가지고 대치시키고 있다. 이는, 이 간극(δ1)의 존재에 의하여 프리감속기 케이싱(27)과 메인감속기 케이싱(30)의 상대회전을 확보하면서, 외부공간(SPo)과 내부공간(SPi) 사이의 유체의 왕래를 어렵게 하기 위함이다.

여기서, 도면의 부호 68은, 메인감속기(28)의 내부공간(SPi)과 프리감속 기(26)의 내부공간(SPp) 사이를 시일하기 위한 오일시일이다.

다음으로, 이 시일구조의 작용을 설명한다.

기어드모터(20)의 외부공간(SPo)은, 간극(δ1) 및 (유효 시일방향이 적정한) 제1 오일시일(50)에 의하여 내부공간(SPi)에 대하여 유효하게 차단되어 있다. 또한, 유효 시일방향은 다르지만, 제2 오일시일(52)이 제1 오일시일(50)과 나열되어 존재하고 있다. 그 때문에, 외부공간(SPo) 내의 쿨런트나 이물 등이, 내부공간(SPi) 내에 침입하는 것이 더욱 확실하게 저지된다.

한편, 메인감속기(28)의 내부공간(SPi)은, (유효 시일방향이 적정한) 제2 오일시일(52)에 의하여 외부공간(SPo)에 대하여 유효하게 차단되어 있다. 또한, 유효 시일방향은 다르지만, 제1 오일시일(50)이 제2 오일시일(52)과 나열되어 존재하고 있다. 그 때문에, 내부공간(SPi) 내의 윤활제가 외부공간(SPo)으로 누출되는 것도 확실하게 저지된다.

제1, 제2 오일시일(50, 52)의 축방향 중간위치에는, 프리감속기 케이싱(27)과 내측 핀(46)의 맞춤면(27B, 46B)이 위치하고 있지만, 양 부재(27, 46)는, 볼트(60)에 의하여 강고히 연결되어 있으며, 또한 이 맞춤면(27B, 46B)의 사이에는 O 링(64)이 개재되어 있기 때문에, 만일 제1, 제2 오일시일(50, 52)을 빠져나온 쿨런트나 윤활제가 존재하였다 하더라도, 그것이 맞춤면(27B, 46B)의 사이를 경유하여 프리감속기(26)의 내부공간(SPp)측에 들어가지는 않는다.

여기서, 프리감속기 케이싱(27)과 내측 핀(46)을 연결하는 볼트(60)의 두부 맞닿음면(27A)의 축방향 위치는, 제1 오일시일(50)의 단부(50A)의 축방향 위치와 거의 같다. 그러나, 프리감속기 케이싱(27)의 맞춤면(27B)이 제1, 제2 오일시일(50, 52)의 축방향 중간위치까지 진입한 위치에 위치결정되어 있으므로 충분한 누름두께(D1)가 확보되고 있다. 이 결과, 진입한 길이분만큼, 프리감속기 케이싱(27)의 볼트(60)의 두부 누름면(60A)의 축방향 위치(P1)로부터 내측 핀(46)의 단면(46A)의 축방향 위치(P2)의 축방향 길이(L3)를 단축하는 것이 가능하게 되어 있다.

여기서, 본 발명에서는, 유효 시일의 방향이 반대방향인 것은, 반드시 필수는 아니며, 예컨대, 2개의 오일시일의 유효 시일방향을 동일하게 한 상태에서 나열하여 배치하여, 한쪽만의 시일을 보다 엄격히 실현하는 구성으로 하여도 좋다. 다만, 상기 실시예와 같이, 양 방향의 시일을 효과적으로 행하고 싶은 경우에는, 제1, 제2 오일시일의 유효 시일방향을 반대방향으로 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 실시예에 있어서는, 제1, 제2 오일시일의 외주측에 (단일의) 제1 부재, 내주측에 제2, 제3의 2개의 부재가 맞닿아 있는 예가 나타나 있었지만, 연결하고자 하는 부재의 구성에 따라서는, 제1, 제2 오일시일의 내주측에 (단일의) 제1 부재, 외주측에 제2, 제3의 2개의 부재가 맞닿도록 구성한 쪽이 유리한 경우도 있을 수 있다. 즉, 본 발명은, 제1 공간과 제2 공간 사이의 유체의 출입을 저지하는 시일구조에 있어서, 통 형상부를 가지며, 이 통 형상부의 내주가 상기 제1 공간에 면하고 있는 제1 부재와, 이 제1 부재의 상기 통 형상부의 외주에 나열하여 배치된 2개의 오일시일과, 이 2개의 오일시일 중, 한쪽의 오일시일의 외주와 접하고 있는 제2 부재와, 상기 2개의 오일시일 중, 다른 쪽의 오일시일의 외주와 접함과 함께, 상기 제2 부재와 맞닿고, 또한 상기 제2 공간에 그 일부가 면하고 있는 제3 부재를 구비하며, 상기 제1 부재와, 상기 제2 및 제3 부재 사이에 배치된 상기 2개의 오일시일에 의하여, 상기 제1 공간과 제2 공간이 시일되는 상황에 있어서도 적응할 수 있어, 마찬가지의 작용효과를 얻을 수 있다.

오일시일을 2개(혹은 2개 이상) 나열하여 배치하는 구조, 혹은 장치에 적용할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 실시예의 일례에 관한 시일구조의 주요부를 나타내는 확대 단면도.

도 2는, 상기 시일구조가 적용된 공구 매거진 구동용 기어드모터의 단면도.

도 3은, 종래의 시일구조의 예를 나타내는 단면도.

도 4는, 도 3의 요부를 나타내는 일부 확대 단면도.

*부호의 설명*

20 : 기어드모터

24 : 모터

26 : 프리감속기

27 : 프리감속기 케이싱(제2 부재)

27A : 두부 맞닿음면

27B : 맞춤면

28 : 메인감속기

30 : 메인감속기 케이싱(제1 부재)

30A : 통 형상부

38 : 입력축

40A∼40C : 편심체

42A∼42C : 외치기어

44 : 내치기어

46 : 내측 핀 부재(제3 부재)

46B : 맞춤면

50, 52 : 제1, 제2 오일시일

60 : 볼트

64 : O 링

66 : 베어링

68 : 오일시일

SPo : 외부공간(제1 공간)

SPi : 내부공간(제2 공간)

δ : 간극

Claims

제1 공간과 제2 공간 사이에서의 유체(流體)의 누출을 저지하는 시일(seal)구조에 있어서,

통(筒) 형상부를 가지며, 상기 통 형상부의 외주가 상기 제1 공간에 노출되어 있는 제1 부재와,

상기 제1 부재의 상기 통 형상부의 내주에 축방향을 따라서 배치된 2개의 오일시일(oil seal)과,

상기 2개의 오일시일 중, 한쪽의 오일시일의 내주와 맞닿아 있는 제2 부재와,

상기 2개의 오일시일 중, 다른 쪽의 오일시일의 내주와 맞닿음과 함께, 상기 제2 부재와 맞닿고, 또한 상기 제2 공간에 그 일부가 노출되어 있는 제3 부재를 구비하며,

상기 제1 부재와, 상기 제2 및 제3 부재 사이에 배치된 상기 2개의 오일시일에 의하여, 상기 제1 공간과 제2 공간이 시일되는 것을 특징으로 하는 시일구조체.
청구항 1에 있어서,

상기 제2 부재와 제3 부재가, 상기 오일시일이 나열된 방향과 평행하게 배치된 볼트에 의하여 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 시일구조체.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 제2 부재와 제3 부재가 맞닿아 있는 맞춤면의 사이에 O 링이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 시일구조체.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 오일시일의 각각의 유효 시일방향이, 서로 반대방향이 되어, 상기 제1 공간과 제2 공간 사이의 유체의 누출을 양 방향 모두 저지하도록 한 것을 특징으로 하는 시일구조체.
제1 공간과 제2 공간 사이에서의 유체의 누출을 저지하는 시일구조에 있어서,

통 형상부를 가지며, 상기 통 형상부의 내주가 상기 제1 공간에 노출되어 있는 제1 부재와,

상기 제1 부재의 상기 통 형상부의 외주에 축방향을 따라서 배치된 2개의 오일시일과,

상기 2개의 오일시일 중, 한쪽의 오일시일의 외주와 접하고 있는 제2 부재와,

상기 2개의 오일시일 중, 다른 쪽의 오일시일의 외주와 접함과 함께, 상기 제2 부재와 맞닿고, 또한 상기 제2 공간에 그 일부가 노출되어 있는 제3 부재를 구비하며,

상기 제1 부재와, 상기 제2 및 제3 부재 사이에 배치된 상기 2개의 오일시일에 의하여, 상기 제1 공간과 제2 공간이 시일되는 것을 특징으로 하는 시일구조체.