KR950002529Y1

KR950002529Y1 - 유체공급회전조인트

Info

Publication number: KR950002529Y1
Application number: KR2019900007828U
Authority: KR
Inventors: 유우지 미쯔와
Original assignee: 부라더 고교 가부시기가이샤; 야스이 요시히로
Priority date: 1989-06-22
Filing date: 1990-06-01
Publication date: 1995-04-08
Also published as: US5058927A; KR910000436U; JPH078948Y2; JPH0312692U

Abstract

내용 없음.

Description

유체공급회전조인트

제1도는 본 고안의 유체공급회전조인트의 제1의 실시예를 나타낸 단면도.

제2도는 제2의 실시예를 나타낸 단면도.

제3도 및 제4도는 종래의 장치를 나타낸 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 본체보디 3 : 배면보디

6 : 조인트본체 7, 8 : 베어링

10 : 회전축 11, 14 : 유체통로

15 : 제1의 미소간극 17 : 제1의 압력강하실

18 : 드레인공 23 : 미소간극

25 : 제2의 압력강하실 26 : 드레인공

31 : 환형체 32 : 제2의 미소간극

38 : 에어공급공

본 고안은 고속회전하는 부재에 유체(流體)를 도입하기 위한 회전조인트에 관한 것이며, 예를 들면 공작기계의 건드릴(gun drill)에 가공액을 공급하는데 사용된다.

종래의 유체공급회전조인트에는 접촉식의 메카니칼시일을 사용하는 것이 있었다. 제3도에 나타낸 회전조인트를 예로 설명한다. 대략 원통형상을 한 조인트본체(51)에는 베어링(52)에 의해 회전축(53)이 지지되어 있다. 회전축(53)에는 축심에 유체통로(54)가 배설되어 축끝면이 개구되어 있다. 조인트본체(51)에는 우끝면에 유체입구공(55)이 형성되어 있다. 그 유체입구공(55)에 연통되는 유체통로(56)를 축심에 갖는 시트링(seatring)(57)이 축방향으로는 슬라이드가능하게, 회전방향으로는 핀(58)에 의해 구속되어 조인트본체(51)에 부착되어 있다. 시트링(57)은 스프링(59)에 의해 도면의 좌방향으로 힘이 가해져 있다. 회전축(53)의 축끝면에는 종동링(60)이 고정되고, 시트링(57)의 끝면은 스프링(59)의 부세력에 의해 종동링(60)의 끝면에 압착되어, 시트링(57), 종동링(60) 양자의 끝면의 슬라이드접촉에 의해 유체통로(54), (56)내의 유체를 시일하도록 되어 있다.

또한, 일본국 실개소 57(1982)-166644호 공보에는 비접촉의 회전조인트가 제안되어 있다. 이 회전조인트는 제4도에 나타낸 바와 같이, 조인트본체(71)의 내주면과 회전축(72)의 외주면과의 사이에 미소간극(73)을 갖게 하여 비접촉으로 하고, 0.02㎜ 정도의 미소간극(73)에 의해 오닐공(74)을 통과하는 절삭유 등을 시일하려고 하는 것이다.

그러나, 전자의 메카니칼시일방식의 회전조인트는 종동링(60)과 시트링(57)이 서로 끝면을 슬라이드접촉하여 유체를 시일하고 있으므로, 회전축(53)의 회전수에 한계가 있으며, 또 공급유체의 압력 또는 온도가 높은 경우는 스프링(59)의 부세력을 강하게 할필요가 생기므로, 더욱 회전수가 제한되고, 본질적으로 고속회전에 적합하지 않다는 문제점이 있었다. 또, 슬라이드접촉면을 보호하기 위하여, 공운전(空運轉)을 할 수 없는 것, 공급유체중에 경질의 입자 등이 혼입되지 않도록 여과장치가 필요한 것 등의 문제점이 있었다.

또, 후자의 비접촉방식의 회전조인트는 고속회전은 가능하지만 공급유체의 압력이 고압으로 되면 누설량이 과대하게 되어, 누설된 유체가 베어링(75) 등에 충만하여 결점이 생긴다는 문제점이 있었다. 또한, 간극(73)으로부터 누설된 유체의 처리가 전혀 이루어져 있지 않으므로, 공급유체가 절삭유 등의 오일이 아니고, 수용성의 가공액이나 순수(純水) 등의 경우에는 사용할 수 없다는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는 공급유체의 종류를 불문하고 초고압공급이 가능하고, 또한 고속회전에 적합하고, 또한 공운전이 가능하여 단속적(斷續的)인 유체의 공급을 할 수 있는 유체공급회전조인트를 제공하는 것에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에서는 조인트본체에 축을 회전할 수 있도록 삽입하여 조인트본체로부터 축에 배설된 유체통로에 유체를 공급하는 유체공급 회전조인트에 있어서, 상기 유체통로의 개구부에 인접하여 배설되어 축의 외주면과 조인트본체의 내주면에 의해 형성되는 제1의 미소간극과, 그 제1의 미소간극에 인접하여 배설되어 축의 외주면과 조인트본체의 내주면의 오목부에 의해 형성되는 압력강하실과 조인트 본체에 배설되어 상기 압력강하실에 연통되는 드레인공과, 상기 압력강하실과, 상기 베어링과의 사이에 배설되어 축의 외주부와 조인트본체의 내주면에 의해 형성되는 제2의 미소간극과, 조인트본체에 배설되어 상기 제2의 미소간극에 연통되는 에어공급을 구비한 것을 특징으로 하는 유체공급회전조인트가 제공된다.

상기와 같이 구성된 유체공급회전조인트에서는, 제1의 미소간극으로부터 압력강하실에 이르는 단면급변(急變)에 의한 압력강하작용에 따라서, 압력강하실에 충만하는 유체의 압력은 공급압력에 비하여 충분히 낮아진다. 그리고, 제2의 미소간극에는 에어공급공으로부터 압축공기가 공급되어, 제2의 미소간극의 에어압을 압력강하실의 유체압력보다 높은 압력으로 유지할 수 있다. 그러므로, 압력강하실에 충만한 유체는 드레인공에만 배출되고, 베어링이 배설된 곳에 유입되지 않는다.

본 고안의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 제1도는 유체공급회전조인트를 나타낸 단면도이다. 대략 원통형상을 한 본체보디(1)에 원판형상을 한 정면판(2) 및 배면보디(3)가 각각 볼트(4), (5)에 의해 결합되어, 조인트본체(6)를 구성하고 있다. 본체보디(1)에는 베어링(7), (8)을 통하여 회전축(10)이 회전할 수 있도록 지지되어 있다. 회전축(10)에는 축심에 유체통로(11)가 배설되고, 좌우의 축끝면이 개구되어 있다. 회전축(10)의 앞끝에는 어댑터(12)가 부착되어, 일체로 회전한다.

배면보디(3)의 끝면의 중앙에는 고압유체입구공(13)이 형성되고, 고압유체입구공에 연통되는 본체측 유체통로(14)가 배면보디(3)의 내부측 끝면에 개구되어 있다. 그 본체측 유체통로(14)에 회전축(10)의 측끝부근이 삽입되고, 회전축 유체통로(11)와 본체측 유체통로(14)가 연통하여, 고압유체를 회전축(10)에 공급할 수 있도록 되어 있다.

회전축(10)의 축끝부근은 두께를 얇게 하여 외경이 작아지도록 형성되어 있다. 본체측 유체통로(14)에 삽입된 회전축(10)의 외주면과 본체측 유체통로(14)의 내주면과는 미소간극을 유지하여 대향하고, 비접촉으로 구성되어 있다. 이 미소간극을 제1의 미소간극(15)이라고 하기로 한다. 배면보디(3)의 내측 끝면에는 본체측 유체통로(14)의 벽면을 돌기형상으로 남겨서 환형홈(16)이 형성되어 있다. 이 환형홈은 제1의 미소간극(15)에 인접하는 제1의 압력강하실(17)을 구성하는 것이며, 환형홈(16)의 옆주위에 개구하는 드레인공(18)이 배면보디(3)에 형성되어 있다. 배면보디(3)와 본체보디(1)는 O링(19)에 의해 시일되어 있다.

본체보디(1)의 배면측 끝면에는, 회전축(10)이 삽통하는 구멍(21)이 형성되어 있다. 본체보디(1)의 구멍(21)의 내주면과 회전축(10)의 외주면과는 미소간극(23)을 유지하여 대향하고, 비접촉으로 구성되어 있다. 구멍(21)의 내주면에는 복수의 홈(22)이 형성되어, 미로(迷路)를 구성하고 있다. 미로를 이루는 미소간극(23)에 인접하여, 본체보디(1)에 환형의 오목부(24)가 형성되어 있다. 환형의 오목부(24)는 제2의 압력강하실(25)을 구성하는 것이며, 환형의 오목부(24)의 옆주위에 개구하는 드레인공(26)이 본체보디(1)에 형성되어 있다. 제2의 압력강하실(25)내의 회전축(10)은 일부가 확경(擴徑)되고, 플랜지부(27)가 외주에 형성되어 있다. 플랜지부(27)도 본체보디(1)와는 비접촉으로 구성되어 있다.

제2의 압력강하실(25)와 베어링(8)과의 사이에, 환형체(31)가 배설되어 본체보디(1)의 내주면에 고정되어 있다. 환형체(31)의 내주면과 회전축(10)의 외주면과는 미소간극을 유지하여 비접촉으로 구성되어 있다. 이 미소간극을 제2의 미소간극(32)이라고 하기로 한다. 환형체(31)의 내주면에는 작은 홈(33)이 형성되고, 그 홈(33)과 외주면과를 반경방향으로 연통하는 구멍(34)이 환형체(31)에 형성되어 있다. 한편, 환형체(31)의 외주면과 밀착하는 본체보디(1)의 내주면에는, 2개의 홈(35), (36)이 형성되고, 그 하나의 홈(35)에는 O링이 삽입되어 환형체(31)와 본체보디(1)와의 시일을 하고, 다른 홈(36)은 환형체(31)의 구멍(34)에 연통되어 있다. 그리고, 본체보디(1)에는 상기 홈(36)에 연통되는 에어공급공(38)이 형성되어 있다. 에어공급공(38), 홈(36), 환형체(31)의 구멍(34) 및 내주면의 작은 홈(33)은 제2의 미소간극(32)에 압축공기를 공급하는 에어통로를 구성하고 있다.

이상의 구성에 따라서 작용에 대하여 설명한다. 고압수 등의 고압유체는 배면보디(3) 끝면의 고압유체입구공(13)으로부터 공급된다. 고압유체를 공급할 때는 본체보디(1) 옆주위의 에어공급공(38)으로부터 압축공기를 동시에 공급한다. 고압유체는 본체측 유체통로(14)로부터 고속회전하는 회전축(10)의 유체통로(11)를 경유하여, 어댑터(12)내에 공급된다.

고압유체의 극히 일부는 제1의 미소간극(15)을 통과하여 제1의 압력강하실(17)에 분출된다. 제1의 압력강하실(17)의 단면적은 제1의 미소간극(15)에 비하여 충분히 크므로 압력강하작용이 생겨서, 제1의 압력강하실(17)에 충만하는 유체의 압력은 유체통로(11), (14)내의 고압유체의 압력에 비하여 대폭으로 저감된다. 제1의 압력강하실(17)내의 유체는 드레인공(18)으로부터 배출된다.

제1의 압력강하실(17)내에 충만하는 유체의 일부는 미로를 이루는 미소간극(23)을 통과하여 제2의 압력강하실(25)에 유출된다. 여기서도, 미소간극(23)과 압력강하실(25)에 의한 단면급확대에 의해 유체압력이 강하된다. 제2의 압력강하실(25)내의 유압된 유체는 드레인공(26)으로부터 배출된다. 회전축(10)의 회전중에는, 플랜지부(27)에 의해 유체가 차단되고, 또한 유체가 드레인공(26)에 배출되기 쉬워진다.

한편 에어공급공(38)으로부터 공급된 압축공기는 환형체(31) 내주면의 홈(33) 및 제2의 미소간극(32)에 충만되고, 베어링(8)측 제2의 압력강하실(25)측의 쌍방으로 분출된다. 제2의 압력강하실(25)내의 유체는 충분히 압력이 낮아져 있으므로, 홈(33) 및 제2의 미소간극(32)내의 에어압을 제2의 압력강하실(25)의 유체압력보다 충분히 높은 압력으로 유지할 수 있으므로, 제2의 압력강하실(25)내의 유체가 베어링(8)측에 침입하는 일이 없다.

이상 설명한 실시예에서는, 고압유체를 시일하는 미소간극과 압력강하실을 2조(15, 17), (23, 25) 배설하여, 다단화(多段化)하여 유체의 압력유량을 저감하고 있다. 그러므로, 100기압 이상의 초고압유체를 완전히 차단하여 베어링부(8)에 전혀 침입하지 않고 공급할 수 있었다.

그러나, 고압유체의 압력이 특별히 높은 것이 아닌 경우는, 미소간극과 압력강하실의 조(組)를 1단으로 구성하여, 구조를 간소화할 수 있다.

제2도는 그 일예를 나타낸 단면도이다. 제1도와 대략 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙여서 설명을 생략한다. 여기서는, 본체보디(1)의 구멍(21)의 내주면과 회전축(10)의 외주면에 의해 구성되는 미로를 이루는 미소간극(23)에 의해 고압유체가 시일된다. 미소간극(23)과 압력강하실(25)과의 조합에 의한 압력강하작용에 의해 유체 압력을 강하하고, 제2의 미소간극(32)의 에어압에 의해 베어링부(8)로부터 완전하게 시일하는 작용은 상기 실시예와 동일하다.

본 고안은 상기 구성을 가지고 제1의 미소간극과 압력강하실에 의해 유체압력을 감압하고, 제2의 미소간극에 충만시키는 에어압에 의해 시일하는 것이므로, 고압유체를 비접촉으로 베어링부로부터 완전히 차단할 수 있다. 그러므로, 고속회전이 가능하며, 또한 공급유체의 종류를 불문하고 초고압에서의 공급이 가능하게 된다는 효과가 있다.

또한, 비접촉이므로 공운전이 가능하며, 단속적(斷續的)인 유체공급이 가능하다. 또한 공급유체의 여과장치를 특히 요하지 않는다.

Claims

조인트본체에 축을 회전할 수 있도록 삽입하여 조인트본체로부터 축에 배설된 유체통로에 유체를 공급하는 유체공급회전조인트에 있어서, 상기 유체통로의 개구부에 인접하여 배설되어 축의 외주면과 조인트본체의 내주면에 의해 형성되는 제1의 미소간극과, 그 제1의 미소간극에 인접하여 배설되어 축의 외주면과 조인트본체의 내주면의 오목부에 의해 형성되는 압력강하실과, 조인트본체에 배설되어 상기 압력강하실에 연통되는 드레인공과, 상기 압력강하실과 상기 베어링과의 사이에 배설되어 축의 외주부와 조인트본체의 내주면에 의해 형성되는 제2의 미소간극과, 조인트본체에 배설되어 상기 제2의 미소간극에 연통되는 에어공급공을 구비한 것을 특징으로 하는 유체공급회전조인트.