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JP7460838B1 - Rotary seal mechanism and rotary joint in fluid delivery mechanism - Google Patents

Rotary seal mechanism and rotary joint in fluid delivery mechanism Download PDF

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JP7460838B1 JP2023145559A JP2023145559A JP7460838B1 JP 7460838 B1 JP7460838 B1 JP 7460838B1 JP 2023145559 A JP2023145559 A JP 2023145559A JP 2023145559 A JP2023145559 A JP 2023145559A JP 7460838 B1 JP7460838 B1 JP 7460838B1
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Abstract

【課題】面圧調整流体の供給停止後の脱圧が可能な流体送給機構における回転シール機構およびロータリジョイントの提供。【解決手段】流体供給源から供給される複数種類の流体を軸心廻りに回転する回転部2aへ固定部2bを介して送給する流体送給機構に用いられるロータリジョイント2において、第2の軸シール部22は、Oリング22aが当該Oリング22aの装着用溝に自由状態で装着され、かつ装着用溝の低圧側の側面および固定軸部との摺動面の全周にわたって接触可能に配置されるとともに装着用溝内に設けられた樹脂製またはエラストマ製のウェーブワッシャである押圧用スプリング26によって装着用溝の低圧側の側面に全体の押圧力が5N以上かつ1山あたりの押圧力が25N以下で押圧され、かつ加圧開孔20からの面圧調整エアの供給停止時の残圧により押圧用スプリング26による押圧力と反対方向の力を作用させて脱圧させる。【選択図】図2[Problem] To provide a rotary seal mechanism and a rotary joint in a fluid delivery mechanism capable of releasing pressure after the supply of a surface pressure adjusting fluid is stopped. [Solution] In a rotary joint 2 used in a fluid delivery mechanism that delivers multiple types of fluids supplied from a fluid supply source to a rotating part 2a that rotates around an axis via a fixed part 2b, a second shaft seal part 22 has an O-ring 22a freely attached to a mounting groove of the O-ring 22a, and is arranged so as to be in contact with the low-pressure side of the mounting groove and the entire circumference of the sliding surface with the fixed shaft part, and is pressed against the low-pressure side of the mounting groove with a total pressing force of 5N or more and a pressing force per crest of 25N or less by a pressing spring 26 which is a wave washer made of resin or elastomer and is provided in the mounting groove, and the residual pressure when the supply of surface pressure adjusting air from a pressurizing aperture 20 is stopped applies a force in the opposite direction to the pressing force of the pressing spring 26 to release pressure. [Selected Figure] Figure 2

Description

本発明は、回転部に流体を送給するための流体送給機構における回転シール機構およびこの回転シール機構に用いられるロータリジョイントに関する。 The present invention relates to a rotary seal mechanism in a fluid delivery mechanism for delivering fluid to a rotating part, and a rotary joint used in this rotary seal mechanism.

工作機械の主軸など作動時に回転状態にある回転部に冷却用のクーラントなどの流体を送給する流体送給機構において、固定された流体送給配管を回転部の流路と接続する流体継手としてロータリジョイントが用いられる。ロータリジョイントは、回転部に結合されて回転する回転軸と流体送給機構に接続される固定軸とを同軸に配置して軸方向に対向させ、それぞれの対向端面に装着された回転シールのシール面を相互に密着させることにより流体の漏洩を防止する構造となっている。 Used as a fluid coupling that connects fixed fluid supply piping to the flow path of the rotating part in a fluid delivery mechanism that supplies cooling coolant or other fluid to rotating parts that are rotating during operation, such as the main shaft of a machine tool. A rotary joint is used. A rotary joint consists of a rotary shaft that is connected to a rotating part and rotates, and a fixed shaft that is connected to a fluid feeding mechanism, arranged coaxially and facing each other in the axial direction, and a rotary seal attached to each opposing end surface. It has a structure that prevents fluid leakage by bringing the surfaces into close contact with each other.

ところで近年、従来一般に用いられていた水系の液体クーラントのほかに、エアを冷却媒体として用いる場合がある。エアを用いることにより、冷却対象に応じた適切な冷却特性が得られること、また使用後の排液処理などの環境対策が不要で環境負荷を低減することができることなどの利点がある。そして同一装置によって液体クーラントとエアとを使い分ける必要がある場合には、流体継手として用いられるロータリジョイントは、流体としての特性の異なる液体と気体の双方に対して使用可能となるよう考慮がなされたものであることが必要とされ、従来このような用途を想定したタイプのロータリジョイントが提案されている(例えば特許文献1参照。)。 In recent years, air has come to be used as a cooling medium in addition to the water-based liquid coolant that has been commonly used in the past. The use of air has the advantage of providing appropriate cooling characteristics for the object being cooled, and reducing the environmental impact by eliminating the need for environmental measures such as wastewater treatment after use. When it is necessary to use both liquid coolant and air in the same device, the rotary joint used as a fluid coupling must be designed to be usable with both liquids and gases, which have different fluid properties, and rotary joints designed for such uses have been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1に示す例は、流体供給源から供給される複数種類の流体を軸心廻りに回転する回転部へ固定部を介して送給する流体送給機構に用いられるロータリジョイントにおいて、ハウジング部材の嵌合孔に嵌合して軸方向に移動する固定軸部の外周面に段差部を設け、低いシール面圧値とすることが求められる種類の流体を供給する場合には、加圧開孔を介して導入された面圧調整流体を段差部に作用させて、固定シール部に流体圧による押圧力と反対方向の力を作用させ、面シール部のシール面圧を低減させるように構成したものである。 The example shown in Patent Document 1 is a rotary joint used in a fluid feeding mechanism that feeds multiple types of fluids supplied from a fluid supply source to a rotating part that rotates around an axis via a fixed part. When supplying a type of fluid that requires a low sealing surface pressure value by providing a stepped portion on the outer peripheral surface of the fixed shaft that fits into the fitting hole and moves in the axial direction, pressurized opening is required. Constructed so that the surface pressure adjusting fluid introduced through the hole acts on the stepped portion to apply a force in the opposite direction to the pressing force caused by the fluid pressure on the fixed seal portion, thereby reducing the seal surface pressure of the surface seal portion. This is what I did.

また、上記特許文献1に示すロータリジョイントにおいて、第1の軸シール部および第2の軸シール部は、一般的にOリング等にて軸方向と径方向を潰すことでシールする。そして、面圧調整流体としてエアを供給する場合、第1の軸シール部と第2の軸シール部との間に面圧調整エアを供給し、面圧をコントロールする。 In the rotary joint shown in Patent Document 1, the first and second shaft seal portions are generally sealed by squeezing them in the axial and radial directions using an O-ring or the like. When air is supplied as the surface pressure adjusting fluid, the surface pressure adjusting air is supplied between the first and second shaft seal portions to control the surface pressure.

特開2008-64274号公報JP2008-64274A

ところが、上記面圧調整エアの供給を止めた場合に、第1の軸シール部および第2の軸シール部のシール性が保持される。そのため、第1の軸シール部および第2の軸シール部の間の空間に内圧が掛かったままとなり、この内圧により第1の軸シール部および第2の軸シール部が固定軸部を締め付けることにより、固定軸部が拘束され、面シール部の動作不良となる可能性がある。 However, when the supply of the surface pressure adjusting air is stopped, the sealing properties of the first shaft seal portion and the second shaft seal portion are maintained. Therefore, internal pressure remains in the space between the first shaft seal part and the second shaft seal part, and this internal pressure causes the first shaft seal part and the second shaft seal part to tighten the fixed shaft part. This may cause the fixed shaft portion to be restrained, resulting in malfunction of the face seal portion.

そこで、本発明においては、面圧調整流体の供給停止後の脱圧が可能な流体送給機構における回転シール機構およびこの回転シール機構に用いられるロータリジョイントを提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a rotary seal mechanism in a fluid delivery mechanism that can be depressurized after the supply of surface pressure adjustment fluid is stopped, and a rotary joint used in this rotary seal mechanism.

本発明の回転シール機構は、軸方向の回転流路が設けられた回転部および軸方向の固定流路が設けられた固定部を同軸配置してなり、2つの流体供給源から供給され供給圧と適正なシール面圧値との比が異なる2種類の流体を軸心廻りに回転する回転部の回転流路へ固定流路を介して選択的に送給する流体送給機構における回転シール機構であって、回転部に設けられ側端面に回転流路が開口した第1のシール面を有する回転シール部と、固定流路が軸方向に貫通して形成された固定軸部を有し、一方側の側端面に固定流路が開口した第2のシール面を有する固定シール部と、固定部の本体を構成するハウジング部材に設けられ固定軸部が軸方向の移動が許容された状態で嵌合する嵌合孔と、固定軸部を、嵌合孔に嵌合する軸径で設けられた大径部およびこの大径部よりも小さい軸径で第2のシール面側に近接して設けられた小径部に区分する段差部と、嵌合孔に固定軸部が嵌合した状態において嵌合孔の内周面と小径部および大径部との間の隙間をそれぞれシールする第1の軸シール部および第2の軸シール部と、第1の軸シール部および第2の軸シール部の間において小径部と嵌合孔の内周面との間の隙間に開孔し、隙間内に面圧調整流体を送給する加圧開孔と、複数の流体供給源から複数種類の流体のうちのいずれかを嵌合孔内へ選択的に供給して固定流路を介して回転流路へ送給するとともに、加圧開孔に面圧調整用流体を送給する流体供給手段とを備え、第2の軸シール部は、Oリングが当該Oリングの装着用溝に自由状態で装着され、かつ装着用溝の低圧側の側面および固定軸部との摺動面の全周にわたって接触可能に配置されるとともに装着用溝内に設けられた樹脂製またはエラストマ製のウェーブワッシャによって装着用溝の低圧側の側面に全体の押圧力が5N以上かつ1山あたりの押圧力が25N以下で押圧され、かつ面圧調整流体の供給停止時の残圧によりウェーブワッシャによる押圧力と反対方向の力を作用させて脱圧させるものであり、固定軸部の他方側の側端面に供給された流体の流体圧を作用させて固定シール部を回転シール部に対して押圧することにより、第1のシール面と第2のシール面とを相互に密着させて面シール部を形成し、加圧開孔を介して面圧調整流体を隙間内に送給して段差部に面圧調整流体圧を作用させることにより、固定シール部に流体圧による押圧力と反対方向の力を作用させ、面シール部のシール面圧を低減させることを特徴とするものである。 The rotary seal mechanism of the present invention is a rotary seal mechanism in a fluid supply mechanism that comprises a rotating part provided with an axial rotary flow passage and a fixed part provided with an axial fixed flow passage, and selectively supplies two types of fluids, which are supplied from two fluid supply sources and have different ratios between the supply pressure and the appropriate seal surface pressure value, to the rotary flow passage of the rotating part that rotates around the axis via the fixed flow passage. The rotary seal mechanism comprises a rotary seal part provided in the rotating part and having a first seal surface with the rotary flow passage opening on its side end face, a fixed seal part having a fixed shaft part formed with a fixed flow passage penetrating in the axial direction, and a second seal surface with the fixed flow passage opening on one side end face. a fitting hole provided in a housing member constituting a main body of the fixed portion, into which the fixed shaft portion is fitted while allowing axial movement; a step portion dividing the fixed shaft portion into a large diameter portion provided with a shaft diameter that fits into the fitting hole and a small diameter portion provided with a shaft diameter smaller than that of the large diameter portion and adjacent to the second seal surface side; a first shaft seal portion and a second shaft seal portion that seal gaps between the inner peripheral surface of the fitting hole and the small diameter portion and between the large diameter portion and the small diameter portion, respectively, when the fixed shaft portion is fitted into the fitting hole; and a hole opening in a gap between the small diameter portion and the inner peripheral surface of the fitting hole between the first shaft seal portion and the second shaft seal portion, and supplying a surface pressure adjusting fluid into the gaps. and a fluid supply means for selectively supplying one of a plurality of types of fluid from a plurality of fluid supply sources into the fitting hole and feeding the fluid to the rotary flow path via the fixed flow path, and feeding a surface pressure adjusting fluid to the pressurizing hole. The second shaft seal portion is configured such that an O-ring is freely attached to the attachment groove of the O-ring, and is arranged so as to be in contact with the low-pressure side surface of the attachment groove and the entire circumference of the sliding surface with the fixed shaft portion, and a resin or elastomer wave washer is provided in the attachment groove and presses against the low-pressure side surface of the attachment groove with an overall pressing force of 5 N or more and a pressing force per crest of 25 N or less. The pressure is released by applying a force in the opposite direction to the pressing force of the wave washer using the residual pressure when the supply of the surface pressure adjusting fluid is stopped, and the fluid pressure of the fluid supplied to the other side end face of the fixed shaft portion is applied to press the fixed seal portion against the rotating seal portion, thereby bringing the first seal surface and the second seal surface into close contact with each other to form a surface seal portion, and the surface pressure adjusting fluid is fed into the gap through the pressurized opening to apply the surface pressure adjusting fluid pressure to the step portion, thereby applying a force in the opposite direction to the pressing force of the fluid pressure to the fixed seal portion, thereby reducing the seal surface pressure of the face seal portion.

本発明の回転シール機構によれば、樹脂製またはエラストマ製のウェーブワッシャによって装着用溝の低圧側の側面に全体の押圧力が5N以上かつ1山あたりの押圧力が25N以下で適度に押圧されているOリングが、面圧調整流体の供給停止時に、この面圧調整流体の残圧によりウェーブワッシャの押圧力に抗して押し返されることにより脱圧されるので、適度な押圧と残圧抜きを両立することができる。 According to the rotary seal mechanism of the present invention, the O-ring is moderately pressed against the low-pressure side of the mounting groove by a resin or elastomer wave washer with a total pressing force of 5 N or more and a pressing force per crest of 25 N or less. When the supply of the surface pressure adjustment fluid is stopped, the O-ring is pushed back against the pressing force of the wave washer by the residual pressure of the surface pressure adjustment fluid, thereby releasing the pressure, thereby achieving both moderate pressing and residual pressure release.

なお、Oリングに対するウェーブワッシャの全体の押圧力が5N未満の場合、ウェーブワッシャの押圧力が弱すぎて固定軸部とOリングとの摩擦抵抗に打ち勝てず、Oリングをシールする隙間を擁する側の装着用溝の壁に押し付けることができなくなる可能性がある。また、ウェーブワッシャの1山あたりの押圧力が25Nを超えると、面圧調整流体の残圧によるシール性の解除が難しくなるうえ、一般的に用いられるOリングの硬さにおいては、ウェーブワッシャの山の部分だけが押し付けられることによるOリングの変形が過大となり、押し付けていない部分のシール性が損なわれ、本来果たすべきシール性を損ねることがある。 In addition, if the entire pressing force of the wave washer against the O-ring is less than 5N, the pressing force of the wave washer is too weak to overcome the frictional resistance between the fixed shaft part and the O-ring, and the side that holds the gap that seals the O-ring may not be able to be pressed against the wall of the mounting groove. In addition, if the pressing force per peak of the wave washer exceeds 25N, it becomes difficult to release the sealing property due to the residual pressure of the surface pressure adjustment fluid, and the hardness of the commonly used O-ring makes it difficult to release the sealing property of the wave washer. The deformation of the O-ring due to only the peak portions being pressed becomes excessive, and the sealing performance of the portions that are not pressed may be impaired, thereby impairing the sealing performance that should originally be achieved.

また、ウェーブワッシャが金属製の場合、素材自体の弾性率が高いため、望ましい押圧力、すなわち全体の押圧力が5N以上かつ1山あたりの押圧力が25N以下となる押圧力を得ようとすると薄くする必要があるが、薄くした場合には装着の際や、固定軸部の移動時に引き摺られてOリングが変形して固定軸部とウェーブワッシャとの隙間にはみ出した際にOリングを傷付け、シール性を損なう可能性がある。そこで、本発明では、ウェーブワッシャを樹脂製またはエラストマ製とすることで、望ましい押圧力を得るために装着の際に変形しづらい厚さを確保し、これにより固定軸部の移動時に引き摺られた場合でも、Oリングを傷付けることなく、シール性が損なわれない。 In addition, if the wave washer is made of metal, the material itself has a high elastic modulus, so if you try to obtain the desired pressing force, that is, the total pressing force is 5N or more and the pressing force per thread is 25N or less. It is necessary to make it thin, but if it is made thin, the O-ring will be damaged when it is installed or when the fixed shaft part is dragged and deformed and protrudes into the gap between the fixed shaft part and the wave washer. , the sealing performance may be impaired. Therefore, in the present invention, the wave washer is made of resin or elastomer to ensure a thickness that is difficult to deform when installed in order to obtain the desired pressing force. Even if the O-ring is damaged, the O-ring will not be damaged and the sealing performance will not be impaired.

本発明のロータリジョイントは、軸方向の回転流路が設けられた回転部および軸方向の固定流路が設けられた固定部を同軸配置して成り、流体供給源から供給される流体を軸心廻りに回転する回転部の回転流路へ固定流路を介して送給する流体送給機構に用いられるロータリジョイントであって、回転部に設けられ側端面に回転流路が開口した第1のシール面を有する回転シール部と、固定流路が軸方向に貫通して形成された固定軸部を有し、一方側の側端面に固定流路が開口した第2のシール面を有する固定シール部と、固定部の本体を構成するハウジング部材に設けられ固定軸部が軸方向の移動が許容された状態で嵌合する嵌合孔と、固定軸部を、嵌合孔に嵌合する軸径で設けられた大径部およびこの大径部よりも小さい軸径で第2のシール面側に近接して設けられた小径部に区分する段差部と、嵌合孔に固定軸部が嵌合した状態において嵌合孔の内周面と小径部および大径部との間の隙間をそれぞれ密封する第1の軸シール部および第2の軸シール部と、第1の軸シール部および第2の軸シール部の間において小径部と嵌合孔の内周面との間の隙間に開孔し、隙間内に面圧調整流体を送給する加圧開孔とを備え、第2の軸シール部は、Oリングが当該Oリングの装着用溝に自由状態で装着され、かつ装着用溝の低圧側の側面および固定軸部との摺動面の全周にわたって接触可能に配置されるとともに装着用溝内に設けられた樹脂製またはエラストマ製のウェーブワッシャによって装着用溝の低圧側の側面に全体の押圧力が5N以上かつ1山あたりの押圧力が25N以下で押圧され、かつ面圧調整流体の供給停止時の残圧によりウェーブワッシャによる押圧力と反対方向の力を作用させて脱圧させるものであり、流体供給源から嵌合孔内へ流体を供給して固定軸部の他方側の側端面に流体圧を作用させて、固定シール部を回転シール部に対して押圧することにより、第1のシール面と第2のシール面とを相互に密着させて面シール部を形成し、加圧開孔を介して面圧調整流体を隙間内に送給して段差部に面圧調整流体圧を作用させることにより、固定シール部に流体圧による押圧力と反対方向の力を作用させ、面シール部のシール面圧を低減させることを特徴とするものである。 The rotary joint of the present invention is a rotary joint used in a fluid supply mechanism that comprises a rotating part provided with an axial rotary flow passage and a fixed part provided with an axial fixed flow passage, and supplies a fluid supplied from a fluid supply source to the rotating flow passage of the rotating part that rotates around an axis via the fixed flow passage, and comprises a rotating seal part provided in the rotating part and having a first seal surface with the rotating flow passage opening on its side end face, a fixed shaft part with a fixed flow passage formed therethrough in the axial direction, and a second seal surface with the fixed flow passage opening on one side end face. a fitting hole provided in a housing member constituting a main body of the fixed portion and into which the fixed shaft portion is fitted while allowing axial movement; a step portion dividing the fixed shaft portion into a large diameter portion having a shaft diameter that fits into the fitting hole and a small diameter portion having a shaft diameter smaller than that of the large diameter portion and provided close to the second seal surface side; a first shaft seal portion and a second shaft seal portion that seal gaps between an inner peripheral surface of the fitting hole and the small diameter portion and between the small diameter portion and the large diameter portion, respectively, when the fixed shaft portion is fitted into the fitting hole; and a pressurized opening for supplying a surface pressure adjusting fluid into the gap, and the second shaft seal portion is arranged so that an O-ring is freely attached to the attachment groove of the O-ring, and is capable of contacting the low pressure side of the attachment groove and the entire circumference of the sliding surface with the fixed shaft portion, and is pressed against the low pressure side of the attachment groove with a total pressing force of 5 N or more and a pressing force per crest of 25 N or less by a wave washer made of resin or elastomer provided in the attachment groove, and the pressing force by the wave washer is increased by the residual pressure when the supply of the surface pressure adjusting fluid is stopped. The pressure is released by applying a force in the opposite direction to the pressure applied by the fluid supply source into the fitting hole, which applies fluid pressure to the other side end surface of the fixed shaft portion and presses the fixed seal portion against the rotating seal portion, thereby bringing the first seal surface and the second seal surface into close contact with each other to form a face seal portion, and by feeding a face pressure adjustment fluid into the gap through the pressurized opening and applying a face pressure adjustment fluid pressure to the step portion, a force in the opposite direction to the pressing force of the fluid pressure is applied to the fixed seal portion, thereby reducing the seal face pressure of the face seal portion.

本発明のロータリジョイントによれば、樹脂製またはエラストマ製のウェーブワッシャによって装着用溝の低圧側の側面に全体の押圧力が5N以上かつ1山あたりの押圧力が25N以下で適度に押圧されているOリングが、面圧調整流体の供給停止時に、この面圧調整流体の残圧によりウェーブワッシャの押圧力に抗して押し返されることにより脱圧されるので、適度な押圧と残圧抜きを両立することができる。 According to the rotary joint of the present invention, the O-ring is moderately pressed against the low-pressure side of the mounting groove by a resin or elastomer wave washer with a total pressing force of 5 N or more and a pressing force per crest of 25 N or less. When the supply of the surface pressure adjustment fluid is stopped, the O-ring is pushed back against the pressing force of the wave washer by the residual pressure of the surface pressure adjustment fluid, thereby releasing the pressure, thereby achieving both moderate pressing and the release of residual pressure.

本発明によれば、面圧調整流体の供給停止時に脱圧されるので、面圧が掛かったままとなるのを防止することができ、動作不良がない流体送給機構における回転シール機構およびこの回転シール機構に用いられるロータリジョイントを実現することができる。 According to the present invention, since the pressure is released when the supply of the surface pressure adjustment fluid is stopped, it is possible to prevent the surface pressure from remaining applied, and the rotary seal mechanism and the rotary seal mechanism in the fluid feeding mechanism are free from malfunction. A rotary joint used in a rotary seal mechanism can be realized.

本発明の一実施の形態における流体送給機構の構成説明図である。FIG. 2 is a configuration explanatory diagram of a fluid feeding mechanism in an embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態における流体送給機構の回転シール機構に用いられるロータリジョイントの断面図である。1 is a cross-sectional view of a rotary joint used in a rotary seal mechanism of a fluid feed mechanism according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態におけるロータリジョイントのハウジング部材の構造説明図である。FIG. 2 is a structural explanatory diagram of a housing member of a rotary joint in an embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態におけるロータリジョイントのフローティングシートの構造説明図である。FIG. 2 is a structural explanatory diagram of a floating seat of a rotary joint in an embodiment of the present invention. 第2の軸シール部のシール構造を示す断面図である。4 is a cross-sectional view showing the seal structure of a second shaft seal portion. FIG. 押圧用スプリングを示す図であって、(イ)は正面図、(ロ)は一部拡大側面図である。It is a figure which shows a pressing spring, Comprising: (a) is a front view, (b) is a partially enlarged side view. 本発明の一実施の形態におけるロータリジョイントの動作説明図である。It is an explanatory diagram of operation of a rotary joint in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態におけるロータリジョイントの動作説明図である。It is an explanatory diagram of operation of a rotary joint in one embodiment of the present invention.

図1は本発明の一実施の形態における流体送給機構の構成説明図、図2は本発明の一実施の形態における流体送給機構の回転シール機構に用いられるロータリジョイントの断面図、図3は本発明の一実施の形態におけるロータリジョイントのハウジング部材の構造説明図、図4は本発明の一実施の形態におけるロータリジョイントのフローティングシートの構造説明図、図5は第2の軸シール部のシール構造を示す断面図、図6は押圧用スプリングを示す図であって、(イ)は正面図、(ロ)は一部拡大側面図、図7,図8は本発明の一実施の形態におけるロータリジョイントの動作説明図である。 FIG. 1 is a configuration explanatory diagram of a fluid feeding mechanism according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of a rotary joint used in a rotary seal mechanism of a fluid feeding mechanism according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 4 is a structural explanatory diagram of a housing member of a rotary joint according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a structural explanatory diagram of a floating seat of a rotary joint according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view showing the seal structure, FIG. 6 is a view showing a pressing spring, (A) is a front view, (B) is a partially enlarged side view, and FIGS. 7 and 8 are one embodiment of the present invention. FIG. 3 is an explanatory diagram of the operation of the rotary joint in FIG.

まず図1を参照して、流体送給機構1の全体構成を説明する。図1において、流体送給機構1は、工作機械のスピンドルなどの回転軸へ流体供給部7から供給される冷却用の流体を送給する機能を有するものである。流体送給機構1は、軸方向の回転流路が設けられた回転部2aおよび軸方向の固定流路が設けられた固定部2bを同軸配置してなるロータリジョイント2を主体としている。 First, the overall configuration of the fluid supply mechanism 1 will be described with reference to Figure 1. In Figure 1, the fluid supply mechanism 1 has the function of supplying a cooling fluid supplied from a fluid supply unit 7 to a rotating shaft such as a spindle of a machine tool. The fluid supply mechanism 1 mainly comprises a rotary joint 2 that is coaxially arranged with a rotating part 2a provided with an axial rotating flow passage and a fixed part 2b provided with an axial fixed flow passage.

回転部2aはスピンドル軸4の締結孔4aに締結されている。スピンドル軸4は、スピンドルに内蔵されたモータによって回転駆動されてフレーム5に設けられた挿通孔5a内で軸心A廻りに回転するとともに、クランプ/アンクランプシリンダによって軸方向の進退動作を行う。また、固定部2bは、円筒ブロック形状のケーシング3に設けられた装着孔3aに嵌合して装着されている。固定部2bはケーシング3をボルトなどの締結手段(図示省略)によってフレーム5に着脱自在に締結することにより、回転部2aと同軸に配置される。 The rotating part 2a is fastened to the fastening hole 4a of the spindle shaft 4. The spindle shaft 4 is driven to rotate by a motor built into the spindle and rotates around the axis A within an insertion hole 5a provided in the frame 5, and moves forward and backward in the axial direction by a clamp/unclamp cylinder. The fixed part 2b is mounted by fitting into a mounting hole 3a provided in a cylindrical block-shaped casing 3. The fixed part 2b is arranged coaxially with the rotating part 2a by detachably fastening the casing 3 to the frame 5 by a fastening means such as a bolt (not shown).

流体供給部7は第1の流体供給源7aおよび第2の流体供給源7bを備えている。第1の流体供給源7aは液体クーラント(第1流体)を、第2の流体供給源7bはエア(第2流体)をそれぞれ供給する。ここで、第2の流体供給源7bから供給されるエアは、一般の工場用エア、工場用エアをドライヤによって処理したドライエア、または所定量のオイルミストが混入されたオイルミスト含有エアなど、供給対象に応じて各種の形態のものを選択できるようになっている。 The fluid supply section 7 includes a first fluid supply source 7a and a second fluid supply source 7b. The first fluid supply source 7a supplies liquid coolant (first fluid), and the second fluid supply source 7b supplies air (second fluid). Here, the air supplied from the second fluid supply source 7b may be general factory air, dry air obtained by treating factory air with a dryer, or oil mist-containing air mixed with a predetermined amount of oil mist. Various forms can be selected depending on the target.

流体供給部7から供給される流体は、第1の開閉バルブ6a、第2の開閉バルブ6bおよび逆止弁6cを備えた流体供給回路6によって選択的に送給される。すなわち、第1の流体供給源7aは耐圧配管よりなるクーラント配管8aによって第1の開閉バルブ6aを介してケーシング3の流路孔3bに接続されている。第1の開閉バルブ6aを開閉することにより、固定部2bへの第1の流体供給源7aから供給される液体クーラントの送給をオンオフすることができる。 The fluid supplied from the fluid supply section 7 is selectively supplied by a fluid supply circuit 6 including a first on-off valve 6a, a second on-off valve 6b, and a check valve 6c. That is, the first fluid supply source 7a is connected to the flow passage hole 3b of the casing 3 via the first on-off valve 6a by a coolant pipe 8a made of a pressure-resistant pipe. By opening and closing the first on-off valve 6a, it is possible to turn on and off the supply of liquid coolant supplied from the first fluid supply source 7a to the fixed part 2b.

また、第2の流体供給源7bは樹脂チューブなどよりなるエア配管8bによって第2の開閉バルブ6b、逆止弁6cを介してクーラント配管8aにつなぎ込まれている。第2の開閉バルブ6bを開閉することにより、固定部2bへの第2の流体供給源7bから供給されるエアの送給をオンオフすることができる。逆止弁6cはクーラント配管8a側からエア配管8bへの流体の逆流を防止するために設けられている。さらに、第2の開閉バルブ6bの下流側において分岐したエア配管8cは、固定部2bに設けられた加圧開孔20(図2参照。)に接続されている。このエア配管8cは、供給対象の流体がエアである場合には、後述するように固定部2bに面圧調整用流体としてのエアを送給するようになっている。 Further, the second fluid supply source 7b is connected to the coolant pipe 8a by an air pipe 8b made of a resin tube or the like via a second on-off valve 6b and a check valve 6c. By opening and closing the second on-off valve 6b, it is possible to turn on and off the supply of air supplied from the second fluid supply source 7b to the fixed part 2b. The check valve 6c is provided to prevent backflow of fluid from the coolant pipe 8a side to the air pipe 8b. Further, an air pipe 8c branched downstream of the second on-off valve 6b is connected to a pressurizing hole 20 (see FIG. 2) provided in the fixed part 2b. When the fluid to be supplied is air, the air piping 8c is adapted to supply air as a surface pressure adjusting fluid to the fixed portion 2b, as will be described later.

すなわち、上記構成において、工作機械における加工対象物に応じて第1の開閉バルブ6a、第2の開閉バルブ6bを切り換えることにより、送給される冷却用の流体の種類を選択して切り換えることができるとともに、特定の流体については、固定部2bに面圧調整用流体を送給することができる。したがって、図1に示す流体供給回路6は、複数の流体供給源から複数種類の流体のうちのいずれかを後述する嵌合孔13a内へ選択的に供給し、固定部2bの固定流路15dを介して回転部2aの回転流路10aへ送給するとともに、加圧開孔20に面圧調整用流体を送給する流体供給手段となっている(図2参照。)。そして、ロータリジョイント2および流体供給回路6は、複数の流体供給源から供給される複数種類の流体を、軸心廻りに回転する回転部2aの回転流路10aへ固定部2bの固定流路15dを介して選択的に送給する機能を有する回転シール機構を構成する。 That is, in the above configuration, by switching the first opening/closing valve 6a and the second opening/closing valve 6b according to the workpiece in the machine tool, the type of cooling fluid to be fed can be selected and switched, and for a specific fluid, a surface pressure adjustment fluid can be fed to the fixed part 2b. Therefore, the fluid supply circuit 6 shown in FIG. 1 selectively supplies one of a plurality of types of fluid from a plurality of fluid supply sources to the fitting hole 13a described later, feeds the fluid to the rotary flow path 10a of the rotating part 2a via the fixed flow path 15d of the fixed part 2b, and serves as a fluid supply means for feeding the surface pressure adjustment fluid to the pressurized opening 20 (see FIG. 2). The rotary joint 2 and the fluid supply circuit 6 constitute a rotary seal mechanism having the function of selectively feeding a plurality of types of fluid supplied from a plurality of fluid supply sources to the rotary flow path 10a of the rotating part 2a rotating around the axis via the fixed flow path 15d of the fixed part 2b.

次に、図2,図3,図4を参照して、ロータリジョイント2の詳細構造を説明する。図2において回転部2aは、軸心部に軸方向に貫通して回転流路10aが設けられ、外面に締結ねじ部10bが設けられたロータ10を主体としている。ロータ10は、締結ねじ部10bを締結孔4aに螺合させることによりスピンドル軸4にねじ締結され、Oリング12によってねじ締結部が密封される。これにより、回転流路10aはスピンドル軸4の流路孔4bと連通する。 Next, the detailed structure of the rotary joint 2 will be described with reference to Figures 2, 3, and 4. In Figure 2, the rotating part 2a is mainly composed of a rotor 10 having a rotation flow passage 10a that penetrates the shaft center in the axial direction and a fastening screw part 10b on the outer surface. The rotor 10 is screwed to the spindle shaft 4 by screwing the fastening screw part 10b into the fastening hole 4a, and the screw fastening part is sealed by an O-ring 12. As a result, the rotation flow passage 10a communicates with the flow passage hole 4b of the spindle shaft 4.

ロータ10の右側(固定部2bと対向する側)の側端面には、回転流路10aの開孔面を囲む配置で、円環状の環状凸部10cが形成されている。環状凸部10cの内側に形成された凹部には、第1のシールリング11が固定されている。第1のシールリング11はセラミックなどの耐摩耗性に富む硬質材料を、中央部に開口部11aを有する円環形状に成形したものである。第1のシールリング11は、平滑面に仕上げられた第1のシール面11bを外面側にした状態で環状凸部10cに固定される。そしてこの状態では、回転流路10aは開口部11aと連通して第1のシール面11bに開口する。すなわち、第1のシールリング11が固定されたロータ10は、回転部2aに設けられ側端面に回転流路10aが開口した第1のシール面11bを有する回転シール部となっている。 An annular convex portion 10c is formed on the right side end surface of the rotor 10 (the side facing the fixed portion 2b) so as to surround the aperture surface of the rotation flow path 10a. A first seal ring 11 is fixed to a recess formed inside the annular protrusion 10c. The first seal ring 11 is made of a hard material with high wear resistance, such as ceramic, and is formed into an annular shape having an opening 11a in the center. The first seal ring 11 is fixed to the annular convex portion 10c with the first seal surface 11b finished as a smooth surface facing outward. In this state, the rotating flow path 10a communicates with the opening 11a and opens to the first sealing surface 11b. That is, the rotor 10 to which the first seal ring 11 is fixed is a rotary seal portion having a first seal surface 11b provided on the rotary portion 2a and having a rotary flow path 10a opened at a side end surface.

次に、ケーシング3に装着される固定部2bの構造を説明する。ケーシング3の装着面3cには流路孔3bと連通して設けられた装着孔3aが開口している。装着孔3aには固定部2bの本体を構成する円筒形状のハウジング部材13に設けられた装着凸部13bが嵌合する。そして図3に示すように、等配された複数のボルト14を装着面3cに設けられたねじ孔3dに螺合させることにより、ハウジング部材13はケーシング3にボルト締結され、Oリング16によって装着凸部13bの嵌合部が密封される。ハウジング部材13の中心部には軸方向に貫通する嵌合孔13aが設けられており、さらに嵌合孔13aの内周面には、Oリング溝13c,13dが設けられている。 Next, the structure of the fixed part 2b attached to the casing 3 will be described. The mounting surface 3c of the casing 3 has an attachment hole 3a that is connected to the flow passage hole 3b. The attachment hole 3a is fitted with an attachment protrusion 13b provided on a cylindrical housing member 13 that constitutes the main body of the fixed part 2b. As shown in FIG. 3, the housing member 13 is bolted to the casing 3 by screwing a plurality of evenly spaced bolts 14 into threaded holes 3d provided on the mounting surface 3c, and the fitting portion of the mounting protrusion 13b is sealed by an O-ring 16. A fitting hole 13a that penetrates in the axial direction is provided in the center of the housing member 13, and O-ring grooves 13c and 13d are provided on the inner peripheral surface of the fitting hole 13a.

図2においてフローティングシート15は、一方側(図において回転部2aと対向する側)に円板形状のフランジ部15aが設けられ、他方側に固定流路15dが軸方向に貫通して形成された固定軸部15bを有する形状となっている。そして固定軸部15bは、ハウジング部材13の嵌合孔13aに軸方向の移動が許容された状態で嵌合する。 In FIG. 2, the floating seat 15 has a disk-shaped flange portion 15a on one side (the side facing the rotating portion 2a in the figure), and a fixed shaft portion 15b on the other side with a fixed flow passage 15d formed therethrough in the axial direction. The fixed shaft portion 15b fits into the fitting hole 13a of the housing member 13 in a state where axial movement is permitted.

フランジ部15aの左側(回転部2aと対向する側)の側端面には、固定流路15dの開孔面を囲む配置で、円環状の環状凸部15cが形成されている。環状凸部15cの内側に形成された凹部には、第2のシールリング17が固定されている。第2のシールリング17は第1のシールリング11と同様の硬質材料を中央部に開口部17aを有する円環形状に成形したものである。第2のシールリング17は、平滑面に仕上げられた第2のシール面17bを外面側にした状態で環状凸部15cに固定される。そしてこの状態では、固定流路15dは開口部17aと連通して第2のシール面17bに開口する。すなわち第2のシールリング17が固定されたフローティングシート15は、固定流路15dが軸方向に貫通して形成された固定軸部15bを有し、側端面に回転流路10aが開口した第2のシール面17bを有する固定シール部となっている。 On the left side end surface of the flange portion 15a (the side facing the rotating portion 2a), a circular annular convex portion 15c is formed in an arrangement surrounding the opening surface of the fixed flow passage 15d. A second seal ring 17 is fixed to a recess formed inside the annular convex portion 15c. The second seal ring 17 is made of the same hard material as the first seal ring 11 and is molded into a circular shape with an opening 17a in the center. The second seal ring 17 is fixed to the annular convex portion 15c with the second seal surface 17b, which is finished to a smooth surface, facing the outer surface. In this state, the fixed flow passage 15d communicates with the opening 17a and opens to the second seal surface 17b. In other words, the floating seat 15 to which the second seal ring 17 is fixed has a fixed shaft portion 15b formed with the fixed flow passage 15d penetrating in the axial direction, and is a fixed seal portion having a second seal surface 17b with the rotating flow passage 10a opening on the side end surface.

図4を参照して、フローティングシート15の詳細形状を説明する。フランジ部15aは図3に示すボルト14の位置に対応して等配位置で切欠き部15jが設けられており、フローティングシート15をハウジング部材13に装着した状態で、ハウジング部材13のケーシング3へのボルト締結が可能となっている。また第2のシールリング17の第2のシール面17bには、複数のシール面潤滑用の凹部17cが形成されている。凹部17cは、第2のシール面17bが第1のシール面11bと密着して面シール部を形成した状態において、開口部17a内の流体を第1のシール面11bと第2のシール面17b相互の摺動面に導いて潤滑性を向上させる機能を有している。なお凹部17cは必須ではなく、対象とする流体の特性やシール面圧値、使用回転数などの摺動条件によっては設ける必要がない場合がある。 The detailed shape of the floating seat 15 will be described with reference to FIG. 4. The flange portion 15a is provided with cutout portions 15j at equal intervals corresponding to the positions of the bolts 14 shown in FIG. 3, and when the floating seat 15 is attached to the housing member 13, the housing member 13 can be bolted to the casing 3. In addition, the second seal surface 17b of the second seal ring 17 is formed with a plurality of recesses 17c for sealing surface lubrication. The recesses 17c have the function of guiding the fluid in the opening 17a to the sliding surface between the first seal surface 11b and the second seal surface 17b to improve lubrication when the second seal surface 17b is in close contact with the first seal surface 11b to form a surface seal portion. Note that the recesses 17c are not essential, and may not be required depending on the sliding conditions such as the characteristics of the target fluid, the seal surface pressure value, and the operating speed.

固定軸部15bは、長手方向の中間部に設けられた段差部15gによって、第2のシールリング17に近接した位置に設けられた外径D1の小径部15eと、外径D1よりも大きく嵌合孔13aに嵌合するサイズの外径D2で設けられた大径部15fとに区分されている。ここで大径部15fの側端面15hにおける側面積、すなわち外径D2の円から内径dの固定流路15dの部分を除いた側面積はA1となっており、また段差部15gにおいて外径D2の円から小径部15eの断面積を除いた側面積はA2となっている。 The fixed shaft portion 15b is divided by a step portion 15g provided in the middle portion in the longitudinal direction into a small diameter portion 15e with an outer diameter D1 provided at a position close to the second seal ring 17, and a large diameter portion 15f with an outer diameter D2 larger than the outer diameter D1 and sized to fit into the fitting hole 13a. Here, the side area of the side end face 15h of the large diameter portion 15f, that is, the side area obtained by removing the portion of the fixed flow passage 15d with an inner diameter d from the circle of the outer diameter D2, is A1, and the side area obtained by removing the cross-sectional area of the small diameter portion 15e from the circle of the outer diameter D2 at the step portion 15g is A2.

図2に示すように、固定軸部15bを嵌合孔13aに嵌合させた状態において、Oリング溝13c,13d(図3参照。)はそれぞれ固定軸部15bにおける小径部15e、大径部15fの位置に有る。Oリング溝13cはOリング21aの装着用溝である。Oリング21aがOリング溝13c内に装着された状態では、第1の軸シール部21を構成する。 As shown in FIG. 2, when the fixed shaft portion 15b is fitted into the fitting hole 13a, the O-ring grooves 13c and 13d (see FIG. 3) are located at the small diameter portion 15e and the large diameter portion 15f of the fixed shaft portion 15b, respectively. The O-ring groove 13c is a groove for mounting the O-ring 21a. When the O-ring 21a is mounted in the O-ring groove 13c, it constitutes the first shaft seal portion 21.

Oリング溝13cは、Oリング21aを装着した時、Oリング外周側が溝底に接触しない深さを有すると共に、Oリング断面太さより適宜幅広い溝幅を有するように形成されている。Oリング21aの内径は、Oリング溝13cに装着されたとき、固定軸部15bの小径部15eの外周に全周線接触する程度の大きさである。 The O-ring groove 13c is formed to have a depth such that the outer peripheral side of the O-ring does not come into contact with the groove bottom when the O-ring 21a is attached, and to have a groove width appropriately wider than the cross-sectional thickness of the O-ring. The inner diameter of the O-ring 21a is large enough to bring the entire circumference into contact with the outer periphery of the small diameter portion 15e of the fixed shaft portion 15b when the O-ring 21a is installed in the O-ring groove 13c.

Oリング溝13dはOリング22aの装着用溝である。Oリング溝13dにはOリング22aの他、押圧用スプリング26が装着される。Oリング22aおよび押圧用スプリング26がOリング溝13d内に装着された状態では、第2の軸シール部22を構成する。 The O-ring groove 13d is a groove for mounting the O-ring 22a. In addition to the O-ring 22a, the pressure spring 26 is mounted in the O-ring groove 13d. When the O-ring 22a and the pressure spring 26 are mounted in the O-ring groove 13d, they form the second shaft seal portion 22.

Oリング溝13dは、Oリング22aを装着した時、Oリング外周側が溝底13eに接触しない深さを有すると共に、Oリング断面太さより適宜幅広い溝幅を有するように形成されている。Oリング22aの内径は、Oリング溝13dに装着されたとき、固定軸部15bの大径部15fの外周に全周線接触する程度の大きさである。すなわち、Oリング22aは圧縮状態でセットするのではなく、自由状態でセットして、単にOリング溝13dの低圧側側壁13g(図5参照。)と固定軸部15bの摺動面とに接触させる構造としている。 The O-ring groove 13d is formed so that when the O-ring 22a is attached, the outer periphery of the O-ring does not contact the groove bottom 13e, and the groove width is appropriately wider than the cross-sectional thickness of the O-ring. The inner diameter of the O-ring 22a is large enough that when attached to the O-ring groove 13d, it makes full circumferential contact with the outer periphery of the large diameter portion 15f of the fixed shaft portion 15b. In other words, the O-ring 22a is not set in a compressed state, but is set in a free state, and is simply made to contact the low-pressure side wall 13g (see Figure 5) of the O-ring groove 13d and the sliding surface of the fixed shaft portion 15b.

Oリング22aの押圧用スプリング26は、Oリング22aをOリング溝13dの低圧側、つまりロータ10側に押圧させることにより、低圧側に生じる隙間を密閉しシール作用を行なわせるものである。押圧用スプリング26は、図6(イ)に示すように、スプリング材によりOリング22aと略同一の内外径を有し周面を軸心方向に波打ち状体とした波打ち状体部26aに形成してリング状に設けられたウェーブワッシャである。波の周期の数は3つ以上としている。 The pressing spring 26 of the O-ring 22a is used to press the O-ring 22a toward the low-pressure side of the O-ring groove 13d, that is, toward the rotor 10, thereby sealing the gap created on the low-pressure side and performing a sealing action. As shown in FIG. 6(a), the pressing spring 26 is formed by a spring material into a corrugated body portion 26a having approximately the same inner and outer diameters as the O-ring 22a and whose peripheral surface is corrugated in the axial direction. This is a ring-shaped wave washer. The number of wave periods is three or more.

押圧用スプリング26の押圧力は軸摺動時に摺動抵抗による外力より高くなるように、全体の押圧力が5N以上に設定されている。また、Oリング溝13dはOリング22aおよび押圧用スプリング26の装着時に押圧用スプリング26の波型が失われない空間を有しており、Oリング22aには押圧用スプリング26の波の山の頂上部分が当たるが、その押圧力が1山あたり25Nを超えないように、すなわち、1山あたり25N以下となるように押圧用スプリング26のバネ定数と装着時のバネの圧縮距離が設定されている。 The total pressing force of the pressing spring 26 is set to 5N or more so that it is higher than the external force caused by the sliding resistance when the shaft slides. In addition, the O-ring groove 13d has a space that does not lose the wave shape of the pressing spring 26 when the O-ring 22a and pressing spring 26 are attached, and the tops of the waves of the pressing spring 26 come into contact with the O-ring 22a, but the spring constant of the pressing spring 26 and the compression distance of the spring when attached are set so that the pressing force does not exceed 25N per crest, that is, is 25N or less per crest.

なお、本実施の形態の押圧用スプリング26はスプリング材として樹脂のPTFE(ポリテトラフルオロエチレン(テフロン(登録商標)))を使用して製作されているが、他の樹脂製またはエラストマ製とすることができる。 Although the pressing spring 26 of this embodiment is manufactured using the resin PTFE (polytetrafluoroethylene (Teflon (registered trademark)) as a spring material, it may be made of other resin or elastomer. be able to.

図5はそのセット状態を示している。押圧用スプリング26はOリング22aの側面を高圧側から低圧側に押圧するように、つまりOリング溝13d内でOリング22aより高圧側にセットされる。この場合、波打ち状体部26aは、背面側を溝側壁に接地してOリング22aを押圧し、Oリング22aをOリング溝13dの低圧側側壁13gに全周均等に密着させる。 Figure 5 shows the set state. The pressing spring 26 is set so as to press the side of the O-ring 22a from the high pressure side to the low pressure side, that is, on the higher pressure side than the O-ring 22a within the O-ring groove 13d. In this case, the corrugated body portion 26a presses the O-ring 22a with its back side in contact with the groove side wall, and the O-ring 22a is evenly attached to the low pressure side wall 13g of the O-ring groove 13d all around.

上記構成により、第1の軸シール部21、第2の軸シール部22は、嵌合孔13aに固定軸部15bが嵌合した状態において、嵌合孔13aの内周面と小径部15eおよび大径部15fとの間の隙間27(図5参照。)をそれぞれ密封する。この状態において、嵌合孔13a内の流体の圧力は、受圧面積がA1の側端面15hに作用する。 With the above configuration, when the fixed shaft portion 15b is fitted into the fitting hole 13a, the first shaft seal portion 21 and the second shaft seal portion 22 each seal the gap 27 (see FIG. 5) between the inner circumferential surface of the fitting hole 13a and the small diameter portion 15e and the large diameter portion 15f. In this state, the pressure of the fluid inside the fitting hole 13a acts on the side end surface 15h with a pressure-receiving area of A1.

ハウジング部材13には、図1に示すエア配管8cと接続される加圧開孔20が設けられている。加圧開孔20は、第1の軸シール部21および第2の軸シール部22の間において、小径部15eと嵌合孔13aの内周面との間の円環状隙間23に開孔する。そしてこの状態で、第2の流体供給源7bからエア配管8cを介してエアを送給することにより、円環状隙間23内に面圧調整流体としてのエアが送給される。円環状隙間23内の流体の圧力は、受圧面積がA2の段差部15gに作用する。 The housing member 13 is provided with a pressurized aperture 20 connected to the air pipe 8c shown in FIG. 1. The pressurized aperture 20 opens in the annular gap 23 between the small diameter portion 15e and the inner circumferential surface of the fitting hole 13a, between the first shaft seal portion 21 and the second shaft seal portion 22. In this state, air is supplied from the second fluid supply source 7b through the air pipe 8c, so that air is supplied as a surface pressure adjusting fluid into the annular gap 23. The pressure of the fluid in the annular gap 23 acts on the step portion 15g with a pressure receiving area A2.

流路孔3b内に供給対象の流体が送給されることにより、この流体圧は固定軸部15bの他方側(第2のシールリング17の反対側)の側端面15hに作用する。これにより、固定軸部15bは嵌合孔13a内で回転部2a側へスライドし、第2のシールリング17は第1のシールリング11に対して押圧される。この押圧力は第2のシール面17bと第1のシール面11bとを相互に密着させ、これにより固定流路15dから軸廻りに回転状態の回転流路10aへ送給される流体の漏洩を防止する面シール部18が形成される。このフローティングシート15のスライドにおいて、フランジ部15aのねじ孔15i(図4)に螺設されたボルト24およびボルト24を外包する円筒カラー25が、ハウジング部材13に軸方向に設けられたガイド孔13f内を摺動することにより、フローティングシート15の軸方向の移動がガイドされるとともに、軸廻りの廻り止めが行われる。 When the fluid to be supplied is fed into the flow passage hole 3b, the fluid pressure acts on the side end face 15h on the other side (opposite the second seal ring 17) of the fixed shaft portion 15b. As a result, the fixed shaft portion 15b slides toward the rotating portion 2a inside the fitting hole 13a, and the second seal ring 17 is pressed against the first seal ring 11. This pressing force brings the second seal surface 17b and the first seal surface 11b into close contact with each other, thereby forming a face seal portion 18 that prevents leakage of the fluid fed from the fixed flow passage 15d to the rotating flow passage 10a that is rotating around the axis. When the floating seat 15 slides, the bolt 24 screwed into the screw hole 15i (Figure 4) of the flange portion 15a and the cylindrical collar 25 surrounding the bolt 24 slide within the guide hole 13f provided in the axial direction of the housing member 13, thereby guiding the axial movement of the floating seat 15 and preventing it from rotating around the axis.

ロータリジョイント2の作動状態においては、送給される流体の圧力によるフローティングシート15の進出と、スピンドル軸4の進退動作によって、面シール部18のシール面の接離が行われる。すなわちフローティングシート15が後退して第1のシール面11bと第2のシール面17bとが相互に離隔した状態において、嵌合孔13a内に流路孔3bを介して流体が送給されることによりフローティングシート15が前進(矢印a方向)し、第1のシール面11bが第2のシール面17bに当接して面シール部18が形成される。 When the rotary joint 2 is in operation, the sealing surface of the face seal portion 18 is brought into contact and separated by the advancing movement of the floating seat 15 due to the pressure of the supplied fluid and the movement of the spindle shaft 4 back and forth. That is, in a state where the floating sheet 15 is retreated and the first sealing surface 11b and the second sealing surface 17b are separated from each other, the fluid is fed into the fitting hole 13a through the channel hole 3b. As a result, the floating sheet 15 moves forward (in the direction of arrow a), and the first sealing surface 11b comes into contact with the second sealing surface 17b, forming a surface seal portion 18.

そしてスピンドル軸4が固定部2bに対して相対的に前進(矢印d方向)することにより、フローティングシート15は後退(矢印b方向)し、フランジ部15aがハウジング部材13に近接した位置に復帰する。そしてこの状態からスピンドル軸4を相対的に後退(矢印c方向)させることにより、第1のシール面11bと第2のシール面17bとが相互に離隔した状態に戻る。このとき、Oリング22aは押圧用スプリング26に押され、固定軸部15bとOリング溝13dの低圧側側壁13gとの接触状態に戻るため、次回の流体供給時に漏れを発生させずに良好なシール性を確保できる。なお、この押圧用スプリング26の押圧力が1山あたり25Nを超える場合、Oリング22aが過度の圧縮による変形で、固定軸部15bやOリング溝13dの低圧側側壁13gとの間に隙間が生じ、良好なシール性を確保できなくなる。 Then, as the spindle shaft 4 advances (in the direction of arrow d) relative to the fixed portion 2b, the floating seat 15 retreats (in the direction of arrow b), and the flange portion 15a returns to a position close to the housing member 13. Then, by moving the spindle shaft 4 backward (in the direction of arrow c) from this state, the first seal surface 11b and the second seal surface 17b return to a state in which they are separated from each other. At this time, the O-ring 22a is pressed by the pressing spring 26 and returns to a state of contact between the fixed shaft portion 15b and the low-pressure side wall 13g of the O-ring groove 13d, so that good sealing can be ensured without leakage the next time fluid is supplied. Note that if the pressing force of the pressing spring 26 exceeds 25N per peak, the O-ring 22a will be deformed due to excessive compression, causing a gap between the fixed shaft portion 15b and the low-pressure side wall 13g of the O-ring groove 13d, making it impossible to ensure good sealing.

次に、図7,図8を参照して、複数種類の流体を送給する場合におけるロータリジョイント2の動作を説明する。図7、図8は送給される流体がそれぞれ液体クーラント、エアである場合を示している。まず、供給される流体が液体クーラントである場合について説明する。 Next, with reference to FIGS. 7 and 8, the operation of the rotary joint 2 in the case of feeding a plurality of types of fluid will be described. FIGS. 7 and 8 show cases in which the fluids to be supplied are liquid coolant and air, respectively. First, a case where the supplied fluid is a liquid coolant will be described.

図7において、第1の開閉バルブ6aを開にすることにより、嵌合孔13a内には第1の流体供給源7aから液体クーラント(圧力P1)が送給される。この液体クーラントは固定流路15dを介して回転流路10aへ流通する。このとき嵌合孔13a内において圧力P1が側端面15hに作用し、側端面15hの受圧面積A1(図4参照。)に見合った流体力F(L)が固定軸部15bに作用する。そして面シール部18には、流体力F(L)から第1の軸シール部21、第2の軸シール部22による摺動抵抗f1,f2を減じた押圧力F1が作用する。この押圧力F1を第1のシール面11bと第2のシール面17bが接触するシール面積で除した値が、面シール部18のシール面圧値となる。 In FIG. 7, by opening the first opening/closing valve 6a, liquid coolant (pressure P1) is supplied from the first fluid supply source 7a into the fitting hole 13a. This liquid coolant flows through the fixed flow path 15d to the rotary flow path 10a. At this time, pressure P1 acts on the side end surface 15h in the fitting hole 13a, and a fluid force F (L) corresponding to the pressure-receiving area A1 (see FIG. 4) of the side end surface 15h acts on the fixed shaft portion 15b. Then, a pressing force F1, which is the fluid force F (L) minus the sliding resistances f1 and f2 of the first shaft seal portion 21 and the second shaft seal portion 22, acts on the face seal portion 18. The value obtained by dividing this pressing force F1 by the seal area where the first seal surface 11b and the second seal surface 17b contact each other, is the seal surface pressure value of the face seal portion 18.

次に供給される流体がエアである場合について説明する。図8において、第2の開閉バルブ6bを開にすることにより、嵌合孔13a内には、第2の流体供給源7bから逆止弁6cを通過してエア(圧力P2)が送給されるとともに、加圧開孔20にも同様にエア(圧力P2)が送給される。嵌合孔13a内に送給されたエアは固定流路15dを介して回転流路10aへ流通する。このとき嵌合孔13a内において圧力P2が側端面15hに作用し、受圧面積A1(図4参照。)に見合った流体力F(G1)が固定軸部15bに作用する。 Next, we will explain the case where the fluid supplied is air. In FIG. 8, by opening the second opening/closing valve 6b, air (pressure P2) is supplied from the second fluid supply source 7b through the check valve 6c into the fitting hole 13a, and air (pressure P2) is also supplied to the pressurized opening 20. The air supplied into the fitting hole 13a flows into the rotating flow path 10a via the fixed flow path 15d. At this time, pressure P2 acts on the side end surface 15h inside the fitting hole 13a, and a fluid force F (G1) commensurate with the pressure-receiving area A1 (see FIG. 4) acts on the fixed shaft portion 15b.

また加圧開孔20に送給されたエアは円環状隙間23内において段差部15gに作用し、受圧面積A2(図4参照)に見合った流体力F(G2)が、流体力F(G1)と反対方向に作用する。そして面シール部18には、流体力F(G1)から前述の摺動抵抗f1,f2および流体力F(G2)を減じた押圧力F2が作用する。この場合には押圧力F2を前述のシール面積で除した値がシール面圧値となる。 The air fed to the pressurized opening 20 acts on the step 15g within the annular gap 23, and a fluid force F (G2) corresponding to the pressure-receiving area A2 (see FIG. 4) acts in the opposite direction to the fluid force F (G1). A pressing force F2, which is the fluid force F (G1) minus the aforementioned sliding resistances f1, f2 and the fluid force F (G2), acts on the face seal portion 18. In this case, the value obtained by dividing the pressing force F2 by the aforementioned seal area is the seal face pressure value.

ここでロータリジョイントにおけるシール面圧について説明する。回転摺動面を密着させて流体のシールを行う回転シール機構においては、対象となる流体の特性や供給圧に応じた適正なシール面圧値を設定する必要がある。例えば本実施の形態に示すように比較的高い供給圧(例えば1Mpa~20Mpa)で供給される場合が多い液体クーラントが対象である場合には、シール面からのリークを極力防止するため、供給圧とほぼ同レベルの圧力のシール面圧値が設定される。 Here, we will explain the seal surface pressure in a rotary joint. In a rotary seal mechanism that seals a fluid by bringing rotating sliding surfaces into close contact, it is necessary to set an appropriate seal surface pressure value according to the characteristics and supply pressure of the target fluid. For example, as shown in this embodiment, when the target is liquid coolant, which is often supplied at a relatively high supply pressure (e.g., 1 MPa to 20 MPa), a seal surface pressure value is set at approximately the same level as the supply pressure to prevent leakage from the seal surface as much as possible.

これに対し、低い供給圧(例えば0.1Mpa~1Mpa)で用いられるエアを対象とする場合には、シール面の摺動による損耗を極力防ぐため、シール面圧を供給圧の半分以下とすることが求められる。これは液体を供給対象とする場合には、シール面に侵入した液体の薄膜が摺動面を潤滑する潤滑膜として作用するのに対し、エアの場合には、オイルミストを混入するなどの潤滑対策が施されている場合を除き、一般にはこのような潤滑作用がないことによる。 On the other hand, when targeting air used at low supply pressures (for example, 0.1Mpa to 1Mpa), the seal surface pressure should be less than half of the supply pressure to prevent wear and tear on the seal surface due to sliding. That is required. When supplying liquid, the thin film of liquid that enters the seal surface acts as a lubricating film that lubricates the sliding surface, whereas when supplying air, oil mist is mixed in to lubricate the sliding surface. This is generally due to the absence of such lubrication, unless countermeasures are taken.

このように、供給圧や所望のシール面圧値が異なる流体を供給対象とする場合には、供給圧に対するシール面圧値の比を流体に応じて変更する必要がある。ここで、面シール部のシール面積はいずれの流体についても共通であることから、供給圧に対するシール面圧値の比を変更するには、流体圧が作用する受圧面積を流体の種類に応じて異ならせる必要がある。本実施の形態においては、図8に示すように、低いシール面圧値が求められるエアを対象とする場合において面シール部18に作用する押圧力を発生させる実質的な受圧面積は(A1-A2)であり、液体クーラントを対象とする場合における受圧面積A1と異なるものとなっている。 In this way, when fluids with different supply pressures and desired seal surface pressure values are to be supplied, it is necessary to change the ratio of the seal surface pressure value to the supply pressure depending on the fluid. Here, since the seal area of the face seal part is the same for all fluids, in order to change the ratio of the seal face pressure value to the supply pressure, the pressure receiving area on which the fluid pressure acts must be changed depending on the type of fluid. It needs to be different. In the present embodiment, as shown in FIG. 8, when the target is air for which a low seal surface pressure value is required, the substantial pressure receiving area that generates the pressing force acting on the surface seal portion 18 is (A1- A2), which is different from the pressure receiving area A1 in the case of liquid coolant.

すなわち、図8に示す場合においては、加圧開孔20を介して面圧調整流体としてのエアを円環状隙間23内に送給して段差部15gにエア圧(面圧調整流体圧)を作用させることにより、固定シール部であるフローティングシート15に、側端面15hに作用する流体圧による押圧力F(G1)と反対方向の流体力F(G2)を作用させ、面シール部18のシール面圧を低減させるようにしている。 In the case shown in FIG. 8, air is fed into the annular gap 23 as a surface pressure adjusting fluid through the pressurized opening 20 to apply air pressure (surface pressure adjusting fluid pressure) to the step portion 15g, thereby applying a fluid force F (G2) to the floating sheet 15, which is the fixed seal portion, in the opposite direction to the pressing force F (G1) due to the fluid pressure acting on the side end surface 15h, thereby reducing the sealing surface pressure of the face seal portion 18.

そしてロータリジョイント2の設計に際しては、図7に示す押圧力F1による面シール部18のシール面圧値が、圧力P1の液体クーラントについての適正値となるように、また図8に示す押圧力F2による面シール部18のシール面圧値が、圧力P2のエアについての適正値となるように、各部寸法を設定する。すなわち、所与の設計数値データとしての前述の圧力P1,P2,各流体についての適正なシール面圧値、前述の摺動抵抗f1,f2などに基づき、小径部15e、大径部15fの径寸法D1,D2、固定流路15dの径寸法dなどが決定される。 When designing the rotary joint 2, the dimensions of each part are set so that the seal surface pressure value of the face seal part 18 due to the pressing force F1 shown in Figure 7 is an appropriate value for liquid coolant at pressure P1, and the seal surface pressure value of the face seal part 18 due to the pressing force F2 shown in Figure 8 is an appropriate value for air at pressure P2. In other words, the diameter dimensions D1, D2 of the small diameter part 15e and the large diameter part 15f, the diameter dimension d of the fixed flow passage 15d, etc. are determined based on the above-mentioned pressures P1, P2, the appropriate seal surface pressure values for each fluid, the above-mentioned sliding resistances f1, f2, etc., which are given design numerical data.

本実施の形態に示すロータリジョイント2において、面圧調整エアの供給を止めた場合、押圧用スプリング26によってOリング溝13dの低圧側側壁13gに押圧されているOリング22aが、この押圧用スプリング26の押圧力より高い面圧調整エアの残圧により押圧用スプリング26による押圧力と反対方向の力によって押し返されることにより脱圧される。したがって、面圧調整エアの供給停止時に内圧が掛かったままとなるのを防止することができ、第1の軸シール部21および第2の軸シール部22の残圧による面シール部18の動作不良を解消することができる。 In the rotary joint 2 shown in this embodiment, when the supply of surface pressure adjustment air is stopped, the O-ring 22a pressed against the low-pressure side wall 13g of the O-ring groove 13d by the pressing spring 26 is moved by the pressing spring 26. The remaining pressure of the surface pressure adjusting air, which is higher than the pressing force of the pressing spring 26, is pushed back by a force in the opposite direction to the pressing force of the pressing spring 26, and the pressure is released. Therefore, it is possible to prevent the internal pressure from remaining applied when the supply of surface pressure adjustment air is stopped, and the surface seal portion 18 operates due to the residual pressure of the first shaft seal portion 21 and the second shaft seal portion 22. Defects can be resolved.

本発明の流体送給機構における回転シール機構およびロータリジョイントは、面圧調整を合理的に行うことができるという特徴を有し、工作機械の主軸などの回転部に液体クーラントとエアを送給する用途に有用である。 The rotary seal mechanism and rotary joint in the fluid feeding mechanism of the present invention have the feature that surface pressure can be adjusted rationally, and are used to feed liquid coolant and air to rotating parts such as the main shaft of a machine tool. Useful for applications.

1 流体送給機構
2 ロータリジョイント
2a 回転部
2b 固定部
4 スピンドル軸
6 流体供給回路
7 流体供給部
7a 第1の流体供給源
7b 第2の流体供給源
10 ロータ
10a 回転流路
11 第1のシールリング
11b 第1のシール面
13 ハウジング部材
13a 嵌合孔
13d Oリング溝
13e 溝底
13g 低圧側側壁
15 フローティングシート
15a フランジ部
15b 固定軸部
15d 固定流路
15e 小径部
15f 大径部
15g 段差部
16 Oリング
17 第2のシールリング
17b 第2のシール面
18 面シール部
20 加圧開孔
21 第1の軸シール部
21a Oリング
22 第2の軸シール部
22a Oリング
23 円環状隙間
26 押圧用スプリング
1 Fluid supply mechanism 2 Rotary joint 2a Rotating part 2b Fixed part 4 Spindle shaft 6 Fluid supply circuit 7 Fluid supply part 7a First fluid supply source 7b Second fluid supply source 10 Rotor 10a Rotating flow path 11 First seal Ring 11b First sealing surface 13 Housing member 13a Fitting hole 13d O-ring groove 13e Groove bottom 13g Low pressure side wall 15 Floating seat 15a Flange portion 15b Fixed shaft portion 15d Fixed flow path 15e Small diameter portion 15f Large diameter portion 15g Step portion 16 O-ring 17 Second seal ring 17b Second seal surface 18 Face seal part 20 Pressure opening 21 First shaft seal part 21a O-ring 22 Second shaft seal part 22a O-ring 23 Annular gap 26 For pressing spring

Claims (2)

軸方向の回転流路が設けられた回転部および軸方向の固定流路が設けられた固定部を同軸配置してなり、2つの流体供給源から供給され供給圧と適正なシール面圧値との比が異なる2種類の流体を軸心廻りに回転する前記回転部の回転流路へ前記固定流路を介して選択的に送給する流体送給機構における回転シール機構であって、
前記回転部に設けられ側端面に前記回転流路が開口した第1のシール面を有する回転シール部と、
前記固定流路が前記軸方向に貫通して形成された固定軸部を有し、一方側の側端面に前記固定流路が開口した第2のシール面を有する固定シール部と、
前記固定部の本体を構成するハウジング部材に設けられ前記固定軸部が前記軸方向の移動が許容された状態で嵌合する嵌合孔と、
前記固定軸部を、前記嵌合孔に嵌合する軸径で設けられた大径部およびこの大径部よりも小さい軸径で前記第2のシール面側に近接して設けられた小径部に区分する段差部と、
前記嵌合孔に前記固定軸部が嵌合した状態において前記嵌合孔の内周面と前記小径部および大径部との間の隙間をそれぞれシールする第1の軸シール部および第2の軸シール部と、
前記第1の軸シール部および第2の軸シール部の間において前記小径部と前記嵌合孔の内周面との間の隙間に開孔し、前記隙間内に面圧調整流体を送給する加圧開孔と、
前記複数の流体供給源から前記複数種類の流体のうちのいずれかを前記嵌合孔内へ選択的に供給して前記固定流路を介して前記回転流路へ送給するとともに、前記加圧開孔に面圧調整用流体を送給する流体供給手段とを備え、
前記第2の軸シール部は、Oリングが当該Oリングの装着用溝に自由状態で装着され、かつ前記装着用溝の低圧側の側面および前記固定軸部との摺動面の全周にわたって接触可能に配置されるとともに前記装着用溝内に設けられ軸心方向に波打ち状体とした樹脂製またはエラストマ製のウェーブワッシャによって前記装着用溝の低圧側の側面に全体の押圧力が5N以上かつ1山あたりの押圧力が25N以下で押圧され、かつ前記面圧調整流体の供給停止時の残圧により前記ウェーブワッシャによる押圧力と反対方向の力を作用させて脱圧させるものであり、
前記固定軸部の他方側の側端面に前記供給された流体の流体圧を作用させて前記固定シール部を前記回転シール部に対して押圧することにより、前記第1のシール面と第2のシール面とを相互に密着させて面シール部を形成し、
前記加圧開孔を介して前記面圧調整流体を前記隙間内に送給して前記段差部に面圧調整流体圧を作用させることにより、前記固定シール部に前記流体圧による押圧力と反対方向の力を作用させ、前記面シール部のシール面圧を低減させることを特徴とする流体送給機構における回転シール機構。
A rotary seal mechanism in a fluid supply mechanism, which comprises a rotary part provided with an axial rotary flow passage and a fixed part provided with an axial fixed flow passage, and which selectively supplies two types of fluids, which are supplied from two fluid supply sources and have different ratios between supply pressure and appropriate seal surface pressure value, to the rotary flow passage of the rotary part rotating about an axis, via the fixed flow passage,
a rotary seal portion provided on the rotary portion and having a first seal surface on a side end surface of the rotary flow path;
a stationary seal portion having a stationary shaft portion with the stationary flow passage formed therethrough in the axial direction and having a second seal surface on one side end surface of the stationary flow passage opening thereto;
a fitting hole provided in a housing member constituting a main body of the fixed portion, into which the fixed shaft portion is fitted while allowing movement in the axial direction;
a step portion that divides the fixed shaft portion into a large diameter portion having a shaft diameter that fits into the fitting hole and a small diameter portion having a shaft diameter smaller than that of the large diameter portion and provided close to the second seal surface side;
a first shaft seal portion and a second shaft seal portion that seal gaps between an inner circumferential surface of the fitting hole and the small diameter portion and between the inner circumferential surface of the fitting hole and the large diameter portion when the fixed shaft portion is fitted into the fitting hole;
a pressurizing hole that is opened in a gap between the small diameter portion and an inner circumferential surface of the fitting hole between the first shaft seal portion and the second shaft seal portion and that supplies a surface pressure adjusting fluid into the gap;
a fluid supply means for selectively supplying any one of the plurality of types of fluid from the plurality of fluid supply sources into the fitting hole and feeding the fluid to the rotary flow path via the fixed flow path, and for feeding a surface pressure adjusting fluid to the pressurizing opening,
the second shaft seal portion is configured such that an O-ring is freely mounted in the mounting groove of the O-ring, and is arranged so as to be in contact with the low-pressure side of the mounting groove and the entire circumference of the sliding surface with the fixed shaft portion , and a resin or elastomer wave washer is provided in the mounting groove and corrugated in the axial direction, and presses against the low-pressure side of the mounting groove with an overall pressing force of 5 N or more and a pressing force per crest of 25 N or less, and the residual pressure when the supply of the surface pressure adjusting fluid is stopped applies a force in the opposite direction to the pressing force of the wave washer to release the pressure,
a fluid pressure of the supplied fluid is applied to the other side end surface of the stationary shaft portion to press the stationary seal portion against the rotary seal portion, thereby bringing the first seal surface and the second seal surface into close contact with each other to form a face seal portion;
A rotary seal mechanism in a fluid supply mechanism, characterized in that the surface pressure adjustment fluid is supplied into the gap through the pressurized opening, and a surface pressure adjustment fluid pressure is applied to the step portion, thereby applying a force to the fixed seal portion in the opposite direction to the pressing force due to the fluid pressure, thereby reducing the sealing surface pressure of the face seal portion.
軸方向の回転流路が設けられた回転部および軸方向の固定流路が設けられた固定部を同軸配置して成り、流体供給源から供給される流体を軸心廻りに回転する前記回転部の回転流路へ前記固定流路を介して送給する流体送給機構に用いられるロータリジョイントであって、
前記回転部に設けられ側端面に前記回転流路が開口した第1のシール面を有する回転シール部と、
前記固定流路が前記軸方向に貫通して形成された固定軸部を有し、一方側の側端面に前記固定流路が開口した第2のシール面を有する固定シール部と、
前記固定部の本体を構成するハウジング部材に設けられ前記固定軸部が前記軸方向の移動が許容された状態で嵌合する嵌合孔と、
前記固定軸部を、前記嵌合孔に嵌合する軸径で設けられた大径部およびこの大径部よりも小さい軸径で前記第2のシール面側に近接して設けられた小径部に区分する段差部と、
前記嵌合孔に前記固定軸部が嵌合した状態において前記嵌合孔の内周面と前記小径部および大径部との間の隙間をそれぞれ密封する第1の軸シール部および第2の軸シール部と、
前記第1の軸シール部および第2の軸シール部の間において前記小径部と前記嵌合孔の内周面との間の隙間に開孔し、前記隙間内に面圧調整流体を送給する加圧開孔とを備え、
前記第2の軸シール部は、Oリングが当該Oリングの装着用溝に自由状態で装着され、かつ前記装着用溝の低圧側の側面および前記固定軸部との摺動面の全周にわたって接触可能に配置されるとともに前記装着用溝内に設けられ軸心方向に波打ち状体とした樹脂製またはエラストマ製のウェーブワッシャによって前記装着用溝の低圧側の側面に全体の押圧力が5N以上かつ1山あたりの押圧力が25N以下で押圧され、かつ前記面圧調整流体の供給停止時の残圧により前記ウェーブワッシャによる押圧力と反対方向の力を作用させて脱圧させるものであり、
前記流体供給源から前記嵌合孔内へ前記流体を供給して前記固定軸部の他方側の側端面に流体圧を作用させて、前記固定シール部を前記回転シール部に対して押圧することにより、前記第1のシール面と第2のシール面とを相互に密着させて面シール部を形成し、
前記加圧開孔を介して前記面圧調整流体を前記隙間内に送給して前記段差部に面圧調整流体圧を作用させることにより、前記固定シール部に前記流体圧による押圧力と反対方向の力を作用させ、前記面シール部のシール面圧を低減させることを特徴とするロータリジョイント。
A rotary joint used in a fluid supply mechanism that comprises a rotating part having an axial rotary flow passage and a fixed part having an axial fixed flow passage, the rotary joint being used in a fluid supply mechanism that supplies a fluid supplied from a fluid supply source to the rotary flow passage of the rotating part that rotates about an axis, via the fixed flow passage, the rotary joint comprising:
a rotary seal portion provided on the rotary portion and having a first seal surface on a side end surface of the rotary flow path;
a stationary seal portion having a stationary shaft portion with the stationary flow passage formed therethrough in the axial direction and having a second seal surface on one side end surface of the stationary flow passage opening thereto;
a fitting hole provided in a housing member constituting a main body of the fixed portion, into which the fixed shaft portion is fitted while allowing movement in the axial direction;
a step portion that divides the fixed shaft portion into a large diameter portion having a shaft diameter that fits into the fitting hole and a small diameter portion having a shaft diameter smaller than that of the large diameter portion and provided close to the second seal surface side;
a first shaft seal portion and a second shaft seal portion that seal gaps between an inner circumferential surface of the fitting hole and the small diameter portion and between the inner circumferential surface of the fitting hole and the large diameter portion when the fixed shaft portion is fitted into the fitting hole;
a pressurizing hole that is opened in a gap between the small diameter portion and an inner circumferential surface of the fitting hole between the first shaft seal portion and the second shaft seal portion and supplies a surface pressure adjusting fluid into the gap,
the second shaft seal portion is configured such that an O-ring is freely mounted in the mounting groove of the O-ring, and is arranged so as to be in contact with the low-pressure side of the mounting groove and the entire circumference of the sliding surface with the fixed shaft portion , and a resin or elastomer wave washer is provided in the mounting groove and corrugated in the axial direction, and presses against the low-pressure side of the mounting groove with an overall pressing force of 5 N or more and a pressing force per crest of 25 N or less, and the residual pressure when the supply of the surface pressure adjusting fluid is stopped applies a force in the opposite direction to the pressing force of the wave washer to release the pressure,
a fluid supply source for supplying the fluid into the fitting hole to apply fluid pressure to the other side end surface of the fixed shaft portion and to press the stationary seal portion against the rotary seal portion, thereby bringing the first seal surface and the second seal surface into close contact with each other to form a face seal portion;
A rotary joint characterized in that the surface pressure adjusting fluid is supplied into the gap through the pressurized opening, and a surface pressure adjusting fluid pressure is applied to the step portion, thereby applying a force to the fixed seal portion in the opposite direction to the pressing force due to the fluid pressure, thereby reducing the sealing surface pressure of the face seal portion.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000230642A (en) 1999-02-08 2000-08-22 Rix Corp Seal structure for floating shaft supporting portion
JP2008261405A (en) 2007-04-11 2008-10-30 Rix Corp Rotary sealing mechanism in fluid feeding mechanism, and rotary joint
JP2014009720A (en) 2012-06-28 2014-01-20 Rix Corp Rotary joint
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