JP7603877B1 - ロータリテーブル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】確実に流体が漏れることを防止することが可能なロータリテーブル装置を提供すること。
【解決手段】ロータリテーブル装置（１）は、回転テーブル（２）と、フレーム（７）と、シャフト（３）と、その流出口（５３）をシャフト（３）の外周面に設けたシャフト側流体通路（５）と、テーブル表面（２ｂ）までつながる縦通路（４０）と、縦通路（４０）と直交する横通路（４１）と、シャフト側流体通路（５）の流出口（５３）とつながる連結通路（４２）とを含むテーブル側流体通路（４）と、回転テーブル（２）の内周面に設けられ、連絡通路（４２）を挟んで設けられる複数の環状溝（２３）と、環状溝（２３）内に配置されて、シャフト（３）に密着固定されるシールリング（６０）とを備える。シールリング（６０）は、環状溝（２３）の壁面に液密状態で当接されている。
【選択図】図２

Description

この発明は、ロータリテーブル装置に関し、回転テーブルに流体を供給するロータリジョイントを備えたロータリテーブル装置に関する。

ロータリテーブル装置に設けられるロータリジョイントは、回転テーブル上の治具に油圧、空圧、クーラントなどの流体を供給するためのものであり、回転テーブルに取り付けられる回転部分と、フレームに取り付けられる非回転部分と、回転部分および非回転部分に形成された複数本の流体通路とで構成されている。この回転部分と非回転部分が接続する箇所から流体が漏れることを防止するために、シール機構が設けられている。

一般的なシール機構は、たとえば、回転部分側に設けられるシール溝にシールリングとＯリングとを配置して、Ｏリングの締め代によってシールリングをシャフトに押し付けるなどして、ジョイントスリーブとシャフトとの隙間から流体が漏れることを防止していた。

また、流体圧機器の回転部に使用されるシール装置として、たとえば特開平８－１８９５６７号（特許文献１）に記載の装置が知られている。特許文献１には、高速回転するロッドに対してシールリングを密着させて、シールリングをロッドと共に供回りさせることで液体が漏れることを防止することが開示されている。

特開平８－１８９５６７号

特許文献１の回転用シール装置では、流体圧力によってシールリングをロッドに押し付けているだけであるため、流体圧力の低下によって、シールリングとロッドとの密着が不安定になる場合がある。また、シールリングはロッドと供回りするため、ロッドが高速回転した場合、シールリングも高速回転するため、遠心力の影響で広がり、ロッドへの密着力が弱くなる。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、確実に流体が漏れることを防止することが可能なロータリテーブル装置を提供することを目的とする。

この目的のため本発明の一態様に係るロータリテーブル装置は、回転軸線に沿って延びる貫通孔を有する回転テーブルと、回転テーブルをその裏面側から回転可能に支持するフレームと、貫通孔に挿通され、流体を供給するためのシャフトと、シャフトの内部に設けられ、その流出口をシャフトの外周面に設けたシャフト側流体通路と、テーブル表面までつながる縦通路と、縦通路と直交する横通路と、シャフト側流体通路の流出口とつながる連結通路とを含むテーブル側流体通路と、回転テーブルの内周面に設けられ、連結通路を挟んで設けられる複数の環状溝と、環状溝内に配置されて、シャフトに密着固定されるシールリングとを備え、シールリングは、環状溝の壁面に液密状態で当接されている。

好ましくは、シールリングは、シャフトに嵌め込む前の内径寸法が、シャフトの外径寸法よりも小さい。

好ましくは、ロータリテーブル装置は、シールリングの軸線方向両端側と環状溝の間に配置される一対のスリップリングをさらに備える。

好ましくは、スリップリングは、シールリングに当接する第１の面と、環状溝の壁面に当接する第２の面とを含み、第１の面とシールリング間で発生する摩擦力は、第２の面と環状溝の壁面間で発生する摩擦力よりも小さい。

本発明によれば、確実に流体が漏れることを防止することができる。

本発明の実施の形態１に係るロータリテーブル装置の概略構成を示す模式断面図である。 図１の一部分を拡大した断面図である。 図２の一部分を拡大した断面図である。 図３の一部分を拡大した断面図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、本願発明の実施の形態に係るロータリテーブル装置の概略構成を示す模式断面図であり、図２～４は、拡大した断面図である。図１～４を参照して、ロータリテーブル装置の構成について説明する。

図１に示すように、ロータリテーブル装置１は、回転軸線Ｏに沿って延びる貫通孔２ａを有する回転テーブル２と、回転テーブル２をその裏面側から回転可能に支持するフレーム７と、貫通孔２ａに挿通され、油圧などの流体を供給するシャフト３とを備える。これらのロータリテーブル装置１の主要素である、回転テーブル２、シャフト３、およびフレーム７は、たとえば剛体により形成されている。

回転テーブル２は、その表面にワーク取付部としてテーブル表面２ｂが形成されて、図示しないワークをチャックする。回転テーブル２は、フレーム７に設けられた図示しない駆動装置によって、回転軸線Ｏを回転中心として回転駆動される。回転テーブル２は、図示しない制御部によって回転位置が検出され、駆動装置を制御することにより、所望の割り出し角度にされる。つまり、回転テーブル２は、回転する部材である。

図２に示すように、回転テーブル２は、ジョイントスリーブ２０と、ジョイントスリーブ２０の外周側を包囲する円テーブル本体２１とを含む。ジョイントスリーブ２０と円テーブル本体２１とは、たとえばボルトなどによって連結されている。ジョイントスリーブ２０の内周面には、回転軸線Ｏに沿って上下に間隔をあけて複数の環状溝２３が設けられる。環状溝２３については後述する。

図２に示すように、シャフト３は、非回転の部材であり、ジョイントスリーブ２０に設けられた転がり軸受によって支えられている。シャフト３の外周面は、ジョイントスリーブ２０の内周面と対向している。フレーム７は、非回転の部材であり、ロータリテーブル装置１の枠体を形成する。

図２に示すように、ロータリテーブル装置１は、シャフト側流体通路５とテーブル側流体通路４が設けられる。シャフト側流体通路５は、シャフト３の内部に設けられ、その流出口５２をシャフト３の外周面に設けている。シャフト側流体通路５とテーブル側流体通路４は、回転テーブル２のテーブル表面２ｂに、油圧などの流体を供給するための通路である。

具体的には、シャフト側流体通路５は、シャフト３の回転軸線Ｏに沿って延びるシャフト側縦通路５０と、シャフト側縦通路５０に対して直交するシャフト側横通路５１とを含む。シャフト側横通路５１は、その一端部がシャフト３の外表面に設けられる流出口５２とつながっている。

テーブル側流体通路４は、テーブル表面２ｂまでつながるテーブル側縦通路４０と、テーブル側縦通路４０に対して直交するテーブル側横通路４１と、シャフト側流体通路５の流出口５２とつながるテーブル側連結通路４２とを含む。テーブル側連結通路４２は、ジョイントスリーブ２０の内周に沿って設けられる環状の溝である。

上述のように、回転テーブル２には、その内周面に複数の環状溝２３が設けられる。複数の環状溝２３は、回転テーブル２に設けられるテーブル側連結通路４２を挟んで設けられる。具体的には、環状溝２３は、テーブル側連結通路４２の回転軸線方向の両端側、すなわち上下に設けられる。図４に示すように、環状溝２３は、縦断面視においてシャフト３側を向いて開口するコの字状の凹部であり、ジョイントスリーブ２０の内周面から離れて位置する立壁面２４と、立壁面２４の上方に連なる上壁面２５と、立壁面２４の下方に連なる下壁面２６とを含む。環状溝２３内には、シールリング６０が配置されている。

シールリング６０は、弾性体であり、たとえば合成樹脂製である。合成樹脂の材料としては、たとえばフッ素樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリウレタン樹脂などが上げられる。シールリング６０は、断面視略矩形形状であり、角部が設けられているが、Ｒ面またはＣ面が形成されていてもよい。シールリング６０は、環状溝２３の立壁面２４との間に隙間が設けられている。シールリング６０における回転軸線Ｏに直交する方向の厚み寸法Ｗ１は、環状溝２３の軸方向寸法Ｓ１より小さい。

シールリング６０は、環状溝２３の壁面２５，２６に対して一対のスリップリング６１を介して液密状態で当接されている。液密状態とは、流体圧によってシールリング６０がスリップリング６１に押し付けられることで、両者が隙間なく密着していることをいう。スリップリング６１については、後述する。

シールリング６０は、シャフト３の外周面に密着固定されている。具体的には、シールリング６０は、シャフト３に嵌め込む前の内径寸法が、シャフト３の外径寸法よりも小さい。これにより、シールリング６０自身の弾性力により、シャフト３の外周面に密着固定させることができる。

なお、理解容易のため、図２～図４において、シールリング６０の内径寸法がシャフト３の外径寸法よりも小さいが、シールリング６０のシャフト３に対する密着固定状態を誇張して示しているだけであり、実際は、シャフト３は剛体であるため、シールリング６０はシャフト３には食い込まない。

上述のように、シールリング６０の軸線方向両端側と環状溝２３の間には、一対のスリップリング６１が設けられる。スリップリング６１は、弾性体であり、たとえば合成樹脂製である。合成樹脂の材料としては、たとえばポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂などが上げられる。スリップリング６１は、たとえば、断面視略扁平形状である。スリップリング６１における回転軸線Ｏに直交する方向の厚み寸法Ｗ２は、環状溝２３の軸方向寸法Ｓ１より小さく、シールリング６０の厚み寸法Ｗ１よりも大きい。

図４に示すように、上方に位置するスリップリング６１は、シールリング６０の上面に当接する第１の面６２と、環状溝２３の上壁面２５に当接する第２の面６３とを含む。下方に位置するスリップリング６１は、シールリング６０の下面に当接する第１の面６２と、環状溝２３の下壁面２６に当接する第２の面６３とを含む。具体的には、スリップリング６１の第１の面６２は、シールリング６０の上面の全幅に亘って液密状態で当接し、その第２の面６３の全幅は、環状溝２３の上壁面２５に当接している。これにより、シールリング６０は、一対のスリップリング６１によって上下に挟まれた状態で、環状溝２３に配置される。

スリップリング６１の厚み寸法Ｗ２は、シールリング６０の厚み寸法Ｗ１よりも大きい。そのため、それぞれの寸法差によって、スリップリング６１の第１の面６２とシールリング６０との接地面が狭いので、摩擦力が小さい。それに対して、スリップリング６１の第２の面６３と環状溝２３との接地面は広いので、摩擦力が大きい。また、スリップリング６１の第１の面６２とシールリング６０とは、合成樹脂同士であるので、摩擦力が小さく、滑りが良い。それに対して、スリップリング６１の第２の面６３とジョイントスリーブ２０は、合成樹脂と金属であるので、摩擦力が大きく、滑りが悪い。よって、第１の面６２とシールリング６０間で発生する摩擦力は、第２の面６３と環状溝２３の壁面間で発生する摩擦力よりも小さい。

これにより、スリップリング６１は、回転テーブル２の回転とともに回転し、シールリング６０は、シャフト３に一体化されて固定されているが、シールリング６０がジョイントスリーブ２０の回転に伴って回転することを防止することができる。

本実施の形態のロータリテーブル装置１は、回転テーブル２の内周面に設けられる複数の環状溝２３内に設けられるシールリング６０がシャフト３に密着固定されるため、シールリング６０とシャフト３が一体化する。そのため、回転テーブル２がシャフト３に対して回転しても、シールリング６０とシャフト３との間に摺動が生じないため、シャフト３の摩耗を防止することができる。また、本実施の形態のロータリテーブル装置１は、回転部分が回転テーブル２であるため、シールリング６０は遠心力の影響を受けない。そのため、シールリング６０が遠心力によって広がり、シャフト３との密着が弱まることを防止することができる。

さらに、本実施の形態のシールリング６０は、環状溝２３の壁面２５，２６に対してスリップリング６１を介して液密状態で当接されているため、流体通路４，５を流れる流体が流出口５２から漏れることを防止することができる。このように、本実施の形態のロータリテーブル装置１は、確実に流体が漏れることを防止することができる。

また、シールリング６０は、環状溝２３の壁面２５，２６に対してスリップリング６１を介して当接されているが、スリップリング６１のシールリング６０に当接する第１の面６２が、環状溝２３の壁面２５，２６に当接する第２の面６３よりも摩擦が低くなるように設定しているため、ジョイントスリーブ２０の回転に伴って、シールリング６０が回転することを防止することができる。

なお、本実施の形態では、シールリング６０と環状溝２３の壁面２５，２６との間に一対のスリップリング６１，６１を備えたが、一対のスリップリング６１は必ずしも設けられていなくてもよく、少なくとも環状溝２３内にシールリング６０が配置されていればよい。その場合、環状溝２３の上壁面２５とシールリング６０の上面、および環状溝２３の下壁面２６とシールリング６０の下面とは、液密状態で当接されていることが好ましい。

以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

本発明は、工作機械において有利に利用される。

１ ロータリテーブル装置、２ 回転テーブル、２ａ 貫通孔、２ｂ テーブル表面、３ シャフト、４ テーブル側流体通路、５ シャフト側流体通路、２３ 環状溝、２４，２５，２６ 壁面、４０ テーブル側縦通路、４１ テーブル側横通路、４２ テーブル側連結通路、５２ 流出口、６０ シールリング、６１ スリップリング、６２ 第１の面、６３ 第２の面、Ｏ 回転軸線。

Claims (2)

1. 回転軸線に沿って延びる貫通孔を有する回転テーブルと、
   前記回転テーブルをその裏面側から回転可能に支持するフレームと、
   非回転の部材であり、前記貫通孔に挿通され、流体を供給するためのシャフトと、
   前記シャフトの内部に設けられ、その流出口を前記シャフトの外周面に設けたシャフト側流体通路と、
   テーブル表面までつながる縦通路と、前記縦通路と直交する横通路と、前記シャフト側流体通路の流出口とつながる連結通路とを含むテーブル側流体通路と、
   前記回転テーブルの内周面に設けられ、前記連結通路を挟んで設けられる複数の環状溝と、
   前記環状溝内に配置されて、前記シャフトに密着固定されるシールリングと、
   前記シールリングの軸線方向両端側と前記環状溝の間に配置される一対のスリップリングとを備え、
   前記スリップリングは、前記シールリングに当接する第１の面と、前記環状溝の壁面に液密状態で当接する第２の面とを含み、
   前記第１の面と前記シールリング間で発生する摩擦力は、前記第２の面と前記環状溝の壁面間で発生する摩擦力よりも小さい、ロータリテーブル装置。
2. 前記シールリングは、前記シャフトに嵌め込む前の内径寸法が、前記シャフトの外径寸法よりも小さい、請求項１に記載のロータリテーブル装置。