JP2574190B2 - チャック用回転流体圧力シリンダ装置のシール構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械の主軸に取付
けたチャックを把持乃至把持解除駆動する流体シリンダ
部材を、外挿された保持部材によって回転自在に保持す
るチャック用回転流体圧力シリンダ装置に関し、詳しく
は、保持部材から流体シリンダ部材へ作動流体を供給す
る流路が接続される摺接面から外部への油漏れを防止す
るシール構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、工作機械の主軸に取付けたチ
ャックを把持乃至把持解除駆動するものとして、圧力流
体によって作動される流体シリンダ部材を、外挿された
保持部材によって回転自在に保持するチャック用回転流
体圧力シリンダ装置が知られている。（特開昭５５−１
４４９４９号公報等参照）これは、両側面にピストンロ
ッドが延設されたピストンをその内部に形成されたシリ
ンダ室内に摺動移動可能に嵌挿して成る流体シリンダ部
材を、該流体シリンダ部材の一方端延設部にベアリング
を介して外挿された保持部材により回転可能に保持して
構成される。シリンダ室内はピストンによって左右二室
に隔成され、この隔成された一方のシリンダ室に作動流
体を供給すると共に他方のシリンダ室内の作動流体を排
出させることによってピストンが進退駆動され、このピ
ストンの進退によってピストンロッドに連結されたチャ
ックのジョウを把持乃至把持解除駆動するようになって
いる。

【０００３】シリンダ室に作動流体を供給、又はシリン
ダ室から作動流体を排出する流体通路は、保持部材側は
そのラジアル方向に多数穿設されると共に、流体シリン
ダ部材側は保持部材側通路の内周面（流体シリンダ部材
との摺接面）開口部と対応する外周位置に一致させて所
定深さで形成された通路溝とシリンダ室とが流体シリン
ダ部材内部に穿設された通路により連結されるようにな
っており、この流体通路接続部構成によって、保持部材
と該保持部材に対して相対回転する流体シリンダ部材と
の摺接面を介して作動流体の流通が可能となっているも
のである。 流体シリンダ部材と保持部材との間に介設
されるベアリングは、流体通路接続部を挟む両側に配置
され、更に、保持部材のベアリングより外側（長手方向
端部側）の端部内周は、流体シリンダ部材の外周（又は
流体シリンダ部材の端部に固定されたストッパ部材の外
周）と非接触に近接し、ここに、ラビリンス溝が形成さ
れてシールされ、保持部材と流体シリンダ部材との摺接
面を介した作動流体が外部に漏れるのを防止すると共
に、外部からの流体の侵入も防止するようになってい
る。

【０００４】

【従来技術の課題】しかし乍ら、上記従来の如く流体シ
リンダ部材と保持部材との間をラビリンス溝によってシ
ールする構成では、シール性を高めるには溝数を増やし
たり溝の径を大きくする等が必要であり、その結果、シ
ール部が長大化するという問題があった。又、ラビリン
ス溝によるシール構成では、当該ラビリンス溝部に於て
空気は何れか一方方向に流れるものであり、ラビリンス
溝内の流体が回転する流体シリンダ部材によって攪拌さ
れることによって霧状となって空気の流れに乗ってシー
ル部を通過してしまい、その結果、長時間に亙る使用に
よって作動流体が外部に漏れたり、又は、外部の流体が
作動流体に混入したりし、完全なシールは困難なもので
あった。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、上記の如き事情に鑑み、シー
ル部が長大化することなく、非接触で完全なシール効果
を得ることのできるチャック用回転流体圧力シリンダ装
置のシール構造の提供、を目的とする。

【０００６】

【発明の構成】このため、本発明に係るチャック用回転
流体圧力シリンダ装置のシール構造は、流体シリンダと
保持部材との摺接面に形成された接続油路より端部側の
保持部材と流体シリンダの対向面に、一条以上のラビリ
ンス溝を形成したラビリンスシール部を設け、ラブリン
スシール部の流体シリンダ軸方向前後端に、ラビリンス
シール部外径より大径のフリンジ部を夫々設けると共
に、少なくとも一条のラビリンス溝が通気孔を介して外
気側に連通し、流体シリンダの回転により、通通気孔か
ら流入した空気が、ラビリンスシール部を通って一方の
フリンジ部から流体圧力シリンダ装置の内部に向かって
流れ、他方のフリンジ部から流体圧力シリンダ装置の外
部に向かって流れるよう構成したものである。本構成に
よれば、流体シリンダの回転によってフリンジ部が回転
すると、そのポンプ作用によって当該フリンジ部と隣接
するラビリンス溝から空気がフリンジ部側に吸引される
と共に、ラビリンス溝には通気孔を介して外気が流入
し、その結果、該ラビリンス溝を境にして、一方のフリ
ンジ部から流体圧力シリンダ装置の内部に、他方のフリ
ンジ部から流体圧力シリンダ装置の外部に向かって夫々
流れる空気流が生ずる。

【０００７】又、ラビリンスシール部が、ラビリンス溝
を流体シリンダ軸方向に複数条形成して構成され、側方
端のラビリンス溝とラビリンスシール部外とを流体排出
口によって連通したものである。これにより、ラビリン
ス溝に侵入した流体は液体排出口を介して外部に排出さ
れる。更に、上記構成に加え、少なくとも一方のフリン
ジ部の、ラビリンスシール部を形成する上記保持部材の
壁面と対向する側面に、切欠を形成ものである。これに
より、流体シリンダの回転によるフリンジ部の回転によ
ってより大きなポンプ作用を生じさせることができる。

【０００８】

【発明の実施例】以下、本発明の実施例を図面に基いて
説明する。図１は、本発明に係るチャック用回転流体圧
力シリンダ装置のシール構造の一実施例を適用した作動
流体として油を用いる回転油圧力シリンダ装置の斜視図
であり、図２はその縦断面図である。図示回転油圧シリ
ンダは、シリンダヘッド１１と回転バルブ１２がボルト
１３によって接合され、両者の間にシリンダ室１４を形
成して成るハウジング内に、その両面にピストンロッド
１５が延設された円盤状のピストン１６を相対摺動可能
に嵌装して流体シリンダ部材としての流体シリンダ１０
が構成され、ピストン１６によって前後二室に区画され
たシリンダ室１４の各シリンダ室１４ａ・１４ｂの任意
の側に圧油を供給すると共に他方側から油を排出するこ
とにより、ピストン１６（即ちピストンロッド１５）を
任意の方向に移動させ、図示しないドローチューブを介
してチャックの爪を開閉駆動するよう構成されている。
尚、ピストン１６の前後動は、ピストン１６の径方向対
向位置でピストンロッド１５の軸方向と平行となるよう
シリンダヘッド１１と回転バルブ１２とに縣架固定され
た一対のガイドロッド１７・１７により案内される。

【０００９】回転バルブ１２の外周上には、スリーブ２
１がその軸方向端部で夫々ベアリング２２・２２を介し
て相対回動可能に嵌着されており、該スリーブ２１は、
大径化された前端部２３がシリンダヘッド１１の外周と
オーバーラップしてこれを被包すると共に下方部に外部
接続口２４を有するドレン溜め２５を形成したスリーブ
ボディ２０に、ボルト２６を介して位置決め固定されて
いる。本実施例では、このスリーブ２１とスリーブボデ
ィ２０によって保持部材が構成されているものである。
尚、スリーブ２１にはドレン溜め２５に向けて排油穴２
７・２７が開口形成されている。ガイドロッド１７・１
７の内部には、図示しないがスプリング付勢されたチェ
ック弁から成る逆止弁機構Ａ・Ａ′が設けられると共
に、該ガイドロッド１７・１７を支承する回転バルブ１
２の内部に逆止弁機構Ａ・Ａ′を作動させるパイロット
機構Ｂ・Ｂ′が内設されている。

【００１０】前後シリンダ室１４ａ・１４ｂは、スリー
ブボディ２０に形成された外部接続口２８ａ・２８ｂ
と、スリーブ２１にその径方向に形成された油路２９ａ
・２９ｂ、及び、回転バルブ１２内に穿設された作動油
供給・排出油路１８ａ・１８ｂを介して連通され、この
油路２９ａ・２９ｂ及び作動油供給・排出油路１８ａ・
１８ｂを介してシリンダ室１４ａ・１４ｂに作動油が供
給され、又、該シリンダ室１４ａ・１４ｂから作動油が
排出されるようになっている。スリーブ２１の油路２９
ａ・２９ｂと、回転バルブ１２の作動油供給・排出油路
１８ａ・１８ｂの接続部は、スリーブ２１の油路２９ａ
・２９ｂ開口位置と対応する回転バルブ１２の外周に、
所定深さで油溝１９ａ・１９ｂが形成されると共に、該
油溝１９ａ・１９ｂに作動油供給・排出油路１８ａ・１
８ｂが連通されて構成されており、これによって、回転
しないスリーブ２１と回転する回転バルブ１２との間で
作動油の流通が可能となっているものである。作動油供
給・排出油路１８ａ・１８ｂには、その概念構成回路図
を図３に示す如く、前述の逆止弁機構Ａ・Ａ′が介設さ
れ、又、両逆止弁機構Ａ・Ａ′は、パイロット通路１８
ｐ・１８ｐを介して他方のパイロット機構Ｂ・Ｂ′と接
続されている。

【００１１】ここで、逆止弁機構Ａ・Ａ′は、供給油圧
が低下した際にシリンダ室１４ａ・１４ｂからの圧油の
流出を防いでチャックのワーク保持力を維持するように
作用すると共に、パイロット機構Ｂ・Ｂ′は、一方のシ
リンダ室（例えば１４ａ）に圧油を供給する際に他方側
の逆止弁機構（Ａ′）を開放操作してシリンダ室（１４
ｂ）内の油を排出可能とするように作用するものであ
る。回転バルブ１２の後端（図中左側端）には、フリン
ジャ３１を介して環状のストッパ３０がボルト３２によ
り締着されており、ストッパ３０の外周とスリーブボデ
ィ２０の後端部とは非接触に近接すると共に相互にラビ
リンスシール構造を呈する凹凸形状に形成され、更に、
ストッパ３０の外端部には円盤状のフリンジ部３３が形
成されている。つまり、ストッパ３０の外周とスリーブ
ボディ２０の後端部との間にラビリンスシール部４０が
構成されると共に、該ラビリンスシール部４０の両側に
フリンジ部材としてのフリンジャ３１とフリンジ部３３
が隣接して設けられているものであり、又、その径はラ
ビリンスシール部４０を構成する回転部材（ストッパ３
０）の隣接部位の径より大きく形成されている。ラビリ
ンスシール部４０は、ストッパ３０の外周に、周方向に
連続する三条のラビリンス溝４１・４２・４３がその軸
方向に隣接形成されており、夫々のラビリンス溝４１・
４２・４３はスリーブボディ２０の上側位置に穿設され
た吸気孔４１ａ・４２ａ・４３ａを介して夫々外部と連
通されている。又、その拡大断面図を図４に示す如く、
外端部側のラビリンス溝４１はスリーブボディ２０の外
側に、内側のラビリンス溝４３はスリーブボディ２０の
内側に、夫々スリーブボディ２０に下側位置に形成され
た排油孔４１ｂ・４３ｂを介して連通されている。

【００１２】而して、上記の如き構成によれば、回転バ
ルブ１２が回転すると、その回転に伴ってストッパ３０
のフリンジ部３３とフリンジャ３１がスリーブボディ２
０に対して相対回転し、これによってフリンジ部３３及
びフリンジャ３１とラビリンスシール部４０を形成する
スリーブボディ２０の壁面との間の空気はポンプ作用に
よってその回転中心側から放射状に外側に吹き出される
こととなる。夫々のラビリンス溝４１・４２・４３には
吸気孔４１ａ・４２ａ・４３ａを介して外部から空気が
供給可能であり、その結果、図中矢印で示す如く、外端
部側のラビリンス溝４１内の空気はスリーブボディ２０
の外側に、内側のラビリンス溝４３内の空気はスリーブ
ボディ２０の内側に、夫々吸い出される空気流が発生
し、該空気流は中央のラビリンス溝４２を挟んで夫々ラ
ビリンスシール部４０の外側に向かう逆方向となり、従
って、回転バルブ１２やフリンジ部３３及びフリンジャ
３１の回転によって霧状となった油が空気流に乗ってラ
ビリンスシール部４０を通過することはなく、高いシー
ル性が得られるものである。尚、ラビリンスシール部４
０に至った液体状の油は、前述の如く、外部より侵入す
る油はラビリンス溝４１から排油孔４１ｂを介して、
又、内部より漏洩する作動油はラビリンス溝４３から排
油孔４３ｂを介して夫々排出され、排油孔４３ｂを介し
て排出される作動油はスリーブボディ２０内のドレン溜
め２５内に回収されるものである。

【００１３】一方、スリーブボディ２０の前端部２３と
シリンダヘッド１１との対向部にも、前述のストッパ３
０とスリーブボディ２０との間に構成されたラビリンス
シール部４０と略同様のラビリンスシール部５０が構成
されている。即ち、前端部２３の内周に、周方向に連続
する二条のラビリンス溝５１・５２が形成されると共
に、前端部２３の前面側に隣接してファン６０がシリン
ダヘッド１１外周に装着され、更に、前端部２３の後面
側に隣接してフリンジャ５３が回転バルブ１２のシリン
ダヘッド１１と同径の接合部外周１２ａに装着されてい
る。ラビリンス溝５１・５２は、スリーブボディ２０の
上側位置に穿設された吸気孔５１ａ・５２ａを介して外
部と連通されている。又、回転バルブ１２側のラビリン
ス溝５１はスリーブボディ２０の下側位置に形成された
排油孔５１ｂを介して該スリーブボディ２０の内側に連
通されている。ファン６０は、その装着されたシリンダ
ヘッド１１の回転によって前方側の空気を後方側に送風
するように設定されており、又、該ファン６０の外周
は、後方側端部でスリーブボディ２０の外周に装着され
た略円柱状のカバー６１によって覆われ、該カバー６１
とファン６０より前端側のシリンダヘッド１１外周との
間は開放して空気の流入が可能であると共に、後方端部
のスリーブボディ２０への装着部には排気孔６２が開設
されている。

【００１４】上記の如き構成により、シリンダヘッド１
１及び回転バルブ１２が回転すると、その回転に伴って
ファン６０及びフリンジャ５３がスリーブボディ２０に
対して相対回転し、ファン６０によりカバー６１内に前
方側から吸入して排気孔６２から排出する空気流が生
し、又、ファン６０によるフリンジャと同様なポンプ作
用によって該ファン６０とスリーブボディ２０の壁面と
の間の空気はその回転中心側から放射状に外側に吸い出
されると共に、フリンジャ５３とスリーブボディ２０の
壁面との間の空気もその回転中心側から放射状に外側に
吹き出される。ラビリンス溝５１・５２には、吸気孔５
１ａ・５２ａを介して外部から空気が供給可能であり、
その結果、図中矢印で示す如く、前側のラビリンス溝５
２内の空気はスリーブボディ２０の外側に、後側のラビ
リンス溝５１内の空気はスリーブボディ２０の内側に、
夫々吸い出される互いに逆方向の空気流が生じ、従っ
て、霧状となった油が空気流に乗って当該ラビリンスシ
ール部５０を通過することはなく、高いシール性が得ら
れるものである。尚、内部より漏洩する液体状の作動油
は、後側のラビリンス溝５１から排油孔５１ｂを介して
排出され、スリーブボディ２０内のドレン溜め２５内に
回収されるものである。

【００１５】ここで、上記実施例に於るフリンジャ３１
及びフリンジャ５３の、ラビリンスシール部４０・５０
の壁面と対向する側の面に図６に示す如く凹部状の切り
欠きＣを形成しておくことにより、該切り欠きＣが空気
を巻き込むことからポンプ作用をより強くすることがで
き、フリンジャ３１・５３と壁面との間からの空気流を
強くしてシール効果を更に向上させることができる。こ
れは、ストッパ３０のフリンジ部３３についても同様で
ある。切り欠きＣは任意の数に設定可能であることは言
う迄もない。尚、本発明に於るラビリンスシール部４０
・５０のラビリンス溝の数は、上記実施例に限定される
ものではなく、例えば一条であっても有効に機能し得る
と共に、三条以上の複数条としても良く、適宜変更可能
なものである。又、全てのラビリンス溝を外気側と連通
しなければならないものではなく、最少一条を外気側に
連通すれば良いものであり、複数条のラビリンス溝の内
どれを外気側と連通するかも任意に選択可能なものであ
る。更に、上記実施例に於るフリンジ部材（フリンジ部
３３，フリンジャ３１，フリンジャ５３）に代えて、図
７に示す如く、ゴム等の弾性体でリップ７１を斜めに突
出させて形成されたシール材７０を、そのリップ７１の
先端をラビリンスシール部８０の隣接する壁面８１に当
接させて回転部材９０に設けて構成し、回転部材９０の
回転時には遠心力によってリップ７１の先端が壁面８１
から離れてフリンジ部材として機能するように構成して
も良い。この構成によれば、回転部材９０が回転してい
ない状態ではリップ７１の壁面８１への当接によってシ
ールされるものである。

【００１６】

【発明の効果】上記の如き本発明に係るチャック用回転
流体圧力シリンダ装置のシール構造によれば、流体シリ
ンダ部材のラビリンスシール部を挟む両側に、ラビリン
スシール形成部外径より大径のフリンジ部材をラビリン
スシール部を形成する保持部材の壁面に近接して設ける
と共に、ラビリンスシール部のラビリンス溝を通気孔を
介して外気側に連通して構成したことにより、流体シリ
ンダ部材の回転によるフリンジ部材の回転によって生ず
るポンプ作用によって隣接するラビリンス溝から空気が
フリンジ部材側に吸引されると共に、ラビリンス溝には
通気孔を介して外気が流入し、その結果、該ラビリンス
溝を境にして夫々流体侵入側に吹き出す方向の空気流が
生ずることとなって霧状の油が空気流に乗ってラビリン
スシール部を通過することを防ぐことができ、シール部
を長大化することなく、非接触で完全なシール効果を得
ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るチャック用回転流体圧力シリンダ
装置のシール構造の一実施例を適用した作動流体として
油を用いる回転油圧力シリンダ装置の斜視図。

【図２】図１の縦断面図。

【図３】逆止弁機構とパイロット機構の概念構成回路
図。

【図４】スリーブボディ後端側シール部の拡大断面図。

【図５】スリーブボディ前端側シール部の拡大断面図。

【図６】フリンジの斜視図。

【図７】フリンジの他の実施例の示す断面図。

【符号の説明】

１０…流体シリンダ（流体シリンダ部材） １８ａ・１８ｂ…（接続油路） １９ａ・１９ｂ…（接続油路） ２０…スリーブボディ（保持部材） ２１…スリーブ（保持部材） ２９ａ・２９ｂ…（接続油路） ３１・５３…フリンジャ（フリンジ部材） ３３…フリンジ部（フリンジ部材） ４０・５０…ラビリンスシール部 ４１・４２・４３・５１・５２…ラビリンス溝 ４１ａ・４２ａ・４３ａ・５１ａ・５２ａ…吸気孔（通
気孔） ４１ｂ・４３ｂ・５１ｂ…排油孔（流体排出孔） Ｃ…切欠

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械の主軸に取り付けたチャックを
   把持乃至把持解除駆動する流体シリンダを、外挿された
   保持部材によって回転自在に保持するチャック用回転流
   体圧力シリンダ装置であつて、前記保持部材と前記流体
   シリンダの摺接面に形成された接続流路を介して前記保
   持部材から流体シリンダに作動流体を供給すると共に、
   前記接続油路より端部側の前記保持部材と前記流体シリ
   ンダの対向面に一条以上のラビリンス溝を形成したラビ
   リンスシール部が設けられたものに於て、前記ラビリンスシール部の流体シリンダ軸方向前後端
   に、 前記ラビリンスシール部外径より大径のフリンジ部
   を夫々設けると共に、 前記ラビリンスシール部の少なくとも一条のラビリンス
   溝が通気孔を介して外気側に連通しており、 前記流体シリンダの回転により、前記通気孔から流入し
   た空気が、前記ラビリンスシール部を通って一方のフリ
   ンジ部から前記流体圧力シリンダ装置の内部に向かって
   流れ、他方のフリンジ部から前記流体圧力シリンダ装置
   の外部に向かって流れるよう構成されていること、 を特徴とするチャック用回転流体圧力シリンダ装置のシ
   ール構造。
2. 【請求項２】上記ラビリンスシール部が、ラビリンス溝
   を流体シリンダ軸方向に複数条形成して構成され、側方
   端の前記ラビリンス溝が前記ラビリンスシール部外に流
   体排出口を介して連通されていること、を特徴とする請
   求項１に記載のチャック用回転流体圧力シリンダ装置の
   シール構造。
3. 【請求項３】少なくとも一方の上記フリンジ部の、上記
   ラビリンスシール部を形成する上記保持部材の壁面と対
   向する側面に、切欠が形成されていること、を特徴とす
   る請求項１又は２に記載のチャック用回転流体圧力シリ
   ンダ装置のシール構造。