JP3583173B2 - Bearingless rotary joint holding structure - Google Patents

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    • F16L27/08—Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe
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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、非回転側から回転側にクーラント等の流体を供給するためのロータリジョイントに関し、特に、ベアリング等の転がり軸受を用いないベアリングレス形ロータリジョイントの保持構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば工作機械において、刃先から高圧のクーラントを噴射し、被加工部位の冷却と切削屑の除去とを行うオイル穴付き工具は、工具寿命が向上し高速切削にも適しているため、主軸を高速で回転させて切削速度を向上させる傾向にある近年の工作機械においては数多く採用されるようになってきている。そして、オイル穴付き工具にクーラントを供給するためのクーラント供給機構においては、主軸頭の外側に設けられたクーラント供給装置から供給されたクーラントを、主軸の中心に設けられたクーラント流通路を通して前記オイル穴付き工具に供給する、いわゆる主軸スルークーラント方式が一般的に採用されている。このような主軸スルークーラント方式を採用するクーラント供給機構では、回転側と非回転側とを連結して回転する主軸へのクーラントを供給を可能にするロータリジョイントが必須の構成要件となる。
【０００３】
ところで、前記したロータリジョイントの中には、ベアリング等の転がり軸受により回転側と非回転側との間に有するものが最も一般的であるが、毎分数万回転という高速で主軸を回転させることのある近年の工作機械においては、転がり軸受の寿命が大幅に低下し、それにともないロータリジョイントの寿命が短くなるという不具合がある。そのため、近年では、転がり軸受を用いないベアリングレス形ロータリジョイントが数多く採用されるに至っている。
【０００４】
図２は、ベアリングレス形ロータリジョイントの一例にかかり、その構成を説明する断面図である。
ベアリングレス形ロータリジョイント１０は、工作機械の主軸やドローバなどの回転部Ｂに取り付けられるジョイント体１６と、工作機械の固定部やドローバを押圧して工具をアンクランプ状態にする工具アンクランプ装置などの非回転部Ａに設けられるジョイント本体１２とからなっている。ジョイント体１６およびジョイント本体１２には、クーラント等の流体が流通できる流通穴１０ａ，１６ａがそれぞれ形成されている。ジョイント本体１２側の流通穴１０ａ内には、円筒状のフローティングシート１９が浮動状態に設けられ、かつ、軸線方向に進退移動自在である。また、このフローティングシート１９の一端には、フローティングシート１９の貫通穴１９ａと同心状に環状のシール部材１８が取り付けられている。一方、ジョイント体１６の他端にも流通穴１６ａと同心状に環状のシール部材１７が取り付けられている。
【０００５】
ジョイント体１６の一側にはねじ部１６ｂが形成され、このねじ部１６ｂの根元にクーラント等の流体の漏出を防止するＯリング，リップパッキン等の成形パッキンや、オイルシール等のパッキン１６ｃが嵌着されている。そして、ジョイント体１６は、回転部Ｂに形成されたねじ穴にねじ部１６ｂが根元まで螺入されることにより、回転部Ｂに取り付けられ、ジョイント本体１２はボルトなどにより非回転部Ａに固定される。ジョイント体１６の他端は、ジョイント本体１２の一側に形成された穴１２ａに、ジョイント本体１２と接触しないように挿入されるが、このとき、ジョイント体１６側の流通穴１６ａとジョイント本体１２側の流通穴１０ａとが同一の軸線上に位置するとともに、シール部材１７，１８は所定の寸法Ｓだけ離間して対峙している。
【０００６】
非回転部Ａ側から回転部Ｂ側へ流体が供給されると（流体の流れる方向を図中矢印で示す）、流体の供給圧力により流通穴１０ａ内で浮動状態にあるフローティングシート１９がジョイント体１６側に移動して、シール部材１７，１８が密接する。これにより、流通穴１０ａ，１６ａが連通して非回転部Ａ側から回転部Ｂ側への流体の供給が可能になる。回転部Ｂとともにジョイント体１６が回転を開始すると、シール部材１７とシール部材１８との間で密接状態を維持しながら回転する。
【０００７】
上述したシール部材１７，１８間の隙間の寸法Ｓは、クーラントなどの流体を流した際に前記隙間から流体が漏出しないようにシール部材１７，１８が迅速，完全に密接することができるものでなければならず、また、主軸やドローバなどの回転部Ｂが熱等によって軸線方向に膨張しても、この膨張量を吸収してシール部材１７，シール部材１８間の滑らかな回転を継続できるものでなければならない。シール部材１７，１８の隙間の寸法Ｓは、ロータリジョイント１０の種類や大きさ，供給される流体の圧力等によっても異なるが、主軸スルークーラント方式のクーラント供給機構を採用した工作機械においては、約０．７ｍｍ程度である。
【０００８】
しかしながら、上述したような構成のベアリングレス形のロータリジョイント１０をドローバを押圧して工具をアンクランプ状態にする工具アンクランプ装置のように、回転部Ｂに対して非回転部Ａが相対的に、軸線方向に移動するような場合には、非回転部Ａの移動とともにフローティングシート１９のシール部材１８がジョイント体１６のシール部材１７に過大な力で押し付けられることになり、フローティングシート１９やシール部材１７，１８が変形したり、破損したりして流体の漏出を防止できないということがあった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、流体の供給を受ける回転側または非回転側に取り付けられたジョイント体のシール部材と、流体を供給する非回転側または回転側のジョイント本体に浮動状態で設けられたシール部材とを、流体の供給圧力により密接させて回転側と非回転側との間で流体の流通を可能にしたベアリングレス形のロータリジョイントの保持構造において、非回転部または回転部が相対的に移動するような場合であっても、ジョイント体がジョイント本体に過度な力で押しつけられることがなく、シール部材間の円滑な回転を長く維持することができる、信頼性の高いベアリングレス形ロータリジョイントの保持構造を得ようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のベアリングレス形ロータリジョイントの保持構造は、回転側の一方の部材と非回転側の他方の部材との間で流体の供給を可能にするロータリジョイントであって、前記一方の部材側または前記他方の部材側のいずれか一方であって前記流体を供給する供給側に設けられ、流体の流通穴が形成されたジョイント本体と、前記他方の部材側または前記一方の部材側のいずか一方であって前記ジョイント本体側から流体の供給を受ける被供給側に設けられ、流体の流通穴が形成されたジョイント体と、このジョイント体の端部に設けられた一方のシール部材と、前記ジョイント本体内に、このジョイント本体の軸線方向に進退移動自在に、かつ、前記一方のシール部材と対向するように設けられた他方のシール部材とからなり、前記流体供給時には流体の圧力により前記他方のシール部材が移動して前記一方のシール部材と密接するとともに、このシール部材間で回転し、前記一方の部材と前記他方の部材との間で前記流体の流通を可能にするベアリングレス形ロータリジョイントの保持構造において、前記他方の部材または前記一方の部材に前記ジョイント本体または前記ジョイント体を進退移動自在に取り付け、進退移動自在に取り付けた前記ジョイント本体または前記ジョイント体と前記他方の部材または前記一方の部材との間に付勢部材を設け、この付勢部材により前記ジョイント本体または前記ジョイント体を前記一方の部材または前記他方の部材側に常時付勢し、前記ジョイント本体または前記ジョイント体を進退移動自在に取り付けた前記他方の部材の前記一方の部材側または前記一方の部材の前記他方の部材側に規制部材を設け、前記ジョイント本体または前記ジョイント体を前記規制部材に当接させることにより前記ジョイント本体または前記ジョイント体の移動を規制して位置決めし、前記一方の部材と前記他方の部材とが軸線方向にお互いに近づく方向に相対移動して前記一方のシール部材と他方のシール部材が密接しても、前記シール部材間に前記付勢部材による付勢力以外は付勢されないように、前記ジョイント本体または前記ジョイント体と付勢部材を設けた前記他方の部材または前記一方の部材との間に隙間を設けたことを特徴とする。
【００１１】
また、上記の保持構造を工作機械に適用して、前記流体が切削油剤であり、前記一方の部材が、一端に工具を挿着する工具挿着部を有し前記工具を引き込んでクランプする回転自在な主軸であり、前記他方の部材が、前記クランプ機構をアンクランプ状態にするために工作機械の固定部に設けられたアンクランプ装置であり、前記アンクランプ装置側より前記主軸側に前記切削油剤を供給するようにしてもよい。
【００１２】
【作用】
ジョイント本体は流体を供給する供給側であって、非回転部または回転部のいずれかに設けられる。一方、ジョイント体は流体の供給を受ける側の回転部または非回転部のいずれかに設けられる。ジョイント本体またはジョイント体は、付勢部材により常時ジョイント体またはジョイント本体側に付勢されているととももに、付勢部材を設けた一方の部材または他方の部材との間に隙間が設けられている。これにより、ジョイント本体またはジョイント体は一方の部材または他方の部材に対して進退移動自在である。従って、ジョイント本体とジョイント体が当接して押圧力が付与されても、ジョイント本体またはジョイント体は付勢部材の付勢力に抗して移動することができ、シール部材間には付勢部材の付勢力以上の過度な力が加わることがない。また、ジョイント本体またはジョイント体は付勢部材の付勢力により規制部材に押しつけられて位置決めされる。
【００１３】
これを、工作機械の主軸について説明すれば、回転自在な主軸が流体の供給を受ける被供給側であり、ジョイント体はこの主軸の他端部に取り付けられる。一方、ジョイント本体は流体の供給側である工具アンクランプ装置に取り付けられる。工具アンクランプ装置側から主軸側へ流体が供給されると、シール部材が密接して流体の流通が可能になるとともに、主軸が回転を開始すると、両方の密接状態を維持しながら回転する。
工具アンクランプ装置が駆動すると、ジョイント本体が主軸側に移動し、ジョイント体がジョイント本体に当接してジョイント本体を他側に向けて押す。ジョイント本体と工具アンクランプ装置との間には隙間が設けられていて、ジョイント本体は付勢部材の付勢力に抗して取付部内を移動することができるので、ジョイント本体には付勢部材の付勢力以外の過大な力が付与されることがない。そのため、両方のシール部材は長期にわたって円滑な回転を行うことができ、ベアリングレス形ロータリジョイントの信頼性が向上する。なお、ジョイント体を取り付けた主軸側に付勢部材，隙間を設けるものとしてもよい。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の好適な一実施例を図面に従って説明する。
図１は本発明を工作機械のクーラント供給機構に適用した一実施例にかかり、主要部の断面図である。なお、この実施例におけるベアリングレス形ロータリジョイントは、従来技術の中で説明したベアリングレス形ロータリジョイント１０と同じものであるので、同一部位，同一部材には同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
回転自在な主軸１の貫通穴１ａ内には、主軸１の一端に設けられた図示しない工具挿着部に挿入された工具をクランプ・アンクランプするためのドローバ２が主軸軸線方向に進退移動自在に設けられている。また、主軸１の他端側には、ドローバ２に押圧力を付与してドローバ２を一側に移動させ、工具をアンクランプ状態にする工具アンクランプ装置３が設けられている。
【００１５】
この工具アンクランプ装置３は工作機械の固定部に取り付けられたシリンダ４と、このシリンダ４のシリンダ室４ａに進退移動自在に嵌入されたピストン５を有し、圧油をシリンダ室４ａ，４ｂに供給することによるピストン５の移動とともに主軸軸線方向に進退移動する摺動部材６と、この摺動部材６の先端にボルト７によって取り付けられ、摺動部材６が一側に移動したときにドローバ２の後端部と当接してドローバ２に一側に向けて押す押圧部８ｃを形成した規制部材８とからなっている。なお、符号３１はピストン５の回転規制部材（ピン）であり、ピストン５は蓋体４ｂに対して回転しないようになっている。６ｂは空気穴であり、ジョイント本体１２が進退移動したときに室６ｃ内に空気を流入または排気するためのものである。
また、ドローバ２および摺動部材６には、図示しないクーラント供給装置から供給されたクーラントが流通できるクーラント流通路２ａ，６ａがそれぞれ形成されていて、図示しないクーラント供給装置から供給されたクーラントは、このクーラント流通路２ａ，６ａを通って主軸１の一端に引き込み挿着された図示しない工具に供給されるようになっている。
【００１６】
摺動部材６の一側には、ベアリングレス形ロータリジョイント１０のジョイント本体１２を収納したスリーブ３０を進退移動自在に設けるための、取付部としての取付穴１１が主軸軸線と平行に形成されている。なお、前記した取付部としては、ジョイント本体１２またはジョイント本体１２を収納したスリーブ３０を主軸軸線方向に進退移動自在に保持できるものであれば必ずしも取付穴１１でなくてもよく、例えば、摺動部材６の一側にガイド部材を突設し、このガイド部材に沿ってジョイント本体１２等が進退移動できるように保持する形態のものであってもよい。
取付穴１１の一部は、段階的に穴径が小さくなる中間穴１１ａと小径穴１１ｂとして形成されていて、この中間穴１１ａおよび小径穴１１ｂを介して取付穴１１とクーラント流通路６ａとが連通している。そして、スリーブ３０を取付穴１１に挿入する際には、ジョイント本体１２の他側に突設された小径部１３が中間穴１１ａに挿入される。また、スリーブ３０は、小径穴１１ｂの底部と小径部１３の端部との間に介在する付勢部材としてのコイルばね１５により、常時一側（ジョイント体１６側）に付勢されている。このコイルばね１５は、工具アンクランプ装置３によってアンクランプ動作を行った際に、スリーブ３０を後退させ、シール部材１７，シール部材１８間に必要以上の荷重、すなわち、変形や破損を生じさせるような荷重を負荷させないものである。
図において符号１４は、凸部１４に外嵌されたパッキンで、クーラント流通路６ａからジョイント本体１２の流通穴１０ａに流れるクーラントが、中間穴１１ａと小径部１３との隙間から漏出しないようにするためのものである。
なお、前記した付勢部材としては、コイルばね１５に限らずゴムなどの弾性体であってもよい。また、付勢部材を設ける部位は小径部１３と小径穴１１ｂの底部との間に限らず、中間穴１１ａの底部と小径部１３との間であってもよいし、取付穴１１の底部とスリーブ３０との間であってもよい。
【００１７】
円筒状に形成された規制部材８は、フランジ部８ｂでボルト７によって摺動部材６の一側に取り付けられ、フランジ部８ｂから他側に延びる規制部材８の他端部８ａは、取付穴１１内に所定長さ挿入されている。コイルばね１５により付勢されているジョイント本体１２は、他端部８ａに当接して取付穴１１内で位置決めされている。
なお、上記の実施例では規制部材８の他端部８ａで規制，位置決めすることとして説明したが、ジョイント本体１２またはスリーブ３０と当接してジョイント本体１２の位置決めを行うことができるものであればこれに限られるものではない。例えば、取付穴１１の内周面の所定部位に嵌合溝を形成し、この嵌合溝にＯリングを嵌着してジョイント本体１２の位置決めを行うものとしてもよいし、摺動部材６の外周面からボルトを螺入して先端を取付穴１１の内周面から突出させ、このボルトの先端にジョイント本体１２を当接させるようにしてもよい。
【００１８】
また、主軸に挿着された工具をアンクランプ状態にするべく摺動部材６が一側に移動すると、ジョイント本体１２がジョイント体１６に当接して、取付穴１１内を摺動部材６の移動方向とは逆方向に移動するが、規制部材８の押圧部８ｃがドローバ２を所定量押圧するまでの間に、ジョイント本体１２または小径部１３が取付穴１１または中間穴１１ａの底部に当接するものであってはならない。すなわち、図１に示すように、摺動部材６が他側に移動した初期状態において、規制部材８の一端面とドローバ２との距離をｌ１ とし、ジョイント本体１２と取付穴１１の底部までの距離（隙間）をｌ２ ，小径部１３の端面と中間穴１１ａの底部との距離（隙間）をｌ３ とすると、ｌ１ とｌ２ ，ｌ３ との関係はそれぞれ、ｌ１ ＜ｌ２ ，ｌ１ ＜ｌ３ でなければならない。
【００１９】
次に上記構成の本発明の作用を説明する。
まず、本発明のベアリングレス形ロータリジョイントの保持構造におけるロータリジョイント１０の取り付け手順を説明する。
シリンダ室４ａの他側を遮蔽する蓋体４ｂはボルト２０でシリンダ４に取り付けられていて、このボルト２０を緩めて蓋体４ｂを取り外すことにより、シリンダ４の他側からピストン５および摺動部材６を抜き出すことができるようになる。次に、ボルト７を緩めて規制部材８を摺動部材６から取り外す。そして、取付穴１１の小径穴１１ｂにコイルばね１５を挿入し、ジョイント本体１２を固定したスリーブ３０を取付穴１１内に挿入する。他端部８ａを取付穴１１内に挿入し、ボルト７を締め付けると、ジョイント本体１２は取付穴１１内の所定位置で保持される。一方、ドローバ２の他端にはジョイント体１６を取り付ける。この後、ピストン５をシリンダ室４ａ内に嵌入させて摺動部材６をシリンダ４内に挿入し、ボルト２０を締め付けて蓋体４ｂをシリンダ４に取り付ける。シリンダ室４ａ内の一側に圧油を供給してピストン５および摺動部材６を他側に移動させ初期状態にすると、シール部材１７，１８の隙間はロータリジョイント１０内の図略の構成により所定の寸法Ｓ（例えば、０．７ｍｍ）になっている。
【００２０】
工具クランプ状態において、図示しないクーラント供給装置からクーラントを供給すると、シール部材１７，１８が密接してクーラント流通路２ａとクーラント流通路６ａが連通状になり、主軸１の一端に挿着した工具にクーラントの供給が可能になる。また、主軸１が回転するとシール部材１７，１８が密接したままジョイント体１６およびシール部材１７がジョイント本体１２内で回転する。
主軸１の回転を停止させた後、主軸１の一端に挿着した工具をアンクランプ状態にする際には、油路４ｄを介してシリンダ室４ｂ内に圧油を供給してピストン５とともに摺動部材６を一側へストロークｌ０ だけ移動させるが、摺動部材６が移動を開始すると、ジョイント体１６の他端がジョイント本体１２に当接してジョイント本体１２に押圧力を付与する。この押圧力の付与により、ジョイント本体１２はコイルばね１５の付勢力に抗して取付穴１１内を摺動部材６の移動方向と反対方向に移動する。摺動部材６が、ｌ１ だけ移動してドローバ２を押圧，移動させると、ジョイント体１６とジョイント本体１２とは一体的に移動する。このことにより、ジョイント本体１２やシール部材１７，１８，フローティングシート１９にはコイルばね１５の付勢力よりも大きな力が付与されることがなく、フローティングシート１９やシール部材１７，１８，ジョイント本体１２等が変形したり破損したりすることがない。
【００２１】
さらに摺動部材６が一側に移動することにより規制部材８の一端がドローバ２に当接すると、ドローバ２は規制部材８に押されて一側に移動し主軸の一端に挿着された工具をアンクランプ状態にする。
工具の交換が終わり、油路４ｃを介してシリンダ室４ａに圧油を供給すると、摺動部材６が他側へ移動して初期状態に戻る。摺動部材６の他側への移動とともにジョイント本体１２もコイルばね１５の付勢力により取付穴１１内を一側に移動し、他端部８ａに当接した元の状態に復帰する。
【００２２】
本発明の好適な実施例を説明してきたが、ジョイント本体１２およびスリーブ３０の形状は上記の実施例のものに限定されない。例えば、上記の実施例でスリーブ３０は他側に小径部１３を有するものとして説明しているが、小径部１３を有しない形状のものであってもよい。すなわち、摺動部材６に対してジョイント本体１２が移動可能な形状であればよい
また、非回転側から回転側に流体を供給するロータリジョイントとして説明を行ったが、回転側より非回転側に流体を供給するロータリジョイントであっても本発明を適用することができる。この場合には、流体の供給側である回転側にジョイント本体を設ければよい。さらに、本発明においてはジョイント体とジョイント本体が当接したときに、ジョイント体またはジョイント本体のいずれか一方が移動できればよいのだから、付勢部材，隙間等はジョイント体を取り付けた回転側である主軸に設けるものとしてもよい。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は、上述したように構成されているので、ジョイント本体内に浮動状態に設けられたシール部材を、流体の供給圧力によりジョイント体のシール部材に密接させることにより非回転側から回転側へ、または回転側から非回転側への流体の供給を可能にするベアリングレス形ロータリジョイントを取り付ける際に、取付作業を容易にすることができる。また、工具をアンクランプする際にも、ベアリングレス形ロータリジョイントを構成するジョイント体やシール部材，ジョイント本体等に過大な力が加わることがなく、シール部材間の円滑な回転とシール部材間の漏出防止のための密接状態を長期間にわたって維持することができ、信頼性の高いベアリングレス形ロータリジョイントの保持構造を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のベアリングレス形ロータリジョイントの保持構造を工作機械に適用した一実施例にかかり、その要部の断面図である。
【図２】ベアリングレス形ロータリジョイントの一例にかかり、その構成を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１ 主軸
２ ドローバ
２ａ，６ａ クーラント流通路
３ 工具アンクランプ装置
４ シリンダ
５ ピストン
６ 摺動部材
８ 規制部材
８ａ 他端部
１０ ベアリングレス形ロータリジョイント
１１ 取付穴（取付部）
１１ａ 中間穴
１１ｂ 小径穴
１２ ジョイント本体
１３ 小径部
１５ コイルばね（付勢部材）
１６ ジョイント体
１７，１８ シール部材
３０ スリーブ
ｌ１ ，ｌ２ 隙間[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a rotary joint for supplying a fluid such as a coolant from a non-rotating side to a rotating side, and more particularly, to a bearingless rotary joint holding structure that does not use a rolling bearing such as a bearing.
[0002]
[Prior art]
For example, in a machine tool, a tool with oil holes that injects high-pressure coolant from the cutting edge to cool the work area and remove cutting chips has improved tool life and is suitable for high-speed cutting. In recent years, machine tools which tend to rotate at higher speeds to increase the cutting speed have been increasingly adopted. In a coolant supply mechanism for supplying coolant to a tool with an oil hole, the coolant supplied from a coolant supply device provided outside the spindle head is supplied to the oil through a coolant flow passage provided at the center of the spindle. A so-called main spindle through coolant system for supplying a tool with a hole is generally adopted. In the coolant supply mechanism adopting such a spindle through coolant system, a rotary joint that connects the rotating side and the non-rotating side and can supply coolant to the rotating spindle is an essential component.
[0003]
By the way, among the above-mentioned rotary joints, those having a rolling bearing such as a bearing between the rotating side and the non-rotating side are the most common, but the main shaft is rotated at a high speed of tens of thousands of revolutions per minute. In recent years, there is a problem that the life of a rolling bearing is greatly reduced and the life of a rotary joint is shortened accordingly. Therefore, in recent years, many bearingless rotary joints that do not use rolling bearings have been adopted.
[0004]
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an example of a bearingless rotary joint and illustrating a configuration thereof.
The bearingless rotary joint 10 includes a joint body 16 attached to a rotating part B such as a main shaft or a drawbar of a machine tool, and a tool unclamping device that presses a fixed part or a drawbar of the machine tool to unclamp a tool. And a joint main body 12 provided in the non-rotating portion A. The joint body 16 and the joint body 12 are formed with flow holes 10a, 16a through which a fluid such as a coolant can flow. A cylindrical floating sheet 19 is provided in a floating state in the communication hole 10a on the joint body 12 side, and is movable forward and backward in the axial direction. At one end of the floating sheet 19, an annular seal member 18 is attached concentrically with the through hole 19a of the floating sheet 19. On the other hand, an annular seal member 17 is attached to the other end of the joint body 16 concentrically with the communication hole 16a.
[0005]
A thread 16b is formed on one side of the joint body 16, and a molded packing such as an O-ring or a lip packing for preventing leakage of a fluid such as a coolant, or a packing 16c such as an oil seal is fitted to the root of the thread 16b. Is being worn. Then, the joint body 16 is attached to the rotating part B by screwing the screw part 16b into the screw hole formed in the rotating part B to the root, and the joint body 12 is fixed to the non-rotating part A by bolts or the like. Is done. The other end of the joint body 16 is inserted into a hole 12 a formed on one side of the joint body 12 so as not to come into contact with the joint body 12. The side flow holes 10a are located on the same axis, and the seal members 17, 18 face each other with a predetermined distance S therebetween.
[0006]
When the fluid is supplied from the non-rotating portion A to the rotating portion B (the direction in which the fluid flows is indicated by an arrow in the drawing), the floating sheet 19 floating in the flow hole 10a due to the supply pressure of the fluid becomes a joint body. Moving to the side 16, the seal members 17 and 18 come into close contact. Thereby, the communication between the non-rotating portion A and the rotating portion B is enabled by the communication between the flow holes 10a and 16a. When the joint body 16 starts rotating together with the rotating portion B, the joint body 16 rotates while maintaining the close contact between the seal members 17 and 18.
[0007]
The dimension S of the gap between the seal members 17 and 18 is such that the seal members 17 and 18 can quickly and completely contact each other so that the fluid does not leak from the gap when a fluid such as a coolant flows. In addition, even if the rotating portion B such as the main shaft and the drawbar expands in the axial direction due to heat or the like, the amount of expansion can be absorbed and smooth rotation between the seal members 17 and 18 can be continued. Must. The size S of the gap between the seal members 17 and 18 varies depending on the type and size of the rotary joint 10, the pressure of the supplied fluid, and the like. However, in a machine tool employing a coolant supply mechanism of a main shaft through coolant type, about It is about 0.7 mm.
[0008]
However, as in a tool unclamping device that presses the drawbar on the bearingless rotary joint 10 having the above-described configuration to set the tool in an unclamped state, the non-rotating portion A is relatively positioned with respect to the rotating portion B. In the case of moving in the axial direction, the sealing member 18 of the floating sheet 19 is pressed against the sealing member 17 of the joint body 16 with an excessive force together with the movement of the non-rotating portion A, and the floating sheet 19 and the seal In some cases, leakage of the fluid cannot be prevented due to deformation or breakage of the members 17 and 18.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above problems, and has a seal member of a joint body attached to a rotating side or a non-rotating side for receiving a fluid supply, and a non-rotating or rotating side joint body for supplying a fluid. In a bearingless rotary joint holding structure in which a sealing member provided in a floating state is brought into close contact with a supply pressure of a fluid to allow fluid to flow between a rotating side and a non-rotating side, Even when the part or the rotating part moves relatively, the joint body is not pressed against the joint body by excessive force, and the smooth rotation between the seal members can be maintained for a long time. It is an object of the present invention to obtain a bearingless rotary joint holding structure with high performance.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, a bearing-less rotary joint holding structure of the present invention is a rotary joint that enables supply of fluid between one member on a rotating side and the other member on a non-rotating side. A joint body provided on one of the one member side or the other member side and on the supply side for supplying the fluid, and having a fluid flow hole formed therein, and the other member side or the one A joint body provided with a fluid supply hole on one of the member sides and receiving a supply of fluid from the joint body side, and a joint body provided at an end of the joint body. One seal member and the other seal portion provided in the joint body so as to be movable forward and backward in the axial direction of the joint body and opposed to the one seal member. When the fluid is supplied, the pressure of the fluid causes the other seal member to move and come into close contact with the one seal member, rotate between the seal members, and move between the one member and the other member. In the holding structure of the bearingless rotary joint that allows the fluid to flow between the joint member and the joint body, the joint body or the joint body is attached to the other member or the one member so as to be able to move forward and backward, and is attached so as to be able to move forward and backward. An urging member is provided between the joint body or the joint body and the other member or the one member, and the urging member causes the joint body or the joint body to be closer to the one member or the other member. Before the joint body or the joint body is attached so as to be movable forward and backward. A regulating member is provided on the one member side of the other member or on the other member side of the one member, and the joint body or the joint body is brought into contact with the joint body or the joint body by contacting the regulating member. The one member and the other member are relatively moved in a direction approaching each other in the axial direction so that the one seal member and the other seal member are in close contact with each other. A gap is provided between the joint body or the joint member and the other member or the one member provided with the urging member so that the urging force other than the urging force of the urging member is not urged between the members. It is characterized.
[0011]
In addition, applying the holding structure to a machine tool, the fluid is a cutting fluid, and the one member has a tool insertion portion for inserting a tool at one end, and a rotation for drawing and clamping the tool. A free spindle, wherein the other member is an unclamping device provided on a fixed portion of a machine tool to bring the clamping mechanism into an unclamping state, and the cutting is performed from the unclamping device side to the main spindle side. An oil agent may be supplied.
[0012]
[Action]
The joint body is a supply side for supplying a fluid, and is provided on either the non-rotating part or the rotating part. On the other hand, the joint body is provided on either the rotating part or the non-rotating part on the side receiving the supply of the fluid. The joint body or the joint body is always urged toward the joint body or the joint body side by the urging member, and a gap is provided between one member or the other member provided with the urging member. ing. Thus, the joint body or the joint body can move forward and backward with respect to one member or the other member. Therefore, even when the joint body and the joint body come into contact with each other and the pressing force is applied, the joint body or the joint body can move against the urging force of the urging member, and the urging member is moved between the seal members. No excessive force exceeding the urging force is applied. In addition, the joint body or the joint body is positioned by being pressed against the regulating member by the urging force of the urging member.
[0013]
This will be described with respect to the main shaft of the machine tool. The rotatable main shaft is a supply side that receives the supply of fluid, and the joint body is attached to the other end of the main shaft. On the other hand, the joint body is attached to a tool unclamping device on the fluid supply side. When the fluid is supplied from the tool unclamping device side to the main shaft side, the seal member is in close contact and the fluid can be circulated, and when the main shaft starts to rotate, the main shaft rotates while maintaining both close states.
When the tool unclamping device is driven, the joint body moves to the main shaft side, and the joint body contacts the joint body and pushes the joint body toward the other side. A gap is provided between the joint body and the tool unclamping device, and the joint body can move in the mounting portion against the urging force of the urging member. No excessive force other than the urging force is applied. Therefore, both seal members can rotate smoothly for a long period of time, and the reliability of the bearingless rotary joint improves. An urging member and a gap may be provided on the main shaft side to which the joint body is attached.
[0014]
【Example】
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sectional view of a main part according to an embodiment in which the present invention is applied to a coolant supply mechanism of a machine tool. Since the bearingless rotary joint in this embodiment is the same as the bearingless rotary joint 10 described in the related art, the same portions and the same members are denoted by the same reference characters and will not be described in detail. Omitted.
A drawbar 2 for clamping and unclamping a tool inserted into a tool insertion portion (not shown) provided at one end of the main shaft 1 is freely movable in the main shaft 1 in a through hole 1a of the rotatable main shaft 1. It is provided in. A tool unclamping device 3 is provided on the other end side of the main shaft 1 to apply a pressing force to the draw bar 2 to move the draw bar 2 to one side to bring the tool into an unclamped state.
[0015]
The tool unclamping device 3 has a cylinder 4 attached to a fixed portion of a machine tool, and a piston 5 fitted into a cylinder chamber 4a of the cylinder 4 so as to be able to move forward and backward, and pressurized oil into the cylinder chambers 4a and 4b. A sliding member 6 that moves forward and backward in the axial direction of the spindle along with the movement of the piston 5 due to the supply, and is attached to a tip of the sliding member 6 by a bolt 7 so that when the sliding member 6 moves to one side, the drawbar 2 moves. And a restricting member 8 having a pressing portion 8c formed on the drawbar 2 so as to abut against the rear end thereof and press the drawbar 2 toward one side. Reference numeral 31 denotes a rotation restricting member (pin) of the piston 5, and the piston 5 does not rotate with respect to the lid 4b. Reference numeral 6b denotes an air hole for inflowing or exhausting air into the chamber 6c when the joint body 12 moves forward and backward.
The drawbar 2 and the sliding member 6 are respectively formed with coolant flow passages 2a and 6a through which a coolant supplied from a coolant supply device (not shown) can flow, and the coolant supplied from the coolant supply device (not shown) The coolant is supplied to a tool (not shown) inserted and inserted into one end of the main shaft 1 through the coolant flow passages 2a and 6a.
[0016]
On one side of the sliding member 6, a mounting hole 11 as a mounting portion for forming a sleeve 30 accommodating the joint body 12 of the bearingless rotary joint 10 so as to be able to move forward and backward is formed parallel to the main shaft axis. I have. The mounting portion is not necessarily the mounting hole 11 as long as it can hold the joint main body 12 or the sleeve 30 housing the joint main body 12 so as to be able to advance and retreat in the main shaft axis direction. A guide member protruding from one side of the member 6 and holding the joint body 12 and the like so as to be able to move forward and backward along the guide member may be used.
A part of the mounting hole 11 is formed as an intermediate hole 11a and a small diameter hole 11b whose diameter gradually decreases, and the mounting hole 11 and the coolant flow passage 6a are formed through the intermediate hole 11a and the small diameter hole 11b. Communicating. When the sleeve 30 is inserted into the mounting hole 11, the small diameter portion 13 protruding from the other side of the joint body 12 is inserted into the intermediate hole 11a. The sleeve 30 is always urged to one side (toward the joint body 16) by a coil spring 15 as an urging member interposed between the bottom of the small diameter hole 11b and the end of the small diameter portion 13. The coil spring 15 retreats the sleeve 30 when performing the unclamping operation by the tool unclamping device 3, and causes an unnecessarily large load between the seal members 17 and 18, that is, deformation or breakage. It does not apply a heavy load.
In the figure, reference numeral 14 denotes a packing externally fitted to the convex portion 14 so that the coolant flowing from the coolant flow passage 6a to the flow hole 10a of the joint main body 12 does not leak from the gap between the intermediate hole 11a and the small diameter portion 13. It is for.
The biasing member is not limited to the coil spring 15, but may be an elastic body such as rubber. Further, the portion where the urging member is provided is not limited to between the small diameter portion 13 and the bottom of the small diameter hole 11b, but may be between the bottom of the intermediate hole 11a and the small diameter portion 13 or may be provided between the bottom of the mounting hole 11 and It may be between the sleeve 30.
[0017]
The regulating member 8 formed in a cylindrical shape is attached to one side of the sliding member 6 by a bolt 7 at a flange portion 8b, and the other end 8a of the regulating member 8 extending from the flange portion 8b to the other side is provided with an attachment hole 11. Is inserted for a predetermined length. The joint body 12 urged by the coil spring 15 contacts the other end 8a and is positioned in the mounting hole 11.
In the above embodiment, the regulation and positioning are described with the other end 8a of the regulating member 8. However, if the joint body 12 can be positioned by abutting on the joint body 12 or the sleeve 30. It is not limited to this. For example, a fitting groove may be formed at a predetermined position on the inner peripheral surface of the mounting hole 11, and an O-ring may be fitted into the fitting groove to position the joint body 12. A bolt may be screwed in from the outer peripheral surface to project the tip from the inner peripheral surface of the mounting hole 11, and the joint body 12 may be brought into contact with the tip of the bolt.
[0018]
When the sliding member 6 moves to one side so that the tool inserted into the main shaft is unclamped, the joint body 12 comes into contact with the joint body 16 and the sliding member 6 moves in the mounting hole 11. The joint body 12 or the small-diameter portion 13 contacts the bottom of the mounting hole 11 or the intermediate hole 11a until the pressing portion 8c of the regulating member 8 presses the drawbar 2 by a predetermined amount. It must not be. That is, as shown in FIG. 1, in an initial state in which the sliding member 6 is moved to the other side, the distance between the end surface and the drawbar 2 of the regulating member 8 and l 1, to the bottom of the joint body 12 and the mounting hole 11 Let l 2 be the distance (gap) and l 3 be the distance (gap) between the end surface of the small-diameter portion 13 and the bottom of the intermediate hole 11a, and the relationship between l 1 , l 2 , and l 3 is l 1 <l 2 , l 1 <l 3 must be satisfied.
[0019]
Next, the operation of the present invention having the above configuration will be described.
First, the procedure for mounting the rotary joint 10 in the bearingless rotary joint holding structure of the present invention will be described.
A cover 4b for shielding the other side of the cylinder chamber 4a is attached to the cylinder 4 with bolts 20. By loosening the bolt 20 and removing the cover 4b, the piston 5 and the sliding member from the other side of the cylinder 4 are removed. 6 can be extracted. Next, the regulating member 8 is removed from the sliding member 6 by loosening the bolt 7. Then, the coil spring 15 is inserted into the small-diameter hole 11 b of the mounting hole 11, and the sleeve 30 to which the joint body 12 is fixed is inserted into the mounting hole 11. When the other end 8a is inserted into the mounting hole 11 and the bolt 7 is tightened, the joint body 12 is held at a predetermined position in the mounting hole 11. On the other hand, a joint body 16 is attached to the other end of the drawbar 2. Thereafter, the piston 5 is fitted into the cylinder chamber 4a, the sliding member 6 is inserted into the cylinder 4, and the bolt 20 is tightened to attach the lid 4b to the cylinder 4. When pressure oil is supplied to one side in the cylinder chamber 4a to move the piston 5 and the sliding member 6 to the other side to the initial state, the gap between the seal members 17 and 18 is formed by a configuration (not shown) in the rotary joint 10. It has a predetermined size S (for example, 0.7 mm).
[0020]
When the coolant is supplied from a coolant supply device (not shown) in the tool clamping state, the seal members 17 and 18 are brought into close contact with each other, so that the coolant flow passage 2a and the coolant flow passage 6a communicate with each other. Supply of coolant becomes possible. When the main shaft 1 rotates, the joint body 16 and the seal member 17 rotate inside the joint body 12 while the seal members 17 and 18 are kept in close contact.
After the rotation of the main shaft 1 is stopped, when the tool inserted into one end of the main shaft 1 is brought into the unclamped state, the pressurized oil is supplied into the cylinder chamber 4b via the oil passage 4d and slides together with the piston 5. While moving the moving member 6 to the one side by the stroke l 0, the sliding member 6 starts to move, the other end of the joint body 16 imparts a pressing force to the joint body 12 abuts on the joint body 12. By applying the pressing force, the joint body 12 moves in the mounting hole 11 in the direction opposite to the moving direction of the sliding member 6 against the urging force of the coil spring 15. The sliding member 6, pushes the draw bar 2 moved by l 1, is moved, the joint body 16 and the joint body 12 moves integrally. As a result, a force greater than the urging force of the coil spring 15 is not applied to the joint body 12, the seal members 17, 18, and the floating sheet 19, and the floating sheet 19, the seal members 17, 18, and the joint body 12 are not applied. Are not deformed or damaged.
[0021]
Further, when one end of the regulating member 8 comes into contact with the drawbar 2 by moving the sliding member 6 to one side, the drawbar 2 is pushed by the regulating member 8 and moves to one side, and the tool inserted into one end of the main shaft. To the unclamped state.
When the exchange of tools is completed and pressure oil is supplied to the cylinder chamber 4a via the oil passage 4c, the sliding member 6 moves to the other side and returns to the initial state. As the sliding member 6 moves to the other side, the joint body 12 also moves to one side in the mounting hole 11 by the urging force of the coil spring 15, and returns to the original state in which it comes into contact with the other end 8a.
[0022]
Although the preferred embodiment of the present invention has been described, the shapes of the joint body 12 and the sleeve 30 are not limited to those of the above-described embodiment. For example, although the sleeve 30 has been described as having the small-diameter portion 13 on the other side in the above embodiment, the sleeve 30 may have a shape without the small-diameter portion 13. That is, any shape may be used as long as the joint body 12 can move with respect to the sliding member 6. Also, the description has been given of the rotary joint that supplies fluid from the non-rotating side to the rotating side. The present invention can be applied to a rotary joint that supplies a fluid. In this case, the joint body may be provided on the rotation side which is the fluid supply side. Furthermore, in the present invention, when the joint body and the joint body come into contact with each other, it is only necessary that one of the joint body and the joint body can move, so that the urging member, the gap, and the like are on the rotating side where the joint body is attached. It may be provided on the main shaft.
[0023]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, the seal member provided in a floating state in the joint body is brought into close contact with the seal member of the joint body by the supply pressure of the fluid, so that the seal member is moved from the non-rotating side to the rotating side. Or, when mounting a bearingless rotary joint that enables the supply of fluid from the rotating side to the non-rotating side, the mounting operation can be facilitated. Also, when the tool is unclamped, no excessive force is applied to the joint body, the seal member, the joint body, etc., which constitute the bearingless type rotary joint, and the smooth rotation between the seal members and the gap between the seal members are prevented. A close state for preventing leakage can be maintained for a long time, and a highly reliable bearingless rotary joint holding structure can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a main part of an embodiment in which a bearingless rotary joint holding structure of the present invention is applied to a machine tool.
FIG. 2 is a schematic explanatory view showing an example of a bearingless type rotary joint and showing a configuration thereof.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main shaft 2 Drawbar 2a, 6a Coolant flow path 3 Tool unclamping device 4 Cylinder 5 Piston 6 Sliding member 8 Restriction member 8a Other end 10 Bearingless type rotary joint 11 Mounting hole (mounting part)
11a Intermediate hole 11b Small diameter hole 12 Joint body 13 Small diameter portion 15 Coil spring (biasing member)
16 Joint member 17 sealing member 30 sleeve l 1, l 2 gap

Claims (2)

回転側の一方の部材（Ｂ）と非回転側の他方の部材（Ａ）との間で流体の供給を可能にするロータリジョイント（１０）であって、
前記一方の部材側または前記他方の部材側のいずれか一方であって前記流体を供給する供給側に取り付けられ、流体の流通穴（１０ａ）が形成されたジョイント本体（１２）と、
前記他方の部材側または前記一方の部材側のいずか一方であって前記ジョイント本体側から流体の供給を受ける被供給側に設けられ、流体の流通穴（１６ａ）が形成されたジョイント体（１６）と、
このジョイント体の端部に設けられた一方のシール部材（１７）と、
前記ジョイント本体内に、このジョイント本体の軸線方向に進退移動自在に、かつ、前記一方のシール部材と対向するように設けられた他方のシール部材（１８）とからなり、
前記流体供給時には流体の圧力により前記他方のシール部材が移動して前記一方のシール部材と密接するとともに、このシール部材間で回転し、前記一方の部材と前記他方の部材との間で前記流体の流通を可能にするベアリングレス形ロータリジョイントの保持構造において、
前記他方の部材または前記一方の部材に前記ジョイント本体または前記ジョイント体を進退移動自在に取り付け、
進退移動自在に取り付けた前記ジョイント本体または前記ジョイント体と前記他方の部材または前記一方の部材との間に付勢部材（１５）を設け、
この付勢部材により前記ジョイント本体または前記ジョイント体を前記一方の部材または前記他方の部材側に常時付勢し、
前記ジョイント本体または前記ジョイント体を進退移動自在に取り付けた前記他方の部材の前記一方の部材側または前記一方の部材の前記他方の部材側に規制部材（８）を設け、
前記ジョイント本体または前記ジョイント体を前記規制部材に当接させることにより前記ジョイント本体または前記ジョイント体の移動を規制して位置決めし、
前記一方の部材と前記他方の部材とが軸線方向にお互いに近づく方向に相対移動して前記一方のシール部材と他方のシール部材が密接しても、前記シール部材間に前記付勢部材による付勢力以外は付勢されないように、前記ジョイント本体または前記ジョイント体と付勢部材を設けた前記他方の部材または前記一方の部材との間に隙間（ｌ２ ，ｌ３ ）を設けたことを特徴とするベアリングレス形ロータリジョイントの保持構造。A rotary joint (10) that enables fluid supply between one member (B) on the rotating side and the other member (A) on the non-rotating side,
A joint body (12) attached to a supply side for supplying the fluid on one of the one member side and the other member side and having a fluid circulation hole (10a) formed therein;
A joint body provided on one of the other member side and the one member side and on a supply-supplied side receiving supply of fluid from the joint body side, and having a fluid flow hole (16a) formed therein; 16)
One seal member (17) provided at an end of the joint body;
The other seal member (18) provided in the joint body so as to be movable forward and backward in the axial direction of the joint body and opposed to the one seal member,
At the time of supplying the fluid, the pressure of the fluid causes the other seal member to move and come into close contact with the one seal member, rotate between the seal members, and move the fluid between the one member and the other member. In the holding structure of the bearingless rotary joint that enables the distribution of
Attach the joint body or the joint body to the other member or the one member movably forward and backward,
An urging member (15) is provided between the joint body or the joint body movably attached and retracted and the other member or the one member;
The urging member constantly urges the joint body or the joint body toward the one member or the other member,
A regulating member (8) is provided on the one member side of the other member to which the joint body or the joint member is attached so as to be movable forward and backward, or on the other member side of the one member.
Positioning by regulating the movement of the joint body or the joint body by contacting the joint body or the joint body with the regulating member,
Even if the one member and the other member are relatively moved in a direction approaching each other in the axial direction and the one seal member and the other seal member are in close contact with each other, the urging member applies a force between the seal members. A gap (l 2 , l 3 ) is provided between the joint body or the joint body and the other member or the one member provided with an urging member so as to not be urged except by the urging force. Bearingless rotary joint holding structure. 請求項１に記載のベアリングレス形ロータリジョイントの保持構造において、前記流体が切削油剤であり、前記一方の部材が、一端に工具を挿着する工具挿着部を有し前記工具を引き込んでクランプする回転自在な主軸であり、前記他方の部材が、前記クランプ機構をアンクランプ状態にするために工作機械の固定部に設けられたアンクランプ装置であり、前記アンクランプ装置側より前記主軸側に前記切削油剤を供給するようにしたことを特徴とするベアリングレス形ロータリジョイントの保持構造。2. The holding structure of a bearingless rotary joint according to claim 1, wherein the fluid is a cutting fluid, and the one member has a tool insertion portion for inserting a tool at one end, and pulls in the tool for clamping. The other member is an unclamping device provided on a fixed portion of a machine tool to bring the clamping mechanism into an unclamping state, and the other member is moved from the unclamping device side to the main shaft side. A bearingless rotary joint holding structure, characterized in that the cutting fluid is supplied.
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