JP5456573B2 - 回転軸装置 - Google Patents
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Description
前側継手盤と後側継手盤との互いの対向面の少なくとも一方に、押圧手段による押圧状態で対向面の軸心側で相手側に当接するリング状の内側シール部を突設し、対向面の少なくとも一方に、押圧状態で対向面の外周側で相手側に当接し、内側シール部と同心円上に位置するリング状の外側シール部を突設して、内側シール部と外側シール部との間に、往き連通孔若しくは戻り連通孔と連通するリング状の内側空間と、戻り連通孔若しくは往き連通孔と連通するリング状の外側空間とを同心円上で隣接配置し、少なくとも前側継手盤における往き連通孔及び戻り連通孔を、対向面の周方向へ等間隔で配置したことを特徴とするものである。
請求項2に記載の発明は、請求項1の構成において、互いの対向面の少なくとも一方に、内側空間と外側空間との間を仕切るリング状の中間シール部を、内側シール部及び外側シール部と同心円上に突設したことを特徴とするものである。
請求項3に記載の発明は、請求項2の構成において、中間シール部を、内側シール部及び外側シール部よりも低く突設して、押圧状態で内側空間と外側空間とが連通する隙間が形成されるようにしたことを特徴とするものである。
請求項4に記載の発明は、請求項3の構成において、隙間を回転軸の回転数に応じて変更可能としたことを特徴とするものである。
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4の何れかの構成において、前側継手盤に、回転軸の回転数が高くなるに従って回転軸の回転中心から遠い側の戻り連通孔の流路断面積を減少させる絞り機構を設けたことを特徴とするものである。
請求項6に記載の発明は、請求項5の構成において、絞り機構を、戻り連通孔を横切る前側継手盤の半径方向へスライド可能なスライド体と、スライド体を流路断面積を増加させるスライド方向へ付勢する付勢手段とから形成したことを特徴とするものである。
請求項7に記載の発明は、請求項1の構成において、内側空間と外側空間とが一体に形成されることを特徴とするものである。
請求項8に記載の発明は、請求項1乃至7の何れかの構成において、前側継手盤に設けられる往き連通孔又は戻り連通孔の少なくとも一方の後端部を、回転軸の径方向において、接続される往復流路の半径位置以下に配置したことを特徴とするものである。
請求項2に記載の発明によれば、請求項1の効果に加えて、流体のリークをより効果的に防止できる。
請求項3に記載の発明によれば、請求項2の効果に加えて、中間シール部を設けてもシール抵抗を低減することができる。また、遠心力による外側空間の圧力上昇を緩和することができる。
請求項4に記載の発明によれば、請求項3の効果に加えて、回転数が増加した場合の遠心力による内側空間の圧力低下及び外側空間の圧力上昇を緩和することができる。
請求項5に記載の発明によれば、請求項1乃至4の何れかの効果に加えて、絞り機構の採用により、流体圧力を損失させて回転軸内部での流量の変化量を抑えることができる。
請求項6に記載の発明によれば、請求項5の効果に加えて、回転軸の回転に伴う遠心力で動作する絞り機構を簡単且つ合理的に得ることができる。
請求項7に記載の発明によれば、請求項1の効果に加えて、回転軸の往復流路への流体の流量が増加し、流体が冷却液であれば熱伝達係数が増加して冷却効率が上がることになる。
請求項8に記載の発明によれば、請求項1乃至7の何れかの効果に加えて、キャビテーションにより流入が阻害されることなく往復流路へ安定して流体を供給することができ、また、出口圧力上昇による外側シール部からのリークを防止することができる。
図1は、工作機械の主軸に用いられる回転軸装置の一例を示す縦断面図で、この回転軸装置1は、ハウジング2に前後のボールベアリング4,4によって軸支され、図示しないモータによって回転駆動する回転軸3を備える。回転軸3の軸心には、回転軸3の端部に設けたチャック装置を動作させるドローバーの収容孔3aが形成されている。
また、回転軸3の内部には、冷却液の往復流路5が形成されている。この往復流路5は、回転軸3の軸心と平行で軸心に近い側に位置する往路6と、同じく軸心と平行で軸心から遠い側に位置する復路7と、その往路6と復路7との前端(図1の左側を前方とする。)を繋ぐ半径方向の接続路8とからなる倒U字状に形成され、周方向に等間隔で複数設けられている。
ここで、往復流路5は、往路6と復路7とが回転軸3の半径方向の直線上に位置して周方向へ等間隔で配置されているため、往き連通孔23と戻り連通孔25も、図2(A)に示すように周方向へ等間隔で配置されている。
ここでは、往き連通孔28(内側流路11)は、戻り連通孔30(外側流路12)よりも多く形成されており、往き連通孔28及び戻り連通孔30は、各溝27,29内において周方向へ等間隔で配置されている。
その後、冷却液は前側継手盤19の各戻り連通孔25を介して外側空間34に進入し、後側継手盤20の各戻り連通孔30から各外側流路12を通り、出側流路16から供給装置に戻る。
図3に示す回転継手18aでは、中間シール部21B,26Bを他のシール部よりも若干低く突設して、後側継手盤20の押圧状態で前後の中間シール部21B,26B間に若干の隙間が生じるようにしている。
このように、中間シール部21B,26Bを、内側シール部21A,26A及び外側シール部21C,26Cよりも低く突設して、押圧状態で内側空間33と外側空間34とが連通する隙間が形成されるようにすれば、中間シール部21B,26Bを設けてもシール抵抗を低減することができる。また、遠心力による外側空間34の圧力上昇を緩和することができる。
このように、中間シール部21B,26Bによる隙間を回転軸3の回転数に応じて変更可能とすれば、シール抵抗の低減に加え、回転数が増加した場合の遠心力による内側空間33の圧力低下及び外側空間34の圧力上昇を緩和することができる。なお、移動させる中間シール部は前側継手盤にあってもよい。
このようにすれば、回転軸3の往復流路5への冷却液の流量が増加し、冷却液への熱伝達係数を増加させて冷却効率を上げることができる。
この絞り機構によれば、回転軸3の回転数が高くなると、スライド体39が遠心力によってコイルバネ41の付勢に抗して収容部40からの突出方向へ移動し、戻り連通孔25の流路断面積Sを減少させることとなる。
なお、付勢手段は、スライド体を回転中心側へ引っ張り付勢する引っ張りバネ等の他の構造を採用することが可能である。
なお、これらは往き連通孔及び戻り連通孔に同一の構成を適用する必要はなく、往き連通孔又は戻り連通孔の何れか一方のみに設けたり、往き連通孔と戻り連通孔とで互いに異なる構成を適用したりしてもよい。
さらに、上記形態では、回転軸の往復流路に加え、回転継手の前側継手盤と後側継手盤との双方において、往き連通孔と戻り連通孔とを周方向へ均等配置しているが、少なくとも往復流路及び前側継手盤において流路と連通孔とが均等配置されれば回転バランスは良好となるため、後側継手盤では均等配置をなくしても差し支えない。
さらに、前側継手盤或いは後側継手盤は一体の部品に限らず、例えば往き連通孔側と戻り連通孔側とでそれぞれ分割された部品となっていても差し支えない。
Claims (8)
- 往復流路を備えた回転軸の後端面に設けられる前側継手盤と、その前側継手盤に対向して設けられ、押圧手段によって所定圧で前記前側継手盤に押圧可能な後側継手盤とからなる回転継手を備えると共に、前記前側継手盤及び後側継手盤に、前記往復流路の往路側に接続される往き連通孔と、前記往復流路の復路側に接続される戻り連通孔とをそれぞれ設けた回転軸装置であって、
前記前側継手盤と後側継手盤との互いの対向面の少なくとも一方に、前記押圧手段による押圧状態で前記対向面の軸心側で相手側に当接するリング状の内側シール部を突設し、前記対向面の少なくとも一方に、前記押圧状態で前記対向面の外周側で相手側に当接し、前記内側シール部と同心円上に位置するリング状の外側シール部を突設して、前記内側シール部と外側シール部との間に、前記往き連通孔若しくは戻り連通孔と連通するリング状の内側空間と、前記戻り連通孔若しくは往き連通孔と連通するリング状の外側空間とを同心円上で隣接配置し、
少なくとも前記前側継手盤における前記往き連通孔及び戻り連通孔を、前記対向面の周方向へ等間隔で配置したことを特徴とする回転軸装置。 - 前記互いの対向面の少なくとも一方に、前記内側空間と外側空間との間を仕切るリング状の中間シール部を、前記内側シール部及び外側シール部と同心円上に突設したことを特徴とする請求項1に記載の回転軸装置。
- 前記中間シール部を、前記内側シール部及び外側シール部よりも低く突設して、前記押圧状態で前記内側空間と外側空間とが連通する隙間が形成されるようにしたことを特徴とする請求項2に記載の回転軸装置。
- 前記隙間を前記回転軸の回転数に応じて変更可能としたことを特徴とする請求項3に記載の回転軸装置。
- 前記前側継手盤に、前記回転軸の回転数が高くなるに従って前記回転軸の回転中心から遠い側の前記戻り連通孔の流路断面積を減少させる絞り機構を設けたことを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の回転軸装置。
- 前記絞り機構を、前記戻り連通孔を横切る前記前側継手盤の半径方向へスライド可能なスライド体と、前記スライド体を前記流路断面積を増加させるスライド方向へ付勢する付勢手段とから形成したことを特徴とする請求項5に記載の回転軸装置。
- 前記内側空間と外側空間とが一体に形成されることを特徴とする請求項1に記載の回転軸装置。
- 前記前側継手盤に設けられる往き連通孔又は戻り連通孔の少なくとも一方の後端部を、前記回転軸の径方向において、接続される前記往復流路の半径位置以下に配置したことを特徴とする請求項1乃至7の何れかに記載の回転軸装置。
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