JP5624725B2 - Oil seal protection structure - Google Patents
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Description
本発明は、相対的に回転駆動されるシャフトに用いられるオイルシールを保護する構造に関する。 The present invention relates to a structure for protecting an oil seal used in a shaft that is relatively rotationally driven.
従来、産業用装置などに備えられる回転駆動装置には、回転駆動シャフトが軸受け等に挿入されて回転駆動可能に支持された構造、すなわちシャフト支持構造が採用されている。このようなシャフト支持構造では、内部からのオイル漏れを防止するために、シャフトの周面に弾性的に密着する環状のリップ部を有するオイルシールが設けられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a rotational drive device provided in an industrial device or the like employs a structure in which a rotational drive shaft is inserted into a bearing or the like and supported so as to be rotationally driven, that is, a shaft support structure. In such a shaft support structure, in order to prevent oil leakage from the inside, an oil seal having an annular lip portion that elastically adheres to the peripheral surface of the shaft is provided.
このようなシャフト支持構造にて用いられているオイルシールは、高いシール性が要求される。そのため、オイルシールのリップ部とシャフトの周面との接触領域を確実に確保する必要があり、リップ部は、高弾性材料、例えば、ゴム材料により形成されることが多い。さらに、シャフト周面にリップ部を確実に接触させて弾性変形させるように、組立前の状態において、オイルシールのリップ部の内縁端が、シャフトの周面よりも内向きに突出するように、オイルシールの形状および配置が設定されている。 The oil seal used in such a shaft support structure is required to have high sealing performance. Therefore, it is necessary to ensure a contact area between the lip portion of the oil seal and the peripheral surface of the shaft, and the lip portion is often formed of a highly elastic material such as a rubber material. Furthermore, in order to make the lip portion securely contact and elastically deform the shaft peripheral surface, the inner edge of the lip portion of the oil seal protrudes inward from the peripheral surface of the shaft in a state before assembly. The shape and arrangement of the oil seal are set.
このような従来のシャフト支持構造では、組立時において、軸受けとシャフトとのセンタリング(中心同士の位置合わせ)を行いながら、軸受けおよびオイルシールにシャフトを挿入させるような組立方法が採用されている。しかしながら、現実的には、軸受けとシャフトとのセンタリングを高精度に行うことは難しい場合も多く、このような場合にあっては、シャフトの先端とオイルシールのリップ部とが干渉してオイルシールが過度に変形されて、弾性材料により形成されているリップ部を損傷させるおそれがある。リップ部の損傷は、オイルシールのシール機能を阻害させ、このようなシャフト支持構造を備える回転駆動装置において、オイル漏れ等の問題が生じる場合がある。 In such a conventional shaft support structure, an assembly method is adopted in which the shaft is inserted into the bearing and the oil seal while the bearing and the shaft are centered (alignment between the centers) during assembly. However, in reality, it is often difficult to center the bearing and the shaft with high accuracy. In such a case, the tip of the shaft interferes with the lip portion of the oil seal, and the oil seal May be excessively deformed and damage the lip portion formed of the elastic material. The damage of the lip part impedes the sealing function of the oil seal, and in a rotary drive device having such a shaft support structure, there may be a problem such as oil leakage.
そのため、従来のシャフト支持構造では、例えば、特許文献1に開示されているように、組立時において、オイルシールのリップ部とシャフトとの接触によるリップ部の変形量を抑制するように、挿入されるシャフトを案内するガイド部材を設けた構造、すなわち、オイルシール保護構造が提案されている。 Therefore, in the conventional shaft support structure, for example, as disclosed in Patent Document 1, it is inserted so as to suppress the deformation amount of the lip portion due to the contact between the lip portion of the oil seal and the shaft during assembly. A structure provided with a guide member for guiding a shaft, that is, an oil seal protection structure has been proposed.
近年、特に、例えば産業用ロボットの分野では、ロボットアームなどを高精度に動作制御することが求められており、このような産業用ロボットが備える回転駆動装置において、より高い製作精度が求められている。一方、このようなシャフト支持構造において、シャフトが挿入された後、オイルシールのリップ部に損傷が生じていないかどうかを判断することは構造的に難しい場合が多い。このようなシャフト支持構造を有する装置の信頼性を確保するためにも、組立時等におけるオイルシールへの損傷の発生を確実に抑制することが強く望まれている。 In recent years, in particular, in the field of industrial robots, for example, it has been demanded to control the operation of robot arms and the like with high accuracy. In such a rotary drive device provided for such industrial robots, higher production accuracy is required. Yes. On the other hand, in such a shaft support structure, it is often structurally difficult to determine whether or not the lip portion of the oil seal is damaged after the shaft is inserted. In order to ensure the reliability of the device having such a shaft support structure, it is strongly desired to surely suppress the occurrence of damage to the oil seal during assembly.
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、相対的に回転駆動されるシャフトの支持構造において、シャフト組立時等におけるオイルシールの損傷の発生を防止できるオイルシール保護構造を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problem, and in a support structure for a shaft that is relatively rotationally driven, an oil seal protection structure that can prevent the occurrence of oil seal damage during shaft assembly or the like. It is to provide.
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。 In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
本発明の第1態様によれば、相対的に回転駆動可能に支持されたシャフトと、シャフトの周面に弾性的に密着される環状のリップ部を有するオイルシールと、シャフトの周面に接する摺接面を有する環状のガイド部材とを備え、ガイド部材の摺接面に接するシャフトの周面と、リップ部が接触するシャフトの周面とが、同じ外径にて形成され、ガイド部材の摺接面とリップ部とがシャフトの周面に接していない状態において、ガイド部材の摺接面の内径がリップ部の内径よりも大きく形成され、ガイド部材の摺接面とシャフトの周面とが接することにより、オイルシールのリップ部とシャフト周面との密着位置が規定されており、オイルシール保護構造の組立時において、オイルシールよりも先にガイド部材にシャフトが挿入されるように、オイルシールおよびガイド部材が配置されていることを特徴とする、オイルシール保護構造を提供する。
According to the first aspect of the present invention, the shaft that is supported so as to be relatively rotationally driven, the oil seal having the annular lip portion that is elastically adhered to the peripheral surface of the shaft, and the peripheral surface of the shaft are in contact with each other. An annular guide member having a slidable contact surface, and the peripheral surface of the shaft in contact with the slidable contact surface of the guide member and the peripheral surface of the shaft in contact with the lip portion are formed with the same outer diameter. In a state where the sliding contact surface and the lip portion are not in contact with the peripheral surface of the shaft, the inner diameter of the sliding contact surface of the guide member is formed larger than the inner diameter of the lip portion, and the sliding contact surface of the guide member and the peripheral surface of the shaft by the contact, the contact position between the lip and the shaft circumference of the oil seal are defined, during assembly of the oil seal protection structure, as the shaft is inserted into the earlier guide member than the oil seal, Characterized Rukoto Irushiru and the guide member are arranged to provide an oil seal protection structure.
本発明の第2態様によれば、オイルシールに隣接してガイド部材が配置されている、第1態様に記載のオイルシール保護構造を提供する。
According to the second aspect of the present invention, there is provided the oil seal protection structure according to the first aspect , wherein the guide member is disposed adjacent to the oil seal.
本発明によれば、相対的に回転駆動可能に支持されたシャフトの周面に弾性的に密着される環状のリップ部を有するオイルシールが配置されたオイルシール保護構造において、シャフトの周面に接する摺接面を有する環状のガイド部材が備えられているため、ガイド部材の摺接面とシャフトの周面とが接することにより、オイルシールのリップ部とシャフト周面との密着位置を規定することができる。 According to the present invention, in an oil seal protection structure in which an oil seal having an annular lip portion that is elastically adhered to a peripheral surface of a shaft that is supported so as to be relatively rotationally driven is disposed on the peripheral surface of the shaft. Since an annular guide member having a slidable contact surface is provided, the contact position between the lip portion of the oil seal and the shaft peripheral surface is defined by the contact of the slidable contact surface of the guide member and the peripheral surface of the shaft. be able to.
したがって、例えば、オイルシール保護構造の組立時において、シャフトの先端をオイルシールに挿入させる際に、ガイド部材の摺接面がシャフトの周面と接して、オイルシールのリップ部とシャフト周面との密着位置を規定することができ、リップ部が必要以上に変形することを防止することできる。よって、オイルシール保護構造の組立時において、挿入されるシャフトとの接触により過度に変形されてオイルシールが損傷することを確実に防止することができる。また、組立後においても、ガイド部材の摺接面がシャフトの周面と接触した状態が保たれるため、回転駆動されるシャフトが振れることを抑制でき、シャフトの回転駆動によってオイルシールが損傷することも防止できる。 Therefore, for example, when assembling the oil seal protection structure, when the tip of the shaft is inserted into the oil seal, the sliding contact surface of the guide member contacts the peripheral surface of the shaft, and the lip portion of the oil seal and the shaft peripheral surface The contact position can be defined, and the lip portion can be prevented from being deformed more than necessary. Therefore, when assembling the oil seal protection structure, it is possible to reliably prevent the oil seal from being damaged due to excessive deformation due to contact with the inserted shaft. In addition, even after assembly, the sliding contact surface of the guide member is kept in contact with the peripheral surface of the shaft, so that the shaft that is rotationally driven can be prevented from shaking, and the oil seal is damaged by the rotational driving of the shaft. Can also be prevented.
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
本発明の一の実施形態にかかるオイルシール保護構造10の模式断面図を図1に示す。図1のオイルシール保護構造は、例えば、産業用ロボット等が有する回転駆動装置に備えられた相対的に回転駆動されるシャフトに用いられるオイルシールを保護する構造である。また、図1のオイルシール保護構造10において、組立時にシャフトが挿入されている状態の模式断面図を図2に示す。
A schematic cross-sectional view of an oil
図1に示すように、オイルシール保護構造10は、その図示下部において、固定フレーム7に固定された円筒状のシャフト1と、図示しない回転駆動手段により回転駆動可能にこのシャフト1の周囲に支持されたフレーム5と、シャフト1の端部付近周面に配置された2個の環状のオイルシール3とを備えている。
As shown in FIG. 1, the oil
また、オイルシール3は、シャフト1の周面に弾性的に密着されるリップ部3aを有している。それぞれのオイルシール3は、回転駆動されるフレーム5の孔部5aの内壁に形成された凹部5bに嵌め合いされた状態にて支持されており、この支持状態にて、環状のリップ部3aの内縁端が、シャフト1の周面に環状に密着されている。なお、オイルシール3は、弾性変形により、リップ部3aとシャフト1の周面との確実な密着が実現されるように、高い弾性率を有する材料(高弾性材料)により形成されることが好ましい。このようにそれぞれのオイルシール3のリップ部3aがシャフト1の周面に環状に密着していることにより、フレーム5の回転駆動、すなわちフレーム5に対するシャフト1の相対的な回転駆動を阻害することなく、シャフト1の周面沿いにオイル等が漏れ出すことが防止されている。
The
さらに、図1に示すように、それぞれのオイルシール3の図示下方側には、環状のガイド部材6が配置されている。ガイド部材6は、シャフト1の周面に環状に接する摺接面6aを有しており、摺接面6aとシャフト1の周面との接触摩擦抵抗が、シャフト1の回転駆動を阻害することがないように、摺接面6aの表面粗さやガイド部材6の材質が選定されている。このようなガイド部材6の材質としては、摩擦抵抗が小さく、耐摩耗性が高い材質として、例えば、ポリアセタール樹脂が用いられる。なお、このガイド部材6は、フレーム5の孔部5aの内壁に固定されている。
Further, as shown in FIG. 1, an
ここで、オイルシール保護構造10の組立状態の模式断面図である図2を用いて、さらに詳細に説明する。
Here, it demonstrates still in detail using FIG. 2 which is a schematic cross section of the assembly state of the oil
図2に示すように、シャフト1が挿入されていない状態において、それぞれのオイルシール3は、その内径(リップ部3aの内縁端の径)D2が、シャフト1の外径(周面の径)D1よりも僅かに小さくなるように形成されている。すなわち、シャフト1の周面とオイルシール3のリップ部3aとが接触した状態にて、リップ部3aが弾性的に変形されることで、両者の密着性が確保されるように、シャフト1の外径D1とオイルシール3の内径D2との寸法差が設定されている。
As shown in FIG. 2, in the state where the shaft 1 is not inserted, each
さらに、図2に示すように、ガイド部材6の内径(摺接面6aの径)D3は、シャフト1の外径D1と略同じに形成されており、シャフト1が挿入された状態にて、ガイド部材6の摺接面6aとシャフト1の周面とが隙間なく接するように、両者の寸法公差が設定されている。そのため、ガイド部材6の摺接面6aは、それぞれのオイルシール3のリップ部3aの内縁端よりも、シャフト1の軸芯に対して外側に位置されている。なお、例えば、シャフト1の外径D1が50mm、オイルシール3の内径D2が49.5mm、ガイド部材6の内径D3が50mmにて形成されている。また、ガイド部材6は、そのガイド幅(シャフト1の軸方向沿いの長さ)が大きく設定される程、シャフト1をより高い精度にて案内することができるが、このようなガイド幅は、摩擦抵抗や部品サイズなどの観点から決定することが好ましい。
Furthermore, as shown in FIG. 2, the inner diameter (diameter of the sliding
このような構造を有するオイルシール保護構造10において、それぞれのオイルシール3にシャフト1を挿入する方法について、図2を用いて説明する。
A method of inserting the shaft 1 into each
まず、シャフト1の軸芯と、ガイド部材6の中心との位置合わせ(センタリング)を行う。その後、シャフト1の先端(図示上端)をガイド部材6に近づけて、ガイド部材6の摺接面6aにシャフト1の先端を当接させる。この当接により、例えば、挿入状態におけるシャフト1の僅かな傾きやセンタリング位置ずれなどを機械的に補正して、適正な挿入姿勢を保つことができる。
First, alignment (centering) between the axis of the shaft 1 and the center of the
その後、それぞれのオイルシール3にシャフト1を挿入させることにより、オイルシール3のリップ部3aがシャフト1の周面と接触して弾性的に変形され、それぞれのリップ部3aとシャフト1の周面との密着による封止が行われる。このとき、ガイド部材6により適正な挿入姿勢が保たれた状態にてシャフト1がそれぞれのオイルシール3に挿入されるため、シャフト1の先端(図示上端)等によりリップ部3aが過度に変形されることを防止でき、オイルシール3が損傷することを確実に防止できる。
Thereafter, by inserting the shaft 1 into each
また、図1に示すように、シャフト1が挿入されて組み立てられた状態のオイルシール保護構造10において、ガイド部材6の摺接面6aが、シャフト1の周面に隙間なく接した状態とされていることにより、例えば、フレーム5が回転駆動されることによりフレーム5に対して相対的に回転駆動されるシャフト1の周面の位置を規制することができる。その結果、回転駆動された際に、シャフト1が振れることを抑制することができ、シャフト1の振れにより生じるオイルシール3の変形を抑制して、シャフト1の回転駆動に起因したオイルシール3の損傷の発生を防止できる。なお、特許文献1の従来のシャフト支持構造では、ガイド部材とシャフトとの間に隙間が存在しており、ガイド部材によりシャフトの振れ止めを行うという考え方は、特許文献1には開示されていない。
Further, as shown in FIG. 1, in the oil
したがって、以上に述べた構成が、本実施形態のオイルシール保護構造10に採用されていることにより、組立時および使用時(回転駆動時)において、ガイド部材6の摺接面6aとシャフト1の周面とが接することで、オイルシール3のリップ部3aとシャフト1の周面との密着位置を規定することができる。よって、組立時および使用時において、オイルシール3が損傷することを防止して、高精度かつ信頼性の高いオイルシール保護構造を提供することができる。
Therefore, the configuration described above is adopted in the oil
なお、オイルシール保護構造10の組立前の状態におけるオイルシール3の内径D2とシャフト1の外径D1との寸法差は、リップ部3aにて許容される弾性変形量やオイルシール3に求められる封止の程度などに基づいて決定することができる。また、ガイド部材6が弾性材料により形成されているような場合にあっては、ガイド部材6の内径D3が、シャフト1の外径D1よりも僅かに小さく設定されるような場合であってもよい。ただし、このような場合であっても、ガイド部材6の内径D3は、オイルシール3の内径D2以上であることが好ましく、内径D2より僅かに大きく設定されていることがより好ましい。
The dimensional difference between the inner diameter D2 of the
また、図1および図2に示すように、オイルシール3の図示下方側に隣接してガイド部材6が配置されているような場合を例として説明したが、オイルシール3からガイド部材6が離間して配置されているような場合であっても良い。このような場合であっても、オイルシール3の近傍にガイド部材6が配置されていれば、シャフト1の挿入時にガイド部材6によりオイルシール3の保護を行うことができる。ただし、シャフト1の挿入時におけるオイルシール3の確実な保護という観点からは、オイルシール3に実質的に隣接するようにガイド部材6が配置されていることが好ましい。また、シャフト1が挿入される際に、オイルシール3よりも先にガイド部材6にシャフト1が挿入されるように、ガイド部材6が配置されることがさらに好ましい。すなわち、図2に示すように、図示下方側からシャフト1が挿入されるような場合には、それぞれのオイルシール3の下方側の位置にガイド部材6が配置されていることで、組立時にオイルシール3を確実に保護できる。
In addition, as illustrated in FIGS. 1 and 2, the case where the
また、ガイド部材6が複数設けられるような構成も採用することができる。フレーム5の回転駆動時におけるシャフト1の振れ止めを行うという観点からは、複数のガイド部材6は、2箇所以上に離間して配置されていることが好ましく、より一層の振れ止めの効果が期待できる。
A configuration in which a plurality of
なお、上述の説明では、固定フレーム7に固定されたシャフト1の周囲に配置されたフレーム5が回転駆動されるような構造を例として説明したが、このような場合に代えて、フレーム5が固定されて、シャフト1自体が回転駆動されるような構造を採用することもできる。すなわち、本実施形態のオイルシール保護構造10は、フレーム5に対してシャフト1が相対的に回転駆動される構造に適用することができる。
In the above description, the structure in which the
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。 It is to be noted that, by appropriately combining arbitrary embodiments of the various embodiments described above, the effects possessed by them can be produced.
1 シャフト
3 オイルシール
3a リップ部
5 フレーム
6 ガイド部材
6a 摺接面
7 固定フレーム
10 オイルシール保護構造
D1 シャフトの外径
D2 オイルシールの内径
D3 ガイド部材の内径
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
シャフトの周面に弾性的に密着される環状のリップ部を有するオイルシールと、
シャフトの周面に接する摺接面を有する環状のガイド部材とを備え、
ガイド部材の摺接面に接するシャフトの周面と、リップ部が接触するシャフトの周面とが、同じ外径にて形成され、
ガイド部材の摺接面とリップ部とがシャフトの周面に接していない状態において、ガイド部材の摺接面の内径がリップ部の内径よりも大きく形成され、
ガイド部材の摺接面とシャフトの周面とが接することにより、オイルシールのリップ部とシャフト周面との密着位置が規定されており、
オイルシール保護構造の組立時において、オイルシールよりも先にガイド部材にシャフトが挿入されるように、オイルシールおよびガイド部材が配置されていることを特徴とする、オイルシール保護構造。 A shaft supported so as to be relatively rotatable;
An oil seal having an annular lip portion that is elastically adhered to the peripheral surface of the shaft;
An annular guide member having a sliding contact surface in contact with the peripheral surface of the shaft,
The peripheral surface of the shaft that contacts the sliding surface of the guide member and the peripheral surface of the shaft that the lip portion contacts are formed with the same outer diameter,
In a state where the sliding contact surface of the guide member and the lip portion are not in contact with the peripheral surface of the shaft, the inner diameter of the sliding contact surface of the guide member is formed larger than the inner diameter of the lip portion,
The contact position between the slidable contact surface of the guide member and the peripheral surface of the shaft defines the contact position between the lip portion of the oil seal and the peripheral surface of the shaft ,
During assembly of the oil seal protection structure, as the shaft above the guide member than the oil seal is inserted, it characterized that you have been arranged the oil seal and the guide member, an oil seal protective structure.
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