JP2014181782A - ロータリジョイント - Google Patents

Abstract

【課題】相対的に回転する配管又は機械、装置を、互いに結合媒体の供給、排出で結合するロータリジョイントに関し、同一円周上に複数のポートを有する場合の一のポートでのエア供給を同一円周上の他のポートに影響を与えずに正確なエア供給が出来るロータリージョイントを提供する。
【解決手段】固定体１２の同一円周上に２つのエア供給ポート２２Ａ，２２Ｂが形成させると共に、固定体１２の外周面に位置される回転体１３の同一円周上に２つのエア出力ポート３２Ａ，３２Ｂがエア供給ポート２２Ａ，２２Ｂに対応して形成させ、回転体１３の同一円周上の各エア出力ポート３２Ａ，３２Ｂ間に固定体１２と回転体１３間で生じる漏れエアを外部に排出させるエア抜きポート３２Ｃ，３２Ｄを形成させる構成とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、相対的に回転する配管又は機械、装置を、互いに結合媒体の供給、排出で結合するロータリジョイントに関する。

ロータリジョイントは、結合媒体の供給、排出の結合を回転機構で行う継ぎ手として従来より多くのものが知られている。一つの例として以下の特許文献１に開示されているものがある。

特許文献１に示される回転式エアージョイントは、第３図に示されているように、固定管の内側に設けられる回転体で構成されたものである。ここで、図６に、従来のロータリジョイントの説明図を示す。図６（Ａ）は特許文献１の回転式エアージョイントの断面構成図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の断面図を誇張的に示した一部断面図である。

図６（Ａ）において、回転体１０１の同一円周上に等間隔で４つの供給ポート１１２Ａ〜１１２Ｄが形成されて端面にそれぞれに連通する４つの入力ポート１１１Ａ〜１１１Ｄが形成される。また、固定管１０２の同一円周上に内周面から外周面にかけて上記回転体１０１の供給ポート１１２Ａ〜１１２Ｄに対応した出力ポート１２１Ａ〜１２１Ｄが形成されて断面中心に向かって連通穴が形成されたものである。

このような回転式エアージョイントは、回転体１０１が回転して各供給ポート１１２Ａ〜１１２Ｄと固定管１０２の出力ポート１２１Ａ〜１２１Ｄが合致したときに結合状態となって、各入力ポート１１１Ａ〜１１１Ｄよりそれぞれ独立の回路で異なった気圧のエアー供給を行うものである。

特開平０３−１５３９８８号公報

しかしながら、上記回転式エアージョイントは、各供給ポート１１２Ａ〜１１２Ｄと各出力ポート１２１Ａ〜１２１Ｄとの間は回転体１０１の外周面と固定管１０２の内周面とのわずかなすき間でシールさせたものであるが、例えば隣り合わせの供給ポート（１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｄ）間で供給エアーの圧力が正逆の場合には、図６（Ｂ）に示すように、特に負圧でのエアー供給が正圧のエアー供給によるすき間からの漏れの影響を受けて十分な負圧のエアー供給とはならないという問題がある。これは、供給媒体が油液と異なり、エアであることで特に生じる問題であって、回転部分は固定部分に対して回転のための微小な間隙が必要であり、エア漏れを避けることはできず、他のポートに影響を及ぼすことは必然的である。

そこで、本発明は上記課題に鑑みなされたもので、同一円周上に複数のポートを有する場合の一のポートでのエア供給を同一円周上の他のポートに影響を与えずに正確なエア供給を行うロータリジョイントを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明では、同一円周上に複数のエア供給ポートが形成されると共に、これらに連通するエア入力ポートが形成される固定体と、同一円周上に複数のエア出力ポートが当該エア供給ポートに対応して形成される回転体とを備えるロータリジョイントであって、前記固定体の前記同一円周上の各エア供給ポート間に、又は、前記回転体の前記同一円周上の各エア出力ポート間に、当該固定体と回転体間で生じる漏れエアを外部に排出させるエア抜きポートが所定数形成される構成とする。

本発明によれば、固定体の同一円周上に複数のエア供給ポートが形成されると共に、回転体の同一円周上に複数のエア出力ポートが当該エア供給ポートに対応して形成される回転体とを備え、固定体の同一円周上の各エア供給ポート間に、又は、回転体の同一円周上の各エア出力ポート間に固定体と回転体間で生じる漏れエアを外部に排出させるエア抜きポートが所定数形成される構成とすることにより、結合されたエア供給ポート及びエア出力ポートの固定体と回転体間で生じる漏れエアを、他のエア供給ポートやエア出力ポートに達する前にエア抜きポートより排出させることができ、一のポートでのエア供給を同一円周上の他のポートに影響を与えずに正確なエア供給を行うことができるものである。

本発明に係るロータリジョイントの第１実施形態の構成図である。 図１の各断面図である。 本発明に係るロータリジョイントの動作説明図である。 本発明に係るロータリジョイントの第２実施形態の構成図である。 図４のロータリジョイントの動作説明図である。 従来のロータリジョイントの説明図である。

以下、本発明の実施形態を図により説明する。
図１に本発明に係るロータリジョイントの第１実施形態の構成図を示すと共に、図２に図１の各断面図を示す。図１（Ａ）、（Ｂ）において、ロータリジョイント１１は、内部固定体１２と外部回転体１３とにより構成される。なお、外部回転体１３を回転させるに必要なフランジ等は従前より知られている要素を使用すれば足り、図示を省略してある。

内部固定体１２は、円柱状のもので、例えば図２（Ａ）のＡ−Ａ断面図に示すように、外周面の同一円周上で対向して所定幅のエア供給ポート２２Ａ，２２Ｂが形成され、一端面に当該エア供給ポート２２Ａ，２２Ｂと内部で連通するエア入力ポート２６Ａ，２６Ｂが形成される。このようなエア供給ポートが、例えば図１（Ｂ）及び図２（Ｂ）のＢ−Ｂ断面図に示すように、当該円柱状の軸方向に所定間隔で例えば４列形成されてエア供給ポート２１Ａ〜２４Ａ，２１Ｂ〜２４Ｂとされ、併せて一端面にこれらに連通してエア入力ポートが形成されてエア入力ポート２５Ａ〜２８Ａ，２５Ｂ〜２８Ｂとされる。

一方、外部回転体１３は、円筒状のもので、図２（Ｂ）のＢ−Ｂ断面図に示すように、上記内部固定体１２をベアリング１４Ａ，１４Ｂを介在させて内包する。この外部回転体１３は、図１（Ｂ）及び図２（Ａ）のＡ−Ａ断面図に示すように、内周面から外周面にかけて、内包する内部固定体１２のエア供給ポート２２Ａ，２２Ｂに対応するエア出力ポート３２Ａ，３２Ｂが同一円周上で形成される。また、外部回転体１３のエア供給ポート２２Ａ，２２Ｂ間であって、内周面から外周面にかけてエア抜きポート３２Ｃ，３２Ｄが形成される。このようなエア出力ポートが、図１（Ｂ）及び図２（Ｂ）のＢ−Ｂ断面図に示すように、当該円筒状の軸方向上の当該エア供給ポート２１Ａ〜２４Ａ，２１Ｂ〜２４Ｂに対応する位置に４列形成されてエア出力ポート３１Ａ〜３４Ａ，３１Ｂ〜３４Ｂとされると共に、エア抜きポート３１Ｃ〜３４Ｃ，３１Ｄ〜３４Ｄとされる。

さらに、図１（Ｂ）及び図２（Ｃ）のＣ−Ｃ断面図に示すように、外部回転体１３の内周面であって、エア出力ポート３１Ａ，３１Ｂ〜３４Ａ，３４Ｂのそれぞれ軸方向上の両側に位置するように、円周に沿って５つの仕切溝３５Ａ〜３９Ａが形成され、当該各仕切溝３５Ａ〜３９Ａのそれぞれの一点より外周面にかけてエア抜きポート３５Ｂ〜３９Ｂが形成される。

そこで、図３に、本発明に係るロータリジョイントの動作説明図を示す。なお、図３（Ｃ）、（Ｄ）は、図３（Ｂ）の断面図を誇張的に示した一部断面図である。また、ここでは、１列分のものとして説明するが、４列全部においても同様である。図３（Ａ）に示すように外部回転体１３が回転して、図３（Ｂ）に示すように内部固定体１２のエア供給ポート２２Ａの位置に外部回転体１３のエア出力ポート３２Ａが、エア供給ポート２２Ｂの位置に外部回転体１３のエア出力ポート３２Ｂがきたときに結合状態となり、それぞれ独立した流路が形成される。

この結果、エア入力ポート２６Ａより正圧のエア供給がなされたときには、図３（Ｃ）に示すように、エア供給ポート２２Ａよりエア出力ポート３２Ａに正圧のエアが供給される。このとき、内部固定体１２と外部回転体１３との微小間隙より漏れた正圧のエアは、外部回転体１３のエア抜きポート３２Ｃ，３２Ｄより外部に排出される。このため、隣接するエア供給ポート２２Ｂが負圧のエア供給（吸引）の場合には漏れた正圧エアの影響を受けることなくエア入力ポート２６Ｂより排気される。例えば、エア出力ポート３２Ｂにエアシリンダが接続されていれば漏れた正圧エアに影響されずに十分なエア排気となる。

一方、隣接するエア供給ポート２２Ｂが正圧のエア供給の場合には、同様に漏れた正圧エアはエア抜きポート３２Ｃ，３２Ｄより外部に排出される。例えば、エア出力ポート３２Ｂにエアシリンダが接続されていれば漏れた正圧エアが加算されて過度なエア供給となることが回避される。

逆に、エア入力ポート２６Ａより負圧のエア供給（吸引）がなされたときには、図３（Ｄ）に示すように、エア供給ポート２２Ａよりエア出力ポート３２Ａに負圧のエアが供給、すなわち吸引される。例えばエア出力ポート３２Ａにエアシリンダが接続されていればエア排気となる。その結果、内部固定体１２と外部回転体１３との微小間隙を介して漏れてくる外部からのエア（外部からは正圧となる）がエア抜きポート３２Ｃ，３２Ｄより排出される。

このとき、隣接するエア供給ポート２２Ｂが正圧のエア供給の場合には、その漏れたエアもエア抜きポート３２Ｃ，３２Ｄより排出される。逆に、隣接するエア供給ポート２２Ｂが負圧のエア供給（吸引）の場合には、微小間隙を介して外部から漏れてくるエア（外部方向からは正圧となる）もエア抜きポート３２Ｃ，３２Ｄより排出されるものである。

次に、図４に、本発明に係るロータリジョイントの第２実施形態の構成図を示す。この第２実施形態は、エア抜きポートを外部回転体１３ではなく、内部固定体１２に形成したものである。すなわち、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、内部固定体１２における同一円周上でエア供給ポート２１Ａ〜２４Ａとエア供給ポート２１Ｂ〜２４Ｂとの間に、エア抜きポート４３Ａ，４３Ｂをそれぞれ対向させて形成し、一端面にこれらに内部連通させたエア排出ポート４５Ａ，４５Ｂを形成したものである。

そして、このようなエア抜きポートが、当該円柱状の軸方向に所定間隔で例えば４列形成されてエア抜きポート４１Ａ〜４４Ａ，４１Ｂ〜４４Ｂとされ、併せて一端面にこれらに共通で連通するエア排出ポート４５Ａ，４５Ｂが形成されるものである。

そこで、図５に、図４のロータリジョイントの動作説明図を示す。なお、図５（Ｃ）、（Ｄ）は、図５（Ｂ）の断面図を誇張的に示した一部断面図である。また、ここでは、１列分のものとして説明するが、４列全部においても同様である。図５（Ａ）に示すように外部回転体１３が回転して、図５（Ｂ）に示すように内部固定体１２のエア供給ポート２３Ａの位置に外部回転体１３のエア出力ポート３３Ａが、エア供給ポート２３Ｂの位置に外部回転体１３のエア出力ポート３３Ｂがきたときに結合状態となり、それぞれ独立した流路が形成される。

この結果、エア入力ポート２７Ａより正圧のエア供給がなされたときには、図５（Ｃ）に示すように、エア供給ポート２３Ａよりエア出力ポート３３Ａに正圧のエアが供給される。このとき、内部固定体１２と外部回転体１３との微小間隙より漏れた正圧のエアは、エア抜きポート４３Ａ，４３Ｂを介してエア排出ポート４５Ａ，４５Ｂより外部に排出される。このため、隣接するエア供給ポート２３Ｂが負圧のエア供給（吸引）の場合には漏れた正圧エアの影響を受けることなくエア入力ポート２７Ｂより排気される。例えば、エア出力ポート３３Ｂにエアシリンダが接続されていれば漏れた正圧エアに影響されずに十分なエア排気となる。

一方、隣接するエア供給ポート２３Ｂが正圧のエア供給の場合には、同様に漏れた正圧エアはエア抜きポート４３Ａ，４３Ｂを介してエア排出ポート４５Ａ，４５Ｂより外部に排出される。例えば、エア出力ポート３３Ｂにエアシリンダが接続されていれば漏れた正圧エアが加算されて過度なエア供給となることが回避される。

逆に、エア入力ポート２７Ａより負圧のエア供給（吸引）がなされたときには、図５（Ｄ）に示すように、エア供給ポート２３Ａよりエア出力ポート３３Ａに負圧のエアが供給（吸引）される。例えばエア出力ポート３３Ａにエアシリンダが接続されていればエア排気となる。その結果、内部固定体１２と外部回転体１３との微小間隙を介して漏れてくる外部からのエア（外部からは正圧となる）がエア抜きポート４３Ａ，４３Ｂを介してエア排出ポート４５Ａ，４５Ｂより外部に排出される。

このとき、隣接するエア供給ポート２３Ｂが正圧のエア供給の場合には、その漏れたエアもエア抜きポート４３Ａ，４３Ｂを介してエア排出ポート４５Ａ，４５Ｂより外部に排出される。逆に、隣接するエア供給ポート２３Ｂが負圧のエア供給（吸引）の場合には、微小間隙を介して外部から漏れてくるエア（外部からは正圧となる）もエア抜きポート４３Ａ，４３Ｂを介してエア排出ポート４５Ａ，４５Ｂより外部に排出されるものである。

このように、結合されたエア供給ポート２１Ａ〜２４Ａ，２１Ｂ〜２４Ｂ及びエア出力ポート３１Ａ〜３４Ａ，３１Ｂ〜３４Ｂの固定体１２と回転体１３間の微小間隙より漏れるエアを、他のエア供給ポートやエア出力ポートに達する前にエア抜きポート３１Ｃ〜３４Ｃ，３１Ｄ〜３４Ｄ，４１Ａ〜４４Ａ，４１Ｂ〜４４Ｂよりエア抜きして排出させることから、一のポートでのエア供給を同一円周上の他のポートに影響を与えずに正確なエア供給を行うことができるものである。

なお、上記実施形態では、エア供給ポート及びエア出力ポートを対向して２つの独立した流路を構成するものとして説明したが、複数であれば３以上の独立した流路としてもよい。

また、上記実施形態では、エア供給ポート及びエア出力ポートを４列で形成した場合を示したが、本発明の効果を奏する構成としては１列で十分足りる。エア供給ポート及びエア出力ポートを４列（複数列）とした場合に、各列間で漏れるエア供給を仕切溝３５Ａ〜３９Ａ及びエア抜きポート３５Ｂ〜３９Ｂを形成することによって、列間同士のエア供給によるエア漏れをエア抜きポート３５Ｂ〜３９Ｂよりエア抜きすることで影響を回避させたものであるが、従前のように、仕切溝３５Ａ〜３９ＡにシールのためのＯリングを設けてもよいものである。

ところで、固定体と回転体とは相対的な関係である。したがって、上記各実施形態では、固定体を内部とし、回転体を外部としたが、固定体を外部とすると共に、回転体を内部として同様である。この場合の内部回転体を回転させる要素しては従前より知られている構成（例えば、特開２０１２−２２６５００号公報のエアシリンダ駆動伝達部）とすればよいものである。

本発明のロータリジョイントは、固定部分より回転部分にエアの供給、排出で結合させる継ぎ手の製造、使用等に利用可能である。

１１ ロータリジョイント
１２ 内部固定体
１３ 外部回転体
１４ ベアリング
２１〜２４ エア供給ポート
２５〜２８ エア入力ポート
３１Ａ〜３４Ａ エア出力ポート
３１Ｂ〜３４Ｂ エア出力ポート
３１Ｃ〜３４Ｃ エア抜きポート
３１Ｄ〜３４Ｄ エア抜きポート
３５Ａ〜３９Ａ 仕切溝
３５Ｂ〜３９Ｂ エア抜きポート
４１〜４４ エア抜きポート
４５ エア排出ポート

Claims (1)

1. 同一円周上に複数のエア供給ポートが形成されると共に、これらに連通するエア入力ポートが形成される固定体と、同一円周上に複数のエア出力ポートが当該エア供給ポートに対応して形成される回転体とを備えるロータリジョイントであって、
   前記固定体の前記同一円周上の各エア供給ポート間に、又は、前記回転体の前記同一円周上の各エア出力ポート間に、当該固定体と回転体間で生じる漏れエアを外部に排出させるエア抜きポートが所定数形成されることを特徴とするロータリジョイント。

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