JP2017009012A - ロータリージョイント - Google Patents

Abstract

【課題】回転中心方向に関する寸法を短くでき、小型化を実現できるロータリージョイントを提供する。
【解決手段】固定体２０と、固定体に対し、回転中心の回りを相対回転可能に装着される回転体１０と、固定体と回転体とにより規定される一方及び他方の環状封止空間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に配置される一方及び他方の封止部材Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と、一方及び他方の環状封止空間を連通する連絡路Ｐ１、Ｐ２と、を備え、一方の環状封止空間と、他方の環状封止空間とは、回転中心からの距離が異なるロータリージョイント。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体製造装置、菓子製造装置等の産業用ロボットにおいて相対回転部材間で流体を供給するためのロータリージョイントに関する。

従来より、種々のロータリージョイントが提案されている。例えば、特許文献１は、複数の異種流体を混在させることなく、各別ルートで相対回転部材間において流動させるためのロータリージョイントを開示する。このロータリージョイントでは、ジョイント本体、すなわち固定体の内周面と回転体の外周面との間には、環状空間が設けられ、また環状空間には互いに閉塞する複数の連絡空間が形成されている。固定体は、その径方向に延在する第２の流体路が設けられている流体路形成部材を備える。さらに、回転体は、回転中心方向に延在する第１の流体路が設けられている。

流体は、第２の流体路からロータリージョイント内へ進入し、環状空間に設けられている連絡空間を通り、回転体に設けられている第１の流体路へと流動する。

上記流体路形成部材には、第２の流体路を規定する流路用溝と、回転中心方向に関し流路用溝から離間し、連絡空間を封止するための一対のＯリング用の溝が形成されている。このように、固定体に装着される流体路形成部材には、第２の流体路を規定する壁部、さらに、一対のＯリングがそれぞれ配置される凹状部を規定する壁部が延在する構成である。

また、ロータリージョイントには、例えば特許文献２に示すような構成も存在している。特許文献２は、互いに相対回転可能な固定体及び回転軸間で複数種類の流体を授受するためのロータリージョイントを開示する。このロータリージョイントは、回転軸に対し装着される外筒が、複数の外筒ユニットから構成されている。

外筒ユニットは、内側スリーブと、内側スリーブに対し相対回転可能にベアリングを介し外嵌される固定筒体とを備え、当該内側スリーブは、回転軸に対し固定される。流体の種類毎に形成される上記構成の外筒ユニットが単一の回転軸の外周面に嵌合される構成である。

固定体側からの流体は、固定筒体に設けられている、外部ポート及び外部ポートに連通する送通流体用流路と、内側スリーブに設けられている、溝部及び孔とを通り、回転軸側に設けられる対応流路へ供給される。

特開２００１−１４１１５０号公報 実開平０６−６９５９０号公報

特許文献１のロータリージョイントは、上記の通り、第２の流体路を規定する壁部と、一対のＯリング用の凹状部を規定する壁部とを備える構成であるため、ロータリージョイントの小型化、特に回転中心方向に関する寸法を小さくすることが難しい。

また、特許文献２のロータリージョイントでは、上記の通り、流体の種類毎に用意される外筒ユニットが単一の回転軸に嵌合され、複数種類の流体を固定体と回転軸間で授受する構成である。従って、ロータリージョイントを通る流体の数を変更する際には、当該流体の数に対応する数の流路を備える回転軸を用意する必要が生じ、ロータリージョイントの汎用性を高めることが難しい。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものである。すなわち、回転中心方向に関する寸法を短くでき、小型化を実現できるロータリージョイントを提供することを目的とする。
また、相対回転する回転体及び固定体間で授受される流体の数に変更があっても対応できるロータリージョイントを提供することが好ましい。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のロータリージョイントの第１の態様は、固定体と、固定体に対し、回転中心の回りを相対回転可能に装着される回転体と、固定体と回転体とにより規定される一方及び他方の環状封止空間に配置される一方及び他方の封止部材と、一方及び他方の環状封止空間を連通する連絡路と、を備え、一方の環状封止空間と、他方の環状封止空間とは、回転中心からの距離が異なる、ことを特徴としている。

また、本発明の他の態様は、上述の発明において、固定体には一方の固定段部と他方の固定段部が設けられ、一方の固定段部と他方の固定段部とは、回転中心からの距離が異なっていて、回転体には一方の回転段部と他方の回転段部が設けられ、一方の回転段部と他方の回転段部とは、回転中心からの距離が異なっていて、一方の固定段部に対して一方の回転段部が対向することで一方の環状封止空間が形成され、他方の固定段部に対して他方の回転段部が対向することで他方の環状封止空間が形成される、ことが好ましい。

また、本発明の他の態様は、上述の発明において、一方の環状封止空間を構成する一方の固定円筒面と、他方の環状封止空間を構成する他方の回転円筒面とによって、連絡路が規定される、ことが好ましい。

また、本発明の他の態様は、上述の発明において、連絡路の径方向寸法は、一方の封止部材の断面の内径寸法と外径寸法の範囲内としている、ことが好ましい。

また、本発明の他の態様は、上述の発明において、回転体は、回転中心が延びる方向に貫通する貫通孔を備える、ことが好ましい。

また、本発明の他の態様は、上述の発明において、回転体に装着され連絡路に連通する流体管を備え、流体管が貫通孔内に延在する、ことが好ましい。

また、本発明の他の態様は、上述の発明において、上述した発明のロータリージョイントを複数と、複数のロータリージョイントを互いに接続するための締結手段と、を備え、複数のロータリージョイントの内の一のロータリージョイントの回転体に装着される流体管が、一のロータリージョイントの貫通孔と、複数のロータリージョイントの内の他のロータリージョイントの貫通孔とに挿通されている、ことが好ましい。

なお、本明細書において、正圧とは大気圧よりも高い圧力を意味し、負圧とは大気圧よりも低い圧力を意味し、流体とは、気体又は液体を意味する。

本発明に係るロータリージョイントによれば、回転中心方向に関する寸法を短くでき、それによって小型化を実現することが可能となる。

（ａ）は、第１の実施形態に係るロータリージョイントを示す平面図であり、（ｂ）は、第１の実施形態に係るロータリージョイントを示す正面図であり、（ｃ）は、図１（ａ）の裏面図である。 図１（ａ）の線II−IIに沿った断面図である。 図２のIII部を示す拡大断面図である。 固定体と回転体とＯリングとの関係を説明するための模式図であり、（ａ）は、連絡路に負圧が供給されている状態を示し、（ｂ）は、連絡路に正圧が供給されている状態を示す。 （ａ）は、第２の実施形態に係るロータリージョイントを示す平面図であり、（ｂ）は、図５（ａ）の線V−Vに沿った断面図であり、（ｃ）は、図５（ａ）の裏面図ある。 第１の実施形態に係るロータリージョイントにスリップリングが組み込まれている状態を図２と同様に示す断面図である。 図１に示される第１の実施形態に係るロータリージョイントと図６に示される第２の実施形態に係るロータリージョイントとが連結された状態を示す正面図である。

以下に、本発明の実施形態に係るロータリージョイントについて図面を参照しつつ説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

〔第１の実施形態〕
図１（ａ）は、第１の実施形態に係るロータリージョイント１を示す平面図であり、図１（ｂ）は、第１の実施形態に係るロータリージョイント１を示す正面図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）の裏面図であり、図２は、図１（ａ）の線II−IIに沿った断面図であり、図３は、図２のIII部を示す拡大断面図である。

第１の実施形態に係るロータリージョイント１は、主として、回転体１０と、固定体２０と、ＯリングＲ１〜Ｒ６と、を主要な構成要素としている。また、回転体１０は、固定体２０に対して相対回転可能に装着されている。また、ロータリージョイント１は、固定体と回転体とにより規定される一方及び他方の環状封止空間に配置される一方及び他方の封止部材であるＯリングと、一方及び他方の環状封止空間を連通する連絡路と、を備え、一方の環状封止空間と、他方の環状封止空間とは、回転中心からの距離が異なる。以下に実施形態に係るロータリージョイント１の各構成要素について詳述する。

〔回転体〕
回転体１０は円筒形状を呈し、その上面１０ａには吐出路１１の一端側が開口している。吐出路１１は、回転体１０の軸方向に沿って当該回転体１０を貫くように形成されていて、その吐出路１１の他端側は下面１０ｂで開口している。また、図２に示すように、吐出路１１の一端側および他端側には、それぞれネジ孔部１１１，１１２が設けられている。それらのうちネジ孔部１１１には、ホース継手３０のネジ部３１が捻じ込まれている。

なお、図１（ａ）に示す構成では、吐出路１１は回転体１０の周方向に等間隔に４つ設けられていて、それらの吐出路１１に、部品締結用のネジ孔１４が設けられている。そして、それら４つの吐出路１１に、ホース継手３０が取り付けられている。しかしながら、吐出路１１の個数、およびホース継手３０を取り付ける個数は、特に限定されるものではない。なお、以下の説明では、ホース継手３０が取り付けられている吐出路１１について、区別する必要がある場合には、第１の吐出路１１ａ、第２の吐出路１１ｂ、第３の吐出路１１ｃ、第４の吐出路１１ｄと称呼する。

また、吐出路１１は回転体１０の周方向に等間隔に設けられる構成を採用しなくても良い。また、ホース継手３０、及び後述するホース継手４０は、ロータリージョイント１の構成要素に含めても良いが、ロータリージョイント１の構成要素に含めなくても良い。

また、回転体１０の内周面１０ｃ側には、ロータリージョイント１が装着される不図示の回転機構が装着できる構成となっている。すなわち、図２に示されるように、回転体１０の内周面１０ｃは、当該回転体１０を軸方向に貫く貫通孔１２を画成する。貫通孔１２は、吐出路１１よりも径方向の中心側に位置している。また、回転体１０は、ロータリージョイント１の半径方向（図２の左右方向）に延在する分岐路１３を備える。以下の説明では、分岐路１３について、区別する必要がある場合には、第１の分岐路１３ａ、第２の分岐路１３ｂ、第３の分岐路１３ｃ、および第４の分岐路１３ｄと称呼する。これら第１〜第４の分岐路１３ａ〜１３ｄは、その一端部が、それぞれ第１〜第４の吐出路１１ａ〜１１ｄに接続し、その他端部は、回転体１０の外周面で開口している。

なお、分岐路１３は、吐出路１１の個数に対応させて、４つ設けられている。なお、分岐路１３の個数は、ポート数に対応させて、回転体１０に必要な個数分だけ穿設すれば良い。また、分岐路１３の個数は、ポート数よりも多く設けても良く、その場合には、使用していない分岐路１３を別途の閉塞部材で閉塞するようにしても良い。

また、図２に示すように、回転体１０の外周面は、軸方向の中心線Ｌを含むような断面視で左右対称の階段形状を呈し、その軸方向の中心線Ｌにおける中央側の径寸法が大きいが、上面１０ａ及び下面１０ｂに向かい段階的に小さく寸法付けされている。図２においては、回転体１０の上面１０ａと下面１０ｂとの中点を通る直径方向に関し、回転体１０の外周断面は、上下対称であるので、図３に示す回転体１０の下方に位置する３つの回転段部Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を用いて以下に構成を説明する。

図３に示されるように、第１の回転段部Ｄ１は、軸方向に延在する第１の回転円筒面Ｄ１ａと、第１の回転円筒面Ｄ１ａに接続し、径方向に延在する第１の回転環状面Ｄ１ｂとにより構成されている。同様に、第２の回転段部Ｄ２は、軸方向に延在する第２の回転円筒面Ｄ２ａと、第２の回転円筒面Ｄ２ａに接続し、径方向に延在する第２の回転環状面Ｄ２ｂとにより構成されている。さらに、第３の回転段部Ｄ３は、軸方向に延在する第３の回転円筒面Ｄ３ａと、第３の回転円筒面Ｄ３ａに接続し、径方向に延在する第３の回転環状面Ｄ３ｂとにより構成されている。

また、第１の回転段部Ｄ１を構成する第１の回転環状面Ｄ１ｂと、第２の回転段部Ｄ２を構成する第２の回転円筒面Ｄ２ａとが接続し、第２の回転段部Ｄ２を構成する第２の回転環状面Ｄ２ｂと、第３の回転段部Ｄ３を構成する第３の回転円筒面Ｄ３ａとが接続している。また、第１の回転円筒面Ｄ１ａの中心線Ｌに関する曲率半径は、第２の回転円筒面Ｄ２ａの中心線Ｌに関する曲率半径より小さく寸法付けされ、第２の回転円筒面Ｄ２ａの中心線Ｌに関する曲率半径は、第３の回転円筒面Ｄ３ａの中心線Ｌに関する曲率半径より小さく寸法付けされている。

なお、図２から明らかなように、回転体１０の上方側にも、３つの回転段部Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６が設けられている。第４の回転段部Ｄ４は、第３の回転段部Ｄ３と上下対称であり、第４の回転円筒面Ｄ４ａと第４の回転環状面Ｄ４ｂとを有している。また、第５の回転段部Ｄ５は、第２の回転段部Ｄ２と上下対称であり、第５の回転円筒面Ｄ５ａと第５の回転環状面Ｄ５ｂとを有している。また、第６の回転段部Ｄ６は、第１の回転段部Ｄ１と上下対称であり、第６の回転円筒面Ｄ６ａと第６の回転環状面Ｄ６ｂとを有している。なお、これらは上下対称であるため、それらの詳細についての説明は省略する。

さらに、図３に示される通り、第２の回転円筒面Ｄ２ａには、第１の分岐路１３ａが開口している。なお、図３では、図２の右側下方の部位について説明したが、図２の右側上方の部位も、右側下方の部位と分岐路１３を除き同じ構成である。すなわち、軸方向に関し第３の回転段部Ｄ３の上方に位置する第４の回転段部Ｄ４、第５の回転段部Ｄ５および第６の回転段部Ｄ６は、それぞれ、第１の回転段部Ｄ１、第２の回転段部Ｄ２および第３の回転段部Ｄ３と、中心線Ｌからの距離（外径寸法）が同じである。このように、図２の右側上方の部位と右側下方の部位は、回転体１０の上面１０ａ及び下面１０ｂ間の中点を通る直径に関し上下対称の構成である。

また、第１の分岐路１３ａが半径方向に延在しているが、その第１の分岐路１３ａの外径側は第２の回転段部Ｄ２（第２の回転円筒面Ｄ２ａ）で開口する一方、内径側は第１の吐出路１１ａに連通する。また、第２の分岐路１３ｂの外径側は、第３の回転段部Ｄ３（第３の回転円筒面Ｄ３ａ）で開口すると共に、その内径側は第２の吐出路１１ｂに連通する。また、第３の分岐路１３ｃの外径側は、第４の回転段部Ｄ４で開口すると共に、その内径側は第３の吐出路１１ｃに連通する。また、第４の分岐路１３ｄの外径側は、第５の回転段部Ｄ５で開口すると共に、その内径側は第４の吐出路１１ｄに連通する。

〔固定体〕
図１に示されるように、上述の回転体１０は、固定体２０の内筒側に相対回転可能となるように転がり軸受Ｂ１，Ｂ２（図２、図３参照）を介して同心に装着されている。固定体２０の外周面２０ａには、半径方向に直交する面である平面領域２１が設けられていて、その平面領域２１は、外周面２０ａを接線方向に切り欠くことで形成されている。また、固定体２０を内筒側から外周側に向かって供給路２２が貫いており、その供給路２２の外周側の端部は、平面領域２１で開口している。しかしながら、供給路２２の外周側には、それぞれネジ孔部２２１が設けられている。このネジ孔部２２１には、ホース継手４０のネジ部４１が捻じ込み可能となっている。なお、以下の説明では、供給路２２について、区別する必要がある場合には、第１の供給路２２ａ、第２の供給路２２ｂ、第３の供給路２２ｃ、および第４の供給路２２ｄと称呼する。

ここで、平面領域２１においては、４つの供給路２２は軸方向で同一直線上には配置されないが、供給路２２は異なる２つの軸方向に沿う直線上に、２つずつ配置されている。しかも、第１の供給路２２ａは一方の直線上、第２の供給路２２ｂは別の直線上となるように、供給路２２は下面１０ｂから上面１０ａに向かうにつれて交互に異なる直線上に配置されている。

図２に示されるように、固定体２０は、上方固定半片２０Ａと、下方固定半片２０Ｂとを有している。なお、上方固定半片２０Ａ及び下方固定半片２０Ｂの形状は、供給路２２の構成等を除き、同じであるので、下方固定半片２０Ｂを主として参照しつつその構成について説明する。

固定体２０の下方固定半片２０Ｂの内周面は、前述の回転体１０の外周面と同様に、軸方向の中心線Ｌを含むような断面視で左右対称な階段形状を呈し、その内周面の径方向の寸法（径寸法）は、上面２０Ｂ１の径寸法が大きく、下面２０Ｂ２側に向かうにつれて段階的に小さく寸法付けされている。当該内周面は、第１の固定段部Ｆ１、第２の固定段部Ｆ２、第３の固定段部Ｆ３を有する。図３に示されるように、第１の固定段部Ｆ１は、軸方向に延在する第１の固定円筒面Ｆ１ａと、第１の固定円筒面Ｆ１ａに接続し、径方向に延在する第１の固定環状面Ｆ１ｂとにより構成されている。同様に、第２の固定段部Ｆ２は、軸方向に延在する第２の固定円筒面Ｆ２ａと、第２の固定円筒面Ｆ２ａに接続し、径方向に延在する第２の固定環状面Ｆ２ｂとにより構成されている。さらに、第３の固定段部Ｆ３は、軸方向に延在する第３の固定円筒面Ｆ３ａと、第３の固定円筒面Ｆ３ａに接続し、径方向に延在する第３の固定環状面Ｆ３ｂとにより構成されている。

また、第１の固定段部Ｆ１を構成する第１の固定円筒面Ｆ１ａは、第２の固定段部Ｆ２を構成する第２の固定環状面Ｆ２ｂに接続し、第２の固定段部Ｆ２を構成する第２の固定円筒面Ｆ２ａは、第３の固定段部Ｆ３を構成する第３の固定環状面Ｆ３ｂに接続している。また、第１の固定円筒面Ｆ１ａの中心線Ｌに関する曲率半径は、第２の固定円筒面Ｆ２ａの中心線Ｌに関する曲率半径より小さく寸法付けされ、第２の固定円筒面Ｆ２ａの中心線Ｌに関する曲率半径は、第３の固定円筒面Ｆ３ａの中心線Ｌに関する曲率半径より小さく寸法付けされている。

また、図３に示される通り、第１の供給路２２ａは平面領域２１に直交する方向に延在し、その内周端部は、第１の固定円筒面Ｆ１ａで開口している。同様に、第２の供給路２２ｂは径方向に延在し、その内周端部は、第２の固定段部Ｆ２を構成する第２の固定円筒面Ｆ２ａで開口している。

なお、図２から明らかなように、上方固定半片２０Ａにおいても、上述の下方固定半片２０Ｂと同様に、３つの固定段部Ｆ４，Ｆ５，Ｆ６が設けられている。第４の固定段部Ｆ４は、第３の固定段部Ｆ３と上下対称であり、第４の固定円筒面Ｆ４ａと第４の固定環状面Ｆ４ｂとを有している。また、第５の固定段部Ｆ５は、第２の固定段部Ｆ２と上下対称であり、第５の固定円筒面Ｆ５ａと第５の固定環状面Ｆ５ｂとを有している。また、第６の固定段部Ｆ６は、第１の固定段部Ｆ１と上下対称であり、第６の固定円筒面Ｆ６ａと第６の固定環状面Ｆ６ｂとを有している。なお、これらは上下対称であるため、それらの詳細についての説明は省略する。

また、上方固定半片２０Ａにおいても、上述の下方固定半片２０Ｂと同様に、第３の供給路２２ｃと第４の供給路２２ｄとが設けられている。しかしながら、これらは、上述の下方固定半片２０Ｂの場合と同様であるため、その詳細についての説明は省略する。

上記構成の回転体１０と固定体２０とが互いに相対回転可能に転がり軸受Ｂ１，Ｂ２を介して固定された状態では、第１の回転段部Ｄ１と第１の固定段部Ｆ１とにより規定される、断面視が略四角形状の第１の環状封止空間Ｓ１に第１のＯリングＲ１が配置される。さらに、第２の回転段部Ｄ２と第２の固定段部Ｆ２とにより規定される、断面視が略四角形状の第２の環状封止空間Ｓ２に第２のＯリングＲ２が収容される。同様に、第３のＯリングＲ３は、第３の回転段部Ｄ３と第３の固定段部Ｆ３とにより規定される、断面視が略四角形状の第３の環状封止空間Ｓ３に収容される。

なお、上方固定半片２０Ａ側においても、上述の下方固定半片２０Ｂと同様に、第４の環状封止空間Ｓ４と、第５の環状封止空間Ｓ５と、第６の環状封止空間Ｓ６とが設けられている。これらのうち、第４の環状封止空間Ｓ４は、第３の環状封止空間Ｓ３と上下対称であり、第４の回転段部Ｄ４と第４の固定段部Ｆ４により規定され、その内部に第４のＯリングＲ４が収納されている。また、第５の環状封止空間Ｓ５は、第２の環状封止空間Ｓ２と上下対称であり、第５の回転段部Ｄ５と第５の固定段部Ｆ５により規定され、その内部に第５のＯリングＲ５が収納されている。また、第６の環状封止空間Ｓ６は、第１の環状封止空間Ｓ１と上下対称であり、第６の回転段部Ｄ６と第６の固定段部Ｆ６により規定され、その内部に第６のＯリングＲ６が収納されている。なお、これらは上下対称であるため、それらの詳細についての説明は省略する。

また、第２の回転段部Ｄ２の第２の回転円筒面Ｄ２ａの曲率半径は、第１の固定段部Ｆ１の第１の固定円筒面Ｆ１ａの曲率半径より小さく寸法づけられている。これら第２の回転円筒面Ｄ２ａの下面１０ｂ側と、第１の固定円筒面Ｆ１ａの上面１０ａ側とは近接対向している。以下、この近接対向部分を、第１の連絡路Ｐ１と称呼する。第１の連絡路Ｐ１を流れる流体は、第１のＯリングＲ１及び第２のＯリングＲ２により流れが規制される。従って、ホース継手４０から進入する流体は、第１の供給路２２ａ、第１の連絡路Ｐ１、第１の分岐路１３ａ、及び第１の吐出路１１ａを介し、ホース継手３０から不図示の回転機構へ供給される。

また、上記の構成のとおり、第１の連絡路Ｐ１の外周面は、第１の固定円筒面Ｆ１ａにより構成される。そして、第１の連絡路Ｐ１の内周面を、第２の回転円筒面Ｄ２ａにより構成し、第２の回転円筒面Ｄ２ａの曲率半径を、第１のＯリングＲ１の断面の内径寸法と外径寸法の範囲内としている。すなわち、第２の回転円筒面Ｄ２ａを図３の断面視において第１のＯリングＲ１の内周面の曲率半径より大きく外周面の曲率半径より小さくなるように寸法付けする。このように構成することにより、例えば、２つのＯリングＲ１，Ｒ２間に流路を設けることができるが、その際に、第２の回転円筒面Ｄ２ａに流路としての溝を形成する必要がない。したがって、ロータリージョイント１の軸方向寸法の小型化を実現できる。

同様に、その他の連絡路Ｐ（第２の連絡路Ｐ２，第３の連絡路Ｐ３，第４の連絡路Ｐ４）は、２つのＯリングと、径方向に対面する固定円筒面及び回転円筒面とにより構成される。そして、ホース継手４０から第２の供給路２２ｂへと導入される流体は、第２の連絡路Ｐ２、及び第２の分岐路１３ｂを介して、第２の吐出路１１ｂから回転体１０に装着されている回転機構に供給される。同様に、ホース継手４０から第３の供給路２２ｃへと導入される流体は、第３の連絡路Ｐ３、及び第３の分岐路１３ｃを介して、第３の吐出路１１ｃから回転体１０に装着されている回転機構に供給される。また、ホース継手４０から第４の供給路２２ｄへと導入される流体は、第４の連絡路Ｐ４、及び第４の分岐路１３ｄを介して、第４の吐出路１１ｄから回転体１０に装着されている回転機構に供給される。さらに、各連絡路Ｐ（Ｐ１〜Ｐ４）の内周面及び外周面と、関連するＯリングＲ１〜Ｒ６とは、上述の寸法関係を有する。

なお、第１の環状封止空間Ｓ１は一方の環状封止空間に対応し、第２の環状封止空間Ｓ２は他方の環状封止空間に対応する。このとき、第１の連絡路Ｐ１は、連絡路に対応し、第１のＯリングＲ１は一方の封止部材に対応し、第２のＯリングＲ２は、他方の封止部材に対応する。また、第１の回転段部Ｄ１は一方の回転段部に対応し、第２の回転段部Ｄ２は他方の回転段部に対応し、第１の固定段部Ｆ１は一方の固定段部に対応し、第２の固定段部Ｆ２は他方の固定段部に対応する。

しかしながら、これとは逆に、第１の環状封止空間Ｓ１が他方の環状封止空間に対応し、第２の環状封止空間Ｓ２が一方の環状封止空間に対応するものとしても良い。このとき、第１のＯリングＲ１は他方の封止部材に対応し、第２のＯリングＲ２は、一方の封止部材に対応する。また、第１の回転段部Ｄ１は他方の回転段部に対応し、第２の回転段部Ｄ２は一方の回転段部に対応し、第１の固定段部Ｆ１は他方の固定段部に対応し、第２の固定段部Ｆ２は一方の固定段部に対応する。

また、第２の環状封止空間Ｓ２が一方の環状封止空間に対応し、第３の環状封止空間Ｓ３が他方の環状封止空間に対応するものとしても良く、第２の連絡路Ｐ２が連絡路に対応するものとしても良い。このとき、第２のＯリングＲ２は一方の封止部材に対応し、第３のＯリングＲ３は、他方の封止部材に対応する。また、第２の回転段部Ｄ２は一方の回転段部に対応し、第３の回転段部Ｄ３は他方の回転段部に対応し、第２の固定段部Ｆ２は一方の固定段部に対応し、第３の固定段部Ｆ３は他方の固定段部に対応する。

しかしながら、これとは逆に、第２の環状封止空間Ｓ２が他方の環状封止空間に対応し、第３の環状封止空間Ｓ３が一方の環状封止空間に対応するものとしても良い。このとき、第２のＯリングＲ２は他方の封止部材に対応し、第３のＯリングＲ３は、一方の封止部材に対応する。また、第２の回転段部Ｄ２は他方の回転段部に対応し、第３の回転段部Ｄ３は一方の回転段部に対応し、第２の固定段部Ｆ２は他方の固定段部に対応し、第３の固定段部Ｆ３は一方の固定段部に対応する。

また、第６の環状封止空間Ｓ６が一方の環状封止空間に対応し、第５の環状封止空間Ｓ５が他方の環状封止空間に対応するものとしても良く、第４の連絡路Ｐ４が連絡路に対応するものとしても良い。このとき、第６のＯリングＲ６は一方の封止部材に対応し、第５のＯリングＲ５は、他方の封止部材に対応する。また、第６の回転段部Ｄ６は一方の回転段部に対応し、第５の回転段部Ｄ５は他方の回転段部に対応し、第６の固定段部Ｆ６は一方の固定段部に対応し、第５の固定段部Ｆ５は他方の固定段部に対応する。

しかしながら、これとは逆に、第６の環状封止空間Ｓ６が他方の環状封止空間に対応し、第５の環状封止空間Ｓ５が一方の環状封止空間に対応するものとしても良い。このとき、第６のＯリングＲ６は他方の封止部材に対応し、第５のＯリングＲ５は、一方の封止部材に対応する。また、第６の回転段部Ｄ６は他方の回転段部に対応し、第５の回転段部Ｄ５は一方の回転段部に対応し、第６の固定段部Ｆ６は他方の固定段部に対応し、第５の固定段部Ｆ５は一方の固定段部に対応する。

また、第５の環状封止空間Ｓ５が一方の環状封止空間に対応し、第４の環状封止空間Ｓ４が他方の環状封止空間に対応するものとしても良く、第３の連絡路Ｐ３が連絡路に対応するものとしても良い。このとき、第５のＯリングＲ５は一方の封止部材に対応し、第４のＯリングＲ４は、他方の封止部材に対応する。また、第５の回転段部Ｄ５は一方の回転段部に対応し、第４の回転段部Ｄ４は他方の回転段部に対応し、第５の固定段部Ｆ５は一方の固定段部に対応し、第４の固定段部Ｆ４は他方の固定段部に対応する。

しかしながら、これとは逆に、第５の環状封止空間Ｓ５が他方の環状封止空間に対応し、第４の環状封止空間Ｓ４が一方の環状封止空間に対応するものとしても良い。このとき、第５のＯリングＲ５は他方の封止部材に対応し、第４のＯリングＲ４は、一方の封止部材に対応する。また、第５の回転段部Ｄ５は他方の回転段部に対応し、第４の回転段部Ｄ４は一方の回転段部に対応し、第５の固定段部Ｆ５は他方の固定段部に対応し、第４の固定段部Ｆ４は一方の固定段部に対応する。

〔ロータリージョイントの動作メカニズム〕
上記構成のロータリージョイント１の動作メカニズムについて主として図４を参照しつつ説明する。図４は、固定体２０と回転体１０とＯリングＲ１、Ｒ２との関係を説明するための模式図であり、図４（ａ）は、第１の連絡路Ｐ１に負圧が供給されている状態を示し、図４（ｂ）は、第１の連絡路Ｐ１に正圧が供給されている状態を示す。

本実施形態に係るロータリージョイント１の回転体１０が、固定体２０の下方固定半片２０Ｂに対して回転中心である中心線Ｌの回りに回転する際、ＯリングＲ１，Ｒ２が、回転体１０と共に回転するか、固定体２０（下方固定半片２０Ｂ）と共に静止しているかについては、ＯリングＲ１，Ｒ２の固定段部Ｆ１，Ｆ２、及び回転段部Ｄ１，Ｄ２に対する接触面積の大きさで決まる。

図４（ａ）に示されるように、第１の連絡路Ｐ１へ第１の供給路２２ａ（図３参照。）を介し負圧が供給されると、第１の環状封止空間Ｓ１及び第２の環状封止空間Ｓ２内において、第１のＯリングＲ１及び第２のＯリングＲ２は、第１の連絡路Ｐ１の方向へ移動する。このとき、第１のＯリングＲ１は、第１の回転段部Ｄ１の第１の回転円筒面Ｄ１ａ及び第１の回転環状面Ｄ１ｂと、第１の固定段部Ｆ１の第１の固定円筒面Ｆ１ａとに接触する。他方、第２のＯリングＲ２は、第２の回転段部Ｄ２の第２の回転円筒面Ｄ２ａと、第２の固定段部Ｆ２の第２の固定円筒面Ｆ２ａ及び第２の固定環状面Ｆ２ｂとに接触する。

従って、図４（ａ）のように、第１のＯリングＲ１の第１の回転段部Ｄ１に対する接触面積が、第１の固定段部Ｆ１に対する接触面積より大きいので、第１のＯリングＲ１は、回転体１０と共に回転する。結果として、第１のＯリングＲ１の外周面が第１の固定円筒面Ｆ１ａ上を摺動する。他方、第２のＯリングＲ２の第２の回転段部Ｄ２に対する接触面積が、第２の固定段部Ｆ２に対する接触面積より小さいので、第２のＯリングＲ２は、固定体２０（下方固定半片２０Ｂ）と共に静止する。結果として、第２のＯリングＲ２の内周面が第２の回転円筒面Ｄ２ａ上を摺動する。

図４（ｂ）に示されるように、第１の連絡路Ｐ１へ第１の供給路２２ａ（図３参照）を介し正圧が供給されている状態では、第１の環状封止空間Ｓ１及び第２の環状封止空間Ｓ２内において、第１のＯリングＲ１及び第２のＯリングＲ２は、第１の連絡路Ｐ１から離れる方向へ移動する。このとき、第１のＯリングＲ１は、第１の回転段部Ｄ１の第１の回転円筒面Ｄ１ａと、第１の固定段部Ｆ１の第１の固定円筒面Ｆ１ａ及び第１の固定環状面Ｆ１ｂに接触する。他方、第２のＯリングＲ２は、第２の回転段部Ｄ２の第２の回転円筒面Ｄ２ａ及び第２の回転環状面Ｄ２ｂと、第２の固定段部Ｆ２の第２の固定円筒面Ｆ２ａとに接触する。

従って、図４（ｂ）のように、第１のＯリングＲ１の第１の回転段部Ｄ１に対する接触面積が、第１の固定段部Ｆ１に対する接触面積より小さいので、回転体１０が回転する際、第１のＯリングＲ１は、固定体２０（下方固定半片２０Ｂ）と共に静止する。結果として、第１のＯリングＲ１の内周面が第１の回転円筒面Ｄ１ａ上を摺動する。一方、第２のＯリングＲ２の第２の回転段部Ｄ２に対する接触面積が、第２の固定段部Ｆ２に対する接触面積より大きいので、第２のＯリングＲ２は、回転体１０と共に回転する。結果として、第２のＯリングＲ２の外周面が第２の固定円筒面Ｆ２ａ上を摺動する。

上述の通り、第１の連絡路Ｐ１に対して、正圧を付与している場合と、負圧を付与している場合とでは、回転体１０が回転する際の第１及び第２のＯリングＲ１，Ｒ２の摺動面が変わるので、第１及び第２のＯリングＲ１，Ｒ２の部位の摩耗量が偏ることを防止でき、封止部材の耐久性を向上させることができる。なお、その他の第２、第３、第４の連絡路Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４に関連するＯリングＲ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６についても同様に動作する。

〔第２の実施形態〕
続いて、第２の実施形態に係るロータリージョイント１Ｓについて、図５を参照しつつ説明する。図５（ａ）は、第２の実施形態に係るロータリージョイント１Ｓを示す平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の線V−Vに沿った断面図であり、図５（ｃ）は、図５（ａ）の裏面図である。

なお、本実施の形態では、上述した第１の実施形態に係るロータリージョイント１と同一の構成については、同一の符号を用いて説明するものとする。なお、第２の実施形態に係るロータリージョイント１Ｓは、第１の実施形態と同様に回転体１０と固定体２０で構成されており、第１の実施形態と同様の原理で環状封止空間を形成する。そのため、各部の構成は基本的には共通であり、以下では相違する部分について説明する。

第２の実施形態に係るロータリージョイント１Ｓは、第１の実施形態と異なり、２つの吐出路１１及び２つの供給路２２を備える構成である。

上述した２つの吐出路１１は、中心線Ｌを挟んで対称となる位置に設けられている。また、本実施形態では、ロータリージョイント１Ｓは２つの分岐路１３（第１の分岐路１３ａ、第２の分岐路１３ｂ）を備え、それら第１及び第２の分岐路１３ａ，１３ｂの一端部が、それぞれ、第１及び第２の吐出路１１ａ，１１ｂに接続し、その他端部は、回転体１０の外周面で開口している。

また、本実施形態の固定体２０は、第１〜第３の固定段部Ｆ１〜Ｆ３を構成している下方半片２０Ｃと、軸方向で下方半片２０Ｃに固定される上方半片２０Ｄとを有する２部品構成となっている。しかしながら、固定体を一部品から構成することも可能である。

また、本実施形態の固定体２０は、円筒形状を呈し、流体が供給される２つの供給路２２（第１の供給路２２ａ、第２の供給路２２ｂ）を備え、それぞれの供給路２２の外周側にはネジ孔部２２１が設けられている。そして、ネジ孔部２２１には、ホース継手４０のネジ部４１が捻じ込まれる。

このような構成のロータリージョイント１Ｓを用いることで、互いに相対回転する要素（回転機構及び固定機構）間で流体の授受を行うことが可能である。なお、本実施形態のロータリージョイントは、吐出路１１や供給路２２の数を任意に変更できる。

また、第１の実施形態に関連し説明した作用、効果は、本実施形態においても得られることは言うまでもない。

〔第３の実施形態〕
第３の実施形態に係るロータリージョイント１Ｔは、第１の実施形態に係るロータリージョイント１にスリップリング３０１が組み込まれている構成である。図６を参照しつつ、第３の実施形態に係るロータリージョイント１Ｔを説明する。図６は、第１の実施形態に係るロータリージョイント１Ｔにスリップリング３０１が組み込まれている状態を示す断面図である。なお、本実施形態のロータリージョイント１Ｔは、図２に示されるロータリージョイント１を反転し、下面２０Ｂ２にホース継手３０が装着された状態で使用されている。

スリップリング３０１は、互いに相対回転する構成要素（回転機構及び固定機構）間で給電やデータ通信を行うための機構である。本実施形態で用いられるスリップリング３０１は、円筒状のスリップリング本体３０３と、回転側電線３０５と、固定側電線３０７と、固定軸締結部材３０９と、軸部材３１１と、本体締結部材３１３と、を備え、軸部材３１１とスリップリング本体３０３とは、互いに相対回転可能に、軸部材３１１の一端部がスリップリング本体３０３内に支持されている。

スリップリング本体３０３は、第１の実施形態に係るロータリージョイント１の内周面１０ｃにより規定される貫通孔１２内に配置され、ネジ部材３１５により本体締結部材３１３に固定されている。そして、本体締結部材３１３は、回転体１０の内周面１０ｃの下方に装着されている。一方、軸部材３１１は、締結手段である不図示のネジ部材により固定軸締結部材３０９に固定されている。固定軸締結部材３０９は、固定体２０の２０Ａ１にネジ部材９１により固定されている。

上記構成において、回転体１０が装着される不図示の回転機構の回転に伴い、スリップリング本体３０３及び回転側電線３０５が回転する。一方、軸部材３１１とスリップリング本体３０３は、固定体２０と共に静止した状態となる。従って、固定体２０に装着される不図示の固定機構及び回転体１０が装着される不図示の回転機構間では、固定側電線３０７、スリップリング本体３０３、及び回転側電線３０５を介して給電、情報通信等を行うことができる。このように、回転体１０が貫通孔１２を備えるロータリージョイント１，１Ｓ，１Ｔにおいては、ロータリージョイントと共に使用する機器をその貫通孔１２内に収納できるので、ロータリージョイント及びそれと協同する部材を軸方向に関し小寸法化できる。

〔第４の実施形態〕
第４の実施形態は、第１及び第２の実施形態に係るロータリージョイント１，１Ｓを連結した構成である。第４の実施形態に係るロータリージョイント１Ｆについて、主として図７を参照しつつ説明する。図７は、図１に示される第１の実施形態に係るロータリージョイント１と図６に示される第２の実施形態に係るロータリージョイント１Ｓとが連結された状態を示す正面図である。

図２に示されるように、ロータリージョイント１の固定体２０の下面２０Ｂ２は、ほぼ平坦である。また、図５（ｂ）に示されるように、ロータリージョイント１Ｓの固定体２０の下面２０ｂも、ほぼ平坦である。また、回転体１０の内周面１０ｃの直径は、互いに同じに寸法付されている。同様に、固定体２０の外周面２０ａについても互いに同じに寸法付けされている。上記構成の両ロータリージョイント１，１Ｓによれば、公知の締結手段であるボルトとナット等により、回転体１０同士を締結することで、複数のロータリージョイントを積み重ねることが可能である。

また、ロータリージョイント１Ｆは、回転体１０の貫通孔１２が存在することにより、その軸方向の全体に亘り貫通する構成である。例えば、不図示の回転機構に対して流体を供給するための流体管７７（７７ａ、７７ｂ）が、ロータリージョイント１Ｓのホース継手３０に装着されている場合、流体管７７を貫通孔１２（図２、５（ｂ）参照。）に挿通することで、固定体２０のホース継手４０に装着される不図示の供給管と、流体管７７とが干渉することはない。結果として、ロータリージョイント１、１Ｓの汎用性を向上できる。

なお、流体管７８は、ロータリージョイント１側のホース継手３０に接続されている。この流体管７８は、上述した流体管７７と同様に、不図示の回転機構に対して流体を供給する部分である。

第４の実施形態では、第１及び第２のロータリージョイント１，１Ｓを結合する構成であるが、第１及び第２のロータリージョイント１，１Ｓの一方のみを連結する構成とすることも可能である。

第１〜第２の実施形態のロータリージョイント１，１Ｓでは、回転体は、その回転中心方向に貫通する貫通孔を備える構成としているが、本発明のロータリージョイントは、本構成に限定されず、中実の回転体を利用することも可能である。

第１〜第４の実施形態のロータリージョイント１，１Ｓは、流体として気体を用いる構成であるが、本発明のロータリージョイントは、相対回転部材間において液体を流動する構成とすることも可能である。また、第１〜第４の実施形態のロータリージョイント１，１Ｓ，１Ｔ，１Ｆでは、外周側に配置される部材を固定体２０とし、内周側に配置される部材が、固定体２０に対して相対回転する回転体１０とする構成であるが、本発明は、この構成に限定されない。内周側に配置される固定体を回転させ、外周側に配置される回転体を、回転しない静止する部材として使用することも可能である。

第１の実施形態のロータリージョイント１は、４つの供給路２２と、４つの吐出路１１とを備える構成で、第２の実施形態のロータリージョイント１Ｓは、２つの供給路２２と、２つの吐出路１１とを備える構成であるが、本発明のロータリージョイントは、上記構成に限定されず、任意の数の吐出孔や供給孔を設けることが可能である。

１，１Ｓ，１Ｔ，１Ｆ…ロータリージョイント、１０…回転体、１０ａ…上面、１０ｂ…下面１０、１０ｃ…内周面、１１…吐出路、１１ａ〜１１ｄ…第１〜第４の吐出路、１２…貫通孔、１３…分岐路、１３ａ〜１３ｄ…第１〜第４の分岐路、２０…固定体、２０ａ…外周面、２０ｂ…下面、２０Ａ…上方固定半片、２０Ｂ…下方固定半片、２０Ｂ１…上面、２０Ｂ２…下面、２０Ｃ…下方半片、２０Ｄ…上方半片、２１…平面領域、２２…供給路、２２ａ〜２２ｄ…第１〜第４の供給路、３０…ホース継手、３１…ネジ部、４０…ホース継手、４１…ネジ部、７７，７８…流体管、９１…ネジ部材、１１１，１１２…ネジ孔部、３０１…スリップリング、３０３…スリップリング本体、３０５…回転側電線、３０７…固定側電線、３０９…固定軸締結部材、３１１…軸部材、３１３…本体締結部材、３１５…ネジ部材、Ｂ１，Ｂ２…転がり軸受、Ｄ１〜Ｄ６…第１〜第６の回転段部、Ｄ１ａ〜Ｄ６ａ…第１〜第６の回転円筒面、Ｄ１ｂ〜Ｄ６ｂ…第１〜第６の回転環状面、Ｆ１〜Ｆ６…第１〜第６の固定段部、Ｆ１ａ〜Ｆ６ａ…第１〜第６の固定円筒面、Ｆ１ｂ〜Ｆ６ｂ…第１〜第６の固定環状面、Ｐ１〜Ｐ４…第１〜第４の連絡路、Ｒ１〜Ｒ６…第１〜第６のＯリング、Ｓ１〜Ｓ６…第１〜第６の環状封止空間

Claims (7)

1. 固定体と、
   前記固定体に対し、回転中心の回りを相対回転可能に装着される回転体と、
   前記固定体と前記回転体とにより規定される一方及び他方の環状封止空間に配置される一方及び他方の封止部材と、
   前記一方及び他方の環状封止空間を連通する連絡路と、を備え、
   前記一方の環状封止空間と、前記他方の環状封止空間とは、前記回転中心からの距離が異なる、
   ことを特徴とするロータリージョイント。
2. 請求項１記載のロータリージョイントであって、
   前記固定体には一方の固定段部と他方の固定段部が設けられ、前記一方の固定段部と前記他方の固定段部とは、前記回転中心からの距離が異なっていて、
   前記回転体には一方の回転段部と他方の回転段部が設けられ、前記一方の回転段部と前記他方の回転段部とは、前記回転中心からの距離が異なっていて、
   前記一方の固定段部に対して前記一方の回転段部が対向することで前記一方の環状封止空間が形成され、
   前記他方の固定段部に対して前記他方の回転段部が対向することで前記他方の環状封止空間が形成される、
   ことを特徴とするロータリージョイント。
3. 請求項１から２のいずれか１項に記載のロータリージョイントであって、
   前記一方の環状封止空間を構成する一方の固定円筒面と、前記他方の環状封止空間を構成する他方の回転円筒面とによって、前記連絡路が規定される、
   ことを特徴とするロータリージョイント。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のロータリージョイントであって、
   前記連絡路の径方向寸法は、前記一方の封止部材の断面の内径寸法と外径寸法の範囲内としている、
   ことを特徴とするロータリージョイント。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のロータリージョイントであって、
   前記回転体は、回転中心が延びる方向に貫通する貫通孔を備える、
   ことを特徴とするロータリージョイント。
6. 請求項５記載のロータリージョイントであって、
   前記回転体に装着され前記連絡路に連通する流体管を備え、
   前記流体管が前記貫通孔内に延在する、
   ことを特徴とするロータリージョイント。
7. 請求項６記載のロータリージョイントを複数と、
   前記複数のロータリージョイントを互いに接続するための締結手段と、を備え、
   前記複数のロータリージョイントの内の一のロータリージョイントの回転体に装着される流体管が、前記一のロータリージョイントの貫通孔と、前記複数のロータリージョイントの内の他のロータリージョイントの貫通孔とに挿通されていることを特徴とするロータリージョイント。
   
   

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