JPH023044B2

JPH023044B2 -

Info

Publication number: JPH023044B2
Application number: JP56128940A
Authority: JP
Inventors: Isamu Inoe
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1981-08-18
Filing date: 1981-08-18
Publication date: 1990-01-22
Also published as: JPS5830528A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、高速回転体に、高圧気体あるいは真
空圧を供給する場合等に使用される非接触シール
装置に関するものである。

高速回転体に１例として真空圧を供給する場合
について説明する。通常このような用途には非接
触シールの一種であるラビリンスシールが用いら
れている。

第１図および第２図において、１は先端にフラ
ンジ２を有する回転軸であり、図示しないが軸受
により回転自在に支持されてモータ等により回転
駆動されている。３は一方の面に同心円状に形成
された溝４と他方の面に回転中心から放射状に形
成された溝５とを有し、その両溝４と５を貫通す
る孔６を有し、図示しないボルト等により前記フ
ランジ２に固定された真空チヤツクである。７は
ボルト８により前記真空チヤツク３に固定された
ハブである。ボルト８はボルトを締めるための六
角穴９と貫通孔１０を有ている。１１はラジアル
玉軸受で外輪１２はハブ７に圧入固定され、内輪
１３にはシールリテナー１４が圧入固定されてい
る。１５はシール部材で、前記ラジアル玉軸受１
１の外輪１２がハブ７に圧入された後止ネジ２７
によりシールリテナー１４に固定されている。こ
のシール部材１１５はその凸部１６とハブ７の凹
部１７によりラビリンスシールを構成する。

１８は空気流通孔１９を有するレバーで図示し
ない機体に固定された軸２０を支点と１２矢印Ａ
およびＢ方向に回動自在に支持されており、その
先端にはシールリテナー１４との密着を良くする
ためのゴムライニング２８が施こされている。

２１はレバー１８と図示しない真空源とを接続
するチユーブである。２２は中央部をハブ７の外
周により位置ぎめされて真空チヤツク３上に載置
された被加工物である。もちろん被加工物２２を
真空チヤツク３に着脱する時は真空圧を切り、レ
バー１８をＡ方向に回動させてかから行なう。

第１図において真空圧を作用させると空気は線
Ｃで示す経路を通つて排気され、被加工物２２は
真空チヤツク３に吸着固定される。また外部の空
気は第２図に線Ｄで示す経路、すなわちラビリン
スシール２３、ラジアル玉軸受１１のシールド２
４と内輪１３との隙間２５を通つて内部２６に流
入する。その流入量はラビリンスシール２３を構
成する凸部１６及び凹部１７の形状による隙間等
により決定され、流入量が多い場合は内部２６の
真空圧が弱くなり、十分に強い力で被加工物２２
を吸着できなくなる。その場合は排気能力の高い
真空源を必要とする。真空チヤツク３に被加工物
２２を吸着した後、軸１をモータ等により回転さ
せるとシールリテナー１４はラジアル玉軸受１１
に支持され、前記レバー１８は内部２６の真空圧
に引かれてゴムライニング２８はシールリテナー
１４に圧接されており、さらに、ゴムライニング
であるから摩擦係数は大きいのでゴムライニング
２８とシールリテナー１４はすべりを生じること
はない。また場合によつてはレバー１８をバネ等
により付勢して、ゴムライニング２８をシールリ
テナー１４に押圧するようにしてもよい。以上の
従来例において、ラビリンスシール２３は軸受１
１と個別に構成されているのでラビリンスシール
２３の取付精度を高くすることができないため、
シール隙間は通常小さくても0.1〜0.05μｍ程度で
あり真空圧の漏れが大きく低能率であつた。また
能率を高めるためには絞り部と膨張部をいくつか
重ねねばならないための小型に構成することはで
きなかつた。また圧力の漏れの大きなシールで内
部の真空圧を強くするには排気能力の高い真空ポ
ンプ等の真空源を必要とし、費用の点でも不利で
あつた。また漏れの大きな状態で使用すると軸受
１１のシール２４内にあるグリス流出損失が大き
くなると共に外部の塵埃も多量に内輪１３、外輪
１２及びボール２９の間に侵入し、軸受１１の寿
命が著しく短かくなり頻繁に交換する必要があつ
た。

特に高圧を供給する場合は圧力差が大きくなり
漏れ流量も大きくなるのでグリスの流出損失もよ
り大きくなる。

以上のように従来のものは多くの欠点を有して
いた。

本発明はかかる問題点を解決せんとするもので
あり、第３図〜第６図にその１実施例を示す。

従来例と同一要素は同一番号にて説明する。第
３図、第４図、第５図、第６図においてことわり
のない部分は従来と同一である。

ラジアル玉軸受１１は従来と同様にハブ７の穴
４０に圧入固定されているが、外輪１２の端部は
ハブ７の段部４１に第５図に示す環状のシール部
材４２を介して圧接している。５０はハブ７の穴
４０に形成された切込である。シール部材４２に
は内輪１３の下端面４３と非接触で対向するシー
ル面４４が形成されており、面４３と４４により
非接触シール４６を構成する。５１はシール部材
４２に形成された切欠である。孔１９に真空圧を
作用させると外部の空気は第６図に線Eaで示す
経路、すなわちラジアル玉軸受１１のシールド２
４と内輪１３との隙間２５を通りさらにシール４
６を通る経路と線Ebで示す経路、すなわち切込
５０と切欠５１を通りさらにシール４６を通る経
路から内部２６に流入する。その流入量は第６図
に示す面４３と４４のスキマＧにより決定され
る。

真空圧を孔１９に作用させると前に述べたよう
に真空圧に引かれてゴムライニング２８は内輪１
３を下方に押圧し、第６図に示すようにボール２
９と内輪１３及び外輪１２のボール軌道面４７，
４８の隙間により内輪１３は下方に変位する。し
たがつてその変位量Ｆをあらかじめ管理してお
き、内輪下面４３の振れとボール２９及び軌道面
４７，４８の摩耗による変位量Ｆの増大を考慮し
てシール隙間Ｇを決定し、シール部材２の段差Ｈ
＝Ｆ＋Ｇを決定すればよい。したがつて管理すべ
き寸法はＦとＨのみであり、シール隙間Ｇの寸法
は容易に４〜7μｍを得ることができ、なお且シ
ールの有効径、すなわち従来例においては第２図
のＪ寸法よりも、寸法を小さくできるので流路の
断面積すなわち（π×有効径Ｘシールスキマ）が
小さくなり、飛躍的に真空圧の漏れを小さくする
ことができる。またシールの有効径が小さいので
内輪の振れが拡大されることがないのでシールの
接触を避けるためにシールスキマを大きくする必
要がないのでその点でも従来よりも有利である。

さらに有利な点は経路Eaの外部空間５２から
シール４６までの流路抵抗よりも経路Ebの外部
空間５２からシール４６までの流路抵抗R₂を十
分小さくしておくと、経路Eaにはほとんど空気
は流れなくなる。したがつて経路Ebは経路Eaよ
りも流路抵抗の小さいバイパスの意味を持つ、す
なわちR₁≫R₂とすることはシール４６の流入側
の空間５３を外部空間５２に開放したことと等価
となり、空間５３と５２はほぼ同一圧力となる。
またR₁≫R₂とすることは非常に容易である。し
たがつて軸受１１のシールド２４内のグリスが流
出することも外部の塵埃が内輪１３、外輪１２及
びボール２９の間に侵入することもない。したが
つて軸受の寿命は何ら短縮されることはない。第
７図は軸受１１とシール部材４２と保持部材５５
を一体構成としたシールユニツト５６の例で、保
持部材５５には第４図に示す切込５０と同様な切
込５７が形成されている。このようにするとシー
ルユニツト５６は外周面５８を目的物に圧入する
だけで用いることができるので取扱が容易とな
る。第８図は外輪１２とシール部材５９との間に
非接触シール６０を構成した例で、シール部材５
９には第５図と同様な切欠６１が構成されてい
る。６２はシール部材５９を内輪１３に圧接固定
する保持部材で内輪１３に圧入固定されている。
６３は保持部材６２に設けた孔で切欠６１と内部
２６を結び空気流通経路すなわちバイパスEbを
構成する。したがつて経路Eaの流路抵抗より経
路Ebの流路抵抗を小さくすることは容易である
から経路Eaにはほとんど空気は流れなくなり、
第６図と同様の効果を持たせることができる。

第９図はさらに漏れを小さくするためにシール
部材６４，６５を２つ設けた例である。前記と同
様な切欠６７，６８が形成されたシール部材６
４，６５はそれぞれ前記と同様な切込６９，７０
が形成された保持部材６６，９０により前記と同
様に内輪１３に圧接固定されている。また７１は
保持部材６６と６７の隙間７２をシールする例え
ば樹脂からなるシール材である。したがつてバイ
パスEbは切欠６７、切込６９，７０、切欠６８
により構成されることになる。この場合は軸受１
１を支障なくハブ７に圧入固定するために外輪１
２にツバ７３が形成された形の軸受を用いればよ
い。この例では非接触シールを直列に２ケ所設け
ているので非常に漏れを小さくすることが可能で
ある。なお第７図、第８図、第９図において加工
に支障がなければシール部材と保持部材は一体に
してもよい。

基本的な構成は真空圧をシールする場合と同一
であるが、次に高圧気体をシールする構成につい
て述べる。また第９図と同一要素は同一番号で説
明する。

第１０図は第９図の構成を高圧気体用に変更し
たものである。７５は軸受１１のツバ７３を押圧
して軸受１１をハブ７に固定するためのナツトで
７６はナツト７５をハブ７にネジ込むためのレン
チ掛け穴である。７７は保持部材７８にネジ込ま
れたナツトで保持部材７８のツバ７９とによりシ
ール部材６４，６５を内輪１３に圧接固定する。
８０は同様にレンチ掛け穴である。

また保持部材７８にはバイパスを構成する切込
８１とニツプル８２をネジ込むためのレンチ掛け
用の平面カツト部８３が形成されている。

ニツプル８２を介して高圧気体を内部８３に供
給すると前記真空圧の場合とは逆に内輪１３が上
方へ変位することだけが異なるだけで他の作用は
同一である。

第１０図においてニツプル８２に強い曲げモー
メントが作用し、軸受１１が１個では不安定な場
合は第１１図に示すように軸受１１を２個用いれ
ばよい。この場合は２個の軸受１１を支持するた
めに外輪１２を圧入したパイプ状の部材８４がハ
ブ７に圧入固定される。他は第１０図と同一であ
る。

以上高圧気体をシールする構成はシール部材を
２個直列に用いた場合について述べたが、多少の
漏れを許すならばシール部材は１個でもよい。

以上のように本発明はころがり軸受の内輪と外
輪の少なくともいずれか一方の溝の端面に密着
し、他方の輪の端面と非接触で対向する環状の部
材により非接触シールを構成すると共に軸受の両
端面の内輪の外輪の間の空間を結ぶ空気通路、す
なわちバイパスを設けたことにより、従来に比較
してシールの加工時に高精度に寸法管理せねばな
らない個所が著しく少なくなり、従来よりも微小
なシール隙間が容易に得られる。したがつて漏れ
が少なくなり、高圧気体あるいは真空圧の発生源
の能力を下げることが可能となり、設備費、運転
費用をも削減することができる。

また、軸受を構成する要素すなわち内輪あるい
は外輪の端面を直接シール面として利用している
ため従来のように軸受から離れた位置にシール面
を構成したものに比較して軸受の振れによるシー
ル面の振れが拡大されることがないので微小なシ
ールスキマを得るには非常に有利であると共に、
シール面の有効径が小さくなり、流路断面積を小
さくできるのでこの点でも漏れに対して従来より
も非常に有利となる。

さらにバイパスを設けたことにより、軸受両端
の圧力を略同一にすることが可能であるから軸受
の内輪と外輪の間を漏れ空気が流れることを防止
することができ、内輪と外輪の間に封入されてい
るグリースが流出することも、その間に空間中の
塵埃が侵入することもないので軸受寿命を長く保
つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の非接触シールの一例を示す部分
断面図、第２図は第１図の要部拡大図、３図は本
発明の非接触シール装置の一実施例の要部断面
図、第４図、第５図はそれぞれ同構成要素単体の
斜視図、第６図は第３図の要部拡大図、第７〜１
１図はそれぞれ本発明の他の実施例の要部を示す
断面図である。１……軸、２……フランジ、３……真空チヤツ
ク、１１……ラジアル玉軸受、１２……外輪、１
３……内輪、４２，５９，６４，６５……シール
部材、５１，６１，６７，６８……切欠部、５
０，５７，６９，７０，８１……切込部。

Claims

【特許請求の範囲】

１ラジアル及びスラスト荷重の負荷能力を有す
るころがり軸受と、そのころがり軸受の内輪と外
輪の少なくともいずれか一方の輪の端面に密着
し、他方の輪の端面と非接触で対向するシール面
を有する環状のシール部材と、そのシール部材に
密着する側の輪とシール部材を一体的に保持する
保持手段とを有し、前記軸受の一方の端面側の内
輪と外輪間の空間と、前記軸受の他方の端面側の
内輪と外輪間の空間とを結ぶ気体通路を前記シー
ル部材と保持手段とを貫通して構成し、前記両空
間の圧力を略同一にしたことを特徴とする非接触
シール装置。