JPH06337073A - 回転軸のシール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転軸の端部において、確実なシールを行い
得る非接触シール装置を提供する。 【構成】 回転軸１の先端のシールを行う部分におい
て、ハウジング６内筒面に複数条の環状凹溝９，11，1
7，18を刻み、各溝には交互に、圧縮空気供給孔21，25
もしくは、大気解放（または吸気）孔27，30を一つ宛連
通してエアシールを施した。そして、少なくとも、二本
の大気解放（吸気）孔27，30により、ハウジング内外か
ら漏洩、侵入しようしする異なる特性の流体を混ぜるこ
となく流体回収管路39，41を通して各別に回収し、これ
をリサイクル可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、工作機械、一般機
械、船舶または化学設備機械などにおける回転軸のシー
ル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転軸装置の軸端部のシール装置で、回
転軸のハウジング内外側に、それぞれ混合するのが好ま
しくない、または嫌う、相互に特性の異なる流体（本発
明で、流体とは空気以外の流体を指す）が供給され、そ
れらを混合することなく回収したい場合には、従来、ハ
ウジングと回転軸周面との間に、Ｏリングなどの接触方
式のシール部材を装着して、内外に供給された両流体の
間を隔離する手法が一般的に行われているが、その種の
シール方法では軸の回転数が高くなって、シール面の滑
り速さが大きくなると、シール材の摩耗が問題になる場
合が多い。

【０００３】また、実開昭64−38240 号公報に、ジェッ
ト潤滑スピンドルと称して、ハウジングと回転軸との間
に環状溝を設け、その中央溝に圧搾空気を供給して、こ
れをエアポケットとし、前記溝に隣接し潤滑油が漏洩し
てくる環状溝をオイルポケットとすると共に、オイルポ
ケット溝内の潤滑油を強制的に装置外に搬送する吸引手
段を前記オイルポケットに接続することにより、潤滑油
のシールと、外部からの異物の侵入の防止との目的を同
時に達成し、潤滑油漏れによる雰囲気汚染を防止する技
術が提案されているが、当該公報には、軸受装置のハウ
ジング内外に供給された特性の異なる流体を混合させる
ことなく、各別に回収しようとする技術思想は開示され
ていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、回転軸装置
において、装置の内外に供給される異なる特性の流体
（一例を挙げれば、潤滑油と切削油）を、それぞれ混合
することなく各別に回収してリサイクルを可能とし、し
かも、高速運転の許で使用しても極めて耐久性のあるシ
ール装置を提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述目的を達
成するため、以下に述べるとおりの各構成要件を具備し
ている。 （１） 回転軸装置の軸端部のシール装置であって、回
転軸周面に対向するハウジング内筒面に周方向の環状凹
溝を軸線方向に所定間隔をあけて複数条形成し、前記複
数条の各環状凹溝を端部から交互に圧縮空気孔または流
体回収孔のいずれか一つに連通させ、前記流体回収孔に
連通した少なくとも二つの環状凹溝を通して、ハウジン
グ内外に存在する互いに異なる性質の流体を混合させず
に、各別に回収するように構成した回転軸のシール装
置。

【０００６】

【作用】本発明軸端部のシール装置は、回転軸周面に微
小間隔を置いて対向するハウジング内筒面に周方向の環
状凹溝を設け、同環状凹溝を筒面の軸心方向に互いに独
立し、かつ、間隔を置いて複数条形成すると共に、各一
つの前記凹溝に対して交互に、圧縮空気孔または流体回
収孔のいずれか一つを連通させて、前記流体回収孔を連
通した環状凹溝を少なくとも二つ設けるようにしたか
ら、

【０００７】（１）圧縮空気孔を連通した環状凹溝から
回転軸周面の微小隙間に噴出する高速空気流が、それぞ
れ隣接して配置された流体回収孔に連通する環状凹溝に
向かって全周にわたり均等に生ずるので、圧縮空気孔連
通の環状凹溝を境にして、その両側のハウジングの内筒
面隙間がエアシールされる。 （２）圧縮空気孔連通の環状凹溝から流れる空気流は、
前記凹溝に隣接する流体回収孔に連通する少なくとも二
つの環状凹溝が収容し、それぞれ連通孔を経由して外部
に回収する。

【０００８】（３）圧縮空気孔連通の環状凹溝を挟ん
で、その両側のハウジングの内筒面隙間に介在する、ま
たは侵入してくる相互に特性の異なる流体、たとえば軸
受潤滑油と切削油は、各別に前記高速空気流に乗せら
れ、または遮られ、移動方向を阻まれてエアと一緒に隣
接する環状凹溝に収容され、相互に混合することなく、
それぞれの流体回収孔から回収される。 （４）上述のエアシール部には、機械的部材の接触・摩
擦がないから、軸が高速回転する場合にも消耗すること
なく、したがって耐用期間が長く、かつ、メンテナンス
が容易である。

【０００９】（５）シール装置のハウジングの内外に供
給される相互に特性が異なる流体を混合させることなく
各別に回収して、リサイクルを可能とする。 （６）上記作用を保証する構成は、重ねて施すことによ
って、より確実な効果を奏する。 （７）前記流体回収孔は、大気圧開放または積極吸引の
いずれでも良い。

【００１０】

【実施例】以下に、本発明の一実施について図面に沿っ
て説明するが、本発明装置を組立てる各部材の具体的構
成は、本出願当時の当業界における技術水準の範囲内に
おいて適宜の設計変更を施すことが可能であることに鑑
みれば、格別の理由を示すことなく本実施例の構造・形
状のみに基づいて、本発明の要旨を限定的に解釈すべき
ではない。

【００１１】図１は、本発明回転軸のシール装置の一実
施例の断面を示すものである。同図中、回転軸１が軸受
機構７によってハウジング５に支承されており、その前
面に軸受機構７の外輪押えとカバーを兼ねた別のハウジ
ング６が設けられている。ハウジング６の内筒面と回転
軸１の外周面とは微小間隙をおいて対向している。ハウ
ジング６の内筒面には軸線方向に所定間隔を有して四つ
の環状凹溝９，11，17，18が形成されている。環状凹溝
９，17は、圧縮空気供給孔21，25と、それぞれ連通し、
環状凹溝11，18は、大気開放孔27，30とそれぞれ連通し
ている。

【００１２】すなわち、圧縮空気供給用の環状凹溝と、
流体回収用の大気開放された環状凹溝とが、交互に配置
されている。圧縮空気供給孔21，25には、外部に設けら
れた圧縮空気源34から圧縮空気が供給されるように配管
されている。また、大気開放孔27は、第１流体回収管路
39に接続され、大気開放孔30は、第２流体回収管路41
に、それぞれ独立して接続されている。このように構成
された回転軸のシール装置を、第１流体（例えば、切削
油）が浮遊する環境下で使用する場合を考える。

【００１３】第１流体は、回転軸１の前端部とハウジン
グ６との隙間から回転軸装置内部へ侵入しようとする
が、環状凹溝９から噴出される空気流によって、その大
部分は押し戻される。押し戻されずに内部に侵入した第
１流体は、環状凹溝９から大気圧開放の環状凹溝11に向
かう空気流に乗って、空気と共に大気開放孔27に確実に
流入し、第１流体回収管路39を経て回収される。環状凹
溝17から環状凹溝11へ向かう空気流も発生しているた
め、第１流体が、更に回転軸装置内部まで侵入すること
はあり得ない。

【００１４】また、回転軸装置内部には、第２流体（例
えば、軸受機構７の潤滑油）が存在し、その第２流体は
回転軸１とハウジング６との隙間から外部へ流出しよう
とする。しかし第２流体は、大気開放の環状凹溝18から
大気開放孔30に流入し、第２流体回収管路41を経て回収
される。第２流体は、環状凹溝18を乗り越えて更に外部
へ向かおうとしても、環状凹溝17から環状凹溝18へ向か
う空気流に押し戻されて、それ以上、外部へ流出するこ
とはできない。このように、第１流体と第２流体とは混
じることなく別々に回収され、かつ、第１流体が回転軸
装置内部へ侵入することがなく、第２流体が外部へ流出
することもなく、確実にシールされるのである。

【００１５】図２は、本発明回転軸のシール装置を工作
機械の工具主軸に適用した実施例の断面を示すものであ
る。同図中、図１と同じ機能を有する部分には、同じ符
号を付してある。１は回転軸、３は工具のテーパシャン
ク受入れ孔、５および６はハジング、７は回転軸を支承
する軸受機構、９，11，13，15，17および19は、それぞ
れ、回転軸周面に微小隙間を置いて対向するハウジング
内筒面周方向にそれぞれ独立して（非解放状態で）設け
た環状凹溝で、環状凹溝９を最外側に配置し、回転軸心
内側方向に向けて順次、隣接して複数条設けてある。

【００１６】ただし、ハウジング最内側に位置する環状
凹溝19は、軸受機構７側に向けて解放されている。な
お、環状凹溝９，11，15および17に対向する回転軸周面
には、それぞれ環状凹溝の機能に適応する断面形をした
環状凹溝が形成されている。21，23および25は、それぞ
れハウジング６を貫いて設けた圧縮空気供給孔で、孔21
は、環状凹溝９に、孔23は、環状凹溝13に、孔25は、環
状凹溝17に、それぞれ連通し、各環状凹溝を通してハウ
ジング内筒面と回転軸周面との間の微細隙間に、前記圧
縮空気の供給に基づき、軸心方向に対する高速の空気流
を生じさせている。

【００１７】27，29は、それぞれハウジング５に設けた
大気開放孔で、孔27は、環状凹溝11に、孔29は、環状凹
溝15に、それぞれ連通しており、各隣接する圧縮空気連
通環状凹溝から流出する高速の空気流を受け入れて、こ
れを大気解放孔を通し、第１流体回収管路39を経て外部
に回収する。31は、ハウジング６に設けた吸引孔で、環
状凹溝19に連通しており、空気と共に潤滑油を収容し
て、第２流体回収管路41を経て外部に回収する。すなわ
ち、機械装置の稼働中ハウジングの外部環境には、切削
油の飛沫が飛散していて回転軸とハウジングの間の微細
隙間から内部に侵入し、軸受潤滑油と混じる機会が多々
あるが、環状凹溝９から流出する加圧空気の高速流に遮
られて内側に流入することがない。

【００１８】仮に侵入することがあっても、大気解放環
状凹溝11に収容され大気解放孔27を通して外部に回収さ
れるので、さらに内側に侵入することができない。ま
た、その内側に設けた圧縮空気連通環状凹溝13からの高
速空気流に妨げられて大気解放環状凹溝11側に流入し、
回収される。大気解放環状凹溝15の作用も、上記説明と
変るところがないが、これはおもに工具受入孔３に工具
が装着されていない場合、空気通孔33から切削油が侵入
しても、環状凹溝15および大気解放孔29から回収できる
ようにしている。切削油ミストは、何所にも侵入するお
それがあるので、本実施例では、回収手段を二重に設け
ている。

【００１９】他方、軸受潤滑油の漏れは、圧縮空気連通
環状凹溝17から流出する高速空気流に遮られてハウジン
グ外側には滲出せず、大気解放環状凹溝19を介して吸引
孔31側に回収される。本実施例の場合、切削油と潤滑油
とは、圧縮空気連通環状凹溝19を境界にして互いに混じ
ることはない。この作用を確実にするため、図中、圧縮
空気連通環状凹溝19に対向する回転軸周面の溝の断面形
は二等辺三角形状で、前記凹溝19の両側に等分のパワー
の空気流が生ずるようにされている。

【００２０】以上のとおり、大気解放孔27，29から回収
した空気に含まれた流体は、混じりのない切削油であっ
て、フィルタを通し塵、切り粉、鉄クズなどの夾雑物を
分離すれば、そのまま、再利用が可能である。また、吸
引孔31から回収された流体は、混じりのない潤滑油であ
って、鉄粉、塵などを分離することにより再使用ができ
る。本実施例では、27，29は、それぞれハウジングに設
けた大気解放孔として説明しているが、これらをマイナ
スの圧力源に連結することにより、空気吸引孔、もしく
は、強制排気孔として作用させれば、回収効果がさらに
確実なものとなる。

【００２１】仮に、ハウジングの最外端に配置された環
状凹溝を流体回収のために使用する場合にも、当該凹溝
を強制排気孔に連通することによって、その作用を効果
あらしめることができる。なお、図中、35は、圧縮空気
源34から環状凹溝13への空気供給管路に直列に設けた流
量絞り弁、37は、そのバイパス通路の開閉弁で、通常は
流量絞り弁35を通して環状凹溝13へ圧縮空気を供給して
いるが、回転軸１に装着する工具を交換する場合、バイ
パス弁37を開いて多量の空気を環状凹溝13に供給するこ
とにより、環状凹溝13に対向する回転軸１の周面に直径
方向に設けた空気通孔33を通して圧縮空気を回転軸１の
テーパシャンク受入れ孔３まで供給し、それによって孔
３内面に付着する油、塵、材料屑などの清掃を行うこと
ができるようにされている。

【００２２】本実施例では、異なる特性の流体として切
削油と潤滑油とを例示して説明しているが、本発明装置
は、たとえば、切削剤、化学薬品、海水、汚染気体また
は有害ガス等々と潤滑油との場合もあり得るなど、高速
回転軸を備えた広い分野における機械、装置に対して利
用可能である。

【００２３】

【発明の効果】本発明装置は、以上説明したとおりであ
るから、 （１）回転軸のシール装置のハウジングの内外に供給さ
れる相互に特性が異なる流体を混合させることなく各別
に回収して、それぞれのリサイクルを可能とする。 （２）ハウジング内に供給されている流体を外部に漏洩
することなく、作業環境を良好に保持すると共に、外部
の流体を回転軸装置内に侵入させないという確実なシー
ル効果が得られる。

【００２４】（３）エアシール部には機械的な接触・摩
擦がないから、軸が高速回転する場合にも消耗する部材
がなく、したがってシール特性が不変であり、耐用期間
が長く、かつ、メンテナンスが容易である。等々、従来
装置には期待することができない、格別の作用、効果を
奏するものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明回転軸のシール装置の一実施例の断面図
である。

【図２】本発明回転軸のシール装置の他の実施例の断面
図である。

【符号の説明】

１ 回転軸 ３ テーパーシャンク受入れ孔 ５，６ ハウジング ７ 軸受 ９，11，13，15，17，18，19 環状凹溝 21，23，25 圧縮空気供給孔 27，29，30 大気解放孔 31 吸引孔 33 空気通孔 34 圧縮空気源 35 流量絞り弁 37 開閉弁 39 第１流体回収管路 41 第２流体回収管路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸装置の軸端部のシール装置であっ
   て、 回転軸周面に対向するハウジング内筒面に周方向の環状
   凹溝を軸線方向に所定間隔をあけて複数条形成し、 前記複数条の各環状凹溝を端部から交互に圧縮空気孔ま
   たは流体回収孔のいずれか一つに連通させ、 前記流体回収孔に連通した少なくとも二つの環状凹溝を
   通して、ハウジング内外に存在する互いに異なる性質の
   流体を混合させずに、各別に回収するように構成したこ
   とを特徴とする回転軸のシール装置。