(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外筒の貫通穴に回転可能に挿通した回転軸内の流路に外筒の供給口から圧力流体を供給して軸端から放出するものにおいて、前記貫通穴内周に第１供給口に連通する第１環状溝を設け、前記回転軸には該第１環状溝に臨む位置に前記軸端に至る放出穴に連通する流入穴を設け、前記外筒の貫通穴内周には前記第１環状溝の両側に離れて前記第２環状溝を設け、前記外筒には前記第１環状溝とその両側の前記第２環状溝とのそれぞれの中間に前記貫通穴に開口する第２供給口を設け、前記外筒にはそれぞれの前記第２環状溝に連通する第２排出口を設けてなり、前記第１供給口から圧力流体を供給するとき同時に前記第２供給口から遮断圧力流体を供給して前記第１環状溝と前記それぞれの前記第２環状溝との間の軸外周隙間に遮断圧力流体膜を形成して圧力流体の軸外周隙間からの洩れを防止したことを特徴とする流体カップリング。
【請求項２】
請求項１に記載の流体カップリングにおいて、さらに前記回転軸内に前記放出穴と平行に穿設された供給した前記圧力流体を回収する回収穴を設け、該回収穴と連通し前記流入穴と軸方向位置ずらせ軸外周面に開口する流出穴を設け、前記貫通穴内周に該流出穴に臨む第３環状溝を設け、前記外筒には該第３環状溝と連通する第１回収口を設け、前記外筒の貫通穴の内周に前記第３環状溝の両側に離れてそれぞれ第４環状溝を設け、前記第３環状溝とその両側の前記第４環状溝とのそれぞれの中間に前記貫通穴に開口する第３供給口を設け、前記外筒には前記第４環状溝のそれぞれに連通する第３排出口を設けてなり、前記第１回収口から還流した圧力流体を回収と同時に前記第３供給口から遮断圧力流体を供給して前記第３環状溝と前記第４環状溝との間の軸外周隙間に遮断圧力流体膜を形成して放出した圧力流体の回収時の軸外周隙間からの洩れを防止することを特徴とする流体カップリング。
【請求項３】
遮断圧力流体に気体を用いたとき遮断圧力流体の排出口をなくした請求項１又は２に記載の流体カップリング。
【請求項４】
隣接して排出溝となる第２環状溝と第４環状溝とを共通とした共用環状溝を設けた請求項２に記載の流体カップリング。
【請求項５】
第２環状溝または第４環状溝の少なくとも一方の外側にさらに一組の遮断圧力流体の第２供給口，第２環状溝，第１排出口または第３供給口，第４環状溝，第３排出口を設けてなる請求項１，２，３，４の何れか１項に記載の流体カップリング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は固定側の流体供給源から工作機械の回転主軸内を経由して切削液，油圧作動油，圧力流体等を主軸端部に供給し更に回収する場合に、固定の外筒とこれに内挿した回転軸との間で流体を移送する流体カップリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
刃先や工作物に対し切削液を噴射したり、ワークを把持する油圧チャックを作動油で操作したり、或いは軸内から軸受内輪を冷却したりする場合に主軸端に至る流路を軸内に設け、工具若しくはワーク又はピストンシリンダ部材等に流体を供給している。
【０００３】
図１０は従来技術であって固定の外筒１０１から挿通した回転軸１０２へ圧力流体Ｆ１０１を供給し、図示しないシリンダピストン部材等の軸内機構部から戻ったこの圧力流体を回転軸１０２から固定の外筒１０１へ回収する流路図である。搬送すべき圧力流体Ｆ１０１は外筒１０１の中心穴に向けて穿設された供給口１０１ａから挿通した回転軸１０２の流入穴１０２ａへ、更に軸心方向に穿設された放出穴１０２ｂを経て軸内機構部へ送られる。外筒１０１の穴内周には、供給口１０１ａを臨んだ位置に、浅い環状溝１０１ｂが刻設され回転軸１０２の流入穴１０２ａへの送り込みを容易にしている。また図示しない軸端の機構部材からの減圧された回収流体Ｅ１０１は回転軸心と平行な回収穴１０２ｃから流出穴１０２ｄへ、更に開口部から外筒１０１の環状溝１０１ｃへ流入し、回収口１０１ｄから回収される。
【０００４】
ここで圧力流体Ｆ１０１が外筒１０１の環状溝１０１ｂから流入穴１０２ａへ供給される際、および戻った流体が外筒１０１の環状溝１０１ｃから回収口１０１ｄへ回収される際に、外筒１０１の内径と回転軸１０２外径とで形成される軸外周隙間への圧力流体Ｆ１０１の流出を制限する必要がある。
図示する隙間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３のそれぞれの場所には要求される遮断の程度に応じた接触形のシール部品が選択されている。
【０００５】
例えばリップ形シール・メカニカルシール等であるが、いずれも接触し接触面における油膜の形成を前提として使用されている。接触式シール部材を採用して圧力流体の漏洩を防止する場合、回転軸が高速になるほど、また遮断する流体の圧力が高くなるほど、軸表面とシール部材との間若しくはシール部材間で生ずる摩擦熱が大きくなるのは避けがたくなる。
【０００６】
洩れ止めを強化するほどシール部材を強く作用させる必要があり、それにより一層発熱を激しくしシール部の損傷をもたらすこととなる。発熱は機械側の回転軸及び固定側のハウジングから軸受に伝わり軸受隙間の変化及び全体の熱変位に大きな影響を及ぼすこととなる。従って使用回転数に制限を受けるので主軸の高速化に対しても大きな障害となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術で述べたように固定のハウジング部と回転する主軸部間での流体の供給と回収に際し隙間から外部への洩れを抑制するシール性が高くなるほど弾性体を強く接触させる必要がある。その接触面に潤滑性を有する液体を介在させたとしても従来のリップ形等のシール部材を用いる限り個体間の摩擦現象から逃れることはできない。このことは上記以外の主軸部に関するその他の技術的進歩によって単純に主軸回転の高速化の見通しがあっても、主軸全体としては実用機としての進歩が望めないこととなる。
本発明は従来の技術の有するこのような問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところはシール部を無接触・無発熱またはそれに近い状態でシールを可能とした流体カップリングを提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、外筒の貫通穴に回転可能に挿通した回転軸内の流路に外筒の供給口から圧力流体を供給して軸端から放出するものにおいて、前記貫通穴内周に第１供給口に連通する第１環状溝を設け、前記回転軸には該第１環状溝に臨む位置に前記軸端に至る放出穴に連通する流入穴を設け、前記外筒の貫通穴内周には前記第１環状溝の両側に離れて前記第２環状溝を設け、前記外筒には前記第１環状溝とその両側の前記第２環状溝とのそれぞれの中間に前記貫通穴に開口する第２供給口を設け、前記外筒にはそれぞれの前記第２環状溝に連通する第２排出口を設けてなり、前記第１供給口から圧力流体を供給するとき同時に前記第２供給口から遮断圧力流体を供給して前記第１環状溝と前記それぞれの前記第２環状溝との間の軸外周隙間に遮断圧力流体膜を形成して圧力流体の軸外周隙間からの洩れを防止したものである。
【０００９】
この請求項１の発明によれば、シールすべき圧力流体の供給口の両側に遮断圧力流体Ｓ１の供給口とこれに隣接した第２環状溝とを設けることにより、この間に形成される微小な軸外周隙間に遮断圧力流体膜が形成される。外筒の内周面と回転軸の外周面との隙間寸法と流体固有の物性例えば粘性により円筒状に形成した膜は、その円筒の境界で接する圧力流体の軸方向への流動に対し抵抗を示す。圧力流体と遮断用圧力流体の物性により境界部分で若干の混合は生じるとしても圧力流体が軸外周隙間中を自由に移動することを抑制する。従って弾性体等用いることなく遮断用圧力流体のみを介して無接触で供給する圧力流体に対するシール特性を発揮できるものである。
【００１０】
また、請求項２の発明は、さらに前記回転軸内に前記放出穴と平行に穿設された供給した前記圧力流体を回収する回収穴を設け、該回収穴と連通し前記流入穴と軸方向位置ずらせ軸外周面に開口する流出穴を設け、前記貫通穴内周に該流出穴に臨む第３環状溝を設け、前記外筒には該第３環状溝と連通する第１回収口を設け、前記外筒の貫通穴の内周に前記第３環状溝の両側に離れてそれぞれ第４環状溝を設け、前記第３環状溝とその両側の前記第４環状溝とのそれぞれの中間に前記貫通穴に開口する第３供給口を設け、前記外筒には前記第４環状溝のそれぞれに連通する第３排出口を設けてなり、前記第１回収口から還流した圧力流体を回収と同時に前記第３供給口から遮断圧力流体を供給して前記第３環状溝と前記第４環状溝との間の軸外周隙間に遮断圧力流体膜を形成して放出した圧力流体の回収時の軸外周隙間からの洩れを防止するものである。
【００１１】
請求項１の発明は被加工物に切削液を放射する場合であって、圧力流体の回収を必要としない場合である。この請求項２の発明によれば、例えば主軸先端に設けたアタッチメントを油圧で操作する場合に作動油を供給・回収する場合に相当する。従って請求項１で記載した放出用の流路に対し回収用の流路を付加し、その各々の流路に対しそれぞれシール用の流路が設けられている。このようにシール用の流路を設けることにより無接触で圧力流体の供給・回収に対し発熱するシール要素を含むことなく主軸の高速回転の達成が可能となる。
【００１２】
また請求項３の発明は、遮断圧力流体に気体を用いたとき遮断圧力流体の排出口をなくしたものである。
この請求項３の発明によれば遮断用流体が圧縮空気である場合には供給する圧力流体との関係によっては回収せずに圧縮空気を大気中に放出することも許容される。このような場合には回収用の環状溝と配管が省略できるので遮断圧力流体の流路構成が最も簡略化される。
【００１３】
また請求項４の発明は、隣接して排出溝となる第２環状溝と第４環状溝とを共通とした共用環状溝を設けたものである。
請求項４の発明によれば、請求項２の発明においては構成流路中に圧力流体Ｆ１と回収流体Ｅ１に対する遮断圧力流体用の２個の環状溝が隣接して設けられる場合がある。この場合同種の遮断圧力流体であれば第２供給口と第３供給口とからそれぞれ別個に供給しても排出用の環状溝一個を共用環状溝とし環状溝を節約することにより流路構成を簡略化できる。
【００１４】
また請求項５の発明は、第２環状溝又は第４環状溝の少なくとも一方の外側にさらに一組の遮断圧力流体の第２供給口，第２環状溝，第１排出口または第３供給口，第４環状溝，第３排出口を設けてなるものである。
請求項５の発明によれば、供給する圧力流体が複数ありその中に回収すべき圧力流体を含む場合に供給する圧力流体間の接触や外部への漏洩等を極めて抑制したいときは請求項１または２において記載した遮断用流路の外側に遮断圧力流体の供給口、環状溝・排出口等を更に一組設けて供給圧力流体の軸外周隙間からの漏洩防止を効果良く達成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明する。
【００１６】
図１は一種類の放出用の圧力流体とこの圧力流体の回転軸外への洩れを遮断する遮断圧力流体を供給する流路構成を示している。図２は図１のＡＡ断面である。図３は図１の流路に加え、放出した圧力流体を外筒へ回収する場合の回収用流路と遮断圧力流体を供給し排出する流路構成を示している。図４乃至図７は遮断圧力流体の供給・排出流路を変更し簡略にした流路構成の実施例を示している。図８，図９は３種の圧力流体を供給する実施例の流路構成図である。
【００１７】
図面に基づく説明に先立ち第１供給口から供給された圧力流体の環状溝内挙動と、同時に第２供給口から供給される洩れ防止用遮断圧力流体の回転軸の軸外周隙間内における挙動について考察する。
（１）圧力流体の流路構成
外筒１の貫通穴に内挿した回転軸２の外周周速Ｖｏは回転軸の回転数に追従する。第１供給口１ａから外筒１の内径面１ｂの第１環状溝１ｃに供給された圧力流体Ｆ１は第１環状溝１ｃのみかけの溝深さ１ｄに従い流速は軸外周２ａで周速Ｖｏ、環状溝底と外筒内径面１ｂの表面の圧力流体の流速は零である。第１供給口１ａからは、圧力流体Ｆ１が第１環状溝１ｃに供給され、この圧力流体は第１環状溝１ｃと軸外周面２ａが形成する断面が方形状の流路を円周方向に沿って流れる。圧力流体Ｆ１は、第１環状溝１ｃに達したとき回転軸２の外周に開口する流入穴２ｂに流入しこの回転軸内部を通って軸端への放出穴２ｃに導かれる。
【００１８】
第１環状溝１ｃの両側には、回転軸外周面２ａと外筒内径面１ｂとで形成される軸外周隙間２ｄがありこの隙間の断面積と第１環状溝の断面積との比ｒがこの隙間内への圧力流体Ｆ１の流入の難易性を支配する。回転軸外径の大きさによるがこの隙間は３μｍ乃至０．２ｍｍの範囲に設定される。
【００１９】
第１環状溝１ｃから軸外周隙間２ｄへの圧力流体Ｆ１の流出又は洩れは、この供給する圧力流体の圧力が高いほど起きやすくなるが、この圧力流体の種類（気体・液体）や粘度及び第１供給口，環状溝，軸への流入口等の形状寸法等により左右される。
更に第１環状溝１ｃの側面と外筒内径１ｂとが形成するコーナが鋭角の場合には前記面積比ｒが流体力学の演算に使用される収縮係数により実質上小さくなり抵抗が大きくなる方向に働いて圧力流体が軸外周隙間２ｄ内へ流入しにくくなる。
また、この軸外周隙間を軸線に沿って長くとるほど流入に対する抵抗が大きくなり流出しにくくなる。
【００２０】
（２）遮断圧力流体の流路構成
軸外周隙間２ｄ内に外筒１に設けた第２供給口１ｅから遮断圧力流体Ｓ１を第２供給口１ｅの噴射孔１ｆからこの軸外周隙間に噴出させて遮断圧力流体膜を形成し第１環状溝１ｃからこの軸外周隙間に流入し流動する間に若干減圧された圧力流体Ｆ１の流れに対する抵抗となりさらなる圧力流体Ｆ１の流入を抑制し遮断するに至る。噴出口１ｆは第２供給口の穴径より小さくして軸外周隙間２ｄの軸方向の有効長さを大きくし形成される流体膜による遮断効果を向上させることができる。軸外周隙間２ｄは一定であり原則として動圧を発生することはなく遮断圧力流体Ｓ１の静圧のみである。ただし軸の振れ若しくは外筒に偏心があるときは動圧を発生するが回転軸外周の流体に一様な動圧が発生することもなく洩れの抑制に利用することはできない。従って放出のため供給される圧力流体Ｆ１と洩れの遮断圧力流体Ｓ１との接触界面における両者の圧力関係が両流体の境界位置を規定する。従って前述の面積比ｒを小さく設定し、軸外周隙間２ｄの軸方向長さを設計上許容される限り大きくすると流路抵抗が増加し前記供給する圧力流体Ｆ１が軸外周隙間の長手方向へ流動しにくくなる。しかしながら供給する圧力流体Ｆ１と遮断圧力流体Ｓ１の境界域では両流体の圧力は同等であり両流体は混在しその物性によっては混合される。
【００２１】
（３）圧力流体と遮断圧力流体の関係
前記境界域が環状溝１ｃに近いほど回転軸２を通じて送り出される圧力流体Ｆ１に遮断圧力流体Ｓ１が混在する可能性は高くなる。境界域は環状溝１ｃから離れるのが望ましい。
実機上で放出・還流させる圧力流体として一般に考えられるのは切削液（又は洗滌液）切削油剤，圧縮気体，油圧作動油，冷却用流体等である。主軸軸受外輪の冷却用，潤滑用流体は軸受ハウジングの外からの供給・回収が可能であり、このような場合はこの際除外してもよい。主軸軸受内輪を軸内から冷却する場合には冷却用流体を還流させる。
【００２２】
前記圧力流体Ｆ１で不可欠な流体は切削液・切削油剤・油圧作動油及び冷却用流体である。
油圧作動油は高圧であると共に遮断圧力流体との混在は完全に回避しなければならないので遮断圧力流体の選定には特別な注意を要する。この場合油圧作動油と遮断圧力流体とを同種流体とするのが望ましい。切削液又は切削油剤の場合は遮断圧力流体Ｓ１が若干量混入しても何ら実際上の問題を生じない。また流体の圧力が低い場合は選定できる遮断圧力流体の種類も多くなる。
例えば低圧の切削液を放出する場合は遮断圧力流体Ｓ１に圧縮空気を用いることが可能である。高圧切削液を放出する場合には遮断圧力流体Ｓ１に圧油を用いることも可能である。
【００２３】
（４）シール用流路の選択
本発明では遮断効果を向上させるため第２供給口１ｅ，のそれぞれの外側に離れて遮断圧力流体Ｓ１の回収用流路を更に設ける場合がある。第２供給口１ｅは小径の噴出穴１ｆから直接回転する軸表面に向かって遮断圧力流体を放出するものであり、この噴出口が複数個の場合には等分割して設けることができる。
【００２４】
前記遮断圧力流体の流路には軸外周隙間２ｄを通過してきた遮断圧力流体Ｓ１を外筒１に刻設した環状溝１ｇに集めて外部へ導くように流路が構成されており排出される遮断圧力流体Ｓ２には若干の放出若しくは循環する圧力流体Ｆ１が含まれているが圧力流体側には遮断圧力流体が含まれないようそれぞれの流体の物性と供給条件で組み合わせを選定する。なお遮断圧力流体Ｓ１が空気や窒素ガス等を使用し、排気が大気中に放出されても環境に影響を与えない場合には、気体は回収せず圧力流体の微量な洩れ分のみを回収すれば良いので遮断圧力流体回収用の環状溝１ｇを一個のみとするか圧力流体の微量な洩れが実際上許容される場合は省略することも可能である。
供給する圧力流体Ｆ１が気体である場合、遮断圧力流体Ｓ１には粘度と圧力を選定した機械油を使用することにより良好な遮断効果が期待できる。
【００２５】
（５）環状溝の刻設
環状溝は、便宜上、外筒１の内周に刻設する場合についてのみ本発明の実施の形態で説明している。
しかし環状溝は固定側の外筒１の内周面若しくは回転軸２の外周面のいずれに刻設しても良い。
例えば第１供給口と連通する第１環状溝を供給圧力流体を受ける側である回転軸２の外周面に、また第１回収口と連通する第３環状溝を回収圧力流体を受ける側である外筒１の内周面に刻設することができる。
【００２６】
次に実施例を図面にもとづき説明する。
【００２７】
〔実施例１〕
図１は供給する圧力流体Ｆ１は放出のみで戻りの流路がない流体カップリングである。回転軸２と軸心を共通にして外筒１がその内径とこの回転軸２の外径との間に均一な軸外周隙間２ｄを保って装通されている。外筒１には圧力流体Ｆ１を供給する第１供給口１ａが穿設され、この第１供給口に臨んで外筒１の内側に第１環状溝１ｃが刻設されている。
【００２８】
第１供給口１ａの両側に離れてそれぞれ第１環状溝１ｃに並行して第２環状溝１ｇが外筒１の内側に刻設され、この第２環状溝を臨む第１排出口１ｈが該外筒に穿設されており第１環状溝１ｃと第２環状溝１ｇの間に遮断圧力流体Ｓ１を供給する第２供給口１ｅとがそれぞれ穿設されている。第２供給口１ｅは外筒１の外周に複数個所に設けることもできる。また穴の先端から回転軸２の外周面２ａの方向に遮断圧力流体Ｓ１を噴出させる小径の噴出穴１ｆが穿設されている。供給された遮断圧力流体Ｓ１は軸外周隙間２ｄで遮断圧力流体膜を形成した後第２環状溝１ｇに集められ第２排出口１ｈから排出される。
回収された遮断圧力流体Ｓ２は圧力が低下しており図示しない遮断圧力流体供給装置に戻され圧力を回復して第２供給口に還流する。
【００２９】
図２は図１のＡＡ断面図である。回転軸２に穿設する流入穴２ｂは回転軸２の動的バランス上軸心若しくは等分割した対称断面位置に設けるのが望ましい。
本実施例は供給する圧力流体Ｆ１は切削液・切削油・洗滌水・圧縮空気等であって切削時に常時放出するか又は切削終了後に放出するのみであり還流はさせない。
遮断圧力流体Ｓ１は第２供給口１ｅから供給し第２排出口１ｈから排出して還流させる。
【００３０】
本実施例の流路構成上において、切削時に工具又はワークにノズルから供給する圧力流体に油剤等が若干量混入しても何ら問題を生じないという点を考慮に入れ、圧力流体Ｆ１が水溶性切削液の場合、低圧の場合には圧縮空気を遮断圧力流体Ｓとして使用し第２環状溝１ｇや第２排出口１ｈを省き軸外周隙間２ｄの軸方向長さをやや長くとって遮断圧力流体を大気中に放散させることもできる。しかしこの圧力流体Ｆ１が高圧の場合には遮断圧力流体Ｓ１としてやや粘度の高い潤滑油相当油を用い遮断圧力流体の圧力を高くして漏れを防ぐ必要があるため第２環状溝１ｇや第２排出口１ｈを省くことはできない。
【００３１】
圧力流体Ｆ１が切削油の場合も遮断圧力流体の圧力を高くする。切削油と混在して回収される場合も再使用に際し問題のない遮断用の油剤を選択すべきである。圧力流体Ｆ１の遮断効果を高めるためには、軸外周隙間２ｄと第１環状溝１ｃのみかけの溝深さ１ｄとの関係、軸外周隙間２ｄの大きさ、軸外周隙間の軸方向長さ、遮断圧力流体の粘度・圧力等の条件の選定が必要であり、供給する圧力流体Ｆ１に認容される遮断圧力流体Ｓ１の混入程度により遮断圧力流体に関する流路については省略設計を行う。
【００３２】
〔実施例２〕
図３は回転軸に供給した圧力流体Ｆ１を再び回転軸から回収する際の流体カップリングである。図３において、供給する圧力流体Ｆ１が回転軸２の内部に設けた流路を通り軸端に導かれ軸端部の作動部を駆動して再び軸内を通って外筒１に回収流体Ｅ１として回収され圧力調整後再び第１供給口１ａから圧力流体Ｆ１として還流する。軸端の駆動部として油圧駆動するアタッチメント例えば油圧チャックがある。
また回転軸２を内部から冷却するための流体を還流させる流路を構成する場合もある。
【００３３】
図３において供給する圧力流体Ｆ１と遮断圧力流体Ｓ１の流路構成は図１の圧力流体Ｆ１と遮断圧力流体Ｓ１の流路構成と同一であり同部品に対し同符号を付しており、その説明は省略する。
【００３４】
軸端のアタッチメントを駆動して回収穴２ｅより回転軸２内を還流してきた回収流体Ｅ１を外筒に回収する別の流路が設けられている。回転軸２の内部に作動後の減圧した回収流体Ｅ１を第１供給口１ａから離れた位置に還流させる回収穴２ｅと連なる流出穴２ｆが穿設されている。この流出穴は回転軸２の外周面に開口し、第１回収口１ｊに臨む第３環状溝１ｋを外筒１の内径側に刻設し、第１回収口１ｊから回収した回収流体Ｅ１を図示しない圧力流体供給装置に戻し所定の圧力を付与後圧力流体Ｆ１として還流する。回収流体Ｅ１は作動後であるため減圧されているが、軸外筒隙間２ｄからの漏れを防止のため遮断用流路を第１回収口１ｊの両側に設ける。
【００３５】
図３に示すように遮断圧力流体Ｓ１を第３供給口１ｍから供給し第４環状溝１ｎを経て第３排出口１ｐからこの遮断圧力流体Ｓ２を排出する。圧縮空気を遮断圧力流体Ｓ１に選定した場合は第３排出口１ｐを省略して大気中に放出する場合もある。図３に示す共用排出口１ｒは実施例４で説明する。
【００３６】
〔実施例３〕
図４は遮断圧力流体Ｓ１を集める環状溝を省いた流体カップリングである。図５は供給する圧力流体Ｆ１が水溶性切削液で低圧の場合には遮断圧力流体Ｓ１として圧縮空気を使用する場合に流路構成が極めて単純化されている。本実施例は図１で示す流体カップリングから第２環状溝１ｇと第２排出口１ｈを省略したものを示している。
【００３７】
切削液はワークに放出され回転軸を通って回収されない。また機械油の若干の混在も問題とされないので漏洩に対しては最も対応が容易である。低圧切削液を供給する場合は圧縮空気で十分遮断が可能であり大気中への放散も許容されるので回収流路の簡略化も可能である。
高圧切削液の場合は、切削液に機械油が若干混在しても問題とならないとき、粘度の高い油を遮断圧力流体Ｓ１として用い、圧力流体Ｆ１の漏洩を防止することが可能である。この場合に軸外周隙間２ｄから若干の前記遮断圧力流体の漏れが許容される場合に使用される。
【００３８】
〔実施例４〕
図５は遮断圧力流体を集める環状溝の構成を簡略化した流体カップリングである。図５において、第２排出口１ｈと連通する第２環状溝１ｇと第４環状溝１ｎとが隣接し同種の遮断圧力流体を使用している場合には、環状溝を一個にした共用環状溝１ｑとして流路の構成を簡略化したものである。
即ち供給する圧力流体Ｆ１と回収する流体Ｅ１の中間に構成する遮断圧力流体の流路について第２環状溝１ｇと第４環状溝１ｎを並置すべきところを共用排出口１ｒと連通する一個の共用環状溝１ｑに置き換えて遮断圧力流体の排出用流路を構成したものである。
このように流路を構成することにより流路構成の簡素化設計が可能となる。
【００３９】
〔実施例５〕
図６（ａ）（ｂ）（ｃ）、図７は供給する圧力流体Ｆ１の漏洩を厳しく制限する場合の流体カップリングである。
供給する圧力流体Ｆ１が油圧作動油のように他の流体・気体の混入を全く許容せず外部への漏れも厳しく制限する場合である。
図６（ａ）（ｂ）（ｃ）は図１で示す遮断圧力流体の流路を第２環状溝１ｇの外側に更に少なくとも一組設けるようにしたものである。
図６（ａ）（ｂ）は圧力流体Ｆ１の漏洩の発生をきびしく抑制したい側に更に遮断圧力流体の流路を一組設けたもの、図６（ｃ）は第１供給口の両外側に設けたものである。
【００４０】
図７は供給圧力流体がＦ１，Ｆ２の２種類ある場合の実施例で、圧力流体Ｆ２の外側に本発明を適用した場合を示している。
なお、それぞれの遮断圧力流体の流路を独立した流路として設け、要求される遮断能力に対応して圧力流体Ｆ１と同一または異なる遮断圧力流体を態様を特定して供給することにより遮断効果をより向上させることができる。
即ち、図１に示した第２供給口１ｅ、第２環状溝１ｇ、第２排出口１ｈの一組を更に外側に設けることにより、遮断圧力流体Ｓ１及び軸外周隙間２ｄの選定により遮断圧力流体膜を圧力流体Ｆ１の供給形態に対応して形成させ遮断効果の向上を計ることができる。
【００４１】
油圧作動油の場合は、遮断圧力流体Ｓ１として圧力流体Ｆ１と同種の流体を用い、この圧力流体Ｆ１より若干高い圧力で第１供給口１ａに隣接する内側の第２供給口１ｅに供給し外側の第２供給口１ｅには、圧力流体Ｆ１または圧縮空気を供給し放出用流路への他の流体または気体の混入を避け外側の第２環状溝への若干の圧力流体Ｆ１の漏れを許容しこれを外側の第２排出口から排出する。
【００４２】
〔実施例６〕
図８は供給する圧力流体をＦ１，Ｆ２，Ｆ３の３種を供給しそのうちＦ２，Ｆ３のみ回収流体Ｅ２，Ｅ３として回収する流路を設けた流体カップリングの応用例である。Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の圧力流体供給口とＦ２，Ｆ３の回収口間の遮断圧力流体の流路は実施例１乃至実施例４に図示したいずれかを適用し構成されている。
図８では遮断圧力流体の流路は省略されている。
【００４３】
図９は図８のＣＣ，ＤＤ，ＥＥ断面図である。回転軸内に、回収する流路を構成する場合には回転軸２の動バランスを配慮して穿設する必要がある。
圧力流体Ｆ１は放出のみで回収はしない。放出穴２ｃは軸心に設けられている。圧力流体Ｆ２とＦ３のそれぞれの放出穴２ｃと回収穴２ｅは軸対称かつ同一半径上でずらせて穿設して設けた実施例が図示されている。このＦ２とＦ３の流路を異なる半径位置に穿設して設けることも可能である。
本実施例における圧力流体Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の漏洩を防止する遮断圧力流体の流路は、実施例１乃至実施例５に記載した流路で構成し圧力流体の供給態様・漏洩の程度に応じ遮断圧力流体の供給態様を決定することにより遮断流路構成の経済的な設計が可能である。
【００４４】
【発明の効果】
請求項１の発明は、高速回転軸に固定の外筒から流体を送り込む場合に漏れを防止するシールの手段として機械的な摩擦部分を含まず流体摩擦のみの構成なので、カップリング部で発熱とシール材の劣化が生じない。
従って高速主軸に応用した場合には軸回転数に限界がない。
【００４５】
請求項２の発明は、回転軸内に送り込んだ流体を再び固定の外筒に回収して還流させる場合に、回転軸外周面に形成した遮断圧力流体膜で漏洩を防止しているので請求項１と同様な効果が期待できる。
【００４６】
請求項３の発明は、供給する圧力流体の使用目的に応じて遮断圧力流体の流路を簡素に構成したもので、遮断圧力流体が圧縮空気の場合は必ずしも還流させる必要がない場合があるからである。
【００４７】
請求項４の発明は、供給する圧力流体が２以上の場合遮断圧力流体を集める環状溝が隣接する場合があるのでこれを一つの共用環状溝とすることにより遮断用流路の構成が簡略化される。
【００４８】
請求項５の発明は、供給する圧力流体と漏洩を防ぐ遮断圧力流体の遮断圧力流体膜付近の混入を極力回避したいときやカップリング部から外部への遮断圧力流体の漏洩を押さえたいときに遮断圧力流体の流路を一組以上を並置して使用し、遮断圧力流体の圧力等の態様を適正に選定して漏れ防止をより完全にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一種類の放出用の圧力流体を固定外筒から回転軸へ供給する場合の圧力流体と遮断圧力流体との流路を示す流体カップリングの流路説明図である。
【図２】図１のＡＡ断面図である。
【図３】図１の流路に圧力流体の回収流路を付加したもので回転軸へ供給した圧力流体を回転軸から固定外筒へ回収する場合の回収流体とその遮断圧力流体との流路を含む流体カップリングの流路説明図である。
【図４】図１または図３の流路構成から第２環状溝と第１排出口を削除した簡略な流体カップリングの流路説明図である。
【図５】Ｆ１，Ｆ２の２種類の圧力流体を供給した流路で、圧力流体Ｆ２と隣接する回収流体Ｅ２間及び前記Ｅ２と隣接する圧力流体Ｆ１間の排出口を簡略化した流体カップリングの流路説明図である。
【図６】（ａ）（ｂ）（ｃ）は図１の遮断圧力液体流路の外側に更に遮断圧力流体の流路を付加した流体カップリングの流路説明図である。
【図７】図５の流路に図６（ａ）を適用した流体カップリングの流路説明図である。
【図８】３種類の圧力流体を供給し、回転軸内に放出と回収する流路を干渉なく穿設して構成した流体カップリングの実施例で各圧力流体の供給口と回収口間の遮断圧力流体の流路の構成は図示していない〔実施例６で説明〕。
【図９】（ａ）（ｂ）（ｃ）は図８のＣＣ，ＤＤ，ＥＥ断面図である。
【図１０】従来技術のカップリング説明図である。
【符号の説明】
１  外筒
１ａ  第１供給口
１ｂ  外筒内径面
１ｃ  第１環状溝
１ｄ  みかけの溝深さ
１ｅ  第２供給口
１ｆ  噴出穴
１ｇ  第２環状溝
１ｈ  第２排出口
１ｊ  第１回収口
１ｋ  第３環状溝
１ｍ  第３供給口
１ｎ  第４環状溝
１ｐ  第３排出口
１ｑ  共用環状溝
１ｒ  共用排出口
２  回転軸
２ａ  軸外周面
２ｂ  流入穴
２ｃ  放出穴
２ｄ  軸外周隙間
２ｅ  回収穴
２ｆ  流出穴
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３  圧力流体
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３  回収流体
Ｓ１，Ｓ２  遮断圧力流体
Ｖｏ  回転軸表面速度
ｒ    面積比
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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