(57)【要約】【課題】２つの密封空間を有する装置において、１つの密封空間に一時的に溜められた漏れた潤滑油を回収し、回収した潤滑油を別の密封空間に供給することが可能な回転装置を提供する。【解決手段】本体にベアリングを介して回転可能に支持されたスピンドルと、スピンドルの軸方向端部において、スピンドルに固定された台座と、本体の軸方向端部において、本体に台座を覆うように固定されたケーシングとを備え、ベアリングの一部が潤滑油に浸漬されている回転装置であって、第１シール材と、第２シール材と、第１閉空間と、第２閉空間と、油循環機構とを備えている。【選択図】図２
2019019848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体にベアリングを介して回転可能に支持されたスピンドルと、
前記スピンドルの軸方向端部において、該スピンドルに固定された台座と、
前記本体の軸方向端部において、該本体に前記台座を覆うように固定されたケーシングと、を備え、
前記ベアリングの一部が潤滑油に浸漬されている回転装置であって、
前記台座と前記ケーシングとの間に設けられた、第１シール材と、
前記第１シール材において、前記ベアリングと反対側に一定の隙間を有するとともに、前記台座と前記ケーシングとの間に設けられた、第２シール材と、
前記第１シール材によって、前記本体及び前記ケーシング内を密封空間に形成する第１閉空間と、
前記第１シール材と前記第２シール材によって、前記ケーシング内を密封空間に形成する第２閉空間と、
該第２閉空間内の潤滑油とエアの混合流体またはエアを回収するとともに、回収した潤滑油とエアのうち少なくともどちらか一方を前記第１閉空間に供給する油循環機構と、を備えた回転装置。
【請求項２】
前記第１シール材と前記第２シール材が夫々、低接触圧シールである、請求項１に記載の回転装置。
【請求項３】
前記第１シール材と前記第２シール材が夫々、オイルシールとＶリングのどちらか一方である、請求項１に記載の回転装置。
【請求項４】
前記第２シール材において、前記第１シール材と反対側に一定の隙間を有するとともに、前記台座と前記ケーシングとの間に設けられた、第３シール材と、
該第３シール材と前記第２シール材とを加圧する加圧空間と、
外部からエアを供給する第３供給管と、を備え、
第３供給管の一方が前記本体または前記ケーシングに接続されており、
前記本体または前記ケーシングには、前記第３供給管の一方から前記加圧空間に連通された第３供給路と、が設けられている、請求項１に記載の回転装置。
【請求項５】
前記油循環機構は、ポンプを備え、
該ポンプは、第１回収管と、第２回収管と、第１供給管と、第２供給管と、を備え、
前記第１、第２回収管及び前記第１、第２供給管の一方が夫々前記本体または前記ケーシングに接続されており、
前記第２回収管は、絞り弁を備え、
前記第２供給管の内径は、前記第１供給管の内径より径小となっており、
前記本体または前記ケーシングには、第２閉空間から前記第１回収管の一方に連通された第１回収路と、前記第１閉空間から前記第２回収管の一方に連通された第２回収路と、前記第１供給管の一方から前記第１閉空間に連通された第１供給路と、前記第２供給管の一方から前記第２閉空間に連通された第２供給路と、が設けられ、
前記ポンプが第２閉空間に一時的に溜めている漏れた潤滑油とエアの混合流体またはエアを第１回収路および第１回収管を経由して回収し、回収した潤滑油とエアのうち少なくともどちらか一方を第１閉空間に第１供給管および第１供給路を経由して供給することで潤滑油を循環させる、請求項１に記載の回転装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、漏れた潤滑油を回収するとともに、回収した潤滑油を回転装置内に供給する回転装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、潤滑油の循環機構として、ポンプを用いることで潤滑油を回収し、回収した潤滑油を元に戻す機構が採用されている（例えば、特許文献１等）。
【０００３】
この特許文献１の主軸潤滑装置は、２つのポンプと、主軸ヘッドと、分離槽と、潤滑油回収タンクとを備えている。
吸引ポンプは、主軸ヘッドに付設された潤滑油溜りの気液混合潤滑油を吸込み、外部の分離槽に排出している。気液混合潤滑油は、分離槽内に排出されると同時に、分離槽内の潤滑油に吸収されて消滅し、加圧されたミスト状の潤滑油とエアのみが分離槽内に充満して空間を形成している。また、分離槽は、潤滑油回収タンクに連通されており、分離槽内にある潤滑油を潤滑油回収タンク内に排除することにより外気との間に差圧を発生させている。その差圧によって気液混合潤滑油は主軸ヘッドに連通されたパイプを経由して、主軸ヘッドに供給されている。
【０００４】
一方、別のポンプで連通している潤滑油回収タンクから直接、潤滑油を回収し、回収した潤滑油を主軸ヘッドに供給することで、潤滑油を循環させると共に、冷却効果も作用させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１２６５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された装置では、ポンプが２つ必要であり、また、分離槽や、潤滑油回収タンクなどの複雑な構成となっているため、装置自体大きくなるとともに、価格も高くなってしまう。また、このような構成の場合、装置内の２つ密封空間内同士で潤滑油を循環させることは困難である。
【０００７】
そこで本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、その主な目的は、２つの密封空間を有する装置において、１つの密封空間に一時的に溜められた漏れた潤滑油を回収し、回収した潤滑油を別の密封空間に供給することが可能な回転装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る回転装置は、本体にベアリングを介して回転可能に支持されたスピンドルと、スピンドルの軸方向端部において、スピンドルに固定された台座と、本体の軸方向端部において、本体に台座を覆うように固定されたケーシングとを備え、ベアリングの一部が潤滑油に浸漬されており、台座とケーシングとの間に設けられた、第１シール材と、第１シール材において、ベアリングと反対側に一定の隙間を有するとともに、台座とケーシングとの間に設けられた、第２シール材と、第１シール材によって、本体及びケーシング内を密封空間に形成する第１閉空間と、第１シール材と第２シール材によって、ケーシング内を密封空間に形成する第２閉空間と、第２閉空間内の潤滑油とエアの混合流体またはエアを回収するとともに、回収した潤滑油とエアのうち少なくともどちらか一方を第１閉空間に供給する油循環機構とを備えている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、２つの密封空間を有する装置において、１つの密封空間に一時的に溜められた漏れた潤滑油を回収し、回収した潤滑油を別の密封空間に供給することが可能な回転装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来の一般的な回転装置の構成を示した断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における回転装置の一例を示す概略図である。
【図３】図２の変形例を示した回転装置の一例を示す概略図である。
【図４】図３の回転装置における部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明を説明する前に、本発明を想到するに至った経緯を説明する。
【００１２】
図１は、従来の一般的な回転装置２００の構成を示した断面図である。
【００１３】
図１に示すように、従来の回転装置２００は、本体１１０にベアリング１１１を介して、回転軸Jを中心に回転可能に支持されたスピンドル１１２と、スピンドル１１２の軸方向端部において、スピンドル１１２にボルトＢ１で固定された台座１１３と、本体１１０の軸方向端部において、本体１１０に台座１１３を覆うようにボルトＢ２で固定されたケーシング１１４とを備えており、図示しない動力源（一例：モータを介したウォームシャフトとウォームギアの組合せ等）によって、スピンドル１１２が回転するようになっている。
【００１４】
また、ベアリング１１１の一部は、回転装置２００内で潤滑油によって浸漬されており、この潤滑油を密封させる（潤滑油を漏れないようにする）ために、台座１１３とケーシング１１４との間には、バネ付のオイルシールＳ１が備えられている。
【００１５】
ここで、一般的に潤滑油環境の中で使用するオイルシールは、バネ付のオイルシールＳ１が採用されている。
【００１６】
すなわち、バネ付のオイルシールＳ１は、バネにより軸の締付け力を高めるものである。また、設計者は、より漏れなくするために、軸の公差を調整することで締付け力を高めている。そのため、漏れないようにオイルシールの選定や軸の公差などを検討すると、オイルシールの摺動部より発熱がどうしても発生してしまう。
【００１７】
そこで、オイルシールの摺動部における発熱を低減するために、Ｖリングやバネなしのオイルシールなどの低接触圧シール、または非接触シールなどのシールが検討されるが、それらでは、潤滑油の漏れを防ぐことはできない。
【００１８】
例え、それらを採用したとしても、外部に潤滑油を漏らすことで環境を汚染させたり、装置内に潤滑油を頻繁に継ぎ足ししなければならなく、現実的ではない。
【００１９】
そこで、本願発明者は、発熱を低減させるために、バネ付のオイルシールの採用を見送り、Ｖリングとバネなしのオイルシールを軸方向に一定のすきまを有して略並設させることでＶリングからの潤滑油の滲みは許容し、次のバネなしのオイルシールで滲み出た潤滑油を密封することで、潤滑油の外部への漏れをなくすとともに発熱を低減することができると考えた。
【００２０】
また、Ｖリングとバネなしのオイルシールとの密封空間の潤滑油を回収して、回転装置内に回収した潤滑油を戻す（供給する）ことで、潤滑油の継ぎ足しを不要にすることができると考え、本発明を想到するに至った。
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本発明の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。  
【００２２】
（第１の実施形態）
図２は、本発明の第１の実施形態における回転装置１００の一例を示した概略図である。
【００２３】
図２に示すように、本実施形態における回転装置１００は、本体１０にベアリング１１を介して、回転軸Jを中心に回転可能に支持されたスピンドル１２と、スピンドル１２の軸方向端部において、スピンドル１２にボルトＢ３で固定された台座１３と、本体１０の軸方向端部において、本体１０に台座１３を覆うようにボルトＢ４で固定されたケーシング１４とを備えており、図示しない動力源（一例：モータを介したウォームシャフトとウォームギアの組合せ等）によってスピンドル１２が回転するようになっている。
【００２４】
ベアリング１１の一部は、回転装置１００内で潤滑油によって浸漬されており、シール材によって、潤滑油は本体１０内およびケーシング１４内に溜められている。
【００２５】
〈シール材〉
本実施形態では、シール材は第１シール材と第２シール材を設けている。また、第１シール材及び第２シール材は夫々、低接触圧シールを使用している。そして、低接触圧シールの中でも第１シール材はＶリングＳ２を、第２シール材はバネなしオイルシールＳ３を、夫々使用している。
【００２６】
ＶリングＳ２は、環状形状をしており、台座１３とケーシング１４との間に設けられている。また、ＶリングＳ２は、取り付ける台座１３の軸径より小さな内径を選定しており、引き伸ばすことで、台座１３の外縁部に装着されるとともに、ＶリングＳ２のリップ部はケーシング１４に接触している。
【００２７】
オイルシールＳ３は、環状形状をしており、台座１３とケーシング１４との間に設けられている。また、オイルシールＳ３は、ＶリングＳ２において、ベアリング１１と反対側に一定の隙間を有して台座１３の外縁部に装着されている。
【００２８】
〈密封空間〉
本実施形態では、ＶリングＳ２とオイルシールＳ３によって密封された第１閉空間Ｃ１と第２閉空間Ｃ２が形成されている。
【００２９】
第１閉空間Ｃ１は、本体１０及びケーシング１４内を、ＶリングＳ２と台座１３とスピンドル１２とによって形成された密封空間である。また、第１閉空間Ｃ１には、後述の第２回収路２７と、第１供給路２８とが連通されており、各々から潤滑油、エアまたは両方が供給または回収されている。
【００３０】
第２閉空間Ｃ２は、ケーシング１４内を、ＶリングＳ２とオイルシールＳ３と台座１３とによって、形成された密封空間である。また、第２閉空間Ｃ２には、後述の第１回収路２６と、第２供給路２９とが連通されており、各々から潤滑油、エアまたは両方が供給または回収されている。
【００３１】
さらに、回転装置１００は、第２閉空間Ｃ２内の潤滑油とエアの混合流体またはエアを回収するとともに、回収した潤滑油とエアのうち少なくともどちらか一方を第１閉空間Ｃ１に供給する油循環機構２０が設けられている。
【００３２】
〈油循環機構〉
油循環機構２０は、ポンプ２１を設けており、ポンプ２１は、常時電源を入れて稼動状態にしている。
【００３３】
このポンプ２１は、ＩＮ側の吸入口には、ポンプ２１外で連結された第１回収管２２と第２回収管２３を接続している。一方、ＯＵＴ側の排出口には、ポンプ２１外で連結された第１供給管２４と第２供給管２５を接続している。
【００３４】
そして、第１、第２回収管２２、２３、及び第１、第２供給管２４、２５の一方（ポンプに繋がっていない方）が、夫々本体１０に接続されている。
【００３５】
また、第２供給管２５の内径は、第１供給管２４の内径より径小となっており、径サイズは、潤滑油が供給管内を通る際にエアを遮断する油膜ができる程度の細さが好ましい。ここで、第２供給管２５は、全て第１供給管２４より細い径にする必要はなく、例えば、排出口側の一定の長さ分のみ細い径であれば良い。
【００３６】
また、第２回収管２３は、第２回収管２３内におけるエアの回収量を調整可能な絞り弁Ｔを備えている。
【００３７】
第１回収管２２の第１閉空間Ｃ１への接続位置は、図示していないが、漏れた潤滑油を確実に回収するために、規定量の潤滑油が封入されている油面より下にしている。
一方、第２回収管２３、第１供給管２４、そして第２供給管２５の接続位置は、第１閉空間Ｃ１と第２閉空間Ｃ２のエアを循環させることで第１閉空間Ｃ１と第２閉空間Ｃ２との圧力を一定にさせるために潤滑油に浸からない程度の高さにしている。
【００３８】
本体１０またはケーシング１４には、第２閉空間Ｃ２から第１回収管２２の一方に連通された第１回収路２６と、第１閉空間Ｃ１から第２回収管２３の一方に連通された第２回収路２７と、第１供給管２４の一方から第１閉空間Ｃ１に連通された第１供給路２８と、第２供給管２５の一方から第２閉空間Ｃ２に連通された第２供給路２９とが設けられている。
【００３９】
このようにして、回転装置１００は、ポンプ２１を用いて第２閉空間Ｃ２に一時的に溜めている漏れた潤滑油とエアの混合流体またはエアを第１回収路２６および第１回収管２２を経由して回収し、回収した潤滑油とエアのうち少なくともどちらか一方を第１閉空間Ｃ１に第１供給管２４および第１供給路２８を経由して供給することで潤滑油を循環させている。
【００４０】
以下に、油循環機構２０における漏れた潤滑油の回収と回収した潤滑油の供給動作を説明していく。
【００４１】
まず、ポンプ２１は常に稼働させており、潤滑油が漏れていない時は、ポンプ２１は、第２閉空間Ｃ２内のエアを第１回収路２６を経由して第１回収管２２から回収し、回収したエアを第２供給管２５から第２供給路２９を経由して第２閉空間Ｃ２に供給することで、エアを循環させている。
【００４２】
一方、潤滑油が漏れている（滲んでいる）時は、ポンプ２１は、第２閉空間Ｃ２内の潤滑油とエアの混合流体を第１回収路２６を経由して第１回収管２２から回収する。
【００４３】
この時、第２閉空間Ｃ２内は回収によって一時的に減圧してしまう。そこで、第２閉空間Ｃ２内を減圧させないように、ポンプ２１は、第２供給管２５から第２供給路２９を経由して第２閉空間Ｃ２内にエアを供給している。
【００４４】
しかしながら、実際には若干の潤滑油を含んだエアを第２閉空間Ｃ２内に供給しているが、再び第２閉空間Ｃ２内に戻るため、再度回収されることとなる。
【００４５】
一方で、ポンプ２１で回収した潤滑油とエアの混合流体の内、潤滑油の方は、第２供給管２５の内径は第１供給管２４の内径より細いため、潤滑油のせん断抵抗が大きくなることで第２供給管２５へは通り難くなり、潤滑油の大半は第１供給管２４の方に分岐され第１閉空間Ｃ１内に供給されている。ここでも、潤滑油は若干のエアを含んでいる。
【００４６】
第１閉空間Ｃ１は、第１供給管２４から第１供給路２８を経由して若干のエアを含んだ潤滑油が供給されると、潤滑油とエアが戻ったことにより第１閉空間Ｃ１の体積が増えることになる。その際、内部圧力が高まらないようにポンプ２１は、第２回収路２７から第２回収管２３を経由してエアを回収している。
【００４７】
この時、第２回収管２３には絞り弁Ｔが設けてあり、絞り弁Ｔはポンプ２１によって供給された潤滑油とエアの体積分の空気だけ通過できるように、本実施形態では有効断面積を０．００６mm2に設定している。それによって、第１閉空間Ｃ１と第２閉空間Ｃ２でエアを循環させることができ、且つ、ベース内部の圧力を常圧にすることが可能となっている。
【００４８】
以上のように、本実施形態によれば、２つの密封空間を有する装置において、１つの密封空間に一時的に溜められた漏れた潤滑油を回収し、回収した潤滑油を別の密封空間に供給することが可能な回転装置を提供することができる。
【００４９】
（変形例）
第１の実施形態では、発熱を低減するために、低接触圧のシールを用いている。そして、低接触圧のＶリングＳ２とオイルシールＳ３を用いて２段階に亘って遮ることで潤滑油の漏れをなくすとともに、油循環機構２０によって第２閉空間Ｃ２内の潤滑油とエアの混合流体またはエアを回収するとともに、回収した潤滑油とエアの混合流体または潤滑油を第１閉空間Ｃ１に戻す（供給する）ものである。
【００５０】
本変形例では、より油漏れを低減するとともに、外部からの切粉や切削水などの侵入物を防ぐ構成について説明する。
【００５１】
図３は、図２の変形例を示した回転装置の一例を示す概略図である。なお、図２に示した第１の実施形態の構成と同じ構成については、説明を省略する。
【００５２】
図３に示すように、本変形例では、第３シール材を設けている。第３シール材は、第２シール材（オイルシールＳ３）同様に、低接触圧シールを使用している。そして、低接触圧シールの中でもバネなしオイルシールＳ４を使用している。
また、オイルシールＳ４は、オイルシールＳ３において、ＶリングＳ２と反対側に一定の隙間を有するとともに、台座１３とケーシング１４との間に設けられており、このオイルシールＳ４もオイルシールＳ３同様に、環状形状をしており台座１３の外縁部に装着されている。
【００５３】
すなわち、オイルシールＳ４は、オイルシールＳ３と一定の隙間を有しながら軸方向に並設されている。
【００５４】
また、ケーシング１４内は、オイルシールＳ４とオイルシールＳ３とを加圧する加圧空間Ｋが形成されている。
【００５５】
さらに、回転装置１００は、外部からエアを供給する第３供給管３０を備えており、第３供給管３０の一方が本体１０に接続されており、本体１０には、本体１０に接続された第３供給管３０の一方からケーシング１４を経由して加圧空間Ｋに連通された第３供給路３１が設けられている。
【００５６】
図４は、図３の回転装置における部分拡大図である。
【００５７】
以下に、図４を用いて、より油漏れを低減するとともに、外部からの切粉や切削水などの侵入物を防ぐ動作を説明していく。
【００５８】
第１の実施形態では、低接触圧のオイルシールＳ３を用いて潤滑油の漏れをなくしていたが、外部環境に切粉や切削水などの侵入物がある場合、シールが低接触圧であるが故に第２閉空間Ｃ２内に侵入する可能性がある。
【００５９】
その対策として、オイルシールＳ３において、外部環境側に新たにオイルシールＳ４を並設させ、それによって形成された加圧空間Ｋ内に外部から微量のエアを常時供給させている（エアシール）。このエアの供給によって、オイルシールＳ３、Ｓ４のリップ部に夫々圧力がかかることとなる。
【００６０】
オイルシールＳ４にはリップを浮き上がらせる方向に圧力がかかり、これにより、圧力が一定の圧力以上になった場合にオイルシールＳ４のリップが開き、エアを外部に常時排出可能となる。その排出されるエアにより外部からの切粉や切削水などの侵入を防ぐことが可能となる。
【００６１】
一方、オイルシールＳ３には、摺動面を押し付ける方向に圧力がかかり、これにより、第２閉空間Ｃ２内の潤滑油をより漏れないようすることが可能となる。
【００６２】
以上、本発明を好適な実施形態および変形例により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、もちろん、種々の改変が可能である。上記実施形態および変形例では、低接触圧のＶリングまたはオイルシールの組合せを用いたが、これに限定されず、例えば、第１〜３シール材は、全てバネなしのオイルシールにしても良い。
また、回収管または供給管は、本体に接続されてから各閉空間から回収または、各閉空間に供給しているが、これに限らず、ケーシングに接続されてから、本体を介さないで、直接供給または回収しても良い。
【符号の説明】
【００６３】
１００、２００    回転装置
１０、１１０    本体
１１、１１１    ベアリング
１２、１１２    スピンドル
１３、１１３    台座
１４、１１４    ケーシング
２０    油循環機構
２１    ポンプ
２２    第１回収管
２３    第２回収管
２４    第１供給管
２５    第２供給管
２６    第１回収路
２７    第２回収路
２８    第１供給路
２９    第２供給路
３０    第３供給管
３１    第３供給路
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４    ボルト
Ｓ１    オイルシール
Ｓ２    Ｖリング（第１シール材）
Ｓ３    オイルシール（第２シール材）
Ｓ４    オイルシール（第３シール材）
Ｃ１    第１閉空間
Ｃ２    第２閉空間
Ｋ    加圧空間
Ｊ    回転軸
Ｔ    絞り弁
【図１】
2019019848.tif 000003
【図２】
2019019848.tif 000004
【図３】
2019019848.tif 000005
【図４】
2019019848.tif 000006