(57)【要約】【課題】たとえドレン孔が上方を向くような姿勢になったとしても、ラビリンス側への異物の逆流を抑制することができる回転軸装置における回転軸端シール構造を提供する。【解決手段】ラビリンス２１とドレン孔２６とを連通させるドレン排出路２７において、ドレン孔２６に近い位置で回転軸方向に沿って下方へ延びる第３排出路３０に、径方向内側へ凹んだポケット３１を設けた。そのため、ドレン孔２６が上方を向くような姿勢をチャック装置６がとった際、第３排出路３０に残留していた異物や、ドレン孔２６を介して侵入してきた異物をポケット３１に溜めることができ、当該異物がドレン排出路２７を逆流してしまう事態を一旦阻止することができる。したがって、逆流した異物のラビリンス２１への侵入を効果的に抑制することができる。【選択図】図４
2015051480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向を軸方向として回転軸がハウジングに支持されているとともに、前記ハウジングごと所定の軸周りで旋回する回転軸装置において、その回転軸端における前記回転軸と前記ハウジングとの間に、ラビリンスを形成するとともに、前記ハウジングに、前記ラビリンスと前記ハウジングの外周面に開設されたドレン孔とを連通させるドレン排出路を設けてなる回転軸装置における回転軸端シール構造であって、
前記ドレン排出路に、前記回転軸側へ凹むドレン停留部を設けたことを特徴とする回転軸装置における回転軸端シール構造。
【請求項２】
前記ドレン排出路が、前記ラビリンスから前記回転軸の径方向外側へ向かって下方に傾斜する第１排出路と、前記第１排出路の下流端から前記径方向外側へ向かって略水平に延びる第２排出路と、前記第２排出路の下流端から前記回転軸の軸方向に沿って下方へ延びた後、前記ハウジングの外側へ屈曲して前記ドレン孔に連通する第３排出路とからなり、
前記第３排出路に前記ドレン停留部を設けるとともに、
前記ドレン孔が上方を向く側へ前記回転軸装置が旋回した場合、前記第１排出路と前記第２排出路との交差部でもドレンを停留可能としたことを特徴とする請求項１に記載の回転軸装置における回転軸端シール構造。
【請求項３】
上下方向を軸方向として回転軸がハウジングに支持されているとともに、前記ハウジングごと所定の軸周りで旋回する回転軸装置において、その回転軸端における前記回転軸と前記ハウジングとの間に、ラビリンスを形成するとともに、前記ハウジングに、前記ラビリンスと前記ハウジングの外周面に開設されたドレン孔とを連通させるドレン排出路を設けてなる回転軸装置における回転軸端シール構造であって、
前記ドレン排出路が、前記ラビリンスから前記回転軸の径方向外側へ向かって下方に傾斜する第１排出路と、前記第１排出路の下流端から前記径方向外側へ向かって略水平に延びる第２排出路と、前記第２排出路の下流端と前記ドレン孔とを連通する第３排出路とからなり、
前記ドレン孔が上方を向く側へ前記回転軸装置が旋回した場合、前記第１排出路と前記第２排出路との交差部でドレンを停留可能としたことを特徴とする回転軸装置における回転軸端シール構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば主軸等の回転軸を有する回転軸装置における回転軸端シール構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械には、たとえば工具を装着する主軸装置、ワークを把持するチャック装置、ワークを載置するテーブル装置等といった種々の回転軸装置が備えられている（たとえば特許文献１）。そして、そのような回転軸装置における回転軸の端部には、ラビリンス及びドレン孔を有するシール構造が設けられており、切削液や切り屑等の異物が回転軸装置ハウジング内へ侵入することを防止したり、たとえ侵入したとしても、ドレン孔を介して異物をハウジング外へ排出可能としたりしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−３０００５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
たとえばトラニオンユニットを構成するテーブル装置等、他の回転軸により回転軸装置自体が回転する場合、ドレン孔が上方を向くような姿勢になることがある。そして、従来のシール構造では、ドレン孔が上方を向くような姿勢になると、ラビリンス側へ異物が逆流しやすいという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、たとえドレン孔が上方を向くような姿勢になったとしても、ラビリンス側への異物の逆流を抑制することができる回転軸装置における回転軸端シール構造を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、上下方向を軸方向として回転軸がハウジングに支持されているとともに、前記ハウジングごと所定の軸周りで旋回する回転軸装置において、その回転軸端における前記回転軸と前記ハウジングとの間に、ラビリンスを形成するとともに、前記ハウジングに、前記ラビリンスと前記ハウジングの外周面に開設されたドレン孔とを連通させるドレン排出路を設けてなる回転軸装置における回転軸端シール構造であって、前記ドレン排出路に、前記回転軸側へ凹むドレン停留部を設けたことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ドレン排出路が、前記ラビリンスから前記回転軸の径方向外側へ向かって下方に傾斜する第１排出路と、前記第１排出路の下流端から前記径方向外側へ向かって略水平に延びる第２排出路と、前記第２排出路の下流端から前記回転軸の軸方向に沿って下方へ延びた後、前記ハウジングの外側へ屈曲して前記ドレン孔に連通する第３排出路とからなり、前記第３排出路に前記ドレン停留部を設けるとともに、前記ドレン孔が上方を向く側へ前記回転軸装置が旋回した場合、前記第１排出路と前記第２排出路との交差部でもドレンを停留可能としたことを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明のうち請求項３に記載の発明は、上下方向を軸方向として回転軸がハウジングに支持されているとともに、前記ハウジングごと所定の軸周りで旋回する回転軸装置において、その回転軸端における前記回転軸と前記ハウジングとの間に、ラビリンスを形成するとともに、前記ハウジングに、前記ラビリンスと前記ハウジングの外周面に開設されたドレン孔とを連通させるドレン排出路を設けてなる回転軸装置における回転軸端シール構造であって、前記ドレン排出路が、前記ラビリンスから前記回転軸の径方向外側へ向かって下方に傾斜する第１排出路と、前記第１排出路の下流端から前記径方向外側へ向かって略水平に延びる第２排出路と、前記第２排出路の下流端と前記ドレン孔とを連通する第３排出路とからなり、前記ドレン孔が上方を向く側へ前記回転軸装置が旋回した場合、前記第１排出路と前記第２排出路との交差部でドレンを停留可能としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、ドレン排出路に、回転軸側へ凹むドレン停留部を設けているため、たとえばドレン孔が上方を向くような姿勢を回転軸装置がとった際、ドレン排出路内におけるドレン停留部よりも下流側に残留していた異物等をドレン停留部に溜めることができる。したがって、当該異物のラビリンスへの侵入を効果的に抑制することができる。
また、請求項２に記載の発明によれば、第３排出路にドレン停留部が設けられているため、回転軸装置が上述したような姿勢をとった際、第３排出路に残留していた異物や、ドレン孔を介して侵入してきた異物をドレン停留部に溜めることができ、当該異物がドレン排出路を逆流してしまう事態を一旦阻止することができる。さらに、回転軸装置が上述したような姿勢をとった際、第２排出路に残留していた異物や、第３排出路側から侵入してきた異物が逆流してきたとしても、当該異物を第１排出路と第２排出路との交差部でも停留させることができる。したがって、逆流した異物のラビリンスへの侵入を一層効果的に抑制することができる。
加えて、ラビリンスに近い第１排出路を、ラビリンスから回転軸の径方向外側へ向かって下方に傾斜するように設けているため、第１排出路に侵入した異物は、自然とハウジングの外側へ向かって導かれることになり、異物の排出をスムーズに行うことができる。
一方、請求項３に記載の発明によれば、ドレン排出路が、ラビリンスから回転軸の径方向外側へ向かって下方に傾斜する第１排出路と、第１排出路の下流端から径方向外側へ向かって略水平に延びる第２排出路と、第２排出路の下流端とドレン孔とを連通する第３排出路とからなるため、ドレン孔が上方を向くような姿勢を回転軸装置がとった際、第２排出路に残留していた異物や、第３排出路側から侵入してきた異物が逆流してきたとしても、当該異物を第１排出路と第２排出路との交差部で停留させることができる。したがって、逆流した異物のラビリンスへの侵入を一層効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】多軸工作機械を示した斜視説明図である。
【図２】チャック装置における回転軸端部のＹ−Ｚ断面を示した説明図であり、ＡＣ軸ユニットのＡ軸周りでの旋回角度は０°となっている。
【図３】チャック装置における回転軸端部のＹ−Ｚ断面を示した説明図であり、ＡＣ軸ユニットのＡ軸周りでの旋回角度は９０°となっている。
【図４】チャック装置における回転軸端部のＹ−Ｚ断面を示した説明図であり、ＡＣ軸ユニットのＡ軸周りでの旋回角度は−３０°となっている。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態となるチャック装置における回転軸端のシール構造について、図面にもとづき詳細に説明する。
【００１０】
まず、チャック装置６を備えた多軸工作機械１について、図１をもとに説明する。図１は、多軸工作機械１を示した斜視説明図である。尚、図１中のＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は直交３軸（多軸工作機械１が有する並進軸）であって、Ｙ軸方向を多軸工作機械１における前後方向、Ｘ軸方向を左右方向、Ｚ軸方向を上下方向とする。
多軸工作機械１のベッド２には、門形構造のクロスレール７が固定されており、クロスレール７の前面には、ラムサドル９がＸ軸方向へ移動可能に設置されている。また、ラムサドル９の前面には、下端に主軸１１を備えた主軸装置１２がＺ軸方向へ移動可能に設置されている。一方、ベッド２の上面には、トラニオン構造のＡＣ軸ユニット４がＹ軸方向へ移動可能に設置されている。該ＡＣ軸ユニット４は、前面視で左右方向に幅広なＵ字状に形成されたクレードル５を備えてなるもので、該クレードル５は、左右に内蔵されたＡ軸駆動機構（図示せず）により、Ｘ軸方向と平行なＡ軸周りに旋回傾斜可能となっている。また、ＡＣ軸ユニット４は、クレードル５の上面側で加工対象となるワーク（図示せず）を把持するためのチャック装置６を備えており、該チャック装置６は、クレードル５に内蔵されたＣ軸駆動機構（図示せず）により、Ｚ軸と平行なＣ軸周りで３６０度回転可能な回転軸８を有している。尚、１０は、回転軸８の上端部に取り付けられたチャックである。そして、上記多軸工作機械１は、図示しないＮＣ装置による制御のもと、チャック装置６に把持されるワークをＡ軸周り及びＣ軸周りで旋回・回転させるとともにＹ軸方向へと移動させる一方、工具を取り付けた主軸１１をＸ軸及びＺ軸へと移動させることにより、ワークに対して多面加工を施すようになっている。
【００１１】
ここで、チャック装置６における回転軸８端部のシール構造について、図２〜図４をにもとづき詳細に説明する。
図２は、チャック装置６における回転軸８端部のＹ−Ｚ断面を示した説明図であり、ＡＣ軸ユニット４のＡ軸周りでの旋回角度は０°となっている。図３は、チャック装置６における回転軸８端部のＹ−Ｚ断面を示した説明図であり、ＡＣ軸ユニット４のＡ軸周りでの旋回角度は９０°となっている。図４は、チャック装置６における回転軸８端部のＹ−Ｚ断面を示した説明図であり、ＡＣ軸ユニット４のＡ軸周りでの旋回角度は−３０°となっている。
【００１２】
チャック装置６は、上述したようにＡＣ軸ユニット４の一部を構成するものであって、Ｃ軸周りで回転可能な回転軸８と、ＡＣ軸ユニット４のＡ軸周りでの旋回角度が０°の場合に、Ｃ軸とＺ軸とが平行となるような姿勢で回転軸８を回転可能に支持するハウジング２０と、回転軸８の上端部に取り付けられるチャック１０とを備えてなる。そして、回転軸８の端部とその周囲に位置するハウジング２０との間には、切削液や切り屑等の異物の回転軸８側への侵入を防止するためのラビリンス２１が設けられている。
【００１３】
また、回転軸８における上端部の外周面には、径方向へ鍔状に広がる先端カバー２２が取り付けられており、ラビリンス２１の上方を覆っている。さらに、先端カバー２２の外周縁には、下方（すなわちハウジング２０の上面側）へ折り曲げられた折り曲げ部２２ａが設けられている。一方、ハウジング２０の上面であって、先端カバー２２の折り曲げ部２２ａの内側となる位置には、上方へ隆起する突条部２３が、折り曲げ部２２ａの内周面に沿って周設されている。そして、突条部２３の表面は、折り曲げ部２２ａの内周面及び先端カバー２２の鍔状部２２ｂの後面に近接しており、当該折り曲げ部２２ａを含む先端カバー２２と突条部２３とにより第２のラビリンスが形成されている。また、突条部２３の外周面（すなわち折り曲げ部２２ａの内周面と対向する位置）に、径方向内側へ凹んだ凹溝２４が設けられている。加えて、先端カバー２２の基端側の一部が下方へ舌片状に延設されてラビリンス２１の径方向外側を覆っており、該舌部に径方向内側へ凹んだ第２のポケット３３が設けられている。
【００１４】
さらに、ハウジング２０の上端部には、ラビリンス２１へ侵入しようとする異物をハウジング２０外へ排出すべく、ラビリンス２１からハウジング２０の外周面に開設されたドレン孔２６にわたりドレン排出路２７が設けられている。該ドレン排出路２７は、ラビリンス２１からハウジング２０の外側（Ｃ軸を中心軸として径方向外側、以下径方向とはＣ軸を中心軸とした径方向という意味で使用する）へ向かうにつれて下方へ傾斜する第１排出路２８と、第１排出路２８の下流端から径方向外側へ略水平に延びる第２排出路２９と、第２排出路２９の下流端から一旦回転軸方向に沿って下方へ延びた後、径方向外側へ屈曲してドレン孔２６に連通する第３排出路３０とからなる。そして、第３排出路３０の屈曲部には、径方向内側へ凹設されたポケット３１が設けられている。また、第１排出路２８の水平方向からの傾斜角は４５°となっており、第２排出路２９との交差部には、下方へ凹んだＶ溝部３２が設けられている。なお、３４は、ドレン孔２６を覆うように取り付けられたドレン孔用カバーである。
【００１５】
加えて、ラビリンス２１内には、エア室３５が設けられており、図示しないエア供給装置が接続されている。そして、エア室３５へエアを供給することにより、図２中の白抜きで示した矢印が示す方向、すなわちラビリンス２１における回転軸８側からハウジング２０側へエア圧をかけ、ラビリンス２１をエアパージ可能としている。
【００１６】
ここで、上記シール構造の作用について説明すると、折り曲げ部２２ａの端部とハウジング２０の上面との隙間２５から侵入してきた異物は、まず凹溝２４内に溜まることになる。したがって、このように凹溝２４内に異物を溜めさせることで、当該異物が先端カバー２２の内面と突条部２３の表面との間（すなわち第２のラビリンス）をつたってラビリンス２１側へ侵入する事態を抑制する。なお、凹溝２４内に溜まった異物は、たとえば図３に示す如く隙間２５が下方へ向く側にＡＣ軸ユニット４が旋回した際に、隙間２５を介して外部へ排出されることになる。
【００１７】
また、異物が第２のラビリンスを越えて侵入したとしても、第１排出路２８によりハウジング２０の外側（回転軸８から遠ざかる側）へ向かって導かれ、上記同様図３に示す如く隙間２５が下方へ向く側にＡＣ軸ユニット４が旋回した際に、第２排出路２９及び第３排出路３０を介してドレン孔２６からハウジング２０外へ排出される。ただ、加工によってはドレン排出路２７内の異物が全て排出される前に、図４に示す如くドレン孔２６が上方を向く側へＡＣ軸ユニット４が旋回することもある。また、図４に示す如き姿勢をとることにより、ドレン孔２６を介して異物がドレン排出路２７内へ侵入してしまうことも考えられる。しかしながら、上記シール構造によれば、第３排出路３０に残留若しくは侵入してきた異物はポケット３１に溜まることになるため、当該異物の第２排出路２９側への逆流はポケット３１により一旦阻止される。また、第２排出路２９に残留若しくは侵入してきた異物は、第１排出路２８との交差部（主にＶ溝部３２）に溜まることになるため、当該異物の第２排出路２９側への逆流は交差部により一旦阻止される。一方、図４に示す如き姿勢において、第２のラビリンス側から侵入してきた異物も、ラビリンス２１へ到達する前に第２のポケット３３に溜まることになるため、当該異物のラビリンス２１側への逆流も第２のポケット３３により一旦阻止される。すなわち、ＡＣ軸ユニット４が上記姿勢をとったとしても、異物のラビリンス２１側への侵入は抑制されることになる。
【００１８】
加えて、たとえラビリンス２１に到達してとしても、ラビリンス２１内に、エア室３５が設けられて、エア室３５へエアが供給されており、ラビリンス２１における回転軸８側からハウジング２０側へエア圧がかけられているため、ラビリンス２１への異物の侵入は極めて抑制されるようになっている。
【００１９】
以上のように構成されるチャック装置６における回転軸８端部のシール構造によれば、ラビリンス２１とドレン孔２６とを連通させるドレン排出路２７において、ドレン孔２６に近い位置で回転軸方向に沿って下方へ延びる第３排出路３０に、径方向内側へ凹んだポケット３１を設けている。そのため、ドレン孔２６が上方を向くような姿勢をチャック装置６（すなわちＡＣ軸ユニット４）がとった際、第３排出路３０に残留していた異物や、ドレン孔２６を介して侵入してきた異物をポケット３１に溜めることができ、当該異物がドレン排出路２７を逆流してしまう事態を一旦阻止することができる。したがって、逆流した異物のラビリンス２１への侵入を効果的に抑制することができる。
【００２０】
また、ドレン排出路２７において、ラビリンス２１に近い第１排出路２８を径方向外側へ向かって下方へ傾斜するように設けているため、第１排出路２８に侵入した異物は、自然とハウジング２０の外側へ向かって導かれることになる。したがって、異物の排出をスムーズに行うことができる。
さらに、第１排出路２８と径方向外側へ略水平に延びる第２排出路２９との交差部にＶ溝部３２を設けており、ドレン孔２６が上方を向くような姿勢をチャック装置６がとった際に、第２排出路２９に残留していた異物や、第３排出路３０側から侵入してきた異物が逆流したとしても、交差部（主にＶ溝部３２）に溜めることができる。したがって、逆流した異物のラビリンス２１への侵入を一層効果的に抑制することができる。
【００２１】
さらにまた、先端カバー２２にハウジング２０の上面側へ折り曲げられた折り曲げ部２２ａを設ける一方、ハウジング２０の上面に、折り曲げ部２２ａの内側に沿って周設された突条部２３を設けており、先端カバー２２とハウジング２０との間に第２のラビリンスを設けるとともに、該第２のラビリンスよりも異物の侵入経路に係る下流側及び上流側に、凹溝２４や第２のポケット３３を設けている。したがって、先端カバー２２とハウジング２０との隙間からの異物の侵入を効果的に抑制することができるし、たとえ異物が第２のラビリンスを越えたとしても、当該異物のラビリンス２１への侵入を効果的に抑制することができる。
【００２２】
加えて、ラビリンス２１内に、エア室３５を設け、エア室３５へエアを供給してラビリンス２１をエアパージしているため、たとえ異物がラビリンス２１に到達したとしても、ラビリンス２１への異物の侵入を極めて効果的に抑制することができる。
【００２３】
なお、本発明に係る回転軸装置における回転軸端シール構造は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、回転軸装置の構成は勿論、ドレン排出路や第２のラビリンスに係る構成等を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更することができる。
【００２４】
たとえば、上記実施形態では、回転軸の上端部にチャックが取り付けられたチャック装置について説明しているが、本発明に係るシール構造は、回転軸の上端部にテーブルが取り付けられたテーブル装置や回転軸の下端部に工具が取り付けられる工具主軸装置等に対しても好適に採用することができる。
また、ドレン排出路の形状についても、Ｖ溝部の有無や第１排出路を傾斜状に形成するか否かについては適宜変更可能であるし、第１排出路を傾斜させるにあたっての傾斜角度は、ドレン孔が上方を向く側への回転軸装置の最大旋回角度よりも大きい角度であれば、上記実施形態の角度に限定されることはない。さらに、ポケット等のドレン停留部をどこにどれだけの数設けるか等についても上記実施形態の構成に何ら限定されることはない。加えて、第２のラビリンスの有無についても設計変更可能であるし、当然ながら凹溝や第２のポケットの位置、数についても適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１・・多軸工作機械、４・・ＡＣ軸ユニット、６・・チャック装置（回転軸装置）、８・・回転軸、２０・・ハウジング、２１・・ラビリンス、２２・・先端カバー、２２ａ・・折り曲げ部、２３・・突条部、２４・・凹溝、２５・・隙間、２６・・ドレン孔、２７・・ドレン排出路、２８・・第１排出路、２９・・第２排出路、３０・・第３排出路、３１・・ポケット（ドレン停留部）、３２・・Ｖ溝部、３３・・第２のポケット、３５・・エア室。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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