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    公开号:WO1992008271A1
    申请号:PCT/JP1991/001479
    申请日:1991-10-29
    公开日:1992-05-14
    发明作者:Kosei Nakamura；Yukio Katsuzawa；Shinichi Kinoshita
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:H02K5-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書 非接触式軸封装置 技術分野
    [0002] 本発明は、 一般的に回転軸に沿った液体の移動を抑止する 非接触式の軸封装置に関し、 特に、 電動機の出力軸とハウジ ングとの隙間を機械油等の液体に対して非接触式にシールす る軸封装置に関する。 背景技術
    [0003] 一般に電動機の出力軸は、 ロータに一体的に連結され、 軸 受を介して電動機ハウジングに回転可能に支承される。 電動 機ハウジングの前面すなわち相手機械への取付け端面には、 出力軸が貫通する開口部が形成され、 その開口部近傍に軸受 が配置されて出力軸を軸支する。 ハウジングの前面は、 例え ば相手機械の歯車機構部から飛散する潤滑油等の機械油に曝 される場合がある。 そのため、 上記開口部の内周面と出力軸 の外表面との隙間を液密手段によってシールし、 機械油が、 上記隙間から電動機内部に浸入して漏電等による故障を誘発 したり、 開口部に配置した軸受に浸透してそのグリ一スを流 出させる等の危惧を排除している。
    [0004] 従来、 回転機械が、 その機械ハウジングとこれを貫通する 回転軸との隙間周辺に液体が飛散するような状況におかれた とき、 この飛散液体に対して上記隙間をシールする液密手段 として、 様々な接触式又は非接触式の軸封装置が知られてい る。 それらの軸封装置のうち、 上記機械油等に対する電動機 の出力軸の液密手段としては、 軸封部におけるハウジング内 外の圧力差が小さ く、 取付けスペースが狭小なことから、 構 造が簡単なオイルシールを一般的に使用していた。
    [0005] 周知のオイルシールにおいては、 合成ゴム等からなる環状 パッキンの内周先端に形成されたリ ップ部が、 出力軸の回転 中も常に出力軸の外表面に接触し、 相互に摺動するため、 こ の接触部に潤滑状態を保持することが必要である。 こう した 潤滑性の保持は、 相手機械の歯車機構部から飛散する潤滑油 の油滴によって補助される。 しかしながら、 近年、 工作機械 の主軸ギヤボッ クス等の歯車機構部における歯車や軸受に潤 滑性を付与する方法は、 回転部材の回転抵抗を低減させるた め、 多量の潤滑油に回転部を浸漬する浸漬方式から所定量の 潤滑油を吹き付ける噴射方式へと移行してきている。 そして この噴射方式では、 歯車機構部に与えられる潤滑油の量が浸 漬方式に比べて少なくなる。 したがって、 例えばこのような 噴射方式を主軸ギヤボックスの潤滑に採用している工作機械 の主軸を、 出力軸にオイルシールを装着した電動機によって 駆動した場合、 主軸ギヤボックスから飛散する潤滑油の量が 比較的少ないため、 必然的にオイルシールのリ ップ部へ到達 する潤滑油の油滴量が減少し、 潤滑状態の保持が不完全にな る。 これにより、 リ ップ部が出力軸との摩擦によって異常に 発熱したり、 異常摩耗により液密効果を低減させるといった 問題が生じる。 そこで、 回転機械における回転軸側の回転部とハウジング 側の静止部との間に微小間隙を有した非接触式軸封装置の使 用が考えられる。 しかしながら、 従来の代表的な非接触式軸 封装置であるラピリ ンスシールの場合は、 微小間隙を確保す るためにラ ビリ ンスフィ ンに微細な切削加工を施す必要があ り、 加工コス トが高い。 また、 回転部材と静止部材とを複雑 に組み合わせるため、 取付スペースが多く必要となる場合も あり、 電動機の出力軸の軸封装置としては必ずしも適当では ない。 発明の開示
    [0006] 本発明は、 構造が簡単で低コス トに製造でき、 かつ狭小ス ペースに設置可能な、 液密効果の高い非接触式軸封装置の提 供を目的とす.る。
    [0007] 上記目的を達成するために、 本発明は、 ハウジングと、 そ のハゥジングを貫通して回転可能にハゥジングに軸承される 回転軸との間で、 その回転軸に対して非接触に配置される静 止部分を有し、 かつ上記ハウジングと上記回転軸との隙間を 封鎖して液体の流動を抑止する非接触式軸封装置において、 外周縁にて上記ハウジングの上記貫通部近傍に固定され、 中 心部に上記回転軸を相互に所定間隙を有して揷通させる揷通 孔を形成し、 上記ハウジングの外方に突出した上記回転軸の 軸端側の面に、 上記揷通孔を包囲するとともに上記回転軸に 対向した底部を有する連続溝を形成した第 1 の環状板部材と、 中心部に上記回転軸を揷嵌する揷嵌孔を形成して回転軸に固 定され、 上記第 1 の環状板部材と上記回転軸との間隙を遮蔽 するように、 上記第 1 の環状板部材の上記軸端側の面に柑互 に離間して対向配置される第 2の環状板部材とを具備したこ とを特徴とする非接触式軸封装置を提供する。
    [0008] さらに本発明によれば、 相手機械に対向可能な開口部を有 した電動機のハウジングと、 そのハウジングの上記開口部を 貫通して回転可能にハウジングに軸承される電動機の出力軸 との間で、 その出力軸に対して非接触に配置される静止部分 を有し、 かつ上記開口部における上記ハウジングと上記出力 軸との隙間を封鎖して液体の流動を抑止する非接触式輸封装 置において、 外周縁にて上記ハウジングの上記開口部近傍に 固定され、 中心部に上記出力軸を相互に所定間隙を有して揷 通させる揷通孔を形成し、 上記ハウジングの外方へ突出した 上記出力軸の軸端側の面に、 上記揷通孔を包囲するとともに 上記出力軸に対向した底部を有する連続溝を形成した第 1 の 環状板部材と、 中心部に上記出力軸を揷嵌する揷嵌孔を形成 して出力軸に固定され、 上記第 1 の環状板部材と上記出力軸 との間隙を遮蔽するように、 上記第 1 の環状板部材の上記軸 端側の面に相互に離間して対向配置される第 2の環状板部材 とを具備したことを特徵とする非接触式軸封装置が提供され o
    [0009] 本発明の好適な実施態様によれば、 上記第 2の環状板部材 が、 上記第 1 の環状板部材方向へ傾斜した外周領域を有する 上記の非接触式軸封装置が提供される。
    [0010] 電動機のハウジングに固定された第 1 の環状板部材は、 開 口部におけるハウジングと出力軸との隙間の大部分を遮蔽し て、 相手機械から飛散する機械油等の液体を受け止める。 第 1 の環状板部材と出力軸との間隙は、 出力軸に固定された第 2の環状板部材によって遮蔽される。 出力軸の回転時に、 出 力軸の周辺に飛散する液体は第 2の環状板部材の外側表面に 付着し、 第 2の環状板部材が出力軸と共に回転するこ とによ り生じる遠心力によって、 半径方向へ振り切られる。 振り切 られた液体の一部は、 再び第 1 の環状板部材の表面へ付着す る。 出力軸が鉛直下方を向いている場合は、 第 1 の環状板部 材に付着した液体はそのまま下方へ落下する。 また、 出力軸 が水平方向、 或いは斜め方向を向いている場合には第 1 の環 状板部材の表面に沿って流れ、 さらにその連続溝に集積しつ つ流下し、 下方へ排出される。 一方、 出力軸の周辺から半径 方向に離れた位置へ飛散する液体は、 第 1 の環状板部材の表 面によって直接に受け止め、 その後は上記と同様にして外部 へ排出される。 このようにして、 開口部におけるハウジング と出力軸との隙間が飛散液体に対して確実に封鎖され、 電動 機の内部への液体の浸入が防止される。 図面の簡単な説明
    [0011] 本発明の上記及び他の目的、 特徴、 及び利点を、 添付図面 に示す実施例に基づいて説明する。 同添付図面において ； 図 1 は、 本発明の実施例に係る非接触式軸封装置を備えた 電動機の縦断面図、
    [0012] 図 2は、 図 1 の非接触式軸封装置における第 1 の環状板部 材の正面図、
    [0013] 図 3は、 図 1 の非接触式軸封装置における第 2の環状板部 材の正面図、
    [0014] 図 4は、 図 1 の非接触式軸封装置における第 3の環状板部 材の正面図である。 発明を実施するための最良の態様
    [0015] 図 1 を参照すると、 本発明の実施例に係る非接触式軸封装 置を備えた電動機は、 有底円筒状のハウジング 1 0 と、 ハウ ジング 1 0の内周部に一体的に固定されたステ一夕 1 2 と、 ステ一タ 1 2に包囲されハウジング 1 0に回転可能に支持さ れるロー夕 1 4 とを備える。 ハウジング 1 0は、 ステ一夕 1 2を固定して相手機械への装着端面を形成する前部ハウジン グ 1 0 a と、 ハウジング 1 0の底部を閉鎖する後部ハウジン グ 1 0 b とを備える。 電動機の出力軸 1 6は、 ロータ 1 4に 一体的に固定されるとともに、 口一夕 1 4を貫通して前後の 各ハウジング 1 0 a， 1 0 bにそれぞれ収容された軸受 1 8 a , 1 8 bに回転可能に軸承される。 前部ハウジング 1 0 a の端面には、 出力軸 1 6が貫通する開口部 2 0が形成される, 前部ハウジング 1 0 aの軸受 1 8 aは、 開口部 2 0に取り付 けられて同心状に出力軸 1 6を支承する。 したがって開口部 2 0において軸受 1 8 aの前方には、 出力軸 1 6 と前部ハウ ジング 1 0 a との間に出力軸 1 6を囲繞する環状の隙間 2 2 が形成されている。
    [0016] 上記の電動機を工作機械の主軸駆動に使用する場合、 主軸 ギヤボッ クス等から前部ハウジング 1 0 aの端面付近に潤滑 油が飛来し、 隙間 2 2に浸入して軸受 1 8 aのグリースを流 出させたり、 電動機の内部へ侵入する危惧がある。 この油滴 の侵入を防止するため、 上記電動機は本発明の実施例による 非接触式軸封装置を開口部 2 0 に近接して配置する。 この非 接触式軸封装置は、 図 2〜図 4にそれぞれ図示した環状の板 金部材 2 4 , 2 6 , 2 8を、 図 1 に示すような位置関係に配 設して構成される。
    [0017] 図 1及び図 2に示したように、 第 1 の環状板部材 2 4 は、 その外周縁に環状フラ ンジ 2 4 aを有し、 前部ハウジング i 0 aの端面にて開口部 2 0の周囲に形成された環状突起 3 0 内に、 環状フランジ 2 4 aを例えば焼ばめ等によって嵌入す ることにより、 前部ハウジング 1 0 aに固定される。 第 1 の 環状板部材 2 4の中心部には、 出力軸 1 6を相互に微小間隙 を有して挿通させる揷通孔 2 4 bが形成されている。 さらに、 揷通孔 2 4 bを包囲する内周縁は、 出力軸 1 6の軸端に対向 する前面側に湾曲し、 これにより底部を出力軸 1 6に対向さ せた断面略 V字状の連続溝 2 4 cが形成されている。
    [0018] また、 図 1 及び図 3に示したように、 第 2の環状板部材 2 6は、 中心部に出力軸 1 6を揷嵌する揷嵌孔 2 6 aを形成し、 揷嵌孔 2 6 aを包囲する内周縁に環状フラ ンジ 2 6 bを有す る。 第 2の環状板部材 2 6 は、 環状フラ ンジ 2 6 bにて例え ば焼ばめ等によって出力軸 1 6 に固定され、 第 1 の環状板部 材 2 4 と出力軸 1 6 との間隙を遮蔽するように、 第 1 の環状 板部材 2 4の前面に相互に離間して対向配置される。 さらに 第 2の環状板部材 2 6は、 内周縁から外周縁に至る途中で環 状の屈曲部 2 6 cを有し、 第 1 の環状板部材 2 4の連続溝 2 4 cを覆うように第 1 の環状板部材 2 4方向へ傾斜する外周 領域 2 6 dを形成している。 第 2の環状板部材 2 6の外周領 域 2 6 dの周縁と第 1 の環状板部材 2 4の前面との間には、 常に微小間隙が形成されるようになっている。
    [0019] 上記の非接触式軸封装置は、 静止部と回転部とを相互に非 接触に構成する上記の 2枚の環状板部材 2 4及び 2 6によつ て、 飛散する潤滑油等の液体に対する開口部 2 0の隙間 2 2 の封鎖が可能であるが、 上記実施例においては、 電動機を水 平に設置して使用する場合を考慮して、 図 4に示す第 3の環 状板部材 2 8をさらに第 2の環状板部材 2 6の前方位置に配 設している。
    [0020] 図 1 及び図 4に示したように、 第 3の環状板部材 2 8は、 その外周縁に環状フランジ 2 8 aを形成し、 璟状フランジ 2 8 aにて第 1 の環状板部材 2 4の環状フランジ 2 4 aの内側 に重畳して、 前部ハウジング 1 0 aの環状突起 3 0内に例え ば焼ばめ等によって嵌入固定される。 第 3の環状板部材 2 8 の上側半分には、 出力軸 1 6の軸端側に突出しかつ出力軸 1 6の近傍に延びるカバー部 2 8 bが形成され、 カバー部 2 8 bの内周縁に、 出力軸 1 6を相互に離間して揷通させる円弧 状の切欠 2 8 cが形成される。 第 3の環状板部材 2 8は、 力 バー部 2 8 bにより第 1 の環状板部材 2 4及び第 2の環状板 部材 2 6を覆い、 かつこれらの環状板部材 2 4、 2 6間の微 小間隙を遮蔽する。 上記の 3つの環状板部材 2 4， 2 6 , 2 8 は、 いずれもプ レス成形により容易に製作でき、 上記のように簡単に組立て ることができるため低コス トでもある。
    [0021] 上記構成を有した非接触式軸封装置の作用を以下に説明す る
    [0022] 出力軸 1 6の回転時には、 第 1 の環状板部材 2 4 は静止し て、 開口部 2 0 における軸受 1 8 a前方の隙間 2 2の大部分 を覆う。 このとき第 1 の環状板部材 2 4の内周縁と回転する 出力軸 1 6の外周面との間には微小間隙が残されている。 第 2の環状板部材 2 6は、 この間隙を遮蔽するように第 1 の環 状板部材の前方に配置され、 出力軸 1 6 とともに回転する。 第 3の環状板部材 2 8は、 第 2の環状板部材 2 6の前方で、 第 2の環状板部材 2 6及び出力軸 1 6に非接触に静止配置さ れる。
    [0023] この電動機を工作機械の主軸駆動用に水平装着して作動さ せると、 主軸ギヤボッ クス等から電動機の前端面に飛散する 潤滑油の油滴が各環状板部材 2 4， 2 6 , 2 8の前面に付着 する。 まず、 第 2の環状板部材 2 6の前面に付着した油滴は、 第 2の環状板部材 2 6の回転によって生じる遠心力により、 傾斜した外周領域 2 6 dに沿って半径方向へ振り切られ、 第 1 の環状板部材 2 4の前面に付着する。 第 1 の環状板部材 4に付着した油滴は、 重力の作用により下方へ流下するが、 その前面上方に付着したものは内周縁に設けた連繞溝 2 4 c に集積し、 その後連続溝 2 4 cに沿ってさらに下方へ流下し、 外部へ流出する。 第 3の環状板部材 2 8は、 カバー部 2 8 b により第 1及び第 2の環状板部材 2 4 , 2 6の上側半分の領 域を遮蔽する。 これにより、 第 1 の環状板部材 2 4の連続溝 2 4 c内に集積する油滴量が減少し、 連続溝 2 4 cからの潤 滑油の溢出が予防される。 第 3の環状板部材 2 8のカバー部 2 8 bの外表面に付着した油滴は、 そのまま下方へ流下する。 また、 第 2の環状板部材 2 6の傾斜した外周領域 2 6 dは、 第 1 の環状板部材 2 4の連銃溝 2 4 cを覆うように配置され ているため、 連続溝 2 4 cへの油滴の直接の堆積を防ぎ、 や はり連続溝 2 4 cからの潤滑油の溢出を予防する。 本実施例 においては電動機を水平に配置したため、 連続溝 2 4 cを上 記のように第 1 の環状板部材 2 4の内周縁全体ではなく、 少 なく とも内周縁の上側半分の範囲に設けても、 同様の効果が 得られることは言うまでもない。
    [0024] このように、 本発明に係る非接触式軸封装置は、 回転軸と 一体的に回転する第 2の環状板部材と、 その後方で回転軸に 非接触に静止する第 1 の環状板部材との組合わせにより、 回 転軸とこれが貫通するハウジングとの間の貫通部における隙 間を、 回転軸の作動時に飛散液体に対して確実に封鎖するこ とができる。 静止部である第 1 の環状板部材と回転部である 第 2の環状板部材及び回転軸とは、 常に非接触状態を保持さ れるため、 摩耗等による損傷は完全に回避される。 静止部と して第 3の環状板部材をさらに設けた場合も同様である。 し たがって本発明によれば、 構造が簡単で低コス トに製造でき、 かつ狭小スペースに設置可能な、 液密効果の高い非接触式軸 封装置が提供される。
    权利要求:
    Claims 請求の範囲
    1. ハウジングと、 該ハウジングを貫通して回転可能に該 ハウジングに軸承される回転軸との間で、 該回転軸に対して 非接触に配置される静止部分を有し、 かつ前記ハウジングと 前記回転軸との隙間を封鎖して液体の流動を抑止する非接触 式軸封装置において、
    外周縁にて前記ハウジングの前記貫通部近傍に固定され、 中心部に前記回転軸を相互に所定間隙を有して揷通させる揷 通孔を形成し、 前記ハウジングの外方に突出した前記回転軸 の軸端側の面に、 前記揷通孔を包囲するとともに前記回転軸 に対向した底部を有する連続溝を形成した第 1 の環状板部材 と、
    中心部に前記回転軸を揷嵌する挿嵌孔を形成して該回転軸 に固定され、 前記第 1 の環状板部材と前記回転軸との間隙を 遮蔽するように、 前記第 1 の環状板部材の前記軸端側の面に 相互に離間して対向配置される第 2の環状板部材と、 を具備したことを特徴とする非接触式軸封装置。
    2. 前記第 2の環状板部材は、 前記第 1 の環状板部材方向 へ傾斜した外周領域を有する請求項 1 記載の非接触式軸封装
    3. 相手機械に対向可能な開口部を有した電動機のハウジ ングと、 該ハウジングの前記開口部を貫通して回転可能に該 ハウジングに軸承される電動機の出力軸との間で、 該出力軸 に对して非接触に配置される静止部分を有し、 かつ前記開口 部における前記ハウジングと前記出力軸との隙間を封鎖して 液体の流動を抑止する非接触式軸封装置において、
    外周縁にて前記ハウジングの前記開口部近傍に固定され、 中心部に前記出力軸を相互に所定間隙を有して揷通させる挿 通孔を形成し、 前記ハウジングの外方へ突出した前記出力軸 の軸端側の面に、 前記揷通孔を包囲するとともに前記出力軸 に対向した底部を有する連続溝を形成した第 1 の環状板部材 と、
    中心部に前記出力軸を揷嵌する揷嵌孔を有して該出力軸に 固定され、 前記第 1 の環状板部材と前記出力軸との間隙を遮 蔽するように、 前記第 1 の環状板部材の前記軸端側の面に相 互に離間して対向配置される第 2の環状板部材と、
    を具備したことを特徴とする非接触式軸封装置。
    4. 前記第 2の環状板部材は、 前記第 1 の環状板部材方向 へ傾斜した外周領域を有する請求項 3記載の非接触式軸封装 置。
    5. 前記第 1 の環状板部材の前記連続溝は、 前記揷通孔の 周縁の少なく とも一部分に形成される請求項 3記載の非接触 式軸封装置。
    6. 外周縁にて前記ハウジングに固定され、 かつ内周縁に て前記出力軸から離間して、 前記第 1 及び第 2の環状板部材 の前記軸端側に配置され、 前記第 1及び第 2の環状板部材の 少なく とも一部を覆う第 3の環状板部材をさらに具備した請 求項 3記載の非接触式軸封装置。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    EP0202702B1|1990-04-11|Seal for an axle bearing
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    JP2818022B2|1998-10-30|
    JPH04168946A|1992-06-17|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1992-05-14| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
    1992-05-14| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE IT |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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