特開 2025-17233 回転装置、及び、回転装置の組み立て方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025017233

(43)【公開日】2025-02-05

(54)【発明の名称】回転装置、及び、回転装置の組み立て方法

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/3284 20160101AFI20250129BHJP

   F16J 15/18 20060101ALI20250129BHJP

   F16J 15/32 20160101ALI20250129BHJP

【ＦＩ】

F16J15/3284

F16J15/18 D

F16J15/32

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023120243

(22)【出願日】2023-07-24

(71)【出願人】

【識別番号】511122075

【氏名又は名称】テクノダイナミックス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】弁理士法人一色国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】加藤 平三郎

【テーマコード（参考）】

3J043

【Ｆターム（参考）】

3J043AA16

3J043CA02

3J043CA03

3J043CB13

3J043CB20

3J043DA20

3J043HA01

(57)【要約】

【課題】回転装置において、外力に対する密封性を維持しつつ、回転部材又は支持部材とパッキンとの間に生じる摩擦力を抑えること。
【解決手段】回転部材と支持部材の一方はパッキンを収容する環状溝部を備え、回転部材と支持部材の他方はパッキンを弾性変形させて接触し且つパッキンの周面に沿って環状に延在する突出部を備え、突出部は、潤滑剤の収容空間側に設けられた第１傾斜面と、収容空間側とは反対側に設けられた第２傾斜面と、パッキンに接触した接触端部とを備え、接触端部は、パッキンとの接触圧力が最大となる部位を有し、最大となる部位は、回転部材の回転軸方向において、接触端部の中央よりも前記収容空間側に位置している回転装置。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転部材と、
前記回転部材の周面を支持する支持部材と、
潤滑剤を収容する収容空間と、
前記回転部材と前記支持部材の間に設けられ、前記潤滑剤の漏出を防止するためのパッキンと、を備える回転装置であって、
前記回転部材と前記支持部材の一方は、前記パッキンを収容する環状溝部を備え、
前記回転部材と前記支持部材の他方は、前記パッキンが弾性変形するように前記パッキンに接触し、且つ、前記パッキンの周面に沿って環状に延在する突出部を備え、
前記突出部は、
前記収容空間側に設けられた第１傾斜面と、
前記収容空間側とは反対側に設けられた第２傾斜面と、
前記パッキンに接触した接触端部と、を備え、
前記接触端部は、前記パッキンとの接触圧力が最大となる部位を有し、
前記最大となる部位は、前記回転部材の回転軸方向において、前記接触端部の中央よりも前記収容空間側に位置していることを特徴とする回転装置。

【請求項2】

請求項１に記載の回転装置であって、
前記突出部の頂点を通り、且つ、前記回転軸方向に沿う仮想面と前記第１傾斜面とで成す傾斜角度は、前記仮想面と前記第２傾斜面とで成す傾斜角度よりも大きいことを特徴とする回転装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の回転装置であって、
前記パッキンはＯリングであり、
前記突出部の前記接触端部は、前記回転軸方向における前記パッキンの中央部に接触していることを特徴とする回転装置。

【請求項4】

請求項１又は２に記載の回転装置であって、
前記環状溝部は、前記回転軸方向に対向する第１面及び第２面と、前記第１面及び前記第２面を繋ぐ第３面とで区画され、
前記パッキンは、前記第１面、前記第２面、及び前記第３面と接触しており、
前記回転部材と前記支持部材の前記一方は、前記第１面及び前記第３面を有する第１部材と、前記第１部材とは別部材であり前記第２面を有する第２部材と、を備えることを特徴とする回転装置。

【請求項5】

回転部材と、
前記回転部材の周面を支持する支持部材と、
潤滑剤を収容する収容空間と、
前記回転部材と前記支持部材の間に設けられ、前記潤滑剤の漏出を防止するためのパッキンと、を備える回転装置の組み立て方法であって、
前記回転部材と前記支持部材の一方が備える環状溝部に、前記パッキンを配置する第１工程と、
前記回転部材と前記支持部材の他方が備える突出部であって、
前記パッキンの周面に沿って環状に延在し、且つ、
前記収容空間側に設けられた第１傾斜面と、前記収容空間側とは反対側に設けられた第２傾斜面とを備えた前記突出部を、前記パッキンが弾性変形するように前記パッキンに接触させる第２工程と、
を備え、
前記第２工程では、
前記突出部が前記パッキンに接触した部位である接触端部を形成し、
前記接触端部において前記パッキンとの接触圧力が最大となる部位が、前記回転部材の回転軸方向における前記接触端部の中央よりも前記収容空間側に位置するように、前記突出部を前記パッキンに接触させることを特徴とする回転装置の組み立て方法。

【請求項6】

請求項５に記載の回転装置の組み立て方法であって、
前記環状溝部は、前記回転軸方向に対向する第１面及び第２面と、前記第１面及び前記第２面を繋ぐ第３面とで区画され、
前記第１面及び前記第３面を有する第１部材に前記パッキンを配置した後に、前記第１部材とは別部材であり前記第２面を有する第２部材で、前記パッキンを覆うことで、前記第１面及び前記第２面に前記パッキンを接触させることを特徴とする回転装置の組み立て方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転装置、及び、回転装置の組み立て方法に関する。

【背景技術】

【0002】

回転軸の潤滑油の漏れ等を防止するために、オイルシールを活用した密封方法が知られている（例えば特許文献１参照）。図１Ａに示すように、オイルシール１００は、回転軸１１０の支持部材１２０に篏合する環状のシール本体１０１にシールリップ１０１Ａを形成し、バネ１０２によりシールリップ１０１Ａを回転軸１１０に圧接する。
シールリップ１０１Ａのシール面は、潤滑油等の液体側に傾斜する傾斜面１０３と、大気側に傾斜する傾斜面１０４とで形成されている。例えば、回転軸１１０の軸方向に対する傾斜面１０３の角度αを、傾斜面１０４の角度βよりも大きくする（α＞β）。そうすることで、図１Ｂに示すように、シールリップ１０１Ａが回転軸１１０を圧接する圧力分布のピーク（最大値）が液体側に存在することとなる。
また、シールリップ１０１Ａと回転軸１１０との間では、微細な凹凸により潤滑油が保持され易く、油膜１０６が形成される。図１Ｂに示すように、シールリップ１０１Ａの圧力分布のピークが液体側にあると、回転軸１１０が回転したときに、油膜１０６を液体側へ押し戻す力（ポンプ力）が発生する。このポンピング作用によって、大気側への潤滑油（液体）の漏れを抑制できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】実開平４－１２７４６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、オイルシール１００のシールリップ１０１Ａはゴム材料で形成されており、バネ１０２により回転軸１１０に圧接される。そのため、比較的に低い密封圧力（例えば０．０３ＭＰａ程度）で液体を密封することになる。しかし、近年ではロータリーテーブルを用いて切削加工を行う場合等において、切りくずを排出するクーラント（切削油）を高圧で（例えば１～７ＭＰａで）吐出することが増えてきた。そのため、ロータリーテーブルの密封にオイルシール１００を採用すると、シールリップ１０１Ａにクーラントが吹き付けられた際に、シールリップ１０１Ａがめくれて密封性を維持できなくなるという問題が生じていた。
一方、オイルシールではなく、回転軸と支持部材の間にＯリング等のパッキンを配置する密封方法が知られている。パッキンは５～２０％程度つぶされて装着されるのが一般的であり、回転軸に強く圧接でき、高圧のクーラントにも耐えることができる。しかし、パッキンを用いた場合、オイルシールを用いる場合に比べて、摩擦力（摩擦トルク）が高まってしまう。その結果、回転効率が低下したり、発熱や摩耗が生じたり、位置決め精度が低下したりしてしまう。

【0005】

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、外力に対する密封性を維持しつつ、回転部材又は支持部材とパッキンとの間に生じる摩擦力を抑えた回転装置、及び、回転装置の組み立て方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するための主たる発明は、
回転部材と、
前記回転部材の周面を支持する支持部材と、
潤滑剤を収容する収容空間と、
前記回転部材と前記支持部材の間に設けられ、前記潤滑剤の漏出を防止するためのパッキンと、を備える回転装置であって、
前記回転部材と前記支持部材の一方は、前記パッキンを収容する環状溝部を備え、
前記回転部材と前記支持部材の他方は、前記パッキンが弾性変形するように前記パッキンに接触し、且つ、前記パッキンの周面に沿って環状に延在する突出部を備え、
前記突出部は、
前記収容空間側に設けられた第１傾斜面と、
前記収容空間側とは反対側に設けられた第２傾斜面と、
前記パッキンに接触した接触端部と、を備え、
前記接触端部は、前記パッキンとの接触圧力が最大となる部位を有し、
前記最大となる部位は、前記回転部材の回転軸方向において、前記接触端部の中央よりも前記収容空間側に位置していることを特徴とする回転装置である。
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、外力に対する密封性を維持しつつ、回転部材又は支持部材とパッキンとの間に生じる摩擦力を抑えた回転装置、及び、回転装置の組み立て方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１Ａ及び図１Ｂはオイルシール１００についての説明図である。

【図2】図２Ａ及び図２Ｂはバレルカム装置１の説明図である。

【図3】回転装置（バレルカム装置１）の密封構造１００についての説明図である。

【図4】図４Ａ及び図４Ｂは突出部２１についての説明図である。

【図5】図５Ａ及び図５Ｂはパッキン４０に突出部２１が圧接する前後を示す図である。

【図6】パッキン４０と突出部２１の接触圧力の変化を示す図である。

【図7】突出部２１の頂点が収容空間３０とは反対側にずれた状態を示す図である。

【図8】突出部２１の頂点が収容空間３０側にずれた状態を示す図である。

【図9】図９Ａ～図９Ｄは環状溝部１３についての説明図である。

【図10】図１０Ａ～図１０Ｃは変形例の環状溝部５１についての説明図である。

【図11】図１１Ａ及び図１１Ｂは回転装置１の変形例についての説明図である。

【図12】パッキン４０のつぶし代の一例を示す図である。

【図13】図１３Ａ～図１３Ｄは回転装置１の別の組み立て方法についての説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
（態様１）
回転部材と、前記回転部材の周面を支持する支持部材と、潤滑剤を収容する収容空間と、前記回転部材と前記支持部材の間に設けられ、前記潤滑剤の漏出を防止するためのパッキンと、を備える回転装置であって、前記回転部材と前記支持部材の一方は、前記パッキンを収容する環状溝部を備え、前記回転部材と前記支持部材の他方は、前記パッキンが弾性変形するように前記パッキンに接触し、且つ、前記パッキンの周面に沿って環状に延在する突出部を備え、前記突出部は、前記収容空間側に設けられた第１傾斜面と、前記収容空間側とは反対側に設けられた第２傾斜面と、前記パッキンに接触した接触端部と、を備え、前記接触端部は、前記パッキンとの接触圧力が最大となる部位を有し、前記最大となる部位は、前記回転部材の回転軸方向において、前記接触端部の中央よりも前記収容空間側に位置していることを特徴とする回転装置。

【0010】

態様１によれば、パッキンと突出部の接触圧力の分布を、オイルシールの接触圧力と同様の分布にすることができる。ゆえに、回転部材が回転したときに、パッキンと突出部の間の潤滑剤に対して、ポンピング作用（潤滑剤を収容空間側へ押し戻すポンプ力）が働くと考えられ、回転部材と支持部材の間の密封性を高めることができる。よって、回転装置の外部への潤滑剤の漏れを抑制できる。また、パッキンと突出部の接触面が外部に露出せず、高圧のクーラント等の外力の影響を受け難いので密封性が維持されやすい。また、パッキンが平坦な面に接触する場合に比べて、パッキンの接触幅が小さくなる等するため、パッキンとの間に生じる摩擦力を軽減できる。

【0011】

（態様２）態様１に記載の回転装置であって、
前記突出部の頂点を通り、且つ、前記回転軸方向に沿う仮想面と前記第１傾斜面とで成す傾斜角度は、前記仮想面と前記第２傾斜面とで成す傾斜角度よりも大きいことを特徴とする。

【0012】

態様２によれば、パッキンと突出部の接触圧力が最大となる部位が、回転軸方向において収容空間側に位置するように、パッキンが変形しやすくなる。

【0013】

（態様３）態様１又は態様２に記載の回転装置であって、
前記パッキンはＯリングであり、前記突出部の前記接触端部は、前記回転軸方向における前記パッキンの中央部に接触していることを特徴とする。

【0014】

態様３によれば、突出部の第１傾斜面と第２傾斜面をパッキンに安定して接触させることができる。ゆえに、パッキンと突出部の接触圧力が最大となる部位が、回転軸方向において収容空間側に位置するように、パッキンが変形しやすくなる。また、Ｏリングのサイズや硬度を変更することで、種々の回転装置の密封構造に採用できる。

【0015】

（態様４）態様１から３の何れかに記載の回転装置であって、
前記環状溝部は、前記回転軸方向に対向する第１面及び第２面と、前記第１面及び前記第２面を繋ぐ第３面とで区画され、前記パッキンは、前記第１面、前記第２面、及び前記第３面と接触しており、前記回転部材と前記支持部材の前記一方は、前記第１面及び前記第３面を有する第１部材と、前記第１部材とは別部材であり前記第２面を有する第２部材と、を備えることを特徴とする。

【0016】

態様４によれば、回転装置（環状溝部）におけるパッキンの位置を規定できる。ゆえに、回転軸方向におけるパッキンの所望の位置（例えば中央部）に突出部を接触させたり、突出部によって所望のつぶし量でパッキンを変形させたりすることができる。また第１面及び第３面（Ｌ字溝）にパッキンを配置した後に、第２面で蓋をすることができ、パッキンの局所変形を防ぎつつ、第１面～第３面にパッキンを接触させることができる。

【0017】

（態様５）
回転部材と、前記回転部材の周面を支持する支持部材と、潤滑剤を収容する収容空間と、前記回転部材と前記支持部材の間に設けられ、前記潤滑剤の漏出を防止するためのパッキンと、を備える回転装置の組み立て方法であって、前記回転部材と前記支持部材の一方が備える環状溝部に、前記パッキンを配置する第１工程と、前記回転部材と前記支持部材の他方が備える突出部であって、前記パッキンの周面に沿って環状に延在し、且つ、前記収容空間側に設けられた第１傾斜面と、前記収容空間側とは反対側に設けられた第２傾斜面とを備えた前記突出部を、前記パッキンが弾性変形するように前記パッキンに接触させる第２工程と、を備え、前記第２工程では、前記突出部が前記パッキンに接触した部位である接触端部を形成し、前記接触端部において前記パッキンとの接触圧力が最大となる部位が、前記回転部材の回転軸方向における前記接触端部の中央よりも前記収容空間側に位置するように、前記突出部を前記パッキンに接触させることを特徴とする回転装置の組み立て方法。

【0018】

態様５によれば、パッキンと突出部の接触圧力の分布を、オイルシールの接触圧力と同様の分布にすることができる。ゆえに、回転部材が回転したときに、パッキンと突出部の間の潤滑剤に対して、ポンピング作用が働くと考えられ、回転部材と支持部材の間の密封性を高めることができる。よって、回転装置の外部への潤滑剤の漏れを抑制できる。また、パッキンと突出部の接触面が外部に露出せず、高圧のクーラント等の外力の影響を受け難いので密封性が維持されやすい。また、パッキンが平坦な面に接触する場合に比べて、パッキンの接触幅が小さくなる等するため、パッキンとの間に生じる摩擦力を軽減できる。

【0019】

（態様６）態様５に記載の回転装置の組み立て方法であって、
前記環状溝部は、前記回転軸方向に対向する第１面及び第２面と、前記第１面及び前記第２面を繋ぐ第３面とで区画され、前記第１面及び前記第３面を有する第１部材に前記パッキンを配置した後に、前記第１部材とは別部材であり前記第２面を有する第２部材で、前記パッキンを覆うことで、前記第１面及び前記第２面に前記パッキンを接触させることを特徴とする。

【0020】

態様６によれば、回転装置（環状溝部）におけるパッキンの位置を規定できる。ゆえに、回転軸方向におけるパッキンの所望の位置（例えば中央部）に突出部を接触させることができる。また第１面及び第３面（Ｌ字溝）にパッキンを配置した後に、第２面で蓋をすることで、パッキンの局所変形を防止でき、密封性が高まる。

【0021】

＝＝＝バレルカム装置１について＝＝＝
以下、本発明に係る回転装置として、バレルカム装置１を例に挙げて実施形態を説明する。なお、バレルカム装置１は、例えば、工作機械用ＮＣテーブル、ロボット用ポジショナー、ロボットの旋回軸等に用いることができる。

【0022】

図２Ａ及び図２Ｂはバレルカム装置１の説明図である。図２Ａはバレルカム装置１の平面概略図であり、図２Ｂはバレルカム装置１の側面概略図である。なお、後述する図面も含め、本実施の形態に係る図面においては、本発明を解りやすく説明するため適宜部材を省略したり、断面に施す斜線等を省略したりしている場合がある。

【0023】

バレルカム装置１は、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を有しており、Ｘ方向とＹ方向は互いに交差し、Ｘ方向とＹ方向の双方とＺ方向は交差している。そして、図２Ａにおける紙面の横方向をＸ方向として紙面の左側をＸ方向の左側、その反対側を右側と呼ぶ。また、紙面の縦方向をＹ方向として紙面の上側をＹ方向の奥側、その反対側を手前側と呼ぶ。また、図２Ｂにおける紙面の縦方向をＺ方向（鉛直方向）として紙面の上側をＺ方向の上側、その反対側を下側と呼ぶ。

【0024】

バレルカム装置１は、ハウジング２を有し、ハウジング２の内部には、入力軸３と、バレルカム７０と、回転軸体４と、カムフォロア５と、回転テーブル１０（回転部材）と、支持部材２０とが収容されている。また、ハウジング２には、駆動部としてモータ６が取り付けられている。

【0025】

モータ６は、回転軸がＹ方向に沿うようにして設けられており、カップリング７によって入力軸３と連結されている。入力軸３は、Ｙ方向に沿って設けられており、入力軸受け８によって回転可能に支持されている。入力軸３の手前側の部位は、入力軸受け８よりもさらに手前に延出し、その延出部分がカップリング７によってモータ６の回転軸と連結されている。また、入力軸３は、バレルカム７０のＹ方向における両端に設けられており、バレルカム７０と入力軸３は一体的に回転する。

【0026】

また、バレルカム７０は、バレルカム溝７０ａを有しており、螺旋状のバレルカム溝７０ａは入力軸３の方向に沿って設けられている。そして、バレルカム溝７０ａに、回転テーブル１０のカムフォロア５を係合させることにより、バレルカム７０の回転が回転テーブル１０に伝達される。

【0027】

回転テーブル１０は、円形状をしており、支持部材２０によって回転可能に支持されている。支持部材２０は、ベアリング９を介して回転テーブル１０を支持する。なお、本実施形態におけるベアリング９は大口径４点支持玉軸受である。そして、回転テーブル１０は、バレルカム７０（バレルカム溝７０ａ）と係合する複数のカムフォロア５を備える。ゆえに、Ｙ方向に沿った入力軸３周りをバレルカム７０が回転することにより、回転テーブル１０はＺ方向に沿った回転軸周りに回転する。

【0028】

カムフォロア５は、バレルカム溝７０ａと係合する部位であり、円筒状の自転可能な回転体であって、自転軸方向がＺ方向に沿うように設けられている。そして、回転テーブル１０の回転中心を中心とした円に沿うように等間隔に複数備えられている。本実施形態においては、カムフォロア５が等間隔に１６個備えられている。

【0029】

また、カムフォロア５は、回転テーブル１０の下側においてバレルカム７０のバレルカム溝７０ａと係合しており、この係合しているカムフォロア５がバレルカム溝７０ａに案内されて移動する。具体的には、バレルカム７０が手前側から見て反時計回りに回転すると、係合しているカムフォロア５は、螺旋状のバレルカム溝７０ａに案内されて回転テーブル１０の周方向に沿って手前側から奥側へ移動する。すなわち、回転テーブル１０が上側から見て時計回りに回転する。

【0030】

回転軸体４は、Ｚ方向に沿い、かつ、回転テーブル１０の中央部（中空部分）に取り付けられ、回転テーブル１０と一体的に回転する。なお、本実施形態の回転軸体４は、中空部分を有する所謂中空軸であるが、中空部分が無いもの（中実軸）でも良い。

【0031】

＝＝＝回転装置（バレルカム装置１）の密封構造１００＝＝＝
図３は回転装置（バレルカム装置１）の密封構造１００についての説明図である。図４Ａ及び図４Ｂは突出部２１についての説明図である。図５Ａ及び図５Ｂはパッキン４０に突出部２１が圧接する前後を示す図である。図６はパッキン４０と突出部２１の接触圧力の変化を示す図である。

【0032】

前述したようにバレルカム装置１等の回転装置は、回転部材である回転テーブル１０と、回転テーブル１０の周面を支持する支持部材２０と、ベアリング９を備える。回転テーブル１０はベアリング９を介して支持部材２０によって回転可能に支持されている。以下の説明ではバレルカム装置１を回転装置１とも呼ぶ。

【0033】

図３に例示する回転テーブル１０は上部テーブル１１と下部テーブル１２を備える。上部テーブル１１の上面は外部に露出している。そのため回転装置１を例えば工作機械のＮＣロータリーテーブルとして利用する場合、加工対象物を上部テーブル１１の上面に設置できる。下部テーブル１２は上部テーブル１１を下方から支持し、下部テーブル１２にはカムフォロア５が取り付けられている。バレルカム７０によるカムフォロア５の移動によって下部テーブル１２は回転し、下部テーブル１２に固定されている上部テーブル１１も回転する。支持部材２０はベアリング９を介して下部テーブル１２との対向周面を支持する。

【0034】

下部テーブル１２とベアリング９の間やベアリング９と支持部材２０の間の摺動二面間には、摩擦力低減のために潤滑油やグリス等の潤滑剤を介在させる。そのため、回転装置１は少なくとも下部テーブル１２と支持部材２０の対向周面の間に、潤滑剤を収容する収容空間３０を備える。この収容空間３０の潤滑剤が回転装置１の外部に漏出してしまうことを抑制するため、回転装置１は密封構造１００を備える。密封構造１００は、下部テーブル１２と支持部材２０の間に設けられ、潤滑剤の漏出を防止するためのパッキン４０と、支持部材２０が備える突出部２１を用いて形成される。

【0035】

回転テーブル１０は、パッキン４０を収容する環状溝部１３を備える。図２Ａに示すように環状溝部１３は下部テーブル１２における支持部材２０との対向周面の周方向に沿って連続して設けられている。図３ではパッキン４０としてＯリングを例示するが、これに限定されることはない。パッキン４０は、突出部２１が圧接することにより変形可能な弾性部材で形成された環状部材であればよく、例えば断面四角形状の角リングや断面Ｄ字状のＤリング等であってもよい。

【0036】

支持部材２０が備える突出部２１は、パッキン４０が弾性変形するようにパッキン４０に接触（圧接）し、且つ、図２Ａに示すようにパッキン４０の周面に沿って環状に延在する。つまり、突出部２１は、支持部材２０における下部テーブル１２との対向面２０ａにおいてパッキン４０側に突出するように加工成形された部位である。

【0037】

さらに、図４Ａに示すように、突出部２１は、収容空間３０側（液体側）に設けられた第１傾斜面２１１と、収容空間３０側とは反対側（大気側）に設けられた第２傾斜面２１２を備える。第１傾斜面２１１は、Ｚ方向の下側（液体側）に向かって支持部材２０側（Ｘ方向の右側）に傾斜した面である。第２傾斜面２１２は、Ｚ方向の上側（大気側）に向かって支持部材２０側（Ｘ方向の右側）に傾斜した面である。

【0038】

回転装置１において（すなわち密封構造１００が組み立てられた状態において）、図５Ｂに示すように突出部２１はパッキン４０に接触した接触端部２１３（斜線が施された部位）を備える。接触端部２１３は突出部２１がパッキン４０を弾性変形させてパッキン４０に食い込んだ部位である。図６に示すように接触端部２１３は、パッキン４０との接触圧力が最大となる部位２１３ｘを有する。最大となる部位２１３ｘは、Ｚ方向（回転軸方向）において、接触端部２１３の中央２１３ｃよりも収容空間３０側に位置している。

【0039】

パッキン４０に突出部２１を或るつぶし代で接触させたとき、パッキン４０は第１傾斜面２１１及び第２傾斜面２１２に沿って変形する。この変形量（例えば図６のｄ１～ｄ４）は、突出部２１とパッキン４０との接触圧力（例えば図６のｐ１～ｐ４）に概ね比例すると考えられる。ゆえに、Ｘ方向におけるパッキン４０の変形量が最大となる（図６のｄ１となる）部位が、パッキン４０との接触圧力が最大となる部位２１３ｘとなる。また、接触圧力が最大となる部位２１３ｘが、接触端部の中央２１３ｃよりも収容空間３０側に位置するとは、接触端部２１３の最下端２１３ｌ～前記最大となる部位２１３ｘまでのＺ方向の長さＤ１の方が、前記最大となる部位２１３ｘから接触端部２１３の最上端２１３ｕまでのＺ方向の長さＤ２よりも短くなる（Ｄ１＜Ｄ２）とも言い換えられる。

【0040】

突出部２１とパッキン４０の接触圧力の分布が上記のようになることで、前述したオイルシール１００のシールリップ１０１Ａが回転軸１１０を圧接する圧力分布（図１Ｂ）が再現される。ゆえに、回転テーブル１０が回転したときに、パッキン４０と突出部２１の間の潤滑剤の膜に対してポンピング作用（潤滑剤を収容空間３０側に押し戻すポンプ力）が働くと考えられる。ゆえに、回転テーブル１０と支持部材２０の間の密封性が高まり、回転装置１外への潤滑剤の漏出を抑制できる。例えば図３に示す上部テーブル１１の下面と支持部材２０の上面との間に形成される隙間からの潤滑剤の漏れを抑制できる。

【0041】

また、突出部２１はパッキン４０を弾性変形させる硬い部材（金属部材や硬質樹脂部材等）である。そのため、図５Ｂに示すように突出部２１はパッキン４０に食い込み、パッキン４０と突出部２１の接触面（密封面）は外部に露出しない。ゆえに、高圧のクーラント等の外力の影響を受け難い。よって、オイルシール１００のシールリップ１０１Ａのように外力によってめくれることもなく、密封性が維持されやすい。また、突出部２１は硬い部材であるため、パッキン４０から露出する突出部２１の底部も外力によって変形し難く、密封性が維持されやすい。また回転テーブル１０の回転力に対しても突出部２１は変形し難く、密封性が維持されやすい。ゆえに、密封構造１００では外部空間からの異物（例えば高圧のクーラント等）の混入も抑制できる。

【0042】

また、従来例として、突出部２１を有さない支持部材２０の平坦な面をパッキン４０に当接する密封構造が挙げられる。その従来例に比べて、本実施形態の密封構造１００によれば支持部材２０（突出部２１）とパッキン４０との間に生じる摩擦力を軽減できる。その結果、回転装置１の回転効率の低下や、発熱、摩耗、位置決め精度の低下を抑制できる。

【0043】

具体的には、支持部材２０の平坦な面にパッキン４０を所定のつぶし代で接触させたときの接触面でのパッキン４０の最大変形量と、本実施形態の突出部２１によるパッキン４０の最大変形量ｄ１とが同じであっても、従来例ではパッキン４０の円弧部分全体が潰れるのに対して、本実施形態では突出部２１に沿う部分が潰れるだけである。そのため、パッキン４０の変形量が小さく、支持部材２０とパッキン４０の接触圧力も小さくなる。また、従来例に比べて、本実施形態の方が、支持部材２０とパッキン４０との接触幅も小さくなる。ゆえに、本実施形態では従来例に比べて摩擦力を軽減できる。

【0044】

実際に直径４００ｍｍの回転テーブル１０に、直径８．４ｍｍのＯリング（パッキン４０）を、突出部２１（第１傾斜面２１１の傾斜角α＝４５度、第２傾斜面２１２の傾斜角β＝３０度）でＸ方向に０．５ｍｍ（＝ｄ１）潰した密封構造１００を製造し、検証試験を行った。潤滑剤は２６０ｃｓｔの粘度を有するマシンオイルを使用し、回転テーブル１０を正逆双方向に回転数５０ＲＰＭで回転し、１０００時間程度の運転を行った。その結果、回転装置１の外部への潤滑剤の漏れが発生しないことを確認できた。また、支持部材２０が突出部２１を備えない平坦面であること以外は同じ条件である比較例の回転装置に比べて、摩擦力（摩擦トルク）が１／１０程度になることも確認できた。

【0045】

以上のように本実施形態の回転装置１によれば、外力に対する密封性を維持しつつ、支持部材２０とパッキン４０の間に生じる摩擦力を抑えることができる。
その他、本実施形態のようにパッキン４０を用いる密封構造１００は、オイルシール（図１Ａ）を用いる場合に比べて、回転装置１の小型化を図ることができる。また、Ｏリング等のパッキン４０は、サイズ、硬度、材質等の異なる種々の製品が規格化されて流通している。そのため、本実施形態の密封構造１００は、パッキン４０のサイズや硬度等を変更することで、種々の回転装置に適用できる。また、パッキン４０がＯリングである場合、断面形状が対称であるため、誤って装着され難い。

【0046】

なお、突出部２１は、支持部材２０と別部材であり、支持部材２０の対向面２０ａに固着されることで形成されてもよい。しかし、支持部材２０の対向面２０ａを加工成形し、支持部材２０と同じ部材（例えば金属部材等）で一体的に形成されたものであることが好ましい。そうすることで、突出部２１と支持部材２０の間に隙間が生じることがなく、また、突出部２１の寸法や配置位置の精度も高まりやすいため、回転装置１の密封性をより高めることができる。

【0047】

また、図４Ａでは、第１傾斜面２１１と第２傾斜面２１２が交わる角部（突出部２１の頂部）が断面Ｖ形状である場合を例示するが、これに限らない。例えば、図４Ｂに示すように、第１傾斜面２１１と第２傾斜面２１２の角部がＲカットされ、角部の断面が湾曲形状であってもよい。この場合、パッキン４０に対する突出部２１の頂部２１ｔの当たりが緩やかとなり、パッキン４０に亀裂が生じ難くなり、パッキン４０の寿命を長くすることができる。

【0048】

また、図４Ａに示すように、突出部２１の頂点２１ｔを通り、且つ、回転軸方向であるＺ方向に沿う仮想面Ｖｆに対する第１傾斜面２１１の傾斜角度αは、仮想面Ｖｆに対する第２傾斜面２１２の傾斜角度βよりも大きいことが好ましい（α＞β）。なお本実施形態ではαが４５度、βが３０度である場合を例示するが、これに限定されるものではない。また、換言すると、第１傾斜面２１１と支持部材２０の対向面２０ａとで成す角度α’（＝１８０－４５度）の方が、第２傾斜面２１２と支持部材２０の対向面２０ａとで成す角度β’（＝１８０－３０度）よりも小さいとよい。

【0049】

図６に示すように突出部２１の頂点２１ｔにおいて、パッキン４０との接触圧力が最大となりやすい。そのため、第１傾斜面２１１の傾斜角αを大きくすることで、第１傾斜面２１１がパッキン４０と接触するＺ方向の長さＤ１の方が、第２傾斜面２１２がパッキン４０と接触するＺ方向の長さＤ２よりも短くなりやすい。ゆえに、突出部２１の接触端部２１３のうちパッキン４０との接触圧力が最大となる部位２１３ｘが、Ｚ方向において収容空間３０側に位置するように、パッキン４０が変形しやすくなる。ゆえに、パッキン４０と突出部２１の間の潤滑剤に対してポンピング作用が働き、回転テーブル１０と支持部材２０の間の密封性が高まる。

【0050】

ただし、上記に限定されることなく、傾斜角度αが傾斜角度βと同じ又は傾斜角度βより小さくてもよい。その場合も、突出部２０がパッキン４０に当接する位置やパッキン４０の形状を工夫する等して、接触圧力が最大となる接触端部２１３の部位２１３ｘが収容空間３０側に位置していればよい。

【0051】

図７は、突出部２１の頂点２１ｔが収容空間３０とは反対側（大気側）にずれた状態を示す図である。図８は、突出部２１の頂点２１ｔが収容空間３０側（液体側）にずれた状態を示す図である。

【0052】

パッキン４０がＯリングである場合、突出部２１は、Ｚ方向におけるパッキン４０の中央部に接触していることが好ましい。Ｏリングでは、突出部２１との対向面が湾曲する。そのため、Ｚ方向におけるパッキン４０の中央部に突出部２１が接触することで、突出部２１の第１傾斜面２１１と第２傾斜面２１２の両面をパッキン４０に安定して接触させることができる。ゆえに、接触圧力が最大となる接触端部２１３の部位２１３ｘが収容空間３０側に位置するように、パッキン４０を変形させることができ、回転テーブル１０と支持部材２０の間を密封できる。

【0053】

なお、突出部２１がＺ方向におけるパッキン４０の中央部に接触するとは、図６に示すように突出部２１の頂点２１ｔとパッキン４０（Ｏリング）の中心のＺ方向の位置が揃っているに限らない。図７や図８に示すように突出部２１の頂部２１ｔがパッキン４０の中心から若干ずれていてもよい。図７や図８はパッキン４０の直径が１０ｍｍである場合に、突出部２１の頂点２１がパッキン４０の中心から０．５ｍｍ程度ずれた状態を示す。ただし、パッキン４０の中心から突出部２１がＺ方向に大きくずれると、パッキン４０に接触する突出部２１の部位が小さくなり、接触圧力の分布も変わってしまう。したがって、接触圧力が最大となる接触端部２１３の部位２１３ｘが収容空間３０側に位置する圧力分布が維持される範囲である場合、突出部２１がＺ方向におけるパッキン４０の中央部に接触するものとする。

【0054】

図７は、突出部２１の頂点２１ｔがＺ方向においてパッキン４０の中心よりも収容空間３０の反対側（大気側）にずれた場合を示す。この場合も接触圧力が最大となる部位２１３ｘが収容空間３０側に位置し、接触端部２１３の最下端２１３ｌ～前記最大となる部位２１３ｘまでの長さＤ３の方が、前記最大となる部位２１３ｘから接触端部２１３の最上端２１３ｕまでの長さＤ４よりも短い。ゆえにポンピング作用が働き、回転部材１０と支持部材２０の間が密封される。

【0055】

図８は、突出部２１の頂点２１ｔがＺ方向においてパッキン４０の中心よりも収容空間３０側（液体側）にずれた場合を示す。この場合も接触圧力が最大となる部位２１３ｘが収容空間３０側に位置し、接触端部２１３の最下端２１３ｌ～前記最大となる部位２１３ｘまでの長さＤ５の方が、前記最大となる部位２１３ｘから接触端部２１３の最上端２１３ｕまでの長さＤ６よりも短い。ゆえにポンピング作用が働き、回転部材１０と支持部材２０の間が密封される。

【0056】

図９Ａ～図９Ｄは、環状溝部１３についての説明図である。図１０Ａ～図１０Ｃは変形例の環状溝部５１についての説明図である。回転テーブル１０が備える環状溝部１３は、Ｚ方向に対向する第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２と、第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２を繋ぐ第３面Ｓ３とで区画される。この場合、回転装置１において（すなわち密封構造１００が組み立てられた状態において）、パッキン４０は、第１面Ｓ１、第２面Ｓ２、及び第３面Ｓ３と接触していることが好ましい。

【0057】

そうすることで、パッキン４０を収容する環状溝部１３においてＺ方向のクリアランスがなく、回転装置１におけるパッキン４０のＺ方向の位置を規定できる。したがって、Ｚ方向におけるパッキン４０の中央部に（図６～図８の何れかのように）突出部２１を接触させることができる。ゆえに、接触圧力が最大となる接触端部２１３の部位２１３ｘが収容空間３０側に位置するようにパッキン４０を変形させることができる。また、回転装置１におけるパッキン４０のＸ方向の位置も規定される。したがって、所望のつぶし量でパッキン４０に突出部２１を食い込ませることができ、所望の接触圧力が得られる。ゆえに、回転テーブル１０と支持部材２０の間の密封性を高めることができる。

【0058】

さらに、回転テーブル１０は、図９Ａに示すように環状溝部１３を構成する第１面Ｓ１及び第３面Ｓ３を有する下部テーブル１２（第１部材）と、下部テーブル１２とは別部材であり第２面Ｓ２を有する上部テーブル１１（第２部材）とを備えることが好ましい。

【0059】

パッキン４０を収容する環状溝部は、図１０Ａに示すように、分解不能な部材５０（回転部材又は支持部材）に設けられたコの字溝５１（横Ｕ字溝）であってもよい。この場合にも、図１０Ｃに示すように、パッキン４０はコの字溝５１を区画する３面に接触して設置できる。しかし、クリアランスなくコの字溝５１にパッキン４０を嵌め込もうとすると、パッキン４０の局所変形（凹み）が生じてしまうおそれがある。

【0060】

そこで、上記のように環状溝部１３は分解可能な複数の部材（上部テーブル１１と下部テーブル１２）で構成されることが好ましい。そうすることで、図９Ｂに示すように、下部テーブル１２が備える第１面Ｓ１及び第３面Ｓ３（Ｌ字溝）にパッキン４０を配置した後に、図９Ｃに示すように、上部テーブル１１の第２面Ｓ２で蓋をすることができる。そのため、パッキン４０を第１面Ｓ１～第３面Ｓ３に接触させつつ、パッキン４０の局所変形（伸びによる凹み）を防止でき、局所変形による密封性の低下を防止できる。また、パッキン４０が局所変形により縮んで径が太くなった部分にて摩擦が増大してしまうことも防止できる。

【0061】

＜＜変形例＞＞
図１１Ａ及び図１１Ｂは回転装置１の変形例についての説明図である。図３では回転テーブル１０（回転部材）にパッキン４０が収容されていたが、図１１に示すように、支持部材２０に環状溝部２２が設けられ、その環状溝部２２にパッキン４０が収容されていてもよい。この場合、回転テーブル１０（下部テーブル１２）がパッキン４０の周面に沿って環状に延在する突出部１４を備えるとよい。突出部１４としては、下部テーブル１２における支持部材２０との対向面１２ａにおいてパッキン４０側に突出するように加工成形されたものを例示できる。

【0062】

前述の突出部２１と同様に、回転テーブル１０の突出部１４も、図１１Ｂに示すように、潤滑剤の収容空間３０側に設けられた第１傾斜面１４１と、その反対側に設けられた第２傾斜面１４２とを有するとよい。そして、突出部１４がパッキン４０に接触した接触端部１４３は、パッキン４０との接触圧力が最大となる部位を有し、その最大となる部位が収容空間３０側に位置しているとよい。そうすることで、突出部１４とパッキン４０の接触圧力の分布が、オイルシール１００の接触圧力と同様の分布となり、ポンピング作用が働き、回転テーブル１０と支持部材２０の間の密封性が高まる。

【0063】

また、図１１に示す支持部材２０は、Ｌ字溝を形成する下部支持部材２０１と、Ｌ字溝の上から蓋をする上部支持部材２０２を備える。これにより、環状溝部２２を区画する３面にパッキン４０を接触させつつ、パッキン４０が局所変形することなく、環状溝部２２にパッキン４０を収容できる。

【0064】

また、図１１では、支持部材２０側にパッキン４０が設けられている。そのため、パッキン４０と環状溝部２２の各３面との間に生じる摩擦力（静止摩擦力の合計値）は、回転部材１０の回転力（回転トルク）、すなわち突出部１４とパッキン４０の間の回転摩擦力の２倍以上であることが好ましい。そうすることで、パッキン４０と環状溝部２２の間の摩擦力が回転部材１０の回転力の２倍未満である場合に比べて、パッキン４０が動き難くなり、回転部材１０の回転力に伴ってパッキン４０が回転してしまうことを抑制できる。なお、パッキン４０と環状溝部２２の間の静止摩擦力や、突出部１４とパッキン４０の間の回転摩擦力は、実測値により求めることができる。

【0065】

図１２はパッキン４０のつぶし代の一例を示す図である。環状溝部２２の３面によるパッキン４０の変形量の合計値（潰れる断面積ａ４０１、ａ４０２、ａ４０３の合計値）が、突出部１４によるパッキン４０の変形量（潰れる断面積ａ１４）よりも大きい場合に、パッキン４０を環状溝部２２側に固定でき、パッキン４０が回転してしまうことを防止できる。具体的には、パッキン４０（Ｏリング）の直径がＤであるときに、上下に挟む面でのつぶし代を各々０．０６Ｄとし、Ｚ方向に沿う面でのつぶし代を０．０４Ｄとする。一方、突出部１４によるつぶし代を０．０６Ｄとする。この場合、それぞれの面の粗さや摩擦係数のバラツキによる不確かさはあるが、パッキン４０と環状溝部２２の間の静止摩擦力が、突出部１４とパッキン４０の間の回転摩擦力の約２倍となりやすい。

【0066】

また変形例だけでなく、前述の実施形態（図３）についても同様である。つまり、回転部材１０側の環状溝部１３の３面によるパッキン４０の変形量の合計値が、支持部材２０側の突出部２１によるパッキン４０の変形量よりも大きいとよい。そうすることで、環状溝部１３にパッキン４０が固定され、回転する環状溝部１３に対するパッキン４０の位置ずれが生じ難く、環状溝部１３と共にパッキン４０も回転できる。好ましくは、パッキン４０と環状溝部１３の各３面との間に生じる摩擦力は、突出部２１とパッキン４０の間の回転摩擦力の２倍以上であることが好ましい。そうすることで、より確実に環状溝部１３にパッキン４０が固定され、環状溝部１３と共にパッキン４０も回転できる。

【0067】

その他、図３ではベアリング９として、４点支持玉軸受を例示するが、これに限らない。例えばベアリング９は、クロスローラー軸受（不図示）等であってもよい。

【0068】

＝＝＝＝回転装置１の組み立て方法＝＝＝
次に、回転テーブル１０と、支持部材２０と、潤滑剤を収容する収容空間３０と、パッキン４０と、を備える回転装置１の組み立て方法について説明する。

【0069】

組み立て方法は、回転テーブル１０と支持部材２０の一方が備える環状溝部（図３の環状溝部１３又は図１１Ａの環状溝部２２）に、パッキン４０を配置する第１工程と、回転部材１０と支持部材２０の他方が備える突出部（図３の突出部２１又は図１１Ａの突出部１４）であって、パッキン４０の周面に沿って環状に延在し、且つ、収容空間３０側に設けられた第１傾斜面（２１１又は１４１）と、その反対側に設けられた第２傾斜面（２１２又は１４２）とを備えた突出部（２１又は１４）を、パッキン４０が弾性変形するようにパッキン４０に接触させる第２工程と、を備える。

【0070】

第２工程では、突出部（２１又は１４）がパッキン４０に接触した部位である接触端部（２１３又は１４３）を形成し、接触端部（２１３又は１４３）においてパッキン４０との接触圧力が最大となる部位が、Ｚ方向における接触端部（２１３又は１４３）の中央よりも収容空間３０側に位置するように、突出部（２１又は１４）をパッキン４０に接触させる。

【0071】

上記組み立て方法にて組み立てられた回転装置１によれば、突出部（２１又は１４）とパッキン４０の接触圧力の分布が、オイルシール１００の接触圧力と同様の分布となる。ゆえに、ポンピング作用が働き、回転テーブル１０と支持部材２０の間の密封性が高まる。

【0072】

さらに、環状溝部は、分解不能なコの字状の溝５１（図１０Ａ参照）であってもよいが、図９Ａに示すように、Ｌ字溝である第１面Ｓ１及び第３面Ｓ３を有する部材と、それとは別部材である第２面Ｓ２を有する部材とで、形成されるとよい。この場合、図９Ｂに示すように、先ず、Ｌ字溝である第１面Ｓ１及び第３面Ｓ３を有する部材（ここでは下部テーブル１２）にパッキン４０を配置するとよい。その後、Ｌ字溝を有する部材とは別部材であり第２面Ｓ２を有する部材（ここでは上部テーブル１１）で、パッキン４０を覆うことで、第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２にパッキン４０を接触させるとよい。

【0073】

そうすることで、パッキン４０のＺ方向の位置が規定され、Ｚ方向におけるパッキン４０の所望の位置（例えば中央部）に突出部（２１又は１４）を接触させることができる。ゆえに、突出部（２１又は１４）とパッキン４０の接触圧力が最大となる部位が収容空間３０側に位置するようにパッキン４０を変形できる。また、分解不能なコの字状の溝５１にパッキン４０を嵌め込む場合に比べて、パッキン４０の局所変形を抑制でき、回転テーブル１０と支持部材２０の間の密封性が高まる。

【0074】

そして、図９Ｄに示すように、パッキン４０に突出部（２１又は１４）を接触（圧接）させることで、第３面Ｓ３にパッキン４０を接触させるとよい。そうすることで、パッキン４０のＸ方向の位置が規定され、所望のつぶし量でパッキン４０に突出部（２１又は１４）を食い込ませることができ、所望の接触圧力が得られる。

【0075】

図１３Ａ～図１３Ｄは回転装置１の別の組み立て方法についての説明図である。図１３Ｂに示すように、第１面Ｓ１及び第３面Ｓ３を備えるＬ字状の溝にパッキン４０を配置する第１工程の後に、図１３Ｃに示すように、突出部（２１又は１４）をパッキン４０に接触させる第２工程を実施し、最後に、第２面Ｓ２でパッキン４０を覆う工程を実施してもよい。

【0076】

この場合であっても、パッキン４０のＺ方向の所望の位置（例えば中央部）に突出部（２１又は１４）を接触させることができる。ゆえに、接触端部（２１３又は１４３）においてパッキン４０との接触圧力が最大となる部位が収容空間３０側に位置するようにパッキン４０を変形させることができる。また、上記の組み立て方法によれば、パッキン４０をコの字の溝に嵌め込む場合とは異なり、パッキン４０の局所変形（伸びによる凹み）を防止でき、密封性の低下を防止できる。また、パッキン４０が局所変形により縮んで径が太くなった部分にて摩擦が増大してしまうことも防止できる。

【0077】

以上、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。

【0078】

例えば回転装置としてバレルカム装置１を例示したが、これに限定されるものではない。回転装置は、例えば回転部材がモータによって直接的に又は歯車等を介して間接的に回転する装置等であってもよい。また、回転装置１が工作機械用ＮＣテーブルとして利用される場合を例示したが、本実施形態の回転装置１（密封構造１００）は種々の機械（車両、建設機械、空調設備、ロボットなど）に利用可能である。

【符号の説明】

【0079】

１ 回転装置（バレルカム装置）
２ ハウジング、３ 入力軸、４ 回転軸体、
５ カムフォロア、６ モータ、
７ カップリング、８ 入力軸受け、
９ ベアリング、
１０ 回転テーブル（回転部材）、
１１ 上部テーブル、１２ 下部テーブル、
１３ 環状溝部、１４ 突出部、
２０ 支持部材、２１ 突出部、
２２ 環状溝部、
３０ 収容空間、
４０ パッキン、
５１ コの字溝、
７０ バレルカム、
１００ オイルシール、１０１ 回転軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】