JP2009092189A - 転がり軸受用軌道輪 - Google Patents
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Abstract
【課題】生産性および取扱性が良好な転がり軸受用軌道輪を提供する。
【解決手段】内輪は、回転中心軸を中心として円周方向に延び、球面ころが転動する軌道面と、軌道面より内径側に位置し、回転中心軸を中心として円周方向に延びる周面と、軌道面を挟んで幅方向の両側に位置する端面21a、21bとを備える。また、軸受吊り上げ装置を利用して、内輪部材31を吊り上げるために、軸受吊り上げ用のフック30の先端部33a、33bと掛止できる掛止溝17a、17bを備える。
【選択図】図3
【解決手段】内輪は、回転中心軸を中心として円周方向に延び、球面ころが転動する軌道面と、軌道面より内径側に位置し、回転中心軸を中心として円周方向に延びる周面と、軌道面を挟んで幅方向の両側に位置する端面21a、21bとを備える。また、軸受吊り上げ装置を利用して、内輪部材31を吊り上げるために、軸受吊り上げ用のフック30の先端部33a、33bと掛止できる掛止溝17a、17bを備える。
【選択図】図3
Description
この発明は、転がり軸受用軌道輪に関し、特に軸受組み込み用治具を利用して軸へ組み込まれる、大型の転がり軸受用軌道輪に関するものである。
風力発電機の主軸に使用される軸受は、風を受けるためのブレードの自重に対するラジアル荷重と、風力に対するアキシアル荷重とを受ける必要がある。さらに、風力発電機の主軸は、ブレードが設けられた先端側を片持ち支持するような構造となっている。したがって、風力発電機の主軸には、ラジアル荷重とアキシアル荷重とを受けることができ、さらに、主軸の撓みに対応できる自動調心ころ軸受が使用されている。
図9は、風力発電機の主軸に使用される自動調心ころ軸受の概略断面図である。図9を参照して、自動調心ころ軸受101は、内輪102と、外輪105と、内輪102および外輪105の間に複列で配置される複数の球面ころ103a、103bと、複数の球面ころ103a、103bを保持する保持器104とから構成される。自動調心ころ軸受101は、風を受けるブレード111を先端側に設けた主軸112に取り付けられ、ハウジング113に組み込まれる。
風力発電機は大型であるため、風力発電機の主軸に使用される自動調心ころ軸受も、大型にする必要がある。このような大型の軸受を軸へ組み込む際には、一般的に、専用の軸受組み込み用治具を利用して、軸受を構成する部材を吊り上げる場合が多い。図10は、従来における、軸受組み込み用治具を利用して、内輪部材116を吊り上げた例を示す図である。
図10を参照して、内輪部材116は、内輪を軸方向に延びる平面で軸方向に切断されることにより円周方向に2つに分割された形状である。内輪部材116は、幅方向の両側に位置する端面にねじ穴117a、117bを備える。内輪部材116を吊り上げて軸へ組み込む際には、まず、ねじ穴117a、117bに内輪吊り上げ用のボルト118a、118bを螺合する。次に、ボルト118a、118bに結合させた内輪吊り上げ用のロープ119を、クレーン(図示せず)に設けられた爪部120に引っ掛ける。そして、クレーンを使って、内輪部材116を吊り上げる。このようにして内輪部材116を吊り上げて軸へ組み込む。
また、専用の軸受組み込み用治具が、特開2006−322547号公報(特許文献1)に開示されている。特許文献1における軸受組み込み用治具は、軸受吊り上げ用リングと、連結軸とを備える。内輪を吊り上げて軸へ組み込む際には、まず、軸受吊り上げ用リングに設けられた複数の貫通穴と、内輪に設けられたねじ穴とに連結軸を螺合して連結する。そして、軸受吊り上げ用リングを介して、内輪を吊り上げる。このようにして内輪を吊り上げて軸へ組み込む。
特開2006−322547号公報(図3、段落番号0020〜0028)
特許文献1によると、内輪に連結軸を螺合するためのねじ穴を設けなければならないため、ねじ穴を加工する工程が必要となる。また、内輪を吊り上げて軸へ組み込む際には、内輪のねじ穴に連結軸を螺合させる必要がある。
内輪吊り上げ用のボルトを用いて吊り上げる場合においても同様に、内輪にねじ穴を設け、ねじ穴にボルトを螺合させる必要がある。
この発明の目的は、生産性および取扱性が良好な転がり軸受用軌道輪を提供することである。
この発明の他の目的は、生産性が良好な自動調心ころ軸受を提供することである。
この発明のさらに他の目的は、生産性が良好な風力発電機の主軸支持構造を提供することである。
この発明に係る転がり軸受用軌道輪は、軸受の回転中心軸を中心として円周方向に延び、転動体が転動する軌道面と、軌道面より内径側または外径側に位置し、回転中心軸を中心として円周方向に延びる周面と、軌道面を挟んで幅方向の両側に位置する端面とを備える。また、転がり軸受用軌道輪は、軸受吊り上げ用のフックを掛止するための掛止溝を備える。
ここで、掛止溝は、特許文献1に示すようなねじ穴の加工を施したものを含まないものとする。
こうすることにより、軸受吊り上げ用のフックを掛止するための掛止溝を容易に、すなわち、ねじ穴を加工することなく、設けることができる。したがって、転がり軸受用軌道輪の生産性を良好にすることができる。また、軸受吊り上げ用のフックを、掛止溝に掛止するのみで、転がり軸受用軌道輪を吊り上げることができる。ここで、転がり軸受用軌道輪を吊り上げる際には、転がり軸受用軌道輪の重心を考慮し、バランスを保って吊り上げる必要がある。この場合、軸受吊り上げ用のフックを掛止するのは溝であるため、軸受吊り上げ用のフックをバランスの良い位置に掛止させることができる。そうすると、容易に安定して転がり軸受用軌道輪を吊り上げることができ、容易に軸へ組み込んだり、移動させたりすることができる。したがって、転がり軸受用軌道輪の取扱性を良好にすることができる。
好ましくは、掛止溝は、回転中心軸を中心とする円周状に延びる形状である。
こうすることにより、掛止溝は、円周状に延びる形状であるため、例えば、転がり軸受用軌道輪の外径形状の切削工程と同様の工程で加工し、設けることができる。
さらに好ましくは、掛止溝は、円周方向に長い長穴状の形状である。
さらに好ましくは、掛止溝は、円弧状に延びる形状である。
こうすることにより、掛止溝は、円周方向に長い長穴状の形状であるため、転がり軸受用軌道輪を吊り上げた際に、バランスを保つことができる位置を含んで、容易に設けることができる。
さらに好ましくは、掛止溝は、転がり軸受用軌道輪の端面に設けられる。
こうすることにより、幅方向に位置する端面に軸受吊り上げ用のフックを掛止できるため、容易に軸受吊り上げ用のフックを掛止することができる。
さらに好ましくは、転がり軸受用軌道輪は、軸方向に延びる平面で軸方向に切断されることにより円周方向に分割されている。
こうすることにより、一度に吊り上げる部材の大きさを小さくして吊り上げることができる。また、転がり軸受用軌道輪を吊り上げて軸へ組み込む際には、軸の外径側から組み込むことができる。そうすると、軸への組み込み性を良好にすることができる。
この発明の他の局面においては、自動調心ころ軸受は、上述した転がり軸受用軌道輪と、転がり軸受用軌道輪の軌道面上を転動する複数の球面ころと、球面ころを保持する保持器とを備える。
このような自動調心ころ軸受は、生産性および取扱性が良好な転がり軸受用軌道輪を備えるため、生産性が良好である。
この発明のさらに他の局面においては、風力発電機の主軸支持構造は、風を受けるブレードと、その一端がブレードに固定され、ブレードとともに回転する主軸と、固定部材に組み込まれ、主軸を回転自在に支持する上述した自動調心ころ軸受とを含む。
このような風力発電機の主軸支持構造は、生産性が良好な自動調心ころ軸受を含むため、生産性が良好である。
この発明に係る転がり軸受用軌道輪は、軸受吊り上げ用のフックを掛止するための掛止溝を容易に、すなわち、ねじ穴を加工することなく、設けることができる。したがって、転がり軸受用軌道輪の生産性を良好にすることができる。また、軸受吊り上げ用のフックを、掛止溝に掛止するのみで、転がり軸受用軌道輪を吊り上げることができる。ここで、転がり軸受用軌道輪を吊り上げる際には、転がり軸受用軌道輪の重心を考慮し、バランスを保って吊り上げる必要がある。この場合、軸受吊り上げ用のフックを掛止するのは溝であるため、軸受吊り上げ用のフックをバランスの良い位置に掛止させることができる。そうすると、容易に安定して転がり軸受用軌道輪を吊り上げることができ、容易に軸へ組み込んだり、移動させたりすることができる。したがって、転がり軸受用軌道輪の取扱性を良好にすることができる。
また、この発明に係る自動調心ころ軸受は、生産性および取扱性が良好な転がり軸受用軌道輪を備えるため、生産性が良好である。
また、この発明に係る風力発電機の主軸支持構造は、生産性が良好な自動調心ころ軸受を含むため、生産性が良好である。
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は、この発明の一実施形態に係る転がり軸受用軌道輪を備える自動調心ころ軸受11の一例を示す断面図である。なお、一点鎖線で、自動調心ころ軸受11の回転中心軸9を示している。
図1を参照して、自動調心ころ軸受11は、この発明の一実施形態に係る転がり軸受用軌道輪としての内輪12と、この発明の一実施形態に係る転がり軸受用軌道輪としての外輪13と、内輪12と外輪13の間に複列で配置される複数の転動体としての球面ころ14a、14bと、複数の球面ころ14a、14bを保持する保持器10a、10bとを含む。
内輪12は、回転中心軸9を中心として円周方向に延び、球面ころ14a、14bが転動する軌道面18a、18bと、軌道面18a、18bより内径側に位置し、回転中心軸9を中心として円周方向に延びる周面32と、軌道面18a、18bを挟んで幅方向の両側に位置する端面21a、21bとを備える。内輪12は、周面32を回転軸(図示せず)に接するようにして、回転軸に組み込まれる。また、内輪12は、軌道面18a、18bを挟んで幅方向の両側に小つば16a、16bを備える。また、内輪12は、軌道面18a、18b間に中つば15を備える。中つば15により、球面ころ14a、14bは、軌道面18a、18b上を適切に転動することができる。
外輪13は、回転中心軸9を中心として円周方向に延び、球面ころ14a、14bが転動する軌道面19と、軌道面19より外径側に位置し、回転中心軸9を中心として円周方向に延びる周面36と、軌道面19を挟んで幅方向の両側に位置する端面22a、22bとを備える。外輪13の軌道面19は、軸受中心を中心とする球面状であるため、外輪13が傾いた場合においても、球面ころ14a、14bは、軌道面19上を適切に、すなわち、軌道面19に球面ころ14a、14bが片当たりすることなく、転動することができる。
内輪12は、軸方向に延びる平面で軸方向に切断されることにより円周方向に分割されている。図2は、内輪12を切断した形状である内輪部材31を、図1中の矢印IIの方向から見た側面図である。図1および図2を参照して、ここでは、内輪12は、2つの内輪部材31に分割されている。各内輪部材31は、内輪12を回転中心軸9を含む平面で2つに切断された形状である。内輪12は、2分割された一方の内輪部材31における分割面37、38と他方の内輪部材(図示せず)における分割面が対面するように結合して形成される。
各内輪部材31は、後述する内輪部材31を吊り上げる際に利用する軸受吊り上げ用のフックを掛止するための掛止溝17a、17bを備える。掛止溝17a、17bは、内輪部材31の幅方向の両側に位置する端面21a、21bに設けられている。図1に示す断面において、掛止溝17a、17bの断面形状は、凹型であって、幅方向の両側に位置する端面21a、21bから内側に向かって凹むように設けられている。
端面21aにおける掛止溝17aは、回転中心軸9を中心とする円周状に延びる形状に設けられている。円周状に延びる形状とは、少なくともいずれか一方の分割面から他方の分割面に向かって円周方向に連続して延びる形状を言う。ここで、掛止溝17aは、図2に示すように、一方の分割面37から他方の分割面38まで連続して延びる形状である。端面21bにおける掛止溝17bも同様に、回転中心軸9を中心とする円周状に延びる形状に設けられている。
こうすることにより、軸受吊り上げ用のフックを掛止するための掛止溝17a、17bは、円周状に延びる形状であるため、例えば、内輪12の外径形状の切削工程と同様の工程で加工し、設けることができる。したがって、内輪12の生産性を良好にすることができる。
外輪13においても同様に、軸方向に延びる平面で軸方向に切断されることにより円周方向に分割されている。ここでは、外輪13は、2つの外輪部材35に分割されている。各外輪部材35は、外輪13を回転中心軸9を含む平面で2つに切断された形状である。外輪13は、2分割された一方の外輪部材35における分割面と他方の外輪部材における分割面が対面するように結合して形成される。
各外輪部材35は、後述する外輪部材35を吊り上げる際に利用する軸受吊り上げ用のフックを掛止するための掛止溝20a、20bを備える。掛止溝20a、20bは、外輪部材35の幅方向の両側に位置する端面22a、22bに設けられている。図1に示す断面において、掛止溝20a、20bの断面形状は、凹型であって、幅方向の両側に位置する端面22a、22bから内側に向かって凹むように設けられている。掛止溝20a、20bは、回転中心軸9を中心とする円周状に延びる形状に設けられている。
ここで、内輪部材31を吊り上げる方法について説明する。図3は、軸受吊り上げ装置を利用して、内輪部材31を吊り上げた状態を示す図である。なお、図3は、図2中の線III−IIIを含み、回転中心軸9を含む平面で内輪部材31を切断した断面図である。図3を参照して、軸受吊り上げ装置は、クレーン(図示せず)と、クレーンの端部に設けられる爪部34と、軸受吊り上げ用のフック30から構成される。軸受吊り上げ用のフック30の先端部33a、33bは、掛止溝17a、17bに掛止することができる形状である。また、軸受吊り上げ用のフック30の腕部29a、29bは、内輪部材31を吊り上げた際に、内輪部材31と腕部29a、29bとが干渉しない形状である。
まず、軸受吊り上げ用のフック30の先端部33a、33bを、内輪部材31の掛止溝17a、17bに掛止する。軸受吊り上げ用のフック30を掛止する際には、内輪部材31の幅方向の外側から掛止する。次に、軸受吊り上げ用のフック30の腕部29a、29bを爪部34に引っ掛ける。そして、クレーンを使って、内輪部材31を矢印Aの方向に吊り上げる。このようにして、内輪部材31を吊り上げる。
こうすることにより、軸受吊り上げ用のフック30を、円周状に延びる形状の掛止溝17a、17bに掛止するのみで、内輪部材31を吊り上げることができる。ここで、内輪部材31を吊り上げる際には、内輪部材31の重心を考慮し、バランスを保って吊り上げる必要がある。この場合、掛止溝17a、17bは、円周状に延びる形状であるため、軸受吊り上げ用のフック30を、バランスの良い位置に掛止させることができる。そうすると、容易に安定して内輪部材31を吊り上げることができ、容易に軸へ組み込んだり、移動させたりすることができる。したがって、内輪12の取扱性を良好にすることができる。
この場合、幅方向に位置する端面21a、21bに軸受吊り上げ用のフック30を掛止できるため、容易に軸受吊り上げ用のフック30を掛止することができる。
さらに、内輪12を分割することにより、一度に吊り上げる部材の大きさを小さくして吊り上げることができる。また、内輪部材31を吊り上げて軸へ組み込む際には、軸の外径側から組み込むことができる。そうすると、軸への組み込み性を良好にすることができる。
外輪部材35を吊り上げる場合においても同様に、まず、軸受吊り上げ用のフックの先端部を、外輪部材35の掛止溝20a、20bに掛止する。次に、軸受吊り上げ用のフックの腕部をクレーンの端部に設けられた爪部に引っ掛ける。そして、クレーンを使って、外輪部材35を吊り上げる。このようにして、外輪部材35を吊り上げる。
このような自動調心ころ軸受11は、生産性および取扱性が良好な内輪12および外輪13を備えるため、生産性が良好である。
図4は、この発明の他の実施形態に係る転がり軸受用軌道輪としての内輪を切断した形状である内輪部材40を、軸方向から見た側面図である。図4を参照して、内輪部材40の幅方向の一方側に位置する端面42に設けられる掛止溝41は、円周方向に長い長穴状の形状であって、回転中心軸を中心とする円弧状に延びる形状に設けられている。長穴状の形状とは、分割面43、44から延びることなく、端面42に設けられた長い穴の形状を言う。掛止溝41は、内輪部材40を吊り上げた際にバランスを保つことができる位置を円周方向の中央とすると、その中央を含むようにして設けられている。図示はしないが、内輪部材40の幅方向の他方側に位置する端面に設けられる掛止溝においても同様に、円周方向に長い長穴状の形状であって、回転中心軸を中心とする円弧状に延びる形状に設けられ、内輪部材40を吊り上げた際に、バランスを保つことができる位置を含むようにして設けられている。
こうすることにより、掛止溝41は、円周方向に長い長穴状の形状であるため、内輪部材40を吊り上げた際に、バランスを保つことができる位置を含んで、容易に設けることができる。
外輪部材においても同様に、幅方向の両側に位置する端面に設けられる掛止溝は、円周方向に長い長穴状の形状であって、回転中心軸を中心とする円弧状に延びる形状に設けられている。掛止溝は、外輪部材を吊り上げた際に、バランスを保つことができる位置を含むようにして設けられている。
なお、上記の実施の形態においては、掛止溝は、円周方向に長い長穴状の形状であって、回転中心軸を中心とする円弧状に延びる形状に設ける例を説明したが、矩形状や楕円状であってもよいし、軸受吊り上げ用のフックを掛止できるような形状であればよい。こうすることにより、掛止溝を容易に設けることができる。図5は、楕円状の掛止溝61を設けた軌道輪部材60を軸方向から見た側面図である。図5を参照して、この場合においても、掛止溝61は、軸受吊り上げ用のフックをバランスの良い位置に掛止させることができる。また、矩形状としては、例えば、径方向に長い矩形状や、径方向に垂直な方向に長い矩形状等が挙げられる。
また、上記の実施の形態においては、掛止溝は、回転中心軸を中心とする円周状に延びる形状に設ける例を説明したが、回転中心軸から異なる位置を中心として円周状に延びる形状としてもよい。
また、上記の実施の形態においては、掛止溝は、1端面につき1個設ける例を説明したが、複数設けてもよい。例えば、回転中心軸を中心とする円周状に延びる形状の掛止溝と、楕円状の掛止溝とを1端面に設けてもよい。
また、上記の実施の形態においては、掛止溝は、幅方向の両側に位置する端面に設ける例を説明したが、幅方向の一方側に位置する端面にのみ設けてもよい。
また、掛止溝を、例えば、内輪においては、内径側に位置する周面や小つば、中つば等に設けてもよい。外輪においては、外径側に位置する周面に設けてもよい。周面等に掛止溝を設けた場合、吊り上げた際には、幅方向に位置する両側の端面が上下方向に位置するようになる。このようにして、軌道輪を吊り上げる。
また、上記の実施の形態においては、掛止溝の断面形状は、凹型であることとしたが、図6に示すような略L字型であってもよく、幅方向に位置する端面から内側に向かって凹むような形状であって、軸受吊り上げ用のフックを掛止できるような形状であればよい。なお、図6は、内輪部材50において、掛止溝51a、51bの形状の一例を示す図である。
図7および図8は、この発明の一実施形態に係る自動調心ころ軸受を主軸支持軸受75として適用した、風力発電機の主軸支持構造の一例を示している。主軸支持構造の主要部品を支持するナセル72のケーシング73は、高い位置で、旋回座軸受71を介して支持台70上に水平旋回自在に設置されている。風力を受けるブレード77を一端に固定する主軸76は、ナセル72のケーシング73内で、軸受ハウジング74に組み込まれた主軸支持軸受75を介して、回転自在に支持されている。主軸76の他端は、増速機78に接続され、この増速機78の出力軸が発電機79のロータ軸に結合されている。ナセル72は、旋回用モータ80により、減速機81を介して任意の角度に旋回させられる。
軸受ハウジング74に組み込まれた主軸支持軸受75は、この発明の一実施形態に係る自動調心ころ軸受である。自動調心ころ軸受は、軌道輪と、軌道輪の軌道面上を転動する複数の球面ころと、球面ころを保持する保持器とを備える。軌道輪は、軸受の回転中心軸を中心として円周方向に延び、転動体が転動する軌道面と、軌道面より内径側または外径側に位置し、回転中心軸を中心として円周方向に延びる周面と、軌道面を挟んで幅方向の両側に位置する端面とを備える。また、軌道輪は、軸受吊り上げ用のフックを掛止するための掛止溝を備える。
このような風力発電機の主軸支持構造においても、生産性が良好な自動調心ころ軸受を含むため、生産性が良好である。
なお、上記の実施の形態においては、軌道輪は、軸方向に延びる平面で軸方向に切断されることにより円周方向に分割されている例を説明したが、軸方向に直交する平面で径方向に切断されることにより軸方向に分割されているものについても適用される。また、軌道輪を分割しなくてもよい。
また、上記の実施の形態においては、複列の自動調心ころ軸受を使用した例について説明したが、これに限らず、単列の自動調心ころ軸受を使用した場合についても適用される。
また、上記の実施の形態においては、転がり軸受に備えられる転動体として、球面ころを使用した例を説明したが、これに限らず、円錐ころや円筒ころ、玉等を使用してもよい。
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
この発明の転がり軸受用軌道輪は、自動調心ころ軸受に有効に利用される。また、この発明の自動調心ころ軸受は、風力発電機の主軸支持構造に有効に利用される。また、この発明の風力発電機の主軸支持構造は、生産性が要求される場合に有効に利用される。
9 回転中心軸、10a,10b 保持器、11 自動調心ころ軸受、12 内輪、13 外輪、14a,14b 球面ころ、15 中つば、16a,16b 小つば、17a,17b,20a,20b,41,51a,51b,61 掛止溝、18a,18b,19 軌道面、21a,21b,22a,22b,42 端面、29a,29b 腕部、30 軸受吊り上げ用のフック、31,40,50 内輪部材、32,36 周面、33a,33b 先端部、34 爪部、35 外輪部材、37,38,43,44 分割面、60 軌道輪部材、70 支持台、71 旋回座軸受、72 ナセル、73 ケーシング、74 軸受ハウジング、75 主軸支持軸受、76 主軸、77 ブレード、78 増速機、79 発電機、80 旋回用モータ、81 減速機。
Claims (8)
- 軸受の回転中心軸を中心として円周方向に延び、転動体が転動する軌道面と、
前記軌道面より内径側または外径側に位置し、前記回転中心軸を中心として円周方向に延びる周面と、
前記軌道面を挟んで幅方向の両側に位置する端面とを備える、転がり軸受用軌道輪であって、
前記転がり軸受用軌道輪は、軸受吊り上げ用のフックを掛止するための掛止溝を備える、転がり軸受用軌道輪。 - 前記掛止溝は、前記回転中心軸を中心とする円周状に延びる形状である、請求項1に記載の転がり軸受用軌道輪。
- 前記掛止溝は、円周方向に長い長穴状の形状である、請求項1に記載の転がり軸受用軌道輪。
- 前記掛止溝は、円弧状に延びる形状である、請求項3に記載の転がり軸受用軌道輪。
- 前記掛止溝は、前記転がり軸受用軌道輪の前記端面に設けられる、請求項1〜4のいずれかに記載の転がり軸受用軌道輪。
- 前記転がり軸受用軌道輪は、軸方向に延びる平面で軸方向に切断されることにより円周方向に分割されている、請求項1〜5のいずれかに記載の転がり軸受用軌道輪。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の転がり軸受用軌道輪と、
前記転がり軸受用軌道輪の軌道面上を転動する複数の球面ころと、
前記球面ころを保持する保持器とを備える、自動調心ころ軸受。 - 風を受けるブレードと、
その一端が前記ブレードに固定され、前記ブレードとともに回転する主軸と、
固定部材に組み込まれ、前記主軸を回転自在に支持する請求項7に記載の自動調心ころ軸受とを含む、風力発電機の主軸支持構造。
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