JP2010281352A - 旋回軸受およびその軌道溝加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複列の軌道溝を有する旋回軸受において、生産性を損なわずコスト的に可能な範囲内で、軸受寿命の長期化が図れる軌道溝間距離の相互差を提示する。
【解決手段】 旋回軸受は、内輪１および外輪２の複列の軌道溝１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ間に複数のボール３が介在する。内輪１における複列の軌道溝１ａ，１ｂ間の距離ｅ_ｉまたは外輪２における複列の軌道溝２ａ，２ｂ間の距離ｅ_ｏがボール３の直径Ｄｗの１ないし１．７倍であり、かつボールの直径Ｄｗが３０ｍｍから８０ｍｍであって、前記軌道溝間距離ｅ_ｏと軌道溝間距離ｅ_ｏとの差Δｅを５μｍないし５０μｍとする。複列の軌道溝１ａ，１ｂ，（２ａ，２ｂ）を、アランダム系の砥石を用いて同時に加工する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、例えば風力発電用の風車等の旋回部分に用いられる大型または超大型の旋回軸受、およびその軌道溝加工方法に関する。

図８および図９は風力発電用の風車（風力発電用装置）の１例を示す。この風車１１は、支持台１２上にナセル１３を水平旋回自在に設け、このナセル１３のケーシング１４内に主軸１５を回転自在に支持し、この主軸１５のケーシング１４外に突出した一端に、旋回翼であるブレード１６を取付けてなる。主軸１５の他端は増速機１７に接続され、増速機１７の出力軸１８が発電機１９のロータ軸に結合されている。

風力発電用の風車は規模が非常に大きく、１枚のブレード１６の長さが数１０メートル、中には１００メートルを超えるものもある。そのため、ブレード１６が主軸１５回りに回転する際に、その回転位置、例えば主軸１５よりも上側の位置と下側の位置とで、ブレード１６が受ける風の風速が異なる。風速が違っていても各ブレード１６が同じ荷重を受けるように、ブレード１６が回転する間に、風速に応じて各ブレード１６の風に向かう角度を調整する。また、常に各ブレード１６が正面から風を受けるように、風向きの変化に応じてナセル１３の向きを変える（ヨー）。なお、風速が速過ぎて多大な荷重を受ける恐れがある場合には、ナセル１３の向きを通常の逆にして、風が抜けるようにすることもある。

このように、風力発電用の風車では、風の状態に合わせてブレード１６の角度およびナセル１３の向きを随時変える必要があるため、ブレード１６およびナセル１３はそれぞれ旋回軸受２１，２２により旋回自在に支持され、図示しない駆動手段により旋回させるようになっている。風車用の旋回軸受の特徴としては、寸法が非常に大きいこと、旋回の揺動角が比較的小さいこと、変動荷重を受けることが挙げられる。
寸法に関しては、ブレード用で外輪外径１０００〜３０００ｍｍ、ヨー用で同１５００〜３５００ｍｍである。揺動角に関しては、ブレード用で最大約９０°、ヨー用で最大３６０°である。変動荷重に関しては、ブレード用およびヨー用のいずれについても変動荷重を受けるが、特にブレード用が急激な変動荷重を受けることが多い。

建設機械、工作機械等の幅広い分野において、旋回軸受として、４点接触玉軸受が用いられている。４点接触玉軸受は、内輪および外輪の各軌道溝をそれぞれ２つの曲面で形成し、これらの軌道溝間に複数のボールを転動自在に介在させたものであり、ボールとしてのボールが両軌道溝間にしっかりと挟持され、かつ内外輪の剛性も高いので、簡単な構成で大きな負荷容量が得られる。

特開平６−１４３１３６号公報

そこで、寸法サイズが大型または超大型であって、大きな定格荷重を必要とする風車用の旋回軸受に、図１０のように４点接触玉軸受を複列で使用することにした。なお、JIS B 0104-1991によると、大型軸受は外輪外径が１８０〜８００ｍｍのものと定義されている。その場合、以下のことが懸念される。すなわち、軸受に外部から荷重が加わったときに、ボール３と内外輪１，２との各接点Ｐに作用する負荷バランスが不均等になり、結果的に短寿命化を招くことである。

負荷バランスが不均等となる要因として、内外輪１，２の軌道溝１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの変形が指摘されている。軌道溝の変形に関与する要素は種々あり、それぞれの要素についての対策が特許文献１に開示されている。例えば、軸受すきまに関しては、各列の荷重負荷を均等化するために、各列のすきま（予圧量）の差を変形量に応じて与えるとのことが記載されている。

また、別の視点から見て、前記要因として、内輪１における複列の軌道溝１ａ，１ｂ間の距離ｅ_ｉと、外輪２における複列の軌道溝２ａ，２ｂ間の距離ｅ_ｏとの差が挙げられる。
ここで距離ｅ_ｉと距離ｅ_ｏの測定方法について説明する。内輪溝の場合、複列の軌道溝１a、１bにそれぞれ使用する鋼球を径方向に押し付け(軌道溝１aの場合：１aa,１ab、軌道溝１bの場合：１ba,１bbの各2点で接触)それらの鋼球間軸方向距離を測定することで距離ｅ_ｉ(ｅ_ｉ=測定値+鋼球径)を確認する。前記鋼球間軸方向距離とは、軌道溝１a、１bに押し付けた二個の鋼球の軸方向の最短距離をいう。外輪溝も同様に距離ｅ_ｏを確認する。
軌道溝間距離ｅ_ｉ，ｅ_ｏの相互差Δｅ（＝ｅ_ｏ−ｅ_ｉ）が大きいと、軸受すきまの相互差も大きくなり、負荷バランスの不均等が増大することが予想できる。この軌道溝間距離の相互差Δｅは、軸受取付面側の剛性に関わらず、負荷バランスに影響を及ぼす。なぜなら、荷重による変位として膨張、収縮、ねじれが考えられるが、これらはΔｅに影響を及ぼさないからである。つまり、軌道溝間距離の相互差Δｅは、負荷バランスの不均等に対して最も影響を与える根本的な要因であり、これを管理することが重要であると考える。なお、特許文献１では、軌道溝間距離ｅ_ｉ，ｅ_ｏや相互差Δｅについて言及されていない。

軸受寿命を最大限に延ばすには、軌道溝間距離の相互差Δｅが零であるのが理想である。しかし、それは実際には実現不可能であり、可能な限り零に近づけるのも、生産性やコスト面等を考えると困難である。したがって、軸受寿命と生産性やコストとの兼ね合いを計りながら軌道溝間距離の相互差Δｅを決定するのが現実的である。

この発明の目的は、複列の軌道溝を有する旋回軸受において、生産性を損なわずコスト的に可能な範囲内で、軸受寿命の長期化が図れる軌道溝間距離の相互差を提示することである。
この発明の他の目的は、上記旋回軸受の軌道溝を精度良く、かつ効率良く加工することができる軌道溝加工方法を提供することである。

この発明にかかる旋回軸受は、内輪および外輪にそれぞれ軌道溝が複列形成され、前記内外輪の各列の軌道溝間に複数のボールが介在する旋回軸受において、内輪および外輪がそれぞれ一体のものであり、前記内輪における複列の軌道溝間の距離と前記外輪における複列の軌道溝間の距離との差を50μm以下としたことを特徴とする。
内輪または外輪が「一体のもの」とは、一個の素材から軌道溝が複列形成されたものであって、複数の構成部品を接合して一個の内輪または外輪としたものを除く意味である。

内輪および外輪にそれぞれ軌道溝が複列形成された旋回軸受において、内輪および外輪がそれぞれ一体のものであり、内輪における複列の軌道溝間の距離と、外輪における複列の軌道溝間の距離との差が異なる複数の旋回軸受を製作し、それぞれの寿命を測定した。その結果、内輪における複列の軌道溝間の距離と外輪における複列の軌道溝間の距離との差を50μm以下にすると、風車全体の耐久性から見て旋回軸受の寿命に問題がないことが分かった。

前記内輪における複列の軌道溝間の距離と前記外輪における複列の軌道溝間の距離との差（以下、「軌道溝間距離の相互差」とする）が異なる複数の旋回軸受のそれぞれの寿命を測定した結果、軌道溝間距離の相互差が５０μｍ以上であると、風車全体の耐久性から見て旋回軸受の寿命に問題があることが分かった。そこで、軌道溝間距離の相互差は５０μｍ以下が良いとの結論に至った。なお、風力発電用の風車等の旋回部分に用いられる大型または超大型の旋回軸受では、メンテナンスフリーが求められることから、軌道溝間距離の相互差は、より長寿命が達成できる２０μｍ以下がより好ましい。更に、軌道溝間距離の相互差が５μｍ以下であると、生産性が悪くなって採算ラインに合わないほどコストが高くなるため、より好ましくは、軌道溝間距離の相互差は５μｍ以上の範囲内にあるのが良い。

前記内輪における複列の軌道溝間の距離または前記外輪における複列の軌道溝間の距離が前記ボールの直径の１ないし１．７倍であり、かつ前記ボールの直径が３０ｍｍから８０ｍｍであっても良い。この条件で、軌道溝間距離の相互差が異なる複数の旋回軸受を製作し、寿命測定し得る。

この発明にかかる旋回軸受の軌道溝加工方法は、内輪および外輪にそれぞれ軌道溝が複列形成され、内輪および外輪がそれぞれ一体のものであり、前記内外輪の各列の軌道溝間に複数のボールが介在する旋回軸受の加工方法であって、前記内輪および外輪の複列の軌道溝を同時に加工することにより、前記内輪における複列の軌道溝間の距離と前記外輪における複列軌道溝間の距離との差を50μm以下としたことを特徴とする。
前記「同時に加工する」とは、複列の軌道溝を同一軸に設けた複数の砥石で並行して加工することを意味する。

この軌道溝加工方法のように、内外輪の複列の軌道溝を同時に加工すると、各列の軌道溝を別工程で加工する場合のように、各列で機械精度や送り精度の誤差が生じることがなく、軌道溝間距離の精度が良い。そのため、軌道溝間距離の相互差を抑えることができる。しかも、内外輪の複列の軌道溝を同時に加工すると、加工効率が良い。この軌道溝加工方法で軌道溝が加工された旋回軸受は、軌道溝間距離の相互差が小さいので、各列の軌道溝で荷重を均等に負荷することができ、長寿命化を達成できる。

前記内輪における複列の軌道溝間の距離または前記外輪における複列の軌道溝間の距離が前記ボールの直径の１ないし１．７倍であり、かつ前記ボールの直径が３０ｍｍから８０ｍｍであっても良い。

前記軌道溝を、アランダム系の砥石を用いて加工しても良い。この場合、軌道溝の肩高さ寸法を、いわゆる肩乗り上げを起さない必要十分な大きさに設定し得る。軌道溝の肩高さ寸法が大きくなるに従って、砥石の接触箇所が周速大の外径部から周速小の幅面へと近づくが、アランダム系の砥石を用いその他加工条件を満たすことで、軌道溝の加工時における過度の昇温を未然に防止することが可能となる。アランダム系はセラミック系と比較し軟らかい。そのため、焼付きを防止できる。
前記「アランダム」は、アルミナ系砥粒と同義である。前記「肩乗り上げ」とは、軸受がアキシアル荷重を受けたときに、軌道溝内面の転動体接触点が肩側に移動することによって、軌道溝の内面に生じる接触楕円が軌道溝から肩側に外れる現象を言う。

前記軌道溝を、粒度４０以上７０未満の砥石を用いて加工しても良い。この場合、加工時における過度の昇温防止を図ることが可能となる。前記「粒度」は、砥粒の大きさと分布を段階的に表示した数値で、数値が小さいほど砥粒径は大きい。ふるいの１インチ口当たりの穴の数が粒度数とされており、粗粒はふるい分け試験、微粉は拡大写真法で分級される。

前記軌道溝の表面粗さをＲａ０．２μｍ以上１．２μｍ以下としても良い。これは本アプリケーションが極低速で使用されるため、表面粗さが発熱に影響を及ぼすことが無いためである。
前記軌道溝を加工する砥石の成形にロータリードレッサーを使用し、このロータリードレッサーのダイヤモンド粒の突き出し量を０．１ｍｍより大きく０．５ｍｍ未満としても良い。この場合、軌道溝の研削性に優れ、同軌道溝を研削する際、ダイヤモンド粒の突き出し量が０．１ｍｍ以下のものより研削時間の短縮を図ることができる。

この発明の軌道溝加工方法において、前記内輪および外輪の互いに対応する軌道溝の曲率が同じであってもよい。その場合、前記内輪の軌道溝を研削する砥石のドレッサーおよび前記外輪の軌道溝を研削する砥石のドレッサーを同一にすることができる。

内輪および外輪の互いに対応する軌道溝の曲率が同じであり、かつ内輪の軌道溝を研削する砥石のドレッサーおよび外輪の軌道溝を研削する砥石のドレッサーが同一であっても良い。この場合、内外輪の軌道溝が同じ条件で加工されることになり、理論上では、軌道溝間距離の相互差を零にできる。風車用の旋回軸受のようにボールのピッチ円直径が大きい旋回軸受では、内輪および外輪の互いに対応する軌道溝の曲率を同じにしても、その影響は少ない。

この発明の旋回軸受は、内輪および外輪にそれぞれ軌道溝が複列形成され、前記内外輪の各列の軌道溝間に複数のボールが介在する旋回軸受において、内輪および外輪がそれぞれ一体のものであり、前記内輪における複列の軌道溝間の距離と前記外輪における複列の軌道溝間の距離との差を50μm以下としたため、生産性を損なわずコスト的に可能な範囲内で、軸受寿命の長期化が図れる。

この発明の旋回軸受の軌道溝加工方法は、内輪および外輪にそれぞれ軌道溝が複列形成され、内輪および外輪がそれぞれ一体のものであり、前記内外輪の各列の軌道溝間に複数のボールが介在する旋回軸受の加工方法であって、前記内輪および外輪の複列の軌道溝を同時に加工することにより、前記内輪における複列の軌道溝間の距離と前記外輪における複列軌道溝間の距離との差を50μm以下としたため、軌道溝を精度良く、かつ効率良く加工することができる。

この発明の実施形態にかかる旋回軸受の断面図である。 （Ａ）は同旋回軸受用の研削装置およびドレス装置の平面図、（Ｂ）はその正面図である。 （Ａ）は同研削装置およびドレス装置の異なる状態を示す平面図、（Ｂ）はその正面図である。 （Ａ）は同旋回軸受の外輪の要部拡大断面図、（Ｂ）は同旋回軸受の内輪の要部拡大断面図である。 内外輪の軌道溝を加工する砥石、およびロータリードレッサーを概略示す図である。 ロータリードレッサーの要部断面図である。 軌道溝間の相互差と接点応力との関係を示すグラフである。 風力発電装置の一例の一部を切り欠いて表した斜視図である。 同風力発電装置の破断側面図である。 ４点接触玉軸受の概略構成を示す断面図である。

この発明の実施形態を図１と共に説明する。この旋回軸受は、例えば、風力発電用風車のブレードを主軸に対して、主軸軸心に略垂直な軸心回りに旋回自在に支持する軸受、または風車のナセルを支持台に対して旋回自在に支持する軸受として使用される。

旋回軸受は、内輪１と、外輪２と、これら内外輪１，２の複列の軌道溝１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ間にそれぞれ転動自在に介在する各列複数のボール３と、各列のボール３を別々にポケット４ａで保持する保持器４とを備える。内外輪１，２の軌道溝１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂは、いずれも２つの曲面１ａａ，１ａｂ，１ｂａ，１ｂｂ，２ａａ，２ａｂ，２ｂａ，２ｂｂで構成されている。各軌道溝を構成する２つの曲面は、それぞれボール３よりも曲率半径が大きく、曲率中心が互いに異なる断面円弧状である。各軌道溝１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを構成する一対の曲面間は、溝部１ａｃ，１ｂｃ，２ａｃ，２ｂｃになっている。各ボール３は、内輪軌道溝１ａ，１ｂおよび外輪軌道溝，２ａ，２ｂの前記各曲面に接点Ｐで接して４点接触する。すなわち、この旋回軸受は４点接触複列玉軸受として構成されている。内輪１および外輪２には、取付用ボルト孔５，６がそれぞれ設けられている。内外輪１，２間の軸受空間にはグリースが充填され、この軸受空間の軸方向の両端がシール部材７により密封されている。

軸受サイズは、内径ｄが１０００〜４７００ｍｍ、外径Ｄが１３００〜５０００ｍｍである。ボール３の直径Ｄｗは、各列同一で３０〜８０ｍｍである。内輪軌道溝１ａを構成する曲面１ａａ，１ａｂの曲率、および外輪軌道溝２ａを構成する曲面２ａａ，２ａｂの曲率はいずれも同じである。内輪軌道溝１ｂおよび外輪軌道溝２ｂについても同様である。内外輪１，２の軌道溝間距離ｅ_ｉ，ｅ_ｏは、設計上は同じであり、Ｄｗ＜ｅ_ｉ（またはｅ_ｏ）＜１．７Ｄｗの関係が成り立つものとされている。軌道溝間距離ｅ_ｉ（ｅ_ｏ）とは、実際に組み込むボール３と同じサイズの鋼球を２個の軌道溝１ａ，１ｂ（２ａ，２ｂ）にそれぞれ押しつけて２点接触（鋼球が溝底に最も接近する箇所）させた時の２個の鋼球の中心間距離である。

例えば、内輪１の軌道溝間距離ｅ_ｉを測定する場合、複列の軌道溝１ａ，１ｂに、組み込むボール３と同じサイズの鋼球をそれぞれ径方向に押し付ける。このとき、一方の鋼球は曲面１ａａ，１ａｂの各２点で接触し、他方の鋼球は曲面１ｂａ，１ｂｂの各２点で接触する。これら軌道溝１a、１bに押し付けた二個の鋼球の軸方向の最短距離を測定する。この測定値に前記鋼球の直径寸法を加えた値を軌道溝間距離ｅ_ｉとする。外輪２の軌道溝間距離ｅ_ｏについても同様に求める。

図２および図３は、この旋回軸受の軌道溝を加工する研削装置、およびこの研削装置の砥石をドレスするドレス装置を示す。研削装置３１は、鉛直方向に垂下して設けた砥石軸３２に２枚の円板状の砥石３３Ａ，３３Ｂが所定の間隔を開けて取付けられ、前記砥石軸３２の下方に、内輪１または外輪２となるワークＷ１，Ｗ２を支持して回転させる回転テーブル３４が設置されている。砥石３３Ａ，３３Ｂは、その外周部の断面形状が、内輪軌道溝１ａ，１ｂおよび外輪軌道溝２ａ，２ｂの断面形状と同じである。また、両砥石３３Ａ，３３Ｂの取付間隔は、前記軌道溝間距離ｅ_ｉ，ｅ_ｏと同一にしてある。砥石軸３２は、回転テーブル３４の真上にある位置（図３）から側方に外れた位置（図２）までの範囲内で、回転テーブル３４の径方向（Ｘ軸方向）に移動可能であり、かつ上下に昇降可能である。

ドレス装置３５は、フレーム３６上にドレス装置本体３７をＸ軸方向に進退駆動可能に設け、このドレス装置本体３７から砥石軸３２側へ突出させたドレスヘッド３８に、砥石ドレッサー３９を取付けたものである。砥石ドレッサー３９は、砥石３３Ａ，３３Ｂの外周部が嵌り込むドレス溝４０Ａ，４０Ｂを有する。

内輪１となるワークＷ１は、外周面に２条の円周溝Ｗ１ａ，Ｗ１ｂが旋削により形成されている。この円周溝Ｗ１ａ，Ｗ１ｂを砥石３３Ａ，３３Ｂで研削することにより、軌道溝１ａ，１ｂに加工する。その方法は、図２に示すように、回転テーブル３４に支持されたワークＷ１の外周側に砥石３３Ａ，３３Ｂを所定の高さに位置させ、回転テーブル３４および砥石軸３２を回転させながら、砥石３３Ａ，３３ＢをワークＷ１に向けて前進させる。それにより、砥石３３Ａ，３３Ｂが円周溝Ｗ１ａ，Ｗ１ｂに進入して研削を行い、両円周溝Ｗ１ａ，Ｗ１ｂが同時に軌道溝１ａ，１ｂに加工される。

外輪２となるワークＷ２は、内周面に２条の円周溝Ｗ２ａ，Ｗ２ｂが旋削により形成されている。この円周溝Ｗ２ａ，Ｗ２ｂを砥石３３Ａ，３３Ｂで研削することにより、軌道溝２ａ，２ｂに加工する。その方法は、図３に示すように、回転テーブル３４に支持されたワークＷ２の内周側に砥石３３Ａ，３３Ｂを所定の高さに位置させ、回転テーブル３４および砥石軸３２を回転させながら、砥石３３Ａ，３３ＢをワークＷ２に向けて前進させる。それにより、砥石３３Ａ，３３Ｂが円周溝Ｗ２ａ，Ｗ２ｂに進入して研削を行い、両円周溝Ｗ２ａ，Ｗ２ｂが同時に軌道溝２ａ，２ｂに加工される。

研削面が摩耗した砥石３３Ａ，３３Ｂをドレスする場合は、砥石軸３２を回転テーブル３４から側方に外れた位置（図２）にし、回転状態にある砥石軸３２に対して、ドレス装置本体３７を前進させる。それにより、砥石ドレッサー３９のドレス溝４０Ａ，４０Ｂに砥石３３Ａ，３３Ｂの外周部がそれぞれ嵌り込み、両砥石３３Ａ，３３Ｂが同時にドレスされる。

このようにワークＷ１（ワークＷ２）の複列の円周溝Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ（Ｗ２ａ，Ｗ２ｂ）を砥石３３Ａ，３３Ｂで同時に研削して軌道溝１ａ，１ｂ（２ａ，２ｂ）に加工するので、各列の軌道溝を別工程で加工する場合のように、各列で機械精度や砥石送り精度の誤差が生じることがなく、軌道溝間距離ｅ_ｉ（ｅ_ｏ）の精度が良い。そのため、軌道溝間距離ｅ_ｉ，ｅ_ｏの相互差Δｅを抑えることができる。しかも、各列の軌道溝１ａ，１ｂ（２ａ，２ｂ）を同時に加工すると、加工効率が良い。

この実施形態の場合、内輪軌道溝１ａ，１ｂを構成する曲面１ａａ，１ａｂ，１ｂａ，１ｂｂ、および外輪軌道溝２ａ，２ｂを構成する曲面２ａａ，２ａｂ，２ｂａ，２ｂｂの曲率が同じであるので、ワークＷ１の円周溝Ｗ１ａ，Ｗ１ｂの研削とワークＷ２の円周溝Ｗ２ａ，Ｗ２ｂの研削を同じ砥石３３Ａ，３３Ｂを用いて行うことができ、かつ同一の砥石ドレッサー３９で砥石３３Ａ，３３Ｂをドレスすることができる。このため、内外輪１，２の軌道溝１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂが同じ条件で加工されることになり、理論上では、軌道溝間距離の相互差Δｅを零にできる。また、風車用の旋回軸受のようにボールのピッチ円直径が大きい旋回軸受では、内輪１および外輪２の互いに対応する軌道溝１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの曲率を同じにしても、その影響は少ない。

本軸受形式では、軸受に過大なアキシアル荷重が作用した場合、軌道溝１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ（「各軌道溝」と称す）内面の転動体接触点が肩側に移動することによって、各軌道溝の内面に生じる接触楕円が各軌道溝から外れる「肩乗り上げ」が危惧される。このため、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、外輪２における軌道溝２ａ，２ｂの肩高さ寸法Ｈ２、および内輪１における軌道溝１ａ，１ｂの肩高さ寸法Ｈ１を大きく設定する必要がある。一方、軌道溝１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを砥石３３Ａ，３３Ｂで研削する場合、各軌道溝の肩高さ寸法Ｈ１，Ｈ２が大きくなるに従い、砥石３３Ａ，３３Ｂの接触箇所が周速大の外径部から周速小の幅面へと近づくため、研削時に過度に昇温するおそれがある。そのため、砥石３３Ａ，３３Ｂの材質、粒度、ドレッサーの条件に留意する必要がある。

この実施形態に係る軌道溝加工方法では、軌道溝１ａ，１ｂ（２ａ，２ｂ）を加工する砥石３３Ａ，３３Ｂを成形する際に、図５に示すように例えばロータリードレッサーＲＤを使用する。このロータリードレッサーＲＤは、例えば中空の略円筒形状に形成され、図示外の回転軸に嵌合されて使用される。ロータリードレッサーＲＤの外周に形成されるドレス溝４０Ａ，４０Ｂに、砥石３３Ａ，３３Ｂの外周部をそれぞれ嵌り込ませた状態で、前記回転軸を回転駆動することで、研削面が摩耗した砥石３３Ａ，３３Ｂが同時にドレスされる。

図６に示すように、このロータリードレッサーＲＤのダイヤモンド粒ＲＤａの突き出し量δ１を０．１ｍｍより大きく０．５ｍｍ未満とする。この実施形態では突き出し量δ１を、例えば０．２ｍｍとする。ロータリードレッサーＲＤは、「結合材」の表面ＲＤ１に複数のダイヤモンド粒ＲＤａを突出状態に設けてなる。
前記「ダイヤモンド粒ＲＤａの突き出し量δ１」とは、結合材の表面ＲＤ１から半径方向外方に飛び出している砥粒１ケ当たりの平均突出量をいう。
このロータリードレッサーＲＤを使用して成形される砥石３３Ａ，３３Ｂは、アランダム系材質のものが鉄系材質である内外輪１，２を加工するうえで好ましい。「アランダム」はアルミナ系砥粒と同義であり、このアルミナ系砥粒は、素材種として、例えば、褐色アルミナ質研摩材、解砕型アルミナ質研摩材、淡紅色アルミナ質研摩材、白色アルミナ質研削材、人造エメリー研削材等がある。

前記褐色アルミナ質研摩材は、アルミナ質鉱石を電気炉で溶融還元してアルミナ分を高くし、凝固させた塊を粉砕整粒したものであって、若干量の酸化チタニウムを含む褐色のコランダム結晶および非晶質部分を含む。前記解砕型アルミナ質研摩材は、アルミナ質原料を電気炉で溶融し、凝固させた塊を通常の機械的粉砕によらない方法で解砕し整粒したものであって、主に単一結晶のコランダムを含む。前記淡紅色アルミナ質研摩材は、アルミナ質原料に若干量の酸化クロムその他を加え電気炉で溶融し、凝固させた塊を粉砕整粒したものであって、淡紅色のコランダム結晶を含む。前記白色アルミナ質研削材は、高純度アルミナを電気炉で溶融し、凝固させた塊を粉砕整粒したものであって、純粋な白色コランダム結晶を含む。前記人造エメリー研削材は、アルミナ質鉱石を電気炉で溶融還元し、凝固させた灰黒色の塊を粉砕整粒したものであって、コランダム結晶およびムライト結晶その他を含む。

この実施形態に係る軌道溝加工方法では、前記アランダムを含む砥石３３Ａ，３３Ｂとして、粒度４０以上７０未満の砥石、例えば粒度５４の砥石を使用した。また、軌道溝１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの表面粗さをＲａ０．２μｍ以上１．２μｍ以下とした。

比較例として、ロータリードレッサーＲＤのダイヤモンド粒ＲＤａの突き出し量δ１を０．１ｍｍとし、このロータリードレッサーＲＤを使用してセラミックス系材質の砥石を成形した。この砥石の粒度として例えば粒度７０のものを使用した。この砥石を用いて軌道溝１ａ，１ｂ（２ａ，２ｂ）を加工した場合、同軌道溝１ａ，１ｂ（２ａ，２ｂ）が過度に昇温する場合があった。

実施形態に係る前記アランダムを含み、粒度５４の砥石を用いて軌道溝１ａ，１ｂ（２ａ，２ｂ）を加工する場合、軌道溝１ａ，１ｂ（２ａ，２ｂ）の肩高さ寸法Ｈ１，Ｈ２が大きくなるに従って、砥石３３Ａ，３３Ｂの接触箇所が周速大の外径部から周速小の幅面へと近づくが、
ダイヤモンド粒ＲＤａの突き出し量δ１を０．１ｍｍより大０．５ｍｍ未満としたロータリードレッサーＲＤを使用して成形した、アランダムを含む砥石３３Ａ，３３Ｂであって粒度４０以上７０未満の砥石３３Ａ，３３Ｂを用いることで、軌道溝１ａ，１ｂ（２ａ，２ｂ）の加工時における過度の昇温を未然に防止することが可能となる。

なお、軌道溝１ａ，１ｂ（２ａ，２ｂ）の過度の昇温を防止するための砥石３３Ａ，３３Ｂの材質、粒度、およびドレッサーの条件を適用することにより、軌道溝１ａ，１ｂ（２ａ，２ｂ）の表面粗さは粗くなるが、本製品は通常１ｍｉｎ^−１以下の極低速で使用されるため、発熱の問題はなく使用可能である。

この旋回軸受は、軸受形式を４点接触玉軸受とし、かつボール３を複列に配置したため、構成が簡単でありながら定格荷重が大きい。単純計算で、単列の場合に比べて、定格荷重が２倍である。

また、内外輪１，２の複列の軌道溝１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを同時に加工することにより、軌道溝間距離の相互差Δｅを小さくでき、各列の軌道溝１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂで荷重を均等に負荷させて、長寿命化を達成できる。軌道溝間距離の相互差Δｅは小さいほど良いが、これを追求しすぎると、生産性が悪くなり、コスト高になる。そこで、軸受寿命と生産性やコストとの比較検討の結果、前記軸受サイズ・仕様の旋回軸受において、軌道溝間距離の相互差Δｅを５μｍ〜５０μｍとした。

その根拠を以下に記す。前記軸受サイズ・仕様の旋回軸受において、軌道溝間距離の相互差Δｅが異なる複数の旋回軸受を製作し、それぞれのボール３と内外輪１，２との各接点Ｐに作用する応力を測定した。風力発電ブレード支持用旋回軸受は、一般的に安全係数Ｓｏ≧１．５となるように内部設計されている。風力発電機の認定精度として広く認知されているロイド（Germanisher Lloyd：GL）にて、上のように規定されている。なお、安全係数Ｓｏは、Ｓｏ＝Ｃｏ／Ｐｏmax（Ｃｏ：基本静定格荷重、Ｐｏmax：最大静等価荷重）であらわされる。この安全係数の規定値に対し、５％の安全率を見込んだ設計品（最大荷重時にＳｏ＝１．５８となる設計品）での結果を図７のグラフに示す。軌道溝間距離の相互差Δｅが５μｍ以下であると、生産性が悪くなって採算ラインに合わないほどコストが高くなり、軌道溝間距離の相互差Δｅが５０μｍ以上であると、旋回軸受の寿命に問題があることが分かった。そこで、軌道溝間距離の相互差は５μｍ〜５０μｍの範囲内にあるのが良いとの結論に至った。特に、軸受の軽量化には軌道溝間距離の相互差の管理が重要となる。

以上の説明のように、この旋回軸受は、構成が簡単で定格荷重が大きく、比較的低コストで寿命が長いことから、風力発電用ブレード支持用の旋回軸受２１（図９）またはナセルのヨー支持用の旋回軸受２２（図９）に適する。風力発電用以外では、油圧ショベル、クレーン等の建設機械、工作機械の回転テーブル、パラボラアンテナ等に適用できる。

上記実施形態の軌道溝研削装置１１は、内輪用のワークＷ１の円周溝Ｗ１ａ，Ｗ１ｂおよび外輪用ワークＷ２の円周溝Ｗ２ａ，Ｗ２ｂを同じ砥石３３Ａ，３３Ｂで研削するが、別の砥石で研削してもよい。その場合も、両方の砥石を同一の砥石ドレッサー３９でドレスする構成とすることにより、内外輪１，２の軌道溝１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを同じ条件で加工するようにできる。ドレッサー溝３９の溝４０Ａ，４０Ｂは別々に製作された後、溝４０Ａ，４０Ｂの上下端面を重ね合わせる方法をとっても良い。

１…内輪
１ａ，１ｂ…内輪軌道溝
２…外輪
２ａ，２ｂ…外輪軌道溝
３…ボール
４…保持器
２１，２２…旋回軸受
３１…研削装置
３３Ａ，３３Ｂ…砥石
３５…ドレス装置
３９…砥石ドレッサー
Ｄｗ…ボールの直径
ｅ_ｉ…内輪の軌道溝間距離
ｅ_ｏ…外輪の軌道溝間距離
Δｅ…軌道溝間距離の相互差
ＲＤ…ロータリードレッサー
ＲＤａ…ダイヤモンド粒
δ１…突き出し量

Claims (10)

1. 内輪および外輪にそれぞれ軌道溝が複列形成され、前記内外輪の各列の軌道溝間に複数のボールが介在する旋回軸受において、
   内輪および外輪がそれぞれ一体のものであり、前記内輪における複列の軌道溝間の距離と前記外輪における複列の軌道溝間の距離との差を50μm以下としたことを特徴とする旋回軸受。
2. 請求項１において、前記内輪における複列の軌道溝間の距離または前記外輪における複列の軌道溝間の距離が前記ボールの直径の１ないし１．７倍であり、かつ前記ボールの直径が３０ｍｍから８０ｍｍである旋回軸受。
3. 内輪および外輪にそれぞれ軌道溝が複列形成され、内輪および外輪がそれぞれ一体のものであり、前記内外輪の各列の軌道溝間に複数のボールが介在する旋回軸受の加工方法であって、前記内輪および外輪の複列の軌道溝を同時に加工することにより、前記内輪における複列の軌道溝間の距離と前記外輪における複列軌道溝間の距離との差を50μm以下としたことを特徴とする旋回軸受の軌道溝加工方法。
4. 請求項３において、前記内輪における複列の軌道溝間の距離または前記外輪における複列の軌道溝間の距離が前記ボールの直径の１ないし１．７倍であり、かつ前記ボールの直径が３０ｍｍから８０ｍｍである旋回軸受の軌道溝加工方法。
5. 請求項３または請求項４において、前記軌道溝を、アランダム系の砥石を用いて加工する旋回軸受の軌道溝加工方法。
6. 請求項３ないし請求項５のいずれか１項において、前記軌道溝を、粒度４０以上７０未満の砥石を用いて加工する旋回軸受の軌道溝加工方法。
7. 請求項３ないし請求項６のいずれか１項において、前記軌道溝の表面粗さをＲａ０．２μｍ以上１．２μｍ以下とした旋回軸受の軌道溝加工方法。
8. 請求項５ないし請求項７のいずれか１項において、前記軌道溝を加工する砥石の成形にロータリードレッサーを使用し、このロータリードレッサーのダイヤモンド粒の突き出し量を０．１ｍｍより大きく０．５ｍｍ未満とした旋回軸受の軌道溝加工方法。
9. 請求項３ないし請求項８のいずれか１項において、前記内輪および外輪の互いに対応する軌道溝の曲率が同じである旋回軸受の軌道溝加工方法。
10. 請求項９において、前記内輪の軌道溝を研削する砥石のドレッサーおよび前記外輪の軌道溝を研削する砥石のドレッサーと同一である旋回軸受の軌道溝加工方法。

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