JP2002054635A - スラスト軸受支持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スラストカラーの主軸に対する取付けと、直
角度や同心度の調整が行なえるようにしたスラスト軸受
支持装置を提供すること。 【解決手段】 主軸に固定したスラストカラーをスラス
ト軸受で支持する方式のスラスト軸受装置において、径
方向の厚みが円周方向で部分的に調整できるようにした
リング状の調整部材９を、主軸１とスラストカラー２の
間に形成した空間部に挿入し、調整部材２の厚みの調整
により、主軸１に対するスラストカラー２の固定と、こ
れらの間の角度調整が得られるようにしたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸において、
その軸方向に働く力を受け持つスラスト軸受に係り、特
に立て軸形水車発電機など大型の回転機器に好適なスラ
スト軸受の支持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】立て軸形水車発電機など大容量で大型の
回転機器では、高速回転体を高精度で安定した状態に支
持するスラスト軸受装置が必要であるが、このスラスト
軸受装置は、通常、図２に示すような機構を備えてい
る。

【０００３】図２において、このスラスト軸受装置は、
回転機器の主軸１の上端近傍に、下向きの略カップ状を
したスラストカラー２を固定し、これの下端に孔開き円
板からなる回転板３を取付け、この回転板３を、スラス
ト板４を有するスラスト軸受５で受けることにより、主
軸１のスラスト支持が得られるようにすると共に、更に
スラストカラー２の外周が案内軸受６で支持されるよう
に構造されている。

【０００４】このとき、スラストカラー２は、それを主
軸１に確実に固定するため、主軸１に焼嵌めされた上
で、主軸１の溝に嵌合させたスラスト支持リング８を設
け、これにより、主軸１に垂直方向に掛っている応力が
確実にスラストカラー２に伝えられるようになってい
る。

【０００５】このとき、スラストカラー２に対する回転
板３の取付けには、ボルト締付け構造が採用されてお
り、さらに全体が軸受タンク７内に収容された状態で使
用されるようになっている。

【０００６】ここで、このスラストカラー２の主軸１に
対する固定には、強大なスラスト荷重を支え、回転トル
クを伝達する能力が必要とされる上、回転したとき、ス
ラスト軸受４及び案内軸受６に偏荷重を与えないように
する必要があり、このため、スラストカラー２が主軸１
に対して直角に、且つ同心を保って正確に固定されてい
なければならない。

【０００７】そして、このためには、スラストカラー２
に対して、高精度の加工を施す必要があり、その上で、
主軸１に対する組立にも高度の調整技術が要求される。
ここで、従来技術では、主軸１とスラストカラー２は、
焼嵌めにより固定されるだけなので、焼嵌め状況によっ
ては、主軸１との直角度及び同心度が確立されず、調整
作業が必要になる。

【０００８】この調整作業は、従来技術の場合、主とし
てスラストカラー２の焼嵌め状況を変えるための再加熱
作業と、スラストカラー２と回転板３の接触面の現場微
調整加工作業であり、これによりスラストカラー２と主
軸１の接触状態の改善が得られるようにしていた。

【０００９】このとき、スラストカラー２と回転板３の
接触面の加工は、全周にわたって均一な接触状態が与え
られるようにする必要が有り、例えば、部分的に接触し
ていない箇所が残っていると、スラスト荷重を受けたと
き、主軸１との直角度に微妙な偏差がでてしまうので、
組立て前での接触状況の事前確認が重要な作業になって
いる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、スラ
ストカラーの主軸に対する取付位置と取付角度の調整に
ついて配慮がされておらず、スラスト軸受の精度保持に
問題があった。従来技術は、スラストカラーを主軸に焼
嵌めしているが、この場合、焼嵌部分での接触状態と加
熱冷却状況の微妙な違いによって取付け状態が変化し、
再現性が困難である。

【００１１】このため、従来技術では、スラストカラー
など各部品について、平行度、平面度、直角度などに高
精度の単品加工を必要とする上、組立途中及び組立後の
確認作業においても、微調整加工など高度な技術が必要
とされ、従って、スラスト軸受の精度保持に問題が生じ
てしまうのである。

【００１２】ここで、微妙な現場調整加工技術を必要と
せず、組立作業の簡素化が図れるようにするためには、
主軸とスラストカラーの焼嵌作業を無くし、組立途中に
おいて直角度及び同心度の確認微調整が容易にできるよ
うにしたスラスト軸受支持装置が必要であり、従って、
本発明の目的は、スラストカラーの主軸に対する取付け
と、直角度や同心度の調整が行なえるようにしたスラス
ト軸受支持装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的は、主軸に固定
したスラストカラーをスラスト軸受で支持する方式のス
ラスト軸受装置において、径方向の厚みが円周方向で部
分的に調整できるようにしたリング状の調整部材を用
い、この調整部材を、前記主軸と前記スラストカラーの
中心孔の間に形成した空間部に挿入し、前記調整部材の
前記厚みの調整により、前記主軸に対する前記スラスト
カラーの固定と、これらの間の角度調整が得られるよう
にして達成される。

【００１４】このとき、外周面に山形テーパー状の楔面
を有する内楔リングと、前記内楔リングの外側に同心円
状に組合わされ、内周面に山形テーパー状の楔面を有す
る外楔リングと、前記内楔リングと前記外楔リングの間
の上側に組合わされ、内周面と外周面に下方に向かって
狭くなっているテーパー状の楔面を有する上楔リング
と、前記内楔リングと前記外楔リングの間の下上側に組
合わされ、内周面と外周面に上方に向かって狭くなって
いるテーパー状の楔面を有する下楔リングと、前記上楔
リングと前記下楔リングに対して、相互に接近する方向
の力を与える複数本のボルトとで、前記調整部材が構成
ざれるようにしてもよい。

【００１５】前記調整部材は、緊迫力を発生して主軸と
スラストカラーを固定するが、このとき緊迫力を部分的
に異ならせることにより直角度及び同心度の調整が可能
になるように働く。従って、焼嵌めによる固定が不要に
でき、上記課題が解決できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるスラスト軸受
支持装置について、図示の実施の形態により詳細に説明
する。図１は、本発明の一実施形態で、図において、主
軸１とスラストカラー２、回転板３、スラストパッド
４、スラスト軸受５、案内軸受６、軸受タンク７、それ
にスラスト支持リング８は、図２で説明した従来技術と
同じである。

【００１７】ここで、９は調整部材で、全体は環状に作
られていて、主軸１とスラストカラー２の間に形成して
ある環状の空間に挿入されている。そして、この調整部
材９は、主軸１とスラストカラー２の間に形成してある
環状の空間に挿入され、この部分で主軸１とスラストカ
ラー２との間に緊迫力を発生させることにより、主軸１
にスラストカラー２を固定する働きをする。

【００１８】次に、図３は、調整部材９の上面図で、図
４は、同じくその断面図であり、これらの図に示されて
いるように、この調整部材９は、複数本のボルト１１と
内楔リング１２、外楔リング１３、上楔リング１４、そ
れに下楔リング１５で構成されている。

【００１９】まず、内楔リング１２と外楔リング１３
は、図４の断面図に示されているように、断面がほぼ平
らな矩形で、幅方向(図では上下方向)に広いリング状の
部材で夫々作られている。そして、内楔リング１２は、
内面が円柱面で、外面は幅方向の中央で厚みが最大にな
っている山形のテーパー面に作られ、反対に外楔リング
１３は、外面が円柱面で、内側が山形のテーパー面に作
られている。

【００２０】次に、上楔リング１４と下楔リング１５
は、夫々断面がほぼ方形をしたリング状の部材で作ら
れ、夫々幅方向(図では上下方向)に貫通する孔が、双方
のリングで同じ位置に揃うように円周方向に沿って等間
隔に複数個、配設してある。

【００２１】このとき、上楔リング１４に設けられる孔
は、ボルト１１を通すための透孔にしてあるが、下楔リ
ング１５では、ボルト１１を嵌合させるための雌ねじ孔
にしてある。

【００２２】更に上楔リング１４は、内楔リング１２と
外楔リング１３の向かい合ったテーパー面の中の、図で
は上側の内面に合わせて、下側に向かって幅が狭くなっ
ている楔形に作られ、反対に下楔リング１５は、上側に
向かって幅が狭くなっている楔形に作られている。

【００２３】ここで、内楔リング１２と外楔リング１３
には、それらの間に上楔リング１４と下楔リング１５が
挿入されたとき、その挿入された度合いに応じて、容易
に内径と外径が変わることができるように、夫々円周方
向で一箇所、切り離されている。

【００２４】次に、この調整部材９の動作について説明
する。いま、図４に示すように、上楔リング１４と下楔
リング１５の間に間隔がある状態になるようにして、調
整部材９を主軸１とスラストカラー２の間の空間に挿入
する。なお、このためには、予め主軸１とスラストカラ
ー２の間に形成してある環状の空間の幅を調整部材９の
寸法に合わせてやればよい。

【００２５】そして、ボルト１１をねじ込んでやると、
上楔リング１４と下楔リング１５の間にこれらを相互に
引き寄せる方向の力が発生する。そこで、上楔リング１
４と下楔リング１５は、内楔リング１２と外楔リング１
３の双方のテーパー面に沿って中央部に移動しようと
し、これにより、図５に示すように、内楔リング１２と
外楔リング１３を押し開く方向の応力(緊迫力と呼ぶ)が
発生する。

【００２６】従って、調整部材９のボルト１１をねじ込
むことにより、スラストカラー２を主軸１に固定するこ
とができる。このときの緊迫力は、ボルト１１による締
付力に対応した強さなるので、円周上の全てボルト１１
のねじ込み量を同じにしてやれば、リングの円周上で均
等な強さの緊迫力を発生させることができ、スラストカ
ラー２を主軸１に強固に固定することができる。

【００２７】一方、ボルト１１の締付力を各ボルト間で
変えたとすると、調整部材９による緊迫力は円周上で不
均一に発生し、各ボルト間での締付力の変え方に応じ
て、不均一になる状態も変えられるので、これを利用す
れば、主軸１に対するスラストカラー２の直角度が微調
整できることになる。

【００２８】従って、この実施形態によれは、まず、ボ
ルト１１を均等にねじ込んで主軸１にスラストカラー２
が固定された状態にし、この後、直角度を測定し、誤差
があったときは、その誤差の方向に応じて各ボルト１１
のねじ込み量を個別に変え、緊迫力を部分的に増減させ
ることにより、軸１とスラストカラー２の固定状態を微
妙に変化させ、直角度を調整することができる。

【００２９】このときの調整部材９による直角度微調整
の詳細について、図５により説明する。いま、調整部材
９により主軸１にスラストカラー２を固定したとき、図
に調整前位置として示したように、スラストカラー２の
右側がやや高くなっていたとする。

【００３０】そうすると、この場合は、スラストカラー
２を調整前位置から調整後位置に変位させる必要がある
ので、図において、左側の緊迫力を強めるように、各ボ
ルト１１の締付状態を変えてやればよく、これにより、
直角度が修正された調整後位置にすることができる。

【００３１】つまり、この実施形態によれば、組立時、
最初に主軸１にスラストカラー２を固定するときには、
主軸１に対してスラストカラー２が正確に直角になるか
否かを考慮して作業を進める必要は無く、とりあえず調
整部材９による所定位置での固定が得られている状態に
し、この後、固定状態を維持したまま、上記した特定部
分の緊迫力の増減を行なえばよいことになる。

【００３２】従って、この実施形態によれば、主軸１に
スラストカラー２を取付ける際、容易に傾きを修正で
き、要求される通りの高精度の直角度が容易に達成でき
ることになる。また、このときの直角度の調整は、主軸
１に対してスラストカラー２を固定する作業の一環とし
て行えるので、焼嵌めによる作業と比較して、作業効率
の改善が著しい。

【００３３】次に、本発明の他の実施形態について説明
する。まず、図６の実施形態は、主軸１とスラストカラ
ー２の間の空間に、調整部材９、９０を上下２段に分け
て設けたもので、下段の調整部材９０により、主軸１と
スラストカラー２の同心度を確保し、上段の調整部材９
の緊迫力の調整により直角度を修正するようにしたもの
である。

【００３４】この図６の実施形態の場合、まず下段の調
整部材９０を主軸１とスラストカラー２の間に挿入し、
正確な同心度が得られた状態にした上で固定し、この
後、上段の調整部材９を挿入して緊迫力を調整し、正し
い直角度が得られるように修正するのである。

【００３５】次に、図７の実施形態は、スラストカラー
２の軸孔の内壁面に反力受部２Ａを設け、主軸１に接す
る部分が反力受部２Ａだけに限定されるようにしたもの
で、これにより、調整部材９の緊迫力によりスラストカ
ラー２に現われる反力が、この反力受部２Ａだけに掛る
ようにしたものである。

【００３６】この実施形態の場合、半力受部２Ａが調整
部材９の緊迫力による反力の支点になるので、スラスト
カラー２の角度の調整が容易に行なえるようになる。こ
のとき、この半力受部２Ａが存在している部分の内径
が、主軸１の外径に対して若干の締代を持つようにして
やってもよく、この場合は、この部分で主軸１とスラス
トカラー２の同心度が確保されるようになる。

【００３７】ここで、上記したいずれの実施形態の場合
にも、スラストカラー２の位置決めのためキーを設ける
ようにしてもよく、この場合には、組立作業が更に簡素
化でき、位置に再現性を持たせることができる。

【００３８】また、上記実施形態によれば、スラストカ
バー２を主軸１に固定した後での切削加工などによる直
角度微調整工程が不要になるので、図２に示した従来技
術における回転板３を省略することができるという効果
がある。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明に様に主軸と回転円板とを調
整金具を設置した状態で直角度調整が容易になるため、
以下の効果が期待できる。スラストカラー加熱用の治具
及び電源が不要にできる。組立調整作業が大幅に簡素化
できる。回転板が不要にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるスラスト軸受支持装置の一実施形
態を示す要部断面図である。

【図２】従来技術によるスラスト軸受支持装置の一例を
示す要部断面図である。

【図３】本発明の一実施形態における調整部材の一例を
示す平面図である。

【図４】本発明の一実施形態における調整部材の一例を
示す要部拡大断面図である。

【図５】調整部材による直角度調整の原理説明図であ
る。

【図６】本発明によるスラスト軸受支持装置の他の一実
施形態を示す要部断面図である。

【図７】本発明によるスラスト軸受支持装置の更に別の
一実施形態を示す要部断面図である。

【符号の説明】

１ 主軸(回転機器の回転軸) ２ スラストカラー ３ 回転板 ４ スラスト板 ５ スラスト軸受 ６ 案内軸受 ７ 軸受タンク ８ スラスト支持リング ９ 調整部材 １１ ボルト １２ 外楔リング １３ 内楔リング １４ 上楔リング １５ 下楔リング

フロントページの続き (72)発明者 近藤 泰人 茨城県ひたちなか市足崎字西原1370番１号 株式会社日立エンジニアリングサービス 内 (72)発明者 ▲吉▼田 里美 茨城県ひたちなか市足崎字西原1370番１号 株式会社日立エンジニアリングサービス 内 Ｆターム(参考） 3J011 AA02 BA14 CA04 DA02 KA03 LA06 MA12 3J012 AB01 BB02 CB02 DB11 FB01 HB04

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸に固定したスラストカラーをスラス
   ト軸受で支持する方式のスラスト軸受装置において、 径方向の厚みが円周方向で部分的に調整できるようにし
   たリング状の調整部材を用い、 この調整部材を、前記主軸と前記スラストカラーの中心
   孔の間に形成した空間部に挿入し、 前記調整部材の前記厚みの調整により、前記主軸に対す
   る前記スラストカラーの固定と、これらの間の角度調整
   が得られるように構成したことを特徴とするスラスト軸
   受支持装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の発明において、 前記調整部材が、 外周面に山形テーパー状の楔面を有する内楔リングと、 前記内楔リングの外側に同心円状に組合わされ、内周面
   に山形テーパー状の楔面を有する外楔リングと、 前記内楔リングと前記外楔リングの間の上側に組合わさ
   れ、内周面と外周面に下方に向かって狭くなっているテ
   ーパー状の楔面を有する上楔リングと、 前記内楔リングと前記外楔リングの間の下上側に組合わ
   され、内周面と外周面に上方に向かって狭くなっている
   テーパー状の楔面を有する下楔リングと、 前記上楔リングと前記下楔リングに対して、相互に接近
   する方向の力を与える複数本のボルトとで構成されてい
   ることを特徴とするスラスト軸受支持装置。