JP2003120711A - 自動調芯機能付き継手機構、及びこれを備えているロータアッセンブリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転体のバランス修正を自動的に行う。 【解決手段】 自動調芯機能付き継手機構１０は、入力
側球面軸受１１と、出力側球面軸受１５と、入力側軸受
１１の外輪１３と出力側軸受１５の内輪１６とを連結す
る軸受ホルダ１４と、を備えている。入力側軸受１１の
内輪１２には入力側ロータ２０が接続され、出力側軸受
１５の外輪１７には出力側ロータ２５が接続される。 【効果】 調芯機能を有する二つの軸受１１，１５を組
み合わせることで、入力側ロータ２０に対して出力側ロ
ータ２５は、偏角α及び偏芯Δが可能になる。この結
果、入力側ロータ２０が回転すると、自動的にバランス
修正がなされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入力側ロータと出
力側ロータとをつなぐ継手機構、及びこれを備えている
ロータアッセンブリ、遠心分離機、乗り物に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、回転機械の稼動時において、ロー
タの慣性主軸と実際の回転軸との間に、偏芯や偏角があ
る場合、不釣合いが生じる。この不釣合いは、その程度
にもよるが、ロータを支持する軸受への大きな負荷とな
り、振動や騒音の発生原因となる上に、軸受寿命の低下
も招く。

【０００３】そこで、一般的には、回転機械の組み立て
前に、釣り合い試験機を使用して、ロータのバランス修
正が行われる。この作業では、このロータを釣り合い試
験機にセットしてからロータを回転させて、不釣合いの
程度を計測し、ロータの特定の位置への錘の付加、又は
ロータの特定の位置からの質量の削除が行われる。以上
の計測、錘の付加等の作業は、不釣合いの程度が目標値
以内に収まるまで、繰り返して行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術では、前述したように、バランス修正作業には、不釣
合いの程度の計測や錘の付加等の作業を繰り返し行わな
ければならず、ある程度バランスの取れたロータを得る
ためには労力及び時間が嵩むという問題点がある。

【０００５】また、遠心分離機のように、ロータがボウ
ル状で、このロータが回転している際に、内部に流体等
が流入又は流出を繰り返す場合や、遠心力でロータが変
形した場合等、これらが原因となって、ロータに不釣合
いが生じる。このため、回転機械の設置段階で、バラン
ス修正しても、ロータの稼動中に、不釣合いが殆ど無い
状態にすることが実質的に不可能であるという問題点も
ある。

【０００６】本発明は、このような従来の問題点に着目
し、ロータのバランス修正作業を行わなくても、バラン
スが取れ、しかも、ロータの稼動中に不釣合いが生じて
も、これを吸収することができる自動調芯機能付き継手
機構、これを備えているロータアッセンブリ、遠心分離
機、乗り物を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の自動調芯機能付き継手機構は、内輪及び外輪を有し、
調芯機能を有する二つの軸受と、二つの前記軸受のうち
の一方の軸受の内輪又は外輪と、他方の軸受の内輪又は
外輪とが相対移動しないよう、両者を連結する連結部材
と、を備え、二つの前記軸受のそれぞれの内外輪のう
ち、前記連結部材で連結されていないものは、ロータが
接続されるロータ接続部を成すことを特徴とするもので
ある。

【０００８】また、前記目的を達成するためのロータア
ッセンブリ、遠心分離機及び乗り物は、以上で述べた自
動調芯機能付き継手を備えているものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る自動調芯機能
付き継手、及びこれを備えた遠心分離機の各種実施形態
について、図面を用いて説明する。

【００１０】まず、図１〜図３を用いて、本発明に係る
第１の実施形態について説明する。

【００１１】図１に示すように、本実施形態の自動調芯
機能付き継手１０は、入力側軸受１１と、出力側軸受１
５と、二つの軸受１１，１５相互を連結する軸受ホルダ
（連結部材）１４と、を有している。

【００１２】二つの軸受１１，１５は、いずれも、内輪
１２，１６と外輪１３，１７とを有する球面軸受であ
る。この球面軸受は、内輪１２，１６の内周面が円筒状
を成し、内輪１２，１６の外周面が球面を成し、外輪１
３，１７の内周面が内輪１２，１６の外周面形状に併せ
て球面を成し、外輪１３，１７の外周面が円筒状を成し
ている滑り軸受である。

【００１３】入力側球面軸受１１の内輪１２は、入力側
ロータ２０が接続される入力側ロータ接続部を成し、出
力側球面軸受１５の外輪１７は、出力側ロータ２５が接
続される出力側ロータ接続部を成している。

【００１４】軸受ホルダ１４は、円筒状を成している。
入力側軸受１１は、この外輪１３の外周面と軸受ホルダ
１４の内周面とが接するように、軸受ホルダ１４内に嵌
め込まれ、軸受固定ナット１８により軸受ホルダ１４内
に固定されている。また、出力側軸受１５は、この内輪
１６の内周面と軸受ホルダ１４の外周面とが接するよう
に、軸受ホルダ１４の外周側に嵌め込まれ、軸受固定ナ
ット１９により軸受ホルダ１４に固定されている。

【００１５】このように、入力側ロータ２０と出力側ロ
ータ２５とは、自動調芯機能を有する球面軸受１１，１
５を介して連結されているので、入力側ロータ２０に対
する出力側ロータ２５の角度αを変えることができる。
さらに、入力側ロータ２０と出力側ロータ２５とは、自
動調芯機能を有する二つの球面軸受１１，１５を介して
連結されているので、入力側ロータ２０に対する出力側
ロータ２５の角度を二箇所で変えることができ、結果と
して、入力側ロータ２０の中心軸Ｃ１に対して出力側ロ
ータ２５の中心軸Ｃ２を偏芯Δさせることができる。

【００１６】次に、以上で説明した自動調芯機能付き継
手機構１０を組み込んだ遠心分離機について、図２を用
いて説明する。

【００１７】本実施形態の遠心分離機は、縦型遠心分離
機で、入力側ロータ２０と、これを回転可能に支持する
支持軸受３２と、入力側ロータ２０を回転させるモータ
（図示されていない）と、入力側ロータ２０の上端部に
設けられているプーリ３１と、モータの出力軸とプーリ
３１とをつなぐベルト３０と、出力側ロータを成すボウ
ル２５と、以上で述べた自動調芯機能付き継手１０と、
ボウル２５と入力側ロータ２０とを連結するトルク伝達
装置２９と、を備えている。

【００１８】ボウル２５は、内部に分離室が形成されて
いるボウル部２８と、このボウル部２７の上側の中心部
に形成されている被接続軸部２６と、ボウル部２８の上
側であって被接続軸部２６の外周側に形成されている被
接続筒部２７と、を有している。

【００１９】トルク伝達装置２９は、いわゆるフレキシ
ブル軸継手で、入力側ロータ２０と出力側ロータとして
のボウル２５との相対位置及び相対角度が所定範囲内で
変化可能に連結し、入力側ロータ２０から出力側ロータ
であるボウル２５へトルク伝達を行うものである。

【００２０】自動調芯機能付き継手機構１０の入力側軸
受１１の内輪１２、言い換えると、入力側ロータ接続部
には、入力側ロータ２０の中胴部が接続されている。こ
の入力側ロータ２０の下端部には、トルク伝達装置２９
を介して、ボウル２５の被接続軸部２６が連結されてい
る。また、自動調芯機能付き継手機構１０の出力側軸受
１５の外輪１７、言い換えると、出力側ロータ接続部に
は、ボウル２５の被接続筒部２７が接続されている。

【００２１】次に、本実施形態の遠心分離機の動作につ
いて説明する。

【００２２】図示されていないモータが駆動して、入力
側ロータ２０が回転すると、トルク伝達装置２９を介し
て入力側ロータ２０と接続されているボウル２５も回転
する。この際、入力側ロータ２０とボウル２５とを合わ
せた回転体２０，２５が、この回転に関して不釣合いで
あれば、この回転体２０，２５に負荷がかかってしま
う。このため、この回転体２０，２５は、図３に示すよ
うに、この負荷が小さくなるように、言い換えると、入
力側ロータ２０の中心軸Ｃ１と出力側ロータを成すボウ
ル２５の慣性主軸とが一致するように、入力側ロータ２
０に対してボウル２５が偏角及び／又は偏芯すること
で、変形し、負荷が最も小さくなる状態で安定して、こ
の回転体は回転に関してバランスすることになる。した
がって、本実施形態では、回転機械である遠心分離機の
設置時又は設置前に、回転バランス修正を行う必要がな
く、しかも、ボウル２５内に原液が供給されて新たな不
釣合いが生じても、自動的にバランス修正が行われる。
なお、入力側ロータ２０に対して出力側ロータを成すボ
ウル２５が偏角及び／又は偏芯しても、両者２０，２５
は、フレキシブル軸継手であるトルク伝達装置２９で連
結されているので、入力側ロータ２０のトルクはボウル
２５に伝わり、このボール２５は入力側ロータ２０と一
体的に回転することができる。

【００２３】また、本実施形態では、汎用性が高く入手
し易い自動調芯軸受１１，１５を組み合わせて継手機構
１０を構成してるので、継手機構１０の製造コストを抑
えることができると共に、部品点数が比較的少ないた
め、故障が発生し難い上に、メインテナンスが容易でラ
ンニングコストも抑えることができる。

【００２４】次に、本発明に係る第２の実施形態につい
て、図４を用いて説明する。なお、以下で説明する実施
形態において、先に述べた実施形態における部位と同一
部位に関しては、同一の符号を付し、重複した説明を省
略している。

【００２５】本実施形態の自動調芯機能付き継手機構１
０ａは、第１の実施形態における自動調芯機能付き継手
機構１０の入力側軸受１１及び出力側軸受１５の関係を
逆にしたものである。

【００２６】すなわち、第１の実施形態では、軸受ホル
ダ１４の内周側に入力側軸受１１が配され、軸受ホルダ
１４の外周側に出力側軸受１５が配されているが、本実
施形態では、軸受ホルダ１４ａの外周側に入力側軸受１
１ａが配され、軸受ホルダ１４ａの内周側に出力側軸受
１５ａが配されている。このため、本実施形態では、入
力側軸受１１ａの外輪１２ａが入力側ロータ接続部を成
し、出力側ロータ１５ａの内輪１６ａが出力側ロータ接
続部を成す。

【００２７】本実施形態の入力側ロータ２０ａは、ロー
タ本体からその中心軸にそって下方に伸びている被接続
軸部２１ａと、この被接続軸部２１ａの外周側に形成さ
れている被接続筒部２２ａと、を有している。また、出
力側ロータであるボウル２５ａは、内部に分離室が形成
されているボウル部２８と、このボウル部２８の上側の
中心部に形成されている被接続軸部２６ａと、を有して
いる。

【００２８】自動調芯機能付き継手機構１０ａの入力側
軸受１１ａの外輪１３ａ、言い換えると、入力側ロータ
接続部には、入力側ロータ２０ａの被接続筒部２２ａが
接続されている。また、出力側軸受１５ａの内輪１６
ａ、言い換えると、出力側ロータ接続部には、ボウル２
５ａの被接続軸部２６ａが接続されている。入力側ロー
タ２０ａの被接続軸部２１ａの下端とボウル２５ａの被
接続軸部２６ａの上端とは、トルク伝達装置２９で連結
されている。

【００２９】本実施形態でも、第１の実施形態と同様
に、自動調芯機能付き継手機構１０ａは二つの球面軸受
１１ａ，１５ａを有しているので、入力側ロータ２０ａ
に対して、出力側ロータであるボウル２５ａは、所定の
範囲内で自在に偏角及び偏芯可能である。このため、本
実施形態でも、入力側ロータ２０ａが回転すると、自動
的にバランス修正が行われる。

【００３０】次に、本発明に係る第３の実施形態につい
て、図５を用いて説明する。

【００３１】本実施形態の自動調芯機能付き継手機構１
０ｂは、軸受ホルダ１４ｂの内側に入力側軸受１１ｂ及
び出力側軸受１５ｂが配されているものである。このた
め、本実施形態では、入力側軸受１１ｂの内輪１２ｂが
入力側ロータ接続部を成し、出力側軸受１５ｂの内輪１
６ｂが出力側ロータ接続部を成す。

【００３２】本実施形態の出力側ロータであるボウル２
５ｂは、内部に分離室が形成されているボウル部２８
と、このボウル部２８の上側の中心部に形成されている
被接続軸部２６ｂと、を有している。

【００３３】自動調芯機能付き継手機構１０ｂの入力側
軸受１１ｂの内輪１２ｂ、言い換えると、入力側ロータ
接続部には、入力側ロータ２０が接続されている。ま
た、出力側軸受１５ｂの内輪１６ｂ、言い換えると、出
力側ロータ接続部には、ボウル２５ｂの被接続軸部２６
ｂが接続されている。入力側ロータ２０の下端とボウル
２５ｂの被接続軸部２６ｂの上端とは、トルク伝達装置
２９で連結されている。したがって、本実施形態のボウ
ル２５ｂの被接続軸部２６ｂは、第１の実施形態におい
て、トルク伝達装置２９と接続されるボウル２５の被接
続軸部２６としての機能と、出力側軸受１５と接続され
るとボウル２５の被接続筒部２７としての機能を担って
いる。

【００３４】本実施形態においても、第１、第２の実施
形態と同様に、自動調芯機能付き継手機構１０ｂは二つ
の球面軸受１１ｂ，１５ｂを有しているので、入力側ロ
ータ２０に対して、出力側ロータであるボウル２５ｂ
は、所定の範囲内で自在に偏角及び偏芯可能で、入力側
ロータ２０が回転すると、自動的にバランス修正が行わ
れる。

【００３５】なお、以上の各実施形態は、自動調芯機能
を有する二つの球面軸受を用いているが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、滑り軸受の一種である球面
軸受に換えて、同じく自動調芯機能を有し、転がり軸受
の一種である自動調芯玉軸受や自動調芯ころ軸受を用い
ていもよい。

【００３６】また、以上の各実施形態は、いずれも、縦
型遠心分離機に本発明に係る自動調芯機能付き継手機構
を適用したものであるが、横型であっても適用できるこ
とは言うまでもない。さらに、ロータを両持ちで支持す
る場合には、ロータの両端部に、本発明の自走調芯機能
付き継手機構を適用してもよい。

【００３７】また、本発明に係る自動調芯機能付き継手
機構は、遠心分離機以外のあらゆる回転機械、例えば、
送風機やポンプ等に適用できる。さらに、船等の乗り物
等、揺れのある場所に、回転機械を設置する場合には、
本発明に係る自動調芯機能付き継手機構を用いて、設置
場所の揺れによる回転不釣合いを吸収するようにすると
よい。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、調芯機能を有する二つ
の軸受を組み合わせて継手機構を構成しているので、各
軸受に接続される二つのロータは、他方のロータに対し
て偏芯及び偏角が可能になる。このため、回転バランス
が崩れても、自動的にバランス修正がなされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施形態における自動調芯
機能付き継手機構の断面図である。

【図２】本発明に係る第１の実施形態における遠心分離
機の要部切欠き側面である。

【図３】本発明に係る第１の実施形態における遠心分離
機でのバランス修正を説明するための説明図である。

【図４】本発明に係る第２の実施形態における遠心分離
機の要部切欠き側面図である。

【図５】本発明に係る第３の実施形態における遠心分離
機の要部切欠き側面図である。

【符号の説明】

１０，１０ａ，１０ｂ…自動調芯機能付き継手機構、１
１，１１ａ，１１ｂ…入力側軸受、１２，１２ａ，１２
ｂ…入力側軸受の内輪、１３，１３ａ，１３ｂ…入力側
軸受の外輪、１４，１４ａ，１４ｂ…軸受ホルダ（連結
部材）、１５，１５ａ，１５ｂ…出力側軸受、１６，１
６ａ，１６ｂ…出力側軸受の内輪、１７，１７ａ，１７
ｂ…出力側軸受の外輪、２０，２０ａ…入力側ロータ、
２１ａ…入力側ロータの被接続軸部、２２ａ…入力側ロ
ータの被接続側筒部、２５，２５ａ，２５ｂ…ボウル
（出力側ロータ）、２６，２６ａ，２６ｂ…ボウルの被
接続軸部、２７…ボウルの被接続筒部、２８…ボウル
部、２９…トルク伝達装置。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内輪及び外輪を有し、調芯機能を有する二
   つの軸受と、 二つの前記軸受のうちの一方の軸受の内輪又は外輪と、
   他方の軸受の内輪又は外輪とが相対移動しないよう、両
   者を連結する連結部材と、 を備え、 二つの前記軸受のそれぞれの内外輪のうち、前記連結部
   材で連結されていないものは、ロータが接続されるロー
   タ接続部を成す、 ことを特徴とする自動調芯機能付き継手機構。
2. 【請求項２】内輪及び外輪を有する二つの軸受と、 二つの前記軸受のうちの一方の軸受の内輪又は外輪と、
   他方の軸受の内輪又は外輪とが相対移動しないよう、両
   者を連結する連結部材と、 を備え、 二つの軸受は、それぞれ、内輪の中心軸周りの全周に渡
   って、該中心軸に対して外輪の中心軸が角度変更自在で
   あり、 二つの軸受のそれぞれの内外輪のうち、前記連結部材で
   連結されていないものは、ロータが接続されるロータ接
   続部を成す、 ことを特徴とする自動調芯機能付き継手機構。
3. 【請求項３】請求項１及び２のいずれか一項に記載の自
   動調芯機能付き継手機構において、 二つの軸受のうち、少なくとも一方の軸受は、球面軸受
   である、 ことを特徴とする自動調芯機能付き継手機構。
4. 【請求項４】請求項１から３のいずれか一項に記載の自
   動調芯機能付き継手機構において、 二つの軸受のうち、少なくとも一方の軸受は、自動調芯
   ころ軸受又は自動調芯玉軸受である、 ことを特徴とする自動調芯機能付き継手機構。
5. 【請求項５】請求項１から４のいずれか一項に記載の自
   動調芯機能付き継手機構と、 二つの前記軸受のうち、一方の軸受の前記ロータ接続部
   に接続されている第１のロータと、 二つの前記軸受のうち、他方の軸受の前記ロータ接続部
   に接続されている第２のロータと、 前記第１のロータと前記第２のロータとを、両者の相対
   位置及び相対角度が変化可能に連結するトルク伝達装置
   と、 を備えていることを特徴とするロータアッセンブリ。
6. 【請求項６】請求項１から４のいずれか一項に記載の自
   動調芯機能付き継手機構と、 二つの前記軸受のうち、一方の軸受の前記ロータ接続部
   に接続されている入力側ロータと、 内部に分離室が形成され、被接続軸部を有するボウル
   と、 前記入力側ロータと前記ボウルの前記被接続軸部とを、
   両者の相対位置及び相対角度が変化可能に連結するトル
   ク伝達装置と、 を備えていることを特徴とする遠心分離機。
7. 【請求項７】請求項６に記載の遠心分離機において、 二つの前記軸受のうち、いずれか一方の軸受の前記外輪
   が前記ロータ接続部（以下、外側ロータ接続部とする）
   を成し、 前記入力側ロータと前記ボウルとのうち、前記一方の軸
   受の前記外側ロータ接続部に接続される方は、内周面が
   円筒状を成し、該内周面に該外側ロータ接続部が接続さ
   れる被接続筒部を有する、 ことを特徴とする遠心分離機。
8. 【請求項８】請求項５に記載のロータアッセンブリが搭
   載されている、 ことを特徴とする乗り物。