JP2007255109A - Rotating shaft support structure for tunnel excavator - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、トンネル掘削機の回転軸支持構造に関し、特に、分割型の保持器を備えるころ軸受を含むトンネル掘削機の回転軸支持構造に関するものである。 The present invention relates to a rotary shaft support structure for a tunnel excavator, and more particularly to a rotary shaft support structure for a tunnel excavator including a roller bearing having a split cage.
従来、大規模なトンネルを形成するには、トンネル掘削機(シールドマシン)が使用されていた。トンネル掘削機は、先端にカッターヘッドを有し、カッターヘッドの回転により、前方の切羽を掘削しながら前進し、トンネルを形成する。ここで、トンネル掘削機の回転軸支持構造は、カッターヘッドを一方端に固定した回転軸と、この回転軸を回転自在に支持するころ軸受とを含む。 Conventionally, a tunnel excavator (shield machine) has been used to form a large-scale tunnel. The tunnel excavator has a cutter head at the tip, and advances while excavating the front face by the rotation of the cutter head to form a tunnel. Here, the rotary shaft support structure of the tunnel excavator includes a rotary shaft with a cutter head fixed to one end and a roller bearing that rotatably supports the rotary shaft.
ころ軸受は、一般的には、外輪と、内輪と、外輪と内輪との間に配置される複数のころと、複数のころを保持する保持器とから構成される。ころを保持する保持器については、その材質や製造方法等により、樹脂製保持器、プレス保持器、削り保持器、溶接保持器等、様々な種類があり、それぞれ用途や特性に応じて使い分けられている。また、保持器は通常、一体型、すなわち、環状の一つの部品で構成されている。 The roller bearing is generally composed of an outer ring, an inner ring, a plurality of rollers disposed between the outer ring and the inner ring, and a cage that holds the plurality of rollers. There are various types of cages for holding rollers, such as resin cages, press cages, shaving cages, and welded cages, depending on the material and manufacturing method. ing. In addition, the cage is usually composed of a single piece, that is, an annular part.
ここで、大規模なトンネルを形成するには、トンネル掘削機の回転軸支持構造に含まれるころ軸受が大きなスラスト荷重やラジアル荷重、モーメント荷重等を受ける必要があり、ころ軸受自体も大型となる。そうすると、ころや保持器等、ころ軸受を構成する各構成部材も大型となり、部材の生産や組み立てが困難となる。また、上記したころ軸受に備えられる内輪や外輪等の軌道輪が、大きなモーメント荷重によって変形してしまうおそれもある。トンネル形成時において、ころ軸受に負荷されるモーメント荷重は、同じ大型のころ軸受が使用される風力発電機の主軸支持構造の場合と比較しても、特に大きい。このような場合、一体型の保持器では、変形した軌道輪の形状に保持器の形状が沿いにくく、種々の不具合を生じてしまうおそれがある。ここで、各部材を分割可能とすると、生産や組み立てが容易となり、かつ、上記した不具合も低減することができる。 Here, in order to form a large-scale tunnel, the roller bearing included in the rotary shaft support structure of the tunnel excavator needs to receive a large thrust load, radial load, moment load, etc., and the roller bearing itself is also large. . If it does so, each structural member which comprises a roller bearing, such as a roller and a holder | retainer, will also become large sized, and production and assembly of a member will become difficult. In addition, race rings such as an inner ring and an outer ring provided in the roller bearing described above may be deformed by a large moment load. When the tunnel is formed, the moment load applied to the roller bearing is particularly large as compared with the case of the main shaft support structure of a wind power generator in which the same large roller bearing is used. In such a case, in the integrated cage, the shape of the cage is difficult to follow the shape of the deformed raceway ring, which may cause various problems. Here, if each member can be divided, production and assembly can be facilitated, and the above-described problems can be reduced.
ころ軸受に含まれる保持器を、軸に沿う方向に延びる分割線によって分割した分割型の保持器に関する技術が、ヨーロッパ特許公報1408248A2(特許文献1)に開示されている。図14は、特許文献1に開示された分割型の保持器である保持器セグメントを示す斜視図である。図14を参照して、保持器セグメント101aは、ころを収容する複数のポケット104を形成するように軸に沿う方向に延びる複数の柱部103a、103b、103c、103d、103eと、複数の柱部103a〜103eを連結するように周方向に延びる連結部102a、102bとを有する。
A technique related to a split type retainer in which a retainer included in a roller bearing is divided by a parting line extending in a direction along the axis is disclosed in European Patent Publication No. 1408248A2 (Patent Document 1). FIG. 14 is a perspective view showing a cage segment which is a split type cage disclosed in
図15は、図14に示した保持器セグメント101aを含むころ軸受の一部を示す断面図である。図14および図15を参照して、保持器セグメント101aを含むころ軸受111の構成を説明すると、ころ軸受111は、外輪112と、内輪113と、複数のころ114と、複数のころ114を保持する複数の保持器セグメント101a、101b、101c等とを有する。複数のころ114は、最もころの挙動が安定する位置であるPCD(Pitch Circle Diameter)105付近において、複数の保持器セグメント101a等によって保持されている。複数のころ114を保持する保持器セグメント101aは、周方向において隣接する同一形状の保持器セグメント101b、101cと、周方向のもっとも外側にある柱部103a、103eが当接するように連なって配置されている。複数の保持器セグメント101a、101b、101c等が連なって、ころ軸受111に組み込まれ、ころ軸受111に含まれる一つの環状の保持器が形成される。
上記した一つの環状の保持器は、複数の保持器セグメントを周方向に連ねて配置させることにより形成される。複数の保持器セグメントを周方向に連ねて、一つの環状の保持器を形成するには、熱膨張等を考慮した周方向のすき間が必要である。 One annular retainer described above is formed by arranging a plurality of retainer segments in a circumferential direction. In order to form a single annular cage by connecting a plurality of cage segments in the circumferential direction, a circumferential gap in consideration of thermal expansion or the like is required.
ここで、この周方向のすき間が広すぎれば、保持器セグメントが周方向に大きく動き、隣接する保持器セグメント同士が衝突し、異音が発生したり、保持器セグメントが破損するおそれがある。また、保持器セグメントは、温度上昇に伴って熱膨張するが、この周方向のすき間が狭い場合には、熱膨張により、隣接する保持器セグメントとのすき間がなくなり、隣接する保持器セグメント同士が押し合うことになる。この熱膨張による周方向への応力は、保持器セグメントの摩擦や摩耗の原因となり、これも保持器セグメントの破損の要因となる。 Here, if this circumferential clearance is too wide, the cage segments move greatly in the circumferential direction, and adjacent cage segments collide with each other, so that abnormal noise may be generated or the cage segments may be damaged. In addition, the cage segment thermally expands as the temperature rises, but if this circumferential clearance is narrow, the thermal expansion eliminates the gap between adjacent cage segments, and the adjacent cage segments Will push each other. The circumferential stress caused by this thermal expansion causes friction and wear of the cage segment, which also causes breakage of the cage segment.
ここで、特許文献1によると、各保持器セグメントを当接させ、周方向に連ねて配置したときに、最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に生じる最後のすき間の寸法を、保持器セグメントの中央を通る円の円周の0.15%以上、かつ、1%未満と規定することにより、周方向のすき間の寸法を適正にする技術が開示されている。
Here, according to
しかし、各保持器セグメントはそれぞれ単独で製造されるため、各保持器セグメントにおいて、周方向の寸法誤差を有する。このような寸法誤差を有する保持器セグメントを、周方向に連ねて配置した場合、寸法誤差も累積されていくことになる。したがって、周方向のすき間の寸法を上記した所定の範囲内にするには、各保持器セグメントを高精度で製造しなければならず、保持器セグメントの生産性が悪化する。そうすると、保持器セグメントを備えるころ軸受の生産性も悪化し、引いては、このようなころ軸受を含むトンネル掘削機の回転軸支持構造の生産性も悪化することになる。 However, since each cage segment is manufactured independently, each cage segment has a dimensional error in the circumferential direction. When the cage segments having such dimensional errors are arranged in the circumferential direction, the dimensional errors are also accumulated. Therefore, in order to make the circumferential clearance within the above-described predetermined range, each cage segment must be manufactured with high accuracy, and the productivity of the cage segment is deteriorated. If it does so, the productivity of the roller bearing provided with a cage segment will also deteriorate, and the productivity of the rotating shaft support structure of the tunnel excavator including such a roller bearing will also deteriorate.
この発明の目的は、生産性が良好なトンネル掘削機の回転軸支持構造を提供することである。 An object of the present invention is to provide a rotary shaft support structure for a tunnel excavator with good productivity.
この発明に係るトンネル掘削機の回転軸支持構造は、土砂を掘削するカッターを備えたカッターヘッドと、一方端にカッターヘッドが備えられ、カッターヘッドとともに回転する回転軸と、固定部材に組み込まれ、回転軸を回転自在に支持するころ軸受とを含む。ころ軸受は、外輪と、内輪と、外輪と内輪との間に配置される複数のころと、ころを保持するポケットを有し、外輪と内輪との間で周方向に順次連ねて配置される複数の保持器セグメントと、周方向に連ねた最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に配置される間座とを備える。 The rotary shaft support structure of the tunnel excavator according to the present invention includes a cutter head provided with a cutter for excavating earth and sand, a cutter head provided at one end, a rotary shaft that rotates together with the cutter head, and a fixed member, And a roller bearing that rotatably supports the rotating shaft. The roller bearing has an outer ring, an inner ring, a plurality of rollers arranged between the outer ring and the inner ring, and a pocket for holding the roller, and is arranged sequentially in the circumferential direction between the outer ring and the inner ring. A plurality of retainer segments and a spacer disposed between the first retainer segment and the last retainer segment connected in the circumferential direction.
このように構成することにより、トンネル掘削機の回転軸支持構造に含まれるころ軸受のうち、最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとのすき間に、間座を配置させることができる。そうすると、各保持器セグメントの周方向の寸法誤差に関わらず、最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとのすき間の寸法を、設定された範囲内にすることができる。したがって、各保持器セグメントを高精度で製造する必要はなくなり、保持器セグメントの生産性が向上する。また、これに伴い、ころ軸受の生産性も良好になる。その結果、このようなころ軸受を含むトンネル掘削機の回転軸支持構造の生産性も良好になる。なお、この場合、ころと間座を配置させてもよい。 By comprising in this way, a spacer can be arrange | positioned in the clearance gap between the 1st retainer segment and the last retainer segment among the roller bearings contained in the rotating shaft support structure of a tunnel excavator. Then, regardless of the circumferential dimension error of each cage segment, the dimension between the first cage segment and the last cage segment can be set within a set range. Therefore, it is not necessary to manufacture each cage segment with high accuracy, and the productivity of the cage segment is improved. As a result, the productivity of the roller bearing is also improved. As a result, the productivity of the rotary shaft support structure of the tunnel excavator including such a roller bearing is also improved. In this case, rollers and spacers may be arranged.
ここで、保持器セグメントとは、一つの環状の保持器を、少なくともころを収容する1つのポケットを有するように、軸に沿う方向に延びる分割線によって分割した単位体である。また、最初の保持器セグメントとは、保持器セグメントを周方向に順次連ねて配置する際に、最初に配置される保持器セグメントをいい、最後の保持器セグメントとは、隣接する保持器セグメントを当接させ、周方向に順次連ねて配置していった際に、最後に配置される保持器セグメントをいう。複数の保持器セグメントが周方向に連なってころ軸受に組み込まれ、一つの環状の保持器を形成する。保持器セグメントは、少なくともころを収容する1つのポケットを有するものであり、ころを収容するポケットを有しない間座とは、異なるものである。 Here, the cage segment is a unit body obtained by dividing one annular cage by a dividing line extending in a direction along the axis so as to have at least one pocket for accommodating the rollers. The first cage segment is the cage segment that is placed first when the cage segments are sequentially arranged in the circumferential direction, and the last cage segment is the adjacent cage segment. The cage segments are arranged last when they are brought into contact with each other and sequentially arranged in the circumferential direction. A plurality of cage segments are connected to the roller bearing in a circumferential direction to form one annular cage. The cage segment has at least one pocket that accommodates the roller, and is different from a spacer that does not have a pocket that accommodates the roller.
好ましくは、ころ軸受には、シールが設けられている。このように構成することにより、掘削した土砂や泥水のころ軸受内への侵入を防止することができる。したがって、ころ軸受、引いては、トンネル掘削機の回転軸支持構造の長寿命を実現することができる。 Preferably, the roller bearing is provided with a seal. By comprising in this way, the penetration | invasion in the roller bearing which excavated earth and sand and muddy water can be prevented. Therefore, it is possible to realize a long life of the roller bearing, and thus the rotating shaft support structure of the tunnel excavator.
さらに好ましくは、保持器セグメントには、軸方向の両端に位置し、周方向に突出する一対の突部が設けられており、間座は、最初の保持器セグメントに設けられた一対の突部の周方向の端面および最後の保持器セグメントに設けられた一対の突部の周方向の端面と当接する。このように構成することにより、間座からの周方向の荷重を、一対の突部によって受けることができる。そうすると、保持器セグメントに含まれるポケットを形成する柱部に、間座から周方向に荷重を加えられることはない。したがって、柱部の変形や破損およびポケットに保持されるころのロックを防止することができる。 More preferably, the cage segment is provided with a pair of protrusions located at both ends in the axial direction and projecting in the circumferential direction, and the spacer is a pair of projections provided in the first cage segment. And the circumferential end surfaces of the pair of protrusions provided in the last cage segment. By comprising in this way, the circumferential load from a spacer can be received by a pair of protrusion part. If it does so, a load will not be applied to the pillar part which forms the pocket contained in a cage segment from the spacer in the peripheral direction. Therefore, it is possible to prevent deformation and breakage of the column portion and locking of the rollers held in the pocket.
さらに好ましくは、間座は、軸方向の両端に位置し、最初および最後の保持器セグメントの突部に挟まれる端部と、この両端部間に位置する中央部とを有する。このように構成することにより、間座に含まれる両端部と、最初および最後の保持器セグメントの一対の突部とが当接することになる。そうすると、保持器セグメントの柱部と、間座の端部とが当接することはない。したがって、間座から柱部に荷重を加えられることはない。 More preferably, the spacer is located at both ends in the axial direction, and has an end portion sandwiched between the protrusions of the first and last retainer segments, and a central portion located between the both end portions. With this configuration, both end portions included in the spacer come into contact with the pair of protrusions of the first and last cage segments. If it does so, the pillar part of a holder | retainer segment and the edge part of a spacer will not contact | abut. Therefore, a load is not applied to the column portion from the spacer.
さらに好ましくは、間座の中央部は、周方向に膨出し、保持器セグメントの一対の突部の間に受入れられる周方向膨出部を有する。このように構成することにより、間座の軸方向の移動が、一対の突部に拘束され、軸方向の移動が規制される。したがって、間座の軸方向への変位を抑制することができる。 More preferably, the central portion of the spacer has a circumferential bulge that bulges in the circumferential direction and is received between the pair of protrusions of the cage segment. With this configuration, the movement of the spacer in the axial direction is restricted by the pair of protrusions, and the movement in the axial direction is restricted. Therefore, the displacement of the spacer in the axial direction can be suppressed.
この発明によれば、トンネル掘削機の回転軸支持構造に含まれるころ軸受のうち、最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとのすき間に、間座を配置させることができる。そうすると、各保持器セグメントの周方向の寸法誤差に関わらず、最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとのすき間の寸法を、設定された範囲内にすることができる。したがって、各保持器セグメントを高精度で製造する必要はなくなり、保持器セグメントの生産性が向上する。また、これに伴い、ころ軸受の生産性も良好になる。その結果、このようなころ軸受を含むトンネル掘削機の回転軸支持構造の生産性も良好になる。 According to this invention, a spacer can be arrange | positioned among the roller bearings contained in the rotating shaft support structure of a tunnel excavator between the first cage segment and the last cage segment. Then, regardless of the circumferential dimension error of each cage segment, the dimension between the first cage segment and the last cage segment can be set within a set range. Therefore, it is not necessary to manufacture each cage segment with high accuracy, and the productivity of the cage segment is improved. As a result, the productivity of the roller bearing is also improved. As a result, the productivity of the rotary shaft support structure of the tunnel excavator including such a roller bearing is also improved.
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2は、この発明の一実施形態に係るトンネル掘削機の回転軸支持構造に含まれる円錐ころ軸受に備えられる保持器セグメント11aを示す斜視図である。図3は、図2に示す保持器セグメント11aを、図2中の線III−IIIを含み、軸に直交する平面で切断した場合の断面図である。また、図4は、図2に示す保持器セグメント11aを、柱部14aの中央を通り、円周方向に直交する平面で切断した場合の断面図である。なお、理解の容易の観点から、図3および図4において、保持器セグメント11aが保持する複数の円錐ころ12a、12b、12cを点線で示している。また、一点鎖線でPCD22を示す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a perspective view showing a
図2、図3および図4を参照して、まず、円錐ころ軸受に備えられる保持器セグメント11aの構成について説明する。保持器セグメント11aは、円錐ころ12a、12b、12cを収容するポケット13a、13b、13cを形成するように、軸に沿う方向に延びる4つの柱部14a、14b、14c、14dと、軸方向の両端に位置し、4つの柱部14a、14b、14c、14dを連結するように周方向に延びる一対の連結部15a、15bと、軸方向の両端に位置し、周方向に突出する一対の突部16a、16bとを含む。
With reference to FIG. 2, FIG. 3, and FIG. 4, first, the structure of the
一対の突部16a、16bは、一対の連結部15a、15bと連なって、周方向のもっとも外側に位置する柱部14a、14dから周方向に突出するように設けられている。すなわち、一対の突部16a、16bは、周方向において、連結部15a、15bが柱部14a、14dよりも周方向に延びた形状である。
The pair of projecting
一対の連結部15a、15bおよび一対の突部16a、16bは、複数の保持器セグメント11a等が円錐ころ軸受に組み込まれた際に、周方向に連なって一つの環状の保持器を形成するように、周方向において所定の曲率半径を有している。一対の連結部15a、15bおよび一対の突部16a、16bのうち、円錐ころ12a等の小径側に位置する連結部15a、突部16aの曲率半径は、円錐ころ12a等の大径側に位置する連結部15b、突部16bの曲率半径よりも小さく構成されている。一対の突部16a、16bの周方向の端部には、複数の保持器セグメント11a等が周方向に連ねて配置されたときに、隣接する保持器セグメントと当接する端面21a、21bを有する。
The pair of connecting
一対の突部16a、16bは、他の保持器セグメントと端面21a、21b同士を当接させて配置した場合に、保持器セグメント11aと他の保持器セグメントとの間に、円錐ころを収容するポケットを形成する。
The pair of
ポケット13aの周方向両側に位置する柱部14a、14bおよびポケット13cの周方向両側に位置する柱部14c、14dの内径側には、保持器セグメント11aの径方向外側への移動を規制する案内面17a、17b、17c、17dが設けられている。また、ポケット13bの周方向両側に位置する柱部14b、14cの外径側には、保持器セグメント11aの径方向内側への移動を規制する案内面18b、18cが設けられている。このような構成とすることにより、保持器セグメント11aは、いわゆるころ案内となり、保持器セグメント11aの径方向の位置を安定して配置することができる。
Guides for restricting movement of the
また、もっとも周方向外側に位置する柱部14a、14dの周方向外側の外径側にも、案内面18a、18dが設けられている。この案内面18a、18dにより、隣接する保持器セグメントとの間に配置された円錐ころは、保持器セグメントを案内することができる。
Also, guide
ここで、保持器セグメント11aは、独立しているため、円錐ころ軸受内に配置された場合、PCD22に対し、傾くおそれがある。しかし、保持器セグメント11aは、合計3つのポケット、具体的には、保持器セグメント11aの両端に2つの内径案内のポケット13a、13cおよび保持器セグメント11aの中央に1つの外径案内のポケット13bを有するため、保持器セグメント11aがPCD22に対して傾くおそれは少なくなり、安定性は良好である。
Here, since the
柱部14a、14b、14c、14dの外径面側には、周方向に貫通する溝19が設けられており、内径面側には、周方向に貫通する溝20が設けられている。溝19は、軸方向の中央部分において、柱部14a〜14dの外径面から内径側に凹んだ形状であり、溝20は、軸方向の中央部分において、柱部14a〜14dの内径面から外径側に凹んだ形状である。このように構成することにより、潤滑剤を、周方向において、円滑に流動させることができる。
A
次に、この発明の一実施形態に係るトンネル掘削機の回転軸支持構造に含まれる円錐ころ軸受に備えられる間座26について説明する。図5は、円錐ころ軸受に備えられる間座26の斜視図である。図5を参照して、間座26の構成について説明すると、間座26は、軸方向の両端に位置する端部27a、27bと、端部27a、27b間に位置する中央部28とを含む。端部27a、27bの軸方向の間隔は、上記した保持器セグメント11aに含まれる一対の突部16a、16bの軸方向の間隔と同じである。
Next, the
中央部28の周方向の寸法は、端部27a、27bの周方向の寸法よりも小さく構成されている。中央部28の径方向の寸法は、円錐ころ軸受に組み込まれたときの軌道面間の寸法よりも若干小さく構成されている。こうすることにより、間座26が円錐ころ軸受に組み込まれた際に、軌道輪案内となり、径方向の位置を安定させることができる。端部27a、27bの周方向の外側には、端面29a、29bを有する。中央部28の内径面側および外径面側には、周方向に貫通する溝30a、30bが設けられている。このように構成することにより、上記した保持器セグメント11aに設けられた溝19、20と同様、潤滑剤を、周方向において、円滑に流動させることができる。
The circumferential dimension of the
次に、上記した保持器セグメント11aおよび間座26を備える円錐ころ軸受の構成について説明する。図6は、複数の保持器セグメント11a、11b、11c、11d等および間座26を周方向に配置させた円錐ころ軸受31を、軸方向からみた概略断面図である。ここで、保持器セグメント11b、11c、11d等は、保持器セグメント11aと同一形状であるため、その説明を省略する。なお、図6においては、保持器セグメント11a等に保持される円錐ころ34を省略している。また、ここでは、複数の保持器セグメント11a〜11d等のうち、最初に配置される保持器セグメントを保持器セグメント11aとし、最後に配置される保持器セグメントを保持器セグメント11dとする。
Next, the configuration of the tapered roller bearing including the
図6を参照して、円錐ころ軸受31は、外輪32と、内輪33と、複数の保持器セグメント11a〜11d等と、間座26とを備える。保持器セグメント11a〜11d等は、周方向において、順次連ねられて配置される。ここでは、まず、最初に保持器セグメント11aが配置され、次に、保持器セグメント11bが保持器セグメント11aと当接するように配置される。その後、保持器セグメント11cが保持器セグメント11bと当接するように配置され、順次、保持器セグメントが配置されていき、最後に、保持器セグメント11dが配置される。ここで、隣接する2つの保持器セグメント11a、11b等の間には、最初の保持器セグメント11aと最後の保持器セグメント11dとの間を除いて、円錐ころ34が配置される。
Referring to FIG. 6, the tapered
次に、保持器セグメント11a、11cと隣接する保持器セグメント11bの詳細について説明する。図7は、図6中においてVIIで示す部分の拡大断面図である。図7を参照して、保持器セグメント11bは、保持器セグメント11bの突部16cの端面21cと保持器セグメント11aの突部16aの端面21aとが当接し、保持器セグメント11bの突部16dの端面21dと保持器セグメント11cの突部16eの端面21eとが当接するように、配置されている。
Next, details of the
隣接する2つの保持器セグメント11b、11cの間には、円錐ころ34を収容するポケット35aが形成される。ポケット35aには、隣接する保持器セグメント11b、11cの間に配置される円錐ころ34が保持される。ここで、ポケット35aは、たとえば、保持器セグメント11bの突部16dおよび保持器セグメント11cの突部16eの突出量を、保持される円錐ころ34の径等に合わせて規定することにより、形成される。
A pocket 35a for accommodating the
このように構成することにより、円錐ころ軸受31は、各保持器セグメント11a〜11d等に保持される円錐ころ34に加え、各保持器セグメント11b、11c等の間に配置された円錐ころ34によっても、荷重を受けることができる。そうすると、円錐ころ軸受31は、より大きな荷重を受けることができる。特に、円錐ころ軸受31に含まれる保持器セグメント11a〜11d等の数が多ければ、各保持器セグメント11b、11c等の間に配置される円錐ころ34の数も多くなるため、その効果は顕著である。
With this configuration, the tapered
また、保持器セグメント11bの周方向外側に位置する柱部37の外径側には、案内面36が設けられているため、保持器セグメント11bは、この案内面36によっても案内される。そうすると、保持器セグメント11bの径方向の位置をより安定させることができる。
Further, since the
ここで、隣接する保持器セグメント11cの突部16eから保持器セグメント11bに対して、周方向、すなわち、図7中の矢印Dで示す方向に荷重が加わる場合がある。このような場合であっても、保持器セグメント11cの突部16eと保持器セグメント11bの突部16dとが当接するため、ポケット35a、35bを形成する柱部37に荷重が加わることはない。そうすると、柱部37の変形や破損、また、ポケット35bに保持する円錐ころ34のロックを防止することができる。
Here, a load may be applied from the
次に、最初の保持器セグメント11aと最後の保持器セグメント11dとの間に配置される間座26の配置状態について説明する。図1は、図6においてIで示す部分の拡大断面図である。また、図8は、図1に示す部分を径方向外側、すなわち、外輪32側からみた概略図である。図1および図8を参照して、保持器セグメント11a等を順次当接するように連なって配置していくと、保持器セグメント11aと保持器セグメント11dとの間には、すき間39が生じる。
Next, the arrangement state of the
このすき間39の周方向の寸法は、温度上昇に伴う保持器セグメント11a〜11d等の熱膨張を考慮して、ある範囲内の寸法に設定されている。しかし、このようなすき間39の寸法は、各保持器セグメント11a〜11d等の周方向の寸法誤差が累積されている。したがって、すき間39の寸法を設定された範囲内とするのは、非常に困難である。
The dimension in the circumferential direction of the
ここで、保持器セグメント11dの突部16f、16g側の端面21f、21gと、間座26の端部27a、27bの一方側の端面29a、29bとが当接するように、間座26を配置させる。この場合、間座26の端部27a、27bは、保持器セグメント11aの突部16a、16bおよび保持器セグメント11dの突部16f、16gに挟まれた形になる。
Here, the
このように構成することにより、保持器セグメント11aと間座26との間に生じる周方向の最後すき間40の寸法を、容易に設定された範囲にすることができる。ここで、最後すき間とは、保持器セグメント11a〜11d等を円周上にすき間なしに配置し、さらに、最後の保持器セグメント11dと間座26とをすき間なしに配置したときに、最初の保持器セグメント11aと、最初の保持器セグメント11aと最後の保持器セグメント11dとの間に配置された間座26との最大すき間をいう。保持器セグメント11aの連結部15aを通る円のうち、もっとも径の小さい円上のすき間39の寸法を寸法C、端部27aの寸法を寸法A、最後すき間40の寸法を寸法Bとすると、端部27aの寸法Aは、保持器セグメント11aと保持器セグメント11dとの間に間座26が配置されたときに、最後すき間40の寸法Bが、設定された範囲となるように、任意に定められる。ここで、寸法Bを設定された範囲にするには、たとえば、寸法Cに合わせて端部27aを周方向に削ってもよいし、様々な寸法Aを有する間座26を予め製造しておき、寸法Cに合わせて、間座26を選択して配置させるようにしてもよい。
By comprising in this way, the dimension of the
このように構成することにより、最初の保持器セグメント11aと最後の保持器セグメント11dとの間に間座26が配置される円錐ころ軸受31は、保持器セグメント11a〜11d等の周方向の寸法誤差に関わらず、保持器セグメント11a、11dの間の最後すき間40を、設定された範囲にすることができる。そうすると、保持器セグメント11a〜11d等を高精度に製造する必要がなくなり、保持器セグメント11a〜11d等の生産性が向上する。また、これに伴って、円錐ころ軸受31の生産性も向上する。
With this configuration, the tapered
ここで、最適な最後すき間40の周方向の寸法は、保持器セグメント11aの連結部15aを通る円の円周の0.15%以上であり、円錐ころ34の軸方向の最大ころ径未満とする。
Here, the optimal circumferential dimension of the
最後すき間の周方向の寸法が、円周の0.15%以下であると、保持器セグメント11a〜11d等が熱膨張した場合に、保持器セグメント11aと間座26との間に設けられた最後すき間40がなくなり、保持器セグメント11a〜11d等に周方向の多大な応力が発生するおそれがあるためである。また、最後すき間の周方向の寸法が、円錐ころ34の軸方向の最大ころ径以上となると、隣接する保持器セグメント11a〜11d等の間に保持された円錐ころ34の軸方向の配置が不安定となり、案内不良を引き起こすおそれがあるためである。
When the circumferential dimension of the last gap is 0.15% or less of the circumference, the
ここで、上記した間座26に含まれる中央部28の周方向の寸法は、端部27a、27bの周方向の寸法よりも小さく構成されていたが、これに限らず、中央部28を周方向に膨出させ、中央部28の周方向の寸法を、端部27a、27bの周方向の寸法よりも大きくしてもよい。
Here, the circumferential dimension of the
図9は、この場合における間座41の斜視図である。図9を参照して、間座41は、軸方向の両端に位置する端部42a、42bと、両端部42a、42b間に位置する中央部43とを有する。中央部43には、周方向両側から周方向に膨出し、保持器セグメント11aの一対の突部16a、16bおよび保持器セグメント11dの一対の突部16f、16gの間に受け入れられる形状の周方向膨出部44が設けられている。また、径方向の外径側および内径側の面上には、周方向に貫通する溝45a、45bが設けられている。
FIG. 9 is a perspective view of the
図10は、間座41を保持器セグメント11a、11dの間に配置した場合の径方向外側からみた図である。図10を参照して、間座41は、最初の保持器セグメント11aと最後の保持器セグメント11dとの間に配置される。ここで、間座41に設けられた周方向膨出部44は、保持器セグメント11aの突部16a、16bおよび保持器セグメント11dの一対の突部16f、16gの間に受け入れられる。
FIG. 10 is a view from the radially outer side when the
このような構成の間座41は、軸方向に移動しようとしても、周方向膨出部44が一対の突部16a、16bおよび一対の突部16f、16gに拘束されて、軸方向の移動が規制される。したがって、間座41の軸方向の変位を抑制することができる。
Even if the
なお、ここで、周方向膨出部44は、中央部43の周方向の両側から膨出した形状としたが、これに限らず、中央部43の周方向の一方の側から、膨出した形状とすることにしてもよい。
Here, the circumferential bulging
なお、上記の実施の形態においては、保持器セグメント11a等は、ころを収容するポケットを3つ有することにしたが、これに限らず、4つ以上のポケットを有することにしてもよい。図11(A)および図11(B)は、この場合における保持器セグメントの径方向断面図である。図11(A)を参照して、保持器セグメント51は、4つのポケット52a、52b、52c、52dを形成するように軸に沿う方向に延びる複数の柱部53と、柱部53を連結するように周方向に延びる一対の連結部54と、軸方向の両端に位置し、連結部54から連なって周方向に突出する一対の突部55a、55bとを含む。柱部53の内径側および外径側には、保持器セグメント51を案内するための案内面56が設けられている。また、図11(B)を参照して、保持器セグメント61は、5つのポケット62a、62b、62c、62d、62eを形成するように、軸に沿う方向に延びる複数の柱部63と、柱部63を連結するように周方向に延びる一対の連結部64と、軸方向の両端に位置し、連結部54から連なって周方向に突出する一対の突部65a、65bとを含む。柱部63の内径側および外径側には、保持器セグメント61を案内するための案内面66が設けられている。このような構成の保持器セグメント51、61は、案内面56、66が設けられたポケット52a等を多く有するため、より安定して径方向に配置される。
In the above embodiment, the
なお、上記の実施の形態においては、間座26等の外径面および内径面上に、周方向に貫通する溝30a、30b等を設けたが、これに限らず、外径面または内径面上のいずれか一方の面上に溝30a等を設けることにしてもよいし、中央部28等の径方向の中央部を周方向に貫通することにしてもよい。この場合、保持器セグメント11a、11dに設けられた溝19、20等と間座26等に設けられる溝30a等との径方向の位置を合わせることにより、より効率的に潤滑剤を流動させることができる。
In the above-described embodiment, the
図12は、この発明の一実施形態に係るトンネル掘削機の回転軸支持構造を示す概略図である。図12を参照して、トンネル掘削機の回転軸支持構造71は、土砂を掘削するカッター72を備えたカッターヘッド73と、一方端にカッターヘッド73が備えられ、カッターヘッド73とともに回転する回転軸74と、固定部材77に組み込まれ、リング部材78を介して回転軸74を回転自在に支持する複列円錐ころ軸受81とを含む。回転軸74を支持する複列円錐ころ軸受81は、上述した円錐ころ軸受を複列とした構成である。カッターヘッド73および回転軸74は、その全体がカッターヘッド支持部75によっても支持されている。
FIG. 12 is a schematic view showing a rotary shaft support structure of a tunnel excavator according to one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 12, the rotary
モータ76によって回転軸74は回転を加えられ、その一方端に備えられたカッターヘッド73が回転する。そうすると、カッターヘッド73の先端に備えられた複数のカッター72が、前方の切羽を掘削する。このようにして前方の切羽を掘削しながら、トンネル掘削機を進行させ、トンネルを形成する。掘削された土砂は、進行方向に対して後方に搬出され、除去される。
The
回転軸74を支持する複列円錐ころ軸受81については、硬い岩盤等を破砕する際に生じる大きなスラスト荷重やモーメント荷重を受ける必要がある。そうすると、複列円錐ころ軸受81も大型にする必要がある。ここで、複列円錐ころ軸受81を上記した円錐ころ軸受から構成することにより、保持器の生産性、取扱い性、組み立て性が良好となる。したがって、複列円錐ころ軸受81の生産性が向上し、このような複列円錐ころ軸受81を含むトンネル掘削機の回転軸支持構造の生産性が良好になる。なお、保持器が分割されているため、外輪等、軌道輪の変形に沿うこともできる。
The double row tapered
ここで、複列円錐ころ軸受81内への掘削された土砂の侵入を防止するため、複列円錐ころ軸受81に、シールを設けてもよい。図13は、上記した複列円錐ころ軸受81の一部を示す断面図である。図13を参照して、複列円錐ころ軸受81は、外輪82と、小径側端面を対向するように配置された左右の内輪83a、83bと、左右の内輪83a、83bの間に配置された内輪間座86と、外輪82と左右の内輪83a、83bとの間に配置された複数の円錐ころ84a、84bと、左右の列において、複数の円錐ころ84a、84bを保持するポケットを有し、外輪82と左右の内輪83a、83bとの間で周方向に順次連ねて配置される複数の保持器セグメント85a、85bと、左右の列において、周方向に連ねた最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に配置される間座(図示せず)とを備える。外輪82と左右の内輪83a、83bとの間には、複列円錐ころ軸受81内への土砂の侵入を防止するシール91が設けられている。なお、ここでは、内輪83a側に設けられるシール91について説明するが、内輪83b側に設けられるシール91についても同様の構成であるため、その説明を省略する。
Here, in order to prevent intrusion of excavated earth and sand into the double row tapered
シール91は、環状であり、断面略L字状であって剛性を有する芯金部92と、芯金部92に取り付けられ、弾性を有するゴム部93と、内径側に収縮可能なスプリング94とを備える。ゴム部93には、一方の内輪83aと適当な圧力でニップするリップ部95が設けられており、スプリング94は、リップ部95の外径側に配置される。芯金部92は、ゴム部93に設けられたリップ部95が、内輪83aの大鍔87側の外径面88とニップするよう、外輪82の一方端部89の内径面90に装着される。リップ部95は、スプリング94によって、内輪83aとのニップ状態を維持される。このようにして、シール91により、複列円錐ころ軸受81はシールされる。
The
このように構成することにより、カッター72によって掘削され、後方に搬送された土砂や泥水等の複列円錐ころ軸受81内への侵入を防止することができる。そうすると、土砂や泥水等の侵入による軸受部材の破損等を防止することができるため、複列円錐ころ軸受81を長寿命とすることができる。したがって、このような複列円錐ころ軸受81を備えるトンネル掘削機の回転軸支持構造についても、長寿命を実現することができる。
By comprising in this way, the penetration | invasion in the double row tapered
なお、複列円錐ころ軸受内への土砂等の侵入を防止するシールは、複列円錐ころ軸受の外部側に設けてもよいし、左右の内輪のうち、いずれか一方にのみ設けられていてもよい。また、シールを複数配置して、土砂等の浸入をさらに効率的に防止してもよい。 The seal for preventing the entry of earth and sand into the double row tapered roller bearing may be provided on the outer side of the double row tapered roller bearing, or provided on only one of the left and right inner rings. Also good. Further, a plurality of seals may be arranged to prevent the intrusion of earth and sand etc. more efficiently.
また、上記の実施の形態においては、複列円錐ころ軸受は、内輪の小径側端面が対向するように構成された複列円錐ころ軸受であったが、これに限らず、大径側端面が対向する構成であってもよいし、2列以上であってもよい。また、単列の円錐ころ軸受であってもよい。 In the above embodiment, the double-row tapered roller bearing is a double-row tapered roller bearing configured so that the small-diameter side end faces of the inner ring face each other. The structure which opposes may be sufficient and two or more rows may be sufficient. Further, it may be a single row tapered roller bearing.
また、上記の実施の形態においては、保持器セグメントは、周方向に突出する突部を有することにしたが、これに限らず、突部を有さないタイプ、すなわち、周方向外側に柱部が配置される構成の保持器セグメントについても、適用される。 In the above embodiment, the cage segment has a protrusion protruding in the circumferential direction. However, the present invention is not limited to this, and a type having no protrusion, that is, a column part on the outer side in the circumferential direction. The present invention is also applied to a cage segment having a configuration in which is arranged.
なお、上記した円錐ころ軸受に含まれる間座等は、小型であり、かつ、単純形状であるため、その材質をエンジニアプラスチック等の樹脂製とし、射出成型等することによって、容易に製造することができる。こうすることにより、さらに生産性が良好となる。 The spacers etc. included in the tapered roller bearing described above are small and have a simple shape. Therefore, the material is made of resin such as engineer plastic and can be easily manufactured by injection molding or the like. Can do. By doing so, productivity is further improved.
なお、上記の実施の形態においては、保持器セグメント等に収容されるころとして、円錐ころを用いたが、これに限らず、円筒ころや針状ころ、棒状ころ等を用いてもよい。 In the above embodiment, the tapered roller is used as the roller accommodated in the cage segment or the like. However, the present invention is not limited to this, and a cylindrical roller, a needle roller, a rod roller, or the like may be used.
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。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, this invention is not limited to the thing of embodiment shown in figure. Various modifications and variations can be made to the illustrated embodiment within the same range or equivalent range as the present invention.
この発明に係るトンネル掘削機の回転軸支持構造は、ころ軸受の生産性を向上することができるため、良好な生産性が要求される場合に、有効に利用できる。 Since the rotary shaft support structure for a tunnel excavator according to the present invention can improve the productivity of the roller bearing, it can be effectively used when good productivity is required.
11a,11b,11c,11d,51,61,85a,85b 保持器セグメント、12a,12b,12c,34,84a,84b 円錐ころ、13a,13b,13c,35a,35b,52a,52b,52c,52d,62a,62b,62c,62d,62e ポケット、14a,14b,14c,14d,37,53,63 柱部、15a,15b,15c,15d,54,64 連結部、16a,16b,16c,16d,16e,16f,16g,55a,55b,65a,65b 突部、17a,17b,17c,17d,18a,18b,18c,18d,36,56,66 案内面、19,20,30a,30b,45a,45b 溝、21a,21b,21c,21d,21e,21f,21g,29a,29b 端面、22 PCD、26,41 間座、27a,27b,42a,42b 端部、28,43 中央部、31 円錐ころ軸受、32,82 外輪、33,83a,83b 内輪、39 すき間、40 最後すき間、44 周方向膨出部、71 トンネル掘削機の回転軸支持構造、72 カッター、73 カッターヘッド、74 回転軸、75 カッターヘッド支持部、76 モータ、77 固定部材、78 リング部材、81 複列円錐ころ軸受、86 内輪間座、87 大鍔、88 外径面、89 一方端部、90 内径面、91 シール、92 芯金部、93 ゴム部、94 スプリング、95 リップ部。 11a, 11b, 11c, 11d, 51, 61, 85a, 85b Cage segment, 12a, 12b, 12c, 34, 84a, 84b Tapered rollers, 13a, 13b, 13c, 35a, 35b, 52a, 52b, 52c, 52d , 62a, 62b, 62c, 62d, 62e Pocket, 14a, 14b, 14c, 14d, 37, 53, 63 Column part, 15a, 15b, 15c, 15d, 54, 64 Connecting part, 16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f, 16g, 55a, 55b, 65a, 65b Projection, 17a, 17b, 17c, 17d, 18a, 18b, 18c, 18d, 36, 56, 66 Guide surface, 19, 20, 30a, 30b, 45a, 45b groove, 21a, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f, 21g, 29a, 29b end face 22 PCD, 26, 41 spacer, 27a, 27b, 42a, 42b end, 28, 43 center, 31 tapered roller bearing, 32, 82 outer ring, 33, 83a, 83b inner ring, 39 clearance, 40 last clearance, 44 Circumferential bulging part, 71 Rotary shaft support structure of tunnel excavator, 72 cutter, 73 cutter head, 74 rotary shaft, 75 cutter head support part, 76 motor, 77 fixing member, 78 ring member, 81 double row conical roller bearing 86, inner ring spacer, 87 large collar, 88 outer diameter surface, 89 one end, 90 inner diameter surface, 91 seal, 92 cored bar portion, 93 rubber portion, 94 spring, 95 lip portion.
Claims (5)
一方端に前記カッターヘッドが備えられ、カッターヘッドとともに回転する回転軸と、
固定部材に組み込まれ、前記回転軸を回転自在に支持するころ軸受とを含むトンネル掘削機の回転軸支持構造であって、
前記ころ軸受は、外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪との間に配置される複数のころと、前記ころを保持するポケットを有し、前記外輪と前記内輪との間で周方向に順次連ねて配置される複数の保持器セグメントと、周方向に連ねた最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に配置される間座とを備える、トンネル掘削機の回転軸支持構造。 A cutter head equipped with a cutter for excavating earth and sand;
The cutter head is provided at one end, and a rotating shaft that rotates together with the cutter head;
A rotary shaft support structure for a tunnel excavator including a roller bearing incorporated in a fixed member and rotatably supporting the rotary shaft,
The roller bearing has an outer ring, an inner ring, a plurality of rollers disposed between the outer ring and the inner ring, and a pocket for holding the roller, and is arranged in a circumferential direction between the outer ring and the inner ring. A rotary shaft support structure for a tunnel excavator comprising a plurality of cage segments arranged in series and a spacer arranged between a first cage segment and a last cage segment arranged in a circumferential direction. .
前記間座は、前記最初の保持器セグメントに設けられた一対の突部の周方向の端面および前記最後の保持器セグメントに設けられた一対の突部の周方向の端面と当接する、請求項1または2に記載のトンネル掘削機の回転軸支持構造。 The cage segment is provided with a pair of protrusions located at both ends in the axial direction and protruding in the circumferential direction,
The spacer is in contact with a circumferential end surface of a pair of protrusions provided on the first cage segment and a circumferential end surface of a pair of projections provided on the last cage segment. 3. A rotary shaft support structure for a tunnel excavator according to 1 or 2.
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