JP2007263305A - 軸受組み込み冶具、円錐ころ軸受、円錐ころ軸受の組み込み方法および風力発電機の主軸支持構造 - Google Patents

軸受組み込み冶具、円錐ころ軸受、円錐ころ軸受の組み込み方法および風力発電機の主軸支持構造 Download PDF

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Abstract

【課題】円錐ころ軸受の組み込み性を良好にした軸受組み込み冶具を提供する。
【解決手段】軸受組み込み冶具は、内輪４３ａと、外輪４２と、円錐ころ４４ａと、円錐ころ４４ａを保持するポケットを形成するように軸に沿う方向に延びる複数の柱部、およびこの複数の柱部を連結するように周方向に延びる連結部を有し、外輪４２および内輪４３ａ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４５ａとを組み合わせた円錐ころ軸受を、上下方向に延びる回転軸４７に組み込むのに使用される。ここで、軸受組み込み冶具は、内輪４３ａおよび外輪４２を、その組み合わせ状態を維持したままで連結固定する固定部材５１を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、軸受組み込み冶具、円錐ころ軸受、円錐ころ軸受の組み込み方法および風力発電機の主軸支持構造に関し、特に、大型の円錐ころ軸受を組み立てる際に使用される軸受組み込み冶具、大型の円錐ころ軸受、その組み込み方法および大型の風力発電機の主軸支持構造に関するものである。
ころ軸受は、一般的には、外輪と、内輪と、外輪および内輪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。
風を受けるためのブレードが取り付けられた風力発電機の主軸を支持するころ軸受については、大きな荷重を受ける必要があるため、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。このような場合、各部材を分割可能とすると、生産や組み立てが容易となる。
ここで、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１６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１６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。
図１７は、図１６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１６および図１７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、周方向の最も外側にある柱部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。
ヨーロッパ特許公報ＥＰ１４０８２４８Ａ２
一般に、大型の円錐ころ軸受を上下方向に延びる回転軸に組み込む際には、まず、内輪の大径側端面を下向きにして配置し、内輪の軌道面上に、円錐ころおよび保持器を配置する。そして、円錐ころおよび保持器が配置された内輪をクレーン等で吊り上げて、回転軸に組み込む。
ここで、内輪の小径側端面を下向きにして吊り下げた場合、円錐ころおよび保持器が、内輪から脱落してしまうことになる。このような場合、環状の一つの部品から構成される保持器については、内輪および保持器を連結固定することにより、円錐ころ等の脱落を防止することができる。しかし、上記した保持器セグメントは、周方向に分割されており、各々が独立した部材である。そうすると、円錐ころ等の脱落を防止するためには、内輪および各保持器セグメントを連結固定しなければならず、多大な労力が生じる。その結果、円錐ころおよび保持器が配置された内輪を回転軸に組み込むことが困難となり、円錐ころ軸受の生産性を悪化させてしまうことになる。
この発明の目的は、円錐ころ軸受の組み込み性を良好にした軸受組み込み冶具を提供することである。
この発明の他の目的は、組み込み性が良好な円錐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、組み込み性が良好な円錐ころ軸受の組み込み方法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。
この発明に係る軸受組み込み冶具は、内輪と、外輪と、円錐ころと、円錐ころを保持するポケットを形成するように軸に沿う方向に延びる複数の柱部、およびこの複数の柱部を連結するように周方向に延びる連結部を有し、外輪および内輪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を組み合わせた円錐ころ軸受を、上下方向に延びる回転軸に組み込むのに使用される。ここで、軸受組み込み冶具は、内輪および外輪を、その組み合わせ状態を維持したままで連結固定する固定部材を備える。
このように構成することにより、軸受組み込み冶具に備えられる固定部材によって、内輪および外輪が、その組み合わせ状態を維持したままで、連結固定される。そうすると、内輪および外輪の間に配置される複数の円錐ころおよび複数の円錐ころを保持する複数の保持器セグメントの配置も安定させることができる。したがって、内輪の小径側端面を下向きにして吊り上げた場合でも、円錐ころおよび保持器セグメントは、内輪から脱落することはない。その結果、回転軸への組み込み性が良好になる。
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一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。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。
好ましくは、固定部材は、内輪に固定され径方向に延びる第一部分と、第一部分の外方端部から軸方向に延び、外輪に固定される第二部分とを含む。このように構成することにより、固定部材の第一および第二部分によって、内輪および外輪を、確実に、連結固定することができる。また、このような形状は、比較的単純な形状であるため、安価に製造することができる。
さらに好ましくは、固定部材は、第一部分を内輪に固定するボルトと、第二部分を外輪に固定する固定棒とを備える。こうすることにより、ボルトおよび固定棒により、より容易に、かつ、確実に、固定部材と内輪、外輪とを連結固定することができる。
さらに好ましくは、固定棒は、その一方端部に吊り下げ線連結用の円環部を含む。こうすることにより、円環部に連結された吊り下げ線によって、固定部材に固定された内輪および外輪を吊り上げることができる。
この発明の他の局面においては、円錐ころ軸受は、固定部材の一方端と連結固定される一方端連結部を含む内輪と、固定部材の他方端と連結固定される他方端連結部を含む外輪と、円錐ころと、円錐ころを保持するポケットを形成するように軸に沿う方向に延びる複数の柱部、およびこの複数の柱部を連結するように周方向に延びる連結部を有し、外輪および内輪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を備える。
このような円錐ころ軸受は、内輪に設けられた一方端連結部および外輪に設けられた他方端連結部を利用して、容易に、かつ、確実に、固定部材と内輪、外輪とを連結固定することができる。
この発明のさらに他の局面においては、円錐ころ軸受の組み込み方法は、内輪と、外輪と、円錐ころと、円錐ころを保持するポケットを形成するように軸に沿う方向に延びる複数の柱部、およびこの複数の柱部を連結するように周方向に延びる連結部を有し、外輪および内輪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を組み合わせた円錐ころ軸受を、上下方向に延びる回転軸に組み込む円錐ころ軸受の組み込み方法である。ここで、円錐ころ軸受の組み込み方法は、内輪および外輪を、その組み合わせ状態を維持したままで連結固定する固定部材を準備し、内輪および外輪の間に複数の円錐ころおよび複数の保持器セグメントを配置して円錐ころ軸受を形成し、円錐ころ軸受に含まれる内輪および外輪を固定部材によって連結固定し、内輪および外輪を連結固定した円錐ころ軸受を吊り上げて回転軸に組み込む。
このように構成することにより、固定部材によって、内輪および外輪を、その組み合わせ状態を維持したまま連結固定することができるため、内輪および外輪の間に配置された円錐ころおよび保持器セグメントを脱落させることなく、円錐ころ軸受を吊り上げることができる。したがって、容易に、かつ、確実に、円錐ころ軸受を回転軸に組み込むことができる。
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、風力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、ハウジングに組み込まれ、主軸を回転自在に支持する円錐ころ軸受とを有する。ここで、円錐ころ軸受は、固定部材の一方端と連結固定される一方端連結部を含む内輪と、固定部材の他方端と連結固定される他方端連結部を含む外輪と、円錐ころと、円錐ころを保持するポケットを形成するように軸に沿う方向に延びる複数の柱部、およびこの複数の柱部を連結するように周方向に延びる連結部を有し、外輪および内輪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を備える。
このような風力発電機の主軸支持構造は、組み込み性が良好な円錐ころ軸受を含むため、生産性が良好である。
この発明によれば、軸受組み込み冶具に備えられる固定部材によって、内輪および外輪が、その組み合わせ状態を維持したままで、連結固定される。そうすると、内輪および外輪の間に配置される複数の円錐ころおよび複数の円錐ころを保持する複数の保持器セグメントの配置も安定させることができる。したがって、内輪の小径側端面を下向きにして吊り上げた場合でも、円錐ころおよび保持器セグメントは、内輪から脱落することはない。その結果、回転軸への組み込み性が良好になる。
また、このような円錐ころ軸受は、内輪に設けられた一方端連結部および外輪に設けられた他方端連結部を利用して、容易に、かつ、確実に、固定部材によって、内輪と外輪とを連結固定することができる。
また、このような円錐ころ軸受の組み込み方法は、固定部材によって、内輪および外輪を、その組み合わせ状態を維持したまま連結固定することができるため、内輪および外輪の間に配置された円錐ころおよび保持器セグメントを脱落させることなく、円錐ころ軸受を吊り上げることができる。したがって、容易に、かつ、確実に、円錐ころ軸受を回転軸に組み込むことができる。
また、このような風力発電機の主軸支持構造は、組み込み性が良好な円錐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２は、この発明の一実施形態に係る円錐ころ軸受に含ま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。
図２、図３および図４を参照して、まず、円錐ころ軸受に含ま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、一つの環状の保持器を、少なくともころを収容する一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形状である。保持器セグメント１１ａは、円錐ころ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを保持するポケット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〜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。
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〜１２ｃ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〜１２ｃ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。
ポケット１３ａ〜１３ｃの周方向両側に位置する柱部１４ａ〜１４ｄの内径側および外径側には、ころを案内する案内面１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄが設けられている。このように構成することにより、保持器セグメントは、ころ案内となり、保持器セグメント１１ａの径方向への移動が規制される。柱部１４ａ〜１４ｄの外径側および内径側には、軸方向の中央部分において、径方向内側または外側に凹んだ形状で、周方向に貫通する油溝１９、２０が設けられている。この油溝１９、２０により、潤滑剤の循環が良好になる。
次に、この発明の一実施形態に係る円錐ころ軸受に含まれ、周方向に連なる保持器セグメント１１ａ等の周方向のすき間の寸法を調整する間座について説明する。図５は、円錐ころ軸受に含まれる間座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に含まれる一対の連結部１５ａ、１５ｂの軸方向の間隔と同じである。また、中央部２８の内径面側および外径面側には、周方向に貫通する油溝３０ａ、３０ｂが設けられている。
次に、上記した保持器セグメント１１ａおよび間座２６を含む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。また、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。ここで、保持器セグメント１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ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。
図６および図７を参照して、円錐ころ軸受３１は、外輪３２と、内輪３３と、円錐ころ３４と、複数の保持器セグメント１１ａ〜１１ｄと、間座２６とを備える。保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ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、形成されるポケット３５ａに円錐ころ３４が配置される。
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８は、図６においてＶＩＩＩで示す部分の拡大断面図である。図６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き、保持器セグメント１１ａと保持器セグメント１１ｄとの間に生じたすき間３９に、間座２６を配置させる。こうすることにより、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。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。
なお、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。このようにして配置したときに、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たすき間を、間座によって、適正なすき間寸法となるように調整する。間座は、ころを収容するポケットを有さないものであり、少なくともころを収容する一つのポケットを有する保持器セグメントとは、異なるものである。
ここで、上記した円錐ころ軸受３１を複列円錐ころ軸受とした場合において、複列円錐ころ軸受を回転軸に組み込む際の円錐ころ軸受の組み込み方法について説明する。なお、ここでは、複列円錐ころ軸受のうち、２つの内輪の小径側端面が互いに対向するように配置された複列円錐ころ軸受の組み込み方法について説明する。
まず、複列円錐ころ軸受の構成について説明する。図９は、この発明の一実施形態に係る複列円錐ころ軸受を示す断面図である。図９を参照して、複列円錐ころ軸受４１は、外輪４２と、小径側端面４８ａ、４８ｂが互いに対向するように配置された２つの内輪４３ａ、４３ｂと、外輪４２およびそれぞれの内輪４３ａ、４３ｂの間に配置される複数の円錐ころ４４ａ、４４ｂと、それぞれの円錐ころ４４ａ、４４ｂを保持する複数の保持器セグメント４５ａ、４５ｂと、内輪４３ａと内輪４３ｂとの間に配置される内輪間座４６とを備える。
２つの内輪４３ａ、４３ｂのうち、一方の内輪４３ａの大径側端面４９ａ側には、一方端連結部として、ボルトに螺合するねじ穴５８が設けられている。このねじ穴５８についても、円周方向に複数設けられている。また、外輪４２には、他方端連結部として、一方の端面５０ａから他方の端面５０ｂに向かって軸方向に貫通する外輪貫通穴５９が設けられている。なお、外輪貫通穴５９は、円周方向に複数設けられている。なお、複列円錐ころ軸受４１は、一方の内輪４３ａを他方の内輪４３ｂの上方に配置した構成である。
図１０は、上記した複列円錐ころ軸受４１を、回転軸４７に組み込む際の手順の概略を示すフローチャートである。図９および図１０を参照して、この発明の一実施形態に係る複列円錐ころ軸受４１の組み込み方法について説明する。まず、一方の内輪４３ａの大径側端面４９ａを下向きにして、内輪４３ａの軌道面上に、保持器セグメント４５ａによって保持された円錐ころ４４ａを複数配置する。この場合、上記したように複数の保持器セグメント４５ａ、４５ｂを周方向に連ねるように、内輪４３ａの軌道面上に配置する。さらに、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、間座（図示せず）を配置する。なお、他方の内輪４３ｂについても同様に、円錐ころ４４ｂ、保持器セグメント４５ｂおよび間座を配置する。
円錐ころ４４ｂ等を配置した内輪４３ｂについては、大径側端面４９ｂを下向きにして、回転軸４７に組み込む。この場合、円錐ころ４４ｂは、内輪４３ｂの大鍔に引っ掛ることになるため、組み込み時において、円錐ころ４４ｂ、保持器セグメント４５ｂ、間座が脱落するおそれはない。その後、内輪４３ｂの小径側端面４８ｂ側に、内輪間座４６を組み込む。
円錐ころ４４ａ等を配置した内輪４３ａについては、円錐ころ４４ａの転動面に、外輪４２の軌道面を当接するように、外輪４２を配置して、円錐ころ軸受を形成する（図１０（Ａ））。
次に、固定部材を使用して、内輪４３ａと外輪４２とを含む円錐ころ軸受のうち、内輪４３ａおよび外輪４２を、その組み合わせ状態を維持したまま連結固定する（図１０（Ｂ））。ここで、まず、内輪４３ａと外輪４２とを連結固定する固定部材の構成について説明する。図１１は、この発明の一実施形態に係る軸受組み込み冶具に含まれる固定部材を示した図である。図９および図１１を参照して、固定部材５１は、内輪４３ａの大径側端面４９ａに固定され径方向に延びる第一部分５２と、第一部分５２の外方端部から軸方向に延び、外輪４２の内輪４３ａ側の端面５０ａに固定される第二部分５３とを備える。第一部分５２には、一方端連結部としてのねじ穴５８を露出させる第一の固定部材貫通穴５４が設けられている。また、第二部分５３には、他方端連結部としての外輪貫通穴５９を露出させる第二の固定部材貫通穴５５が設けられている。なお、固定部材５１は、断面略Ｌ字状である。このような形状は、比較的単純な形状であるため、安価に製造することができる。また、第一の固定部材貫通穴５４は、軸受の径方向に長く延びる長穴である。
図１は、図１１において示した固定部材５１を、内輪４３ａの大径側端面４９ａおよび外輪４２の一方の端面５０ａに連結固定した時の断面図である。また、図１２は、図１に示す固定部材５１を、軸方向、すなわち、図１における矢印ＸＩＩの方向から見た図である。なお、図１においては、内輪４３ａの小径側端面４８ａを下向きにした状態を表している。
図１、図１１および図１２を参照して、内輪４３ａは、固定部材５１の第一部分５２のうち、第二部分５３が延在する側の面５６と、大径側端面４９ａとを当接させるようにして連結固定される。この場合、固定部材５１側から、ボルト６１を、第一の固定部材貫通穴５４に挿通させて、ねじ穴５８に螺合させることによって連結固定される。外輪４２は、固定部材５１の第二部分５３のうち、第一部分５２の外方端部から軸方向に延びる側の面５７と、内輪４３ａ側の端面５０ａとを当接させるようにして連結固定される。この場合、固定棒６２を、第二の固定部材貫通穴５５および外輪貫通穴５９に挿通させて、固定部材５１側の突き出た一方の端部６０ａを、止め具６３ａによって止め、他方の端面５０ｂ側に突き出た他方の端部６０ｂを、ナット６３ｂによって止めることにより連結固定される。
このようにすることにより、外輪４２および内輪４３ａの組み合わせ状態を維持したまま、外輪４２および内輪４３ａを連結固定することができる。そうすると、外輪４２および内輪４３ａの間に配置される複数の円錐ころ４４ａ、複数の保持器セグメント４５ａ、間座についても、その配置を安定させることができる。
なお、固定棒６２の固定部材５１側に突き出た一方の端部６０ａ側には、吊り上げ線であるワイヤーを連結可能な円環部６４が設けられている。
ここで、第一の固定部材貫通穴５４は、軸受の径方向に長く延びる長穴であるため、内輪４３ａに設けられたねじ穴５８の径方向の位置や、円錐ころ４４ａの形状、大きさ等により、固定部材５１の取り付け位置を調整して、固定することができる。また、このような位置で固定部材５１と内輪４３ａ、外輪４２を固定することにより、組み込み時において、固定部材５１が、回転軸４７等と干渉することはない。
このようにして、複数の固定部材５１を円錐ころ軸受に取り付けて、内輪４３ａと外輪４２とを連結固定する。この場合、内輪４３ａおよび外輪４２には、ねじ穴５８や外輪貫通穴５９が複数設けられているため、吊り上げ状態や円錐ころ軸受の重量等によって、適当な位置に適当な数の固定部材５１を取り付け、内輪４３ａおよび外輪４２を連結固定する。
その後、固定棒６２の円環部６４に、吊り下げ用のワイヤー６５を取り付け、円錐ころ軸受を吊り上げる（図１０（Ｃ））。図１３は、この場合の円錐ころ軸受の吊り上げ状態を示す図である。図１３を参照して、複数の固定棒６２の円環部６４に連結されたワイヤー６５は、その一方端をクレーン（図示せず）の端部に設けられたフック６６に取り付けられる。クレーンによって、円錐ころ軸受は、上方に吊り上げられる。
吊り上げられた円錐ころ軸受は、予め回転軸４７に組み込まれている他方の内輪４３ｂ上に下ろされて配置される。具体的には、内輪４３ｂの軌道面上に配置された円錐ころ４４ｂの転動面と、外輪４２の他方の軌道面とが当接するように配置される（図１０（Ｄ））。
このようにして複列円錐ころ軸受４１を回転軸４７に組み込むことにより、小径側端面４８ａを下向きして、円錐ころ軸受を吊り上げた場合であっても、保持器セグメント等が吊り上げ時において脱落するおそれがない。したがって、容易に、かつ、確実に、複列円錐ころ軸受４１を組み込むことができる。
この場合、固定部材５１やボルト６１等の軸受組み込み冶具は、複列円錐ころ軸受４１を回転軸４７に組み込んだ後においては、不要となるため、組み込み後において取り除く。
なお、上記の実施の形態においては、他方の内輪４３ｂを回転軸４７に組み込む際に、内輪４３ｂの軌道面上に複数の円錐ころ４４ｂ、保持器セグメント４５ｂおよび間座を配置した後、回転軸４７に組み込むことにしたが、これに限らず、まず、回転軸４７に内輪４３ｂを組み込んだ後、複数の円錐ころ４４ｂ、保持器セグメント４５ｂおよび間座を配置させてもよい。こうすることにより、内輪４３ｂの軌道面上に、確実に、円錐ころ４４ｂ等を配置させることができる。
図１４および図１５は、この発明の一実施形態に係る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円錐ころ軸受であって、固定部材の一方端と連結固定される一方端連結部を含む内輪と、固定部材の他方端と連結固定される他方端連結部を含む外輪と、円錐ころと、円錐ころを保持するポケットを形成するように軸に沿う方向に延びる複数の柱部、およびこの複数の柱部を連結するように周方向に延びる連結部を有し、外輪および内輪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を備える。
主軸支持軸受７５は、大きな風力を受けるブレード７７を一端に固定する主軸７６を支持するため、大きな荷重がかかることになり、軸受自体も大型にする必要がある。ここで、保持器を分割型とし、上記のような構成とすると、円錐ころ軸受を主軸７６に組み込む際に、一方端連結部および他方端連結部を利用し、軸受組み込み冶具を使用して組み込むことができ、内輪の小径側端面を下向きにして吊り上げた場合であっても、保持器セグメントが脱落するおそれがない。そうすると、風力発電機の主軸支持構造の生産性を良好にすることができる。
なお、上記の実施の形態においては、固定部材は、断面略Ｌ字状である一つの部材から構成されることにしたが、これに限らず、板状の二つの部材をＬ字状に組み合わせた構成としてもよい。こうすることにより、固定部材を構成する部材を、さらに単純な形状にすることができる。また、固定部材は、断面略Ｖ字状であってもよいし、断面略Ｕ字状であってもよい。また、内輪と外輪とを固定部材によって固定する際に、ねじ穴、外輪貫通穴、ボルト、固定棒等によって固定することにしたが、これに限らず、他の方法、たとえば、嵌め込み式の固定や接着式の固定によって、固定部材と内輪等とを固定することにしてもよい。また、固定部材と内輪等を固定する箇所を、上記した箇所以外の部分、たとえば、外輪の外径側に設けることにしてもよい。また、内輪側に吊り上げ線を連結することにしてもよい。
なお、上記の実施の形態においては、複列円錐ころ軸受として使用した場合について説明したが、これに限らず、単列の円錐ころ軸受として使用した場合についても適用される。また、円錐ころ軸受は、間座を含むことにしたが、これに限らず、このような間座を含まないタイプの円錐ころ軸受についても、適用される。
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。
この発明に係る軸受組み込み冶具は、円錐ころ軸受を吊り上げて組み込む際に、有効に利用される。
また、この発明に係る円錐ころ軸受は、良好な組み込み性が要求される場合に、有効に利用される。
また、この発明に係る円錐ころ軸受の組み込み方法は、円錐ころ軸受を吊り上げて組み込む際に、有効に利用される。
また、この発明に係る風力発電機の主軸支持構造は、大型の風力発電機の主軸支持構造に、有効に利用される。
固定部材により、内輪と外輪とを固定された円錐ころ軸受を示す断面図である。 この発明の一実施形態に係る円錐ころ軸受に含まれる保持器セグメントの斜視図である。 図２に示す保持器セグメントを、径方向に切断した場合の断面図である。 図２に示す保持器セグメントを、軸方向に切断した場合の断面図である。 円錐ころ軸受に含まれる間座を示す斜視図である。 複数の保持器セグメントおよび間座を周方向に配置した場合の円錐ころ軸受の概略断面図である。 隣接する保持器セグメントを示す拡大断面図である。 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間座を配置した場合の拡大断面図である。 この発明の一実施形態に係る複列円錐ころ軸受を示す断面図である。 この発明の一実施形態に係る円錐ころ軸受の組み込み方法の概略を示すフローチャートである。 この発明の一実施形態に係る固定部材を示す斜視図である。 円錐ころ軸受の一部を、図１中の矢印ＸＩＩの方向から見た図である。 円錐ころ軸受を吊り下げた状態を示す断面図である。 この発明に係る円錐ころ軸受を用いた風力発電機の主軸支持構造の一例を示す図である。 図１４に示す風力発電機の主軸支持構造の図解的側面図である。 従来における保持器セグメントの斜視図である。 図１６に示す保持器セグメントを、径方向に切断した場合の断面図である。
符号の説明
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，４５ａ，４５ｂ 保持器セグメント、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，３４，４４ａ，４４ｂ 円錐ころ、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，３５ａ ポケット、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ 柱部、１５ａ，１５ｂ 連結部、１６ａ，１６ｂ 突部、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ 案内面、１９，２０，３０ａ，３０ｂ 油溝、２１ａ，２１ｂ，５０ａ，５０ｂ 端面、２２ ＰＣＤ、２６ 間座、２７ａ，２７ｂ，６０ａ，６０ｂ 端部、２８ 中央部、３１ 円錐ころ軸受、３２，４２ 外輪、３３，４３ａ，４３ｂ 内輪、３９ すき間、４０ 最後すき間、４１ 複列円錐ころ軸受、４６ 内輪間座、４７ 回転軸、４８ａ，４８ｂ 小径側端面、４９ａ，４９ｂ 大径側端面、５１ 固定部材、５２ 第一部分、５３ 第二部分、５４ 第一の固定部材貫通穴、５５ 第二の固定部材貫通穴、５６，５７ 面、５８ ねじ穴、５９ 外輪貫通穴、６１ ボルト、６２ 固定棒、６３ａ 止め具、６３ｂ ナット、６４ 円環部、６５ ワイヤー、６６ フック、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 (7)

  1. 内輪と、外輪と、円錐ころと、前記円錐ころを保持するポケットを形成するように軸に沿う方向に延びる複数の柱部、およびこの複数の柱部を連結するように周方向に延びる連結部を有し、前記外輪および前記内輪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を組み合わせた円錐ころ軸受を、上下方向に延びる回転軸に組み込むのに使用される軸受組み込み冶具であって、
    前記内輪および前記外輪を、その組み合わせ状態を維持したままで連結固定する固定部材を備える、軸受組み込み冶具。
  2. 前記固定部材は、前記内輪に固定され径方向に延びる第一部分と、
    前記第一部分の外方端部から軸方向に延び、前記外輪に固定される第二部分とを含む、請求項１に記載の軸受組み込み冶具。
  3. 前記固定部材は、前記第一部分を前記内輪に固定するボルトと、前記第二部分を前記外輪に固定する固定棒とを備える、請求項２に記載の軸受組み込み冶具。
  4. 前記固定棒は、その一方端部に吊り下げ線連結用の円環部を含む、請求項３に記載の軸受組み込み冶具。
  5. 固定部材の一方端と連結固定される一方端連結部を含む内輪と、
    前記固定部材の他方端と連結固定される他方端連結部を含む外輪と、
    円錐ころと、
    前記円錐ころを保持するポケットを形成するように軸に沿う方向に延びる複数の柱部、およびこの複数の柱部を連結するように周方向に延びる連結部を有し、前記外輪および前記内輪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を備える、円錐ころ軸受。
  6. 内輪と、外輪と、円錐ころと、前記円錐ころを保持するポケットを形成するように軸に沿う方向に延びる複数の柱部、およびこの複数の柱部を連結するように周方向に延びる連結部を有し、前記外輪および前記内輪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を組み合わせた円錐ころ軸受を、上下方向に延びる回転軸に組み込む円錐ころ軸受の組み込み方法であって、
    内輪および外輪を、その組み合わせ状態を維持したままで連結固定する固定部材を準備し、
    内輪および外輪の間に複数の円錐ころおよび複数の保持器セグメントを配置して円錐ころ軸受を形成し、
    円錐ころ軸受に含まれる内輪および外輪を前記固定部材によって連結固定し、
    内輪および外輪を連結固定した円錐ころ軸受を吊り上げて回転軸に組み込む、円錐ころ軸受の組み込み方法。
  7. 風力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、ブレードとともに回転する主軸と、
    ハウジングに組み込まれ、前記主軸を回転自在に支持する円錐ころ軸受とを有する風力発電機の主軸支持構造であって、
    前記円錐ころ軸受は、固定部材の一方端と連結固定される一方端連結部を含む内輪と、前記固定部材の他方端と連結固定される他方端連結部を含む外輪と、円錐ころと、前記円錐ころを保持するポケットを形成するように軸に沿う方向に延びる複数の柱部、およびこの複数の柱部を連結するように周方向に延びる連結部を有し、前記外輪および前記内輪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を備える、風力発電機の主軸支持構造。
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