JP2009127647A - 旋回リング - Google Patents

Abstract

【課題】
旋回直径の大きな構造を容易に且つ低コストで生産することが可能な旋回リングを提供する。
【解決手段】
転動体の転走面が周方向に沿って複数形成された環状のリングと、前記転走面を転走する複数の転動体を介して前記リングに組付けられると共に当該リングの周方向に沿って移動自在な複数のスライドブロックと、前記リングの周方向に沿って互いに隣接するスライドブロックの間に配置されると共に、少なくとも前記リングの転走面を被覆し、前記スライドブロックと共にリング上を移動する複数のカバー体とから構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、固定構造物に対する可動構造物の旋回運動を可能とする旋回リングに関する。

例えば、風力発電装置においては、風車及びこの風車により回転駆動される発電機を収容したナセルがタワー上部に搭載されており、このナセルは風車が正面から風力を受けるよう、風向きに応じてタワーに対してヨー旋回（略水平面上の旋回）するように構成されている。

そして、前記ナセルをタワーに対してヨー旋回させる構造としては、複数のボール又はローラを介してインナーリングとアウターリングとを組み合わせた旋回軸受が使用されており、インナーリング又はアウターリングの一方がタワーに、他方がナセルに固定されるようになっている（特開２００７−１０７４１１）。

一方、パワーショベルやクレーンなどの建設機械においても、下部構造体であるトラックフレームに対して運転席やカウンタウェイトを備えた上部フレームが旋回可能に搭載されており、かかる旋回構造として前記旋回軸受が使用されている（特開２００５−６１５７４）。

前記旋回軸受は、内周面に沿って転動体の転走面が形成されたアウターリングと、アウターリング側の転走面に対向する転走面が外周面に形成されたインナーリングと、これらアウターリングとインナーリングとの間で荷重を受けながら転走する多数の転動体とから構成されている。転動体としてはボール又はローラのいずれを使用することも可能であるが、ボールではなくローラを使用する場合には、荷重によってインナーリングとアウターリングが分離することのないよう、１条の転走面に対してローラをクロスローラ構造で配置するか、あるいは転走面を複列とし、各転走面でローラの傾斜方向を異ならせる必要がある。
特開２００７−１０７４１１ 特開２００５−６１５７４

近年、前記風力発電装置は定格出力の増強を図るための大型化が進行しており、それに伴って風車直径が増大し、ナセルが大型化する傾向にある。このため、前記旋回構造に使用される旋回軸受も大径化が著しく、直径４ｍ以上の巨大な旋回軸受が必要とされるケースも発生している。

しかし、そのような巨大な旋回軸受のインナーリング及びアウターリングの生産には特殊な設備が必要であり、また、生産に適した大径の鋼材を調達しなければならないことから、生産コストが嵩むといった問題があった。更に、製品が大径化するほど鋼材の入手が困難となり、また、製品コストにおける素材費の割合が高くなることから、この点においても生産コストが嵩むものとなっていた。加えて、近年は地球温暖化問題との関係から、風力発電等の自然エネルギか注目されており、風力発電装置に対する需要が増大化する傾向にあるが、前述した大径の旋回軸受は短期間で大量に生産することはできず、需要に対して供給が追いつかないといった問題点があった。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、旋回直径の大きな構造を容易に且つ低コストで生産することが可能な旋回リングを提供することにある。

すなわち、本発明の旋回リングは、転動体の転走面が周方向に沿って複数形成された環状のリングと、前記転走面を転走する複数の転動体を介して前記リングに組付けられると共に当該リングの周方向に沿って移動自在な複数のスライドブロックと、前記リングの周方向に沿って互いに隣接するスライドブロックの間に配置されると共に、少なくとも前記リングの転走面を被覆し、前記スライドブロックと共にリング上を移動する複数のカバー体とから構成されている。

このような本発明の旋回リングは、リングとこのリングに沿って運動するスライドブロックとから構成されており、スライドブロックはリングの直径や必要とする負荷荷重に応じてその個数を適宜選択し、リングの円周上の任意の位置に配置することが可能である。このため、環状のアウターリングとインナーリングとを組み合わせていた従来の旋回軸受に比べ、生産に使用する鋼材の量を著しく減じることができ、生産コストの低減化を図ることが可能となる。

一方、複数のスライドブロックはリングの周方向に点在するので、リングに形成された転走面はスライドブロックによって常時被覆されることはなく、かかる転走面に対して外部から塵芥等が付着することが想定される。しかし、本発明では互いに隣接するスライドブロックの間にカバー体を配置し、少なくともリングの転走面がこのカバー体によって被覆されるように構成しているので、前記転走面が外部に対して露出することはなく、かかる転走面に対して塵芥などの異物が付着するのを防止することが可能である。しかも、前記カバー体はスライドブロックと共にリング上を移動するので、互いに隣接するスライドブロックの間隔を確保するスペーサとしても機能するものであり、カバー体それ自体はリングの周方向に沿って一定の円弧長で形成すれば良いものであるから、その構造も極めて簡単である。すなわち、カバー体を複数のスライドブロックの間に固定することにより、これらカバー体とスライドブロックとが組み合わされて環状の回転リングが構成されていることになる。

また、前記カバー体の縁部にシール部材を設け、かかるシール部材をリングに摺接させるように構成すれば、カバー体とリングとの間に潤滑剤を密封することが可能となり、リングの転走面の潤滑状態を常に良好なものとすることが可能である。これにより、スライドブロックをリングに沿って一層円滑に移動させることができる。

以下、添付図面を用いて本発明の旋回リングの実施形態を詳細に説明する。

図１は本発明を適用した旋回リングの第一の実施形態を示す斜視図である。この旋回リングは無端円環状のリング１と、多数のボールを介してこのリング１に組付けられた複数のスライドブロック２と、これらスライドブロック２の間において前記リング１を被覆する複数のカバー体３とから構成されている。尚、図２は前記カバー体３を取り外した状態を示す斜視図であり、互いに隣接するスライドブロック２の間ではリング１が露出している。

前記リング１は複数本の円弧状軌道レール１１を連続的に配置したものであり、各軌道レール１１は一定の曲率で円弧状に形成されている。また、各軌道レール１１の外周側面には周方向に沿って歯列１０が機械加工によって直接形成され、この歯列１０は前記スライドブロック２に搭載された可動体を旋回駆動する際に利用される。例えば、前記スライドブロック２に対して風力発電装置のナセルを固定する場合、かかるナセルに搭載されたモータによって回転駆動されるピニオンギヤを前記歯列１０に噛み合わせ、このピニオンギヤに任意の回転を与えることによってナセルをリング１に対して旋回駆動することが可能となる。すなわち、前記リング１は外歯を有するギヤリングとして機能している。尚、軌道レール１１の内周側面に歯列を設け、かかる歯列に対してピニオンギヤを噛み合わせて構成することも可能である。

図３は、円弧状に形成された各軌道レール１１と、この軌道レール１１に組付けられたスライドブロック２の詳細を示す斜視図である。前記軌道レール１１はリング１の中心Ｏに対して所定の曲率半径Ｒで円弧状に形成されており、長手方向に垂直な断面は略矩形状に形成されている。内周側面及び外周側面には長手方向に沿ってボールの転走面１２が２条ずつ形成されており、計４条の転走面１２が形成されている。また、軌道レール１１の外周側面の下方には前述した歯列１１が形成されている。

一方、前記スライドブロック２は、軌道レール１１の上半分に跨がるチャネル状に形成されると共に、軌道レール１１の転走面１２を転走するボール４の無限循環路を具備しており、ボール４が当該無限循環路内を循環することで、スライドブロック２が軌道レール１１に沿って連続的に移動することが可能となっている。また、図２に示すように、端部同士を接した２本の軌道レール１１は転走面１２が連続しており、スライドブロック２は軌道レール１１の端部から隣接する軌道レール１１の端部へ移動することができる。従って、スライドブロック２は複数の軌道レール１１から構成されたリング１を自由に周回することが可能である。尚、この説明における上下関係は添付の図中における上下関係を意味しており、実際の旋回リングの使用態様における上下関係を意味するものではない。

図３に示した軌道レール１１とスライドブロック２の組み合わせでは、かかるスライドブロック２が多数のボール４を介して軌道レール１１に組付けられているが、ボール４に代えて多数のローラを用いることも可能である。ローラを使用した場合の方が、スライドブロックの許容負荷荷重は大きく設定することが可能となる。

前記リング１には複数のスライドブロック２が組付けられているが（図１及び図２では４基）、これらスライドブロック２は単一の可動体に固定される。すなわち、この旋回テーブル９が本発明における上部旋回体に相当する。リング１に組付けられた複数のスライドブロック２が単一の可動体に固定される結果として、かかる可動体にはリング１の中心Ｏの周囲における旋回運動のみが許容されることになる。

図４はリング１を構成する円弧状軌道レール１１の他の実施例を示すものである。この図４に示す実施例では、軌道レール１１の外周側面に対して歯列１０を直接形成するのではなく、外周側面に歯列１０を有するギヤリング１３に軌道レール１１を固定し、これによって軌道レール１１に歯列１０を具備させている。このギヤリング１３は無端の円環状に形成しても差し支えないが、運搬や生産の困難性を考慮した場合、軌道レール１１と同様に、複数の円弧状部品を組み合わせて構成するのが好ましい。尚、図４において、符号１４は軌道レールを固定する基板プレート、符号１５はギヤリング１３を貫通して軌道レール１１を基板プレート１４に締結するボルトである。

一方、図１に示すように、前記カバー体３は、金属薄板を折り曲げることで断面略矩形状に形成されると共に、前記軌道レール１１と同様に所定の曲率半径で円弧状に形成されており、リング１に対して上方から被せられている。このカバー体３は長手方向の両端にはフランジ部２９が夫々設けられており、これらフランジ部２９をスライドブロック２に固定することによって、かかるカバー体３が互いに隣接する一対のスライドブロック２の間に架設されるようになっている。

図５は、前記カバー体３による軌道レール１１の被覆状態を示す断面図である。断面略矩形状に形成されたカバー体３は軌道レール１１に対してその上方から被せられ、かかる軌道レール１１の上部、特に転走面１２の形成部位を覆っており、軌道レール１１に対して塵芥等の異物が付着するのを防止している。カバー体３そのものは軌道レール１１と非接触に保持されているが、カバー体３の開口縁部にはシール部材３０が取り付けられており、このシール部材３０の先端は軌道レール１１の側面に接触している。これにより、カバー体３の内部に対する異物の侵入が防止されている。

前記カバー体３は互いに隣接する一対のスライドブロック２の間に架設されており、スライドブロック２と共にリング１に対して周回する。すなわち、これらカバー体３はスライドブロック２とスライドブロック２の間隔を保持するスペーサとしても機能しており、複数のスライドブロック２と複数のカバー体３が結合されることにより、リング１に対して自在に旋回する可動リングが構成されていることになる。

カバー体３の内部は軌道レール１１を収容するための空洞であって差し支えないが、図６に示すように、潤滑剤を含浸したスポンジ等の多孔質体、あるいはフェルト等の繊維交絡体といった潤滑剤吸蔵体３１をカバー体３の内部に設け、かかる潤滑剤吸蔵体３１を軌道レール１１に当接させるようにしても良い。このような潤滑剤吸蔵体３１をカバー体３の内部に設けると、スライドブロック２及びカバー体３がリング１に沿って旋回運動を行う際に、前記潤滑剤吸蔵体３１が転走面１２を含めた軌道レール１１の表面に潤滑剤を塗布していくので、スライドブロック２に保持されたボール４を常に良好な潤滑状態に維持することができるほか、リング１の防錆効果を高めることが可能となる。

前記潤滑剤吸蔵体３１はカバー体３の内部に部分的に設けても良く、カバー体３の周方向の全域にわたって設ける必要はない。また、潤滑剤吸蔵体３１に含浸された潤滑剤は軌道レール１１に塗布されて徐々に減っていくので、潤滑剤吸蔵体３１に対して定期的に潤滑剤を供給することができるよう、前記カバー体３に対して潤滑剤の補給口を設けても良い。

そして、以上のように構成された旋回リングでは、リング１の周方向へスライドブロック２を移動させると、かかるスライドブロック２の無限循環路に配列されたボール４は荷重を負荷しながらリングの転走面１２を転走し、それによってスライドブロック２をリング１の周方向へ移動させることが可能である。

このとき、転走面１２が形成されたリング１の上部は、図１に示すように、スライドブロック２とカバー体３によって完全に被覆されていることになり、転走面１２に対して外部から異物が付着する可能性を完全に排除することができる。従って、ボール４の転走状態を長期にわたって良好な状態に維持することができ、リング１に対するスライドブロック２の旋回運動を円滑に行うことが可能となる。

また、前記リング１に組付けられている複数のスライドブロック２は、それらの間隔を変化させることなくリング１に沿って運動するので、スライドブロック２の間にカバー体３を架設するにあたり、かかるカバー体３は何ら伸縮を伴う必要がなく、カバー体３の構造は極めて単純なものとすることができる他、スライドブロック２及びリング１に対するカバー体３の組み付けも極めて容易に行うことが可能である。

次に、図７は本発明を適用した旋回リングの第二の実施形態を示すものである。

この第二の実施形態に係る旋回リングは、無端円環状のリング６と、多数のボール４を介してこのリング６の内側に組付けられた複数のスライドブロック７と、これらスライドブロック７の間に架設されて前記リングの内周面を被覆するカバー体８とから構成されており、前記スライドブロック７及びカバー体８がリング６の周方向へ自由に移動することが可能となっている。すなわち、複数のスライドブロック７が前記カバー体８を介して相互に連結され、スライドブロック７に固定された可動体をリング６に固定された基板に対して自在に旋回させ得るようになっている。

また、前記リング６の外周面には周方向に沿って歯列１０が設けられており、この歯列に噛み合うピニオンギヤをスライドブロック７側の可動体に搭載することで、かかる可動体をリング１側の基板に対して旋回させることが可能となっている。

リング６の内周面にはボール４の転走面１２が周方向に沿って形成されている。リング６に形成する転走面１２の条数は必要とする荷重の負荷能力に応じて適宜選択することが可能であるが、この第二の実施形態では３条の転走面１２が互いに平行に形成されている。

一方、前記スライドブロック７にはリング６の転走面１２を転走するボールの無限循環路が具備されており、ボールが該無限循環路を循環することによって、スライドブロック７はリング１の内周面に沿って連続的に移動することが可能となっている。また、前記スライドブロック７にはタップ孔７０が形成されており、このタップ孔７０に螺合する固定ボルトを締結することによって可動体をスライドブロック７に固定することができるようになっている。

また、前記カバー体８は、金属薄板を折り曲げることで断面略矩形状に形成されると共に、前記リング６の内周面に沿った円弧状に形成されており、リング１の内周面を覆っている。このカバー体８は長手方向の両端にはフランジ部８０が夫々設けられており、これらフランジ部８０をスライドブロック７に固定することによって、かかるカバー体８が互いに隣接する一対のスライドブロック７の間に架設されるようになっている。

この第二の実施形態のカバー体８も第一の実施形態のカバー体３と同様に一対のシール部材を備えており、これらシール部材はリングの内周面に対して３条の転走面を間に挟むようにして接触している。従って、転走面１２はカバー体８とスライドブロック７によって完全に被覆されている。前記カバー体８は互いに隣接する一対のスライドブロック７の間に架設されており、スライドブロック７と共にリング６に対して周回する。すなわち、これらカバー体８はスライドブロック７とスライドブロック７の間隔を保持するスペーサとしても機能しており、複数のスライドブロック７と複数のカバー体８が結合されることにより、リング６の内側で該リング６に対して自在に旋回するインナーリングが構成されていることになる。

そして、このように構成された第二の実施形態の旋回リングにおいても、転走面１２が形成されたリング６の内周面は、図７に示すように、スライドブロック７とカバー体８によって完全に被覆されているので、転走面１２に対して外部から異物が付着する可能性を完全に排除することができ、ボールの転走状態を長期にわたって良好な状態に維持することが可能になると共に、リング６に対するスライドブロック７の旋回運動を円滑に行うことが可能となる。

また、この第二の実施形態においても、前記リング６に組付けられている複数のスライドブロック７の間にカバー体８を架設するにあたり、かかるカバー体８は何ら伸縮を伴う必要がないので、カバー体８の構造は極めて単純なものとすることができる他、スライドブロック７及びリング６に対するカバー体８の組み付けも極めて容易に行うことが可能である。

尚、前述した第二の実施形態における旋回リングでは、リング６の内周面にボールの転走面１２を形成し、かかるリング６の内周面にスライドブロック７を配置したが、リングの外周面に対してボールの転走面を形成し、かかるリングの外周面に対してスライドブロックを配置しても差し支えない。スライドブロックをリングの外周面に配置した場合、カバー体は互いに隣接するスライドブロックとスライドブロックとの間に架設されてこれらスライドブロックを連結すると共に、リングの外周面に形成されたボールの転走面を覆うことになる。その結果、複数のスライドブロックとこれらを結合するカバー体とによって、リングの外側で該リング６に対して自在に旋回するアウターリングが構成されることになる。また、このようにしてスライドブロックをリングの外周面に配置した場合、可動体の旋回運動に利用する歯列は前記リングの外周面ではなく内周面に形成することになる。

本発明の旋回リングの第一の実施形態を示す斜視図である。 図１に示す旋回リングからカバー体を取り外した状態を示す斜視図である。 図１に示した旋回リングを構成する円弧状軌道レール及びスライドブロックの組み合わせを示す斜視図である。 円弧状軌道レールの他の例を示す半断面図である。 円弧状軌道レールをカバー体で覆った状態を示す断面図である。 カバー体の内部に潤滑剤吸蔵体を収容した例を示す断面図である。 本発明の旋回リングの第二の実施形態を示す斜視図である。

符号の説明

１，６…リング、２，７…スライドブロック、３，８…カバー体、４…ボール（転動体）

Claims (4)

1. 転動体の転走面が周方向に沿って複数形成された環状のリングと、複数の転動体を介して前記リングに組付けられると共に前記転動体の無限循環路を備え、当該リングの周方向に沿って移動自在な複数のスライドブロックと、前記リングの周方向に沿って互いに隣接するスライドブロックの間に配置されると共に、少なくとも前記リングの転走面を被覆し、前記スライドブロックと共にリング上を移動する複数のカバー体とから構成されることを特徴とする旋回リング。
2. カバー体の内部に潤滑剤が保持されていることを特徴とする請求項１記載の旋回リング。
3. 前記リングは円弧状の軌道レールを複数繋ぐことにより無端円環状をなしていることを特徴とする請求項１記載の旋回リング。
4. 前記リングはその内周面に前記転動体の転走面を有する一方、前記スライドブロックはリングの内周面又は外周面のいずれかに配置され、
   複数のスライドブロックと複数のカバー体を交互に配置し且つこれら両者を結合することにより、前記リングに対して回転自在なインナーリング又はアウターリングを設けることを特徴とする請求項１記載の旋回リング。

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