JP2009180319A - 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ことにある。
【解決手段】
多数の転動体２と、内周面の周方向に沿って前記転動体２の転走面１１を有するアウターリング１と、前記転動体２を介してこのアウターリング１の半径方向内側に組付けられたインナーリング３とを含み、前記インナーリング３は、前記アウターリング１の転走面１１と対向する転動体２の負荷転走面３１を周方向に不連続的に有すると共に、前記負荷転走面３１を転走する転動体２の無限循環路３２を有している。
【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課題があった。

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、内周面の周方向に沿って転動体の転走面を有するアウターリングと、多数の転動体を介してこのアウターリングの内側に組付けられたインナーリングとから構成され、前記インナーリングは、前記アウターリングの転走面と対向する転動体の負荷転走面を周方向に間隔をおいて部分的に有すると共に、各負荷転走面を転走する転動体の無限循環路を有している。

このような本発明の旋回リングでは、インナーリングの外周面には部分的に転動体の負荷転走面が形成され、転動体はアウターリングの転走面とインナーリングの負荷転走面とが対向している領域でのみこれら両者の間に作用する荷重を負荷している。また、インナーリングは各負荷転走面を転走する転動体の無限循環路を有していることから、負荷転走面がインナーリングの外周面に対して部分的に形成されていても、かかるインナーリングをアウターリングに対して無制限に回転させることができる。

このような構成によれば、前記負荷転走面をインナーリングの周方向のどの位置に形成し、その周方向長さをどの程度に設定するかは、アウターリングの直径や必要とする負荷荷重に応じて任意に決定することができる。すなわち、従来の旋回軸受のようにインナーリングの外周面の全域に転動体の転走面を形成する必要はなく、その分だけインナーリングに対する無駄な加工作業を減じ、結果として使用用途に対して充分な性能を有する旋回リングを安価に提供することが可能となる。

本発明の旋回リングにおいて、前記転動体としてはボール又はローラのいずれを使用しても差し支えない。また、アウターリングに形成する転動体の転走面の条数はこの旋回リングに要求される荷重負荷能力に応じて適宜設計変更して差し支えない。

以下、添付図面を用いて本発明の旋回リングの実施の形態を詳細に説明する。

図１及び図２は本発明を適用した旋回リングの実施の形態を示すものである。この旋回リングは、円環状のアウターリング１と、多数のボール２を介してこのアウターリング１の内側に組付けられたインナーリング３とから構成されており、前記インナーリング３がアウターリング１の周方向へ自由に移動することが可能となっている。従って、インナーリング３に固定された第一の構造物をアウターリング１に固定された第二の構造物に対して自在に旋回させ、あるいはその逆に、アウターリング１に固定された第二の構造物をインナーリング３に固定された第一の構造物に対して自在に旋回させ得るようになっている。

また、前記アウターリング１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及び当該ピニオンギヤを回転駆動するモータをインナーリング３側の第一の構造物に搭載することで、かかる構造物をアウターリング１側の第二の構造物に対して任意に旋回させることが可能となっている。

アウターリング１の内周面にはボール２の転走面１１が周方向に沿って形成されている。アウターリング１に形成する転走面１１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、図１に示す実施の形態では２条の転走面１１が互いに平行に形成されている。これらの転走面１１の長手方向に垂直な断面はゴシックアーチ溝形状に形成されているが、かかる転走面の断面形状はこれに限らず、必要とする荷重負荷能力及び荷重作用方向に応じ、適宜変更して差し支えない。尚、図１は前記インナーリング３の一部を切り欠いて描いてある。

また、前記アウターリング１には、軸方向に沿って設けられたタップ孔が周方向に沿って複数配列されており、これらタップ孔を利用して固定ボルトを締結することで、アウターリング１を前記第二の構造物に固定することができるようになっている。

一方、前記インナーリング３の外周面には前記アウターリング１の転走面１１と対向する負荷転走面３１が周方向に沿って形成されており、ボール２はアウターリング１の転走面１１とインナーリング３の負荷転走面３１との間で、これらアウターリング１又はインナーリング３に作用する荷重を受けながら転動する。但し、この負荷転走面３１はインナーリング３の周方向に沿って連続的に形成されているのではなく、周方向に間隔をおいて部分的に形成されている。すなわち、インナーリング３の外周面には複数の負荷転走面３１が不連続な状態で形成されており、前記負荷転走面は円弧状をなして両端を有するものとなっている。また、前記負荷転走面３１がインナーリング３の周方向に沿って不連続で形成されているにもかかわらず、かかるインナーリング３がアウターリング１に対して制限なく回転することができるよう、インナーリング３には各負荷転走面３１を転走し終えたボール２を再び負荷転走面３１の始まりの位置の戻すための無限循環路３２が具備されている。

図２はインナーリング３に具備されたボール２の無限循環路３２を示す断面図である。前記インナーリング３の外周面にはアウターリング１の転走面１１と対向する負荷転走面３１が部分的に形成されており、これら転走面１１と負荷転走面３１とが対向することによってボール２の負荷通路が形成されている。ボール２は前記負荷通路においてアウターリング１の転走面１１とインナーリング３の負荷転走面３１との双方に接し、荷重を受けながら当該負荷通路を転走する。

インナーリング３には各負荷転走面３１の両端に対応してプレート挿入孔３３が設けられており、各プレート挿入孔３３にはボール２の方向転換路３４を備えた循環部材３５が装着されるようになっている。また、各循環部材３５はインナーリング３の内周面から内側に突出しており、前記負荷転走面３１の両側に位置する一対の循環部材３５の間にはボール戻し通路３６を構成する連絡通路部材３７が装着されている。ボール２は前記ボール戻し通路３６内を無負荷状態で転走する。この連絡通路部材３６は一対の循環部材３５の間に挟まれるようにしてインナーリング３の半径方向内側に組付けられている。

前記循環部材３５に形成された方向転換路３４はボール２の進行方向を約１８０度変更させるべく略半円状に形成されており、前記負荷通路と前記連絡通路部材３７のボール戻し通路３６とを連結している。また、前記循環部材はインナーリングの負荷転走面よりもアウターリングの転走面に向けて突出しており、アウターリングの転走面を転走してきたボールを当該転走面から離脱させ、前記方向転換路に導くように構成されている。このため、アウターリング１とインナーリング３との間に存在する負荷通路を転走し終えたボール２は、一方の循環部材３５の方向転換路３４に進入し、この方向転換路３４で転走方向を転換させた後に前記ボール戻し通路３６に進入する。そして、ボール戻し通路３６を転走したボール２は他方の循環部材３５の方向転換路３４に進入し、ここで再び転走方向を転換させた後に前記負荷通路に戻される。これにより、インナーリング３にボール２の無限循環路３２が具備されるようになっている。

また、前記インナーリング３にはタップ孔３８が形成されており、このタップ孔３８に螺合する固定ボルトを締結することによって構造物をインナーリング３に固定することができるようになっている。

そして、以上のように構成された旋回リングでは、アウターリング１の周方向へインナーリング３を移動させると、かかるインナーリング３の無限循環路３２に配列されたボール２はアウターリング１の転走面１１とインナーリング３の負荷転走面３１との間で荷重を受けながら該無限循環路３２内を循環し、それによってインナーリング３をアウターリング１の周方向へ軽い力で移動させることが可能である。

従って、例えば、アウターリング１を第一の構造物に固定し、前記インナーリング３を第二の構造物に固定することで、第一の構造物に対する旋回運動を第二の構造物に与えることが可能となる。

また、この旋回リングでは前記無限循環路３２に配列するボール２の直径を適宜選択することにより、かかるボール２に対して予圧を与えることが可能であり、予圧の程度をこの旋回リングの使用用途に応じて適宜設定することにより、アウターリング１に対するインナーリング３のガタつきを排除し、両者の間における機械的剛性を高めることが可能となる。

図１に示す例では、前記アウターリング１は円環状に形成されているが、これを周方向に沿って複数に分割しても差し支えない。すなわち、複数の円弧状レールを繋ぎ合わせることによってアウターリング１を構成することが可能である。アウターリング１が大型化する場合には、当該旋回リングの製作前においては鋼材の入手が困難となり、製作後においては使用場所への搬送が困難となるので、このように複数の円弧状レールを組み合わせてアウターリング１を製作することにより、生産コスト及び搬送コストの低減化を図ることが可能となる。

尚、以上説明してきた実施の形態では転動体としてボールを使用した例を説明してきたが、本発明の旋回リングは転動体としてローラを使用することも可能である。

本発明の旋回リングの実施の形態を示す斜視図である。 インナーリングに具備されたボールの無限循環路の詳細を示す断面図である。

符号の説明

１…アウターリング、２…ボール（転動体）、３…インナーリング、１１…転走面、３１…負荷転走面、３２…無限循環路、３５…循環部材、３７…連絡通路部材

Claims (2)

1. 多数の転動体と、内周面の周方向に沿って前記転動体の転走面を有するアウターリングと、前記転動体を介してこのアウターリングの半径方向内側に組付けられたインナーリングとを含み、
   前記インナーリングは、前記アウターリングの転走面と対向する転動体の負荷転走面を周方向に不連続的に有すると共に、前記負荷転走面を転走する転動体の無限循環路を有することを特徴とする旋回リング。
2. 前記無限循環路は、前記負荷転走面の両端に対応して前記インナーリングに装着されると共に、前記アウターリングの転走面から転動体を離脱させてインナーリングの内周面側へ導く一対の循環部材と、前記インナーリングの半径方向内側に組付けられると共に一方の循環部材から他方の循環部材へ転動体を無負荷状態で転走させる連絡通路部材とから構成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。