JP2017177282A - 焼き嵌め部材の引き抜き方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】焼き嵌め部材を焼き嵌め部材に常時、引き抜き力を作用させることなく、必要最小限の引き抜き力で引き抜くことが可能な、焼き嵌め部材の引き抜き方法および装置を提供する。【解決手段】焼き嵌め部材としてカップリング２に振動を付与する加振器４と、カップリング２を加熱する加熱手段と、カップリング２の加速度を測定する加速度計２５と、カップリング２に引き抜き力を作用させる引き抜き手段５と、加速度計２５により測定されたカップリング２の加速度の値が減衰した直後に、引き抜き手段５に引き抜き指令を発する制御器２７とを備えている。【選択図】図１

Description

この発明は、焼き嵌め部材の引き抜き方法および装置、特に、焼き嵌め部材に常時、引き抜き力を作用させることなく、必要最小限の引き抜き力で焼き嵌め部材を、容易かつ確実に引き抜くことが可能な、焼き嵌め部材の引き抜き方法および装置に関するものである。

例えば、モーターの回転軸に焼き嵌めされているカップリングを回転軸から引き抜くには、カップリングをバーナー等で加熱して、カップリングを熱膨張させ、かくして、回転軸とカップリングとの嵌合を緩めてカップリングを回転軸から引き抜いている。

特許文献１には、焼き嵌め部材の引き抜き方法の一例が開示されている。この引き抜き方法は、車軸に焼き嵌めされた軸受内輪を車軸から引き抜く方法である。以下、この方法を従来引き抜き方法といい、図面を参照しながら説明する。

図６は、従来引き抜き方法による軸受内輪の引き抜き前の状態を示す断面図である。図７は、従来引き抜き方法による軸受内輪の引き抜き後の状態を示す断面図である。

図６および図７に示すように、台車１１には、テーブル１２が昇降シリンダ１３により水平を維持して昇降可能に取付けられている。テーブル１２には、取付け台１４を介して油圧装置を構成するシリンダ１５が水平に取付けられている。シリンダ１５には、フランジ１５ａが設けられている。油圧装置のロッド１６の先端部は、中空軸からなる車軸１７内に挿入され、ロッド１６には、軸受内輪１８の引き抜き時において、引き抜き力の反力を受けるための鍔部１６ａが設けられている。

軸受内輪１８の引き抜き時に、軸受内輪１８の内側の端面に引っ掛けるための引き抜き板１９は、半割に形成され、互いにボルトにより連結可能になっている。シリンダ１５に設けられたフランジ１５ａと引き抜き板１９とは、引き抜きロッド２０を介して連結される。

軸受内輪１８は、加熱コイル２１により高周波誘導加熱される。加熱コイル２１の内周面には、絶縁体からなる絶縁体からなるリング状の位置決め具２２が一体に取付けられていて、位置決め具２２を介して加熱コイル２１は、軸受内輪１８の外周部に同心円状に取り付けられる。

上述した従来引き抜き方法により、車軸１７に焼き嵌めされている軸受内輪１８を車軸１７から引き抜くには、以下のようにする。なお、車輪２３は、車軸１７に車輪２３が装着された状態で、レール２４に載せられている。

先ず、油圧装置のロッド１６が車軸１７と対向するようにして、台車１１を配置し、この状態で、台車１１に装着されている昇降シリンダ１３によりテーブル１２を昇降させるとともに、台車１１の位置を調整して、ロッド１６を車軸１７内に挿入する。このようにして、車軸１７に対する台車１１の位置決めを行うとともに、加熱コイル２１を軸受内輪１８の外周部に配設する。

次に、引き抜き板１９を軸受内輪１８に引っ掛けた後、引き抜きロッド２０によって、シリンダ１５のフランジ１５ａと引き抜き板１９とを連結する。

そして、油圧装置を作動させて、その油圧力を、シリンダ１５、引き抜きロッド２０および引き抜き板１９を介して軸受内輪１８の引き抜き力に変換して、軸受内輪１８に引き抜き力を作用させた状態を維持し、この状態で加熱コイル２１に高周波電流を流す。

これにより軸受内輪１８は、高周波誘導加熱されて、その表層部が集中的に加熱され、その内部は、伝導伝熱を主体にして加熱されて軸受内輪１８全体が膨張する。この結果、軸受内輪１８と車軸１７との嵌合が緩み、軸受内輪１８は、図７中、矢印で示すように、軸受内輪１８に常時、作用している引き抜き力によって、車軸１７から引き抜かれる。

特開平８−１５０５２４号公報

上述したように、従来引き抜き方法によれば、高周波誘導加熱コイルにより軸受内輪１８が集中的に加熱されるので、高温加熱による車軸１７の変質を防止することができるが、以下のような問題があった。

軸受内輪１８に常時、引き抜き力を作用させておく必要があるので、軸受内輪１８や車軸１７に機械的損傷を与えるおそれがある。

また、軸受内輪１８の引き抜き可能な最小限の引き抜き力を把握することができれば、軸受内輪１８や車軸１７に与える機械的損傷を最小限に抑えることができるが、熱膨張の程度は、明確に分からないので、最小限の引き抜き力の把握は困難である。従って、ある程度、大きな引き抜き力を作用させる必要があるので、この点からも軸受内輪１８や車軸１７に機械的損傷を与えるおそれがある。

従って、この発明の目的は、焼き嵌め部材に常時、引き抜き力を作用させることなく、必要最小限の引き抜き力で焼き嵌め部材を、容易かつ確実に引き抜くことが可能な、焼き嵌め部材の引き抜き方法および装置を提供することにある。

この発明は、上記目的を達成するためになされたものであって、下記を特徴とするものである。

請求項１に記載の発明は、被焼き嵌め部材に焼き嵌めされた焼き嵌め部材を前記被焼き嵌め部材から引き抜く、焼き嵌め部材の引き抜き方法において、前記焼き嵌め部材に振動を付与しながら前記焼き嵌め部材を加熱し、この間、前記焼き嵌め部材の加速度を連続的に測定し、前記加速度の値が減衰した直後に、前記焼き嵌め部材に引き抜き力を作用させ、かくして、前記焼き嵌め部材を前記被焼き嵌め部材から引き抜くことに特徴を有するものである。

請求項２に記載の発明は、被焼き嵌め部材に焼き嵌めされた焼き嵌め部材を前記被焼き嵌め部材から引き抜く、焼き嵌め部材の引き抜き装置において、前記焼き嵌め部材に振動を付与する加振器と、前記焼き嵌め部材を加熱する加熱手段と、前記焼き嵌め部材の加速度を測定する加速度計と、前記焼き嵌め部材に引き抜き力を作用させる引き抜き手段と、前記加速度計により測定された前記焼き嵌め部材の加速度の値が減衰した直後に、前記引き抜き手段に引き抜き指令を発する制御器とを備えたことに特徴を有するものである。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記被焼き嵌め部材と前記焼き嵌め部材とは、キーを介して焼き嵌めされていることに特徴を有するものである。

請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の発明において、前記加振器は、前記焼き嵌め部材に固定されたブラケットに取り付けられていることに特徴を有するものである。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記加振器は、前記ブラケットに磁石により着脱自在に取り付けられていることに特徴を有するものである。

請求項６に記載の発明は、請求項２から５の何れか１つに記載の発明において、前記被焼き嵌め部材は、回転軸からなっていることに特徴を有するものである。

請求項７に記載の発明は、請求項２から６の何れか１つに記載の発明において、前記焼き嵌め部材は、カップリングからなっていることに特徴を有するものである。

請求項８に記載の発明は、請求項２から７の何れか１つに記載の発明において、前記加熱手段は、バーナーからなっていることに特徴を有するものである。

請求項９に記載の発明は、請求項２から７の何れか１つに記載の発明において、前記加熱手段は、高周波誘導加熱コイルからなっていることに特徴を有するものである。

請求項１０に記載の発明は、請求項２から９の何れか１つに記載の発明において、前記引き抜き手段は、油圧式であることに特徴を有するものである。

請求項１１に記載の発明は、請求項２から９の何れか１つに記載の発明において、前記引き抜き手段は、ギヤプーラーを用いたものであることに特徴を有するものである。

この発明によれば、焼き嵌め部材に振動を付与しながら焼き嵌め部材を加熱し、焼き嵌め部材の加速度の値が減衰した直後に、焼き嵌め部材に引き抜き力を作用させて、焼き嵌め部材を被焼き嵌め部材から引き抜くことにより、焼き嵌め部材の引き抜きが容易かつ確実に行える。しかも、焼き嵌め部材に常時、引き抜き力を作用させておく必要がないので、被焼き嵌め部材や焼き嵌め部材に機械的損傷を与えるおそれがない。

また、この発明によれば、焼き嵌め部材に振動を付与しながら焼き嵌め部材を加熱し、焼き嵌め部材の加速度の値が減衰した直後に、焼き嵌め部材に引き抜き手段により引き抜き力を作用させることによって、焼き嵌め部材を必要最小限の引き抜き力で引き抜くことが可能となる。従って、この点からも被焼き嵌め部材や焼き嵌め部材に機械的損傷を与えるおそれがない。

また、この発明によれば、高周波誘導加熱コイルにより焼き嵌め部材を集中的に加熱することによって、高温加熱による被焼き嵌め部材の変質を防止することができる。

また、この発明によれば、焼き嵌め部材に加振器により振動を付与することによって、被焼き嵌め部材と焼き嵌め部材とが互いにぶつかり合い、この結果、焼き嵌め部材に緩みが生じやすくなるので、この点からも焼き嵌め部材を容易に引き抜くことができる。この現象は、被焼き嵌め部材と焼き嵌め部材とがかじった状態で嵌合している場合に有効である。

この発明の、焼き嵌め部材の引き抜き装置を示す正面図である。 この発明の、焼き嵌め部材の引き抜き装置を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 カップリングが引き抜かれた状態を示す正面図である。 カップリングの加速度の測定結果を示すグラフである。 従来引き抜き方法による軸受内輪の引き抜き前の状態を示す断面図である。 従来引き抜き方法による軸受内輪の引き抜き後の状態を示す断面図である。

この発明の、焼き嵌め部材の引き抜き装置の一実施態様を、図面を参照しながら説明する。

図１は、この発明の、焼き嵌め部材の引き抜き装置を示す正面図、図２は、この発明の、焼き嵌め部材の引き抜き装置を示す平面図、図３は、図１のＡ−Ａ線断面図、図４は、カップリングが引き抜かれた状態を示す正面図である。

図１から図４において、１は、モータの被焼き嵌め部材としての回転軸、２は、回転軸１に焼き嵌めされた、焼き嵌め部材としてのカップリングである。カップリング２は、例えば、ポンプの回転軸に取り付けられたポンプ側のカップリングとボルト結合され、これにより、ポンプは、モータにより駆動される。

３は、カップリング２にボルト止めされるコ字形状のブラケットである。ブラケット３の中央部には、後述する油圧シリンダのピストンロッドが貫通する開口３ａが形成されている。

４は、ブラケット３の一方の側面に固定された加振器（バイブレータ）である。加振器４は、加熱されたカップリング２に振動を付与する機能を有し、磁石によりブラケット３に着脱自在に取り付けられる。なお、加振器４は、ブラケット３以外に、カップリング２に磁石を介して取り付けてもよい。

５は、カップリング２の引き抜き手段である。引き抜き手段５は、一対の一方（図中左側）および他方（図中右側）の板材６、７と、一方の板材６と他方の板材７とを所定間隔をあけて連結する複数本の連結棒８と、他方の板材７の内側中央部に水平に固定された油圧シリンダ９とからなっている。油圧シリンダ９の作動は、油圧制御器２７により制御される。

油圧シリンダ９のピストンロッド１０の先端は、ブラケット３の開口３ａを貫通して回転軸１の先端に当接される。連結棒８は、一対の板材６、７間にネジ結合される。一方の板材６の中央部には、回転軸１が挿通可能な開口６ａが形成されている。一方の板材６は、連結可能に２分割されている。なお、引き抜き手段５は、公知のギヤプーラーを使用したものであってもよい。

２５は、カップリング２の加速度を測定する加速度計である。加速度計２５は、カップリング２に磁石を介して取り付けられているが、回転軸１または油圧シリンダ９のポンプのケーシングに磁石を介して取り付けてもよい。

２６は、制御器であり、加速度計２５により測定されたカップリング２の加速度の値が減衰した直後に、引き抜き手段５の油圧制御器２７に引き抜き指令を発する。

ここで、カップリング２の加速度を測定した実験結果について、図面を参照しながら説明する。

図５は、カップリング２の加速度の測定結果を示すグラフである。

カップリング２をバーナーで加熱しながら加振器４によりカップリング２に振動を付与し、そのときのカップリング２の加速度を加速度計２５により連続的に測定した。この結果を図５に示す。

図５から明らかなように、カップリング２が回転軸１に緩みなく嵌め込まれている場合には、カップリング２と回転軸１とが一体になって振動する結果、カップリング２の加速度の値は、一定の大きさ、例えば、０．５５ｍ／ｓ²（Ｐｅａｋ）となる。この領域を、図５中、Ａで示す。

一方、カップリング２が熱膨張により緩むと、カップリング２と回転軸１とが一体になって振動しない結果、カップリング２の加速度の値は、減衰し、例えば、０．３５ｍ／ｓ²（Ｐｅａｋ）となる。この領域を、図５中、Ｂで示す。

なお、Ａ領域からＢ領域に移行するＣ領域は、カップリング２が徐々に緩み、カップリング２の加速度の値が徐々に減衰する領域である。

従って、カップリング２の加速度の値が減衰したことを把握すれば、すなわち、Ｃ領域になれば、カップリング２が熱膨張により十分に緩んだことが分かり、このときがカップリング２の引き抜き開始のタイミングとなる。

このように構成されている、この発明の、焼き嵌め部材の引き抜き装置によれば、以下のようにして、カップリング２が回転軸１から引き抜かれる。

引き抜き手段５の一方の板材６を分割した状態で回転軸１に通した後、連結し、一方の板材６をカップリング２の側面に当接させる。

次いで、一対の板材６と他方の板材７とを連結棒８によって連結する。

次いで、油圧シリンダ９のピストンロッド１０の先端をブラケット３の開口３ａを貫通して回転軸１の先端に当接させる。

次いで、加振器４をブラケット３に吸着させた後、カップリング２に連続的に振動を付与しながら、カップリング２をバーナー等の加熱手段によって加熱する。なお、加熱手段は、バーナー以外に高周波誘導加熱コイル等であってもよい。

この間、カップリング２の加速度を加速度計２５により連続的に測定し、加速度の値が減衰した直後に、制御器２６から引き抜き指令を引き抜き手段５の油圧制御器２７に発する。これにより油圧シリンダ９が作動し、ピストンロッド１０が押し出される。ピストンロッド１０が押し出されると、一方の板材６は、カップリング２の側面に当接されているので、ピストンロッド１０の押し出し力の反作用によって、カップリング２は、回転軸１から引き抜かれる。

このように、カップリング２に連続的に振動を付与しながらカップリング２を引く抜くことによって、カップリング２がかじるリスクを低減することができる。

なお、カップリング２と回転軸１とがキーを介して焼き嵌めされておらず、単に焼き嵌めされている場合には、カップリング２が熱膨張により緩むと、カップリング２にブラケット３を介して加振器４が取り付けられているので、加振器４の自重によりカップリング２に回転力が生じ、これによって、カップリング２の引き抜きのタイミングを把握することが可能であるが、カップリング２と回転軸１とがキーを介して焼き嵌めされている場合には、熱膨張によりカップリング２が緩んでも、カップリング２に回転力が生じず、カップリング２の引き抜きのタイミングを把握することはできない。

以上説明したように、この発明によれば、カップリング２に振動を付与しながらカップリング２を加熱し、この間、カップリング２の加速度を連続的に測定し、カップリング２の加速度の値が減衰した直後に、カップリング２に引き抜き力を作用させて、カップリング２を回転軸１から引き抜くことにより、カップリング２の引き抜きが容易かつ確実に行える。しかも、カップリング２に常時、引き抜き力を作用させておく必要がないので、回転軸１やカップリング２に引き抜きによる機械的損傷を与えるおそれなく、カップリング２を容易に回転軸１から引き抜くことができる。

また、この発明によれば、カップリング２に振動を付与しながらカップリング２を加熱し、この間、カップリング２の加速度を連続的に測定し、カップリング２の加速度の値が減衰した直後に、カップリング２に引き抜き手段５により引き抜き力を作用させることによって、カップリング２を必要最小限の引き抜き力で引き抜くことが可能となる。従って、この点からも回転軸１やカップリング２に引き抜きによる機械的損傷を与えるおそれなく、カップリング２を容易に回転軸１から引き抜くことができる。

また、この発明によれば、カップリング２と回転軸１とがキーを介して焼き嵌めされている場合であっても、カップリング２を容易かつ確実に引き抜くことができる。

また、この発明によれば、高周波誘導加熱コイルによりカップリング２を集中的に加熱することによって、高温加熱による回転軸１の変質を防止することができる。

以上は、被焼き嵌め部材としてモータの回転軸１を例にあげ、焼き嵌め部材としてカップリング２を例にあげたが、被焼き嵌め部材および焼き嵌め部材は、これらに限定されず、他の部材であってもよいことは勿論である。

１：回転軸
２：カップリング
３：ブラケット
３ａ：開口
４：加振器
５：引き抜き手段
６：一方の板材
６ａ：開口
７：他方の板材
８：連結棒
９：油圧シリンダ
１０：ピストンロッド
１１：台車
１２：テーブル
１３：昇降シリンダ
１４：取付け台
１５：シリンダ
１５ａ：フランジ
１６：ピストンロッド
１６ａ：顎部
１７：車軸
１８：軸受内輪
１９：引き抜き板
２０：引き抜きロッド
２１：加熱コイル
２２：位置決め具
２３：車輪
２４：レール
２５：加速度計
２６：制御器
２７：油圧制御器

Claims (11)

1. 被焼き嵌め部材に焼き嵌めされた焼き嵌め部材を前記被焼き嵌め部材から引き抜く、焼き嵌め部材の引き抜き方法において、
   前記焼き嵌め部材に振動を付与しながら前記焼き嵌め部材を加熱し、この間、前記焼き嵌め部材の加速度を連続的に測定し、前記加速度の値が減衰した直後に、前記焼き嵌め部材に引き抜き力を作用させ、かくして、前記焼き嵌め部材を前記被焼き嵌め部材から引き抜くことを特徴とする、焼き嵌め部材の引き抜き方法。
2. 被焼き嵌め部材に焼き嵌めされた焼き嵌め部材を前記被焼き嵌め部材から引き抜く、焼き嵌め部材の引き抜き装置において、
   前記焼き嵌め部材に振動を付与する加振器と、前記焼き嵌め部材を加熱する加熱手段と、前記焼き嵌め部材の加速度を測定する加速度計と、前記焼き嵌め部材に引き抜き力を作用させる引き抜き手段と、前記加速度計により測定された前記焼き嵌め部材の加速度の値が減衰した直後に、前記引き抜き手段に引き抜き指令を発する制御器とを備えたことを特徴とする、焼き嵌め部材の引き抜き装置。
3. 前記被焼き嵌め部材と前記焼き嵌め部材とは、キーを介して焼き嵌めされていることを特徴する、請求項２に記載の、焼き嵌め部材の引き抜き装置。
4. 前記加振器は、前記焼き嵌め部材に固定されたブラケットに取り付けられていることを特徴とする、請求項２または３に記載の、焼き嵌め部材の引き抜き装置。
5. 前記加振器は、前記ブラケットに磁石により着脱自在に取り付けられていることを特徴とする、請求項４に記載の、焼き嵌め部材の引き抜き装置。
6. 前記被焼き嵌め部材は、回転軸からなっていることを特徴とする、請求項２から５の何れか１つに記載の、焼き嵌め部材の引き抜き装置。
7. 前記焼き嵌め部材は、カップリングからなっていることを特徴とする、請求項２から６の何れか１つに記載の、焼き嵌め部材の引き抜き装置。
8. 前記加熱手段は、バーナーからなっていることを特徴する、請求項２から７の何れか１つに記載の、焼き嵌め部材の引き抜き装置。
9. 前記加熱手段は、高周波誘導加熱コイルからなっていることを特徴とする、請求項２から７の何れか１つに記載の、焼き嵌め部材の引き抜き装置。
10. 前記引き抜き手段は、油圧式であることを特徴とする、請求項２から９の何れか１つに記載の、焼き嵌め部材の引き抜き装置。
11. 前記引き抜き手段は、ギヤプーラーを用いたものであることを特徴とする、請求項２から９の何れか１つに記載の、焼き嵌め部材の引き抜き装置。

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