JP2018031387A - 駆動力伝達体及び旋回ベアリング - Google Patents

Abstract

【課題】長寿命化を実現できる駆動力伝達体及びこれを備える旋回ベアリングを提供する。【解決手段】歯を有する駆動歯車の歯と噛み合うことで駆動力が伝達される駆動力伝達体９０であって、互いに対向する一対の取付部４４と、一対の取付部に周方向へ並ぶように架設される複数のピン６０と、対向する取付部の間に配置され、ピンが挿入される複数のローラー７２と、を備え、ピンは、取付部に対して着脱自在に取り付けられている。【選択図】図５

Description

本発明は、例えば歯車などの歯を有する回転体の歯と噛み合うことで駆動力が伝達される駆動力伝達体及びこれを備える旋回ベアリングに関する。

従来から、駆動回転する駆動歯車と、駆動歯車と噛み合うことで駆動力が伝達される被駆動体（駆動力伝達体）とを備えるピン駆動機構（旋回ベアリング）が知られている（例えば特許文献１）。ピン駆動機構が備える被駆動体は、互いに対向する一対の保持フレームと、保持フレーム同士に架設される複数の係合ピンと、係合ピンがそれぞれ挿入される複数の中空ローラーとで構成され、中空ローラーを介して係合ピンが駆動歯車の歯と噛み合うことで駆動力が伝達される。

特開２０１２−２１９９６０号公報

ところで、特許文献１のピン駆動機構が備える被駆動体においては、駆動歯車の歯と中空ローラーとの摩擦、中空ローラーと係合ピンとの摩擦により、中空ローラー及び係合ピンの摩耗が少なからず発生する。この摩擦によって複数の中空ローラー及び複数の係合ピンのうち何れかひとつでも激しく摩耗してしまうと、被駆動体ごと交換する必要があるため、手間とコストがかかるという実情があった。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、長寿命化を実現できる駆動力伝達体及びこれを備える旋回ベアリングを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する駆動力伝達体は、歯を有する回転体の前記歯と噛み合うことで駆動力が伝達される駆動力伝達体であって、互いに対向する一対の対向部材と、一対の前記対向部材に所定方向へ並ぶように架設される複数のピンと、対向する前記対向部材の間に配置され、前記ピンが挿入される複数のローラーと、を備え、前記ピンは、前記対向部材に対して着脱自在に取り付けられている。

この構成によれば、対向部材に対するピンの着脱が可能なため、摩耗などしたピン及びローラーを容易に交換することができ、長寿命化を実現できる。
上記駆動力伝達体において、前記対向部材は、前記ピンを挿入可能な貫通孔を有するとともに、前記貫通孔に挿入される前記ピンの端部を収容可能な収容凹部を有していることが好ましい。

この構成によれば、対向部材に取り付けられたピンの端部が対向部材から突出しないので、駆動力伝達体のコンパクト化に貢献できる。
上記駆動力伝達体において、前記ピンは、ねじ部を有し、前記貫通孔に挿入された状態で前記ねじ部が締め付けられることにより、前記対向部材に取り付けられることが好ましい。

この構成によれば、ねじ部の締め付けにより対向部材に対してピンが取り付けられる一方、ねじ部の締め付けを緩めることにより対向部材からピンが取り外されるので、対向部材に対するピンの着脱作業を容易に行うことができる。

上記駆動力伝達体において、前記対向部材は、複数の前記ピンが並ぶ方向において複数に分割されていることが好ましい。
この構成によれば、ピン及びローラーの交換ばかりでなく、対向部材の交換においても、分割された対向部材単位での交換により、メンテナンスコストの低減を図ることができる。

また、上記課題を解決する旋回ベアリングは、円環状に設けられる内輪と、前記内輪の外周に沿って円環状に設けられる外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に設けられ、前記内輪及び前記外輪を相対回転可能とする複数の転動体と、を備え、前記内輪及び前記外輪の何れか一方は、上記駆動力伝達体である。

この構成によれば、旋回ベアリングにおいて上記駆動力伝達体と同様の効果を得ることができる。

本発明によれば、駆動力伝達体及びこれを備える旋回ベアリングの長寿命化を実現できる。

駆動力伝達体を備える旋回ベアリングの一実施形態を示す斜視図。 旋回ベアリングの一部切欠斜視断面図。 旋回ベアリングの一部を示す縦断面図。 駆動歯車の歯とピンが噛み合った状態にある旋回ベアリングの一部を示す平断面図。 ピン及びローラーの着脱態様を示す旋回ベアリングの一部切欠斜視断面図。 駆動力伝達体の変更例を示す斜視図。 駆動力伝達体の別の変更例を示す斜視図。

以下、駆動力伝達体を備える旋回ベアリングの一実施形態について図を参照して説明する。
図１に示すように、旋回ベアリング２０は、円環状に設けられる内輪３０と内輪３０の外周に沿って円環状に設けられる外輪４０とを備えている。内輪３０及び外輪４０は、同心円状に配置され、旋回ベアリング２０において同一の軸心Ｃを有している。また、内輪３０及び外輪４０は、旋回ベアリング２０の径方向において、内輪３０の外周面と外輪４０の内周面とが互いに対向するように配置されている。そして、旋回ベアリング２０は、その径方向において内輪３０よりも内側が中空とされている。なお、本実施形態においては、説明の便宜上、旋回ベアリング２０の軸心Ｃが延びる方向を上下方向と呼ぶことがある。

図２及び図３に示すように、内輪３０の外周面及び外輪４０の内周面のそれぞれには、その周面から径方向に凹んだ溝３１、４１が周方向に沿うように設けられている。溝３１、４１は、旋回ベアリング２０の径方向に沿って切断された内輪３０及び外輪４０の断面においてそれぞれ半円状をなすように凹み、互いに向かい合うようにして設けられている。そして、内輪３０と外輪４０の間には、球状の転動体５１が溝３１、４１に沿って複数配置されている。すなわち、向かい合う二つの溝３１、４１は、転動体５１が転動するための転動路５２を構成している。旋回ベアリング２０は、転動体５１が転動路５２内において転動することにより、内輪３０及び外輪４０が相対回転可能とされている。要するに、転動体５１及び転動路５２は、所謂ベアリングとして機能する。

このように、内輪３０及び外輪４０が相対回転可能に構成される旋回ベアリング２０は、旋回機構を要する機械などに採用される。例えば、建設機械としてのパワーショベルのように、大きな重量を有しつつも安定した旋回動作が求められる重機においては、こうした旋回ベアリング２０が特に有用とされている。他にも、旋回ベアリング２０は、例えばクレーンやリフターなどの土木機械、ロボットなどの精密機械、ターンテーブルなどの設備機械等、広範な分野において採用されている。そのため、本実施形態における旋回ベアリング２０には、そうした機械に対して取り付けられるための取付孔３２、４２が内輪３０及び外輪４０にそれぞれ複数設けられている。また、外輪４０において、取付孔４２よりも外側となる位置には、軸心Ｃと同一方向に延びる複数のピン６０が、旋回ベアリング２０の周方向（所定方向）へ並ぶように設けられている。すなわち、複数のピン６０は、外輪４０の周方向において等間隔となるように配置されている。

図３に示すように、ピン６０が設けられる外輪４０は、溝４１を有する内周側の本体部４３と、ピン６０が取り付けられる外周側の取付部４４とを備えている。取付部４４は、旋回ベアリング２０の軸心Ｃが延びる方向である上下方向において互いに対向する一対の対向部材であって、本体部４３から径方向の外側に向けて延びるように設けられている。また、取付部４４は、それぞれ本体部４３の上面及び下面に連なって延びるように設けられ、上下方向に所定の間隔をおいて設けられている。そして、互いに対向する上下一対の取付部４４の間には、ピン６０が架設されるように取り付けられている。

取付部４４には、それぞれ取付部４４を上下に貫通する貫通孔４５と、貫通孔４５よりも大きな径で開口する収容凹部４６とが設けられている。上下方向において上側に位置する取付部４４には、その上面に収容凹部４６が開口し、収容凹部４６における上向きの内底面４７に貫通孔４５が開口している。また、下側に位置する取付部４４には、その下面に収容凹部４６が開口し、収容凹部４６における下向きの内底面４７に貫通孔４５が開口している。なお、下側の取付部４４に設けられる貫通孔４５には、上側から下側に向かう途中でその径が小さくなるように屈曲した段差部４８が形成されている。そして、ピン６０は、貫通孔４５に収容凹部４６を介して挿入された状態で外輪４０に取り付けられている。

ピン６０は、上下方向に沿って円柱状に延びる軸部６１と、軸部６１よりも径の大きな頭部６２と、軸部６１よりも径の小さなねじ部６３とで構成されている。なお、ねじ部６３は、その周面にねじ山が形成され、雄ねじとして構成されている。すなわち、本実施形態におけるピン６０は、汎用的な締め付け部材である所謂ボルトとして設けられ、頭部６２が上側、ねじ部６３が下側となるように取付部４４の貫通孔４５に挿入されている。また、ピン６０の端部となる頭部６２及びねじ部６３は、それぞれ収容凹部４６に収容され、本体部４３の上面及び下面に連なる取付部４４から上方及び下方に突出しないように構成されている。本実施形態においては、ピン６０が取付部４４に取り付けられた状態において、ピン６０の頭部６２が取付部４４の上面と面一となる。

そして、ピン６０は、ねじ部６３にナット７１が螺合することにより、取付部４４に取り付けられている。すなわち、ナット７１は、ピン６０のねじ部６３と対応する雌ねじとされている。ここで、ナット７１は、ピン６０のねじ部６３と螺合した状態において、ねじ部６３とともに収容凹部４６に収容され、取付部４４から下方へ突出しないように構成されている。また、ピン６０の軸部６１には、下側に位置する取付部４４が有する貫通孔４５に設けられた段差部４８と対応するように、頭部６２側からねじ部６３側に向かう途中で径が小さくなるように屈曲した屈曲部６４が、軸部６１のねじ部６３側（上下方向において下側）に形成されている。

また、上下方向において、取付部４４同士の間には、それぞれ取付部４４に取り付けられたピン６０が挿入されるローラー７２が設けられている。ローラー７２は、ピン６０の数に対応して複数設けられ、それぞれピン６０の軸部６１を軸として回転可能とされている。なお、ローラー７２とピン６０の間には、互いの摩擦抵抗を低減するための潤滑剤が充填されている。

図４に示すように、旋回ベアリング２０の径方向における外側には、複数の歯８１を有する回転体としての駆動歯車８０が配置されている。この駆動歯車８０は、図示しないモーター等の駆動によって軸孔８２を軸として回転する。また、駆動歯車８０は、旋回ベアリング２０のピン６０に対して駆動歯車８０の歯８１が噛み合うように配置されている。そして、駆動歯車８０の回転に伴い、駆動歯車８０の歯８１がローラー７２を介してピン６０を押し出すことで、旋回ベアリング２０の外輪４０が回転される。このとき、内輪３０と外輪４０は、転動体５１と転動路５２により相対回転可能とされているため、駆動歯車８０の駆動力が外輪４０に伝達される一方で、内輪３０にはその駆動力が伝達されず、外輪４０が内輪３０に対して周回回転する。すなわち、本実施形態において、旋回ベアリング２０を構成する外輪４０が、駆動歯車（回転体）８０の駆動力が伝達される駆動力伝達体９０とされている。

次に、上記のように構成された駆動力伝達体９０を有する旋回ベアリング２０の作用について説明する。
図４に示すように、駆動歯車８０の駆動力が駆動力伝達体９０（外輪４０）に伝達される際には、駆動歯車８０の歯８１が旋回ベアリング２０のローラー７２に接触するため、歯８１とローラー７２との間で摩擦が生じる。また、このときには、ローラー７２がピン６０を軸に回転することで、ピン６０とローラー７２との間でも摩擦が生じる。さらに、駆動歯車８０の歯８１が旋回ベアリング２０のピン６０を押し出すため、ピン６０及びローラー７２にその応力が集中する。したがって、ピン６０及びローラー７２に潤滑剤を塗布したり、ピン６０及びローラー７２を強度に優れた材料で構成したりしても、ピン６０及びローラー７２に摩耗が少なからず生じる。この点、本実施形態の駆動力伝達体９０（外輪４０）を有する旋回ベアリング２０は、ピン６０及びローラー７２が駆動力伝達体９０（外輪４０）に対して着脱可能とされている。そのため、ピン６０及びローラー７２が激しく摩耗したとしても、そのピン６０及びローラー７２を交換することが可能とされている。

図５に示すように、旋回ベアリング２０の外輪４０からピン６０及びローラー７２を取り外す際には、まず、ピン６０のねじ部６３と螺合するナット７１を取り外す。ピン６０からナット７１が外されると、取付部４４の貫通孔４５に挿入されたピン６０を上下方向の上側に向けて引き抜くことが可能となる。そして、ピン６０を取付部４４から引き抜くことで、ピン６０が挿入されていたローラー７２を取付部４４同士の間となる位置から取り出すことが可能となる。

次に、旋回ベアリング２０の外輪４０にピン６０及びローラー７２を取り付ける際には、まず、ローラー７２を取付部４４同士の間となる位置であって、貫通孔４５が開口する位置に配置する。そして、ピン６０を上下方向の上側から取付部４４の貫通孔４５及びローラー７２に挿入する。このとき、ピン６０の頭部６２と、上側に位置する取付部４４が有する収容凹部４６の内底面４７とが接触することで、ピン６０の上下方向における位置決めがなされる。また、ピン６０の軸部６１に設けられた屈曲部６４と、下側に位置する取付部４４が有する貫通孔４５の段差部４８とが接触することによっても、ピン６０の上下方向における位置決めがなされる。そして、ピン６０の位置決めがされた状態で、下側に位置する取付部４４の収容凹部４６に収容されたねじ部６３にナット７１を螺合させる。最後に、ナット７１が収容凹部４６の内底面４７と接触するようにナット７１を締め付けることで、ピン６０が取付部４４に固定され、ピン６０及びローラー７２の取り付けが完了する。

上記の実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）対向部材（取付部４４）に対するピン６０の着脱が可能なため、摩耗などしたピン６０及びローラー７２を容易に交換することができ、駆動力伝達体９０（外輪４０）及び旋回ベアリング２０の長寿命化を実現できる。

（２）取付部４４に取り付けられたピン６０の頭部６２及びねじ部６３が取付部４４に設けられた収容凹部４６から突出しないので、駆動力伝達体９０（外輪４０）のコンパクト化に貢献できる。

（３）ねじ部６３の締め付けにより対向部材（取付部４４）に対してピン６０が取り付けられる一方、ねじ部６３の締め付けを緩めることにより対向部材（取付部４４）からピン６０が取り外されるので、対向部材（取付部４４）に対するピン６０の着脱作業を容易に行うことができる。

（４）ピン６０として、ボルトという汎用的な物品を使用できる。
なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。また、以下の変更例は、適宜組み合わせてもよい。

・ピン６０が挿入される貫通孔４５が、ねじ部６３と螺合可能に構成されていてもよい。すなわち、貫通孔４５の内周面にねじ山が形成されていてもよい。この変更例によれば、ナット７１を用いることなくピン６０を取付部（対向部材）４４に対してねじ部６３の締め付けにより取り付けることができる。

・図６及び図７に示すように、駆動力伝達体９０は、旋回ベアリング２０に備えられるものに限らず、単体で構成されていてもよい。この変更例においては、互いに対向する一対の対向部材としてのプレート９１に対して、ピン６０が直接螺合されることで架設されている。すなわち、駆動力伝達体９０は、図６に示すようにピンホイールとして構成されていてもよいし、図７に示すようにピンラックとして構成されていてもよい。この変更例によれば、ピン６０を回転させるだけで、プレート９１からピン６０及びローラー７２を着脱することができる。なお、こうしたピンホイールやピンラックは、ハンドリングロボットやパレットチェンジャーなどに使用されている。

・図６において二点鎖線Ｋで分割して示すように、駆動力伝達体９０を構成するプレート９１は、複数のピン６０の並ぶ周方向において複数に分割されていてもよい。
この変更例によれば、以下のような効果を得ることができる。

（５）ピン６０及びローラー７２の交換ばかりでなく、プレート９１の交換においても、分割された部材単位での交換により、メンテナンスコストの低減を図ることができる。
・ピン６０は、頭部６２からねじ部６３が延びるように設けられていてもよい。

・旋回ベアリング２０において、内輪３０が駆動力伝達体９０として設けられていてもよい。この場合、駆動歯車８０は、旋回ベアリング２０の径方向における内側に配置される。

・外輪４０を構成する本体部４３と取付部４４とが別体で構成されていてもよい。
・ピン６０が外輪４０に対して上下方向の下側から挿入可能な構成でもよい。
・段差部４８及び屈曲部６４は設けずともよい。ピン６０の上下方向における位置決めは、ピン６０の頭部６２だけでも実現される。

・取付部４４は、収容凹部４６が設けられていなくともよい。すなわち、貫通孔４５に挿入されたピン６０の端部が、取付部４４から突出していてもよい。
・ピン６０は、両端がナット７１と螺合可能に構成された所謂スタッドボルトであってもよい。

・ピン６０は、中空のものを採用してもよく、これによれば駆動力伝達体９０の軽量化に貢献できる。
・転動体５１は、球状に限らずローラー状のものでもよい。

・駆動歯車８０は、例えば、ねじ状をなすウォームでもよい。

２０…旋回ベアリング、４４…取付部（対向部材）、４５…貫通孔、６０…ピン、６３…ねじ部、７２…ローラー、８０…駆動歯車（回転体）、８１…歯、９０…駆動力伝達体、９１…プレート（対向部材）。

Claims (5)

1. 歯を有する回転体の前記歯と噛み合うことで駆動力が伝達される駆動力伝達体であって、
   互いに対向する一対の対向部材と、
   一対の前記対向部材に所定方向へ並ぶように架設される複数のピンと、
   対向する前記対向部材の間に配置され、前記ピンが挿入される複数のローラーと、
   を備え、
   前記ピンは、前記対向部材に対して着脱自在に取り付けられている
   駆動力伝達体。
2. 前記対向部材は、前記ピンを挿入可能な貫通孔を有するとともに、前記貫通孔に挿入される前記ピンの端部を収容可能な収容凹部を有している請求項１に記載の駆動力伝達体。
3. 前記ピンは、ねじ部を有し、前記貫通孔に挿入された状態で前記ねじ部が締め付けられることにより、前記対向部材に取り付けられる請求項２に記載の駆動力伝達体。
4. 前記対向部材は、複数の前記ピンが並ぶ方向において複数に分割されている請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の駆動力伝達体。
5. 円環状に設けられる内輪と、
   前記内輪の外周に沿って円環状に設けられる外輪と、
   前記内輪及び前記外輪の間に設けられ、前記内輪及び前記外輪を相対回転可能とする複数の転動体と、を備え、
   前記内輪及び前記外輪の何れか一方は、請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載の駆動力伝達体である旋回ベアリング。

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