JP2789870B2 - 軸の外周に中空円筒状部材を締りばめに結合し組立てる方法と装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は最近開発されている高
応力材料を使用した薄肉円筒内に相手部材である軸を締
まりばめ結合により組立てる、例えば高速回転機の高し
めしろロ−タシュリンクバンドなどを結合し組立てる組
立方法とその装置とに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、中空円筒状のスリーブなどを軸の
外周に締りばめに結合し組み立てる一般的な方法として
は、物体の熱膨張現象を利用し、例えば、挿入される側
のスリーブを加熱して膨脹させて内径を大きくし、一方
軸は冷却し収縮させて外径を小さくして、スリーブの内
径と軸の外径との間に隙間が生ずるようにして両者を締
りばめに結合して組立て、水冷または自然冷却により両
者の温度が同一になった状態で所定の締めしろを有する
組立品が得られるようにする、いわゆる、冷し焼きばめ
が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の冷し焼きばめ方
法で、締めしろのあるスリーブと軸との間に隙間を生じ
させるためには、両者の間に所定の温度差が必要とな
り、その場合に、（ｉ）締めしろが大きければ必要な温
度差も大きくなるが、スリーブが焼き入れ焼戻し、析出
硬化などの熱処理や加工硬化などを受けている場合に
は、加熱温度がある程度以上高くなると前記の熱処理や
加工硬化によって折角得られた材料性能が変化するため
に、変化しない範囲の温度としては限界があり、従って
大きな締めしろが得られず、（ｉｉ）冷し焼きばめ作業
を開始した当初はスリーブと軸との間に所定の温度差が
得られていても、焼きばめ組立作業の途中で部材が冷却
するためスリーブと軸との温度差が小さくなり隙間が不
足し組立を完了できないという問題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の組立方法と装置
では、組立てられた状態で加圧室を構成する一組の挿入
治具を用いて、加圧室内でスリーブの内外に圧力差を与
えて許容応力内で内径を拡大した状態で軸を挿入した
後、圧力を除いて所望の締めしろを有する締りばめ結合
による組立を行い上記の課題を解決した。

【０００５】

【作用】底付き中空筒状の圧力容器にされた１組の挿入
治具の、それぞれの内部にスリーブと軸とを同軸に整列
させて挿入した後に、両者を一体に組立てて一つの圧力
室とした後、加圧流体を導入し内部を高圧にすると、ス
リーブは内外の圧力差で内径が大きくなるが、スリーブ
の軸心に整列して配置された軸の外径は、ほとんど変化
しないか、または圧縮により僅かに小さくなるため、両
者の隙間ばめ結合が可能になり、挿入バーにより軸をス
リーブに対し押圧してスリーブ内に容易に挿入できる。
次に挿入治具内の高圧流体を抜いて大気圧に戻し１対の
挿入治具を分解して結合以前の状態に戻して所望の締め
しろを有する組立品を取出し得る。

【０００６】

【実施例】図１は、本発明の組立装置の一実施例を示す
断面図であるが、以下の説明では中空円筒状部材を代表
するものとしてスリーブについて説明する。この装置は
２個が１対として使用される円筒状の挿入治具１及び２
から成り、挿入治具１はその内部にスリーブを収容する
もので、圧力導入孔３を除いては一端部が閉じ、開放さ
れた他端部近くの外周に環状のフランジ４を有し、この
フランジ４と開放端部との間の外径部にＯリング溝５
を、また開放端部近くと、閉じた端部近くの内周に、そ
れぞれＯリング溝６、６’を、また両Ｏリング溝６，
６’の中間には通気孔７が設けられている。円筒状の挿
入治具２は内部に軸を収容するもので、前記円筒状の挿
入治具１と同様に、一方の端部が閉じ、他方の端部が解
放され、閉じた一端部の軸心部に挿入バー８と、その内
周壁に近い中間位置に同心に立設された中空円筒状の軸
ガイド９を含み、閉じた端部の中心の、挿入バー８が挿
入される孔１０の内周に沿ってＯリング溝１１が設けら
れている。前記挿入治具１と２のＯリング溝のそれぞれ
にはＯリングが挿入されている。

【０００７】前記の軸ガイド９には、その側壁を半径方
向に貫通する複数個の孔１２が明けられ、軸の挿入と取
り出しを容易にする通気孔の役目をする。前記の軸ガイ
ド９は打込み又はねじ係合により挿入治具２の閉じた一
端部の底部に固定され、その挿入治具２の解放端部の外
周には前記挿入治具１の半径方向外方と軸方向外方とも
に延在し、前記挿入治具１のフランジ４とともに、いん
ろう継手を形成するフランジ１３が形成されて、挿入治
具１のフランジ４及び端部外周と係合し、複数個のボル
ト１４により両挿入治具１と２は強固に結合される。

【０００８】次に、本発明の締めしろの大きいスリーブ
と軸との組立方法について説明すると、先づ挿入治具１
と２を分離し、分離された挿入治具１にスリーブ２０を
挿入する。この場合両Ｏリング溝６，６’内のＯリング
はスリーブ２０の両端部付近の外周に係合するような間
隔になっている。一方、挿入治具２の軸ガイド９に軸２
１を挿入する。この場合、軸２１が直接挿入バー８に係
合するようにして軸ガイド９を省略することもできる。
次に挿入治具１，２の開放端部を互に向き合わせて係合
させ、ボルト１４で締付け、高圧流体導入孔３から高圧
流体を導入して両治具によって形成される加圧室内の圧
力を所定の高さに上昇させると、スリーブ２０の外周部
は減圧孔７により大気圧に通じているので、スリーブ２
０は挿入治具１の内径までの範囲で半径方向外方に膨大
し内径が大きくなる。一方軸２１は外径が殆ど変化しな
いので、隙間はめあいが可能になり、挿入バー８により
軸２１を押圧することにより、軸２１をスリーブ２０の
内孔中へ挿入できる。

【０００９】次に圧力流体導入孔３から高圧流体を抜く
と、両挿入治具内は大気圧に戻り、加圧室内には、スリ
ーブ２０と軸２１とが目標の締めしろで結合された組立
体として残される。次に、挿入治具１と２を分離し、高
圧流体導入孔３から挿入治具１内の組立体の端部に高圧
流体を作用させるか、単に押出しロッドで押すことによ
り前記の組立体を押出すことができる。

【００１０】

【発明の効果】挿入治具を使って流体圧力を利用するた
めに、実際の組立直前の状態の寸法より若干歪みを大き
くするだけでスリーブと軸の結合・組立ができ、材料の
許容応力内の高い応力の締まりばめ組立が可能であり、
冷し焼きばめ方法のように、加熱によりスリーブと軸の
材料特性が変化したり、組立途中で冷却により所定の隙
間が減少し挿入不能になるような恐れもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による締めしろの大きい薄肉円筒の組立
装置の一実施例を示す正面断面図である。

【符号の説明】

１、２ 挿入治具 ３ 加圧流体導入孔 ４、１３ 挿入治具の開放端のフランジ ５、６、６’、１１ Ｏリング溝 ７ 通気孔 ８ 挿入バ− ９ 軸挿入ガイド １０ 挿入バ−用の係合孔 ２０ スリ−ブ ２１ 軸

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸の外周に中空円筒状部材を締りばめ
   に結合し組立てる方法において、 一方の端部が解放され、他方の端部が閉じられて底部が
   形成され、底部またはその近傍に加圧流体導入孔を有
   し、中空部に前記中空円筒状部材を収容する底付き中空
   円筒状の第１の挿入治具と、一方の端部が解放され、他
   方の端部が閉じられて底部が形成され、中空部に前記の
   軸を収容し、さらに前記の軸を前記の第１の挿入治具に
   収容される中空円筒状部材に向かって軸方向に押圧する
   部材を備えた底付き中空円筒状の第２の挿入治具とを準
   備し、 前記第１の治具と第２の挿入治具内に、それぞれ、前記
   の中空円筒状部材と軸を収容し、前記第１と第２の挿入
   治具の開放された端部を互いに向き合わせて流体密に結
   合して一体に接続された加圧室を構成し、 前記加圧室内に加圧流体を導入して前記中空円筒状部材
   の内径を所定の締めしろだけ拡大させ、 前記第２の挿入治具内に収容された軸を、その先端が前
   記第１の治具内に収容されている中空円筒状部材の内周
   の前記第１の挿入治具の底部側にある先端に達するまで
   軸方向に押圧して圧入し、 前記加圧室内を減圧して前記第１と第２の挿入治具を分
   離し、 前記第１の挿入治具内にあり前記軸が結合された組立済
   み中空円筒状部材を取出す、 上記の諸行程を含んで成り、軸の外周に中空円筒状部材
   を締りばめに結合し組立てる方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の軸の外周に中空円筒状
   部材を締りばめに結合し組立てる方法を実施するための
   装置において、 前記第１の挿入治具は、 その側壁の外周の前記の開放された端部から閉じられた
   底部側に軸方向に僅かに寄った位置に設けられたフラン
   ジと、 前記のフランジと開口端部との中間で前記側壁の外周と
   内周とに設けられたＯリング溝と、 前記側壁の閉じられた底部に近い内周に設けられたＯリ
   ング溝と、 前記それぞれのＯリング溝に挿入されたＯリングと、 前記の底部又は側壁の底部を貫通して明けられた加圧流
   体導入孔と、 前記側壁の、底部に近い内周と、フランジと開口端部と
   の中間の内周とに設けられたＯリング溝の中間の位置で
   前記側壁を貫通する減圧孔と、を有し前記第２の挿入治
   具は、 その側壁の先端の外周から、前記第１の挿入治具のＯリ
   ングが設けられた外周に沿ってフランジに当接するまで
   延在するフランジと、 内部に収容されている軸を前記第１の挿入治具内の中空
   円筒状部材に向って押圧するために、その閉じられた底
   部を貫通して流体密に設けられた少くとも１個の挿入バ
   −と、を有し、 前記第１の挿入治具と前記第２の挿入治具とは、それぞ
   れの開口端を向き合わせた状態で、それぞれのフランジ
   を軸方向に貫通する複数のボルトによって着脱可能に強
   固に連結されることを特徴とする軸の外周に中空円筒状
   部材を締りばめに結合し組立てる装置。
3. 【請求項３】 前記第１の挿入治具は、その加圧流体導
   入孔が軸心と同軸に軸方向外方に延在し、そのフランジ
   が側壁から半径方向外方に突出する外向フランジとして
   形成され、 前記第２の挿入治具は、そのフランジが側壁の開放端近
   くから半径方向外方に突出するとともに、開放端の外周
   から軸方向外方に突出し、前記第１の挿入治具の開口端
   に近い外周と前記のフランジの端面とに係合するいんろ
   う継手フランジとして形成され、前記の挿入バ−は前記
   第２の挿入治具の軸心に明けられた貫通孔を貫通する１
   本のバ−として形成され、ワ−クとして内部に収容され
   た軸と着脱可能に結合され、前記貫通孔との間はＯリン
   グにより流体密にされている請求項２記載の軸の外周に
   中空円筒状部材を締りばめに結合し組立てる装置。
4. 【請求項４】 前記第２の挿入治具は、その軸心と同軸
   に底部に立設されて開放端に向かって延在し、その内部
   にワ−クとしての軸を収容するとともにその内周面が案
   内面となる中空円筒状の軸ガイドを有し、前記の挿入バ
   −は前記ワ−クとしての軸の底面に当接して前記の軸を
   ワ−クとしての前記中空円筒状部材内に挿入するための
   力を伝達する部材として構成されていることを特徴とす
   る請求項２または３のいずれかに記載の軸の外周に中空
   円筒状部材を締りばめに結合し組立てる装置。