JP3779918B2

JP3779918B2 - トルク伝達継手

Info

Publication number: JP3779918B2
Application number: JP2001372800A
Authority: JP
Inventors: 貢佐伯; 慎二吉田; 道雄林原; 明之迫田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-12-06
Filing date: 2001-12-06
Publication date: 2006-05-31
Anticipated expiration: 2021-12-06
Also published as: JP2003172668A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はトルク伝達継手に関する。さらに詳しくは、圧延機などのプラントにおける、凹凸結合の歯車型軸継手、スプライン継手またはピン継手などの回転トルク伝達用カップリングなどのトルク伝達継手であって、カップリングの歯やスプラインの摩耗またはピンもしくはピン孔の摩耗などの損傷を監視して寿命を予測することができるトルク伝達継手に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来より、たとえばギヤカップリングは、ギヤの摩耗により寿命を判断するために、ギヤの摩耗状態を定期的に測定する必要がある。一般的にギヤの摩耗量の測定は、カップリングを分解して測定するか、または入力軸と出力軸を捻るように回転させて、そのガタ量（相対的な角度差）を簡易的にダイヤルゲージなどの冶具を用いて測定し判断している。
【０００３】
しかし、前者は測定精度がよいが、一度ギアカップリングを分解するため作業に時間が掛かるという問題がある。また、後者は測定のたびにばらつくので測定値の信頼性が低いという問題がある。
【０００４】
そこで、これらの方法に代わる従来の摩耗状態の測定方法として、たとえば特開平６−８２２４３号公報には、カップリングを開放せずにギヤの摩耗状態を測定しようとするカップリング歯部の摩耗測定方法が記載されている。この摩耗測定方法では、超音波厚さ計を使用して、発生するエコーを解析するために大掛かりな装置が必要であり、また探触子を使用するために測定するギヤの大きさに制限がある。
【０００５】
また特開昭５８−１０９８３４号公報には、正逆転時のパルスを検出し、その時間間隔の差からギヤカップリングのギヤ摩耗量を検出しようとするギヤカップリングにおけるギヤ摩耗量検出方法が記載されている。このギヤ摩耗量検出方法では、パルス検出器などの装置が必要であり、コスト高となるとともに、正逆転する伝達装置に限られる。
【０００６】
本発明は、叙上の事情に鑑み、外観からの目視により、摩耗などの損傷を監視して簡便に寿命を予測することができるトルク伝達継手を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のトルク伝達継手は、継手機構により、対向する１対の回転部材を連結するトルク伝達継手であって、リジッドと、該リジッドに連結または一体的に形成されたカップリングケースとからなり、該カップリングケースに第１の係合凹凸部が設けられた外側伝達部材と、
前記第１の係合凹凸部と係合する第２の係合凹凸部が設けられた内側伝達部材と、
前記外側伝達部材の外表面部と前記内側伝達部材の外表面部との間に設けられ、外観から目視することができる該継手機構における損傷検出手段と
からなり、
前記損傷検出手段が、突起部を有する第１検出部材と、該第１検出部材と相対して配置された第２検出部材とからなり、
前記第１検出部材がカップリングケースの外表面にボルトにより取り付けられ、
該第２検出部材が前記内側伝達部材に設けられ、前記第１検出部材の突起部を受け入れる検出凹部であり、
前記第１検出部材の突起部、検出凹部およびボルトの材質および形状が前記ギアカップリングのギヤ伝達トルクに相当する強度をもたせるように設定されてなることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のトルク伝達継手としては、歯車型軸継手、スプライン継手、ピン継手またはフランジ継手などの継手機構が含まれる。
【０００９】
以下、添付図面に基づいて本発明のトルク伝達継手を説明する。
【００１０】
実施の形態１
たとえば歯車型軸継手としてのギアカップリングは、図１に示されるように、内周部に第１の係合凹凸部である内歯歯車１が設けられる外側伝達部材２、外周部に該内歯歯車１に噛み合って係合する第２の係合凹凸部である外歯歯車３が設けられる内側伝達部材（以下、カップリングセンタという）４、および前記外側伝達部材２の外表面部２ａとカップリングセンタ４の外表面部４ａとのあいだに設けられる、損傷検出手段としての摩耗検出手段５から構成されている。
【００１１】
前記外側伝達部材２は、リジッド６とカップリングケース７の２部材からなり、該カップリングケース７に前記内歯歯車１が形成されている。このリジッド６とカップリングケース７は、所定の個数のリーマボルト８により連結されている。なお、本実施の形態１では、外側伝達部材２がリジッド６とカップリングケース７の２部材からなっているが、本発明においては、このリジッド６とカップリングケース７を一体に製作することもできる。
【００１２】
前記外側伝達部材２の内筒部９に出力軸１０をキー１１を用いてキー結合するとともに、前記カップリングセンタ４の内筒部１２に入力軸１３をキー１４を用いてキー結合することにより、対向する１対の回転部材である出力軸１０および入力軸１３を連結している。
【００１３】
前記摩耗検出手段５としては、突起部を有する第１検出部材と該第１検出部材部と相対して配置される第２検出部材とから構成することができる。本実施の形態では、前記外側伝達部材２のカップリングケース７の外表面部２ａに、たとえば２個のボルト１５により取り付けられる第１検出部材である検出部材１６と前記カップリングセンタ４の外表面部４ａに形成された凹溝からなる第２検出部材である検出凹部１７とから構成されている。前記検出部材１６は、水平方向に突起部１８を有する断面がＬ字状を呈している。該突起部１８を受け入れる検出凹部１７の幅寸法Ｌは、図２〜３に示されるように、突起部１８を該検出凹部１７の中立位置にセットしたときに、該突起部１８の両側部位に、たとえば歯厚の１／２の隙間（周方向の隙間）δoを確保できるように設定されている。
【００１４】
本実施の形態１では、ギヤの摩耗量を測定するゲージとして、カップリングケース７の外側に突起部１８を有する検出部材１６を取り付け、カップリングセンタ４に検出凹部１７を設けているので、定期的な圧延ラインの停止時などに、図４に示されるように、前記突起部１８と検出凹部１７との凹凸の間隔δ（相対回転後の隙間の寸法）、たとえば前記突起部１８の端面位置１８ａと検出凹部１７の有効端面位置（端面位置１８ａに対して傾斜する溝高さの中央位置）１７ａとの凹凸の間隔δの増分量を測定することにより、前記内歯歯車１と外歯歯車３のギヤの摩耗量を外部から可視化できる。また、本実施の形態では、前記摩耗検出手段５が前記内歯歯車１と外歯歯車３の円周方向に等間隔（１２０度）に設けられている。したがって、摩耗量の測定位置を３箇所とすることにより、視界がさえぎられた場合に、いずれかの箇所において確認することができる。これにより、本実施の形態では、摩耗量の測定作業の時間短縮を図ることができるとともに、該摩耗量の高精度の測定を行なうことができる。
【００１５】
また、本実施の形態１では、検出部材１６の突起部１８、検出凹部１７およびボルト１５の材質および形状をギアカップリングのギヤ伝達トルクに相当する強度をもたせるように設定する。たとえばギアの摩耗や衝撃などによるギヤ損傷がある場合でも、前記検出部材１６の突起部１８、検出凹部１７およびボルト１５の強度によりトルク伝達が確保できる。したがって、検出部材１６、検出凹部１７およびボルト１５のみにより、伝達トルクを確保して、入力軸１３の空転を防ぐことができる。このため、摩耗検出手段５に歯車伝達のバックアップ機能をもたせることができる。これにより、たとえばギア破損による駆動系の異常動作による設備２次破損、またギア交換後の再動作までの生産機会損失や燃料などの原料損失、トラブル復旧費用などを未然に防止することができる。
【００１６】
なお、本実施の形態１では、前記摩耗検出手段がカップリングケースと内側伝達部材の外表面部に３組設けられているが、本発明においては、これに限定されるものではなく、適宜選定することができる。たとえば回転バランスや摩耗量の測定精度の向上などを考慮すると、少なくとも３組設けるのが好ましいが、単に摩耗度合の目安を知る場合や低速回転の場合には、１組または２組とすることもできる。
【００１７】
また、前記損傷検出手段は、外側伝達部材と内側伝達部材とのあいだに設けられているが、本発明においては、これに限定されるものではなく、少なくとも外側伝達部材と回転部材とのあいだに、たとえば検出部材と検出凹部を設けることができる。これにより、外側伝達部材および／または内側伝達部材と回転部材とのキー結合において、回転方向を位置決めしているキーの摩耗によるガタを把握することができる。
【００１８】
なお、本実施の形態では、図１において、紙面右側が入力軸１３、紙面左側が出力軸１０としているが、この入出力軸を交換しても本発明の目的を達成することができる。
【００１９】
実施の形態２
本実施の形態２では、前記継手機構としてスプライン継手が用いられている。図５に示されるように、出力軸１０には一体または別体に外側伝達部材である円筒部２１が設けられている。また、この円筒部２１の内周部には、第１の係合凹凸部である第１のスプライン２２が形成されている。一方、入力軸１３の外周部には、直接第１のスプライン２２に係合する第２の係合凹凸部である第２のスプライン２３が形成されている。なお、本実施の形態２にかかわる損傷検出手段では、検出部材２４が前記円筒部２１の外表面部にボルト２５により取り付けられているとともに、検出凹部２６が前記入力軸１３の外表面部に形成されている。
【００２０】
実施の形態３
本実施の形態３では、前記継手機構としてピン継手が用いられている。図６に示されるように、出力軸１０には一体または別体に外側伝達部材である円筒部３１またはフォークが設けられている。また、この円筒部３１には、１対の貫通孔３２が形成されている。一方、入力軸１３にも、前記貫通孔３２と同径の貫通孔３３が形成されており、１対の貫通孔３２と貫通孔３３に継手ピン３４が挿通され、Ｃ型止め輪３５または割りピンなどにより、円筒部３１と入力軸１３とが連結されている。なお、本実施の形態３にかかわる損傷検出手段では、検出部材３６が前記円筒部３１の外表面部にボルト３７により取り付けられているとともに、検出凹部３８が前記入力軸１３の外表面部に形成されている。この損傷検出手段により、継手ピンと貫通孔の摩耗検出ができる。
【００２１】
実施の形態４
本実施の形態４では、前記継手機構としてフランジ継手が用いられている。図７に示されるように、出力軸１０および入力軸１３には一体または別体に第１、第２のフランジ部材４１、４２が設けられている。これらのフランジ部材４１、４２は継手ボルト４３とナット（図示せず）により結合されている。なお、本実施の形態４にかかわる損傷検出手段では、検出部材４４が前記第２のフランジ部材４２の外表面部にボルト４５により取り付けられているとともに、Ｕ字状の検出凹部４６が前記第１のフランジ部材４１の外表面部にボルト４７により取り付けられている。この損傷検出手段により、継手ボルトと該ボルト孔の摩耗検出またはボルトのゆるみを検出することができる。
【００２２】
本実施の形態１、２、３、４においては、検出部材と検出凹部により、各継手機構の伝達トルクを確保させることができる。また、検出部材または検出凹部や相対する突起部を、相互の接触により、変形や脱落する強度に設計することで、継手の取替時期をその変形や脱落により判断することができる。これら第１検出部材である検出部材および第２検出部材である検出凹部の取付け方法は、ボルトのみならず、溶接や各種接着剤などにより取り付けることが可能であり、現場にて使用中の継手類への後付けすることもできる。
【００２３】
なお、本発明においては、外側伝達部材および内側伝達部材が出力軸および入力軸に別体で設けられ、結合にされている場合、または第１、第２のフランジ部材が出力軸および入力軸に別体で設けられ、結合にされている場合、該外側伝達部材と出力軸および／または内側伝達部材と入力軸とのあいだに、該外側伝達部材および／または内側伝達部材の軸長手方向の移動を防ぐ位置決め部や、位置ずれ検出部を設けるのが好ましい。この位置決め部や位置ずれ検出部を設けることにより、たとえば歯車やスプラインの噛み合い部がずれることがなくなり、また噛み合い部のずれ量を把握することができるため、または伝達部材と出力軸および／または入力軸との、結合の外れを未然に防止、またはずれ量を把握することができる。たとえば前記実施の形態１においては、図８に示されるように、前記リジッド６の側端面５１に、たとえばＬ字状の係止用鍵部材５２を取り付けるとともに、出力軸１０に形成するキー溝５３にキー５４を嵌め込んで、該係止部材５２とキー５４によるキー結合の位置決め部とすることができる。
【００２４】
また、図９に示されるように、前記リジッド６の側端面５１に、たとえばＬ字状の鍵部材６２を取り付けるとともに、出力軸１０に凸部６３を形成することで、鍵部材６２と凸部６３に隙間６４を設け、リジッド６と出力軸１０の結合の位置ずれを検出することができる位置ずれ検出部を設けることができる。
【００２５】
また、図１０に示されるように、前記リジッド６の側端面５１に、たとえばＬ字状の鍵部材７２を取り付けるとともに、出力軸１０に前記側端面５１と同一面の底面７３ａまたは該側端面５１より外方位置までの底面（外観から見える位置の底面）までの長さのキー溝７３を形成することで、鍵部材７２と底面７３ａに隙間７４を設け、リジッド６と出力軸１０の結合の位置ずれを検出することができる位置ずれ検出部を設けることができる。
【００２６】
なお、図８〜１０においては、結合がキー結合にされているが、本発明においては、これに限定されるものではなく、たとえば焼き嵌めや冷やし嵌めなどの結合においても、該外側伝達部材および／または内側伝達部材の軸長手方向の移動を防ぐ位置決め部または位置ずれ検出部を設けることができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、カップリングを分解せずに検出部材と検出凹部との間隔を外観から実測することができるという簡易な方法で精度よく測定することができるため、ギヤ、継手ピンもしくは継手ボルトの寿命予測またはギア、継手ピンもしくは継手ボルト取替計画を適切に実施することができる。また、仮に突発的にギア、継手ピンまたは継手ボルトの破損が発生したとしても、予備的に損傷検出手段がトルク伝達のバックアップ機能として作用するので、急な操業停止を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のギヤカップリングの実施の形態１を示す断面図である。
【図２】図１のギヤカップリングの右側面図である。
【図３】図２のギヤカップリングの要部拡大図である。
【図４】摩耗検出手段の動作を説明する図である。
【図５】本発明のトルク伝達継手の実施の形態２を示す断面図である。
【図６】本発明のトルク伝達継手の実施の形態３を示す断面図である。
【図７】本発明のトルク伝達継手の実施の形態４を示す断面図である。
【図８】本発明のトルク伝達継手における位置決め部の一例を示す断面図である。
【図９】本発明のトルク伝達継手における位置ずれ検出部の一例を示す斜視図である。
【図１０】本発明のトルク伝達継手における位置ずれ検出部の他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１内歯歯車
２外側伝達部材
２ａ、４ａ外表面部
３外歯歯車
４内側伝達部材（カップリングセンタ）
５摩耗検出手段
６リジッド
７カップリングケース
８リーマボルト
９、１２内筒部
１０出力軸
１１、１４キー
１３入力軸
１５ボルト
１６検出部材
１７検出凹部
１７ａ有効端面位置
１８突起部
１８ａ端面位置

Claims

継手機構により、対向する１対の回転部材を連結するトルク伝達継手であって、
リジッドと、該リジッドに連結または一体的に形成されたカップリングケースとからなり、該カップリングケースに第１の係合凹凸部が設けられた外側伝達部材と、
前記第１の係合凹凸部と係合する第２の係合凹凸部が設けられた内側伝達部材と、
前記外側伝達部材の外表面部と前記内側伝達部材の外表面部との間に設けられ、外観から目視することができる該継手機構における損傷検出手段と
からなり、
前記損傷検出手段が、突起部を有する第１検出部材と、該第１検出部材と相対して配置された第２検出部材とからなり、
前記第１検出部材がカップリングケースの外表面にボルトにより取り付けられ、
該第２検出部材が前記内側伝達部材に設けられ、前記第１検出部材の突起部を受け入れる検出凹部であり、
前記第１検出部材の突起部、検出凹部およびボルトの材質および形状が前記ギアカップリングのギヤ伝達トルクに相当する強度をもたせるように設定されてなる
ことを特徴とするトルク伝達継手。
前記外側伝達部材と回転部材との結合がキー結合である請求項１記載のトルク伝達継手。