JP4757436B2

JP4757436B2 - 軸の心出し方法

Info

Publication number: JP4757436B2
Application number: JP2003344205A
Authority: JP
Inventors: 茂渡邉
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2003-10-02
Filing date: 2003-10-02
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2023-10-02
Also published as: JP2005106254A

Description

本発明は、軸の心出し方法に関する。

食品や薬品の撹拌を行うためのいわゆる竪型撹拌機と称される装置は、通常円筒形の撹拌槽の中心に撹拌翼の取り付けられた撹拌軸が配置され、撹拌槽の上部に設置したモータによりこの撹拌軸を回転駆動する構成が採用されている。撹拌槽の底部は、通常撹拌処理を終えた液の取り出し口となるため、撹拌軸の下端は撹拌槽には軸支されていない。すなわち、撹拌軸は片持式に撹拌槽内に延在される。

図６に従来の竪型撹拌機の構成例を示す（特許文献１参照）。

撹拌槽１の上部には、撹拌軸２が突出する開口３が形成されている。開口３の外側には台座４を介して筒状の架台５が固着されている。撹拌軸２は該開口３を通って架台５内に片持ち状態で伸長しており、図示せぬ撹拌翼が取り付けられている。架台５の上端には減速機７が搭載され、その出力軸８が図示せぬ軸受を介して下方に片持ち状態で突出・延在されている。出力軸８はチェーンカップリング９及びキー２０を介して中間軸１０に連結されている。また中間軸１０の下端は、軸継手１１を介して、メカニカルシール部６から突出した撹拌軸２と連結されている。なお、メカニカルシール部６にはスラスト軸受が収容されている。

この竪型撹拌機は、チェーンカップリング９が存在しているため、減速機７の出力軸８と撹拌軸２との精密な心出し作業を行う必要がないという利点を有する。ここで「心出し作業」とは、このような竪型攪拌機等の相手機械に対して減速機の据付位置あるいは据付角度を調整する作業のことをいう。

しかしながら、この種の竪型攪拌機は、チェーンカップリング９のほか、該チェーンカップリング９とメカニカルシール部６との間に中間軸１０も必要となるなど、出力軸８周りの構造が複雑になり、部品点数が増大するという問題がある。そこで、このようなチェーンカップリング９等を使用せずに、減速機の出力軸８と撹拌軸２とをリジットに連結し、より直接的に撹拌槽１内に延在させる方法も提案されている。

しかしながら、この方法の場合、出力軸８は撹拌槽１内の側壁の中央（すなわち撹拌槽１の軸心）に正確に合致するように心出しされた状態で取り付けられなければならない。この心出し作業は、一般には、出力軸８から軸方向に延在された部材に取り付けられたダイヤルゲージにより、該延在された部材と撹拌槽１の内壁との距離を測定することによって「試行錯誤的に」行われる。

特開２００１−２２４９３８号公報

しかしながら、この心出し作業は、実際には大変な労力と時間を必要とすることが多く、必ずしもコスト低減に結びつかないことがあるという問題があった。

本発明は、心出し作業に時間がかかる原因を詳細に観察・調査した結果得られた知見に基づいてなされたものであり、従来非常に時間の掛かっていた心出し作業を効率的に行うことができ、結果として該心出しの作業時間を大幅に短縮することをその目的としている。

本発明は、ケーシングに軸受を介して支持された軸の軸心を所定の位置に心出しする軸の心出し方法において、前記軸を支持している少なくとも１個の軸受に対して、該軸受内における前記軸の半径方向の動きを仮拘束する前処理を行う手順と、該前処理を行った後に、前記心出し作業を行う手順と、該心出し作業を終えた後に、前記仮拘束を解く手順と、を含み前記前処理が、前記軸を支持している少なくとも１個の軸受に対して、該軸受の一部を移動又は変形させて、該軸受の半径方向の隙間を縮小させる手順で構成されていることにより、上記目的を達成したものである。

減速機等の出力軸は、軸受によって支持されているが、完全にリジッドに支持されているわけではない。すなわち、軸受の内外輪及びそのボール（あるいはころ）の間には、必ずある程度の隙間（半径方向の隙間）が存在する。そのため、出力軸は、構造上本来の軸心に対し、若干傾くことができる。この隙間に起因して発生する出力軸の軸心の傾きは、製造時の加工誤差、或いは組み付け時の組み付け誤差等の如何に関わらず出力軸を円滑に回転させるためには不可避的なものである。

ところが、出力軸が本来の軸心に対して傾くことができるというのは、その傾きがたとえ極めてわずかなものであっても、例えば該出力軸が片持の状態で長く延在されるような用途においては、大きな「ブレ」となって顕在化してくる。そのため、この種の用途においては、精密な心出し作業が欠かせないが、この作業がときとして非常に多大な時間を要した。発明者は、この点に着目して心出し作業自体に関して詳細な観測を継続したところ、計測のたびに（軸がいずれの方向にぶれているかによって）その計測値が異なってしまい、これが計測の再現性を阻害しているという事実を突き止めた。

この問題に対処するためには、軸受として半径方向の隙間がより小さな高精度の軸受を採用することが考えられる。

しかしながら、この手法は軸受の高コスト化が避けられず、また、円滑な回転を保障するためには、軸受の半径方向の隙間は（如何に高精度の軸受とはいえ）零にはできないため、やはり問題は（程度の差こそあれ）残されたままとなる。とりわけ、この種の心出し作業を行う用途に使用される軸の軸受は、軸の傾きに対してある程度柔軟に対応できなければならないという要請もあるため、軸受による軸の固定化は現実には採用できないことが多い。

本発明は、本来の心出しのための作業を行う前に、軸を支持している特定の軸受に対して、軸を仮拘束（仮固定）するという前処理を行うことにより、この問題を解決した。具体的には、軸受の外輪を押圧手段によって移動あるいは変形させて、該軸受の半径方向の隙間を減少させるという前処理を行う。そしてこの状態で本来の心出し作業を行い、当該本来の心出し作業を行った後に、該仮拘束を解く。

これにより、当該心出しされるべき軸は、心出し作業時においては軸受からリジッドな状態で突出されることになり、該心出し作業を極めて容易に行うことができる。にもかかわらず、軸受として高精度且つ高コストの製品を採用しなくてすみ、また、運転時においては（本来の隙間の存在する）非リジッドな状態が確保できるため、回転円滑性が阻害されることもない。

ケーシングから片持状態で突出された軸の心出し作業を、低コストでかつ効率的に行うことができる。

以下、図面に基づいて本実施形態の例を詳細に説明する。

初めに、本発明に係る軸の心出し方法を適用するのに好適な「軸の支持構造」を備えた減速機Ｇの構成から説明する。

図４に示されるように、この減速機Ｇは、モータＭと共に用いられる。モータＭのモータ軸１０はカップリング１２を介して減速機Ｇの入力軸１４と連結されている。減速機Ｇは、詳細な図示は省略するが、３段の平行軸歯車減速機構を備え、入力軸１４の回転を減速して出力軸１６から取り出す構成とされている。出力軸１６は減速機Ｇのケーシング１８から片持状態で突出されている。

図１に出力軸１６の付近の要部拡大断面を示す。

出力軸１６にはヘリカルギヤ（出力ギヤ）２０が組み込まれている。出力軸１６は自動調心ころ軸受２２、２４によって支持されている。自動調心ころ軸受２２、２４は、それぞれ外輪２２Ａ、２４Ａ、ころ２２Ｂ、２４Ｂ、及び内輪２２Ｃ、２４Ｃを備えている。各ころ２２Ｂ、２４Ｂは、それぞれ傾きの異なる２組のころ２２Ｂ１、２２Ｂ２及び２４Ｂ１、２４Ｂ２からなり、それぞれの組の回転軸Ｏ１、Ｏ２は軸受２２の軸心Ｏ３に対して傾いている。この出力軸１６には、該ヘリカルギヤ２０と図示せぬヘリカルピニオンとの噛合によって発生する軸方向分力のほか、図示せぬ攪拌機の攪拌翼を介して攪拌液側から受ける反力の軸方向分力が掛かるが、自動調心ころ軸受２２、２４は、その機能上、出力軸１６の軸心が若干ずれても、半径方向及び軸方向の双方の負荷に対して同時に対応可能である。

自動調心ころ軸受２２、２４のうち、出力軸１６が突出していない方の自動調心ころ軸受２２には、軸受カバー３０が組付けられている。

図２及び図３にそれぞれ拡大して示されるように、この軸受カバー３０には、１対のボルト用ねじ孔３２が形成されている。ボルト用ねじ孔３２にはボルト３４が螺合可能である。ボルト用ねじ孔３２は、ボルト３４が螺合した際に、該ボルト３４の先端３４Ａが自動調心ころ軸受２２の外輪２２Ａを軸方向に押圧・移動可能な位置に形成されている。

なお、符号３６は軸受カバー取付用ボルト穴、符号３８は軸受カバー運搬用アイナット取付ねじ孔である。

ここで、この実施形態における心出し作業の手順を説明をしながら、本実施形態の作用を説明する。

図５は、前記モータＭ及び減速機Ｇを側面から見たもので、図中の想像線は減速機Ｇを据え付ける際の心出し作業を行うための構成を略示的に示している。

図の符号４０は攪拌槽の１部を示している。心出し作業に当たっては、出力軸１６に計測棒４２が取り付けられる。計測棒４２の先端４２Ａにはダイヤルゲージ４４が組み込まれる。ダイヤルゲージ４４は、計測棒４２の先端４２Ａと撹拌槽４０の所定の計測部４０Ａとの距離Ｌを測定する。出力軸１６の回転位置により、計測棒４２の先端４２Ａと撹拌槽４０の計測部４０Ａの内周の各位置との距離を測ることができ、これにより出力軸１６の傾きを知ることができる。傾きが零になるように減速機Ｇの攪拌槽に対する固定位置を調整する作業を繰り返えす。この試行錯誤により出力軸１６の回転位置に関わらずダイヤルゲージ４４で測定される距離が一定の範囲に収まるようになったときに心出しができたと判断し、減速機Ｇの攪拌槽に対する固定用ボルト穴近傍に図示せぬノックピンを打ち込み、最終的な固定を行うことになる。

この（本来の）心出し作業自体は、基本的に従来と同様な手順で行われる。

本実施形態では、この本来の心出し作業に入る前の段階で、すなわち、心出し作業の前処理として、出力軸１６の自動調心ころ軸受２２に対する仮固定（仮拘束）を行う。

具体的には、１対のボルト用ねじ孔３２にボルト３４をほぼ均等にねじ込み、該ボルト３４の先端３４Ａを自動調心ころ軸受２２の外輪２２Ａに当接させ、更にねじ込んで該外輪２２Ａを軸方向に押圧・移動させる。この押圧・移動により、自動調心ころ軸受２２の外輪２２Ａ、ころ２２Ｂ、内輪２２Ｃ、及び出力軸１６間に存在する半径方向の隙間が詰められる。

この結果、出力軸１６はかろうじて回転できる程度の固定状態（仮拘束状態）に維持される。すなわち、出力軸１６は、自動調心ころ軸受２２と実質的に一体化される。

従って、この状態で上記心出し作業を行うと、前記半径方向の隙間に起因した測定のぶれが抑えられるため、減速機Ｇの所定の傾きに対するダイヤルゲージ４４の測定値の再現性が飛躍的に高まる。そのため、従来極めて時間の掛かっていた心出し作業を、短時間で且つ高精度に行うことができるようになる。

しかも、出力軸１６は自動調心ころ軸受２２と実質的に一体化されているため、該出力軸１６を正方向に回しても、また逆方向に回しても再現性の高い測定を行うことができる。そのため測定の作業が極めて容易となるという利点も得られる。一般に、ヘリカルギヤが使用されているときのこの種の測定は、出力軸１６が攪拌機側（図４の例では下側）に押し付けられるような回転方向でしか、再現性の高い測定ができないとされていたため、この利点はヘリカルギヤが使用されているときに特に大きく機能する。また、例えばバックストップ付の装置等の回転方向が片方に限定された装置の心出しにも適用の範囲を広げることができる。

本来の心出し作業を終えた後は、ボルト３４はボルト用ねじ孔３２から取り出される。この結果、自動調心ころ軸受２２は、その半径方向の隙間が回復され、再び円滑に回転できるようになる。なお、ボルト用ねじ孔３２は、例えば図示せぬシールワッシャとともに自動調心ころ軸受２２の外輪２２Ａに到達しない（短い）ねじ部を有するボルト（図示略）によって閉塞される。

なお、上記実施形態においては、自動調心ころ軸受２２の外輪２２Ａを移動させることにより該自動調心ころ軸受２２の半径方向の隙間を縮小させる方法を採用していたが、本実施形態では、当該軸を、どのような方法で「軸受の一部を移動または変形して軸受の半径方向の隙間を縮小させるか」については、特にこの方法に限定されるものではない。また、軸受の種類も、自動調心ころ軸受に限定されるものではない。例えば軸受が「玉軸受」であったような場合にも同様に外輪を移動させる手法を採用できる。

また、上記実施形態のように外輪を移動させる手法を採用する場合であっても、該軸受の外輪を例えば、半径方向から押圧・移動させてもよいのは言うまでもない。

ただ、上記実施形態のように、出力軸の軸受として自動調心ころ軸受を採用し、その外輪に軸方向の押圧力を与える方法は、現実的には半径方向からボルトを差し込むのが困難なことが多いことから、実用的な設計としてメリットがある。なお、「移動」ではなく、軸受の一部を「変形」させるような態様で軸を拘束してもよい。

また、軸受に対して仮拘束のためのボルトを挿入する場合は、（上記実施形態では軸受カバー３０の円周方向２カ所にのみ設けるようにしていたが）これを円周方向３カ所以上に設けるようにしてもよい。この場合、各ボルト用ねじ孔を円周方向に均等に配置すると、軸受の本来の軸心と一致した状態で軸を仮固定することができる。

また、上記実施形態では、軸を支持している１対の軸受のうち、該出力軸が突出していない側の軸受（自動調心ころ軸受２２）のみによって軸を拘束するようにしていたが、軸を支持している他の軸受（上記実施形態でいうならば自動調心ころ軸受２４）について前処理を施してもよく、もちろん双方の軸受に対して前処理を施してもよい。なお、自動調心ころ軸受は、軸方向の２カ所で軸と接触しているため、１個の自動調心ころ軸受に対して前処理を施しただけでも、軸を比較的強固に拘束することができるという利点がある。

本発明は、軸の心出し作業を行う必要のある用途、例えば、攪拌機の撹拌軸に連結されるべき減速機の出力軸の心出し、或いは冷却ファンが取り付けられる軸の心出し等に適用できる。

本発明の実施形態が適用された減速機の出力軸周りを示す要部拡大断面図該出力軸に対して組み込まれる軸受カバーの正面図図２のIII−III線に沿う断面図前記減速機がモータと組み合わされた状態を示す正面図心出し作業を説明するための、前記減速機がモータと組み合わされた状態を示す側面図従来の堅型撹拌機の構成を示す断面図

符号の説明

Ｍ…モータ
Ｇ…減速機
１０…モータ軸
１２…カップリング
１４…入力軸
１６…出力軸（片持ち状態で突出された軸）
２０…ヘリカルギヤ
２２、２４…自動調心ころ軸受
２２Ａ、２４Ａ…外輪
２２Ｂ、２４Ｂ…ローラ
２２Ｃ、２４Ｃ…内輪
３０…軸受カバー
３２…ボルト用ねじ孔
３４…ボルト
４０…撹拌槽
４２…計測棒
４４…ダイヤルゲージ

Claims

ケーシングに軸受を介して支持された軸の軸心を所定の位置に心出しする軸の心出し方法において、
前記軸を支持している少なくとも１個の軸受に対して、該軸受内における前記軸の半径方向の動きを仮拘束する前処理を行う手順と、
該前処理を行った後に、前記心出し作業を行う手順と、
該心出し作業を終えた後に、前記仮拘束を解く手順と、を含み、
前記前処理が、前記軸を支持している少なくとも１個の軸受に対して、該軸受の一部を移動又は変形させて、該軸受の半径方向の隙間を縮小させる手順で構成されている
ことを特徴とする軸の心出し方法。