JP6463357B2 - 外輪なし転がり軸受用組立て装置 - Google Patents

Description

本発明は、外輪なし転がり軸受を、特に風力タービン用歯車装置の遊星歯車である歯車に挿入する装置に関する。

風力タービン用歯車装置において、遊星歯車段の遊星歯車を支承するためには、円錐ころ軸受をＯ型に配列することが特に有利であると知られている。この場合、遊星歯車の軸受は、外輪なしで構成される。その代わり、軸受の外側の走行面が、遊星歯車を構成する。つまり、軸受の外輪および遊星歯車の各々が、一体型で構成されるのである。

組立ての際には、内輪、転動体および保持器からなる軸受を、始めに遊星歯車に挿入する。遊星歯車は、遊星キャリアにおいて軸受と共に位置決めされるため、遊星軸を組立てることができる。

軸受を遊星歯車に挿入する際に、問題が発生することが知られている。風力発電設備においては、転動体が極めて大型となり、従って重くなるため、遊星歯車内で、軸受の外側の走行面が破損する恐れがある。特に、現在使用可能な従来技術によっては、軸受を組立てる際に、走行面に小さな窪みや擦過痕が発生することを防止できない。これらは、風力発電設備の作動中に軸受の破損へと拡大し、それにより動作不能状態に陥る危険性が増大しかねない。

本発明の課題は、外輪なし転がり軸受を、従来技術に内在する欠点を回避しつつ、例えば風力タービン用歯車装置の遊星歯車である歯車に挿入することである。特に挿入の際には、歯車の破損を回避すべきである。

従って本発明による装置は、少なくとも１つの、外輪なし転がり軸受を、歯車に挿入する役割を果たす。転がり軸受は、内輪、転動体および保持器を備えるが、外輪は備えていない。内輪は転がり軸受の内側走行面を構成し、外側走行面は、歯車により構成される。転がり軸受は、特に円錐ころ軸受とすることが可能である。特に装置は、風力タービン用歯車装置における遊星歯車段の遊星歯車に、転がり軸受を挿入するのに適している。

本発明による装置は支承要素を備える。支承要素には、クレーンへの結合手段が取り付けられる。例えばクレーンの鉤を支承要素に掛けられるため、クレーンで装置を持ち上げることができる。

さらに支承要素には、少なくとも２つの固定要素が取り付けられる。これらの固定要素は、基準軸に対して径方向に、共におよび別々に移動可能である。基準軸は随意に選択可能であるが、好適には、基準軸が、転がり軸受および歯車の回転軸と重なることができるよう選択する。「基準軸に対して径方向に、共におよび別々に移動可能」とは、各固定要素が、厳密に１つの並進自由度および／または厳密に１つの回転自由度を有することを意味する。並進自由度の場合、各固定要素の並進移動において、少なくとも１つの方向ベクトルが、基準軸に対して径方向に走る。並進移動は、基準軸方向つまり基準軸に向かう方向と、基準軸から反対方向つまり基準軸から離れる方向の双方に発生する。

並進自由度に対して代替的または追加的に、各固定要素は、基準軸に対して非平行の回転軸を中心とする、厳密に１つの回転自由度を有することが可能である。従って回転軸は、基準軸に対してゼロでない角度で傾斜する。好適には、回転軸は基準軸に対して直交する。

固定要素が共に移動される、つまり基準軸方向に移動されると、それに続いて固定要素を転がり軸受の内輪に挿入可能である。この場合、内輪に挿入するとは、内輪に包囲された、または囲まれた空間に挿入することを意味する。そのために、好適にはクレーンを使用する。従って装置は、結合手段によりクレーンに掛けられ、持ち上げられる。その後クレーンは、固定要素が転がり軸受の内輪に到達するよう、装置を運搬する。

固定要素は、固定要素が内輪に挿入された後に、別々に移動される時、つまり固定要素が、内輪に挿入された状態で、別々に移動される、または基準軸から離れる方向に移動される時に、転がり軸受の内輪を固定するよう構成される。

保持器および転動体は、転がり軸受の実施形態に応じて、内輪に固定される。固定状態はこの場合、固定要素で内輪を固定することを除くと、装置で転がり軸受を持ち上げるのに十分である。または固定要素を、転がり軸受の内輪のみでなく、保持器および／または軸受本体をも固定可能であるよう構成することが好適である。一般的には、転動体が保持器に支持されているため、内輪および保持器を固定することを除くと、固定状態は十分である。

内輪および／または保持器および／または転動体を固定するためには、鉤状の、特にL字型の固定要素が有利であると知られている。

さらに装置は、歯車上に置くことが可能な脚部要素を備える。従って脚部要素は、装置を歯車上に置く役割を果たす。

支承要素は、基準軸に対して軸方向に移動可能な状態で、脚部要素に取り付けられる。これは支承要素が脚部要素に対して、基準軸に沿って、または基準軸に対して平行に、並進移動可能であることを意味する。移動は二方向に可能である。従って支承要素は、下方に、または脚部要素方向つまり脚部要素に向かって、および上方に、または脚部要素と反対方向つまり脚部要素から離れるよう、移動可能である。

本発明の好適な実施形態において、脚部要素は、少なくとも１つの位置決め手段を備え、脚部要素を歯車上で、基準軸に対して径方向に位置決めする。これにより、特に位置決め手段は、装置、および／または固定要素で固定された転がり軸受を、歯車上で、基準軸に対し径方向に位置決めする役割を果たす。好適には、転がり軸受が歯車の中央に位置する、つまり転がり軸受の回転軸が歯車の回転軸と重なり、両回転軸が一致するよう位置決めする。

脚部要素および／または装置および／または転がり軸受を位置決めするために、位置決め手段は少なくとも１つの面を備える。この面は、少なくとも３つの位置において、好適には完全に歯車の歯先面と接触する。この場合、位置決め手段と刃先面の間の接触位置は、好適には基準軸の周方向、または基準軸に対して同心で走る。これと類似し、位置決め手段の面は、好適には基準軸の周方向、または基準軸に対して同心で走る。位置決め手段の面は、特に円錐台の外側面とすることが可能である。これには、脚部要素が中央位置に保たれるのみでなく、脚部要素が当初、中央から外れた位置にある場合、歯車上に置くと中央位置へ導かれる、という利点がある。

固定要素が転がり軸受を固定すると、脚部要素が歯車上に置かれる。続いて支承要素が、基準軸に対して軸方向に、脚部要素方向に移動され、転がり軸受が、歯車内の転がり軸受の目標位置に到達する。この場合転動体は、歯車内を走る、転がり軸受の外側の走行面と接触する。更なる好適な実施形態において、装置は、この場合に走行面および／または転動体の破損を防止するために、少なくとも１つのダンパを備える。ダンパは、支承要素の、脚部要素方向、特に基準軸に対して軸方向の移動を減衰可能であるよう構成される。これは、ダンパの減衰効果が、支承要素の脚部要素方向の移動を抑制する、またはこの移動と反対方向であることを意味する。転動体および／または外側の走行面の破損を防止するために、減衰効果は、特に転動体が外側の走行面と接触している際に作用しなければならない。好適には、減衰効果は転動体が外側の走行面と接触する前に作用し、支承要素の移動を十分に遅延できるものとする。

更なる好適な実施形態において、固定要素の調整機構は、基準軸を中心に回転可能なディスクを備える。ディスクの回転軸および基準軸は、同一である。好適には、ディスクが支承要素の一部であり、支承要素の更なる部分に、回転可能な状態で支持される。

ディスクは、固定要素のガイド手段を備える。ガイド手段は、ディスクが回転すると、固定要素が、共におよび別々に移動するよう作用する。従って、ディスクが第１方向に回転すると、固定要素は共に移動し、ディスクが第２方向に回転すると、固定要素は別々に移動する。

好適には、ディスクが固定要素のガイド手段として、螺旋状に延在する、例えばレールである凸部、例えば溝、窪み、刻み目またはチャネルである凹部、またはスリットまたは間隙である開口部を備える。凸部、凹部または開口部は各々、螺旋に沿って走る。螺旋は更に、好適には基準軸を中心に走る。固定要素は、凸部、凹部または開口部と係合する。その結果、ディスクが回転すると、固定要素が基準軸に対して径方向に移動する。

本発明に従う、転がり軸受の歯車への挿入方法においては、本発明による装置をまずクレーンに結合する。この目的のために、支承要素は上述の手段を備える。

支承要素を、脚部要素と反対方向、つまり脚部要素から離れるよう移動させなければならない。このために、好適にはクレーンを使用する。クレーンで装置を持ち上げると、脚部要素の重力の作用により、所望通りに移動する。

クレーンを使用し、続いて固定要素を転がり軸受の内輪に挿入する。そのためには、固定要素が共に移動しなければならない。従って、必要な場合には、「固定要素を基準軸に対して径方向に、共に移動させる」という方法のステップを実行する。固定要素を挿入するために、好適には転がり軸受を、転がり軸受の回転軸が垂直または直角になるよう位置決めする。

転がり軸受の内輪に挿入された固定要素は、更なる方法のステップにおいて、固定要素が少なくとも内輪を固定するよう、別々に移動される。

この後、クレーンにより、脚部要素を歯車上に置く。好適には歯車も、歯車の回転軸が垂直または直角になるよう位置決めする。クレーンで装置を持ち上げ、歯車上に降ろし、脚部要素を歯車上に置く。歯車上に置く際に、脚部要素および／または装置および／または転がり軸受を、歯車上で基準軸に対して径方向に位置決めする。

支承要素を、基準軸に対して軸方向に、脚部要素方向、つまり脚部要素に向かって移動させることで、今度は転がり軸受を歯車に挿入できる。好適には支承要素は、支承要素および転がり軸受の重力の作用により移動する。

装置を取り外すために、次に固定要素を共に移動させる。共に移動させた固定要素を、転がり軸受の内輪から引き出し、装置を取り外す。さらに、クレーンで装置を持ち上げる。転がり軸受は、歯車内に留まる。

本発明の実施形態を、以下に図面を参照して詳述する。

本発明による装置の上面図である。 本発明による装置の下面図である。

図１は、支承要素１０１および脚部要素１０３を備えた装置を示す。支柱１０５は、支承要素１０１を脚部要素１０３に対して位置決めする役割を果たす。支柱１０５は、脚部要素１０３に堅固に据え付けられる。支承要素１０１には穴が施され、支柱１０５はこの穴を貫通する。支柱１０５は、支承要素１０１の上部に、緩衝部１０７を備える。支承要素１０１が、脚部要素１０３と反対方向、つまり脚部要素１０３から離れる方向に移動すると、支承要素１０１が緩衝部１０７と接触する。従って緩衝部は、支承要素１０１の脚部要素１０３と反対方向への移動を制限する。

支承要素１０１はディスク１０９を備え、ディスク１０９は、回転可能な状態で基板１１１に支持される。ディスク１０９上には、クレーンへの結合手段１１３が取り付けられる。ディスク１０９は更に、螺旋状に延在する３つのスリット１１５を備える。スリット１１５には、ねじ１１７が位置し、各ねじ１１７は固定要素１１９をねじ留めする。これにより、固定要素１１９がスリット１１５に沿って導かれる。

図２に示すように、固定要素１１９は、更に各レール２０１に沿って径方向に導かれる。レール２０１は、基板１１１の下に取り付けられる。このようにして、ディスク１０９が基板１１１に対して回転すると、固定要素１１９が径方向に移動する機構が実現される。

支承要素１０１と脚部要素１０３の間には、ダンパ２０３が位置する。ダンパ２０３は、３本の横桁２０５により、支柱１０５に固定される。下方に移動する、または脚部要素１０３方向に移動すると、支承要素１０１はダンパ２０３に突き当たる。その結果、支承要素１０１の移動が遅延する。

ダンパ２０３の減衰効果を、取り付けられる転がり軸受および歯車に適合可能とするために、横桁２０５は、固定位置２０７において高さ調節が可能な状態で、支柱１０５に取り付けられる。従ってダンパ２０３は、支承要素１０１が基準として移動可能である同一の基準軸に対して、軸方向に調整される。

脚部要素１０３は３つの作用面を備える。第１作用面２０９は、円錐台の外側面の形状を有する。第１作用面２０９は、装置を歯車上に置く際に、歯車および転がり軸受の回転軸が互いに重なるよう、装置を歯車上で中央に位置決めする役割を果たす。

第２作用面２１１は、装置を歯車上に置いた後、中央の位置に保つために備えられる。第２作用面２１１は、基準軸に平行し、基準軸と同心で走る。シリンダの外側面が、第２作用面２１１の形状を画定する。

第３作用面２１３は、基準軸を中心に同心で走る円環形状を有する。第３作用面２１３は、装置を歯車上に置いた後、脚部要素１０３を基準軸に対して軸方向に固定する役割を果たすため、支承要素１０１は転がり軸受と共に、基準軸に対して軸方向に、脚部要素１０３方向へ移動可能である。

１０１ 支承要素
１０３ 脚部要素
１０５ 支柱
１０７ 緩衝部
１０９ ディスク
１１１ 基板
１１３ 結合手段
１１５ スリット
１１７ ねじ
１１９ 固定要素
２０１ レール
２０３ ダンパ
２０５ 横桁
２０７ 固定位置
２０９ 第１作用面
２１１ 第２作用面

Claims (6)

1. 少なくとも１つの、外輪なし転がり軸受を、歯車に挿入する装置であって、
   支承要素（１０１）、
   該支承要素（１０１）に取り付けられた、クレーンへの結合手段（１１３）、および
   前記支承要素（１０１）に取り付けられた、少なくとも２つの固定要素（１１９）を備え、該固定要素（１１９）は基準軸に対して径方向に、共におよび別々に移動可能であり、
   前記固定要素（１１９）は、共に移動されて、前記転がり軸受の内輪に挿入可能であり、および
   前記固定要素（１１９）は、前記内輪に挿入された後に別々に移動される時に、前記転がり軸受において、少なくとも前記内輪を固定するよう構成され、および
   前記歯車上に置くことが可能な脚部要素（１０３）を備え、
   前記支承要素（１０１）は、前記基準軸に対して軸方向に移動可能な状態で、前記脚部要素（１０３）に取り付けられることを特徴とする装置。
2. 前記脚部要素（１０３）は、少なくとも１つの位置決め手段（２０９、２１１）を備え、前記脚部要素（１０３）を前記歯車上で、基準軸に対して径方向に位置決めすることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 少なくとも１つのダンパ（２０３）を備え、該ダンパ（２０３）は、前記支承要素（１０１）の、前記脚部要素（１０３）方向の移動を減衰可能であるよう構成されることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記固定要素（１１９）を調整する調整機構を備え、該調整機構は、前記基準軸を中心に回転可能なディスク（１０９）を備え、
   該ディスク（１０９）は、前記固定要素（１１９）をガイドするガイド手段（１１５）を備え、該ガイド手段（１１５）は、前記ディスク（１０９）が回転すると、前記固定要素が、共におよび別々に移動するよう作用することを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の装置。
5. 前記ディスク（１０９）は、前記固定要素のガイド手段（１１５）として、螺旋状に延在する凸部、凹部または開口部を備えることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
6. 外輪なし転がり軸受を歯車に挿入する方法であって、
   請求項１〜５の何れか一項に記載の装置をクレーンに結合するステップと、
   前記支承要素（１０１）を、前記脚部要素（１０３）と反対方向に移動させるステップと、
   前記固定要素（１１９）を前記転がり軸受の前記内輪に挿入するステップと、
   前記固定要素（１１９）が、前記転がり軸受において、少なくとも前記内輪を固定するよう、前記固定要素（１１９）を別々に移動させるステップと、
   前記脚部要素（１０３）を前記歯車上に置くステップと、
   前記支承要素（１０１）を、前記基準軸に対して軸方向に、前記脚部要素（１０３）方向に移動させるステップと、
   前記固定要素（１１９）を、共に移動させるステップと、
   前記装置を取り外すステップと、
   を含む方法。

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