JP7295604B2

JP7295604B2 - 回転軸

Info

Publication number: JP7295604B2
Application number: JP2022034564A
Authority: JP
Inventors: 章弘古瀬; 優林
Original assignee: Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Current assignee: Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Priority date: 2018-01-22
Filing date: 2022-03-07
Publication date: 2023-06-21
Anticipated expiration: 2038-01-22
Also published as: JP2022067663A

Description

本発明は、挿通孔に挿通された状態でその挿通孔に対して固定される回転軸に関する。

クレーンなどの港湾荷役機器においては、車輪の駆動軸が減速機の回転体である中空軸の挿通孔に直接的に挿通した状態でキーにより固定されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４－１３４２２０号公報

構造的に車輪の駆動軸と減速機の挿通孔との間の隙間を完全に無くすことはできない。これは、減速機の内部の消耗部品交換などメンテナンスを行う際に、減速機を取り外す必要があり、交換を前提とした部品であるためである。

それ故、その隙間から浸入した雨水、湿気等により駆動軸の外面や挿通孔の内面に錆が発生するおそれがある。駆動軸や挿通孔に付着した錆は、駆動軸を挿通孔から抜く際の抵抗の増加の要因となっている。

本発明の目的は、挿通孔により遮蔽された部位の錆付きを防止して、挿通孔から回転軸を抜去する際の抵抗の増加を抑制することができる回転軸を提供することである。

上記の目的を達成する本発明の回転軸は、回転体の挿通孔に挿通された状態でその挿通孔に対して固定される回転軸において、軸内部に延在する複数の連通路を備えて、前記連通路が、前記挿入孔に当該回転軸を挿通したときの抵抗を低下させるために前記挿通孔により覆われて外部に対して遮蔽される遮蔽部の軸方向中央部分及びその軸方向中央部分に面する前記挿通孔の中央部分の間に存在し、軸周方向の全周に亘って延在する隙間及び当該回転軸の外部を連通していて、かつ、それぞれの前記連通路が互いに前記隙間を介して連通していて、前記隙間に外部から前記連通路を介してグリスが充填された状態で、当該回転軸が前記回転体とともに回転することを特徴とする。

本発明によれば、遮蔽部に挿入孔に回転軸を挿通したときの干渉を避けるために存在する隙間に連通路を介してグリスを充填可能になり、その隙間を充填されたグリスにより密閉することができる。これにより、外部からその隙間への雨水や湿気などの水分の進入を防止するには有利になり、進入した水分による錆の発生を抑制して、隙間に遮蔽される部位の錆付きを防止することこができる。これに伴って、挿通孔から回転軸を抜去する際の抵抗の増加を抑制することができる。

本発明の回転軸の実施形態を例示する斜視図である。図１の回転軸の縦断面図である。

以下、回転軸の実施形態について説明する。図中では、Ｘ方向を回転軸１０の軸方向とし、Ｙ方向をＸ方向に直行する回転軸１０の径方向のうちの水平方向とし、Ｚ方向を鉛直方向とする。また、図中では回転軸１０の構成が分かり易いように挿通孔２１を点線で描画する。

図１及び図２に例示する回転軸１０は、回転体２０の挿通孔２１に挿通された状態でキー３０によりその挿通孔２１に対してすべらないように固定されるものである。このような回転軸１０としては、鉄鉱石や石炭などのばら荷（原料）を荷揚げするアンローダやコンテナを荷役するクレーンの下端に設置された車輪の駆動軸が例示される。なお、回転軸１０は、挿通孔２１に挿通された状態で挿通孔２１に対して固定されるもの、換言すると、回転体２０と一体的に回転するものであれば、キー３０により固定されるものに限定されない。

回転軸１０は、軸方向がＸ方向に向き、回転体２０から伝達される駆動力により自身が軸周方向に回転する軸である。回転軸１０は、先端から末端に向って順に、先端部１１、遮蔽部１２、及び根元部１３に区分され、キー溝１４、複数の周溝１５、及び連通路１６Ａ、１６Ｂを備える。

先端部１１は、挿通孔２１により覆われていない部位であり、蓋３１を外した場合に回転軸１０の先端のＸ方向に向いて露出する軸表面である。遮蔽部１２は、挿通孔２１に挿通されて、その挿通孔２１により覆われて外部に対して遮蔽される部位である。根元部１３は、挿通孔２１に覆われていない部位であり、遮蔽部１２よりも末端側の軸表面である。

キー溝１４は、Ｘ方向に延在して、軸径方向内側に向って窪んでなる溝である。キー溝１４は、遮蔽部１２のＸ方向の両端に亘って延在する。キー溝１４は、挿通孔２１に形成されて、Ｘ方向に延在するキー溝２２に対して軸径方向に対向する位置に配置される。

回転軸１０は、遮蔽部１２が挿通孔２１に隙間嵌めされた後に、回転軸１０に形成されたキー溝１４と挿通孔２１に形成されたキー溝２２との間に、キー３０を嵌め込むことで回転体２０に締結される。なお、この実施形態の回転軸１０が減速機からの駆動力を伝達することから、キー３０は回転軸１０及び挿通孔２１の両方のキー溝１４、２２に嵌め込まれる沈みキーで構成されるが、キー３０としては、特に限定されるものではなく、半月キーやすべりキーも例示される。

周溝１５は、軸周方向に延在して、遮蔽部１２の軸表面から軸中心に向って（軸径方向内側に向って）窪んで成る溝である。周溝１５は、遮蔽部１２の軸周方向の全周のうちのキー溝１４を除いた部分に形成される溝であり、有端Ｃ環状の形状を成す。周溝１５は、挿通孔２１により外部に対して遮蔽される溝である。

周溝１５は、遮蔽部１２に複数形成されて、遮蔽部１２のＸ方向の両端部のそれぞれに少なくとも一つずつ配置される。複数の周溝１５は、互いにＸ方向に離間する。周溝１５は、遮蔽部１２のＸ方向の両端部のそれぞれに一つずつ、つまり、遮蔽部１２の全域で二条配置されることがより望ましい。

二条の周溝１５のうちの一方は、遮蔽部１２のＸ方向の中央部よりも先端部１１の側に配置され、他方は、遮蔽部１２のＸ方向の中央部よりも根元部１３の側に配置される。周溝１５のうちの一方は、挿通孔２１の隙間２３から先端部１１の側へ離間させて、先端部１１に近接させることが望ましく、他方は、隙間２３から根元部１３の側へ離間させて、根元部１３に近接させることが望ましい。つまり、二条の周溝１５は、外部に対して挿通孔２１により遮蔽されると共に、二条の周溝１５のＸ方向の離間距離が、遮蔽部１２のＸ方向の長さに近づくことが望ましい。

なお、挿通孔２１の隙間２３は、挿通孔２１の遮蔽部１２に対向する面のＸ方向の中央部分に形成される隙間であり、挿通孔２１に回転軸１０を挿通したときの抵抗を低下させるためのヌスミ加工による隙間である。この隙間２３を設けることで、回転軸１０を挿通孔２１に挿入したときの抵抗を低減することができ、回転軸１０を挿入する作業性を向上するには有利になる。

周溝１５のＣ環状の両端は、キー３０が嵌め込まれていないキー溝１４に連通することが好ましい。また、周溝１５の深さ（軸径方向の深さ）は、キー溝１４の深さよりも浅いことが好ましく、周溝１５の溝幅も同様に、キー溝１４の溝幅よりも狭いことが好ましい。加えて、周溝１５の横断面形状（ＸＺ平面における断面形状）としては、特に限定されるものではなく、半円形状や多角形状が例示される。

周溝１５の深さが回転軸１０の直径の０．５％の深さよりも浅いと、グリスＧ１の供給時に注入抵抗が大きくなり十分に供給できなくなる。一方、周溝１５の深さが回転軸１０の直径の３．０％の深さよりも深いと、加工に要する時間が長期化する上、周溝１５が切り欠き（ノッチ）として作用して回転軸１０のトルク伝達能力と強度が低下する。そこで、周溝１５の深さは、回転軸１０の直径の０．５％～３．０％の範囲の深さが好ましい。なお、本明細書において０．５％～３．０％の範囲は、０．５％及び３．０％を含む範囲とする。

連通路１６Ａ、１６Ｂは、周溝１５及び外部を連通する通路であり、隙間２３及び外部を連通する通路でもある。連通路１６Ａ、１６Ｂは、Ｘ方向に見て、Ｙ方向（回転軸１０の径方向）に離間することが好ましく、Ｙ方向に回転軸１０の中心を介して離間することがより好ましい。連通路１６Ａは外部から二条の周溝１５及び隙間２３へグリスＧ１を供給可能な通路であり、連通路１６Ｂは二条の周溝１５及び隙間２３から外部へグリスＧ１を排出可能な通路である。

なお、本明細書における外部とは、回転軸１０の外部を示すが、回転軸１０の周囲の空間のみに限定されずに、回転軸１０と連結している装置も包含される。このような装置としては、ポンプにより加圧したグリスを連通路１６Ａに供給可能で、連通路１６Ｂから排出されたグリスを回収可能なグリス供給装置が例示される。

連通路１６Ａ、１６Ｂはそれぞれ構造が同様であり、以下では連通路１６Ａを例に説明する。連通路１６Ａは、先端開口部１７Ａから中途部１８Ａを介して複数の末端開口部１９Ａに分岐する分岐路である。

先端開口部１７Ａは、遮蔽部１２を除いた部位のうちの先端部１１に開口する。

中途部１８Ａは、回転軸１０の内部で延在して、先端開口部１７Ａ及び複数の末端開口部１９Ａの間を連通する。中途部１８Ａは、先端開口部１７Ａから根元部１３に向ってＸ方向に延在する一つの合流路と、この合流路から分岐して、周溝１５又は隙間２３に向ってＹ方向に延在する複数の分岐路とを有する。中途部１８Ａは、先端開口部１７Ａ及び複数の末端開口部１９Ａの間を連通するものであればよい。

末端開口部１９Ａは、中途部１８Ａの分岐路の終端であり、周溝１５の溝表面又は隙間２３に対向する遮蔽部１２の軸表面に開口する。周溝１５に開口する末端開口部１９Ａは、周溝１５の軸中心側の底部に配置される。

連通路１６Ａ、１６Ｂは、互いに周溝１５及び隙間２３を介して連通する。なお、二本以上の連通路１６Ａ、１６Ｂを、回転軸１０に設けてもよい。

回転軸１０は、キー３０により回転体２０と締結されると、先端部１１に蓋３１が取り付けられる。蓋３１は、Ｘ方向に見て先端部１１の中心に形成されたボルト孔にボルトがねじ込まれることで、先端部１１に取り付けられる。この蓋３１は、キー３０を覆うと共に、連通路１６Ａ、１６Ｂの先端開口部１７Ａ、１７Ｂを塞ぐ役割を担う。蓋３１は、減速機を取り外す際に先端部１１から取外される。

連通路１６Ａの先端開口部１７Ａから新たなグリスＧ１が注入されると、注入された新たなグリスＧ１は中途部１８Ａを経由してそれぞれの末端開口部１９Ａから周溝１５及び隙間２３へ供給される。また、周溝１５に充填されたグリスＧ１は、周溝１５の軸方向両端からキー溝１４へ供給される。

新たなグリスＧ１が供給されると、古いグリスＧ１が周溝１５及び隙間２３から連通路１６Ｂの末端開口部１９Ｂに押し込められる。押し込められた古いグリスＧ１は、中途部１８Ｂを経由して先端開口部１７Ｂから外部へ排出される。

このように、グリスＧ１の入替作業は、連通路１６Ａの先端開口部１７Ａから新たなグリスＧ１を注入することで、古いグリスＧ１を押し出して、連通路１６Ｂの先端開口部１７Ｂから排出し、排出されたその古いグリスＧ１を回収する作業である。

回転軸１０を挿通孔２１から抜く抜去作業は、以下の工程を含む。まず、周溝１５、連通路１６Ａ、１６Ｂ、及び隙間２３に充填されたグリスＧ１を洗浄除去する（第一工程）。次いで、連通路１６Ａの先端開口部１７Ａから浸透潤滑剤を注入する（第二工程）。次いで、注入した浸透潤滑剤がキー溝１４、周溝１５、隙間２３を介して遮蔽部１２の全域に浸透した状態で、回転軸１０を挿通孔２１から抜く（第三工程）。本明細書において、浸透潤滑剤とは、グリスＧ１に比して浸透性が高いものであり、金属表面に化学的皮膜を形成するものである。浸透潤滑剤としては、水置換性を持つオイルに浸透性のあるオイルや防錆剤を配合したものが例示される。また、浸透潤滑剤としては、エアゾール製品により噴霧されるものが例示される。

上記の回転軸１０は、連通路１６Ａ、１６Ｂにより遮蔽部１２に形成される周溝１５を外部に連通させることで、その周溝１５に外部からグリスＧ１を注入可能になる。それ故、二条の周溝１５の間の領域を、周溝１５に充填されたグリスＧ１により密閉することができる。これにより、外部からその領域への雨水や湿気などの水分の進入を防止するには有利になり、進入した水分による錆の発生を抑制して、遮蔽部１２の錆付きを防止することこができる。これに伴って、挿通孔２１から回転軸１０を抜去する際の抵抗の増加を抑制することができる。

回転軸１０は、遮蔽部１２の全域において二条の周溝１５が形成されて、二条の周溝１５が遮蔽部１２のＸ方向の両端部に一つずつ配置されることが望ましい。遮蔽部１２に形成される周溝１５を遮蔽部１２の中央部への水分の進入を防止する必要最低限の二条にすることで、耐久性の低下の抑制には有利になり、駆動力を伝達するという回転軸１０の本来の役割が損なわれることを回避することができる。また、遮蔽部１２の中央部への水分の進入を防止する必要最低限の二条の周溝１５のＸ方向の離間距離を、遮蔽部１２のＸ方向の長さに近づけて、二条の周溝１５の間の領域を拡大することで、遮蔽部１２の大部分の領域の錆付きを防止することができる。

回転軸１０は、複数の連通路１６Ａ、１６Ｂを備えて、それぞれの連通路１６Ａ、１６Ｂが互いに周溝１５及び隙間２３を介して連通することで、一方の連通路１６Ａを新たなグリスＧ１の連通路、並びに、他方の連通路１６Ｂを古いグリスＧ１の排出路として利用可能になる。それ故、回転軸１０を挿通孔２１から抜去することなく、経時劣化するグリスＧ１を定期的に入れ替えることが可能になり、グリスＧ１の経時劣化による遮蔽部１２の錆付き防止効果の低下を回避することができる。また、グリスＧ１を入れ替える作業に掛かる時間を短縮することもできる。

回転軸１０は、遮蔽部１２のＸ方向の中央部分及びその中央部分に面する挿通孔２１の中央部分の間に形成された隙間２３に向って、複数の末端開口部１９Ａのうちの一つが開口する。それ故、挿通孔２１に回転軸１０を挿通したときの干渉を避けるためのヌスミ加工による隙間２３にグリスＧ１を溜めることで、隙間２３に発生する結露を防止することができる。

また、回転軸１０は、周溝１５及び隙間２３にグリスＧ１が充填されることで、遮蔽部１２におけるかじりや焼き付きを低減することもできる。これにより、かじりや焼き付きによる回転軸１０と挿通孔２１との固着を回避するには有利になる。

なお、既述した実施形態で、隙間２３が挿通孔２１に形成された例を説明したが、隙間２３は、回転軸１０の遮蔽部１２のＸ方向中央部分に形成されてもよい。

回転軸１０は、先端部１１に連通路１６Ａ、１６Ｂの先端開口部１７Ａ、１７Ｂが形成される。それ故、蓋３１を固定しているボルトを外すことで、先端開口部１７Ａ、１７Ｂを外部に露出させることが可能になり、グリスＧ１の入れ替え作業を行うことができる。これにより、グリスＧ１の入れ替え作業に掛かる時間を短縮できる。

なお、既述した実施形態で、連通路１６Ａ、１６Ｂの先端開口部１７Ａ、１７Ｂを回転軸１０の先端部１１に形成したが、根元部１３に形成してもよい。但し、根元部１３に形成する場合は、回転軸１０が回転した際に遠心力の作用によりグリスＧ１が吐出しないように、先端開口部１７Ａ、１７Ｂを塞ぐ蓋を設けるとよい。この蓋としては、グリスＧ１の注油が容易となるグリスニップルが例示される。

回転軸１０は、有端Ｃ環状の周溝１５の両端がキー溝１４に連通する。それ故、周溝１５を介してキー溝１４にグリスＧ１を充填することが可能になる。これにより、キー３０及びキー溝１４、２２の間の錆付きを防止することができる。また、キー３０及びキー溝１４、２２の間にグリスＧ１が充填されることで、フレッティング摩耗を抑制することもできる。

また、回転軸１０は、挿通孔２１からの抜去作業において、連通路１６Ａ、Ｂからキー溝１４、周溝１５、及び隙間２３を介して浸透潤滑剤を遮蔽部１２の全域に渡って浸透させることができる。これにより、回転軸１０を挿通孔２１から抜去するときの抵抗を低減するには有利になり、抜去作業に要する時間を短縮することができる。

回転軸１０は、周溝１５の深さをキー溝１４の深さよりも浅くすることで、回転軸１０の耐久性の低下を抑制することができる。同様に、周溝１５の溝幅もキー溝１４の溝幅よりも狭くすることで、回転軸１０の耐久性の低下を抑制することができる。

既述した実施形態は、回転軸１０と回転体２０とをキー３０により締結して、一体的に回転可能な構成を例に説明したが、回転軸１０は、キー３０を用いない構成にも適用可能である。但し、キー３０を用いない構成では、回転軸１０にキー溝１４が形成されないことから、周溝１５が無端Ｏ環状を成すことが好ましい。

回転軸１０は、周溝１５が回転軸１０の挿通孔２１に対向する外周である遮蔽部１２に形成される。つまり、既存のアンローダやクレーンの駆動軸に対しても、適用可能になる。

１０回転軸
１２遮蔽部
１４キー溝
１５周溝
１６Ａ、１６Ｂ連通路
１７Ａ、１７Ｂ先端開口部
１８Ａ、１８Ｂ中途部
１９Ａ、１９Ｂ末端開口部
２０回転体
２１挿通孔
２３隙間
３０キー

Claims

回転体の挿通孔に挿通された状態でその挿通孔に対して固定される回転軸において、軸内部に延在する複数の連通路を備えて、前記連通路が、前記挿入孔に当該回転軸を挿通したときの抵抗を低下させるために前記挿通孔により覆われて外部に対して遮蔽される遮蔽部の軸方向中央部分及びその軸方向中央部分に面する前記挿通孔の中央部分の間に存在し、軸周方向の全周に亘って延在する隙間及び当該回転軸の外部を連通していて、かつ、それぞれの前記連通路が互いに前記隙間を介して連通していて、前記隙間に外部から前記連通路を介してグリスが充填された状態で、当該回転軸が前記回転体とともに回転することを特徴とする回転軸。
前記連通路は、前記遮蔽部を除いた部位の軸表面に開口する先端開口部と、前記隙間に開口する末端開口部と、軸内部に延在して、前記先端開口部及び前記末端開口部を連通する中途部と、を有し、
前記先端開口部を塞ぐ蓋を備える請求項１に記載の回転軸。
前記遮蔽部を除いた部位は前記回転軸の先端の先端部であり、前記先端開口部がその先端部に開口する請求項２に記載の回転軸。