JP7429203B2

JP7429203B2 - 回転機のメンテナンス装置及びメンテナンス方法

Info

Publication number: JP7429203B2
Application number: JP2021042140A
Authority: JP
Inventors: 摂土谷; 克彦藤井; 英樹正岡; 真由和田
Original assignee: Hitachi Industrial Products Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Products Ltd
Priority date: 2021-03-16
Filing date: 2021-03-16
Publication date: 2024-02-07
Anticipated expiration: 2041-03-16
Also published as: JP2022142120A; AU2022200597B2; AU2022200597A1

Description

本発明は、回転機運転中にスリップリングの摺動面を研磨する回転機のメンテナンス装置及びそのメンテナンス方法に関する。

スリップリングを備えた回転機において、スリップリングには、電動機や発電機の運転中に、振動、衝撃、電流容量の不足、周囲温度、そのほかの理由により、その表面（摺動面）に、異物の付着や、くすみ、焼け付き、梨地等の微小な面荒れが発生する。

特許文献１には、ブラシホルダ内のブラシの１個を取り外して、ブラシと同じ寸法の研磨砥石をはめ込んでブラシ押さえ金具で加圧しながら、または砥石上部を専用ホルダで押さえながら電動機を回転させることにより研磨することが開示されている。

さらに、特許文献１には、ブラシホルダとは別の研磨装置（メンテナンス装置）を、接続ボルトでブラシホルダに接続する構成及び研磨代調整機構の高さ設定により、研磨砥石裏面から押す板バネをロックする研磨代調整技術が開示されている。

実開平５－５３１８６号公報

特許文献１の研磨砥石は研磨面が１つで、所定量の研磨代になった場合、廃棄・リサイクル処分となる。

しかし、近年、サステナブルな環境価値の高い社会を実現する動きが活発化し、廃棄物削減の観点から研磨砥石の長寿命化が必要となってきた。

このことから本発明の目的とするところは、メンテナンス装置における研磨砥石の長寿命化を図ることで回転機製品のメンテナンスコストを低減し、回転機製品の環境価値を高めることにある。

本願は上記目的を達成する手段を複数含むものであり、例を示すと次のとおりである。

（１）回転機内のロッドで前記回転機のシャフトに固定されたスリップリングに砥石を当接させた状態で前記シャフトを回転させる回転機のメンテナンス装置であって、
砥石と、前記砥石が嵌合支持される砥石ストッパと、砥石ストッパを前記ロッドに締結固定しつつ、前記砥石ストッパを所定量押し付ける砥石ホルダと、を備え、
前記砥石ストッパは、前記シャフトの内外径方向及び両周方向に対して前記砥石を篏合支持し、かつ前記シャフトの軸方向に前記砥石を取り出し可能とされていることを特徴とする回転機のメンテナンス装置。

（２）砥石ホルダを回転機のロッドに固定し、前記砥石ホルダに支持された砥石ストッパと、前記砥石ストッパに支持された砥石を備えたメンテナンス装置を用い、前記回転機のスリップリングに対して前記砥石を当接して前記スリップリングを研磨する回転機のメンテナンス方法において、前記砥石を側方回転または反転させて向きを変えて前記砥石ストッパに嵌合支持させ直すことで、１つの砥石の複数の研磨面を研磨に利用することを特徴とする回転機のメンテナンス方法。」としたものである。

本発明によれば、メンテナンス装置における研磨砥石の長寿命化を図ることで回転機製品のメンテナンスコストを低減し、回転機製品の環境価値を高めることができる。

発電機のスリップリングの研磨状態を示す概略断面例を示す図。発電機の軸方向から見たメンテナンス装置の設置例を示す図。砥石７の断面形状を示す図。砥石ストッパの断面形状を示す図。砥石の平面形状を示す図。メンテナンス方法の処理フローを示す図。

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。実施例１では、スリップリングを備えた回転機である発電機を例にして、回転機のメンテナンス装置について説明し、実施例２ではメンテナンス方法について説明する。

図１は、発電機のスリップリングの研磨状態を示す概略断面図である。図１に示す如く、本実施例の発電機は、本体フレーム１の中に、エンジン（図示せず）で回転されるシャフト１０、シャフト１０に固定された回転子２、この回転子２の径方向に所定間隙を持って対向配置された固定子３、シャフト１０に固定された4本のスリップリング４を備えている。

スリップリング４は回転子２に給電する給電装置の部品であり、回転子２のコイルに配線が接続されている。スリップリング４は、シャフト１０がエンジンに直結されているため、エンジンのアイドリング回転を利用し、研磨することができる。その際、安全のため、人が接触しないメンテナンス装置として研磨装置１１を用いる。

図１の発電機は、本体フレーム１の一部に点検カバー１２が設けられており、点検を行うときにはここを開放して、内部機構の点検を実施する。例えば、通常運転時には本体フレーム１から軸方向に延伸する2本のロッド５にブラシホルダを設置するが、図１のスリップリングの研磨時にはブラシホルダに代えてロッド５に研磨装置１１を設置する。そして、研磨装置１１に保持された砥石７を押さえ金具で加圧しながらスリップリング４表面に当接させ、エンジンをアイドリング回転させることによりスリップリング４を回転させ、その表面を研磨する。

図２は、発電機の軸方向から見た研磨装置の設置例を示している。本実施例の研磨装置１１は、砥石ホルダ６、砥石７、砥石ストッパ（下部砥石ストッパ８ａ、上部砥石ストッパ８ｂ）を備えている。

[砥石ホルダ６]
砥石ホルダ６は砥石７、砥石ストッパをスリップリング４の法線方向に移動可能に支持し、スリップリング４に対して砥石７を押し付けるように、砥石７、ストッパ８に圧力を付与する。具体的には、砥石ストッパを介してスリップリング４に対して砥石７を圧接する圧力を付与する砥石ストッパ押さえ金具１３と、ロッド５に挿入した状態で締結固定する２つの締結金具１４と、を備えている。

[砥石７]
図３の左図は、砥石７の平面図（シャフト１０の軸方向から見た図）、右図は、側面図（シャフト１０の径方向から見た図）を示している。図３に示すように、砥石７は、図３の平面図で六角形となる六角柱であり、六角形の上下の２面（７ａ，７ｂ）が研磨面、六角形の左右の４側面（７ｃ）が支持面として機能するように、砥石ストッパ８の嵌合孔に嵌合支持されている。

[砥石ストッパ８]
砥石ストッパ８は磁石ホルダ６と連携して砥石の研磨量を機械的に制御する。本実施例のスリップリング４の研磨はエンジンのアイドリングを利用するため、シャフト１０の回転を研磨用に制御できないが、砥石７の研磨量を機械的に制御する砥石ストッパ８を用いることで、過度な研磨を防止している。この砥石ストッパは、下部砥石ストッパ８aと、上部砥石ストッパ８ｂを備えている。

下部砥石ストッパ８aは、スリップリング４に対向する面から砥石７が露出及び突出し、砥石７が図２中正面方向（シャフト１０の軸方向）から嵌合可能な嵌合孔を備えている。この嵌合孔は、図２中上下左右（シャフト１０の径方向及び周方向）への砥石７の位置ズレ（移動）を防げるようになっている。

上部砥石ストッパ８ｂは、下部砥石ストッパ８ａの上部において、図２中上下方向（シャフト１０の径方向）から嵌合支持可能に構成されている。

図４の左図は、砥石ストッパ８の平面図（シャフト１０の軸方向から見た図）、右図に側面図（シャフト１０の径方向から見た図）を示している。図４左図のように、直方体の下部砥石ストッパ８ａの下側に砥石７を篏合固定可能にする嵌合孔がある。具体的には、砥石７の下面７ｂがｄ３の高さだけ露出するように、嵌合孔の上の高さより嵌合孔の下の高さを小さくする（ｄ１＞ｄ２）。つまり、砥石７の下面よりも嵌合孔の下面が高くなるように薄くなっている。

スリップリング４は図２中、右または左方向に回転するため、摩擦力で砥石７は回転方向に押されることになる。また、砥石ストッパ押さえ金具１３による押圧やその反力もかかる。しかし、砥石７の側面７ｃが下部砥石ストッパ８ａの嵌合孔の側面に当接するため、これらの力による平面図の上下左右の位置ズレ（移動）が制限される。そして、スリップリング４の回転停止後は、図２及び図４左平面図中の左右方向に篏合支持されている砥石７を図４左平面図中の前後方向に簡単に取り出すことができる。したがって、必ずしも接着剤が不要となり、砥石７の交換の際に、接着剤の塗布、剥離工程が不要となる。

以上のように、本実施例の砥石７は、上下面と側面のなす角、側面同士のなす角及び側面がが研磨に用いられず、砥石７の下部砥石ストッパ８ａの嵌合孔に対する嵌合支持の状態が研磨による摩耗の影響を受けないので、上下面の２面を研磨面として利用可能となる。
[砥石変形例]
図５は砥石の平面形状を示す図である。図１から図４の平面図例では、対向する上下1対の側面の幅が広い六角形とした例を示したが、図５（ａ）から（ｃ）のように、四角形の４つの角を四角に凹ました十字状、同様にＲに凹凸させた形状、同様にテーパにした形状でもよい。これらの例でも、嵌合支持する側面と研磨に用いる側面とを分けて、砥石７の研磨面数を複数確保している点に特徴がある。嵌合支持する側面と研磨に用いる側面とを分けているので、ある研磨面を使用した後に向きを変えて砥石７を再嵌合しても、嵌合支持に影響がでない。なお、図５の砥石７を用いる場合、下部磁石ストッパ８ａの嵌合孔がこれに対応した構造となることは言うまでもない。
[砥石及び嵌合孔の類型]
図１から図５の例では、上下に線対称または１８０度回転対称な形状としたが、９０度回転対称な形状としてもよい。具体的には。図１から図５の平面形状のように、上下の側面距離を上下方向に離して正六角形や正八角形のように、線対称、９０度回転対称または１８０度回転対称となるＮ角形（Ｎ≧５）にしたり、多角形の角を凹凸またはテーパ状に変形させた形状とするなど、嵌合支持する側面以外に研磨に用いない側面を複数確保できれば他の形状でもよい。

実施例２では、メンテナンス方法について説明する。図６は一連の処理手順を示している。

図６において、最初の処理ステップＳ１では通常運転状態から点検としてスリップリング研磨を実施することにしたものである。スリップリング研磨の準備段階の処理では、まず処理ステップＳ２においてブラシホルダ、及びブラシの取り外しを行い、処理ステップＳ３において締結金具１４によりロッド５に研磨装置１１を取り付ける。この時、砥石ホルダ６には砥石７を保持する砥石ストッパ８が取り付けられているものとする。これが図２の状態である。また砥石７は、研磨面７ｂがスリップリングに当接されてこれを研磨するものとする。

処理ステップＳ４では、エンジンを回転させて研磨状態に入り、処理ステップＳ５では、砥石交換の必要性を判断する。砥石交換の必要性が生じていない場合には、処理ステップＳ６に移行して研磨継続の可否を判断する。

砥石交換が必要であるとき、処理ステップS７において発電機を停止し、砥石７を研磨装置１１から取り出す。この取り出し作業は、図２の図示手前に、砥石ストッパ８に篏合保持されている砥石７を引き出すことで実施される。処理ステップS８では、砥石の上下面を反転し、処理ステップS９では、研磨面７aがスリップリングに当接する位置にして砥石７を砥石ストッパ８に篏合保持させ、その後に処理ステップＳ４に戻り発電機の回転を再開して再度研磨に入る。

なお処理ステップＳ６の判断により、研磨継続不要となった場合には、処理ステップＳ３，Ｓ２，Ｓ１の処理を逆にたどり通常運転に復旧する。これらの復旧手順が処理ステップＳ１０，Ｓ１１，Ｓ１２である。

１：本体フレーム
２：回転子
３：固定子
４：スリップリング
５：ロッド
６：砥石ホルダ
７：砥石
８ａ：下部砥石ストッパ
８ｂ：下部砥石ストッパ
１０：シャフト
１１：研磨装置
１２：点検カバー
１３：砥石ストッパ押さえ金具
１４：締結金具
ｄ１～ｄ３：高さ

Claims

回転機内のロッドで前記回転機のシャフトに固定されたスリップリングに砥石を当接させた状態で前記シャフトを回転させる回転機のメンテナンス装置であって、
砥石と、前記砥石が嵌合支持される砥石ストッパと、砥石ストッパを前記ロッドに締結固定しつつ、前記砥石ストッパを所定量押し付ける砥石ホルダと、を備え、
前記砥石ストッパは、前記シャフトの内外径方向及び両周方向に対して前記砥石を篏合支持し、かつ前記シャフトの軸方向に前記砥石を取り出し可能とされていることを特徴とする回転機のメンテナンス装置。
請求項１において、
前記砥石は、前記砥石ストッパに対して嵌合支持する側面と、研磨に用いる複数の側面とを別に備えていることを特徴とする回転機のメンテナンス装置。
請求項２において、
前記砥石は、前記研磨に用いる複数の側面は互いに対向する面であることを特徴とする回転機のメンテナンス装置。
請求項１において、
研磨面として用いられる側面は、前記砥石ストッパに嵌合支持される側面より幅が広いことを特徴とする回転機のメンテナンス装置。
砥石ホルダを回転機のロッドに固定し、前記砥石ホルダに支持された砥石ストッパと、前記砥石ストッパに支持された砥石を備えたメンテナンス装置を用い、前記回転機のスリップリングに対して前記砥石を当接して前記スリップリングを研磨する回転機のメンテナンス方法において、
前記砥石を側方回転または反転させて向きを変えて前記砥石ストッパに嵌合支持させ直すことで、１つの砥石の複数の研磨面を研磨に利用することを特徴とする回転機のメンテナンス方法。