旋轉環的製作方法

2023-05-10 04:02:46 1

專利名稱：旋轉環的製作方法
技術領域：
本發明涉及支承可動結構物相對固定結構物的旋轉運動的旋轉環。
背景技術：
例如在風力發電裝置中，在塔架上部搭載有風車以及收納由該風車驅動旋轉的發 電機的機艙，該機艙以風車從正面接受風力的方式對應於風向地相對塔架左右旋轉(大致 水平面上的旋轉)。並且，作為使所述機艙相對於塔架左右旋轉的結構，使用的是經由多個滾珠或輥 柱組合了內圈和外圈的旋轉軸承，內圈或外圈的一個固定在塔架上，而另一個固定在機艙 上(日本特開2007-107411)。另一方面，在動力掘土機或起重機等建築機械中，相對於作為下部結構體的卡車 構架可旋轉地搭載有具備駕駛席或配重的上部構架，作為該旋轉結構使用的也是上述旋轉 軸承(日本特開2005-61574)。上述旋轉軸承由沿著內周面形成有滾動體的滾動面的外圈、在外周面形成有與外 圈側的滾動面相向的滾動面的內圈、一面在這些外圈和內圈之間接受負載一面滾動的多個 滾動體構成。作為滾動體可使用滾珠或輥柱的任意一種，但在使用輥柱而非滾珠的情況下， 需要以不使內圈和外圈因負載而分離的方式相對一個滾動面以橫輥結構配置輥柱，或者需 要將滾動面形成為多列而由各滾動面使輥柱的傾斜方向不同。專利文獻1 日本特開2007-107411專利文獻2 日本特開2005-6157
發明內容
近年來，上述風力發電裝置正進行用於實現額定輸出增強的大型化，隨之而來的 是風車直徑的增大，存在機艙大型化的傾向。因而，上述旋轉結構所使用的旋轉軸承也顯著 大直徑化，也有需要直徑4m以上的巨大旋轉軸承的情況發生。但是，這樣的巨大旋轉軸承的內圈以及外圈的生產需要特殊的設備，而且必須籌 措適於生產的大徑鋼材，所以，存在生產成本增高的問題。進而，製品越大徑化，則鋼材的獲 得越困難，而且製品成本中的原材料費用的比例增高，所以，在該點上生產成本也增高。此 夕卜，近年來由於地球溫暖化問題的關係，風力發電等自然能量倍受注目，有對風力發電裝置 的需要增大化的傾向，但上述的大徑的旋轉軸承無法在短期間內進行大量生產，存在供不 應求的問題。本發明是鑑於上述問題而做出的，其目的在於提供能夠容易且低成本地生產旋轉 直徑大的結構的旋轉環。即，本發明的旋轉環，包括外圈，所述外圈沿著內周面的周向相互平行地配置有 滾珠的負荷滾動槽以及無負荷滾動槽；內圈，所述內圈配設在該外圈的內側，並且沿著外周 面的周向相互平行地配置有滾珠的負荷滾動槽以及無負荷滾動槽；多個滾珠保持塊，所述滾珠保持塊配設在這些外圈和內圈的間隙中，並且經由在所述負荷滾動槽中滾動的多個滾 珠設在外圈與內圈之間，在外圈的負荷滾動槽與內圈的無負荷滾動槽之間、外圈的無負荷 滾動槽與內圈的負荷滾動槽之間使滾珠無限循環。這樣的本發明的旋轉環由外圈、內圈以及配置在它們之間的滾珠保持塊構成，滾 珠保持塊經由多個滾珠組裝在外圈以及內圈雙方上，而且至少具備一對滾珠的無限循環 路。在一個無限循環路中，滾珠一面在外圈和滾珠保持塊之間承受負載一面滾動，然後按無 負荷狀態在內圈與滾珠保持塊之間滾動。另外，在另一個無限循環路中，滾珠一面在內圈和 滾珠保持塊之間承受負載一面滾動，然後按無負荷狀態在外圈與滾珠保持塊之間滾動。因 此，在負載作用於滾珠保持塊的狀態下，能夠使該滾珠保持塊相對於外圈、內圈雙方沿著它 們的周向自由移動。本發明的旋轉環雖然也與現有的旋轉軸承同樣具備外圈以及內圈，但由於配置了 外圈和內圈之間的滾珠保持塊，所以，若外圈的內徑與現有的旋轉軸承相同的話，則內圈的 內徑能夠形成得比現有的旋轉軸承小。因而，與現有的旋轉軸承相比能夠減少內圈生產所 需要的鋼材的量，能夠實現生產成本的降低化。作為本發明的旋轉環的使用方式，能夠將外圈以及內圈固定在同一結構體上，另 外將滾珠保持塊固定在另外的結構體上，使滾珠保持塊相對外圈以及內圈旋轉而加以使 用。另外，還能夠分別將內圈、滾珠保持塊、外圈固定在不同的結構體上，使滾珠保持塊以及 內圈分別相對外圈旋轉。


圖1是表示本發明的旋轉環的第一實施方式的立體圖。圖2是圖1的II-II線剖視圖。圖3是圖2的III-III線剖視圖。圖4是表示本發明的旋轉環的第二實施方式的剖視圖。圖5是表示本發明的旋轉環的第三實施方式的剖視圖。
具體實施例方式下面，根據附圖對本發明的旋轉環進行詳細說明。圖1以及圖2表示適用了本發明的旋轉環的第一實施方式，圖1是立體圖，圖2是 圖1的II-II線剖視圖。該旋轉環由外圈1、具有比該外圈1的內徑小的外徑並配置在該外 圈1的內側的內圈2、經由多個滾珠4配置在這些外圈1和內圈2之間的多個滾珠保持塊3 構成，上述滾珠保持塊3能夠相對於上述外圈1以及內圈2雙方向其周向自由移動。即，外 圈1以及內圈2能夠分別相對於上述滾珠保持塊3進行旋轉運動。在上述外圈1的內周面上，沿著周向相互平行地配置各一條上述滾珠4的負荷滾 動槽10以及無負荷滾動槽11。該負荷滾動槽10形成為歌德式尖拱槽形狀，由相對於圖2 的紙面左右方向以45°傾斜的兩個圓弧曲面的組合構成。各圓弧曲面形成得比滾珠球面的 曲率半徑稍大，滾珠4以與各圓弧曲面相接的狀態在負荷滾動槽10內滾動。另外，上述無 負荷滾動槽11由比滾珠球面稍大的單一的圓弧曲面構成，其槽深設定得比上述負荷滾動 槽10的深度稍深。
在上述內圈2的外周面上，沿著周向平行地配置各一條上述滾珠4的負荷滾動槽 20以及無負荷滾動槽21。這些負荷滾動槽20以及無負荷滾動槽21的構成與形成於上述 外圈1的槽相同，但在圖2所示的實施方式中，內圈2的負荷滾動槽20配置在隔著滾珠保 持塊3與外圈1的無負荷滾動槽11相向的位置上，內圈2的無負荷滾動槽21配置在隔著 滾珠保持塊3與外圈1的負荷滾動槽10相向的位置上。另外，在這些外圈1以及內圈2上，沿著周向形成多個螺孔13、23，通過利用這些螺孔13、23來緊固固定螺栓，能夠將外圈1以及內圈2固定在結構物上。另外，在圖2所示的 例子中，外圈1的螺孔13和內圈2的螺孔23形成在關於旋轉軸方向相同的一側，這是由於 考慮到將外圈1和內圈2固定到同一結構物上的情況。若將外圈1和內圈2固定到不同結 構物上的話，例如將內圈2的螺孔23形成在該內圈2的相反側的面上也無妨。另外，上述滾珠保持塊3配置在形成於外圈1的內周面與內圈2的外周面之間的 環狀的間隙中，整體呈圓弧狀而可收納在該間隙中。另外，在該滾珠保持塊3上形成多個螺 孔3a，通過利用這些螺孔3a來緊固固定螺栓，能夠將滾珠保持塊3固定在結構物上。在上述滾珠保持塊3上，在與外圈1相向的外側面形成與該外圈1的負荷滾動槽 10相向的滾珠4的負荷滾動槽30。該負荷滾動槽30也與外圈1的負荷滾動槽10同樣形 成為歌德式尖拱槽形狀，通過使滾珠保持塊3的負荷滾動槽30與外圈1的負荷滾動槽10 相向，形成了滾珠4 一面承受負載一面滾動的負荷通路Li。另外，在滾珠保持塊3的外側 面形成與外圈1的無負荷滾動槽11相向的無負荷滾動槽31。該無負荷滾動槽31與外圈 1的無負荷滾動槽11同樣由比滾珠球面稍大的單一的圓弧曲面形成，其槽深設定得比上述 負荷滾動槽30的深度稍深。通過使滾珠保持塊3的無負荷滾動槽31與外圈1的無負荷滾 動槽11相向，形成了滾珠4以無負荷狀態滾動的無負荷通路NL2。另外，上述負荷滾動槽的 槽形狀可以對應於所需的負載負荷能力以及負載作用方向來適當改變。另外，在與內圈2相向的滾珠保持塊3的內側面，與形成在滾珠保持塊3的外側面 的負荷滾動槽30以及無負荷滾動槽31同樣，形成有負荷滾動槽32以及無負荷滾動槽33。 但是，負荷滾動槽32以及無負荷滾動槽33的形成位置與外側面的形成位置相比較的話，位 置關係是反轉的，通過使負荷滾動槽32與內圈2的負荷滾動槽20相向而形成滾珠4的負 荷通路L2，通過使該無負荷滾動槽33與內圈2的無負荷滾動槽21相向而形成滾珠4的無 負荷通路NLl。另外，滾珠保持塊3具備將位於其外側面的負荷通路Ll和位於內側面的無負荷通 路NLl連結的一對方向轉換路34，而且具備將位於內側面的負荷通路L2和位於外側面的無 負荷通路NL2連結的一對方向轉換路35，由此在滾珠保持塊3的周圍構築成二路徑的滾珠 4的無限循環路40、41。圖3是表示在上述滾珠保持塊3所具備的二路徑的滾珠4的無限循環路之中、在 與外圈1之間承受負載的滾珠4的無限循環路40 (圖2中位於上側的無限循環路)的樣態 的剖視圖。上述滾珠保持塊3由塊本體36和位於該塊本體36的兩端的一對端板37構成。 在塊本體36上形成上述的負荷滾動槽30以及無負荷滾動槽33，另外在各端板37上形成方 向轉換路34。並且，通過將各端板37固定在塊本體36的兩端，由方向轉換路將形成於外圈 與塊本體之間的滾珠的負荷通路和形成於內圈與滾珠保持塊之間的滾珠的無負荷通路連 結起來，在滾珠保持塊形成滾珠的無限循環路。也同樣構築在與內圈2之間承受負載的滾珠4的無限循環路41 (圖2中位於下側的無限循環路)，但負荷通路與無負荷通路的關係將 圖3所示的關係反轉。並且，在如上構成的旋轉環中，當使滾珠保持塊3向外圈1的周向移動時，配列在 無限循環路40上的滾珠4 一面在外圈1的負荷滾動槽10與滾珠保持塊3的負荷滾動槽30 之間承受負載一面在該無限循環路40內循環，由此能夠使滾珠保持塊3向外圈1的周向移 動。另外，當使滾珠保持塊3向內圈2的周向移動時，配列在無限循環路41上的滾珠4 一 面在內圈2的負荷滾動槽20與滾珠保持塊3的負荷滾動槽32之間承受負載一面在該無限 循環路41內循環，由此能夠使滾珠保持塊3向內圈的周向移動。因此，例如通過將外圈1和內圈2固定在第一結構物上，將上述滾珠保持塊3固定 在第二結構物上，能夠付與第二結構物以相對於第一結構物的旋轉運動。另外，相對於滾珠保持塊3的外圈1的旋轉運動由於與相對於該滾珠保持塊3的 內圈2的旋轉運動無關，所以，在圖1至3所示的旋轉環中，也能夠分別對外圈1和內圈2 付與旋轉運動。即，能夠將外圈1、滾珠保持塊3以及內圈2固定在各個的結構體上，在三個 結構體之間進行相對的旋轉運動。在圖1至3所示的例子中，在外圈1的外周面形成齒列14，通過將與該齒列14齧 合的齒輪搭載到滾珠保持塊3側的結構物上，能夠使該結構物相對於外圈1側的結構物旋 轉。即使將這樣的齒列設置在內圈2的內周面上，另外即使設置在外圈1的外周面和內圈 2的內周面雙方上也無妨。而且，上述外圈1以及內圈2也可沿周向將它們分割成多個。S卩，能夠通過接合多 個圓弧狀軌道來構成外圈1以及內圈2。在外圈1以及內圈2大型化的情況下，在該旋轉環 的製作前，鋼材的獲得困難，而在製作後，向使用場所的搬運困難，所以，通過這樣組合多個 圓弧狀軌道來製作外圈1以及內圈2，能夠實現生產成本以及搬運成本的降低化。進而，滾珠保持塊3所具備的滾珠4的無限循環路不必是二路徑，可對應於作用在 外圈1和滾珠保持塊3之間、內圈2和滾珠保持塊3之間的負載而適當確定其路徑數。此 時，形成在外圈1以及內圈2的負荷滾動槽以及無負荷滾動槽的條數根據無限循環路的路 徑數進行改變。圖4表示適用了本發明的旋轉環的第二實施方式。在圖2所示的例子中，外圈1的負荷滾動槽10和內圈2的無負荷滾動槽21隔著 滾珠保持塊3相向配置，這些負荷滾動槽和無負荷滾動槽構成同一無限循環路。但是，在圖 4所示的例子中，外圈1的負荷滾動槽10和內圈2的負荷滾動槽20隔著滾珠保持塊3相向 配置，另外，外圈1的無負荷滾動槽11和內圈2的無負荷滾動槽21隔著滾珠保持塊3相向 配置。因而，位於外圈的上側的負荷滾動槽10和位於內圈的下側的無負荷滾動槽21構成 同一無限循環路，位於外圈的下側的無負荷滾動槽11和位於內圈的上側的負荷滾動槽20 構成同一無限循環路。當這樣相向配置外圈1的負荷滾動槽10和內圈2的負荷滾動槽20時，在圖4的 紙面上下方向作用有軸向負載，或者在紙面左右方向作用有徑向負載，此時，能夠實現滾珠 保持塊3相對於外圈1以及內圈2的姿勢的穩定化，能夠實現滾珠保持塊相對於外圈以及 內圈的旋轉運動的進一步的順暢化。圖5表示適用了本發明的 轉環的第三實施方式。
該第三實施方式的旋轉環也由外圈1、內圈2以及滾珠保持塊3構成。但是，在滾 珠保持塊3的周圍構築了三路徑的滾珠4的無限循環路40，在外圈形成兩條負荷滾動槽10 和一條無負荷滾動槽11，在內圈形成一條負荷滾動槽和兩條無負荷滾動槽。由此，在滾珠保持塊3和外圈1之間相互平行地形成滾珠4的負荷通路L1、無負荷 通路NL2、負荷通路L3，另外與它們相向地，在滾珠保持塊3和內圈2之間相互平行地形成 滾珠4的無負荷通路NL1、負荷通路L2、無負荷通路NL3。在該圖5所示的實施方式中，在滾 珠保持塊3的外側面，負荷通路LI、L3位於無負荷通路NL2的上下兩側，另外，在滾珠保持 塊3的內側面，無負荷通路NL1、NL3位於負荷通路L2的上下兩側，所以，具有容易穩定滾珠 保持塊3相對外圈1以及內圈2的姿勢的特質。在這樣的本發明的旋轉環中，能夠在滾珠保持塊3的周圍設置任意條數的滾珠4 的無限循環路，能夠根據所需的負載負荷能力或負載作用方向來任意選定無限循環路的條 數。
權利要求
一種旋轉環，其特徵在於，包括外圈(1)，所述外圈(1)沿著內周面的周向相互平行地配置有滾珠(4)的負荷滾動槽(10)以及無負荷滾動槽(11)；內圈(2)，所述內圈(2)配設在該外圈的內側，並且沿著外周面的周向相互平行地配置有滾珠(4)的負荷滾動槽(20)以及無負荷滾動槽(21)；多個滾珠保持塊(3)，所述滾珠保持塊(3)配設在所述外圈(1)和內圈(2)的間隙中，並且經由在所述負荷滾動槽中滾動的多個滾珠設在外圈與內圈之間，在外圈的負荷滾動槽(10)與內圈的無負荷滾動槽(21)之間、外圈的無負荷滾動槽(11)與內圈的負荷滾動槽(20)之間使滾珠(4)無限循環。
2.如權利要求1所述的旋轉環，其特徵在於，所述外圈(1)的負荷滾動槽(10)和內圈 (2)的負荷滾動槽(20)隔著所述滾珠保持塊(3)相向。
3.如權利要求1所述的旋轉環，其特徵在於，所述外圈(1)以及內圈(2)組合多個圓弧 狀軌道而構成。
4.如權利要求1所述的旋轉環，其特徵在於，在所述外圈(1)的外周面或者內圈(2)的 內周面上沿著周向設有齒列。
全文摘要
本發明的旋轉環能夠容易且低成本地生產旋轉直徑大的結構，包括沿著內周面的周向相互平行地配置有滾珠(4)的負荷滾動槽(10)以及無負荷滾動槽(11)的外圈(1)；配設在該外圈(1)的內側、並且沿著外周面的周向相互平行地配置有滾珠(4)的負荷滾動槽(20)以及無負荷滾動槽(21)的內圈(2)；配設在這些外圈和內圈的間隙中、並且經由多個滾珠組裝在外圈與內圈之間、在外圈(1)的負荷滾動槽(10)與內圈(2)的無負荷滾動槽(21)之間以及外圈(1)的無負荷滾動槽(11)與內圈(2)的負荷滾動槽(20)之間使滾珠(4)無限循環的多個滾珠保持塊(3)。
文檔編號F16C29/06GK101809300SQ20088010900
公開日2010年8月18日 申請日期2008年9月16日 優先權日2007年9月28日
發明者會田智幸 申請人:Thk株式會社