(57)【要約】      （修正有）【課題】簡便かつ高精度な芯出しを実現することができる、芯出し機構を提供する。【解決手段】軸加工機の芯出し機構であって、軸加工機は、発電機シャフト９のシャフトアーム９ａ側に設置される従動側ベアリング２２と、発電機シャフトの先端側に設置される駆動側ベアリングと、従動側ベアリングと駆動側ベアリングを連結する連結アームと、連結アームに取り付けられた切削部と、発電機シャフトの外周に沿うように連結アームを回転させる駆動力を発生させる駆動部と、を有するものであり、芯出し機構は、シャフトアームと従動側ベアリングのチャック爪が対向する位置に、チャック爪に取り付けた第一治具３１と、第一治具とシャフトアームの双方を貫通する第一ボルト３３と、を有し、第一ボルトを螺進または螺退させることで、発電機シャフトに対する従動側ベアリングの取付角度を調整する、軸加工機の芯出し機構。【選択図】図４
2020131311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向に延伸するシャフトアームを端部に有する発電機シャフトの外周面を切削加工する軸加工機の芯出し機構であって、
前記軸加工機は、
前記発電機シャフトの前記シャフトアーム側に設置される従動側ベアリングと、
前記発電機シャフトの先端側に設置される駆動側ベアリングと、
前記従動側ベアリングと前記駆動側ベアリングを連結する連結アームと、
該連結アームに取り付けられた切削部と、
前記発電機シャフトの外周に沿うように前記連結アームを回転させる駆動力を発生させる駆動部と、を有するものであり、
前記芯出し機構は、
前記シャフトアームと前記従動側ベアリングのチャック爪が対向する位置に、
前記チャック爪に取り付けた第一治具と、
該第一治具と前記シャフトアームの双方を貫通する第一ボルトと、を有し、
該第一ボルトを螺進または螺退させることで、前記発電機シャフトに対する前記従動側ベアリングの取付角度を調整することを特徴とする、軸加工機の芯出し機構。
【請求項２】
請求項１に記載の軸加工機の芯出し機構において、
前記芯出し機構は、
前記シャフトアームと前記従動側ベアリングのチャック爪が対向しない位置に、
前記チャック爪に取り付けた第一治具と、
二つのシャフトアームを橋渡しする第二治具と、
該第一治具と該第二治具の双方を貫通する第一ボルトと、を有し、
該第一ボルトを螺進または螺退させることで、前記発電機シャフトに対する前記従動側ベアリングの取付角度を調整することを特徴とする、軸加工機の芯出し機構。
【請求項３】
請求項２に記載の軸加工機の芯出し機構において、
前記芯出し機構は、
前記シャフトアームと前記チャック爪が対向する位置では、該チャック爪を貫通する第二ボルトを締め付けることで、該第二ボルトを前記シャフトアームに押し当て、前記発電機シャフトに対する前記従動側ベアリングの設置角度を調整し、
前記シャフトアームと前記チャック爪が対向しない位置では、該チャック爪を貫通する第二ボルトを締め付けることで、該第二ボルトを前記第二治具に押し当て、前記発電機シャフトに対する前記従動側ベアリングの取付角度を調整することを特徴とする、軸加工機の芯出し機構。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の軸加工機の芯出し機構において、
前記シャフトアームの数は、前記従動側ベアリングのチャック爪の数よりも多く、
前記シャフトアームは、前記発電機シャフトの端部に放射状に配置されることを特徴とする、軸加工機の芯出し機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、停止した軸（シャフト）の外周を切削バイトが回転する軸加工機の芯出し機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
水平に設置した軸（シャフト）の外周面を切削する旋盤の芯出し治具としては、押しねじを用いるものが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１の要約書には、「簡素な構成でもって、短時間で高精度な芯出しが可能な研削加工用芯出し治具」として、「研削対象物３を把持するチャック１と、チャック１を回転させる回転軸２との間に介在する研削加工用芯出し治具であって、チャック１に固定されるチャック固定部１１と、回転軸２の中心線ＣＬに対するチャック固定部１１の傾き角度を調整可能にチャック固定部１１と連結する面振れ調整部１２と、回転軸２の径方向における面振れ調整部１２の位置を調整可能に面振れ調整部１２と連結するとともに回転軸２に固定される芯ズレ調整部１３とを備え、チャック固定部１１、面振れ調整部１２および芯ズレ調整部１３は、チャック１から回転軸２に向かって、チャック固定部１１、面振れ調整部１２および芯ズレ調整部１３の順に配置されている」研削加工用芯出し治具が開示されている。また、同文献の図２、図７（ｂ）等には、面振れ調整部１２の具体的例として、傾斜調整用ボルト１２４を用いて、チャック固定部１１の傾き角度を調整する構成が開示されている。
【０００４】
すなわち、特許文献１の研削加工用芯出し治具は、研削対象物を把持したチャックと回転軸を連結することで研削対象物を回転させるものであり、また、研削対象物を把持したチャックと回転軸の相対的な傾き角度を治具単体で調整できるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−５６５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の研削加工用芯出し治具は、研削対象物を回転させる加工機を前提とするため、停止した研削対象物の外周を切削バイトが回転する加工機に適用することができず、また、傾斜調整用ボルトと研削対象物の間に治具が介在し、傾斜調整用ボルトと研削対象物が直接接触しない構成の加工機を前提とするため、傾斜調整用ボルトと研削対象物が直接接触し、かつ、両者の接触態様が多様である加工機に適用できないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明では、停止した研削対象物の外周を切削バイトが回転し、傾斜調整用ボルトと研削対象物の接触態様が多様である軸加工機において、簡便かつ高精度な芯出しを実現する芯出し機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
径方向に延伸するシャフトアームを端部に有する発電機シャフトの外周面を切削加工する軸加工機の芯出し機構であって、前記軸加工機は、前記発電機シャフトの前記シャフトアーム側に設置される従動側ベアリングと、前記発電機シャフトの先端側に設置される駆動側ベアリングと、前記従動側ベアリングと前記駆動側ベアリングを連結する連結アームと、該連結アームに取り付けられた切削部と、前記発電機シャフトの外周に沿うように前記連結アームを回転させる駆動力を発生させる駆動部と、を有するものであり、前記芯出し機構は、前記シャフトアームと前記従動側ベアリングのチャック爪が対向する位置に、前記チャック爪に取り付けた第一治具と、該第一治具と前記シャフトアームの双方を貫通する第一ボルトと、を有し、該第一ボルトを螺進または螺退させることで、前記発電機シャフトに対する前記従動側ベアリングの取付角度を調整する、軸加工機の芯出し機構。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、停止した研削対象物の外周を切削バイトが回転し、傾斜調整用ボルトと研削対象物の接触態様が多様である軸加工機において、簡便かつ高精度な芯出しを実現する芯出し機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】大型風車の概略断面図
【図２】発電機シャフトに取り付けた軸加工機の斜視図
【図３】芯出し機構の第一治具と第二治具の、形状と取付位置を示す斜視図
【図４】発電機シャフトに取付けた従動側ベアリングの芯出し機構の断面図
【図５】発電機シャフトに取付けた従動側ベアリングの芯出し機構の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図１から図５を用いて、本発明の一実施例に係る、軸加工機の芯出し機構を説明する。
【００１２】
図１は、本実施例の芯出し機構が適用される、大型風力発電機１０の概略断面図である。この大型風力発電機１０は、例えば、タワー高さが約７０ｍ、発電能力が２０００ｋW級の風力発電機であり、タワー１の上部に傾斜させた格納庫（以下、「ナセル２」と称する）を載置し、ナセル２の前面にプロペラ３を取り付けたものである。なお、図１では、水平に対するナセル２の傾斜角度を８°としているが、傾斜角度を６°〜１０°としても良いし、ナセル２を水平に設置しても良い。
【００１３】
ナセル２の内部には、回転力を電力に変換する発電機４が設置されており、また、風により回転するプロペラ３と発電機４を接続するために、プロペラシャフト５、ギアボックス６、中継シャフト７、カップリング８、発電機シャフト９等の機器が設置されている。なお、ギアボックス６は、プロペラ３と連動するプロペラシャフト５の回転を増速して発電機４側の中継シャフト７に伝える変速機である。また、カップリング８は、通常時は中継シャフト７と発電機シャフト９を連結し、発電機４やギアボックス６のメンテナンス時等には両シャフトを分離する連結部材である。
【００１４】
ナセル２の内部機器をメンテナンス等する場合、ナセル２をタワー１上から平地に下ろし、水平なナセル２内で内部機器をメンテナンス等した後に、ナセル２をタワー１上に戻す方法も考えられるが、ナセル２の上下移動には、高額な作業費用と長期の作業時間を要するため、通常は、ナセル２を平地に下ろすことなく（すなわち、タワー１上の傾斜したナセル２内で）、内部機器のメンテナンス等を行うことが多い。
【００１５】
内部機器の代表的なメンテナンスとして、発電機シャフト９の外周面メンテナンスがある。これは、発電機シャフト９の外周面が錆び等で劣化したときに、劣化した外周面を厚さ数ｍｍ程度、切削加工するメンテナンスである。通常、シャフト外周面の切削加工には旋盤が利用されるが、図１から明らかなように、狭いナセル２内には、発電機４の回転子ごと発電機シャフト９を回転させることができる大型の旋盤を設置するスペースはないため、本実施例では、カップリング８を取り外したスペースに設置できる、比較的小型の軸加工機２０を用いて発電機シャフト９の外周面をメンテナンスする。
【００１６】
図２は、発電機シャフト９に取り付けた軸加工機２０の斜視図である。図中の発電機シャフト９は、中継シャフト７と分離し、発電機４の回転子と連結した状態にあり、左方向はカップリング８が取り付けられていた先端側（自由端側）、右方向は発電機４側（固定端側）である。なお、発電機シャフト９の発電機４側の端部からは、６つのシャフトアーム９ａが径方向に放射状に延伸しており、これらを含めて発電機４である。
【００１７】
この軸加工機２０は、停止した発電機シャフト９の外周を回転する切削バイトによって、発電機シャフト９の外周面を切削する加工機であり、主に、駆動側ベアリング２１、従動側ベアリング２２、連結アーム２３、切削部２４、カウンターウェイト２５、駆動部２６を備えている。より詳細には、発電機シャフト９の先端側に駆動側ベアリング２１を取り付け、また、発電機４側に従動側ベアリング２２を取り付けるとともに、両ベアリングを複数本の連結アーム２３で連結したものである。そして、連結アーム２３の一つに切削バイトの軸方向位置および径方向位置を調整できる切削部２４が取り付けられており、他の連結アーム２３には切削部２４とのバランスをとるためのカウンターウェイト２５が取り付けられている。
【００１８】
また、駆動側ベアリング２１と従動側ベアリング２２のそれぞれは、発電機シャフト９を四本のチャック爪で把持するチャック部２１ａ、２２ａを内周側に配置し、その外周側にチャック部２１ａ、２２ａと同軸に回転する回転部２１ｂ、２２ｂを配置したものである。駆動部２６によって、駆動側ベアリング２１の回転部２１ｂを回転させると、この回転と連動して、回転部２１ｂ、２２ｂと連結された連結アーム２３が発電機シャフト９の周りを回転し、切削部２４の切削バイトを所望の位置に移動させることで、発電機シャフト９の外周面を順次切削することができる。
【００１９】
ここで、図１に例示したように、本実施例のナセル２は水平に対して８°傾斜した状態であるため、ナセル２内に設置された発電機シャフト９も同様に傾斜している。発電機シャフト９が傾斜している場合、発電機シャフト９が重力により水平方向に倒れようとするため、その影響によって、軸加工機２０の芯出しが水平時より困難になる傾向がある。そして、芯出し精度が悪い状態で切削加工を行えば、発電機シャフト９の切削加工後に他シャフト（プロペラシャフト５、中継シャフト７）との相対的な傾斜角度が変化する惧れが高まる。加えて、本実施例では、従動側ベアリング２２のチャック部２２ａが４点支持であるのに対し、発電機シャフト９のシャフトアーム９ａが６本であるため、チャック部２２ａとシャフトアーム９ａの相対状態が多様であり、何れの位置においても傾斜調整用ボルトを同等に設けようとすると、芯出し機構３０の形態を場所によって異ならせる必要がある。そこで、本実施例では、図３から図５を用いて説明する芯出し機構３０（第一治具３１、第二治具３２、引きボルト３３、押しボルト３４）を利用することで、上記状況下でも、簡便かつ高精度な芯出しを行えるようにした。
【００２０】
図３は、本実施例の芯出し機構３０を構成する、第一治具３１と第二治具３２の、形状と取付位置を示す斜視図である。ここに示すように、シャフトアーム９ａとチャック部２２ａのチャック爪が対向する位置（図２の点Ｏと矢印Ａを含む水平平面）では、チャック爪の発電機４側面に略コ字断面形状の第一治具３１が取り付けられており、また、シャフトアーム９ａとチャック爪が対向しない位置（図２の点Ｏと矢印Ｂを含む垂直平面）では、チャック爪の発電機４側面に第一治具３１が取り付けられるとともに、二つのシャフトアーム９ａを橋渡しする略扇形の第二治具３２が取り付けられている。
【００２１】
図４は、図２の水平平面における、芯出し機構３０の構造を説明する断面図である。ここに示すように、シャフトアーム９ａとチャック爪が対向する位置には、チャック爪の内周側を貫通する押しボルト３４（傾斜調整用ボルト）が設けられており、これを締め付けシャフトアーム９ａの傾斜部に押し当てることで、発電機シャフト９に対する従動側ベアリング２２の取付角度を調整することができる。また、シャフトアーム９ａと第一治具３１の双方を貫通する引きボルト３３（傾斜調整用ボルト）が設けられており、これを螺進または螺退させることでも、発電機シャフト９に対する従動側ベアリング２２の取付角度を双方向に微調整することができる。
【００２２】
図５は、図２の垂直平面における、芯出し機構３０の構造を説明する断面図である。ここに示すように、シャフトアーム９ａとチャック爪が対向しない位置にも、チャック爪の内周側を貫通する押しボルト３４（傾斜調整用ボルト）が設けられており、これを締め付け二つのシャフトアーム９ａを橋渡しする第二治具３２に押し当てることで、図４と同様に、発電機シャフト９に対する従動側ベアリング２２の取付角度を調整することができる。また、第一治具３１と第二治具３２の双方を貫通する引きボルト３３（傾斜調整用ボルト）が設けられており、これを螺進または螺退させることでも、図４と同様に、発電機シャフト９に対する従動側ベアリング２２の取付角度を双方向に微調整することができる。
【００２３】
なお、図４、図５において、引きボルト３３、押しボルト３４は、例えば、Ｍ１２のボルトであり、これらのボルトの螺進や螺退には、Ｌ型レンチを用いることを想定しているが、ボルトの直径はＭ１２に限定されず、また、他の工具を用いてボルトを螺進等させてもよい。
【００２４】
以上で説明したように、本実施例の芯出し機構によれば、停止した発電機シャフトの外周を切削バイトが回転し、発電機シャフトの端部（シャフトアーム）と従動側ベアリングのチャック部の相対の態様が多様である軸加工機において、何れのチャック爪に対しても、傾斜調整用ボルトを同等に配置することができ、また、傾斜調整用ボルトとして押しボルトだけではなく、引きボルトも利用することができるので、発電機シャフトの傾斜の有無に拘わらず、簡便かつ高精度な芯出しを行うことができる。
【符号の説明】
【００２５】
１０  大型風力発電機、
１  タワー、
２  ナセル、
３  プロペラ、
４  発電機、
５  プロペラシャフト、
６  ギアボックス、
７  中継シャフト、
８  カップリング、
９  発電機シャフト、
９ａ  シャフトアーム、
２０  軸加工機
２１  駆動側ベアリング、
２１ａ  チャック部、
２１ｂ  回転部、
２２  従動側ベアリング、
２２ａ  チャック部、
２２ｂ  回転部、
２３  連結アーム、
２４  切削部、
２５  カウンターウェイト、
２６  駆動部、
３０  芯出し機構
３１  第一治具、
３２  第二治具、
３３  引きボルト、
３４  押しボルト
【図１】
2020131311.tif 000003
【図２】
2020131311.tif 000004
【図３】
2020131311.tif 000005
【図４】
2020131311.tif 000006
【図５】
2020131311.tif 000007