(57)【要約】【課題】軌道面の肩の高さを高くしても、軌道面を効率良く仕上げ加工することができる旋回軸受およびその加工方法を提供する。【解決手段】旋回軸受は、内輪１および外輪２の互いに対向する周面にそれぞれ円環状の軌道面１１，２１が形成され、これら各軌道面１１，２１間に複数の転動体３が介在する。各軌道面１１，２１は、断面形状が円弧状の主軌道面部１１ａ，２１ａと、この主軌道面部１１ａ，２１ａの一方端に滑らかに続き、断面形状が、主軌道面部１１ａ，２１ａの断面をなす円弧の延長線よりも円弧の中心に対して外側に位置する線からなる補助軌道面部１１ｂ，２１ｂとを有する。補助軌道面部１１ｂ，２１ｂにおける主軌道面部１１ａ，２１ａに対して反対側端の軸受径方向位置が、円弧の中心の軸受径方向位置とほぼ同じか、または円弧の中心の軸受径方向位置よりも軌道面１１，２１の底に対して遠くに位置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪および外輪の互いに対向する周面にそれぞれ円環状の軌道面が形成され、これら内輪および外輪の各軌道面間に複数の転動体が介在する旋回軸受において、
前記内輪および前記外輪の前記各軌道面は、断面形状が円弧状の主軌道面部と、この主軌道面部の一方端に滑らかに続き、断面形状が、前記主軌道面部の断面をなす円弧の延長線よりも前記円弧の中心に対して外側に位置する線からなる補助軌道面部とを有し、前記補助軌道面部における前記主軌道面部に対して反対側端の軸受径方向位置が、前記円弧の中心の軸受径方向位置とほぼ同じか、または前記円弧の中心の軸受径方向位置よりも前記軌道面の底に対して遠くに位置することを特徴とする旋回軸受。
【請求項２】
請求項１に記載の旋回軸受において、前記軌道面の前記補助軌道面部は、断面形状が前記主軌道面部の断面をなす円弧の端から延ばした接線からなる直線状である旋回軸受。
【請求項３】
請求項１に記載の旋回軸受において、前記軌道面の前記補助軌道面部は、断面形状が前記主軌道面部の断面をなす円弧の曲率半径よりも大きな曲率半径の円弧状である旋回軸受。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の旋回軸受において、前記周面における前記補助軌道面部に続く面を肩面と称する場合、前記補助軌道面部と前記肩面との接続部面取部が設けられている旋回軸受。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の旋回軸受において、前記軌道面の算術平均粗さが、Ｒａ０．１ないしＲａ０．６の範囲内、より好ましくはＲａ０．１５ないしＲａ０．５の範囲内にある旋回軸受。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の旋回軸受において、前記補助軌道面部の断面をなす線分の両端と、前記主軌道面部の断面をなす前記円弧の中心とをそれぞれ結ぶ２本の直線が互いになす角度が、１°ないし１０°の範囲内にある旋回軸受。
【請求項７】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の旋回軸受において、前記補助軌道面部の断面をなす線分の両端を結ぶ直線と、前記主軌道面部の断面をなす円弧における前記補助軌道面部との接点となる端から延ばした接線とがなす角度が、１°ないし３０°の範囲内にある旋回軸受。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の旋回軸受において、風力発電装置のブレードを主軸に対して、主軸軸心に略垂直な軸心回りに旋回自在に支持する旋回軸受。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の旋回軸受において、風力発電装置のナセルを支持台に対して旋回自在に支持する旋回軸受。
【請求項１０】
内輪および外輪の互いに対向する周面にそれぞれ円環状の軌道面が形成され、これら内輪および外輪の各軌道面間に複数の転動体が介在し、前記内輪および前記外輪の前記各軌道面は、断面形状が円弧状の主軌道面部と、この主軌道面部の一方端に滑らかに続き、断面形状が、前記主軌道面部の断面をなす円弧の延長線よりも前記円弧の中心に対して外側に位置する線からなる補助軌道面部とを有し、前記補助軌道面部における前記主軌道面部に対して反対側端の軸受径方向位置が、前記円弧の中心の軸受径方向位置とほぼ同じか、または前記円弧の中心の軸受径方向位置よりも前記軌道面の底に対して遠くに位置する旋回軸受を加工する方法であって、前記軌道面を旋削加工によって仕上げ加工する旋回軸受の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、風力発電装置のヨー、ブレード用の旋回座や、デッキクレーン、建設機械、物揚機械等、屋外または屋内に近接して使用される諸機械の旋回部に使用される旋回軸受およびその加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電装置のヨー、ブレード用の旋回座等には、旋回軸受が使用されている。これらの旋回軸受が受ける荷重は、ブレードが受けた風により撓む方向のモーメント荷重が支配的である。モーメント荷重の大きさは、主に風速に依存する。このため、台風等の極値荷重条件下においては、非常に大きなモーメント荷重を旋回軸受が受けることとなる。
【０００３】
図８は、ブレード用の旋回軸受の一部を示す断面図である。この旋回軸受は、４点接触玉軸受であり、ボールからなる転動体３３が、内輪３１の軌道面３１ａの２点Ｐ１，Ｑ１、および外輪３２の軌道面３２ａの２点Ｐ２，Ｑ２とそれぞれ接触している。各軌道面３１ａ，３２ａを構成する曲面は、それぞれ転動体３３よりも曲率半径が大きく、曲率中心が互いに異なるゴシックアーチ状の断面円弧状である。定常状態における二つの接触角θＰ，θＱの大きさは互いに等しい。
【０００４】
図８に示す定常状態から、旋回軸受が大きなモーメント荷重を受けると、例えば図８の部分拡大図である図９に示すように、一方の接触角θＰが大きくなって、軌道面３１ａと転動体３３との接触位置Ｐ１が変わる。これにより、接触楕円Ａが軌道面３１ａからはみ出る肩乗り上げが発生する。肩乗り上げが発生すると、エッジロードが発生し、早期剥離につながる。なお、接触楕円Ａは、接触位置Ｐ１を中心とする楕円状の負荷面圧の作用部分のことである。
【０００５】
車輪用軸受装置では、前記肩乗り上げを防止するために、軌道面の端となる肩の高さを軌道面の断面をなす円弧の中心位置と同じ高さか、またはそれ以上の高さに延長することが提案されている（例えば特許文献１，２）。特許文献１，２の車輪用軸受装置は、いずれもアンギュラ玉軸受が使用されている。このように肩の高さを高くすると、通常の研削加工では軌道面の仕上げ加工が難しくなる。
【０００６】
そこで、特許文献１では、軌道面の縁部に補助軌道面を設けている。補助軌道面は、軌道面の断面を構成する円弧状の曲線から滑らかに続き、上記曲線よりも曲率半径の大きな曲線または直線からなる。上記断面形状の補助軌道面は、軌道面をそのまま延長させた面に比べて傾斜が大きく、ある程度の傾斜角度が確保できるため、研削加工するときに、砥石側面で加工する状態とはならない。これにより、軌道面および補助軌道面を研削加工で仕上げることが可能である。
【０００７】
また、特許文献２には、肩の高さが円弧の中心位置の高さ以上である軌道面の仕上げ加工を、軌道面の曲率半径と同じ寸法である球形砥石を用いて研削加工することが記載されている（段落００３３、図３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４２５１３１４号公報
【特許文献２】特開２０１５−１８３７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
風力発電装置等の旋回軸受においても、車輪用軸受装置と同様に、転動体の肩乗り上げを防止するために、軌道面の端となる肩の高さを高くすることが検討されている。特許文献１，２の技術を適用すれば、肩の高さが高い軌道面の加工が可能であるが、旋削加工で粗仕上げをしてから研削加工により精密仕上げを行うのは時間がかかり、加工能率がよくない。特に特許文献２の技術を適用し、球形砥石を用いて軌道面を研削加工で仕上げるのは、軌道面を片側ごと加工することとなり、コスト面で不利である。
【００１０】
この発明の目的は、前記肩乗り上げを防止するために軌道面の肩の高さを高くしても、軌道面を効率良く仕上げ加工することができる旋回軸受を提供することである。
この発明の他の目的は、軌道面の肩の高さが高い旋回軸受の軌道面を効率良く仕上げ加工することができる旋回軸受の加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明の旋回軸受は、内輪および外輪の互いに対向する周面にそれぞれ円環状の軌道面が形成され、これら内輪および外輪の各軌道面間に複数の転動体が介在し、
前記内輪および前記外輪の前記各軌道面は、断面形状が円弧状の主軌道面部と、この主軌道面部の一方端に滑らかに続き、断面形状が、前記主軌道面部の断面をなす円弧の延長線よりも前記円弧の中心に対して外側に位置する線からなる補助軌道面部とを有し、前記補助軌道面部における前記主軌道面部に対して反対側端の軸受径方向位置が、前記円弧の中心の軸受径方向位置とほぼ同じか、または前記円弧の中心の軸受径方向位置よりも前記軌道面の底に対して遠くに位置することを特徴とする。
【００１２】
この構成の旋回軸受は、補助軌道面部における主軌道面部に対して反対側端の軸受径方向位置が、前記円弧の中心の軸受径方向位置とほぼ同じか、または前記円弧の中心の軸受径方向位置よりも軌道面の底に対して遠くに位置するため、極値荷重条件下でも転動体の肩乗り上げを防止することができる。
定常状態では、転動体が軌道面の主軌道面部と接触する。このとき、接触楕円は主軌道面部の範囲内に収まっている。旋回軸受に大きなモーメント荷重が負荷されて接触角が増大し、また接触楕円が大きくなると、接触楕円が軌道面の主軌道面部から補助軌道面部にはみ出す。補助軌道面部の断面形状は、主軌道面部の断面をなす円弧の延長線よりも円弧の中心に対して外側に位置する線からなるため、接触楕円が補助軌道面部にはみ出しても、エッジロードの発生が防止される。
【００１３】
また、補助軌道面部が前記断面形状であると、前記のように軌道面の肩の高さを高くしても、軌道面をそのまま延長させた面に比べて傾斜が大きくて、ある程度の傾斜角度を確保できる。このため、軌道面の仕上げ加工を、旋削加工でも研削加工でも行うことができる。例えば風力発電装置のブレード用旋回軸受は、回転速度が１ｒｐｍ未満と非常に遅く、軌道面の油膜形成が期待できないため、軌道面の表面粗さを極度に細かくする必要がない。このため、軌道面の仕上げ加工を旋削加工で行っても問題ない。研削加工を行わずに旋削加工のみで軌道面を仕上げることで、仕上げ加工を効率良く行うことができる。
【００１４】
この発明において、前記軌道面の前記補助軌道面部は、断面形状が前記主軌道面部の断面をなす円弧の端から延ばした接線からなる直線状であってもよく、また、断面形状が前記主軌道面部の断面をなす円弧の曲率半径よりも大きな曲率半径の円弧状であってもよい。いずれであって、前記作用および効果が得られる。
【００１５】
この発明において、前記周面における前記補助軌道面部に続く面を肩面と称する場合、前記補助軌道面部と前記肩面との接続部に面取部が設けられていてもよい。
面取部を設けることで、接触楕円によるエッジロードをより一層緩和させることができる。
【００１６】
この発明において、前記軌道面の算術平均粗さは、Ｒａ０．１ないしＲａ０．６の範囲内、より好ましくはＲａ０．１５ないしＲａ０．５の範囲内にあるものとする。
軌道面の算術平均粗さを上記のように定めることで、現在の技術でも、表面粗さが問題とならない程度に軌道面を旋削加工で仕上げることができる。
【００１７】
この発明において、前記補助軌道面部の断面をなす線分の両端と、前記主軌道面部の断面をなす前記円弧の中心とをそれぞれ結ぶ２本の直線が互いになす角度が、１°ないし１０°の範囲内にあるとよい。
上記角度が１°以下の場合、補助軌道面部と主軌道面部の傾斜差が小さく、かつ補助軌道面部の長さが短いため、エッジロードの発生を抑制する効果が得られない。また、上記角度が１０°以上の場合、エッジロードの発生を抑制することができる代わりに、軌道面に発生する最大接触応力が過大となる。これらの理由から、上記角度を上記範囲内とするのが好ましい。
【００１８】
また、前記補助軌道面部の断面をなす線分の両端を結ぶ直線と、前記主軌道面部の断面をなす円弧における前記補助軌道面部との接点となる端から延ばした接線とがなす角度が、１°ないし３０°の範囲内にあるとよい。
上記角度が１°以下の場合、補助軌道面部と主軌道面部の傾斜差が小さく、かつ補助軌道面部の長さが短いため、エッジロードの発生を抑制する効果が得られない。また、上記角度が３０°以上の場合、エッジロードの発生を抑制することができる代わりに、軌道面に発生する最大接触応力が過大となる。これらの理由から、上記角度を上記範囲内とするのが好ましい。
【００１９】
この発明の旋回軸受は、風力発電装置のブレードを主軸に対して、主軸軸心に略垂直な軸心回りに旋回自在に支持する軸受、または風力発電装置のナセルを支持台に対して旋回自在に支持する軸受として使用するのに適する。
【００２０】
この発明の旋回軸受の加工方法は、内輪および外輪の互いに対向する周面にそれぞれ円環状の軌道面が形成され、これら内輪および外輪の各軌道面間に複数の転動体が介在し、前記内輪および前記外輪の前記各軌道面は、断面形状が円弧状の主軌道面部と、この主軌道面部の一方端に滑らかに続き、断面形状が、前記主軌道面部の断面をなす円弧の延長線よりも前記円弧の中心に対して外側に位置する線からなる補助軌道面部とを有し、前記補助軌道面部における前記主軌道面部に対して反対側端の軸受径方向位置が、前記円弧の中心の軸受径方向位置とほぼ同じか、または前記円弧の中心の軸受径方向位置よりも前記軌道面の底に対して遠くに位置する旋回軸受を加工する方法であって、前記軌道面を旋削加工によって仕上げ加工する。
【００２１】
軌道面の断面の全体が円弧状であると、軌道面の肩の軸受径方向位置が、軌道面の断面をなす円弧の中心の軸受径方向位置とほぼ同じか、または前記円弧の中心の軸受径方向位置よりも軌道面の底に対して遠くに位置する場合、仕上げ用の工具の側面が軌道面の肩に当たってしまうため、仕上げ加工が難しい。
これに対し、この加工方法の対象となる旋回軸受は、軌道面が、断面形状が円弧状の主軌道面部と、この主軌道面部の一方端に滑らかに続く補助軌道面部とを有し、補助軌道面部の断面形状が、主軌道面部の断面をなす円弧の延長線よりも円弧の中心に対して外側に位置する線からなっている。補助軌道面部が上記断面形状であると、軌道面の肩の高さを高くしても、軌道面をそのまま延長させた面に比べて傾斜が大きくて、ある程度の傾斜角度を確保できる。このため、軌道面の仕上げ加工を、旋削加工で行うことができる。研削加工を行わずに旋削加工のみで軌道面を仕上げることで、仕上げ加工を効率良く行うことができる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明の旋回軸受は、内輪および外輪の互いに対向する周面にそれぞれ円環状の軌道面が形成され、これら内輪および外輪の各軌道面間に複数の転動体が介在し、前記内輪および前記外輪の前記各軌道面は、断面形状が円弧状の主軌道面部と、この主軌道面部の一方端に滑らかに続き、断面形状が、前記主軌道面部の断面をなす円弧の延長線よりも前記円弧の中心に対して外側に位置する線からなる補助軌道面部とを有し、前記補助軌道面部における前記主軌道面部に対して反対側端の軸受径方向位置が、前記円弧の中心の軸受径方向位置とほぼ同じか、または前記円弧の中心の軸受径方向位置よりも前記軌道面の底に対して遠くに位置するため、軌道面の肩の高さを高くしても、軌道面を効率良く仕上げ加工することができる。
【００２３】
この発明の旋回軸受の加工方法は、内輪および外輪の互いに対向する周面にそれぞれ円環状の軌道面が形成され、これら内輪および外輪の各軌道面間に複数の転動体が介在し、前記内輪および前記外輪の前記各軌道面は、断面形状が円弧状の主軌道面部と、この主軌道面部の一方端に滑らかに続き、断面形状が、前記主軌道面部の断面をなす円弧の延長線よりも前記円弧の中心に対して外側に位置する線からなる補助軌道面部とを有し、前記補助軌道面部における前記主軌道面部に対して反対側端の軸受径方向位置が、前記円弧の中心の軸受径方向位置とほぼ同じか、または前記円弧の中心の軸受径方向位置よりも前記軌道面の底に対して遠くに位置する旋回軸受を加工する方法であって、前記軌道面を旋削加工によって仕上げ加工するため、軌道面の肩の高さが高い旋回軸受の軌道面を効率良く仕上げ加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の一実施形態にかかる旋回軸受の断面図である。
【図２】（Ａ）図１の一部分の拡大図、（Ｂ）はその異なる状態を示す図である。
【図３】（Ａ）図１の異なる部分の拡大図、（Ｂ）はその異なる状態を示す図である。
【図４】同旋回軸受の内輪の軌道面における一部分の断面形状を示す図である。
【図５】同旋回軸受の外輪の軌道面における一部分の断面形状を示す図である。
【図６】風力発電装置の一例の一部を切り欠いて表した斜視図である。
【図７】同風力発電装置の破断側面図である。
【図８】従来の風力発電装置のブレード用の旋回軸受の一部を示す断面図である。
【図９】図８の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
この発明の一実施形態を図１ないし図５共に説明する。
この旋回軸受は、例えば風力発電装置のブレードを主軸に対して主軸軸心に略垂直な軸心回りに旋回自在に支持する軸受、または風力発電装置のナセルを支持台に対して旋回自在に支持する軸受として使用される。
【００２６】
図１に示すように、旋回軸受は、内輪１および外輪２と、これら内輪１と外輪２との間に介在する各列複数で２列に並ぶ転動体３とを備える。転動体３はボールである。内輪１、外輪２、および転動体３は軸受鋼からなる。各列の転動体３は、内輪１および外輪２の互いに対向する周面である内輪外周面および外輪内周面にそれぞれ形成された円環状の軌道面１１，２１を転動する。この旋回軸受は、複列のアンギュラ玉軸受とされ、各軌道面１１，２１は接触角θが背中合わせとなるように形成されている。図１に示す定常状態の接触角θは、４０〜５０°の範囲内とされる。
【００２７】
各列の複数の転動体３は、それぞれ保持器４または間座によって周方向に離間した状態で保持されている。保持器４は、例えば鉄板から製造される。この鉄板からなる保持器４は内輪１と外輪２との間に配置され、転動体３が入るポケットを有している。内輪１と外輪２との間の環状空間の両端は、シール５，６によってそれぞれ密封されている。
【００２８】
内輪１には、複数の貫通孔７が円周方向一定間隔おきに設けられている。これら貫通孔７は、例えば、内輪１を後述のナセルのケーシング、ブレード等に連結固定するために用いられる。外輪２にも、複数の貫通孔８が円周方向一定間隔おきに設けられている。これら貫通孔８は、例えば、外輪２を後述の支持台等に連結固定するために用いられる。内外輪１，２の各貫通孔７，８は、軸受軸方向に平行に形成されている。
【００２９】
図１の一部分の拡大図である図２（Ａ）に示すように、内輪１の軌道面１１は、主軌道面部１１ａと補助軌道面部１１ｂとからなる。
主軌道面部１１ａは、定常状態において転動体３が転動自在に接する部分であり、その断面形状が、転動体３（中心Ｏ）よりも曲率半径が大きい円弧状（中心Ｏ１）である。主軌道面部１１ａの一方端の軸受径方向位置は、主軌道面部１１ａの断面をなす円弧の中心Ｏ１の軸受径方向位置よりも内径側である。主軌道面部１１ａの他方端は、前記円弧と同心同径の円における軸受径方向の内径端と同位置であり、内輪外径面における両軌道面１１間の円筒状部分１２に滑らかに続いている。
【００３０】
補助軌道面部１１ｂは、主軌道面部１１ａの一方端に滑らかに続く面であり、その断面形状は、主軌道面部１１ａの断面をなす円弧の延長線よりも前記円弧の中心Ｏ１に対して外側に位置する線からなる。この実施形態の場合、補助軌道面部１１ｂの断面形状は、円弧状である主軌道面部１１ａの一方端から延びる接線、もしくは主軌道面部１１ａよりも大きな曲率半径の円弧からなる。補助軌道面部１１ｂと肩面１３との接続部には、面取部１４が設けられている。肩面１３は、内輪外径面における軌道面１１の軸受軸方向外側に位置する円筒状の面である。面取部１４の断面は直線状であっても、曲線状であってもよい。補助軌道面部１１ｂにおける主軌道面部１１ａに対して反対側端である肩部１５の軸受径方向位置は、円弧の中心Ｏ１の軸受径方向位置とほぼ同じか、または円弧の中心Ｏ１の軸受径方向位置よりも軌道面１１の底に対して遠くに位置する。この実施形態の場合、肩部１５の軸受径方向位置は、円弧の中心Ｏ１の軸受径方向位置よりも軌道面１１の底に対して遠くに位置している。
【００３１】
主軌道面部１１ａの断面をなす円弧の延長線に対する補助軌道面部１１ｂの逃がし量ｎは、風車設計のガイドラインを満足する接触応力となる荷重で発生する弾性変形量としている。風車設計のガイドラインとしては、例えばＧＬ認証（GL Guideline for the Certification of Wind Turbines Edition 2010_R0）がある。このＧＬ認証の「７．３軸受」の「７．３．５．１  極値荷重での静的定格」の項に、最大許容接触応力の大きさは、材料の種類、表面硬さ、焼入れ深さを考慮して決定することが記載されている。
【００３２】
前記逃がし量ｎが、前記ＧＬ認証を満足する接触応力となる荷重で発生する弾性変形量となるように、図４に示す各角度α，βが定められている。軸受材料の種類、表面硬さ、焼入れ深さによって異なるが、角度αは１°ないし１０°の範囲内とされ、角度βは１°ないし３０°の範囲内とされる。
なお、角度αは、補助軌道面部１１ｂの断面をなす線分の両端と、主軌道面部１１ａの断面をなす円弧の中心Ｏ１とをそれぞれ結ぶ２本の直線が互いになす角度である。また、角度βは、補助軌道面部１１ｂの断面をなす線分の両端を結ぶ直線と、主軌道面部１１ａの断面をなす円弧における補助軌道面部１１ｂとの接点となる端から延ばした接線とがなす角度である。
【００３３】
外輪２の軌道面２１も、内輪１の軌道面１１と同様である。すなわち、図１の部分拡大図である図３（Ａ）に示すように、外輪２の軌道面２１は、主軌道面部２１ａと補助軌道面部２１ｂとからなる。
主軌道面部２１ａは、定常状態において転動体３が転動自在に接する部分であり、その断面形状が、転動体３（中心Ｏ）よりも曲率半径が大きい円弧状（中心Ｏ２）である。主軌道面部２１ａの一方端の軸受径方向位置は、主軌道面部２１ａの断面をなす円弧の中心Ｏ２の軸受径方向位置よりも外径側である。主軌道面部２１ａの他方端は、前記円弧と同心同径の円における軸受径方向の外径端と同位置であり、外輪内径面における両軌道面２１間の円筒状部分２２に滑らかに続いている。
【００３４】
補助軌道面部２１ｂは、主軌道面部２１ａの一方端に滑らかに続く面であり、その断面形状は、主軌道面部２１ａの断面をなす円弧の延長線よりも前記円弧の中心Ｏ２に対して外側に位置する線からなる。この実施形態の場合、補助軌道面部２１ｂの断面形状は、円弧状である主軌道面部２１ａの一方端から延びる接線、もしくは主軌道面部２１ａよりも大きな曲率半径の円弧からなる。補助軌道面部２１ｂと肩面２３との接続部には、面取部２４が設けられている。肩面２３は、外輪内径面における軌道面２１の軸受軸方向外側に位置する円筒状の面である。補助軌道面部２１ｂにおける主軌道面部２１ａに対して反対側端である肩部２５の軸受径方向位置は、円弧の中心Ｏ２の軸受径方向位置と同じか、または円弧の中心Ｏ２の軸受径方向位置よりも軌道面２１の底に対して遠くに位置する。この実施形態の場合、肩部２５の軸受径方向位置は、円弧の中心Ｏ２の軸受径方向位置よりも軌道面２１の底に対して遠くに位置している。
【００３５】
内輪１の場合と同様に、主軌道面部２１ａの断面をなす円弧の延長線に対する補助軌道面部２１ｂの逃がし量ｎは、例えば前記ＧＬ認証を満足する接触応力となる荷重で発生する弾性変形量としている。そのために、図５に示す各角度α，βが、内輪軌道面１１の場合と同様に定められている。
【００３６】
内輪１の軌道面１１および外輪２の軌道面２１の仕上げ加工は、熱処理後に旋削加工により行われる。例えば風力発電装置のブレード用旋回軸受は、一般的に回転速度が１ｒｐｍ未満と非常に遅く、軌道面１１，２１の油膜形成が期待できないため、軌道面１１，２１の表面粗さを極度に細かくする必要がない。このため、軌道面１１，２１の仕上げ加工を旋削加工で行っても問題ない。軌道面１１，２１の算術平均粗さは、例えばＲａ０．１ないしＲａ０．６の範囲内、より好ましくはＲａ０．１５ないしＲａ０．５の範囲内とされる。軌道面１１，２１の算術平均粗さを上記のように定めることで、現在の技術でも、表面粗さが問題とならない程度に軌道面１１，２１を旋削加工で仕上げることができる。なお、旋削加工による仕上げ加工は、鋼球径の接触角θが４０〜５０°の範囲内にある旋回軸受に適用するのが望ましい。
【００３７】
各軌道面１１，２１の補助軌道面部１１ｂ，２１ｂの断面形状は、主軌道面部１１ａ，２１ａの断面をなす円弧の延長線よりも円弧の中心Ｏ１，Ｏ２に対して外側に位置する線からなるため、軌道面１１，２１の肩部１５，２５の高さを高くしても、軌道面１１，２１をそのまま延長させた面に比べて傾斜が大きくて、ある程度の傾斜角度を確保できる。このため、軌道面１１，２１の仕上げ加工を旋削加工で行うことが可能である。研削加工を行わずに旋削加工のみで軌道面１１，２１を仕上げることで、仕上げ加工を効率良く行うことができる。
【００３８】
上記構成からなる旋回軸受の作用を説明する。
旋回軸受が定常状態にあるとき、図２（Ａ）および図３（Ａ）に示すように、転動体３が軌道面１１，２１の主軌道面部１１ａ，２１ａと弾性接触している。このとき、軌道面１１，２１の接触楕円Ａ１，Ａ２は主軌道面部１１ａ，２１ａの範囲内にある。
【００３９】
旋回軸受に大きなモーメント荷重が作用すると、軌道面１１，１２および転動体３が弾性変形することで、図２（Ｂ）および図３（Ｂ）のように、軌道面１１，１２と転動体３との接触中心点Ｐ１，Ｐ２の位置が変わり、接触角θが増大し、また接触楕円Ａ１，Ａ２が大きくなる。これにより、接触楕円Ａ１，Ａ２が主軌道面部１１ａ，２１ａから補助軌道面部１１ｂ，２１ｂにはみ出す。しかし、補助軌道面部１１ｂ，２１ｂの断面形状は、主軌道面部１１ａ，２１ａの断面をなす円弧の延長線よりも円弧の中心Ｏ１，Ｏ２に対して外側に位置する線からなるため、接触楕円Ａ１，Ａ２が補助軌道面部１１ｂ，２１ｂにはみ出しても、エッジロードの発生が防止される。
【００４０】
補助軌道面部１１ｂ，２１ｂの逃がし量ｎは、ＧＬ認証等のガイドラインを満足する接触応力となる荷重で発生する弾性変形量とされている。風車用の旋回軸受は各部がＧＬ認証等のガイドラインを満足するように設計されているため、補助軌道面部１１ｂ，２１ｂに、前記ガイドラインを満足する接触応力で発生する弾性変形量以上の変形が発生しない。このため、補助軌道面部１１ｂ，２１ｂの逃し部に荷重が生じない。
【００４１】
補助軌道面部１１ｂ，２１ｂを規定する前記角度αを１°ないし１０°の範囲内，また前記角度βを１°ないし３０°の範囲内としたことにより、エッジロードの発生を効果的に抑制することができる。例えば、角度α，βが下限値以下の場合、補助軌道面部１１ｂ，２１ｂと主軌道面部１１ａ，２１ａの傾斜差が小さく、かつ補助軌道面部１１ｂ，２１ｂの長さが短いため、エッジロードの発生を抑制する効果が得られない。逆に、角度α，βが上限値以上の場合、エッジロードの発生を抑制することができる代わりに、軌道面１１，２１に発生する最大接触応力が過大となる。これらの理由から、角度α，βを上記範囲内とするのが好ましい。
【００４２】
図６および図７は風力発電装置の一例を示す。この風力発電装置５１は、支持台５２上にナセル５３を水平旋回自在に設け、このナセル５３のケーシング５４内に主軸５５を回転自在に支持し、この主軸５５のケーシング５４外に突出した一端に、旋回翼であるブレード５６を取り付けてなる。主軸５５の他端は増速機５７に接続され、増速機５７の出力軸５８が発電機５９のロータ軸に結合されている。
【００４３】
ナセル５３は、旋回軸受ＢＲ１により旋回自在に支持される。前記実施形態の旋回軸受において、例えば、外輪２の外周面にギヤ等が設けられたものが、前記ナセル５３用の旋回軸受ＢＲ１に用いられる。図６に示すように、ケーシング５４に複数の駆動源６０が設置され、各駆動源６０に図示しない減速機を介してピニオンギヤが固定される。外輪２（図１）に設けられた前記ギヤが前記ピニオンギヤに噛み合うように配置される。例えば、外輪２が複数の貫通孔５により支持台５２に連結固定され、内輪１（図１）がケーシング５４に固定される。複数の駆動源６０を同期して駆動させ、この旋回駆動力を外輪２へ伝達する。よって、支持台５２に対してナセル５３が相対的に旋回可能となる。
【００４４】
ブレード５６は、旋回軸受ＢＲ２により旋回自在に支持される。この旋回軸受ＢＲ２は、前記実施形態の旋回軸受において、例えば、内輪１の内周面にギヤを設けたものが適用される。主軸５５の突出した先端部５５ａには、ブレード５６を旋回駆動する駆動源（図示せず）が設けられる。前記先端部５５ａにこの旋回軸受の外輪２が連結固定され、内輪１の内周面に設けたギヤが、前記駆動軸のピニオンギヤに噛み合っている。図示しない駆動源を駆動させ、この旋回駆動力を内輪１に伝達することで、ブレード５６が旋回可能となる。したがって、旋回軸受ＢＲ２は、風力発電装置のブレード５６を主軸５５に対して、主軸軸心Ｌ１に略垂直な軸心Ｌ２回りに旋回自在に支持する。このように、ブレード５６の角度およびナセル５３の向きを風の状態に合わせて随時変更する。
【００４５】
この発明の旋回軸受は、風力発電装置以外にも、例えば油圧ショベル、クレーン等の建設機械、工作機械の回転テーブル、砲座、パラボラアンテナ等に適用できる。
【００４６】
以上、実施例に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、ここで開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４７】
１…内輪
２…外輪
３…転動体
１１…軌道面
１１ａ…主軌道面部
１１ｂ…補助軌道面部
１３…肩面
１４…面取部
２１…軌道面
２１ａ…主軌道面部
２１ｂ…補助軌道面部
２３…肩面
２４…面取部
５２…支持台
５３…ナセル
５５…主軸
５６…ブレード
ＢＲ１，ＢＲ２…旋回軸受
Ｏ１，Ｏ２…円弧の中心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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