(57)【要約】【課題】軸受を回転軸に固定する固定ナットの螺合部分で発生する摩耗粉が軸受に侵入することを防止できる固定ナットキャップおよび軸端支持構造を提供する。【解決手段】回転軸２を軸端近傍で支持する軸受３，４を回転軸２の雄ねじ部２ａ，２ｂに螺合して固定する固定ナット１３，１４を覆う固定ナットキャップ１５，１６である。固定ナットキャップ１５，１６は、固定ナット１３，１４の外周面に嵌合する周壁部１５ａ，１６ａ、およびこの周壁部１５ａ，１６ａに続いて形成されて固定ナット１３，１４の少なくとも端面外周部を覆う底壁部１５ｂ，１６ｂを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を軸端近傍で支持する軸受を前記回転軸の雄ねじ部に螺合して固定する固定ナットを覆う固定ナットキャップであって、
前記固定ナットの外周面に嵌合する周壁部、およびこの周壁部に続いて形成されて前記固定ナットの少なくとも端面外周部を覆う底壁部を有する固定ナットキャップ。
【請求項２】
請求項１に記載の固定ナットキャップにおいて、前記底壁部が閉じ形状であって、前記回転軸の端面を覆う固定ナットキャップ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の固定ナットキャップにおいて、前記周壁部の開口縁の周方向複数箇所に、前記ナットの端面に係合する抜止め爪を有する固定ナットキャップ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の固定ナットキャップにおいて、前記周壁部の内周面の周方向複数箇所に、前記固定ナットの外周面に押付け状態となる突部を有する固定ナットキャップ。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の固定ナットキャップにおいて、前記固定ナットは、外周面が円筒面であり、かつ軸方向に延びて反軸受側の端面に端部開口を有する案内溝と、この案内溝の軸受側端から続いて円周方向に延びる係合段部とがあり、前記固定ナットキャップは、前記係合段部に係合する係合突部を前記周壁部の開口縁に有し、前記係合突部は、前記案内溝に前記端部開口から進入可能であり、前記係合段部まで進入した状態で、前記ナットと固定ナットキャップとが相対回転することで前記係合段部に進入可能である固定ナットキャップ。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の固定ナットキャップにおいて、この固定ナットキャップの材質が、前記固定ナットよりも線膨張係数が大きな金属材である固定ナットキャップ。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の固定ナットキャップにおいて、この固定ナットキャップの材質が樹脂材である固定ナットキャップ。
【請求項８】
回転軸を軸端近傍を軸受で支持し、前記回転軸の軸端の雄ねじ部に螺合した固定ナットにより前記軸受を押し付け状態に固定する回転軸の軸端支持構造であって、
前記固定ナットに、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の固定ナットキャップを用いた回転軸の軸端支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各種機器の回転軸の端部を固定するナットを、ナット螺合面で生じる摩耗粉の軸受への混入を防止するために覆う固定ナットキャップおよび軸端支持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械構造体、例えばスピンドルや減速機, 増速機などの回転軸において、軸への軸受の幅方向の固定についてはナットを用いるが、高速回転条件ではナットの緩みがその性能に大きく影響する。このため、図９、図１０に示すようにロックナット等と称する固定ナット１３，１４を適用し、フックレンチで締結する方法が一般的に用いられている。同図は、液送装置におけるスピンドル部であり、回転軸２は軸受３，４を介してハウジング１に支持されている。ハウジング１は、搬送液供給孔５および搬送液排孔６を有し、内部に搬送液（図示せず）が充填される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３２１０６７号公報
【特許文献２】特開２００８−３０２２１８号公報
【特許文献３】特開昭５８−１６６１１６号公報
【特許文献４】実開平４−４６２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図９、図１０の従来構造において、固定ナット１３，１４は、繰り返し使用により、レンチと嵌め合う外径溝部およびねじ部が摩耗する。運転中に前記摩耗により生じる摩耗粉が搬送液と一緒に軸受３，４の転走面へ供給され、軸受３，４や周辺機器（羽根車など）に悪影響を与えることがある。
クリープを防ぎ、軸受内部への摩耗粉を防ぐ軸受装置の特許文献としては、特許文献１がある。しかし同文献の構造では、固定ナットから発生する摩耗粉を防ぐことは出来ず、軸受が短時間で不具合を生じる可能性がある。
【０００５】
この発明の目的は、軸受を回転軸に固定する固定ナットの螺合部分で発生する摩耗粉が軸受に侵入することを防止できる固定ナットキャップおよび軸端支持構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の固定ナットキャップは、回転軸を軸端近傍で支持する軸受を前記回転軸の雄ねじ部に螺合して固定する固定ナットを覆う固定ナットキャップであって、
前記固定ナットの外周面に嵌合する周壁部、およびこの周壁部に続いて形成されて前記固定ナットの少なくとも端面外周部を覆う底壁部を有する。
【０００７】
この構成によると、固定ナットの外周から端面外周部にわたる範囲が、固定ナットキャップで覆われる。そのため、固定ナットの雌ねじ部と回転軸の雄ねじ部との螺合部分で生じて軸端から流出する摩耗粉が軸受内に侵入することが防止され、良好な軸受特性を維持することができる。また、軸受周辺に摩耗粉で悪影響を及ぼすことも回避される。なお、前記螺合部分で生じる摩耗粉が回転軸に沿って軸受側に流出することは、固定ナットが軸受の端面を押し付けているため、固定ナットキャップの有無に係わらず生じない。
固定ナットキャップは底壁部の中心に回転軸が突出する形状であってもよく、その場合、固定ナットキャップは固定ナットの外周面および端面外周部に密に接する形状であることが好ましい。
【０００８】
この発明の固定ナットキャップにおいて、前記底壁部が閉じ形状であって、前記回転軸の端面を覆う形状であっても良い。
固定ナットキャップが回転軸の端面まで覆っていると、固定ナットの雌ねじ部と回転軸の雄ねじ部との螺合部分で生じて軸端から流出する摩耗粉が軸受内に侵入することが、より一層確実に防止される。
【０００９】
この発明の固定ナットキャップにおいて、前記周壁部の開口縁の周方向複数箇所に、前記ナットの端面に係合する抜止め爪を有していても良い。
固定ナットキャップの開口縁に抜止め爪を有していると、固定ナットキャップの固定ナットへの固定が行い易い。前記抜止め爪は、固定ナットキャップの材質が合成樹脂等の弾性変形がある程度生じ易い材質の場合、周壁部を弾性的に広げて固定ナットキャップを固定ナットに被せ、弾性復元力で復元した状態で抜止め爪がナットの端面に係合するようにしてもよい。
【００１０】
この発明の固定ナットキャップにおいて、前記周壁部の内周面の周方向複数箇所に、前記固定ナットの外周面に押付け状態となる突部を有していても良い。
固定ナットの外周面に押付け状態となる突部が有ると、回転軸が回転する運転中に、固定ナットキャップの固定ナットに対する相対回転が生じず、固定ナットキャップ摩耗を防ぐことが出来る。
【００１１】
この発明の固定ナットキャップにおいて、前記固定ナットは、外周面が円筒面であり、かつ軸方向に延びて反軸受側の端面に端部開口を有する案内溝と、この案内溝の軸受側端から続いて円周方向に延びる係合段部とがあり、前記固定ナットキャップは、前記係合段部に係合する係合突部を前記周壁部の開口縁に有し、前記係合突部は、前記案内溝に前記端部開口から進入可能であり、前記係合段部まで進入した状態で、前記ナットと固定ナットキャップとが相対回転することで前記係合段部に進入可能であるようにしてもよい。
この構成の場合、案内溝と係合突部の回転位相を合わせて固定ナットキャップを固定ナットの外周に被せ、押し込んだ後に回転させることで係合突部が係合段部に係合する。そのため、固定ナットキャップを簡単かつ確実に固定することができる。
【００１２】
この発明の固定ナットキャップにおいて、その材質が、前記ナットよりも線膨張係数が大きな金属材であっても良い。例えば、ナットが鋼材である場合、固定ナットキャップをアルミ製としても良い。
低温環境下、特に液化ガス等を扱う極低温で使用する場合、常温で固定ナットキャップを被せた後に、機器の運転状態で極低温となるが、線膨張係数の差により、運転状態では固定ナットキャップがより大きく縮んで固定ナットの外周に締め付け状態に嵌合することになる。そのため、回転軸が高速で回転しても固定ナットキャップが外れ難い。
【００１３】
この発明の回転軸の軸端支持構造は、回転軸を軸端近傍を軸受で支持し、前記回転軸の軸端の雄ねじ部に螺合した固定ナットにより前記軸受を押し付け状態に固定する回転軸の軸端支持構造であって、前記固定ナットに、この発明の上記いずれかの構成の固定ナットキャップを用いたものである。
この構成の場合、この発明の固定ナットキャップにつき説明したと同様に、固定ナットの螺合部分で発生する摩耗粉が軸受に侵入することを防止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の固定ナットキャップは、回転軸を軸端近傍で支持する軸受を前記回転軸の雄ねじ部に螺合して固定する固定ナットを覆う固定ナットキャップであって、前記固定ナットの外周面に嵌合する周壁部、およびこの周壁部に続いて形成されて前記固定ナットの少なくとも端面外周部を覆う底壁部を有するため、軸受を回転軸に固定する軸端の固定ナットの螺合部分で発生する摩耗粉が軸受に侵入することを防止することができる。
【００１５】
この発明の回転軸の軸端支持構造は、回転軸を軸端近傍を軸受で支持し、前記回転軸の雄ねじ部に螺合した固定ナットにより前記軸受を押し付け状態に固定する回転軸の軸端支持構造であって、前記固定ナットに、この発明の上記いずれかの構成の固定ナットキャップを用いるため、固定ナットの螺合部分で発生する摩耗粉が軸受に侵入することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の一実施形態に係る固定ナットキャップおよび回転軸の軸端支持構造を適用した液送装置のスピンドル装置部分を示す断面である。
【図２】図１のII方向に見た固定ナットキャップ部分の矢視図である。
【図３】（Ａ）は同固定ナットキャップの正面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図４】（Ａ）はこの発明の他の実施形態に係る固定ナットキャップの正面図、（Ｂ）はそのIVB − IVB断面図である。
【図５】この発明のさらに他の実施形態に係る固定ナットキャップとこれを被せるナットとを示す斜視図である。
【図６】同固定ナットキャップのナットへの被せ状態を示す部分拡大断面図である。
【図７】同固定ナットキャップのナットへの被せ状態における装着途中の状態を示す斜視図である。
【図８】同固定ナットキャップのナットへの装着完了の状態を示す斜視図である。
【図９】従来例の断面図である。
【図１０】図９のＡ方向に見たナットキャップ部分の矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図３と共に説明する。図１は、この実施形態に係る固定ナットキャップおよび回転軸の軸端支持構造を適用した液送装置のスピンドル装置部分を示す。両端が閉塞状態の円筒状のハウジング１内に、回転軸２が複数の軸受３，４を介して回転自在に支持されている。ハウジング１の内周面は、軸方向の中間部分が小径となっていて、その小径部分に前記軸受３，４が設置されている。ハウジング１内の下側の広くなった空間には搬送液の供給口５が、上側の広くなった空間には排出口６が設けられ、それぞれ供給管７，排出管８が接続される。回転軸２の下端はハウジング１の下部の空間内にあり、回転軸２の上端はハウジング１の上端面に設けられた開口内を貫通し、その貫通箇所はシール９で密封されている。軸受３，４は、アンギュラ玉軸受であり、背面合わせに配置されている。
【００１８】
軸受３，４の外輪３ａ，４ａの片方の端面はハウジング１の段差面に係合している。各軸受３，４の内輪３ｂ，４ｂは、片方の端面が回転軸２の中間に設けられている大径部の両端の段差面にそれぞれ係合しており、回転軸２の雄ねじ部２ａ，２ｂに螺合する固定ナット１３，１４により、他端が、スリーブ１１，１２を介して固定されている。スリーブ１１，１２は、回転軸２の外周に遊嵌している。下側のスリーブ１１は固定ナット１３よりも短く、上側のスリーブ１２は固定ナット１４よりも長く形成されている。
【００１９】
この構成のスピンドル装置において、各固定ナット１３，１４を、この実施形態の固定ナットキャップ１５，１６で覆っている。各固定ナットキャップ１５，１６は、いずれも固定ナット１３，１４の外周面に嵌合する周壁部１５ａ，１６ａと、この周壁部１５ａ，１６ａに続く底壁部１５ｂ，１６ｂとを有する。下側の固定ナットキャップ１５は、閉じ形状であって、固定ナット１３の端面外周部から、回転軸２の端面にわたって覆っている。上側の固定ナットキャップ１６は、固定ナット１４の端面外周部を覆っているが、中央に回転軸２が貫通する貫通孔１６ｃを有している。
【００２０】
これら固定ナットキャップ１５，１６の周壁部１５ａ，１６ａの内周面の形状は、固定ナット１３，１４の外周面と同じ形状とされている。固定ナット１３，１４の外周面の形状は、六角形等の多角形であっても、楕円形であっても良いが、この実施形態では円形であり、固定ナットキャップ１５，１６の周壁部１５ａ，１６ａは円筒状の形状とされている。
【００２１】
各固定ナットキャップ１５，１６は、下側の固定ナットキャップ１５を図３に拡大して示すように、周壁部１５ａ，１６ａの開口縁の周方向複数箇所に、固定ナット１３，１４の端面に係合する抜止め爪１７が設けられている。
抜止め爪１７の個数は、運転中の固定ナットキャップ１５，１６の固定ナット１３，１４からの分離し難さ、および取り付け易さから、円周上２箇所以上としており、同図の例では、周方向４箇所に等配されている。
固定ナットキャップ１５，１６の深さは、抜止め爪１７が固定ナット１３，１４の片方の端面に係合する状態で、底壁部１５ｂ，１６ｂの一部または全体、図示の例では底壁部１５ｂ，１６ｂの外周縁部に当たる深さとされている。
【００２２】
各固定ナットキャップ１５，１６の材質は合成樹脂であり、抜止め爪１７は、固定ナットキャップ１５，１６の弾性変形を利用して固定ナット１３，１４の外周面を通過させ、通過後に弾性変形の復元により、固定ナット１３，１４の端面に係合状態、つまり引っ掛かり状態となる。
抜止め爪１７の固定ナット１３，１４への引っ掛かり代、すなわち周壁部１５ａ，１６ａからの内周側への突出高さは、固定ナット１３，１４のサイズにもよるものの、固定ナット１３，１４の外径に対して１％前後が好ましい。なお、図面上では、上記引っ掛かり代は、理解し易いように強調して大きく描いている。
【００２３】
この構成によると、固定ナットキャップ１５，１６は、固定ナット１３，１４を覆うように取り付けるが、その取り付け作業は、固定ナット１３，１４の締結作業後に行う。このとき抜止め爪１７は、固定ナットキャップ１５，１６の樹脂等の材料の特性による弾性変形を利用して固定ナット１３，１４の外周部を通過させ、弾性復元によって固定ナット１３，１４の端面に係合させる。抜止め爪１７が固定ナット１３，１４の端面に引っ掛かることで、固定ナットキャップ１５，１６は、回転軸２の回転中においても、固定ナット１３，１４から容易に分離しない。
【００２４】
このように、固定ナット１３，１４の締結後に固定ナットキャップ１５，１６で固定ナット１３，１４を覆うことで、固定ナット１３，１４が回転軸２の雄ねじ部２ａ，２ｂに螺合する部分で発生する摩耗粉の流出を防ぐことができる。これにより、軸受３，４およびその及び周辺構造へのダメージを防ぐことが出来る。
また、固定ナット１３，１４の内周面を固定ナット１３，１４の外周面と同様の形状としているため、運転中に固定ナットキャップ１５，１６の固定ナット１３，１４に対する相対回転は生じず、固定ナットキャップ１５，１６の摩耗を防ぐことが出来る。
【００２５】
図４に示す実施形態は、図３の固定ナットキャップ１５において、周壁部１５ａの内周面における周方向複数箇所に、固定ナット１５のナット側の案内溝と嵌合する突部１８が設けられている。突部１８は、図示の例では、周壁部１５ａの軸方向の略全体にわたって延びる突条とされ、抜止め爪１７と交互に並ぶ周方向位置の４箇所に設けられている。
【００２６】
このように、固定ナット１５の外周面に押付け状態となる突部１８が設けられていると、運転中に固定ナットキャップ１５の固定ナット１３に対する相対回転が生じず、固定ナットキャップ１５の摩耗を防ぐことが出来る。
この実施形態におけるその他の構成，効果は、図１〜図３に示す第１の実施形態と同様である。なお、図１の上側の固定ナットキャップ１６についても、図４に示す突部１８が、同図の固定ナットキャップ１５と同様に設けられていても良い。
【００２７】
図５ないし図８は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、例えば、低温環境下、特に液化ガス等の極低温の液送装置等に適用される例である。この実施形態では、固定ナット１３は、外周面が円筒面であり、かつ軸方向に延びて反軸受側の端面に端部開口１９ａを有する案内溝１９と、この案内溝１９の軸受側端から続いて座面Ｓの外周縁で円周方向に延びる係合段部２０とが設けられている。案内溝１９は、複数有り、具体的には周方向の４箇所に等配され、係合段部２０は全周に延びる環状溝とされている。
固定ナットキャップ１５は、前記係合段部２０に係合する係合突部２１を周壁部１５ａの開口縁に有している。前記係合突部１５ａは、固定ナット１３の案内溝１９に前記端部開口１９ａから進入可能であり、係合段部２０まで進入した状態で、固定ナット１３と固定ナットキャップ１５とが相対回転することで、前記係合段部２０に進入可能である。係合突部２１の個数は、固定ナット１３の案内溝１９の個数と同じであり、この例では４つが案内溝１９と同じ周方向位置に設けられている。
【００２８】
固定ナットキャップ１５の材質は、固定ナット１３よりも線膨張係数が大きな金属材であり、例えば固定ナット１３が鋼材の場合、固定ナットキャップ１５はアルミニウム製とされる。前記鋼材がＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４である場合、線膨膨張係数は１６．３９×１０−６／℃であり、前記アルミニウムは線膨膨張係数が２２．０３−６／℃である。
【００２９】
各部の寸法関係の例を示すと、固定ナット１３の外径φＣ（例えばφ６０）と固定ナットキャップ１５の内径φＤとは隙間嵌めであり、常温時に４０μｍのすきまをつけておく。この例では、φＤ：φ６０＋０．０４０である。また、固定ナットキャップ１５の突部２１の周方向幅Ｈは、固定ナット１３の案内溝１９の周方向幅Ｇよりも小さくする（Ｇ＜Ｈ）。
【００３０】
この構成の場合、固定ナット１３に固定ナットキャップ１５を組む際は、固定ナットキャップ１５，１６の突部２１を固定ナット１３の案内溝１９で案内しながら、固定ナットキャップ１５が固定ナット１３に突き当たるまで押し込む（図７の状態）。常温時であれば、固定ナット１３の外周面と固定ナットキャップ１５の内周面とは隙間が生じているので組むことができる。
この後、固定ナットキャップ１５を例えば約４５°回す（図８の状態）。こうすることで、固定ナットキャップ１５の突部２１は固定ナット１３の段差部２０に引っ掛かるので、縦軸仕様であっても固定ナットキャップ１５は脱落しない。
【００３１】
運転時は冷熱環境下にあるために冷却され、固定ナットキャップ１５の線膨張係数が固定ナット１３の線膨張係数よりも大きいため、ギャップが大きく縮径する。その結果、固定ナットキャップ１５と固定ナット１３とは締代を持った嵌合状態になり、回転軸２の回転によって固定ナットキャップ１５のクリープが発生しない。例えば、固定ナット１３がφ６０の外径でＳＵＳ３０４の鋼材であり、固定ナットキャップ１５の材質がアルミニウムで−１８０°Ｃの環境である場合、固定ナットキャップ１５の収縮量は１９７μｍ、固定ナットキャップ１５の収縮量は２６４μｍとなり、運転時の締代は２７μｍ〔４０−（−１９７＋２６４）〕となる。  このため、回転軸２が高速で回転しても固定ナットキャップ１５が外れ難い。その他の構成，効果は、第１の実施形態と同様である。
なお、図１の上側の固定ナットキャップ１６についても、図５〜８に示す実施形態と同様であっても良い。
【００３２】
以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示され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。この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】
【００３３】
１…ハウジング
２…回転軸
２ａ…雄ねじ部
３，４…軸受
１３，１４…固定ナット
１５，１６…固定ナットキャップ
１５ａ，１６a…周壁部
１５ｂ，１６ｂ…底壁部
１６ｃ…貫通孔
１７…抜止め爪
１８…突部
１９…案内溝
１９ａ…端部開口
２０…係合段部
２１…係合突部
【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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【図１０】
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