(57)【要約】回転機のメンテナンスおよび交換を行う場合に転動体軸受などの軸受を取り外す際に有用な荷重釣り合せ装置(100)および軸受取外し装置。大形の同期モータまたは発電機などの回転機の軸受ブラケットの開口部に嵌る軸受組立体に有用な絶縁組立体。2007536102.tif 000003
2007536102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、シャフトを囲む軸受ブラケットと、シャフトを囲む軸受とを有する回転機と共に使用するように構成された荷重釣り合せ装置であって、
シャフトの端部に係合するように構成されたシャフト係合部材と、
軸受ブラケットに係合するように構成された軸受ブラケット係合部材と、
シャフト係合部材を軸受ブラケット係合部材に連結するコネクタ部材とを含み、
シャフト係合部材、軸受ブラケット係合部材、およびコネクタ部材は、コネクタ部材の少なくとも一部が軸受ブラケットの外側に位置するように、互いに対して構成される荷重釣り合せ装置。
【請求項２】
回転機が少なくとも1/4馬力を産生することができる、請求項1記載の装置。
【請求項３】
シャフト係合部材、軸受ブラケット係合部材、およびコネクタ部材は互いに一体である、請求項1記載の装置。
【請求項４】
シャフト係合部材は、少なくとも1本のボルトを含む、請求項2記載の装置。
【請求項５】
軸受ブラケット係合部材は、少なくとも2本のボルトを含む、請求項4記載の装置。
【請求項６】
コネクタ部材はプレートを含む、請求項5記載の装置。
【請求項７】
軸受ブラケットは、軸受組立体開口部を備え、軸受は軸受組立体開口部内に位置する軸受組立体の一部である、請求項2記載の装置。
【請求項８】
以下の工程を含む荷重釣り合せ方法：
端部およびシャフト位置を有するシャフトと、
シャフトを囲み、外面および軸受ブラケット位置を有する軸受ブラケットと、
シャフトを囲む軸受とを有する回転機を提供する工程；
固定されたシャフトを得るために、シャフト位置を軸受ブラケット位置に対して固定する工程；および
軸受を、固定されたシャフトの一部に沿って移動させる工程。
【請求項９】
回転機が、少なくとも1/4馬力を発生させることができる、請求項8記載の方法。
【請求項１０】
軸受ブラケットは、軸受組立体開口部を備え、軸受は、軸受組立体開口部内に位置する軸受組立体の一部であり、方法が、軸受組立体をシャフトの周りから取り外す工程をさらに備える、請求項9記載の方法。
【請求項１１】
固定工程は、
シャフトの端部をシャフト係合部材に接触させる工程；
軸受ブラケットの外面を軸受ブラケット係合部材に接触させる工程；および
シャフト係合部材を軸受ブラケット係合部材に連結する工程を備える、請求項10記載の方法。
【請求項１２】
シャフトの端部は、平坦な表面、および平坦な表面からシャフト内に延びるくぼみを備え、端部を接触させる工程は、シャフト係合部材の一部をくぼみに挿入する工程を備える、請求項11記載の方法。
【請求項１３】
軸受ブラケットを接触させる工程は、軸受ブラケットのボルト開口部にボルトを挿入する工程を備える、請求項12記載の方法。
【請求項１４】
ロータ・コアがシャフトを囲み、ステータ・コアがロータ・コアを囲み、移動工程は、軸受組立体の開口部にジャッキ・ボルトを挿入し、軸受組立体が軸受組立体開口部から取り外されるまでジャッキ・ボルトを締め付ける工程を備え、方法が、
シャフトの端部を支持する工程；
軸受ブラケットに軸受組立体を保持している取付けボルトを取り外す工程；および
ロータ・コアをステータ・コアに接触させるようにシャフトを下降させる工程をさらに含む、請求項13記載の方法。
【請求項１５】
シャフトと、軸受組立体開口部を有する軸受ブラケットと、軸受組立体開口部内に位置する軸受組立体とを有する回転機と共に使用するように構成され、軸受組立体がシャフトを囲む軸受を備える軸受取外し装置であって、
シャフトの端部に接触するように構成されたシャフト接触部材と、
軸受組立体に係合するように構成された軸受組立体係合部材と、
シャフト接触部材を軸受組立体係合部材に連結するコネクタ部材とを含み、
シャフト接触部材、軸受組立体ブラケット係合部材、およびコネクタ部材は、コネクタ部材の少なくとも一部が軸受組立体の外側に位置するように、互いに対して構成される軸受取外し装置。
【請求項１６】
回転機が少なくとも1/4馬力を産生することができる、請求項15記載の装置。
【請求項１７】
シャフト接触部材は、少なくとも1本のボルトを含む、請求項16記載の装置。
【請求項１８】
軸受組立体係合部材は、少なくとも2本のボルトを含む、請求項17記載の装置。
【請求項１９】
コネクタ部材はプレートを含む、請求項18記載の装置。
【請求項２０】
軸受組立体は、
軸受ブラケットに接触するように構成された外側キャップと、
外側キャップに接触するように構成された内側キャップとを備え、
軸受は、外側キャップの少なくとも一部と内側キャップの一部との間に位置し、
軸受組立体係合部材は外側キャップに係合するように構成される、請求項15記載の装置。
【請求項２１】
軸受をシャフトの周りから取り外す際に有用な方法であって、以下の工程を含む方法：
端部を有するシャフトと、
シャフトを囲み軸受組立体開口部を有する軸受ブラケットと、
軸受組立体開口部内に位置し、シャフトを囲む軸受を備える軸受組立体とを有する回転機を提供する工程；および
（a）軸受組立体を第1の方向に移動させ、（b）シャフトに実質的に第1の方向と逆の第2の方向へ力をかける装置を使用する工程。
【請求項２２】
回転機が少なくとも1/4馬力を発生させることができる、請求項21記載の方法。
【請求項２３】
装置が、
シャフトの端部に接触するように構成されたシャフト接触部材と、
軸受組立体に係合するように構成された軸受組立体係合部材と、
シャフト接触部材を軸受組立体係合部材に連結するコネクタ部材とを備える、請求項22記載の方法。
【請求項２４】
使用工程が、
軸受組立体を第1の方向に移動させるように軸受組立体を軸受組立体係合部材に係合する工程；および
シャフトに第2の方向へ力をかけるようにシャフトをシャフト接触部材に接触させる工程を備える、請求項23記載の方法。
【請求項２５】
シャフトの端部は平坦な表面を備え、シャフトを接触させる工程が、平坦な表面を接触させる工程を備える、請求項24記載の方法。
【請求項２６】
軸受組立体を係合させる工程が、軸受組立体のボルト開口部にボルトを挿入する工程を備える、請求項24記載の方法。
【請求項２７】
ロータ・コアがシャフトを囲み、ステータ・コアがロータ・コアを囲み、軸受組立体を係合させる工程は、コネクタ部材の開口部に少なくとも1本のジャッキ・ボルトを挿入し、軸受組立体が第1の方向に移動するまでジャッキ・ボルトを締め付ける工程を備え、方法が、
シャフトの端部を支持する工程；
軸受ブラケットに軸受組立体を保持している取付けボルトを取り外す工程；および
ロータ・コアをステータ・コアに接触させるようにシャフトを下降させる工程をさらに含む、請求項24記載の方法。
【請求項２８】
回転機の軸受ブラケットの軸受組立体開口部内に位置するように構成された軸受組立体であって、
回転機のシャフトを囲むように構成された転動体軸受と、
転動体軸受の一方の側面上に位置する部分を有する内側キャップと、
転動体軸受の別の側面上に位置する部分を有する外側キャップと、
転動体軸受を実質的に絶縁するように構成された絶縁組立体とを備える軸受組立体を含む機器。
【請求項２９】
回転機が少なくとも1/4馬力を発生させることができる、請求項28記載の機器。
【請求項３０】
絶縁組立体が、少なくとも500ヘルツの周波数を有する電流から転動体軸受を実質的に絶縁するように構成される、請求項29記載の機器。
【請求項３１】
シャフトは、末端点および中央を有し、絶縁組立体は、転動体軸受と中央との間に位置する内側絶縁リングを備える、請求項29記載の機器。
【請求項３２】
内側絶縁リングはガラス布および樹脂で作られる、請求項31記載の機器。
【請求項３３】
絶縁組立体は、転動体軸受の少なくとも一部の周りに位置する部分を有する絶縁ブッシングを備える、請求項31記載の機器。
【請求項３４】
絶縁ブッシングはガラス布および樹脂で作られる、請求項33記載の機器。
【請求項３５】
絶縁組立体は、内側絶縁リングよりもシャフトの末端点の近くに位置する外側絶縁リングを含む、請求項33記載の機器。
【請求項３６】
外側絶縁リングは、内側絶縁と同じ材料で作られたシールである、請求項35記載の機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
1.  発明の分野
本発明は、概してモータおよび発電機などの回転機の分野に関する。特に、本発明は、このような機械と共に使用される軸受組立体、および軸受組立体を取り外す際に有用な装置に関する。なお、本出願は、2004年5月7日に出願され、内容全体が参照により明示的に本明細書に組み入れられる、米国特許出願第10/841,209号に対する優先権を主張する。
【背景技術】
【０００２】
2.  関連技術の説明
転動体軸受は、減摩軸受とも呼ばれ、多くの種類の回転機に広く使用されており、寿命が限られている。寿命は、誤用および不利な動作条件によって短くなることがある。この分野では、回転機のメンテナンスの一部として軸受の取外しが必要になることが多い。
【０００３】
従来、軸受組立体は、軸受を取り外す際に、軸受を収納しており、かつ回転機（たとえば、モータまたは発電機）のフレームに取り付けられた軸受ブラケット全体を取り外すことが必要になるように設計されている。図1および2は、先行技術のこのような軸受組立体の一例を示している。
【０００４】
軸受10は、軸受ブラケット20内に位置するかまたは収納された。軸受10の内側レース12は、回転機（本体は示されていない）のシャフト30に接触させた。軸受10の外側レース14は、軸受ブラケット20の切削キャビティ22に接触させた。転動体16（この場合はボール）は、２つのレースの間に、直接接触するように位置させた。内側キャップ28は、ボルト穴27を通して位置するボルト25によって軸受ブラケット20に固定された。軸受ブラケットは、半径方向の隙間がほとんどない状態で回転機の切削フレームに嵌る切削リム２４をその外側縁部の近くに有していた。フレームと軸受ブラケット20とのこの締まりばめは、一般にスピゴットばめと呼ばれ、切削フレームの内側にぴったりと嵌る軸受ブラケット20のリム24は、スピゴットと呼ばれている。取り付けボルト（図示していないが、取り付け穴32を示す図1を参照されたい）によって、スピゴット26がフレームに接触したままになるようにブラケット20を回転機のフレームに固定した。通常の動作時には、ロータの重量が軸受を通して軸受ブラケット（通常、回転機の各端部に1つある）に伝達され、各ブラケットのスピゴットを通して、現場の基礎に支持された回転機のフレームに伝達された。
【０００５】
軸受10は、ジャッキ・ボルトを使用して、モータおよび発電機などの回転機から取り外された。ジャッキ・ボルト34は、軸受ブラケット20内に位置させられた。ジャッキ・ボルトは、回転機のフレーム上の平坦な固体スチール面に揃うように軸受ブラケットの外側の周りに均等に配置されたジャッキ穴34にねじ込まれた通常のボルトである。ジャッキ・ボルトをジャッキ穴34内に配置し締め付けると、ボルトの底部がフレームのスチール面に接触した。すべてのジャッキ・ボルトを徐々にかつ均等に締め付けると、ジャッキ・ボルトが軸受ブラケット20をフレームから引き出した。軸受10は通常、最初に内側キャップ28が軸受ブラケット20から外されるため、シャフト30上の所定の位置に固定された。軸受10が通常シャフト上の所定の位置に固定されたため、軸受ブラケット20は、シャフト30上に落下し、場合によってはシャフト30を損傷することのないように支持しなければならない場合に短い距離しか取り外せなかった。軸受ブラケット20の重量（300馬力（HP）の回転機の場合には200ポンドを超える）のために、一般に、300 HP（およびそれよりも高い馬力）のモータから軸受を取り外すのにクレーンまたはその他の大形の引上げ装置を使用する必要があった。
【０００６】
簡単に言えば、図1および2に示されている軸受を取り外す際には以下の工程が実行された。クレーンまたはジャッキなどの任意の適切な機構を使用してシャフト30の端部を支持した。ボルト穴27内に位置し、内側キャップ28を軸受ブラケット20に保持するボルト25と同様に、取り付け穴32内に位置し、軸受ブラケット20を回転機のフレームに保持する取り付けボルトを取り外した。ジャッキ・ボルトをジャッキ穴34に挿入した。軸受ブラケット20のスピゴット26がフレームから完全に引き出されるまで、ジャッキ・ボルトを徐々にかつ均等に締め付けた。シャフト30を囲むロータ・コア（図示せず）がロータ・コアを囲むステータ・コアに接触するまで、支持されているシャフト端部を下降させた。シャフト支持体を取り外した。クレーンを軸受ブラケット20に取り付け、軸受ブラケット20を取り外した。従来の軸受プーラーを使用して軸受20をシャフト30から取り外した。
図3および4に示されている軸受組立体が製造されることによって進歩が見られた。軸受組立体40（場合によっては軸受カートリッジと呼ばれる）を軸受ブラケット20の軸受組立体開口部42内に位置させる。軸受10を、図2に示されているように、軸受ブラケット20内に直接配置するのではなく軸受組立体40の内部に配置する。その結果、エンド・ユーザが軸受10を取り外す場合は、軸受ブラケット20ではなく軸受組立体40を取り外すだけでよくなった。軸受組立体40は、軸受ブラケット20よりもかなり軽量であり、クレーンが不要になる。
【０００７】
軸受組立体40は、円筒形のインサート44、内側キャップ28、外側キャップ46、および軸受10を含む。インサート44の内側を、軸受10をぴったりと保持するように切削し、インサート44を軸受ブラケット20とスピゴットばめさせた。インサート44は、インサート44を軸受ブラケット20に固定するようにボルトを配置するための取り付けボルト穴48も有していた。インサート44は、軸受組立体を軸受ブラケット20から取り外すのを可能にするインサート・ジャッキ穴49も有していた。インサート44、外側キャップ46、および内側キャップ28はそれぞれ、それらをボルト52で固定するのを可能にする位置合わせされた開口部（概略的に50で示されている）を有していた。外側キャップ46は、インサート44上に固定され、軸受組立体40の内側に軸受グリスを保持するためにシャフト30との小さな隙間ばめを有する円板であった。内側キャップ28も、グリスを保持するためにシャフト30の小さな隙間ばめを有する円板であったが、軸受10のそれぞれ内側レース12および外側レース14を揃えるように位置する2つのリング状突起51および53も有していた。これらの突起は、内側キャップ28が軸受プーラーとして働くのを可能にした。
【０００８】
軸受を取り外す間、インサート・ジャッキ穴49内に位置するジャッキ・ボルトが軸受組立体40を軸受ブラケット20から引き出した。内側キャップ28がインサート44に固定されているため、リング状突起51および53がそれぞれ、軸受10の内側レース12および外側レース14に接触し、取外し時に軸受10をシャフト30から引き出した。このため、エンド・ユーザが軸受プーラーを使用する必要はなくなった。さらに、軸受組立体40が（軸受ブラケット20と比べて）軽量であり、軸受10が軸受組立体40内に存在するため、軸受組立体がシャフトの端部から引き離される際に軸受組立体がかなりの距離にわたって落下しシャフトを損傷する危険性が低下した。
【０００９】
簡単に言えば、軸受組立体40を取り外す場合には以下の工程が実行された。シャフト30の端部を支持した。取り付けボルト穴48を通って延びる取り付けボルトを取り外した。この同じボルトをジャッキ・ボルトとして使用して、インサート・ジャッキ穴49に挿入し、軸受組立体40が軸受ブラケット40の軸受組立体開口部42から取り外されるまで徐々にかつ均等に締め付けた。シャフトを囲むロータ・コア（図示せず）がロータ・コアを囲むステータ・コア（図示せず）に接触するまでシャフト30を下降させた。シャフト支持体を取り外した。緩んだ軸受組立体40を、シャフトの端部から滑らせることによって取り外した。
【００１０】
本発明者は、図4に示されている軸受組立体40の取外しに伴うある欠点を発見した。軸受組立体40を軸受組立体開口部42から取り外す際、軸受10とシャフト30との間に大きな摩擦力が生じて、シャフト30が軸受10と同じ方向に移動する傾向がある。このシャフトの動きまたは力は、シャフトの他方の端部の所の軸受または継手に伝達され、この軸受または継手に受け取られる。この軸受（すなわち、他方の端部の所の軸受）が転動体軸受である場合、軸受とシャフトとの間の摩擦力によって、ロータ組立体全体が軸受10の方向へ移動する。または、荷重は軸受の転動体またはシャフト30の他方の端部に配置された内側キャップによって受け取られる。
【発明の開示】
【００１１】
本荷重釣り合せ装置および方法、本軸受取外し装置、および軸受をシャフトから取り外す際に有用な本方法は、上述の力伝達問題に対処する機構および工程を提供する。本荷重釣り合せ装置は、シャフトと、シャフトを囲む軸受ブラケットと、シャフトを囲む軸受とを有する回転機と共に使用するように構成される。このような荷重釣り合せ装置のある態様は、シャフトの端部に係合するように構成されたシャフト係合部材と、軸受ブラケットに係合するように構成された軸受ブラケット係合部材と、シャフト係合部材を軸受ブラケット係合部材に連結するコネクタ部材とを備え、シャフト係合部材、軸受ブラケット係合部材、およびコネクタ部材は、コネクタ部材の少なくとも一部が軸受ブラケットの外側に（すなわち、軸受ブラケットの内側よりも軸受ブラケットの外側の近くに）位置するように、互いに対して構成される。
【００１２】
他の態様では、回転機は少なくとも1/4馬力を産出することができる。他の態様では、シャフト係合部材は、少なくとも1本のボルトを含む。他の態様では、軸受ブラケット係合部材は、少なくとも2本のボルトを含む。他の態様では、コネクタ部材はプレートを含む。
【００１３】
他の態様では、シャフト係合部材、軸受ブラケット係合部材、およびコネクタ部材は互いに一体である。
【００１４】
他の態様では、回転機は、少なくとも1/4馬力を産出することができ、軸受ブラケットは、軸受組立体開口部を備え、軸受は軸受組立体開口部内に位置する軸受組立体の一部である。
【００１５】
本荷重釣り合せ方法のある態様は、端部およびシャフト位置を有するシャフトと、シャフトを囲み、外面および軸受ブラケット位置を有する軸受ブラケットと、シャフトを囲む軸受とを有する回転機を設ける工程を備える。このような方法は、シャフト位置を軸受ブラケット位置に対して固定する工程；および軸受を、固定されたシャフトの一部に沿って移動させる工程も備える。
【００１６】
他の態様では、回転機は、少なくとも1/4馬力を発生させる。他の態様では、軸受ブラケットは、軸受組立体開口部を備え、軸受は、軸受組立体開口部内に位置する軸受組立体の一部であり、この方法は、軸受組立体をシャフトから取り外す工程をさらに備える。他の態様では、固定工程は、シャフトの端部をシャフト係合部材に接触させる工程；軸受ブラケットの外面を軸受ブラケット係合部材に接触させる工程；シャフト係合部材を軸受ブラケット係合部材に連結する工程を備える。他の態様では、シャフトの端部は、平坦な表面、および平坦な表面からシャフト内に延びるくぼみを備え、端部を接触させる工程は、シャフト係合部材の一部をくぼみに挿入する工程を備える。他の態様では、軸受ブラケットを接触させる工程は、軸受ブラケットのボルト開口部にボルトを挿入する工程を備える。他の態様では、ロータ・コアがシャフトを囲み、ステータ・コアがロータ・コアを囲み、移動工程は、軸受組立体の開口部にジャッキ・ボルトを挿入し、軸受組立体が軸受組立体開口部から取り外されるまでジャッキ・ボルトを締め付ける工程を備え、この方法は、シャフトの端部を支持する工程；軸受組立体を軸受ブラケットに保持している取付けボルトを取り外す工程；およびロータ・コアをステータ・コアに接触させるようにシャフトを下降させる工程をさらに含む。
【００１７】
本軸受取外し装置は、シャフトと、軸受組立体開口部を有する軸受ブラケットと、軸受組立体開口部内に位置する軸受組立体とを有する回転機と共に使用するように構成される。軸受組立体はシャフトを囲む軸受を備える。本軸受取外し装置のある態様は、シャフトの端部に接触するように構成されたシャフト接触部材と、軸受組立体に係合するように構成された軸受組立体係合部材と、シャフト接触部材を軸受組立体係合部材に連結するコネクタ部材とを備え、シャフト接触部材、軸受組立体ブラケット係合部材、およびコネクタ部材は、コネクタ部材の少なくとも一部が軸受組立体の外側に（すなわち、軸受組立体の内側よりも軸受組立体の外側の近くに）位置するように、互いに対して構成される。
【００１８】
他の態様では、回転機は少なくとも1/4馬力を産出することができる。他の態様では、シャフト接触部材は、少なくとも1本のボルトを含む。他の態様では、軸受組立体係合部材は、少なくとも2本のボルトを含む。他の態様では、コネクタ部材はプレートを含む。
【００１９】
他の態様では、軸受組立体は、軸受ブラケットに接触するように構成された外側キャップと、外側キャップに接触するように構成された内側キャップとを備え、軸受は、外側キャップの少なくとも一部と内側キャップの一部との間に位置し、軸受組立体係合部材は外側キャップに係合するように構成される。
【００２０】
軸受をシャフトから取り外す際に有用な本方法のある態様は、端部を有するシャフトと、シャフトを囲み軸受組立体開口部を有する軸受ブラケットと、軸受組立体開口部内に位置し、シャフトを囲む軸受を備える軸受組立体とを有する回転機を設ける工程を備える。このような方法は、（a）軸受組立体を第1の方向に移動させ、（b）シャフトに実質的に第1の方向と逆の第2の方向へ力をかける装置を使用する工程も備える。
【００２１】
他の態様では、回転機は少なくとも1/4馬力を発生させることができる。他の態様では、装置は、シャフトの端部に接触するように構成されたシャフト接触部材と、軸受組立体に係合するように構成された軸受組立体係合部材と、シャフト接触部材を軸受組立体係合部材に連結するコネクタ部材とを備える。他の態様では、使用工程は、軸受組立体を第1の方向に移動させるように軸受組立体を軸受組立体係合部材に係合する工程；およびシャフトに第2の方向へ力をかけるようにシャフトをシャフト接触部材に接触させる工程を備える。
【００２２】
他の態様では、シャフトの端部は平坦な表面を備え、シャフトを接触させる工程は、平坦な表面を接触させる工程を備える。
【００２３】
または、他の態様では、軸受組立体を係合させる工程は、軸受ブラケットのボルト開口部にボルトを挿入する工程を備える。
【００２４】
または、他の態様では、ロータ・コアがシャフトを囲み、ステータ・コアがロータ・コアを囲み、軸受組立体を係合させる工程は、コネクタ部材の開口部に少なくとも1本のジャッキ・ボルトを挿入し、軸受組立体が第1の方向に移動するまでジャッキ・ボルトを締め付ける工程を備え、この方法は、シャフトの端部を支持する工程；軸受組立体を軸受ブラケットに保持している取付けボルトを取り外す工程；およびロータ・コアをステータ・コアに接触させるようにシャフトを下降させる工程をさらに含む。
【００２５】
絶縁組立体を有する軸受組立体を含む機器も開示される。本機器のある態様は、回転機の軸受ブラケットの軸受組立体開口部内に位置するように構成された軸受組立体を含む。このような軸受組立体は、回転機のシャフトを囲むように構成された転動体軸受と、転動体軸受の一方の側面上に位置する部分を有する内側キャップと、転動体軸受の別の側面上に位置する部分を有する外側キャップと、転動体軸受を実質的に絶縁するように構成された絶縁組立体とを備える。
【００２６】
他の態様では、回転機は少なくとも1/4馬力を発生させることができる。
【００２７】
他の態様では、絶縁組立体は、少なくとも500ヘルツの周波数を有する電流から転動体軸受を実質的に絶縁するように構成される。
【００２８】
または、他の態様では、シャフトは、末端点および中央を有し、絶縁組立体は、転動体軸受と中央との間に位置する内側絶縁リングを備える。
【００２９】
他の態様では、内側絶縁リングはガラス布および樹脂で作られる。
【００３０】
または、他の態様では、絶縁組立体は、転動体軸受の少なくとも一部の周りに位置する部分を有する絶縁ブッシングを備える。
【００３１】
他の態様では、絶縁ブッシングはガラス布および樹脂で作られる。
【００３２】
または、他の態様では、絶縁組立体は、内側絶縁リングよりもシャフトの末端点の近くに位置する外側絶縁リングを含む。
【００３３】
他の態様では、外側絶縁リングは、内側絶縁材料と同じ材料で作られる。
【００３４】
本荷重釣り合せ装置、荷重釣り合せ方法、軸受取外し装置、軸受をシャフトから取り外す際に有用な方法、および絶縁組立体を含む機器の他の態様、およびそれらの態様に関連する詳細事項を以下に説明する。  
【００３５】
例示的な態様の説明
語「含む（comprise、ならびに"comprises"および"comprising"などのcompriseの任意の形態）」、「有する（"have"、ならびに"has"および"having"などのhaveの任意の形態）」、および「備える（"include"、ならびに"includes"および"including"などのincludeの任意の形態）」は、非制限連結動詞である。その結果、1つまたは複数の部材または工程を「含む」、「有する」、または「備える」装置または方法は、これらの1つまたは複数の部材または工程を有するが、これらの1つまたは複数の部材のみを有することに限定されない。同様に、1つまたは複数の特徴を「含む」、「有する」、または「備える」装置の部材または方法の工程は、これらの1つまたは複数の特徴を有するが、これらの1つまたは複数の特徴のみを有することに限定されない。
【００３６】
したがって、一例として、シャフトの端部に係合するように構成されたシャフト係合部材と、軸受ブラケットに係合するように構成された軸受ブラケット係合部材と、シャフト係合部材を軸受ブラケット係合部材に連結するコネクタ部材とを含む荷重釣り合せ装置は、上記の部材および特徴のみを有することに限定されない。すなわち、荷重釣り合せ装置は、少なくとも上記の部材および特徴を有するが、明示的に記載されない他の部材または特徴を除外しない。
【００３７】
語"a"および"an"は、特に明記しないかぎり1つまたは複数と定義される。
【００３８】
図5は、本荷重釣り合せ装置の一態様を示している。語「荷重釣り合せ」は、任意の本装置または方法を使用して力の完全な釣り合いが実現されることを意味するわけではない。荷重釣り合せ装置100は、回転機と共に使用するように構成される（図示せず）。「回転機」は、機械の動作の一部として回転する、シャフトなどの部材を有する任意の機械として定義される。本荷重釣り合せ装置が特に有用である回転機には、モータおよび発電機、より具体的には、少なくとも1/4馬力を産出することのできる装置が含まれる。
【００３９】
回転機は、シャフト110、シャフト110を囲む軸受ブラケット120、およびシャフト110を囲む軸受130を備えている。「囲む」とは、第2の構造を囲む第1の構造が必ずしも第2の構造に直接接触しなくてもよく（しかしそうすることができ）、第1の構造と第2の構造との間に他の構造を配置できるような状態と定義される。
【００４０】
荷重釣り合せ装置100は、シャフト110の端部115に係合するように構成されたシャフト係合部材140を備えている。シャフトの「端部」は、シャフトの少なくとも軸受組立体の軸受に接触する部分を通る、シャフトの最も外側の境界（本開示では、シャフトの末端点とも表され、たとえば、図5に示されているシャフト110の平坦な面117である）を含む端部として定義される。「係合する」は、連結されることと定義される。開示される係合の種類には、嵌め合いねじ、摩擦、磁力、および2つのものを連結する任意の適切な機構または手段を使用した係合が含まれる。
【００４１】
荷重釣り合せ装置100は、軸受ブラケット120に係合するように構成された軸受ブラケット係合部材150、シャフト係合部材140を軸受ブラケット係合部材150に連結するコネクタ部材160も備えている。図5に示されているように、この3つの部材は、コネクタ部材の一部（この態様では全部）が軸受ブラケット120の外側165に位置するように互いに対して構成される。この文脈での「外側」は、軸受ブラケットの内側よりも軸受ブラケットの外側に近いと定義される。
【００４２】
図5に示されている態様では、シャフト係合部材140は、ボルト・ヘッド144を含み、ナット146によってコネクタ部材160に保持された、少なくともボルト142を備えている。ボルト142は、平坦な面117から始まりシャフト110内に延びるくぼみ112に部分的にねじ込まれることによってシャフト110に係合するように構成されており、かつ係合する。約1000馬力を発生させる回転機の場合、ボルト142に1インチ・ボルトを使用することができ、くぼみ112に1.5インチのくぼみ深さを使用することができる。1本のボルトのみを使用するように示されているが、所与の用途によりうまく適合するように複数のボルトを使用してよい。
【００４３】
図5に示されている態様では、軸受ブラケット係合部材150は、各々がボルト・ヘッド154を備えた少なくとも2本のボルト152を備えている。ボルト152は、各々を軸受ブラケット120のくぼみ122に少なくとも部分的にねじ込むことによって軸受ブラケット120に係合するように構成することができる（かつ使用時に係合する）。くぼみ122は、軸受ブラケット120の外面から始まり、軸受ブラケット120内に延びている。または、ボルト152は、軸受ブラケット120に係合するように構成されず、ねじ山を備えず、単にねじ山のないくぼみ122に接触するだけでもよい。ボルト152は、コネクタ部材160の穴または開口部162に係合するボルトのねじ山によってコネクタ部材160に保持されている。
【００４４】
約1000馬力を発生させる回転機の場合、ボルト152に1インチ・ボルトを使用することができ、くぼみ122に1.5インチのくぼみ深さを使用することができる。軸受ブラケット係合部材150に2本のボルトのみを使用するように示されているが、所与の用途によりうまく適合するように2本よりも多く（たとえば、3本、4本、5本、6本、7本、8本、9本、10本、またはそれより多く）のボルトを使用してよい。
【００４５】
図5に示されている態様では、コネクタ部材160はプレート164を備えている。プレート164は、円形、矩形（たとえば、方形）、楕円形などを含む、任意の適切な形状を有してよい。プレート164は、ボルト142がねじ込まれるかまたはその他の方法で配置される開口部166が位置する中央部からスポークのように延びる一連のフィンガを有してよい。コネクタ部材160の少なくとも一部が軸受ブラケット120の外側165に位置するように3つの部材が互いに対して構成されるかぎり、用途に適した任意の形状を使用してよい。
【００４６】
シャフトまたはシャフトに連結された組立体全体（たとえば、ロータ組立体）をシャフトと同じ方向に移動させる取り外される軸受と回転機のシャフトとの摩擦に関する問題（上述）を、荷重釣り合せ装置100を使用して解決することができる。本荷重釣り合せ方法によれば、荷重釣り合せ装置100は、シャフト110の位置を軸受ブラケット120の位置に対して固定し、したがって固定されたシャフトを形成する働きをする。シャフト位置を軸受ブラケット位置に「固定する」場合、この2つの部材の互いに対するすべての移動を防止する必要はない。公差および材料のたわみまたは圧縮のためのわずかな移動は許容される。次に、軸受130を、固定されたシャフト110の少なくとも一部に沿って移動させることができ、結果として生じる移動する軸受とシャフトとの摩擦は、荷重釣り合せ装置100から与えられる反発力によって平衡させられる。その結果、荷重は回転機の反対側の端部にかけられる。
【００４７】
図5は、絶縁組立体を備えた軸受組立体の一態様も示している。機器200は、軸受ブラケット120の軸受組立体開口部125内に位置する軸受組立体250を備えている。
【００４８】
軸受組立体250は、外側軸受キャップ255、軸受組立体ボルト257によって外側軸受キャップ255に固定された内側軸受キャップ260、およびこの態様に示されているように、転動体軸受であってよい軸受130を備えている。軸受130は、内側レース132、外側レース134、およびこの態様に示されているようにボールであってよい転動体136を備えている。この態様に示されているように、軸受130は、シャフト110を囲むように構成されており、かつシャフト110を囲み、内側キャップ260は、軸受130の一方の側面131上に位置する部分（この態様ではキャップ全体）を有しており、外側キャップ255は、軸受130の別の側面133上に位置する部分を有している。内側キャップ260および外側キャップ255は、A36スチールまたはグレー・キャスト・アイアンなどの業界標準材料を含む任意の適切な材料で作ることができる。軸受130には任意の市販の軸受を使用してよい。
【００４９】
軸受組立体250は、軸受130を実質的に絶縁するように構成された絶縁組立体300も備えている。用語「実質的に」は、所与の値または状態に少なくとも近い（その値または状態を含むこともある）（好ましくはこの値または状態の10%以内、より好ましくは1%以内、最も好ましくは0.1%以内である）ことと定義される。
【００５０】
図5に示されている絶縁組立体300の態様は、内側絶縁リング310、絶縁ブッシング320、および外側絶縁リング330を備えている。内側絶縁リング310は、軸受130とシャフト110の中央（図示せず）との間に位置している。絶縁ブッシング320は、軸受130の少なくとも一部の周りに位置する部分322を有している。外側絶縁リング330は、内側絶縁リング310よりもシャフト110の末端点（たとえば、平坦面117）の近くに位置している。外側絶縁リング330は、軸受グリスを保持する働きをするシールであってよい。絶縁ブッシング320、内側絶縁リング310、および外側絶縁リング330（ある態様ではシールとして働く（かつシールそのものである））は、用途に十分な機械的強度を有する任意の適切な誘電材料で作ることができる。1つのそのような材料は、エポキシ樹脂、すなわち、NEMA G11標準を満たし、International Paper社（コネクチカット州スタンフォード）からエポキシ・ガラス繊維積層シートとして市販されている材料を含浸させ硬化させたガラス布である。外側絶縁リング300は、Inpro/Seal Corporationから市販されており部品番号M0098を有するシールで作ってもよい。絶縁組立体300は、絶縁ブッシング320の厚さを少なくとも0.25インチにすることによって、軸受130を高周波数電流（約500ヘルツ（Hz）から約3000 Hzの周波数を有する電流）および／または高周波数電流と低周波数電流（約0ヘルツ（Hz）から約500 Hzの周波数を有する電流）の両方から実質的に絶縁するように構成することができる。
【００５１】
上記に本荷重釣り合せ方法の基本態様を説明したが、次に他の態様について論じる。図5のシャフト110および軸受ブラケット120の軸受ブラケット位置に対するシャフト位置の固定は、一般に、シャフト110の端部115をシャフト係合部材140に接触させ、軸受ブラケット120を軸受ブラケット係合部材150に接触させ、たとえばコネクタ部材160を使用してシャフト係合部材140を軸受ブラケット係合部材150に連結することによって行うことができる。本荷重釣り合せ装置の1つを実現するようにこの3つの部材を任意に適切に構成できることを理解されたい。
【００５２】
本荷重釣り合せ装置の1つの特徴は、シャフト110および軸受ブラケット120に圧縮をかけることができるか、あるいは同時に、シャフト110および／または軸受ブラケット120からの圧縮に抵抗することができるように、様々な部材が互いに対して構成されることである。したがって、3つの部材は、図6に示されている荷重釣り合せ装置100の態様などの単一の材料で作ることができる。この態様では、シャフト係合部材140および軸受ブラケット係合部材150は、単一の部材を切削した結果である。シャフト係合部材140は、コネクタ部材160（原材料の一部である）から延びコネクタ部材に一体に連結された中央突起141の形をしている。同様に、ブラケット係合部材150は、コネクタ部材160から延びコネクタ部材160に一体に連結された端部突起151の形をしている。上述の連結工程は、シャフト係合部材が軸受ブラケット係合部材と一体に形成される場合では、この2つの部材を互いに一体に形成されたままにしておく製造プロセスの形をとる。
【００５３】
本荷重釣り合せ装置の態様について引き続き説明すると、シャフト110の端部115をシャフト係合部材140に接触させる工程は、シャフト係合部材140の一部（たとえば、ボルト142）をシャフト110のくぼみ112に挿入する工程を備えてよい。この挿入工程は、1つまたは複数のねじ山を備えたくぼみ112にボルト142をねじ込む工程を備えてよい。同様に、軸受ブラケット120を軸受ブラケット係合部材150に接触させる工程は、軸受ブラケット120のくぼみ122にボルト152を挿入する工程を備えてよい。
【００５４】
他の本荷重釣り合せ方法は、軸受組立体250をシャフト110から取り外す工程を備えている。他の態様では、ロータ・コア（図示せず）がシャフト110を囲み、ステータ・コア（図示せず）がロータ・コアを囲んでおり、軸受組立体250を取り外す工程は、（クレーン、1つもしくは複数のジャッキ、または任意の他の適切な機構を使用して）シャフト110の端部115を支持する工程、軸受組立体250を軸受ブラケット120に保持しているボルト（図示せず）を取り外す工程（このようなボルトの穴または開口部は、両方の構造において、図5の部材259によって概略的に示されている）、これらのボルト（ジャッキ・ボルトと特徴付けることができる）を、軸受ブラケット120の平坦な部分に揃う軸受組立体250（およびより具体的には、外側キャップ255）の開口部（ジャッキ穴またはジャッキ開口部と表すことができる）に挿入する工程、軸受組立体250が軸受ブラケット120の軸受組立体開口部125から取り外されるまでジャッキ・ボルトを締め付ける（たとえば、徐々にかつ均等に締め付ける。必要に応じた数のジャッキ・ボルトを使用してよく、たとえば、2本、3本、4本、5本、6本、7本、8本、9本、10本、またはそれより多くのジャッキ・ボルトを使用してよい）工程、およびロータ・コアをステータ・コアに接触させるようにシャフト110を下降させる工程を備えてよい。
【００５５】
様々なボルト（本開示全体にわたって論じられる）を取り外す工程は、いくつかまたはすべてのボルトを、それがねじ込まれるすべての開口部から完全に取り外すことなく、適切な状態で行うことができる。さらに、ジャッキ・ボルトを締め付ける工程は、軸受130を固定されたシャフト110の少なくとも一部に沿って移動させる働きをし、より具体的には、最終的に軸受組立体250を軸受組立体開口部125から出す。これは、内側キャップ260が外側キャップ255に連結されており、かつ内側キャップ260には、軸受130の外側レース134に接触するように構成された突起ショルダ261を設けることができるからである。したがって、突起ショルダ261は、外側レース134の所で軸受130に接触し、軸受組立体250が軸受組立体開口部125から引き出されるときに、軸受130を、固定されたシャフト110に沿って移動させる働きをする。さらに、この態様では、内側絶縁リング310は、図5に示されているように、内側キャップ260の一部に接触している雌切欠き(female notch)311を有している。内側絶縁リング310は、（その内径によって）軸受130の内側レース132に接触し、軸受組立体250が軸受組立体開口部125から引き出されるときに、軸受130を、固定されたシャフト110に沿って移動させるのを助けるように構成されている。
【００５６】
図7は、本軸受取外し装置の一態様を示している。軸受取外し装置400は、少なくとも1つの軸取付け転動体軸受を有する回転機（図示せず）と共に使用されるように構成されている。本軸受取外し装置が特に有用な回転機は、モータおよび発電機を備えている。回転機は、上述の回転機の特徴を備えてよい。
【００５７】
軸受取外し装置400は、シャフト110の端部115に係合するように構成されたシャフト接触部材440を備えている。軸受取外し装置400は、軸受組立体250に係合するように構成された軸受組立体係合部材450、およびシャフト接触部材440を軸受組立体係合部材450に連結するコネクタ部材460も備えている。図7に示されているように、この3つの部材は、コネクタ部材460の少なくとも一部（この態様では全部）が軸受組立体250の外側165に位置するように互いに対して構成される。この文脈での「外側」は、軸受組立体の内側よりも軸受組立体の外側に近いと定義される。
【００５８】
図7に示されている態様では、シャフト接触部材440は少なくとも1本のボルト442を備え、より具体的には少なくとも2本のボルト442を備えている。ジャッキ・ボルトと特徴付けることのできるボルト442は、やはりねじ込むことのできる開口部466にねじ込み配置することができる。したがって、コネクタ部材460とシャフト接触部材440との連結はねじ込み式の連結であってよい。ボルト442は、シャフト110の端部115（およびより具体的には、シャフト110の平坦面117）に接触し、締め付けられてコネクタ部材460を移動させ、したがって、軸受組立体部材450および軸受組立体250は、シャフトに力、すなわち、軸受組立体250を軸受組立体開口部125から引き出す力と釣り合う反発力をシャフト110にかける。シャフト接触部材440がシャフト110に与える反発力は、取外しプロセス時にシャフト110が軸受130および／または軸受組立体250と一緒に移動するのを防止する。約1000馬力を発生させる回転機の場合、ボルト442に1インチ・ボルトを使用することができる。
【００５９】
図7に示されている態様では、軸受組立体係合部材450は、各々がボルト・ヘッド454を備えた少なくとも2本のボルト452を備えている。ボルト452は、各々を外側キャップ255のくぼみに少なくとも部分的にねじ込むことによって軸受ブラケット250、より具体的には外側キャップ255に係合するように構成され、かつ実際に係合する。図示の態様では、これらのくぼみは、軸受組立体250を軸受ブラケット120に連結するためにボルトを配置できるのと同じねじ付き開口部である開口部259の形をとってよい。コネクタ部材460の開口部462は、ボルト452をコネクタ部材460に固定するのにナットが不要になるようにねじ山を設けることができる。しかし、ねじ無し開口部462およびナット（図示せず）を使用してこの連結を行うこともできる。約1000馬力を発生させる回転機の場合、ボルト452に1インチ・ボルトを使用することができる。軸受組立体係合部材450に2本のボルトのみを使用するように示されているが、所与の用途によりうまく適合するように2本よりも多く（たとえば、3本、4本、5本、6本、7本、8本、9本、10本、またはそれより多く）のボルトを使用してよい。
【００６０】
図7に示されている態様では、コネクタ部材460はプレート464を備えている。プレート464は、円形、矩形（たとえば、方形）、楕円形などを含む、任意の適切な形状を有してよい。
【００６１】
シャフトまたはシャフトに連結された組立体全体（たとえば、ロータ組立体）をシャフトと同じ方向に移動させる取り外される軸受と回転機のシャフトとの摩擦に関する問題（上述）を、軸受取外し装置400を使用して解決することができる。軸受をシャフトから取り外す際に有用な本方法によれば、軸受取外し装置400を使用すると、軸受組立体250が第1の方向（矢印473で指定されている）に移動し、シャフト110に実質的に第1の方向と逆の第2の方向（矢印477で指定されている）に力がかかる。軸受組立体250を第1の方向に移動させる力は、シャフト110に実質的に逆の第2の方向にかけられるかまたは伝達される力に等しい。この結果、回転機の反対側の端部には荷重がかからなくなる。
【００６２】
分かりやすく言えば、軸受取外し装置400の使用法は、軸受組立体250が第1の方向に移動するように軸受組立体250（およびより具体的には、外側キャップ255）を軸受組立体係合部材450に係合させる工程と、シャフトに第2の方向に力をかけるようにシャフト110をシャフト接触部材440に接触させる工程とを備えてよい。軸受130は、上記と同じ理由で（軸受130が一部を構成する）軸受組立体250が移動するにつれて移動する。一態様では、シャフトを接触させる工程は、図7に示されているように平坦面117を接触させる工程を備えてよい。他の態様では、軸受組立体を係合させる工程は、軸受組立体250（およびより具体的には、外側キャップ255）の開口部259にボルト452を挿入する工程を備える。
【００６３】
本軸受取外し装置の1つの特徴は、軸受組立体250が軸受ブラケット120の軸受組立体開口部125から引き出されるのと同時にシャフト110に圧力をかけることができるように、シャフト接触部材および軸受組立体係合部材が互いに対して構成されることである。
【００６４】
軸受をシャフトから取り外す際に有用な本方法の態様を引き続き説明すると、軸受組立体を係合させる工程は、コネクタ部材460の開口部466に1本または複数のボルト442を（たとえば、ねじ込むことによって）挿入する工程と、軸受組立体250が第1の方向473に移動するまでボルトを（たとえば、複数のボルトを使用する場合でも徐々にかつ均等に）締め付ける工程とを備えてよい。ロータ・コア（図示せず）がシャフト110を囲み、ステータ・コア（図示せず）がロータ・コアを囲む他の態様では、この方法は、（クレーン、1つもしくは複数のジャッキ、または任意の他の適切な機構を使用して）シャフト110の端部115を支持する工程、軸受組立体250を軸受ブラケット120に保持しているボルト（図示せず）を取外す工程（このようなボルトの穴または開口部は、両方構造において、図7の部材259によって概略的に示されている）、およびロータ・コアをステータ・コアに接触させるようにシャフト110を下降させる工程を備えてよい。
【００６５】
本荷重釣り合せ装置および方法、本軸受取外し装置、および軸受をシャフトから取り外す際に有用な本方法は、開示された特定の形態および工程に限定されるものではない。むしろ、これらの装置および方法は、特許請求の範囲内のすべての修正態様、均等態様、および代替態様を対象とするものである。たとえば、本明細書の各図には転動体用のボールを有する転動体軸受が示されているが、ローラなどの他の転動体を使用してもよい。さらに、特許請求の範囲は、ミーンズ・プラスまたはステップ・プラス・ファンクション制限が、所与の請求項において、それぞれ句「の手段」または「の工程」を使用して明示的に記載されないかぎり、このような制限を備えるものと解釈してはならない。
【００６６】
以下の図面は、一例として示されており、制限的なものではない。同一の符番を使用している場合でも、必ずしも同一の構造を示しているとは限らない。むしろ、同じ符番は、同様の機能を有する同様の特徴を示すのに使用される場合がある。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】先行技術の軸受組立体の正面図である。
【図２】図1の線A-Aに沿った断面図である。
【図３】別の先行技術の軸受組立体の正面図である。
【図４】図3の線A-Aに沿った断面図である。
【図５】本荷重分散装置の1つおよび本絶縁組立体の1つの断面図である。
【図６】別の本荷重分散装置の正面図である。
【図７】本軸受取外し装置の1つの断面図である。
【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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【国際調査報告】
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2007536102.tif 000012
2007536102.tif 000013
2007536102.tif 000014
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