(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受及び軸継ぎ手のような軸装着部材を軸から引き抜くための装置であって、
前記軸装着部材上ないしその近傍に装着され、前記軸に装着されている該軸装着部材を選択的に誘導加熱するコイルと、
前記軸装着部材に作用する付勢力を発生する付勢手段と、
前記付勢手段と該軸装着部材との間に連結され、前記付勢力を該軸装着部材に伝達すると共に、該付勢力によって該軸装着部材と一緒に前記軸に対して移動可能な可動部材と、
前記軸装着部材上に取り付けられ、該軸装着部材の温度を検出する一方の温度センサと、
前記軸上に取り付けられ、該軸の温度を検出する他方の温度センサと、
を有し、
前記一方及び他方のセンサによって検出される前記軸と前記軸装着部材の温度差に応じて、前記軸装着部材に作用する前記付勢力が可変制御されること、
を特徴とする軸装着部材の引抜装置。
【請求項２】
前記軸装着部材の誘導加熱と、前記軸装着部材に対する付勢力の印加と、が同時又は連続的に行われることを特徴とする請求項１記載の軸装着部材の引抜装置。
【請求項３】
前記可動部材の移動を直接的又は間接的に検知するストロークセンサを有することを特徴とする請求項１又は２記載の軸装着部材の引抜装置。
【請求項４】
前記可動部材の移動を案内して、前記付勢力を前記軸装着部材及び前記軸の中心軸方向と平行に作用させる案内部材を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一記載の軸装着部材の引抜装置。
【請求項５】
前記コイルに供給される交流の周波数が１０ｋＨｚ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一記載の軸装着部材の引抜装置。
【請求項６】
軸受及び軸継ぎ手のような軸装着部材を軸から引き抜くための装置であって、
ベースと、
前記ベース上に形成されたレールと、
前記軸装着部材に作用する付勢力を発生すると共に、該軸装着部材の軸方向に沿ってストローク可能なシリンダと、
前記レールと走行可能に係合すると共に前記シリンダに連結され、前記付勢力によって該シリンダと共にストローク可能な可動プレートと、
前記可動プレートにその一端が支持され、前記付勢力によって該可動プレートと共にストローク可能な連結ロッドと、
前記連結ロッドの他端に保持される共に前記軸装着部材に係合され、前記付勢力によって該連結ロッド及び該軸装着部材と共にストローク可能なクランプと、
前記軸装着部材上ないしその近傍に装着され、前記軸に装着されている該軸装着部材を選択的に誘導加熱するコイルと、
前記軸装着部材上に取り付けられ、その温度を検出する温度センサと、
前記温度センサによって検出される前記軸装着部材の温度に少なくとも基づいて、前記軸装着部材に対して印加される付勢力を可変制御する制御手段と、
を有することを特徴とする軸装着部材の引抜装置。
【請求項７】
軸受及び軸継ぎ手のような軸装着部材を軸から引き抜くための装置であって、
前記軸装着部材上ないしその近傍に装着され、前記軸に装着されている該軸装着部材を選択的に誘導加熱するコイルと、
前記軸装着部材に作用する付勢力を発生する付勢手段と、
前記付勢手段と該軸装着部材との間に連結され、前記付勢力を該軸装着部材に伝達すると共に、該付勢力によって該軸装着部材と一緒に前記軸に対して移動可能な可動部材と、
を有し、
前記軸の端部に当接して該軸と前記付勢手段との間に緩衝部材が取り付けられ、前記付勢手段が該緩衝部材を介して前記軸の端部に支持されていることを特徴とする軸装着部材の引抜装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸受及び軸継ぎ手等の引抜装置に関し、特に、焼き嵌めによって軸に取り付けられた軸受等の引抜ないし取外装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、軸に焼き嵌めによって装着された軸受や軸継ぎ手を引き抜くときには、軸に装着された状態の軸受を外側からガスバーナで加熱し、軸受が十分に熱膨張したと経験的に判断したところで、加熱を停止し、人手により或いは加熱終了後はじめて軸受に連結されたプーラ等により、軸受を引張り、軸から引き抜いている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の軸受等の引抜方法によれば、火気を用いるという問題がある。そして、ガスバーナで軸受等を加熱することによって、潤滑油が焦げて煙が発生する恐れがある。また、ガスバーナの炎及びその輻射熱によって、軸も一緒に加熱され軸受等と共に熱膨張するという問題がある。さらに、形状や大きさが異なる軸受等をそれぞれどの程度加熱したらよいか、逐一新たな判断が必要であって熟練を要するという問題がある。
【０００４】
本発明の目的は、より安全性が高く、一連の引抜作業の自動化が可能な軸受及び軸継ぎ手等の引抜装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、軸装着部材上ないしその近傍に装着され、軸に装着されている軸装着部材を選択的に誘導加熱するコイルと、軸装着部材に作用する付勢力を発生する付勢手段と、付勢手段と軸装着部材との間に連結され、付勢力を軸装着部材に伝達すると共に、付勢力によって軸装着部材と一緒に軸に対して移動可能な可動部材と、前記軸装着部材上に取り付けられ、該軸装着部材の温度を検出する一方の温度センサと、前記軸上に取り付けられ、該軸の温度を検出する他方の温度センサと、を有し、前記一方及び他方のセンサによって検出される前記軸と前記軸装着部材の温度差に応じて、前記軸装着部材に作用する前記付勢力が可変制御される軸装着部材の引抜装置を提供する。
【０００６】
この装置においては、付勢手段から出力される付勢力が可動部材を介して軸装着部材に作用する。そして、この装置は付勢手段と誘導加熱手段の両方を有し、これらを同時又は連続的に作動させることができる。かくして、この装置によれば、軸装着部材が選択的に誘導加熱されて軸に対して十分に熱膨張した時点で、即、上記付勢力によって軸装着部材を軸から引き抜くことができる。すなわち、この装置によれば、軸装着部材の加熱とその加圧（予圧）を連続的さらには同時に行うことができるため、軸装着部材を熱膨張させすぎたり、或いは十分に熱膨張したのにもかかわらず冷却されて再度収縮したりするようなことが防止される。また、この装置によれば、引抜きに要する軸装着部材の熱膨張量を小さく設定できるため、加熱によって軸装着部材が受ける影響が小さくなる。例えば、初期付勢力を小さく設定し、上記センサらの検出出力に従って、すなわち、軸装着部材と軸との温度差が設定された値に到達した時に、軸装着部材に許容される応力が印加されるよう付勢力の制御を行うことができる。これによって、軸装着部材、付勢手段及び両者を連結する可動部材に過負荷が加わることが防止される。
【０００７】
この装置の有利な効果を下記に例示する。第１の効果は、火気を使用しないため、安全性が高く、作業環境が改善されることである。第２の効果は、軸装着部材の加熱と加圧が同時又は連続的に実行できるため、引抜作業の自動化が可能であると共に、加熱によって軸装着部材が受ける影響が小さくなることである。
【０００８】
本発明のその他の視点及び特徴は、各請求項に記載のとおりであり、その引用をもってその重複記載を省略する。よって、各請求項の各特徴は、ここに記載されているものとみなされる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を説明する。
【００１０】
本発明による好ましい軸受等の引抜装置は、軸装着部材の誘導加熱手段と、軸装着部材に作用する付勢力を発生する付勢手段と、を有し、軸装着部材に対する誘導加熱と加圧が同時に行われる。或いは、軸装着部材に対する誘導加熱と加圧が連続的に実行される。
【００１１】
本発明による好ましい軸受等の引抜装置においては、可動部材（引抜治具）が軸装着部材と係合するよう構成される。なお、可動部材と軸装着部材を当接させて、両者がある方向へ一体的にストローク可能に構成し、この当接によって両者を実質的に係合させてもよい。
【００１２】
本発明による好ましい軸受等の引抜装置は、軸装着部材の温度を検出する一方の温度センサと、軸の温度を検出する他方の温度センサと、を有し、一方及び他方のセンサによって検出される軸と軸装着部材の温度差に応じて、軸装着部材に作用する付勢力が可変制御される。例えば、初期付勢力を小さく設定し、上記センサらの検出出力に従って、すなわち、軸装着部材と軸との温度差が設定された値に到達した時に、軸装着部材に許容される応力が印加されるよう付勢力の制御を行うことができる。これによって、軸装着部材、付勢手段及び両者を連結する可動部材に過負荷が加わることが防止される。
【００１３】
本発明による好ましい軸受等の引抜装置は、付勢手段のストロークを直接的又は間接的に検知するストロークセンサを有し、このストロークセンサによって付勢手段の最終ストローク位置を設定することができる。さらに、このストロークセンサは、軸装着部材が軸から十分に引抜かれたことを検出することができ、これらが検出された際、引抜装置は軸装着部材に対する付勢力を減少ないし付勢力発生を停止させることが好ましい。
【００１４】
本発明による好ましい軸受等の引抜装置は、付勢手段と軸装着部材との間に連結され、付勢力を軸装着部材に伝達すると共に、付勢力によって軸装着部材と一緒に軸に対して移動可能な可動部材（図１の可動プレート６、連結ロッド７，７、上下クランプ８ａ，８ｂ参照）と、可動部材のストロークを案内して軸装着部材及び軸が実質的に同軸上に位置している状態を維持させる案内部材（図１のレール１０，１０参照）と、を有する。
【００１５】
本発明による好ましい軸受等の引抜装置は、軸の端部が付勢手段（シリンダ）によって損傷されることを防止し、軸の温度上昇を抑制するために、軸と付勢手段の間に緩衝部材が取り付けられる。この緩衝部材は、軟質かつ高熱伝導率の銅、アルミニウム等の材質から形成されることが好ましい。
【００１６】
本発明の軸受等の引抜装置はその好ましい実施の形態において、誘導加熱する部材の形状及び配置に応じて、種々の形状の誘導コイル、例えば、平形、筒状、及びその他の形状のコイルが用いられる。
【００１７】
本発明の軸受等の引抜装置はその好ましい実施の形態において、付勢手段として、油圧、水圧及び空気圧シリンダ、場合によってはプーラ等の牽引装置が用いられる。
【００１８】
本発明の軸受等の引抜装置は、その好ましい実施の形態において、軸装着部材を誘導加熱するためのコイルに供給される交流の周波数を、１０ｋＨｚ以上、さらに好ましくは３０ｋＨｚ、或いは４０ｋＨｚ以上とする。さらに、この周波数は、誘導加熱する軸装着部材の肉厚に応じて設定することが望ましい。このような実施の形態によれば、表皮効果によって軸装着部材がより選択的かつ局所的に加熱されると共に、軸装着部材の磁化が防止される。
【００１９】
本発明による軸受等の引抜装置は、軸受（ベアリング）、軸継ぎ手（カップリング、カップリングフランジ、軸接手）、ロータ（回転子）、及びその他の軸装着部材の引抜きに適用される。特に、本発明による装置は、火気の使用がきわめて制限される発電所内に設置されたモータ駆動軸から軸受や軸継ぎ手等を引き抜くために好適に使用される。
【００２０】
【実施例】
以上説明した本発明の好ましい実施の形態をさらに明確化するために、以下図面を参照して、本発明の一実施例を説明する。
【００２１】
［実施例１］
図１は、本発明の一実施例に係る軸受等の引抜装置の斜視図である。図２は図１の平面図、図３は図１の側面図、及び図４は図１の背面図である。
【００２２】
図１を参照して、この装置は、床に据え付けられたベースプレート９と、ベースプレート９上に形成された平行レール１０，１０と、平行レール１０，１０と走行可能に係合した可動プレート６と、可動プレート６にその一端が螺合されると共に長さ調節可能な平行ロッド７，７と、平行ロッド７，７の他端に互いの距離を調節可能に保持された上下クランプ８ａ，８ｂと、軸２の先端にその先端が連結固定されたピストン５ａ、可動プレート６にその先端が支持ないし連結されたシリンダ室５ｂ、及びシリンダ室５ｂに形成された油圧供給口５ｃを備えた油圧シリンダ５と、を有している。
【００２３】
図２及び図３を参照して、軸受１の外輪及び内輪には温度センサ１３ａ，１３ｂが、軸２上には温度センサ１４がそれぞれ取り付けられている。また、ベースプレート９上には可動プレート６のレール係合部に近接してストロークセンサ１５が取り付けられている。
【００２４】
軸受２の一方の側面上には、環状の誘導コイルユニット４が装着されている。誘導コイルユニット４中には平形の誘導コイル３２（図５参照）が内蔵され、この誘導コイル３２には高周波電源３１（図５参照）が電気的に接続されている。
【００２５】
次に、この引抜装置の制御構成を説明する。図５は、図１に示した引抜装置の制御ブロック図である。図１、図２及び図５を参照して、制御ユニット２０には、既述の温度センサ１３ａ，１３ｂ，１４、さらに誘導コイル３２の過熱を検出する別の温度センサ（不図示）から温度情報、および引抜治具４０（上下クランプ８ａ，８ｂ、平行ロッド７，７、プレート６等の可動部材から構成される）のストローク位置を検出する既述のストロークセンサ１５から引抜治具４０ないしシリンダ５の位置情報が入力される。制御ユニット２０は、これらの入力情報に基づいて加熱ユニット３０及び油圧ユニット５０を制御し、これらの制御下で加熱ユニット３０を介して軸受１が加熱され、油圧ユニット５０さらに引抜治具４０を介して、軸受１と軸２の間に付勢力が印加される。
【００２６】
詳細には、加熱ユニット３０は、高周波電流を出力する高周波電源３１及び誘導コイル３２から構成される。油圧ユニット５０は、油圧シリンダ５及びそれに油圧を供給する電動油圧ポンプ５２から構成される。制御ユニット２０は、高周波電源３１の電源出力制御２１、引抜治具４０の位置制御２３、電動油圧ポンプ５２の電動機制御２３、油圧シリンダ５１の油圧制御２４、軸受１及び軸２の温度制御２５と誘導コイル３２の温度検出に対応する装置停止制御、並びに上記各制御２１〜２５に関する異常検出２６に対応する装置停止制御を行うよう構成されている。
【００２７】
次に、特に図１、図２及び図５を参照して、以上説明した装置の軸受引抜動作を説明する。まず、予め、誘導コイルユニット４を軸受１の一方の側面上に装着する。そして、油圧シリンダ５のピストン５ａを軸２の先端に連結固定し、油圧シリンダ５のシリンダ室５ｂを可動プレート６に螺合固定し、連結ロッド７，７の長さを調節して上下クランプ８ａ，８ｂを軸受２の他方の側面に当接させ、油圧供給口５ｃを油圧供給源に接続する。この状態で、制御ユニット２０は、油圧ユニット５０に指令を送信し、シリンダ室５ｂを開弁させると共に電動油圧ポンプ５２を駆動する電動機を作動させることによりシリンダ５へ比較的低い油圧（初期油圧）供給させる（油圧はシリンダ５が延伸するよう供給される）。これによって、軸受１が引き抜かれるよう作用する付勢力が発生され、軸受１と軸２間に予圧が印加される。また、操作者は、ストロークセンサ１５に可動プレート６の初期位置、すなわち、シリンダ５の初期ストローク位置と、軸受４の軸方向幅を考慮した可動プレート６の最終位置、すなわち、油圧シリンダ５の最終ストローク位置を設定する。
【００２８】
次に、制御ユニット２０は、加熱ユニット３０に指令を送信して高周波電源３１に誘導コイル３２へ高周波電流を出力させる。これによって、軸受１中に交番磁界が発生し、表皮効果によって軸受１が選択的に加熱され熱膨張し、徐々に軸受１の内径が拡大される。このとき、制御ユニット２０には、温度センサ１３ａ，１３ｂ，１４から軸受１の内輪及び外輪並びに軸２の温度情報が入力されており、制御ユニット２０はこれらの温度情報に基づき高周波電源３１の出力を制御し、軸受１が所定温度に到達した時点で高周波電源３１の出力を停止させる。
【００２９】
次に、制御ユニット２０は、上記温度情報に基づき油圧ユニット５０に指令を送信し、軸受１の熱膨張により軸受１の内径と軸２の外径の差が十分に拡大した判断した時点で、油圧を上昇或いは最大に設定させる。その後すぐに、シリンダ室５ｂが図２中右方へストロークして、可動プレート６、連結ロッド７，７、上下クランプ８ａ，８ｂ等の引抜治具４０と軸受１とが係合状態で図２中右方へ一体となってストロークし、軸受２が軸１から引き抜かれる。このとき、ストロークセンサ１５は、可動プレート６が最終位置へ到達したこと、すなわち、油圧シリンダ５が最終ストローク位置に到達したことを検知すると、これを示す位置情報を制御ユニット２０に送信し、制御ユニット２０は油圧の増加及び誘導加熱を停止させる。
【００３０】
なお、図２を参照して、軸２の先端面に当接して軸２とピストンロッド５ａの先端間に、軟質かつ高熱伝導質の緩衝部材１１（仮想線で示す）を取り付けることができる。この緩衝部材１１は、軸２の先端部がピストンロッド５ａによって損傷されるのを防止すると共に、軸２の温度上昇を抑制する。
【００３１】
以上説明した、本発明の一実施例に係る引抜装置を用いて、軸受の引抜実験を行った。その測定条件及び測定結果を下記に記す。
【００３２】
軸受内径：１００ｍｍ；
軸受外径：２１５ｍｍ；
軸受材質：高炭素クロム軸受鋼；
軸外径（軸受嵌合部）：１００ｍｍ；
軸材質：Ｓ４５Ｃ；
周波数：２５ｋＨｚ；
発生油圧範囲：０〜５８，０００ｋＰａ；
初期設定油圧：４，０００ｋＰａ；
軸受の動き出し時の油圧：９８００ｋＰａ；
軸受の加熱完了設定温度（外輪）：１２０℃；
軸受の加熱完了設定温度（内輪）：１２０℃；
軸受の加熱完了設定温度差（軸受と軸の温度差）：２１℃；
所要時間：３．５分。
【００３３】
［実施例２］
次に、本発明の他の実施例として、本発明による装置を軸継ぎ手の引き抜きに用いた例を説明する。なお、この実施例の装置は前記実施例１に係る装置と基本的な構造が同様であるため、以下は両者の相違点にのみ説明し、同様な点については、適宜、前記実施例１の記載を参照できるものとする。
【００３４】
図６は、本発明の他の実施例に係る軸継ぎ手等の引抜装置の主要部を示す説明図である。図６を参照すると、この実施例では、軸２上に嵌合された軸継ぎ手３（カップリングフランジ）の一方の側面及び外周面上に環状の誘導コイルユニット４ａ及び筒状ないし帯状の誘導コイルユニット４ｂがそれぞれ装着されている。そして、クランプ８が軸継ぎ手３の他方の側面に当接するよう設けられ、シリンダロッド５ａの先端と軸２の先端間には軸２先端面に当接して軟質かつ高熱伝導率の緩衝部材１１が装着されている。この実施例においても、前記実施例１と同様に軸継ぎ手３が選択的に誘導加熱され、十分熱膨張した際に、油圧シリンダによって軸２から引き抜かれる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、より安全性が高く、一連の引抜作業の自動化が可能な軸受及び軸継ぎ手等の引抜装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る軸受等の引抜装置の斜視図である。
【図２】図１に示した装置の平面図である。
【図３】図１に示した装置の側面図である。
【図４】図１に示した装置の背面図である。
【図５】図１に示した装置の制御ブロック図である。
【図６】本発明の他の実施例に係る軸継ぎ手等の引抜装置の説明図である。
【符号の説明】
１  軸受（ベアリング）
２  軸（シャフト）
２ａ，２ｂ  一方の軸，他方の軸
３  軸継ぎ手（カップリングフランジ）
４，４ａ，４ｂ  誘導コイルユニット
５  油圧シリンダ（付勢手段）
５ａ  ピストン
５ｂ  シリンダ室
５ｃ  油圧供給口
６  可動プレート
７  連結ロッド
８  クランプ
８ａ  上クランプ
８ｂ  下クランプ
９  ベースプレート
１０，１０  平行レール
１１  緩衝部材
１３ａ，１３ｂ  温度センサ
１４  温度センサ
１５  ストロークセンサ
２０  制御ユニット
２１  電源出力制御
２２  位置制御
２３  電動機制御
２４  油圧制御
２５  温度制御
２６  異常検出
３０  加熱ユニット
３１  高周波電源
３２  誘導コイル
４０  引抜治具
５０  油圧ユニット
５２  電動油圧ポンプ
【図１】
0004377996.tif 000002
【図２】
0004377996.tif 000003
【図３】
0004377996.tif 000004
【図４】
0004377996.tif 000005
【図５】
0004377996.tif 000006
【図６】
0004377996.tif 000007