(57)【要約】【課題】  アウターリング及びインナーリングの大径化を図ることなく許容負荷荷重の向上を図ることができると共に、アウターリングとインナーリングとの間の組み付けにおける剛性が高く、コンパクトで剛性の高い旋回構造を構築することが可能な旋回リングを提供する。【解決手段】  回転軸方向に開口する案内溝１０が周方向に連続すると共に、かかる案内溝１０を囲む一対の側壁に転動体３の転走溝が夫々形成されたアウターリング１と、略矩形状の断面が周方向に連続すると共に前記アウターリング１の案内溝１０内に設けられ、かかるアウターリング１の転走溝と対向する転走溝を外周面及び内周面に有するインナーリング２と、前記アウターリング１の転走溝とインナーリング２の転走溝とが対向して形成する複数の環状転走路に配列された多数の転動体３とから構成されている。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸方向に開口する案内溝が周方向に連続すると共に、かかる案内溝を囲む一対の側壁に転動体の転走溝が夫々形成されたアウターリングと、
略矩形状の断面が周方向に連続すると共に前記アウターリングの案内溝内に設けられ、かかるアウターリングの転走溝と対向する転走溝を外周面及び内周面に有するインナーリングと、
前記アウターリングの転走溝とインナーリングの転走溝とが対向して形成する複数の環状転走路に配列された多数の転動体とから構成されることを特徴とする旋回リング。
【請求項２】
前記アウターリングには前記環状転走路に転動体を充填するための転動体挿入孔が設けられていることを特徴とする請求項１記載の旋回リング。
【請求項３】
前記アウターリングの外周面又は内周面には周方向に沿って歯列が形成されていることを特徴とする請求項２記載の旋回リング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば産業用ロボット、各種工作機械、建設機械、医療用各種装置等の旋回部分に使用され、一対のリング状部材が多数のボールを介して回転自在に結合した旋回リングに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、パワーショベルやクレーンなどの建設機械においては、下部構造体であるトラックフレームに対して運転席やカウンタウェイトを備えた上部フレームが旋回可能に搭載されており、かかる旋回構造として旋回リングが使用されている（特開２００５−６１５７４）。
【０００３】
また、風力発電装置においては、ロータが数枚のブレードを備えているが、各ブレードはピッチ角を制御するためにロータ主軸に対して旋回構造を介して支承されており、かかる旋回構造に旋回リングが使用されている（特開２００１−９９０４５）。
【０００４】
これらの用途に使用される旋回リングは、内周面に沿って転動体の転走面が形成されたアウターリングと、アウターリング側の転走面に対向する転走面が外周面に形成されたインナーリングと、これらアウターリングとインナーリングとの間で荷重を負荷しながら転走する多数の転動体とから構成されている。転動体としてはボール又はローラのいずれを使用することも可能である。
【特許文献１】特開２００５−６１５７４
【特許文献２】特開２００１−９９０４５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この種の旋回リングの許容負荷荷重はアウターリングとインナーリングとの間に配列している転動体の数に大きく依存しており、配列する転動体数を増加するほど、許容負荷荷重を大きく設定することが可能となる。転動体としてローラを使用した場合、個々のローラはボールに比べて大きな荷重を負荷することが可能であり、インナーリングとアウターリングとの間に同数のボール又はローラを配列できるのであれば、ローラを使用した旋回リングの方がボールを使用したそれよりも許容負荷荷重は大きく設定することが可能である。しかし、ローラは転動中における傾倒（スキュー）の発生が懸念され、これを防止すべくローラとローラの間に保持器を介在させる必要があり、略同一径の旋回リングであれば、ローラの配列数はボールに比べて小さくならざるを得ない傾向にある。このため、転動体としてボール又はローラのいずれを使用した場合であっても、旋回リングの許容負荷荷重を増大させるためには、旋回リングの大径化が必要となり、旋回構造が大型化してしまうといった問題点があった。
【０００６】
また、従来の旋回リングはアウターリングの内周面とインナーリングの外周面との間に転動体を介在させた構造のため、アウターリング又はインナーリングに対してその回転軸方向と平行なスラスト荷重が作用した場合に、インナーリングの回転軸がアウターリングの回転軸に対して傾き易く、旋回リングを含めた旋回構造全体の剛性が不足するといった問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、アウターリング及びインナーリングの大径化を図ることなく許容負荷荷重の向上を図ることができると共に、アウターリングとインナーリングとの間の組み付けにおける剛性が高く、コンパクトで剛性の高い旋回構造を構築することが可能な旋回リングを提供することにある。
【０００８】
すなわち、本発明の旋回リングは、回転軸方向に開口する案内溝が周方向に連続すると共に、かかる案内溝を囲む一対の側壁に転動体の転走溝が夫々形成されたアウターリングと、略矩形状の断面が周方向に連続すると共に前記アウターリングの案内溝内に設けられ、かかるアウターリングの転走溝と対向する転走溝を外周面及び内周面に有するインナーリングと、前記アウターリングの転走溝とインナーリングの転走溝とが対向して形成する複数の環状転走路に配列された多数の転動体とから構成されている。
【０００９】
このような本発明の旋回リングによれば、前記アウターリングには回転軸方向に開口する案内溝が周方向に沿って形成されており、このアウターリングは溝形の断面形状が周方向に連続したものとなっている。このため、アウターリングは高剛性を有して変形し難く、旋回構造における基準円としての精度を与えることが可能となる。
【００１０】
一方、インナーリングは略矩形状の断面形状が周方向に連続しており、アウターリングの案内溝内に転動体を介して組付けられている。転動体の転走路はアウターリングにおける案内溝を囲む一対の側壁とインナーリングの外周面及び内周面との間に形成され、インナーリングの内周側及び外周側に転動体が配列される。すなわち、転動体はインナーリングをアウターリングの案内溝内で拘束するようにして複数列が配列されるので、アウターリングの外径が小さい場合であっても、アウターリングとインナーリングとの間で荷重を負荷する転動体を多数設けることができ、旋回リングを大径化することなく許容負荷荷重を大きく設定することが可能となる。
【００１１】
また、インナーリングはアウターリングの案内溝内で内周側及び外周側から転動体によって拘束されるので、荷重が作用した場合であってもアウターリングに対するインナーリングの変位、特にアウターリングの回転軸に対するインナーリングの回転軸の傾きを抑えることが可能となる。ましてや、アウターリングは溝形の断面形状を有して変形し難いので、インナーリングの内周側と外周側に転動体を配列して該インナーリングを拘束することで、インナーリングをアウターリングの案内溝内で精度良く回転させることができる。従って、本発明の旋回リングを使用することで、極めて剛性の高い旋回構造を構築することが可能となる。
【００１２】
本発明において、アウターリングとインナーリングとの間に配列される転動体の条数は、少なくともインナーリングの内周側及び外周側に夫々１条ずつ転動体が配置されるのであれば、必要とする許容負荷荷重に応じ、その条数を適宜設計変更して差し支えない。また、各転動体とインナーリング又はアウターリングとの間に形成される荷重作用線の方向についても、インナーリングがアウターリングの案内溝内で周方向を除いて拘束され、荷重を負荷しながら当該案内溝内で回転できるものであれば、適宜設計変更して差し支えない。更に、前記転動体としては、ボール又はローラのいずれであっても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を用いて本発明を実施するのに好適な旋回リングの実施形態を詳細に説明する。
【００１４】
図１及び図２は本発明を適用した旋回リングの一実施例を示す斜視図及び断面図である。この旋回リングは、アウターリング１と、インナーリング２と、これらアウターリング１とインナーリング２との間に配列された多数のボール３とから構成されており、前記ボール３の転動によってアウターリング１とインナーリング２が相対的に回転自在に組み合わされている。
【００１５】
前記アウターリング１は前記インナーリング２を収容する案内溝１０を有している。この案内溝１０はアウターリング１に対してその周方向に沿って且つその回転軸方向に開口して形成されており、その結果としてアウターリング１は溝形の断面形状が周方向に連続した環状をなしている。この案内溝１０に面したアウターリング１の一対の側壁１１には前記ボール３の転走溝１２ａ，１２ｂが形成されている。また、アウターリング１の外周面には歯列１３が形成されており、この歯列１３に噛み合うギヤをインナーリング２側の構造物に搭載することで、かかる構造物をアウターリング１側の構造物に対して旋回させることが可能となっている。
【００１６】
一方、前記インナーリング２は矩形状の断面形状が周方向に連続する環状に形成されており、前記アウターリング１の案内溝１０内に収容されて一部のみが該案内溝１０から突出している。このインナーリング２の外周面及び内周面にはボール３の転走溝２０ａ，２０ｂが形成されており、インナーリング２をアウターリング１の案内溝１０内に収容することで、アウターリング１の転走溝１２ａ，１２ｂとインナーリングの転走溝２０ａ，２０ｂとが互いに対向し、案内溝１０の周方向に沿ってボール３の転走路が形成されるようになっている。
【００１７】
アウターリング１の転走溝１２ａ，１２ｂ及びインナーリング２の転走溝２０ａ，２０ｂは周方向に連続しており、ボール３の転走路はインナーリング２の内周側及び外周側において環状をなしている。ボール３はこの環状の転走路に配列されており、アウターリング１に対するインナーリング２の回転に伴い、これらリング１，２の間に作用する荷重を負荷しながら前記転走路を循環する。
【００１８】
図３はアウターリング１とインナーリング２との間におけるボール３の接触状態を示す拡大図である。アウターリング１の各側壁１１には一対の転走溝１２ａ，１２ｂが形成され、この図に示す実施例では、一方の転走溝１２ａは４５°斜め下方に、他方の転走溝１２ｂは４５°斜め上方に向けて形成されている。また、インナーリング２の転走溝２０ａはアウターリングの転走溝１２ｂと対向して４５°斜め下方に、他方の転走溝２０ｂはアウターリングの転走溝１２ａと対向して４５°斜め上方に向けて形成されている。
【００１９】
従って、インナーリング２はアウターリング１によってその回転方向（周方向）を除き拘束されており、アウターリング１はインナーリング２に作用するあらゆる荷重に抗して該インナーリング２を案内溝１０内に保持することが可能となっている。また、ボール３に対して予圧を与えることも可能であり、予圧を与えることで荷重作用時におけるインナーリング２の変位を抑え、旋回リング全体としての剛性を高めることができるようになっている。
【００２０】
前記アウターリング１には前記案内溝１０と連通するタップ孔１４が周方向に所定の間隔をおいて複数形成されており、これらタップ孔１４を利用してアウターリング１を構造物にボルト止めすることができるようになっている。また、インナーレール２には周方向に所定の間隔をおいて複数の固定ボルト２１が挿通されており、これら固定ボルトによってインナーレールを構造物にボルト止めすることができるようになっている。固定ボルト２１の頭部の外径はアウターレール１のタップ孔１４の内径よりも小さく設定されており、かかるタップ孔１４を通して固定ボルトの頭部にアクセスすることで、これら固定ボルト２１の締結作業を行うことが可能となっている。
【００２１】
前記インナーリング２をアウターリング１に組み付けるにあたっては、先ずはインナーリング２をアウターリング１の案内溝１０内に遊嵌させ、インナーリング２の転走溝２０ａ，２０ｂとアウターリング１の転走溝１２ａ，１２ｂを対向させてボール３の転走路を構成した後に、かかる転走路に対してボール３を配列する。アウターリング１の側壁１１には周方向の１箇所又は複数箇所にボール挿入孔１５が設けられており、このボール挿入孔１５から転走路に対してボール３を充填することができるようになっている。ボール挿入孔１５は各転走路毎に設けられている。これらボール挿入孔は転走路に対するボールの充填が完了した後に、栓部材１６によって閉塞される。
【００２２】
また、前記案内溝１０の内部に塵芥が侵入するのを防止するため、アウターリング１の各側壁１１には案内溝１０の開口縁に沿って環状のシール部材１７が固定されており、これらシール部材１７の先端部がインナーリング２の内周面及び外周面に夫々摺接している。これらのシール部材１７は案内溝１０から潤滑油が漏出することも防止する。
【００２３】
そして、以上のように構成された旋回リングでは、インナーリング２の外周面側及び内周面側にボール３の転走路が設けられ、インナーリング２はこれら転走路に配列されたボール３によってアウターリング１に対して分離不能に組付けられているので、従来の旋回リングと比較して、アウターリング１の外径が同一であれば、インナーリング２とアウターリング１との間で荷重を負荷しながら転動するボール３の数を多く設定することが可能である。このため、許容負荷荷重が同程度であれば、従来の旋回リングに比べてアウターリング１の外径を小さく設定することが可能であり、コンパクトな旋回構造を構築することが可能である。
【００２４】
また、アウターリング１は溝形の断面形状が周方向に連続しているので、曲げや捩れといった変形に強く、高い剛性を有している。このため、アウターリング１の加工精度を高めて該アウターリング１に十分な真円度を確保することにより、アウターリング１を旋回構造における基準円として利用することができ、回転精度の高い旋回構造を得ることが可能となる。
【００２５】
更に、インナーリング２はアウターリング１の案内溝１０内に収容されると共に、その内周面及び外周面にボール３が配列されることから、インナーリング２それ自体の剛性が低い場合であっても、アウターリング１の真円度に倣って回転することになり、アウターリング１に十分な真円度を確保することができれば、インナーリング２の回転精度を高めることが可能となる。
【００２６】
また更に、インナーリング２は水平方向（図２の紙面左右方向）に対して４５度で接触する４列のボール３により、アウターリング１の案内溝１０内で拘束された状態にあるので、アウターリング又はインナーリングに対してその回転軸方向と平行なスラスト荷重が作用した場合であっても、インナーレールがアウターレールに対して変位し難い。このため、大きな荷重が作用しても、インナーリングの回転軸がアウターリングの回転軸に対して傾き難く、旋回構造に十分な剛性を与えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明を適用した旋回リングの実施形態の一例を示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】アウターリングとインナーリングとの間におけるボールの接触構造を示す拡大図である。
【符号の説明】
【００２８】
１…アウターリング、２…インナーリング、３…ボール、１０…案内溝、１１…側壁、１２ａ，１２ｂ，２０ａ，２０ｂ…転走溝、１５…ボール挿入孔
【図１】
2009052647.tif 000003
【図２】
2009052647.tif 000004
【図３】
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