(57)【要約】【課題】  旋回直径の大きな構造を容易に且つ低コストで生産することが可能な旋回リングを提供することにある。【解決手段】  内周面の周方向に沿って転動体の転走溝が形成されたアウターリング１と、このアウターリング１の転走溝１０と対向する転走溝３０を外側面に有すると共に、前記転走溝３０を転走する多数の転動体２の無限循環路を備えた複数のインナーブロック３と、これら複数のインナーブロック３をアウターリング１の半径方向外側へ同時に付勢し、前記転動体２を介してインナーブロック３をアウターリング１に組み付けるブロック支持手段４とから構成されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面の周方向に沿って転動体の転走溝が形成されたアウターリングと、
このアウターリングの転走溝と対向する転走溝を外側面に有すると共に、前記転走溝を転走する多数の転動体の無限循環路を備えた複数のインナーブロックと、
これら複数のインナーブロックをアウターリングの半径方向外側へ同時に押圧し、前記転動体を介してインナーブロックをアウターリングに組み付けるブロック支持手段と、を含むことを特徴とする旋回リング。
【請求項２】
前記ブロック支持手段は、外周面がインナーブロッの内側面に当接する押圧リングと、この押圧リングの直径の調整手段とから構成さ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】
前記押圧リングは複数の円弧状部材から構成され、前記調整手段は前記円弧状部材の端部間の距離を調整するテーパピンであることを特徴とする請求項２記載の旋回リング。
【請求項４】
前記押圧リングの直径の調整手段は、かかる押圧リングを加熱するヒータと、前記押圧リングの温度を検出するセンサと、このセンサの検出値に基づいて前記ヒータの通電を制御するコントローラとから構成されていることを特徴する請求項２載の旋回リング。
【請求項５】
前記アウターリングは複数の円弧状軌道レールを組み合わせてなることを特徴とする請求項１記載の旋回リング。
【請求項６】
前記アウターリングの外周面には周方向に沿って歯列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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定構造物に対する可動構造物の旋回運動を可能とする旋回リングに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、風力発電装置においては、風車及びこの風車により回転駆動される発電機を収容したナセルがタワー上部に搭載されており、このナセルは風車が正面から風力を受けるよう、風向きに応じてタワーに対してヨー旋回（略水平面上の旋回）するように構成されている。
【０００３】
そして、前記ナセルをタワーに対してヨー旋回させる構造としては、複数のボール又はローラを介してインナーリングとアウターリングとを組み合わせた旋回軸受が使用されており、インナーリング又はアウターリングの一方がタワーに、他方がナセルに固定されるようになっている（特開２００７−１０７４１１）。
【０００４】
一方、パワーショベルやクレーンなどの建設機械においても、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前記旋回軸受が使用されている（特開２００５−６１５７４）。
【０００５】
前記旋回軸受は、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受け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が、ボールではなくローラを使用する場合には、荷重によってインナーリングとアウターリングが分離することのないよう、１条の転走面に対してローラをクロスローラ構造で配置するか、あるいは転走面を複列とし、各転走面でローラの傾斜方向を異ならせる必要がある。
【特許文献１】特開２００７−１０７４１１
【特許文献２】特開２００５−６１５７４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、前記風力発電装置は定格出力の増強を図るための大型化が進行しており、それに伴って風車直径が増大し、ナセルが大型化する傾向にある。このため、前記旋回構造に使用される旋回軸受も大径化が著しく、直径４ｍ以上の巨大な旋回軸受が必要とされるケースも発生している。
【０００７】
しかし、そのような巨大な旋回軸受のインナーリング及びアウターリングの生産には特殊な設備が必要であり、また、生産に適した大径の鋼材を調達しなければならないことから、生産コストが嵩むといった問題があった。更に、製品が大径化するほど鋼材の入手が困難となり、また、製品コストにおける素材費の割合が高くなることから、この点においても生産コストが嵩むものとなっていた。加えて、近年は地球温暖化問題との関係から、風力発電等の自然エネルギか注目されており、風力発電装置に対する需要が増大化する傾向にあるが、前述した大径の旋回軸受は短期間で大量に生産することはできず、需要に対して供給が追いつかないといった問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、旋回直径の大きな構造を容易に且つ低コストで生産することが可能な旋回リングを提供することにある。
【０００９】
すなわち、本発明の旋回リングは、内周面の周方向に沿って転動体の転走溝が形成されたアウターリングと、このアウターリングの転走溝と対向する転走溝を外側面に有すると共に、前記転走溝を転走する多数の転動体の無限循環路を備えた複数のインナーブロックと、これら複数のインナーブロックをアウターリングの半径方向外側へ同時に付勢し、前記転動体を介してインナーブロックをアウターリングに組み付けるブロック支持手段とから構成されている。
【００１０】
このような本発明の旋回リングは、アウターリングとその内周面に沿って運動するインナーブロックとから構成されており、インナーブロックのアウターリングの直径や必要とする負荷荷重に応じてその個数を適宜選択し、アウターリングの円周上の任意の位置に配置することが可能である。このため、アウターリングの内側にインナーリングを配置していた従来の旋回軸受に比べ、生産に使用する鋼材の量を著しく減じることができ、生産コストの低減化を図ることが可能となる。
【００１１】
また、インナーブロックは転動体を介してアウターリングの内周面に組付けられていることから、個々のインナーブロックはアウターリングと自在に分離することが可能であり、インナーブロックが複数存在する場合には取り扱いが煩雑になると考えられるが、本発明では前記ブロック支持手段によって総てのインナーブロックをアウターリングの半径方向外側へ同時に付勢していることから、個々のインナーブロックがアウターリングと分離してしまうことはなく、その取り扱いが容易なものとなっている。
【００１２】
更に、前記ブロック支持手段がインナーブロックをアウターリングの内周面に向けて付勢することにより、アウターリングとインナーブロックとの間に介在する転動体に対して予圧を付与することが可能となる。従って、前記ブロック支持手段の付勢力を任意に調整することにより、この旋回リングに対して必要とする適度な剛性を与えることが可能となる。
【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の旋回リングの実施の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第一の実施形態を示すものである。この旋回リングは、無端円環状のアウターリング１と、多数のボール２を介してこのアウターリング１の内側に組付けられた複数のインナーブロック３と、これらインナーブロック３をアウターリング１の半径方向外側へ押圧するブロック支持手段４とから構成されており、前記インナーブロック３がアウターリング１の周方向へ自由に移動することが可能となっている。すなわち、複数のインナーブロック３が前記ブロック支持手段４を介して一体化され、インナーブロック３に固定された構造物をアウターリング１に固定された構造物に対して自在に旋回させ得るようになっている。
【００１５】
また、前記アウターリング１の外周面には周方向に沿って歯列１０が設けられており、この歯列に噛み合うピニオンギヤをインナーブロック３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】
アウターリング１の内周面にはボール２の転走溝１１が周方向に沿って形成されている。アウターリング１に形成する転走溝１１の条数は必要とする荷重の負荷能力に応じて適宜選択することが可能であるが、図１及び図２に示す実施の形態では３条の転走溝１１が互いに平行に形成されている。これらの転走溝１１はゴシックアーチ溝形状に形成されており、図２の紙面左右方向に対して４５°で傾斜した２つの円弧曲面の組み合わせから構成されている。各円弧曲面はボール球面の曲率半径よりも若干大きく形成されており、ボール４は各円弧曲面に接した状態で転走溝１１内を転走する。尚、前記転走溝の溝形状はゴシックアーチ溝形状に限らず、必要とする荷重負荷能力及び荷重作用方向に応じ、適宜変更して差し支えない。
【００１７】
また、前記アウターリング１には、周方向に沿ってタップ孔が複数配列されており、これらタップ孔を利用して固定ボルトを締結することで、アウターリング１を構造物に固定することができるようになっている。
【００１８】
図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図であり、前記アウターリング１に対するインナーブロック３の組み付け状態を示している。前記インナーブロック３はアウターリング１の内周面と向かい合うようにして配置されており、前記転走溝１１を転走する多数のボール２を介してアウターリング１に組付けられている。各インナーブロック３は、ブロック本体３１と、このブロック本体３１の両端に固定されるエンドプレート３２とから構成されている。ブロック本体３１にはアウターリング１の３条の転走溝１１と夫々対向する３条の負荷転走溝３０が形成されており、これら負荷転走溝３０とアウターレール１の転走溝１１とが対向することにより、ボール２が荷重を受けながら転走する負荷通路が構成されるようになっている。また、ブロック本体３１にはボール２が無負荷状態で転走する無負荷通路３３が各負荷通路に対応して形成されている。更に、各エンドプレート３２には負荷通路と無負荷通路３３とを連結する方向転換路３４が形成されており、一対のエンドプレート３２を前記ブロック本体３１の両端に固定することにより、ボール２の無限循環路がインナーブロック３に具備されるようになっている。
【００１９】
また、前記インナーブロック３にはタップ孔３５が形成されており、このタップ孔３５に螺合する固定ボルトを締結することによって構造物をインナーブロック３に固定することができるようになっている。
【００２０】
一方、前記インナーブロック３とアウターリング１が分離するのを防止するため、かかるインナーリング３の内側にはブロック支持手段４が配設されている。このブロック支持手段４は、外周面がインナーブロック３の内側面３６に当接する押圧リング４０と、この押圧リング４０の直径の調整手段であるテーパピン４１とから構成されている。押圧リング４０は総てのインナーブロック３の内側面に当接する程度の外径に形成され、複数の円弧状部材（図１に示す例では２つの円弧状部材）に分割されている。また、円弧状部材の接続面、すなわち押圧リング４０の分割面には前記テーパピン４１の挿入孔が設けられており、かかる挿入孔にテーパピン４１を押し込むことによって、前記円弧状部材の端部間の距離が押し拡げられ、押圧リング４０の直径が拡大するように構成されている。
【００２１】
このため、押圧リング４０をインナーブロック３の内側に配設し、かかる押圧リング４０の外周面をインナーブロック３の内側面３６に当接させた後、前記テーパピン４１を挿入孔に押し込むと、押圧リング４０の直径が拡大して、かかる押圧リング４０が総てのインナーブロック３をアウターリング１の半径方向外側に向けて同時に押圧することになる。これにより、インナーブロック３がアウターリング１の内周面に押し付けられ、ボール２がインナーブロック３の負荷転走溝３０とアウターリング１の転走溝１１の両者に対して緊密に接触し、インナーブロック３がアウターリング１に対して分離不能に組付けられる。
【００２２】
尚、前記押圧リング４０の直径の調整手段は前記テーパピン４１に限られるものではなく、押圧リング４０の分割面の間隔を調整し得るものであれば、例えばボルトの締結量を利用したもの等、種々の手段を利用することが可能である。
【００２３】
また、前記押圧リング４０はインナーブロック３の内側から脱落することのないよう、ボルトや接着剤等の固定手段でインナーブロック３に固定されることが好ましい。また、互いに係合する突起と溝とをインナープロック３及び押圧リング４０に夫々形成し、押圧リング４０がインナーブロック３をアウターリング１に押圧する力を利用して両者を互いに係合させるようにしても良い。
【００２４】
そして、以上のように構成された旋回リングでは、アウターリング１の周方向へインナーブロック３を移動させると、かかるインナーブロック３の無限循環路に配列されたボール２はアウターリング１の転走溝１１とインナーブロック３の負荷転走溝３０との間で荷重を受けながら該無限循環路４０内を循環し、それによってインナーブロック３をアウターリング１の周方向へ軽い力で移動させることが可能である。
【００２５】
従って、例えば、アウターリング１を第一の構造物に固定し、前記インナーブロック３を第二の構造物に固定することで、第一の構造物に対する旋回運動を第二の構造物に与えることが可能となる。
【００２６】
また、この旋回リングでは前記ブロック支持手段４によってインナーブロック３をアウターリング１の内周面に押し付けているので、アウターリング１の負荷転走溝１１とインナーブロック３の負荷転走溝３０との間を転走するボール２に対しては予圧が作用している。そして、その予圧量は前記押圧リング４０の挿入孔に対するテーパピン４１の押し込み量によって決定される。すなわち、押圧リング４０の挿入孔に対してテーパピン４１を押し込むと、その押し込み量に応じて押圧リング４０の直径が調整され、インナーブロック３をアウターリング１の半径方向外側へ向けて押圧する力を任意に変更することが可能となる。これにより、アウターリング１とインナーブロック３との間を転走するボール２の予圧量を調整することができる。
【００２７】
次に、図４及び図５は本発明を適用した旋回リングの第二の実施形態を示すものである。
【００２８】
この第二の実施形態に係る旋回リングにおいては、前記アウターリング１及びインナーブロック３の構成は前記第一の実施形態と同一であり、前記ブロック支持手段４の構成のみが第一の実施形態のそれと異なっている。
【００２９】
この第二の実施形態に係るブロック支持手段４ａは、外周面がインナーブロック３の内側面３６に当接する押圧リング４０と、この押圧リング４０の内周面に設けられたヒータと４２、このヒータ４２に対して電力を供給する電源４３と、前記ヒータ４２によって加熱された押圧リング４０の温度を検出するセンサ４４と、このセンサ４４の検出信号を参照して前記電源４３からヒータ４２への通電を制御するコントローラ４５と、から構成されている。
【００３０】
前記ヒータ４２は電熱線を押圧リング４０の内周面に螺旋状に貼り付けたもので、電流が通電されると発熱して前記押圧リング４０を加熱する。押圧リング４０は加熱に伴って熱膨張を生じ、その直径が拡大するので、ヒータ４２に通電すると、押圧リング４０が総てのインナーブロック３をアウターリング１の半径方向に向けて押圧することになる。これにより、インナーブロック３がアウターリング１の内周面に押し付けられ、アウターリング１の負荷転走溝１１とインナーブロック３の負荷転走溝３０との間を転走するボール２に対して予圧が作用することになる。また、予圧の量は前記押圧リング４０における熱膨張の量、すなわち押圧リング４０の温度によって決定される。
【００３１】
通常、押圧リング４０の熱膨張の量は、当該押圧リング４０の材質によって定まった線膨張係数と当該押圧リング４０の温度とによって決定されることから、押圧リング４０の温度を前記センサ４４によって検出すれば、インナーブロック３とアウターリング１との間に存在するボール２に対してどの程度の予圧が作用しているのかを把握することができる。従って、前記コントローラ４５はセンサ４４の検出信号を参照しながらヒータ４２への通電を制御する。
【００３２】
前記コントローラ４５によるヒータ４２の通電制御としては、目標とする予圧量に応じ、積極的にヒータ４２を加熱してボール２の予圧量を増加せしめる方法と、押圧リング４０の温度変化に応じてヒータ４２に通電を行い、旋回リングの組立当初にボール２に与えられた予圧量を補償する方法とが考えられる。また、ヒータ４２への通電によってボール２の予圧量を大きく変化させたいのであれば、前記押圧リング４０の材質として、アウターリング１の形成材料よりも大きな線膨張係数を有する材料を選択することが考えられる。
【００３３】
この第二の実施形態では前記押圧リング４０は無端リング状に形成されているが、第一の実施形態と同様に複数の円弧状部材を組み合わせて構成しても良い。
【００３４】
図１に示す第一の実施形態及び図４に示す第二の実施形態では、前記アウターリング１は無端リング状に形成されているが、これを周方向に沿って複数に分割しても差し支えない。すなわち、複数の円弧状レールを繋ぎ合わせることによってアウターリング１を構成することが可能である。アウターリング１が大型化する場合には、当該旋回リングの製作前においては鋼材の入手が困難となり、製作後においては使用場所への搬送が困難となるので、このように複数の円弧状レールを組み合わせてアウターリング１を製作することにより、生産コスト及び搬送コストの低減化を図ることが可能となる。
【００３５】
尚、以上説明してきた実施の形態では転動体としてボールを使用した例を説明してきたが、本発明の旋回リングは転動体としてローラを使用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の旋回リングの第一の実施形態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】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】本発明の旋回リングの第二の実施形態を示す斜視図である。
【図５】第二の実施形態におけるブロック支持手段の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…アウターリング、２…ボール（転動体）、３…インナーブロック、４…ブロック保持手段、１０…転走溝
【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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