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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024131742
(43)【公開日】2024-09-30
(54)【発明の名称】軸受装置
(51)【国際特許分類】
F16C 25/08 20060101AFI20240920BHJP
F16C 33/60 20060101ALI20240920BHJP
F16C 19/36 20060101ALI20240920BHJP
F16C 35/12 20060101ALI20240920BHJP
F16C 35/06 20060101ALI20240920BHJP
F16C 41/00 20060101ALI20240920BHJP
F03D 80/70 20160101ALI20240920BHJP
F03D 80/50 20160101ALI20240920BHJP
【ＦＩ】
F16C25/08 Z
F16C33/60
F16C19/36
F16C35/12
F16C35/06 Z
F16C41/00
F03D80/70
F03D80/50
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023042183
(22)【出願日】2023-03-16
(71)【出願人】
【識別番号】000102692
【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100087941
【弁理士】
【氏名又は名称】杉本 修司
(74)【代理人】
【識別番号】100112829
【弁理士】
【氏名又は名称】堤 健郎
(74)【代理人】
【識別番号】100155963
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 大輔
(74)【代理人】
【識別番号】100150566
【弁理士】
【氏名又は名称】谷口 洋樹
(74)【代理人】
【識別番号】100142608
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 由佳
(74)【代理人】
【識別番号】100213470
【弁理士】
【氏名又は名称】中尾 真二
(72)【発明者】
【氏名】上野 正典
(72)【発明者】
【氏名】山田 悠介
(72)【発明者】
【氏名】顔 偉達
(72)【発明者】
【氏名】▲瀬▼古 一将
【テーマコード（参考）】
3H178
3J012
3J117
3J217
3J701
【Ｆターム（参考）】
3H178AA03
3H178AA40
3H178AA43
3H178BB35
3H178BB79
3H178DD08X
3J012AB04
3J012BB03
3J012CB01
3J012FB12
3J012HB02
3J117AA05
3J117CA06
3J117DA01
3J217JA02
3J217JA14
3J217JA24
3J217JB07
3J217JB17
3J217JB25
3J217JB70
3J217JB84
3J217JB87
3J701AA16
3J701AA25
3J701AA32
3J701AA42
3J701AA54
3J701AA62
3J701BA53
3J701BA54
3J701BA64
3J701FA41
3J701FA46
3J701FA48
3J701GA24
(57)【要約】
【課題】メンテナンス時等における作業効率を高め、軸受予圧を正確に管理することができる軸受装置を提供する。
【解決手段】軸受装置ＢＡは、単列の円すいころ軸受１を軸方向に複数組み合わせた軸受装置である。各転がり軸受１は、それぞれ円周方向に複数分割され互いに連結された分割型であり、軸方向に組み合わせた複数の円すいころ軸受１，１の予圧を検知する予圧検知手段Ｙｓを備えた。円すいころ軸受１，１は背面組み合わせとされ、背面組み合わせとされた複数の円すいころ軸受１，１に、予圧検知手段Ｙｓにより定められた予圧が付与されている。複数の円すいころ軸受１，１のうちいずれか一方の円すいころ軸受１の内輪２を軸方向内方に押し込み、予圧検知手段Ｙｓで検知される予圧を調整する予圧調整機構Ｐｍを備えた。
【選択図】図１
【解決手段】軸受装置ＢＡは、単列の円すいころ軸受１を軸方向に複数組み合わせた軸受装置である。各転がり軸受１は、それぞれ円周方向に複数分割され互いに連結された分割型であり、軸方向に組み合わせた複数の円すいころ軸受１，１の予圧を検知する予圧検知手段Ｙｓを備えた。円すいころ軸受１，１は背面組み合わせとされ、背面組み合わせとされた複数の円すいころ軸受１，１に、予圧検知手段Ｙｓにより定められた予圧が付与されている。複数の円すいころ軸受１，１のうちいずれか一方の円すいころ軸受１の内輪２を軸方向内方に押し込み、予圧検知手段Ｙｓで検知される予圧を調整する予圧調整機構Ｐｍを備えた。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
単列の転がり軸受を軸方向に複数組み合わせた軸受装置であって、
各転がり軸受は、それぞれ円周方向に複数分割され互いに連結された分割型であり、前記軸方向に組み合わせた複数の前記転がり軸受の予圧を検知する予圧検知手段を備えた軸受装置。
各転がり軸受は、それぞれ円周方向に複数分割され互いに連結された分割型であり、前記軸方向に組み合わせた複数の前記転がり軸受の予圧を検知する予圧検知手段を備えた軸受装置。
【請求項2】
請求項１に記載の軸受装置において、前記転がり軸受は円すいころ軸受であり、この円すいころ軸受が背面組み合わせとされ、背面組み合わせとされた複数の円すいころ軸受に、前記予圧検知手段により定められた予圧が付与された軸受装置。
【請求項3】
請求項２記載の軸受装置において、複数の前記円すいころ軸受のうちいずれか一方の円すいころ軸受の内輪を軸方向内方に押し込み、前記予圧検知手段で検知される予圧を調整する予圧調整機構を備えた軸受装置。
【請求項4】
請求項３に記載の軸受装置において、前記予圧調整機構は、前記内輪の背面に当接し軸方向に移動自在に主軸に支持される環状の端蓋部材と、この端蓋部材を介して前記内輪に軸方向の押圧力を与える押圧部材とを含む軸受装置。
【請求項5】
請求項２または請求項３に記載の軸受装置において、前記予圧検知手段は複数の予圧測定センサを含み、軸方向一端側および他端側の前記円すいころ軸受の両方に、前記予圧測定センサが設けられている軸受装置。
【請求項6】
請求項２または請求項３に記載の軸受装置において、前記予圧検知手段は複数の予圧測定センサを含み、前記円すいころ軸受における内輪の各分割部分である内輪分割体に、前記予圧測定センサが設けられている軸受装置。
【請求項7】
請求項２または請求項３に記載の軸受装置において、前記予圧検知手段は複数の予圧測定センサを含み、前記円すいころ軸受における外輪の各分割部分である外輪分割体に、前記予圧測定センサが設けられている軸受装置。
【請求項8】
請求項２または請求項３に記載の軸受装置において、風力発電装置の主軸受に使用される軸受装置。
【請求項9】
請求項２または請求項３に記載の軸受装置において、円すいころ軸受の外径が１ｍ以上である軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、軸受装置に関し、例えば、風力発電装置の主軸受用の大型円すいころ軸受等に適用される技術に関する。
【背景技術】
【0002】
風力発電装置のロータ支持に使用される主軸受は、外径１ｍ以上の超大型サイズが使用される。仮に主軸受に異常が発生した場合、軸、ハウジングの周辺部品を含めたユニットを、クレーン車を使用しユニット毎交換する。洋上に設置された風力発電装置においては、大型クレーン船を用いた大掛かりな工事となるため、多額のコストを要する。そのため、ナセル内で、軸受のみを交換することが望まれる。
【0003】
例えば、特許文献１には、風力発電装置主軸用の分割型複列円すいころ軸受および軸受・ハウジングの交換方法が開示されてる。特許文献１では、主軸等の３点取付システムまたは４点取付システムに使用される複列自動調心ころ軸受に代えて、分割型複列円すいころ軸受を使用する。これにより、軸受とハウジングの交換にクレーンが不要となり、ナセル上で軸受の交換ができる（同特許文献１の段落0006）。また、複列円すいころ軸受を使用することで、予圧を付与することができ、軸受寿命を改善し、ロータの径方向、軸方向の動きを抑制できる(同特許文献１の段落0006)。
【0004】
同特許文献１に開示される分割型複列円すいころ軸受は、複列内輪１個と外輪２個から構成される、所謂、内向き型複列円すいころ軸受である。特許文献１では、フロントエンドプレートのプレートボルトを締め込み外輪を軸方向に押し込むことで軸受予圧を付与できる(同特許文献１の段落0035)。フロントリテーナアセンブリまたはリアリテーナアセンブリの少なくともいずれか一方にシムを使用して軸受予圧を付与することもできる(同特許文献１の段落0035)。
【0005】
例えば、特許文献２には、特許文献１と同様、内向き型複列円すいころ軸受である風力発電装置主軸用の分割型複列円すいころ軸受の予圧付与作業中に、転動体を位置決めする治工具および同軸受を主軸に組み付けて予圧を付与する予圧付与方法について開示されている。
【0006】
転動体位置決め治具は、分割型複列円すいころ軸受への予圧付与作業において、ローラシーティングアクチュエータに取り付けたローラシーティングリングをバイアシングメンバにより軸受内部に押し込み、転動体を適正位置である軸受内輪つばに押し付ける(同特許文献２の段落0006)。
予圧付与方法は、転動体位置決め治具によって転動体を軸受内輪つばに押し付けている間に、クランピングプレートに取り付けたアジャスタブルクランピングメンバを調整して外輪を軸方向に締め込むことで軸受に予圧を付与する(同特許文献２の段落0007)。
予圧付与方法は、転動体位置決め治具によって転動体を軸受内輪つばに押し付けている間に、クランピングプレートに取り付けたアジャスタブルクランピングメンバを調整して外輪を軸方向に締め込むことで軸受に予圧を付与する(同特許文献２の段落0007)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】国際公開第２０１７／００７９２２号
【特許文献2】米国特許出願公開第２０２０／０３６２９１７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
近年、風力発電装置の大型化に伴い、主軸受も大型化する。このことから、２個の軸受間の作用点距離を伸ばすことで径方向寸法をコンパクト化にできる円すいころ軸受の背面組み合わせが使用されることが多い。
円すいころ軸受の背面組み合わせを主軸受に使用した風力発電装置においても、万一、主軸受の異常が生じた場合には、クレーンを必要とせず、ナセル上で軸受を交換できることが、メンテナンスコスト、作業労力を抑制する上で望ましい。このためフロント側、リア側の円すいころ軸受の内輪、外輪および保持器を周方向に２分割以上に分割することが考えられる。
円すいころ軸受の背面組み合わせを主軸受に使用した風力発電装置においても、万一、主軸受の異常が生じた場合には、クレーンを必要とせず、ナセル上で軸受を交換できることが、メンテナンスコスト、作業労力を抑制する上で望ましい。このためフロント側、リア側の円すいころ軸受の内輪、外輪および保持器を周方向に２分割以上に分割することが考えられる。
【0009】
分割型円すいころ軸受の背面組合せにおいても、軸受寿命等、主軸受が十分な性能、耐久性を発揮するためには適切な軸受予圧を付与することが重要である。
特許文献１，２に開示された分割型複列円すいころ軸受では、外輪を軸方向に押し込むことで軸受予圧を付与することが開示されている。円すいころ軸受の背面組合せと、特許文献１，２に開示された内向き型複列円すいころ軸受とは軌道列の向き(円すいの向き)が異なり、外輪を軸方向に押し込むことでは軸受予圧を付与することはできない。
特許文献１，２に開示された分割型複列円すいころ軸受では、外輪を軸方向に押し込むことで軸受予圧を付与することが開示されている。円すいころ軸受の背面組合せと、特許文献１，２に開示された内向き型複列円すいころ軸受とは軌道列の向き(円すいの向き)が異なり、外輪を軸方向に押し込むことでは軸受予圧を付与することはできない。
【0010】
軸受の過大予圧は軸受の過度の昇温等の不具合の原因になる可能性がある。過小予圧は予圧抜けによる軌道表面または転動体表面の異常の原因となる可能性がある。したがって、風力発電装置主軸用軸受には、主軸受の組立作業において適正な予圧が付与されるよう正確な調整が必要である。特許文献１，２には、予圧を付与するため、外輪を軸方向に押し込む方法について記載されているが、軸受予圧付与作業中の予圧の管理方法について具体的な方法については記載されていない。
【0011】
一般に、主軸受として、円すいころ軸受の背面組合せを使用した風力発電装置の製造時には、フロント側軸受とリア側軸受を主軸とハウジングに組付けた後、端ふたを主軸に取り付ける。その後、リア側軸受の内輪を軸方向に押し込むことで軸受予圧を付与する。具体的には、図１０のように、主軸５０、主軸受５１、ハウジング５２を縦軸状態で組み立て、図１１のように、リア側内輪端面５３と主軸端面５４の段差寸法Ｘを測定する。この測定結果に応じて図１２のように、端ふた５５のＹ寸法を適正寸法に加工することで、端ふた５５を取り付けた際の図１１に示す内輪５１ａの押し込み量を調整し、適正な予圧を付与する。
【0012】
この方法は、風力発電装置の製造工場内においては可能であるが、メンテナンス時に分割型円すいころ軸受をナセル上で交換する場合には、設備、スペース上の制約から主軸５０、主軸受５１、ハウジング５２を縦軸状態にすることは困難である。横軸状態ではリア側内輪端面５３と主軸端面５４の段差寸法Ｘの正確な測定ができず、適正な軸受予圧の付与ができないという課題がある。仮にナセル上でリア側内輪端面５３と主軸端面５４の段差寸法Ｘを測定することができても、前記段差寸法Ｘの測定後に、図１２のように工場で端ふた５５を所定の寸法に加工し、ナセル上まで搬送し、その後、端ふた５５の取付作業を行うのは、作業効率が悪いという課題がある。
【0013】
本発明の目的は、メンテナンス時等における作業効率を高め、軸受予圧を正確に管理することができる軸受装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明の軸受装置は、単列の転がり軸受を軸方向に複数組み合わせた軸受装置であって、
各転がり軸受は、それぞれ円周方向に複数分割され互いに連結された分割型であり、前記軸方向に組み合わせた複数の前記転がり軸受の予圧を検知する予圧検知手段を備えた。
各転がり軸受は、それぞれ円周方向に複数分割され互いに連結された分割型であり、前記軸方向に組み合わせた複数の前記転がり軸受の予圧を検知する予圧検知手段を備えた。
【0015】
この構成によると、各転がり軸受がそれぞれ円周方向に複数分割され互いに連結された分割型であるため、メンテナンス時等において、大掛かりな設備を準備することなく所望の装置から転がり軸受のみを円滑に交換し得る。軸方向に組み合わせた複数の転がり軸受の予圧を検知する予圧検知手段を備えたため、軸受装置が縦軸状態、横軸状態のいずれの状態で使用される場合においても、軸受の予圧を正確に管理し得る。
【0016】
前記転がり軸受は円すいころ軸受であり、この円すいころ軸受が背面組み合わせとされ、背面組み合わせとされた複数の円すいころ軸受に、前記予圧検知手段により定められた予圧が付与されてもよい。
この明細書において、円すいころ軸受を、単に、軸受と称す場合がある。
前記定められた予圧は、設計等によって任意に定める予圧であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切な予圧を求めて定められる。
この構成によると、円すいころ軸受が背面組み合わせとされたため、例えば、正面組合わせの円すいころ軸受よりもモーメントの負荷能力を高めることができる。このような背面組み合わせとされた複数の円すいころ軸受に、定められた予圧が付与されることで、軸受の剛性を高めることができる。
この明細書において、円すいころ軸受を、単に、軸受と称す場合がある。
前記定められた予圧は、設計等によって任意に定める予圧であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切な予圧を求めて定められる。
この構成によると、円すいころ軸受が背面組み合わせとされたため、例えば、正面組合わせの円すいころ軸受よりもモーメントの負荷能力を高めることができる。このような背面組み合わせとされた複数の円すいころ軸受に、定められた予圧が付与されることで、軸受の剛性を高めることができる。
【0017】
複数の前記円すいころ軸受のうちいずれか一方の円すいころ軸受の内輪を軸方向内方に押し込み、前記予圧検知手段で検知される予圧を調整する予圧調整機構を備えてもよい。この場合、従来技術のように、工場で予め端ふたを加工し、装置内に搬送する等の作業工数を削減することができる。
【0018】
前記予圧調整機構は、前記内輪の背面に当接し軸方向に移動自在に主軸に支持される環状の端蓋部材と、この端蓋部材を介して前記内輪に軸方向の押圧力を与える押圧部材とを含んでもよい。この場合、端蓋部材は、内輪の背面に当接し、例えば、軸端面に形成されたねじ穴にボルト等の押圧部材で締結される。前記ボルトを締め付けることで、端蓋部材が前記内輪を軸方向に押し込み、複数の円すいころ軸受に予圧を付与することができる。
【0019】
前記予圧検知手段は複数の予圧測定センサを含み、軸方向一端側および他端側の前記円すいころ軸受の両方に、前記予圧測定センサが設けられていてもよい。この場合、軸方向一端側および他端側の円すいころ軸受の軸受予圧荷重を管理することができる。
【0020】
前記予圧検知手段は複数の予圧測定センサを含み、前記円すいころ軸受における内輪の各分割部分である内輪分割体に、前記予圧測定センサが設けられていてもよい。この場合、内輪の各分割部分の複数箇所に予圧測定センサを取り付けることが可能となる。したがって、前記分割部分に均等に軸受予圧が付与されていることを確認することができる。
【0021】
前記予圧検知手段は複数の予圧測定センサを含み、前記円すいころ軸受における外輪の各分割部分である外輪分割体に、前記予圧測定センサが設けられていてもよい。この場合、外輪の各分割部分の複数箇所に予圧測定センサを取り付けることが可能となる。したがって、前記分割部分に均等に軸受予圧が付与されていることを確認することができる。
【0022】
前記予圧検知手段は予圧測定センサを含み、前記円すいころ軸受における内輪と、この内輪を支持する主軸の肩部または前記内輪の背面に当接する部材と、の当接面以外の部分に前記予圧測定センサが設けられていてもよい。この場合、予圧を付与する当接面間に予圧測定センサが介在せず、当接面間に予圧測定センサを設けた構成よりも、軸受の周方向により均等に予圧を付与することができる。
【0023】
前記予圧検知手段は予圧測定センサを含み、前記円すいころ軸受における外輪と、この外輪が設置されるハウジングの肩部と、の当接面以外の部分に前記予圧測定センサが設けられていてもよい。この場合にも、予圧を付与する当接面間に予圧測定センサが介在せず、当接面間に予圧測定センサを設けた構成よりも、軸受の周方向に、より均等に予圧を付与することができる。
【0024】
前記円すいころ軸受の円すいころに前記予圧測定センサが設けられていてもよい。この場合、複数の円すいころにおいて、少なくとも一部の円すいころを中空ころとし、中空孔に予圧測定センサを設けることで、軸受予圧を検出し得る。
【0025】
前記円すいころ軸受の内輪を支持する主軸の軸方向ひずみを検出対象とする前記予圧測定センサが設けられていてもよい。
前記円すいころ軸受の外輪が設置されるハウジングの軸方向ひずみを検出対象とする前記予圧測定センサが設けられていてもよい。
これらの場合、当接面間に予圧測定センサを設けた構成よりも、軸受の周方向により均等に予圧を付与することができる。
前記円すいころ軸受の外輪が設置されるハウジングの軸方向ひずみを検出対象とする前記予圧測定センサが設けられていてもよい。
これらの場合、当接面間に予圧測定センサを設けた構成よりも、軸受の周方向により均等に予圧を付与することができる。
【0026】
前記円すいころ軸受における前記内輪の背面に当接する環状の端蓋部材の軸方向ひずみを検出対象とする前記予圧測定センサが設けられていてもよい。この場合、環状の端蓋部材の軸方向ひずみを検出対象とするため、当接面間に予圧測定センサを設けた構成よりも、軸受の周方向により均等に予圧を付与することができる。さらに予圧測定センサを交換する作業効率の改善を図れる。
【0027】
風力発電装置の主軸受に使用される軸受装置であってもよい。この場合、風力発電装置の例えばナセル内において、メンテナンス時等における作業効率を高め、軸受予圧を正確に管理することができる。このため、大型クレーン等を用いる従来構造よりも軸受交換コストを低減することができるうえ、軸受の剛性を高めることができる。
【発明の効果】
【0028】
本発明の軸受装置は、単列の転がり軸受を軸方向に複数組み合わせた軸受装置であって、各転がり軸受は、それぞれ円周方向に複数分割され互いに連結された分割型であり、軸方向に組み合わせた複数の前記転がり軸受の予圧を検知する予圧検知手段を備えた。このため、メンテナンス時等における作業効率を高め、軸受予圧を正確に管理することができる。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】本発明の第１の実施形態に係る軸受装置の縦断面図である。
【図2】同軸受装置における円すいころ軸受の縦断面図である。
【図3】同円すいころ軸受における内輪分割体または外輪分割体に、予圧測定センサを取り付けた例を示す概念図である。
【図4】本発明の第２の実施形態に係る軸受装置の円すいころに予圧測定センサを内蔵した円すいころ軸受の縦断面図である。
【図5】本発明の第３の実施形態に係る軸受装置の縦断面図である。
【図6】本発明の第４の実施形態に係る軸受装置の縦断面図である。
【図7】本発明の第５の実施形態に係る軸受装置の縦断面図である。
【図8】本発明の第６の実施形態に係る軸受装置の縦断面図である。
【図9】第１～第５の実施形態のいずれかの軸受装置を風力発電装置の主軸受として用いた風力発電装置の断面図である。
【図10】従来構造の軸受装置等の縦断面図である。
【図11】従来構造の軸受予圧方法を説明する要部の部分拡大断面図である。
【図12】同軸受予圧を付与するための端ふたの加工部位を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【0030】
【0031】
＜軸受装置の概略構成＞
図１のように、軸受装置ＢＡは、単列の転がり軸受である円すいころ軸受１を軸方向に複数（この例では２個）組み合わせとした軸受装置である。軸受装置ＢＡは、主軸２６を支持する２個の円すいころ軸受１，１が、ハウジング２４と主軸２６との間に設置されている。この例では、主軸２６として中空軸が適用されているが、用途、使用条件等によっては中実軸を適用することも可能である。
図１のように、軸受装置ＢＡは、単列の転がり軸受である円すいころ軸受１を軸方向に複数（この例では２個）組み合わせとした軸受装置である。軸受装置ＢＡは、主軸２６を支持する２個の円すいころ軸受１，１が、ハウジング２４と主軸２６との間に設置されている。この例では、主軸２６として中空軸が適用されているが、用途、使用条件等によっては中実軸を適用することも可能である。
【0032】
この例の円すいころ軸受１，１は、背面組み合わせとされ、軸方向に所定間隔を隔てて配置されている。図１左側の円すいころ軸受１がフロント側軸受であり、同図右側の円すいころ軸受１がリア側軸受である。軸受装置ＢＡは、円すいころ軸受１，１と、各円すいころ軸受１の予圧を検知する予圧検知手段Ｙｓと、円すいころ軸受１，１の予圧を調整する予圧調整機構Ｐｍとを備える。各円すいころ軸受１は、それぞれ円周方向に複数分割され互いに連結された分割型である。
【0033】
＜円すいころ軸受について＞
図２のように、円すいころ軸受１は、内外輪２，３と、これら内外輪２，３間に介在される複数の円すいころ４と、これら円すいころ４を円周方向一定間隔おきに保持する保持器５とを備える。内輪２の外周面にテーパ状の軌道面２ａが設けられ、外輪３の内周面にテーパ状の軌道面３ａが設けられている。内外輪２，３および保持器５は、それぞれ円周方向に複数分割（この例では二分割）され互いに連結された、内外輪分割体２Ａ，３Ａ、保持器分割体５Ａを含む。
図２のように、円すいころ軸受１は、内外輪２，３と、これら内外輪２，３間に介在される複数の円すいころ４と、これら円すいころ４を円周方向一定間隔おきに保持する保持器５とを備える。内輪２の外周面にテーパ状の軌道面２ａが設けられ、外輪３の内周面にテーパ状の軌道面３ａが設けられている。内外輪２，３および保持器５は、それぞれ円周方向に複数分割（この例では二分割）され互いに連結された、内外輪分割体２Ａ，３Ａ、保持器分割体５Ａを含む。
【0034】
内輪２の外周面のうち、軌道面２ａの小径側部分に隣接する部分には小鍔部６が設けられ、軌道面２ａの大径側部分に隣接する部分には大鍔部７が設けられている。複数の円すいころ４は、内外輪２，３の軌道面２ａ，３ａ間に転動自在に配置され、各円すいころ４の外周面にテーパ状の転動面が形成されている。内外輪２，３および円すいころ４は、例えば、軸受鋼またはステンレス鋼等から成る。保持器５は、鋼製、黄銅製または樹脂製である。
【0035】
内外輪分割体２Ａ，３Ａの分割面である繋ぎ目は、いわゆるエッジ応力を低減するため、軸方向に平行ではなく、軸方向に対して定められた角度を有する。さらに内外輪分割体２Ａ，３Ａの前記繋ぎ目に、径方向に逃がし加工を施すことでエッジ応力を緩和し得る。前記定められた角度は、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切な角度に定められる。
【0036】
＜連結用リング＞
内輪２の幅方向両端部における外周部には、例えば、図示外の連結用リングがそれぞれ設けられている。連結用リングは、円周方向に隣接する内輪分割体２Ａを連結するためのものである。連結用リングは半円状に二分割された連結用リング分割体である。２個の連結用リング分割体をボルト等により締結することで全周にわたる連結用リングが構成される。内輪分割体２Ａを主軸２６（図１）の外周面に保持するため、前記連結用リングが必要となる。内輪２の幅方向両端部における連結用リングのうち、小鍔部６側に位置する連結用リングは、大鍔部７側に位置する連結用リングよりも小径に形成されている。外輪３はハウジング２４（図１）に倣うため、外輪分割体３Ａを連結するための締結用リングは不要である。
内輪２の幅方向両端部における外周部には、例えば、図示外の連結用リングがそれぞれ設けられている。連結用リングは、円周方向に隣接する内輪分割体２Ａを連結するためのものである。連結用リングは半円状に二分割された連結用リング分割体である。２個の連結用リング分割体をボルト等により締結することで全周にわたる連結用リングが構成される。内輪分割体２Ａを主軸２６（図１）の外周面に保持するため、前記連結用リングが必要となる。内輪２の幅方向両端部における連結用リングのうち、小鍔部６側に位置する連結用リングは、大鍔部７側に位置する連結用リングよりも小径に形成されている。外輪３はハウジング２４（図１）に倣うため、外輪分割体３Ａを連結するための締結用リングは不要である。
【0037】
＜予圧検知手段等＞
図１のように、背面組み合わせとされた２個の円すいころ軸受１，１に、予圧検知手段Ｙｓにより定められた予圧が付与される。ハウジング２４の内周面には、軸方向に所定間隔を隔てて段差面であるハウジング肩部８，８が形成されている。これらハウジング肩部８，８に、フロント側およびリア側の円すいころ軸受１，１における外輪背面３ｈが当接する。
図１のように、背面組み合わせとされた２個の円すいころ軸受１，１に、予圧検知手段Ｙｓにより定められた予圧が付与される。ハウジング２４の内周面には、軸方向に所定間隔を隔てて段差面であるハウジング肩部８，８が形成されている。これらハウジング肩部８，８に、フロント側およびリア側の円すいころ軸受１，１における外輪背面３ｈが当接する。
【0038】
フロント側軸受１の内輪背面２ｈは、主軸肩部１０等の軸方向端面に当接する。リア側軸受１の内輪背面２ｈは、後述する端蓋部材１１に当接する。ハウジング２４の軸方向先端部には、例えば、フロント側軸受１の外輪正面３ｓを押さえる押さえ蓋１２が着脱自在に設けられている。
【0039】
予圧検知手段Ｙｓは、複数の予圧測定センサ１３を含む。フロント側である軸方向一端側およびリア側である他端側の円すいころ軸受１，１の両方に、予圧測定センサ１３が設けられている。各円すいころ軸受１において、外輪背面３ｈとハウジング肩部８との当接面に予圧測定センサ１３が介在するように設けられている。フロント側の円すいころ軸受１において、内輪背面２ｈと、この内輪背面２ｈに当接する主軸肩部１０との当接面に予圧測定センサ１３が介在するように設けられている。リア側の円すいころ軸受１において、内輪背面２ｈと、この内輪背面２ｈに当接する端蓋部材１１との当接面に予圧測定センサ１３が介在するように設けられている。
【0040】
予圧測定センサ１３は、例えば、圧電素子を用いた荷重センサ、または磁歪式の荷重センサ等から成り、各当接面に作用する軸方向荷重をそれぞれ検出する。センサ出力である軸方向荷重は、軸受予圧に比例する。したがって、予圧測定センサ１３で検知されるセンサ出力に基づいて、予圧調整機構Ｐｍを用いて軸受予圧を調整し得る。
予圧測定センサ１３の軸方向取付位置は、同図１におけるＡ位置またはＢ位置、およびＣ位置またはＤ位置とするのが望ましい。このように予圧測定センサ１３を取り付けることで、フロント側軸受１、リア側軸受１各々について軸受予圧荷重を管理し得る。
予圧測定センサ１３の軸方向取付位置は、同図１におけるＡ位置またはＢ位置、およびＣ位置またはＤ位置とするのが望ましい。このように予圧測定センサ１３を取り付けることで、フロント側軸受１、リア側軸受１各々について軸受予圧荷重を管理し得る。
【0041】
図３のように、予圧測定センサ１３は、各円すいころ軸受における内輪の各分割部分である内輪分割体２Ａに設けられている。これと共に、予圧測定センサ１３は、各円すいころ軸受における外輪の各分割部分である外輪分割体３Ａに設けられている。より望ましくは、予圧測定センサ１３を各分割部分の周方向複数箇所に取り付けるのがよい。このように予圧測定センサ１３を各分割部分の周方向複数箇所に取り付けることで、周方向複数箇所のセンサ出力から分割部分に均等に軸受予圧が付与されていることを確認し得る。
【0042】
＜予圧調整機構＞
図１のように、予圧調整機構Ｐｍは、一方の円すいころ軸受１であるリア側軸受の内輪２を軸方向内方に押し込み、予圧検知手段Ｙｓで検知される予圧を調整する。予圧調整機構Ｐｍは、環状の端蓋部材１１と、この端蓋部材１１を介して内輪２に軸方向の押圧力を与える押圧部材１４とを含む。押圧部材１４として、例えば、ボルトが適用される。端蓋部材１１は、内輪背面２ｈに当接し主軸２６の端面に形成されたねじ穴に前記ボルトで締結される。ボルトを締め付けることとで、端蓋部材１１をがリア側軸受の内輪２を軸方向に押し込み、フロント側軸受、リア側軸受に予圧を付与することができる。端蓋部材１１は、軸方向に移動自在に主軸２６に支持される。
図１のように、予圧調整機構Ｐｍは、一方の円すいころ軸受１であるリア側軸受の内輪２を軸方向内方に押し込み、予圧検知手段Ｙｓで検知される予圧を調整する。予圧調整機構Ｐｍは、環状の端蓋部材１１と、この端蓋部材１１を介して内輪２に軸方向の押圧力を与える押圧部材１４とを含む。押圧部材１４として、例えば、ボルトが適用される。端蓋部材１１は、内輪背面２ｈに当接し主軸２６の端面に形成されたねじ穴に前記ボルトで締結される。ボルトを締め付けることとで、端蓋部材１１をがリア側軸受の内輪２を軸方向に押し込み、フロント側軸受、リア側軸受に予圧を付与することができる。端蓋部材１１は、軸方向に移動自在に主軸２６に支持される。
【0043】
＜作用効果＞
以上説明した軸受装置ＢＡによると、各円すいころ軸受１がそれぞれ円周方向に複数分割され互いに連結された分割型であるため、メンテナンス時等において、大掛かりな設備を準備することなく所望の装置から円すいころ軸受１のみを円滑に交換し得る。軸方向に組み合わせた複数の円すいころ軸受１，１の予圧を検知する予圧検知手段Ｙｓを備えたため、軸受装置ＢＡが縦軸状態、横軸状態のいずれの状態で使用される場合においても、軸受１の予圧を正確に管理し得る。
以上説明した軸受装置ＢＡによると、各円すいころ軸受１がそれぞれ円周方向に複数分割され互いに連結された分割型であるため、メンテナンス時等において、大掛かりな設備を準備することなく所望の装置から円すいころ軸受１のみを円滑に交換し得る。軸方向に組み合わせた複数の円すいころ軸受１，１の予圧を検知する予圧検知手段Ｙｓを備えたため、軸受装置ＢＡが縦軸状態、横軸状態のいずれの状態で使用される場合においても、軸受１の予圧を正確に管理し得る。
【0044】
円すいころ軸受１，１が背面組み合わせとされたため、例えば、正面組合わせの円すいころ軸受よりもモーメントの負荷能力を高めることができる。このような背面組み合わせとされた複数の円すいころ軸受１，１に、定められた予圧が付与されることで、軸受１，１の剛性を高めることができる。したがって、軸受回転中に、内外輪２，３の軌道面と円すいころ４の滑りが生じない。複数の円すいころ軸受１，１のうちいずれか一方の円すいころ軸受１の内輪２を軸方向内方に押し込み、予圧検知手段Ｙｓで検知される予圧を調整する予圧調整機構Ｐｍを備えたため、従来技術のように、工場で予め端ふたを加工し、装置内に搬送する等の作業工数を削減することができる。
【0045】
予圧調整機構Ｐｍは、内輪２の背面２ｈに当接し軸方向に移動自在に主軸２６に支持される環状の端蓋部材１１と、この端蓋部材１１を介して内輪２に軸方向の押圧力を与える押圧部材１４とを含む。このため、端蓋部材１１は、内輪２の背面２ｈに当接し、軸端面に形成されたねじ穴にボルトである押圧部材１４で締結される。前記ボルトを締め付けることで、端蓋部材１１が内輪２を軸方向に押し込み、フロント側軸受１、リア側軸受１に予圧を付与することができる。
予圧検知手段Ｙｓは複数の予圧測定センサ１３を含み、軸方向一端側および他端側の円すいころ軸受１，１の両方に、予圧測定センサ１３が設けられている。このため、軸方向一端側および他端側の円すいころ軸受１，１の軸受予圧荷重を管理することができる。
予圧検知手段Ｙｓは複数の予圧測定センサ１３を含み、軸方向一端側および他端側の円すいころ軸受１，１の両方に、予圧測定センサ１３が設けられている。このため、軸方向一端側および他端側の円すいころ軸受１，１の軸受予圧荷重を管理することができる。
【0046】
＜他の実施形態について＞
以下の説明においては、各実施形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している実施形態と同様とする。同一の構成は同一の作用効果を奏する。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。
以下の説明においては、各実施形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している実施形態と同様とする。同一の構成は同一の作用効果を奏する。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【0047】
［第２の実施形態：荷重センサ内蔵ころ、図４］
図４のように、各円すいころ軸受に１おいて、円周方向に並ぶ複数の円すいころ４のうち、一部の円すいころ４は、中空孔４ａが形成された中空ころとしてもよい。この円すいころ４の回転軸心Ｃ１に沿って前記中空孔４ａが形成され、この中空孔４ａに荷重センサ等から成る予圧測定センサ１３が設けられている。荷重センサからの出力信号は、有線または無線で出力する。前記有線の場合、予圧測定後配線を除去する必要がある。前記無線の場合、軸受装置には、荷重センサ等への電力供給を行う電源、および荷重センサからの出力信号をワイヤレスで送信する通信設備等が必要になる。
図４のように、各円すいころ軸受に１おいて、円周方向に並ぶ複数の円すいころ４のうち、一部の円すいころ４は、中空孔４ａが形成された中空ころとしてもよい。この円すいころ４の回転軸心Ｃ１に沿って前記中空孔４ａが形成され、この中空孔４ａに荷重センサ等から成る予圧測定センサ１３が設けられている。荷重センサからの出力信号は、有線または無線で出力する。前記有線の場合、予圧測定後配線を除去する必要がある。前記無線の場合、軸受装置には、荷重センサ等への電力供給を行う電源、および荷重センサからの出力信号をワイヤレスで送信する通信設備等が必要になる。
【0048】
定められた荷重センサ検出方向におけるセンサ出力信号と軸受予圧との関係は、予め、試験またはシミュレーション等において設定されている。この構成によると、前述の当接面以外の部分である円すいころ４に荷重センサが設けられているため、予圧を付与する当接面間に予圧測定センサを設けた前述の実施形態よりも軸受の周方向に、より均等に予圧を付与することができる。その他前述の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【0049】
［第３の実施形態：センサ付き主軸、図５］
図５のように、主軸２６の軸方向ひずみを検出対象とする予圧測定センサ１３が設けられてもよい。主軸２６は、中空軸が採用されているため中実軸よりも軸方向に変位し易く、主軸２６の軸方向ひずみを精度よく検出し得る。よって、軸受予圧を精度よく測定することが可能となる。この場合にも、予圧を付与する当接面間に予圧測定センサを設けた実施形態よりも軸受１，１の周方向に、より均等に予圧を付与することができる。
図５のように、主軸２６の軸方向ひずみを検出対象とする予圧測定センサ１３が設けられてもよい。主軸２６は、中空軸が採用されているため中実軸よりも軸方向に変位し易く、主軸２６の軸方向ひずみを精度よく検出し得る。よって、軸受予圧を精度よく測定することが可能となる。この場合にも、予圧を付与する当接面間に予圧測定センサを設けた実施形態よりも軸受１，１の周方向に、より均等に予圧を付与することができる。
【0050】
［第４の実施形態：センサ付きハウジング、図６］
図６のように、ハウジング２４の軸方向ひずみを検出対象とする予圧測定センサ１３が設けられてもよい。この場合、ハウジング２４において、軸方向ひずみを検出し易い箇所を選択することが可能となる。さらに予圧を付与する当接面間に予圧測定センサを設けた実施形態よりも、軸受１，１の周方向に、より均等に予圧を付与することができる。
図６のように、ハウジング２４の軸方向ひずみを検出対象とする予圧測定センサ１３が設けられてもよい。この場合、ハウジング２４において、軸方向ひずみを検出し易い箇所を選択することが可能となる。さらに予圧を付与する当接面間に予圧測定センサを設けた実施形態よりも、軸受１，１の周方向に、より均等に予圧を付与することができる。
【0051】
［第５の実施形態：センサ付き端蓋部材、図７］
図７のように、環状の端蓋部材１１の軸方向ひずみを検出対象とする予圧測定センサ１３が設けられてもよい。この場合、環状の端蓋部材１１の軸方向ひずみを検出対象とするため、当接面間に予圧測定センサを設けた構成よりも、軸受１，１の周方向により均等に予圧を付与することができる。さらに予圧測定センサ１３を交換する作業効率の改善を図れる。
図７のように、環状の端蓋部材１１の軸方向ひずみを検出対象とする予圧測定センサ１３が設けられてもよい。この場合、環状の端蓋部材１１の軸方向ひずみを検出対象とするため、当接面間に予圧測定センサを設けた構成よりも、軸受１，１の周方向により均等に予圧を付与することができる。さらに予圧測定センサ１３を交換する作業効率の改善を図れる。
【0052】
［第６の実施形態：アンギュラ玉軸受、図８］
図８のように、軸受装置ＢＡの転がり軸受１，１として、アンギュラ玉軸受を適用することも可能である。この軸受装置ＢＡでは、アンギュラ玉軸受１，１が背面組み合わせとされ、背面組み合わせとされた複数のアンギュラ玉軸受１，１に、予圧検知手段ＹＳにより定められた予圧が付与される。
図８のように、軸受装置ＢＡの転がり軸受１，１として、アンギュラ玉軸受を適用することも可能である。この軸受装置ＢＡでは、アンギュラ玉軸受１，１が背面組み合わせとされ、背面組み合わせとされた複数のアンギュラ玉軸受１，１に、予圧検知手段ＹＳにより定められた予圧が付与される。
【0053】
＜風力発電装置への適用例＞
図９のように、軸受装置ＢＡは、風力発電装置の主軸受２６に使用される。同図９は、第１～第５の実施形態のいずれかの軸受装置を風力発電装置の主軸受２６として用いた風力発電装置の断面図である。
図９のように、軸受装置ＢＡは、風力発電装置の主軸受２６に使用される。同図９は、第１～第５の実施形態のいずれかの軸受装置を風力発電装置の主軸受２６として用いた風力発電装置の断面図である。
【0054】
支持台２１上に旋回軸受２２を介してナセル２３のケーシング２３ａが水平旋回自在に設置されている。ケーシング２３ａ内には、ハウジング２４に設置された２個の円すいころ軸受１，１を介して主軸２６が回転自在に設置されている。主軸２６のケーシング２３ａ外に突出した部分に、旋回翼となるブレード２７が取り付けられている。主軸２６の他端は、増速機２８に接続され、増速機２８の出力軸が発電機２９のロータ軸に結合されている。
【0055】
単列の円すいころ軸受１は、背面組み合わせで所定間隔を隔てて設置される。このように一軸上に２個の単列円すいころ軸受１，１を組み合わせて使用することで、径方向荷重と軸方向荷重を受けることができる。２個の単列円すいころ軸受１，１を背面組み合わせとすることで、正面組み合わせ等よりもモーメントの負荷能力が高くなる。風車の稼働中つまり軸受回転中に、内外輪２，３の軌道面２ａ，３ａ（図２）と円すいころ４（図２）の滑りが生じないように、軸受装置ＢＡの組立時またはメンテナンス時において予圧検出手段および予圧調整機構等を用いて軸受１，１に適切な予圧を付与する。
【0056】
２個の円すいころ軸受またはアンギュラ玉軸受を正面組み合わせで使用してもよい。この場合、背面組み合わせとするよりもモーメントの負荷能力が低いものの許容傾き角を大きくすることができる。
転がり軸受は、円周方向に３分割以上に分割された分割型であってもよい。
軸受装置を産業機械に適用することも可能である。
転がり軸受は、円周方向に３分割以上に分割された分割型であってもよい。
軸受装置を産業機械に適用することも可能である。
【0057】
以上、本発明の実施形態を説明したが、今回開示された実施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。本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】
【0058】
１…円すいころ軸受、２…内輪、２Ａ…内輪分割体、３…外輪、３Ａ…外輪分割体、４…円すいころ、５…保持器、５Ａ…保持器分割体、８…ハウジング肩部（ハウジングの肩部）、９…主軸肩部（主軸の肩部）、１１…端蓋部材、１３…予圧測定センサ、２４…ハウジング、２６…主軸、ＢＡ…軸受装置、Ｐｍ…予圧調整機構、ＹＳ…予圧検知手段
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】