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特許7477446横型回転機械のシャフトアセンブリ用の治具
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  • 特許-横型回転機械のシャフトアセンブリ用の治具 図1
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-04-22
(45)【発行日】2024-05-01
(54)【発明の名称】横型回転機械のシャフトアセンブリ用の治具
(51)【国際特許分類】
   F04D 29/60 20060101AFI20240423BHJP
   F04D 29/044 20060101ALI20240423BHJP
   F04D 29/054 20060101ALI20240423BHJP
   F16N 7/38 20060101ALI20240423BHJP
【FI】
F04D29/60 H
F04D29/044
F04D29/054
F04D29/60 E
F16N7/38 G
F16N7/38 D
【請求項の数】 2
(21)【出願番号】P 2020218235
(22)【出願日】2020-12-28
(65)【公開番号】P2022103539
(43)【公開日】2022-07-08
【審査請求日】2023-11-01
(73)【特許権者】
【識別番号】505328085
【氏名又は名称】古河産機システムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100103850
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼
(74)【代理人】
【識別番号】100105854
【弁理士】
【氏名又は名称】廣瀬 一
(74)【代理人】
【識別番号】100066980
【弁理士】
【氏名又は名称】森 哲也
(72)【発明者】
【氏名】曽篠 信二
(72)【発明者】
【氏名】中山 涼太
(72)【発明者】
【氏名】青木 拓也
【審査官】大瀬 円
(56)【参考文献】
【文献】特開平5-106457(JP,A)
【文献】特開2017-61924(JP,A)
【文献】特開昭64-45997(JP,A)
【文献】特開2012-140875(JP,A)
【文献】国際公開第2009/149511(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F04D 29/60
F04D 29/044
F04D 29/054
F16N 7/38
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
シャフトの軸線が水平に支持される回転機械に用いられ、前記シャフトに軸受が組み込まれた状態のシャフトアセンブリを回転機械本体のフレームに対して挿入若しくは抜き出す挿抜工程を補助するための治具であって、
前記フレームのオイル室の底部に設置可能に構成され、
前記オイル室内に配置されたときに前記シャフトの軸線と並行となるスライドガイド面を有する二枚の案内板と、該二枚の案内板の配置姿勢を保持するように前記オイル室に設置されるとともにオイルの循環を許容する油穴が開口された二枚の保持板と、を有することを特徴とする横型回転機械のシャフトアセンブリ用の治具。
【請求項2】
前記案内板と前記保持板とは、前記オイル室内での相互の分解および組立が可能な分割構造を有する請求項1に記載の横型回転機械のシャフトアセンブリ用の治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、シャフトの軸線が水平支持されるポンプやファン等の横型回転機械に係り、特に、この種の回転機械のシャフトアセンブリ用の治具に関する。
【背景技術】
【0002】
シャフトの軸線が水平支持される横型回転機械を分解・組立する際に用いられる治具として、例えば特許文献1に記載の技術が開示されている。同文献では、非熟練者であっても、ポンプのフレームプレートの交換作業を芯出しまで確実容易にできる技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2019-007404号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、同文献記載の治具は、フレームプレートの交換作業については改善されるものの、シャフトに軸受が組み込まれた状態のシャフトアセンブリの挿抜工程での作業性を向上させることはできない。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、横型回転機械における、シャフトに軸受が組み込まれた状態のシャフトアセンブリの挿抜工程での作業性を向上させるシャフトアセンブリ用の治具を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る横型回転機械のシャフトアセンブリ用の治具は、シャフトの軸線が水平に支持される回転機械に用いられ、前記シャフトに軸受が組み込まれた状態のシャフトアセンブリを回転機械本体のフレームに対して挿入若しくは抜き出す挿抜工程を補助するための治具であって、前記フレームのオイル室の底部に設置可能に構成され、前記オイル室内に配置されたときに前記シャフトの軸線と並行となるスライドガイド面を有する二枚の案内板と、該二枚の案内板の配置姿勢を保持するように前記オイル室に設置されるとともにオイルの循環を許容する油穴が開口された二枚の保持板と、を有することを特徴とする。
【0006】
ここで、本発明の一態様に係る横型回転機械のシャフトアセンブリ用の治具において、前記案内板と前記保持板とは、前記オイル室内での相互の分解および組立が可能な分割構造を有することが好ましい。
【発明の効果】
【0007】
本発明に係る横型回転機械のシャフトアセンブリ用の治具によれば、シャフトに軸受が組み込まれた状態のシャフトアセンブリの挿抜工程での作業性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】本発明の一態様に係る横型回転機械の一実施形態である遠心ポンプの説明図であり、同図では、軸線に沿った断面を示している。
図2】本発明の一態様に係るシャフトアセンブリ用の治具の一実施形態における装着状態を説明する斜視図であり、同図は、シャフトアセンブリを取り外した状態におけるフレームをその後部上方から見た図を一部を破断して示している。
図3】本発明の一態様に係るシャフトアセンブリ用の治具を構成する案内板の一実施形態を示す説明図である。
図4】本発明の一態様に係るシャフトアセンブリ用の治具を構成する保持板の一実施形態を示す説明図である。
図5】本発明の一態様に係るシャフトアセンブリ用の治具の一実施形態における組み込み工程を説明する斜視図であり、同図では一部を破断して示している。
図6】本発明の一態様に係るシャフトアセンブリ用の治具の一実施形態における組み込み工程の説明図であり、同図(a)は一部を破断して示す斜視図、(b)はフレームを軸線方向に沿って破断して示す側面図である。
図7】本発明の一態様に係るシャフトアセンブリ用の治具の一実施形態における組み込み工程の説明図であり、同図(a)は一部を破断して示す斜視図、(b)はフレームを軸線方向に沿って破断して示す側面図である。
図8】本発明の一態様に係るシャフトアセンブリ用の治具の一実施形態における組み込み工程の説明図であり、同図(a)は一部を破断して示す斜視図、(b)はフレームを軸線方向に沿って破断して示す側面図である。
図9】本発明の一態様に係るシャフトアセンブリ用の治具を用いないでシャフトアセンブリを挿抜する場合の一例を示す説明図であり、同図ではフレームを軸線方向に沿って破断して示している。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。本実施形態は、横型の回転機械の一例としての遠心ポンプの例である。なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。
【0010】
図1に示すように、本実施形態のポンプ10は、基台2と、基台2の上部に載置固定されたフレーム(軸受箱)3と、基台2の前側面に固定されたケーシング20と、を備える。フレーム3は、シャフト1の軸線が水平に配置され、シャフト1を前後の軸受ユニット9A、9Bを介して回転自在に支持している。フレーム3には、前後の軸受ユニット9A、9Bの間にオイル室4が設けられている。
【0011】
シャフト1の先端1sは、ケーシング20の背面中央からケーシング20内部に張り出しており、シャフト1の先端1sにインペラ(羽根車)21が片持ち支持され、ケーシング20内の画成空間に収容されている。
インペラ21の軸方向の背面側には、ケーシング20とフレーム3との間に、軸封装置7がシャフト1を囲繞するように配される。シャフト1の基端側は、フレーム3の後端から後方に突設され、この突設部が不図示のモータの出力軸に駆動力を伝達可能に連結される。
【0012】
本実施形態のケーシング20は、インペラ21の軸方向の前面側に吸込部5が設けられ、インペラ21の径方向の上方に吐出部6が設けられている。吐出部6は、ケーシング20の上部中央の位置に設けられ、これにより、インペラ21の回転により吸込部5から流体を吸い込んでその流体を吐出部6から吐出するようになっている。
【0013】
ここで、本実施形態のポンプ10を整備する場合に、シャフト1に軸受ユニット9A、9Bを組み込んだ状態のシャフトアセンブリ8(その質量が例えば、十数キロから数十キロ以上)は、ポンプ10のフレーム3に対して、オイル室4の軸方向後方の開口部分から挿抜される。この挿抜工程において、作業者は、フレーム3の後方からシャフト1の後端部を手で支えた片持ち状態で挿抜することになる。
【0014】
しかし、シャフトアセンブリ8の重心は、挿抜の過程において、作業者の手元から遠いフレーム3内に位置する。そのため、一人の作業者では、シャフト1の軸線を水平に支持することが極めて困難であり、シャフトアセンブリ8は、図9に示すように、フレーム3中央部のオイル室4に落下してしまう。
そのため、従来は、二人の作業者によって挿入する際は、他の一名がシャフト1の先端部を軸封装置7側から手を出して引き上げて軸線を水平に支持する必要があった。また逆に、シャフトアセンブリ8をフレーム3から軸方向後方に引き抜く工程においても同様である。このように、従来は、シャフトアセンブリ8の挿抜作業を一名の作業者で作業を行いたいところ、二名での作業となっていた。
【0015】
これに対し、図2に示すように、本実施形態の治具30は、シャフト1に軸受ユニット9A、9Bが組み込まれた状態のシャフトアセンブリ8を、回転機械本体のフレーム3に対して挿入若しくは抜き出す挿抜工程を容易にするための治具であって、フレーム3のオイル室4の底部に設置可能に構成される。特に、本実施形態の治具30においては、フレーム3のオイル室4内で分解・組立可能な分割構造を有する。
【0016】
詳しくは、本実施形態の治具30は、図2に示すように、シャフト1と並行にオイル室4内に配置される二枚の案内板40と、二枚の案内板40の配置姿勢を保持するようにオイル室4の底部に設置されるとともにオイルの循環を許容する油穴が開口された二枚の保持板50と、を有する。
各案内板40は、図3に示すように、短冊状をなす耐熱性のある樹脂製の板部材から形成されている。板部材の上面がスライドガイド面41とされており、オイル室4への組み込み時には、板部材の長手方向の両端面48を前後として組み込まれる。組み込み状態において、左右二条のスライドガイド面41は、軸受ユニット9Aの外周面の外径に応じた高さを保持するように設定した高さの面になっている。
【0017】
各案内板40の下面47には、板部材の長手方向に離隔して二つのスリット42が形成されている。各スリット42の溝幅は、保持板50を挿入可能な幅とされている。各案内板40の下面47両側の2隅には隅切面46がそれぞれ形成されている。
主面49の中央には、円形の油穴44が形成されるとともに、主面49の左右には、油穴44よりも小さな円形とされた二つの油穴43が形成されている。また、主面49の下部には、二つのスリット42の間の位置に、凹の半円形の油穴45が二つ形成されている。
【0018】
また、各保持板50は、図4に示すように、短冊状をなす耐熱性のある樹脂製の板部材から形成されている。板部材の上面51には、大きな凹の円弧状をなす逃げ面54が形成されており、オイル室4への組み込み時には、板部材の長手方向の両端面58を左右として組み込まれる。
【0019】
各保持板50の逃げ面54には、板部材の長手方向に離隔して二つのスリット52が形成されている。逃げ面54により、挿抜時の軸受ユニット9Aとの干渉が防止されている。各スリット52の溝幅は、案内板40を挿入可能な幅とされている。
各保持板50の下面57両側の2隅には隅切面56がそれぞれ形成されている。主面59には、板部材の長手方向に離隔して、円形の4つの油穴53が形成されている。また、主面59の下部中央には、凹の半円形の油穴55が一つ形成されている。
【0020】
次に、本実施形態の治具30の組立手順およびシャフトアセンブリ8の挿入手順について説明する。
図5に示すように、オイル室4内の底部に対して、まず、フレーム3の後部開口から、各案内板40の配置姿勢を保持する二枚の保持板50を横向き姿勢にて軸方向の前後に離隔配置し、次いで、二枚の案内板40を軸方向に沿った縦向き姿勢にて左右に離隔配置する。
【0021】
次いで、オイル室4内にて、二枚の保持板50のスリット52に対してその上方から二枚の案内板40のスリット42を、相互のスリット42,52が溝の奥まで嵌め込まれる位置まで差し込んで、井桁形の枠状に組み立てる。
このとき、各案内板40および保持板50は、枠状に組み立てる前の状態は、短冊状の板部材なので、狭小なオイル室4にあっても、容易にオイル室4内に配置できる。オイル室4内での治具30の姿勢の保持は、オイル室4の底部凹部形状にはまり込む整合形状とされているので維持される。
【0022】
井桁形の枠状に治具30を組み立て後に、図2に示したように、オイル室4内の底部での所期の位置の上方から枠状の治具30を手で仮配置する。この仮配置状態では、オイル室4内の底面との間に僅かに隙間があったり、また、治具30の配置姿勢に僅かに傾きがあったりしてもよい。これにより、フレーム3のオイル室4内に作業用のスライドガイド面41を設けることができる。
【0023】
次いで、図6図7に示すように、シャフトアセンブリ8を片持ち状態でフレーム3後方から軸方向に沿って挿入する。この際、二枚の案内板40上面の二条のスライドガイド面41に軸受ユニット9Aの外周面を仮置きして、シャフトアセンブリ8の軸受ユニット9Aの外周面を載せてスライドガイド面41に沿って軸方向前方に向けて滑らせる。
ここで、スライドガイド面41による軸受ユニット9Aの支持範囲は、フレーム3に形成された軸受ユニット9Aの嵌合部に対して、軸受ユニット9Aの少なくとも前端部から前方側の途中部分が支持される位置まで延在されている。
【0024】
これにより、図8に示すように、オイル室4内でシャフトアセンブリ8を落下させることなく、シャフトアセンブリ8を軸方向に沿って所期の位置に移動させることができる。そして、シャフトアセンブリ8の荷重によって枠状の治具30下面がオイル室4内の底面に確実に当接し、治具30も所期の位置に配置される。
【0025】
このように、本実施形態の治具30によれば、フレーム3のオイル室4内に、案内板40上面の二条のスライドガイド面41を軸方向に沿って並行に配置したので、図6~7に示したように、案内板40上を、軸受ユニット9A、9Bの外周面部分をスライドガイド面41に沿って滑らせることによって、作業者が一名であっても、シャフトアセンブリ8の挿抜作業が可能である。よって、シャフトアセンブリ8の挿抜工程での作業性を向上させることができる。
【0026】
ここで、例えばスライドガイド面の構成としては、単純な円筒状のパイプ材を用いてこれを適当な長さに切断したものをオイル室4内に置いてもスライド案内機能を奏するものの、組み込み後にオイル室4内にパイプ材が置いたままになると、オイルの循環機能を阻害するという問題がある。また、フレーム3のオイル室4という、限られた狭い空間内にて所望の治具機能を奏する必要がある。
【0027】
これに対し、本実施形態の治具30では、図2に示したように、二枚の案内板40と、二枚の保持板50と、を有する簡単な構成とし、これら4枚の短冊状の板部材を、互いに組み合わせるスリット係合構造として、スリット交互を差し込んで井桁形の枠状に組み合わせているので、これにより、狭小空間であるオイル室4内での分解・組み立てが可能である。
さらに、二枚の保持板50には、図2から図4に示したように、オイルの循環を許容する複数の油穴53、55が形成されているので、組み込み後にオイル室4内に治具30を置いたままとしても、オイルの滞留を防止し、必要な循環性能が維持される。
【0028】
なお、例えば、フレーム3の基本構造としては、軸受箱としてのオイル室4の部分をシャフトアセンブリ8とともに着脱可能な構成を採用すれば、この部分でのシャフトアセンブリ8のメンテナンス性は向上するものの、ケーシング20との同芯度については低下することになる。
そのため、人が手で挿抜作業可能な小型から中型程度のサイズのポンプにおいては、ポンプ性能として必要な同芯度を保持するフレーム構造にするとともに、シャフトアセンブリ8の挿抜工程での作業性を向上させる上で、本実施形態の遠心ポンプ10およびこれに対応する本実施形態の治具30の構成が優れているといえる。
【0029】
以上説明したように、本実施形態の治具30によれば、シャフト1に軸受ユニット9A、9Bが組み込まれた状態のシャフトアセンブリ8の挿抜工程での作業性を向上させることができる。
なお、本発明に係るシャフトアセンブリ用の治具は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、横型の回転機械として、遠心ポンプ10を例に説明したが、これに限定されず、本発明は、軸線が水平支持される回転機械であれば、種々のポンプやファン等の回転機械において、シャフトに軸受が組み込まれた状態のシャフトアセンブリを回転機械本体のフレームに対して挿入若しくは抜き出す工程に適用できる。
【符号の説明】
【0030】
1 シャフト
2 基台
3 フレーム(軸受箱)
4 オイル室
5 吸込部
6 吐出部
7 軸封装置
8 シャフトアセンブリ
9A、9B 軸受ユニット
10 ポンプ(横型回転機械)
20 ケーシング
21 インペラ
30 治具
40 案内板
50 保持板
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9