专利名称：旋转环的制作方法
技术领域：
本发明涉及支承可动结构物相对固定结构物的旋转运动的旋转环。
背景技术：
例如在风力发电装置中，在塔架上部搭载有风车以及收纳由该风车驱动旋转的发 电机的机舱，该机舱以风车从正面接受风力的方式对应于风向地相对塔架左右旋转(大致 水平面上的旋转)。并且，作为使所述机舱相对于塔架左右旋转的结构，使用的是经由多个滚珠或辊 柱组合了内圈和外圈的旋转轴承，内圈或外圈的一个固定在塔架上，而另一个固定在机舱 上(日本特开2007-107411)。另一方面，在动力掘土机或起重机等建筑机械中，相对于作为下部结构体的卡车 构架可旋转地搭载有具备驾驶席或配重的上部构架，作为该旋转结构使用的也是上述旋转 轴承(日本特开2005-61574)。上述旋转轴承由沿着内周面形成有滚动体的滚动面的外圈、在外周面形成有与外 圈侧的滚动面相向的滚动面的内圈、一面在这些外圈和内圈之间接受负载一面滚动的多个 滚动体构成。作为滚动体可使用滚珠或辊柱的任意一种，但在使用辊柱而非滚珠的情况下， 需要以不使内圈和外圈因负载而分离的方式相对一个滚动面以横辊结构配置辊柱，或者需 要将滚动面形成为多列而由各滚动面使辊柱的倾斜方向不同。专利文献1 日本特开2007-107411专利文献2 日本特开2005-6157
发明内容
近年来，上述风力发电装置正进行用于实现额定输出增强的大型化，随之而来的 是风车直径的增大，存在机舱大型化的倾向。因而，上述旋转结构所使用的旋转轴承也显著 大直径化，也有需要直径4m以上的巨大旋转轴承的情况发生。但是，这样的巨大旋转轴承的内圈以及外圈的生产需要特殊的设备，而且必须筹 措适于生产的大径钢材，所以，存在生产成本增高的问题。进而，制品越大径化，则钢材的获 得越困难，而且制品成本中的原材料费用的比例增高，所以，在该点上生产成本也增高。此 夕卜，近年来由于地球温暖化问题的关系，风力发电等自然能量倍受注目，有对风力发电装置 的需要增大化的倾向，但上述的大径的旋转轴承无法在短期间内进行大量生产，存在供不 应求的问题。本发明是鉴于上述问题而做出的，其目的在于提供能够容易且低成本地生产旋转 直径大的结构的旋转环。即，本发明的旋转环，包括外圈，所述外圈沿着内周面的周向相互平行地配置有 滚珠的负荷滚动槽以及无负荷滚动槽；内圈，所述内圈配设在该外圈的内侧，并且沿着外周 面的周向相互平行地配置有滚珠的负荷滚动槽以及无负荷滚动槽；多个滚珠保持块，所述滚珠保持块配设在这些外圈和内圈的间隙中，并且经由在所述负荷滚动槽中滚动的多个滚 珠设在外圈与内圈之间，在外圈的负荷滚动槽与内圈的无负荷滚动槽之间、外圈的无负荷 滚动槽与内圈的负荷滚动槽之间使滚珠无限循环。这样的本发明的旋转环由外圈、内圈以及配置在它们之间的滚珠保持块构成，滚 珠保持块经由多个滚珠组装在外圈以及内圈双方上，而且至少具备一对滚珠的无限循环 路。在一个无限循环路中，滚珠一面在外圈和滚珠保持块之间承受负载一面滚动，然后按无 负荷状态在内圈与滚珠保持块之间滚动。另外，在另一个无限循环路中，滚珠一面在内圈和 滚珠保持块之间承受负载一面滚动，然后按无负荷状态在外圈与滚珠保持块之间滚动。因 此，在负载作用于滚珠保持块的状态下，能够使该滚珠保持块相对于外圈、内圈双方沿着它 们的周向自由移动。本发明的旋转环虽然也与现有的旋转轴承同样具备外圈以及内圈，但由于配置了 外圈和内圈之间的滚珠保持块，所以，若外圈的内径与现有的旋转轴承相同的话，则内圈的 内径能够形成得比现有的旋转轴承小。因而，与现有的旋转轴承相比能够减少内圈生产所 需要的钢材的量，能够实现生产成本的降低化。作为本发明的旋转环的使用方式，能够将外圈以及内圈固定在同一结构体上，另 外将滚珠保持块固定在另外的结构体上，使滚珠保持块相对外圈以及内圈旋转而加以使 用。另外，还能够分别将内圈、滚珠保持块、外圈固定在不同的结构体上，使滚珠保持块以及 内圈分别相对外圈旋转。
图1是表示本发明的旋转环的第一实施方式的立体图。图2是图1的II-II线剖视图。图3是图2的III-III线剖视图。图4是表示本发明的旋转环的第二实施方式的剖视图。图5是表示本发明的旋转环的第三实施方式的剖视图。
具体实施例方式下面，根据附图对本发明的旋转环进行详细说明。图1以及图2表示适用了本发明的旋转环的第一实施方式，图1是立体图，图2是 图1的II-II线剖视图。该旋转环由外圈1、具有比该外圈1的内径小的外径并配置在该外 圈1的内侧的内圈2、经由多个滚珠4配置在这些外圈1和内圈2之间的多个滚珠保持块3 构成，上述滚珠保持块3能够相对于上述外圈1以及内圈2双方向其周向自由移动。即，外 圈1以及内圈2能够分别相对于上述滚珠保持块3进行旋转运动。在上述外圈1的内周面上，沿着周向相互平行地配置各一条上述滚珠4的负荷滚 动槽10以及无负荷滚动槽11。该负荷滚动槽10形成为歌德式尖拱槽形状，由相对于图2 的纸面左右方向以45°倾斜的两个圆弧曲面的组合构成。各圆弧曲面形成得比滚珠球面的 曲率半径稍大，滚珠4以与各圆弧曲面相接的状态在负荷滚动槽10内滚动。另外，上述无 负荷滚动槽11由比滚珠球面稍大的单一的圆弧曲面构成，其槽深设定得比上述负荷滚动 槽10的深度稍深。
在上述内圈2的外周面上，沿着周向平行地配置各一条上述滚珠4的负荷滚动槽 20以及无负荷滚动槽21。这些负荷滚动槽20以及无负荷滚动槽21的构成与形成于上述 外圈1的槽相同，但在图2所示的实施方式中，内圈2的负荷滚动槽20配置在隔着滚珠保 持块3与外圈1的无负荷滚动槽11相向的位置上，内圈2的无负荷滚动槽21配置在隔着 滚珠保持块3与外圈1的负荷滚动槽10相向的位置上。另外，在这些外圈1以及内圈2上，沿着周向形成多个螺孔13、23，通过利用这些螺孔13、23来紧固固定螺栓，能够将外圈1以及内圈2固定在结构物上。另外，在图2所示的 例子中，外圈1的螺孔13和内圈2的螺孔23形成在关于旋转轴方向相同的一侧，这是由于 考虑到将外圈1和内圈2固定到同一结构物上的情况。若将外圈1和内圈2固定到不同结 构物上的话，例如将内圈2的螺孔23形成在该内圈2的相反侧的面上也无妨。另外，上述滚珠保持块3配置在形成于外圈1的内周面与内圈2的外周面之间的 环状的间隙中，整体呈圆弧状而可收纳在该间隙中。另外，在该滚珠保持块3上形成多个螺 孔3a，通过利用这些螺孔3a来紧固固定螺栓，能够将滚珠保持块3固定在结构物上。在上述滚珠保持块3上，在与外圈1相向的外侧面形成与该外圈1的负荷滚动槽 10相向的滚珠4的负荷滚动槽30。该负荷滚动槽30也与外圈1的负荷滚动槽10同样形 成为歌德式尖拱槽形状，通过使滚珠保持块3的负荷滚动槽30与外圈1的负荷滚动槽10 相向，形成了滚珠4 一面承受负载一面滚动的负荷通路Li。另外，在滚珠保持块3的外侧 面形成与外圈1的无负荷滚动槽11相向的无负荷滚动槽31。该无负荷滚动槽31与外圈 1的无负荷滚动槽11同样由比滚珠球面稍大的单一的圆弧曲面形成，其槽深设定得比上述 负荷滚动槽30的深度稍深。通过使滚珠保持块3的无负荷滚动槽31与外圈1的无负荷滚 动槽11相向，形成了滚珠4以无负荷状态滚动的无负荷通路NL2。另外，上述负荷滚动槽的 槽形状可以对应于所需的负载负荷能力以及负载作用方向来适当改变。另外，在与内圈2相向的滚珠保持块3的内侧面，与形成在滚珠保持块3的外侧面 的负荷滚动槽30以及无负荷滚动槽31同样，形成有负荷滚动槽32以及无负荷滚动槽33。 但是，负荷滚动槽32以及无负荷滚动槽33的形成位置与外侧面的形成位置相比较的话，位 置关系是反转的，通过使负荷滚动槽32与内圈2的负荷滚动槽20相向而形成滚珠4的负 荷通路L2，通过使该无负荷滚动槽33与内圈2的无负荷滚动槽21相向而形成滚珠4的无 负荷通路NLl。另外，滚珠保持块3具备将位于其外侧面的负荷通路Ll和位于内侧面的无负荷通 路NLl连结的一对方向转换路34，而且具备将位于内侧面的负荷通路L2和位于外侧面的无 负荷通路NL2连结的一对方向转换路35，由此在滚珠保持块3的周围构筑成二路径的滚珠 4的无限循环路40、41。图3是表示在上述滚珠保持块3所具备的二路径的滚珠4的无限循环路之中、在 与外圈1之间承受负载的滚珠4的无限循环路40 (图2中位于上侧的无限循环路)的样态 的剖视图。上述滚珠保持块3由块本体36和位于该块本体36的两端的一对端板37构成。 在块本体36上形成上述的负荷滚动槽30以及无负荷滚动槽33，另外在各端板37上形成方 向转换路34。并且，通过将各端板37固定在块本体36的两端，由方向转换路将形成于外圈 与块本体之间的滚珠的负荷通路和形成于内圈与滚珠保持块之间的滚珠的无负荷通路连 结起来，在滚珠保持块形成滚珠的无限循环路。也同样构筑在与内圈2之间承受负载的滚珠4的无限循环路41 (图2中位于下侧的无限循环路)，但负荷通路与无负荷通路的关系将 图3所示的关系反转。并且，在如上构成的旋转环中，当使滚珠保持块3向外圈1的周向移动时，配列在 无限循环路40上的滚珠4 一面在外圈1的负荷滚动槽10与滚珠保持块3的负荷滚动槽30 之间承受负载一面在该无限循环路40内循环，由此能够使滚珠保持块3向外圈1的周向移 动。另外，当使滚珠保持块3向内圈2的周向移动时，配列在无限循环路41上的滚珠4 一 面在内圈2的负荷滚动槽20与滚珠保持块3的负荷滚动槽32之间承受负载一面在该无限 循环路41内循环，由此能够使滚珠保持块3向内圈的周向移动。因此，例如通过将外圈1和内圈2固定在第一结构物上，将上述滚珠保持块3固定 在第二结构物上，能够付与第二结构物以相对于第一结构物的旋转运动。另外，相对于滚珠保持块3的外圈1的旋转运动由于与相对于该滚珠保持块3的 内圈2的旋转运动无关，所以，在图1至3所示的旋转环中，也能够分别对外圈1和内圈2 付与旋转运动。即，能够将外圈1、滚珠保持块3以及内圈2固定在各个的结构体上，在三个 结构体之间进行相对的旋转运动。在图1至3所示的例子中，在外圈1的外周面形成齿列14，通过将与该齿列14啮 合的齿轮搭载到滚珠保持块3侧的结构物上，能够使该结构物相对于外圈1侧的结构物旋 转。即使将这样的齿列设置在内圈2的内周面上，另外即使设置在外圈1的外周面和内圈 2的内周面双方上也无妨。而且，上述外圈1以及内圈2也可沿周向将它们分割成多个。S卩，能够通过接合多 个圆弧状轨道来构成外圈1以及内圈2。在外圈1以及内圈2大型化的情况下，在该旋转环 的制作前，钢材的获得困难，而在制作后，向使用场所的搬运困难，所以，通过这样组合多个 圆弧状轨道来制作外圈1以及内圈2，能够实现生产成本以及搬运成本的降低化。进而，滚珠保持块3所具备的滚珠4的无限循环路不必是二路径，可对应于作用在 外圈1和滚珠保持块3之间、内圈2和滚珠保持块3之间的负载而适当确定其路径数。此 时，形成在外圈1以及内圈2的负荷滚动槽以及无负荷滚动槽的条数根据无限循环路的路 径数进行改变。图4表示适用了本发明的旋转环的第二实施方式。在图2所示的例子中，外圈1的负荷滚动槽10和内圈2的无负荷滚动槽21隔着 滚珠保持块3相向配置，这些负荷滚动槽和无负荷滚动槽构成同一无限循环路。但是，在图 4所示的例子中，外圈1的负荷滚动槽10和内圈2的负荷滚动槽20隔着滚珠保持块3相向 配置，另外，外圈1的无负荷滚动槽11和内圈2的无负荷滚动槽21隔着滚珠保持块3相向 配置。因而，位于外圈的上侧的负荷滚动槽10和位于内圈的下侧的无负荷滚动槽21构成 同一无限循环路，位于外圈的下侧的无负荷滚动槽11和位于内圈的上侧的负荷滚动槽20 构成同一无限循环路。当这样相向配置外圈1的负荷滚动槽10和内圈2的负荷滚动槽20时，在图4的 纸面上下方向作用有轴向负载，或者在纸面左右方向作用有径向负载，此时，能够实现滚珠 保持块3相对于外圈1以及内圈2的姿势的稳定化，能够实现滚珠保持块相对于外圈以及 内圈的旋转运动的进一步的顺畅化。图5表示适用了本发明的 转环的第三实施方式。
该第三实施方式的旋转环也由外圈1、内圈2以及滚珠保持块3构成。但是，在滚 珠保持块3的周围构筑了三路径的滚珠4的无限循环路40，在外圈形成两条负荷滚动槽10 和一条无负荷滚动槽11，在内圈形成一条负荷滚动槽和两条无负荷滚动槽。由此，在滚珠保持块3和外圈1之间相互平行地形成滚珠4的负荷通路L1、无负荷 通路NL2、负荷通路L3，另外与它们相向地，在滚珠保持块3和内圈2之间相互平行地形成 滚珠4的无负荷通路NL1、负荷通路L2、无负荷通路NL3。在该图5所示的实施方式中，在滚 珠保持块3的外侧面，负荷通路LI、L3位于无负荷通路NL2的上下两侧，另外，在滚珠保持 块3的内侧面，无负荷通路NL1、NL3位于负荷通路L2的上下两侧，所以，具有容易稳定滚珠 保持块3相对外圈1以及内圈2的姿势的特质。在这样的本发明的旋转环中，能够在滚珠保持块3的周围设置任意条数的滚珠4 的无限循环路，能够根据所需的负载负荷能力或负载作用方向来任意选定无限循环路的条 数。
权利要求
一种旋转环，其特征在于，包括外圈(1)，所述外圈(1)沿着内周面的周向相互平行地配置有滚珠(4)的负荷滚动槽(10)以及无负荷滚动槽(11)；内圈(2)，所述内圈(2)配设在该外圈的内侧，并且沿着外周面的周向相互平行地配置有滚珠(4)的负荷滚动槽(20)以及无负荷滚动槽(21)；多个滚珠保持块(3)，所述滚珠保持块(3)配设在所述外圈(1)和内圈(2)的间隙中，并且经由在所述负荷滚动槽中滚动的多个滚珠设在外圈与内圈之间，在外圈的负荷滚动槽(10)与内圈的无负荷滚动槽(21)之间、外圈的无负荷滚动槽(11)与内圈的负荷滚动槽(20)之间使滚珠(4)无限循环。
2.如权利要求1所述的旋转环，其特征在于，所述外圈(1)的负荷滚动槽(10)和内圈 (2)的负荷滚动槽(20)隔着所述滚珠保持块(3)相向。
3.如权利要求1所述的旋转环，其特征在于，所述外圈(1)以及内圈(2)组合多个圆弧 状轨道而构成。
4.如权利要求1所述的旋转环，其特征在于，在所述外圈(1)的外周面或者内圈(2)的 内周面上沿着周向设有齿列。
全文摘要
本发明的旋转环能够容易且低成本地生产旋转直径大的结构，包括沿着内周面的周向相互平行地配置有滚珠(4)的负荷滚动槽(10)以及无负荷滚动槽(11)的外圈(1)；配设在该外圈(1)的内侧、并且沿着外周面的周向相互平行地配置有滚珠(4)的负荷滚动槽(20)以及无负荷滚动槽(21)的内圈(2)；配设在这些外圈和内圈的间隙中、并且经由多个滚珠组装在外圈与内圈之间、在外圈(1)的负荷滚动槽(10)与内圈(2)的无负荷滚动槽(21)之间以及外圈(1)的无负荷滚动槽(11)与内圈(2)的负荷滚动槽(20)之间使滚珠(4)无限循环的多个滚珠保持块(3)。
文档编号F16C29/06GK101809300SQ20088010900
公开日2010年8月18日 申请日期2008年9月16日 优先权日2007年9月28日
发明者会田智幸 申请人:Thk株式会社