風車用旋回輪軸受構造及び風車用旋回輪軸受構造の交換方法
【課題】風車にてロータヘッドから翼を取り外すことなく軸受を交換することが可能な風車用旋回輪軸受構造及び風車用旋回輪軸受構造の交換方法を提供することを目的とする。
【解決手段】風車用旋回輪軸受構造は、ロータヘッドとボルト結合される外輪２と、外輪２の内側に位置し、風車翼とボルト結合される内輪３と、外輪２と内輪３の間に周方向に１列以上で配置される複数の玉４とを備え、外輪２及び内輪３の少なくともいずれか一方は、複数の分割部材２Ａ，３Ａからなり、隣り合う二つの分割部材２Ａ，３Ａは、互いに離隔して設けられる。
【解決手段】風車用旋回輪軸受構造は、ロータヘッドとボルト結合される外輪２と、外輪２の内側に位置し、風車翼とボルト結合される内輪３と、外輪２と内輪３の間に周方向に１列以上で配置される複数の玉４とを備え、外輪２及び内輪３の少なくともいずれか一方は、複数の分割部材２Ａ，３Ａからなり、隣り合う二つの分割部材２Ａ，３Ａは、互いに離隔して設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータヘッドと翼の接続部分に用いられる風車用旋回輪軸受構造及び風車用旋回輪軸受構造の交換方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
風力発電において使用される風車は、タワー、ナセル、ロータヘッド及び複数枚の翼などからなる。翼は、旋回輪軸受を介してロータヘッドに接続され、翼長方向に延在する翼軸周りに回転（揺動）可能である。これにより、翼のピッチ角度が調整される。
特許文献１〜３には、軸受に関する発明であって、外輪又は内輪が周方向に分割された技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２４１４３号公報
【特許文献２】特開２０１０−９１０４７号公報
【特許文献３】特開２０１０−２４２９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、風力発電に使用される風車のうち海上に建設される洋上風車は、陸上風車よりも一般に大型であり、アクセスが容易ではない。そのため、洋上風車の部品交換に掛かるコストが高い。特に、旋回輪軸受などの重要部品の交換は、多大なコストが掛かることから、洋上風車では陸上風車よりも更に重要部品の交換容易性が求められている。
【０００５】
交換容易性の一つの指標は、タワートップ上で部品を交換できるかどうかであるが、従来の旋回輪軸受は、直径が２〜３ｍ以上となりタワートップ上で交換が困難な部品であった。また、旋回輪軸受は、非常に大きな部品であるので、部品の製造場所から据付現場までの搬送コストも高い。さらに、旋回輪軸受は、設置面上で撓まないことが望ましく、取付け相手部品であるロータヘッドが高精度であることを要求していた。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、風車にてロータヘッドから翼を取り外すことなく軸受を交換することが可能な風車用旋回輪軸受構造及び風車用旋回輪軸受構造の交換方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の風車用旋回輪軸受構造及び風車用旋回輪軸受構造の交換方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係る風車用旋回輪軸受構造は、ロータヘッドとボルト結合される外輪と、外輪の内側に位置し、風車翼とボルト結合される内輪と、外輪と内輪の間に周方向に１列以上で配置される複数の転動体とを備え、外輪及び内輪の少なくともいずれか一方は、複数の分割部材からなり、隣り合う二つの分割部材は、互いに離隔して設けられる。
【０００８】
この発明によれば、風車翼は、風車用旋回輪軸受構造を介してロータヘッドに設置され、風車翼は、翼軸周りに回転し、ピッチ角度が調整される。そして、外輪及び内輪の少なくともいずれか一方の隣り合う二つの分割部材は、互いに離隔して設けられていることから、分割部材間には、隙間が形成される。したがって、外輪又は内輪全体を取り外すことなく、外輪又は内輪は、分割部材ごとに取り外しや取り付けが可能であり、ロータヘッドや風車翼に一部の外輪や内輪を残したまま、部品の交換が可能である。なお、転動体は、周方向に１列で、又は２列以上で各列は互いに平行して配置される。
【０００９】
上記発明において、複数の分割部材からなる外輪又は内輪の分割部材は、４個以上であってもよい。
【００１０】
この発明によれば、風車翼を水平状態にしたとき、外輪及び内輪は、風車翼自重によるモーメントを受け、鉛直方向から０°と１８０°の位置の転動体は荷重を支持するが、鉛直方向から９０°と２７０°の位置の転動体は荷重を支持しない。そこで、鉛直方向から９０°と２７０°の位置の転動体に対応する外輪又は内輪の分割部材は、容易に交換し得る。
【００１１】
上記発明において、転動体と接触する側の分割部材の端部は、他部分に比べて弾性を有する、又は他部分に比べて塑性変形しやすくてもよい。
【００１２】
この発明によれば、転動体が分割部材間の隙間に位置したとき、分割部材の端部が弾性変形又は塑性変形して、転動体に荷重が集中することを防止できる。
【００１３】
上記発明において、転動体は、周方向に平行に２列で配置され、かつ千鳥配置されてもよい。
【００１４】
この発明によれば、転動体の一つが分割部材間の隙間に位置して荷重を負担しない場合でも、他の列の転動体が分割部材間の隙間に位置しないことから、転動体１個当たりの荷重の負担増加を低減できる。
【００１５】
上記発明において、隣り合う二つの分割部材は、いずれか一方の分割部材の端部の外周側が周方向に突出した第１突出部を有し、他方の分割部材の端部の内周側が周方向に突出した第２突出部を有し、第１突出部と第２突出部が接触して、分割部材の半径方向の位置決めがなされてもよい。
【００１６】
この発明によれば、分割部材の設置において、第１突出部と第２突出部を接触させるだけで、分割部材の半径方向の位置決めがなされるため、分割部材を正確な位置へ容易に設置することができる。
【００１７】
上記発明において、隣り合う二つの分割部材間に形成された隙間を充填する弾性を有する充填部材を更に備えてもよい。
【００１８】
この発明によれば、二つの分割部材間に形成された隙間に充填部材が設けられることから、分割部材の移動を防止したり、内部に含まれる潤滑油の漏洩を防止したりすることができる。
【００１９】
また、本発明に係る風車用旋回輪軸受構造の交換方法は、ロータヘッドとボルト結合された外輪と、外輪の内側に位置し、風車翼とボルト結合された内輪と、外輪と内輪の間に配置される複数の転動体とを備え、外輪及び内輪の少なくともいずれか一方は、複数の分割部材からなり、隣り合う二つの分割部材は、互いに離隔して設けられる風車用旋回輪軸受構造の交換方法であって、外輪とロータヘッドのボルト結合、又は内輪と風車翼のボルト結合を解除するステップと、外輪又は内輪の分割部材を、ロータヘッド又は風車翼から取り外すステップとを備える。
【００２０】
この発明によれば、外輪又は内輪全体を取り外すことなく、分割部材ごとに取り外しが可能であり、ロータヘッドや風車翼に一部の外輪や内輪を残したまま、部品の交換が可能である。
【００２１】
上記発明において、外輪又は内輪の分割部材を、ロータヘッド又は風車翼へ取り付けるステップと、外輪とロータヘッドとをボルト結合する、又は内輪と風車翼とをボルト結合するステップとを更に備えてもよい。
【００２２】
この発明によれば、分割部材ごとに取り外されたロータヘッドや風車翼の外輪部分又は内輪部分に対して、外輪又は内輪の分割部材を取り付けて、ロータヘッド又は風車翼とボルト結合することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、風車にてロータヘッドから翼を取り外すことなく軸受を交換することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る旋回輪軸受を示す横断面図である。
【図２】玉面圧と外輪又は内輪の分割数の関係、及びボルト本数と外輪又は内輪の分割数の関係を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施形態に係る旋回輪軸受を示す部分拡大横断面図である。
【図４】同実施形態に係る旋回輪軸受を示す部分拡大横断面図である。
【図５】同実施形態に係る旋回輪軸受の外輪を示す部分拡大横断面図である。
【図６】同実施形態に係る旋回輪軸受の保持器を示す部分拡大横断面図である。
【図７】同実施形態に係る旋回輪軸受を示す部分拡大側面図である。
【図８】同実施形態に係る旋回輪軸受を示す部分拡大横断面図である。
【図９】同実施形態に係る旋回輪軸受を示す部分拡大横断面図である。
【図１０】同実施形態に係る旋回輪軸受を示す部分拡大横断面図である。
【図１１】同実施形態に係る旋回輪軸受の交換方法を示すフローチャートである。
【図１２】風車を示す斜視図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る旋回輪軸受構造を示す縦断面図である。
【図１４】同実施形態に係る旋回輪軸受を示す横断面図である。
【図１５】同実施形態に係る旋回輪軸受の別の交換方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、本発明の一実施形態に係る風車用旋回輪軸受構造について、図面を参照して説明する。
風力発電において使用される風車１１は、例えば図１２に示すように、タワー１２、ナセル１３、ロータヘッド１４及び複数枚の翼１５などからなる。翼１５は、図１に示す旋回輪軸受１を介してロータヘッド１４に接続され、翼長方向に延在する翼軸周りに回転（揺動）可能である。これにより、翼１５のピッチ角度が調整される。
【００２６】
図１は、旋回輪軸受１を示す横断面図であり、旋回輪軸受１が風車１１に設置された状態を表す。但し、外輪２及び内輪３のサイズ、隙間６，７の間隔、玉４の数や位置は、概略的に示したものであり、実際のものとは異なる。
【００２７】
旋回輪軸受１は、例えば玉軸受（ボールベアリング）であり、外輪２と、内輪３と、玉４等からなる。外輪２は、図１３に示すように、ロータヘッド１４とボルト１６によってボルト結合される。内輪３は、外輪２の内側に設置され、翼１５とボルト１７によってボルト結合される。ボルト１６，１７に対応するボルト穴は、外輪２及び内輪３それぞれに翼軸方向に対して平行に、かつ周方向に複数形成され、ボルト１６，１７は、該ボルト穴に挿入されて、ロータヘッド１４又は翼１５と結合される。
【００２８】
玉４は、転動体の一例であり、外輪２と内輪３との間に形成される環状の空間に配置される。玉４の数は、旋回輪軸受１の周長さや、玉４が負担する１個当たりの負荷等に依存するが、風車１１の場合、例えば約100個になる。なお、転動体は、玉４に限られず、ころでもよい。
【００２９】
ロータヘッド１４は、翼１５と共にナセル１３に対して主軸周りに回転する。翼１５は、ロータヘッド１４に対して翼軸周りに回転する。また、ロータヘッド１４は、翼１５の翼軸周りに対する回転に対して固定された部材である。したがって、旋回輪軸受１のうち翼１５に接続された内輪３がロータヘッド１４に接続された外輪２に対して回転する。
【００３０】
外輪２及び内輪３は、それぞれ複数の分割部材２Ａ，３Ａからなる。図１では、外輪２及び内輪３がそれぞれ四つの分割部材２Ａ，３Ａからなる場合を示した。そして、隣り合う二つの分割部材２Ａ、又は隣り合う二つの分割部材３Ａは、互いに離隔して設けられる。すなわち、一方の分割部材２Ａの端部２ａと他方の分割部材２Ａの端部２ａの間には、隙間６が形成される。同様に分割部材３Ａの端部３ａ間には、隙間７が形成される。隙間６，７は、例えば1mm以上であり、分割部材２Ａ，３Ａの1mm程度の変形を考慮して、好ましくは2mm以上である。すなわち、隙間６，７の間隔は、荷重を受けて生じる分割部材２Ａ，３Ａの変形を見込んで、隣り合う分割部材２Ａ，３Ａが接触しないような距離が望ましい。
【００３１】
隙間６，７を形成しておくことで、交換対象の分割部材２Ａ，３Ａを設置位置から取り外すことができる。また、変形を見込んで隙間６，７を形成しておくことで、隣の分割部材２Ａ，３Ａが荷重を受けて変形している場合でも、分割部材２Ａ，３Ａを取り外すことができる。
【００３２】
なお、本実施形態では外輪２及び内輪３の両者が分割されるとしたが、本発明は、この例に限定されない。例えば外輪２及び内輪３のいずれか一方のみが分割されるとしてもよい。この場合、分割された外輪２又は内輪３が交換容易になる。
【００３３】
外輪２と内輪３の分割数は図１に示す例では４分割であるが、本発明は、この例に限定されない。例えば５分割以上にしてもよい。従来、軸受は、精度の良い締結、寿命低下防止、又は振動、騒音防止のため、２分割又は多くて４分割であった。一方、本実施形態では、搬送容易性、交換容易性のため、４分割以上とする。また、風車１１のロータヘッド１４と翼１５の接続部分において、翼１５は、ピッチ角度の調整が滞りなく行われる程度にロータヘッド１４に対して回転（揺動）できればよい。したがって、各分割部材２Ａ，３Ａの設置精度が確保できればよく、全周にわたって精度が確保される必要はない。そのため、外輪２を設置するためのロータヘッド１４の設置面の精度を確保するため、全周にわたった精度良い水平面の形成は不要であり、取付け相手部品であるロータヘッド１４が高精度であることを要求しない。これは、分割数が多いほど該当する。
【００３４】
また、図２に示すように、玉面圧と外輪又は内輪の分割数の関係、及び旋回輪軸受１の前周ボルト本数と外輪又は内輪の分割数がある。旋回輪軸受１の外輪２又は内輪３の分割数が少ないほど、旋回輪軸受１における隙間６，７の箇所数が減少し、外輪２又は内輪３の分割数が多いほど、隙間６，７の箇所数が増加する。そして、隙間６，７の数に応じて、隙間６，７に位置して荷重を負担できない玉４の数が変化する。したがって、外輪２又は内輪３の分割数が少ないほど、隙間６，７に位置する玉４の数が減少し、玉４が１個当たりに受ける玉面圧が減り、外輪２又は内輪３の分割数が多いほど、隙間６，７に位置する玉４の数が増加し、玉４が１個当たりに受ける玉面圧が増える。したがって、例えば玉４の寿命に影響する玉面圧の観点からは、隙間６，７の箇所数が少なく分割部材２Ａ，３Ａの数が少ないほどよい。
【００３５】
一方、外輪２又は内輪３の分割数が少なく、分割部材２Ａ，３Ａの数が少ないほど、分割部材２Ａ，３Ａの１個当たりのボルト本数は増加する。また、外輪２又は内輪３の分割数が多く、分割部材２Ａ，３Ａの数が多いほど、分割部材２Ａ，３Ａの１個当たりのボルト本数は減少する。したがって、分割部材２Ａ，３Ａの交換容易性は、１個当たりのボルト本数が少なくないほうが高いため、分割部材２Ａ，３Ａの交換容易性の観点からは、分割部材２Ａ，３Ａの数が多いほどよい。
以上より、分割部材２Ａ，３Ａの数は、玉面圧の観点及び交換容易性の観点の両者の兼ね合いから決定される。
【００３６】
次に、隙間６，７の間隔について説明する。
分割部材２Ａ，３Ａの取り出し方向、取り付け方向は、旋回輪軸受１の半径方向である。外輪２、内輪３の分割部材２Ａ，３Ａを旋回輪軸受１の外周側から出入する場合は、隙間６，７の間隔に関わらず隣り合う二つの分割部材２Ａ，３Ａが干渉し合うことはない。
【００３７】
一方、外輪２、内輪３の分割部材２Ａ，３Ａを旋回輪軸受１の内周側から出入する場合は、隣り合う二つの分割部材２Ａ，３Ａが干渉し合わないように、隙間６，７の間隔を調整する必要がある。
【００３８】
例えば、図９に示すように、内輪３の分割部材３Ａを旋回輪軸受１の内周側へ矢印Ｃの方向で取り出す場合、隣り合う分割部材３Ａの隙間７は、分割部材３Ａの外周側が点Ａと点Ｂの間を通過できるように形成されている必要がある。したがって、隙間７の距離Ｌ２は、ｌ１ｓｉｎθよりも大きくする。ここで、Ｌ２は、分割部材３Ａの中央を通過する半径方向の直線に対して垂直方向のＡ−Ｂ間の距離であり、ｌ１は、分割部材３Ａの半径方向の長さである。これにより、内輪３の分割部材３Ａの中央を旋回輪軸受１の半径方向に沿って移動させて、分割部材３Ａを内周側へ矢印Ｃの方向で取り出すことができる。
【００３９】
また、図１０に示すように、外輪２の分割部材２Ａを旋回輪軸受１の内周側へ矢印Ｄの方向で取り出す場合、内輪３の隣り合う分割部材３Ａの隙間７は、分割部材２Ａの外周側が点Ａと点Ｂの間を通過できるように形成されている必要がある。したがって、隙間７の距離Ｌ３は、ｌ２ｓｉｎθよりも大きくする。ここで、Ｌ３は、分割部材２Ａの中央を通過する半径方向の直線に対して垂直方向の距離Ａ−Ｂ間の距離であり、ｌ２は、分割部材２Ａ，３Ａ及び玉６部分の半径方向の合計長さである。これにより、外輪２の分割部材２Ａの中央を旋回輪軸受１の半径方向に沿って移動させて、分割部材２Ａを内周側へ矢印Ｄの方向で取り出すことができる。なお、図９及び図１０共に旋回輪軸受１を概略的に表した図である。
【００４０】
次に、図１１を参照して、外輪２の分割部材２Ａ，又は内輪３の分割部材３Ａの交換方法について説明する。
まず、交換対象になっている旋回輪軸受１を備える翼１５を、図１２の囲みＥ内に示すように、水平状態にして固定する（ステップＳ１）。このとき、旋回輪軸受１は、図１３に示すように翼１５の重心まで距離Ｌ１離れているため、翼１５の自重Ｗによってモーメントを受ける。旋回輪軸受１は、図１４の矢印に示すように鉛直方向を0degとしたとき、0degと180degに位置する分割部材２Ａ，３Ａや玉４は、相対的に大きなモーメントを受けている。一方、90degと270degに位置する分割部材２Ａ，３Ａや玉４は、荷重を支持していない、又は相対的に小さなモーメントを受けている。
【００４１】
そこで、90deg若しくは270degに位置する分割部材２Ａとロータヘッド１４とのボルト結合、又は分割部材３Ａと翼１５とのボルト結合を解除する（ステップＳ２）。そして、ボルトが取り外されて相手部品から自由になった分割部材２Ａ，３Ａを旋回輪軸受１の半径方向にスライドして取り外す（ステップＳ３）。
【００４２】
次に、新たな分割部材２Ａ，３Ａ（例えば新規に用意した部材、又は取り外した分割部材２Ａ，３Ａを修理した部材）を、旋回輪軸受１の半径方向にスライドして、取り外した分割部材２Ａ，３Ａの位置に設置する（ステップＳ４）。その後、分割部材２Ａとロータヘッド１４とをボルト結合し、又は分割部材３Ａと翼１５とをボルト結合する（ステップＳ５）。
【００４３】
また、翼１５の位置を図１２の囲みＥ内に示す水平状態にしたまま、翼１５と内輪３を翼軸周りに回転させることで、90deg又は270degに位置する分割部材３Ａを他の分割部材３Ａに変更することができる。したがって、内輪３の分割部材３Ａの交換は、翼１５を図１２の囲みＥ内に示す水平状態にした状態で完了できる。
【００４４】
以上より、旋回輪軸受１の外輪２又は内輪３は、分割部材２Ａ，３Ａごとに交換することができる。分割部材２Ａ，３Ａは、従来の環状の旋回輪軸受に比べてサイズが小さいため、例えば風車１１のタワー１２トップ上で交換可能であり、交換容易性が高く、且つ交換に掛かるコストも削減できる。
【００４５】
次に、外輪２の分割部材２Ａ，又は内輪３の分割部材３Ａの他の交換方法について説明する。
外輪２は、翼１５の翼軸周りの回転に対して位置が固定しているロータヘッド１４に設置されている。そのため、翼１５を図１２の囲みＥ内に示す水平状態にしたままでは、0deg又は180degに位置する外輪２の分割部材２Ａを交換できない。
【００４６】
そこで、例えば交換対象になっている旋回輪軸受１を備える翼１５を鉛直状態にして固定する。このとき、一部の分割部材２Ａ，３Ａのみに翼１５からの荷重が作用しないように、全ての玉４によって均等に翼１５の自重を支持している状態、すなわち１個当たりに掛かる玉４の圧力が均等となる状態にする。そして、この状態で外輪２の分割部材２Ａを交換してもよい。
【００４７】
この交換方法を図１５のフローチャートに示す。
まず、交換対象になっている旋回輪軸受１を備える翼１５を、鉛直状態にして固定する（ステップＳ１１）。そして、鉛直状態の翼１５において、全ての玉４が均等に翼１５の自重を支持している状態で、分割部材２Ａとロータヘッド１４とのボルト結合、又は分割部材３Ａと翼１５とのボルト結合を解除する（ステップＳ１２）。その後、ボルトが取り外されて相手部品から自由になった分割部材２Ａ，３Ａを取り外す（ステップＳ１３）。
【００４８】
次に、新たな分割部材２Ａ，３Ａ（例えば新規に用意した部材、又は取り外した分割部材２Ａ，３Ａを修理した部材）を、取り外した分割部材２Ａ，３Ａの位置に設置する（ステップＳ１４）。そして、分割部材２Ａとロータヘッド１４とをボルト結合し、又は分割部材３Ａと翼１５とをボルト結合する（ステップＳ１５）。
【００４９】
これにより、翼１５を水平状態にした場合に交換できなかった外輪２の分割部材２Ａについても、鉛直状態の翼１５において、分割部材２Ａごとに交換することができる。なお、翼１５を鉛直状態にする上記方法で、内輪３の分割部材３Ａを交換してもよい。
【００５０】
次に、本実施形態の外輪２の分割部材２Ａ及び内輪３の分割部材３Ａの変形例について説明する。
本実施形態では、風車のロータヘッド１４と翼１５の接続部分において、翼１５は、通常時にピッチ角度の調整が滞りなく行われる程度にロータヘッド１４に対して回転（揺動）できればよい。したがって、隣り合う分割部材２Ａ，３Ａ間に隙間６，７が形成されても、旋回輪軸受１の動作に影響を及ぼさない。しかし、分割部材２Ａ，３Ａの端部２ａ，３ａが例えば角形状であると、玉４が隙間６，７を通過する際、玉４及び分割部材２Ａ，３Ａに作用する単位面積当たりの負荷が大きくなる。
【００５１】
そこで、図３に示すように、分割部材２Ａ，３Ａの隙間６，７近傍、例えば分割部材２Ａ，３Ａの端部２ａ，３ａに低硬度領域８を設ける。低硬度領域８は、玉４が通過する際に、弾性変形又は塑性変形が容易な部材である。低硬度領域８は、例えば、ゴム部材を設けることによって形成したり、又は分割部材２Ａ，３Ａの金属部材に焼きを施したりしないことによって設けられる。これにより、隙間６，７近傍にて玉４及び分割部材２Ａ，３Ａに荷重が集中することを防止できる。
【００５２】
または、図４に示すように、分割部材２Ａ，３Ａの隙間６，７近傍、例えば分割部材２Ａ，３Ａの端部２ａ，３ａに凹み部分９を設けてもよい。凹み部分９は、外輪２の分割部材２Ａでは旋回輪軸受１の外周側に凹状に形成され、内輪３の分割部材３Ａでは旋回輪軸受１の内周側に凹状に形成される。その結果、図４に示すように分割部材２Ａ，３Ａが設置されると、内輪２と外輪３との間の間隔は、隙間６，７近傍で他の部分よりも広くなる。これにより、玉４が隙間６，７を通過する際に、玉４は凹み部分９に収容され、玉４及び分割部材２Ａ，３Ａに荷重が集中することがない。
【００５３】
次に、図５を参照して、外輪２及び内輪３の半径方向の位置決めが可能な形状を有する分割部材２Ａ，３Ａの変形例について説明する。
本実施形態では、隣り合う分割部材２Ａ，３Ａ間に隙間６，７が形成されるため、各分割部材２Ａ，３Ａを設置する際に、位置決めが困難になる。
【００５４】
図５に示すように、一方の分割部材２Ａの端部２ａの外周側が周方向に突出した第１突出部２ｂを有し、他方の分割部材２Ａの端部２ａの内周側が周方向に突出した第２突出部２ｃを有する。第１突出部２ｂと第２突出部２ｃの半径方向の合計長さは、分割部材２Ａの半径方向の長さと等しい。
【００５５】
そして、分割部材２Ａを設置する際、第１突出部２ｂの内周側の面と第２突出部２ｃの外周側の面とを接触させる。これにより、一方の分割部材２Ａの半径方向の位置が、他方の固定された分割部材２Ａを基準にして確実に決定される。
【００５６】
次に、図６及び図７を参照して、外輪２及び内輪３間に配置される玉４の配置について説明する。
本実施形態では、隣り合う分割部材２Ａ，３Ａ間に隙間６，７が形成されるため、翼１５のピッチ角度の調整の際、玉４が隙間６，７を通過する。隙間６，７に位置する玉４は、荷重を負担できず、隙間６，７以外に位置する残りの玉４に荷重が作用する。そこで、隙間６，７以外に位置する玉４の数をできるだけ増やして、１個当たりに作用する荷重を減らすことが望ましい。
【００５７】
玉４を周方向に平行して２列で配置する場合、一方の列の玉４と他方の列の玉４とは、旋回輪軸受１の軸方向に平行な一直線上に配置せず、軸方向に平行な直線に対して斜め方向に配置する。例えば、玉４は、図６に示すように千鳥配置される。図７では、一方の列の玉４Ａを実線で表し、他方の列の玉４Ｂを破線で示した。このとき、複数の玉４は、図６に示す保持器５の開口５ａなどによって、相互の相対的な位置が固定される。
【００５８】
隙間６，７が、旋回輪軸受１の軸方向に平行に形成されているとき、二つの玉４が旋回輪軸受１の軸方向に平行な一直線上に配置されていると、荷重を負担できない玉４が一度に二つ増えることになる。一方、本実施形態の図６のように玉４が千鳥配置されている場合は、隙間６，７に位置する玉４は、一つずつになることから、荷重を負担できない玉４の増加を抑えることができる。
【００５９】
すなわち、複数の玉４を周方向に平行に２列で配置する場合、千鳥配置することによって、玉４の一つが分割部材２Ａ，３Ａ間の隙間６，７に位置して荷重を負担しない場合でも、他の列の玉４が分割部材２Ａ，３Ａ間の隙間６，７に位置しないことから、荷重を負担できる。玉４について１個当たりの荷重の負担増加を低減できる。
【００６０】
次に、図８を参照して、旋回輪軸受１の分割部材２Ａ，３Ａの位置ずれ吸収、及び旋回輪軸受１のグリース漏れ防止について説明する。
隣り合う二つの分割部材２Ａ，３Ａ間には、図８に示すように充填部材１０が設けられてもよい。充填部材１０は、例えばゴム等の弾性を有する部材である。充填部材１０は、外輪２の隙間６では旋回輪軸受１の外周側に設けられ、内輪３の隙間７では旋回輪軸受１の内周側に設けられる。
【００６１】
充填部材１０が設けられることによって、分割部材２Ａ，３Ａが移動しにくくなり外輪２及び内輪の移動を防止できる。また、隙間６，７が外部に対して閉鎖されることから、旋回輪軸受１の内部に用いられている潤滑剤（グリース）の漏洩を防止できる。
【００６２】
なお、上記実施形態において、玉４を保持する保持器５は、環状であってもよいし、外輪２及び内輪３のように分割構造を有してもよい。保持器５が分割されている場合は、外輪２及び内輪３の分割部材２Ａ，３Ａと同様に、保持器５の分割部材ごとに交換可能となり、旋回輪軸受１の部品交換容易性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 旋回輪軸受
２ 外輪
２Ａ，３Ａ 分割部材
２ａ，３ａ 端部
２ｂ 第１突出部
２ｃ 第２突出部
３ 内輪
４，４Ａ，４Ｂ 玉（転動体）
５ 保持器
６，７ 隙間
８ 低硬度領域
９ 凹み部分
１０ 充填部材
１１ 風車
１２ タワー
１３ ナセル
１４ ロータヘッド
１５ 翼
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータヘッドと翼の接続部分に用いられる風車用旋回輪軸受構造及び風車用旋回輪軸受構造の交換方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
風力発電において使用される風車は、タワー、ナセル、ロータヘッド及び複数枚の翼などからなる。翼は、旋回輪軸受を介してロータヘッドに接続され、翼長方向に延在する翼軸周りに回転（揺動）可能である。これにより、翼のピッチ角度が調整される。
特許文献１〜３には、軸受に関する発明であって、外輪又は内輪が周方向に分割された技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２４１４３号公報
【特許文献２】特開２０１０−９１０４７号公報
【特許文献３】特開２０１０−２４２９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、風力発電に使用される風車のうち海上に建設される洋上風車は、陸上風車よりも一般に大型であり、アクセスが容易ではない。そのため、洋上風車の部品交換に掛かるコストが高い。特に、旋回輪軸受などの重要部品の交換は、多大なコストが掛かることから、洋上風車では陸上風車よりも更に重要部品の交換容易性が求められている。
【０００５】
交換容易性の一つの指標は、タワートップ上で部品を交換できるかどうかであるが、従来の旋回輪軸受は、直径が２〜３ｍ以上となりタワートップ上で交換が困難な部品であった。また、旋回輪軸受は、非常に大きな部品であるので、部品の製造場所から据付現場までの搬送コストも高い。さらに、旋回輪軸受は、設置面上で撓まないことが望ましく、取付け相手部品であるロータヘッドが高精度であることを要求していた。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、風車にてロータヘッドから翼を取り外すことなく軸受を交換することが可能な風車用旋回輪軸受構造及び風車用旋回輪軸受構造の交換方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の風車用旋回輪軸受構造及び風車用旋回輪軸受構造の交換方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係る風車用旋回輪軸受構造は、ロータヘッドとボルト結合される外輪と、外輪の内側に位置し、風車翼とボルト結合される内輪と、外輪と内輪の間に周方向に１列以上で配置される複数の転動体とを備え、外輪及び内輪の少なくともいずれか一方は、複数の分割部材からなり、隣り合う二つの分割部材は、互いに離隔して設けられる。
【０００８】
この発明によれば、風車翼は、風車用旋回輪軸受構造を介してロータヘッドに設置され、風車翼は、翼軸周りに回転し、ピッチ角度が調整される。そして、外輪及び内輪の少なくともいずれか一方の隣り合う二つの分割部材は、互いに離隔して設けられていることから、分割部材間には、隙間が形成される。したがって、外輪又は内輪全体を取り外すことなく、外輪又は内輪は、分割部材ごとに取り外しや取り付けが可能であり、ロータヘッドや風車翼に一部の外輪や内輪を残したまま、部品の交換が可能である。なお、転動体は、周方向に１列で、又は２列以上で各列は互いに平行して配置される。
【０００９】
上記発明において、複数の分割部材からなる外輪又は内輪の分割部材は、４個以上であってもよい。
【００１０】
この発明によれば、風車翼を水平状態にしたとき、外輪及び内輪は、風車翼自重によるモーメントを受け、鉛直方向から０°と１８０°の位置の転動体は荷重を支持するが、鉛直方向から９０°と２７０°の位置の転動体は荷重を支持しない。そこで、鉛直方向から９０°と２７０°の位置の転動体に対応する外輪又は内輪の分割部材は、容易に交換し得る。
【００１１】
上記発明において、転動体と接触する側の分割部材の端部は、他部分に比べて弾性を有する、又は他部分に比べて塑性変形しやすくてもよい。
【００１２】
この発明によれば、転動体が分割部材間の隙間に位置したとき、分割部材の端部が弾性変形又は塑性変形して、転動体に荷重が集中することを防止できる。
【００１３】
上記発明において、転動体は、周方向に平行に２列で配置され、かつ千鳥配置されてもよい。
【００１４】
この発明によれば、転動体の一つが分割部材間の隙間に位置して荷重を負担しない場合でも、他の列の転動体が分割部材間の隙間に位置しないことから、転動体１個当たりの荷重の負担増加を低減できる。
【００１５】
上記発明において、隣り合う二つの分割部材は、いずれか一方の分割部材の端部の外周側が周方向に突出した第１突出部を有し、他方の分割部材の端部の内周側が周方向に突出した第２突出部を有し、第１突出部と第２突出部が接触して、分割部材の半径方向の位置決めがなされてもよい。
【００１６】
この発明によれば、分割部材の設置において、第１突出部と第２突出部を接触させるだけで、分割部材の半径方向の位置決めがなされるため、分割部材を正確な位置へ容易に設置することができる。
【００１７】
上記発明において、隣り合う二つの分割部材間に形成された隙間を充填する弾性を有する充填部材を更に備えてもよい。
【００１８】
この発明によれば、二つの分割部材間に形成された隙間に充填部材が設けられることから、分割部材の移動を防止したり、内部に含まれる潤滑油の漏洩を防止したりすることができる。
【００１９】
また、本発明に係る風車用旋回輪軸受構造の交換方法は、ロータヘッドとボルト結合された外輪と、外輪の内側に位置し、風車翼とボルト結合された内輪と、外輪と内輪の間に配置される複数の転動体とを備え、外輪及び内輪の少なくともいずれか一方は、複数の分割部材からなり、隣り合う二つの分割部材は、互いに離隔して設けられる風車用旋回輪軸受構造の交換方法であって、外輪とロータヘッドのボルト結合、又は内輪と風車翼のボルト結合を解除するステップと、外輪又は内輪の分割部材を、ロータヘッド又は風車翼から取り外すステップとを備える。
【００２０】
この発明によれば、外輪又は内輪全体を取り外すことなく、分割部材ごとに取り外しが可能であり、ロータヘッドや風車翼に一部の外輪や内輪を残したまま、部品の交換が可能である。
【００２１】
上記発明において、外輪又は内輪の分割部材を、ロータヘッド又は風車翼へ取り付けるステップと、外輪とロータヘッドとをボルト結合する、又は内輪と風車翼とをボルト結合するステップとを更に備えてもよい。
【００２２】
この発明によれば、分割部材ごとに取り外されたロータヘッドや風車翼の外輪部分又は内輪部分に対して、外輪又は内輪の分割部材を取り付けて、ロータヘッド又は風車翼とボルト結合することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、風車にてロータヘッドから翼を取り外すことなく軸受を交換することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る旋回輪軸受を示す横断面図である。
【図２】玉面圧と外輪又は内輪の分割数の関係、及びボルト本数と外輪又は内輪の分割数の関係を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施形態に係る旋回輪軸受を示す部分拡大横断面図である。
【図４】同実施形態に係る旋回輪軸受を示す部分拡大横断面図である。
【図５】同実施形態に係る旋回輪軸受の外輪を示す部分拡大横断面図である。
【図６】同実施形態に係る旋回輪軸受の保持器を示す部分拡大横断面図である。
【図７】同実施形態に係る旋回輪軸受を示す部分拡大側面図である。
【図８】同実施形態に係る旋回輪軸受を示す部分拡大横断面図である。
【図９】同実施形態に係る旋回輪軸受を示す部分拡大横断面図である。
【図１０】同実施形態に係る旋回輪軸受を示す部分拡大横断面図である。
【図１１】同実施形態に係る旋回輪軸受の交換方法を示すフローチャートである。
【図１２】風車を示す斜視図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る旋回輪軸受構造を示す縦断面図である。
【図１４】同実施形態に係る旋回輪軸受を示す横断面図である。
【図１５】同実施形態に係る旋回輪軸受の別の交換方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、本発明の一実施形態に係る風車用旋回輪軸受構造について、図面を参照して説明する。
風力発電において使用される風車１１は、例えば図１２に示すように、タワー１２、ナセル１３、ロータヘッド１４及び複数枚の翼１５などからなる。翼１５は、図１に示す旋回輪軸受１を介してロータヘッド１４に接続され、翼長方向に延在する翼軸周りに回転（揺動）可能である。これにより、翼１５のピッチ角度が調整される。
【００２６】
図１は、旋回輪軸受１を示す横断面図であり、旋回輪軸受１が風車１１に設置された状態を表す。但し、外輪２及び内輪３のサイズ、隙間６，７の間隔、玉４の数や位置は、概略的に示したものであり、実際のものとは異なる。
【００２７】
旋回輪軸受１は、例えば玉軸受（ボールベアリング）であり、外輪２と、内輪３と、玉４等からなる。外輪２は、図１３に示すように、ロータヘッド１４とボルト１６によってボルト結合される。内輪３は、外輪２の内側に設置され、翼１５とボルト１７によってボルト結合される。ボルト１６，１７に対応するボルト穴は、外輪２及び内輪３それぞれに翼軸方向に対して平行に、かつ周方向に複数形成され、ボルト１６，１７は、該ボルト穴に挿入されて、ロータヘッド１４又は翼１５と結合される。
【００２８】
玉４は、転動体の一例であり、外輪２と内輪３との間に形成される環状の空間に配置される。玉４の数は、旋回輪軸受１の周長さや、玉４が負担する１個当たりの負荷等に依存するが、風車１１の場合、例えば約100個になる。なお、転動体は、玉４に限られず、ころでもよい。
【００２９】
ロータヘッド１４は、翼１５と共にナセル１３に対して主軸周りに回転する。翼１５は、ロータヘッド１４に対して翼軸周りに回転する。また、ロータヘッド１４は、翼１５の翼軸周りに対する回転に対して固定された部材である。したがって、旋回輪軸受１のうち翼１５に接続された内輪３がロータヘッド１４に接続された外輪２に対して回転する。
【００３０】
外輪２及び内輪３は、それぞれ複数の分割部材２Ａ，３Ａからなる。図１では、外輪２及び内輪３がそれぞれ四つの分割部材２Ａ，３Ａからなる場合を示した。そして、隣り合う二つの分割部材２Ａ、又は隣り合う二つの分割部材３Ａは、互いに離隔して設けられる。すなわち、一方の分割部材２Ａの端部２ａと他方の分割部材２Ａの端部２ａの間には、隙間６が形成される。同様に分割部材３Ａの端部３ａ間には、隙間７が形成される。隙間６，７は、例えば1mm以上であり、分割部材２Ａ，３Ａの1mm程度の変形を考慮して、好ましくは2mm以上である。すなわち、隙間６，７の間隔は、荷重を受けて生じる分割部材２Ａ，３Ａの変形を見込んで、隣り合う分割部材２Ａ，３Ａが接触しないような距離が望ましい。
【００３１】
隙間６，７を形成しておくことで、交換対象の分割部材２Ａ，３Ａを設置位置から取り外すことができる。また、変形を見込んで隙間６，７を形成しておくことで、隣の分割部材２Ａ，３Ａが荷重を受けて変形している場合でも、分割部材２Ａ，３Ａを取り外すことができる。
【００３２】
なお、本実施形態では外輪２及び内輪３の両者が分割されるとしたが、本発明は、この例に限定されない。例えば外輪２及び内輪３のいずれか一方のみが分割されるとしてもよい。この場合、分割された外輪２又は内輪３が交換容易になる。
【００３３】
外輪２と内輪３の分割数は図１に示す例では４分割であるが、本発明は、この例に限定されない。例えば５分割以上にしてもよい。従来、軸受は、精度の良い締結、寿命低下防止、又は振動、騒音防止のため、２分割又は多くて４分割であった。一方、本実施形態では、搬送容易性、交換容易性のため、４分割以上とする。また、風車１１のロータヘッド１４と翼１５の接続部分において、翼１５は、ピッチ角度の調整が滞りなく行われる程度にロータヘッド１４に対して回転（揺動）できればよい。したがって、各分割部材２Ａ，３Ａの設置精度が確保できればよく、全周にわたって精度が確保される必要はない。そのため、外輪２を設置するためのロータヘッド１４の設置面の精度を確保するため、全周にわたった精度良い水平面の形成は不要であり、取付け相手部品であるロータヘッド１４が高精度であることを要求しない。これは、分割数が多いほど該当する。
【００３４】
また、図２に示すように、玉面圧と外輪又は内輪の分割数の関係、及び旋回輪軸受１の前周ボルト本数と外輪又は内輪の分割数がある。旋回輪軸受１の外輪２又は内輪３の分割数が少ないほど、旋回輪軸受１における隙間６，７の箇所数が減少し、外輪２又は内輪３の分割数が多いほど、隙間６，７の箇所数が増加する。そして、隙間６，７の数に応じて、隙間６，７に位置して荷重を負担できない玉４の数が変化する。したがって、外輪２又は内輪３の分割数が少ないほど、隙間６，７に位置する玉４の数が減少し、玉４が１個当たりに受ける玉面圧が減り、外輪２又は内輪３の分割数が多いほど、隙間６，７に位置する玉４の数が増加し、玉４が１個当たりに受ける玉面圧が増える。したがって、例えば玉４の寿命に影響する玉面圧の観点からは、隙間６，７の箇所数が少なく分割部材２Ａ，３Ａの数が少ないほどよい。
【００３５】
一方、外輪２又は内輪３の分割数が少なく、分割部材２Ａ，３Ａの数が少ないほど、分割部材２Ａ，３Ａの１個当たりのボルト本数は増加する。また、外輪２又は内輪３の分割数が多く、分割部材２Ａ，３Ａの数が多いほど、分割部材２Ａ，３Ａの１個当たりのボルト本数は減少する。したがって、分割部材２Ａ，３Ａの交換容易性は、１個当たりのボルト本数が少なくないほうが高いため、分割部材２Ａ，３Ａの交換容易性の観点からは、分割部材２Ａ，３Ａの数が多いほどよい。
以上より、分割部材２Ａ，３Ａの数は、玉面圧の観点及び交換容易性の観点の両者の兼ね合いから決定される。
【００３６】
次に、隙間６，７の間隔について説明する。
分割部材２Ａ，３Ａの取り出し方向、取り付け方向は、旋回輪軸受１の半径方向である。外輪２、内輪３の分割部材２Ａ，３Ａを旋回輪軸受１の外周側から出入する場合は、隙間６，７の間隔に関わらず隣り合う二つの分割部材２Ａ，３Ａが干渉し合うことはない。
【００３７】
一方、外輪２、内輪３の分割部材２Ａ，３Ａを旋回輪軸受１の内周側から出入する場合は、隣り合う二つの分割部材２Ａ，３Ａが干渉し合わないように、隙間６，７の間隔を調整する必要がある。
【００３８】
例えば、図９に示すように、内輪３の分割部材３Ａを旋回輪軸受１の内周側へ矢印Ｃの方向で取り出す場合、隣り合う分割部材３Ａの隙間７は、分割部材３Ａの外周側が点Ａと点Ｂの間を通過できるように形成されている必要がある。したがって、隙間７の距離Ｌ２は、ｌ１ｓｉｎθよりも大きくする。ここで、Ｌ２は、分割部材３Ａの中央を通過する半径方向の直線に対して垂直方向のＡ−Ｂ間の距離であり、ｌ１は、分割部材３Ａの半径方向の長さである。これにより、内輪３の分割部材３Ａの中央を旋回輪軸受１の半径方向に沿って移動させて、分割部材３Ａを内周側へ矢印Ｃの方向で取り出すことができる。
【００３９】
また、図１０に示すように、外輪２の分割部材２Ａを旋回輪軸受１の内周側へ矢印Ｄの方向で取り出す場合、内輪３の隣り合う分割部材３Ａの隙間７は、分割部材２Ａの外周側が点Ａと点Ｂの間を通過できるように形成されている必要がある。したがって、隙間７の距離Ｌ３は、ｌ２ｓｉｎθよりも大きくする。ここで、Ｌ３は、分割部材２Ａの中央を通過する半径方向の直線に対して垂直方向の距離Ａ−Ｂ間の距離であり、ｌ２は、分割部材２Ａ，３Ａ及び玉６部分の半径方向の合計長さである。これにより、外輪２の分割部材２Ａの中央を旋回輪軸受１の半径方向に沿って移動させて、分割部材２Ａを内周側へ矢印Ｄの方向で取り出すことができる。なお、図９及び図１０共に旋回輪軸受１を概略的に表した図である。
【００４０】
次に、図１１を参照して、外輪２の分割部材２Ａ，又は内輪３の分割部材３Ａの交換方法について説明する。
まず、交換対象になっている旋回輪軸受１を備える翼１５を、図１２の囲みＥ内に示すように、水平状態にして固定する（ステップＳ１）。このとき、旋回輪軸受１は、図１３に示すように翼１５の重心まで距離Ｌ１離れているため、翼１５の自重Ｗによってモーメントを受ける。旋回輪軸受１は、図１４の矢印に示すように鉛直方向を0degとしたとき、0degと180degに位置する分割部材２Ａ，３Ａや玉４は、相対的に大きなモーメントを受けている。一方、90degと270degに位置する分割部材２Ａ，３Ａや玉４は、荷重を支持していない、又は相対的に小さなモーメントを受けている。
【００４１】
そこで、90deg若しくは270degに位置する分割部材２Ａとロータヘッド１４とのボルト結合、又は分割部材３Ａと翼１５とのボルト結合を解除する（ステップＳ２）。そして、ボルトが取り外されて相手部品から自由になった分割部材２Ａ，３Ａを旋回輪軸受１の半径方向にスライドして取り外す（ステップＳ３）。
【００４２】
次に、新たな分割部材２Ａ，３Ａ（例えば新規に用意した部材、又は取り外した分割部材２Ａ，３Ａを修理した部材）を、旋回輪軸受１の半径方向にスライドして、取り外した分割部材２Ａ，３Ａの位置に設置する（ステップＳ４）。その後、分割部材２Ａとロータヘッド１４とをボルト結合し、又は分割部材３Ａと翼１５とをボルト結合する（ステップＳ５）。
【００４３】
また、翼１５の位置を図１２の囲みＥ内に示す水平状態にしたまま、翼１５と内輪３を翼軸周りに回転させることで、90deg又は270degに位置する分割部材３Ａを他の分割部材３Ａに変更することができる。したがって、内輪３の分割部材３Ａの交換は、翼１５を図１２の囲みＥ内に示す水平状態にした状態で完了できる。
【００４４】
以上より、旋回輪軸受１の外輪２又は内輪３は、分割部材２Ａ，３Ａごとに交換することができる。分割部材２Ａ，３Ａは、従来の環状の旋回輪軸受に比べてサイズが小さいため、例えば風車１１のタワー１２トップ上で交換可能であり、交換容易性が高く、且つ交換に掛かるコストも削減できる。
【００４５】
次に、外輪２の分割部材２Ａ，又は内輪３の分割部材３Ａの他の交換方法について説明する。
外輪２は、翼１５の翼軸周りの回転に対して位置が固定しているロータヘッド１４に設置されている。そのため、翼１５を図１２の囲みＥ内に示す水平状態にしたままでは、0deg又は180degに位置する外輪２の分割部材２Ａを交換できない。
【００４６】
そこで、例えば交換対象になっている旋回輪軸受１を備える翼１５を鉛直状態にして固定する。このとき、一部の分割部材２Ａ，３Ａのみに翼１５からの荷重が作用しないように、全ての玉４によって均等に翼１５の自重を支持している状態、すなわち１個当たりに掛かる玉４の圧力が均等となる状態にする。そして、この状態で外輪２の分割部材２Ａを交換してもよい。
【００４７】
この交換方法を図１５のフローチャートに示す。
まず、交換対象になっている旋回輪軸受１を備える翼１５を、鉛直状態にして固定する（ステップＳ１１）。そして、鉛直状態の翼１５において、全ての玉４が均等に翼１５の自重を支持している状態で、分割部材２Ａとロータヘッド１４とのボルト結合、又は分割部材３Ａと翼１５とのボルト結合を解除する（ステップＳ１２）。その後、ボルトが取り外されて相手部品から自由になった分割部材２Ａ，３Ａを取り外す（ステップＳ１３）。
【００４８】
次に、新たな分割部材２Ａ，３Ａ（例えば新規に用意した部材、又は取り外した分割部材２Ａ，３Ａを修理した部材）を、取り外した分割部材２Ａ，３Ａの位置に設置する（ステップＳ１４）。そして、分割部材２Ａとロータヘッド１４とをボルト結合し、又は分割部材３Ａと翼１５とをボルト結合する（ステップＳ１５）。
【００４９】
これにより、翼１５を水平状態にした場合に交換できなかった外輪２の分割部材２Ａについても、鉛直状態の翼１５において、分割部材２Ａごとに交換することができる。なお、翼１５を鉛直状態にする上記方法で、内輪３の分割部材３Ａを交換してもよい。
【００５０】
次に、本実施形態の外輪２の分割部材２Ａ及び内輪３の分割部材３Ａの変形例について説明する。
本実施形態では、風車のロータヘッド１４と翼１５の接続部分において、翼１５は、通常時にピッチ角度の調整が滞りなく行われる程度にロータヘッド１４に対して回転（揺動）できればよい。したがって、隣り合う分割部材２Ａ，３Ａ間に隙間６，７が形成されても、旋回輪軸受１の動作に影響を及ぼさない。しかし、分割部材２Ａ，３Ａの端部２ａ，３ａが例えば角形状であると、玉４が隙間６，７を通過する際、玉４及び分割部材２Ａ，３Ａに作用する単位面積当たりの負荷が大きくなる。
【００５１】
そこで、図３に示すように、分割部材２Ａ，３Ａの隙間６，７近傍、例えば分割部材２Ａ，３Ａの端部２ａ，３ａに低硬度領域８を設ける。低硬度領域８は、玉４が通過する際に、弾性変形又は塑性変形が容易な部材である。低硬度領域８は、例えば、ゴム部材を設けることによって形成したり、又は分割部材２Ａ，３Ａの金属部材に焼きを施したりしないことによって設けられる。これにより、隙間６，７近傍にて玉４及び分割部材２Ａ，３Ａに荷重が集中することを防止できる。
【００５２】
または、図４に示すように、分割部材２Ａ，３Ａの隙間６，７近傍、例えば分割部材２Ａ，３Ａの端部２ａ，３ａに凹み部分９を設けてもよい。凹み部分９は、外輪２の分割部材２Ａでは旋回輪軸受１の外周側に凹状に形成され、内輪３の分割部材３Ａでは旋回輪軸受１の内周側に凹状に形成される。その結果、図４に示すように分割部材２Ａ，３Ａが設置されると、内輪２と外輪３との間の間隔は、隙間６，７近傍で他の部分よりも広くなる。これにより、玉４が隙間６，７を通過する際に、玉４は凹み部分９に収容され、玉４及び分割部材２Ａ，３Ａに荷重が集中することがない。
【００５３】
次に、図５を参照して、外輪２及び内輪３の半径方向の位置決めが可能な形状を有する分割部材２Ａ，３Ａの変形例について説明する。
本実施形態では、隣り合う分割部材２Ａ，３Ａ間に隙間６，７が形成されるため、各分割部材２Ａ，３Ａを設置する際に、位置決めが困難になる。
【００５４】
図５に示すように、一方の分割部材２Ａの端部２ａの外周側が周方向に突出した第１突出部２ｂを有し、他方の分割部材２Ａの端部２ａの内周側が周方向に突出した第２突出部２ｃを有する。第１突出部２ｂと第２突出部２ｃの半径方向の合計長さは、分割部材２Ａの半径方向の長さと等しい。
【００５５】
そして、分割部材２Ａを設置する際、第１突出部２ｂの内周側の面と第２突出部２ｃの外周側の面とを接触させる。これにより、一方の分割部材２Ａの半径方向の位置が、他方の固定された分割部材２Ａを基準にして確実に決定される。
【００５６】
次に、図６及び図７を参照して、外輪２及び内輪３間に配置される玉４の配置について説明する。
本実施形態では、隣り合う分割部材２Ａ，３Ａ間に隙間６，７が形成されるため、翼１５のピッチ角度の調整の際、玉４が隙間６，７を通過する。隙間６，７に位置する玉４は、荷重を負担できず、隙間６，７以外に位置する残りの玉４に荷重が作用する。そこで、隙間６，７以外に位置する玉４の数をできるだけ増やして、１個当たりに作用する荷重を減らすことが望ましい。
【００５７】
玉４を周方向に平行して２列で配置する場合、一方の列の玉４と他方の列の玉４とは、旋回輪軸受１の軸方向に平行な一直線上に配置せず、軸方向に平行な直線に対して斜め方向に配置する。例えば、玉４は、図６に示すように千鳥配置される。図７では、一方の列の玉４Ａを実線で表し、他方の列の玉４Ｂを破線で示した。このとき、複数の玉４は、図６に示す保持器５の開口５ａなどによって、相互の相対的な位置が固定される。
【００５８】
隙間６，７が、旋回輪軸受１の軸方向に平行に形成されているとき、二つの玉４が旋回輪軸受１の軸方向に平行な一直線上に配置されていると、荷重を負担できない玉４が一度に二つ増えることになる。一方、本実施形態の図６のように玉４が千鳥配置されている場合は、隙間６，７に位置する玉４は、一つずつになることから、荷重を負担できない玉４の増加を抑えることができる。
【００５９】
すなわち、複数の玉４を周方向に平行に２列で配置する場合、千鳥配置することによって、玉４の一つが分割部材２Ａ，３Ａ間の隙間６，７に位置して荷重を負担しない場合でも、他の列の玉４が分割部材２Ａ，３Ａ間の隙間６，７に位置しないことから、荷重を負担できる。玉４について１個当たりの荷重の負担増加を低減できる。
【００６０】
次に、図８を参照して、旋回輪軸受１の分割部材２Ａ，３Ａの位置ずれ吸収、及び旋回輪軸受１のグリース漏れ防止について説明する。
隣り合う二つの分割部材２Ａ，３Ａ間には、図８に示すように充填部材１０が設けられてもよい。充填部材１０は、例えばゴム等の弾性を有する部材である。充填部材１０は、外輪２の隙間６では旋回輪軸受１の外周側に設けられ、内輪３の隙間７では旋回輪軸受１の内周側に設けられる。
【００６１】
充填部材１０が設けられることによって、分割部材２Ａ，３Ａが移動しにくくなり外輪２及び内輪の移動を防止できる。また、隙間６，７が外部に対して閉鎖されることから、旋回輪軸受１の内部に用いられている潤滑剤（グリース）の漏洩を防止できる。
【００６２】
なお、上記実施形態において、玉４を保持する保持器５は、環状であってもよいし、外輪２及び内輪３のように分割構造を有してもよい。保持器５が分割されている場合は、外輪２及び内輪３の分割部材２Ａ，３Ａと同様に、保持器５の分割部材ごとに交換可能となり、旋回輪軸受１の部品交換容易性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 旋回輪軸受
２ 外輪
２Ａ，３Ａ 分割部材
２ａ，３ａ 端部
２ｂ 第１突出部
２ｃ 第２突出部
３ 内輪
４，４Ａ，４Ｂ 玉（転動体）
５ 保持器
６，７ 隙間
８ 低硬度領域
９ 凹み部分
１０ 充填部材
１１ 風車
１２ タワー
１３ ナセル
１４ ロータヘッド
１５ 翼
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータヘッドとボルト結合される外輪と、
前記外輪の内側に位置し、風車翼とボルト結合される内輪と、
前記外輪と前記内輪の間に周方向に１列以上で配置される複数の転動体と、
を備え、
前記外輪及び前記内輪の少なくともいずれか一方は、複数の分割部材からなり、
隣り合う二つの前記分割部材は、互いに離隔して設けられる風車用旋回輪軸受構造。
【請求項２】
複数の前記分割部材からなる前記外輪又は前記内輪の前記分割部材は、４個以上である請求項１に記載の風車用旋回輪軸受構造。
【請求項３】
前記転動体と接触する側の前記分割部材の端部は、他部分に比べて弾性を有する、又は他部分に比べて塑性変形しやすい請求項１に記載の風車用旋回輪軸受構造。
【請求項４】
前記転動体は、周方向に平行に２列で配置され、かつ千鳥配置される請求項１に記載の風車用旋回輪軸受構造。
【請求項５】
隣り合う二つの前記分割部材は、いずれか一方の前記分割部材の端部の外周側が周方向に突出した第１突出部を有し、他方の前記分割部材の端部の内周側が周方向に突出した第２突出部を有し、前記第１突出部と前記第２突出部が接触して、前記分割部材の半径方向の位置決めがなされる請求項１に記載の風車用旋回輪軸受構造。
【請求項６】
隣り合う二つの前記分割部材間に形成された隙間を充填する弾性を有する充填部材を更に備える請求項１に記載の風車用旋回輪軸受構造。
【請求項７】
ロータヘッドとボルト結合された外輪と、前記外輪の内側に位置し、風車翼とボルト結合された内輪と、前記外輪と前記内輪の間に配置される複数の転動体とを備え、前記外輪及び前記内輪の少なくともいずれか一方は、複数の分割部材からなり、隣り合う二つの前記分割部材は、互いに離隔して設けられる風車用旋回輪軸受構造の交換方法であって、
前記外輪と前記ロータヘッドのボルト結合、又は前記内輪と前記風車翼のボルト結合を解除するステップと、
前記外輪又は前記内輪の前記分割部材を、前記ロータヘッド又は前記風車翼から取り外すステップと、
を備える風車用旋回輪軸受構造の交換方法。
【請求項８】
前記外輪又は前記内輪の前記分割部材を、前記ロータヘッド又は前記風車翼へ取り付けるステップと、
前記外輪と前記ロータヘッドとをボルト結合する、又は前記内輪と前記風車翼とをボルト結合するステップと、
を更に備える請求項７に記載の風車用旋回輪軸受構造の交換方法。
【請求項１】
ロータヘッドとボルト結合される外輪と、
前記外輪の内側に位置し、風車翼とボルト結合される内輪と、
前記外輪と前記内輪の間に周方向に１列以上で配置される複数の転動体と、
を備え、
前記外輪及び前記内輪の少なくともいずれか一方は、複数の分割部材からなり、
隣り合う二つの前記分割部材は、互いに離隔して設けられる風車用旋回輪軸受構造。
【請求項２】
複数の前記分割部材からなる前記外輪又は前記内輪の前記分割部材は、４個以上である請求項１に記載の風車用旋回輪軸受構造。
【請求項３】
前記転動体と接触する側の前記分割部材の端部は、他部分に比べて弾性を有する、又は他部分に比べて塑性変形しやすい請求項１に記載の風車用旋回輪軸受構造。
【請求項４】
前記転動体は、周方向に平行に２列で配置され、かつ千鳥配置される請求項１に記載の風車用旋回輪軸受構造。
【請求項５】
隣り合う二つの前記分割部材は、いずれか一方の前記分割部材の端部の外周側が周方向に突出した第１突出部を有し、他方の前記分割部材の端部の内周側が周方向に突出した第２突出部を有し、前記第１突出部と前記第２突出部が接触して、前記分割部材の半径方向の位置決めがなされる請求項１に記載の風車用旋回輪軸受構造。
【請求項６】
隣り合う二つの前記分割部材間に形成された隙間を充填する弾性を有する充填部材を更に備える請求項１に記載の風車用旋回輪軸受構造。
【請求項７】
ロータヘッドとボルト結合された外輪と、前記外輪の内側に位置し、風車翼とボルト結合された内輪と、前記外輪と前記内輪の間に配置される複数の転動体とを備え、前記外輪及び前記内輪の少なくともいずれか一方は、複数の分割部材からなり、隣り合う二つの前記分割部材は、互いに離隔して設けられる風車用旋回輪軸受構造の交換方法であって、
前記外輪と前記ロータヘッドのボルト結合、又は前記内輪と前記風車翼のボルト結合を解除するステップと、
前記外輪又は前記内輪の前記分割部材を、前記ロータヘッド又は前記風車翼から取り外すステップと、
を備える風車用旋回輪軸受構造の交換方法。
【請求項８】
前記外輪又は前記内輪の前記分割部材を、前記ロータヘッド又は前記風車翼へ取り付けるステップと、
前記外輪と前記ロータヘッドとをボルト結合する、又は前記内輪と前記風車翼とをボルト結合するステップと、
を更に備える請求項７に記載の風車用旋回輪軸受構造の交換方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−７６４４１（Ｐ２０１３−７６４４１Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１７００８（Ｐ２０１１−２１７００８）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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