軸継手とは
軸継手 (英: Shaft coupling) とは、カップリングやジョイントとも呼ばれ、軸と軸を接続する部品の総称です。
主に機械側 (従動側) の間に軸継手を接続してモーターから与えられた駆動力をスムーズに伝えます。
たわみ軸継手は軸継手の中で一般的に多く使われており、軸のずれに許容範囲を持たせて振動を吸収します。たわみ性があると軸受にかかる負荷を低減したり、装置に与える衝撃や振動を吸収可能です。
軸継手の使用用途
軸継手は駆動や従動の伝達機構を使う機器に広く用いられています。例えばポンプやブロア、攪拌機などの回転機では、モーター (駆動側) とインペラ側シャフト (従動側) を繋ぐ箇所に使用され、動力伝達を行います。
1. たわみ軸継手
ミスアライメントが出やすい機器や振動が比較的大きな機器に使用可能です。フランジとボルトの間にあるブッシュで振動を吸収します。
2. 固定軸継手
伝達容量を多く取りたい機器によく使用されます。
軸継手の原理
駆動側と従動側のシャフトにそれぞれ取付継手同士をボルトで固定して、回転動力を伝達します。シャフトと軸継手の固定方法には複数あり、キー材とセットボルトを使用したり、焼き嵌めの嵌め合いで固定します。
1. たわみ軸継手
ボルトで固定する場所ごとにゴムなどで作られたブッシュをはめ込みます。軸の振れ、振動、ミスアライメントなどを吸収し、スムーズに動力を伝達します。経年劣化によりひび割れなどを引き起こすと柔軟性が失われ、十分に振動を吸収できません。したがって定期的な点検や交換が重要です。
2. 固定軸継手
ボルトで固定され、ミスアライメントがないように芯出し調整をする必要があります。ブッシュがなく動力伝達にロスがないため、大きな動力を伝達する場面で活躍します。
軸継手の種類
軸継手の種類にはたわみ軸継手や固定軸継手以外にも、自在軸継手やオルダム軸継手もあり、軸継手を使用する場合には機器の仕様に合わせた選定が重要です。
1. たわみ軸継手
たわみ軸継手の広く使用されている構造には2種類あり、マフカップリングとフランジ形です。マフカップリングは結合する軸2つの外周に共通の筒形のボスをかぶせています。フランジ形はフランジを両側の軸端に挿入してリーマボルトで締めて連結可能です。
2. 固定軸継手
固定軸継手の種類は、フランジ形たわみ軸継手、積層板ばね軸継手、チェーン軸継手、歯車形軸継手、ゴム軸継手などに分けられます。
3. 自在軸継手
連結した2軸の芯ずれ量が大きいときや2軸が交わる際に用います。自在軸継手には2種類あり、等速形と不等速形です。
4. オルダム軸継手
連結した2軸が平行で、2軸の軸心のずれ量が小さいときに使います。
軸継手の構造
軸継手の構造はリジッド形、金属スリット形、金属コイルばね形、マグネット形、ピン・ブッシュ形、ディスク形、高減衰性能積層ゴム形、ジョー形、樹脂ベローズ形など数多くあります。そのため用途や特徴に合わせて選択する必要があります。
軸継手の選び方
1. フランジ形たわみ軸継手
幅広く用いられている構造です。両側の軸端に入れるフランジをつなぐボルトの片端にゴム製ブッシュをはめ、圧縮強さでトルクを伝えます。ゴムの可撓性によって軸心の偏角に対応しやすいです。
2. 積層板ばね軸継手
継手フランジを積層板ばねで連結します。積層板ばねでトルクを伝え、軸芯ずれと角度ずれに可撓性によって対応可能です。
3. チェーン軸継手
連結する2軸に付けるハブ外周に同じ歯数のスプロケットを設置して2列1本のチェーンでつなぎます。あまり可撓性を大きく作れません。
4. 歯車形軸継手
連結する2軸に付ける内筒にある外歯と連結フランジのボス部外筒にある内歯をかみ合わせ、大きいトルクを伝えます。
5. ゴム軸継手
フランジ形たわみ軸継手よりゴムを全面的に使用します。ゴム弾性体で軸継手本体を結合し、各方向の軸芯ずれに対応可能です。
参考文献
https://www.nbk1560.com/resources/coupling/article/powertransmission-about/
https://www.mikipulley.co.jp/JP/Products/FlexibleCouplings/about.html