オルダムカップリングとは
オルダムカップリング (英: Oldham coupling) とは、2つの軸を結合して回転を伝達する機械要素であるカップリング (軸継手) の一種です。
2つの軸にそれぞれ固定されたハブ部の間に樹脂または金属のスライド部が入っており、これがスライドすることによって偏心や偏角を吸収します。また、様々な種類が存在するカップリングの中で、リジッドカップリングに並んで低コストである点もメリットです。
オルダムカップリングの使用用途
カップリングは、モータや回転シリンダーなどの駆動軸と従動軸を、軸間の偏心や偏角、エンドプレイのミスアライメントが発生する箇所や軸の径が異なる場合でも軸同士をつなぎ動力を伝達させるときに使用します。
ミスアライメントの許容範囲が比較的大きく、低コストのため、一般的な機械で広く採用されています。
1. インダクションモータの駆動軸接続
バックラッシがあるため回転の位置決め精度は低く、サーボモーターやステッピングモーターなど高精度回転制御の接続には不向きです。インダクションモータを使用する場合や一定方向回転のみの使用部位での軸継手として多く採用されます。
2. 複数治具などの段替え部
オルダムカップリングのスライド部分は、はめ込みのみで容易に分解、交換可能のため、駆動軸と従動軸の分離、再接続も容易です。複数の治具などを段替えがある場合に、駆動部は固定で段替え時に各治具の従動軸と駆動軸の分離、接続して使用する用途などに利用されます。
また、メンテナンス時などの駆動源の一時的な切り離しなどでも活用されます。
オルダムカップリングの原理
図1. オルダムカップリングの構造
オルダムカップリングの構造は、両側に設けられた2つのハブと、ハブの間に設置するスペーサの3つの部品です。スペーサには、一面に直線状のスライド溝が設けられており、反対面に軸心方向からみて直交したスライド溝があります。
ハブにはスペーサの溝巾に合わせた凸部があります。この凸部とスペーサのスライド溝をはめ合わせることで、2つハブとスペーサは軸心方向から見て十字方向に自在にスライドする構造です。
オルダムカップリングの特徴
オルダムカップリングは、2つのハブのスライド移動により、偏心のズレを吸収し、偏角はスライド部の傾きによって吸収するため、比較的大きなミスアライメントも許容可能です。ただし、ハブ部とスライド部に設けられた溝のクリアランスによってバックラッシが発生するので、高精度の位置決めが要求される場合や正逆回転を繰り返す用途には不向きです。
オルダムカップリングの種類
オルダムカップリングのハブ部は、アルミ合金 (ジュラルミン) やステンレス、炭素鋼などが使用されます。スペーサは摺動部の摩擦低減のため、ポリアセタール、ジュラコン、PEEKなど潤滑性のある樹脂が使用された物が多いです。
スペーサの材質にはアルミ青銅や銅合金を使用し、高剛性や高トルクに対応したタイプもあります。
オルダムカップリングのその他情報
1. メンテナンス性
スライド部は摺動によって摩耗するため、高速回転での使用や長期間使用する場合は、スペーサの交換が必要です。また、スペーサはその形状から溝部に応力集中が起こりやすく、衝撃負荷が加わると破損する恐れがあります。
ハブ部を軸に固定していない状態の場合、いつでも取り外し分解することができるので、メンテナンスしやすくなっています。
2. 軸の固定方法
図2. 軸との固定方法
軸との固定方法は、クランピング方式とねじ止め方式の2種類です。ねじ止め方式では、キー溝を併用したタイプもあります。
参考文献
https://jp.misumi-ec.com/tech-info/categories/machine_design/md05/d0011.html#sec3
https://mighty-corp.co.jp/tag/
https://www.nbk1560.com/resources/coupling/article/couplicon-about/