ジョーフレックスカップリング

ジョーフレックスカップリングとは

ジョーフレックスカップリング (英: Flexible Jaw Couplings) とは、フレックスカップリングの一種です。

カップリング (軸継手) は、駆動軸と従動軸を連結し動力伝達する機械要素で、フレックスカップリングとリジットカップリングがあります。フレックスカップリングは、駆動軸と従動軸の芯ずれを吸収し、ミスアライメントの低減が可能です。

一方で、リジットカップリングはゼロバックラッシュで効率的な動力伝達が特徴です。ジョーフレックスカップリングは、回転による振動や衝撃吸収性に優れており、取り付け・取り外しが容易となります。

ジョーフレックスカップリングの使用用途

図1. ジョーフレックスカップリングの使用例

ジョーフレックスカップリングは、一般的に機械の振動・衝撃が大きな機械の軸継手として使用されています。特に、振動や芯ずれの吸収に優れ、高速回転や高トルク対応が必要な場合の、インダクションモーター用軸継手などに有用です。

ジョーフレックスカップリングのようにスリーブ付きタイプは、メンテナンス性が高いです。スリーブを取り外すことで、駆動軸と従動軸を移動させずに、分解と組み立てが可能となります。

そのため、ポンプ、コンプレッサ、送風機、工作機械や包装機械、ロボット、などの軸継手としても使用されています。

ジョーフレックスカップリングの原理

図2. 芯ずれ (ミスアライメント)

カップリングの重要な役割は、以下の4つです。

• 駆動軸から従動軸へ動力の伝達
• 駆動軸と従動軸の取り付け誤差の吸収
• 駆動軸の振動を吸収し周囲の機器に伝播させない
• 駆動軸から熱を従動軸へ伝達しない

特にジョーフレックスカップリングは、上記の2、3項に優れたカップリングです。フレキシブル性を持たせるために、スリーブ (またはスパイダー、インシアスパイダー) を料軸間に挟み込み結合した構造となっています。

これにより、駆動軸と従動軸のある程度の芯ずれ (偏心、偏角、軸方向変位など) を許容し、フレキシブル性で振動や衝撃を吸収し安定した回転を維持します。また、駆動軸と従動軸の芯ずれを許容できるため、部品それぞれの加工精度をある程度下げることが可能です。その結果、製作コストも抑えられ、機械の組み立て調整が容易になります。

なお、ジョーフレックスカップリングをモーターの結合に使用する場合は、運転によるモーターの発をカップリングがある程度遮蔽します。

ジョーフレックスカップリングの種類

図3. ジョーフレックスカップリングの種類

ジョーフレックスカップリングは、構造やスリーブの形状や材質によって複数の種類があります。

1.  構造による分類

ジョーフレックスカップリングの基本的な構造は、軸と締結するハブが駆動軸と従動軸側に各1個ずつあり、ハブ間に緩衝材を挟み込み両軸を結合します。

緩衝材の形状の違いで、スリーブ形、スパイダー形、インシアスパイダー形の3種類があります。インシアスパイダー形は、インシアスパイダー外側に保護のためのリテイナを取り付けます。　

2.  材質による分類

ジョーフレックスカップリングの一般的な材質は、下表のとおりです。

材質
ハブ	スリーブ、スパイダー、インシアスパイダー	リテイナ
アルミニウム合金 (A2017など)	ニトリルゴム (NBR)	オーステナイト系ステンレス (SUS347など)
オーステナイト系ステンレス (SUS303など)	ポリウレタン (PU)
機械構造用炭素鋼 (S45Cなど)	銅合金

 

ハブの材質は、腐食環境などの使用環境により選定します。緩衝材のスリーブやスパーダーは、材質により特性が異なり、使用温度環境や衝撃の適合性に応じて選定します。

項目	緩衝材 (スリーブ、スパイダー、インシアスパイダー) 材質
	ニトリルゴム (NBR)	ポリウレタン (PU)	銅合金
フレキシビリティ (柔軟性)	◎	〇	–
耐衝撃性	◎	〇	–
耐油性	〇	〇	◎
耐薬品性	◎	〇	〇
使用温度範囲	約-40～100℃	約-34～70℃	約-40～232℃
偏心 (許容平行誤差)	◎	◎	–
偏角 (許容角度誤差)	◎	◎	–

 

ニトリルゴムは耐衝撃性に優れていますが、ウレタンと比べると耐薬品性が劣り、ニトリルはウレタンと比べて若干使用温度範囲が広いです。銅合金は、特に低速回転での高トルクに適しています。

参考文献
https://www.tsubakimoto.jp/power-transmission/shaft-coupling/plastic-rubber/jaw-flex/l/
https://www.mekasys.jp/series/detail/id/RS_0166