パワーロックとは
パワーロックとは、主に軸とボスを締結させるための摩擦式締結具です。
パワーロックでは摩擦力を得るために、くさびの原理が使われており、ボルトの締め込みだけで2つの部品をノンバックラッシで締結可能なのが特徴です。バックラッシとは、歯車の噛み合いによる遊びであり、ノンバックラッシは歯車の遊びがないことをいいます。
パワーロックの使用用途
パワーロックの使用用途は、様々な産業用機械の回転軸とプーリ、歯車と言った機械要素同士の締結です。また、半導体製造デバイス、食品加工マシン等にも汎用されています。摩耗式の締結デバイスという特徴を活かして搬送や包装、印刷機械と言った分野で主に使用されています。
これら使用部位においては、プーリ及びスプロケットと言ったパワートレインの最終位置決め等、その位相レベルをボルト1本だけで調整できます。さらに、回転部品の側面から調整できるため、スペースも少なく設計することが可能です。また、クリーンルームでのニーズにも応える耐環境シリーズも揃っています。
パワーロックの原理
パワーロックは摩擦力によって2つの部品を締結しますが、摩擦力はくさびの原理を応用して得ています。パワーロックにはダブルテーパタイプと、シングルテーパタイプの2つがあります。ダブルテーパタイプは、2つのテーパによって摩擦力をえる方式です。
締結ボルトを締め付けると、テーパリングAとテーパリングBが近接して、それぞれテーパー形状で接しているアウターレースとインナーレースを押し広げます。アウターレースやインナーレースは軸部品やハウジング部品との接触部に高い面圧を生じ、摩擦力が発生します。
シングルテーパタイプは1つのテーパで摩擦力を得る方式です。締結ボルトを締め込むと、テーパ面で接するアウターリングとインナーリングが締結ボルトによって内外径に広がろうとするため、軸部品とハウジング部品との間に摩擦力が生じます。
中には、パスカルの原理を応用したハイドロ油圧方式もあります。ハイドロ式ではスリーブの内部に封入された圧力媒体に対して、ねじによって加圧、圧縮し、軸部品とハウジング部品の間に摩擦力を発生させます。
パワーロックの特徴
パワーロックのようなくさびを利用したの摩擦締結具の特徴は、安価で汎用性が良好であることです。一方で取付けや取外しの作業に手間や時間を要します。
ハイドロ油圧方式は、くさびメカ方式に比べると若干高価になりますが、メンテナンス性に大変良く、その取り付けや取り外しの容易さや迅速かつ高精度であることもハイドロ油圧方式のメリットです。くさびメカ方式は、比較的小型でも高いトルクまで対応可能です。
取り付け部分の加工公差も比較的大きく、キー溝などがある場合でも使用できますが、ねじをたくさん使うため、取り外しに多くの時間を要したり、ネジの締め忘れにも注意しなければなりません。これに対して、ハイドロ油圧方式は、取り付け取り外しが楽で、精度も高く、コスト面を度外視すればメカ式よりも優秀です。
パワーロックのその他情報
1. パワーロックの締め付けトルク
パワーロックは軸との摩擦によってトルクを伝達するので、締め付けが弱い場合、規定の伝達トルクが出ません。規定の伝達トルクを発揮するには、締め付けボルトの締め付けトルクと、軸の寸法公差を管理する必要があります。
ボルトの締め付けトルクはメーカーの技術資料に記載されていますが、軸径20 mmで11.1～18.4 Nmとなっており、型式毎に異なります。この時の伝達トルクが61.7～62.7 Nmです。軸の寸法公差は、φ38以下でｈ6、φ40以上でｈ8が推奨されており、寸法が小さすぎる場合は伝達トルクが小さくなります。逆に大きすぎると取付ができなくなるため注意が必要です。
ボルトの締め付けは対角で少しずつ締めていき、締め込みが均一になるようにしていきます。最後にトルクレンチを規定のトルクに設定し、全ボルトを締めこみます。これにより過剰締め込みを防止することが可能です。
パワーロックは1つの軸に複数取り付けることができますが、伝達トルクは単純に数量に比例しないことに注意が必要です。メーカー資料では、2個で1.55倍、3個で1.85倍とされています。
2. パワーロックの外し方
パワーロックを外す時には、加圧ボルトを緩めてくさびによる締め付けを開放します。ただし、締め付け期間が長いものは固着している場合があり、ボルトを緩めただけでは外れないことがあります。この時、加圧ボルト穴の横にある抜きタップにボルトをねじ込み、締め付け具を強制的に引きはがします。
また、取外しの際はパワーロックに荷重やトルクがかかっていないことを確認しなければなりません。取外しの最中にパワーロックが飛び出したり回転するなど、大きな事故になる場合があります。
参考文献
https://www.tsubakimoto.jp/power-transmission/shaft-hub-locking/friction/power-lock/
https://www.mikipulley.co.jp/JP/Products/ETPBushingsAndPOSILOCK/about.html
https://kikaikumitate.com/post-4321/