モーターシャフトカップリングのタイプ: 完全な比較と選択ガイド

モーターカップリングが失敗する理由は、他のどの理由よりも多いのは、間違ったタイプが選択されたことです。サイズが小さすぎず、取り付けが不十分でもなく、タイプが間違っています。高速高精度サーボドライブのジョーカップリングによりバックラッシュが発生し、位置決め精度が低下します。角度のずれがあるポンプのリジッドカップリングはベアリングキラーになります。あるモーター シャフト カップリングのタイプと別のモーター シャフト カップリングの違いを理解することは学術的なものではありません。それは、ドライブトレインが何年も確実に動作するか、それとも定期的なメンテナンスの問題になるかに直接影響します。

モーターはカップリングを介して被駆動機器に接続されており、同時にトルクを伝達し、シャフトのずれを許容し、振動を吸収し、多くの場合ドライブトレインを過負荷から保護する必要があります。これらすべてを同じようにうまく行う単一の設計はありません。適切な選択は、トルクと速度の要件、取り付け時に達成できるアライメントの品質、衝撃荷重または振動の存在、およびアプリケーションがバックラッシゼロを要求するかどうかという 4 つの重なり合う要素によって決まります。

リジッドカップリング: 最高の効率、最も厳しい設置要件

2 つのシャフトが完全に位置合わせされ、動作中ずっとその位置が維持される場合、リジッド カップリングは利用可能な最高のパフォーマンスのオプションとなります。これにより、コンプライアンスがなく、屈曲によるエネルギー損失も摩耗要素もなく、機械的に固定された接続が作成されます。トルク伝達効率は100%に近づきます。

厳密な要件は、完全な位置合わせであり、平行オフセットは 0.05 mm 未満、角度誤差は通常 0.05° 未満です。これを超える偏差は、追加のラジアル荷重としてモーターおよび被駆動機器のベアリングに直接伝わり、摩耗が加速されます。リジッド カップリングは、垂直ポンプ ドライブ、工作機械スピンドル、精密位置決めシステム、および設置時にレーザー アライメントが実行され定期的に検証されるセットアップには正しい選択です。

設置後に熱膨張、フレームのたわみ、または振動によってシャフトが相互に移動する場合には、これらは適切ではありません。このような環境ではフレキシブルカップリングタイプが必要となります。

ジョー / スパイダー カップリング: 汎用ドライブ向けの信頼性の高い柔軟性

産業オートメーション、ポンプ、ファン、コンベア ドライブ全体で最も広く使用されているカップリング タイプの 1 つです。ジョーカップリングは、ポリウレタンまたはゴムのスパイダーインサートによって分離された、噛み合うジョーを備えた 2 つの金属ハブで構成されます。 スパイダーエレメントは振動を吸収し、角度のずれを最大 1° まで吸収し、ある程度の過負荷保護を提供します。 トルクスパイクが発生した場合に犠牲要素となるため。

スパイダーの材料の選択は非常に重要です。ポリウレタン製スパイダーは、より高いトルク容量と優れた耐油性を備えています。ゴム製スパイダーは振動減衰に優れ、低温環境でもより効果的に機能します。ハイトレル スパイダーは、高い動作温度で両方の要件を満たします。

1 つの制限: スパイダーには少量のバックラッシュが発生します (摩耗状態に応じて通常 0.5° ～ 1.5°)。このため、ジョー カップリングは、双方向の精度が重要なサーボ位置決めシステムには適していません。このような用途には、ダイヤフラムまたはベローズタイプが適切な選択となります。私たちの 高剛性アルミ合金ジョースパイダーカップリング 堅牢性とスパイダー交換の容易さが最も重要な産業オートメーション向けに最適化されています。

ダイヤフラムカップリング: サーボおよび高速アプリケーション向けのゼロバックラッシュ

ダイヤフラム カップリングは、1 つまたは複数の薄い金属ダイヤフラム要素を使用して、ダイヤフラムの弾性屈曲によって位置ずれを調整しながらトルクを伝達します。その結果、カップリングはねじれに対して剛性があり、角度遅れなくトルクを伝達しますが、角度と軸方向には柔軟性があり、曲げモーメントをシャフトベアリングに伝達することなくミスアライメントに対処できます。

バックラッシュがゼロでねじり剛性が高いため、ダイヤフラム カップリングがサーボ モーター ドライブの標準的な選択肢となっています。 、エンコーダ結合軸、および双方向の位置精度が譲れないシステムです。これらは潤滑を必要とせず、通常の動作では摩耗要素がなく、グリースやゴム粒子による汚染が許容されない食品加工および製薬環境でもクリーンに動作します。

シングルダイヤフラムバージョンは角度のずれのみを処理します。ダブルダイヤフラム構成は並列オフセット補償を追加し、モーターと被駆動機器間のより長いスパンに適しています。私たちの アルミニウム合金シングルおよびダブルダイヤフラムサーボカップリング カバーボアの範囲は小型サーボモーターから中型フレームACドライブにまで及び、クランプハブ構成とセットスクリューハブ構成の両方が利用可能です。

ベローズカップリング: バックラッシゼロで最大のミスアライメント補正

ベローズ カップリングは、薄壁の波形金属ベローズ (通常はステンレス鋼またはアルミニウム) を柔軟な要素として使用します。アコーディオン状の構造は、バックラッシュゼロと高いねじり剛性を維持しながら、角度、平行、軸方向のミスアライメントに同時に対応でき、多くの場合、ダイヤフラムカップリングよりも広い角度範囲で対応できます。

これらは、ステッピング モーター ドライブ、光学式エンコーダー接続、および回転の遊びによって測定誤差が生じる計測アプリケーションに推奨されるソリューションです。ベローズ構造は高トルク衝撃荷重に敏感であるため、負荷がかかった状態での突然の始動や反転が発生するドライブトレイン セグメントには使用されません。アプリケーションには、CNC 回転軸、レーザー位置決めシステム、研究室自動化装置などがあります。

アルミニウム合金製のクランプタイプのベローズカップリングは、ミスアライメント耐性と取り付けの容易さを最適に組み合わせています。ステンレス鋼のバリエーションは、腐食環境や動作温度がアルミニウム合金の範囲を超える場合に選択されます。私たちの 精密ベローズカップリング範囲 アルミニウム合金とステンレス鋼のクランプと止めネジの両方のバージョンが含まれています。

オールダム（クロススライダー）カップリング：平行オフセットのスペシャリスト

ドライブシャフトとドリブンシャフトが平行だがオフセットしている場合（スペースに制約のあるギアボックス配置では一般的）、オルダムカップリングは問題をきれいに解決します。スリーピース構造: タング スロットを備えた 2 つのハブと、両軸でスライドするフローティング センター ディスク。 カップリングは平行オフセットに関係なく等速度でトルクを伝達します。 これは、大きなミスアライメント角度で速度リップルを引き起こす可能性のあるジョーカップリングとは区別されます。

センターディスクは通常、アセタール (デルリン) で作られており、自己潤滑性はありますが、トルク容量が制限されます。高トルクタイプでは、PTFE コーティングされた滑り面を備えたアルミニウム センター ディスクを使用します。オルダム カップリングは、ベアリング ハウジングの公差の積み重ねによって平行オフセットが生じるステッピング モーター ドライブ、リニア アクチュエーター、およびポンプ ドライブで使用されます。私たちの クロススライダー オルダムカップリングシリーズ 標準構成と高トルク構成の両方に対応します。

ギアカップリング: ミスアライメントを許容する強力なトルク

数百キロワット以上の高出力モーター接続の場合、ギア カップリングが業界標準です。クラウン付き (ドラム型) ギアの歯が内側と外側のハブの間で噛み合い、その歯形により角度および平行のずれが許容されながら、非常に高いトルクが伝達されます。 ギアカップリングは最大 1.5° の角度ずれと最大 0.5 mm の平行オフセットに対応します 設計にもよりますが、トルク密度 (単位重量およびサイズあたりのトルク) は、フレキシブル カップリング タイプの中で比類のないものです。

定期的な潤滑（グリースまたはオイルバス）が必要であり、メンテナンス作業が追加されますが、ほとんどの産業用設備では簡単です。圧延機駆動装置、大型遠心ポンプ駆動装置、クレーン昇降機構などに標準装備されています。当社の全ラインナップをご覧ください 重工業用駆動システム用ドラムギアカップリング 、ワイドタイプ GICL、ナロータイプ GIICL、およびロングスパン用途向けの中間シャフト バリエーションを含みます。

フレキシブルエレメントカップリング: タイヤ、ジョーピン、チェーン、サーペンタインスプリング

上記の主なカテゴリを超えて、いくつかのカップリング タイプがモーター シャフト アプリケーションの特定の分野に役立ちます。

• タイヤカップリング: 柔軟なゴム製タイヤエレメントにより、非常に高いミスアライメント耐性と優れた防振性が実現します。船舶の推進、ポンプ駆動など、振動伝達を最小限に抑える必要があるあらゆる場所で使用されます。私たちの タイヤカップリング範囲 UL タイプとオメガ形状の両方の構成が含まれており、高い柔軟性と大きな補償容量を実現します。
• 弾性ピン（ピンブッシュ）カップリング： ナイロンブッシュピンはクッション性と適度なミスアライメント補正を提供しながらトルクを伝達します。プロセス産業における電動モーターとポンプの接続に関する標準。私たちの LTおよびLXシリーズ弾性ピンカップリング 広いトルク範囲をカバーし、駆動とブレーキを組み合わせた用途向けのブレーキホイールのバリエーションも含まれています。
• チェーンカップリング: 2本撚りローラーチェーンは2つのスプロケットハブを連結します。シンプルでコスト効率が高く、角度方向と平行方向の両方のシャフトのミスアライメントに対応できます。メンテナンスが容易な中速度、中トルクのモータードライブに適しています。
• サーペンタイン スプリング カップリング: 硬化鋼製のスプリング要素が城郭状のハブと連動し、高いトルク容量を備えたねじれに対する柔軟性を提供します。ばね要素が複数の接触点に荷重を分散するため、優れた衝撃吸収性と長寿命が得られます。重鉱、製鉄所、軍用車両の駆動システムで使用されます。

適切なモーターシャフトカップリングタイプの選択方法

選択プロセスは論理的な決定ツリーに従います。これらの基準を順番に検討してください。

1. トルクとサービスファクター: 突入、衝撃、過負荷条件を含むピークトルクを計算します。適切なサービス係数を掛けます (アプリケーションに応じて 1.25 ～ 2.5)。必要なサイズ範囲でこの要件を満たすことができるカップリング タイプの候補リストを作成します。
2. アライメントの品質: 設置時に正確なレーザー位置合わせが実行され、動作中に維持される場合は、リジッドまたはダイヤフラム タイプが有効です。アライメントがおおよその場合、または動作中にずれることがある場合は、予想されるずれに対して定格を備えたフレキシブル タイプを選択してください。
3. バックラッシ許容値: サーボ、ステッパー、およびエンコーダーに結合された軸には、ゼロ バックラッシュ (ダイヤフラム、ベローズ、またはビーム カップリング) が必要です。汎用ドライブは、ジョーカップリングのバックラッシュを問題なく許容します。
4. 振動と衝撃: 高い衝撃荷重には、ジョー、タイヤ、蛇行バネなどのエラストマーまたはバネ要素を備えたカップリングが必要です。高周波振動絶縁には、ねじり方向と曲げ方向の両方に対するコンプライアンスが必要です。
5. 動作環境： 温度、汚染、化学薬品への曝露により、材料の選択肢が狭まります。腐食環境用のステンレス鋼。クリーンルームや食品加工向けの無給油設計。レビューしてください カップリング設計の利点の概要 さらなるガイダンスについては、さまざまな動作環境にわたる。

タイプを確認したら、穴径と公差、ハブ長さ、外径クリアランス、定格速度の寸法を選択します。完全に相談してください CNRSKカップリング製品カタログ モーター シャフト接続に適したモデル シリーズとサイズを特定します。