カップリングの基礎

カップリングとは、2つの軸、または軸と回転部品を連結し、運動や動力の伝達時に共に回転し、通常の状況では分離しない装置です。また、連結部品に過度の負荷がかからないようにする安全装置としても使用され、過負荷保護の役割を果たします。

カップリングの簡単な説明

カップリングはカップリングとも呼ばれ、異なる機構における駆動軸と従動軸をしっかりと接続し、一緒に回転させて運動とトルクを伝達するための機械部品です。また、シャフトと他の部品（ギア、プーリーなど）を接続するために使用されることもあります。多くの場合、2つの半分で構成され、キーまたはタイトフィットで接続され、シャフトの両端に固定され、その後何らかの方法で接続されます。カップリングは、製造および設置の不正確さ、動作中の変形、熱膨張などによる2つのシャフト間のオフセット（軸方向オフセット、ラジアルオフセット、角度オフセット、または複合オフセットを含む）を補正するだけでなく、衝撃を緩和し、振動を吸収することもできます。

一般的に使用されているカップリングのほとんどは標準化または規格化されています。一般的には、カップリングの種類を正しく選択し、モデルとサイズを決定するだけで済みます。必要に応じて、脆弱な弱リンクの耐荷重を確認・計算することができます。また、速度が高い場合は、外縁の遠心力と弾性体の変形を検証し、バランスチェックを行う必要があります。

カップリングタイプ

カップリングは、リジッド カップリングとフレキシブル カップリングの 2 つのカテゴリに分けられます。

リジッドカップリングは、2軸の相対変位を緩衝・補正する能力がなく、2軸の厳密な位置合わせが必要です。しかし、このタイプのカップリングは構造がシンプルで製造コストが低く、組み立てとメンテナンスが容易で、2軸の高精度な位置合わせと大きなトルク伝達を保証できるため、広く使用されています。一般的に使用されるカップリングには、フランジカップリング、スリーブカップリング、クランプカップリングなどがあります。

フレキシブルカップリングは、弾性要素のないフレキシブルカップリングと弾性要素のあるフレキシブルカップリングに分けられます。前者は、2軸の相対変位を補正する機能のみを有し、振動を緩衝・低減することはできません。一般的なものには、スライダカップリング、ギアカップリング、ユニバーサルカップリング、チェーンカップリングなどがあります。後者は弾性要素を含んでいます。2軸の相対変位を補正する機能に加えて、緩衝効果と振動低減効果もあります。ただし、弾性要素の強度制限により、伝達トルクは一般に弾性要素のないフレキシブルカップリングほど良好ではありません。一般的なものには、弾性スリーブピンカップリング、弾性ピンカップリング、プラムブロッサムカップリング、タイヤカップリング、サーペンタインスプリングカップリング、リーフカップリングなどがあります。

カップリング性能要件

さまざまな動作条件に応じて、カップリングには次の性能が必要です。

（1）可動性。カップリングの可動性とは、2つの回転部品の相対変位を補償する能力を指します。接続部品間の製造誤差や設置誤差、運転中の温度変化、荷重による変形といった要因により、可動性に対する要件が提示されます。可動性能は、回転部品間の相対変位によって生じるシャフト、ベアリング、カップリングなどの部品間の追加荷重を補償または軽減します。

（２）緩衝作用。負荷が頻繁に始動される場合や作業負荷が変化する場合には、カップリングには緩衝作用および振動低減作用を有する弾性要素が備えられており、原動機および作業機械を損傷から、または損傷なく保護する必要がある。

（３）十分な強度と耐用年数を備え、安全で信頼性が高い。

（４）構造がシンプルで設置・メンテナンスが容易。

カップリングタイプの選択

カップリングタイプを選択する際には、以下の項目を考慮する必要があります。

① 要求されるトルクの大きさや性質、緩衝機能や振動低減機能の要件、共振の発生の有無。

②製造・組立誤差、軸荷重・熱膨張変形、部品間の相対移動などにより生じる２つの軸の相対変位。

③ 組立、調整、保守に必要な作業スペースを確保するための許容外形寸法と取付方法。大型カップリングの場合、軸が軸方向に移動することなく分解・組立が可能でなければならない。

さらに、作業環境、耐用年数、潤滑、シール、経済性なども考慮し、さまざまなカップリングの特性を参照して適切なカップリングタイプを選択する必要があります。