技術記事
セメント工場の低速コンベヤ：ローラーチェーンカップリングとギヤカップリングの選び方
クリンカのパンコンベヤやバケットコンベヤの減速機出力側では、カップリングはゆっくり回りながら大きなトルクを伝え、高温で研磨性の粉じんの中に置かれ、負荷をかけたままの起動やときどき起きるチェーンのかみ込みにも耐えなければなりません。セメント工場ではこの位置にローラーチェーンカップリングもギヤカップリングも使われており、どちらも使えます。どちらを選ぶかは、トルクと衝撃、回転方向、取付スペース、そして工場が実際にどれだけ保守に手をかけられるかで決まります。
二つのカップリングのトルクの伝え方
ローラーチェーンカップリングは、二つのスプロケットハブを2列ローラーチェーンで巻いたもので、通常はグリースを保持し粉じんを防ぐカバーの中に収められています。トルクはスプロケットの歯からチェーンのローラーを通って伝わり、チェーンとスプロケットのすき間によって、わずかな角度ずれと平行ずれを吸収できます。
ギヤカップリングは、クラウニングした外歯を持つハブと、内歯を持つスリーブがかみ合う構造で、密封されてグリースが充てんされています。多くの歯が同時に荷重を分担するため、同じ外径でより大きなトルクを伝えられ、クラウニング歯によってハブがスリーブ内で傾けるので、角度ずれ、平行ずれ、軸方向の変位の吸収能力はローラーチェーンカップリングより大きくなります。
| 項目 | ローラーチェーンカップリング | ギヤカップリング |
|---|---|---|
| 同じ外径でのトルク | 中程度 | 大きい |
| ミスアライメント吸収能力 | 小さい | より大きい（軸方向の変位も含む） |
| バックラッシ | はっきりあり、チェーンの摩耗とともに増える | 小さい |
| 正逆転と大きな衝撃 | 推奨しない | より適している |
| 分解 | チェーンを外すだけで、軸は動かさない | スリーブを後ろへずらすため、軸方向のスペースが必要 |
| 潤滑 | カバー内のグリース、チェーン摩耗の点検が必要 | 密封グリース、定期的な給脂 |
低速のクリンカコンベヤがカップリングに求めるもの
減速機出力側は低速・大トルクで、コンベヤは通常負荷をかけたまま起動するため、起動のたびにカップリングには運転トルクを大きく上回る起動トルク（ブレークアウェイトルク）がかかります。バケットやパンが引っかかるチェーンのかみ込みがときどき起きると、通常運転では見られないほどのピークトルクが加わります。
クリンカの粉じんは細かく研磨性が高く、高温のコンベヤの周辺は温度も高くなります。チェーンや歯面に入り込んだ粉じんはグリースを研磨ペーストに変え、熱はグリースとシールの劣化を早めます。どちらのカップリングもカバーやシールが密閉を保っていて初めて持ちこたえられます。高温のクリンカの近くでは樹脂製カバーのローラーチェーンカップリングは不向きなので、金属製カバーと耐熱シールを指定してください。
回転方向も重要です。一方向にしか運転しないコンベヤはローラーチェーンカップリングに向いていますが、かみ込みを外すために逆転させるコンベヤでは両方向でバックラッシが詰まり、チェーンのローラーとスプロケットの歯がたたかれます。
保守の比較
ローラーチェーンカップリングには、カバー内のグリース、密閉されたカバーシール、チェーン摩耗の定期点検が必要です。チェーンが伸び、スプロケットの歯が摩耗するとバックラッシが増え、起動時にカップリングが打音を出すようになります。一方のハブをもう一方に対して前後に揺すってバックラッシを確認し、そうなる前にチェーンを交換し、歯が鉤状に摩耗していればスプロケットも交換してください。
ギヤカップリングには、健全なシールと、メーカーが定める間隔での新しいグリースの補給が必要で、高温で粉じんの多い場所では間隔を短くします。シールが傷むと粉じんと熱でグリースが乾き、歯面が急速に摩耗するので、シール部のグリースのにじみや粉じんは見た目の問題ではなく警告のサインです。
要するに、ローラーチェーンカップリングは点検しやすく、新しいチェーンで状態の大半が戻るので更新費用も安く済みます。一方、シールが良好なギヤカップリングは手をかける頻度が少ないものの、歯が摩耗すると費用がかさみます。どちらのカップリングでも騒音や振動の増加は、バックラッシの確認と合わせれば有力な手がかりになりますが、それだけで摩耗の程度はわかりません。
どちらを選ぶか
駆動が一方向で、衝撃が中程度でまれ、必要なサイズを収める半径方向のスペースがあり、分解の速さと予備品の安さを重視するなら、ローラーチェーンカップリングを選びます。典型的な工況の例として、正転のみで運転し、負荷をかけたまま起動するもののかみ込みはまれなクリンカのパンコンベヤであれば、妥当なサービスファクタで選定したカバー付きのローラーチェーンカップリングは合理的で経済的な選択です。
次のいずれかに当てはまる場合は、ギヤカップリングを選んでください。一つでも当てはまれば、その位置にローラーチェーンカップリングは向きません。
- 通常運転でも、かみ込みを外すためでも、駆動が逆転する。
- かみ込みなどの大きな衝撃が頻繁で、運転トルクをはるかに超えるピークトルクが日常的にかかる。
- スペースが限られ、より小さな外径にトルクを収める必要がある。
- 減速機とヘッドシャフトの間のミスアライメントや軸方向の変位が、ローラーチェーンカップリングの吸収できる範囲を超える。
どちらのカップリングも衝撃を吸収しないので、かみ込みが頻繁ならコンベヤ側で原因を直し、スリップトルクまたは作動トルクを負荷起動時の起動トルク（ブレークアウェイトルク）より高く、カップリングの許容ピークトルクより低く設定したトルクリミッタを検討してください。どちらのタイプも、モータの定格トルクだけでなく、実際のピークトルクに適切なサービスファクタを掛けて選定します。当社のローラーチェーンカップリングにはGL（GL1–GL15）とKC（KC3812–KC40028）シリーズ、ギヤカップリングにはCL（CL1–CL19）とCLZ（CLZ1–CLZ19）シリーズがあり、ギヤカップリングはシリーズ全体で軸穴径18–560 mmをカバーします。定格値はサイズによって異なります。
現場での置き換え：一方から他方へ替えるとき
駆動の更新時や、一方のタイプが壊れ続けるときに、ローラーチェーンカップリングをギヤカップリングに、あるいはその逆に替えることはよくあります。二つのタイプは全長、ハブ長、外径が同じになることはまれなので、同じ寸法で収まると決めつけず、発注前に取付状態を確認してください。
- 減速機出力軸とコンベヤのヘッドシャフト両方の軸径、キー溝、はめあい。
- 軸のはめあい長さに対するハブ長と、新しいカップリングが必要とする軸端間の距離。
- ガード、フレーム部材、減速機ハウジングとの外径のすき間。
- ギヤカップリングのスリーブを後ろへずらす軸方向のスペース、またはローラーチェーンカップリングのカバーとチェーンを外すスペース。
- 新しいカップリングのトルク、回転速度、ミスアライメントの定格値と実際の使用条件との比較。
軸端間の距離が新しいカップリングに合わない場合は、減速機を動かすより、ハブ長の異なるサイズを選ぶか特注ハブを作るほうが通常は簡単です。当社はサイズを選ぶ前にトルク、回転速度、軸径、キー溝、サービスファクタ、ミスアライメント、使用環境を確認し、図面、または旧品の写真と実測寸法から交換品を製作できます。
FAQ
ローラーチェーンカップリングはギヤカップリングより安いですか？
通常は購入時も予備品も安く済みます。摩耗したチェーンだけを交換できるからです。ただし長い目で見ると使用条件次第で、正逆転や衝撃の大きい駆動では、チェーンとスプロケットを頻繁に交換するローラーチェーンカップリングのほうが結局高くつくこともあります。
ローラーチェーンカップリングはカバーなしで運転できますか？
セメント工場ではできません。カバーがないとグリースが飛び散り、クリンカの粉じんが直接チェーンに入るので、摩耗が急速に進みます。
ギヤカップリングのほうがミスアライメントに強いのですか？
一般的にはそうです。クラウニング歯のおかげで、軸方向の変位にもよく対応します。それでも、どちらのカップリングもミスアライメントの限界近くで運転すれば寿命が縮むので、カップリングの吸収能力に頼らず、きちんと芯出ししてください。
クリンカコンベヤやセメント工場のほかの低速駆動でこの二つのどちらにするか迷っているなら、回転方向、かみ込みの頻度、使えるスペースから考え、実際のピークトルクに対してサイズを選んでください。標準サイズは最短10日で出荷でき、旧品の複製は最短20日で、ミルシート（材料証明書）と寸法検査成績書を製品と一緒にお付けできます。図面を送って見積もりを依頼する際に軸径とモータ・減速機のデータを添えていただければ、タイプとサイズをご提案します。
選定または既設品交換の技術確認が必要ですか？
出力、回転数、軸径、キー溝、取付寸法、図面または既設品写真をお送りください。使用条件を確認してから型式と見積を検討します。