技術記事
港湾クレーン走行装置のピンギヤカップリング：ピンだけ交換か、カップリング全体を交換か
レール式コンテナ門形クレーンや岸壁クレーン（STSクレーン）では、走行装置が1直を通して起動、停止、正逆転を繰り返し、そのピンギヤカップリングはまとめて摩耗する傾向があります。最初のいくつかの駆動部で打音が出始めたら、駆動部ごとに新しいナイロンピンで足りるのか、カップリング全体を替えるべきかを判断し、そのうえで不要な部品を抱え込まずに全クレーン分を手配しなければなりません。ここでは、摩耗の判断と記録の方法、そして交換と購買を分けて計画する方法を説明します。
走行装置の運転条件がピン、外輪、押え板に与える影響
ピンギヤカップリングは、二つのハブと外輪（スリーブ）の対応する溝に収めたナイロンピンでトルクを伝え、両端の押え板（リテーナ）がピンを保持しています。走行装置では、起動、制動停止、方向転換のたびにピンの片側、次に反対側に荷重がかかるため、ピンは細く摩耗し、溝も少しずつ丸い形を失っていきます。
向かい風や抵抗の大きいレールに逆らって起動すると駆動部には高い起動トルク（ブレークアウェイトルク）がかかり、制動では逆方向にピークトルクが加わります。走行の斜行がこれに追い打ちをかけます。片側の脚が遅れて制御が修正をかけると、片側の駆動部が一時的に分担以上の荷重を受けるため、同じクレーンでもカップリングの摩耗速度はばらつきがちです。
塩害によってハブと外輪の溝がさび、押え板のボルトが腐食して緩むと、ピンが抜け出し始めます。ナイロンは吸湿して寸法がわずかに変わるので、この点からも外観ではなく測定でピンを判断すべきです。
摩耗の測定と記録
各カップリングに、クレーン番号、脚、駆動位置などの識別番号を付けてください。そのうえで毎回同じ項目を測定すれば、クレーン間でも時間の経過でも読みを比較できます。
- 回転方向のガタ：減速機側を固定し、モータ側を手で両方向に回して、外輪部での動きをダイヤルゲージまたはけがき線で測ります。
- ピンの荷重部の径を同じピンの摩耗していない部分と比較し、平らな摩耗、割れ、溶融、膨潤の有無も、1台のカップリングにつき複数のピンで確認します。
- ハブと外輪の溝の摩耗：新しいピンを入れてすきまゲージでクリアランスを確認し、溝の段付きや楕円化を見ます。
- 押え板とボルト：ボルトの緩み、欠落、腐食、押え板の変形、端面から突き出したピン。
- ハブ、外輪、キー溝の腐食と、各ハブが軸にまだしっかり固定されているか。
各カップリングはスケールを写し込んで撮影し、クレーンごとに一つの表にまとめ、取付時に測った同サイズの新品カップリングを基準にします。起動や制動時の打音はよく調べるきっかけになりますが、それだけで判断せず、これらの測定結果と合わせて読んでください。
ピンだけか、カップリング全体か
溝がまだ丸く滑らかで、新しいピンがしっかりはまり、押え板に問題がなく、両方のハブが軸に固定されているなら、ピンだけの交換が妥当です。この場合は短い停止の間に低コストでカップリングの状態を回復できます。
溝に段が付いたり楕円化したりして新しいピンががたつく場合、外輪に割れがある場合、ハブが緩んだりキー溝が傷んだりしている場合、あるいは腐食が溝まで進んでいる場合は、カップリングを交換するか、少なくともハブと外輪を一緒に交換してください。ピン交換後すぐにピンの損傷が繰り返される場合も、同じ結論を示しています。
トラブルの大半は新旧部品の混用から始まります。摩耗した溝に入れた新しいピンは面ではなく線で当たって早く摩耗し、古いピンの中に混ぜた数本の新しいピンは荷重の大部分を受け、摩耗したハブに新しい外輪を組んでも荷重は均等に分担されず、調達先の違うピンは材質や剛性が異なることがあります。ピンは同じ調達先の品でセットごと交換してください。
多数の車輪駆動部の予備品計画
クレーン1台に複数の走行駆動部があり、ターミナルには複数のクレーンがあるので、測定したカップリングを状態別に分類し、保守のタイミングに合わせて計画します。実用的な分類の一例は次のとおりです。
| 等級 | 状態 | 対応 |
|---|---|---|
| A | 溝は丸く、ピンは自社基準内 | 次の計画停止で再測定 |
| B | ピンが摩耗、溝はまだ良好 | 次の停止でピンを一式交換、カップリングは要観察 |
| C | 溝の段付きや楕円化、割れ、ハブの緩み | 次の停止でカップリング一式を交換 |
カップリングは脚やコーナー単位でまとめて交換し、一緒に働く駆動部の状態をそろえてください。ガタの大きい駆動部は起動時にかみ合うのが遅れ、最初のトルクをほかの駆動部に負わせるからです。クレーンは一度に1台ずつ停止するように時期をずらし、全クレーン分のピン一式と、軸に合わせて穴加工済みのカップリング一式を少数、C等級の駆動部用に用意しておきます。
典型的な工況の例：あるターミナルでレール式コンテナ門形クレーンの走行用カップリングをすべて測定したところ、ほとんどがAまたはB等級で、C等級は少数だったとします。C等級のカップリングを次の計画停止向けに最初に発注し、B等級の駆動部用ピンを2回目に手配し、A等級の駆動部は次の点検で再測定するだけで済みます。
見積依頼の際に送っていただきたい資料
納入時期の異なるクレーンでは、カップリングのサイズや軸穴が同じとは限らないので、データは駆動部ごとにお送りください。十分な見積依頼には次の内容が含まれます。
- ハブ、外輪、ピン、押え板の写真（刻印類を含む）。
- 実測寸法：外輪の外径と幅、ピンの本数・径・長さ、モータ側と減速機側の軸穴とキー溝、ハブ長さ、軸端間距離。
- 出力、回転数、減速比が分かるモータと減速機の銘板。
- 状態等級ごとの数量、クレーン台数、必要な分納の回数と時期。
元の図面がなくても問題ありません。写真と実測寸法があれば交換用カップリングを製作できます。塩害環境向けに希望する表面処理があればお知らせください。ご注文時に取り決めることができます。
FAQ
既存のカップリングにほかの調達先のピンを使えますか？
径、長さ、材質が一致し、溝にしっかりはまる場合に限ります。その場合でも、新しいピンを古いピンと混ぜず、一式をまとめて交換してください。
取扱説明書に交換限度が書かれていない場合、どう決めればよいですか？
同サイズの新品カップリングの読みを基準とし、点検ごとの各駆動部の推移を見てください。ガタの増え方をもとに全クレーン共通の限度を決め、制動の強い駆動部では安全側に設定します。
交換品はどのトルクで選定すべきですか？
モータの定格トルクに、頻繁な起動、正逆転、制動を反映したサービスファクタを掛けた値から始め、制動時のピークトルクと向かい風での起動時の起動トルク（ブレークアウェイトルク）を確認します。元のカップリングが正常に摩耗していたなら同じLZサイズのままでたいてい問題ありませんが、早期に壊れたのならそのまま写さずサイズを見直してください。
次の点検で走行用カップリングを測定して等級分けし、表と写真、銘板を一緒にお送りください。当社はLZ1～LZ23のLZ形ピンギヤカップリングを軸穴12 mm～850 mm、材質S45C相当またはSCM440相当で製作し、対応するピン一式も用意します。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、非標準のハブは図面評価後に納期を確定し、ミルシート（材料証明書）と寸法検査成績書をお付けできます。図面を送って見積もりを依頼するか実測データをお送りいただければ、駆動部ごとにサイズと分納数量を確認します。
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。