選定設計ガイド

1.要求仕様チェック

機械製作において、基本となる要求事項を整理する。

1.仕事
・・・物体の移動に必要な力、移動量タクトタイムを確認する。
2.スペース
・・・機械またはユニットにおける幅(W)、高さ(H)、奥行(D)を確認する。
3.周辺環境
・・・温度、湿度、雰囲気などの条件を確認する。
4.その他
・・・上記以外の制約を確認する。(耐用年数、寿命など)

2.動力伝達機構の決定

動力発生源(油圧、空圧、電動、エンジンなど)を検討し、効率の良い機構を決定する。要求精度に対して、機構、制御の両方で満足するかを確認する。


3.駆動源選定(モータの場合)

トルク

モータ容量(出力)と減速機構の有無、及び減速比が決定したらモータトルク曲線と回転数から発生トルクを算出して下さい。モータメーカー資料がない場合は下記の一般的な計算式によって計算して下さい。

トルク

下記の負荷条件による 係数:K を決定し、カップリングに加わる補正トルク:Ti を求めて下さい。
Ti=Tc×K

  
負荷の条件 K
変動 一定 モータの定格トルクの60%以下で使用の場合 1.0
変動 小 回転制御になる穏やかな軌道停止の場合 1.5〜2
変動 中 加減速に要する時間が長く反転駆動が少ない場合 2〜3
慣性 大 急激な加減速や正逆転の頻度が高い場合 3〜5
サーボモータの場合は一般的に定格トルク×300%を最大トルクとして考慮しますが、最近ではサーボアンプの性能向上により400%〜450%で駆動できる製品もありますのでサーボモータ最大トルクの1.5倍を目安に設計して下さい。

カップリング入力トルク Ti < カップリング最大許容トルク

サーボモータ基準 カップリング簡易選定表
サーボモータ基準 カップリング簡易選定表
※サーボモータスペックは一般的な数値であり、詳細は各メーカーのカタログを参照して下さい。


ステッピング、エンコーダ カップリング選定

タイプ モータ軸径 カップリング型式 カップリングタイプ
標準 φ4 - 14 ACシリーズ ディスク(アルミ)
ギヤード φ5 - 18 ACシリーズ ディスク(アルミ)

4.特性・性能確認

繰返精度

サーボモータによる送りねじを用いた位置決めやアーム等によるロボットハンドなどカップリングのねじり剛性やヒステリシスが繰返精度に影響してきますので、要求位置決め精度によってカップリングを選定して下さい。

繰返精度 リジッドカップリング
繰返精度 フレキシブルカップリング(シングルディスク)

繰返精度 フレキシブルカップリング(ダブルディスク)
ねじり剛性、ヒステリシス リジッド > シングルディスク > ダブルディスク > オルダム

慣性モーメント

サーボモータで位置決めスピードを左右するのは、軸換算の等価慣性モーメントであり、同軸上に配置されるカップリングの影響度は大きいため、できるだけ慣性モーメントの小さいカップリングを選定することで速度アップやモータ容量を小さくできるメリットがあります。

慣性モーメント(鋼) ダブルディスク > シングルディスク > リジッド

  1. 軸のはめあい公差と表面粗さ
    軸のはめあい公差と表面粗さ

取付誤差

カップリングはフレキシブルカップリング(2軸間のミスアライメントを許容できる安全重視タイプ)とリジッドカップリング(2軸間の組立精度が必要な高剛性タイプ)に大別されます。

取付誤差
取付誤差

最高回転数

カップリング各シリーズの最高回転数カタログ値は応力計算によるものであり、動バランスを考慮したものではありません。
カップリングはバランスのとれた形状になっており通常の使用においてバランス取りの必要はありませんが高速回転(6000min-1)以上で使用される場合はカップリング単体又は機上でのバランス取りが必要となる場合があります。(摩擦締結の場合は高速回転になると遠心力で軸クランプトルクが減少する可能性があります)


振動(発振、共振)

サーボモータによる送りねじ駆動システム全体のねじり固有振動数によってはサーボゲイン調整により振動が増幅され、振動や共振音が発生する場合があります。機械系のねじり固有振動数・慣性モーメントの見直しやサーボチューニング機能を(フィルター)で発振が収まらない場合はサーボゲインを下げて使用して下さい。ステッピングモータもある回転速度で発振がある場合は、回転数を変更するか、機械系ねじり固有振動数の見直しが必要です。


5.カップリングシリーズ選定

ラインアップ(こちら)を参照いただき、用途、スペース、作業性、特長等から最適なシリーズを選定して下さい。(各シリーズの先頭ページに特長が記載してあります。)
標準ディスクタイプに無電解ニッケルメッキ仕様を、リジッドタイプにステンレスと無電解ニッケルメッキをラインアップしています。

受注生産品でAS、AD、ALを追加しています。その他特殊品も1個から製作できますのでお問い合わせ下さい。

6.負荷確認

オルダムカップリングを除き、リジッドタイプ、ディスクタイプも部品の加工組立精度により取付誤差が大きい場合モータ軸、軸受等にストレスがかかります。
構造設計及び組立(心出し)において、精度測定方法や調整方法を検討し、問題がないかを確認して下さい。

モータの発熱がモータ軸からカップリングに伝わり、軸方向の伸びが発生しますが、リジッドカップリングでもモータ軸受の軸方向のクリアランスで回避できます。

7.最終チェック

カップリング選定及び詳細仕様の適合確認をします。
1.〜6.までの適合に問題がないか再確認して下さい。
問題がなければ次の項目をチェックします。


軸挿入深さ

各シリーズ取扱説明書の最小挿入深さ一覧表で軸挿入量を確認下さい。


雰囲気温度

スチール製カップリングは-40〜+150°Cです。
ディスクタイプACシリーズは-40〜+80°Cです。(温度が上昇すると伝達トルクが低下する場合があります。)
Eカップリングのみ樹脂耐熱温度により0〜80°Cです。


再使用

カップリングは正規の使用をした場合30回以上の脱着が可能ですが、ボルトネジ面、座面が荒れることで、軸力が3回目以降徐々に低下しますので100%の性能を求められる場合には3回目以降は新品のボルトに交換して下さい。Eカップリングの緩み止め処理ボルトは5回を目安にして下さい。


8.購入価格確認

アイセルカップリングは部品点数、形状をシンプルにすることで低価格を実現しています。また、弊社独自の加工方法等、精度を維持しながら価格をおさえたコストパフォーマンスの高い商品です。
最寄りの代理店に見積もりを依頼して下さい。