ボールミルシャフトカップリング

ボールミルカップリングの詳細な紹介

I. ボールミルカップリングの機能と特性

• 高強度：数千から数万N·mのトルクに耐えることができます。

• 耐摩耗性と耐腐食性: ほこりや湿気の多い環境に適応します。

• 緩衝性能：モーターとシリンダー間の剛性衝撃を軽減します。

• メンテナンスが簡単: 脆弱な部品の取り付け、分解、交換に便利です。

II. 一般的なボールミルカップリングの種類

1. 弾性ピンカップリング

• 構造: 2 つのハーフカップリング、弾性ピン (ゴムまたはナイロン)、およびバッフルで構成されます。

• 特徴：シンプルな構造、低コスト、微小な半径方向および角度方向の変位を補正可能、適度な緩衝性能を備えています。小型および中型のボールミルに適しています。

2. ギアカップリング

• 構造：外歯を持つ2つのハーフカップリングと内歯を持つアウタースリーブで構成されます。歯形は通常インボリュートで、グリース潤滑が一般的です。

• 特徴：高い耐荷重性（最大トルク10⁶N·m以上）を備え、大きなラジアル方向、軸方向、および角度方向の変位を補正できます。大型ボールミルに適していますが、高い設置精度と定期的な潤滑が必要です。

3. ダイヤフラムカップリング

• 構造：2つのハーフカップリングを金属ダイヤフラム（例：ステンレス鋼）を介してボルトで締結します。変位はダイヤフラムの弾性変形によって補正されます。

• 特徴：クリアランスがなく、潤滑油不要、高温・低温耐性に優れています。高い伝達精度が求められる用途（例：セラミックボールミル）に適していますが、ギアカップリングに比べてコストが高く、耐荷重性が若干低くなります。

4. ユニバーサルカップリング

• 構造：2つのフォーク状ジョイント、クロスシャフト、ベアリングで構成され、大きな角度（≤35°）でトルクを伝達できます。

• 特性: 軸オフセットが大きい作業条件に適しており、ボールミルの補助伝動システム(例: 供給入口調整機構)でよく使用されます。

3. ボールミルカップリングの製造工程

1. 原材料の選択と前処理

• 材料ハーフカップリングとアウタースリーブは通常、高強度合金構造用鋼（例：42CrMo、35CrNiMo）で作られ、引張強度は800MPa以上、衝撃靭性は60J/cm²以上が必要です。ギア歯面には、耐摩耗性を向上させるため、20CrMnTi（浸炭焼入れ処理）を使用することもできます。

• 前処理：

• 原材料検査：スペクトル分析（適格な組成を確認するため）および欠陥検出（内部亀裂の超音波検査）

• 鍛造：鋼ビレットを加熱（1100〜1200℃）し、鍛造（オープンダイス鍛造またはダイス鍛造）して内部の気孔を除去し、結晶粒を微細化します。

• 焼鈍/焼きならし: 鍛造後に焼鈍し(650〜700℃で4〜6時間、徐冷)、後続の加工に備えて硬度を下げます(≤250HBW)。

2. ブランク加工（ハーフカップリングを例に）

• 荒加工：

• 旋削：旋盤で外円、内穴、端面を旋削し、2〜5mmの加工代を残します。

• 穴あけ: 1 ～ 2 んん の余裕を持ってボルト穴 (ダイヤフラムまたはギアを接続するため) を穴あけします。

• 熱処理：

• 焼入れ焼戻し：42CrMoおよび類似材料は、焼入れ（850〜880℃の油焼入れ）+高温焼戻し（550〜600℃）を施して、280〜320HBWの硬度を達成し、マトリックス強度を確保します。

• 歯面強化（ギアカップリング用）：20CrMnTi外歯は浸炭（900〜930℃、浸炭層深さ1.5〜3mm）+焼入れ（850℃油焼入れ）+低温焼戻し（180〜200℃）処理を施し、歯面硬度58〜62HRC、芯部硬度25〜35HRCを実現。

3. 仕上げ加工

• 旋回：ハーフカップリングのジャーナル、端面、およびマッチングホールを精密旋削し、寸法精度を確保します（例：ジャーナル公差IT7-IT8、表面粗さRa≤1.6μm）。

• 歯形加工：

• ホブ加工：ピッチ精度を確保するために歯形を荒加工します（イギリス 10095 グレード 7）。

• シェービング/ホーニング：歯面を仕上げ加工して表面粗さを低減します（ラ≤0.8μm）。

• 20CrMnTiなどの浸炭材料の場合、熱処理変形を修正し、歯形精度を確保するために浸炭後にギア研削が必要です（イギリス 10095グレード6）。

• 掘削とタッピング：接続ボルト穴（例：M20-M48）を6Hのねじ精度で加工します。

4.表面処理

• 歯以外の表面: サンドブラスト処理で錆を除去した後、プライマー（エポキシ系ジンクリッチペイントなど）とトップコート（ポリウレタンペイントなど）を合計80μm以上塗布して耐食性を向上させます。

• ギアカップリングの内歯スリーブ：内歯面に防錆グリース（リチウム系グリースなど）を塗布し、シール（Oリングなど）を取り付けてグリース漏れを防止します。

5. 組み立て

• ギアカップリングの場合: 2 つの外歯ハーフカップリングをキー接続 (フラットキーまたはスプライン) を介してモーターシャフトと減速機シャフト (またはシリンダーメインシャフト) に接続し、フィッティングクリアランスが H7/k6 であることを確認します。

• 内歯外側スリーブを取り付け、歯のバックラッシュ（0.1～0.3mm）を確認し、グリースニップルを取り付けます。

• 弾性カップリングの場合: 緩みを防ぐために、ピンと穴の間にトランジションフィット (H7/m6) を備えた弾性ピンを取り付けます。

IV. ボールミルカップリングの検査プロセス

1.原材料検査

• 化学組成分析：直接読み取り分光計を使用して、材料基準を満たす C、シ、マン、Cr、モ などの元素を検出します（例：42CrMo では C：0.38 ～ 0.45%、Cr：0.90 ～ 1.20% が必要です）。

• 機械的特性試験：引張試験（引張強度および降伏強度）、衝撃試験（-20℃衝撃エネルギー≥40J）、および硬度試験（焼鈍後≤250HBW）。

• 欠陥検出：鍛造品の超音波検査（イギリス/T 6402）でφ3mm以上の内部欠陥がないことを確認します。磁性粒子検査（イギリス/T 15822）で表面の亀裂をチェックします。

2. 工程内検査

• 寸法精度検査：

• ジャーナルと内穴の直径: マイクロメーターまたは内部ダイヤルゲージで測定され、許容差は IT7 ～ IT8 に適合します。

• 端面の垂直度：回転テーブル上でダイヤルゲージで測定し、誤差は0.02mm/100mm以下。

• 歯形検査：

• ギア振れ試験機を使用して、ギアリングのラジアル振れ（≤0.05mm）と端面振れ（≤0.04mm）を測定します。

• ギア測定センターを使用して、累積ピッチ誤差 (≤0.1mm/100mm) と歯形誤差 (≤0.015mm) を検出します。

• 表面粗さ：プロファイロメーターで測定、非接触面Ra≤12.5μm、接触面Ra≤3.2μm、歯面Ra≤0.8μm。

3. 熱処理検査

• 硬度試験：ロックウェル硬度計を使用して歯面硬度を測定します（ギアカップリングの浸炭層は58HRC以上、コアは25〜35HRC）。

• 浸炭層の深さ: 有効な浸炭層の深さ(1.5～3mm)を確認するために金属顕微鏡で観察します。

• 金属組織: 歯の表面のマルテンサイト等級 (グレード 3 以下) を確認します。ネットワーク炭化物は許可されません。

4.完成品検査

• 組立寸法検査：

• カップリングの全長：スチールテープで測定、誤差は±1mm以内。

• 2 つのシャフトの同軸度: 組み立て後、ダイヤル ゲージを使用して、ラジアル円振れ (≤0.1mm/m) と軸方向の移動 (≤0.2mm) を検出します。

• 動的バランス試験：速度が1000r/min以上のカップリングについては、アンバランスが50g·んん/kg以下の動的バランス試験（イギリス/T 9239）を実施します。

• 耐荷重試験：大型ギアカップリングの場合は、静的トルク試験（定格トルクの1.5倍の荷重をかけ、塑性変形せずに10分間保持）を実施します。

• シール性能：ギアカップリングの場合、グリース注入後、圧力テスト（0.2MPa）を実施し、30分以内に漏れがないことを確認します。

5. 工場検査報告書

• 原材料認証および欠陥検出レポート。

• 主要な寸法測定記録および歯形検査レポート。

• 熱処理硬度と浸炭層の深さに関するレポート。

• 完成品の動的バランスおよび静的トルクテストの結果。