(57)【要約】【課題】回転バランスを良好に維持して回転時の振動および騒音をできるだけ少なくし、高速回転での使用を可能とすること。【解決手段】２つの回転軸を１つの軸線上で連結する軸連結装置１であって、２つの回転軸が挿入される軸穴１３ａとそれぞれの回転軸に対応する軸方向位置の外周面に設けられたテーパ１３ｃ，ｄ面とを有する締め付けスリーブ１３と、それぞれのテーパ面に接するテーパ内周面を持つ２つの締め付けリング１１，１２と、２つの締め付けリングを互いに近づく方向に締め付けるために軸線と平行に設けられた複数のボルト１４とを有し、一方の締め付けリング１１には、円筒状の外周面と他方の締め付けリング１２の外周面に嵌合する円筒状の内周面１１ｇとを持つ第１の鍔部１１ｂが設けられ、他方の締め付けリング１２は、軸線方向において第１の鍔部１１ｂの内周面内に収められている。【選択図】図１
2013241970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの回転軸を１つの軸線上で連結する軸連結装置であって、
前記２つの回転軸が挿入される軸穴とそれぞれの回転軸に対応する軸方向位置の外周面に設けられたテーパ面とを有する締め付けスリーブと、
それぞれの前記テーパ面に接するテーパ内周面を持つ２つの締め付けリングと、
前記２つの締め付けリングを互いに近づく方向に締め付けるために前記軸線と平行に設けられた複数のボルトと、を有し、
一方の前記締め付けリングには、円筒状の外周面と他方の前記締め付けリングの外周面に嵌合する円筒状の内周面とを持つ第１の鍔部が設けられ、
他方の前記締め付けリングは、前記軸線方向において前記第１の鍔部の内周面内に収められている、
ことを特徴とする軸連結装置。
【請求項２】
一方の前記締め付けリングには、円筒状の外周面を有し、前記軸線方向において前記ボルトの頭部を覆う第２の鍔部が設けられている、
請求項１記載の軸連結装置。
【請求項３】
前記第２の鍔部の端面に、前記軸線を中心とする円の半径方向において前記ボルトの頭部を覆うリング状のカバーが取り付けられてなる、
請求項２記載の軸連結装置。
【請求項４】
前記カバーは、その外径が前記第２の鍔部の外径と同じであり、前記第２の鍔部の周方向に沿って複数設けられた軸線方向のネジ穴に螺合する皿ネジによって前記第２の鍔部に取り付けられている、
請求項３記載の軸連結装置。
【請求項５】
一方の前記締め付けリングには、周方向に沿って前記ボルトを挿通するための挿通穴が設けられ、
他方の前記締め付けリングには、それぞれの前記挿通穴に対応する位置に前記ボルトと螺合するネジ穴が設けられ、
前記第２の鍔部には、それぞれの前記ボルトの頭部の一部が入り込むザグリ部が設けられてなる、
請求項４記載の軸連結装置。
【請求項６】
前記カバーには、それぞれの前記ボルトの頭部に対応する位置に凹部が設けられてなる、
請求項５記載の軸連結装置。
【請求項７】
前記第２の鍔部に設けられた前記ネジ穴と前記ザグリ部とは、円周方向に沿って交互に設けられている、
請求項５または６記載の軸連結装置。
【請求項８】
前記第１の鍔部の外周面と前記第２の鍔部の外周面とは面一となっている、
請求項２ないし７のいずれかに記載の軸連結装置。
【請求項９】
前記締め付けスリーブは、周方向の一箇所において軸線方向に沿って切断されている、
請求項１ないし８のいずれかに記載の軸連結装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの回転軸を１つの軸線上で連結する軸連結装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、２つの回転軸、例えばモータの駆動軸とこれによって駆動力を受ける被駆動軸とは、軸連結装置によって連結され、これによって回転駆動力の伝達が行われる。
【０００３】
軸連結装置（カップリング）には、回転軸との間における回転方向の連結方法によって、キー方式、ピン方式、スプライン方式、圧力ばめ方式、およびテーパリング方式などがある。これらの方式は、軸連結装置に要求されるトルク伝達能力、回転速度、回転軸の特質、軸方向の移動可能性、着脱の容易性などに応じて選択される。
【０００４】
これらの方式のうち、テーパリング方式では、テーパ面を利用して内側のスリーブを収縮させて回転軸を強く把持し、スリーブの内周面と回転軸の外周面との間の摩擦力によって連結が行われる。
【０００５】
従来において、テーパリング方式の軸連結装置として、例えば、２つの回転軸が挿入される軸穴と外周面の軸方向両端部に設けられたテーパ面とを有する内輪、それぞれのテーパ面に接するテーパ穴を持つ一対の外輪、および、これら一対の外輪を連結して近接させるように軸方向に締め付けるボルトを備えたものが提案されている（特許文献１）。
【０００６】
特許文献１に示された軸連結装置は、回転軸を加工することなく比較的簡単な構造で小型に構成することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−２５２５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上に述べた特許文献１の軸連結装置では、回転により発生する振動および騒音について課題がある。
【０００９】
すなわち、回転体における物理現象として最も懸念されるのは、回転体のバランス（振動など）と回転により生じる騒音である。
【００１０】
特許文献１の軸連結装置では、外輪の軸方向の外側にボルトの頭部が突出しているので、回転時にボルトの頭部によって空気が撹拌され、振動や騒音の原因となる。また、一対の外輪の間に隙間があり、ボルトがその隙間を露出状態で挿通しているので、この部分によっても空気が撹拌され、振動や騒音の原因となる。
【００１１】
また、特許文献１の軸連結装置では、ボルトをレンチなどで締め付けて一対の外輪を互いに引き寄せる過程において、複数のボルトの締め付けを均一に行うことが難しい。そのため、２つの外輪の平行度に誤差が生じ、これら外輪の軸心が内輪の軸線に対してずれる恐れがある。
【００１２】
そのような場合には、軸連結装置の回転バランスが悪くなり、回転一次振動および回転ｎ次振動が生起し易くなるため、回転が高速になるにつれて振動および騒音が大きくなる傾向がある。そのため、回転速度の上限を高くできず、例えば１００００ＲＰＭ程度の高速回転での使用が難しいという問題がある。
【００１３】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、回転バランスを良好に維持して回転時の振動および騒音をできるだけ少なくし、高速回転での使用を可能とした軸連結装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の実施形態に係る軸連結装置は、２つの回転軸を１つの軸線上で連結する軸連結装置であって、前記２つの回転軸が挿入される軸穴とそれぞれの回転軸に対応する軸方向位置の外周面に設けられたテーパ面とを有する締め付けスリーブと、それぞれの前記テーパ面に接するテーパ内周面を持つ２つの締め付けリングと、前記２つの締め付けリングを互いに近づく方向に締め付けるために前記軸線と平行に設けられた複数のボルトと、を有し、一方の前記締め付けリングには、円筒状の外周面と他方の前記締め付けリングの外周面に嵌合する円筒状の内周面とを持つ第１の鍔部が設けられ、他方の前記締め付けリングは、前記軸線方向において前記第１の鍔部の内周面内に収められている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、回転バランスを良好に維持して回転時の振動および騒音をできるだけ少なくすることができ、高速回転での使用を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る軸連結装置の正面断面図である。
【図２】軸連結装置の左側面図である。
【図３】軸連結装置の右側面図である。
【図４】軸連結装置の背面断面図である。
【図５】軸連結装置の斜視図である。
【図６】カバーを外した状態の軸連結装置の左側面図である。
【図７】一方の締め付けリングの斜視部である。
【図８】カバーの一部を拡大して示す正面断面図である。
【図９】カバーを裏面から見た状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
〔軸連結装置の特徴〕
本実施形態に係る軸連結装置の特徴は、２つの回転軸を１つの軸線上で連結する軸連結装置であって、２つの回転軸が挿入される軸穴とそれぞれの回転軸に対応する軸方向位置の外周面に設けられたテーパ面とを有する締め付けスリーブと、それぞれのテーパ面に接するテーパ内周面を持つ２つの締め付けリングと、２つの締め付けリングを互いに近づく方向に締め付けるために軸線と平行に設けられた複数のボルトと、を有し、一方の締め付けリングには、円筒状の外周面と他方の締め付けリングの外周面に嵌合する円筒状の内周面とを持つ第１の鍔部が設けられ、他方の締め付けリングは、軸線方向において第１の鍔部の内周面内に収められている。
【００１８】
好ましくは、一方の締め付けリングには、円筒状の外周面を有し、軸線方向においてボルトの頭部を覆う第２の鍔部が設けられている。
【００１９】
また、第２の鍔部の端面に、軸線を中心とする円の半径方向においてボルトの頭部を覆うリング状のカバーが取り付けられてなる。
【００２０】
また、カバーは、その外径が第２の鍔部の外径と同じであり、第２の鍔部の周方向に沿って複数設けられた軸線方向のネジ穴に螺合する皿ネジによって第２の鍔部に取り付けられている。
【００２１】
また、一方の締め付けリングには、周方向に沿ってボルトを挿通するための挿通穴が設けられ、他方の締め付けリングには、それぞれの挿通穴に対応する位置にボルトと螺合するネジ穴が設けられ、第２の鍔部には、それぞれのボルトの頭部の一部が入り込むザグリ部が設けられてなる。
【００２２】
また、カバーには、それぞれのボルトの頭部に対応する位置に凹部が設けられてなる。第２の鍔部に設けられたネジ穴とザグリ部とは、円周方向に沿って交互に設けられている。第１の鍔部の外周面と第２の鍔部の外周面とは面一となっている。締め付けスリーブは、周方向の一箇所において軸線方向に沿って切断されている。
【００２３】
以下、本発明の実施形態の軸連結装置１について、図１〜図９を参照して説明する。なお、図１は図２におけるＡ−Ａ線矢視断面図、図４は図２におけるＢ−Ｂ線矢視断面図である。
〔実施形態の軸連結装置１の構成〕
図１〜図５に示すように、軸連結装置１は、締め付けリング１１，１２、締め付けスリーブ１３、ボルト１４、およびカバー１５などからなる。
【００２４】
締め付けスリーブ１３は、鉄またはステンレス鋼などの金属材料からなり、略円筒状に形成され、周方向の一箇所において軸線ＪＳの方向に沿って切断されることによりスリット１３ｅが設けられている。
【００２５】
なお、スリット１３ｅの間隔は、例えば、締め付け後において百分の数ｍｍから十分の数ｍｍ程度となるようにしておけばよい。
【００２６】
締め付けスリーブ１３は、２つの回転軸ＫＪ１，ＫＪ２が左右から挿入される軸穴１３ａ、および、それぞれの回転軸ＫＪ１，ＫＪ２に対応する軸方向位置の外周面に設けられた２つのテーパ面１３ｃ，１３ｄを有する。
【００２７】
本実施形態において、軸穴１３ａは、同一の径の１つの内周面１３ｂを持つ。これは、回転軸ＫＪ１，２の外径が互いに同一であるからであり、回転軸ＫＪ１，２の外径が互いに異なる場合には、例えば、それぞれの外径に合わせた内径の２つの内周面を持つように段差を設ければよい。
【００２８】
なお、２つの回転軸ＫＪ１，２の軸線（中心軸）ＪＳは互いに一致し、かつ軸穴１３ａの中心軸も回転軸ＫＪ１，２の軸線ＪＳに一致する。つまり、回転軸ＫＪ１，２および軸穴１３ａの軸線ＪＳは共通である。
【００２９】
なお、内周面１３ｂと回転軸ＫＪ１，２との間のクリアランスは、初期値で０から百分の８ｍｍ程度の範囲を目標とすればよい。
【００３０】
テーパ面１３ｃ，１３ｄは、それぞれ円錐面であり、軸線ＪＳに対して適当な傾斜角αを有する。本実施形態では、２つのテーパ面１３ｃ，１３ｄは、傾斜方向が互いに逆であり、同じ傾斜角αを持つ。傾斜角αの大きさは、例えば１５度程度である。
【００３１】
締め付けリング１１，１２は、それぞれ鉄またはステンレス鋼などの金属材料からなり、リング状に形成されている。
【００３２】
図６および図７も参照して、一方の締め付けリング１１は、リング本体１１ａおよび鍔部１１ｂ，１１ｃを有する。
【００３３】
リング本体１１ａには、締め付けスリーブ１３のテーパ面１３ｃに接するテーパ内周面１１ｆが設けられる。テーパ内周面１１ｆは、テーパ面１３ｃと同じ傾斜角αを持つ円錐面である。リング本体１１ａの最小の内径は、締め付けスリーブ１３の内周面１３ｂの径よりも若干大きい。
【００３４】
リング本体１１ａには、周方向に沿ってボルト１４を挿通するための複数の挿通穴１１ｄが設けられる。本実施形態では、１０個の挿通穴１１ｄが、所定の半径の円周上に等間隔で設けられている。
【００３５】
鍔部（第１の鍔部）１１ｂは、円筒状の外周面、および、他方の締め付けリング１２の外周面１２ａに嵌合する円筒状の内周面１１ｇを持つ。他方の締め付けリング１２は、軸線ＪＳの方向において鍔部１１ｂの内周面１１ｇ内に収められている。
【００３６】
つまり、本実施形態において、他方の締め付けリング１２の外周面１２ａは、その全体が鍔部１１ｂの内周面１１ｇに嵌入して接しており、他方の締め付けリング１２の全体が、鍔部１１ｂの内周面１１ｇの内側に形成される空間内に収められている。
【００３７】
なお、本実施形態では、締め付けリング１２よりも鍔部１１ｂの方が軸方向の外方へ延びているが、これらの外側の端面が軸方向で同じ位置となるように、つまり面一となるようにしてもよい。
【００３８】
鍔部（第２の鍔部）１１ｃは、鍔部１１ｂの外周面と面一の外周面を持ち、軸線ＪＳの方向においてボルト１４の頭部を覆っている。つまり、本実施形態において、ボルト１４の頭部は、その全体が鍔部１１ｃの内側に形成される空間内に収められている。
【００３９】
鍔部１１ｃには、それぞれのボルト１４の頭部の一部が入り込むザグリ部２１が設けられている。ザグリ部２１は、その底面がリング本体１１ａの表面（側面）と面一であり、したがって、ボルト１４は、それぞれの頭部の一部がザグリ部２１に入り込み、ザグリ部２１の底面およびリング本体１１ａの表面に接している。
【００４０】
ザグリ部２１の径は、ボルト１４を回転させるためのソケットレンチまたはスパナなどの工具がその頭部に係合できるような大きさである。
【００４１】
また、鍔部１１ｃには、カバー１５を取り付けるために周方向に沿って複数のネジ穴１１ｅが設けられている。本実施形態では、１０個のネジ穴１１ｅが、所定の半径の円周上に等間隔で設けられている。これらのネジ穴１１ｅとザグリ部２１とは、円周方向に沿って交互に設けられている。
【００４２】
このように、鍔部１１ｃにザグリ部２１を設け、かつザグリ部２１とザグリ部２１との間にネジ穴１１ｅを設けたので、締め付けリング１１の外径を小さくすることができ、小型化を図ることができる。
【００４３】
他方の締め付けリング１２は、鍔部１１ｂの内周面１１ｇに嵌合する円筒状の外周面１２ａ、および、締め付けスリーブ１３のテーパ面１３ｄに接するテーパ内周面１２ｂを持つ。テーパ内周面１２ｂは、テーパ面１３ｄと同じ傾斜角αを持つ円錐面である。締め付けリング１２の最小の内径は、締め付けリング１１の最小の内径と同じであり、締め付けスリーブ１３の内周面１３ｂの径よりも若干大きい。
【００４４】
締め付けリング１２には、締め付けリング１１に設けられた挿通穴１１ｄにそれぞれ対応する位置にネジ穴１２ｃが設けられる。本実施形態において、ネジ穴１２ｃは締め付けリング１２を軸線ＪＳの方向に貫通しているが、貫通しないように形成してもよい。また、貫通したネジ穴１２ｃに適当なボルトなどをネジ込んで穴を埋めてもよい。
【００４５】
ボルト１４は、２つの締め付けリング１１，１２を互いに近づく方向に締め付けるためのものであり、それぞれ、挿通穴１１ｄに挿通され、ネジ穴１２ｃにネジ込まれる。
【００４６】
本実施形態において、ボルト１４は六角ボルトである。六角ボルトは頭部の軸方向長さが短いので、リング本体１１ａの表面からの突出長さを小さくでき、したがって鍔部１１ｃの軸方向長さを小さく抑えて小型化および軽量化を図ることができる。しかし、ボルト１４として、六角穴付きボルト、その他のボルトを用いてもよい。
【００４７】
また、ネジ穴１２ｃに代えて挿通穴を設け、ナットを用いてボルト１４を締め付けるようにしてもよい。その場合に、締め付けリング１２の外側の表面にナットが嵌まり込むための凹部を設けてもよい。
【００４８】
カバー１５は、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム合金などの金属材料、または合成樹脂材料などからなり、略円板のリング状に形成されている。
【００４９】
図８および図９も参照して、カバー１５は、カバー本体１５ａおよび嵌合部１５ｂを有する。
【００５０】
カバー本体１５ａは、その外径が鍔部１１ｃの外径と同じである。また、その内径は、締め付けリング１１の最小の内径と同じ程度である。カバー本体１５ａには、鍔部１１ｃに設けられたネジ穴１１ｅに対応するそれぞれの位置に、皿ネジ１６の頭部が嵌まり込むための皿モミ穴１５ｃが設けられている。
【００５１】
嵌合部１５ｂは、鍔部１１ｃの内周面の径つまり鍔部１１ｃの最小の内径とほぼ同じであって、嵌入可能な公差を有する外径を持つ。この嵌合のためのクリアランスは、例えば、百分の数ｍｍ程度としておけばよい。
【００５２】
また、嵌合部１５ｂには、それぞれのボルト１４の頭部に対応する位置に凹部３１が設けられている。凹部３１の底面は、カバー本体１５ａの表面と面一である。凹部３１は、ボルト１４の頭部の軸方向の長さが大きいときに、ボルト１４の頭部の一部がそこに入り込むことが可能である。
【００５３】
カバー１５は、嵌合部１５ｂが鍔部１１ｃの内周面に嵌め込まれて位置決めされた状態で、１０個の皿ネジ１６がネジ穴１１ｅにネジ込まれ、鍔部１１ｃの端面に取り付けられる。これによって、軸線ＪＳを中心とする円の半径方向においてボルト１４の頭部が覆われている。
【００５４】
なお、皿ネジ１６の頭部の外側の表面はカバー１５の外側の表面と面一となっている。また、皿ネジ１６の頭部の十字穴にパテなどを埋めてもよい。
【００５５】
なお、締め付けリング１２の外周面１２ａ、鍔部１１ｂの内周面１１ｇ、締め付けリング１１，１２のテーパ内周面１１ｆ，１２ｂ、締め付けスリーブ１３のテーパ面１３ｃ，１３ｄおよび内周面１３ｂなどは、各部の平行度または真円度などが高精度となるように、表面粗さを精密なものとしておけばよい。例えば、ＲＺ表面粗さで１〜数μｍ程度とすればよい。
〔軸連結装置１の作用〕
次に、上に述べた軸連結装置１の作用について説明する。
【００５６】
軸連結装置１を回転軸ＫＪ１，２に取り付けるに際しては、締め付けスリーブ１３の軸穴１３ａに回転軸ＫＪ１，ＫＪ２を左右から挿入し、カバー１５を外した状態で、１０個のボルト１４を順に少しずつ締め付け、１０個のボルト１４でできるだけ均一に締め付けるようにする。このとき、対角線上にあるボルト１４を１組として締め付けるとよい。締め付けのための工具として、トルク管理装置またはトルク計測装置のついたソケットレンチを用いることが好ましい。
【００５７】
これによって、締め付けリング１１，１２は互いに引き合って近づき、それぞれのテーパ内周面１１ｆ、１２ｂによって締め付けスリーブ１３を軸線ＪＳに向かって押し付ける。これにより、締め付けスリーブ１３の内周面１３ｂの径が収縮して回転軸ＫＪ１，２を強く把持し、それらの間の摩擦力によって連結が行われる。
【００５８】
ボルト１４によって締め付けリング１１，１２が互いに締め付けられるときに、締め付けリング１２の外周面１２ａが鍔部１１ｂの内周面１１ｇに嵌合しているため、締め付けリング１１，１２の軸線ＪＳに対する平行度が正確に維持され、締め付けリング１１，１２の軸心が軸線ＪＳに対してずれない。
【００５９】
したがって、本実施形態の軸連結装置１では、回転バランスを良好に維持して回転時の振動および騒音をできるだけ少なくすることができ、高速回転での使用を可能とすることができる。
【００６０】
また、本実施形態の軸連結装置１では、ボルト１４の頭部は、軸方向において鍔部１１ｂにより覆われ、軸方向に突出しないので、しかもカバー１５により覆われているので、回転したときにボルト１４の頭部によって気流を阻害しまたは乱すことがなく、騒音や空気抵抗を大幅に低減することができる。
【００６１】
また、締め付けリング１１と締め付けリング１２との間を露出状態で挿通するボルト１４の軸部においても、これが鍔部１１ｂによって覆われているので、騒音や空気抵抗の原因とはならない。
【００６２】
また、カバー１５は、嵌合部１５ｂが鍔部１１ｃの内周面に嵌め込まれて位置決めされており、回転時にカバー１５の軸心がずれることなく、良好な重量バランスが維持される。
【００６３】
また、軸連結装置１は、慣性モーメントが周方向においてほぼ完全にバランスしているので、回転したときの振動および騒音を大幅に低減することができ、例えば１００００ＲＰＭ程度以上の高速回転、さらには２００００ＲＰＭ程度またはそれ以上の高速回転にも適応することができる。
【００６４】
この点、従来の軸連結装置では、ボルトの頭部が突出しており、重量バランスも十分に整えられていなかったので、これらが振動や騒音の原因となっていた。
【００６５】
このように、本実施形態の軸連結装置１は、低速回転から高速回転までの広い範囲に渡って、回転による振動および騒音を大幅に低減することができる。
【００６６】
上に述べた実施形態において、嵌合部１５ｂに設けた凹部３１を省略することも可能である。
【００６７】
その他、締め付けリング１１，１２、締め付けスリーブ１３、ボルト１４、カバー１５、皿ネジ１６、または軸連結装置１の各部または全体の構成、構造、形状、寸法、個数、配置、材料などは、本発明の主旨に沿って適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１  軸連結装置
１１  締め付けリング（一方の締め付けリング）
１２  締め付けリング（他方の締め付けリング）
１３  締め付けスリーブ
１４  ボルト
１５  カバー
１６  皿ネジ
１１ａ  リング本体
１１ｂ  鍔部（第１の鍔部）
１１ｃ  鍔部（第２の鍔部）
１１ｆ  内周面
１１ｇ  内周面
１２ａ  外周面
１２ｂ  内周面
１３ａ  軸穴
１３ｃ，１３ｄ  テーパ面
ＫＪ１，２  回転軸
ＪＳ  軸線
【図１】
2013241970.tif 000003
【図２】
2013241970.tif 000004
【図３】
2013241970.tif 000005
【図４】
2013241970.tif 000006
【図５】
2013241970.tif 000007
【図６】
2013241970.tif 000008
【図７】
2013241970.tif 000009
【図８】
2013241970.tif 000010
【図９】
2013241970.tif 000011