回転モータの回転トルク(力)や回転数(移動距離)をボールねじに正確に伝動させる場合、採用した伝動機械要素の特徴で組立作業の難易度、精度、寿命/信頼性などが変わってきます。ここでは、カップリング継手について解説します。

(1)カップリングの役割

 回転モータとボールねじの2本の軸を連結させる場合、初期状態(静止状態)で如何に高精度に連結させても、可動状態では次のような連結状態の変動要因があります。

  1. 運転中のボールねじのたわみ
  2. 2本の軸の熱膨張による軸の変形と変形応力
  3. ボールねじの支持部(サポートユニットなど)の変形
  4. 長時間使用後では軸受けの磨耗による摩擦抵抗の偏り

 したがって、剛体で2本の軸を連結する方式ではなく、伝動機械要素が1.~4.の変動要因を解消させるたわみ軸継手(カップリング)を採用します。

(2)カップリングの種類・構造・特徴

種類 構造 特徴
スリット形 円筒状金属(アルミ合金など)の中央部に螺旋状のスリットをいれることで、一体構造でバネ性と軸保持機能を形成 完全一体構造のため回転トルクの伝達は滑らかで、2軸間の取付け誤差の吸収性能も高いバックラッシュ性能高い耐水、耐油、耐薬品性が高い
ディスク形 継手中央部にディスクを設け、ディスクの形状・材質で幅広い伝達性能を実現 高トルク、高ねじり剛性などの適応性が高く、バックラッシュ性能も高い電気絶縁性能も選択可能
オルダム形 2個の軸保持部(ハブ部)を樹脂製スペーサで連結(【写真1】参照) 小型で軽トルク伝達ではバランス良いねじり剛性、トルク伝達性、アライメント誤差吸収性を持つ電気絶縁性良好
ベローズ形 りん青銅、ステンレス材のベローズ(蛇腹形状)構造体で2個のハブ部を連結 等速回転性能の伝達に優れるためエンコーダとの連結に適す
リジッド形 アルミ合金、ステンレス材の一体形状のカップリング 高ねじり剛性、バックラッシュ性能に優れるアライメント吸収機能がない

【写真1】モータ軸とボールねじの軸継手:カップリング