回転軸と回転物の固定方法

質問

回転軸と歯車などの回転物との固定方法について
教えてください。
・キーで固定する
・回転軸をDカット止めねじで押さえる
　：
などはよく見受けられますが・・・
回転軸径方向に雌ねじタップをきって、回転物には
座ぐり孔として、ねじ固定した構造はあまり見受けません。
なにか私の知らない不都合があるのでしょうか？

現在、Dカット＋止めねじとしていますが、
Dカットの場合、止めねじが垂直に当たっていないと
緩んでしまいます。
加工工数を考慮すると、軸にタップを切って
ねじ止めでもよいと思いますが、いかがでしょう？？

回答No.3

noname#230359 · ベストアンサー

私は今現在は焼き嵌めの軸を設計している。当然荷重も大きく軸径もφ135だ

回答2さんの言うようにキー溝を付けるだけで、軸は極端に弱くなるし応力集中
による回転曲げ疲労強度も下がっていくことにもなります。ましてや切り欠き
の集合体のようなネジを軸に切ることなどは設計者から見ればジンジラレナイ

但し荷重の小さい軸ならば良く見かけたりするけど、大抵はガタガタになって
しまっている。小さくとも高速回転の軸などはテーパー軸と半月キーなどです
更に止めネジの基本は私は2箇所-120°と教えられました。何故ならば、軸の
嵌合のガタにより1点で支持されるとした場合2箇所-120°なら丁度、正三角形
の形でバランス良く支持され緩みが少ないという理屈だからである。またイモ
ネジよりも先端がボール状になったものがベアリングユニットにも多く見られる
これらもDカット面取り部に、直角に当たらなくともセットできるためである

コストカットすることと品質を落とすことはキワドイ位置にあるのでしょうが
そこらの荷重との塩梅がノウハウであるとも言えるのでしょうかねぇ

「絶対にやってはいけません的回答」などは微塵も覚えがないのだが・・・む

機械設計に絶対などということは無いだろう。使用環境に合った設計を選択し
長年に渡り故障がないのであれば今回の方法でも何ら問題では無いのだろうが
基本的に断面形状が極端に変化するような軸は疲労を考慮しなければならない
っと申し上げたかっただけである。だから安易に結論など出すべき問題でない

撹拌機というか撹拌装置も勿論経験があるし軸も設計した経験もあるのですが
どちらかと言えば軸の強度よりも剛性不足による振動の方が問題になる場合の
方が多いように思える。使用場所や用途によって的確に判断されるべき問題だ

思いだしました。水処理機械のベアリングユニットの止めネジ部分なのですが
組付け後に、下穴キリで皿モミしてボール先止めネジでセットしなさいという
指示を出した一部上場プラント企業が居た。結構作業も面倒なのだが、効果は
あったようです。まぁ、Dカットに面取するよりも効果はあるように思えます

参考になれば・・・但し切り粉の取り出しとかメッチャ面倒な部分があります

お礼

早速のご回答ありがとうございます。みなさん参考になりました。
（ここに代表してお礼させていただきました。）

私の経験的に、Dカットから軸タップにして改善されたことが
ありますが、世間的にあまり見かけない構造に疑問？がありました。

おっしゃられるとおり、軸径、断面形状や伝達トルクなどの条件で
一概に決まるものではありませんが、適切な固定を選択したいと
思います。

回答No.7

noname#230359

回転軸と回転体(歯車等)は例え主に一方向回転で駆動する装置でも、
正逆回転する事を前提で設計します。
回転物に座ぐり孔と回転軸に雌ねじでは、
次の2問題が発生する恐れが有ります。
1) 止メねじが穴のクリアランス分動くことにより、回転物との間で滑りねじ
が緩むこと、
2) ねじの谷部でせん断する恐れが有ります。

参考までにキ－固定式と回転軸Dカットねじ止メ式以外の方法2例を書きます。
下記のアドレスに参考図2例を記載しています。
http://fac9999.web.fc2.com/auto.html
　　左上の図面
1、メカロック方式(購入品で多くのメ－カ－有ります)　
　　多数使用装置の場合は多少コストが掛かります。 　　　
　　利点として組立時にシビアな角度調整が必要な場合に適しています。

　　右上の図面(図面が小さく見難いかも知れません)
2、接触面中間部セットビス固定式、下穴貫通出来る構造の場合は
　 ノックピン等で固定することも有ります。
　　利点が多いです。
　　※コストが安い
　　※ガタが無く、剛性があり、組立分解がし易い
　　※図例の様な防水構造で肉厚が薄くキ－加工出来ない条件でも出来ます。

　 少し参考に成れば幸いです。

参考URL：

http://fac9999.web.fc2.com/

回答No.6

noname#230359

軸方向でネジ固定する方法は軽負荷のときやカラー等の脱落防止くらいにしか
使いません。ネジはその軸力により結合する方法なので、長期間の使用で緩む
ものと考えたほうが良いと思います。したがって繰り返し負荷がかかる軸部品
の結合には適さないと考えます。
最近ではネジ締めによりテーパー面で摩擦接合するカップリングがよく使われ
ているように思います。

http://www.tsubakimoto.jp//power-transmission/shaft-hub-locking/friction/power-lock/

回答No.5

noname#230359

ギヤじゃないが
グラインダーとかサンダー
丸のこ　とか見てください

回答No.4

noname#230359

所謂、攪拌機とかアジテーターとかで↓のような
http://www.satake.co.jp/product/kakuhan02.html
シャフトの延長するのに所謂、印籠継ぎして
その印籠をシャフトにボルト貫通でナット止め　＜ナットには割ピン
そうする事でシャフトの脱落防止になるそうだ

尚、↑のメーカの製品がそのような構造かどうかは知りません
あくまでそのような機械を見た事があった言う事例の紹介だけです
検索して一番最初に出たと言う以上の理由はありません

ただ、前出の先生方が絶対にやってはいけません的回答されてるので．．．
特殊な事例なのでしょうが、法的に禁止されてる事でも無かろう？

回答No.2

noname#230359

何にしろ、せん断応力が掛かる。
受ける断面積の比較でボルトやピンより（長さがとれる分）キーの方が大きくでき、より耐えられる。

　　http://www.shikaku-tech.jp/L-43_46.pdf
　　P.27（最後）キー、ピン、コッタの種類

接線キーというのが最強です。
　　http://www.rmc.mce.uec.ac.jp/webclass/MachineMechanismDesign/Key_and_Coupling.pdf
　　軸との締結と軸継手　それ以外の方法もある

　　↑P.2
軽負荷にはテーパーピンを使うことがあります。ボルトはここに出てなく用例は少ない。

?フランジ式テーパーリング?以下の３つは摩擦による固定で意外に強い。

どの方式がダメということはないです・・・欠点を覚悟して使えば

Ｄカット＋止めねじは、止めねじ先端のカドにテコで拡大された力が集中し、摩滅し（フレッティング摩耗）、ガタになり、ねじの緩みになりやすい。

ボルトで軸を突き抜く方式はバカ穴の遊びがありガタになりやすい。テーパーピンはガタが無いから選ぶ。
キー固定でもガタは禁物。フレッティング摩耗でやられやすい。

受ける断面積の比較とはこういういことです。キーは横に寝た面積
　　ﾎﾞﾙﾄ ●　　　■■■ ｷｰ
太さは両者おなじ。軸径の1/4～1/3が限界

回答No.1

noname#230359

> なにか私の知らない不都合があるのでしょうか？
そうです。
軸に穴を開けて、強度を落とすことになるのを嫌うからです。
たとえ軸の直径に余裕があっても、部分的に切り欠きを生じるのはどうかな？

Ｄカット＋止めネジ　が緩むのは、
軸径と穴径の設計が宜しくない場合が殆ど。
ガタガタなのに、ネジで無理に締めても駄目。
きちんとした嵌め合いで、ネジ締めで隙間がゼロになる様にする。
ネジの対面は、軸面と穴の内面が密着する状態に。

Ｄカットは、もう１面カットして、直交する２面で締めるのが王道です。
（こういうことを、大学の先生が教えられなくなってきたらしい。）

まぁ、コスト高を許容するなら、スプラインを使う手も有り。
滑動の設定も出来るし、固定でも使える。

他には、大学の機械要素で最初にやった「コッタ」。
昔は、自転車のクランクにもコッタが使われていたものです。
（四角いテーパ軸のコッタレスクランクが登場した時は、衝撃だった。）

回答(３)１Ｎの涙 氏の、１２０°２箇所止めは理想的だが、
軸加工の角度出しが面倒。
よって、フライスで簡単に加工できる、直交２面となる。

ついでに書くと、テーパは最強の固定方法。
旋盤の芯押し台で、モールステーパだけでドリルチャックが固定されるのは
びっくりしたものですよ。
しかも、ちょんと突くだけで取り外せる。
誰が最初に考えたのだろう？　頭のいい人っているもんだね。