カップリングとは：産業機械における機能、種類、選定基準

「カップリング」はエンジニアリング分野で一般的な用語で、2本の軸を連結して動力を正確に伝達する部品です。駆動側から被駆動側へ動力を伝えながら、2軸の取付誤差（芯ずれ等）を吸収します。モーター、ポンプ、発電機、圧縮機など、動力伝達を必要とするほぼすべての産業機械で使用されています。

カップリングとは

簡単に言えば、1本の軸からもう1本の軸へ動力/トルクを伝達する機械装置です。両端で2軸を連結し動力を伝えます。しかし主目的は、2台の回転機械を接続し、ある程度の芯ずれや軸方向変位、または両方を許容することです。芯出し精度とトルク要件に応じて剛性または柔軟性を持ちます。

一般的文脈では、隣接部品や物体の端部を連結する機械装置です。通常運転中に軸を切り離すことはありませんが、トルクリミッティングカップリングは設定トルク超過時にスリップや切断が可能です。用途要件、選定、取付、メンテナンスを適切に行えば、カップリングのメンテナンス時間とコストを削減できます。

注：軸が平行なら歯車配置やドライブで動力伝達可能。カップリングは軸が直線上にあり、端対端で連結して動力伝達する場合に使用します。

応用

主機能は駆動軸から被駆動軸への動力伝達。例：モーター→カップリング→ポンプ。一般的用途：

• 駆動軸から被駆動軸へ動力伝達
• 別製造の2コンポーネント連結（出力モーター軸と発電機等）
• フレキシブルカップリングで衝撃荷重伝達を軽減
• 空間制約下での動力伝達に柔軟性を付与
• 過負荷保護機能の付与

優良カップリングの要件

• 駆動軸から被駆動軸へトルク伝達可能
• 軸を適切に芯出し
• カップリング破損時も人と機械の安全確保
• メンテナンスのため分解可能
• 調整可能

カップリングの種類

剛性、スリーブ/マフ、クランプ/スプリットマフ（圧縮カップリング）、フランジ、柔軟、ブッシュピン、ユニバーサル、オルダム。その他：ギア、ベローズ、ジョー、ダイヤフラム、流体、定速、変速カップリング。

剛性カップリング

2軸が完全芯出しされている場合に使用。密接芯出しのみ適応。例：スリーブ/マフ、スプリットマフ、フランジカップリング。

スリーブ/マフカップリング

軸、キー、スリーブ/マフが主要構成部品。内径＝軸径の中空シリンダ使用。ギブヘッドキーで2軸端部に固定。キーとスリーブで一方軸から他方へ動力伝達。全要素がトルク伝達に耐える強度必要。

クランプ/スプリットマフ/圧縮カップリング

スプリットマフカップリングとも呼ばれる。マフ/スリーブを2半分に分割、ボルト締結、鋳鉄製。スタッドでも半分連結可能。両軸端部連結、キーを軸キー溝に嵌合。マフ一端を下から、他端を上からボルトナットで締結。

フランジカップリング

各軸端に鋳鉄フランジ2個取付、ボルト締結で駆動完成。2管を密封接合するイメージ。一方フランジに突起部、他方に同形状凹部。フランジ端面接合で抵抗なく正確芯出し。ボルトナットで2フランジ連結。加圧配管システム、重荷重用に典型的。非保護型、保護型、船舶用フランジカップリング等の種類あり。

フレキシブルカップリング

横方向・角度芯ずれ両方を持つ2軸連結用。例：ブッシュピン、ユニバーサル、オルダム、ギア、ベローズ、ジョー、ダイヤフラムカップリング。

ブッシュピンタイプカップリング

わずかな平行芯ずれ、角度芯ずれ、軸方向芯ずれに対応。剛性フランジカップリングの改良版。ピン、ピン上のゴムブッシュからなる非対称2半分で構成。

ユニバーサルカップリング

フックカップリングとも呼ばれる。2軸中心線が小角度で交差し、傾斜一定の場合に使用。実際には運動伝達時に変化。動力伝達に広く使用。自動車のギアボックス→プロペラシャフト→デファレンシャル間で2個使用。多軸ボール盤・フライス盤の各スピンドルへの動力分配にも使用。

オルダムカップリング

横方向芯ずれを持つ2軸連結用。スロット付きフランジA、Bと、2つの舌T1、T2を持つ中間浮動部Eで構成。ピンでフランジと浮動部固定。T1がフランジAに嵌合し前後運動、T2がフランジBに嵌合し上下運動を許容。

ギアカップリング

フランジカップリングの改良版。大型歯で高トルク伝達設計。フランジとハブを別体組立（フランジカップリングは一体）。各継手に1:1ギア比の内外歯車対。平行芯ずれ0.01〜0.02インチ、角度芯ずれ2度まで対応。ギアカップリングとユニバーサルジョイントは高トルク伝達が必要な重負荷用途で類似使用。

ベローズカップリング

ツインハブのフレキシブルカップリング。優れたねじり剛性で速度、角度位置、トルクを高精度伝達。ステンレス製が多い。高精度位置決め用途。薄肉設計で微小角度・軸方向・平行芯ずれ吸収。ハブはベローズに溶接。

ジョーカップリング

汎用動力伝達とモーション制御用途。トルク伝達しつつシステム振動低減、芯ずれ調整で他部品保護。角度芯ずれと反力荷重対応。外径対トルク容量良好。耐薬品性良好、適度な減衰特性。

ダイヤフラムカップリング

非潤滑カップリング。高性能ターボ機械とトルク伝達用。機器軸間芯ずれ吸収も。外径→内径、または逆方向へトルク伝達。単板または複数板をフレキシブルエレメントとし、角度・軸方向・平行芯ずれ許容。高トルク・高速用途に使用。

流体カップリング

油圧カップリングとも呼ばれる。油圧流体の加減速で回転機械動力を伝達する流体動力装置。駆動軸（入力）にインペラ、被駆動軸（出力）にランナー。インペラがポンプ、ランナーがタービンとして作動。

作動原理

同径または異径の2軸を連結。モーターが駆動側から動力伝達、プロペラが被駆動側。カップリングはモーター熱等を被駆動側へ伝えない。フレキシブルカップリングは金属系とエラストマー系に大別。金属系：自在嵌合部品が転動/摺動、または非可動部が屈曲して芯ずれ吸収。エラストマー系：レジリエントな非可動弾性/プラスチックエレメントが金属ハブ間でトルク伝達し柔軟性獲得。

カップリングのメリット

• 設計が比較的シンプル
• 駆動側（回転側）軸の取付誤差を吸収
• 動力伝達
• 駆動側振動吸収で周辺機器保護
• 駆動側モーター熱等を被駆動側へ伝えない

結論

定義、応用、機能、図解、作動、種類、優良要件、メリットを解説しました。用途に最適なカップリング選定の参考としてください。