JP2018105498A - 改良インテグラルフランジ、それを用いた薄板金属ディスクのカップリング、それを備えた機械装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 改良インテグラルフランジ、それを用いた薄板金属ディスクのカップリング、それを備えた機械装置を提供する。【解決手段】 インテグラルフランジは、客先要求がない限りカップリングを直接取り付けできることと定められ、そのためカップリングを直接取付する部分の情報が客先（装置メーカー）に提示されることは止もう得ない。本発明の改良インテグラルフランジは、たわみ板を連結取付する方式と、フランジを締結取付する方式との２方式について改良できた。特にフランジを締結取付する方式の構成は今まで知られておらず、インテグラルフランジの製作は今までの製作方法とさほど変らず段付穴加工の追加でたわみ板位置が改良され（図３、図４参照）装置主軸の軸受負担が減じられ、よりコンパクトな（８２％以上伝達トルクがアップした）カップリング締結が可能である。【選択図】 図１

Description

本発明は、改良インテグラルフランジ、それを用いた薄板金属ディスクのカップリング、それを備えた機械装置に関するものである。

従来のフランジ外側たわみ板フランジと分割スペーサー内側たわみ板フランジとを用いたアダプターハブの板ばね式フレキシブルカップリングは既にある。例えば、特許文献１参照。
従来の主軸組合せたわみ板フランジを用いた板ばね式フレキシブルカップリングは既にある。例えば、特許文献２参照。

特願２０１２−２４４３０７号公報 特願２０１４−０２０９４６号公報

本出願は、特願２０１２−２４４３０７号公報の図５より派生した従来の外フランジよりなるインテグラルフランジの改良に関するものである。本出願の図５、図６は、従来の外フランジよりなるインテグラルフランジを示したもので、インテグラルフランジとしての軸方向基準位置は既にアダプターハブを構成に持たない分主軸軸受位置に近接した位置を占めている。しかし、依然としてたわみ板３３の位置がインテグラルフランジＦｏと位置を同じくする主軸５端面からＤｏと軸方向に離れており、他形式の板ばね式フレキシブルカップリングであるダイヤフラム式カップリングと比べ、遜色がある。図５で、たわみ板３３とインテグラルフランジＦｏとの間にたわみ板フランジは無く、たわみ板用のボルト３４の頭部が近接配置を邪魔しているので、ボルト３４の頭部形状、インテグラルフランジＦｏの詳細構成について見直し検討する。又、伝達トルクアップできないか見直しするが、伝達トルクアップするためたわみ板のボルト本数を増やすと、図６上半分に示すように分割スペーサー側壁のソケット工具装入穴３２ｌの空間が増え（図６は１４本ボルトたわみ板適用の場合）装入穴間の余肉部３２ｋが極めて狭くなり、１２本ボルト程度以上では補強するか、又は補強が不要な組合せたわみ板フランジの新たな構成を考え出すかのいずれかとなる。

本出願は、特願２０１４−０２０９４６号公報の図２（ａ）（ｂ）に示された組合せたわみ板フランジを、ＩＳＯ １０４４１及びＡＰＩ ６７１に規定されたインテグラルフランジとして活用する方式について見直し改良したものである。既にインテグラルフランジとしての軸方向基準位置は、ハブを構成に持たない分主軸軸受位置に近接した位置を占めており、径方向の正確な位置決めは、たわみ板の外径と内径とを案内として用いる方式が良いのか、見直し検討する。又、連続した円輪形の薄板金属ディスクカップリングの本発明において、組合せたわみ板フランジは、一方のたわみ板フランジをインテグラルフランジとして使用するものであり、慣性モーメントを削減した組合せたわみ板フランジである他に、伝達トルクアップはできないか見直し検討する。

上記段落（０００４）（０００５）で述べたごとく、インテグラルフランジは形式が異なる２種類があり、駆動側及び被駆動側で互い違いにインテグラルフランジが適用され得るので、いずれの場合についても対応できるよう見直し検討する。

上記段落（０００４）〜（０００６）の伝達トルクアップの検討は、たわみ板フランジへ締結されたたわみ板用のボルト曲げ強度アップの検討だけでなく、直列配置されたたわみ板の強度アップが両立するように検討する必要がある。

外フランジよりなるインテグラルフランジ適用の場合、間にたわみ板フランジが配置されない構成であればインテグラルフランジとたわみ板との軸方向位置をさらに近接できないか検討されるべきであったが検討されず、又、組合せたわみ板フランジの一方のたわみ板フランジよりなるインテグラルフランジ適用の場合、従来のたわみ板の内外径を案内とした正確な径方向の位置決めは、適切か見直しされるべきであったが見直しされなかった。

機械装置へ組込みされる連続した円輪形の薄板金属ディスクのカップリングは、オーバーハング、振れ回り、ねじり共振等の問題を確実に解決できておらず、機械装置からの振動、騒音等を発生させ得る情況があった。

本発明は、この様な従来の問題を解決しようとするもので、改良インテグラルフランジ、それを用いた薄板金属ディスクのカップリング、それを備えた機械装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の請求項１のインテグラルフランジは、
同軸に配置されトルクを伝達する複数の主軸（３）に、前記主軸（３）と同軸に配置されフランジ（２１ｅ）に連結する一体に締結された分割スペーサー（２２ａ）及び中間軸（２２ｉ）を介して、一体に形成されたインテグラルフランジ（Ｆｎ）であって、
前記フランジ（２１ｅ）における、分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）と軸方向同一位置に周方向互い違いに配置されたフランジたわみ板フランジ（２１ｆ）と、
前記分割スペーサー（２２ａ）における、前記フランジたわみ板フランジ（２１ｆ）と軸方向同一位置に周方向互い違いに配置された前記分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）と、
前記フランジたわみ板フランジ（２１ｆ）における、径方向外側且つ軸方向外側に軸方向厚さを有するフランジチューブ結合部（２１ｊ）と、
前記分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）における、径方向外側且つ軸方向内側に軸方向厚さを有する分割スペーサーチューブ結合部（２２ｇ）と、
前記フランジたわみ板フランジ（２１ｆ）及び前記分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）を、前記フランジたわみ板フランジ（２１ｆ）及び前記分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）の軸方向外側から連結するたわみ板（２３ｎ）及び複数のクランプワッシャー（２６）と、
前記たわみ板（２３ｎ）及び前記複数のクランプワッシャー（２６）を前記フランジたわみ板フランジ（２１ｆ）と前記分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）とに締め付ける複数のたわみ板用のボルト（２４）及び複数の回り止めナット（２７）と、
前記フランジたわみ板フランジ（２１ｆ）と前記たわみ板（２３ｎ）との間に介在させる複数のクランプワッシャー（２６ｃ）と、
前記分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）と前記たわみ板（２３ｎ）との間に介在させる複数のクランプワッシャー（２６ｄ）とを備え、
前記たわみ板（２３ｎ）は、軸方向内側へ周方向互い違いに配置された前記各複数のクランプワッシャー（２６ｃ）及びクランプワッシャー（２６ｄ）と、軸方向外側へ周方向に配置された前記複数のクランプワッシャー（２６）と、径方向同一ピッチ円直径上に挟まれ位置するものであり、
前記クランプワッシャー（２６ｃ）は、前記フランジたわみ板フランジ（２１ｆ）との間に境界面を設けることなく、前記フランジたわみ板フランジ（２１ｆ）と連続して一体に構成され、
前記クランプワッシャー（２６ｄ）は、前記分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）との間に境界面を設けることなく、前記分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）と連続して一体に構成され、
前記インテグラルフランジ（Ｆｎ）は、前記複数のたわみ板用のボルト（２４）の頭部を収納する段付穴（２１ｄ）を設け、前記フランジチューブ結合部（２１ｊ）の径方向外側且つ軸方向外側のフランジ外フランジ（２１ｋ）を軸方向外側より締結することを特徴とする。係る構成によれば、たわみ板用のボルト２４の頭部はインテグラルフランジＦｎの段付穴２１ｄへ収納され、たわみ板２３ｎとインテグラルフランジＦｎとは、軸方向に近付けた配置ができ、オーバーハングによる軸受負担を減じる。

上記課題を解決するためになされた本発明の請求項２のインテグラルフランジは、
同軸に配置されトルクを伝達する複数の主軸（１）に、前記主軸（１）と同軸に配置され一体に締結された分割スペーサー（１２ａ）及び中間軸（１２ｉ）を介して、一体に形成されたインテグラルフランジ（Ｆｃ）であって、
前記インテグラルフランジ（Ｆｃ）における、分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）と軸方向同一位置に径方向互い違いに配置された前記インテグラルフランジ（Ｆｃ）と、
前記分割スペーサー（１２ａ）における、前記インテグラルフランジ（Ｆｃ）と軸方向同一位置に径方向互い違いに配置された前記分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）と、
前記インテグラルフランジ（Ｆｃ）における、径方向内側且つ軸方向外側に一体の前記主軸（１）と、
前記分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）における、径方向外側且つ軸方向内側に配置された分割スペーサーチューブ（１２ｅ）と、
前記インテグラルフランジ（Ｆｃ）及び前記分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）を、前記インテグラルフランジ（Ｆｃ）及び前記分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）の軸方向内側から連結するたわみ板（１３ｎ）及び複数のクランプワッシャー（１６）と、
前記たわみ板（１３ｎ）及び前記複数のクランプワッシャー（１６）を前記インテグラルフランジ（Ｆｃ）と前記分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）とに締め付ける複数のたわみ板用のボルト（１４）及び複数の座付き回り止めナット（１７）と、
前記インテグラルフランジ（Ｆｃ）と前記たわみ板（１３ｎ）との間に介在させる複数のクランプワッシャー（１６ｃ）と、
前記分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）と前記たわみ板（１３ｎ）との間に介在させる複数のクランプワッシャー（１６ｄ）とを備え、
前記たわみ板（１３ｎ）は、軸方向外側に径方向互い違いに配置された前記各複数のクランプワッシャー（１６ｃ）及びクランプワッシャー（１６ｄ）と、軸方向内側へ周方向に配置された前記複数のクランプワッシャー（１６）と、径方向同一ピッチ円直径上に挟まれ位置するものであり、
前記クランプワッシャー（１６ｃ）は、前記インテグラルフランジ（Ｆｃ）との間に境界面を設けることなく、前記インテグラルフランジ（Ｆｃ）と連続して一体に構成され、
前記クランプワッシャー（１６ｄ）は、前記分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）との間に境界面を設けることなく、前記分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）と連続して一体に構成され、
前記インテグラルフランジ（Ｆｃ）は、前記たわみ板（１３ｎ）と、前記複数のクランプワッシャー（１６ｃ）とが連結することを特徴とする。係るたわみ板１３ｎ腕の張力を活用する構成によれば、分割スペーサーたわみ板フランジ１２ｂは、嵌合部での組立ガタを排除してインテグラルフランジＦｃへ正確に径方向位置決めされ、運転中の遠心力による隙間発生はなく、又隙間発生による振れ回り力の発生もない。

上記課題を解決するためになされた本発明の請求項３のインテグラルフランジは、
インテグラルフランジにおいて、駆動側に請求項１記載のインテグラルフランジ（Ｆｎ）を備え、被駆動側に請求項２記載のインテグラルフランジ（Ｆｃ）を備えた、又は駆動側に請求項２記載のインテグラルフランジ（Ｆｃ）を備え、被駆動側に請求項１記載のインテグラルフランジ（Ｆｎ）を備えたことを特徴とする。係る構成によれば、装置メーカーによって要求が異なるインテグラルフランジの種類に対し、統一した対処ができるようになった。

上記課題を解決するためになされた本発明の請求項４のインテグラルフランジは、
請求項１〜３のいずれか一項に記載のインテグラルフランジにおいて、前記座付き回り止めナット（２７、１７）の座面（２７ｃ、１７ｃ）と、前記たわみ板用のボルト（２４、１４）の頭部座面（２４ｃ、１４ｃ）との間に挟まれる積層間における、前記クランプワッシャー（２６ｃ、２６ｄ、１６ｃ、１６ｄ）と、前記たわみ板（２３ｎ、１３ｎ）とを用いたインテグラルフランジであって、
前記たわみ板用のボルト（２４、１４）の径をｄ、前記たわみ板（２３ｎ、１３ｎ）の厚さをＴｎとすると、
０．４５ｄ≦Ｔｎ≦０．５６ｄであるｎ本ボルト（ｎはたわみ板のボルト本数であって６、８、１０、１２、１４のいずれか）のたわみ板を用いたことを特徴とする。係る構成によれば、インテグラルフランジに用いられるたわみ板フランジのたわみ板用ボルト穴回りのたわみ板を含む円筒部積層構造は、たわみ板用のボルト曲げ強度、たわみ板の引張り強度が共に強化され、確実な伝達トルクアップができる。

上記課題を解決するためなされた本発明請求項５薄板金属ディスクのカップリングは、
請求項１〜４のいずれか一項に記載のインテグラルフランジを用いたことを特徴とする。係るインテグラルフランジに連続した円輪形の薄板金属ディスクを用いたカップリングは、オーバーハング、振れ回り、ねじり共振等の問題についてより確実に解決できる。

上記課題を解決するためになされた本発明の請求項６の機械装置は、
請求項５に記載の薄板金属ディスクのカップリングを備えたことを特徴とする。係る薄板金属ディスクのカップリングを備えた機械装置は、機械装置からの振動発生、機械装置からの騒音発生をより確実に回避できる。

本発明請求項１によれば、たわみ板用のボルト２４の頭部はインテグラルフランジＦｎの段付穴２１ｄへ収納され、たわみ板２３ｎはインテグラルフランジＦｎへ軸方向に近付け配置されるので、オーバーハングによる中間軸部質量の各軸受へのモーメント負荷は大幅に減じられる。又、各たわみ板フランジ外径の屈曲部を持つ構成は従来の伝達トルク重視用途で問題があった分割スペーサーの側壁を廃止させ、クランプワッシャー２６ｃ及び２６ｄの一体構成によりたわみ板用ボルトの曲げ強度がアップされ、１４本ボルトたわみ板適用までの伝達トルクアップの基礎ができた。

本発明請求項２によれば、周方向互い違い各ｎ／２ヶ所のたわみ板外径及びたわみ板内径を案内径として用いた従来の組立は廃止され、たわみ板の腕の張力を活用した組立により正確な径方向位置決めが行われ且つ維持され、従来の運転中の遠心力によるたわみ板内径と案内径との隙間発生はなくなり、振れ回り力は低減された。クランプワッシャー１６ｃ及び１６ｄの一体の構成によりたわみ板用ボルトの曲げ強度がアップされ、１４本ボルトたわみ板適用までの伝達トルクアップの基礎ができた。

本発明請求項３によれば、駆動側と被駆動側との異なる種類のインテグラルフランジの互い違い適用は、中央部での統一された中間軸適用が可能となり、従来の各装置メーカーで異なる要求への対処に比べ各段に容易な対処となった。

本発明請求項４によれば、従来の別体クランプワッシャーの構成は改良され一体となり、たわみ板用のボルト穴回りのたわみ板の厚さ増を含む円筒部積層構造は新たな積層構成となり強度アップされ、さらに本発明に伴うたわみ板分担応力についての制約事項なしの効果が加わり、伝達トルクは８２％以上アップされる。

本発明請求項５によれば、連続した円輪形の薄板金属ディスクを用いたカップリングは、オーバーハングによる主軸軸受へのモーメント負荷を大幅に減じ、正確な径方向位置決めにより振れ回り力を減じ、ねじり共振回避が確実にできる。

本発明請求項６によれば、連続した円輪形の薄板金属ディスクのカップリングを備えた機械装置は、機械装置から発生する振動、騒音をより確実に回避することができる。

本発明を適用した主軸組合せたわみ板フランジをなす改良インテグラルフランジの断面図である。 図１を全体図と見なしたＡ矢視の断面図である。 本発明を適用した主軸外フランジよりなる改良インテグラルフランジの断面図である。 図３を全体図と見なしたＢ矢視の断面図である。 従来の主軸外フランジよりなるインテグラルフランジの断面図である。 図５を全体図と見なしたＣ矢視の断面図である。

ＩＳＯ １０４４１及びＡＰＩ ６７１には、機械用途の動力伝達分野について述べられているが、駆動側が電動機の場合、被駆動側が発電機の場合についても触れている。低サイクルの領域で許容されるピークトルク（ｐｅａｋ ｔｏｒｑｕｅ）、低サイクルのさらに低サイクルの領域で許容される瞬時最大許容トルク（ｍｏｍｅｎｔａｒｙ ｔｏｒｑｕｅ ｌｉｍｉｔ）について上記規格では、伝達トルクはボルトせん断によるべきであって、ボルト軸力による摩擦に依存した（客先承認を受けた場合を除き採用されるべき摩擦係数は、０．１５）伝達トルクアップについては認められないとしている。認められているのは、例えばタービン／遠心又はターボ圧縮機の用途のごとく起動トルクが徐々に増える、瞬間的に大きなトルクの発生しない場合等の定格トルク（ｍａｘｉｍｕｍ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｔｏｒｑｕｅ）についてと、限定して容認している。本願発明は、本来の伝達トルクアップであるピークトルクのアップ、瞬時最大許容トルクのアップを含んでいる。他メーカーとの競合上定格トルクは、高い格付け（ｒａｔｉｎｇ）を採り、対応する。
特願２０１４−０２０９４６号公報の図２（ａ）に示されたたわみ板案内内径２３ａと主軸たわみ板フランジの案内内径２１ｇとのハメアイ及びたわみ板案内外径２２ｂと分割スペーサーたわみ板フランジの案内外径２２ｃとのハメアイは廃止する。新たな正確な径方向位置決めは、本発明の図１、図２に示される主軸組合せたわみ板フランジをなす改良インテグラルフランジ１０のごとく、インテグラルフランジＦｃ（主軸組合せたわみ板フランジをなす改良インテグラルフランジをインテグラルフランジＦｃと定義する）のたわみ板用のボルト穴寸法と、ボルト穴ＰＣＤ位置精度とにより定まる。この方式は、ＩＳＯ
１０４４１及びＡＰＩ ６７１の組込み空間が制限されることを想定した「指定されない限りカップリングは、アダプターなしで直接インテグラルフランジに組合されること」の規定に合致する。たわみ板１３ｎのボルト穴ＰＣＤは、主軸たわみ板フランジ１１ａ及び分割スペーサーたわみ板フランジ１２ａのたわみ板用ボルト穴ＰＣＤよりわずかに小さく設定されている。ＰＣＤの差（オフセット）は、たわみ板用のボルトの径ｄとたわみ板１３ｎのボルト穴径及び径方向組合せたわみ板フランジのボルト穴径との組立ガタを排除するためのものである。最初にたわみ板１３ｎを分割スペーサーたわみ板フランジ１２ｂの５ヶ所のボルト穴１２ｃへたわみ板用のボルト１４を用いて組込む時は、たわみ板の腕の伸びは緩やかで組込み容易である。次ぎに分割スペーサーたわみ板フランジ１２ｂへ組込まれたたわみ板１３ｎを主軸たわみ板フランジ１１ａ（インテグラルフランジＦｃ）のボルト穴１１ｃにたわみ板用のボルト１４を用いて組込む時は、たわみ板の腕の伸びをより大きくする必要があり、「単体ではボルト穴に緩やかに入った」のがきつい組込みとなる。もし、ボルト１４のボルト穴１１ｃへの組込みが困難な場合は、分割スペーサーたわみ板フランジ１２ｂへ組込み済みのたわみ板１３ｎ全体をプラス４０℃程度暖めたわみ板用ボルト穴ＰＣＤを熱膨張させてからボルト１４を用いたボルト穴１１ｃへのたわみ板１３ｎ組込みを行う。従来のたわみ板内径を案内径とする方式は、たわみ板のボルト穴ＰＣＤが拡大された時点でハメアイがスキマバメに移行し、適切でなかった。たわみ板１３ｎのインテグラルフランジＦｃへの組込みに先立つ分割スペーサーたわみ板フランジへの組込み・仮締結は、カップリングメーカーが工場から出荷する前に行う。本発明のたわみ板の組込み方式は、たわみ板用ボルト軸力による摩擦に依存した伝達トルクアップはしていないたわみ板組込みなので、現地でのカップリング着脱において、「工場出荷前組立時のたわみ板結合部の結合状態を妨げてはならない（ＩＳＯ １０４４１及びＡＰＩ ６７１による薄板金属ディスクカップリング等のたわみ板組込み時に行われている摩擦に依存した伝達トルクアップを対象とした注意事項）」には該当しない。正確な径方向位置決め、高速回転での振れ回り防止等を含めインテグラルフランジＦｃは、カップリングメーカーにより形状・寸法を特定され、必要に応じ装置メーカーに提示される。

本発明の図１は、主軸１と一体に形成されたインテグラルフランジＦｃより中間軸１２ｉの中央までのカップリング駆動側半分を示したもので、被駆動側半分は同様であり省略した。図１に示されたごとく、クランプワッシャー１６ｃと、クランプワッシャー１６ｄとは、インテグラルフランジＦｃと、分割スペーサーたわみ板フランジ１２ｂと一体である。一体構成としたことに伴い、たわみ板１３ｎの厚さＴｎは、今までの厚さより約３０％厚くできるので増やしている。本発明のクランプワッシャー１６ｃ及び１６ｄとたわみ板１３ｎの構成は、前述のごとく特願２０１４−０２０９４６号公報図２（ａ）のクランプワッシャー２６、たわみ板２３の構成とは異なり改良され、伝達トルクアップされる。本発明の伝達トルクアップは、ボルト軸力×摩擦係数によるトルクアップには依存しない、本来のボルト曲げ強度アップ（たわみ板引張り強度アップと両立できる）から成立するものであり、さらにたわみ板分担応力についての制約事項なしの効果を加えることができ、８２％以上の伝達トルクアップが可能である。

本出願の図５は、特願２０１２−２４４３０７号公報図５より派生した従来の外フランジよりなるインテグラルフランジ３０を示したものであるが、段落（０００４）で課題となった伝達トルク重視での側壁３２ｅの強度不足問題は、側壁を廃止して新たな組合せたわみ板フランジの構成を用い、１４本ボルトのたわみ板まで適用できるように改められた。
本発明の図３、図４に示された外フランジよりなる改良インテグラルフランジ２０は、インテグラルフランジＦｎと定義する。図５の従来の外フランジよりなるインテグラルフランジ３０は、インテグラルフランジＦｏと定める。インテグラルフランジＦｎは、インテグラルフランジＦｏを改良したものである。段落（０００４）で述べたように、図５のインテグラルフランジＦｏとたわみ板３３との間にはたわみ板フランジが配置されない構成であったが、主軸５端面からたわみ板の厚さ中心までの距離Ｄｏが大きいままで本出願の見直し・改良の切っ掛けとなった。本発明の図３に示すように、たわみ板用のボルト２４の頭部形状は短円柱の必要ない側面を削除し、インテグラルフランジＦｎは収納用の段付穴２１ｄを設けた。干渉を避け収納するための段付穴の径方向位置は、インテグラルフランジＦｎのボルト２８の配置を避けた内径側で、主軸径２１ｂへの移行部分（通常テーパー形状部分）である。本出願の薄板金属ディスクのたわみ板を用いたたわみ板フランジでは今まで用いた収納回避であり、特に支障ない。本発明の主軸端面からたわみ板の厚さ中心までの距離Ｄｅは、今までの１／３程度に減じられる。フランジ２１ｅのインテグラルフランジＦｎへの正確な径方向位置決めは、インテグラルフランジの案内径２１ｃとフランジたわみ板フランジの案内内径２１ｇとの中間バメにより決まり、ボルトの径２８ｄとボルトの穴径２８ｅとによる位置決めは、装置メーカーにより加工されるボルトの穴径２８ｅをスキマバメとし、ダブル位置決めによる干渉を回避する。本発明の改良は代表例を示したもので、この方式のみに限定されるものではない。インテグラルフランジＦｎは、カップリングメーカーにより形状・寸法を特定され、必要に応じ装置メーカーに提示される。

本発明の図３は、主軸３と一体に形成されたインテグラルフランジＦｎより中間軸２２ｉの中央までのカップリング駆動側半分を示したもので、被駆動側半分は同様であり省略した。図３に示されたごとくクランプワッシャー２６ｃと、クランプワッシャー２６ｄとは、フランジたわみ板フランジ２１ｆと、分割スペーサーたわみ板フランジ２２ｂと一体になり強化された。前述のごとく従来の分割スペーサー側壁の構成では伝達トルク重視のためたわみ板のボルト本数を増やすと、装入穴間余肉部の強度不足の問題が発生したが、図４下半分に示された新たな周方向組合せたわみ板フランジの構成を用いることにより解消される。又、たわみ板２３ｎの厚さＴｎは、従来の厚さＴｏより約３０％厚くでき強度アップした。本発明のクランプワッシャー２６ｃ及び２６ｄとたわみ板２３ｎの構成は、従来の特願２０１２−２４４３０７号公報図５のクランプワッシャー３６、たわみ板３３の構成とは異なり、伝達トルクアップが果たされる。又、本発明の図３に示されるごとく、たわみ板２３ｎの軸方向位置がインテグラルフランジＦｎに近付けられたことにより、長尺で中間軸質量が大きい場合、分担中間軸質量は主軸軸受に近付け負荷でき、著しくモーメント負荷は低減される。本発明のインテグラルフランジＦｎは、たわみ板用のボルト頭部がインテグラルフランジＦｎと干渉しないように段付穴を採用したが、この例は代表例であり、例えばボルト２４頭部とクランプワッシャー２６とを一体とする等がさらに別途考えられる。この場合、図１に示されたボルト１４頭部とクランプワッシャー１６とは、同様に一体とできるので共通部品としても良い。

段落（００２４）〜（００２７）で述べたように、駆動側及び被駆動側の各装置メーカーは、それぞれの状況に応じインテグラルフランジＦｃ又はインテグラルフランジＦｎのいずれかを選択する。従って、駆動側と被駆動側とで本発明図１のインテグラルフランジＦｃと本発明図３のインテグラルフランジＦｎとを互い違いに用いる、又は逆の互い違いに用いることができ、統一した対処が可能である。インテグラルフランジＦｃとインテグラルフランジＦｎとの互い違い適用であっても、中間軸なしの主軸端間を接近させた最短分割スペーサー同士締結は可能である。図１、図３を参照。

次ぎに動作について説明する。図１に示された例えば増速機主軸１が駆動され一体に形成されたインテグラルフランジＦｃ、インテグラルフランジのボルト穴１１ｃ（含むクランプワッシャー１６ｃ）へ伝達され、次ぎに座付回り止めナット１７、たわみ板のボルト１４、クランプワッシャー１６を介してたわみ板１３ｎのｎ／２ヶ所のボルト穴へ伝達される。次ぎにｎ／２ヶ所のたわみ板の引張り側腕を介して残りｎ／２ヶ所のボルト穴へ伝達され、クランプワッシャー１６、たわみ板用のボルト１４、座付回り止めナット１７を介して分割スペーサーたわみ板フランジのボルト穴１２ｃ（含むクランプワッシャー１６ｄ）へ伝達される。次ぎに分割スペーサーたわみ板フランジ１２ｂ、分割スペーサーチューブ１２ｅ、分割スペーサー外フランジ１２ｆ及び中間軸外フランジ１２ｊへ複数のボルト１８と回り止めナット１９とを用い伝達される。中間軸チューブ１２ｋ以降は同様であり省略する。
図３に示された例えば蒸気タービン主軸３が駆動され一体に形成されたインテグラルフランジＦｎへ伝達され、インテグラルフランジＦｎ及びフランジ外フランジ２１ｋへ複数のボルト２８と回り止めナット２９とを用い伝達され、次ぎにフランジチューブ２１ｉ、フランジチューブ結合部２１ｊ、フランジたわみ板フランジ２１ｆ、フランジたわみ板フランジのボルト穴２１ｈ（含むクランプワッシャー２６ｃ）へ伝達され、次ぎに座付き回り止めナット２７、たわみ板用のボルト２４、クランプワッシャー２６を介してたわみ板２３ｎのｎ／２ヶ所のボルト穴へ伝達される。次ぎにｎ／２ヶ所のたわみ板引張り側腕を介して残りｎ／２ヶ所のボルト穴に伝達され、クランプワッシャー２６、たわみ板用のボルト２４、座付回り止めナット２７を介して分割スペーサーたわみ板フランジのボルト穴２２ｃ（含むクランプワッシャー２６ｄ）へ伝達される。次ぎに分割スペーサーたわみ板フランジ２２ｂ、分割スペーサーチューブ結合部２２ｇ、分割スペーサーチューブ２２ｆ、分割スペーサー外フランジ２２ｈ及び中間軸外フランジ２２ｊへ複数のボルト２８と回り止めナット２９とを用い伝達される。中間軸チューブ２２ｋ以降は同様であり省略する。

本発明が、ＩＳＯ １０４４１及びＡＰＩ ６７１に記述されている指針を遵守したどの種類のカップリングに関するものなのか、述べる。本発明に関係するカップリングは、大きく板ばね式フレキシブル（ｍｅｔａｌｌｉｃ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｅｌｅｍｅｎｔ）カップリングに分類される。板ばね式フレキシブルカップリングにはいくつかのものがあるが、主なものは薄板金属ディスク（ｔｈｉｎ ｍｅｔａｌｌｉｃ ｄｉｓｃｓ）カップリング、ダイアフラム（ｄｉａｐｈｒａｇｍｓ）カップリング等があり、本発明は、連続した円輪形の薄板金属ディスクのカップリングに関するものである。
又、ＩＳＯ １０４４１及びＡＰＩ ６７１にはインテグラルフランジについての規定があり、本発明の改良インテグラルフランジは、伝達トルクアップされたカップリングを軸方向から直接締結又は直接連結できるが、以下の点に配慮すべきである。初めから伝達トルクアップを主体として進めるのであれば、装置メーカー殿はインテグラルフランジＦｎを第一に採用するのが良い。インテグラルフランジＦｃを採用する場合装置メーカー殿は、クランプワッシャーがたわみ板フランジと一体の素材を入手でき、機械加工できることが前提となるので、準備に相当期間が必要である。
なお、本発明のインテグラルフランジＦｎ及びインテグラルフランジＦｃ、それを用いた薄板金属ディスクのカップリングを、板ばね式フレキシブルカップリング以外の分野に用いることを妨げるものではない。

上述の発明は、改良インテグラルフランジ、それを用いた薄板金属ディスクのカップリング、それを備えた機械装置を提供可能である。

１ 主軸
３ 主軸
５ 従来の主軸
１０ 主軸組合せたわみ板フランジをなす改良インテグラルフランジ
Ｆｃ インテグラルフランジ（組合せたわみ板フランジの客先製作側）
１１ａ 主軸たわみ板フランジ（インテグラルフランジＦｃに同義）
１１ｂ 主軸径
１１ｃ インテグラルフランジのボルト穴
１２ａ 分割スペーサー
１２ｂ 分割スペーサーたわみ板フランジ
１２ｃ 分割スペーサーたわみ板フランジのボルト穴
１２ｅ 分割スペーサーチューブ
１２ｆ 分割スペーサー外フランジ
１２ｉ 中間軸
１２ｊ 中間軸外フランジ
１２ｋ 中間軸チューブ
Ｄｅ 主軸端面からたわみ板の厚さ中心までの距離
ｄ たわみ板用のボルトの径
Ｊｎ たわみ板を含む連結部金物
Ｔｎ たわみ板の厚さ
１３ｎ たわみ板
１４ たわみ板用のボルト（六角穴付段付ボルト）
１４ｃ たわみ板用のボルトの頭部座面
１６ たわみ板用のボルト１４と頭部座面１４ｃで接するクランプワッシャー
１６ｃ クランプワッシャー（インテグラルフランジと一体）
１６ｄ クランプワッシャー（分割スペーサーたわみ板フランジと一体）
１７ 座付回り止めナット（又は座金＋回り止めナット）
１７ｃ 座付回り止めナットの座面
１８ ボルト（六角穴付ボルト）
１９ 回り止めナット
２０ 主軸外フランジよりなる改良インテグラルフランジ
Ｆｎ インテグラルフランジ
２１ｂ 主軸径
２１ｃ インテグラルフランジの案内径
２１ｄ インテグラルフランジの段付穴
２１ｅ フランジ
２１ｆ フランジたわみ板フランジ
２１ｇ フランジたわみ板フランジの案内内径
２１ｈ フランジたわみ板フランジのボルト穴
２１ｉ フランジチューブ
２１ｊ フランジチューブ結合部
２１ｋ フランジ外フランジ
２２ａ 分割スペーサー
２２ｂ 分割スペーサーたわみ板フランジ
２２ｃ 分割スペーサーたわみ板フランジのボルト穴
２２ｆ 分割スペーサーチューブ
２２ｇ 分割スペーサーチューブ結合部
２２ｈ 分割スペーサー外フランジ
２２ｉ 中間軸
２２ｊ 中間軸外フランジ
２２ｋ 中間軸チューブ
Ｄｅ 主軸端面からたわみ板の厚さ中心までの距離
ｄ たわみ板用のボルトの径
Ｊｎ たわみ板を含む連結部金物
Ｔｎ たわみ板の厚さ
２３ｎ たわみ板
２４ たわみ板用のボルト（六角穴付段付ボルト）
２４ｃ たわみ板用のボルトの頭部（凸形状）座面
２６ たわみ板用のボルト２４と頭部座面２４ｃで接するクランプワッシャー
２６ｃ クランプワッシャー（フランジたわみ板フランジと一体）
２６ｄ クランプワッシャー（分割スペーサーたわみ板フランジと一体）
２７ 座付回り止めナット（又は座金＋回り止めナット）
２７ｃ 座付回り止めナットの座面
２８ ボルト（六角穴付ボルト）
２８ｄ ボルトの径
２８ｅ ボルトの穴径
２９ 回り止めナット
３０ 従来の主軸外フランジよりなるインテグラルフランジ
Ｆｏ 従来のインテグラルフランジ
３１ｂ 主軸径
３２ａ 従来のフランジ
３２ｂ フランジ外フランジ
３２ｃ フランジチューブ
３２ｄ フランジ外側たわみ板フランジ
３４ａ フランジ外側たわみ板フランジのボルト穴
３２ｅ 分割スペーサー側壁
３２ｇ 従来の分割スペーサー
３２ｈ 分割スペーサー内側たわみ板フランジ
３４ｂ 分割スペーサー内側たわみ板フランジのボルト穴
３２ｉ 分割スペーサーチューブ
３２ｊ 分割スペーサー外フランジ
３２ｋ ソケット工具装入穴間の余肉部
３２ｌ 分割スペーサー側壁のソケット工具装入穴
３２ｍ 中間軸
３２ｎ 中間軸外フランジ
３２ｏ 中間軸チューブ
Ｄｏ 従来の主軸端面からたわみ板の厚さ中心までの距離
ｄ たわみ板用のボルトの径
Ｊ 従来のたわみ板を含む連結部金物
Ｔｏ 従来のたわみ板の厚さ
３３ 従来のたわみ板
３４ たわみ板用ボルト（六角穴付段付ボルト）
３６ クランプワッシャー
３７ 座付回り止めナット（又は座金＋回り止めナット）
３８ ボルト（六角穴付ボルト又は六角ボルト）
３９ 回り止めナット

特開２０１４−４３９４０号公報 特開２０１５−１１７８１９号公報

Claims (6)

1. 同軸に配置されトルクを伝達する複数の主軸（３）に、前記主軸（３）と同軸に配置されフランジ（２１ｅ）に連結する一体に締結された分割スペーサー（２２ａ）及び中間軸（２２ｉ）を介して、一体に形成されたインテグラルフランジ（Ｆｎ）であって、
   前記フランジ（２１ｅ）における、分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）と軸方向同一位置に周方向互い違いに配置されたフランジたわみ板フランジ（２１ｆ）と、
   前記分割スペーサー（２２ａ）における、前記フランジたわみ板フランジ（２１ｆ）と軸方向同一位置に周方向互い違いに配置された前記分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）と、
   前記フランジたわみ板フランジ（２１ｆ）における、径方向外側且つ軸方向外側に軸方向厚さを有するフランジチューブ結合部（２１ｊ）と、
   前記分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）における、径方向外側且つ軸方向内側に軸方向厚さを有する分割スペーサーチューブ結合部（２２ｇ）と、
   前記フランジたわみ板フランジ（２１ｆ）及び前記分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）を、前記フランジたわみ板フランジ（２１ｆ）及び前記分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）の軸方向外側から連結するたわみ板（２３ｎ）及び複数のクランプワッシャー（２６）と、
   前記たわみ板（２３ｎ）及び前記複数のクランプワッシャー（２６）を前記フランジたわみ板フランジ（２１ｆ）と前記分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）とに締め付ける複数のたわみ板用のボルト（２４）及び複数の回り止めナット（２７）と、
   前記フランジたわみ板フランジ（２１ｆ）と前記たわみ板（２３ｎ）との間に介在させる複数のクランプワッシャー（２６ｃ）と、
   前記分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）と前記たわみ板（２３ｎ）との間に介在させる複数のクランプワッシャー（２６ｄ）とを備え、
   前記たわみ板（２３ｎ）は、軸方向内側へ周方向互い違いに配置された前記各複数のクランプワッシャー（２６ｃ）及びクランプワッシャー（２６ｄ）と、軸方向外側へ周方向に配置された前記複数のクランプワッシャー（２６）と、径方向同一ピッチ円直径上に挟まれ位置するものであり、
   前記クランプワッシャー（２６ｃ）は、前記フランジたわみ板フランジ（２１ｆ）との間に境界面を設けることなく、前記フランジたわみ板フランジ（２１ｆ）と連続して一体に構成され、
   前記クランプワッシャー（２６ｄ）は、前記分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）との間に境界面を設けることなく、前記分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）と連続して一体に構成され、
   前記インテグラルフランジ（Ｆｎ）は、前記複数のたわみ板用のボルト（２４）の頭部を収納する段付穴（２１ｄ）を設け、前記フランジチューブ結合部（２１ｊ）の径方向外側且つ軸方向外側のフランジ外フランジ（２１ｋ）を軸方向外側より締結することを特徴とするインテグラルフランジ。
2. 同軸に配置されトルクを伝達する複数の主軸（１）に、前記主軸（１）と同軸に配置され一体に締結された分割スペーサー（１２ａ）及び中間軸（１２ｉ）を介して、一体に形成されたインテグラルフランジ（Ｆｃ）であって、
   前記インテグラルフランジ（Ｆｃ）における、分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）と軸方向同一位置に径方向互い違いに配置された前記インテグラルフランジ（Ｆｃ）と、
   前記分割スペーサー（１２ａ）における、前記インテグラルフランジ（Ｆｃ）と軸方向同一位置に径方向互い違いに配置された前記分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）と、
   前記インテグラルフランジ（Ｆｃ）における、径方向内側且つ軸方向外側に一体の前記主軸（１）と、
   前記分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）における、径方向外側且つ軸方向内側に配置された分割スペーサーチューブ（１２ｅ）と、
   前記インテグラルフランジ（Ｆｃ）及び前記分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）を、前記インテグラルフランジ（Ｆｃ）及び前記分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）の軸方向内側から連結するたわみ板（１３ｎ）及び複数のクランプワッシャー（１６）と、
   前記たわみ板（１３ｎ）及び前記複数のクランプワッシャー（１６）を前記インテグラルフランジ（Ｆｃ）と前記分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）とに締め付ける複数のたわみ板用のボルト（１４）及び複数の座付き回り止めナット（１７）と、
   前記インテグラルフランジ（Ｆｃ）と前記たわみ板（１３ｎ）との間に介在させる複数のクランプワッシャー（１６ｃ）と、
   前記分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）と前記たわみ板（１３ｎ）との間に介在させる複数のクランプワッシャー（１６ｄ）とを備え、
   前記たわみ板（１３ｎ）は、軸方向外側に径方向互い違いに配置された前記各複数のクランプワッシャー（１６ｃ）及びクランプワッシャー（１６ｄ）と、軸方向内側へ周方向に配置された前記複数のクランプワッシャー（１６）と、径方向同一ピッチ円直径上に挟まれ位置するものであり、
   前記クランプワッシャー（１６ｃ）は、前記インテグラルフランジ（Ｆｃ）との間に境界面を設けることなく、前記インテグラルフランジ（Ｆｃ）と連続して一体に構成され、
   前記クランプワッシャー（１６ｄ）は、前記分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）との間に境界面を設けることなく、前記分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）と連続して一体に構成され、
   前記インテグラルフランジ（Ｆｃ）は、前記たわみ板（１３ｎ）と、前記複数のクランプワッシャー（１６ｃ）とが連結することを特徴とするインテグラルフランジ。
3. インテグラルフランジにおいて、駆動側に請求項１記載のインテグラルフランジ（Ｆｎ）を備え、被駆動側に請求項２記載のインテグラルフランジ（Ｆｃ）を備えた、又は駆動側に請求項２記載のインテグラルフランジ（Ｆｃ）を備え、被駆動側に請求項１記載のインテグラルフランジ（Ｆｎ）を備えたことを特徴とするインテグラルフランジ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のインテグラルフランジにおいて、前記座付き回り止めナット（２７、１７）の座面（２７ｃ、１７ｃ）と、前記たわみ板用のボルト（２４、１４）の頭部座面（２４ｃ、１４ｃ）との間に挟まれる積層間における、前記クランプワッシャー（２６ｃ、２６ｄ、１６ｃ、１６ｄ）と、前記たわみ板（２３ｎ、１３ｎ）とを用いたインテグラルフランジであって、
   前記たわみ板用のボルト（２４、１４）の径をｄ、前記たわみ板（２３ｎ、１３ｎ）の厚さをＴｎとすると、
   ０．４５ｄ≦Ｔｎ≦０．５６ｄであるｎ本ボルト（ｎはたわみ板のボルト本数であって６、８、１０、１２、１４のいずれか）のたわみ板を用いたことを特徴とするインテグラルフランジ。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のインテグラルフランジを用いたことを特徴とする薄板金属ディスクのカップリング。
6. 請求項５に記載の薄板金属ディスクのカップリングを備えたことを特徴とする機械装置。

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