産業機械アプリケーションにおいて、モータと駆動装置間の適切なアライメントは極めて重要です。たとえ数ミリのずれであっても、過度の振動、ベアリングの早期故障、効率の低下といった問題につながり、最終的には計画外のダウンタイムや高額な修理費用につながる可能性があります。技術の進歩に伴い、アライメント技術は、基本的な工具を用いた簡便な方法から、比類のない精度を提供する高度なレーザーベースのシステムへと進化してきました。
このブログ記事では、モーターのミスアライメントの主な3つのタイプ（角度ミスアライメント、平行ミスアライメント、複合ミスアライメント）について詳しく解説します。次に、シンプルな直定規と隙間ゲージを用いた方法から、高度なレーザーアライメントシステムまで、現場で一般的に使用されているアライメント手法を解説し、それぞれの手法の利点と限界について考察します。
モーターのミスアライメントの種類
モーター シャフトと駆動装置間の位置ずれは、過度の振動、ベアリングの早期故障、シール漏れ、カップリングの損傷など、さまざまな問題を引き起こす可能性があります。
発生する可能性のあるずれには、主に 3 つの種類があります。
角度のずれ
角度ずれとは、モーターと従動軸の中心線が交差しているものの、平行ではない状態です。2本の線が斜めに交差している様子を想像してみてください。
シャフト間の交差角により、カップリングは回転ごとに曲げモーメントを生じます。カップリングは、このずれを吸収しようと常に前後に曲げられています。
角度のずれは、通常、不適切なシム調整や水平でない基礎などにより、機械が同一水平面上に設置されていないことによって引き起こされます。一方の機械がもう一方の機械よりもわずかに高く設置されている様子を想像してみてください。
繰り返しの曲げによる応力は、カップリングの早期故障につながる可能性があります。また、モーターや機器に損傷を与える周期的な力を伝達します。 ベアリングとシール.
平行（オフセット）ずれ
平行ミスアライメント（オフセットミスアライメントとも呼ばれます）では、モーターと従動軸の中心線は平行ですが、互いにオフセットしています。同一平面上にあるものの交差しない2本の線を想像してみてください。
シャフト間のオフセットにより、カップリングは回転時にアコーディオンのように常に伸縮を繰り返します。カップリングは常にシャフト間の隙間を補正しようとします。
平行ずれは、モーターと駆動機器が互いに水平方向にずれていることが原因で発生することがよくあります。これは、設置時の不適切な配置や基礎のずれが原因である可能性があります。
平行ずれによるカップリングの継続的な伸縮は摩耗を加速させます。また、回転ごとにシャフト、ベアリング、シールに引張荷重と圧縮荷重が交互に加わります。
組み合わせのずれ
現実の世界では、シャフトのミスアライメントの多くは、角度ミスアライメントと平行ミスアライメントの両方の組み合わせです。モーターシャフトは従動軸の中心線に対して角度をなしており、両者の間にはオフセットも存在します。
複合ミスアライメントは、角度ずれと平行ずれの両方の悪影響を併せ持ちます。カップリングは回転時に角度歪みと軸方向変位の両方を同時に受けます。
個々のミスアライメントタイプと同様に、複合ミスアライメントは、不正確な設置、基礎の劣化、不適切なシム調整などによって発生する可能性があります。複合ミスアライメントは、機械システム全体に有害な周期的応力をもたらします。
モーターアライメントのテクニック
直定規と隙間ゲージ法
最も基本的なモーターアライメント方法の一つは、シンプルな工具、つまり直定規と隙間ゲージのセットを使用することです。直定規（通常は精密研磨された金属定規）を、モーターと駆動装置を接続するカップリングに当てます。そして、正確な厚さを持つ薄い金属刃である隙間ゲージを使用して、カップリング面と直定規の間の隙間を測定します。
モーター側と機器側の両方で、カップリングの上部、下部、側面を測定することで、オフセットと角度のずれを特定できます。次に、モーターまたは機器の脚の下にシムを追加または削除して、カップリングの各部分を機器の仕様に合わせて調整します。直定規と隙間ゲージを使用する方法は、一部の用途では効果的ですが、特に精密な調整が求められる機器では精度に限界があります。
ダイヤルインジケータ方式
直定規や隙間ゲージよりも精度の高い測定方法として、ダイヤルインジケータによる調整法があります。ダイヤルインジケータは、プランジャーでダイヤル面を動かし、変位量を0.001インチ単位、あるいはそれ以下の単位で表示する測定ツールです。
アライメント調整を行うには、カップリングの片側に取り付けられたブラケットに一対のダイヤルインジケータを取り付けます。プランジャーは、もう一方のカップリングの面とリムに接触するように配置されます。シャフトを一緒に回転させると、ダイヤルインジケータは様々な位置におけるオフセット量または角度ずれを示し、アライメントデータシートに記録することができます。
モーターまたは機器のシム調整と調整は、ダイヤルインジケータがカップリングの1回転全体にわたって許容範囲内にあることを示すまで行われます。ダイヤルインジケータによる調整は、直定規法よりも時間がかかりますが、多くの産業用途に適した高い精度を実現します。ただし、モーターと機器間の距離が長いと、精度が低下する可能性があります。
レーザーアライメントシステム
最高の精度を求めるなら、レーザーアライメントシステムが最適です。このシステムは、モーターや装置のシャフトに取り付けられたレーザー発信器と受信器を使用します。レーザー発信器は平面または線状のレーザー光を発射し、受信器がそれを受信します。
特殊なソフトウェアが、シャフト1回転中のレーザー光の読み取り値を分析し、垂直方向と水平方向の角度とオフセットのずれを計算します。そして、シャフトを正確に調整するために必要なシムや調整量と位置を正確に視覚的に表示します。
レーザーアライメントの主な欠点は、機器の初期費用が高いことです。しかし、アライメントが極めて重要な精密アプリケーションにおいては、機器寿命の延長、振動の低減、そしてメンテナンス費用の削減といった形で、投資は長期的に見れば回収可能です。多くのレーザーシステムは、タービンボアや工作機械のウェイ形状の測定といった追加機能も提供しています。
