スプロケットの指定 JIS B 1801 附属書——歯形・歯底距離・軸穴とキー溝の書き方

スプロケットの JIS は「チェーンの規格の附属書」

この記事は、搬送装置や設備の動力伝達に使う工業用のローラチェーン用スプロケットを扱う。自転車やバイクの部品の話ではない。

スプロケットの規格を探すと、JIS B 1802 という番号を目にすることがある。1968 年の日本機械学会誌の解説は、わが国でも JIS B 1802 に決められた歯形がよく用いられている、と書いている^[5]。しかし現在、日本産業標準調査会の JIS 検索で JIS B 1802 は出てこない。いまスプロケットの寸法を示している JIS は、JIS B 1801 の附属書 JA（参考）である^[1]。

附属書 JA は「参考」で、規定ではない。JIS B 1801 の対比表は、対応国際規格 ISO 606 ではスプロケットとアタッチメントの寸法を本体で規定しているが、JIS では従来から附属書で運用しており、技術的な内容に差異はない、と説明している。国内事情が異なり、スプロケットとアタッチメントをチェーンの規格として運用することが難しい、というのが理由である^[1]。

発注側にとっての意味は、「JIS のスプロケット」と書いても、規格が要求として決めている項目はほとんど無い、ということである。附属書 JA の寸法・許容差を使うなら、「JIS B 1801 附属書 JA による」と発注書に書いて、協定として取り込む。チェーン本体の選び方と受入はローラチェーン JIS B 1801 の呼び番号と選び方で扱った。

規格が決めていないもの——ハブ・軸穴・材料

なぜ歯の部分しか決まっていないのか。1965 年に日本機械学会がまとめたスプロケットの日本工業規格（案）の報告は、スプロケットは鋳造される場合、鍛造される場合、鋼板から削り出される場合などいろいろで、大形のものでは輪状の一部分ずつ作ることもあり、ボスやアームの形状を一律に決めることは困難で、材料も種類が多く金属以外も考えられるので、歯部の基準寸法、寸法許容差及び許容値だけを定めることにした、と書いている^[4]。

同じ報告は、歯形の誤差も規格に入れなかったとしている。スプロケットの歯形の測定は投影機で拡大して正確に描いた歯形と比べる程度しかできず、それも実際にはあまり行われていない。歯車と違って、チェーンとのかみあいは歯底の近傍だけで、それ以外の所はチェーンと接触しないので、歯形の誤差は歯車ほど重要ではない、という理由である^[4]。

この経緯は、今の発注にもそのまま効く。ハブの直径・長さ、軸穴の径と公差、キー溝の有無と形式、止めねじ穴の位置とねじの呼び、材料、熱処理は、発注側が図面か仕様書で決めなければ、仕入先の標準品の仕様で作られる。

種類と歯形——A〜D 形と S・U・ISO 歯形

附属書 JA は、スプロケットの種類を形状で次の 4 種に区分している^[1]。

平板形（A 形）、片ハブ形（B 形）、両ハブ形（C 形）、ハブ分離形（D 形）。

歯形は、S 歯形、U 歯形、ISO 歯形の 3 種類で、それぞれ寸法の計算式が表で示されている。S 歯形と U 歯形は歯底円弧の半径や歯元円弧・歯先円弧の寸法を計算式で決め、ISO 歯形は最小形状と最大形状の範囲で決める^[1]。1965 年の報告によると、当時の新しい ASA 歯形を S 歯形として採用し、歯切り工具などの事情からすぐには廃止できない従来の ASA の歯形を U 歯形として残した。報告は、将来は S 歯形に統一される方向に進むことを望む、と結んでいる^[4]。

実務で効くのは、歯形の指定が歯切りの工具に結び付いていることである。同じ報告は、実際の歯切りは歯数ごとに別のホブやカッタを使うのは経済上困難で、1 個の工具である歯数範囲のスプロケットを切るのが普通なので、歯切りされた歯形は計算式による基準歯形とは多少異なる場合がある、としている^[4]。既設のスプロケットと同じものを別の仕入先に作らせる場合は、歯形の種類を確かめて書く。

径方向の寸法と許容差——歯底距離で見る

附属書 JA は、ピッチ円直径、歯先円直径、歯底円直径、歯底距離、最大ハブ直径及び最大溝直径を、チェーンのピッチ、ローラ外径、歯数から計算式で求めるとしている^[1]。最大ハブ直径は、チェーンがハブに当たらないための限界で、片ハブ形・両ハブ形でハブを太くしたい設計では、この値が上限になる。

受入で測る中心になるのは歯底円直径と歯底距離である。測り方は、偶数歯では相対する歯底に、奇数歯では相対する位置に近接する歯底に、ポイントマイクロメータなどを直接当てる方法と、二つの測定ピンを挿入してピンの外側寸法を測るオーバピン法がある。オーバピン法で使う測定ピンの外径は、チェーンのローラ外径を超えてはならない^[1]。

歯底円直径と歯底距離の寸法許容差は、上の許容差が 0 で、下だけにマイナスの許容差がある。表 JA.2 から抜き出す^[1]。

出典: JIS B 1801 附属書 JA（参考）表 JA.2 から抜粋^[1]。630 mm を超える範囲も表に続きがある。

許容差が下側にだけあるので、受入で歯底距離を測ったとき、計算式で求めた基準寸法より大きい値は不合格になる。オーバピン法では、ピン径と、偶数歯・奇数歯の計算式の違いで結果が変わるので、どのピン径でどう計算した値かを成績書に書いてもらう。

歯幅と面取り——列数とピッチで変わる

歯の幅方向の形（横歯形）も、附属書 JA に計算式がある。歯幅の最大値は、チェーンの内リンク内幅 b1 に対する比で決まり、チェーンピッチが 12.70 mm 以下なら 1 列で 0.93 b1、2 列と 3 列で 0.91 b1、ピッチが 12.70 mm を超えるなら 1 列で 0.95 b1、2 列と 3 列で 0.93 b1 である（4 列以上は参考値）^[1]。多列のスプロケットの全歯幅は、横ピッチと列数から計算する^[1]。

面取り幅は、チェーン呼び番号 081・083・084・41 では約 0.06 p、その他のチェーンでは約 0.13 p（p はピッチ）とされている^[1]。歯幅と全歯幅の寸法許容差も上側 0・下側マイナスで、たとえば 6 mm を超え 10 mm 以下なら 0／－0.36 mm である^[1]。

発注で起きやすいのは、1 列用を 2 列のチェーンに、あるいは A 系の呼び番号用を B 系に流用するケースである。歯幅と横ピッチが合わないと、チェーンがスプロケットの歯に当たる。チェーンの呼び番号と列数は、スプロケットの発注書にも必ず書く。

振れ——軸穴を基準に測る

附属書 JA は、ピッチ円直径（ピッチ面）又は歯底円直径（歯底面）の円周振れと、側面の円周振れを、テーパーマンドレルを軸穴に挿入したスプロケットを心押し台に取り付けて、ダイヤルゲージで測ると定めている^[1]。許容値は表 JA.7 で、歯底円直径の範囲ごとに決まっている^[1]。

振れが軸穴を基準に測られる、という点が発注では大事になる。軸穴を仕入先が仕上げるのか、発注側（又は別の仕入先）が後加工するのかで、振れに責任を持つ側が変わる。歯切りした後に軸穴を追加工する「パイロット穴」品を買って自社で穴を仕上げる場合、振れの保証は穴を仕上げた側に移る。どちらが軸穴を仕上げるかを発注書で明確にする。

軸穴とキー溝——JIS B 1301 の形式を書く

軸穴にキー溝を付ける場合、キー溝の寸法と許容差は JIS B 1301（キー及びキー溝）によるのが一般的である。JIS B 1301 は、キーによる軸とハブの結合を、軸とハブが軸方向に滑動できる「滑動形」、軸に固定したキーにハブをはめ込む「普通形」、キーにハブを締め込む「締込み形」の 3 種類に分け、軸とハブのキー溝の寸法許容差の選択でこれを使い分ける^[3]。平行キー用のキー溝の幅の許容差は、滑動形が軸 H9・ハブ D10、普通形が軸 N9・ハブ Js9、締込み形が軸・ハブとも P9 である^[3]。

スプロケットの発注書に「キー溝付き」とだけ書くと、どの形式の許容差で加工するかが決まらない。テークアップのように軸方向にスプロケットを動かす用途なら滑動形、普通に固定するなら普通形、と用途から選び、キーの呼び寸法と形式を書く。キー溝の指定の詳細はキー・キー溝の寸法と公差の指定で扱った。止めねじで軸に固定するなら、止めねじ穴の位置（キー溝の上か、90° ずらすか）とねじの呼びも書く。ねじの表記はねじの図面表記の読み方と指定を参照してほしい。

材料と歯の硬化——高速・衝撃のときは小スプロケットを硬化

伝動用ローラチェーンの選定指針 JIS B 1810（2024 年改正）は、スプロケットの歯数は最低 17 から最高 114 までの間で選ぶことが望ましく、高速度での使用又は衝撃荷重のかかる場合には、小スプロケットの歯数は最低 25 とし、歯は硬化処理を施すことが望ましい、としている^[2]。ここでいう高速度は、各チェーンサイズの伝動能力の最大値を与える小スプロケット回転速度を超える回転速度と定義されている^[2]。

材料について、1968 年の解説は、スプロケットの歯はローラから受ける荷重が必ず歯底に近い位置にあり、歯車のように先端で荷重を受けることがないので、特に高級な材質を使わなくてもよく、一般には機械構造用炭素鋼が用いられるが、高速運転用にはローラとの衝突による変形を考えて歯面を高周波焼入れや火炎焼入れで硬化する方法が行われている、と書いている。歯数の大きい低速域の使用には鋳鉄や鋳鋼が使われる、ともある^[5]。

発注書では、材料（たとえば S45C）と、歯の硬化の有無・範囲（歯先だけか、歯面全体か）・硬さ・硬化層の深さを書く。歯の硬化は、表面の硬さだけ書くと深さが決まらない。熱処理の指定の書き方は熱処理を図面でどう指定するか、硬化層の深さは有効硬化層深さの指定で扱った。

歯数とチェーンの伸び——交換の判断に効く

1968 年の解説は、チェーンが摩耗で伸びると、かみあい接触点がずり上がり、歯数の大きいスプロケットほど少しの伸びでも歯から外れやすいので、あまり大きい歯数もチェーン伝動には不適で一般には 120 以下で使用するのがよく、実用上の許容伸びは 1〜2 % 程度が最大値と考えてよい、としている^[5]。JIS B 1810 も、歯数を 17〜114 の間で選ぶことが望ましいとしている^[2]。歯数の多い大スプロケットを使う装置では、チェーンの伸びの管理を厳しめに考える必要がある。

発注書に書くことの一覧

1. 組み合わせるチェーン
呼び番号（A 系・B 系の区別を含む）と列数。

2. 歯数と歯形
歯数、歯形（S・U・ISO のどれか）、「JIS B 1801 附属書 JA による」の一文。

3. 種類とハブ
A〜D 形のどれか、ハブ直径（最大ハブ直径以下）と長さ。

4. 軸穴
穴径と公差、誰が仕上げるか（完成穴かパイロット穴か）。

5. キー溝と止めねじ
JIS B 1301 の形式（滑動形・普通形・締込み形）とキーの呼び寸法、止めねじ穴の位置とねじの呼び。

6. 材料と熱処理
材料記号、歯の硬化の有無・範囲・硬さ・深さ。

7. 表面処理
防錆の要否（黒染め、めっき、塗装など）。

8. 検査
歯底距離の測り方（直接法かオーバピン法か、ピン径）、振れの測定、成績書の要否。

注文書の書き方の例

決まった様式があるわけではない。発注側として書いておきたい内容を一つの例にまとめる。

「品名：ローラチェーン用スプロケット。適用チェーン：呼び番号 60、1 列。歯数 17、S 歯形、片ハブ形（B 形）。寸法・許容差は JIS B 1801 附属書 JA による。ハブ外径・長さ・軸穴は添付図による（軸穴は完成穴、公差は図示）。キー溝：JIS B 1301 普通形、平行キー用。止めねじ穴：キー溝上に 1 か所、ねじの呼びは図示。材料：S45C。歯部高周波焼入れ（範囲・硬さ・深さは図示）。表面処理：黒染め。検査：歯底距離をオーバピン法で測定（ピン径を成績書に記載）、ピッチ面又は歯底面の振れと側面の振れを測定し成績書を提出。材料・歯形・熱処理条件の変更は事前承認を要する。」

例の歯数 17 は、JIS B 1810 が望ましいとする 17〜114 の下限に当たる^[2]。高速で使う、衝撃がかかる、という条件なら、規格は小スプロケットを 25 歯以上にして歯を硬化処理することを望ましいとしているので^[2]、歯数から見直す。例で 17 歯のまま歯部を高周波焼入れしているのは、規格が硬化を望ましいとする高速・衝撃の条件に当たるからではなく、低速の普通の運転で歯の摩耗を抑えるための発注側の選択である。硬化しない仕様で発注してもよい。

よくある質問

カタログ品のスプロケットに、自社で軸穴とキー溝を加工してもよいですか

パイロット穴品を追加工する使い方は一般にある。ただし振れは軸穴を基準に測るので^[1]、穴を加工した側が振れに責任を持つことになる。歯の振れが問題になる用途では、追加工のときに歯底を基準に芯出しする、加工後に振れを測る、といった手順を決めておく。

チェーンだけ交換して、スプロケットはそのまま使えますか

摩耗したスプロケットに新しいチェーンを掛けると、かみあいが変わる。1968 年の解説も、チェーンの伸びと歯数・かみあいの関係を論じている^[5]。交換の判断は、スプロケットの歯の摩耗の状態を見て、チェーンの製造業者の推奨とあわせて決める。JIS B 1810 も、負荷の特性・雰囲気などによっては規格が適用できないことがあり、その場合はチェーンの製造業者に確認するとしている^[2]。

図面に「スプロケット 40-30T」とだけあります

1965 年の規格原案には「スプロケット 40・30T・S」のように、チェーン呼び番号・歯数・歯形を並べる呼び方の例があった^[4]。しかし現在の JIS B 1801 附属書 JA には呼び方の規定が無い^[1]。呼び番号と歯数だけでは、列数、歯形、種類、軸穴、材料が決まらないので、上の一覧の項目を補ってから発注する。

まとめ

ローラチェーン用スプロケットに独立した JIS は無く、JIS B 1801 の附属書 JA（参考）が種類（A〜D 形）、歯形（S・U・ISO）、寸法の計算式、許容差、振れの測り方を示している。規格が決めているのは歯の部分が中心で、ハブ・軸穴・キー溝・材料・熱処理は発注側が書く。歯底円直径と歯底距離の許容差は上側 0・下側マイナスで、受入は直接法かオーバピン法で測る。振れは軸穴を基準に測るので、誰が軸穴を仕上げるかを決める。高速・衝撃のある用途では、小スプロケットを 25 歯以上にして歯を硬化することが JIS B 1810 で望ましいとされている。

同じ束では、軸受ユニット（ピロー形）の指定、ねじの図面表記の読み方と指定、銀めっきの指定、アルマイトの種類と色の指定も扱う。減速機との組合せは減速機の選び方を参照してほしい。

出典・参考資料

1. JIS B 1801:2020 伝動用ローラチェーン及びブシュチェーン（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2020 年 5 月 20 日改正・2025 年 10 月 20 日確認）
2. JIS B 1810:2024 伝動用ローラチェーンの選定指針（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2024 年 7 月 22 日改正）
3. JIS B 1301:1996 キー及びキー溝（追補 1:2009 を含む）（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2009 年 3 月 20 日改正・2023 年 10 月 20 日確認）
4. 稲田重男「ローラチェーン用スプロケット日本工業規格（案）について」日本機械学会誌 68 巻 558 号（日本機械学会／1965 年）
5. 湯川愛之「チェーン伝動」日本機械学会誌 71 巻 590 号（日本機械学会／1968 年）

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