軸継手（カップリング）JIS B 1451〜1456 の種類と選び方——伝達トルクと芯ずれの指定

この記事が扱う範囲

軸継手（カップリング）は、モーターと減速機、減速機と機械の入力軸のように、二本の回転軸をつないで動力を伝える部品である。検索すると配管の継手やホースのカップリングも出てくるが、この記事は工業用の回転軸をつなぐ軸継手を、装置やユニットの部品として選び、発注するときの話に絞る。

軸継手は型番で買うことが多い部品だが、型番で決まるのはその製造業者の製品の寸法と定格までである。どの型番を選ぶかを決める条件、つまり何をどれだけ回し、両軸がどれだけずれるかは、使う側にしか分からない。この記事では、JIS にある軸継手の範囲を確かめたうえで、仕様書や発注書に書いておく条件と、受け取るときに確かめることをまとめる。

JIS にある軸継手は 5 種類で、伝達トルクの定格は書かれていない

日本産業標準調査会の JIS 検索で規格名称に「軸継手」を含むものを引くと、一般機械用の 5 規格と、船用伝動軸継手（JIS F 7453）が出てくる。一般機械用の 5 規格は次のとおりで、いずれも適用範囲を「一般の機械に用いる」ものとしている^{[1][2][3][4][5]}。

表の値はそれぞれの規格から抜き出したもので^{[1][2][3][4][5]}、形式ごとに何を規定しているかが違う。ここで発注側として押さえたいのは、5 規格の本文と付表のどこにも、伝達トルクや許容回転速度の定格の欄が無いことである。規格が決めているのは、品質（きず・振れ・釣合い）、形状と寸法、寸法の公差とはめあい、材料、検査、呼び方、表示であり、どれだけのトルクを伝えてよいかは規格の外にある。

JIS の付表で継手外径と最大軸穴直径を選べば寸法は決まる。しかし、その継手で自分の機械のトルクを伝えてよいかは、製造業者が示す定格で確かめるしかない。JIS 品として同じ呼びでも、製造業者の資料が示す定格が同じとは限らない。トルクを確かめずに「軸径が入るから」で選ぶのは、規格の使い方として足りない。

ディスク形・ジョー形などは JIS の外にある

サーボモーターやステッピングモーターの軸によく使われるディスク形、ベローズ形、ジョー形（ゴムのスパイダーをはさむもの）、オルダム形などは、上の 5 規格のどれにも当たらない。同じ JIS 検索で「カップリング」を引いても、出てくるのは真空機器のクイックカップリングやトレーラのブレーキ用カップリングなどで、回転軸の継手の規格は無い。

これらの形式は、伝達トルク、許容回転速度、許容偏心・偏角・軸方向変位、ねじり剛性、慣性モーメントといった値を、すべて製造業者が自社の試験条件で示している。値の定義（たとえば許容偏心が単独で入ったときの値か、偏角と同時に入ったときの値か）も製造業者ごとに違うことがある。発注側が「同等品可」と書く場合は、どの値を同等とみなすかまで決めておかないと、型番を替えたときに条件が抜ける。位置決めの軸でモーターを選ぶ側の話はステッピングモーターの選び方で扱う。

発注前に決めて、仕様書に書くこと

軸継手の選定に要る条件は、ほとんどが使う側の機械の条件である。製造業者や商社に選定を頼む場合も、次の項目を数字で渡さないと、相手は安全側か楽観側のどちらかに推測して選ぶことになる。

1. 伝達するトルクと、その変動
常用のトルクだけでなく、起動時・停止時・過負荷時の最大値、衝撃の有無、正逆転の有無を書く。モーターの出力から計算するなら、計算に使った出力と回転速度も書く。

2. 回転速度
常用と最高。歯車形の JIS は、適用範囲を継手外径の円周速度 40 m/s 以下、回転速度 4,000 rpm 以下に限っている^[3]。速い軸に使う場合は、その形式の適用範囲に入っているかを確かめる。

3. 両軸の径・はめあい・キー
駆動側と従動側の軸径、軸のはめあい、キーの有無と寸法。JIS の継手は、軸穴を H7 とし、キー溝の寸法と公差は JIS B 1301 によるとしている^[1][2][5]。軸と穴のはめあいの決め方ははめあいを仕入先に伝えるとき、キーとキー溝はキーとキー溝の寸法・公差の指定を参照してほしい。

4. 軸穴を仕上げて納めるか
JIS の軸継手は、受渡当事者間の協議（協定）によって、軸穴を粗仕上げ加工のままとすることができる^[1][2][3][5]。穴あけ・キー溝加工を誰がするかを書いておかないと、粗穴のまま届いて組立が止まる、または二重に加工を頼むことになる。

5. 吸収させる芯ずれ
偏心（平行のずれ）、偏角（角度のずれ）、軸方向の変位を、それぞれどれだけ見込むか。据付けでどこまで芯出しできるか、運転中の熱で軸がどれだけ伸びるかで決まる。

6. 環境
周囲温度、油や水がかかるか、粉じん。ゴムを使う形式では、油の有無でゴムの材料が変わる（次の節）。

ここまでの項目は「規格の要求」ではなく、発注側として仕様に書いておくべき事柄の提案である。規格の要求として書けるのは、軸穴 H7 やキー溝の規格のように、規格の本文に書いてあるものだけである。

フランジ形たわみ軸継手のゴムブシュは、材料を記号で指定できる

JIS B 1452 のフランジ形たわみ軸継手は、ボルトにゴムのブシュをかぶせて、ゴムのたわみで芯ずれと衝撃を受ける形式である。規格はブシュの材料を「JIS K 6386 の B（12）－J1a1［Hs（JIS A）＝70］」とし、注記で耐油性の加硫ゴムと書いている^[2]。

この記号は防振ゴムの材料規格 JIS K 6386 のもので、現行の 2019 年版でも同じ組み立て方をする。B は「特に耐油性を要求される加硫ゴム」、括弧付きの数字は静的せん断弾性率を測らないこと、J1 は硬さの許容範囲が ±5、a1 は熱老化試験での硬さの変化量の規定を付けることを表す^[6]。現行版の書き方では、硬さはタイプ A デュロメータ硬さで「HA＝70」のように角括弧で付記する^[6]。B 1452 は 1991 年の改正のままで、硬さを「Hs（JIS A）」と旧い表記で書いている点は読み替えが要る。

交換用のブシュを継手の製造業者以外から買う場合や、油のかからない場所で別のゴムを使いたい場合は、この記号で材料を指定できる。記号の読み方と、ゴムの材料を選ぶ考え方は防振ゴムの選び方と発注で詳しく扱った。ゴムの硬さの測り方そのものはゴム部品の材質と硬さの指定にある。

芯出しの許容値は、形式で桁が違う

軸継手の形式選びは、どれだけの芯ずれを継手に受けさせるかの判断でもある。JIS の規定から読み取れる違いを、発注側の言葉に直すと次のようになる。

固定軸継手：芯ずれを吸収しない

JIS B 1451 のフランジ形固定軸継手は、継手本体の振れの公差（0.03 mm）と、組み合わせたときに一方の軸穴中心に対する他方の軸穴の振れの公差（0.05 mm）を規定し、ボルトにはリーマボルトを用いる^[1]。たわみや傾きを許す構造の規定は無い。二本の軸を一本の軸として扱うための継手であり、両軸の芯は据付けで合わせることが前提になる。

それぞれ自分の軸受で支えられたモーターと減速機を固定軸継手でつなぐと、据付けの芯ずれがそのまま両側の軸受と軸に力として掛かる。固定軸継手を選ぶなら、据付けでどこまで芯を合わせるかを、組立や据付けを頼む先と数値で決めておく。

歯車形：傾ける構造だが、ほぼ一致させて使う

JIS B 1453 の歯車形軸継手は、外筒の中心線に対して内筒の中心線が 1.5° まで傾くことができる構造とし、運転中に両軸端の距離が ±25 % 変動しても異常なく回転を伝える構造とする、と定めている^[3]。ただし同じ箇条に「この継手は，外筒の中心線と内筒の中心線をほぼ一致させて使用する」とある^[3]。1.5° は構造として傾けられる量であって、常時その角度で回してよいという値ではない。カタログの「許容角度」を、そのまま据付けの許容値として図面に書かない。

歯車形は潤滑剤封入式で、潤滑剤を容易に注入・排出できる構造とし、潤滑剤は潤滑油またはグリースを用いる^[3]。保守の計画では、給脂・給油の周期を製造業者に確かめておく。潤滑剤の種類の指定は潤滑油・グリースの指定を参照してほしい。

ローラチェーン形：参考の許容値がある

JIS B 1456 のローラチェーン軸継手は、向かい合わせた一対のスプロケットに 2 列ローラチェーンを巻き付けた構造で、チェーンは JIS B 1801 の A 系ローラチェーンとする^[5]。附属書 A（参考）は調整方法の例を示し、偏角は 1°、偏心は使用チェーンピッチの 2 %（高速の場合はいずれもその 1/2）まで許容できると経験的にいわれている、として呼びごとの許容値の表を載せている^[5]。たとえば呼び 4012 では、スプロケット間隔の許容が ±0.68 mm、偏角 1°、偏心 0.254 mm である^[5]。

この値は「参考」の附属書にあり、規格の要求ではない。しかも「経験的にいわれている」と書かれている。据付けの許容値として使うなら、図面か据付け要領書に数値で書き、そこに根拠として附属書を示す、という扱いになる。チェーン側の呼び番号の読み方はローラチェーン JIS B 1801 の呼び番号と選び方で扱った。

こま形自在：大きく曲げられるが、ねじれの規定がある

JIS B 1454 のこま形自在軸継手は、両本体の軸心が 45° まで曲折できる構造とし、軸心の振れで並級と上級の 2 等級に分け、試験トルクを左右交互にかけたときのねじれ量の上限も呼び径ごとに定めている^[4]。曲がった状態で回す用途の継手で、その角度で回したときの回転の伝わり方や軸受への力は、使う側の設計で確かめる事柄である。等級は呼び方に「（並）」「（上）」と付けて指定する^[4]。

危ないところ：回転部の覆いと、継手の止めねじ

軸継手は回転するむき出しの部品になりやすい。労働安全衛生規則第 101 条は、事業者に対し、機械の原動機、回転軸、歯車、プーリー、ベルト等の労働者に危険を及ぼすおそれのある部分に、覆い、囲い、スリーブ等を設けることを求めている。同じ条の第 2 項は、回転軸、歯車、プーリー、フライホイール等に附属する止め具について、埋頭型のものを使用するか覆いを設けることを求めている^[7]。

軸継手のハブを止めねじで軸に固定する場合、頭の出た止めねじは回転部に突き出す。止めねじの頭が出ない埋頭型を使うか、継手全体を覆う。この義務を負うのは機械を使う事業者だが、装置を発注する側が覆いを含めて仕様に書いておかないと、納入された装置に覆いが付いていない、ということが起きる。覆いを付けた状態で点検・給脂ができるか（点検窓や給脂口の位置）も、あわせて仕様に入れておく。止めねじの種類と先端形状の選び方は止めねじ JIS B 1177 の種類と指定で扱った。

受け取るときに確かめること

JIS 品として買う場合は、規格の表示と検査の項目が受入の手がかりになる。

1. 刻印
フランジ形固定・たわみ軸継手は、継手本体に「継手外径×軸穴直径」「本体材料名」「製造業者名又はその略号」を刻印する^[1][2]。ローラチェーン軸継手はスプロケットに呼びと製造業者名などを刻印する^[5]。注文した呼びと材料が刻印と一致しているかを見る。

2. 軸穴とキー溝
仕上げ加工を頼んだ場合は、軸穴が H7 に入っているか、キー溝が JIS B 1301 の寸法かを測る。粗穴で頼んだ場合は、加工代が残っているかを見る。

3. 振れ
規格の検査では、検査用の軸に継手を取り付け、ダイヤルゲージで外径と継手面の振れを測る^[1][2]。全数を受入で測るのは現実的でないことが多いので、製造業者の検査記録を求めるかどうかを発注時に決めておく。

4. 合いマーク
フランジ形固定軸継手は外周に組合せ位置を示す合いマークを刻印し^[1]、歯車形も必要に応じて合いマークを刻印する^[3]。分解して組み直すときに合わせる印なので、受入で有無を見ておく。

注文書・仕様書の書き方の例

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。

「軸継手：JIS B 1452 フランジ形たわみ軸継手、継手外径 125 mm、本体材料 FC 200。軸穴は駆動側 28 mm・従動側 25 mm、H7 に仕上げ、キー溝は JIS B 1301 による（仕上げ加工を含む）。伝達トルク 常用○○ N·m、起動時最大○○ N·m、正逆転あり、回転速度 最高○○ min⁻¹。ゴムブシュは耐油性。据付けの芯出しの目標値は別紙による。型式・材料の変更は事前承認を要する。」

JIS の呼び方は「規格番号（または名称）、継手外径×軸穴直径、本体材料」で、軸穴直径が違う場合はボルトを取り付ける側に M を付ける^[2]。上の例なら「JIS B 1452 125×28M×25（FC 200）」になる。製造業者の型番で買う場合でも、トルクと回転速度、軸径とはめあいの行は残す。型番が替わったときに、何を満たせばよいかが残るからである。

よくある質問

JIS 品の軸継手なら、トルクの定格も JIS で決まっていますか

決まっていない。一般機械用の軸継手の JIS 5 規格は、寸法・公差・材料・振れ・検査・表示を定めているが、伝達トルクの定格の欄は無い^{[1][2][3][4][5]}。トルクで選べるかは製造業者の資料で確かめる。

カタログの許容偏角まで、芯ずれがあっても大丈夫ですか

形式による。歯車形の JIS は 1.5° まで傾ける構造としつつ、中心線をほぼ一致させて使うとしている^[3]。ローラチェーン形の附属書の値も、経験的にいわれている参考値である^[5]。カタログの許容値を据付けの許容値として使うかは設計が決め、据付けの目標値は別に数値で書く。

モーターと減速機の間には、どの形式を使えばよいですか

両方がそれぞれの軸受で支えられているなら、据付けの芯ずれを継手で受けられる形式を選ぶのが一般的な考え方になる。固定軸継手には芯ずれを吸収する構造の規定が無い^[1]。減速機側の条件の伝え方は減速機（歯車装置）の選定と発注で扱う。

まとめ

軸継手の JIS は一般機械用に 5 種類あり、寸法・公差・材料・振れ・検査・表示を定めているが、伝達トルクの定格は書かれていない。ディスク形やジョー形などは JIS の外にあり、値はすべて製造業者の資料で決まる。発注側は、トルクとその変動、回転速度、両軸の径とはめあいとキー、軸穴を仕上げて納めるか、吸収させる芯ずれ、環境を仕様に書く。芯ずれの扱いは形式で大きく違い、固定軸継手は吸収せず、歯車形は傾ける構造でもほぼ一致させて使い、ローラチェーン形の許容値は参考の経験値である。回転部には覆いを設け、止めねじは埋頭型にするか覆う。受入では刻印、軸穴とキー溝、振れの記録、合いマークを確かめる。

同じ束では、ボールねじの精度等級、減速機の選定と発注、ガススプリングの発注、防振ゴムの選び方も扱う。軸を支える軸受の買い方は軸受を型番で買うとき確かめることを参照してほしい。

出典・参考資料

1. JIS B 1451:1991 フランジ形固定軸継手（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／1991 年 12 月 1 日改正・2021 年 10 月 20 日確認）
2. JIS B 1452:1991 フランジ形たわみ軸継手（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／1991 年 12 月 1 日改正・2021 年 10 月 20 日確認）
3. JIS B 1453:1988 歯車形軸継手（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／1988 年 5 月 1 日改正・2024 年 10 月 21 日確認）
4. JIS B 1454:1988 こま形自在軸継手（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／1988 年 5 月 1 日改正・2024 年 10 月 21 日確認）
5. JIS B 1456:2022 ローラチェーン軸継手（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2022 年 5 月 20 日改正）
6. JIS K 6386:2019 防振ゴム－ゴム材料の区分（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2019 年 5 月 20 日改正・2024 年 10 月 21 日確認）
7. 労働安全衛生規則（昭和四十七年労働省令第三十二号）（e-Gov 法令検索（デジタル庁））

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