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機械設計エンジニアの基礎知識 | 設計・3DCAD・製図・金型等

キーの種類

 

キーとは?

 

キーは軸と回転体をすべらないように締結させるためのものです。また、これによって他の歯車などへ動力を効率良く伝えることができます。とてもシンプルな部品で簡単に分解できます。別名で、「マシンキー」とも呼ばれ、一般的にイメージされる住宅の鍵とは全く異なったものです。

 

 

キーの大きさは、軸の太さによって決まります。つまり軸の太さが決まれば、自動的にキーの大きさも決まります。キーが受けられる力は、それぞれの材料の剪断応力によって変わります。剪断応力(せんだんおうりょく)とは、剪断はハサミで切るときのようなねじり切る切り方で、剪断する際に抵抗して押し返してくる力のことを剪断応力といいます。

 

 

軸や回転体には、キーをはめ込むキー溝が有るものと無いものに分かれ、キー溝が有るものは、動力伝達用に使用され、キー溝が無いものは軽荷重用となります。また、軸に取り付けられる機械的要素側をボスと呼びます。

 

 

 

キーの種類

 

平行キー ストレート

平行キー 片端丸形

平行キー 両端丸形

勾配キー(頭付き)

半月キー

 

 

キーの用途

 

・沈みキー
電動装置など、一般的によく使われているキーです。軸と回転体などのボスの両方にキー溝を作り、キーをはめ込みます。回転体の動力が確実に伝わるというメリットがあり、高速回転、重荷重に適しています。平行キーや勾配キーが使われます。

 

 

・半月キー
キー溝の加工が容易で、先の部分に向かって細くなっているテーパー軸でよく使用されます。通常では、テーパーの形状に合わせて正確にキー溝を加工するのは難しいですが、半月キーであれば、フライスカッターによって容易に加工できます。伝達能力は低いのがデメリットです。ウッドラフキー(wood ruff key)とも呼ばれます。
※フライスカッターとは、円板の外周面に刃があり、これを回転させながら物を切削する工具です。

 

 

・接線キー
キーのなかで最も強く固定できます。キー溝を軸の接線方向に作り、勾配1/60〜1/100の2つのキーを互いに反対向きに打ち込んだものです。また、ボスや軸を弱めないというメリットもあります。伝達能力が高く、圧延機、重荷重や回転方向が正逆に変化する交番トルクの軸に最適です。
※圧延機とは、ロールによって材料などに圧力を加えて,薄くしたり、細く延ばしたりする加工を行う機械です。

 

 

・平キー
ボスに勾配1/100のキー溝があり、軸には、キー座として平らに加工して使用します。伝達力は、キーと軸の接触圧力によって発生する摩擦の力と摩擦のトルクです。軽荷重用でくらキーよりも固定度は高いといわれています。

 

 

・くらキー
軸には加工を行わず、ボス側に勾配1/100のキー溝を加工します。伝達力はキーと軸との接触圧力によって発生する摩擦力だけです。大きな荷重が作用する場合や正転、逆転する変動トルクの部分には使えず、主に軽荷重用として使われます。

 

※勾配(こうばい)について
水平方向に60cmいって垂直方向に1cmというのが、勾配1/60です。

 

 

・丸キー
伝達力が非常に小さく、小軽荷重用として使われます。丸ピンをキーの代わりとしてはめ込んで固定します。

 

 

・すべりキー
すべりキーは沈みキーの一種で、主にクラッチや変速歯車装置に使われます。キーを軸やボスにボルトで固定して、スライドできるようにしたものです。ボスを軸方向に動かすので、ともがねを回避する必要があり、キーの材質は非鉄金属などボスと異なる材質を用います。
※ともがねとは、同種の素材同士(例えば、鉄と鉄など)を摩擦させた場合、素材が大きく摩耗してしまうことです。

 

 

注意点

 

方向が繰り返し変わる交番荷重の際には、軸とともにフレッチング摩耗を起こすことがあるので、注意が必要です。

 

主な対策としては、次の通りです。

 

・軸のはめ込み(嵌合 かんごう)をきつくする。
・キー溝をJIS精級する。

 

※フレッチング摩耗とは、接触する2つの物体間に極小の往復滑りが繰り返し行われたとき、表面損傷して摩耗することです。

 

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