モーターが回らなくなったので開けてみたら、半年前…

Question

モーターが回らなくなったので開けてみたら、半年前に交換したローラーチェーンがやたら伸びていた。

極めて軽負荷のチェーンが何故か急に伸びる現象が発生したので不思議に思い投稿しました。
急ぎはありません。困っているわけでもありませんので雑談程度にアドバイスや経験談を聞かせて頂けたら幸いです。
保守対応の本件はモーターですが、2～30年稼働していて外観も配線もボロボロなので配線込みで交換予定です。

以下状況です。
送り：200mm/秒ほど
負荷：チェーンを駆動側から外した状態にて、指でつまんで引っ張ると軽くスムーズに回る
チェーン：40番チェーンでリンク数は40程
稼働時間：300時間以内＠半年
伸び：2リンクほど
スプロケット：見た目で大きな減りはない
負荷側のスプロケットと同軸に60番の半分の径のスプロケットがあり、60番のチェーンが直接最終負荷に繋がっています。
60番のチェーンは長期稼働にも関わらずほとんど伸びはありません。

状況を追記させていただきます。
半年前にチェーンを交換した理由も、チェーンが伸びていた為でした。
その時はチェーン自体が錆びだらけでしたので、単純に摩耗と考え詳しくは見てませんでした。
スプロケットの軸は２つとも完全に固定されており、テンション調整はできない構造です。
新しいチェーンをつけた時はピタッと収まったので、おそらく想定寿命内で調整が発生することはないと判断して省いたのでしょう。
実際20年以上問題なく動いていたみたいです。

レスを頂いた皆様、並びに心配して頂いた皆様。
有難うございます。
そして申し訳ございません。
私のミスでした。

当社で利用する機器は原則として全てステンレスチェーンを用いており、在庫のチェーンもステンレスしかないため前回交換したのもステンレスチェーンです。
しかし、この機器は市販の既製品でした。
半年前に深く考えずにチェーン交換したことが原因のようです。
おそらく元々はまっていたのはスチールチェーンだったのでしょう。
ステンレスチェーンに交換したことで強度が不足したのでしょう。
一番の原因はこれであることは間違いなさそうです。

今回得た教訓
・ステンレスチェーンの強さはスチールチェーンに比べて1/8～1/10程度と驚くほど弱い。
・よって保守のために、ステンレスチェーンをスチールチェーンの代わりに使ってはならない。

スチールチェーンをステンレスチェーンの代わりにする事は耐食性・サニタリー性の面であり得ないので、スチールチェーンとステンレスチェーンは形が同じだけで全く別物と考えたほうがよさそうです。

本件の保守対応が済むまで、このトピックは継続させて頂きます。

>機器をジャッキアップさせないと、モーター付近にアクセスできない構造のため単相モータと何かしらの減速機構がある事しか今のところ解りません。

ジャッキアップして確認した所、モーターと減速器があり、その間の伝動にVベルトを使ってました。
モーターが回らないのではなく、Vベルトがほとんど切れてました。

Accepted Answer

これは意外。ステンレスチェーンはたいへん弱いです。

ＪＩＳ規格品　伝動用ローラチェーン
　　http://www.ocm.co.jp/OCMrollerchain.html

SUS304
　　http://www.ocm.co.jp/Stainlesssteelrollerchain.html

呼び番100の許容張力の比較 KN　24.51：2.55　で凡そ10分の１

他メーカで析出硬化系ステンレス鋼を使用したものでもその1.5倍ていど。

ステンボルトを使った失敗談はあるが、何分の一ぐらい。
析出硬化なら頑張ってくれるはずが、これでも意外です。

SUSが低い理由を調べてみると、引張強さよりも耐摩耗性の差です。

https://tt-net.tsubakimoto.co.jp/tecs/qada/cdc/qada_cdc.asp
　　ステンレスチェーンの最大許容張力は、スチールチェーンに比べ約1/8程度に低下します。
　　これは、許容張力の設定方法が下記の通り異なる為です。

〇RSローラチェーン(スチール製)
　　RSローラチェーンの最大許容張力は、疲れ限度を基に設定した値となっています。
　　この値以下の荷重であれば繰返し負荷をかけてもRSローラチェーンの疲れ破壊は起こりません
　　最大許容張力内であれば、特殊雰囲気でない限り、チェーンは摩耗で寿命に至ります。

〇ステンレスドライブチェーン(SS仕様)
　　ステンレスドライブチェーン(SS仕様)の最大許容張力は摩耗性能を基に設定した値となってます
　　(部品が生材で、RSローラチェーンに比べ硬さが低い為、耐摩耗性が問題になります。)
　　これを越える張力が掛かると、チェーンの摩耗伸びが早期に発生し、ピン～ブシュ間の凝着摩耗
　　による屈曲不良も発生します。

食品関係のコンタミ、クリーンルームの発塵、を嫌う環境では注油できず耐摩耗性がさらに低下することも大きいのでは。

Answer

>>ステンレスチェーンに交換したことで強度が不足したのでしょう。

なぜこの結論に達したのかわからないが

http://www.toishi.info/metal/hardness.html
ステンのほうがやや硬いのですが

>>モーターが回らなくなったので開けてみたら、半年前に交換したローラーチェーンがやたら伸びていた。

突っ込み点
チェーンが伸びたから　モータが回らなくなることはない
↑
チェーンが歯飛びするなど起こる

モーターが回らなくなったのでチェーンが伸びた
↑
チェーンに負荷がかかり引っ張られモーターが損傷した　は　起こる

そんなばななと思ったら
中空ピンですね
https://www.mekasys.jp/print.php?sid=RS_0303&type=goods&page=1&grp=&narrow=&

抜粋
・ピンに穴を設け、その穴を利用して各種アタッチメントを取付けるチェーンで搬送用に使用されます。

会話がずれてる
SSのほうは　　　　中空ピンで
何もないほうは　　中実ピンです

材質の違いだけではなかった

違う型番見てたです

Answer

一般に言われるようなチェーンの伸びは恰も其れ自身が伸びて変形した感じだ
が、そうではないのが殆どです。伸びは所謂チェーンのブッシュとピン部分の
摩耗が塵も積もれば山となった結果として判別できる伸びとなったものです。
参考までに、チェーンメーカーによっては耐魔耗を強化した製品もあります。

これはチェーンに作用する張力よりも屈曲回数により摩耗がより進む。しかも
錆が生じるような箇所では更に摩耗伸びというのか、相当に伸びるだろうから
潤滑を考えなければなりません。私はチェーンのたるみより防錆が先と思う。
＞モーターが回らなくなったので・・・
まさに長期間屈曲したままで錆びて固着してしまったからに他ならない。

何故、急に伸びたか？それは使用環境が変わったのでは？と思うのが普通だ。
機械は正直で、成る可くしてなったのであり嘘や偽りなどは一切通用しない。
この自然の力は中途半端な設計士を淘汰してくれる強力な自浄作用とも言える。

＞＞モーターが回らなくなったので・・・
＞まさに長期間屈曲したままで錆びて固着してしまったからに他ならない。

最近の高効率モータは最大で300％以上の起動トルクが出てしまうものが多い
から、減速機を介していれば直にもの凄いチェーン張力が発生した可能性も。
そういう意味からも過負荷保護装置及び監視もすれば保守点検にも役立とう。

Answer

＞60チェーン自体の重量含めて最大10kg程度の重量の物を回転させているだけです。
これはコンベアの類に１０ｋｇのワークを搬送してるのでしょうか？
それとも自重１０ｋｇのローラの類でしょうか？

負荷イナーシャ
http://sekkei.if.land.to/item_kaiten_gaiyou.html
http://www.nissei-gtr.co.jp/gtr/sentei/keisan.php

＞送り：200mm/秒ほど
０．２[m]ｘ６０[sec]＝１２[m/min]
まぁ低速の範疇ではあるが

停止状態のワークを０．１秒で１２[m/min]まで加速させるとするなら
それなりの加速負荷ではある

必ずしも手で軽く回るからと言うだけでは軽負荷とは言えない
ローラがずーっと一定速で回転してるだけなら軽負荷と言えるでしょうけど
１秒運転、１秒停止のサイクルを繰り返すなら軽負荷とは言えなくなる
その辺りの事情はどーなんでしょう？

他には振動とかも有りますし、粉塵の類だってチェーン伸びの原因になるし

Answer

300Hで2/40リンク＝5％の伸びは大きい。
先出のように、テンション調整不良の可能性もある。
交換時、脱脂洗浄して、軽くスプレーグリスしただけとか。

議論の前に、チェーン伸びの寸法測定が必要。

Answer

チェーン使用時には、初期伸びを考慮したテンション機構を設けるか、又は初期伸びのを

考慮した早目のチェーン伸び調整を行なうのが一般的です。

最近は、タイミングベルト等をよく使用する傾向があるので、チェーンの初期伸びの伝承が

ストップしつつあります。

さて、チェーンの軸部と軸受け部の表面粗さは結構あり、それらが摩耗してフラットに

なるまでにかかる時間は、フラットからフラットで同じ量摩耗する時間の1/3～1/5です。

その微小摩耗量×40リンク＝　　が、摩耗量になります。

それと、フラットからフラットの摩耗状態に入りますと、潤滑性能が充分発揮され、

摩耗量は更に減り、10倍～30倍以上になります。

ですから、初期伸び対策は充分にする必要があります。

モータブラケットか、取付板か、取付穴が明いている方を長穴にしてみると良いでしょう。

理論的には、チェーンピッチの1/2以上の長穴が設定できれば、オフセットリンクは必要ですが

伸びはリンク数削減で対応できます。

オフセットリンクは使用しない王道の使用法では、チェーンピッチの長穴設定が必要となります。

また、長穴に沿って割と直線的な調整をする場合は、モータブラケットの両サイドにフラット

バーをねじ止めして、案内ガイドとする簡易調整機構の改修も割りと簡単にできます。

モーターが回らなくなった！半年前に交換したチェーンが伸びていた