私たちが目にする機械の多くは、「駆動」源からのエネルギーを、目的の動きに変えて伝える「伝達」の仕組みで動いています。この駆動と伝達の技術は、モノづくりを支える上で欠かせません。
この記事では、駆動・伝達の基本的な流れから、それらを構成する主要な要素（電動機、軸受け、歯車、Vベルト、チェーン）について、それぞれの機能と重要なチェックポイントを解説します。
駆動・伝達の流れと各部の機能・チェックポイント
駆動・伝達システムは、主に以下の流れで動力を伝達します。
- 駆動源（モーターなど）：電気エネルギーなどを機械的な回転力に変換し、動力を生み出します。
- 伝達要素（カップリング、ベルト、チェーン、歯車など）：駆動源の動力を、必要な速度、トルク、方向などに変換して、負荷（動かしたい対象）に伝えます。
- 支持要素（軸、軸受けなど）：回転する部品を安定して支え、円滑な運動を維持します。
- 終端（負荷）：伝達された動力により、実際に作業を行います。
駆動・伝達 各部の機能とチェックポイント
| 部品 | 機能 | 主なチェックポイント |
| 電動機（モーター） | 動力源として回転力を生み出す | 異音、異常な振動、発熱、定格電流値（過負荷でないか） |
| 軸受け（ベアリング） | 回転軸を滑らかに支持し、摩擦を減らす | 異音、異常な振動、発熱、潤滑状態（グリス・油の状態） |
| 伝達要素（歯車・ベルトなど） | 動力を伝達し、速度やトルクを変換する | 摩耗（歯の欠け・ベルトのひび割れ）、張り具合（ベルト・チェーン）、芯ずれ（ミスアライメント） |
| カップリング | 駆動軸と従動軸を連結し、軸のミスアライメントを許容する | 異音、振動、ガタつき、ボルトの緩み |
動力を生み出す心臓部：電動機の種類
電動機（モーター）は、駆動システムの心臓部です。使用する電源や特性によって様々な種類があり、用途に応じて使い分けられます。
主な種類としては、以下のものがあります。
- 交流（AC）モーター
- AC誘導モーター（誘導機）：最も一般的で、構造が簡単、堅牢で安価。産業機械などに広く使われます。
- AC同期モーター（同期機）：永久磁石（PM）を使うものが多く、高効率かつ高トルク密度が特徴。EVや高性能が求められる分野で採用されます。
- 直流（DC）モーター
- ブラシ付きDCモーター：構造が単純で制御しやすいが、ブラシの摩耗によるメンテナンスが必要です。
- ブラシレスDCモーター（BLDC）：ブラシがなくメンテナンスフリーで長寿命。高効率で精密な制御が可能です。
- 特殊なモーター
- ステッピングモーター：パルス信号に同期して正確に回転する。位置決め用途に最適です。
回転を支える：軸受けの分類
**軸受け（ベアリング）**は、回転する軸を正しい位置で支え、摩擦を減らす重要な部品です。
方向による軸受けの分類（受ける荷重による分類）
軸受けが受ける力の方向により、以下の2種類に分類されます。
- ラジアル軸受け（ラジアル荷重）
- 軸に対して直角方向（半径方向）にかかる荷重（ラジアル荷重）を支えます。
- 例：深溝玉軸受、円筒ころ軸受など。
- スラスト軸受け（アキシアル荷重）
- 軸に対して平行方向（軸方向）にかかる荷重（アキシアル荷重）を支えます。
- 例：スラスト玉軸受、スラストころ軸受など。
一つの軸受けが両方の荷重を支える能力を持つ場合もあります。
構造による軸受けの分類
構造の違いにより、軸受けは大きく以下の2種類に分類されます。
- 転がり軸受け（ベアリング）
- 軸と軸受けの間に**玉（ボール）やころ（ローラー）**などの「転動体」を介して回転を支持します。
- 摩擦抵抗が小さく、起動トルクが小さいのが特徴です。
- 転動体の種類によって「玉軸受け」「ころ軸受け」に分類されます。
- すべり軸受け（プレーンベアリング）
- 軸と軸受けが直接接触し、間に**潤滑油（または固体潤滑剤）**の膜を介して軸を支持します。
- 構造が単純で、大きな荷重や衝撃荷重に強いのが特徴です。
動力を変換する：歯車の種類と歯形
**歯車（ギア）**は、動力の伝達、回転速度やトルクの変換、回転方向の変更などに使われる最も基本的な伝達要素です。
歯車の種類（軸の関係による分類）
| 分類 | 軸の関係 | 代表的な種類 | 特徴と用途 |
| 平行軸 | 平行な軸の間で伝達 | 平歯車（スパーギア） | 最も一般的。製作が容易で、動力伝達に広く使用。 |
| はすば歯車（ヘリカルギア） | 歯筋がねじれており、平歯車より強く静か。自動車の変速機など。 | ||
| 交差軸 | 交わる軸（通常90度）の間で伝達 | すぐばかさ歯車（ベベルギア） | 傘のような円錐形。軸の方向を変える。 |
| 食い違い軸 | 平行でも交差もしない軸の間で伝達 | ウォームギア | ネジ状のウォームと歯車を組み合わせる。大きな減速比を得られ、セルフロック性（逆転防止）がある。 |
| ねじ歯車 | はすば歯車同士を食い違い軸で噛み合わせる。 |
歯車の歯形
歯車が噛み合う部分の形状を歯形と呼び、主に以下の2種類があります。
- インボリュート歯形
- 現在、動力伝達用として最も広く使われている歯形です。
- 特徴：歯車の中心距離が多少ずれても、適切に噛み合う。加工が容易で量産性が高い。
- サイクロイド歯形
- 主に時計などの精密機械や低負荷の製品に使われます。
- 特徴：摩擦が少なく、回転抵抗が低い。
フレキシブルな伝達：Vベルトとチェーンの種類
ベルトやチェーンは、比較的離れた二軸間で動力を伝達するのに適した伝達要素です。
Vベルト
Vベルトは、断面がV字形の摩擦伝動ベルトで、工場の機械駆動などに広く使われます。
- 構造：主にゴム製のV字断面を持ち、内部に強力な引張体（コード）が埋め込まれています。プーリー（V溝のついた滑車）の側面に密着し、摩擦力で動力を伝えます。
- 特徴：構造が簡単、安価で保守が容易。過負荷時にスリップするため、モーターの保護（ヒューズの役割）にもなります。
- 種類：JIS規格では、断面寸法によりM型、A型、B型、C型、D型、E型の6種類が規定されています。
チェーンの種類
チェーン伝動は、歯車と同じように歯の噛み合い（係合）で動力を伝達します。スリップがなく、大きな力を伝達できるのが特徴です。
- ローラーチェーン（ローラチェーン）：
- 最も一般的な産業用チェーンで、自転車のチェーンと似ています。
- ピン、ブッシュ、ローラー、内プレート、外プレートで構成されます。
- 特徴：高効率で信頼性が高く、幅広い用途に使用されます。
- サイレントチェーン（無声歯形チェーン）：
- 歯車のように噛み合う特殊な形状をしており、騒音や振動が少ないのが特徴です。
- 自動車のエンジン内（タイミングチェーン）など、高速回転や精密な同期が求められる場所に使われます。
