OリングおよびXリングローラーチェーン：密閉型チェーン技術の解説

ローラーチェーンの核心は、ピンとブッシングの接触部分にあります。チェーンがスプロケットとかみ合ったり外れたりする動作のたびに、これら2つの部品は負荷がかかった状態で互いに回転します。シールされていないチェーンでは、組み立て時に塗布されたグリースが、時間の経過とともにこの重要な部分から移動してしまいます。シールされたチェーンでは、エラストマー製のリングが外側のプレートに加工された溝に収まり、内側のプレートの硬化された接触面に押し付けられます。これにより、ピンとブッシングの接合部周辺に密閉された空間が形成され、チェーンの寿命全体にわたってグリースが所定の位置に保持されます。

Oリングは、長方形または半円形の溝に収まる、単純な円形断面のトーラス状のリングです。チェーンを組み立てると、外側のリンクプレートがOリングを圧縮し、その全周にシール力を発生させます。この圧縮力は綿密に設計されており、圧縮力が弱すぎるとシールが漏れ、強すぎると摩擦損失が許容範囲を超えてしまいます。Oリングチェーンは、数十年にわたりシールチェーン用途の業界標準となっており、そのシンプルな形状のおかげで、製造公差が明確に把握され、大規模生産でも一貫して達成可能です。

Xリング（クワッドリングまたはフォーリップシールとも呼ばれる）は、断面がX字型をしています。この形状により、接触リップが2つではなく4つ形成され、2つの重要な技術的利点が生まれます。第一に、圧縮力あたりのシール接触面積が小さくなるため、摩擦と動力損失が低減されます。第二に、Xリングは各面に2つの独立したシールリップを形成するため、一方のリップがわずかに摩耗したり、小さな異物が付着したりしても、もう一方のリップがシールを維持します。その結果、チェーンはより低温で動作し、摩擦損失が低減され、同等のOリング設計との比較試験において、常に優れた耐用年数を実現します。

石油系潤滑油環境における主力シール材。鉱物油、ガソリン、作動油に対する優れた耐性を備えています。動作温度範囲：-40℃～+120℃。一般的な産業用ローラーチェーン用途の大部分に適しています。

化学的に腐食性の高い環境や高温環境向けに設計されています。芳香族炭化水素、強酸、およびほとんどの溶剤に耐性があります。連続使用温度の上限は+200℃です。化学処理や食品近傍の高温用途に最適です。

オゾン、紫外線、風化に対する優れた耐性を備えています。屋外や洗浄環境に最適です。石油製品に対する耐性は低いため、密閉された内部空間には適合する合成潤滑剤が必要です。農業や屋外の林業用チェーン用途で広く使用されています。

シリコーンシールは幅広い温度範囲（-60℃～+230℃）に対応できるため、過酷な環境下での使用に適していますが、機械的強度が低いため、用途に応じた慎重な設計が必要です。航空宇宙、食品加工、および一部の医薬品搬送システムなど、温度変化が日常的に発生するニッチな分野で使用されています。

120HSP-00は、キャタピラー社の足回りおよび駆動システムで発生する過酷な使用サイクルに対応するように設計されています。精密研磨されたピンとブッシング、最適化されたXリングシール保持溝、そして優れた耐疲労性を備えた高引張破断荷重を実現する鋼板仕様を採用したこのチェーンは、標準的なローラーチェーンではサービス間隔のほんの一部で破損してしまうような状況でも、その性能を発揮します。キャタピラー社のOEM仕様との寸法互換性により、駆動システムの改造なしにそのまま取り付け可能です。

120ピッチの形状とCシリーズの寸法範囲が交わる点において、C100HSP-00はキャタピラー互換チェーンの重要な仕様ギャップを埋める製品です。このチェーンは、シールベアリングのコンセプトと強化プレート設計を組み合わせることで、採石、建設、バルク材搬送などの環境で使用される最新のキャタピラー機械の高い衝撃荷重と高角速度に対応します。シール材は、英国の建設機械レンタル業界で一般的に使用されている鉱物油系および合成油系潤滑剤に対する耐性を考慮して選定されています。

密閉型チェーンは、摩耗性、湿潤性、または汚染された環境において、標準チェーンの3～6倍の耐用年数を達成することが多く、交換頻度と駆動チェーンの稼働時間あたりのコストを大幅に削減します。

工場で密封されたグリースを使用することで、頻繁な再給油作業が不要になります。メンテナンスチームは、これまでチェーン給油に費やしていた時間を、より価値の高い予知保全活動に再配分できます。

ピンとブッシングの接合部における一貫した潤滑は、チェーンの伸びを引き起こす主要な摩耗メカニズムを抑制します。密閉型チェーンを使用する駆動装置は、スプロケットのピッチと噛み合いをはるかに長い期間維持し、スプロケットの歯形を保護し、駆動効率全体を向上させます。

シールによって維持される連続的な潤滑膜が各関節部での金属同士の衝撃を緩和することで、騒音レベルが著しく低下する。これは、英国の産業施設における騒音規制遵守において重要な要素となる。

エラストマー製シールは双方向バリアとして機能し、潤滑剤を密閉された空洞内に保持すると同時に、摩耗しやすいピンとブッシュの接触ゾーンに研磨性の粉塵、砂粒、水、化学汚染物質が侵入するのを防ぎます。

特にXリング設計は、Oリングチェーンと比較して摩擦抵抗が低く、その結果、動作温度がわずかに低下し、エネルギー消費量が削減され、全速度域で駆動効率が向上します。

サウスヨークシャー州ロザラム郊外で加工施設を運営するバルク固形物処理・搬送専門会社であるハートリー・ブラザーズ・エンジニアリング社は、2023年後半にエバーパワー社に、長年の運用上の問題を抱えて相談を持ちかけました。同社の3基のバケットエレベーター駆動装置と2基のチェーン駆動式搬送コンベアシステムは、標準ローラーチェーンの消耗が激しく、保守担当マネージャーは「全く持続不可能」と表現していました。施設内に蔓延する研磨性の酸化鉄微粒子が原因で、バケットエレベーター駆動装置の平均交換間隔はわずか6～7週間と短く、チームはチェーン交換だけで四半期ごとに40時間以上もの保守時間を費やしており、その時間は生産時間から取り戻すことができませんでした。

Ever Power社の技術チームは、Hartley Brothers社から提供されたアプリケーションデータ（シャフト中心距離、運転速度、負荷、周囲環境、酸化鉄微粒子の化学組成）を精査し、ANSI 100ピッチのカスタムXリングシールローラーチェーン（42CrMo4鋼板製）、FKMシール材（酸化鉄微粒子の弱酸性表面化学との適合性を考慮して選定）、二硫化モリブデンを豊富に含む合成グリース充填材）を指定しました。ローラーは低速時の噛み合い性能を向上させるため焼結鉄製とし、チェーンの長寿命化に合わせて、歯形を硬化処理した交換用スプロケットを付属させました。

12か月ごとのメンテナンスレビューでは、5つのチェーン駆動システムすべてが許容伸び限界値0.5%の範囲内に留まり、交換が必要なものはなかった。メンテナンスチームは、以前チェーン交換作業に費やされていた38時間分の作業時間を回収し、そのリソースを計画的なベアリング点検やギアボックスオイル分析に再配分することができた。Ever Power製密閉型チェーンの設置にかかった総費用（特注仕様の割増費用を含む）は、メンテナンス作業の削減と予備チェーン在庫の回避によって、運用開始後7か月以内に回収され、標準チェーンを使用した従来のローリング交換プログラムと比較して、年間14,000ポンドを超えるコスト削減を実現した。

「エバーパワー社が当社のバケットエレベーター用に供給してくれたXリングチェーンは、交換することなく丸一年稼働しています。この環境下では標準的なチェーンの摩耗が非常に激しいことを考えると、これは実現不可能だと思っていました。FKMシール仕様は、当社の使用条件にまさに最適でした。発注前の技術サポートも非常に素晴らしく、用途をすぐに理解してくれました。」

「当社では、石粉選別スクリーンに隣接する搬送コンベアに、エバーパワー社の密閉型チェーンを試験的に導入しました。最初の四半期はチェーン交換なしで稼働できたため、試験対象を選別工場内のすべての駆動装置に拡大しました。9か月後の伸び率は仕様範囲内に収まっていました。同社が供給した特注ピッチは、既存のスプロケットに加工なしで適合しました。これは、実際の生産現場において非常に重要な点でした。」

「当社の調達チームは、長年にわたり、シールチェーンのメートル当たりのコストが高いことに抵抗を感じていました。しかし、バーミンガムのシェーカーコンベアラインにEver Power社のXリング仕様を導入し、標準チェーンの1時間当たりのコストと比較したところ、その数値だけで導入の正当性が明らかになりました。チェーン駆動装置1台あたりの生涯コストは601トン以上も削減されたのです。それ以来、工場内の高汚染搬送装置はすべてEver Power社のXリング仕様に切り替えました。」