技術コラム / Column
【コラム】水門スピンドル（台形ねじ）｜ 水門スピンドル製作における２つのポイントとは？
2021/10/25
水門の開閉装置・駆動装置として使用される水門スピンドル（台形ねじ）。その品質によって水門の機能が大きく左右される部品ですが、製造業で一般に用いられるスピンドルとは全く異なるので注意が必要です。
本記事では、水門スピンドルとその製作におけるポイントについて徹底解説いたします！
＜目次＞
・スピンドルとは？ 工作機械の”心臓”
・水門スピンドルとその用途
・水門スピンドル 製作の２つのポイント
・ヤマウラだから製作できる水門スピンドル
・水門（水門スピンドル）の製作事例
・水門スピンドルのことなら、ヤマウラまで！
スピンドルとは？ 工作機械の”心臓”
スピンドル（英語でspindle）は、モーターで高速回転させる機械部品のことを指し、製造業では一般にマシニングセンタや旋盤など工作機械の回転主軸として用いられます。機械加工の精度に大きな影響を与える部品であるため、工作機械の”心臓ぶ”と呼ばれることもあります。
スピンドルが用いられる場面は非常に多岐に渡ります。代表的なものは、前述の工作機械の回転軸をはじめ、建機・削岩機部品、輸送機械部品の加工、そして水力・風力発電機用部品などがあります。
スピンドルとよく間違われやすいのがシャフトです。いずれも軸として働き、動力を伝える部品であるということは同じですが、シャフトはより広い意味の工具部品を指します。例えば、クランク上に折れ曲がったクランクシャフト等がありますが、スピンドルは総じて直線形状です。
水門スピンドルとその用途
スピンドルは、ダムや河川管理用の水門（ゲート）など、いわゆる建設・インフラ業界の大型製品・構造物にも使用されています。
スピンドルの中でも水門の開閉装置（駆動装置）として使用されるものを、特に水門スピンドルと呼びます。この水門スピンドルは、長さ数mクラスのものを指すことが一般的で、工作機械の回転軸として用いられる通常のスピンドルとは全くの別物です。なお、水門スピンドルはいわゆる送りねじ・台形ねじの一種になります。
ふつうのスピンドルが工作機械の”心臓部”なら、水門の開閉に用いられる水門スピンドルは、いわば水門の”心臓部”と言えるでしょう。
水門スピンドル 製作の２つのポイント
水門スピンドル製作におけるポイントを２つにまとめました。
大型の工作機械・装置が必要
前述の通り、水門スピンドルの長さは数m。したがって加工・製作には、当然ですが長さ数m級の長尺物・大径物を加工できるだけの大型工作機械・装置が必要になります。丸棒から製作する場合は長尺旋盤が必須ですし、ねじ溝を出し且つ表面粗度を抑えるためには門型マシニングセンタによる機械加工が欠かせません。
加工中における自重たわみ・びびりの発生
水門スピンドルのような長尺物に対する機械加工は、注意が必要です。それは、自重たわみとそれによるびびりの問題です。
まず自重たわみは、読んで字のごとくワークの自重によりワーク自体にたわみという変形が起きてしまうことを指します。たわみは、片持ち支持でワークの突き出し長さが長い場合に発生しやすくなり、寸法精度に大きな影響を及ぼすことがあります。
次にびびりですが、これは共振とも呼ばれる現象で、切削加工時の抵抗（切削抵抗）が原因で工具とワークが意図せず振動してしまうものです。寸法・表面粗度などワークの精度を悪化させるだけでなく、工具の寿命を縮めてしまいます。前述のたわみが大きくなると、このびびりが生じる可能性も高くなります。
ヤマウラだから製作できる水門スピンドル
ここまで、水門スピンドルとその製作過程で起こりやすい問題について解説してきました。
水門スピンドル加工メーカーのヤマウラは、加工・製作にあたりどのような工夫を施しているのでしょうか。
NC長尺旋盤・門型マシニングセンタ 長さ数mの水門スピンドルも加工可能！
長野県駒ケ根を拠点とする製缶加工メーカーのヤマウラは、数mクラスの水門スピンドルを加工・製作できる設備・装置を保有しております。特筆すべきは、加工能力Φ1,200mm×L7,000mmのNC長尺旋盤やW3,500mm×L8,000×H2,200mmを誇る門型マシニングセンタです。このレベルの大型機械装置を複数台保有している水門スピンドルの加工メーカーは限られます。
また、前節で述べた自重たわみ・びびりの問題ですが、当社ヤマウラでは工作機械に振れ止めを取り付けていますので、お客様のご要望通りの寸法精度・表面粗度の実現が無理なく可能です。
設計段階から対応可能！
当社ヤマウラは、豊富な提案実績をもつ設計エンジニアや有資格技術者が多数在籍しております。したがって、巻き上げ荷重や強度を考慮した水門スピンドルの設計提案を強みとしております。過去には、Φ150mm×L5,700mmの水門スピンドルを製作した実績もございます。
なお、加工可能な水門スピンドル（雄ねじ）の材質は、SUS、S45Cなどになります。対応可能な水門スピンドルの規格（厳密には送りねじの規格）については、一度ご相談ください。
水門（水門スピンドル）の製作事例
続いて、実際に当社が製作した水門スピンドルを利用して建設した水門の事例をご紹介いたします。
こちらは、ゲート幅2,600mm×ゲート高1,900mmの鋼製スライドゲートの事例になります。
水門スピンドルのことなら、ヤマウラまで！
水門スピンドルにお困りの方は、インフラ技術ナビ.comを運営するヤマウラエンジニアリング事業部までお問い合わせください！
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