アンカーウインチチェーンホイールの仕様：DIN 766、DIN 764、およびISO規格チェーンとの互換性

「標準チェーンホイール」が普遍的な仕様ではない理由 ― 競合する3つの規格

私はYining Hydraulicで15年間、油圧ウインチシステムの設計に携わってきましたが、アンカーウインチの調達において最もコストのかかる仕様ミスは、「標準チェーンホイール」がすべてのメーカーで同じ意味を持つという思い込みです。現在、世界的に広く使用されているチェーン規格は、DIN 766、DIN 764、ISO 16726/ISO 67の3つであり、ある規格向けに設計されたチェーンホイールは、別の規格のチェーンでは安全に動作しない。違いは見た目だけのものではなく、ポケットのピッチ、歯の根元の直径、歯のプロファイル角度、そしてチェーンリンクがホイールポケットにどのように収まるかを決定するチェーンの直径とピッチの比率に関係している。

DIN 766 は、もともと一般的な吊り上げや船舶用途向けに開発されたショートリンク規格です。定義パラメータは、ピッチがチェーン直径の約 6 倍 (6d) であることです。この比較的狭いリンク間隔により、チェーンとホイールの接触面積が最大化され、荷重が複数の歯に分散され、個々の歯の応力が軽減されます。DIN 764 はロングリンク規格で、ピッチはチェーン直径の約 8 倍 (8d) です。リンク間隔が長いため、1 メートルあたりのチェーン重量が軽減され、直径の大きいチェーンをより狭い半径のホイールに巻き付けることができます。ISO 16726 (および係留チェーンに関する関連規格 ISO 67) は、これらの規格を国際的に調和させようとしていますが、互換性に影響を与えるわずかな寸法の違いがあります。

規格を混在させた場合の実際的な影響としては、DIN 766規格のチェーンをDIN 764規格のチェーンホイールに取り付けた場合（またはその逆の場合）、チェーンリンクがホイールのポケットに完全に収まらないことが挙げられます。リンクはポケットの底面ではなくポケットの縁に沿って動くため、荷重が面接触ではなく線接触に集中します。その結果、ポケットの縁が急速に摩耗し、チェーンリンクが変形し、ひどい場合には、荷重がかかった状態でチェーンがポケットから飛び出すチェーンジャンプが発生します。私自身、チェーンホイールの壊滅的な故障の根本原因が、船舶運航会社が摩耗した DIN 766 チェーンを交換するために「直径が同じに見えた」という理由で購入した DIN 764 チェーンであったという保証調査を担当したことがあります。DIN規格文書異なる規格の、同じ公称直径（例えば16mm）のチェーンであっても、ポケットの形状に関する要件は異なります。

チェーンホイールの形状の基礎：ピッチ径、外径、およびルート径

チェーンホイール（ワイルドキャットまたはチェーンスプロケットとも呼ばれる）は、ピッチ径（Dp）、外径（Da）、およびルート径（Df）という3つの重要な直径によって定義されます。ピッチ径とは、チェーンリンクがホイールを一周する際に連結する理論上の円の直径であり、ホイールの回転数に応じてチェーンの速度を決定する機能的な直径です。外径は歯先間の直径で、ホイールの最大直径です。歯根径は歯と歯の間のポケットの底部の直径で測定されます。ピッチ径は、Dp = P / sin(180/Z) で計算されます。ここで、P はチェーンのピッチ (リンク間隔)、Z はホイールのポケット (歯) の数です。直径16mm、ピッチ比6:1のDIN 766チェーンの場合、ピッチは96mmで、5ポケットホイールのDpはDp = 96mm / sin(36度) = 163.5mmです。

ポケット自体には、3つの重要な寸法があります。ポケットの幅（チェーンリンクの幅に0.5～1.5mmの走行クリアランスを加えたもの）、ポケットの深さ（リンクの直径に1～2mmのゴミの除去のための余裕を加えたもの）、そしてポケットのピッチ角（リンクとポケットの不一致を防ぐために、チェーンのピッチ角と正確に一致させる必要がある）です。ポケット幅の許容誤差は最も重要な寸法です。狭すぎるとチェーンが噛み合い時に引っかかり、広すぎるとチェーンが横方向にずれて歯の摩耗が不均一になります。船舶用アンカーウインチホイールの標準的なポケット幅の許容誤差は、公称チェーンリンク幅より+0.3mm～+0.8mmです。

DIN 766 チェーン仕様：欧州の船舶用途で使用されるショートリンク規格

DIN 766は、ヨーロッパ製の船舶用アンカーウインチにおける主要なチェーン規格であり、Yining Hydraulic社製のアンカーウインチのほとんどは、ヨーロッパおよび中東市場向けにこの規格に基づいて設計されています。規格では、チェーンの直径（d）とリンク寸法の関係が規定されています。一般的な船舶用チェーンのサイズでは、ピッチ（t）= 6d、内幅（b1）= 3.5d となります。16mm DIN 766 チェーンの場合、ピッチ = 96mm、内幅 = 56mm、内長 = 80mm です。ピッチの許容値は +0.033d です。つまり、16mm チェーンの場合、リンク全体でピッチの許容値は +0.53mm となります。

DIN 766規格に準拠したチェーンホイールの設計では、リンク全体の形状を収容できるポケットが必要です。水平リンクは、その長軸がホイール軸と一直線になるようにポケット内に収まり、垂直リンク（隣接する水平リンクを接続するもの）は歯間の隙間を通ります。歯形は、ホイールの回転時に垂直リンクがポケットに出入りする際に干渉しないよう、十分なクリアランスを確保しなければならない。イニン油圧当社のIYMシリーズアンカーウインチは、標準仕様としてDIN 766ポケット形状を採用しており、DIN 764およびISOポケット形状はオプションで選択可能です。チェーンホイールは42CrMo合金鋼から機械加工され、HRC 45～50に焼入れ焼戻し処理が施され、歯面は耐摩耗性を高めるためにHRC 55～58に高周波焼入れされています。

DIN 764 チェーン仕様：高径チェーン用途向けロングリンク規格

DIN 764では、DIN 766（6d）と比較してピッチ対直径比が8dと規定されており、同じチェーン直径の場合、リンクあたりの長さが約33%長くなります。この長いピッチには2つの利点があります。1つは、チェーンのメートル当たりの重量が軽減されること（メートル当たりのリンク数が少ないほど鋼材の重量が軽くなる）、もう1つは、チェーンがより小さな半径のホイールに巻き付けられること（長いリンクは、より急なカーブでも引っかかりなくスムーズに曲がることができる）です。アンカーウインチで大径チェーン（20mm以上）を扱う必要があるものの、船舶のワイルドキャットスペースが限られている用途では、DIN 764のロングピッチ形状が最適です。

DIN 764のチェーンホイールポケットの形状は、DIN 766とは根本的に異なります。ポケットはより長く（より長いリンクに対応するため）、より浅く（ポケットに入るリンクの角度が緩やかであるため）、歯形はより開いており、より長い垂直リンクが干渉しないようにしています。よくある調達上の落とし穴：中国のメーカーは、766または764を指定せずに「DIN規格チェーンホイール」と提示することがあります。これは、購入者が国内標準規格（中国市場では通常DIN 764）を望んでいると想定しているためです。購入者はDIN 766チェーン用にDIN 764ホイールを受け取り、取り付け時に互換性の問題が明らかになります。購入注文書には「標準」という表現に頼らず、正確な規格とチェーン径を指定することを強くお勧めします。ISO 16726:2018係留チェーンホイールの仕様では、規格により、ホイール自体にチェーンの規格と直径を明確に表示することが求められています。

ISO 16726 チェーンホイール：国際規格とDIN規格の違い

ISO 16726（船舶及び海洋技術 ― スタッドリンク式アンカーチェーン用チェーンホイール）は、DIN、JIS、および各国のチェーンホイール仕様を単一のグローバルな枠組みの下に統一することを目的とした国際規格です。ISO規格は、12.5mmから162mmまでのチェーン径（商用船舶に適用可能な全範囲）を対象とし、ポケットの形状、材質要件、および試験手順を規定しています。DIN規格との主な違いは、ISO 16726ではポケットの公差がより厳しく規定されている点です（DIN規格の一般的な+0.5mmに対し、ISO 16726では+0.3mm）。つまり、ISO規格に準拠したチェーンホイールはDIN規格のチェーンを受け入れることができます（チェーンはポケットに対してわずかに小さいサイズになります）が、DIN規格の公差を持つホイールはISO規格の合格基準を満たさない可能性があります。

実用的な調達方法として、ISO 16726規格のチェーンホイールは、同じ公称直径のDIN 766規格チェーンと併用するのに安全な選択肢です。ISOポケットは、DIN公差帯の厳しい側で寸法的にその範囲内にあるため、ISOポケットはDIN公差帯の厳しい側に収まります。逆に、ISOチェーンにDINホイールを使用する場合は、ISOチェーンがより厳しい公差で製造されている可能性があり、DINホイールポケットが十分な走行クリアランスを提供しないため、チェーンとホイールが互いに摩耗し合う最初の50～100サイクルで固着が発生する可能性があるため、危険です。イニン油圧当社では、ISO 16726規格の公差を基準としてチェーンホイールを製造しており、船舶運航会社が既存のチェーン在庫との完全な互換性を必要とする場合には、DIN 766およびDIN 764規格をオプションとして指定しています。

材料の硬度と表面処理：チェーンホイールの摩耗率が価格よりも重要な理由

アンカーウインチシステムにおいて、チェーンホイールは最も摩耗しやすい部品である。なぜなら、チェーンの昇降サイクルごとに、負荷がかかった状態でチェーンリンクとホイールポケットの間で金属同士の滑り接触が生じるからである。材質仕様（合金鋼のグレード、熱処理工程、表面硬化方法など）は、ホイールの耐用年数を直接左右する。初期費用が20％安いホイールでも、10年ではなく3年で摩耗してしまうようでは、投資として不適切だと言える。

アンカーウインチのチェーンホイールにとって、歯面を誘導加熱処理することは、費用対効果に優れた最適な方法である。このプロセスでは、歯面接触面を選択的に加熱・冷却することで、より強靭で耐衝撃性に優れたコアを維持しながら、硬く耐摩耗性に優れた層（HRC 55～58、深さ2～4mm）を形成します。コアの強靭性は不可欠です。ホイール全体をHRC 55以上に焼入れすると、脆くなり、衝撃荷重がかかった際にチェーンが噛み合った際に衝撃による破損を起こしやすくなります。ASTM A391合金鋼チェーンの仕様では、耐摩耗性のための表面硬度と耐衝撃性のための芯部の靭性の組み合わせが、船舶用チェーンシステム部品の標準的なエンジニアリング手法となっている。

腐食防止のための表面処理：リン酸亜鉛コーティング（下地層）に続いてエポキシ系船舶用塗料（乾燥膜厚200～300ミクロン）を施すことで、塩水噴霧環境下で5～8年間の腐食防止効果が得られます。飛沫帯で稼働するオフショアプラットフォームや船舶の場合、犠牲陽極による保護（亜鉛またはアルミニウム陽極をチェーンホイールハウジングにボルトで固定）を追加することで、保護期間を10～15年に延長できます。腐食防止にかかる追加費用（チェーンホイール1個あたり約80～120米ドル）は、腐食によるピッチングが原因でホイールを早期に交換する必要が生じ、ホイールの完全分解とクレーンによる取り外しが必要となる場合の費用の約0.5%に相当する。 At イニン油圧当社の標準チェーンホイール仕様は、誘導焼入れされた歯とエポキシ樹脂コーティングを施した42CrMo Q+T鋼製で、あらゆる船舶用アンカーウインチ用途において当社が推奨する最低限の仕様です。

外部参照: DIN規格 · ISO 16726:2018 · ASTM A391 · ISO 67 係留チェーン · DNV分類 · ABSルール · ロイズ・レジスター