リーフチェーンとホイストチェーン：AL/BLシリーズ、フォークリフトマスト駆動装置、安全作業荷重

2024年に仁川物流ターミナルで発生したフォークリフトのマストチェーンの故障に関する調査で、マストに取り付けられていたAL1022リーフチェーンが3%の伸びで交換されていたことが判明した。これは、メンテナンスチームが同じ車両の駆動ローラーチェーンに適用していたのと同じ基準値だった。しかし、これは誤りだった。リフト用途のリーフチェーンの場合、ASME B29.8では、標準的な使用では2%の伸び、腐食や衝撃荷重にさらされる用途では1.5%の伸びで交換する必要があると規定されている。故障したチェーンは2.1%の伸びで測定され、そのまま使用されていた。故障の原因はリンクプレートの疲労亀裂であり、単一の過負荷によるものではなく、交換基準値を超えた後も数百サイクルにわたって疲労限度を超える繰り返し荷重でチェーンを運転し続けた結果、累積的に発生したものだった。

昇降装置におけるリーフチェーンの故障は、チェーンの材質やメーカーの仕様の不備によるものではありません。ほとんどの場合、点検および廃棄プログラムの不備が原因です。リーフチェーンがローラーチェーンとは異なる廃棄基準を持つ理由、そしてそれらの基準が存在する理由を理解することが、安全なホイストチェーン保守プログラムの基礎となります。

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ALシリーズとBLシリーズ：命名システムと各シリーズが象徴するもの

ASME B29.8では、リーフチェーンの2つのシリーズ、AL（均等連結）とBL（バランス連結）が定義されています。接頭辞の文字は連結パターンを表し、ピン全体にわたるプレートの配置を決定します。それに続く数字は、まずピッチグループ、次に連結数を表します。

ALシリーズチェーンでは、プレートは中心線の両側に等数のセット（2×2、3×3、4×4など）で配置されます。BLシリーズチェーンでは、中心セットに両側に鏡像関係にない追加のプレートがあり、チェーンの断面全体にわたって非対称な組み方になっています。BLチェーンは一般的に、同規格のALチェーンよりもピッチあたりの重量と強度が高く、中型および大型産業用トラックのフォークリフトマストチェーンの標準仕様となっています。ALチェーンは、より軽量な産業用ホイストやバランサー用途でよく見られます。

リーフチェーンの故障原因：疲労破壊か過負荷か ― そしてこれが検査のあり方を根本的に変える理由

フォークリフトやホイストのチェーン用途において、チェーンが一度の作業で最小破断荷重まで引っ張られる過負荷故障は、主要な故障モードではありません。リーフチェーンの現場での故障に関する統計分析では、適切な定格の吊り上げシステムにおける故障の85%以上が疲労故障、すなわち、チェーンの構造耐力の範囲内にある繰り返しの周期的荷重下での亀裂の発生と伝播であることが一貫して示されています。

実務上の意味合いは重大です。過負荷のかかったチェーンは、破損前に目に見える警告を発します。リンクが塑性変形し、破断前に伸びが目に見えるようになるのです。リーフチェーンのリンクプレートに発生する疲労亀裂は、通常、プレート表面で0.2～0.5mmの幅で、チェーン軸に垂直に発生し、プレート断面の約50%まで伝播するまでほとんど目に見えません。この時点で、残存する静的強度は使用荷重近くまで低下し、破断が差し迫っている可能性があります。日常的な目視点検を行う検査員が亀裂に気づく頃には、すでに数百回の吊り上げサイクルを経て亀裂が伝播している可能性があります。

そのため、リーフチェーン（標準サービスでは2%）の伸び限界はローラーチェーン（3%）よりも低く設定されており、伸び測定に加えて、亀裂、腐食、プレートの変形を目視で検査することが必須となっています。伸びだけではプレートの疲労状態は明らかにならず、チェーンが伸び限界内であっても、ピン穴に隣接するプレート部分に疲労亀裂が発生している可能性があります。

リーフチェーン検査要件：ASME B29.8およびEN 14659で義務付けられている検査

ASME B29.8（北米規格）とEN 14659（欧州規格、韓国のOEM機器のドキュメントで採用）はいずれも、稼働中のリーフチェーンの最低限の点検内容を規定しています。点検間隔は通常、フォークリフトのOEMがメンテナンスマニュアルで定めており、韓国と日本のフォークリフトOEMのサービスドキュメントのほとんどでは、最低でも年1回の点検を規定し、高サイクル運転の場合はより頻繁な点検を推奨しています（1日に200回以上のリフトサイクルを行うチェーンは6ヶ月ごとに点検する必要があります）。

伸びによる寿命制限：12リンク測定基準値

ローラーチェーンに使用される12リンクキャリパー法は、リーフチェーンにも適用できます。12リンクにわたってピン中心間距離を測定し、公称値と比較してください。測定値が下記の表の値に達するか、または超えた場合は、交換してください。

リーフチェーンの潤滑：ローラーチェーンよりも重要な理由

リーフチェーンにはブッシングがなく、ピン面が内側のプレート穴に直接接触します。つまり、ピンと穴の接合部には、構造要素（プレート）に影響が出る前に損傷を吸収する中間摩耗部品が存在しません。ローラーチェーンでは、リンクプレートの穴が拡大する前にブッシングが摩耗します。リーフチェーンでは、プレートの穴が直接接触面となります。この接触面が乾燥すると、摩耗によって穴が急速に拡大し、伸びが加速するだけでなく、より深刻なことに、穴の縁に応力集中が生じ、疲労亀裂が発生します。

フォークリフトのマストチェーンの適切な潤滑方法は、グリースではなく、チェーン専用のオイルを潤滑のたびに内側のプレート面に塗布することです。グリースは粘度が高すぎるため、毛細管現象でピンとプレートの接合部に浸透せず、プレートの外側に蓄積して汚染物質を集め、実際のベアリングポイントでは何のメリットももたらしません。SAE 30-40の鉱物系チェーンオイル、または低温保管用途の場合は同等の合成PAOオイルを、毎週のメンテナンス時にブラシまたはスプレーで内側のプレート面に塗布するのが正しい方法です。ASME B29.8では、通常の条件下では250稼働時間以内、チェーンが汚染にさらされる環境では50稼働時間以内の間隔で潤滑することを推奨しています。

低温倉庫環境（-20℃～-10℃）でのフォークリフト作業では、標準的な鉱物油は粘度が高くなりすぎてピンプレート界面で浸透作用を示さなくなります。低温倉庫用フォークリフトのマストチェーンには、零下動作用に指定された合成PAOベースのチェーン潤滑剤（通常、流動点-40℃まで対応）を使用する必要があります。低温潤滑が適切に行われない低温倉庫用途でのリーフチェーンの耐用年数は、通常、常温での使用時の40～60%であり、各シフトの最初の30分間にチェーンが-20℃から動作温度まで温まると、伸び率が急激に加速します（温度サイクル自体がピンプレート界面で熱膨張差を引き起こし、摩耗によるフレッティングが発生します）。

フォークリフトのマストチェーン交換：必ずペアで行うべきこと

2本のマストチェーンを備えたフォークリフト（定格荷重1トンから10トンまでのほぼすべてのカウンターバランス式フォークリフトを含む）では、2本のチェーンは必ず同時に交換する必要があり、個別に交換してはなりません。この要件は、主要なフォークリフトメーカーのサービスマニュアルすべてに記載されており、EN 14659規格に基づく新しいチェーンの取り付けに関する必須要件となっています。

原因は、チェーンの伸び率の差です。マストの片側に取り付けられた新しいチェーンは徐々に伸びますが、反対側の古いチェーン（まだ交換されていない場合）は、蓄積された摩耗履歴のために異なる速度で伸びます。この伸び率の差により、2本のチェーン間で荷重分布が不均等になります。キャリッジの傾斜ジオメトリが変化すると、短い（新しい）チェーンがリフト荷重の不均衡な割合を負担することになります。最悪の場合、新しいチェーンと摩耗したチェーンが1本ずつ搭載されたフォークリフトでは、新しいチェーンが定格容量の110～130%の荷重を受ける一方、摩耗したチェーンは70～90%の荷重を受けることになり、新しいチェーンの疲労が著しく加速されます。

チェーン交換と同時に、シーブ接触面に摩耗溝が見られる場合は、マストシーブを点検して交換してください。電動フォークリフト牽引チェーンの駆動スプロケットについては、 フォークリフトの駆動および牽引システム用の適合スプロケット 標準およびカスタムのボア構成で利用可能です。摩耗したシーブ溝は、設計形状よりも狭い接触円弧にチェーン荷重を集中させ、巻き付け点でのプレートあたりの応力を増加させ、新しいチェーンの疲労を加速させます。シーブの状態はチェーンの耐用年数に直接関係しており、シーブを点検せずにチェーンを交換することは、不適切な潤滑に次いで、リーフチェーンの早期破損の2番目に多い原因です。

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