三つの系統、一つの判断手順
カタログに載っているベアリングはすべて、三つの系統のいずれかに属します。玉軸受は、鋼またはセラミックの玉と軌道面との点接触で荷重を受けます。ころ軸受は、円筒、円すい、樽形、あるいは細い針状のころを使い、軌道面と線で接触します。すべり軸受には転動体がまったくなく、軸がブッシュ、ポリマーのライナー、油膜の上を滑ります。
各系統の中では、軌道面の形状と接触の向きによって、受けられる荷重が決まります。何十もの名称を暗記するより、用途から逆算して考えるほうが早く進みます。以下の四つの問いで、実際の選定の大半をカバーできます。
問い1：荷重はどの向きに作用するか
ラジアル荷重は軸を横切る向きに押し、アキシアル荷重は軸に沿って押します。多くの軸はその両方を受けます。パターンがわかれば、種類の名前がたいてい答えを教えてくれます。
| 荷重パターン | 玉軸受の選択肢 | ころ軸受の選択肢 |
|---|---|---|
| 主にラジアル | 深溝 | 円筒ころ |
| ラジアル＋一方向のアキシアル | アンギュラ | 円すいころ |
| アキシアルのみ | スラスト玉 | スラストころ |
| 大きなラジアル＋ミスアライメント | 自動調心玉（軽負荷用） | 球面ころ |
深溝玉軸受は、例外が原則を証明する好例です。ラジアル軸受に分類されるにもかかわらず、深い軌道溝のおかげで両方向に中程度のアキシアル荷重を受けられるため、モーターや家電の標準的な選択になっています。
問い2：どれだけ速く、どれだけ重いか
点接触は摩擦が小さく発熱も少ないため、玉軸受はより高い回転数に耐えます。線接触は荷重をより広い面積に分散するため、同じ外形寸法ならころ軸受のほうが大きな荷重を受けられます。カタログ全体に通じる一般的な指針は変わりません。速度、低騒音、低トルクが重要なら玉軸受、荷重、衝撃、剛性が重要ならころ軸受を選びます。
補足が二点あります。第一に、荷重が軽すぎる状態で使うころ軸受は、転がらずに滑ることがあり、軌道面を傷めます。玉軸受は低荷重でも許容範囲が広いといえます。第二に、回転数と荷重の定格は、サプライヤーが呼び番号ごとに公表しています。これらはサイズ、保持器、潤滑剤、精度等級によって変わるため、一般的な記事では数値を掲載していません。見積依頼の際に、データシートの値をご請求ください。
問い3：軸の調心を保てるか
転がり軸受は、軸がハウジング内で直角に収まっていることを前提に設計されています。荷重でたわむ長い軸や、たわむフレームにボルト止めされた二つのハウジングは、ベアリングを傾けます。標準的な深溝玉軸受や円筒ころ軸受が許容できる角度はわずかで、それを超えると騒音と発熱が現れます。
ミスアライメントが避けられない場合は、外側の軌道面が球面になったベアリングを指定します。自動調心玉軸受、球面ころ軸受、あるいは座の中で揺動する球面の外周面を持つハウジング付きユニットです。コンベヤのアイドラー、農業用の軸、長い駆動ラインは、これらの設計が活躍する典型的な場所です。
問い4：スペースはどれだけあるか
荷重よりも先に、スペースが選択を決めてしまうことがよくあります。ニードルローラ軸受は半径方向の断面が非常に小さいため、玉軸受が入らない場所にも収まります。スラスト軸受は軸方向に薄くできています。ミニチュアベアリングは内径が約 10 mm 未満で、計器や小型モーターに使われます。すべり軸受のブッシュは半径方向のスペースがさらに小さくて済み、穴にそのまま圧入できます。
- 半径方向のスペースが狭い場合：ニードルローラまたはすべり軸受ブッシュ。
- 軸方向のスペースが狭い場合：スラストニードルまたは薄肉玉軸受。
- 細い軸の場合：ミニチュアベアリング。
- 加工したハウジングなしでフレームに取り付ける場合：ハウジング付きユニット。
すべり軸受の位置づけ
カタログ上の比較ではすべり軸受が見過ごされがちですが、転がり軸受では解決できない問題を解決します。低速の揺動、衝撃荷重、汚れや湿気に強く、複合材や青銅のブッシュはグリースなしでも動作します。弱点は、始動時の摩擦が高いことと、軸の表面が正しく仕上げられている必要があることです。運動が連続回転ではなく短い揺動であれば、玉軸受よりもすべり軸受または球面すべり軸受のほうが、たいてい適切な答えになります。トレードオフについては転がり軸受とすべり軸受の比較で取り上げています。
当デスクが最もよく目にする選定ミス
誤った選択の大半は、いくつかの習慣に起因しており、名前をつけてしまえば避けるのは簡単です。
- 故障の理由を確かめずに旧部品をそのまま採用する。ギアボックスで深溝玉軸受が故障し続けているのに、別の深溝玉軸受に交換しても同じ問題が繰り返されます。損傷のパターンは、アキシアル成分を適切に受けられる円すいころ軸受のペアなど、別の系統を示していることが多いものです。
- 内径だけで選ぶ。多くの系統が同じ内径を共有しますが、25 mm の軸に取り付けるスラストワッシャー、深溝玉軸受、円筒ころ軸受は、荷重を受けたときの挙動がまったく異なります。内径からわかるのは軸に取り付けられるかどうかであって、ベアリングに何ができるかではありません。
- 取り付けを無視する。円すいころ軸受や円筒ころ軸受のような分離形は、重い軸への圧入に便利で、非分離形の玉軸受は単純な組立ラインに向いています。種類を決める前に、ユニットがどのように取り付けられ、取り外されるかを確認してください。
- 回転数と荷重の定格を混同する。荷重定格が高くても、回転数定格が高いとは限りません。正確な呼び番号、保持器、潤滑剤について、データシートから両方を読み取ってください。
多くの機械にまたがって調達する買い手にとっては、標準的な呼び番号の範囲ごとに推奨する種類を並べた短い社内リストを作ることが、実用的な成果になります。このリストがあれば見積が速くなり、在庫も管理しやすくなります。当デスクも、毎回ゼロから始めることなく、複数のパートナー工場にまたがる依頼をまとめられます。
回答を引き合いに落とし込む
系統と品目が決まったら、呼び番号まで絞り込みます。既存の部品は古いベアリングから読み取れます。新規設計では、軸径とシリーズから始めます。サイズ表には、ISO の公称内径、外径、幅が示されています。そのうえで、供給条件を左右する詳細を加えます。シールの種類、内部すきま、精度等級、保持器、グリースです。続いて当デスクが、MOQ・納期のページに記載した MOQ と納期の目安に基づいてパートナー工場を絞り込み、案件ごとに書面で確認します。