NACHITECHNICALREPORT

Components

27B2

Vol.

May/2014■ 新商品・適用事例紹介

小型ボールねじサポート用軸受

機能部品事業「XYシリーズ」

Ball Screw Support Bearings "XY Series"〈キーワード〉ボールねじ・高負荷容量・低トルク・小型化

軸受事業部／技術部

中村陽一

Yoichi Nakamura

小型ボールねじサポート用軸受「XYシリーズ」

要旨

ボールねじサポート用軸受は、工作 機 械やロボット、精密測定器、搬送装置などに多用されているボールねじのアキシアル荷重を受ける軸受である。
NACHIは、1982年にボールねじサポート用軸受を発売して以来、設計、製造面の改良を進め、工作 機 械向けの高剛性タイプボールねじサポー

1. ボールねじの使用用途とボールねじサポート用軸受のラインナップ

ボールねじの主な使用用途とサポート用軸受への要求性能、主に使用される軸受種別は以下のようになる。
（図1）

ト用軸受として「TABシリーズ」を、電動式射出成 形 機 向けの 高負 荷 容 量タイプボールねじサ（1）搬送装置、位置決めテーブルポート用軸受として「TAFシリーズ」をラインナッ搬送装置や位置決めテーブルに用いられるプしている。今般、小型ボールねじサポート用とボールねじは、搬送物の送り荷重に相当する比して新たに「XYシリーズ」を開発した。

較的軽荷重で用いられることが多い。そのため、軸受にはコンパクトであることや低トルクであることが要求される。サポート用軸受としては主Abstract
The ball screw support bearings are thebearings that carry the axial loads from ballscrews mainly used in machine tools, robots,
precision measuring equipment and conveyors.
Since the launch of ball screw support bearingsin 1982, NACHI has improved in designingand manufacturing of the bearings and has
introduced the lineups of ball screw support
bearings, "TAB Series" of high rigidity formachine tools and "TAF Series" of high-load
capacity for electric injection molding machines.
At this time, NACHI has developed "XYSeries", Small Ball Screw Support Bearing.

1に、内径50mm以下のAタイプ（接触角30°）またはBタイプ（接触角40°）の組み合わせアンギュラ玉軸受を用いることが多い。
（2）工作機械
工作機械に用いられるボールねじは、主にテーブルの移動に用いられることが多く、位置決め精度や加工荷重を受けた際の変位を最小限にする高剛性が要求される。そのため、軸受にも高剛性が要求される。サポート用の軸受としては、主に専用の高剛性タイプのサポート用軸受が用いられ、NACHIでは「TABシリーズ」をラインナップしている。

（3）射出成形機、プレス機

今般、（1）の搬送装置や位置決めテーブルに射出成形機やプレス機に用いられるボールね

おいては、高速化、重荷重化が進み、通常のアンじは、搬送装置や工作機械に用いられるボール

ギュラ玉軸受では、転がり寿命や剛性性能が不ねじと比較し、著しく大きなアキシアル荷重を足する場合が多くなっている。そのため、小型受けることになる。そのため、高アキシアル荷重ボールねじのサポート用に最適化した小型ボール下においても寿命を満足する高い負荷容量が要ねじサポート用軸受「XYシリーズ」（図2）を新た求される。サポート用の軸受としては、主に高負に開発した。

荷容量タイプのボールねじサポート用軸受やスラスト自動調心ころ軸受が用いられ、NACHIはボールねじサポート用軸受として「TAFシリーズ」、スラスト自動調心ころ軸受としては「Eシリーズ」、「EXシリーズ」をラインナップしている。

図2

開放型

XYシリーズ

シール型

Aタイプ
アンギュラ玉軸受

開放型

シール型

TABシリーズ
TAFシリーズ
EXシリーズ

XYシリーズ

図1

NACHI TECHNICAL REPORT

27B2Vol.

ボールねじサポート用軸受ラインナップ

2

小型ボールねじサポート用軸受「XYシリーズ」

2. 小型ボールねじサポート用軸受「XYシリーズ」の特長（1）開発の狙い（2）高負荷容量

前項にて述べたように、搬送装置や位置決め転がり寿命延伸のためには、基本動アキシアテーブルの高速化、重荷重化が進んだことよ

ル定格荷重の高容量化が必要である。

り、通常のアンギュラ玉軸受では以下の性能がボール径25.4mm以下のスラスト玉軸受にお不足するケースが見られる。

ける基本動アキシアル定格荷重は、以下の式1・転がり寿命にて示される。

・アキシアル限界荷重
・剛性

Ca=f・Z2/3・Dw1.8 …… 式1

しかし、これらを満足するように軸受寸法をCa ：基本動アキシアル定格荷重［N］変更した場合、軸受周辺部品にも影響が生じる

f：材料、内部諸元から決まる定数ことになり装置自体が大きくなってしまう。そZ：玉数［個］のため、従来使用されている小型アンギュラ玉

Dw ：玉の直径［mm］

軸受のサイズを維持したまま、不足する性能を補った新たな軸受が必要となる。

これらの各要素をみてみると、玉の直径の1.8乗に比例しているため、玉の直径を大きくすることが定格荷重増加に最も効果的であるといえる。
「XYシリーズ」では、Aタイプアンギュラ玉軸受に対し、鋼球径を大径化することで図3に示すように、定格荷重向上を図っている。また、転がり寿命は定格荷重の3乗に比例するため、Aタイ

基本動アキシアル定格荷重（N）

プアンギュラ玉軸受に対し、1.5倍程度向上する。

60,00050,00040,00030,00020,00010,000070007001

図337002

7003

7004

7202

7203

7204

7205

7206

7207

Aタイプアンギュラ玉軸受と「XYシリーズ」の基本動アキシアル定格荷重7208

（3）アキシアル限界荷重
ボールねじサポート用軸受のように大きなアキシアル荷重を受ける軸受では、図4のように玉と軌道との接触楕円が過大になり、軌道面からはみ出すこと（以下、軌道肩乗り上げという）で早期に損傷するケースがある。
このとき、軌道肩乗り上げが生じない限界荷重をアキシアル限界荷重という。
「XYシリーズ」では、鋼球径の大径化とそれ

図4

アキシアル限界荷重

72057206に合わせた内部設計の最適化を図ることで、Aタイプアンギュラ玉軸受に対し、図5に示すよアキシアル限界荷重（N）

うに大幅な性能向上を図っている。

40,00030,00020,00010,000
07000

7001

7002

図5

Aタイプアンギュラ玉軸受と「XYシリーズ」のアキシアル限界荷重

NACHI TECHNICAL REPORT

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7203

7204

7207

7208

4小型ボールねじサポート用軸受「XYシリーズ」（4）回転円滑度と剛性
0.010

りを円滑に行なうため高い回転円滑度が要求される。また、重荷重下でも正確な位置決めを行なうことができる剛性が必要である。
「XYシリーズ」は、内部諸元と送り用途に合わせた最適な予圧設定を行なうことで、図6に示す様にアキシアル剛性を高めつつ、トルク増大を最低アキシアル変位（mm）

搬送装置や位置決めテーブル用軸受には、送軸受：7205

0.008
0.0060.0040.0020.000

限に抑え、図7に示す様に従来品に対しても低01,000

1,500

アキシアル荷重（N）

いトルク性能を実現している。また、JIS5級以XYシリーズ
Aタイプアンギュラ玉軸受上の精密軸受とすることで回転円滑度を高めている。

500

図6

Aタイプアンギュラ玉軸受と「XYシリーズ」の剛性比較（5）樹脂保持器
一般にボールねじサポート用軸受は、そのきい。そのため、「XYシリーズ」の開発に当り、現在市場にて十分な実績がある「TAB」および「TAF」の両シリーズのボールねじサポート用軸受と同様の高強度タイプ樹脂保持器を採用した。

回転トルク（N・mm）て使用されるため、保持器柱部への負荷が大軸受：7205
予圧：M予圧
荷重：無負荷30大小を問わず、高速の正逆繰り返し運転下に252015105002,0004,000回転数（min-1）
XYシリーズAタイプアンギュラ玉軸受

図75Aタイプアンギュラ玉軸受と「XYシリーズ」の回転トルク比較

3. 小型ボールねじサポート用軸受「XYシリーズ」のラインナップ

本シリーズのラインナップを表1に示す。本シリーズの標準仕様は、DB（背面）組み合わせまたはDF（正面）組み合わせであるが、3列以上の多列組み合わせ、フラッシュグラウンド（万能組み合わせ）にも対応している。
表1 「XYシリーズ」のラインナップ
基本動アキシアル 基本静アキシアル アキシアル
標準 ばね定数 起動トルク
参考寸法（mm）
定格荷重 定格荷重 限界荷重
予圧 （N/μm）（N・mm）
Ca（N） Coa（N） （N） da1 da2 Da1 Da2 （N）（参考）

主要寸法（mm）

呼び番号d7000XYDB（DF） 107001XYDB（DF） 127002XYDB（DF） 157003XYDB（DF） 177004XYDB（DF） 20D2628323542B88910122B1616182024r
0.3
0.3
0.3
0.30.6r1
0.15 7,050
0.15 7,550
0.15 10,000
0.15 10,700
0.3 15,100

8,090
9,290
12,70014,30021,000

3,760
4,170
5,490
6,010
9,270

15.8 13.5 20.2 23
17.8 15.5 22.2 25
20.9 18.3 26.1 29.3
23.4 20.8 28.6 31.9
27.9 24.7 34.1 38

147
147
147
147
294

92
98
98
105
147

6.4
6.4
7.1
7.1
18.47202XYDB（DF） 157203XYDB（DF） 177204XYDB（DF） 207205XYDB（DF） 257206XYDB（DF） 30
7207XYDB（DF） 357208XYDB（DF） 40

3540475262
7280

11121415161718222428
30
32
34
360.6
0.6
111
1.1
1.1

0.3
0.3
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6

16,10020,60027,50034,90048,80062,90081,7007,660
9,360
12,90015,60021,00027,30034,70021.9 18.7 28.1 32
25.7 22.4 32.3 36.4
30 26.2 38.1 43.1
35 31.2 43 48.6
41.7 37.1 51.4 57.3
48.9 44 59.1 65.5
54.6 49 66.4 73.5

294294490
490490882882

1281401691881962592671818.7
39.2
39.3
43.5
92.9
99.8

13,20015,80021,20024,10032,50039,00049,500

2B
B

2B
B

B

背面組み合わせ
（DB）

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φda1

正面組み合わせ（DF）

図8

NACHI TECHNICAL REPORT

φdφD

φDa2

φda2

φdrrr1rr
φDa1rφDBr1r

組み合わせ方式

64. まとめNACHIは、これまで30年以上、ボールねじサポート用軸受「XYシリーズ」をラインナップに加えポート用軸受を製造・販売してきた。その実績とた。また使用条件によるがAタイプアンギュラ玉市場でのノウハウおよびトライボロジー技術を活軸受の置き換えも期待できる。今後も、更なる技用し、商品ラインナップの拡充を図ってきた。

術開発を進め、工作機械・産業機械の発展に貢今回、搬送装置、位置決めテーブルなどの重荷献する軸受の商品化に取り組んでいく。

重化ニーズに応える形で新たに小型ボールねじサ

NACHI TECHNICAL REPORT

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May / 2014〈発行〉2014 年 5 月 30 日株式会社 不二越 技術開発部
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Tel.076-423-5118 Fax.076-493-5213