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3B1

Vol.

May/2004■ 新商品紹介
長寿命、メンテナンスフリー、大アキシアル荷重「ボールねじサポート用軸受」
機能部品事業

Ball Screw Support Bearings - - Longevity and Maintenance-free & Greater Axial Load〈キーワード〉

ボールねじ・シール・メンテナンスフリー
高負荷容量

部品事業部／技術一部

穴田 幸平

長寿命、メンテナンスフリー、大アキシアル荷重 「ボールねじサポート用軸受」

要 旨

1. ボールねじサポート用軸受の性能の進化

ボールねじサポート用軸受は、主にボールねじのアキシアル荷重を受ける軸受であり、NACHIは、ボールねじの普及と発展を支え、機能を進化させてきた。
その構造上の特徴は、大きなアキシアル荷重を受けるため、サポート用軸受の接触角を大きく設定している点と、負荷容量を大きくするため内部構造を最適化した点にある。
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・製造技術面の開発・改良を進め、1990年にTABシリーズとして世界最高水準の負荷容量を持つ軸受を商品化した。
この度、高性能密封性シール、長寿命潤滑グリース、高負荷容量設計技術など、独自のシーズ技術を活かして新シリーズを開発した。

Abstract
Ball Screw Support Bearing is the bearing thatwithstands the axial load of a ball screw. Nachi has been supporting the spread and development of the ball screw as well as the development of its function.
The structural features include the endurance
to greater axial load with a larger contact angleof a support bearing and the optimal internal
structure for greater load capacity.
In 1982, we released Ball Screw Support Bearing into the market. Since that time, we havebeen developing better designs and manufacturing technologies in this area. In 1990, we
introduced TAB Series, a bearing with theworld-highest load capacity.
Introduced is our new series developed with
our original technologies in developing highperformance sealing capability, long-lastinggrease and the design of high-load capacity.
1（TAAシリーズ-初期タイプ）
加工機械のテーブル、位置決め装置として欠かせないボールねじは、工作機械の送り装置を中心に採用され始めた。
ボールねじの両端を支持する軸受には※1①軸受アキシアル剛性が高く、位置決め精度が高い②軸受の外輪・内輪がアキシアル荷重に対して変形しにくい③ボールねじの正逆転時の急加速、急減速に耐える※2などの性能が要求される。
しかし、当時のJIS規格アンギュラ玉軸受は、軌道輪の剛性が不足し、ボールねじの送り装置としての要求性能を満たすことは難しかった。
NACHIは1970年代後半に、JIS規格のアンギュラ玉軸受に対し、外輪と内輪の断面肉厚を増やして、軌道輪の剛性を高め、「TAAシリーズ」として商品化した。
その後、保持器を分離型から一体型に改良し、トルクの低減と、回転の滑らかさを向上した。
ボールねじ
サポート用軸受

ボールねじ

図1．
ボールねじとボールねじサポート用軸受

（TABシリーズ-最新タイプ）
1990年代前半から、アキシアル剛性を高めるなど（シール付きボールねじサポート用軸受-TABシリーズ）のニーズに対して、TAAシリーズをベースに「TABシリ1990年代後半には「TABシリーズ」の基本設計をーズ」を開発した。
「TABシリーズ」の外観写真を図2踏襲し、シール付きタイプを世界に先駆けて開発した。
同時に、搬送用として抵抗低減を追求したシールに示す。

※3付きAタイプアンギュラ玉軸受や射出成形機などさらなる高容量化に対応するTAFシリーズを商品化し、バリエーションを充実した。ボールねじサポート用軸受の開発プロセス、バリエーションを図3・図4に示す。

1970年代

図2．
ボールねじサポート用軸受（シール無し）

ボールねじ
開発の市場

量産

「TABシリーズ」は、TAAシリーズに対し、取り付け寸法を変更することなく、ボールサイズをアップし、樹脂製保持器を組み込んだ新しい設計である。
①負荷容量が大きいので、長寿命である

N A C H Iのポールねじ
サポート軸
受の取組み

傷が生じにくく、回転時の異常音を発生しにくい。
③軌道輪の剛性が高いので過度の軸受締上げたロバスト性があるなどの特長をもつ。

1990年代精密タイプ

TAAシリーズ開発

2000年代
高負荷タイプ

小径タイプ

高速タイプ

TABシリーズ開発

TAAシリーズ化

シール付
TABシリーズ

TAAシリーズ
保持器改良

TAFシリーズ※4②アキシアル限界荷重が大きいので取り扱い不良や、異常動作時の衝撃に対して、軸受内部の軌道に

1980年代シール付Aタイプアンギュラ

Bタイプアンギュラ

図3．
ボールねじサポート用軸受の開発経過
シール付き
ボールねじ
サポート用軸受「TABシリーズ」

シール付き小径ボール
ねじサポート用軸受「アンギュラ玉軸受Aタイプ」

シール

グリース

シール

ボールねじ
サポート用軸受「TAFシリーズ」

グリース

・接触角30°・接触、非接触シール

・接触角60°・接触シール・接触角50°・Ｉ
Ｔ産業機械などの送り小径タイプボールねじに適する。

・工作機械などの送り装置用ボールねじに適する。

・小径射出成形機の型締装置用ボールねじに適する

図4．
ボールねじサポート用軸受のバリエーション
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2

長寿命、メンテナンスフリー、大アキシアル荷重 「ボールねじサポート用軸受」

2. 最近のボールねじの動向（高速化と高負荷タイプへ特化）
最近の、ボールねじの動向を図5に示す。

（メンテナンスフリー化に応えて)
高負荷タイプの、ボールねじからみた軸受へのニボールねじの送り装置の高速化をはかるには、
リニーズを図6に示す。

アモーターが主流となりつつある。メカ的な送り装置「長寿命」、「高剛性」に加えて個別のニーズとしては、のボールねじでは高速化に限界があり、高負荷タイ①組み付け時のグリース塗布作業の削減プへ特化していくと予想される。

②予圧の組付方向が自由自在「TABシリーズ」は高負荷ボールねじに対応し、③メンテナンスフリー

Ne旋盤やマシニングセンターなどの工作機械の送り④研削液浸入による潤滑性能の低下の防止装置や、IT産業機械の送り装置のボールねじ支持⑤低昇温軸受に最も適している。また、「TAFシリーズ」は小⑥さらに外付けされていたシールの軸受への取りこ型射出成形機の型締部などのように、極低速度で、かつ高アキシアル負荷条件のもとで最適である。

みによるコンパクト化などがあげられる。
「TABシリーズ」は、これらのニーズすべてに対応する。

メンテナンスフリー

高負荷
ボールねじ

・グリース潤滑・シール付き組み付けやすい・予圧調整不要
・衝撃に強い長寿命
高剛性

速度（m/s）
42

リニ
アモーター

高速
ボールねじ
従来ボールねじ
5

高負荷
ボールねじ
推力（kN）

送り装置の高速化はリニアモーターが主流となりつつある

ボールねじは高負荷タイプへ特化していく

図5．
最近のボールねじの動向

3低昇温

剛性が大きい・送り精度UP・冷却機構の簡素化

・アキシアル変位小・負荷容量が大きい

図6．
高負荷ボールねじと軸受へのニーズ3. シール付きボールねじサポート用軸受「TABシリーズ」の性能研削液などが飛散するような過酷な環境条件で使用される工作機械の送り装置のボールねじ支持軸受として、シール付きボールねじサポート用軸受（TABシリーズ）はメンテナンスフリーであり、最適である。
「TABシリーズ」の特長は次の通り。

（1）起動トルクは1/2
図7．
シール付きボールねじサポート用軸受

トルク性能の比較試験結果を図8に示す。
シールは外輪に固定され、内輪外径面と接触し、摺動する構造で、シールリップ形状と、シールの内輪への接触量を最適設計した。
起動トルク、回転トルクは、共に外付けシール構造タイプと比べて1／2程度となった。

トルク
（N・m）

■トルク0.5

試験条件

0.4

押試 験 軸 受：30TAB06DF（DB）-2LR
え温0.3

回代：50μm
度：常温

転数：1800min-1

グリース銘柄：マルテンプ PS2

0.2
0.10

シール付き シールなし 外付けシール

シール付き シールなし 外付けシール

起動トルク

回転トルク

図8．
トルク性能比較試験結果

試験水準

軸受タイプ

ハウジングのシール有無

シール付き

シール付きボールねじサポート用軸受（TABシリーズ）

無シールなしボールねじサポート用軸受（TABシリーズ）

無外付シール

ボールねじサポート用軸受（TABシリーズ）

有NACHI-BUSINESS news

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長寿命、メンテナンスフリー、大アキシアル荷重 「ボールねじサポート用軸受」（2）グリース流出量は1/10

試験条件
試 験 軸 受：30TAB06DF（DB）-2LR

グリース保持性能の比較試験結果を図9に示す。

スラスト 荷 重：3300N

シールなしタイプ、外付けシールタイプと比較して回シール付き「TABシリーズ」は、軸受内部にあるグリースが外部へ流出する量は1／10程度であり、

温

度：常温
転数：1800min-1

試 験 時 間：20hグリース 銘 柄：マルテンプ PS2
グリース封入量：2.2g／2軸受グリース寿命が長い。メンテナンスフリーというニーズに対応している。

グリース減少率（%）■グリース減少（注1）
25（注1）軸受から流出したグリースを示す。

20151050

シール付き シールなし 外付けシール

シール付き シールなし 外付けシール※5 DF組み合わせ※6 DB組み合わせ

図9．
グリース保持性能比較（3）30%の低昇温試験条件
試 験 軸 受：30TAB06DF（DB）-2LR

昇温性能の比較試験結果を図10に示す。
※5押※6え代：50μm

昇温特性は、DF組み合わせ、DB組み合わせに温おいてシールなしタイプに対し、2倍程度になるが、試 験 時 間：20h

回度：常温
転数：1800min-1

外付けシールタイプに対して30%ほど低昇温となる。
したがって、熱影響による精度不良を最小限に抑える。
■温度上昇
50昇温値（℃）

403020100

シール付き

シールなし

外付けシール

シール付き※5 DF組み合わせ

図10．
昇温性能比較
5シールなし※6 DB組み合わせ

外付けシール

（4）ダスト侵入はほぼゼロ

試験条件
試 験 軸 受：20TAB04DF（DB）-2LR

ダスト侵入防止の性能比較試験結果を図11にスラスト 荷 重：2200N示す。DF組み合わせ、DB組み合わせにおいて、回※5温※6度：常温
転数：3000min-1

試 験 時 間：20h

シールなしタイプは約40mgのダストが軸受内部

ダ ス ト 剤：関東ローム JIS7種に侵入するが、シール付きタイプはゼロに近く、著しく良好な防塵性能を示す。
したがって、シール付き「TABシリーズ」はダスト侵入による寿命低下防止に有効である。

ダスト量（mg）■ダスト侵入403020100

シール付き

シールなし

外付けシール

シール付き※5 DF組み合わせ

シールなし

外付けシール※6 DB組み合わせ

図11．
ダスト侵入防止性能比較（5）高アキシアル剛性

Fa30

軸受（単体）
15、17、20TAB04

外輪を固定し、内輪にアキシアル荷重Faを負荷した場合の内輪の軸方向変位量を図12に示す。
例えば、軸受形番40TAB09の内輪にアキシアル
荷重6000Nを負荷した場合、内輪は軸方向に14μm程度の変位量で、これは、従来のアンギュラ玉軸受Aタイプに対して1／3、Bタイプに対して25、30TAB06
40TAB09
35、40TAB07

2045TAB10

軸方向変位 14置（μm）

45TAB07
50、55TAB1055、60TAB12101／2となり、高剛性である。
（軸受呼び番号と寸法などの詳細はカタログ
No3113を参照）
04000 6000 8000

10000

アキシアル荷重 Fa（N）

図12．
アキシアル荷重と軸方向変位量の関係

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Vol.3 B16長寿命、メンテナンスフリー、大アキシアル荷重 「ボールねじサポート用軸受」

4. 大アキシアル荷重「TAFシリーズ」「TABシリーズ」をベースに、射出成形機などの低速、大アキシアル荷重の条件下で性能を発揮する「TAFシリーズ」を開発した。

（TAFシリーズとその特長）（1）高負荷容量（3）高精度

アンギュラ玉軸受73系列のBタイプの内部設計

精密軸受と同じ工程で加工しており、精度はにおいて、転動体サイズを大きくすることにより、JIS5級相当以上を確保。大アキシアル荷重下Bタイプアンギュラ玉軸受とTABシリーズに対し、でも、位置決め精度にすぐれ、低振動である。

負荷容量、すなわち基本動定格荷重（Ca）をTAFシリーズの外観写真を図14に示す。

大きくすることができる。

（2）低トルク
起動トルク、回転トルクともに、TABシリーズに対して、ボールサイズに見合った接触状態を形成させて、約30%の低減をした。

図14．
ボールねじサポート用軸受「TAFシリーズ」（シール無し）7※7（4）基本動定格荷重（Ca）は大※8

ボールねじサポート用軸受TABシリーズと、アンギュラ玉軸受73B系列、TAFシリーズの負荷容量を比較した。
（図15）
TAFシリーズにおいて、同一の軸受内径で比較すると、基本動アキシアル定格荷重（Ca）は著し
く大きく、ボールサイズに見合った有効接触幅をTAFシリーズ
73B系列
TABシリーズ※9確保しているので、アキシアル限界荷重もTABシリーズ並に大きい。

400

アキシアル限界荷重（KN）

基本動定格荷重（Ca）

450
350
300
250200150100※7 500φ20 φ30 φ30 φ40 φ50 φ60 φ80 φ100 mm※9300
250200150100500φ20φ30φ30φ40φ50φ60φ80 φ100 mm

内径寸法

内径寸法

TAFシリーズの特長
・鋼球径大の限界設計
・大幅な負荷容量アップ
・TABシリーズと同等の限界荷重
図15．
負荷容量比較NACHI-BUSINESS news

Vol.3 B18

長寿命、メンテナンスフリー、大アキシアル荷重 「ボールねじサポート用軸受」（5）軸受周辺構造のコンパクト化の事例
TABシリーズの4列組み合わせをTAFシリーズの2列に置き換えてコンパクト化を図ることができる。
その事例を図16に示す。
内径寸法は同一であり、外径寸法はアップするが、組立幅を80mmから54mmにサイズダウンできる。
定格荷重は同等である。

標準形（TAB形）

TAF形

Caは4列と同等

50TAB10FFFB（4列）
Ca=150000N

50TAF11DB（2列）
Ca=152000N（※）TAB形、TAF形は寸法互換はありません。

図16．
コンパクト化の比較

9

5. ボールねじのニーズの多様化に対応
ボールねじサポート用軸受として、市場での多くのまた、20年以上の製造・販売の実績とトライボロジ評価を得てきたが、今回、工作機械のメンテナンスフーのコア技術をもとに、信頼性を一層向上させてきた。

リー化、コンパクト化などのニーズに対応した「シールIT化で大きく進化した工作機械や成形機などの付きボールねじサポート用軸受：TAB−LRシリーズ」、産業機械は、生産性の向上や開発が進み、環境対射出成型機など高アキシアル負荷容量のニーズに応技術の導入など進化を続けている。これらの新し対応した「大アキシアル荷重:TAFシリーズ」を商品

いニーズや用途の広がりにも適用できるよう、コア技化し、ボールねじサポート用軸受のシリーズを充実さ術とノウハウの蓄積をさらに深めていく。

せた。

用語解説
※1 アキシアル剛性
軸受に作用する軸方向荷重に対する軸方向変位の比率のこと※5 ＤＦ組み合わせ
軸受の正面を向かい合わせに組み合わせる方法※2 アンギュラ玉軸受
呼び接触角が０°ではなく、自動調心出来ないラジアル玉軸受
図.DF※3 Ａタイプアンギュラ玉軸受
呼び接触角が３０°のアンギュラ玉軸受※6 ＤＢ組み合わせ
軸受の背面を向かい合わせに組み合わせる方法

30°

図.Aタイプ
図.DB※4 Ｂタイプアンギュラ玉軸受
呼び接触角が４０°のアンギュラ玉軸受※7 基本動定格荷重（Ca）
軸受を回転させた時、定格寿命が１００万回転になるような一定の軸受荷重をいう。

40°※8 アンギュラ玉軸受73Bシリーズ
寸法系列が73系列で呼び接触角が40°のアンギュラ玉軸受
図.BタイプNACHI-BUSINESS news

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※9 アキシアル限界荷重
軸受にアキシアル荷重を負荷した際に、ボールの接触楕円が軌道からはみ出さない限界の荷重

10本社

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Vol.3 B1

May / 2004

〈発行〉 2004年5月10日
株式会社 不二越 開発本部 開発企画部
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Tel.076-423-5118 Fax.076-493-5213