フランジ形軸受ユニットとは？種類・呼び番号・選び方

「bearing flange」で検索する技術者が探しているものは、実は大きく2つに分かれます。この違いを取り違えると、誤った部品を発注しかねません。一つは、玉軸受を鋳造ハウジングに組み込み、ボルト取付用フランジを設けたフランジ形軸受ユニットです。もう一つは、玉軸受の外輪やスリーブブッシュ本体に設けた軸受自体のフランジです。本ガイドでは、検索意図の約90%を占め、選定ミスも起こりやすい前者を中心に解説します。

これらのユニットの役割は、ピロー形軸受ユニットを据えられない、軸に直角な取付面へ軸受をボルトで固定できるようにすることです。購入する製品の仕様は2つの規格で決まります。インサート軸受にはISO 9628、それを囲む鋳造またはプレス加工ハウジングにはISO 3228が適用され、後者は「プランマブロックハウジング、フランジ形ハウジング及びテークアップ形ハウジング」を対象としています（ISO 3228:2013）。

要点まとめ

• フランジ形軸受ユニットは、ハウジングのフランジ面を軸に対して直角にしてボルトで取り付けます。ピロー形を据える水平な取付面がない場所（コンベヤ端部、ファンハウジング、減速機側面）に適します。
• フランジの種類はフランジ形状で分類されます。UCFL（小判形2ボルト）、UCFB（丸形3ボルト）、UCF（角形4ボルト）、UCFC（丸形4ボルト）です。
• ハウジングの標準材質は鋳鉄です。代替材は荷重ではなく使用環境で選びます。使用温度を制限するのは複合材ハウジングだけ（−20～+80 °C）で、鋳鉄、プレス鋼板、ステンレス鋼のハウジング自体には温度上限がありません（SKF）。
• フランジ形とピロー形は、好みではなく取付面の向きで選びます。ボルト止め面がハウジングを決め、ハウジングがユニットを決めます。

フランジ形軸受ユニットとは？

フランジ形軸受ユニットは、取付面が軸心に対して直角になるハウジングへインサート玉軸受を組み込んだもので、水平な台座ではなく、垂直な壁面や端板へボルトで固定します。軸に直角な面へ取り付けられることが、この部品の本質です。

代表例はコンベヤです。ヘッドプーリとテールプーリの軸端には、軸に直角な端板があります。ファンやブロワでは、軸受をスクロールケーシングの壁面へ固定します。どちらにもピロー形を据える水平面はありませんが、軸に直角な平面があり、そこへフランジ形ユニットをボルト止めできます。

フランジ形ユニットは、4つの要素で構成されます。球面外径の外輪と幅広内輪を備えた深溝玉軸受であるインサート軸受、ボルト穴付きフランジを持つ鋳造ハウジング、軸受両側のシール、内輪を軸へ固定する固定方式です。ANDEは、こうしたユニットの中核となる深溝玉軸受のインサートを製造しています。荷重を受けるのは転動体で、フランジは軸受を適切な取付面に保持します。

混同しやすい用語も整理しておきましょう。「フランジ付き玉軸受」は、外輪にフランジを設けた小形軸受を指す場合もあります。小形軸受や計器用軸受では、このフランジで軸受をハウジング内径に対して軸方向に位置決めします。一方、「フランジ付きブッシュ」は一体形のつばを備え、転動体を持たないすべり軸受です。同じ「フランジ付き」でも、指し得る部品は3種類あります。以下では、特に断りのない限りハウジング付きのフランジ形軸受ユニットを扱います。

フランジ形軸受ユニットにはどのような種類があるか？

フランジ形軸受ユニットは、フランジ形状と取付ボルトの本数で分類され、各形状には標準的な呼び番号の接頭記号があります。一般的な4種類は、小判形2ボルト（UCFL）、丸形3ボルト（UCFB）、角形4ボルト（UCF）、丸形4ボルト（UCFC）です。軸に直角な面へ取り付ける場合、フランジ形ユニットが基本的な選択肢です。

形状が複数あるのは、取付スペースと剛性のバランスが異なるためです。2ボルトの小判形フランジはコンパクトで安価ですが、特に高い剛性を得られるのは2本のボルトを結ぶ方向です。角形4ボルトフランジは汎用性の高い高剛性形で、正方形に配置した4本のボルトがあらゆる方向のモーメント荷重に抵抗します。3ボルト形はその中間に位置し、小さく軽い鋳物で4ボルト形に近い剛性を得られます。

もう一つ重要なのが、インロー付きか、インローなしかという違いです。インロー付きフランジでは、取付面に設けた円形の位置決め突起が、相手側の座ぐりにはまり込みます。これにより、ボルトを締める前にユニットの中心位置が決まります。2つのフランジ形ユニットで同じ軸を支持し、同軸度を保つ必要がある場合には特に重要です。インローなしのフランジは取付面が平らで、位置決めをボルトと組立時の芯出しに依存します。再現性のある同心位置決めが必要なら、インロー付きを指定してください。

知っておくと便利： 「UC」という接頭記号はインサート、すなわち幅広の内輪と止めねじまたはカラーロックをもつ深溝玉軸受を意味します。その後ろの文字がハウジングを表します。したがって「UCF」は「UCインサート + Fフランジ（角形）」、「UCFL」は「UCインサート + FLフランジ（小判形）」と読みます。ハウジングの文字を読み解けば、ほとんどの軸受ユニットを一目で見分けられます。

UCF・UCFL・UCFCの呼び番号は何を意味するか？

呼び番号は複数の文字と数字で構成され、それぞれがユニットの仕様を表します。左から、UCはインサート軸受の形式、Fを含む文字列はフランジ形ハウジング、末尾の数字は軸径を示します。メーカー間の互換性は、アジアをはじめ世界の多くのメーカーが採用する3つのJIS規格によって成り立っています。JIS B 1558はインサート軸受、JIS B 1559は鋳造及びプレス加工ハウジング、JIS B 1557は両者を組み合わせたユニットの寸法を規定します。そのため、あるメーカーのUCF207用インサートを、別メーカーのUCF207ハウジング内径へ組み込めます。

代表的な呼び番号は、次のように読み解けます。

• UC：インサート玉軸受、幅広内輪、通常は止めねじ固定
• F：フランジハウジング
• L：小判形（2ボルト）フランジ。C：丸形（4ボルト）。B：丸形3ボルト。追加の文字がなければ角形（4ボルト）
• 数字：軸径を表す内径番号（次節を参照）

軸への固定方式は別の接頭記号や接尾記号で示されることが多く、フランジ形状と同じくらい重要です。主な方式は3つあります。止めねじ方式は、幅広内輪に設けた2本の止めねじで軸を固定する簡単で安価な方式で、SKFは回転方向が一定の場合と反転する場合の両方に適するとしています。偏心カラー方式は、偏心カラーを内輪へより広い面積でかみ合わせて固定します。SKFは回転方向が一定の用途向けとしています(SKF)。一方、Timkenは自社の偏心量を小さくした設計であれば反転運転でも緩まないとしています(Timken)。アダプタスリーブ方式は、テーパ付きスリーブで軸を広い面積にわたって締め付ける、最も確実な方式で、大形ユニットに用いられます。フランジは取付面に、固定方式は荷重反転と振動条件に合わせて選定してください。

フランジ形軸受ユニットの寸法はどう読むか？

このテーマで特に情報が求められているのが寸法です。内径は呼び番号から直接読み取れます。 この体系は標準化されており、インサート軸受の主要寸法にはメーカー間の互換性があります。一般的な200番台では、末尾2桁を5倍した値が適用軸径（mm）です。UCF205は軸径25 mm、UCF207は35 mm、UCF210は50 mmに対応します。使用中のユニットで軸とのはめあいを確認する方法は、軸受の測り方でノギスと呼び番号を使って解説しています。

内径は標準化されていますが、重要な注意点があります。ハウジング鋳物には、メーカー間で完全な互換性がありません。 同じUCFサイズでも、取付ボルト穴中心距離、フランジ外径、インロー径、ボルト径はメーカーによって異なります。標準化されたインサート軸受に合わせて、各メーカーがハウジングを独自に設計しているためです。交換品を選ぶ際は、内径番号、フランジ形状、取付ボルト穴中心距離、インロー付きならインロー径の4項目を図面で照合してください。「UCF207」であればボルト穴配置も同じとは限りません。先に実測するか、メーカー図面を確認しましょう。

私たちの経験から： 現場で最も多い不一致は、内径ではなく取付ボルト穴の間隔です。保全担当者が「同じUCF207」を発注し、インサート軸受は軸にぴったり合うのに、取付穴が既存のねじ穴から数mmずれることがあります。発注前に必ず、旧ハウジングの取付ボルト穴中心距離を確認してください。

フランジ形軸受の材質：鋳鉄・鋼・ステンレス・樹脂

鋳鉄は標準的なハウジング材質です。振動減衰性と寸法安定性に優れ、剛性当たりのコストも低いため、剛性が必要な取付部に適しています。また、鋳鉄製にはグリースニップルが標準装備される一方、複合材やプレス鋼板製のハウジングは、一般に再給脂不要の仕様です（SKF）。コンベヤ、ファン、一般機械の大半では、ねずみ鋳鉄が適切な選択です。

しかし鋳鉄は錆び、衝撃に対してもろいため、3つの代替材がそれぞれの用途を確立してきました。どれが適するかは、荷重よりも環境で決まります。

• プレス（打抜き）鋼板：軽量・低コストで、軽負荷の農業用途や軽コンベヤユニットに使われます。SKFもプレス鋼板製ハウジングを「荷重と速度が限られる単純な用途に適する」と説明しています。単なるコストダウン材ではなく、軽負荷向けとして選んでください。
• 熱可塑性樹脂／複合材：腐食せず軽量で、一般にはガラス繊維強化ポリアミドが使われます。水洗いを行う設備、食品機械、化学設備など、鋼が腐食する環境に適します。ユニットの使用温度を制限する唯一のハウジング材質なので、指定前に下記の温度限界を確認してください。
• ステンレス鋼：耐食性と高強度の両方が必要な食品・医薬・船舶用途で選ばれる、高価格ながら衛生性に優れた材料です。

材質を選ぶ際は、ハウジングが使用温度の上限を決めるかどうかも確認します。金属製ハウジングの場合、上限を決めるのはハウジングではありません。SKFによると、複合材ハウジングの許容範囲は−20～+80 °Cで、100 °Cに耐えられるのは短時間に限られます。一方、「その他のハウジング材質は、ユニットの許容運転温度を制限しない」と明記されています（SKF）。鋳鉄製やステンレス鋼製のユニットでは、実際の上限を決めるのはシールで、NBRの定格範囲は−30～+100 °Cです。高温用途だから特殊なハウジングが必要だと判断する前に、シールとグリースを確認してください。

過酷な洗浄ラインでは、ハウジングだけでなくインサート軸受にも耐食性が求められます。メーカー各社は、適切な使用条件下でユニットの耐用期間にわたりメンテナンスフリーで使用できると定格した最新の複合材インサートや自己潤滑インサートを提供しています。このため、樹脂ハウジングとステンレス製インサートの組合せは、初期価格が高くてもライフサイクルコストで有利になる場合があります。製品群全体に共通する一律の数値ではなく、その用途に対してメーカーが示す定格寿命を用いてください。

フランジ形とピロー形はどう選び分けるか？

選定基準は好みではなく、取付面の向きです。フランジ形ユニットは軸に直角な面へ、ピロー形ユニットは軸と平行な基面へボルト止めします。どちらも同じ製品分類に属し、同じ規格で寸法が定められています。ISO 3228は、プランマブロック、フランジ形、テークアップ形の各ハウジングを1つの規格で扱っており、どちらかが上位グレードというわけではありません。必要な形式を決めるのは品質の優劣ではなく、機械の構造です。

構造を見れば、判断はほぼ機械的に決まります。軸の下にボルト止めできる水平面はありますか。あればピロー形です。軸が、それに向き合う壁・端板・パネルで終端する、あるいはそこを貫通しますか。あればフランジ形です。両方の面が存在する場合は、保全性（再給脂と交換でどちらが手が届きやすいか）と荷重方向（半径方向荷重がボルトに対してどこを向くか）を比較検討します。

ハウジングの問題に至る前に、機械にどの軸受形式が適するかをまだ検討中であれば、軸受の種類の概説で全体像を、動定格荷重と静定格荷重のガイドでインサート自体の選定方法を解説しています。

フランジ形軸受を正しく取り付けるには？

手順を守って取り付ければ、早期故障の多くを防げます。取付時の異物混入も無視できません。油中の水分がわずか1%でも、ジャーナル軸受の寿命は最大90%短くなり、フランジ形ユニットのインサートである転がり軸受への影響はさらに深刻です。一方、粒子清浄度をISOコードで1段階改善すると、寿命は10〜30%延びます（Machinery Lubrication）。ユニットは密封して給脂した状態で納入されるため、異物を入れず、芯ずれを生じさせずに取り付けることが重要です。

順序どおりに進めてください。

ステップ1 — 取付面の準備と確認

合わせ面を清掃し、平面であり軸に対して直角であることを確認します。バリや高い部分があるとソフトフット（取付面の浮き）が生じ、ボルトを締めた瞬間にハウジングをねじり、軸受に予圧をかけてしまいます。

ステップ2 — インローをはめてからボルトを仮締めする

インロー付きフランジでは、ボルトをねじ込む前にインローを相手側の座ぐりへ確実にはめます。これで中心位置が決まります。ハウジングの位置を微調整できるよう、すべてのボルトを手で仮締めします。

ステップ3 — 対角（クロス）パターンで締め付ける

ボルトを対角線順に、2～3回に分けて規定トルクまで締め付けます。均等に締めることでフランジ面を取付面へ平らに密着させ、ハウジングの変形を防げます。

ステップ4 — 内輪を軸に固定する

最後に内輪を軸へ固定します。2本の止めねじを均等に締める、偏心カラーを軸の回転方向へ回して固定する、またはアダプタスリーブを規定量まで締め込みます。その後、軸を手で回し、引っ掛かりなく滑らかに回ることを確認してください。

ロック後も自由に回転し、シールが正しく着座し、ボルトが均等に締められていれば、フランジユニットは本来の機能を発揮できます。芯出し確認を省けば、数年ではなく数か月で同じ作業に戻ることになります。

フランジ形軸受にはどの規格と荷重定格が適用されるのか？

フランジ形ユニットには、一般の転がり軸受と同じ国際規格が適用されます。インサートそのものが転がり軸受であり、ハウジングはそれを保持する部品だからです。軸受寿命はISO 281に従います。この規格は、基本定格寿命L10を、同一仕様の軸受群の90%が到達または超える寿命と定義しています（ISO 281:2007）。寿命式はL10 = (C/P)ᵖで、pは玉軸受が3、ころ軸受が3.33です。「10」は、その時点までに10%が故障すると予測されることを表します。これは統計上の基準値で、個々のユニットの寿命を保証するものではありません。

いくつかの規格が中心的な役割を果たしており、それぞれの対象を把握しておけば誤った規格を引用せずに済みます（よくある誤りは、製品仕様を規定しない品質マネジメント認証「ISO 9001」を引用することです）。

• ISO 15：ラジアル軸受の主要寸法と呼称体系
• ISO 9628:2019：インサート軸受本体、偏心固定輪、ラジアル内部すきま
• ISO 3228:2013：プランマブロック形、フランジ形、テークアップ形の鋳造及びプレス加工ハウジング
• ISO 281：動定格荷重と定格寿命（上記のL10計算）
• ISO 15243:2017：軸受の故障モードとそのメカニズムの分類
• ANSI/ABMA 9・11：北米の荷重定格算定方法で、現在はISO 281及びISO 76の計算方法に整合しています。上記2つのISO規格に対応するインチ寸法規格は、ANSI/ABMA 14（ハウジング）と15（軸受）です
• JIS B 1557 / 1558 / 1559：それぞれユニット、インサート軸受、ハウジングに対応する日本の3規格です。よく誤って引用されますが、JIS B 1559が対象とするのはインサートではなくハウジングです

精度に関する一つの注意点です。高速スピンドルでは非常に重要なABEC公差等級も、取付フランジユニットにはほとんど関係ありません。これらはコンベヤやファンで中低速運転されるため、標準公差のインサートが適切です。コンベヤ用フランジユニットにABEC 5を指定しても、その用途では生かせない精度に余分な費用をかけることになります。精度等級が本当に効いてくるのは最小サイズであり、詳細はミニチュア軸受を参照してください。

よくある質問

Q：フランジ形軸受は何に使うのですか？

フランジ形軸受ユニットは、取付面が軸の下ではなく軸に直角な場所で回転軸を支持します。コンベヤのヘッドプーリやテールプーリ、ファンやブロワのハウジング、農業機械、減速機の端板などが代表例です。軸受ユニットに分類され、ハウジング寸法はISO 3228:2013、インサート軸受はISO 9628に従います。

Q：フランジ形軸受とピロー形の違いは何ですか？

違いは取付面の向きです。フランジ形軸受ユニットは軸に直角な面へ、ピロー形は軸と平行な基面へボルト止めします。どちらかが上位グレードというわけではなく、ISO 3228では両方の寸法を同じ規格内で定めています。機械側の取付面に合わせて選定してください。

Q：UCF・UCFL・UCFC は何を意味しますか？

「UC」インサート軸受を囲むフランジハウジングを表します。UCFは角形4ボルトフランジ、UCFLは小判形2ボルトフランジ、UCFCは丸形4ボルトフランジ、UCFBは丸形3ボルトフランジです。末尾の数字が内径を示し、200番台では下2桁を5倍した値が軸サイズ（mm）になります。

Q：フランジ形軸受のボルトは何本ですか？

フランジ形状により2本、3本、または4本です。小判形フランジ（UCFL）は2本、丸形（三角ボルト配置）フランジ（UCFB）は3本、角形（UCF）または丸形（UCFC）フランジは4本を使います。ボルトが多いほどモーメント荷重に対する剛性が高まります。角形4ボルトユニットはあらゆる方向の転倒に耐えるため、重負荷用途の標準となっています。

Q：フランジ付き軸受とフランジ付きブッシュは同じものですか？

いいえ。フランジ形軸受ユニットは転動体を持つ玉軸受を内蔵し、低い摩擦で回転します。フランジ付きブッシュは、一体形のつばを持ち、転動体を持たないスリーブ状のすべり軸受です。転がりではなくすべりで運動するため、摩擦係数ははるかに高くなります。フランジを備える点は同じでも、機構と用途は根本的に異なります。

まとめ

フランジ形軸受の仕様決定は、次の4つの読み取りに集約され、順序どおりに進めます。

• 取付面の向きがフランジ形かピロー形かを決めます。軸に直角な面ならフランジユニットです。
• フランジ形状とボルト本数（UCFL、UCFB、UCF、UCFC）が設置面積と剛性のトレードオフを取ります。
• 内径番号から軸径を直接読み取れますが、取付ボルト穴中心距離とインローは図面との照合が必要です。ハウジングにはメーカー間で完全な互換性がないためです。
• 材質とロック方式は、カタログ価格ではなく環境と荷重の反転に従います。

この4つを正しく押さえればユニットは定格寿命に達します。最もよくある現場のミスであるボルト配置を間違えると、インサートが完璧でもハウジングが取り付かなくなります。迷ったら、ハウジングの文字を読み解き、図面と照合し、ロック後に芯出しを確認してください。

ANDEは、各種軸径のフランジ形軸受ユニットに組み込まれる深溝玉軸受のインサートを製造しています。用途に合ったインサート、ハウジング材質、固定方式の選定や、既存の取付ボルト穴配置に適合する交換品の確認については、当社のエンジニアリングチームにお問い合わせください。