旋回軸受：種類・荷重曲線・選定ガイド

直径1 m、質量91 kgで、1分間に1回転にも満たない速さで回る軌道輪。その寿命を決める数値は、定格荷重の欄にはありません。

これが旋回軸受を仕様決定するときの最初の意外な点で、ほかにも3つあります。外形寸法を定める規格がないため、期待している互換性は仕様ではなく市場慣行にすぎません。一般に「弱い」と思われている形式のほうが、代わりに選ばれがちな形式より大きな静荷重を支持します。そして故障の多くは軸受自体ではなく、その下の溶接構造に起因します。本ガイドでは6つの形式と、実際の選定に使う荷重線図を順に解説します。さらに、併存する2種類の安全係数体系、歯車とボルト穴円、摩耗した軌道輪と取付不良の見分け方も取り上げます。基礎となる定格荷重の用語については、まず動定格荷重と静定格荷重のガイドをご覧ください。

要点

• 寸法規格はありません。 SKFは、同社の4点接触玉旋回軸受とクロスローラ旋回軸受の外形寸法が、国際規格にも国家規格にも準拠していないと明記しています。それでも軽系列と中系列は、競合他社の製品と寸法上の互換性があります。
• 定格値ではなく線図で選定します。 旋回軸受には、実線の軌道面負荷容量曲線と破線のボルト締結容量曲線からなる静的限界荷重線図があります。運転点は両方の曲線より下になければなりません。CとC₀は、カタログで候補ページを絞るための値にすぎません。
• 先に荷重を割り増します。 SKFはターンテーブルの1.15からコンパクタやカルーセルの2まで、用途別荷重係数を適用します。Kaydonは機械の種類ではなく使用条件に応じて、1.00から1.50のサービス係数を使います。さらにSKFには相当する規定がない独自のルールとして、最大スラスト定格を最大運転スラストの3倍超にすることを求めています。
• 玉形が弱いわけではありません。 軌道平均径1,094 mmで比較すると、SKFの4点接触玉形はC₀ = 2,710 kNで、同じ質量のクロスローラ形の1,450 kNを上回ります。ローラ形で得られるのは剛性、回転精度、すきまゼロであり、その代わり速度が下がります。
• 支持構造も軸受の一部です。 Ra 3.2～6.3 µmの機械加工が必須で、全体平面度は(dₘ + 1000)/10000 mm以下です。取付けフランジの厚さは0.03～0.05 × dₘが必要です。断面高さの低い軌道輪は、ボルトで固定した相手面の形状になじんで変形します。
• マークは取付け指示です。 赤いマークと文字Fは、誘導焼入れの開始点と終了点の間に残る非焼入れ部、すなわちソフトゾーンを示します。組立時には、2つの軌道輪のFマークを180°ずらして配置します。
• 摩耗は推測せず測定します。 取付け時にアキシアル傾きすきまを記録し、2,000運転時間後、または少なくとも年1回再測定します。

旋回軸受は大型玉軸受と何が違うのか？

旋回軸受は、あらゆる方向のアキシアル荷重、ラジアル荷重、傾きモーメントを同時に支持し、旋回支点の内部に組み込まれるのではなく、支点機構そのものを置き換えます。これが機能上の違いです。連続回転だけでなく、限られた角度を往復する旋回運動にも同じように対応します（SKF）。

構造もその役割に合わせて作られています。内輪と外輪の間には玉または円筒ころが配置され、一体形保持器ではなくポリアミド製スペーサで分離されています。通常は一方の軌道輪に歯車があり、両方の軌道輪には取付けボルト用の通し穴またはねじ穴があります。焼入れと精密研削を施すのは軌道面だけで、歯車歯を含む軌道輪のその他の部分は調質状態のままです。アクリロニトリル・ブタジエンゴム製の一体シールがグリースを保持して異物の侵入を防ぎ、グリースニップルから使用中に再給脂できます。

設計段階では2つの点が重要です。大きな内径と低い断面高さにより周辺構造を簡素化でき、多くの場合、相手部品には平坦な機械加工面を設けるだけで済みます。一方、断面が薄いため、直径に対する軌道輪自体の剛性は非常に低くなります。カタログが軸受だけでなく、ユーザー側の溶接構造にも公差を指定しているのはこのためです。

寸法範囲は、ほとんどの軸受ファミリーより広くなっています。SKFは外径50～7,900 mmの一体形軌道輪と、最大14,000 mmの分割形軌道輪を製造しています。公表されている負荷容量はすべて、荷重によって軸受が支持構造へ押し付けられる支持配置を対象としています。軸受が吊り下げられる「懸架配置」については、アプリケーションエンジニアリングへの相談が必要です。

旋回軸受の6つの形式

ほとんどの用途は、単列4点接触玉形と単列クロス円筒ころ形で対応できます。残りの4形式は、剛性、負荷容量、質量に関する特定の制約によって、この2つの単列形では対応できない場合に使われます。

この表のうち2形式には注意が必要です。3列ころ形は最も高い定格荷重を持つ一方、取付条件に対する許容度が最も低い形式です。SKFによれば、関連部品のたわみに敏感であり、最大限の寿命を得るには極めて剛性が高く、精密に製作された支持構造が必要です。最高定格の軸受を購入しても、柔軟なフレームに取り付ければ、その能力を無駄にします。NSKの製鉄設備向けシリーズも同じ3列ころ構造で、外径1～6 m、内歯・外歯・歯なし仕様があります（NSK）。

ワイヤレース形については、公表されている軽量化率が変わっています。2019年版カタログでは、単列ワイヤレース軸受は同寸法の全鋼製軸受より70%軽量とされています。現在のskf.com製品ページでは60%軽量です（SKF）。どちらも同じ比較に対するSKFの数値なので、中間値を取るのではなく、新しい製品ページの値を日付とともに引用するのが妥当です。同ページには8点接触玉形について、同寸法の単列4点接触玉軸受より負荷容量が80%高いというSKFの説明もあります。これはメーカー独自の比較であり、実測結果ではありません。

玉形かクロスローラ形か？ カタログは通説と逆の結果を示す

軌道平均径と質量が同じなら、アキシアル静定格荷重が大きいのは4点接触玉旋回軸受です。クロスローラ形ではありません。

同じカタログから、軌道平均径がすべて1,094 mmの4製品を並べると明確です（SKF）。

直径も歯車仕様も質量も同じですが、玉形の静アキシアル負荷容量は87%大きく、動定格荷重も9%上です。この比率はカタログ記載値ではなく、上の2行から当社が算出したものです。

では、クロスローラ形で実際に得られるものは何でしょうか。SKFの説明は明確で、負荷容量は含まれていません。予圧を付与すると、ころと軌道面の大きな接触面積によって高い剛性と回転精度が得られるため、正確な位置決めが重要な用途に選ばれます。運転すきまゼロや予圧が必要な場合、または回転抵抗を一定に保つ必要がある場合にも指定すべき形式です。

その代償は4つあります。

• 速度。 4点接触玉軸受は摩擦が小さいため、より高速で運転できます。中系列の玉形は周速4 m/s、軽系列は2 m/sに達しますが、クロスローラ形は連続運転で1.5 m/s、短時間でも2 m/sに制限されます。
• 支持面の公差。 クロスローラ形は、4点接触玉形より厳しい支持面の平面度と剛性が必要です。
• 寸法互換性。 4点接触玉形の軽系列と中系列は、競合他社製品と寸法上の互換性があります。クロスローラ形についてSKFが互換性を明記しているのは、軌道平均径1,094 mm以下に限られます。
• 直径公差の傾向は逆です。 クロスローラ形では、歯なし内径または外径の公差が全寸法帯で±1 mmです。4点接触玉形は1,000 mmまで±2.5 mm、2,000 mmまで±3.5 mm、2,500 mmまで±5 mmです。全高はどちらも±1 mmです。

SKFの選定ガイドでは、クロスローラ形は回転精度に推奨、高速運転には非推奨とされ、軽系列玉形は回転精度に非推奨とされています。判断基準に言い換えるなら、機械が現在位置を正確に把握する必要があるならローラ形、動いて荷重を支持することを優先するなら玉形です。

最初の軌道面構造にある4つの接触点は、アンギュラ玉軸受のガイドで説明したゴシックアーチ形状を、直径1 m級まで拡大したものです。

C₀だけでは旋回軸受を選定できない理由

旋回軸受は、定格値を比較するのではなく、点をプロットして選定します。機械に作用する荷重を、1つの合成アキシアル荷重と1つの合成傾きモーメントにまとめます。両方に用途係数を掛け、その点が対象軸受の静的限界荷重線図の2本の曲線より下に入ることを確認します。

まず荷重条件を求めます。SKFは、同社の図に示す配置について2つの式を提示しています。アキシアル荷重はFₐ = Qₐ + G₁ + G₂ + G₃です。傾きモーメントはMₜ = Qₐ × L + Fᵣ × Hᵣ + G₃ × L₃ − G₁ × L₁ − G₂ × L₂です。ここでQₐは吊上げ荷重、Gはカウンターウェイト、キャビン、ブームなどの重量成分、LとHはそれぞれのレバーアームです。作業半径が変化する場合は、最大半径を使用します。

次に、ラジアル荷重を考慮すべきかを2つのルールで判断します。外部ラジアル荷重がアキシアル荷重の5%以下なら無視できます。軸受平面以外の位置に作用する場合は、そこから生じる傾きモーメントを計算して加える必要があります。また、比率Fᵣ/Fₐが0.6を超える場合、SKFは曲線から選ぶのではなく、アプリケーションエンジニアリングへ相談するよう求めています。一般的な2方向荷重の合成方法については、アキシアル荷重とラジアル荷重をご覧ください。

その後に係数を掛けます。アキシアル荷重と傾きモーメントの両方に同じ用途別荷重係数を適用し、Fₐᵣ = fL × Fₐ、Mₜᵣ = fL × Mₜとします。

線図による確認が最後の手順であり、競合他社の説明では省かれがちな部分です。製品表に掲載された各軸受には、2本の曲線を持つ静的限界荷重線図があります。実線は軌道面負荷容量で、運転挙動に有害な影響を与えずに軸受が支持できる最大静荷重を表します。破線はボルト締結容量で、使用する締結部品ごとに異なります。この曲線は支持配置、対象軸受に指定された本数の強度区分10.9ボルト、薄く軽油を塗布したねじ部、カタログ指定の締付けトルクを前提としています。定格アキシアル荷重と定格傾きモーメントの交点は、両方の曲線より下になければなりません。

SKFの計算例は短く、多くの読者が探している内容なので、最初から最後まで追ってみます。内歯付き旋回軸受を必要とするミニショベルを想定します。アキシアル荷重Fₐ = 65 kN、外部ラジアル荷重Fᵣ = 12 kN、傾きモーメントMₜ = 120 kNmです。荷重比Fᵣ/Fₐ = 12/65 = 0.184で、上限0.6を十分下回るため、この点ではどの系列も候補になります。ミニショベルのfL = 1.33を適用すると、Fₐᵣ = 1.33 × 65 = 87 kN、Mₜᵣ = 1.33 × 120 = 160 kNmです。RKS.062.20.1094とRKS.162.14.1094は、どちらも線図の条件を満たします。剛性が重要ならクロスローラ形、それ以外なら玉形で十分です。

ここで実際に判定に使われた数値に注目してください。87 kNと160 kNmは、C₀とは比較していません。動定格荷重と静定格荷重のガイドでは、旋回軸受をC₀ではなくCで選定することを最初の典型的な誤りとして挙げています。その理由が上の数値です。低速回転する軌道輪では、疲労が蓄積するよりはるかに早く軌道面にブリネリングが生じます。静定格荷重はISO 76、動定格荷重はISO 281で定義され、どちらも製品表に掲載されています。しかし、これらは候補を絞り込む基準であり、合否判定そのものではありません。

SKFの荷重係数とKaydonのサービス係数は同じ数値ではない

大手メーカー2社は、異なる方法で決めた係数を異なる量に掛ける選定法を公表しています。一方のメーカーの曲線から他方へ設計を移すと、意図していた余裕が気付かないうちに変わります。

Kaydonの表は機械の種類ではなく、使われ方によって区分されています。タイヤ式移動クレーンは、通常の建設作業なら1.00、クローラ式なら1.10、同じクレーンでもスクラップ処理や造船所の連続作業なら1.25、林業での荷役なら1.50です。油圧ショベルは荷重の制限要因によって分かれ、転倒で制限される場合は1.25、油圧リリーフ圧で制限される場合は1.50です。割出しテーブルと回転式ゲートは頻度と衝撃に応じて1.00～1.50、ステアリング装置は空気入りタイヤで1.25、ソリッドタイヤで1.50です（Kaydon）。

SKFの表と比べると、違いは見かけだけではありません。SKFは移動式クレーンを一律1.5としています。Kaydonでは、同じ機械でも日常的に何を扱うかによって1.00～1.50になります。どちらが誤りというわけではありません。抽象化の方法が異なるのであり、根拠を再確認せず係数だけを持ち込むと、別の曲線に合わせて設定された数値を適用することになります。

より明確な違いはスラスト荷重の余裕です。Kaydonは、対象条件のモーメントにかかわらず、最大スラスト定格を最大運転スラスト力の3倍超とするよう求めています。理由は構造剛性と荷重分布です。SKFの方法に同等の規定がないのは、ボルト締結容量曲線が同じ懸念の一部を織り込んでいるためです。SKFの線図で選定した後、同じ運転条件でKaydon製品を指定する場合は、3倍ルールを別途確認してください。

速度制限は単位を換算すると興味深い比較になります。Kaydonが標準用途で定める上限は、単列軸受で500 fpm、多列軸受で300 fpmです。1フィートを0.3048 mとして換算すると、2.54 m/sと1.52 m/sになります。Kaydonの多列値は、丸め誤差の範囲でSKFのクロスローラ形上限1.5 m/sと一致します。一方、単列値はSKFの中系列玉形の4 m/sを大きく下回ります。ローラ形・多列形の上限について両社はほぼ一致しますが、単列玉形では約1.6倍の差があります。この換算は当社によるもので、元の数値はKaydonの資料に基づきます。

Kaydonが定義する標準用途の条件は、設計前のチェックリストとしても有用です。回転軸は垂直、荷重は圧縮スラストとモーメント、ラジアル荷重はスラストの10%未満を前提とします。さらに揺動または間欠回転、運転温度−20 °F～+140 °F（−29～+60 °C）、適切な取付け、定期的な給脂、ボルト張力の定期確認が条件です。いずれかを外れる場合、公表曲線だけでは十分に判断できません。

実際に運転温度を制限するもの

上限を決めるのは軌道輪の鋼材ではなく、ポリアミド製スペーサ、ゴムシール、グリースです。SKFがカタログ製品について公表している範囲は−25～+70 °Cです。

標準封入グリースは、鉱油を基油とし、リチウム石けん増ちょう剤と極圧添加剤を配合したNLGIちょう度2です。基油動粘度は40 °Cで200 mm²/s、100 °Cで16 mm²/sです。SKFのトラフィックライトコンセプトによる信頼性の高い潤滑範囲は+30～+110 °Cで、グリース単体の使用温度範囲より狭いものの、実用上はこちらのほうが有用な指標です。基油粘度と添加剤の化学組成が選定にどう影響するかは、軸受潤滑のガイドで解説しています。

見落としやすい熱的な落とし穴が1つあります。外輪が内輪より低温になると、内部すきまが減少するか、予圧が増加します。SKFはこの条件でアプリケーションエンジニアリングへの相談を求めています。周囲の空気にさらされた軌道輪の内側に高温のハブがある構造では、まさにこの状態が生じます。

旋回軸受は低速で動くため、実際の給脂ルールは簡潔で、許容範囲も比較的広くなっています。

• 軌道輪間の自由空間は、グリースで完全に満たしても構いません。
• 取付け直後に、全周のシールから新しいグリースが出るまで給脂します。
• グリースを行き渡らせるため、軸受を回転させながら再給脂します。
• DIN 71412:1987のA形に準拠するコーン形グリースニップルを4か所、等間隔に配置します。外歯付き軸受では内輪、それ以外では外輪に設けます。
• 再給脂間隔は、週当たりの運転時間を基に線図から求めます。この線図は運転温度70 °C、良好なグリースを前提としています。汚れ、湿気、高温がある場合は間隔を短くします。

歯車は軸受とは別に潤滑し、出荷時は給脂ではなく防錆処理のみ施されています。歯車用潤滑剤には、40 °Cで500 mm²/s以上の基油動粘度、良好な付着性、高い耐水洗流性、+100 °C以上の耐熱性が必要です。

一体シールだけでは外部保護として不十分です。SKFは、水、真空、高濃度の研磨性異物、放射線にさらされる軸受には、このシールを使用できないと明記しています。市販の大形Vリング、または回転部・固定部にボルト止めした鋼板カバーを二次シールとして使うのが一般的です。シールを仕様選定の要素として扱う方法は、シール形軸受とシールド形軸受で詳しく説明しています。

歯車：歯を意図的に軟らかくしている理由

一体歯車は圧力角20°のインボリュート円筒歯車で、焼入れされていません。SKFはISO 1328-2の精度等級12に近い社内仕様で歯切りし、1つではなく2種類の歯面力で評価しています。

重要なのは、この2つの定格を理解することです。Tf normalは通常運転荷重に対する接線方向歯力で、歯元の疲労応力に基づき、3,000,000運転サイクルで算出されます。Tf maxは歯元の破断に基づく最大許容接線方向歯力です。どちらも呼び番号ごとに公表され、焼入れしていない歯車に適用されます。寿命の大半をTf normal未満で運転し、ときどきTf maxに達する負荷サイクルと、いずれかの限界近くで常時運転する条件は、設計上まったく異なります。1つの数値ではこの違いを表せません。

歯車位置は好みではなく設計上の選択であり、呼び番号にも反映されます。SKFの中系列4点接触玉形では、061が外歯、062が内歯、060が歯なしです。外歯ではピニオンが中心から最も遠い位置でかみ合い、内歯では最も近い位置でかみ合うため、駆動系に作用するレバーアームが変わります。

バックラッシには公表値があり、直感に反する下限も設定されています。

ピニオンの位置決め後、歯すきが全周で最小となる位置を示す青いマークと文字Bの箇所で、すきまゲージを使って測定します。ほかの位置でバックラッシが大きいのは通常の歯形公差によるもので、悪影響はありません。また、バックラッシゼロは精密さではなく不具合です。SKFによれば、実務上、バックラッシゼロは構造体の過負荷を引き起こし、歯車寿命を大幅に短縮することがあります。

軌道輪側で省いた硬さは、ピニオン側で確保します。ピニオンは通常、焼入れ研削され、軸受歯車の両側から約5 mmずつ張り出す幅が必要です。さらに、モジュールの0.01倍の歯先修整を施し、修整高さをモジュールの0.4～0.6倍、半径を0.1～0.15倍とします。この修整は、軟らかい軸受歯車の歯元でかみ合い干渉が生じるのを防ぐためです。修整がない場合、なじみ摩耗によって騒音が増えますが、SKFは実害がほとんどないと説明しています。摩耗速度は徐々に低下し、騒音も小さくなるはずです。このなじみと本当の軸受異常を見分ける方法は、軸受の異音のガイドで解説しています。

このように歯切りされた歯は調質状態のままなので、表面に見えるのは研削面ではなく機械加工面です。

取付け：支持構造も軸受の一部

旋回軸受は、直径に対して断面が小さいため、軸受自体の剛性が限られます。ボルトで固定した相手構造の形状になじんで変形します。カタログが製缶構造にも公差を定め、その値が一般的な溶接工場の想定より厳しいのはこのためです。

構造。 取付けフランジは、軌道輪の側面全体を支持しなければなりません。最小厚さは、軌道平均径500 mm以下で0.05 × dₘ、500～1,000 mmで0.04 × dₘ、1,000 mm超で0.03 × dₘです。構造体の最小壁厚はS₁ = 0.35 × Sです。トラス状フレームを持つ薄肉製缶構造より、内側または外側にフランジを備えた厚肉円筒構造のほうが良好な結果を得られます。下部構造と上部構造の壁は転動体列と位置を合わせ、荷重経路を一直線に保つ必要があります。

表面。 機械加工は必須で、粗さはRa 3.2～6.3 µm、面は平坦で、さび、塗膜、ばりがない状態にします。洗浄して乾燥させ、防錆剤、油、グリースを残してはいけません。軌道輪と構造体の接合は摩擦力に依存するため、潤滑するとその機能を損ないます。

平面度は、次の3項目をそれぞれ確認します。

• 円周方向の全体平面度はtc = (dₘ + 1000)/10000 mm以下です。
• 測定点の間隔は、取付けボルト穴のピッチ以下にします。連続する2点間で偏差が同じ方向に続く場合、偏差は0.0002 × n以下とします。nは2点間の距離です。傾きの方向が変わる場合、2つの偏差の合計は0.002 × n以下とします。
• 支持面の幅方向における平面度、つまりラジアル方向または横断方向のテーパはtt = B/1000以下です。Bは支持面の幅です。

ボルト締結については、ここでも2社の方法が異なります。SKFはDIN EN ISO 4014:1999に準拠する強度区分10.9（EN ISO 898）の六角ボルトを指定し、ボルト接合部の最小締結長さを_L_K = 5 × Gとしています。ボルト頭とナットの下に入れる平座金は、硬化処理または焼入れ焼戻しを施したものとし、いかなる種類のばね座金も使用してはいけません。正確なトルクレンチまたは油圧テンショナを使い、少なくとも2段階で締め付けます。

KaydonはSAE J429 Grade 8またはISO 898-1 Class 10.9を認めています。装置設計者が定めた最終設計張力の30%、80%、100%の3段階で、対角順に締め付けます。また、軸受下に薄いライザープレートを入れないよう警告しています（Kaydon）。平面度とたわみの限界は、ピッチ径と玉径に対するグラフとして公表されており、式では示されていません。SKF製品以外を使う場合でも、SKFの明示式を手元に置いておくと役立つ理由です。

ソフトゾーンは、詳しく確認しておく価値があります。誘導焼入れを施すのは軌道面だけで、焼入れ処理には必ず開始点と終了点があります。その間に小さな非焼入れ部が残り、SKFは赤いマークと文字Fで位置を示しています。可能な場合、この位置は玉またはころを組み込む穴と一致し、組込み後に軌道面形状に合わせたプラグで塞がれます。2つ目の構造体を取り付けるときは、自由側軌道輪のFマークを、固定済み軌道輪のFマークから180°離して配置します。呼び方は統一されておらず、中国製やアフターマーケット品の多くは同じ箇所をSで示します。機能は同じでも文字が違うため、一方の慣習しか知らないと、存在しないマークを探すことになります。実際の組立情報を示す方向マークは、4列円筒ころ軸受でも取り上げています。

取付け後は2つの受入検査を行います。まず自由側軌道輪を回し、トルクに過度な変動や引っ掛かりがないことを確認します。予圧、グリース、シール摩擦によって絶対値が高くなるのは想定内ですが、変動は異常で、楕円変形を示します。次に、所定の傾きモーメントを加え、主荷重線上のアキシアル傾きすきまをダイヤルゲージで測定します。測定点から180°反対側でラジアルすきまがほぼゼロであることも確認します。隣接部品に測定位置をマーキングし、取付報告書に値を記録してください。この値が機械寿命全体にわたる摩耗の基準値となり、後から再現することはできません。

軌道平均径が2,000 mm超の軌道輪には黒いマークがあり、追加の手順が必要です。2つの黒いマークを合わせ、はめあい径上の30°間隔6点で楕円度を測定します。軌道平均径が2,000～3,000 mmの場合は0.5 mm以内に抑えます。修正には、ジャッキまたは星形工具で小さな弾性変形を与えます。力任せに変形させてはいけません。

摩耗した軌道輪と取付不良をどう見分けるか？

現在のアキシアル傾きすきまを、取付け時に記録した値と比較します。軌道面の摩耗とアキシアルすきまは連動するため、すきまの推移がそのまま摩耗量の測定になります。基準値がなければ、測定そのものが成立しません。

SKFが定める点検間隔は、2,000運転時間後、または少なくとも年1回です。遊びが問題になる前に傾向を把握できるよう、結果を毎回記録してグラフ化します。

使用状態で傾きすきまを測定できない場合は、軸受高さの減少量で代用します。ΔHw = Hs0 − Hs1で、Hs0は取付け後の高さ、Hs1は現在の高さです。毎回同じ測定方法を使ってください。許容減少量は転動体径に応じて決まり、14 mm転動体で1 mm、16 mmで1.2 mm、20 mmで1.5 mm、30 mmで2.2 mmです。軽系列4点接触玉軸受は20 mm玉を使うため、一般的な限界は1.5 mmです。転動体寸法は呼び番号から分かります。

旋回構造が実際に分離する故障の多くはボルト接合部で起きるため、軌道面と同等以上の注意が必要です。

• 運転開始後3～12週の間に全取付けボルトを増し締めし、その後は長期停止後の再起動前、2,000運転時間後、または少なくとも年1回締め直します。
• 規定予張力が20%以上低下したボルトがあれば、そのボルトと両隣の2本を交換します。
• 一方の軌道輪で全ボルトの20%以上が規定予張力の80%未満になっている場合は、すべて交換します。
• 一度に2本以上のボルトを緩めたり交換したりしてはいけません。当初と同じ締付け方法、工具、ボルト形式を使います。
• 軸受を交換するときは、必ずボルトも交換します。

通常の保守では、シールを少なくとも6か月ごとに点検し、損傷の兆候があれば清掃または交換します。シールリップの全周にグリースがあることも確認してください。

予備品では保管自体が故障原因になります。相対湿度を60%未満に保ち、振動や大きな温度変化がなければ、旋回軸受は元の梱包状態で約1年間保管できます。それ以上の保管期間が必要なら、梱包方法が変わるため、発注時に指定しなければなりません。軌道輪は、側面全体を支持して平置きで保管してください。立てて置くと軌道輪と転動体の自重で永久変形するおそれがあります。輸送時も同様で、1か所だけ、または1本のボルトだけで吊ってはいけません。すでに損傷している場合は、軸受故障解析のガイドで説明する故障モードの枠組みを、ほかの軌道面と同様に旋回軸受にも適用できます。

寸法規格がない旋回軸受の呼び番号を読む

旋回軸受の外形寸法を定める規格がないため、呼び番号はメーカー独自のコードです。互換性が成り立つのは、大手メーカーが同じ軽系列・中系列の外形に収束したからにすぎず、それ以外の系列では通用しません。

SKFは呼び番号体系をすべて公開しているため、具体例として役立ちます。RKS.はSKFの旋回軸受を示します。続く系列記号は、軽系列4点接触玉形が2、中系列4点接触玉形が06、中系列クロス円筒ころ形が16です。次に歯車位置が続き、中系列では外歯が1、内歯が2、歯なしが0、軽系列の歯なしは3です。その後に転動体寸法が続き、玉は20、25、30 mm、ころは14、16、20 mmです。最後がミリメートル単位の軌道平均径です。したがってRKS.062.20.1094は、内歯付き中系列4点接触玉旋回軸受、玉径20 mm、軌道平均径1,094 mmを表します。カスタム軸受は別の体系を使い、外径範囲、形式、転動体寸法を符号化します。

実務上重要なのは、引合いに何を記載すべきかです。外径とボルト穴円だけでは、互換品を特定できません。

材料についても、同じ打合せで確認すべき点が2つあります。鋼種は等級ではなく、直径の境界で切り替わります。SKFは軌道平均径1,094 mm以下の軌道輪にEN 10083-2準拠の調質鋼C45E、それを超える軌道輪にEN 10083-3準拠の誘導焼入れ鋼42CrMo4を使用しています。玉ところはEN ISO 683-17準拠の100Cr6で、貫通焼入れされています。誘導焼入れするのは軌道面だけで、軌道輪本体と歯車歯は意図的に影響を受けない状態に保たれます。これらはSKFの2019年版カタログが引用する規格版で、その後改訂された規格も複数あります。現行規格の版としてではなく、メーカー仕様の参照規格として扱ってください。

規格が存在する軸受でも同じ考え方でメーカー間照合を行います。詳しくは軸受のクロスリファレンスと軸受呼び番号の読み方をご覧ください。取り付けられた軌道輪を測定して特定する場合は、軸受の測定方法から始めてください。また、これらの軌道輪の生産地については、軸受メーカーの調査で紹介した洛陽の産業集積が、中国製旋回軸受の大きな割合を担っています。

ANDEは旋回軸受を製造していません。ただし、同じゴシックアーチ形状を小径に応用した4点接触玉軸受を、内径30～500 mmで製造しています。クロスリファレンスと仕様決定には、上で説明したものと同じ荷重・公差の根拠を使用します。対象形状がこの範囲に入る場合、または図面へ反映する前に旋回軸受の選定についてセカンドオピニオンが必要な場合は、当社のエンジニアリングチームにお送りください。

よくある質問

旋回軸受とは何ですか？

あらゆる方向のアキシアル荷重、ラジアル荷重、傾きモーメントを同時に支持し、上下の構造体へ直接ボルト止めする大径転がり軸受です。限られた角度を旋回することも、通常は低速で連続回転することもできます。焼入れされるのは軌道面だけで、通常は一方の軌道輪に歯車があります。

ターンテーブル軸受と旋回軸受は同じものですか？

産業用途では、ターンテーブル軸受、旋回軸受、旋回輪軸受、スルーリングはほぼ同義です。混乱の原因は用語そのものより市場にあります。ターンテーブル軸受で検索すると、モーメント定格も本記事で扱った技術データもない、民生用の回転プレートやレイジースーザン金具も表示されるためです。

旋回軸受にはどのような種類がありますか？

単列4点接触玉形、単列クロス円筒ころ形、複列4点接触玉形、複列円筒ころ形、3列ころ形、ワイヤレース形があります。ほとんどの用途は最初の2形式で対応できます。3列ころ形は定格荷重が最大ですが、周辺構造のたわみに最も敏感です。

旋回軸受の負荷容量はどのように計算しますか？

機械に作用する荷重を、1つの合成アキシアル荷重と1つの合成傾きモーメントにまとめ、両方に用途別荷重係数を掛けます。その点が対象軸受の静的限界荷重線図で、軌道面曲線とボルト締結曲線の両方より下にあることを確認します。SKFの係数は機械の種類に応じて1.15～2です。ボルト穴円が支配条件になることがあるため、C₀だけでは判定できません。

旋回軸受のSマークまたはFマークは何を意味しますか？

誘導焼入れの開始点と終了点の間にある非焼入れ部、すなわち軌道面のソフトゾーンを示します。通常はプラグで塞いだ転動体挿入穴と同じ位置にあります。SKFは赤いマークと文字Fを使い、ほかの多くのサプライヤーはSを使います。取付け時には、2つの軌道輪のソフトゾーンを180°離して配置します。

どの程度の摩耗で使用限界になりますか？

現在のアキシアル傾きすきまを、取付け時に記録した値と比較し、2,000運転時間後または少なくとも年1回確認します。すきまを測定できない場合は、転動体径に応じた軸受高さの減少量を使います。14 mm転動体で1 mm、20 mmで1.5 mm、30 mmで2.2 mmが限界です。

要点だけまとめると

旋回軸受は、内部に転動体を持つ構造部品であり、それに応じた仕様決定が必要です。判断の大部分は次の6点に集約されます。

• 寸法規格はありません。 系列名だけを信頼せず、外形、歯車、ボルト穴パターンを確認してください。公表されている互換性にも直径の上限があります。
• 合否判定には荷重線図を使います。 軌道面とボルト締結の2本の曲線があり、運転点は両方より下でなければなりません。定格荷重は候補を絞るための値で、合否を決めるものではありません。
• プロットする前に荷重を割り増し、どの体系の係数かを確認します。SKFは機械の種類、Kaydonは使用条件を基準とし、KaydonにはSKF方式にないスラスト3倍の余裕規定があります。
• 玉形が弱いわけではありません。 上のカタログ比較では、直径と質量が同じ条件で静アキシアル負荷容量が87%大きくなりました。クロスローラ形は剛性と精度のために選び、その代わり速度が下がります。
• 溶接構造も選定範囲に含まれます。 フランジ厚さ、Ra、3種類の平面度確認、ボルト強度区分、予張力が必要です。柔軟なフレームに完璧な軸受を取り付けても、摩耗は避けられません。
• 初日にすきまの基準値を記録します。 摩耗は推移で判断するもので、最初の測定値だけは後から取得できません。

アキシアル荷重、ラジアル荷重、傾きモーメント、旋回角、速度、負荷サイクル、温度範囲を当社のエンジニアリングチームへお送りください。最終的に当社製品を採用するかどうかにかかわらず、選定をお手伝いします。

著者について

Jeff LiはANDE Bearingで、軸受工学とグローバル調達に関する記事を執筆しています。自動車、重工業、再生可能エネルギー分野のOEMおよびアフターマーケットのバイヤーと直接業務を行っています。LinkedInでもつながることができます。