ベアリングの選定時に抑えるポイント

この記事の著者

BNLジャパン株式会社

BNLは1970年の創業以来、樹脂ベアリング専門メーカーとして、世界中の産業界にソリューションを提供してまいりました。独自の射出成形技術と長年蓄積されたノウハウを活かし、軽量化やコストダウンといったお客様の課題解決に貢献することが私たちの使命です。

◇本ページの目次

製品の高性能化と環境負荷低減が求められる今日、

設計者や保全担当者は「無給油化」「防錆」「軽量化」といった高いハードルを突きつけられています。

しかし、従来の金属ベアリングは強度に優れる反面、

定期的なグリースアップや錆への対策、重量といった課題を抱えていました。

そこで注目されているのが樹脂ベアリングです。

樹脂ベアリングは、特定の環境下で金属を上回る性能を発揮するように設計されています。

例えば、食品機械や半導体クリーンルームのような油汚染を嫌う環境では、

ドライ運転が可能な樹脂ベアリングが大きな威力を発揮します。

さらに、金属の約1/5〜1/7という軽さは、結果として、

ドローンやロボットアームの応答速度向上と省エネルギー化に直結します。

そこで本ガイドを読み進めることで、メリットを最大限に活かし、

デメリット（技術的限界）を確実に回避するための具体的な選定基準を把握することができます。

※そもそも樹脂ベアリングとは何か、金属との基本的な違いから知りたい方は、まず「樹脂ベアリングとは？」をご覧ください。

導入の初期段階で最も重要なのは、使用環境が樹脂ベアリングの物理的な限界を超えていないかを見極めることです。したがって、以下の3つのチェックポイントを通過できるか確認してください。

※金属・樹脂・セラミックを含めた素材ごとの全体比較から整理したい場合は「ベアリングの種類と選び方」をご参照ください。

まず、樹脂は金属に比べて強度が低く、変形しやすい特性を持っています。

荷重の確認: 軸受にかかる最大負荷が、メーカーが規定する許容荷重を超える可能性があるような箇所で使用をする場合、まずメーカーに問い合わせを行い、その他の使用条件とを総合的に判断したメーカー見解を確認することをお勧めします。
剛性の要求: また、工作機械の主軸など、ミクロン単位の剛性が求められる箇所には不向きです。
対策: しかし、荷重が分散されるような構造を採用したり、荷重を受ける面積を増やす設計変更が可能であれば、結果として採用の道が開けます。

次に、一般的な樹脂（POMなど）は、連続使用温度の上限が約100℃程度と設定されています。

温度環境: 具体的には、運転中の環境温度に加えて、摩擦によって発生する熱（自己発熱）も加算して評価する必要があります。
熱膨張の考慮: さらに、樹脂は金属よりも熱膨張係数が大きいため、温度上昇時にサイズが変化し、結果として焼き付きや回転不良を起こすリスクがあります。
対策: したがって、100℃を超える環境や高い寸法精度が必要な場合は、PEEKなどの高性能エンジニアリングプラスチック（高性能エンプラ）の選定が必須となります。

※PEEK・PPS・PTFEなど耐熱グレード別の選定基準、熱膨張を見越したクリアランス設計の詳細は「樹脂ベアリングの耐熱性とは？100℃の壁を越え、高温環境で『焼き付き』を防ぐ素材選定と設計」をご覧ください。

最後に、ころがり軸受タイプの樹脂ベアリングを選定する際、最も重要な指標は、各サイズに設定されている許容荷重、許容回転数になります。

各樹脂メーカーが発表している許容範囲内で使用していただければ、1億から3億回転程度寿命を持つことが期待されます。しかし、使用を続けていくうちに、徐々に摩耗していき内部のクリアランスが増加していきます。したがって、設計者は、この許容荷重、許容回転数、クリアランスについてはメーカーに相談することが推奨されます。

適用可能と判断された場合、次は貴社の課題（要求機能）に合わせた素材選びに移ります。

なぜなら、樹脂ベアリングは素材によって特性が劇的に変わるため、このステップが「コストパフォーマンス」を最大化する鍵となるからです。

貴社が最優先する機能	推奨される樹脂素材	理由と特徴
高温環境・高強度	PEEK系、ポリイミド系	連続使用温度が高く、樹脂の中でもトップクラスの機械的強度を持つ。
超低摩擦・耐薬品性	PTFE（テフロン）系	摩擦係数が極めて低く、強力な薬品（酸・アルカリ）にも耐える。
汎用性・低コスト	POM系、PA（ナイロン）系	機械的バランスが良く、安価。一般的な産業機械に広く普及している。
水中・寸法安定性	PET系、特殊グレードPEEK	吸湿による寸法変化が少なく、水中や湿度の高い環境でも安定する。