固定側・支持側・モータ取付一体型ハウジングの選び方

ボールねじサポートユニットは、単にボールねじの端部へ取り付ける付属部品ではありません。

サポートユニットの選定は、駆動軸全体の位置決め精度、軸方向剛性、耐用寿命を左右する重要な設計判断です。

選定を誤っても、試運転時にすぐ故障するとは限りません。むしろ、機械を出荷して数か月が経過した後に、位置ずれ、異音、振動、早期摩耗といった形で、徐々に精度を損なっていきます。

1. サポートユニットの選定が見落とされやすい理由

サーボモータで駆動するボールねじ軸を設計する際、多くのエンジニアは、主に次の3項目へ注意を向けます。

• モータトルク
• ボールねじのリードおよび精度等級
• リニアガイドの剛性

一方、ボールねじ両端に取り付ける軸受ユニットであるサポートユニットは、BOM上の価格が比較的低く、仕様決定も後回しにされがちです。

しかし、その優先順位は、サポートユニットが実際にシステム性能へ与える影響と大きく釣り合っていません。

サポートユニットは、ボールねじに作用する軸方向荷重を受け、位置決めの基準点を形成し、回転を支持します。内部の軸受構成、予圧、剛性、取付方法は、次の3つの性能を直接左右します。

1. ボールねじの危険回転数
2. 繰返し位置決め精度
3. 高稼働率で長期間使用した際の精度劣化

つまり、モータやボールねじへ投資したコストが、実際の加工点や作業点における位置決め精度として十分に発揮されるかどうかは、サポートユニットの仕様によって大きく決まります。

さらに問題なのは、仕様が適切でないサポートユニットでも、すぐに故障しない場合が多いことです。

予圧が徐々に低下してバックラッシが増加したり、軸受の発熱によって熱変位が発生したり、剛性不足によって高加減速時に軸位置が変動したりします。

こうした症状は、設備の立ち上げから数か月後に現れることも珍しくありません。その時点でサポートユニットを交換する場合、駆動軸全体を分解し、再度芯出しと調整を行う必要があります。

本ガイドでは、「サポートユニットをどのように選定すればよいか」という曖昧な経験則を、実際に使える選定手順へ整理します。

以下の4つの項目を順番に検討します。

1. ボールねじの両端にサポートユニットが必要か
2. 角形と丸形のどちらを選ぶか
3. 精度等級と表面処理をどのように決めるか
4. 型式コードをどのように読み、正確に発注するか

2. 選定項目1：固定側・支持側と4種類の支持方式

サポートユニット選定で最初に行うべき、最も重要な判断は、ボールねじの両端がそれぞれどのような役割を担うかを理解することです。

この判断によって、必要となるサポートユニットの種類と、両端への取付が必要かどうかが決まります。

固定側：軸方向荷重を受ける位置決め基準

SYKの固定側サポートユニットには、BK、FK、EK、AK、LKシリーズがあります。

固定側には、予圧を付与したアンギュラ玉軸受の組合せが採用されており、両方向の軸方向荷重を支持します。

固定側はボールねじの軸方向位置を決める基準となり、押し引きの荷重が切り替わっても、ねじ軸が軸方向へ移動することを防ぎます。

固定側は位置決め精度を支える中心的な構成要素であり、通常、モータも固定側へカップリングを介して接続されます。

支持側：ラジアル支持と熱膨張の吸収

SYKの支持側サポートユニットには、BF、FF、EF、AF、LFシリーズがあります。

支持側には一般的に深溝玉軸受が使用され、主にラジアル方向の支持を行います。軸方向の移動は拘束せず、ボールねじが温度上昇によって伸びた際に、自由に熱膨張できる構造となっています。

熱膨張への配慮を行わずに両端を完全に固定すると、ボールねじの伸びを吸収する場所がなくなります。

その結果、予圧が異常に上昇し、軸受寿命が大幅に短くなる可能性があります。

4種類の支持方式：ストローク・回転速度・精度から選定

ボールねじ両端の支持方法には、一般的に次の4種類があります。

実際には、精密位置決め用途の80％以上で「固定－支持」方式が採用されています。

固定－支持方式は、剛性、危険回転数、熱膨張吸収のバランスに優れているためです。

SYKでは、この構成に対応する標準製品を幅広く用意しています。固定側にBKまたはFKシリーズを選び、対応する支持側としてBFまたはFFシリーズを組み合わせることで、セットとして構成できます。

3. 選定項目2：角形か丸形か

SYKサポートユニットシリーズの選び方

支持方式を決定した後は、本体形状とシリーズを選定します。

SYKの製品ラインアップは、固定側／支持側に加え、角形、丸形、低床形、重荷重形に分類されています。固定側と支持側の型式は、セットとして組み合わせやすい構成になっています。

角形シリーズ：BK（固定側）／BF・HF（支持側）

角形サポートユニットは、底面の4か所でベースへ固定します。

高い取付剛性とねじれに対する強い抵抗性を備えており、工作機械や重切削用途で広く採用されています。

SYKのBKシリーズはBK10からBK40まで対応し、おおよそø12～ø50のボールねじ軸端径をカバーしています。支持側にはBFおよびHFシリーズを組み合わせます。

大きなラジアル荷重が加わる場合や、高い取付剛性が求められる場合には、角形シリーズが第一候補となります。

丸形シリーズ：FK・FKA（固定側）／FF（支持側）

丸形サポートユニットは、コンパクトな外形と高い取付基準面同心度を特長としています。

設置スペースが限られている装置や、高い取付精度が要求される用途に適しています。

SYKのFKシリーズはFK06からFK30までをラインアップしています。706A、708A、7000Aから7206までのアンギュラ玉軸受を採用し、予圧を付与した組合せによって軸方向すきまを抑えています。

支持側にはFFシリーズを使用します。FF06からFF30までを用意し、606ZZから6206ZZまでの深溝玉軸受を組み合わせています。

半導体製造装置、検査装置、精密自動化設備では、丸形シリーズが多く採用されています。

モータ取付一体型駆動ハウジング：MBC・MBシリーズ

モータ取付面、カップリングスペース、固定側軸受支持部を1つの構造部品へ集約したい場合は、駆動ハウジングが適しています。

SYKのMBCシリーズには、MBCA、MBCB、MBCE、MBCF、MBCS、MBCKなどのバリエーションがあります。

固定側軸受ユニットとモータ取付面を一体化することで、モータブラケットを別途設計する必要がなくなり、モータ軸とボールねじ軸の芯出し管理も容易になります。

MBシリーズでは、装置の高さ制限やレイアウト条件に対応するため、次の形状を用意しています。

• MBA：ナローレールタイプ
• MBB：組込みタイプ
• MBL：低床ナローレールタイプ
• MBH：フラットベースタイプ

SYKでは、主要サーボモータメーカーのフランジ寸法に対応したモータ対照表も提供しており、モータブランドごとの取付仕様を確認できます。

重荷重シリーズ：WBK／MBK／SBK

一般的な用途に加え、SYKではWBK、MBK、SBKシリーズの重荷重用サポートユニットも提供しています。

これらのシリーズには、P4級の接触角60°アンギュラ玉軸受、いわゆるTAC軸受を採用し、DFまたはDFD構成によって、より大きな軸方向荷重とモーメント荷重に対応します。

主な用途は次のとおりです。

• 大型工作機械
• 重荷重自動化設備
• 長ストローク・高荷重駆動軸
• 高剛性が求められる送り機構

低床シリーズ：LK／LF

ボールねじの軸心高さが制限されている場合や、取付高さをできるだけ低くしたい場合には、低床形シリーズが適しています。

固定側にはLKシリーズ、支持側にはLFまたはLFAシリーズを選定できます。

また、SBK／SBFシリーズには、取付高さをさらに低減できる「軸心高さゼロ仕様」も用意されています。

4. 選定項目3：精度等級・軸受構成・表面処理

本体形状とシリーズを決定した後は、次の3項目を確認します。

• 精度等級
• 軸受構成
• 表面処理

これらの仕様によって、サポートユニットが要求精度と使用環境に対応できるかどうかが決まります。

精度等級：C3・C5・C7の選定方法

精度等級は、ユニット内部の軸受組合せ精度や予圧管理レベルを示します。

一般的に、数字が小さいほど高精度です。

C3 ＞ C5 ＞ C7 ＞ C10

必要以上に高精度な仕様を選ぶ必要はありません。

半導体設備や高速加工機ではC3を選ぶ合理性がありますが、一般的なコンベヤへC3を採用しても、コストに見合う効果が得られない場合があります。

精度が必要な軸に対して、適切に予算を配分することが重要です。

SYKでは、同一型式に対してC3、C5、C10などの精度仕様を用意しているため、装置内の各軸に応じて適切な等級を選定できます。

軸受構成：組合せ方式、P4／P5、日本製／台湾製

SYKの固定側サポートユニットには、予圧を付与したアンギュラ玉軸受の組合せが採用されています。

これにより、軸方向すきまを抑えながら、両方向の軸方向荷重を支持します。

標準シリーズでは、台湾製または日本製NSKのP5級軸受を使用できます。

重荷重シリーズでは、P4級、接触角60°のTAC軸受を採用しています。

発注時に軸受メーカーの指定がない場合、固定側には台湾製P5級軸受が標準で適用されます。日本製軸受が必要な場合は、型式コード内で指定してください。

表面処理：黒染めと無電解ニッケルめっき

表面処理は、サポートユニットを長期間使用できる環境を左右します。

一般工場向けとクリーンルーム向けを分ける重要な選定項目です。

クリーンルーム用途では、無電解ニッケルめっき仕様の本体を示す「N」と、低発塵グリース仕様を示す「C」を指定してください。

SYKのクリーンルーム対応表面処理は、半導体工場向け設備にも採用されています。

5. 選定項目4：型式コードを読み、発注ミスを防ぐ

SYKの型式コードには、これまでに選定した仕様が1つの文字列として組み込まれています。

型式コードの意味を理解しておけば、見積依頼時に必要仕様を一度で正確に伝えることができ、仕様確認の往復を減らせます。

固定側サポートユニットを例に説明します。

固定側の発注例

BK30B_C5 G N C A S M

駆動ハウジングも、基本的に同じ考え方で型式を構成します。

例えば、次の型式です。

MBCB12-D N C J

• MBCB12：本体型式
• D：サーボモータ仕様コード
• N：無電解ニッケルめっき
• C：低発塵グリース
• J：日本製P5級軸受

5ステップの選定手順

サポートユニットの選定は、次の5つの質問に順番に答えることで整理できます。

ステップ1：支持方式を決める

ストローク、回転速度、要求精度を基準に選定します。

• 一般的な精密位置決め：固定－支持
• 高速・高剛性：固定－固定
• 短ストローク・低速：固定－自由

ステップ2：本体形状を決める

• 高い取付剛性、重切削：角形 BK／BF
• 省スペース、高い同心度：丸形 FK／FF
• モータ取付部を一体化：MBC駆動ハウジング
• 高荷重用途：WBK／MBK／SBK

ステップ3：軸端サイズを確認する

ボールねじの軸端径とサポートユニット型式を一致させます。

例えばBK10～BK40シリーズでは、おおよそø12～ø50の軸端径に対応します。

ステップ4：精度と使用環境を決める

• 精密位置決め：C3またはC5
• クリーンルーム：無電解ニッケルめっき「N」＋低発塵グリース「C」

ステップ5：完全な型式コードを作成する

以上の条件を組み合わせ、完全な型式コードを作成します。

見積依頼時には、固定側と支持側を対応するセットとして指定することを推奨します。

6. まとめ：サポートユニットが位置決め精度を決定する

冒頭で述べたとおり、サポートユニットは、ボールねじ端部へ取り付ける単なる付属部品ではありません。

駆動軸全体の位置決め精度、剛性、耐用寿命を左右する重要な設計要素です。

選定時に判断する次の4項目は、その後数年間にわたる設備の位置決め精度とメンテナンス頻度へ直接影響します。

1. 支持方式
2. 本体形状
3. 精度等級と表面処理
4. 型式コード

適切に選定されたサポートユニットは、設備の中で存在を意識されることなく安定して機能します。

一方、選定を誤ると、徐々に発生する位置ずれや異音によって、モータやボールねじへ投資した精度性能を少しずつ損なっていきます。

そのため、選定段階では「相談しやすさ」と「サンプル対応力」が非常に重要になります。

SYKは35年にわたり精密モーション部品へ取り組み、次の製品群を提供しています。

• BK／FK固定側サポートユニット
• BF／FF支持側サポートユニット
• MBC駆動ハウジング
• WBK／MBK／SBK重荷重シリーズ

台湾の自社一貫生産体制により、旋削、フライス加工、研削、熱処理、表面処理、軸受組立までを一拠点で管理しています。

標準品は1～3日、特注品は5～7日で出荷可能です。最低発注数量は設定していないため、設計検証段階では1個からサンプルを発注できます。

1つの仕様を確認するために何週間も待つことなく、試作と設計改善を迅速に進めることができます。

FAQ｜設計・選定に関するよくある質問

Q1：固定側と支持側は何が違いますか。両方必要ですか。

固定側は、両方向の軸方向荷重を受け、位置決めの基準となります。

支持側は主にラジアル方向を支持し、ボールねじの熱膨張を吸収できるよう、軸方向の移動を拘束しません。

両方が必要かどうかは、支持方式によって異なります。

短ストロークかつ低速の場合は、固定側のみを使用する「固定－自由」方式を採用できます。

中～長ストロークの精密位置決めでは、固定側と支持側を使用する「固定－支持」方式が一般的です。

高速・高剛性軸では、「固定－固定」方式を採用する場合もあります。

精密位置決め用途の80％以上では、固定－支持方式が採用されています。

Q2：角形BK／BFと丸形FK／FFは、どのように選べばよいですか。

角形サポートユニットは、底面4か所で固定するため、取付剛性とねじれに対する抵抗性に優れています。

工作機械や重切削用途に適しています。

丸形サポートユニットは、コンパクトで同心度が高く、設置スペースが限られる設備や、高い取付精度が必要な半導体製造装置、検査装置などに適しています。

特別なスペース制限がなく、剛性を優先する場合は角形が安全な選択です。

省スペース性や外形精度を優先する場合は、丸形を選定します。

Q3：C3、C5、C7の違いは何ですか。どの等級が必要ですか。

数字が小さいほど高精度です。

C3 ＞ C5 ＞ C7

高精度になるほど、振れを抑えやすく、高い剛性を確保できます。

• 半導体製造装置、精密検査、高速加工：C3
• 一般CNC、FA機構：C5
• 搬送設備、低速昇降機：C7

必要以上に高精度な仕様を選定するのではなく、実際に精度が必要な軸へ適切に予算を配分することが重要です。

Q4：MBC駆動ハウジングは、どのような場合に必要ですか。通常の固定側とは何が違いますか。

MBCシリーズは、モータ取付面、カップリングスペース、固定側軸受ユニットを1つの構造部品へ一体化したい場合に使用します。

モータブラケットを別途設計する必要がなくなり、モータ軸とボールねじ軸の芯出し管理も容易になります。

SYKのモータ対照表を使用することで、主要モータブランドのフランジ寸法へ対応できます。

通常のBK／FK固定側サポートユニットは、ボールねじ軸端の軸方向支持のみを行います。モータブラケットは別途設計する必要があります。

Q5：黒染めと無電解ニッケルめっきは、どのように選びますか。クリーンルームではニッケルめっきが必須ですか。

一般産業環境では、黒染め処理で十分な場合が多く、経済性と標準的な防錆性能を備えています。

クリーン環境やクリーンルームでは、より高い耐食性と低発塵性を得るため、無電解ニッケルめっきを推奨します。

また、低発塵グリースと組み合わせることが重要です。

Class 100またはClass 10のクリーンルームで使用する場合は、次の仕様を指定してください。

• 無電解ニッケルめっき本体：コードN
• 低発塵グリース：コードC

SYKでは、クリーンルーム対応の表面処理仕様を提供しています。

Q6：BK30B_C5 G N Cのような型式は、どのように読みますか。発注方法を教えてください。

「BK30B_C5 G N C」は、次の意味を示します。

• BK30B：本体型式および軸径仕様
• C5：精度等級
• G：グリースニップル仕様
• N：無電解ニッケルめっき
• C：低発塵グリース

発注時には、次の順番で仕様を確認します。

1. 支持方式
2. 本体形状
3. 軸端サイズ
4. 精度および使用環境
5. 完全な型式コード

固定側と支持側は、対応するセットとして見積依頼することを推奨します。

SYKでは最低発注数量を設定していないため、1個から発注できます。標準品は通常1～3日で出荷可能です。

SYKについて

精密モーション部品に35年

SYKは1989年に台湾で設立され、35年にわたり、ボールねじサポートユニットおよび精密モーション部品の設計・製造に取り組んできました。

製品ラインアップには、次のシリーズがあります。

• BK／FK固定側サポートユニット
• BF／FF支持側サポートユニット
• MBC駆動ハウジング
• WBK／MBK／SBK重荷重シリーズ

C3、C5、C7の精度等級に対応し、黒染め処理および無電解ニッケルめっき仕様を提供しています。

台湾の自社一貫生産拠点では、次の工程を統合しています。

• 旋削加工
• フライス加工
• 精密研削
• 熱処理
• 表面処理
• 軸受組立
• 品質検査

標準品は1～3日、特注品は5～7日で出荷可能です。最低発注数量は設定していません。

SYKの製品は、CNC工作機械、半導体製造装置、PCB加工設備、物流4.0自動化設備、精密検査装置など、高精度が要求される幅広い産業分野で使用されています。