PU ベアリング: ポリウレタン コーティングされたボール ベアリング - データ、選択、カスタム構築

PUベアリングとは実際には何ですか

PU ベアリングは複合転がり要素です。通常は 608、6000、6200、626、または 625 シリーズの標準深溝玉軸受コアで、外輪に精密成形されたポリウレタン トレッドが接着されています。スチールコアはラジアル荷重とアキシアル荷重を負荷し、回転精度を定義し、速度制限を設定します。ポリウレタン層が表面側の役割を果たします。負荷がかかると変形して接触面を広げ、振動がフレームに到達する前に減衰し、レール、トラック、ローラーとの摩耗接触から外輪を保護します。コンベアローラー、引き戸ハンガー、または駆動輪に PU 被覆ベアリングを指定する場合、最初に決定するのはトレッドの色や硬さではありません。コアは耐荷重と走行精度を左右するため、コアベアリングです。

接着品質によって、耐久性のある PU ベアリングと寿命の短い PU ベアリングが区別されます。低価格の構造では、スチール製の外輪の上にポリマー製のスリーブが張られています。ラジアル荷重がかかると、スリーブが滑り、内部摩擦熱が発生し、コアと位相がずれて回転する可能性があります。当社のプロセスでは、外輪の脱脂とリン酸処理を行い、接着促進剤を塗布してから、制御された圧力と温度の下でポリウレタンを射出成形します。硬化後、すべてのバッチはねじり結合チェックに合格します。指定されたトルクがどちらの方向に加えられた場合でも、トレッドがリング上で回転してはなりません。このテストは、サンプルの出荷が承認される前の合否ゲートです。

標準の PU ベアリング ファミリは、4 mm ～ 20 mm のボア サイズをカバーしており、成形ポリウレタンの外径はスチール リングの外径より約 2 mm ～ 10 mm 大きくなります。たとえば、608 コア (8 x 22 x 7 mm) は通常、PU 外径 26 mm にオーバーモールドされ、6000 コア (10 x 26 x 8 mm) は 30 または 35 mm にオーバーモールドされることがよくあります。これらの寸法は表面上のものではありません。 PUの外径とスチールの外径の比率により、転がり抵抗、発熱、荷重分布が変化するため、見た目の似た製品をコピーするのではなく、実際の使用条件に合わせて選択する必要があります。

コーティングされたベアリングにポリウレタンが選ばれる理由

単一の材料では提供できない耐摩耗性、クッション性、耐荷重性の組み合わせが必要な用途では、コーティングされたベアリングにポリウレタンが指定されます。以下のグラフは、一般的なポリマー材料の相対的な滑り摩耗耐性を、ショア A 85 の熱可塑性ポリウレタンを 100 として比較しています。

天然ゴムは PU よりも弾性がありますが、連続的に滑り接触すると約 3 倍早く摩耗します。ナイロンは耐摩耗性に優れていますが、硬いため、騒音や振動を吸収するのではなく、伝達してしまいます。 PVC は経済的ですが、動的荷重や低温衝撃に弱いです。ポリウレタンは、最も広い動作範囲をカバーします。静かで低力の作業用の約 70 ショア A から、ある程度の弾性を備えた硬くて寸法的に安定したトレッドが必要な用途用の 95 ショア A までです。

2 番目の利点は、接触圧力の管理です。硬い鋼製ベアリングが薄い金属トラック上で直接動作する場合、接触面積が小さく、局所的な圧力が非常に高くなり、トラックに跡がつき、騒音が発生する可能性があります。 PU トレッドにより接触パッチが増加するため、同じベアリングを塗装スチール、陽極酸化アルミニウム、またはポリマートラック上でも、合わせ面を損傷することなく走行できます。購入者が PU で覆われたベアリングを選択するのは、ベアリング自体が故障するからではなく、むき出しのスチール ベアリングではトラックが破損したり、製品の騒音が大きすぎて販売できないからであることがよくあります。

性能特性と動作限界

PU ベアリングの動作範囲は、硬度、荷重、温度、速度の 4 つの数値で決まります。これらは相互作用するため、通常、一方を変更すると他方も変更されます。トレッドが硬いほど、より多くの荷重をサポートできますが、より多くの振動が伝わります。トレッドが柔らかいと静かになりますが、高速走行時のたわみが大きくなり、熱がこもりやすくなります。以下の値は、深溝ボール ベアリング コア上の標準的な成形ポリウレタンの一般的な値です。

硬度は最初に修正する仕様です。ショア A 70 ～ 80 の範囲は、グリップ、静音性、およびわずかな位置ずれの許容性が重要となる家具のローラーや引き戸に適しています。 80 から 90 ショア A のバンドは、コンベア ローラーとガイド ホイール用の汎用ゾーンで、たわみと摩耗寿命のバランスをとります。 92 から 95 のショア A の範囲は、トレッドがその形状を保持し、切断や引き裂きに耐える必要がある重量ホイール、クランプ ローラー、高荷重伝達セクション用です。

温度はスチールベアリングではなく、PU コンパウンドによって制限されます。標準的なポリウレタンは、-20 ℃から 80 ℃まで連続的に動作します。110 ℃までの短時間の変動はほとんどの処方で許容されますが、長時間の熱はトレッドを硬化させ、亀裂を加速させ、リングとの結合を弱めます。用途に蒸気洗浄、熱水、または継続的な輻射熱が含まれる場合、設計ではそのゾーンに熱安定グレードまたはコーティングされていない鋼製ベアリングを使用する必要があります。

速度もトレッドによって制限されます。 PU 層は有効回転直径を増加させ、遠心応力を加えるため、コーティングされたベアリングはコーティングされていないコアと同じ回転速度で回転することができません。実際的なルールとして、表面速度を柔らかいトレッドでは約 2 m/s 未満、硬いトレッドでは 5 m/s 未満に保ち、運転の最初の数時間の温度上昇を測定します。軸にベアリングが直接取り付けられているモーターなど、時間ベースの速度要件が優先される場合は、トレッドの厚さを減らすか、コアの内部クリアランスとグリースを実際の速度に合わせて指定する必要があります。

標準構成、トレッドプロファイル、オプション

PU でカバーされたベアリングは、いくつかの幾何学的形状で製造されます。ストレートローラーやコンベアホイールには平らな円筒状のトレッドが標準です。 V 溝トレッドはベアリングを V レールの中心に配置し、追加のガイド フランジを必要とせずにアセンブリの位置を揃えます。 U 溝または凹面のプロファイルは、丸いチューブとワイヤ ガイド上を走行します。クラウン付きトレッド形状は、隣接するローラー間の角度のずれを処理し、エッジの負荷を軽減します。プロファイルは金型に機械加工されるため、平面から溝付きに変更しても、コアベアリング、価格、納期は大幅に変わりません。

• 平らな円筒形のプロファイル: ストレート ローラー、トランスファー テーブル、コンベア ホイール
• V 溝プロファイル: V レール、トロリー、スライド ドア ハンガー
• U 溝プロファイル: ラウンド チューブ ガイド、ワイヤー ガイド、ライト プーリー システム
• クラウン形状: セルフセンタリングローラー、ミスアライメント補正
• 面取りされたエッジプロファイル: エッジガイドローラーとベルトトラッキング

寸法を変えることなく、色や材質のグレードをカスタマイズできます。カーボン ブラックは摩耗の一貫性と耐紫外線性を向上させるため、ブラック PU が業界のデフォルトです。オレンジと緑のトレッドは、安全ゾーンで使用されたり、生産ラインのローラー機能を識別するために使用されます。ホワイト PU は、色移りを避ける必要がある食品関連分野で使用できますが、動作温度と使用する洗浄剤に対して配合を確認する必要があります。

カタログから 3 つの代表的なシリーズがその範囲を示しています。PU 608-267、PU 外径 26 mm、幅 7 mm の 608 コア ベアリング。 PU 626-268、626 コア シリーズは、ローラーを直接取り付けるための延長スチール シャフトも提供しています。 PU 6201-4018 は、PU 外径 40 mm、幅 18 mm の 6201 コア シリーズで、より重いクランプ ローラーやトランスファー トレイに最適です。

PU 608-267 多用途用途向けコーティング深溝玉軸受 PU 外径 26 mm のこの 608 コア ベアリングは、頻繁な動作や腐食環境に適しており、カタログ シリーズで強調されているように、低ノイズと耐摩耗性を提供します。 製品を見る→

PU 626-268 ブラック PU 深溝ボール ベアリング (延長シャフト オプション付き) 626 コアと黒色の PU コーティングを備えたこのモデルは、湿気や腐食に耐性があり、トランスファー システムに直接ローラーを取り付けるために使用できる延長スチール シャフトを備えています。 製品を見る→

PU 6201-4018 クランプローラー用高耐久 PU コーティングベアリング PU 外径 40 mm、幅 18 mm のこの 6201 コア ベアリングは、より重い負荷に対応し、産業用搬送トレイや機械の摩擦と騒音を低減します。 製品を見る→

これらはすべて、スチールコアにラバーシール (RS) またはスチールシールド (ZZ) を使用して組み立てることができます。密閉バージョンは、ほこりの多い作業場、木工ライン、湿った場所、またはアセンブリの低騒音動作を維持するためにコア内のグリースを清潔に保つ必要がある環境に推奨されます。

PUベアリングが使用されている箇所

用途は 4 つのグループに分類されます。重量部品を静かに移動させる、トラックに沿って製品を案内する、湿った環境や埃っぽい環境での走行、高価な合わせ面の保護です。いずれの場合も、ベアリングは荷重の伝達と表面接触の管理という 2 つの仕事を同時に実行します。そのため、普通鋼ベアリングの代わりにベアリングが指定されています。

適切な PU ベアリングの選択方法

PU ベアリングを選択するということは、コア ベアリング サイズ、PU 硬度、トレッド プロファイル、シール タイプの 4 つの変数を一度に適合させることを意味します。以下の表は、最も一般的な要件の実行可能な出発点を示しています。

次に考慮すべきは取り付け方法です。ベアリングがスチールシャフトに押し付けられる場合、コアベアリングの穴公差によってフィット感が決まります。標準の深溝コアは ISO 公差システムに従って製造されています。 PU ローラー アセンブリの場合、P6 ボア公差以上を推奨し、シャフトはそのボアに対する h7 公差推奨事項に従う必要があります。サンプル テスト中に、次のチェックリストを確認してください。

• 幅に沿った 3 つの位置で PU 外径を測定します。変動が 0.15 mm を超えると、ローラーがぐらつく可能性があります。
• ダイヤルインジケーターを使用してマンドレル上のベアリングを回転させて、ボアと PU トレッド間の同心度を確認します。 0.1mmを超える振れは高速走行時に目立ちます。
• トレッドとリングの間にトルクを加えて接着保持力を確認します。
• ロードされたプロトタイプを作業速度で実行し、1 時間後と 24 時間後の外輪温度を測定します。温度が安定しているということは、熱バランスが許容範囲であることを意味します。
• デシベルメーターまたは動作速度でのリスニングテストで騒音をチェックします。 PU トレッドはトラックに対して音のノイズを発生させてはなりません。

製造と品質管理

PUベアリングの品質は成型工程で決まります。温度、射出圧力、型閉速度、硬化時間はすべて、最終寸法と接着強度に影響します。当社の生産ラインは ISO 9001:2015 手順に基づいて稼働しており、スチールコアとポリウレタン原料のすべてのバッチに対して材料ロットのトレーサビリティが備えられています。製造子会社は GB/T 19001-2016 品質システム認証を取得しており、精密ベアリングとファスナーの年間生産能力は 3,000 万セットです。

受入検査では、内径、外輪径、ラジアルすきま、騒音、シール状態などのスチールコアが対象となります。成形後、PU トレッドの外径、幅、真円度、ボアとの同心度が測定されます。一般的な公差は PU 外径で /-0.15 mm、振れは 0.1 mm 以下です。各バッチは、指定されたショア値でのトレッド硬度もチェックされ、すべての金型キャビティからのサンプルに対して破壊結合テストが実行されます。

輸出用梱包により、輸送中にトレッドが変形するのを防ぎます。ベアリングは個別にトレイに入れられ、海上または航空輸送用に箱詰めされ、パレット化されます。長いコンテナ輸送中に PU がフラットスポットになるのを防ぐため、層の間にソフトセパレーターが挟まれています。

カスタムサイズ、色、組み立てオプション

当社が処理する最も頻繁なカスタムリクエストは、既存のトラックギャップに適合する特定の PU 外径、幅広または幅狭のトレッド、片側または両端の拡張内輪、圧入スチールシャフト、製品識別用のカラートレッドなどです。コアは標準の深溝シリーズのままであるため、カスタマイズには新しいベアリング設計は必要ありません。金型の形状と成形パラメータのみが変更されます。 PU 層を単一のローラー ユニットとしてシャフトと組み合わせることもできるため、お客様の組み立てが簡素化されます。

エンジニアが新しい機械用のポリウレタン ベアリングを指定する場合、最も早い方法は、標準コアから開始し、サンプル段階で PU の寸法を調整することです。材料、硬度グレード、および用途制限の比較に関する実践的なアドバイスは、当社のガイドに記載されています。 適切なPU深溝ボールベアリングの選び方 .

複列ベアリング、ステンレス鋼コア、または標準範囲外のボアサイズなどの非標準コアの場合、当社はこれらを独自のサンプル承認手順を備えた専用プロジェクトとして扱います。カスタマイズされた非標準精密ベアリングは、機械加工、熱処理、検査の手順が標準の PU 成形とは異なるため、別の製品ラインとなります。必要な荷重方向、取り付けスタイル、環境条件を記載した図面を提供していただくだけで、お見積りを開始できます。

設置、メンテナンス、および一般的な障害

PU ベアリングの故障のほとんどは取り付けに関連しています。カバーされたローラーを特大のシャフトに押し付けたり、内輪の代わりに外輪をハンマーで叩いたりすると、トレッドとスチールコアの両方が損傷します。次の手順は、ほとんどの PU ローラー アセンブリに対応しています。

1. プレスする前にシャフトを清掃し、穴の公差に対して直径を確認してください。
2. アセンブリオイルまたはグリースの薄い層をトレッドではなくシャフトに塗布します。
3. 内輪のみに力を加えてベアリングを押します。コーティングされたローラーの場合は、PU トレッドに触れないプレスツールで内輪をサポートします。
4. しまりばめの場合は、ゆっくりと制御されたストロークのアーバー プレスまたは油圧プレスを使用してください。ベアリングをハンマーで叩いたりしないでください。
5. 取り付け後、手で回転させて自由に動くか、同心回転するかを確認してください。

使用中に、トレッドとリングの間の相対的な動き、フラットスポット、異音の 3 つの症状をチェックします。トレッドの分離は通常、過大な圧入、過熱した走行状態、または適合しない化学物質への曝露を示します。フラットスポットは、柔らかいトレッドに静荷重が長時間かかった場合、またはローラーが回転せずに引きずられた場合に発生します。ノイズはほとんどの場合、コアベアリングから発生します。水や埃がシールを通過すると、グリースが劣化し、トレッドがまだ正しいように見えてもベアリングの音が聞こえるようになります。

ポリウレタンと溶剤の適合性を確認した後、PU で覆われたベアリングを中性洗剤と水、または機器の周囲で使用されているのと同じ溶剤で洗浄します。ベアリングを石油ベースの脱脂剤に長時間浸さないでください。トレッドを可塑化し、その硬度を永久に変化させる可能性があります。

よくある質問

PUベアリングとゴムコーティングベアリングの違いは何ですか?

天然ゴム、EPDM、またはSBRで作られた標準的なゴムコーティングベアリングは、高い弾性と良好なグリップを提供し、原材料コストが低くなります。ポリウレタンは、約 2 倍の耐摩耗性、より高い引き裂き強度、および幅広い硬度範囲を備えています。連続的に稼働するローラー、たとえば研磨用パッケージを運ぶコンベア ローラーの場合、PU は通常、表面の磨耗によって稼働直径が変化するまでの寿命が数倍長くなります。非常に柔らかく、非常に低速でグリップ力の高いローラーにはゴムが依然として優れた選択肢ですが、PU はより長い耐用年数でほとんどの産業用途や家具用途に対応します。

どのショア硬度を選択すればよいですか?

ベアリングが壊れやすいトラック上を走行する場合、高いグリップが必要な場合、または軽量アセンブリの振動を和らげる必要がある場合は、70 ～ 75 ショア A を使用してください。汎用ローラー、引き戸、引出し、コンベヤアイドラーには80～85ショアAをご使用ください。重荷重、高いクランプ力、および騒音吸収よりも寸法安定性が重要な用途には、90 ～ 95 ショア A を使用してください。疑問がある場合は、荷重と速度のデータを送信し、2 つの硬度グレードのサンプルを要求してください。摩耗と転がり抵抗の測定可能な差がすぐに決定されます。

PU ベアリングは湿った環境や洗い流される環境でも使用できますか?

標準 PU 自体は、湿気、水性洗剤、および多くの油に対して耐性があります。弱点はコアベアリングです。シールされていないベアリングに水が浸入すると、スチールレースが腐食し、グリースが劣化します。洗浄環境用には RS ゴムシールバージョンを指定し、シールリップが PU トレッドを超えて突出していないことを確認してください。強酸、熱アルカリ、および一部の溶剤はポリウレタン トレッドを膨張または軟化させる可能性があるため、化学薬品にさらされる場合は、特定の液体をテストしてください。

PU トレッドは床やアルミニウムのトラックに跡を残しますか?

滑らかに成形されたポリウレタン トレッドは、通常、きれいな床や陽極酸化アルミニウムのトラックに跡を残しません。トレッドが砂や金属片などの硬い粒子を拾い上げて床に押し付けると、マーキングが発生します。異物のある環境では、90 ショア A 付近の少し硬いトレッドを使用し、回転経路をきれいに保ちます。トレッド表面を定期的に拭くことで、粒子の埋め込みを防ぎます。

PU ベアリングにはどのようなカスタム オプションがありますか?

カスタム オプションには、PU 外径、トレッド幅、トレッド プロファイル、トレッド色、ボア サイズ、拡張内輪、圧入シャフトが含まれます。最小発注数量は通常、標準カスタムカラーで各サイズ 500 ～ 1,000 個からで、実際の金型を使用した開発サンプルの作成も可能です。特殊プロジェクトでは、複列ベアリングやステンレス鋼コアなどの非標準のコア設計も利用でき、図面レビュー後に別途お見積りとなります。

PUベアリングの寿命はどれくらいですか？

耐用年数は、トレッドが正しく選択された場合のコアベアリングによって決まります。密封された深溝コアは、通常の負荷下で数千時間稼働できます。 PU トレッドのフラットスポット、ひび割れ、直径の減少を検査する必要があります。中程度の速度でショア A トレッドが 80 ～ 85 のコンベア用途では、トレッドは通常、機器のメンテナンス間隔より長く持続します。寿命を見積もる最も信頼性の高い方法は、実際のトラックでプロトタイプのテストを行い、トレッド直径の測定と騒音を定期的に記録することです。