リンクボールとは
リンクボール (英: Link Balls) とは、スタッド (ねじ加工された軸) の付いた球面すべり軸受です。
「ボールジョイント」「ロッドエンド」「ロッドエンドベアリング」「リンクボールロッドエンド」「球面滑り軸受」とも呼ばれていて、JIS B0601 球面滑り軸受−用語で下記のように規定されています。
- ロッドエンド
部品間の相対運動及び部品間を連結するためのロッドエンドハウジング及び軸受で構成する組立品 - 球面滑り軸受ロッドエンド
ロッドエンドハウジングとスタッド付き又はスタッドなし
球面滑り軸受で構成する組立品
リンクボールの使用用途
図1. 自動車のリンクボール使用例
リンクボールは、ボール部の隙間が小さく、スムーズな動作を実現する球面すべり軸受です。回転や揺動運動を行うと部品間の連結と運動伝達として各種のリンクモーション機構で使用されています。
リンクボールは、工作機械や繊維機械、包装用機械、ロボットなど大きな揺動角が求められる場面で使用されています。その他の使用例では、航空機、トラクターなどの建設・土木用機械、コンバインのような農業機、トンネル切削用シールドマシンなどです。
無給油タイプは、食品関連機械にも多く使用されています。また、自動車のサスペンションやステアリングは身近な使用例です。
リンクボールの原理
リンクボールは、ボール付きシャンクとボールを保持するホルダーで構成され、それぞれの球面が接触した状態で、シャンクの回転または揺動運動を支持しています。このような支持は、球面すべり軸受としての機能です。
ホルダー端部は「おねじ」または「めねじ」で、連結棒などの端部に締結して使用します。2つの部品の固定や連結するために使用し、回転や傾斜に自由度のある接続方法で、両部品の相対的な変位を、球面すべり構造によって許容する機械要素部品です。
リンクボールと連結棒のねじ込み深さで、部品間の距離が調整でき、リンク機構の角度調整することができます。
リンクボールの種類
1. シャンクの向きによる分類
図2. リンクボールの種類
リンクボールは、ボールにねじ付加工されたシャンク (軸) が溶接され、このシャンクの向きによって下記2種類があります。
- インライン形: ボール付きシャンクとホルダーが同軸
- アングル形: ボール付きシャンクとホルダーが直角
リンクボールは、自動調心式の球面すべり軸受で、幅広い自動化装置において傾斜、揺動、低トルク回転、スムーズな動力伝達を可能にします。
2. 荷重負荷方向による分類
図3. 押込荷重と引抜荷重
リンクボールのボール付きシャンク部の軸方向 (アキシアル方向) には、上図のようにホルダーに押し付ける方向の「押込荷重」と、ホルダーから引き抜く方向の「引抜荷重」がかかります。これらの荷重負荷方向に対して、リンクボールの種類で下記のように適用の可否が異なります。
| リンクボールの種類 | アキシアル方向 | ラジアル方向 |
| インライン形 | × | 〇 |
| アングル形 | 〇 | × |
〇: 適用可 ×: 適用不可
3. 材質・製造方法による分類
リンクボールは、ボール付きシャンクの球面部に高精度の軸受用鋼球を使用し、ねじ加工された鋼製のシャンクを溶接して接合しています。また、ホルダーの材質は耐摩耗性が高く軽量の高強度アルミ合金です。
ホルダー球面部は、ダイカスト鋳造の際にボールを包みこんで成形し、シャンクとボールを溶接します。これにより、ボールがホルダー球面部に完全接触し球面転写され、それぞれの隙間は最小になり滑らかな動作になります。
4. 潤滑の有無
リンクボールは、ボールとホルダーの接触面がスムーズな動きになるように、精細加工がなされ耐摩耗性に優れた材質を使用しています。しかし、金属同士の接触であることから必ず摩耗が発生します。
そのため、球面の摺動部には、グリースなどの潤滑剤を充填し、長期間にわたりスムーズな動作と耐摩耗性を維持させています。ホルダーのボール付きシャンク貫通部は、ゴム製ブーツを取り付けて覆っているため、使用環境による粉塵や泥水の侵入を防ぎ、屋外での使用に最適です。