ロッドエンドとは
ロッドエンド (英: Rod End) とは、球面滑り軸受 (ベアリング) の1種です。
球面滑り軸受は、軸受ハウジングに球面加工された外輪が組み込まれ (もしくはハウジング内面を球面加工されている) 、穴あけ加工されたボール状の内輪が嵌め込まれています。一般的に、球面滑り軸受やロッドエンドベアリングも同義語として扱われている場合があります。
リンクボール、リンクボールジョイントも、機能的にロッドエンドの1種として扱われていますが、ここでは対象外としています。
ロッドエンドの使用用途
図1. ロッドエンドの使用例
ロッドエンドは、球面滑り軸受のハウジング端部に、「おねじ」もしくは「めねじ」が施され、連結棒などのロッド (軸) 端部に締結して使用します。2つの部品の固定や連結などに使用され、両部品の相対的な変位をその球面滑り構造によって許容する機能を果たす機械要素部品です。
主にリンクを使って部品同士を連結させる場合や、直線運動を他部品に伝達する場合などに使用されています。建設機械や産業用機械、自動車、航空機など使用分野は幅広いです。
ロッドエンドで部品同士を連結させる場合は、連結棒と呼ばれる軸 (ロッド) の両端もしくは片端がねじ切り加工されたオスねじを、ロッドエンドハウジング部分のメスねじにねじ込み使用します。ロッドエンドのボール状の内輪中心部にあけられた穴に、部品のピンやシャフト、ボルトなどを差し込み、ナットなどで内輪とピンなどを締結します。ロッドエンドと連結棒のねじ込み深さで、部品間の距離と連結棒の長さを調整することができます。
ロッドエンドの使用例として、図1を参照してください。これは生産ラインの一部で、エアシリンダーのロッド先端にロッドエンドを取り付け、ワーク (製品など) が一旦停止して流れ出るように制御するものです。
ロッドエンドの原理
図2.ロッドエンドの構成
ロッドエンドは、ボルトやナットを垂直に差し込む内輪部分を「ブッシュ」、ねじ加工され連結棒など他の部品と接続する部分を「ホルダ」で構成されています。
球面滑り軸受が組み込まれていて、ボルトやナットを垂直に差し込むために穴あけされた球面の内輪部分「ブッシュ (ボール) 」と、ハウジングに組み込まれた外輪部分が球面接触して、滑らかで柔軟な回転運動が可能です。
人間の関節のような役割を果たすので、複雑な動きをするアプリケーションに適しています。また、高負荷にも耐えられるため、高重量を扱う場合にも適しています。
ロッドエンドの種類
図3. ロッドエンドの種類 (鋼製)
ロッドエンドのホルダ部は、「おねじ」と「めねじ」があり、連結棒などの接続する部品の構造により選択します。
ブッシュ部は、給油式 (給脂式) と無給油式 (無給脂式) の2種類です。
1. 給油式
給油式は、ハウジングにグリースニップルが取り付けられています。給油式は、グリースガンなどでニップルからグリースを注入します。無給油式は、自己潤滑性のある合成樹脂などが、ホルダ外輪部に組み込まれていています。
2. 無給油式
無給油式は、グリースを給脂する必要がないため、給脂するための作業ができない狭い場所用や、メンテナンスフリー用途で使用されています。
図4. ロッドエンドの種類 (樹脂製)
中には樹脂製のロッドエンドもあり、樹脂には固体潤滑剤が配合されていて、無給油・無潤滑で使用できます。金属製と比較して、軽量で油やグリースが不要なため、粉塵などがある環境でも使用が可能です。
耐食性、耐薬品性などがあり、樹脂が振動を吸収することができるため、振動を伴う用途にも適用できます。
ロッドエンドの選び方
ロッドエンドの選定は、下記の2点が設計条件に適合するようにします。
1. 静負荷容量 (ラジアル方向)
図5. 許容荷重の計算式
静負荷容量は、ロッドエンドの機械的強度の目安です。メーカーによって型式ごとに提示されていますので、カタログや取扱説明書などを参照してください。この静負荷容量から上記式にて許容荷重が計算され、許容荷重以下になるように選定します。
2. 傾斜角の許容範囲
図6. 許容傾斜角
ロッドエンドホルダの長軸中心線と、ブッシュ穴中心線の角度を傾斜角と言い、ロッドエンドを使用し連結する部品の位置決めの際に、この傾斜角の許容範囲内で使用します。許容傾斜角もメーカーごとに提示されているので、カタログや取扱説明書などを参照してください。
ロッドエンドのその他情報
ロッドエンドの規格
ロッドエンド関連のJIS規格は、球面滑り軸受として下記に規定されています。
- JIS B0161 球面滑り軸受 – 用語 Spherical plain bearings – Vocabulary
上記規格内でロッドエンドは、「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」と定義されています。
参考文献
https://www.monotaro.com/s/pages/cocomite/208/
https://jp.misumi-ec.com/tech-info/categories/machine_design/md05/g0080.html
https://www.ikont.co.jp/product/needle/ndl10.html