止め輪の溝寸法と種類、C形止め輪とE形をφ12の軸で比べて荷重を計算する

装置では、例として、ワークを搬送するローラの軸や、ワークを把持するアームの支点軸に軸受を通し、軸方向を止め輪で止めます。ワークの押付けや搬送の加減速で軸方向の荷重（スラスト荷重）がかかるなら、それを受けるのは止め輪と軸の溝です。荷重の大きさはワークの質量や押付け力で決まるので、客先仕様で確認する項目です。

ここではφ12の軸に深溝玉軸受を通し、反対側を止め輪で止めるとします。軸に切る溝は、C形なら深さ0.25mm、E形はいちばん浅い呼びでも1mmです。同じ軸で4倍違うのは、2つの止め輪で呼びの決め方が違うからです。軸方向の力がかかったとき、先に負けるのは止め輪ではなく、この溝のほうかもしれません。

同じφ12の軸でも、溝の深さは4倍違う

C形止め輪（軸用）は、輪を押し広げて軸の端から通し、溝にはめます。呼びは軸の径と同じで、φ12なら呼び12です。大陽ステンレススプリングの寸法表では、溝径11.5、溝幅1.15、輪の厚さ1とあります¹。軸の半径が0.25mm削れる計算です。

E形止め輪は、横から溝へ押し込みます。呼びは軸ではなく溝の径で決まり、大陽の表の適用軸では、φ12は呼び8（9〜12）、呼び9（10〜14）、呼び10（11〜15）のどれにも入ります²。ここでは溝がいちばん浅い呼び10で比べます。溝径10、溝幅1.15なので、軸の半径を1mm削り、深さはC形の4倍です。

次の図では、下段の溝の深さを見比べてください。

C形は0.25、E形は1mmで、輪もE形のほうが半径10mmまで大きく広がっています。

軸の側から数え直すと、違いは次の表のとおりです。

項目	C形（呼び12）	E形（呼び10）
溝径	11.5mm	10mm
溝の深さ	0.25mm	1mm
溝幅	1.15mm	1.15mm
溝底の断面係数	88%	58%
入れ方	軸の端から	横から

断面係数は、軸の曲げやねじりへの強さの目安で、円の軸なら直径の3乗に比例します。溝底の径で比べると、C形は（11.5÷12）³で88%、E形は（10÷12）³で58%です。溝の角にできる応力集中は含めていません。

E形では断面係数が58%まで下がります。ねじりを受ける軸の途中に深い溝を切ると、止め輪より軸のほうが先に傷みかねません。溝が軸を弱くする話は、φ20の軸で計算した平行キーの記事でも扱っています。

なお、穴の内側に切った溝へ入れる穴用のC形もあります。形も寸法も軸用とは別なので、ここでは軸用の2種類だけを比べます。

溝の位置は、軸受の幅に公差を足して決める

止め輪で止めた軸受は、軸方向に遊びを持ちます。ワークの位置決めに関わる軸なら、この遊びが軸方向の位置ずれにつながるので、部品図では溝の位置と公差から遊びを見積もります。例に使うのは深溝玉軸受の6001で、内径12、外径28、幅8です³。内輪の幅の許容差は、普通級（0級）で0〜−0.12mmなので、実物の幅は7.88〜8.00mmのどこかに収まります⁴。

軸の肩から、溝の軸受側の壁までをLとします。次の図では、軸受の幅B、溝の位置L、溝の幅mの並びを見てください。

Lを8（0〜+0.1）に置くと、遊びは公差の積み上げで決まります。最小になるのは、軸受が最大幅の8.00で、溝が最小幅のとき。（8.00−8.00）＋（1.15−1.05）で0.10mmです。最大になるのは、軸受が最小幅の7.88で、溝が最大幅のとき。（8.10−7.88）＋（1.29−0.95）で0.56mmになります。

Lの公差を変えると、遊びは次のように変わります。

Lの公差	遊びの最小	遊びの最大
0〜+0.05	0.10mm	0.51mm
0〜+0.1	0.10mm	0.56mm
0〜+0.2	0.10mm	0.66mm

公差を0.2から0.05へ4分の1に絞っても、最大の遊びは0.15しか減りません。残りの0.46は、軸受の幅の許容差0.12と、溝幅と輪の厚さの差0.34から来ていて、Lの公差では変えられないからです。寸法の入れ方を変えれば減らせます。溝の位置を、荷重を受ける側の壁（軸受から遠いほうの壁）まで9.15（0〜+0.1）で指示すると、溝幅の公差0.14が積み上げから抜け、最大の遊びは0.42mmになります。

ガタを消したいなら、溝の加工精度を上げるより、ベベル形止め輪や、ウェーブワッシャ、板厚違いのシムで詰めるほうが向いているでしょう。オチアイの技術資料が、ガタ取りの方法として挙げています⁵。溝から軸の端までは、寸法表の最小値で1.5mm以上を残します¹。

溝が受けられる力は、止め輪の値より小さい

ワークから軸方向の力を受けたとき、壊れる場所は2つあります。止め輪そのものがせん断される場合と、溝の壁が変形して輪が外れる場合です。オチアイの技術資料は、両方が耐える荷重を許容スラスト荷重と呼び、式を載せています⁵。

止め輪の側の式は、RS＝A×D×T×π×SS÷Sです。Aは形状ごとの係数でC形が1.0、E形が0.3。Dは軸径、Tは輪の厚さ、SSはせん断強さで、炭素鋼のC形なら約980N/mm²を目安にします。Sは安全率で、静荷重なら3か4です。

溝の側の式も形はよく似ていますが、深さdと、溝の降伏強さGy（軸の材料の降伏点）が入ります。G1＝B×D×d×Gy×π÷（S×q）で、Bも係数のC形1.0、E形0.3です。qは、溝の端から軸の端までの距離nが深さの3倍以上のとき1です。溝が変形すると輪が外れてしまうため、溝は降伏点で見ます。

φ12の例に当てはめます。輪は炭素鋼とし、E形にも同じ980を当てました。止め輪の側は、C形が1.0×12×1×π×980÷3で約12.3kN、E形は係数が0.3なので約3.7kNです。安全率を4にすると、9.2kNと2.8kNに下がります。

溝の側は、軸をS45Cの焼ならし材とし、降伏点を345N/mm²として計算しました⁶。C形は1.0×12×0.25×π×345÷3で約1.08kN、E形は0.3×12×1×π×345÷3で約1.30kNです。調質材の490N/mm²なら、1.54kNと1.85kNになります。

溝の側（安全率3）	降伏点345	降伏点490
C形（深さ0.25）	1.08kN	1.54kN
E形（深さ1）	1.30kN	1.85kN

表の2行は近い値です。E形の溝はC形の4倍深いのに、nを3mm以上取っても、許容荷重の差は2割ほどしかありません。E形の係数が0.3と小さいのは、C形より溝に接触する面積が少ないからだと考えられます。

次のグラフでは、C形の点と、止め輪の表の値5.69kNの点線の位置を比べてください。

C形の点は、5.69kNの点線よりずっと下にあります。大陽の寸法表には、C形呼び12の許容スラスト荷重の参考として5.69kNが載っています。表の備考によると、これはSUS304-CSPの輪そのもののせん断荷重を、安全係数4で計算した値です。相手の軸の材質と硬さで変わる、とも書かれています¹。オチアイの式に戻すと、せん断強さを約600N/mm²と見た値にあたり、炭素鋼の980で計算した9.2kN（安全率4）より小さめです。同じ5.69kNを深さ0.25mmの溝で受けるには、安全率を掛けなくても軸の降伏点が約600N/mm²必要で、表と同じ安全率4なら約2,400N/mm²です。S45Cの345や490では、表の荷重より前に溝が降伏する計算になります。表の値は輪の側の値なので、溝は別に確認する必要があります。

距離nも許容荷重を左右します。nが深さの3倍を下回ると、式の分母にqという減少係数が入ります⁵。C形は3×0.25で0.75mm以上、寸法表の最小1.5mmなら足ります。ただ、E形の呼び10は、表の最小が2mmで、深さ1mmの3倍には1mm足りません²。オチアイのグラフでは、n/dが2のときqはおよそ2と読めます。nを2mmにすると、E形の溝は約0.65kNと1.30kNの半分ほどになり、C形の1.08kNを下回ります。

ここまでの値は、メーカーの式に、この記事で置いた軸の降伏点と安全率を入れた目安です。オチアイの使用上の注意は、止め輪を再使用しないことと、軸が高速で回ると遠心力で輪が開いて外れるおそれがあるので実機で確認することを挙げています⁷。最終の判断は、止め輪メーカーの資料と設計基準で決めてください。

角の面取りが大きいと、当接幅が細る

軸受の代わりにカラーやアームのボスを止め輪に当てるときも、相手の部品の角に付いた面取りが問題になります。ここまでの式は、相手の部品の角が尖っていることが前提です。アールや面取りが付いていると、許容荷重は下がります⁵。角が大きいと、荷重のかかる位置が変わって溝から外れるおそれもあり、その場合は角張った剛性のあるスペーサーリングを間に入れるよう、資料は勧めています⁷。

当接する幅がどのくらい変わるかを見ます。たとえば6001の内輪の穴の角は、面取りの最小が0.3mmです³。C形呼び12は、輪の幅がいちばん広いところで約1.8mmで、うち溝の深さ0.25mmぶんは溝の中にあります。軸の表面から外へ出ているのは約1.55mmです。

内輪の端面が輪に当接するのは、面取りが終わるところから、輪の外の端までです。面取り0.3mmなら当接幅は1.55−0.3で1.25mmです。6001の面取りは、規格の最大でラジアル方向に0.6mmまで許されていて、そのときは0.95mmに減ります⁴。軸受の代わりに、C1の面取りが付いたカラーを当てると、0.55mmまで細ります。

次の図では、太い黒線で示した当接範囲が、面取りの大きさでどれだけ短くなるかを見てください。

図の右のC1のカラーでは、当接幅が半分以下に細り、しかも軸の表面から1mmの高さ、つまり壁が支える深さの4倍のところから始まります。小さな面積に、壁から離れた位置で荷重が集まるので、輪は溝の中でひねられやすくなるはずです。ただ、荷重が何割下がるかは、資料に数字がないので計算していません。

6001の0.3mmは面取りの最小で、規格の最大はラジアル方向に0.6mmです⁴。当接幅は、大きいほうの0.6mmで見積もっておきます。

止め輪は、部品表では小さな1行です。止め輪の呼びと材質は部品表に、溝径・溝幅・溝の位置とその公差は軸の部品図に書きます。提供前の装置設計の支援アプリMEKARIQは、ワーク仕様などの装置の条件から、3Dと組立図・部品図・部品表を生成します。（MEKARIQ は、株式会社Anamorphosis Networks が開発している装置設計の支援アプリです。MANUFAC を制作する株式会社Game は、その開発を受託しています。この段落はその紹介です。）生成のたびに検図し、結果を○▲×で示します。

φ12の例では、深さ0.25mmの溝が受けられる力は、安全率を掛けなくても約3.3kNで、輪の表の5.69kNに届きませんでした。止め輪を選ぶときは、輪の表の値より先に、溝の深さと軸の降伏点、溝から軸の端までの距離を確認します。軸受そのものの選び方は軸受の種類の記事に、同じφ12の軸の保持はシャフトホルダの記事にあります。

2026年11月9日 更新：装置の軸で軸受を止める場面を中心に、業界の用語で構成と表現を書き直しました。

注

1. 大陽ステンレススプリング「C形止め輪 軸用（呼びφ10〜φ63）寸法表」（JIS B 2804の参考。材質はSUS304-CSP、製品ページはC形止め輪 軸用）。呼び12は、輪の厚さ1±0.05、幅bは約1.8、溝径d2は11.5（0〜−0.11）、溝幅mは1.15（+0.14〜0）、nの最小は1.5、許容スラスト荷重（参考）は5.69kN。表の備考では、許容スラスト荷重は止め輪自体のせん断荷重で、相手の軸の材質と硬さで変わり、安全係数4で計算した値。2026年10月31日に確認。 ↩ ↩ ↩

2. 大陽ステンレススプリング「E形止め輪 JIS規格 ステンレス 寸法表」（JIS B 2804の参考）。呼び10は、適用軸11〜15、輪の厚さ1±0.05、幅bは約2.2、溝径d2は10、溝幅mは1.15、nの最小は2。適用軸は呼び8が9〜12、呼び9が10〜14。同じ表の呼び12（適用軸13〜18）は溝径12。2026年10月31日に確認。 ↩ ↩

3. NSK「軸受寸法表（CAT.No.1103 Part C）」の6001（内径12、外径28、幅8、面取りの最小寸法0.3）。同じ呼び番号でもメーカーや仕様で寸法の細部は違います。2026年10月31日に確認。 ↩ ↩

4. ジェイテクト「軸受の公差と等級」の表7-3（JIS B 1514-1）と表7-13（JIS B 1514-3）。0級、呼び内径が10を超え18以下の内輪幅の寸法差は、上が0、下が−120µm。面取りの最小が0.3mmで呼び内径40以下の軸受では、面取りの最大がラジアル方向0.6mm、アキシアル方向1mm。2026年10月31日に確認。 ↩ ↩ ↩

5. オチアイ「止め輪の諸計算（参考）」。許容スラスト荷重の式と形状別係数（表-1）、安全率（表-2）、溝のスラスト荷重とエッジマージンn/dが3以上の条件、コーナー部のアールや面取りで荷重が低下すること、がた取りの方法とベベル形止め輪。2026年10月31日に確認。 ↩ ↩ ↩ ↩

6. 株式会社エース「S45Cの引張強さは？機械構造用炭素鋼の加工性やSS400との違いをご紹介」の機械的性質の表。降伏点は、焼ならしが345N/mm²以上、焼入れ・焼戻しが490N/mm²以上。資料によって値に幅があり、規格の版でも扱いが違うので、材料のメーカーの値で置き換えてください。2026年10月31日に確認。 ↩

7. オチアイ「止め輪の種類（特徴・使用上の注意点）」。止め輪の再使用をしないこと、回転軸での脱落のおそれ、コーナー部が大きいときのスペーサーリング。2026年10月31日に確認。 ↩ ↩