軸受ハウジングの図面と設計、6205の穴のはめあいとすきま、肩の高さ、幾何公差を決める

装置の回転軸を深溝玉軸受6205で支えるなら、外輪を受ける軸受ハウジングの図面は、軸受の寸法と、軸にかかる荷重の向き、2個の軸受の間隔から決まります。この記事では例として、軸が回り荷重の向きが変わらない使い方とし、軸受の間隔を200mmと仮に置きました。

図面に書く数字のうち3つは、軸受メーカーの表で決まります。穴はφ52H7、肩の径は47以下、すみのRは1以下です。

迷うのは、その先の幾何公差でした。今回のS45Cのハウジングでは、肩の直角度を0.01、中心高さを±0.02と自分たちで決めました。軸受の間隔が200mmなら、この2つだけで、深溝玉軸受に許される傾きのいちばん厳しい値0.0006radを、3分の1ずつ使う計算になります。

荷重の向きが本当に変わらないか、軸受の間隔と軸にかかる荷重はいくらかは、ハウジングの図面だけでは決まりません。どれも客先に確認する項目で、答えしだいで穴の公差も幾何公差も変わります。提供前の装置設計の支援アプリ MEKARIQ は、AIが決めきれないこうした条件を客先への確認事項として一覧にし、部品図を生成するたびに検図して結果を○▲×で示します。（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。）

形は幅120mmの台座に、上が半円の胴を立てたものです。中心高さは42mm、長さは26mmです。ふた側から軸受を入れ、反対側の肩で受ける固定側として描きました。体積104,020mm³から計算した質量は約0.82kgです。

次の図面では、右の断面A-Aの穴と肩の寸法と、肩に付けた2段の枠を見てください。

この先の計算に使う寸法は、中心高さの42±0.02を除いて、右の断面A-Aに集めました。深さ17の穴と、φ44で受ける肩、すみのR0.5。それに、肩に付けた2段の枠です。

外輪はH7で、すきま0〜43μm

軸が回り、荷重の向きが変わらない使い方なら、外輪はすきまばめで足ります。外輪から見て荷重が静止しているので、外輪静止荷重と呼びます。ジェイテクトの資料でも、この荷重なら外輪とハウジングは「すきまばめでもよい」とされ、推奨はめあいの表では、外輪が軸方向に容易に動ける条件でH7が挙がります¹。ただ、同じ推奨表は電動機やポンプを方向不定荷重の例に置き、JS7としています。不つり合いや振動で荷重の向きが定まらない機械なら、H7のままでよいかを先に見直す場面です。

すきまを大きめにする理由は、ハウジングの加工精度にもあります。同じ資料は「ハウジングは軸にくらべて加工が困難であり精度も良くないので、外輪とのはめあいをゆるくする方がよい」と書いています。外輪を穴の中で滑らせて軸の熱膨張を逃がすのは、反対側の自由側の役目です。このハウジングは固定側なので、外輪はふたで肩に押し付けて固定します。固定側と自由側の分け方は、軸受の選び方の記事を見てください。

すきまの計算は、穴と外輪の許容差の引き算だけです。6205の外径52mmは、0級なら0〜−13μm²。0級は、軸受の精度の等級でいちばん一般的なものです。φ52のH7は0〜＋30μmなので、すきまは最小0、最大43μmです。ほかの記号も、同じ引き算で求まります。

穴の公差	穴の許容差（μm）	外輪とのすきま（μm）
G7	＋10〜＋40	10〜53
H7	0〜＋30	0〜43
JS7	−15〜＋15	−15〜28
K7	−21〜＋9	−21〜22
M7	−30〜0	−30〜13
N7	−39〜−9	−39〜4

マイナスはしめしろです。外輪は、0級の平均外径の許容差で計算しました。NSKがまとめた表とも、すべて同じ値です。記号の読み方と引き算は、はめあい公差の読み方で取り上げています。

見落としやすいのは、H7でも最小のすきまが0になることです。穴が下限、外輪が上限に仕上がれば、外輪はすきまなしで入ります。平均は21.5μmあり、NSKの表にも同じ値が載っています²。一方、JS7から下はしめしろが出始め、M7とN7ではしめしろのほうが大きくなります。外輪にしめしろを持たせるなら、取り外しのために肩へ切欠きかボルト穴を設けるとよい、とジェイテクトはしています³。

ハウジングをアルミにするなら、この表はそのまま使えません。ジェイテクトの推奨はめあいの表は鋳鉄か鋼のハウジング向けで、アルミ鋳物などの軽合金なら、普通よりいくらかかたいはめあいにする必要があるとしています¹。温度が上がるとφ52のすきまがどれだけ広がるかは、熱膨張の記事で計算しました。

肩は高さ4mm、すみはR0.5

肩の径とすみのRは、寸法表の「取付け関係寸法」の欄で決まります。6205の外輪は、面取りが最小1mm。ハウジング側は、肩の径Daが最大47mm、すみの丸みraが最大1mmです⁴。

すみのRが1を超えると、外輪の角がRに乗り上げ、外輪が肩に当接しません。そこで、半分のR0.5にしました。

肩の高さは、穴の径52から肩の径を引いて2で割った値です。Da最大の47なら2.5mmです。ジェイテクトの表では、面取りが1mmなら肩の高さは一般に最小2.75mmで、2.5mmはアキシアル荷重が小さい場合に限った値です⁵。2.75mmを取るなら、肩の径は46.5以下になります。固定側は、軸方向の力を肩とふたで両方向から受けますし、表の注も、大きいアキシアル荷重がかかる場合は2.75mmより高い肩が必要としています。そこで肩の径をφ44にして、高さを4mm取りました。

穴はふた側の面から肩まで、17±0.05mmの深さにしました。軸受の幅15mmより2mm深くし、ふたのインローで外輪を肩に押し付けます。インローは穴にはまる、ふたの段のことです。0級の軸受は幅が0〜−0.12mmの範囲でばらつくので²、穴がいちばん深く、軸受の幅がいちばん狭いと、差は17.05−14.88で2.17mmです。インローをこれより長くすれば、どの組み合わせでも、ふたは外輪に当接します。

CADでは、穴と肩を1つの工程にした

1. 

   1台座と胴の断面を描く

2. 

   2長さ26に押し出す

3. 

   3φ52H7の穴とφ44の肩

4. 

   4取付穴とふたのねじ穴

5. 

   5入口のC1と台座の面取り

CADでは、断面のスケッチを押し出してから、軸受の穴と肩、取付穴とねじ穴、面取りと進めました。穴と肩を同じ工程にまとめた理由は、図面で、肩の振れを穴の軸線から測定する指示にしているからです。加工でも、同じ段取りで続けて削れば、振れを小さく抑えやすいでしょう。入口のC1は、組立で外輪を挿入するときのガイド面取りになります。

3Dで「軸受の穴と肩」に切り替えると、φ52とφ44の段差がそのまま肩になっていると分かります。ふたを留めるねじ穴は、半径32mmの円に沿って4か所です。45°ずらして配置したので、下の2つも台座より上で胴に収まりました。

動画は30秒です。図面の正面図に重ねた断面が押し出され、11〜14秒で、軸受の穴と肩が橙色に光って抜けます。

外輪の向きは、穴より肩の面で決まる

外輪と内輪のあいだに傾きがつくと、軸受の疲れ寿命が縮みます。NSKの資料によると、深溝玉軸受で許される傾きは、寸法やすきま、荷重で変わり、一般に0.0006〜0.003radです⁶。1,000mm先で0.6〜3mmずれる角度にあたります。

では、H7のすきまがあると、外輪はどこまで傾けるのでしょうか。最大43μmのすきまを、幅15mmで割ると0.0029radです。ふたで押さえなければ、すきまだけで上限近くまで傾く余地があります。

だから固定側では、ふたで外輪を肩に押し付けます。押し付けられた外輪は、肩の面にならって着座します。つまり、外輪の向きを決めるのは、穴より肩のほうです。図面で肩に2段の枠を付けた理由も、ここにあります。

上の段の円周振れ0.008は、穴の軸線Bを基準に、肩がどれだけ振れてよいかを決めます。肩が穴と直角でないと、押し付けた外輪は穴の中で斜めになります。すきまが小さい組み合わせなら、穴の壁に接触してしまうでしょう。ジェイテクトの表では、0級の軸受を入れるハウジングなら、肩の振れはIT3〜IT4です。φ52が入る区分なら5〜8μmです⁷。ITは、寸法の区分ごとに決まっている公差の等級で、数字が小さいほど厳しくなります。穴そのものに付けた円筒度0.01も、同じ表にあるIT4〜IT5（8〜13μm）から選んだ値です。

下の段の直角度0.01は、底面Aを基準に、肩が前後に倒れる量を抑える指示です。肩の面は、すみのRを除いて上下に51mmです。0.01÷51で、外輪の傾きは最大で約0.0002radです。底面に直角な面は、上から見てどちらを向いても直角なので、左右の向きはこの枠では決まりません。

ここで、反対側の自由側にも中心高さ42±0.02のハウジングを置き、軸受の間隔を200mmとします。中心高さが±0.02で仕上がれば、2個の差は最大0.04mmです。軸は0.04÷200で0.0002rad傾きます。H7のすきまでも高さは変わり、片方の外輪だけが穴の下側に寄れば、差は最大21.5μm（43μmの半分）です。200mmで割れば0.0001radです。

傾きの要因	図面の指示	傾き（rad）
肩の面の直角度	0.01	0.0002
2個の中心高さの差	±0.02	0.0002
外輪のすきま	H7	0.0001
合計		0.0005

ワーストケースで積み上げると約0.0005radで、0.0006radの8割を超えます。0.01と±0.02は図面では小さく見えますが、それぞれが下限の3分の1に当たります。数字にすると、余裕は思ったより少ないものです。

もっとも、軸のほうもたわみます。仮にφ25の軸を200mm間隔で支え、真ん中に500Nを掛けると、軸受の位置で軸は約0.0003rad傾きます⁸。ハウジングの分と足すと約0.0008radで、いちばん厳しい0.0006radはもう超えてしまいます。それでも、すぐに困るわけではありません。NSKの計算例は、荷重が動定格荷重の10%ほどで普通すきまなら、0.0006〜0.003radの傾きでも寿命の低下は5〜10%以内としています⁶。ただ、すきまが小さいと、傾きが大きくなったときの寿命の低下が大きいとも書いています。軸の傾きは荷重に比例して増えます。軸受のすきまと荷重がまだ決まっていない段階なら、ハウジングの分はこの0.0005radより増やさないでおく、というのが今回の見立てです。

傾きの数字はどれも、公差の端どうしを足した目安です。最終の判断は、軸受メーカーの資料と自社の設計基準によります。

横の位置は、図面では決まらない

中心高さで上下はそろえられますが、横はそうはいきません。M8を通す取付穴はφ9で、片側に0.5mmのクリアランスがあります⁹。2個のハウジングが逆向きにずれると、200mm間隔で1mmの差です。傾きは0.005radで、上限の0.003radを超えてしまいます。さらに大きいのが、ハウジングがボルト穴のクリアランスの中で回る分です。取付穴は100mmしか離れていないので、2本のボルトが逆向きに寄れば1÷100で0.01radです。肩の面ごと向きが変わり、外輪がそのまま傾きます。

2個の穴で軸線をそろえたい、という要求は、同軸度でいえば2個の部品にまたがります。ハウジング1個の図面で決められるのは、底面や側面などの基準から見た穴の位置までです。2個の穴がそろうかは、組立図と組立の手順で決まります。この図面には横の基準面も位置決めピンの穴もないので、横の位置は組立のとき、位置決めピンや基準面を使ってそろえることになるでしょう。データムと枠の読み方は幾何公差の基本で取り上げました。

φ52H7と書けば、はめあいの指示は1行で済みます。けれど、その1行が許す43μmは、外輪を0.003rad近く傾けられる量でもありました。肩に枠を2段付けたのは、その傾きを0.0002radまで抑えたかったからです。

2026年11月9日 更新：装置の軸を支える条件と、はめあいのすきま、取付穴のクリアランスが外輪の傾きに与える影響を中心に、業界の用語で構成と表現を書き直しました。

注

1. ジェイテクト「はめあいの選定」の表9-1と「6）その他」、「推奨はめあい」の表9-4（2）。表9-1は、内輪回転荷重・外輪静止荷重の外輪を「すきまばめでもよい」とし、例に平歯車装置と電動機を挙げています。表9-4（2）は、外輪静止荷重で外輪が軸方向に容易に移動できる場合をH7とし、大形軸受か外輪とハウジングの温度差が大きい場合はG7でもよいとしています。同じ表で、電動機は方向不定荷重・軽荷重又は普通荷重のJS7の適用例です。表9-4（2）は鋳鉄製か鋼製のハウジングに適用する表で、「6）その他」は、アルミ鋳物などの軽合金製ハウジングでは普通よりいくらかかたいはめあいにする必要があるとしています（2026年10月31日に確認）。 ↩ ↩

2. 外輪の許容差は、ジェイテクト「技術解説のPDF」の表7-3。0級で、外径50を超え80以下の平面内平均外径の寸法差は0〜−13μm、内径18を超え30以下の幅の寸法差は0〜−120μmです。穴の許容差は、OSG「はめあいの寸法許容差（JIS B0401抜粋）」の50を超え80以下の区分から引きました。NSK「テクニカルレポート（CAT.No.728）」の「3.9」の表1に同じすきまとしめしろが、「3.11」の表1にH7の平均21.5μmが載っています（2026年10月31日に確認）。 ↩ ↩ ↩

3. ジェイテクト「軸受の取外し」の表15-9。しめしろを持った外輪を取り外すには、ハウジングの肩の部分に切欠きかボルト穴を設けるとよいとしています（2026年10月31日に確認）。 ↩

4. ジェイテクト「6205 商品情報（印刷用）」。内径25mm、外径52mm、幅15mm、面取り寸法の最小1mm、取付け関係寸法のDa（最大）47mm、ra（最大）1mmです。NSK「6205 シリーズ」でも、Da（最大）47mm、ra（最大）1mmです（2026年10月31日に確認）。 ↩

5. ジェイテクト「軸受の取付け関係寸法」の表14-2。面取り寸法（最小）1mmに対して、隅の丸みの半径raは最大1mm、肩の高さhの最小は一般の場合で2.75mm、アキシアル荷重が小さい特別な場合で2.5mmです。一般の場合の注は「大きいアキシアル荷重がかかる場合には、この値より大きい肩の高さが必要である」としています（2026年10月31日に確認）。 ↩

6. NSK「テクニカルレポート（CAT.No.728）」の「2.9 深溝玉軸受の内輪・外輪の傾きと疲れ寿命」（36ページ）。許される傾き角は、寸法、運転時の内部すきま、荷重などによって異なるが、一般に0.0006〜0.003rad（2′〜10′）としています。62系列と63系列の4形番で、ラジアル荷重を動定格荷重のおよそ10%、アキシアル荷重を1%、内部すきまを普通すきまとして計算し、この範囲の傾きでは疲れ寿命の低下が5〜10%以内にとどまるという結果です。すきまが小さい場合は、傾きが大きくなると寿命の低下の度合いが大きいとも書いています（2026年10月31日に確認）。 ↩ ↩

7. ジェイテクト「軸・ハウジングの公差と粗さ」の表14-1。0級と6級の軸受で、ハウジング穴の円筒度はIT4〜IT5、肩の振れはIT3〜IT4、小形軸受のハウジング穴の粗さはRa1.6です。ITの数値は、ジェイテクト「転がり軸受 総合カタログ 付表」の付表7で、50を超え80以下の区分はIT3が5μm、IT4が8μm、IT5が13μmです（2026年10月31日に確認）。 ↩

8. 軸の傾きは、両端を支えたはりの中央に荷重を掛けたときの支点の傾きθ＝F×L²÷（16×E×I）に、F＝500N、L＝200mm、I＝π×25⁴÷64＝19,175mm⁴を入れました。縦弾性係数は、三木プーリ「金属材料の物理的･機械的性質」の中炭素鋼の205×10³N/mm²です。軸は全長φ25とし、段や軸受の中の変形は入れていません。ハウジングの質量も、同じ表の中炭素鋼の比重7.84で計算しました（2026年10月31日に確認）。 ↩

9. 鍋屋バイテック会社「ボルト穴径及びざぐり径（JIS B 1001：1985 より抜粋）」。M8のボルト穴径は1級で8.4mm、2級で9mm、3級で10mmで、ここでは2級を使いました（2026年10月31日に確認）。 ↩