SKF Group が生み出した画期的なころ軸受

革新的な新型の軸受を効率よく設計

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スウェーデンのヨーテボリに本社を置く SKF Group は、ころ軸受およびシールの分野で製品、カスタマ ソリューション、およびサービスを提供する世界有数のサプライヤです。SKF は過去 1 世紀の間、産業界で最も普及したテクノロジの 1 つ、ころ軸受が進化を遂げる中で、さまざまな新しい種類の軸受を発売し、今や売上高 60 億ドル、従業員数 40,000 名を誇っています。

最新型の軸受は 1995 年に発売された CARB® トロイダルころ軸受です。この製品は、あらゆる業種のエンジニアが製品と文書の設計フェーズでさまざまなデータ ソースから数式と計算をもれなく取り込むことができる、ビジュアルな設計環境である PTC Mathcad を使用して設計されました。

課題: 革新的な新型の軸受を効率的に設計するには

マグナス・ケルストロム (Magnus Kellstrom) 氏は、SKF 社工業部門のトロイダルころ軸受の設計および開発担当マネージャです。彼は軸方向変位や高負荷だけでなく角変形にも対応できる軸受を開発しようとしていました。このような特性を持つ軸受はそれまでありませんでした。その結果生み出された製品が CARB トロイダルころ軸受です。

CARB は、球面ころ軸受の自動調心性と円筒ころ軸受の軸アライメント機能を備え、断面高さが小さく負荷容量に優れた針状ころ軸受の長所も併せ持ち、自由側軸受用に使用されています。このまったく新しい軸受は、省スペース、軽量化、配置コストの削減に新たな可能性を開きました。現在、CARB は抄紙機、連鋳機、変速機、風車、電気モーター、サトウキビ粉砕機、レールの上を走る自走クレーン/車輪、コンプレッサ、風力発電所などに利用されています。また、ステアリング ギアなど、メンテナンス不要の揺動運動用軸受としても使用されています。

PTC Mathcad で CARB を設計した当然の理由

ケルストロム氏と彼のチームは、この革新的な製品を設計するためのツールとして、現在世界各国で 150 万人を超えるエンジニアに使用されている PTC Mathcad を選択しました。PTC Mathcad は基準寸法から完成した最終製品まで、すべての公差を含めて計算を行います。また、指定された規則に基づいて必要な材料と寸法を提示します。

「PTC Mathcad では設計プロセスを簡単に読み取ってそのプロセスを辿ることができるので、理想的な設計ツールでした。PTC Mathcad を使用するとさまざまな設計バリエーションをすばやく試すことができます。満足のいく結果が得られると、最終的な計算結果が Adobe Acrobat PDF ファイルとして保存されます。どのような軸受を設計するときも、寸法と公差を選択した状況と理由がすべて文書化されます。これにより、SKF 社の厳しい品質保証要件を容易に満たすことができました」と、ケルストロム氏は述べています。

世界規模で設計計算を管理

SKF 社は PTC Mathcad の機能を活用して重要な設計計算の管理を行っています。世界各地の製造工場でその結果を利用できるようにするため、SKF 社ではデータベースやウェブ インタフェースと組み合わせて PTC Mathcad を使用しています。PTC Mathcad プログラムは、基準寸法から始めて、ベースからデータを抽出し、軸受部品の計算と最適化を行ってから結果をフィードバックします。わずか数分のこのプロセスが完了すると、各国にある SKF 社の製造工場からウェブ インタフェースを通じて必要なデータにアクセスできます。SKF 社では PTC Mathcad をこのように使用することで、何百ものトロイダルころ軸受設計を 50 mm ~ 2 m まで多様なサイズで効率的に作成できるようになりました。

設計プロセスの効率化

PTC Mathcad を使用して、SKF 社のエンジニアはページに書いたように計算が表示されるシンプルなインタフェースで複雑な計算を簡単に行うことができ、このような最先端の軸受の設計作業を効率化できます。ケルストロム氏と彼のチームは、負荷容量、サイズ、素材構成などの重要な設計パラメータを指定し、さまざまな軸受のサイズと用途について what-if 分析を行うことができます。PTC Mathcad の独自の自動文書化インタフェースにより、計算プロセスでは、計算とその裏付けとなる思考の記録が同時に作成されます。これが、ケルストロム氏による十分に裏付けのある設計と、それに基づいて生み出される将来の製品にとっての鍵となっています。