如何对轴承、滚珠丝杠和直线导轨进行预测性维护？

滚动轴承、滚珠丝杠、线性导轨（以下统称为“轴承”）虽然是由几点部件构成的比较简单的机械要素，但由于损伤和劣化的发生而失去其功能的话，往往会导致机械系统整体的功能损失，在轴承发生异常振动和声音的情况下，适当地查明其发生原因，防止故障的再次发生，这对经营者来说是从安全性和生产性两方面来看的重要课题，并且，以市场上与轴承相关的振动声学数据等为基础，致力于高灵敏度地检测轴承的损伤和劣化，高可靠性地诊断的振动分析技术的高度化，大约四分之一世纪前开发了诊断软件“ACOUS NAVI”，在公司内活用的同时进行了进化。

在本文中，以滚动轴承、滚珠丝杠、线性导轨固有的损伤及劣化机理的知识为基础，介绍了在达到严重状态之前早期捕捉其预兆的解决方案作为应用软件（以下称为“应用程序”）的“ACOUS NAVI”。

1.ACOUS NAVI系列

轴承，如果正确处理其选定，可以长时间使用到寿命，此时的损伤状态为成片（剥离），这种寿命也被称为滚动疲劳寿命，在轨道·滚动面或滚动面上，材料的疲劳。

实验表明，轴承的压片是由滚动接触面的表层部附近产生的疲劳裂纹进行的，注意到异常时，损伤程度已经显著恶化，很多情况下不得不停止机械系统的运转或立即更换轴承（图1）。

在照片1中表示成帧损伤例。

因此，本公司为了解决这些问题，实施了从运行中的机械系统的振动信号中高SN比（信噪比）且高分辨率地提取轴承损伤或劣化引起的信息的运算处理，针对其结果，根据轴承专业技术人员的见解和基准相融合的算法，从今年4月开始提供自动诊断的“ACOUS NAVI”应用程序。在“ACOUS NAVI”应用程序中，由于具备了本公司的主力产品滚动轴承、滚珠丝杠、线性导轨三个系列，因此可以根据使用的机械系统的规格、构成进行选择（图2）。

下面介绍“ACOUS NAVI”应用程序的阵容。

1.1 ACOUS NAVI for Bearings

基于固定在机械系统轴承部的振动拾取器检测到的振动信号，在不与过去的振动数据进行比较的情况下，是否含有起因于滚动轴承的框化和缺陷的成分，进而可以确定其部件（内圈、外圈、滚动体）。

图3示出了在滚动轴承上加载了极大载荷的加速劣化试验，在外圈轨道面上产生微小的碎屑而发展过程的振动值和行进状态的例子。

作为一般振动评价参数的振动的有效值和峰值随着成帧的进行而增大，但实际上仅通过振动值来判断成帧的发生是困难的。

因此，通过用“ACOUS NAVI”应用程序进行分析，在外圈轨道面上产生微小的碎屑时，由此产生的振动的频率成分出现，可以确定产生的部件。

1.2 ACOUS NAVI for Ball Screws

根据固定在滚珠丝杠螺母部的振动拾取器检测到的振动信号，通过监视独自构筑的磨损劣化评价参数即磨损指数的推移，可以判定磨损的发生和进行状态，计划追加检测并诊断成帧的功能。

1.3 ACOUS NAVI for Linear Guides

这是一款诊断线性导轨的成片和润滑不良的应用程序，预计将于2022年开始销售。

2.搭载ACOUS NAVI的商品

“ACOUS NAVI”除了电脑之外，还可以作为智能手机、平板电脑或专用硬件中编入的应用程序提供。以下介绍搭载了“ACOUS NAVI”应用程序的商品。

2.1 ACOUS NAVI（FIELD system）

“FIELD system”是法纳克株式会社提供的面向制造业的开放平台。用户通过从生产线的运行监视和设备的预知保全等网络上的专用Web商店下载各种应用程序，能够容易地构筑定制的生产设备用IoT系统（图4）。

“ACOUS NAVI（FIELD system）”是在“FIELD system BOX”上运行的应用程序。固定在机械系统轴承部的振动拾取器检测到的振动数据由PLC等设备文件化，传送到“ACOUS NAVI（FIELD system）”，成为分析、诊断的系统构成（图5）。

“ACOUS NAVI”的分析结果可以从与“FIELD system BOX”网络连接的电脑浏览器中确认，滚动轴承和滚珠丝杠的状态判定结果和振动值的趋势图等也显示出来（图6）。

2.2无线振动诊断仪D-VibA10型

本产品虽然是手掌大小紧凑的机身，但是是由具备振动检测、解析运算、电池充电功能的振动拾音器和可以从Google Play商店安装到您的Android智能手机上的专用应用程序“ACOUS NAVI for Bearings”构成的振动诊断器（照片2）。

如果将振动拾取器与智能手机连接到蓝牙连接并安装在运行中的旋转机械上，则可以通过无线方式当场判断振动测量和轴承的成帧的发生状态。另外，由于具有FFT分析仪和示波器的测量功能，所以也可以进行频率分析和时间波形分析。

图7是本仪器的振动测量分析结果的显示例子。

保存在智能手机上的各振动测量数据，通过移动到安装了附属管理软件的电脑，可以按每个机械设备的时间顺序管理振动状态。另外，由于可以通过管理软件对每个巡回检查路线和检查设备设定测量分析条件，所以可以事先，向智能手机传送设定信息的话，可以进行有效的保护作业。