如何對軸承、滾珠絲杠和直線(xiàn)導軌進(jìn)行預測性維護？

滾動(dòng)軸承、滾珠絲杠、線(xiàn)性導軌（以下統稱(chēng)為“軸承"）雖然是由幾點(diǎn)部件構成的比較簡(jiǎn)單的機械要素，但由于損傷和劣化的發(fā)生而失去其功能的話(huà)，往往會(huì )導致機械系統整體的功能損失，在軸承發(fā)生異常振動(dòng)和聲音的情況下，適當地查明其發(fā)生原因，防止故障的再次發(fā)生，這對經(jīng)營(yíng)者來(lái)說(shuō)是從安全性和生產(chǎn)性?xún)煞矫鎭?lái)看的重要課題，并且，以市場(chǎng)上與軸承相關(guān)的振動(dòng)聲學(xué)數據等為基礎，致力于高靈敏度地檢測軸承的損傷和劣化，高可靠性地診斷的振動(dòng)分析技術(shù)的高度化，大約四分之一世紀前開(kāi)發(fā)了診斷軟件“ACOUS NAVI"，在公司內活用的同時(shí)進(jìn)行了進(jìn)化。

在本文中，以滾動(dòng)軸承、滾珠絲杠、線(xiàn)性導軌固有的損傷及劣化機理的知識為基礎，介紹了在達到嚴重狀態(tài)之前早期捕捉其預兆的解決方案作為應用軟件（以下稱(chēng)為“應用程序"）的“ACOUS NAVI"。

1.ACOUS NAVI系列

軸承，如果正確處理其選定，可以長(cháng)時(shí)間使用到壽命，此時(shí)的損傷狀態(tài)為成片（剝離），這種壽命也被稱(chēng)為滾動(dòng)疲勞壽命，在軌道·滾動(dòng)面或滾動(dòng)面上，材料的疲勞。

實(shí)驗表明，軸承的壓片是由滾動(dòng)接觸面的表層部附近產(chǎn)生的疲勞裂紋進(jìn)行的，注意到異常時(shí)，損傷程度已經(jīng)顯著(zhù)惡化，很多情況下不得不停止機械系統的運轉或立即更換軸承（圖1）。

在照片1中表示成幀損傷例。

因此，本公司為了解決這些問(wèn)題，實(shí)施了從運行中的機械系統的振動(dòng)信號中高SN比（信噪比）且高分辨率地提取軸承損傷或劣化引起的信息的運算處理，針對其結果，根據軸承專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的見(jiàn)解和基準相融合的算法，從今年4月開(kāi)始提供自動(dòng)診斷的“ACOUS NAVI"應用程序。在“ACOUS NAVI"應用程序中，由于具備了本公司的主力產(chǎn)品滾動(dòng)軸承、滾珠絲杠、線(xiàn)性導軌三個(gè)系列，因此可以根據使用的機械系統的規格、構成進(jìn)行選擇（圖2）。

下面介紹“ACOUS NAVI"應用程序的陣容。

1.1 ACOUS NAVI for Bearings

基于固定在機械系統軸承部的振動(dòng)拾取器檢測到的振動(dòng)信號，在不與過(guò)去的振動(dòng)數據進(jìn)行比較的情況下，是否含有起因于滾動(dòng)軸承的框化和缺陷的成分，進(jìn)而可以確定其部件（內圈、外圈、滾動(dòng)體）。

圖3示出了在滾動(dòng)軸承上加載了極大載荷的加速劣化試驗，在外圈軌道面上產(chǎn)生微小的碎屑而發(fā)展過(guò)程的振動(dòng)值和行進(jìn)狀態(tài)的例子。

作為一般振動(dòng)評價(jià)參數的振動(dòng)的有效值和峰值隨著(zhù)成幀的進(jìn)行而增大，但實(shí)際上僅通過(guò)振動(dòng)值來(lái)判斷成幀的發(fā)生是困難的。

因此，通過(guò)用“ACOUS NAVI"應用程序進(jìn)行分析，在外圈軌道面上產(chǎn)生微小的碎屑時(shí)，由此產(chǎn)生的振動(dòng)的頻率成分出現，可以確定產(chǎn)生的部件。

1.2 ACOUS NAVI for Ball Screws

根據固定在滾珠絲杠螺母部的振動(dòng)拾取器檢測到的振動(dòng)信號，通過(guò)監視獨自構筑的磨損劣化評價(jià)參數即磨損指數的推移，可以判定磨損的發(fā)生和進(jìn)行狀態(tài)，計劃追加檢測并診斷成幀的功能。

1.3 ACOUS NAVI for Linear Guides

這是一款診斷線(xiàn)性導軌的成片和潤滑不良的應用程序，預計將于2022年開(kāi)始銷(xiāo)售。

2.搭載ACOUS NAVI的商品

“ACOUS NAVI"除了電腦之外，還可以作為智能手機、平板電腦或專(zhuān)用硬件中編入的應用程序提供。以下介紹搭載了“ACOUS NAVI"應用程序的商品。

2.1 ACOUS NAVI（FIELD system）

“FIELD system"是法納克株式會(huì )社提供的面向制造業(yè)的開(kāi)放平臺。用戶(hù)通過(guò)從生產(chǎn)線(xiàn)的運行監視和設備的預知保全等網(wǎng)絡(luò )上的專(zhuān)用Web商店下載各種應用程序，能夠容易地構筑定制的生產(chǎn)設備用IoT系統（圖4）。

“ACOUS NAVI（FIELD system）"是在“FIELD system BOX"上運行的應用程序。固定在機械系統軸承部的振動(dòng)拾取器檢測到的振動(dòng)數據由PLC等設備文件化，傳送到“ACOUS NAVI（FIELD system）"，成為分析、診斷的系統構成（圖5）。

“ACOUS NAVI"的分析結果可以從與“FIELD system BOX"網(wǎng)絡(luò )連接的電腦瀏覽器中確認，滾動(dòng)軸承和滾珠絲杠的狀態(tài)判定結果和振動(dòng)值的趨勢圖等也顯示出來(lái)（圖6）。

2.2無(wú)線(xiàn)振動(dòng)診斷儀D-VibA10型

本產(chǎn)品雖然是手掌大小緊湊的機身，但是是由具備振動(dòng)檢測、解析運算、電池充電功能的振動(dòng)拾音器和可以從Google Play商店安裝到您的Android智能手機上的專(zhuān)用應用程序“ACOUS NAVI for Bearings"構成的振動(dòng)診斷器（照片2）。

如果將振動(dòng)拾取器與智能手機連接到藍牙連接并安裝在運行中的旋轉機械上，則可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式當場(chǎng)判斷振動(dòng)測量和軸承的成幀的發(fā)生狀態(tài)。另外，由于具有FFT分析儀和示波器的測量功能，所以也可以進(jìn)行頻率分析和時(shí)間波形分析。

圖7是本儀器的振動(dòng)測量分析結果的顯示例子。

保存在智能手機上的各振動(dòng)測量數據，通過(guò)移動(dòng)到安裝了附屬管理軟件的電腦，可以按每個(gè)機械設備的時(shí)間順序管理振動(dòng)狀態(tài)。另外，由于可以通過(guò)管理軟件對每個(gè)巡回檢查路線(xiàn)和檢查設備設定測量分析條件，所以可以事先，向智能手機傳送設定信息的話(huà)，可以進(jìn)行有效的保護作業(yè)。