如何對(duì)軸承、滾珠絲杠和直線導(dǎo)軌進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)？

滾動(dòng)軸承、滾珠絲杠、線性導(dǎo)軌（以下統(tǒng)稱為“軸承”）雖然是由幾點(diǎn)部件構(gòu)成的比較簡(jiǎn)單的機(jī)械要素，但由于損傷和劣化的發(fā)生而失去其功能的話，往往會(huì)導(dǎo)致機(jī)械系統(tǒng)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(dāng)?shù)夭槊髌浒l(fā)生原因，防止故障的再次發(fā)生，這對(duì)經(jīng)營(yíng)者來(lái)說是從安全性和生產(chǎn)性兩方面來(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(shù)據(jù)等為基礎(chǔ)，致力于高靈敏度地檢測(cè)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(jì)前開發(fā)了診斷軟件“ACOUS NAVI”，在公司內(nèi)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、線性導(dǎo)軌固有的損傷及劣化機(jī)理的知識(shí)為基礎(chǔ)，介紹了在達(dá)到嚴(yán)重狀態(tài)之前早期捕捉其預(yù)兆的解決方案作為應(yīng)用軟件（以下稱為“應(yīng)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(zhǎng)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(yàn)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)顯著惡化，很多情況下不得不停止機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)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題，實(shí)施了從運(yùn)行中的機(jī)械系統(tǒng)的振動(dòng)信號(hào)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(yùn)算處理，針對(duì)其結(jié)果，根據(jù)軸承專業(yè)技術(shù)人員的見解和基準(zhǔn)相融合的算法，從今年4月開始提供自動(dòng)診斷的“ACOUS NAVI”應(yīng)用程序。在“ACOUS NAVI”應(yīng)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、線性導(dǎo)軌三個(gè)系列，因此可以根據(jù)使用的機(jī)械系統(tǒng)的規(guī)格、構(gòu)成進(jìn)行選擇（圖2）。

下面介紹“ACOUS NAVI”應(yīng)用程序的陣容。

1.1 ACOUS NAVI for Bearings

基于固定在機(jī)械系統(tǒng)軸承部的振動(dòng)拾取器檢測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)，在不與過去的振動(dòng)數(shù)據(jù)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(nèi)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(yàn)，在外圈軌道面上產(chǎn)生微小的碎屑而發(fā)展過程的振動(dòng)值和行進(jìn)狀態(tài)的例子。

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

因此，通過用“ACOUS NAVI”應(yīng)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(xiàn)，可以確定產(chǎn)生的部件。

1.2 ACOUS NAVI for Ball Screws

根據(jù)固定在滾珠絲杠螺母部的振動(dòng)拾取器檢測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)，通過監(jiān)視獨(dú)自構(gòu)筑的磨損劣化評(píng)價(jià)參數(shù)即磨損指數(shù)的推移，可以判定磨損的發(fā)生和進(jìn)行狀態(tài)，計(jì)劃追加檢測(cè)并診斷成幀的功能。

1.3 ACOUS NAVI for Linear Guides

這是一款診斷線性導(dǎo)軌的成片和潤(rùn)滑不良的應(yīng)用程序，預(yù)計(jì)將于2022年開始銷售。

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(jī)、平板電腦或?qū)Ｓ糜布芯幦氲膽?yīng)用程序提供。以下介紹搭載了“ACOUS NAVI”應(yīng)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)的開放平臺(tái)。用戶通過從生產(chǎn)線的運(yùn)行監(jiān)視和設(shè)備的預(yù)知保全等網(wǎng)絡(luò)上的專用Web商店下載各種應(yīng)用程序，能夠容易地構(gòu)筑定制的生產(chǎn)設(shè)備用IoT系統(tǒng)（圖4）。

“ACOUS NAVI（FIELD system）”是在“FIELD system BOX”上運(yùn)行的應(yīng)用程序。固定在機(jī)械系統(tǒng)軸承部的振動(dòng)拾取器檢測(cè)到的振動(dòng)數(shù)據(jù)由PLC等設(shè)備文件化，傳送到“ACOUS NAVI（FIELD system）”，成為分析、診斷的系統(tǒng)構(gòu)成（圖5）。

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

2.2無(wú)線振動(dòng)診斷儀D-VibA10型

本產(chǎn)品雖然是手掌大小緊湊的機(jī)身，但是是由具備振動(dòng)檢測(cè)、解析運(yùn)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(jī)上的專用應(yīng)用程序“ACOUS NAVI for Bearings”構(gòu)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(jī)連接到藍(lán)牙連接并安裝在運(yùn)行中的旋轉(zhuǎn)機(jī)械上，則可以通過無(wú)線方式當(dāng)場(chǎng)判斷振動(dòng)測(cè)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(cè)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(cè)量分析結(jié)果的顯示例子。

保存在智能手機(jī)上的各振動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)，通過移動(dòng)到安裝了附屬管理軟件的電腦，可以按每個(gè)機(jī)械設(shè)備的時(shí)間順序管理振動(dòng)狀態(tài)。另外，由于可以通過管理軟件對(duì)每個(gè)巡回檢查路線和檢查設(shè)備設(shè)定測(cè)量分析條件，所以可以事先，向智能手機(jī)傳送設(shè)定信息的話，可以進(jìn)行有效的保護(hù)作業(yè)。