如何對軸承、滾珠絲杠和直線導軌進行預測性維護？

滾動軸承、滾珠絲杠、線性導軌（以下統(tǒng)稱為“軸承”）雖然是由幾點部件構成的比較簡單的機械要素，但由于損傷和劣化的發(fā)生而失去其功能的話，往往會導致機械系統(tǒng)整體的功能損失，在軸承發(fā)生異常振動和聲音的情況下，適當?shù)夭槊髌浒l(fā)生原因，防止故障的再次發(fā)生，這對經營者來說是從安全性和生產性兩方面來看的重要課題，并且，以市場上與軸承相關的振動聲學數(shù)據(jù)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分析技術的高度化，大約四分之一世紀前開發(fā)了診斷軟件“ACOUS NAVI”，在公司內活用的同時進行了進化。

在本文中，以滾動軸承、滾珠絲杠、線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，可以長時間使用到壽命，此時的損傷狀態(tài)為成片（剝離），這種壽命也被稱為滾動疲勞壽命，在軌道·滾動面或滾動面上，材料的疲勞。

實驗表明，軸承的壓片是由滾動接觸面的表層部附近產生的疲勞裂紋進行的，注意到異常時，損傷程度已經顯著惡化，很多情況下不得不停止機械系統(tǒng)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題，實施了從運行中的機械系統(tǒng)的振動信號中高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(jù)軸承專業(yè)技術人員的見解和基準相融合的算法，從今年4月開始提供自動診斷的“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品滾動軸承、滾珠絲杠、線性導軌三個系列，因此可以根據(jù)使用的機械系統(tǒng)的規(guī)格、構成進行選擇（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(tǒng)軸承部的振動拾取器檢測到的振動信號，在不與過去的振動數(shù)據(jù)進行比較的情況下，是否含有起因于滾動軸承的框化和缺陷的成分，進而可以確定其部件（內圈、外圈、滾動體）。

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

作為一般振動評價參數(shù)的振動的有效值和峰值隨著成幀的進行而增大，但實際上僅通過振動值來判斷成幀的發(fā)生是困難的。

因此，通過用“ACOUS NAVI”應用程序進行分析，在外圈軌道面上產生微小的碎屑時，由此產生的振動的頻率成分出現(xiàn)，可以確定產生的部件。

1.2 ACOUS NAVI for Ball Screws

根據(jù)固定在滾珠絲杠螺母部的振動拾取器檢測到的振動信號，通過監(jiān)視獨自構筑的磨損劣化評價參數(shù)即磨損指數(shù)的推移，可以判定磨損的發(fā)生和進行狀態(tài)，計劃追加檢測并診斷成幀的功能。

1.3 ACOUS NAVI for Linear Guides

這是一款診斷線性導軌的成片和潤滑不良的應用程序，預計將于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、平板電腦或專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”是法納克株式會社提供的面向制造業(yè)的開放平臺。用戶通過從生產線的運行監(jiān)視和設備的預知保全等網(wǎng)絡上的專用Web商店下載各種應用程序，能夠容易地構筑定制的生產設備用IoT系統(tǒng)（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(tǒng)軸承部的振動拾取器檢測到的振動數(shù)據(jù)由PLC等設備文件化，傳送到“ACOUS NAVI（FIELD system）”，成為分析、診斷的系統(tǒng)構成（圖5）。

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

2.2無線振動診斷儀D-VibA10型

本產品雖然是手掌大小緊湊的機身，但是是由具備振動檢測、解析運算、電池充電功能的振動拾音器和可以從Google Play商店安裝到您的Android智能手機上的專用應用程序“ACOUS NAVI for Bearings”構成的振動診斷器（照片2）。

如果將振動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，則可以通過無線方式當場判斷振動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，所以也可以進行頻率分析和時間波形分析。

圖7是本儀器的振動測量分析結果的顯示例子。

保存在智能手機上的各振動測量數(shù)據(jù)，通過移動到安裝了附屬管理軟件的電腦，可以按每個機械設備的時間順序管理振動狀態(tài)。另外，由于可以通過管理軟件對每個巡回檢查路線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，可以進行有效的保護作業(yè)。