自動ベアリング潤滑システム: その仕組みとその効果

まずは答えから始めましょう。プラントに定期的なグリース補給が必要なベアリングが約 20 ～ 30 個以上ある場合、ベアリングの寿命、ダウンタイム、人件費の点では、自動ベアリング潤滑システムの方が手動のグリース補給よりもほぼ常に優れています。このしきい値以下では、シングルポイント注油器または規律ある手動ルーチンの方が合理的であることが多く、間違ったサイズのシステムを購入することは、このカテゴリで最もよくある購入ミスの 1 つです。

典型的なケースを考えてみましょう。コンベアラインには 40 メートルのフレームに沿って広がる 60 のベアリングポイントがあり、その一部はガードの後ろや頭の高さよりも上にあります。スケジュールでは 500 稼働時間ごとにグリースを注入する必要がありますが、生産上のプレッシャーにより作業が後回しになっているため、作業員は 3 週間ごとにグリースを注入し、すべての箇所に同じようにグリースガンのフルストロークを与えます。歩道に近い箇所は注目を集め、ガードの後ろの箇所は注目されず、実際にどれだけのグリースが入ったか誰も記録しません。このパターンを 1 年続けた後のメンテナンス記録には、ハウジングが熱くなり、シールが 2 箇所飛んで、計画外の停止が 1 回発生しており、これまでの潤滑ハードウェア全体よりも高額な費用がかかったことが記録されています。

なぜベアリングがないと故障するのか

重工業全体の信頼性調査では、不適切な潤滑がベアリングの早期故障の最大の原因であるという同じ結論に達し続けています。図 1 は、ほとんどの故障アナリストが損傷したベアリングを根本原因ごとに分類するときに報告するパターンをまとめたものです。

図 1: ベアリングの早期故障の主な原因

業界の障害調査でも同様の結果が得られ続けており、上のバーはほとんどの信頼性エンジニアが報告するパターンを反映しています。不適切な潤滑（グリースが多すぎる、グリースが少なすぎる、間違ったグリース、間隔が空いたなど）が、早期故障の半分近くを占めます。手動でグリースを塗布するたびにフィッティングが開き、埃がシールを越えて押し込まれる可能性があるため、汚染が 2 番目にランクされます。取り付けエラー、過負荷、湿気が問題を完成させますが、これらを自動で取り除くのは困難です。実際の解釈は簡単です。2 つの最大の原因は、自動システムが単一サイクルごとに制御する入力の 1 つである潤滑プロセス内に直接存在します。

自動ベアリング潤滑システムの仕組み

自動潤滑システムは 1 つのジョブを備えた小さなネットワークです。つまり、機械が稼働し続けている間に、スケジュールに従って、密封されたリザーバーから正確な量の新しい潤滑剤を各ベアリングに移動します。主な構成要素は次のとおりです。

グリースやオイルを蓄えて加圧するリザーバーとポンプ
各潤滑サイクルの間隔と実行時間を設定するコントローラー
流れを固定の校正された用量に分割する、プログレッシブディバイダーブロックやシングルラインインジェクターなどの計量デバイス
各潤滑ポイントに配線された供給チューブ
サイクルが実際に完了したことを確認する監視部品（通常は圧力スイッチまたはサイクルセンサー）

サイクル中、ポンプはメインラインを充電し、計量装置は事前に設定された量を排出し、コントローラはライン圧力を確認してから通気して次の間隔を待ちます。ベアリングは回転しながら潤滑されるため、新鮮なグリースが一度に固定ハウジングに注入されるのではなく、転動接点に均一に塗布されます。

ベアリングに適したシステムタイプの選択

すべての植物に適合する単一のデザインはありません。正しい選択は、ポイント数、ラインの長さ、グリースの硬さ、および装置が動作可能なポンプの位置からどれだけ離れているかによって異なります。表 1 は、最も頻繁に使用されるシステムファミリを比較しています。

表 1: 主要な自動潤滑システムファミリとそれぞれが最適な場所
システムタイプ	潤滑剤の供給方法	最適な用途	主な制限事項
シングルポイントルブリケーター	内蔵型カートリッジは数か月にわたって設定量を排出します	1 つまたは 2 つのベアリングを備えた絶縁されたモーター、ファン、コンベア	容量が限られており、集中監視ができない
単線抵抗	ポンプは小口径ラインを加圧し、計量ピストンをバックフィルします。	最大約40点のコンパクトマシン	ラインの長さとグリースの剛性の制限
単線平行	インジェクターは、幹線の充電に応じて、あらかじめ設定された量を吐出します。	点状クラスターが点在する中型植物	インジェクターには定期的な検証が必要です
プログレッシブ	ディバイダーは、厳密な順序でフィードポイントをブロックします。	工作機械、プレスおよびコンパクトな高価値資産	1 つのブロック点がブロック全体を停止させる
デュアルライン	2 本のメインラインがピストンディストリビュータに交互に圧力を加えます	工場や窯など、数百のポイントを使用した長距離運転	ハードウェアとコミッショニングのコストが高くなる
循環油とエアオイル	連続または空気で運ばれるオイルがポイントに供給され、排出されます。	高速スピンドル、大型ギア、大型ベアリング	オイル調整とドレン管理が必要

経験則として、シングルポイントルブリケータは孤立した機器に適しており、シングルライン並列システムはほとんどの中規模プラントに対応し、ポイント数と距離が製鉄所や鉱山で一般的な範囲に達すると、デュアルラインシステムが引き継ぎます。分割ブロック自体が詰まり検出器として機能するため、工作機械ではプログレッシブシステムがデフォルトのままです。

実際の数字はどのように見えるか

供給パターン: バッチグリース塗布と定量注入

違いを確認する最も明確な方法は、時間の経過とともに 1 つのポイントにどれだけのグリースが付着するかをプロットすることです。

図 2: 毎月、ポイントごとに供給されるグリース (手動と自動)

灰色の線は、おなじみの手動ルーチンを示しています。長いギャップの後に、誰かが時間を見つけるたびに大量のグリスを塗布します。青い線は、定量自動システムが代わりに供給するもの、つまり各サイクルで少量の安定した投与量を示しています。ベアリングには潤滑剤のあふれではなく新しい潤滑剤の薄い膜が必要なので、安定したパターンは実際のニーズにはるかによく一致します。このスパイクは、手動でグリースを塗布した後に、過剰なグリースがハウジング内で渦を巻いてベアリングが熱くなるという一般的な症状の原因ともなっています。通年では、どちらのアプローチも同様の総量を供給できますが、メーター制のパスはそれを分散させ、シールを保護し、廃棄物をはるかに減らします。自動システムがベアリングの寿命を延ばす唯一の最大の理由は、安定した供給です。

100 潤滑ポイントあたりの年間コストの表示

コストの差は、その配送パターンから直接生じます。

図 3: 年間節約額はどこから得られるのか

ここでの図は説明用であり、約 100 個の潤滑ポイントを持つ線上でモデル化されていますが、比率は一般的なものです。労働力が最も急激に低下しているのは、技術者が毎週グリースガンを持ってそのルートを歩かなくなったためです。機械の稼働中に潤滑が行われるため、ダウンタイムが短縮され、計画的な停止が不要になり、多くの緊急故障が防止されます。各計量装置が全ストロークではなく、一定の校正された量を各ハウジングに放出するため、潤滑剤の無駄が減少します。実際の節約額は、賃金率、機械の重要度、現在の故障率によって異なります。控えめに見積もっても、中規模の設置では通常 1 ～ 3 年以内にシステムの投資が回収できることがわかります。

自動と手動: どちらが勝つか

この比較は一方的なものではないため、実際に購入の意思決定を促す要因全体で両方のアプローチをスコアリングするのに役立ちます。

図 4: 自動潤滑と手動潤滑を 6 つの要素で比較

青色の領域は、自動潤滑のスコアが最も高い場所を示しています。一貫性、届きにくい箇所のカバー、省力化、安全性です。これは、技術者がガードの後ろにある箇所に登って注油する必要がなくなったためです。圧力監視により、障害が発生するまさにそのサイクルでラインのブロックが明らかになるため、障害検出も自動的に行われます。手動グリース塗布には、初期費用が安いという明らかな利点があり、そのため、ベアリングが数個しかない小型装置ではシングルポイント潤滑装置が人気があり続けています。経験豊富な潤滑技術者がいてポイント数が少ない場合には、手動ルーチンも合理的です。通常、決定はポイント数、アクセシビリティ、障害履歴によって決まります。ベアリングの数が増え、ベアリングに到達するのが困難になると、自動化の必要性が急速に高まります。

2 つの実用的なしきい値が決定に役立ちます。まず、ポイント数です。約 30 ポイントを超えると、中央システムは通常、ハードウェアと試運転のコストが正当化されます。 Second, accessibility: if reaching a bearing requires lockout, ladders or entry permits, automation removes that risk on every cycle instead of managing it again and again.

自動潤滑に合わせたベアリングの選択

システムとベアリングは個別に注文するのではなく、一緒に設計する必要があります。 30 および 38 シリーズ複列アンギュラ玉軸受の 2RS バージョンなどの密閉型オプションは、外部グリースを必要とせず、独立した機器上のシングルポイントユニットと自然に組み合わせられます。対照的に、オープンまたは ZZ シールドバージョンは再潤滑パスを受け入れ、新鮮な投与量が予定どおりに到着する中央システムに適しています。

プリロードされたアレンジメントには特別な注意が必要です。 Double row angular contact ball bearings in the 52 and 53 series run under constant preload, so excessive grease volume causes churning, heat and premature seal damage.潤滑サイクルには、たっぷりの充填ではなく、よりタイトで少量の投与量が必要です。これはまさに、適切なサイズの計量装置が提供するものです。

Standard deep groove ball bearings are the most common recipients of automatic lubrication, and getting their grease type, quantity and interval right is well documented.グリースの選択と再潤滑の実践について詳しくは、当社のガイドを参照してください。深溝玉軸受の潤滑方法とメンテナンス方法詳細をカバーします。ベアリングメーカーなど寧波万順軸受有限公司 , which produces high precision, low noise double row angular contact ball bearings and small and medium deep groove ball bearings, can also help you match a series to the lubrication approach you plan to run.

52, 53 Series Double Row Angular Contact Ball Bearings

52、53シリーズ複列アンギュラ玉軸受 Available in shielded and sealed variants across many bore sizes, these precision double row angular contact bearings pair well with planned grease lubrication discussed before this point. 製品を見る→

深溝玉軸受 The most common recipients of automatic lubrication, small and medium deep groove ball bearings make it easy to match grease type, quantity and interval to a chosen system. 製品を見る→

直線運動とトラックローラー

自動化された直線軸には独自の潤滑ポイントが追加されます。 W series line track rollers and similar guide rollers ride along rails in industrial automation, and a small progressive system can feed rollers and rail surfaces from one compact unit. Because these rollers carry concentrated point loads, film loss shows up quickly as flat spots, noise and erratic travel, so they benefit from metered delivery as much as any rotating bearing.

Wシリーズライントラックローラベアリング Guide rollers for automated linear axes carry concentrated loads on rails, so metered lubrication helps prevent flat spots, noise and erratic travel in service. 製品を見る→

システム自体を健全に保つ

自動システムは誰も監視していないと静かに失敗するため、短いルーチンによってシステムが正常に保たれます。

通常、補充から数週間後にリザーバーが満杯になるとラインが詰まっていることを示すため、リザーバーのレベルが着実に低下していることを確認します。
コントローラーのログまたはサイクルインジケーターを少なくとも毎週確認し、障害アラームがあればすぐに調査します。
新しいグリースはノイズレベルを上昇させないため、サイクル直後にベアリングを聴いてください。
互換性のない増ちょう剤を混合すると潤滑剤が分解される可能性があるため、製品を切り替える前にグリースの互換性を確認してください。
オーバーホール中は、メインラインをフラッシュし、許容範囲を超えた計量装置を交換します。

もう 1 つの習慣として重要なのは、棚にあるマニュアルだけでなく、コントローラーキャビネットのラベルにグリースの種類を記録することです。現場での問題のほとんどは、仕様を見つけられなかった人が夜勤中に追加した未知のグリースに遡ります。

自動ベアリング潤滑システムは珍しい技術ではありません。これらは配管と制御であり、一貫して適用されます。まず、潤滑ポイントを数え、各潤滑ポイントが使用可能なポンプの位置からどのくらい離れているかを測定します。これらの数値に一致するシステムファミリを選択し、実行する予定の潤滑アプローチを受け入れるベアリングを選択し、監視ルーチンを厳密に維持してください。少量の、きれいな、時間どおりの投与を受けたベアリングは、グリースガンを持って人を待っているベアリングよりも長持ちします。