展望N T N の サ ー ビ ス・ソ リュ ー シ ョ ン 事 業 の 取 り 組 みEfforts for Service & Solution Business in NTN

紅林 博行 * Hiroyuki KUREBAYASHI
転がり軸受は人間の活動を支える様々な設備に組み込まれる機械要素部品である．機械部品の不具合による設備の停止は利益の逸失となり，不具合の未然防止のために軸受周辺の温度や振動のモニタリングが重要である．NTN では軸受とセンシング機能を融合させたセンサ付軸受を開発するとともに，軸受の状態監視サービスの提供にも取り組んでいる．センシングした情報から，お客様の困りごと解決に有益なサービスとソリューションを提供していく．

Rolling bearings are fundamental mechanical parts working in various equipment that support our life
activities. The failures on mechanical parts in the industrial equipment cause a stop of the equipment andinduce a considerable amount of profit loss. It is important to monitor the condition of temperature orvibration around the bearings, in order to prevent the unexpected stop of the equipment. NTN develops
bearings with sensing functions and provides condition monitoring service of the bearings. We are willing toprovide the service & solution, which is valuable to solve the customerʼs problems by using the sensing data.

1. はじめに現代社会の豊かな生活は回転機構を持つ機械設備に支えられている．自動車や鉄道などの輸送機械，空調設備や家電機器，それらを製造する機械設備の多くは回転機構を備えている．これら回転機構における主要な部品の一つ述べる．技術内容の詳細や対象商品については，個別の記事でも紹介されており，一部内容が重複することをご了承いただきたい．

2. 軸受周辺でのセンシングとして転がり軸受（以下，軸受）があり，回転軸を支持しNTN では，以下に示すニーズへの対応を目的に，軸受とてなめらかに回転し，長期間安定動作することが求められセンシング機能を融合させたセンサ付軸受を開発している．

る．軸受の性能向上が継続して進められているが，それで①軸受の多機能ユニット化

も機械設備の故障の 30 ％が軸受に起因すると言われてい②機械設備・部品の信頼性向上と保全への対応

る ．
１）①は，モータやポンプなどの比較的小型の装置における生産現場においては，機械部品の不具合による設備のニーズである．軸受にセンシング機能を組み込むことによ

停止は利益の逸失となるため，不具合の未然防止を目的

り，省スペース化，組立て工数の削減，等の効果を提供とした軸受周辺の温度や振動のセンシングによる状態監視するものである．軸受周辺のセンシング対象は回転速度，が重要である．また，自動車分野においても，自動運転の回転角度，荷重などであり，機器の運転制御などに使用普及により所有から共有へとインフラ化が進むため，軸受される．の状態監視が必須になっていくと考えられる．

②は，長期連続稼働や安定運転が要求される大型設備

以上のように，軸受自体の技術開発（モノの提供）だなどにおけるニーズである．軸受に組み込まれたセンサにけでなく，軸受をできるだけ長期間安定して使用する方法

より軸受の動作状態をセンシングし，損傷の有無など軸受の開発（コトの提供）も求められている．これに対し NTNの状態診断に関する情報を提供する．予期せぬトラブルをでは軸受技術を中心にモノとコトを合わせたソリューション防止し，故障による停止時間を最小化することが目的であを提案し，以下のような商品とサービスを提供している．

る．軸受の状態を診断するには，温度，振動（音），潤滑・センシング機能と軸受をユニット化した高機能商品（モノ）

状態（油膜形成状態，グリース劣化状態，コンタミ混入

・軸受の状態診断，適切な使用方法，交換時期等の情状況）などのセンシングが必要となる．

報をユーザに提供するサービス（コト）

生産設備やインフラ関連設備の突発停止は，事業者や社

ここでは，NTN が取り組むサービス・ソリューション事会に大きな影響を与える．そのため，「究極は壊れない軸受業について，その概要を紹介するとともに，今後の展望をが欲しいのだが，せめて適切な交換時期を知りたい」といっ* 産業機械事業本部 副本部長
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N T N の サ ー ビ ス・ソリュー ション 事 業 の 取 り 組 みた要望が強い．NTN では故障の予知・検知を高い精度で車輪の回転信号には，タイヤの状態（空気圧など）や路実現する技術サービスを提供し，お客様の設備のトラブル面状況の影響が含まれる．
高分解能な回転信号を分析すると，防止や運用保全作業に役立ててもらうことを目指している．

タイヤの状態や路面状況の違いをより高い精度で検知できる可能性もある．例えば，図 3 に示したように，アスファルト路面に砂利が撒かれた部分を通過した時には，回転速度変3. センサ付き軸受の実現例

動スペクトルが変化する２）．こうした高分解能信号を利用する

3.1 回転センサ付軸受
回転センサ付軸受は，図 1 に示したように磁気センサとことで，車両制御のさらなる高度化が可能と考えられる．

磁気エンコーダを軸受に組み込んだ構造で，標準の深溝

400

玉軸受の数型番でラインナップ化している．磁気センサを強く，かつ高温下でも使用できることが特長である．フォー
クリフトの駆動モータの制御や車輪のスリップ防止制御などに利用されている．

350

Frequency Hz

使用しているため，一般的な光学式センサに比べて汚れに300

細砂利あり路面

250
200
15010050

磁気センサ（ホール IC）

00100

150200Run m

250300

図 3 走行中の速度変動スペクトル変化２）センサ基本構成磁界503.3 絶対角度センシング用の複列磁気リング

Bz

NTN では，図 4 に示す複列磁気リング３）を開発し，絶ホール IC

磁気エンコーダ（NS 極交互着磁）

対角度検出用の磁気センサと組み合わせて使用する検出ターゲットとして販売している．磁気センサの高度な逓倍機能と複列磁気リングの高い磁気パターン精度により，1回転（360 度）を 10 万分割以上の角度分解能で検出す

図 1 回転センサ付軸受２）ることが可能となる．磁気式のため光学式センサに比べ耐環境性能に優れ，コンパクトな構成で省スペース化に適す

3.2 自動車用 車輪速センサ
自動車のホイール用軸受（ハブベアリング）には車輪速検知用の磁気センサが搭載され，ABS（アンチロックブるという特長があり，ロボット関節部や各種モータの制御用センサとして利用されている．
副トラック（63 極対）主トラック（64 極対）レーキシステム）制御などに利用されている．ハブベアリ
ングのシール部分にはゴム製の着磁リングが内蔵されており，車輪まわりの劣悪な環境でも長期間劣化しない高い耐ゴム磁性体久性を備えている．NTN では，逓倍機能を備えた磁気センサを用いた高分解能回転センサ内蔵ハブベアリング２）も開発している（図 2）．
駆動輪用

マグネシートを貼って着磁パターンを観察した状態

従動輪用(b) 着磁パターン
芯金(a) 外観(c) 着磁パターンのイメージ図 2 高分解能回転センサ内蔵ハブベアリング

24NTN TECHNICAL REVIEW No.89２）

図 4 複列磁気リング：ラジアル着磁タイプ ３）

3.4 工作機械主軸用センサ内蔵軸受ユニット
工作機械の主軸ユニットでは，高速，高剛性，高精度などの基本性能に加えて，状態監視や IoT への対応が求められている．NTN では，軸受に隣接する外輪間座に各種センサを内蔵し，軸受内部の状態監視を実現するとともに，荷重検出機能，ワイヤレス通信機能を加えた工作機械主軸用「センサ内蔵軸受ユニット」（図 5）を開発した４）．振動や温度のセンシング情報から潤滑状態の悪化や損傷の兆候を検知して不具合の発生を防止する，あるいは加工力や軸受の予圧量などをモニタリングして加工条件の調整に利用することを提案している．
外輪間座（各種センサを内蔵）

主軸用軸受

4. 状態監視サービスへの取り組み
4.1 状態監視の動向
近年，道路や建物などインフラ設備の維持管理や保守運用を対象としたアセットマネジメントの考え方が機械設備分野にも拡大し，機械の状態監視から部品の調達管理まで幅広く適用されてきている．設備のメンテナンス手法については，従来の TBM（時間基準保全，予防保全）からCBM（状態基準保全，予知保全）へのシフトが進んでいる（図 7）．
このような状況下，運転中の軸受状態をモニタリングして不具合の兆候を検知し，トラブルが発生する前に対策する取り組みが注目されている．

主軸用軸受

内輪間座

図 5 工作機械主軸用「センサ内蔵軸受ユニット」４）
図 7 時間基準保全から状態基準保全へ

3.5 しゃべる軸受®
NTN ではセンシング機能を内蔵する軸受の究極の姿として「しゃべる軸受 ®」（図 6）を開発した５）．標準型番の軸受と同じ外形寸法でありながら，その内部には振動，温度，回転センサと発電機，信号処理回路，無線通信ユニットが組み込まれている．軸受の回転によって発電し，センシングした結果を無線で送信するため，軸受は自ら「しゃべって」情報を伝えることができる．
現状では，電子回路や発電機を組み込むスペースが必要なため，実現可能な軸受のサイズが限定されるが，センサデバイスの小型化や省電力化を進め，より小径の軸受でも本コンセプトを今後実現していく．

4.2 工場設備への状態監視システムの導入
大型の機械設備，連続運転するポンプや発電機などを長期間安定稼働させるためには，軸受の状態監視と診断技術，および状態に応じた適切な保守作業が欠かせない．
特に，大規模設備や重要な生産ラインにおいては，包括的な状態監視システムが導入されるとともに，定期点検や日常の保守作業が継続実施され運用保守の記録も紐づけられている．このように，大型設備に関するトラブルを未然防止するため，工場全体での状態監視・運用管理体制が各社で構築されている．
それに対して，小規模な設備では，装置ごとに個別の運電子回路基板（センサ，無線デバイス含む）用管理が実施されていることが多い．工場内には部分最回路保護材しいという問題がある．

適化されたシステムが混在しているため，状態監視機器を導入しても，統一したシステムに接続して運用するのが難このような問題を解消するために IoT プラットフォームが提案されている．各設備に IoT プラットフォームを導入して，その上で計測ソフトなどのアプリケーションを動かすと，設備間でのデータのやり取りや，蓄積されたデータの一元管

図 6 しゃべる軸受 ®

理・相互利用が容易になる．

NTN では IoT プラットフォームである Edgecross ６）上で動作する軸受診断アプリケーション（図 8）を開発し，

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N T N の サ ー ビ ス・ソリュー ション 事 業 の 取 り 組 みインターネット接続が不要で，細かな設定も不要な状態監視ツールとして提供している ．詳細については解説記事７）を参照されたい．

主軸受増速機

発電機

ロータ

ナセル

軸受診断エッジアプリケーション

タワー

ブレード

図 10 大型風力発電装置の構造
さら に， 日 本 国 内 で は，2030 年 ま で に 10 GW，
図 8 軸受診断アプリケーション

4.3 ポータブル異常検知装置
TBM が実施されている現場などで，作業員が巡回監視で設備を定期的に定点観測する場合には，持ち運びやすい計測器で，簡単にデータを記録できることが求められる．
この用途には，図 9 に示す NTN ポータブル異常検知装2040 年には 30 〜 45 GW の洋上風力発電規模の案件形成を目標として，大型風力発電装置の大規模な導入計画が進められている．発電コストの低減も技術課題として挙げられており，着床式洋上風力発電で 8 〜 9 円 /kWhの達成目標が示されている．これを実現するために，風車の生涯コストの 36 ％を占める O&M（運用管理と保守）コストの低減が重要視されている（図 11）．

置８）が有用である．
作業者の携帯端末と接続して設備の振動を計測して記録し，あらかじめ設定した判定基準により状態を判定，あるいは状態トレンドの分析ができる．観測データの精密分析が必要な場合には，周波数分析機能を利用して，カップリングの損傷や軸受の損傷などの診断を実施できる．

図 11 洋上風力発電の低コスト化（出典：経済産業省資料９）より引用）

図 9 NTN ポータブル異常検知装置

4.4 大型風力発電装置での状態監視動向
図 10 に示すような大型風力発電装置は，機械設備が地上 60 メートル以上の高さにあり，その多くが沿岸部や山岳地帯などアクセスが悪い場所で稼働している．天候による作業制限もあるため，設備の状態把握や保守作業は容易ではない．そのため，状態監視システム（CMS:Condition Monitoring System）による遠隔モニタリン
グが必要とされ，日本国内でも普及が進んでいる．

4.5 風力発電装置用状態監視システム Wind Doctor®
NTN は，2012 年から風力発電装置用 CMS（WindDoctor Ⓡ ）を販売し，現在，国内風車の約 300 基で運用中である１０）１１）．Wind Doctor Ⓡでは，図 12 に示すモニタリングサービスを提供している．風力発電装置に設置したセンサで，振動などのデータを定期的にリモートで収集・蓄積して監視し，異常や変化点を検出した場合には，お客様へ直ちに情報を発信する．モニタリングサービスを利用しているお客様は，得られた情報を風力発電設備の運用管理と保守作業に活用されている．
前述のように，アクセスが陸上よりも困難な洋上風力発電装置においては，軸受などの基幹部品をリモートで状態監視する重要性が高くなる．さらに，世界最強レベルと言26

NTN TECHNICAL REVIEW No.89

われる日本海側の冬季雷や，台風など日本特有の気象条件にも適応できるよう，状態監視システムの進化・対応が①運転状態の良否判断②損傷が発生した場合の進展予測
これらを提供するには以下に示す技術が要求され，専門技必要と考えられる．

NTN では，NEDO グリーンイノベーション基金事業１２）において，「次世代風車技術開発事業」と「洋上風力運転術者の教育，経験の蓄積などに多くの時間と労力が必要となる．

保守高度化」の二分野で採択され，2022 年度より活動・軸受の基礎知識と状態診断技術を開始している ．この事業では軸受の改良開発と CMS・センシング技術と信号処理技術の高度化という，モノとコトの両側面から技術研究開発を・AI 診断など状態判断を自動化する技術推進する．

・軸受特有の課題に関する知見

１３）

データ自動収集

データ蓄積・自動診断モニタリング
解析

設備を運用している事業者にとっては，軸受の状態だけでなく機器全体の状態診断情報が必要であるため，機器周辺の情報と組み合わせた総合的な判断技術が求められる．また，稼働させる設備の特性によっては，さらに幅広い分野の情報と組み合わせた運用も考えられる．例えば気象データ，あるいは金融データや社会イベント，為替情報など，様々なデータを活用し，調達コストと補修タイミング

データ
収集装置

情報・結果を報告を検討するなど，設備運用管理でのデータ分析にも利用されると考えられる．

風力発電装置の O&M 支援

図 12 Wind Doctor Ⓡ のモニタリングサービス

5. ソリューション事業への取り組み
5.1 センシングデータの活用
状態監視システムでは，一般に，軸受周辺で観測した振動データ等から抽出した診断パラメータと呼ばれる特徴量を用いて設備の状態を診断する．多数の診断パラメータを算出することが可能だが，診断に有効なパラメータは設備によって異なり選択が難しい．
これまでは経験的に診断パラメータが選択されてきたが，計測データと損傷との関係を示す大量のデータが蓄積されていれば，それらを AI システムに学習させ，有効な診断パラメータを自動的に選択することが可能になる．また，観測された損傷事例や不具合事例を分析して，機器・設備の設計や運用方法の改善にも活用できる．蓄積されていく実機データが多くなるほど，その設備に関する状況判断の精度を向上させることができる．
ＮＴＮでは，実機の観測データを蓄積して活用する仕組みを構築し，継続運用していくことに取り組んでいる．同時に，軸受を中心としたセンシング情報を収集するためのセンサデバイスや計測ツールの提供も重要と考え，開発に注力している．

5.2 NTN が提供するソリューション
軸受周辺のセンシングと状態監視に対し，設備の運用現場から求められるのは次のような情報である．

図 13 NTN のサービス・ソリューション事業
多くの事業者では，監視システムの構築や維持に労力を費やすよりも，収集したデータを活用した運用管理に注力することが重要である．NTN では，図 13 に示すように，設備に組み込まれた軸受の状態監視などの活動により，お客様にとって有益な情報，困りごと解決に必要な情報を抽出し，設備の保守計画など事業運用に活用できるソリューションとして提供するサービスの展開を進めていく．

5.3 風力発電装置メンテナンス事業への展開
NTN では風力発電装置用 CMS による状態診断にとどまらず，運用保守の効率化および運転制御への活用に取り組む．長期的には，CMS のデータや軸受の損傷事例分析を通じてより長寿命な軸受の開発に取り組むとともに，補修軸受および点検保守に関するトータルサービスの提供を推進し，洋上風力発電の O&M コスト低減につなげる．
風力発電分野では，株式会社北拓との提携によるメンテ

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N T N の サ ー ビ ス・ソリュー ション 事 業 の 取 り 組 み
ナンス事業への取り組みを開始した１４）．CMS の情報に基づく風力発電設備の運用保守効率化（スマートメンテナンス）と，軸受の開発・調達，運用保守サービスでの連携

６） Edgecross Consortium,

https://www.edgecross.org/
７） NTN，プレスリリース，軸受診断アプリの無料体験

により，図 14 に示す軸受ライフサイクルマネジメントを実版の提供期間を延長，現して社会に貢献していく．

https://www.ntn.co.jp/japan/news/new_

軸受と状態監視技術で軸受ライフサイクルマネジメント事業へ展開
⾵⼒発電機メーカ

メーカ向け
軸受仕様

最適化した
軸受設計

軸受納⼊

事業者向け
軸受仕様

⾵⼒発電装置設置

保全サービス（メーカ保証期間）

軸受設計部⾨

保全事業者
保全サービス

軸受⼿配

軸受データ
分析結果

・事業者内保全部⾨・事業者との契約補修会社
CMSデータ

状態監視・サービス部⾨

診断・分析・補修提案

⾵⼒発電事業者

図 14 軸受ライフサイクルマネジメント

6. おわりにNTN では，商品（モノ）の販売にとどまらず，お客様の困りごとを解決するサービス（コト）を提供していく．これらの取り組みでは，センサ信号を分析するソフトウェアや，機器を制御するソフトウェアの開発にも注力し，新たな価値を創造していく．さらには，収集した情報に基づいて，補修用ベアリングの提供や新たな軸受の改良開発も実施
し，軸受とそのモニタリング情報を中心とした軸受のライフサイクルマネジメントを築いていく．
将来に向けて，これらのビッグデータを活用したビジネスモデルを構築し，NTN のブランド価値向上につながるようなサービス・ソリューション事業を推進していく．
考文

TECHNICAL REVIEW，No.87，(2019)106．
クトに関する研究開発・社会実装計画，

https://www.meti.go.jp/shingikai/
sankoshin/green_innovation/green_power/
pdf/001_04_00.pdf
１０）宮﨑誠，畠山航，風力発電装置用状態監視システ

データ収集装置設置

参８） NTN，ポータブル異常検知装置，NTN
９） 経済産業省，「洋上風力発電の低コスト化」プロジェ

軸受納⼊

軸受製造⼯場products/news202200022.html

ム (CMS) の開発と適用例，NTN TECHNICALREVIEW，No.86，(2018)40．
１１）鈴木克義，風力発電機用 CMS の展開と信頼性向上の取組み，NTN TECHNICAL REVIEW，No.88，(2020)111.
１２）NEDO，グリーンイノベーション基金事業「洋上風力発電の低コスト化」に着手，

https://www.nedo.go.jp/news/press/
AA5_101505.html
１３）NEDO，「グリーンイノベーション基金／洋上風力発電の低コスト化」プロジェクト事業概要資料，

https://www.nedo.go.jp/content/100941539.
pdf１４）NTN，プレスリリース，風力発電装置向けメンテナン
スを開始，

https://www.ntn.co.jp/japan/news/press/
news202200031.html

献１） 潤滑油協会，潤滑管理効率化促進調査報告書，1995.
２） 西川健太郎，高橋亨，C. Duret，高分解能回転センサ内蔵ハブベアリング，NTN TECHNICALREVIEW，No.81，(2013)52．
３） 小池孝誌，福島靖之，澁谷勇介，伊藤浩義，高精度絶対角検出用複列磁気リングの開発，NTN

執筆者近影TECHNICAL REVIEW，No.86，(2018)45.
４） 橋爪翔平，澁谷勇介，近藤大地，山本庸平，岩永博之，工作機械主軸用センサ内蔵軸受ユニットの開発，

NTN TECHNICAL REVIEW，No.88，(2020)33.
５） NTN，プレスリリース，センサ内蔵軸受「しゃべる軸受 ®」を開発，

https://www.ntn.co.jp/japan/news/new_products/news202200041.html

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産業機械事業本部
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