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機器の健康管理には振動測定が不可欠
質問集｜機器の健康管理には振動測定が不可欠機械は必ず振動を発生させますが、その振動が正常なのか異常なのかご存知ですか？測定サービスを活用し、設備の健康データを把握しましょう。
なぜ振動測定が必要なのか？
振動データは設備の健康状態を判断する重要な指標
機械は必ず振動を発生させますが、その振動が正常なのか異常なのかご存知ですか？測定サービスを活用し、設備の健康データを把握しましょう。
お使いの設備の振動は異常ではありませんか？環境の共振現象が設備の動作品質に影響を与える可能性があることをご存知ですか？
設備の健康状態を把握するには、設備に感知能力が必要です。現在では、センサ技術と記録・差分分析を組み合わせた信号データを活用することで、
設備が正常に動作しているかを判断できます。これらの振動信号を利用することで、機械の故障、老朽化、ズレなどの複雑な動的動作を
事前に検出し、予測することが可能になります。生産の品質向上や研究開発の効率を向上させるための重要な指標となります。
振動とは？
振動の発生源
振動とは、ある物体が静止した基準点や平衡状態に対して、往復運動を繰り返す現象を指します。 振動は単一の周波数、少数の周波数、または複数の周波数の組み合わせによって構成されることがあり、 周期的なものもあれば、非周期的（ランダム）なものもあります。 回転体の静的および動的不均衡、往復運動体の慣性力、衝撃負荷の変動などが振動の発生要因となります。
振動とは？
振動信号の構成
振動信号は複数の要素によって構成され、Fast Fourier Transform（FFT） を用いることで周波数成分を解析し、周波数領域の信号を取得できます。
振動とは？
回転機器の振動の発生
ある中心を軸として回転する機器はすべて「回転機器」と呼ばれます。 工場でよく見られるものとして、ファン、モーター、ポンプ、コンプレッサーなどがあります。 その他の一般的な工場設備には、移動スクリュー、ベルト駆動、ロボットアーム、回転装置、切断装置、接合機などがあります。 しかし、いかなる回転機械も完全に完璧な状態ではありえず、運転時には往復運動による作用力が機械に影響を与え、 振動を発生させることになります。機械の振動には、以下のような実質的な意味があります。
センサー（加速度計）の検出原理
F = m.A
遠心力と振動： 質量の不均衡がある回転機械は、回転時に遠心力（外力 - INPUT）が発生します。 この遠心力が構造に繰り返し変形を引き起こし（構造の反応）、これが振動（OUTPUT）となります。
振動とは？
振動の単位
振幅は振動の大きさや強度を表し、変位、速度、加速度の3つの物理量で表すことができます。 振幅の一般的な表示方法には、ピーク・トゥ・ピーク値（P-P値）、ピーク値（P値）、RMS値があります。
正弦波で表す場合、その換算関係は以下のようになります：
P-P値 = 2 × P値
P値 = 1.414 × RMS値
F = m.A
| 振幅の物理量 | 記号 | 単位 (unit) | 振幅の表現方法 | 適用範囲 |
|---|---|---|---|---|
| 周波数 Frequency | F | rpm, cps, Hz, rad/s | ||
| 変位 Displacement | D | μm, m, mm, mil | ピーク・トゥ・ピーク (P-P) 値 または ピーク (P) 値 | 低回転機器および低周波振動の測定に使用 |
| 速度 Velocity | V | m/s, mm/s, kine | 実効値 (RMS) または ピーク (P) 値 | ISO規格で最も一般的な単位 |
| 加速度 Acceleration | a | m/s2, g, gal | 実効値 (RMS) | ベアリングや高周波振動測定に使用 |
振動とは？
振動の三要素
振動の三要素：振幅、周波数、位相
| 項目 | 単位 (unit) | 意味 | |
|---|---|---|---|
| 振幅 Amplitude | 変位 Displacement | m、mm、µm | 振動の大きさ |
| 速度 Velocity | m/s、mm/s | 振動の速さ | |
| 加速度 Acceleration | m/s2, g | 振動速度の変化率 | |
| 周波数 Frequency | Hz または RPM (CPM) | 単位時間あたりの振動回数、振動の発生源を判断可能 | |
| 位相（位相角） Phase | degree | 2つの振動体の相対的な位相角度、比較することで振動パターンを分析可能 |
振動測定
振動測定技術でより深刻な損失を防ぐ
軽微な振動は騒音を発生させ、作業環境の快適性を損なうだけでなく、
機械や精密機器の誤差を引き起こす可能性があります。
振動がさらに激しくなると、人の健康への悪影響や機械の損傷を引き起こすこともあります。
自動車エンジン、航空機のタービン、工作機械の主軸、建物の床板など、
ほとんどの機械・設備・構造物には振動の問題が存在します。
従来、設備の品質管理やメンテナンスは問題が発生してから実施されることが多いですが、
異常な振動が発生すると、それを検知するのは難しく、他の部品の摩耗を引き起こし、
より深刻な損失につながる可能性があります。
Goodtechが開発した特殊なアルゴリズムと標準データベースを組み合わせ、
設備の振動データを蓄積・分析することで、基準となる閾値を定義し、
点検測定を通じて設備の正常性を判断できます。
振動測定技術は単なる振動の計測にとどまらず、設備の予知保全に役立ちます。
振動データを活用して設備の運転状況を監視し、異常が発生する前に修理を行うことで、
予期せぬ機械の停止や修理コストの増加を防ぎ、企業の運営コストを削減できます。
振動測定
運転時に発生する作用力による振動
振動の変化は機械の運転状態の変化を示します。
振動が大きくなると、通常、機械に問題が発生していることを意味します。
振動はあくまで機械の状態の表れであり、振動を抑えるにはその原因となる作用力を減少させる必要があります。
振動の発生原因には、不均衡やミスアライメント（芯ずれ）などが含まれます。
振動を完全にゼロにすることはできませんが、許容範囲内に抑えることは可能です。
回転機械の非回転部の振動を測定し、ローターの健康状態を評価
回転軸を持つすべての機械は「回転機械（ローター機械）」と呼ばれ、
工場ではファン、モーター、ポンプ、コンプレッサーなどが一般的です。
いかなるローター機械も完全に完璧な状態ではなく、運転時には往復する力が加わり、振動が発生します。
また、ロボットアームや搬送装置の移動プロセスでは、モーターの動作やスクリューガイドの運動が関与し、
移動、回転、往復、停止といった動作に伴い振動が発生します。
これらの振動を監視することで、設備の状態を評価できるほか、
製造プロセス中の振動変化を分析することで、製造結果の品質を評価することも可能です。
