新しい工場が生産開始の準備を進めており、ラインが連続運転に入る前に、ハンマークラッシャーのローターをバランシングする必要がありました。作業はクラッシャー自身の軸受を使って現場で、ポータブルバランサー Balanset-1A とノートPCを用いて行いました。このページでは、機械、計測器を使った各手順、そして工場が得た成果を紹介します。
機械と作業内容
このクラッシャーはハンマーミルです。揺動ハンマーが何列にもわたって鋼製ディスクの間のピンに吊られており、ローター全体が AC-Motoren 製のモーターにカップリングを介して直接駆動されます。銘板には 50 Hz で 55 kW、2970 rpm と記載されており、ローターはほぼ 3000 rpm で回転します。
この回転数では、ローターにわずかな質量の誤差があっても、軸受、フレーム、基礎に大きな回転力がかかります。この力は回転数の2乗に比例して増えます。工場はスムーズな立ち上げを求めていました。バランスの崩れたローターは非効率に運転し、機械的な問題を引き起こし、試運転の直後に生産を妨げることがあります。そのため、ローターは最初の故障の後ではなく、工場の始動前にバランシングされました。
Balanset-1A の使い方（手順ごと）
Balanset-1A は、ローターを自身の軸受に載せたまま、運転回転数で測定します。プログラムが運転の手順を案内し、修正量を自動で計算します。現場の担当者はセンサーを取り付け、重りを固定します。
センサーとタコメーター
振動センサーは軸受ハウジングに、厳密に径方向、軸に対して直角に、そしてガードやカバーではなく堅い金属部分に取り付けます。軸に貼った反射テープが位相の基準になり、レーザータコメーターが1回転につき1回これを読み取ります。以後、プログラムはすべての角度をこのマークから数えるため、センサーもテープも動かしてはいけません。
Run 0：初期振動
ハンマーを取り付けた状態でクラッシャーを起動し、運転回転数まで上げます。F7 を1回押すと、回転周波数における振動の振幅、位相、回転数が記録されます。これがアンバランスの "作業前" の状態です。
試し重りと Run 1
機械を停止してロックアウトした状態で、既知の質量の試し重りを既知の半径でローターに固定し、その位置にマークを付けます。質量は力で選びます。運転回転数での遠心力が、ローターの重量の約7 %になるようにします（5～10 %が妥当な範囲です）。
プログラムの "First trial weight estimate" 、または無料の試し重り計算機で、ローターの質量、半径、回転数に応じた値が分かります。
その後、ローターを再び運転します。試し重りによる振動の変化が小さすぎる場合、プログラムはその運転を受け付けず、より重い重りを求めます。
計算
Run 0 と Run 1 の差から、プログラムは影響係数を計算し、修正量を表示します。修正量はグラム単位の質量と、試し重りの位置から回転方向に数えた角度です。極座標図で重りを付ける位置が分かります。
修正重量
試し重りを外し、修正重りを同じ半径、指示された角度に固定します。半径は重要です。計算された質量は、試し重りを付けていた半径でのみ有効です。
微調整の測定
同じ回転数でもう一度運転すると、残留振動と残留アンバランスが分かります。ISO 21940-11 の許容値を設定していれば、プログラムは結果を緑か赤で示します。もう少し修正が必要な場合は、その追加分をすぐに計算します。新たな試し運転は必要ありません。
Balanset-1A マニュアルにあるクラッシャーの確認項目
- ハンマーを取り付けた状態でのみバランシングしてください。ハンマーなしでは、取り付けた途端にアンバランスが戻ります。
- 揺動ハンマーは、運転と運転の間に新しい位置に落ち着くことがあります。停止／起動テスト、つまり何も変えずに2回運転することで、測定値が再現するかどうかが分かります。
- 回転周波数の成分が小さく、高調波が多い場合は、通常アンバランスではなく駆動系の問題を示しています。重りを追加する前に、カップリングを含む駆動系を確認してください。
結果
修正後、クラッシャーを再び運転し、運転基準に照らして確認しました。振動は大幅に低下し、ローターは基準を満たし、クラッシャーは生産初日から連続運転が可能になりました。
トリム運転の後にプログラムが記録するもの
- 修正前後の振動と、低減率（パーセント）。
- 初期および残留アンバランス（g·mm）。ISO 21940-11 の許容値に照らした合否。
- すぐ使える HTML レポートと、ローターのアーカイブ記録。次回のバランシングのために影響係数も保存されます。
工場が得たもの
- クラッシャーは、最初の軸受故障の後にバランシングされるのではなく、バランスのとれた状態で生産に入りました。
- 作業は現場で、機械自身の軸受のまま行われました。ローターは取り外されず、バランシング工場にも送られていません。
- 立ち戻れる記録：保存されたセッションが、同じローターを今後点検する際の出発点になります。
計測器について
Balanset-1A は、2チャンネルのポータブルバランサー兼振動分析器です。ローターを自身の軸受に載せたまま、1面または2面でバランシングでき、同じキットが振動計およびスペクトラムアナライザーとしても使えます。クラッシャー、ファン、セパレーター、マルチャーも、このページと同じ手順でバランシングします。
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenkoは、振動解析エンジニアであり、Vibromeraの創業者兼CEOです。 15年以上にわたり、彼は試験台上ではなく現場で回転機械のバランシングを行ってきました——マルチャー、産業用ファン、クラッシャー、遠心分離機、シャフト、スピンドルなど。この経験から生まれたのがBalanset計測器であり、専門家が機械のもとへ持ち運び、現場で単独で使用できる道具として設計されています。実験室用の機器ではありません。 Vibromeraは2017年に設立され、2023年以降はポルトガル・ポルトを拠点としています。Balansetシリーズの開発、組み立て、サポートはすべてここで行われています。フラッグシップ機器はBalanset-1Aであり、単一平面および二平面バランシングと振動診断のための可搬式アナライザーです。 Nikolaiは、カスタマーサポート、困難なバランシング案件への対応、そしてソフトウェアの開発に自ら携わっています。世界中の顧客と、どの言語でも対応しています。
