バランシングマシンを理解する
A バランスマシン （ショップバランサーとも呼ばれる）は、 アンバランス で ローター そのローターが元の機械から取り外された後、校正済みのサスペンション内でローターを回転させ、その結果生じる 振動 または力、そしてそれらの測定値から、各部の不平衡の大きさと角度位置を算出する 修正面 — これにより、作業者は必要な箇所にピンポイントで穴あけ、研削、または重りの追加を行うことができます。バランス調整機は、ローター製造や高精度な修理作業において不可欠な存在であり、部品は再稼働前にバランス調整の適合認定を受ける必要があります。
1. 定義: バランシングマシンとは何ですか?
本質的に、バランス機とは、制御された実験であり、 遠心力. バランスが取れていないローターが回転すると、その重心が回転する際に、残留質量の偏心量と回転速度の二乗に比例する回転力が発生します。 本装置は、ローターを一定かつ既知の速度で回転させ、この重心が1回転ごとに発生させる力または動きを検知し、それを補正質量の量と、それを加えるべき角度に分解します。ローターは、実稼働用の軸受ではなく、装置自体の精密な支持台に取り付けられているため、この測定では、カップリング、基礎、および組立の影響を受けずに、ローターを単一の構成要素として分離して測定することができます。
このコンポーネント単位での徹底した取り組みこそが、ショップでのバランス調整がこれほど精密な結果をもたらす理由なのです。新しいタービンホイール、ポンプ インペラ、電動機のアーマチュアや工作機械のスピンドルは、通常、機械上で厳格な基準に基づいてバランス調整が行われます バランス品質等級 組み立て前に調整を行うことで、現場での調整だけでは保証できない、正確で再現性のある初期状態を確保します。
2. バランシングマシンの主要コンポーネント
一般的な水平型バランス機は、明確に定義された少数のサブシステムで構成されており、それぞれのサブシステムが測定精度に寄与しています：
- ベッド／ベース 安定性を確保し、外部からの床の振動が測定値に影響を与えないようにする、堅固で重量のある土台。ここでの質量と剛性は、機械が検出可能な最小のアンバランスを直接決定づける。
- サスペンションシステム（支柱）： 2つの支柱――時には ベアリング台座 — これらはローターの軸受を支えています。これらの一方向への剛性は意図的に高く、測定方向への柔軟性は確保されているため、ローターはセンサーが読み取れる範囲内でのみ自由に動くことができます。
- センサー: サスペンションに取り付けられたトランスデューサー — 通常は 加速度センサー, 速度変換器、あるいはフォースセル――これらは、不均衡な応答を電気信号に変換する。
- 駆動方式： ベルト駆動、エンドドライブ、またはエア駆動式の電動機で、ローターを一定かつ制御されたバランス回転速度まで加速させるもの。
- 回転位置センサー： 通常、フォトアイがストリップを読み取る 反射テープ、あるいはキー溝に取り付けられた近接センサー。その1回転につき1回のパルス――これは タコメーター フィールドワークにおける役割——を確立する 段階 角度を、機械に伝える どこ その重い部分が位置している。
- 計装: 走行中にセンサー信号をフィルタリングし、 影響係数、そして各平面ごとの不平衡量と不平衡角を表示します。
3. ハードベアリングマシンとソフトベアリングマシン
バランス機は、そのサスペンションがバランス回転数に対してどのように振る舞うかによって分類され、この区別によって、その校正方法や測定対象が決まります。
a) ハードベアリングバランシングマシン
サスペンションは非常に硬く、マシンは 力 不均衡によって生じる。ローター・サスペンション系の固有振動数は適切に 上記 バランス調整速度のため、ローターの回転数はそれよりはるかに低い 共振 そして、測定値は安定しています。決定的な利点は 永久校正：オペレーターがローターの寸法とベアリングの位置を入力すれば、機械は新しい部品ごとに試運転を行うことなく、正確な不均衡値を即座に測定します。この迅速さと汎用性により、ハードベアリング式バランサーは、現代の産業用バランシング現場において標準的な選択肢となっています。
b) ソフトベアリングバランシングマシン
サスペンションは非常に柔軟で、本機のサイズは 変位 （振動）。ここで、システムの固有振動数は適切に 以下 バランス調整速度を調整し、ローターが共振周波数より高い周波数で回転するようにします。これらの機械は非常に感度が高く、極めて小型または軽量のローターに適していますが、既知の 試用重量 ローターの種類ごとに、変位とアンバランスの関係は個々のローターや設置状況によって異なるためです。その代償として、調整に時間がかかるというトレードオフがあります。
4. バランス機によるバランス調整と現場でのバランス調整
ショップのバランス調整と フィールドバランシング 2つの異なる質問に答えるものであり、適切に運営されている信頼性プログラムでは、その両方が活用されています。
- バランス調整機（工場内バランス調整）： ローターは個別の部品として取り外され、バランス調整が行われます。これにより極めて高い精度が確保され、新品または再生ローターに最適です。また、部品自体が厳格な公差を満たしていることを、実際に使用される前に確認することができます。
- フィールド・バランシング: ローターは、実際の稼働条件下で、専用のベアリングに取り付けた状態でバランス調整されます。これにより、ローター全体が調整されます。 アセンブリ — キー、カップリング、ファンハブ、および運転上の影響を含みます — また、稼働中の機械についても、大規模な分解作業を伴わずに不均衡を修正します。
この2つは互いに補完し合う関係にある。ローターは通常、製造時または修理時に工場でのバランス調整が行われ、その後、最終的な トリムバランス 現場において、組立や運転による影響を吸収するためです。組み立て済みの機械の場合、その現場測定には専用の装置は一切必要ありません。例えば、次のようなポータブルな2チャンネルアナライザーで十分です。 バランセット-1A 機械自身の軸受における振幅と位相を測定し、影響係数を算出し、最終的な結果を検証する 残留アンバランス 選定されたISO等級に対して――実質的には、整備工場のバランサーが行うのと同じ測定を、実際に回転しているローターに対して行うことになる。
5. 規格と承認
機械が報告する不均衡は、以下に基づいて設定された許容限界値と照らし合わせて判定される ISO 21940-11 （長年親しまれてきたISO 1940-1の後継規格）であり、これには 品質等級のバランス — G6.3、G2.5、G1.0 など — これらは、所定のロータ質量および運転速度における許容残留不均衡を規定するものです。機械自体の説明および評価については、以下の項で扱われています。 ISO 21940-21…では、バランシングマシンの精度および達成可能な最小残留不均衡がどのように検証されるかについて解説しています。等級を許容値（グラム・ミリメートル単位）に換算し、それを2つの平面に分割する作業は、このツールを使えば素早く行えます。 残留アンバランス計算機 (ISO 21940-11), 一方 バランシングマシン感度計算機 これにより、その機械が急勾配で求められる不均衡を実際に解消できるかどうかを確認するのに役立ちます。
