ISO 1940-2 Balance Errors （現在は ISO 21940-14）
剛性ローターのバランス誤差を評価するための歴史的規格であり、バランシング工程における系統誤差、ランダムに変動する誤差、およびスカラー誤差の発生源を扱っていました。現在は廃止され、ISO 21940-14:2012 に置き換えられています。バランシング用語自体は ISO 21940-2（旧 ISO 1925）で定義されており、その概要を以下に示します。
Vibromeraのエンジニアは、Balanset-1Aのようなポータブル測定器による修正後も残留アンバランスが解消しない場合のトラブルシューティングにおいて、現在もISO 1940-2の誤差分類を参照しています。
主要なバランス調整用語の概要
ISO バランシング用語集の最も重要な定義 - ISO 21940-2（旧 ISO 1925） - すべてのバランシング実務者が知るべき用語
完全な用語リファレンス
バランシング用語集 ISO 21940-2（旧 ISO 1925）の主要用語をカテゴリ別に整理
| 用語 | 意味 | 意義 |
|---|---|---|
| ローター ローター | 定義された軸を中心に回転可能な物体。バランス調整の文脈では、シャフト、インペラ、アーマチュア、ドラム、スピンドルなど、あらゆる回転部品が含まれます。 | バランス調整の基本的な対象。その他の用語はすべて、ローターの特性またはローターに対する作用を表します。 |
| ローター リジッドローター | 任意の 2 つの平面でアンバランスを修正できるローターであり、修正後は最大使用速度までのどの速度でも残留アンバランスが大幅に変化しません。 | 決定する ISO 1940-1 （Gグレードシステム）が適用されます。工場機械における低速でのバランス調整は有効です。ほとんどの産業用ローターは剛性ローターです。 |
| ローター フレキシブルローター | 実用速度において弾性変形し、アンバランス状態が変化するローター。2つ以上の平面において、実用速度またはその近傍で修正する必要がある。 | ISO 21940-12が必要です。高速タービン、大型発電機、多段圧縮機。専用の高速バランス調整装置が必要です。 |
| ローター シャフト軸 | ベアリングジャーナルの中心を結ぶ直線。幾何学的な回転軸。 | あらゆるアンバランス測定の基準軸。ジャーナルの振れは測定精度に影響します。 |
| ローター 慣性主軸 | ローターが遠心力やモーメントを発生することなく自由に回転する軸。完全にバランスが取れたローターでは、シャフト軸と一致します。 | 主軸とシャフト軸の不一致 は アンバランス。すべての修正は、これら2つの軸を一致させることを目指します。 |
| ローター 重心（重力） | ローター全体の質量が集中していると考えられる点。バランスの取れたローターの場合、シャフト軸と正確に一致します。 | 静的アンバランス = シャフト軸から変位した重心。固有アンバランス (e) = 変位距離。 |
| ローター 使用回転速度 | ローターが意図された用途で動作する最大回転速度。 | 許容差計算に重要: Uper = (9 549 × G × M) / n。バランス速度ではなく、常にサービス速度を使用してください。 |
| ローター 臨界速度 | ローターベアリングシステムが共振を起こし、振動が大幅に増幅される回転速度。 | 剛性／柔軟性の分類を決定します。剛性ローターは、第一曲げ危険速度よりはるかに低い速度で動作します。 |
| 用語 | 意味 | 式 / 単位 |
|---|---|---|
| アンバランス アンバランス | 慣性主軸が回転軸と一致しない状態。質量、偏心率、速度の2乗に比例した遠心力が発生します。 | U = m × r （g·mmまたはkg·m） |
| アンバランス 静的アンバランス | 主軸は回転軸と平行だが、変位している。単一半径における単一質量に相当。回転なしで検出可能（ナイフエッジ）。同位相ベアリング振動。 | 修正されました 1面 |
| アンバランス カップルアンバランス | 主軸は重心で回転軸と交差しますが、傾いています。異なる平面にある2つの等しく反対向きの重心によって、揺動モーメントが発生します。回転中にのみ検出されます。 | 修正されました 2面 |
| アンバランス 動的アンバランス | 一般的なケース：主軸は回転軸と平行でも交差もしません。静的アンバランスと偶力アンバランスの組み合わせです。現実世界で最も一般的な条件です。 | 修正されました 2面 |
| アンバランス 固有アンバランス | アンバランスとローター質量の比。偏心率、つまりシャフト軸からの重心の変位を表します。異なるローターサイズ間の品質比較を可能にします。 | e = U / M （µmまたはg·mm/kg） |
| アンバランス 残留アンバランス | バランス調整後にローターに残るアンバランス。許容値（Uper）指定された G級. | Ures ≤ Uper |
| アンバランス 初期アンバランス | バランス調整前のローターのアンバランス。初回運転時に測定。 | バランス調整手順のベースライン |
| アンバランス アンバランスベクトル | 与えられた平面におけるアンバランスの大きさと角度位置。振幅（g·mm）と位相角（°）を持つ極ベクトルとして表されます。 | U∠θ （g·mm at ° 基準値より） |
| 用語 | 意味 | 実践ノート |
|---|---|---|
| プロセス バランシング | 残留アンバランスが指定された許容範囲内になるように、ローターの質量分布をチェックして調整するプロセス。 | 反復的: 測定 → 計算 → 修正 → 検証。 |
| プロセス 修正面 | ローター軸に垂直な平面で、質量を追加または除去する面。重量物を配置するために物理的にアクセス可能な場所。 | 許容差（ベアリング）平面と異なる場合があります。幾何学的変換が必要です。 |
| プロセス 公差平面 | 許容アンバランスが規定される面（通常は軸受面）です。ここでのアンバランスは軸受荷重に直接影響します。 | Uper 許容差平面に指定されます。補正平面に変換する必要があります。 |
| プロセス 修正質量 | 補正面内の特定の半径と角度でローターに追加されるか、ローターから削除される物理的な質量 (重量)。 | 追加：クリップオン、ボルトオン、溶接、エポキシ。削除：ドリル、フライス加工、研削。 |
| プロセス 試験用重り | バランス調整中に、既知の半径と角度でローターに一時的に取り付けられる既知の質量。ローターの応答（影響係数）を決定するために使用されます。 | Balanset-1A トライアルウェイト方式: 実行 → トライアルを添付 → 実行 → ソフトウェアが補正を計算。 |
| プロセス 影響係数 | 特定の位置におけるユニットアンバランスによって引き起こされる、測定点における振動応答（振幅と位相）の変化。ローターベアリングの感度特性を示す。 | 試験重量実行から計算されます。2平面バランス調整には2×2の影響行列が必要です。 |
| プロセス 単面バランス調整 | 1つの修正面における静的アンバランスを修正する手順。L/D < 0.5の短い（ディスク状の）ローターに適しています。 | バランセット-1A F2モード。1つのセンサー、1つの面。 |
| プロセス 2平面バランス | 2つの修正面における静的アンバランスと偶力アンバランスの両方を修正する手順。長尺ローターの場合、または偶力アンバランスが顕著な場合に必要です。 | バランセット-1A F3モード。2つのセンサー、2つの面。 |
| プロセス トリムバランス | 組み立てによって生じたアンバランス（カップリングの振れ、フィット許容差）を補正するために、組み立てられたローターに対して実行される最終的な微調整。 | 多くの場合、設置された機械の現場で実行されます。 |
| プロセス 重量分割 | 正確な角度位置にアクセスできない場合に、計算された補正質量を 2 つの隣接するアクセス可能な位置 (2 つのボルト穴またはブレードの位置など) 間に分散します。 | Balanset-1A は自動重量分割計算機能を提供します。 |
| 用語 | 意味 | 比較 |
|---|---|---|
| 機械 バランシングマシン | 質量分布を修正できるようにローターのアンバランス（大きさと角度位置）を測定する装置。 | 店舗型（固定式）またはフィールド型（ポータブル型など） バランセット-1A). |
| 機械 ソフトベアリングマシン | サスペンションは非常に柔軟です。ローターはサスペンションの固有振動数を超えて動作します。物理的な変位を測定します。ローターの形状ごとにキャリブレーションが必要です。 | 現在ではあまり一般的ではありません。コストは低いですが、オペレーターはローターごとに再調整する必要があります。変位センサーです。 |
| 機械 ハードベアリングマシン | サスペンションは非常に剛性が高く、ローターはサスペンションの固有振動数よりも低い周波数で動作します。センサーは遠心力を直接測定します。恒久的にキャリブレーションされているため、ローター固有の設定をすることなく、幅広いローターに対応します。 | 優勢型 現代産業における、より汎用性が高く、セットアップが迅速。力覚センサー。 |
| 機械 フィールドバランサー | 機械を分解することなく、ローターを機械に取り付けたままでバランス調整するためのポータブル機器。振動センサーとタコメーターを使用。試験荷重法。 | バランセット-1A （2ちゃんねる）と バランセット-4 (4チャンネル)。ISO 1940許容値計算機を内蔵。 |
| 機械 マンドレル（アーバー） | 機械のバランス調整のためにローターを取り付けるシャフトまたはアダプタ。正確に同心円状に加工され、振れがほとんどないことが条件となります。 | マンドレルの偏心は、系統的バランス誤差の主な原因です。インデックステストによって検証済みです。 |
| 用語 | 意味 | フォーミュラ/標準 |
|---|---|---|
| 品質 バランス品質グレード（G） | ローターの質量中心の最大許容速度を規定する分類。G = eper × ω。成績は係数2.5の対数スケールで表されます。 | G 0.4 … G 4000 定義 ISO 1940-1 |
| 品質 許容残留不釣合い量（Uper) | 規定のGグレード、ローター質量、および運転速度において許容される最大残留アンバランス。合格基準。 | Uper = (9549 × G × M) / n |
| 品質 バランス許容度 | 指定された品質要件を満たすために残留アンバランスが収まらなければならない範囲。Uに等しい。per. | 割り当て後に面ごとに指定 |
| 品質 アンバランス低減比（URR） | 初期アンバランスと1回の修正サイクル後の残留アンバランスの比。バランシングマシン/手順の効率を示します。 | URR = ユー初期 / U残留 標準: 5～50× |
| 測定 位相角 | ロータ上の基準マーク（タコメータで測定）に対するアンバランスベクトルの角度位置。振幅と組み合わせることで、完全なアンバランスベクトルが定義されます。 | °（度、0～360） |
| 測定 振動速度（RMS) | 軸受ハウジングにおける振動速度の二乗平均平方根値。機械状態評価のための標準測定パラメータは、 ISO 10816. | mm/s RMS（10～1000 Hz） |
| 測定 インデックステスト | 検証手順：ローターを機械支持部に対して規定の角度（例：180°）回転させ、再測定します。マンドレルと治具のエラーを検出します。 | ISO 1940-1 Ch. 10に従った正式な検証に必要 |
| 測定 達成可能な最小残留不均衡（Umar) | 特定のローターに対して、特定のバランシングマシンで達成可能な残留アンバランスの最小値。機械の感度、ノイズフロア、およびベアリングの状態によって決まります。 | Umar ≤ Uでなければならないper 機械が必要なGグレードに適合する必要があります。 |
ISO 1940-2 とは何ですか?
ISO 1940-2:1997 (機械振動 - 剛性ローターのバランス品質要求事項 - 第2部: バランス誤差）は、マンドレルや駆動シャフトのアンバランスから、部品のランアウトや計装のばらつきに至るまで、剛性ローターのバランシング時に生じる誤差を特定し、評価し、考慮するための国際規格でした。現在は廃止され、 ISO 21940-14:2012 (機械振動 - ローターバランシング - 第14部: バランス誤差の評価手順）に置き換えられました。この規格は同じ手順を柔軟挙動を示すローターにも拡張しています。注: しばしばバランシング vocabulary と混同されますが、これは別規格です。 ISO 21940-2 （旧 ISO 1925）であり、その用語をこのページで以下に要約しています。
ドイツの技術者が「G 6.3 まで2面で動的アンバランス修正」と指定したとき、日本の技術者は何が求められているかを正確に理解できなければなりません。すなわち、同じローター状態、同じバランシング手順、同じ受入基準です。ISO バランシング用語集 - ISO 21940-2（旧 ISO 1925） - は、この分野全体に対して国際的に合意された単一の語彙を提供することで、それを可能にしています。
これに対し、ISO 1940-2 自体は辞書でも許容差規格でもなく、 balance errorsを扱っていました。バランシング工程の誤差源を systematic （大きさと角度を評価可能。例: マンドレルまたは駆動シャフトのアンバランス、ラジアルおよびアキシャルランアウト、キーおよびキー溝、残留磁気、再組立て誤差、計装誤差）、 ランダムに変動するもの （緩んだ部品、閉じ込められた液体、熱変形、風損）および scalar （最大大きさのみ推定可能で、角度は不定。例: はめあいすきまおよび製造公差）に分類し、それらを評価し考慮する手順を示すことで、残留アンバランスが許容値 U 内に真に収まるようにしましたper から ISO 1940-1 （現在は ISO 21940-11）。後継の ISO 21940-14 も、ISO 21940 シリーズ内でまったく同じ役割を担っています。
詳細な用語分析
剛性と柔軟性の区別
これはバランシングにおいて最も重要な分類です。この区別によって、適用される規格、必要な機器、必要な平面の数、そしてバランシングをどの速度で行う必要があるかなど、すべてが決まります。
任意の 2 つの平面でアンバランスを修正でき、修正後には最大使用速度までのどの速度でも残留アンバランスが大幅に変化しないローター。 実技試験： 最初の曲げが 臨界速度 最大使用速度をはるかに上回る場合（通常は1.5倍以上）、ロータは剛性となります。
実用速度において弾性変形し、アンバランス状態が変化するロータ。2つを超える平面において、実用速度またはその近傍でバランス修正する必要があります。 適用対象: 大型タービン発電機、多段高速圧縮機、高速で回転する長尺抄紙機ロール。ISO 21940-12に準拠。
産業用ローター（電動モーター、ファン、ポンプ、フライホイール、シャフトなど）の大部分は、剛性ローターです。 ISO 1940-1 G グレード システムは、リジッド ローターに直接適用されます。
不均衡の3つのタイプ
この用語集（ISO 21940-2）では、主慣性軸と回転軸の幾何学的関係に基づいて3つの基本タイプを定義しています。正しいバランシング手順を選定するには、これらを理解することが不可欠です。
- 静的アンバランス 生成する 力 — 両方のベアリングが1回転で同位相で振動します。ローターは回転していなくてもアンバランス状態を検出できます（重力によってナイフエッジ状のアンバランス状態が明らかになります）。補正面は1つで十分です。これは、狭いディスク状のローター（L/D < 0.5）に典型的です。狭いプーリー、ファンのインペラー、薄いフライホイールなどがこれに該当します。
- カップルアンバランス 生成する モーメント — ベアリングは1回転で180°位相がずれて振動します。正味の力はゼロ（重心は軸上）ですが、異なる軸方向位置にある2つの等しく反対向きの重心点がロッキングカップルを形成します。回転中のみ検出可能です。2つの補正面が必要です。
- 動的アンバランス = 静摩擦 + 偶力の組み合わせ。これは、完全に対称ではないすべての実際のローターに共通する一般的なケースです。力とモーメントの両方が存在します。ベアリングは同位相でも180°位相がずれているわけでもなく、1倍の振動数で振動します。2面バランス調整が必要です。
特定アンバランスとGグレードの関係
特定アンバランス (e = U/M) は、普遍的なバランス品質の比較を可能にする重要な指標です。5 kgロータで50 g·mmのアンバランスの場合、e = 10 µmとなります。500 kgロータで5 000 g·mmのアンバランスの場合もe = 10 µmとなります。つまり、質量が100倍異なるにもかかわらず、バランス品質は同一です。
G級 これを速度G = e × ωとすることで拡張し、質量と速度の両方に依存せずにバランスの質を特徴付ける単一の数値（mm/s）を与えます。これが ISO 1940-1 許容システム。
修正平面と許容平面
この用語集は、実務でしばしば見落とされる重要な区別を明確にしています。
- 公差平面 = 振動と動的荷重が最も重要となる軸受面。許容不釣合いUper ここで指定します。
- 修正面 = 物理的にアクセス可能で、重量物を配置できる箇所（ファンハブ、モーターエンドリング、シャフト肩部）。多くの場合、ベアリングとは異なる軸方向の位置に配置されます。
Uの変換per 公差面から補正面への変換には、ローターの形状に関する知識が必要です。非対称ローターやオーバーハングローターの場合、この変換によって面ごとの公差が大きく変化する可能性があります。 バランセット-1A ローターの寸法を入力すると、この変換が自動的に処理されます。
バランシングマシンの種類
2 つの基本的な機械タイプは、異なる物理的な測定原理を反映しています。
- ソフトベアリング： サスペンションの固有振動数が運転速度よりかなり低い → 機械の測定 変位新しいローターごとに校正が必要です。歴史的に重要なものですが、使用頻度は減少しています。
- ハードベアリング： サスペンションの固有振動数が運転速度をはるかに上回る → 機械の測定 力恒久的にキャリブレーションされたタイプ。個別のキャリブレーションなしで、様々なローターに対応します。現在主流のタイプです。
フィールドバランス計のような バランセット-1A 異なる原理を使用します。ISO の意味での「機械」ではなく、ローター自体のベアリングとサポートを測定システムとして使用し、専用のバランスマシンを必要とせずに試行重量 (影響係数) 方式を使用して補正を決定します。
相互参照: 各用語の使用箇所
ISO 1940-1 / ISO 21940-11: すべての許容範囲と品質用語を使用 - Gグレード、Uper、バランス許容度、残留アンバランス。この語彙の主な利用者。
ISO 14694: ローター用語（剛性ローター）、アンバランス用語を使用し、さらにファン固有の BV 用途カテゴリ、バランス等級、振動限度表まで拡張しています。
ISO 10816 / ISO 20816: 測定用語（振動速度、RMS、ベアリングハウジングの測定ポイント）を使用します。
ISO21940-12： マルチスピード、マルチプレーンの手順により、柔軟なローター定義を拡張します。
API 610 / API 617： 石油規格では、ポンプおよびコンプレッサーの仕様について ISO 1940 G グレードおよびアンバランスの用語を参照しています。
ISO 1940-2 → ISO 21940-14: 移行
ISO 21940-14:2012 は ISO 1940-2:1997 を正式に廃止し置き換えた技術改訂版であり、主な変更点は柔軟挙動を示すローターにも適用範囲を拡張したことです。バランシング用語集は別の経路をたどり、ISO 1925 は ISO 21940-2 として改訂されました。ISO 21940 という番号体系は、ローターバランシングのあらゆる側面を網羅する包括的な ISO 21940 シリーズへの統合を反映しています。旧称は今でも業界文献で広く使われています。
よくある質問 - ISO 1940-2
バランス誤差、ISO 21940 への移行、およびバランシング用語
▸ ISO 1940-2 とは何ですか?
▸ 静的アンバランスと動的アンバランスの違いは何ですか?
▸ 剛性ローターとフレキシブルローターの違いは何ですか?
▸ 残留アンバランスとは何ですか?
▸ 補正平面と許容平面の違いは何ですか?
▸ ソフトベアリングとハードベアリングのバランシングマシンの違いは？
▸ 比不平衡度（偏心度）とは何ですか？
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Vibromera バランサーは、G グレードの選択、アンバランス ベクトル、補正平面、残差と許容値の比較など、ISO ボキャブラリを直接実装しており、すべてが 1 つのポータブル機器にまとめられています。
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