機械・製品における振動・騒音の基礎と低減策およびその事例

はじめに

機械や製品が稼働する際に生じる振動や騒音は、製造業の現場において避けて通ることができない問題です。
振動や騒音は、製品の品質や作業環境の悪化を招くほか、労働者の健康にも影響を及ぼすことがあります。
そのため、振動と騒音の基礎を理解し、適切な低減策を講じることが重要です。

振動の基礎

振動とは、物体が平衡状態を維持できずに揺れる現象を指します。
機械の場合、この揺れは回転部品のアンバランスやミスアライメントに起因することが多いです。

振動の測定と評価

振動は通常、加速度計や速度計を使用して測定されます。
その結果は波形として記録され、周波数解析を行うことで発生源や原因を特定します。

振動の影響

振動は製品品質に影響を与えることがあります。
例えば、高精度な機械加工の現場では、工具と被削材との間のわずかな振動が製品精度の低下を招くことがあります。
また、振動が継続することで、機械の耐久性が著しく低下し、故障の原因となることもあります。

騒音の基礎

騒音は、望ましくない音として認識され、特に工場の現場では問題となりやすいです。
騒音源としては機械の駆動部や排気音などが代表的です。

騒音の測定と評価

騒音は通常、デシベル（dB）単位で表され、音圧レベルを測定するために騒音計が用いられます。
騒音の評価では、環境基準や労働安全衛生法に基づいて、その許容範囲を確認します。

騒音の影響

騒音は作業者の集中力を阻害し、ストレスを増大させる要因となります。
長時間の高レベルにおける騒音曝露は、聴覚に恒久的な損傷を与える可能性もあります。

振動・騒音の低減策

振動と騒音を低減するためのアプローチは多岐にわたります。
その中でも、設計段階から考慮する方法と、稼働中における対策の両方があります。

設計段階での対策

新規製品の設計時には、振動・騒音を最小限に抑える工夫が求められます。
具体的には、部品の重量バランスや部材の選定、パワートレインの設計を最適化することが重要です。
また、有限要素解析（FEA）を用いることで、振動モードを事前に予測し、補強が必要な箇所を特定することが可能です。

運用時の低減策

稼働中の設備に対する振動・騒音の低減策としては、以下のようなものが効果的です。

– バランス調整：機械部品のバランスを調整し、不要な振動を抑える。

– 防振基盤の設置：機械の下に防振パッドを敷設し、伝搬する振動を低減する。

– 吸音材の使用：機械室や工場内に吸音材を配置し、音の反射を抑えることで騒音レベルを下げる。

振動・騒音の低減事例

以下に、実際の製造現場で行われた振動・騒音低減の事例を紹介します。

事例1：電子機器工場での振動対策

ある電子機器製造工場では、精密プロセス中の振動が問題となっていました。
そこで、機械のアンバランスを精密に調整し、部品の固定方法を再設計することで、振動レベルを50％以上低減しました。
その結果、製品の歩留まり向上に貢献し、クレームも大幅に減少しました。

事例2：自動車部品工場での騒音低減

自動車部品の加工工場では、大きなプレス機の作動音が問題視されていました。
プレス機の周りに音の反射を抑える吸音パネルを設置し、さらに機械の振動を和らげる防振装置を利用しました。
その結果、工場の作業環境は改善され、従業員からも高い評価を得ています。

まとめ

振動と騒音は製造業において避けることのできないものであり、その低減は製品品質の向上や労働環境の改善に直結します。
適切な測定と評価に基づき、設計段階から運用時までの多様な対策を講じることが重要です。
実践的な事例を参考にしながら、現場で効果的な低減策を採用し、持続可能な製品製造を目指しましょう。