振動センサー | メーカー（販売企業）・製品一覧及び選び方

振動センサーとは

振動センサーは、機械や構造物の揺れを検出し、電気信号として取り出す機器です。人が手で触れて感じ取っていた揺れを数値にできるため、設備の状態を記録に残し、時間をおいて比べられます。

揺れの大きさは、変位（揺れの幅）、速度（揺れの速さ）、加速度（速さの変わり方）の3つの量で表します。3つは計算で互いに変換できる関係にあり、どの量で測るかは対象の周波数によって変わります。ゆっくりした揺れは変位、速い揺れは加速度で捉えると、変化が数値に表れやすくなります。

機械全体の揺れの大きさを評価するときは、速度で測るのが一般的です。例えば、軸受の傷のように高い周波数に現れる異常を見る場合は、加速度で測る機器を選びます。

振動センサーの種類

振動センサーは、揺れをどのような原理で電気信号に変えるかで分かれます。対象に触れて測るか離れて測るか、配線が必要かどうかも選択肢になります。

圧電式

圧電素子（力を加えると電圧が生じる材料）を使い、加速度に比例した信号を取り出します。小型軽量で測れる周波数の範囲が広く、振動の計測に広く使われています。高い周波数に現れる異常を捉えたい場面に向いています。

MEMS式

MEMS（微小電気機械システム）は、半導体の微細加工で作ったごく小さな可動部です。加速度によって電極の間隔が変わることを静電容量の変化として読み取ります。小型で安価に作れ、動きがない状態に近い、ごく遅い変化から測れるため、電池で動く小型の機器に組み込みやすい方式です。

動電式

コイルと磁石が相対的に動くときに生じる電圧を利用し、振動の速度を直接取り出します。回転機械の揺れの大きさを速度で判定する場面に向いています。

サーボ式

可動部の動きを打ち消す力を加え、その制御に必要な量から振動を求めます。ごく遅い動きから応答し、低い周波数の小さな揺れを捉えられるため、地震や構造物の観測に使われます。

非接触式

対象に触れずに測る方式です。金属表面との距離の変化を電磁誘導で捉える渦電流式は、回転する軸の振れのように触れて測りにくい対象に向きます。レーザー光の反射を使う方式は、対象の材質や大きさを選ばずに測れます。どちらもセンサーの重さが対象に加わらないため、小さく軽い部品の測定に向いています。

無線式と有線式

配線の有無による違いです。有線式は電源と信号の配線工事が必要になる代わりに、連続した計測を安定して行えます。無線式は電池で動いて配線工事を省けるため、監視したい設備の台数が多い場所や、配線を通しにくい場所に取り付けやすくなります。

振動センサーの用途

振動センサーは、設備の異常を早く見つける目的を中心に、製品の開発や構造物の監視まで幅広く使われています。

回転機械の状態監視と予知保全

モーター、ポンプ、送風機、圧縮機など回転する機械では、軸受の傷や回転部の偏り、軸のずれが揺れとして現れます。振動を継続して測ると、正常なときからの変化で劣化の進み方が分かり、設備が止まる前に部品交換の計画を立てられます。人による巡回点検の一部を置き換える目的でも使われます。

生産設備の異常検知と品質管理

加工機や搬送装置では、工具の摩耗や部品のゆるみ、材料のかみ込みが揺れの変化として表れます。加工中の振動を監視すると、不良が続けて出る前に異常に気づけます。

製品の振動試験と輸送環境の評価

開発中の製品が使用時や輸送中の揺れに耐えるかを確かめる試験で、加えた振動と製品側の応答を測ります。出荷後は、記録する機能を持つ振動センサーを荷物に同梱し、どの区間でどれだけの衝撃を受けたかを調べる使い方があります。

建物・インフラ構造物の監視

橋やトンネル、建物では、通行や風による揺れ方の変化から傷みの進み方を調べます。工事の際に、周辺の建物へ伝わる揺れを測る用途もあります。

地震の検知と防犯

地面の揺れを捉えて設備を自動で止める仕組みや、扉や金庫、フェンスへの衝撃を検知する警備の仕組みにも使われます。

振動センサーの選び方

同じ振動センサーでも、測れる周波数や取り付け方は方式ごとに異なります。次の観点で絞り込むと、メーカーへ問い合わせるときに条件を伝えやすくなります。

測りたい物理量と周波数の範囲

対象がゆっくり大きく揺れるのか、速く小刻みに揺れるのかで、変位、速度、加速度のどれで測るかが変わります。測りたい周波数がセンサーの応答する範囲に入っていないと、異常が数値に現れません。対象の回転数や、見つけたい不具合の種類から必要な範囲を決めます。

測定レンジと感度

測る振動の大きさに合わせてレンジを選びます。レンジが不足すると信号が頭打ちになり、正しい値が得られません。小さな揺れを捉えるには感度の高いものを選びますが、感度の高いセンサーは重くなり、高い周波数に弱くなる傾向があります。両方を同時に満たすことはできないため、どちらを優先するかを先に決めます。

取り付け方法

ねじで固定する方法は高い周波数まで正確に測れます。マグネットや接着による固定は取り付けが簡単ですが、対応できる周波数は下がります。手で押し当てて測る方法は巡回点検に使える一方、測れる範囲はさらに狭くなります。取り付け面が平らで滑らかかどうかも測定値に影響します。

設置場所の環境

高い温度、油や水、粉じんの有無、屋外かどうかで選べる機種が変わります。可燃性のガスを扱う場所では、防爆に対応した機種が必要です。防じんや防水の等級と、使用できる温度の範囲を確認します。

監視の形と信号の受け取り方

常時監視するのか、決まった間隔で測るのか、人が巡回して測るのかで、必要な機器の構成が変わります。有線か無線か、測定値をどの形式で受け取り、どの仕組みで記録して知らせるのかもあわせて確認します。無線式では、電池の交換周期と電波の届き方が運用のしやすさを左右します。

振動センサーを導入するときの注意点

測定値の信頼性は、機器の性能だけでなく取り付けと運用で決まります。導入前に次の点を見込んでおくと、測ってから想定と違ったという事態を避けられます。

取り付け方で測定値が変わる

センサーと取り付け面の間で共振が起きると、実際の振動より大きな値が出ることがあります。測りたい周波数の範囲に共振が入らない取り付け方を選びます。同じ設備を継続して比べるには、毎回同じ位置に同じ方法で取り付けることも欠かせません。

センサーの重さが対象に影響する

接触式では、センサーの重さが加わることで対象の揺れ方そのものが変わります。対象に対して十分に軽いものを選びます。小さく軽い部品を測る場合は、非接触式を検討します。

判断の基準は正常時のデータから作る

振動の値は、設備の種類や設置の状態によって大きく異なります。異常かどうかを判断するには、正常に動いているときのデータを集めて基準を決める必要があります。取り付けてすぐに良否を判定できるとは限らないため、データを集める期間を計画に入れます。

配線と電源の手当て

有線式では、ケーブルの取り回しがノイズや断線の原因になります。無線式では、電池の交換と電波の届く範囲が運用の課題になります。設置する台数が増えるほど、この作業量が負担として効いてきます。

よくある質問

振動センサーと加速度センサーは何が違いますか

振動センサーは揺れという現象を測る機器の総称で、加速度センサーは加速度という物理量を測る素子の名前です。振動センサーの多くは加速度センサーを使っていますが、変位や速度を直接測る方式もあります。

接触式と非接触式はどちらを選べばよいですか

取り付け面を確保できる設備では、扱いやすい接触式が基本になります。回転する軸のように触れて測りにくい対象や、センサーの重さの影響を避けたい小さく軽い部品では非接触式を選びます。

有線式と無線式はどう使い分けますか

止まると影響が大きい設備で、連続した波形を安定して取りたい場合は有線式が向きます。監視したい設備の台数が多く、配線工事の費用や手間を抑えたい場合は無線式が向きます。

巡回して測る方法と常設して測り続ける方法はどちらがよいですか

人が近づきにくい場所や、止まると影響の大きい設備は常設が向きます。台数が多く重要度に差がある場合は、重要な設備だけ常設し、ほかは巡回で測る組み合わせが取られます。

設備の異常検知以外にも使えますか

製品の振動試験や輸送中の衝撃の記録、建物や橋の揺れの監視、地震の検知や防犯にも使われます。測りたい周波数と振動の大きさが機器の範囲に入っていれば、同じ考え方で選べます。

まとめ

• 振動センサーは、機械や構造物の揺れを変位、速度、加速度のいずれかで捉える機器である
• 検出方式には圧電式、MEMS式、動電式、サーボ式、非接触式があり、測れる周波数の範囲が異なる
• 用途は回転機械の予知保全を中心に、生産設備の品質管理、製品の試験、構造物の監視まで広がる
• 選定では、測る物理量と周波数、測定レンジ、取り付け方法、設置環境、監視の形を確認する
• 測定値の信頼性は、取り付け方と正常時のデータの蓄積に左右される