コナンエアーによる障害検出の優れたオプション

業務において、従業員や機械の健康状態を常に把握しておくことは重要です。しかし、業務には日々の仕事もあるため、言うは易く行うは難しです。そこで、コナンエアーを使って仕事を楽にしてみてはどうでしょうか。しかし、この簡単な要約を鵜呑みにしてはいけません。コナンエアーを製造する中山水熱工業株式会社（NSXe Co. LTD）は、その有用性を世に示すために実験を実行しました。

はじめに

ビジネスリーダーとして、日々の仕事や責任に追われていると感じることはないでしょうか。たいていの場合、仕事の流れをチェックし、従業員や機械の健康状態に気を配らなければなりません。しかし、仕事で圧倒されているとき、皆さんはどこまでできますか？そんな時は、NSXe Co. LTDのコナンエアーを使ってみてはいかがですか。皆さんの業務を少し楽にしてくれるツールです。

NSXeの紹介

中山水熱工業株式会社（NSXe Co. LTD）.は、機械設備の設置およびメンテナンスのサービスを専門に提供する日本の会社です。同社は主に、工場、ガソリンスタンド、ホテル、ゴルフコートなど、以下のような業種と取引しています。同社の過去の実績には、設備の保守・管理を通じて、日本の大病院でエネルギー使用量とコストを20%削減したことなどがあります。また、大型ショッピングセンターでは、冷蔵ショーケースや電球など電気に依存するメンテナンスツールを配置することで、エネルギーコストと廃棄物を15％削減しました。NSXe. Co. LTD.は、英語でconanairとして知られるWi-Fi振動センサーを発売しました。

振動センサーと故障検出とは？

振動センサーとは、機械の振動レベルを測定し、スクリーニングや分析を行う方法・技術です。振動センサーの一般的な種類には、変位センサー、速度センサー、加速度センサーなどがあります。振動センサは通常、ベアリングの故障、ギアの破損、システムパラメータ外の動作、電気的故障、ベルトの問題、シャフトのひび割れなどの故障検出に使用されます。ベアリングが損傷すると、高周波の衝撃振動が発生するためです。

コナンエアーについて

コナンエアーは 「低価格の振動センサー 」であることをアピールしています。そのコンセプトは、スマートフォンによく見られる3次元加速度センサーを使うというアイデアから生まれました。このデバイスには、安価なMEMS（Micro Electro Mechanical Systems：微小電気機械システム）、スマートフォンの方向感知センサーと同等の加速度センサー、Wi-Fiモジュールが含まれています。

Wi-Fi振動センサーとは？

コナンエアーの存在意義は、「Wi-Fi振動センサー」による故障検知にあります。これまで故障検知は高価で高分解能な振動センサーでしかできないと思われていました。さらに、サンプリング周波数の低い安価なデジタル出力センサーでは計測できない、あるいは高周波の衝撃振動は大きな折り返しノイズを発生させ計測の妨げになる、というのが大方の見方でした。しかし、コナンエアーはそのような予想を覆すことができました。

コナンエアーは、機械の表面の上に置くことができる小型の装置です。事業者は機械の健康状態をチェックできます。コナンエアーは、人間の医者が患者の心臓の音を聞くのと同じような物理的検査を行います。

Wi-Fi振動センサーのメリット

• 多くの人は「ワイヤレス」という言葉からWi-Fiを連想するかもしれません。一般的に「ワイヤレス」とは、壁や天井にコードやワイヤーを通す心配がないことを意味します。ビジネスの環境によっては、これは経済的なメリットとなります。さらに、「ワイヤレス」は広範囲や遠隔地をカバーするのに優れています。
• Wi-Fi振動センサーは、インターネットに接続するだけで監視が可能です。1台のコンピューターと1回の接続で、機械の健康状態を監視することができます。業務担当者はコンピュータから離れる必要がないため、特定のビジネスにとっては時間の節約になります。

コナンエアーのその他の仕様

• センサーの種類 デジタルアクセラレータセンサーADXL345、アナログデバイス社製
• サポート周波数レベル：10〜1,000 Hzの
• データサンプリング波長：3,200 Hzの
• サイズ： 65 × 52 × 32ミリメートル
• 重量：77g

アンダーサンプリング技術とは？

「アンダーサンプリング」は、高周波信号を扱う無線通信システムで一般的に使用されている技術の一種です。アンダーサンプリングは、バンドパスサンプリングやハーモニックサンプリングとしても知られています。この技術は振動を捕捉するために使用され、ベアリングの故障診断を可能にします。

正弦波形と複雑波形のノーマルサンプリングとアンダーサンプリングの比較です。サンプリング周波数の低い安価なデジタル出力センサーでは、ビジネスに必要な振動を測定できないというのが通説でした。しかし、NSXeは「アンダーサンプリング」機能を持つ汎用の振動センサーを使うことで、それが可能になることを確認しました。それがNSXeのconanairです。conanairは、「Under Sampling 」により、エイリアシングノイズを含むデータを利用します。

また、高速フーリエ変換により周波数解析を行います。下図は各3次元軸の加速度振動波形を測定したものです。X軸はコナンエアーの長辺方向の測定値、Y軸は短辺方向の測定値、Z軸は水平方向の測定値です。

コナンエアーの使用例と結果

実験の目的

既述で故障を検出できるのは高価な道具だけだという共通認識があることを述べました。これが真実ではないことを証明するために、コナンエアーを使ってある実験が行われました。2022年9月12日、NSXe Co. LTDは、コナンエアーをウォーターポンプのモーターのベアリング（駆動側）付近に設置して実験を行いました。図3.1に実験に使用したウォーターポンプの特徴と詳細を示します。

実験データと結果

NSXe Co. LTDは、#6314ベアリングの内輪の損傷を特定することができました。このベアリングは、1780rpm、3DエンベロープFFTで動作しました。さらに、#6212ベアリングの外輪に121.11Hzの振動がありました。

アンダーサンプリング技術の使用により、ウォーターポンプ内の問題が安価な価格で発見されました。さらに、安価な振動センサーでは機械やシステム内の問題を見つけられないという通説があります。しかし、この単純な実験は、それが逆であることを証明しました。安価な無線機器 「conanair 」は、ウォーターポンプの外輪の中にある問題を発見しました。

 

中山水熱工業株式会社（NSXe Co. LTD）は、今後もコナンエアーを進化させていきますので、実際に見てみたい、試してみたいという方はお気軽にフォームよりお問い合わせください。

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