輸送中に製品が振動や衝撃で破損するリスクを防ぐためには、製品や梱包材が実際の輸送環境に耐えられるかを検証する『振動試験』が欠かせません。
この記事では、振動試験の必要性と具体例、また振動試験を活用することで得られるメリットについて詳しく解説します。
最後には信頼性の高い試験サービス提供企業も紹介しますので、ぜひ参考にしてください。
輸送中の振動試験とは？
振動試験とは、輸送中に製品が受ける振動や衝撃を人工的に再現し、その耐性を評価する試験です。
輸送は車両や船舶、航空機など、さまざまな条件下で行われますが、振動試験を行うことで、どのような輸送環境においても製品が安全に届けられるよう、事前に問題点を洗い出すことが可能です。
特に精密機器や医療機器など、デリケートな製品を扱う企業では、この試験を適切に実施することが求められます。
以下では、振動試験が具体的にどのような効果をもたらすのか、その必要性について解説します。
振動試験の必要性
振動試験を実施することには、多くのメリットがあります。
輸送の過程で製品が受けるリスクを軽減し、顧客満足度の向上やコスト削減につなげるため、製造業や物流業界では広く採用されています。
以下では、具体的な3つの観点から振動試験の重要性を解説します。
それぞれを詳しく見ていきましょう。
故障・破損リスクの低減
輸送中の振動試験は、製品の信頼性を確保し、企業の経済的損失を防ぐ大切なプロセスです。振動試験を行う最大のメリットは、あらゆるリスクを未然に防げる点です。
陸路、空路、海路を問わず、さまざまな輸送手段や環境下では、予期せぬ揺れや衝撃が製品に絶え間なく加わります。そのような揺れや衝撃により、精密部品が緩んだり、位置がずれたり、破損したりと、さまざまな不具合が発生するかもしれません。
このような問題は製品の機能を損なう、顧客へ届かない、不良品の発生、修理や交換などの莫大な費用を発生させます。また、一度損なわれた製品の信頼性は、企業に長期的な影響を与えるでしょう。
振動試験は、このような問題に対処できるよう、具体的な解決策を提示します。試験をおこなうことで、どのような種類の振動や、どの程度の衝撃が製品の故障や破損を引き起こすのかを詳細に特定できるのです。
このデータにより、製品の設計段階でより高い耐久性を持たせることができます。また、外部からのストレスを効果的に吸収できる最適な梱包材を選定することもできるでしょう。
結果的に、輸送中の製品損傷リスクを大幅に低減し、製品の品質と信頼性を高められます。そして、最終的には企業のコスト削減とブランド価値向上に貢献するのです。
顧客からの信頼性向上
もし顧客の手元に届いた製品が損傷していた場合、修理や再配送には時間と手間がかかります。このようなことが起こると、顧客の期待を大きく裏切ることになり、結果的に顧客満足度を低下させてしまうでしょう。
一度損なわれた信頼を取り戻すことは容易ではありません。
しかし、振動試験を事前に実施していると、そのようなリスクを大幅に回避し、製品が安全に輸送されることを科学的に証明できます。顧客に対して製品の安全性と品質に対する確かな安心感を提供できるでしょう。
さらに、振動試験を行うことで、企業全体の信頼性向上にも大きく貢献します。輸送中の破損を未然に防ぐための努力は、顧客や取引先に対し、品質管理に真摯に取り組んでいる姿勢を示せるでしょう。
梱包見直しによるコスト削減
振動試験は、企業の梱包設計を最適化し、大幅なコスト削減を実現するためにも不可欠なツールです。試験結果から得られるデータにより、過剰な梱包材の使用など、コストの無駄を排除できます。
多くの企業では、製品破損のリスクを恐れ、必要以上に分厚い緩衝材や頑丈な外装を使用しがちです。しかし、これは梱包材の費用を増やし、梱包作業時間の延長、保管スペースの増加、輸送時の積載効率の低下や燃費悪化にも繋がります。
振動試験を通じて、製品が最低限どのレベルの保護で安全に輸送できるかを把握できるようになるでしょう。そうすることで、最も効果的かつ経済的な梱包材や梱包方法を選択できるようになります。
無駄を徹底的に省きながらも、製品が損傷せずに顧客に届くという安全性は、物流コスト削減に繋がり、市場における競争力向上にも大きく貢献するでしょう。
輸送中の振動試験の具体例
振動試験の対象となるのは、主に振動や衝撃に弱い製品です。
以下に、代表的な事例を挙げます。
- 自動車部品・電子機器など電気機器
- スマートフォン・PCなどコンピュータ
- MRI装置・手術用ロボットなど医療機器
- スマホの筐体など特定の周波数で共振しやすい製品
- ガラス製品・食品・飲料などの製品
- 航空宇宙部品・屋外設置機器など温度も関係する製品
これから紹介する製品では、わずかな振動や衝撃が性能に大きな影響を与えるため、取り扱っている場合は振動試験の実施が特に重要になります。
自動車部品・電子機器など電気機器
自動車部品・電子機器は、輸送中に振動や衝撃を受けやすい代表例です。このような電気機器の輸送において、振動試験は製品の機能維持と信頼性確保のためには不可欠といえます。
電子機器などの製品は、多様な素材で構成され、精密な回路や多数の接続部を持っているのが特徴です。そのため、輸送中に受ける振動や衝撃によって、内部の配線が緩んだり、はんだ付け部分に微細なひび割れが発生したりするリスクが伴います。
また、コネクタの接触不良や、筐体の変形、スイッチやボタンなどの操作部品の誤作動や破損も考えられるでしょう。
たとえば自動車部品の場合、製造工場から組み立てラインへ、また補修部品をディーラーへ輸送する際、路面の凹凸や車両の振動にさらされます。電子機器も、世界各地の工場から消費者の手元に届くまでに、飛行機や船、トラックなどさまざまな輸送手段を経験するでしょう。
振動試験を実施することで、これらの製品が実際の輸送環境下でどのようなストレスを受け、どの部分に弱点があるかを事前に特定できます。これにより、製品設計の改善や、より効果的な梱包方法が採用でき、初期不良の発生を抑え、顧客満足度を向上させられるのです。
スマートフォン・PCなどコンピュータ
スマートフォンやPCといったコンピュータ製品の輸送は、高機能化と薄型軽量化が進むにつれて、振動や衝撃に対して弱くなっていきます。これらは、プリント基板にCPU、メモリ、ストレージといった主要部品が搭載されており、高精細ディスプレイと複雑な内部配線で構成されているのが特徴です。
輸送中にランダムな振動や落下衝撃を受けると、これらのデリケートな部品に大きな負荷がかかります。ディスプレイの破損、バッテリーの損傷、内部接続端子の緩みや外れ、基板上の部品の剥離やはんだクラックなどが起こるかもしれません。
これらの問題が起こると、製品の起動不良や機能不停止に直結し、消費者からのクレームや返品、ブランドイメージの低下に繋がるでしょう。
振動試験を実施すると、梱包状態での耐振動・耐衝撃性能を評価し、輸送経路での多様な揺れや衝撃に合った緩衝材を選び、梱包設計を見直せます。振動試験を行うことで、製品が消費者の元に無傷で届くことを保証し、修理・交換コストの削減と顧客信頼の維持に貢献するでしょう。
MRI装置・手術用ロボットなど医療機器
MRI装置や手術用ロボットなどの医療機器の輸送は、高度な精密性があり、高価な製品です。また、患者の生命や健康に直接関わるため、他の製品とは比較できないほど厳格な振動試験が求められます。
これらの機器は、高精度センサー、複雑なメカニズム、膨大なデータを処理できるコンピュータシステムなど、デリケートな部品が多くあります。そのため、わずかな衝撃や振動でも機能不全や性能低下を引き起こすかもしれません。
たとえば、MRI装置の強力な磁場コイルが少しでもずれてしまうと、画像診断の精度に影響を与えます。また、手術用ロボットの精密な駆動部の狂いは、手術中の安全性に直結するでしょう。
そのため、輸送経路でのあらゆる振動や衝撃を想定したランダム振動試験や衝撃試験は必須です。試験を行うことで、複雑な配線、光ファイバー、センサー、主要構造部品を検証し、最高の状態で医療現場へ届けられることを保証できます。
スマホの筐体など特定の周波数で共振しやすい製品
スマホの筐体や薄い金属パネル、自動車のダッシュボード部品、細長いアンテナのような製品は、特定の周波数で共振しやすい構造を持っています。これは、それらの部品が持つ固有の「得意な揺れる速さ」が存在するためです。
輸送中の振動の周波数がこの固有振動数と一致すると、部品の揺れが極端に増えます。そして、通常では問題とならない程度の振動でも、過大なストレスがかかります。
たとえば、スマホの薄い筐体が共振すると、異音の発生や、疲労による微細なクラック、ネジの緩みにつながる可能性があります。自動車のダッシュボード部品では、異音や取り付け部の疲労破壊を招くかもしれません。
振動試験をおこなうと、製品ごとの「得意な揺れる速さ」を特定し、その周波数での製品の挙動や耐久性を評価できます。これにより、設計段階で共振を回避する工夫や、振動吸収材の最適な配置を検討できるようになるのです。
ガラス製品・食品・飲料などの製品
ガラス製品、食品、飲料といった製品の輸送は、振動や衝撃に対する保護が極めて重要です。これらの製品は、容器が割れやすいガラス製品、品質が変化しやすい食品や飲料、あるいは内容物が漏れやすい飲料など、共通の脆弱性を持ちます。
輸送中に振動や衝撃、特に積み下ろし時の落下などが危険です。ガラス瓶の破損により内容物がこぼれる、食品の潰れや変形、飲料容器の液漏れといった問題が発生するかもしれません。
これらの製品の振動試験では、製品自体だけでなく、それを保護する容器や、それを包む段ボール箱、緩衝材など、梱包全体としての性能が厳しく評価されます。
振動試験を通じて、落下時の瓶の破損率、積み重ねた際の段ボール箱の潰れ、内容物の揺れによる品質変化などを詳細に検証します。これにより、適切な容器の選定、緩衝材の設計、そして輸送中の安全性を確保できる最適な梱包方法を見出せるようになるでしょう。
航空宇宙部品・屋外設置機器など温度も関係する製品
航空宇宙部品や屋外設置機器など、特定の用途を持つ製品の輸送にも、振動試験は大切です。単なる振動や衝撃だけでなく、温度や湿度といった環境要因が複合的に作用することへの対策が特に重要になります。
航空機や人工衛星に搭載される部品は、輸送中に極端な温度変化にさらされます。また、屋外に設置される監視カメラや通信機器などは、輸送中も季節や地域によって大きく変化する気温や湿度、結露の影響を受けるかもしれません。
これらの温度変化は、部品の熱膨張・収縮を引き起こし、振動と同時に加わることで、単体では起こりにくい故障を誘発します。
そのため、これらの製品に行う振動試験では、ランダム振動試験と同時に恒温恒湿槽内で温度サイクル試験や湿度試験を行う複合環境試験が不可欠です。これにより、実際の運用環境下で発生する複合的なストレスに対する製品の耐久性を総合的に評価し、極限環境下での確実な動作と長寿命を保証します。
振動試験の5つの種類と実施方法
振動試験には複数の方法があり、輸送貨物や輸送環境に応じて適切な振動試験を選ぶ必要があります。
以下では、代表的な5つの試験方法と実施方法について説明します。
それぞれ詳しく見ていきましょう。
正弦波振動試験
正弦波振動試験は、製品に特定の周波数で規則的な揺れを一定時間与え続けることで、その耐久性や共振特性を評価する試験です。この試験には主に二つの方法があります。
一つは「定周波数正弦波振動試験」で、これは一定の決まった周波数と揺れの強さで、長時間にわたり振動を加え続ける方法です。たとえば、特定のエンジンの振動が部品に与える影響を評価する場合に用いられます。
実施方法は、製品を振動台にしっかりと固定し、設定した周波数と振幅で指定の時間振動を続ける方法です。試験後は、製品の機能や外観に異常がないか、特に疲労による破損や緩みがないかを確認します。
もう一つは「正弦波掃引振動試験」で、これは低い周波数から高い周波数へ、またはその逆へ、ゆっくりと周波数を変化させながら振動を加える方法です。この方法は、製品の「得意な揺れる速さ」を見つけるのに使われます。
共振点では揺れが急激に増幅されるため、製品が最もストレスを受ける場所を特定できるのです。
実施する際は、製品を振動台に固定し、設定した周波数範囲を一定の速度で何度も掃引します。この間、製品の各所の揺れの大きさを計測し、どの周波数で共振が起きるか、その際の製品の挙動を詳細に評価します。
これにより、共振による破損リスクを特定し、設計改善や振動対策を講じるための重要なデータが得られるのです。
ランダム波振動試験
ランダム振動試験は、不規則で予測不能な揺れを再現する試験です。トラックの路面からの振動、エンジンの脈動、航空機の乱気流による揺れなどの状況を模擬します。
この試験の主な目的は、継続的で複雑な振動に対する製品の耐久性を検証することです。内部部品の緩みや断線、はんだクラック、筐体の疲労破損、パッケージの擦れといった問題が、出荷前にどの程度発生するかを評価できます。
実施方法は、まず製品を実際に輸送される時と同じように梱包し、振動台の上に固定します。次に、目的とする環境に応じたPSDプロファイルを設定し、設定範囲の周波数を持つランダムな振動を振動台が生成する、という方法です。
試験中は、製品や梱包に設置された加速度計が振動の挙動を詳細に記録します。試験後に、製品の機能、性能、外観、梱包材の状態を入念に検査することで、輸送中の潜在的な弱点や破損リスクが特定できるのです。
このデータは、製品設計の改善や最適な梱包材の選定に役立ち、最終的に製品の信頼性向上に繋がります。
衝撃振動試験
衝撃振動試験は、輸送中の落下や急ブレーキなど、突発的な大きな衝撃に対し、製品がどれだけ耐えられるかを調べる試験です。特に精密機器や高価な製品の信頼性確保に必要になります。
この試験では、製品の破損、内部部品のズレ、機能停止、梱包材の損傷などを評価します。
実施方法は、主に落下試験機や衝撃試験機を使う方法です。製品を梱包した状態で、規定の高さから落下させたり、特定の波形の衝撃を与えたりします。
試験後は、製品の外観や機能、梱包材の状態を詳しく確認し、衝撃からの保護が十分か、改善点はないかを評価します。
連続正弦波試験
連続正弦波試験は、製品に一定の振幅と周波数を持つ規則的な揺れを、決められた時間継続して加える試験です。この試験の主な目的は、輸送中の特定の継続的な振動だけでなく、製品が長期使用される環境下での疲労をシミュレートすることです。
たとえば、モーターの振動や機械運転時の特定の揺れが製品に与える影響を検証します。
実施方法は、まず試験対象の製品を、振動試験機の台にしっかりと固定します。次に、実際の厳しい使用条件や寿命評価に必要なデータに基づき、加える正弦波の周波数、振幅、試験時間を設定する方法です。
試験が始まると、設定された振動が中断されることなく製品に加わり続けます。試験中や試験後には、製品の機能、外観、内部部品の損傷などを詳細に検査し、耐久性を評価するのです。これにより、製品設計の改善や材料選定の最適化に役立つデータが得られます。
実輸送波を利用したシミュレーション
実輸送波シミュレーションは、実際の輸送ルートで測定した振動や衝撃データを、そのまま試験機で再現する非常に現実的な振動試験です。この方法では、特定の道路状況や輸送車両、運転方法から生じる独自の振動特性を製品に与えられます。
これにより、理論的な試験では把握しにくい実際の輸送リスクを事前に詳しく知ることが可能です。たとえば、舗装された日本の高速道路と、舗装されていない国外の悪路では振動の特性が大きく異なるため、その違いを正確に再現することが重要になります。
製品が実際の流通経路でどのように影響を受けるかを、高精度で評価できるのです。
実施方法としては、まず実際の輸送ルートを車両で走行し、高感度センサーで振動データを記録します。このデータを振動試験機の制御ソフトウェアに読み込ませ、試験機が時間とともに変化するさまざまな振動や衝撃を再現します。
製品は、実際の輸送時と同じ梱包状態で振動台に固定され、再現された実輸送波にさらしていくのです。試験後、製品の機能、外観、梱包材の損傷状況を詳しく確認し、特定の輸送環境下での製品の耐性を総合的に評価します。
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| 項目 | 詳細 |
|---|---|
| 会社名 | 日本ビジネスロジスティクス株式会社 |
| 所在地 | 神奈川県横浜市神奈川区守屋町三丁目9番地 3号ビル2階 |
| 設立年 | 1993年6月23日 |
| 公式サイト | https://www.jbl.co.jp/ |
輸送中の振動試験は、製品の品質を守り、輸送中のリスクを軽減するために重要な取り組みです。
適切な試験を行うことで、製品が輸送時に受ける振動や衝撃の影響を事前に把握し、故障や破損のリスクを最小限に抑えることができます。
また、試験結果を基に梱包設計を見直すことで、コスト削減にもつながり、顧客の信頼性向上や企業の競争力強化を図ることが可能です。
そのような振動試験を安心して依頼できるのが、日本ビジネスロジスティクス株式会社です。同社は振動試験のみならず、各種包装試験設備をバランスよく取り揃えており、国内外の規格に対応した試験が可能です。
特に海外規格のシーケンシャル試験に対応している点は、国際的に事業を展開する企業にとって大きなメリットとなります。
また、日本ビジネスロジスティクス株式会社はISTA（International Safe Transit Association）認定の試験設備を有しており、高精度で信頼性の高い試験を実現しています。
さらに、国内最大級のISTA認定試験所として年間100件以上の輸送試験を実施しており、その豊富な実績から多くの企業に支持されています。
輸送試験の品質や正確性を重視し、確実なデータに基づいた改善を進めたい企業にとって、日本ビジネスロジスティクス株式会社は最適な選択肢と言えるでしょう。
以下の記事では、日本ビジネスロジスティクスが対応している試験内容や会社の特徴などを紹介していますので、詳しく知りたい方は参考にしてみてください。
まとめ
輸送中の振動試験は、製品の安全性を確保し、輸送リスクを軽減するために欠かせない重要な取り組みです。特に、輸送中の振動や衝撃は製品の故障や破損を引き起こす要因となるため、事前に試験を実施することで、そのリスクを最小限に抑えることができます。
振動試験を実施することで得られる主なメリットは以下の3点です：
- 故障・破損リスクの低減
- 顧客からの信頼性向上
- 梱包見直しによるコスト削減
さらに、振動試験には『正弦波振動試験』や『ランダム波振動試験』など、さまざまな種類があり、それぞれ目的や試験条件に応じて使い分ける必要があります。また、試験結果を基にした製品設計や梱包改善は、長期的に見ても企業の競争力向上に寄与します。
輸送時の振動による故障・破損リスクに対応するためには、製品や輸送環境に適した試験を選び、正確なデータに基づいて改善を進めることが重要です。本記事で紹介した内容を参考に、自社製品の品質向上や輸送効率の改善に役立ててください。
