変位センサとは？用途・測定方式・選び方などの基礎知識を分かりやすく解説！

物体の様々な状況を電気信号として出力するセンサと呼びます。
どのような状況を調べたいのかや測定状況や測定精度により選択を行う必要があります。
その一つの種類である変位センサでは、物体の位置変化を電気信号として出力します。
測定原理には、測りたいものとの間でコンデンサーを形成して静電容量を調べたり、交流磁場を加えて発生する渦電流を計測したり、光照射による物体からの散乱光や反射光の位置変化を調べるというものがあります。

変位センサとは？用途・測定方式・選び方などの基礎知識を分かりやすく解説！

変位センサとは？用途・測定方式・選び方などの基礎知識を分かりやすく解説！

物体の様々な状況を電気信号として出力するセンサと呼びます。
どのような状況を調べたいのかや測定ができる状況や測定精度により選択が必要です。
その一つの種類である変位センサでは、物体の位置変化を電気信号として出力します。
変位センサの測定原理の基礎知識には、測りたいものとの間に形成されるコンデンサーの静電容量や交流磁場を加えた際に発生する渦電流や光を照射した際に物体から散乱や反射される光の位置変化について周知しておく必要があります。

変位センサとは？どのような用途に使われている？

変位センサ（変位計）とは対象物がある所から他の位置へ移動した時の移動量を測るものです。
変位センサは移動量以外にも物の厚みや高さ、寸法を測定する際にも使われており、使用する環境や必要精度、用途に合わせて機器を選ぶ必要があります。
変位センサの具体的な用途には、鋼板を圧延した時の厚みが均一かどうかを調べる時やガラスを貼り合せた時の厚みが規格内であるかなど「厚みの確認」、整列している基盤の高さが均一かどうかや基盤のチップに特異な段差がないか「高さや段差の確認」、円形状の部品の外径を測定し不合格品ではないかどうか「外径のチェック」などがあります。
その他にはガラス基板に反りがないかや研磨後の金属部品が平坦か「反り・平坦度の測定」、加工設備内で正しい位置に対象物が来ているかやカメラモジュールのストローク量など「位置決めやストローク量の測定」、部品の反りを見る際に1つのラインのみではなく、平面上の全ての高さ方向の反りをチェックする際の測定の時（三次元形状を確認する時）などにも使われています。

変位センサを活用すべきケースとは？

機械器具の中には変位センサとして販売されている商品がありますが、この機種を活用すべきケースは工場で商品やパーツ類を大量生産しているメーカーをあげることができます。
工場内で商品を自動化して専用機器で大量生産をしている環境では、かなりの数の商品が製造ラインでコンベアの上を通過させることが行われており、メーカー側は機材を導入してもメリットがある製造方法です。
変位センサはこのような工場の製造ラインの中でも仕上げに近い任意の位置に固定をする方法で、瞬時に製造ラインを流れる商品に対して不良品を発見することに貢献できます。
対象物を限定されないメリットhが変位センサにはあり、特に工業製品で精密性を求められるような場合では、変位センサを導入すると欠損部分や湾曲している部分、本来の設計上の厚みの範囲を超えている部分、加工する際に付着してしまう金属片なども非接触で瞬時に見分けることができるので、活用すべきケースになります。
他にも食品製造を行うメーカーでも、商品内部の空洞や歪みや許容範囲外の変形なども自動検出できます。
常に同一、常に精密な商品の製造ラインを有するメーカーは必需品になるのではないでしょうか。

変位センサの主な測定方式を押さえておこう！

変位センサとは、物が異動した時にその移動量を測定する機器のことです。
移動量だけでは無く物体の重さや大きさなど寸法測定にも使用されていて、目的や用途など使用する基準に応じて機器を選ばなくてはなりません。
変位センサの測定方式としては光や磁気、音波などを用いた非接触式と呼ばれるものがあります。
非接触式は直接触れられない箇所での継続や人が立ち入れない環境での調査に向いていてそれぞれに特徴もあるのです。
例えば測定距離が比較的長いものであれば超音波式が向いていますし、測定する素材が金属であれば電流式での方法が最も効果的とされます。
一方の接触式の場合は簡単な機器を用いれば測定できるというメリットがあり、比較的簡単に行えます。
物体の周りにあるほこりや水蒸気などの影響も受けることが無いので、コストパフォーマンスを得たいならこの方法を行うと良いでしょう。
調査する数が多ければそれだけ機械に頼ったほうが、効率的になることは言うまでもありません。

変位センサと測長センサの違いとは？

変位センサとは、対象物がある位置から別の位置まで移動した際の移動量を測定するためのセンサです。
計測した移動量から、対象物の高さ・厚み・幅などの寸法を調べることもできるため、様々な分野・用途で活用されていますが、変位センサと非常に似たセンサに測長センサと呼ばれるものがあります。
こちらは、物体の位置や寸法を測定するためのセンサです。
どちらも対象物の寸法を計測できるため境界線が非常に曖昧となっていますが、厳密には異なるセンサなので混同しないように注意しましょう。
なお、変位センサには様々な測定方法があり、光学式・渦電流式・超音波式・レーザフォー力ス式といった対象物に触れることなく計測できる非接触式、対象物に触れることで計測する接触式があります。
一方で、測長センサの測定方式は光学式の一種類のみで、接触式のものはありません。
しかし、光学式と一口に言っても、光量判別方式・CCD方式・レーザスキャン型といった測定方法があります。

光学式変位センサの原理と特徴

光学式変位センサとは、対象物までの距離を速成するセンサーです。
対象物の段差や厚みなどを測定することもできますし、レーザーを照射することで位置や判別を行うセンサーなのです。
そもそも変位センサとは、対象物の物理変化量を検知することによって、光学式変位センサは作動させることができます。
特徴は物理量の変化を計測することで、物体の高さや幅、厚みなどを計測していくことができるのです。
則長センサは物体の一夜寸法を測定していくのです。
オンオフの出力だけでなく、物理量の出力が必要なのも特徴です。
抗原が発せられたガラスから光が集められ、物体に照射することで計測しています。
物体の位置が変化すれば、PSDの位置が異なる場合は、二つの出力バランスが変化するのです。
対象物の距離が近くなると、過電流が大きくなり、幅が近くなっていくのです。
この機能を駆使することにより、機能が十分に活かせることができます。
是非一度使用してみたい機械です。

渦電流式変位センサの原理と特徴

変位センサと一口に言っても様々な測定方式がありますが、磁界を利用して計測するのが渦電流式変位センサです。
渦電流とは、磁界（磁場）の中で金属などの導体を動かしたり、変化する磁界の中に導体を置いたりした際に、導体に流れる渦状の電流のことを指しますが、この渦電流を利用して対象物との距離を計測するのが渦電流式変位センサです。
大まかな仕組みとしては、まずセンサヘッド内部のコイルに高周波電流を流すことで、高周波磁界を発生させます。
すると、電磁誘導によって対象物の表面に磁束と垂直方向の渦電流が流れますが、この電流の大きさはセンサコイルと対象物との距離に比例します。
距離が近いと電流は大きくなって発振振幅（電圧波形の振幅）も大きく、距離が遠いと電流は小さくなり発振振幅も小さくなるので、この変化を見ることでセンサヘッドと対象物との距離を測ることが可能です。
渦電流を利用した変位センサは計測対象が金属に限られるものの、非接触での計測が可能で、分解能（精度）や応答速度が優れるというメリットがあります。

超音波式変位センサの原理と特徴

変位センサには様々な方式のものがありますが、超音波を利用して対象物までの距離を測るのが超音波式の変位センサです。
大まかな原理としては、まず送波器から対象物に向けて超音波を照射します。
そして、対象物から跳ね返ってきた反射波が受波器に到達するまでの時間を計測し、その時間と音速から対象物までの距離を算出します。
超音波式変位センサは、物理的な接触が起こらない非接触での計測が可能で、超音波を照射しても対象物には強い圧力はかからないので、計測対象を傷つける心配がありません。
また、超音波はガラスなどの透明な物体や、黒や灰色の物体でも反射します。
超音波が反射する物体であれば、色を問わずに測定することが可能です。
さらに、光の反射や透過を利用した光学式のセンサと比べて、広範囲にわたる計測が可能というメリットもあります。
ただし、光学式のセンサと比べると精度や応答速度が劣る傾向があるので、この点については留意しておく必要があります。

レーザ式変位センサの原理と特徴

レーザ式の変位センサでは、三角測量の原理を用いた位置測定を行います。
半導体レーザから照射された光を、受光素子が受け入れることで、対象物の変位を数値化していくのです。
対象物の僅かな変化であっても、変位センサを用いれば把握することは可能となるのです。
レーザを用いた測定による特徴には、対象物が微細であっても、問題なく追跡できる部分があります。
精密機械を製造する事業者であっても、レーザ式変位センサを用いれば、正確な情報を得ることが出来るのです。
変位センサを導入する事業者では、事前に受けられる無料カウンセリングが実施されています。
導入に際しての流れや、機器を利用する際に必要となるコストについてを、前もって問い合わせることが可能です。
大量生産を伴う事業者では、人手では正確な測定が行えないことも珍しくありません。
測定対象物には、特に制限は設けられていません。
形状を問わずに測ることが可能です。
高速での測定や離れた距離における計測にも問題のない対応を行えます。

変位センサの基礎知識と応用法について学ぶ

変位センサは、物体の位置や移動距離を測定するための重要なデバイスです。
変位センサの基本的な知識を持つことで、その応用範囲について理解が深まります。
変位センサにはさまざまな種類があり、光学式や電磁式、静電容量式などがあります。
各方式において、光学式変位センサは高精度な測定が可能ですが、環境条件に影響を受けやすいです。
一方、電磁式変位センサは環境条件に強い特徴がありますが、精度が若干劣る場合があります。
変位センサの応用法としては、製品の品質管理や自動車の組立工程など広範囲にわたります。
例えば、自動化された生産ラインにおいて、位置の微調整が必要な工程では変位センサが不可欠です。
正しい知識をもとに、変位センサを適切に選定することで、製品の品質や生産効率を向上させることができます。
どのような場面でどのタイプの変位センサが適しているか、具体的な事例に基づいて理解することが大切です。

変位センサ導入に成功するための秘訣とは何か

変位センサ導入に成功するための秘訣とは、まず導入前に対象設備の要求を明確にすることです。
変位センサには様々なタイプがあり、それぞれが異なる特性を持っています。
そのため、目的に合ったセンサを選定することが重要です。
例えば、高精度な計測が必要な場合は、レーザー変位センサが適しています。
一方、粗大な対象物の位置測定には、誘導型や静電容量型の変位センサが有効です。
次に、設置場所の環境を考慮することも大切です。
温湿度や振動、電気ノイズなどの影響を受けると、センサの性能が低下する可能性があります。
そのため、環境に適したセンサの選定や防護対策が必要です。
さらに、適切なキャリブレーションを行うことで、安定した計測が可能になります。
定期的なメンテナンスも忘れずに行いましょう。
最後に、新しい技術や製品情報を常にキャッチアップすることが、変位センサの効果的な活用につながります。
これらのポイントを押さえることで、変位センサの導入はよりスムーズに、そして効果的に進めることができるでしょう。

変位センサの役割とは何か精密計測における重要性を解説

変位センサは、精密計測において非常に重要な役割を果たしています。
これは、特定の物体の位置や動きの変位を高精度で測定するためのセンサです。
例えば、工業分野や研究開発の現場では、微小な変位や振動を正確に検出することが求められます。
変位センサを使用することで、製品の品質管理や機器の診断、さらには構造物の安全性評価など、さまざまな応用が可能になります。
変位センサにはいくつかの種類があります。
例えば、レーザー変位センサや静電容量式変位センサなどです。
レーザー変位センサは、光を利用して動きを測定するため、極めて高精度な計測が可能です。
一方、静電容量式変位センサは、電気容量の変化を利用して測定を行うため、小型化が容易でありつつも安定した結果を得ることができます。
いずれのタイプの変位センサもそれぞれの特長を活かして使用されており、用途に応じた選択が重要です。
精密計測においては、信頼性と精度の高い変位センサを使用することが、研究や製造プロセスの成果を大きく向上させる要因となります。

変位センサを活用して寸法測定を効率的に行うための実践ガイド

変位センサはさまざまな分野で活用されています。
中でも寸法測定においては非常に重要な要素です。
変位センサは物体の移動量を精密に測ることができるため、機械部品や製品の寸法を正確に把握する際に欠かせないものとなっています。
高い精度を持つ変位センサは、例えば製造ラインにおける品質管理においても力を発揮します。
まず、変位センサの種類について説明いたします。
一般的には接触型と非接触型があります。
接触型は対象物に直接触れ、変位を検知しますが、非接触型では光学や磁気の力を利用して測定を行います。
そのため、用途や測定対象に応じて最適なセンサを選ぶことが重要です。
次に、変位センサを用いた寸法測定の具体的な方法です。
測定対象物の動きを検知し、対応する変位量を電気信号として出力します。
この信号を適切に処理することで、寸法や位置情報を取得します。
結果として、寸法測定の精度向上や品質管理の強化につながります。
また、変位センサは産業用機械やロボットにも利用されています。
これにより、多様な形状や寸法の製品を効率よく処理することができ、生産性向上を支える要素となっています。
したがって、変位センサはこれからもさまざまな分野で活躍を続けるでしょう。

変位センサにおけるフルスケールとは測定可能な距離の範囲を示す数値

変位センサにおけるフルスケールとは、測定可能な距離の範囲を示す重要な数値です。
変位センサは、物体の位置や移動を正確に測定するために使用されます。
このセンサは、工業製品の製造プロセスや精密機器の動作チェックなどに欠かせない存在です。
フルスケールは、その測定範囲の上限を設定するもので、センサの精度に重要な影響を与えます。
例えば、0から100mmまでのフルスケールを持つ変位センサは、その範囲内で正確な測定が可能です。
フルスケールの選定は、測定対象のサイズや動きの範囲によって異なりますので、適切な範囲を設定することが重要です。
適切に選定されたフルスケールにより、測定の精度が高まり、製品の品質向上につながります。
また、フルスケールの設定は、センサのメンテナンスや寿命にも関わってきますので、使用環境や条件に応じた選択が求められます。
このように、変位センサのフルスケールは、計測精度や製品品質の向上に大きく影響しますので、適切な設定が大切です。

変位センサの用途に応じた選び方と活用方法についての詳細ガイド

変位センサは、さまざまな産業分野で重要な役割を果たしています。
このセンサは、物の位置や変位を精密に測定するための機器であり、用途は多岐にわたります。
例えば、製造業においては、製品の品質管理に欠かせない存在です。
また自動車産業では、部品の配置や動きを検証するために使用され、正確な組立を助けます。
さらに、変位センサは医療機器の中でも応用されています。
手術機器の精密な動作をサポートし、医療現場での安全性を高める役割を果たしています。
このように、用途に応じて適切な変位センサを選ぶことは、効率的な運用の鍵となります。
変位センサには様々なタイプがありますが、それぞれの特性を把握し、目的に合ったものを選ぶことで、最適な活用が可能となります。
例えば、非接触式のセンサは摩耗が少なく、長期間安定した性能を発揮します。
このように用途に応じた選び方が求められるため、しっかりと選定を行うことが重要です。

変位センサの仕組みや方式の正しい理解は適切な選定に不可欠な知識

変位センサは、機械や装置の中でその重要な役割を果たしている部品で、距離や位置の変化を正確に測定することが求められます。
そのため、変位センサの仕組みをしっかり理解することは、適切な製品選びに不可欠です。
変位センサは物体の変位を電気信号に変換することで、その変化を捉えます。
代表的な方式には、抵抗変化を利用したものや、容量変化を利用したものがあります。
これらの違いを理解し、正しい選定を行うことが、装置の正確な動作につながります。
変位センサの選定においては、用途や設置条件に応じて、各方式の利点や欠点を把握し、適切な製品を選ぶことが重要です。
例えば、高温や振動の多い環境では、耐環境性に優れたセンサが必要とされるでしょう。
また、精度が重要視される用途では、高精度を誇る方式が選ばれるべきです。
このように変位センサの仕組みを理解し、適切な方式を選ぶことで、求められる性能を十分に発揮することができます。

変位センサの分解能についての基本知識とお役立ち情報

変位センサは、機械や電子機器の位置を正確に測定するための重要な装置です。
特に分解能は、変位センサがどの程度細かい変化を検出できるかを示す指標として理解することが大切です。
高い分解能を持つ変位センサは、微細な動きや位置の変化を検知することが可能ですので、精密な作業や制御が必要な場面で大変役立ちます。
また、適切な変位センサを選定することは、装置やシステムの性能を最大限に引き出すためにも重要な要素です。
そのためには、使用する環境や必要な精度、測定範囲などを考慮することが求められます。
また、変位センサを利用する際は、定期的なメンテナンスや校正も欠かせません。
これにより、データの信頼性を維持し、システムの安定性を確保することが可能になります。
このように、変位センサの分解能について基本知識を持つことは、さまざまな分野での応用において非常に有益です。
技術の進展に伴い、新たな機能やより高性能なセンサが登場してきますので、最新情報にも目を向けることが大切です。

変位センサと他センサーの活用ケースの比較

変位センサは計測精度が高く、微細な変位も正確に測定できるため、製造業や品質管理の現場で広く使用されています。
例えば、製品の寸法管理や機械の動作確認など、精度が求められる場面で非常に役立ちます。
一方、他のセンサーには複数の種類があり、それぞれ異なる特性を持っています。
例えば、温度センサーは温度の変化を敏感に察知し、環境管理や安全対策に活用されます。
同様に、圧力センサーは圧力の変動を計測するため、機械の異常検知や安全管理に用いられます。
変位センサと他の種類のセンサーを比較すると、それぞれに強みと弱みがあり、用途に応じた最適な選び方が重要です。
変位センサは高精度が求められる場面で特に有効である一方、温度センサーや圧力センサーは異なる環境要因の計測に向いています。
これにより、具体的なニーズに応じて適切なセンサーを選定することが、より効果的な計測および管理を実現するための鍵となります。

接触式変位センサの原理と特徴

日本には、たくさんの工場があり最近は工場の中で精密機械などを用いて細かなチェックをしています。
例えば、フィルムなどを製造している工場は、すべて厚みが一緒でなければいけません。
作った商品によって厚みがバラバラの場合には他の商品価値がないと言えるわけです。
そのような商品はもはや一昔前ならばあったかもしれませんが、2020年以降にあってはならない商品でしょう。
海外の製品でも、そのようなエラーはほとんど見かけなくなりました。
もしフィルムのあつさを測る場合は、接触式の静電容量型変位センサを利用するのは良いかもしれません。
静電容量型変位センサとはどのようなものかは説明が難しくなりますので少し省略しますが、静電気の変化によりその製品の厚みを測定するものです。
センサーの種類によってどの程度の厚みまで測定できるか異なりますが、人間の目ではもはや見分けることができない0.01ミリまで見分けることができるため、大変役に立ちます。

幾つかの変位センサの測定ができる仕組みについて

幾つかの変位センサの測定ができる仕組みについて説明します。
光学式変位センサは光の性質を利用して変位を測る仕組みで、代表的な方式としては以下のようなものがあります。
反射式では、光源から発せられた光が対象物に反射し受光素子で検出されます。距離が変わると反射光の位置が移動します。
透過式では、光源から発せられた光が対象物に透過し受光素子で検出されます。距離が変化すると、透過光の光量が増減します。
干渉式では、光源から発せられた光と反射光または透過光とが干渉し検出されます。距離が変わると干渉パターンが変化します。
電磁式変位センサは、電磁誘導作用を利用して変位を測ります。代表的な方式としては、以下のようなものがあります。
渦電流式では、センサ内にコイルを配置し高周波電流を流して高周波磁界を発生させます。
この磁界内に存在すると、電磁誘導作用によって渦電流が発生しコイルのインピーダンスが増減します。
センサとの距離が変化すると渦電流の発生量が変わり、インピーダンスの変動量が大きくなります。

変位センサの小型化による利用範囲の広がりについて

変位センサとは、対象物の変位を検出するセンサーです。従来は大型で重量があり設置場所や用途に制限がありましたが、近年の半導体技術の進歩により小型化が進み、従来は困難であった用途への利用が可能となり、変位センサの利用範囲が広がっています。
従来の変位センサは大型で重量があったため使用に際し制限がありましたが、狭い場所や軽量な機器にも設置できるようになりました。製造コストが低下し普及が進むと考えられます。
取り付け機器の内部構造を自由に設計できるようになり、より高精度・高感度な装置開発ができるようになります。
従来は困難であった用途への利用が広がりました。ウェアラブルデバイスの分野ではユーザーの動きや体調をリアルタイムで測定することができるようになり、医療機器の分野では患者の状態をリアルタイムで正確に把握することが可能になっています。
工場設備への利用により、設備の異常を早期に発見することができるようになりました。
小型化は今後もさらに進展していくと考えられ、さらに多くの用途への応用が可能となり変位センサの市場が拡大していくと考えられます。

変位センサを用いた工場における自動化について

変位センサは、物体の位置や動きを検出する装置です。工場においては、製品の検査や加工や搬送などの自動化に広く用いられています。
種類は多岐にわたりますが、工場における自動化に用いられる代表的なものに、光学式や電気式の機械式ものが挙げられます。
光学式センサは、光の反射や干渉を利用した変位検出方法です。製品の表面に光を照射し、その反射光や干渉縞の変化を検出することで製品の位置や動きを測定します。
電気式センサは、電気的な変化を利用した変位検出方法です。製品の位置や動きによって電気抵抗や電圧が変化する特性を利用して、製品の位置や動きを測定します。
機械式センサは、機械的な機構を利用した変位検出方法です。製品の位置や動きによって機械的な要素が変位し、その変化を検出することで製品の位置や動きを測定します。
変位センサを用いることで製品の検査や加工や搬送などの作業を無人化することができますので、人手不足の解消や生産性の向上が期待できます。
製品の位置や動きを正確に検出することができ、製品の品質向上が可能です。危険な作業を代替することができ、作業者の安全性の向上が期待できます。
工場における重要な要素となっています。今後もさらなる技術革新により、用途はさらに拡大していくことが期待されています。

長く使用するために耐久性で変位センサを選択

変位センサを長く使用したい場合は、耐久性で選びます。変位センサは対象物までの距離を計測する機器で、様々な種類があります。
光学式は、光ファイバーやレーザー光を使って対象物までの距離を計測します。非接触で精度の高い測定が可能なので、様々な分野で使われています。
電磁式は、電磁誘導や磁力を使って対象物までの距離を測定します。小型で軽く、価格も安いので購入しやすいメリットを持ちます。
変位センサは位置や速度、レベル測定など様々な用途で使われています。製造業や制御システム、測定機器など幅広い分野で需要拡大が期待されます。日本ではAIやIoTが普及し、技術革新が進んで様々なアプリケーションが開発されています。
メーカーでは、クライアントの要求精度や設置場所に応じて様々な製品を提供します。金属部品の厚みを測定する製品やフィルムの端面を検出する製品も中億を集めています。
変位センサは製品によって内容や価格が異なるので、事前に確認してから注文します。

変位センサのメンテナンスの必要性と方法とは

変位センサのメンテナンスは、センサの機能を確実に得るために必要なものです。センサが誤作動したり作動しなくなることで、機械トラブルやアシスト機能が発揮されないなどの障害が発生してしまいます。
主な原因は変異戦車そのものの故障と誇りや汚れなどによる感度の低下が挙げられます。
センサそのものの故障は部品交換をすることで、対応することができるため、メーカーや補修部品を自前で交換することが重要となってくるのです。
汚れやほこりについては、清掃がポイントで専用の洗浄液などを活用しながらクリーニングすることが必要となってきます。
こうしたメンテナンスは定期的に実施することが重要で、周期を決めておくことで、突発的なトラブルを回避することにもつながるのです。
変位センサを購入したりしたときに一緒に検討しておくことが忘れ防止につながり、維持管理を定着することが可能となります。使用方法だけではなく、保全の方法も学んでおくことも必要です。

著者：栗栖清市

筆者プロフィール

愛知県豊田市生まれ。
変位センサを取り扱う仕事をしています。
ここでは変位センサについての基礎知識をまとめていきます。
変位センサの詳細

変位センサとは？用途・測定方式・選び方などの基礎知識を分かりやすく解説！