変位センサーのメーカー50社・215製品を一覧でご紹介します。まずは使用用途や原理についてご説明します。
目次
変位センサー(変位計)とは物体が移動した時の移動量を測定する装置です。また、高さ、厚み、歪み、振れなどの測定にも利用されます。
変位センサーとは、対象物の物理変化量を様々な素子で検知し、その変化量を距離に演算することでセンサから対象物までの距離(変位)を計測する機器です。
変位計の測定方式は、光や磁界/音波などを用いた「非接触式」と、対象に直接触れて測定する「接触式」の２つに大きく分類されます。非接触式には、光学式、渦電流式、超音波式、レーザフォーカス式があり、精度や応答速度、検出対象物質などによって使い分けられます。
光電センサの原理としては、可視光線、赤外線なの"光"を、投光部から発射し、検出物体によって反射する光や、しゃ光される光量の変化を受光部で検出し出力信号を得ます。種類としては、反射式、投下式、回帰反射式があります。
渦電流式の原理としては、高周波磁界を利用し、距離を測定します。
センサヘッド内部のコイルに高周波電流を流して、高周波磁界を発生させ、この磁界内に測定対象物(金属)があると、電磁誘導作用によって、対象物表面に磁束の通過と垂直方向の渦電流が流れ、センサコイルのインピーダンスが変化します。渦電流式変位センサは、この現象による発振状態(＝発振振幅)の変化により、距離を測定します。
超音波式の原理としては、発信から受信までの「時間」を計測することで対象物までの距離を測定します。センサヘッドから超音波を発信し、対象物から反射してくる超音波を再度センサヘッドで受信します。光学式センサには投光部と受光部の２つがある一方、超音波式センサは１つの超音波素子が発信と受信の両方を行ないます。反射型の超音波式センサでは、１つの振動子が発信と受信を交互に行なうので、センサの小型化が可能になります。
レーザフォーカス式の原理としては、投光素子として直進性のある"レーザ"を採用していることです。投光器の発光素子（レーザ）により発光し、受光器の受光素子により受光します。また、スポットが見えるため、光軸合わせや検出位置の特定が容易になります。また光が拡がらないため光の回り込みなどを気にせず設置できます。
接触式センサとは、非接触で検出物体が近づいたことを検出するセンサです。検出コイルより高周波磁界が発生しているため、検出物質に接触した際に誘導電流が流れます。この電流で、検出コイルのインピーダンスが変化、発振が停止することで検出します。用途で多いのは、ワークを直接検出せず、ドグと呼ばれる治具を検出することです。
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画像出典: 株式会社東陽テクニカ公式サイトAccumeasureDは、金属から半導体まで幅広い測定物に対してナノメートルオーダーで計測可能な静電容量型非接触変位計です。
様々なプローブが用意されており、計測結果のリニアリティは±0.01％が保証されておりり、分解能はナノメートルオーダーを実現しています。
ソフトウェアも付属しており、デジタル出力だけでなくアナログ電圧をそのまま出力するモデルもあるため、使用用途に合わせた出力を得ることができます。
測定物でグラウンドが取れない場合でも計測できるオプションもあります。
画像出典: 株式会社東陽テクニカ公式サイトMicrotrak3は、レーザーヘッドのみで完結したスタンドアローン型のコンパクトなレーザー変位計です。
専用のコントローラーが要らず、レーザーヘッドと電源のみで動作が可能なことが最大の特長で、セットアップが非常に簡単です。
レーザーダイオードの反射光の受光部にはCMOSセンサーがあり、三角測量で変位を測定し、レーザーヘッド内にローパスフィルタを内蔵しています。
アナログデジタル2種類の出力が可能で、PCへデータを直接保存することも可能です。
画像出典: 株式会社日本レーザー公式サイトMicroSense8800シリーズは、ステージ精度評価や平坦度測定に最適な非接触式の静電容量型変位計です。
温度特性と直線性に優れており、分解能はサブナノメートルであるため、姿勢制御や位置決めに適しており材質の影響も少ないです。
8810は、応答周波数や出力電圧のオフセット調整が可能でアナログ出力が可能な必要最小限なモデルです。
8800は、±15Vの電源供給ができるため、位置検出や板厚、寸法測定用の各種装置へ簡単に組み込むことが可能です。
画像出典: 日本システム開発株式会社公式サイト超小型変位センサDS2001は2001年に製造を開始して以来、シンプルな構成と環境特性に優れていることからメカコントロール用電子部品として長期にわたって使用されています。
発振回路と積算回路を専用ＩＣにしてプリント基板に実装し、その基板上にスパイラルコイルをパターン形成することでナノメートル単位の微少な変位を検知することが可能です。デジタル出力のためアンプやＡＤ変換は不要となっています。
また、工業用途だけではなくて民生向け機器へのニーズも高いことから大量生産に適した半導体チップ「距離測定用IC」としても販売し、年間、数百万台のオーダーにも対応できる供給体制を整えています。
画像出典: 北陽電機株式会社公式サイトYVT-35LX-F0/FKは、垂直方向水平方向ともに広範囲の計測が可能な3次元レーザースキャナで、ロボットや無人搬送台車などに最適です。
3次元的にレーザーパルス光を照射することで計測した3次元形状をもとに、標準搭載したジャイロセンサを用いて3Dデータ補正が可能です。
公開されているライブラリにより、測定データをXYZ座標系に変換することができるため、計測データの活用が簡単です。
マルチエコーに対応することで、雨や霧などの条件分別が可能です。
画像出典: ユニパルス株式会社公式サイトPS-IA-HSは、応答速度5kHzを誇る非接触型の静電容量方式変位センサーで、スピンドルなどの回転体のブレやピエゾステージ制御などに最適です、
DC24VとAC100V電源に対応しており、リニアリティは±0.05％と高応答と高精度を両立しています。
測定物の厚みや表面粗さに影響されず、また測定物により都度キャリブレーションする必要はありません。
測定用のプローブはショートレンジからロングレンジまで様々なラインナップがあり、特注対応にてカスタマイズが必要な場合でも大丈夫です。
画像出典: パナソニック インダストリアルソリューションズ社公式サイトHG-Tは、超薄型の透過型デジタル変位計です。
厚さはわずか8mmと超薄型なため、装置設計を極限まで小さくすることができますが、オートエッジ検出モードなど5種類のモードを備えているため、使いやすさも兼ね備えた設計となっています。
レーザー光を帯状にすることで、測定可能な幅は最大10mmと広いのにもかかわらず、繰り返し精度は最大1umを実現しています。
コントローラには光軸のずれを自動認識し表示する機能があり、液晶は全方位式で高視野角でわかりやすくなっています。
画像出典: オムロン株式会社公式サイトZW-8000シリーズは、多種類の表面を計測可能な超高精度ファイバー同軸変位計です。
鏡面や透明体など、従来のレーザー変位計では計測が難しかった表面でも、計測角度±25°、透明体厚み15umから計測が可能です。
測定条件に合わせて測定プローブを変更することで、粗面ワークや立体形状をもった表面も測定できます。
小型のペン型測定プローブを使用することで、スペースの余裕のないセットアップ下においても組み込みが容易となります。
画像出典: オプテックス・エフエー株式会社公式サイトCDXシリーズは、シンプルな機器構成としながら、測定精度は世界最高レベルを誇るレーザー変位計です。
光学系を専用に設計するとともに本体の剛性を追求した結果、直線性は世界最高レベルの±0.015％を保証しています。
受光部にはNeoLDレンズと呼ばれる新設計レンズを搭載することで、レンズ収差に由来するレーザースポットのひずみを抑え、測定誤差を低減しています。
イーサネットに直接接続が可能でWEBサーバも搭載しているため、データの取り扱いも容易です。
画像出典: オプテックス・エフエー株式会社公式サイトCD33シリーズは、測定対象の表面状態を問わずに安定した計測が可能なレーザー変位計です。
ガラス基板についての厚み測定や、マスク高さ制御を1台のセンサーで取得することが可能です。
三菱電機のシーケンサへ専用のソフトウェアで接続可能なため、装置の組み込みからデータフィードバックまでが簡単にできます。
センサーヘッド本体内にコントローラやアンプ機能を一体化することで、小型軽量化しているため、装置へ組み込みやすくなっています。
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