変位計とは
変位計（英語: Displacement meter）とは、測定対象物の高さ／厚さ／幅などの寸法測定に使用するものです。
様々な種類の変位計（変位センサー）が存在しているため、求める測定精度／使用環境／使用用途に応じて適切な測定器を選定する必要性があります。
多種類の変位計（変位センサー）が存在している結果、メーカー間の競争が激しくなっており、技術レベルの向上の著しい分野です。
変位計メーカーとしてはキーエンス社、三菱電機社、オムロン社などがFA業界では代表的な企業となります。
変位計の使用用途
変位計（変位センサー）は主に測定対象物の測定対象物の高さ／厚さ／幅など、寸法測定のために使用される測定器です。
具体的な使用事例としては、以下のようなものがあります。
測定方法としては、以下の２つの手法が存在します。
光や磁界/音波などを用いた「非接触式」
対象に直接触れて測定する「接触式」
変位計の原理
ここでは紛体計量機の原理について説明します。
紛体計量機の計量方式は大きく４つの種類があります。
- ①減量重量制御式
計量カップ内の原料の重量を測定することにより、フィードバック制御を行い、設定値に近づくようフィーダの回転数をコントロールする。
- ②容積式
各種フィーダを一定の回転数で作動させ、供給量を一定に保つ方式。
供給量の精度を安定化させるためには、貯蔵槽の貯蔵量を常に一定に保つことが重要である。
- ③ベルト式
ベルト上の重量とベルト速度を検出してベルト速度へフィードバック制御を行いながらコントロールする方式である。
- ④ホッパー式
投入装置と呼ばれる別機構の設備を設置した上でホッパー内へ原料を投入し、設定重量に達した時点で投入動作を停止する。
紛体計量機メーカーとしては東洋ハイテック社、アルファ社、島津製作所社、などが業界では有名な企業となります。
5G（ファイブジー）技術の普及に伴う昨今のIoT化に伴い、各通信デバイスとの連携機能付与なども近年注目されています。
接触式の変位計
接触式の変位計とは、変位計本体部と可動部が有り、可動部の移動距離を測定します。ほとんどの変位計は距離の表示をする表示計を設けます。表示計は、変位計の仕様に合ったものを選定する必要があります。 表示部が付属しているものも有り、それらは ダイヤルゲージ、デジタルダイヤルゲージ、デジマチックインジケータなど、メーカーごとの商品名で呼ばれ、これらは主に機械加工現場などで使われ、測定工具の分野に含まれます。
接触式変位計には、おもに3つのタイプに分けられ、
１，リニアゲージと呼ばれる本体から伸び縮みする測定部が飛び出ていて、比較的短い距離を測定するタイプ
２，測定部がレール上をスライドして、上記タイプよりも長い距離が測定できるタイプ と
３，ワイア―エンコーダ―と呼ばれる本体部から巻き取り式のワイア―が伸びるタイプ が有ります。どのタイプも、測定できる距離が、測定部の可動範囲に限られます。 測定できる距離は、上記１，２，３，の順に長くなり、精度は３，２，１の順に高くなります。
非接触式の変位計
接触式の変位センサーに対し、可動部を持たない非接触式のセンサーが有ります。
レーザー変位計、過電流式、静電容量式、などが非接触式の代表的な測定方式です。この中でもレーザー変位計が用いられることが多くなっています。レーザー変位計は上下左右の移動だけでは無く、奥行方向も測定できるものが有ります。
非接触式は、被測定部が移動する時の抵抗にならない というメリットがあります。また、比較的短い距離を精度高く測定することに向いていますが、環境に影響されることが多く、光を妨げるガスや飛沫が有ったり、電気的なノイズが発生する場所では正しい距離が測定できないなど、それぞれのタイプごとに使用環境に影響を受けることが有ります。
近年はカメラで測定部を撮影し画像から距離を測定する方式も用いられるようになりました。
アナログタイプの変位計
変位計の種類のなかで、静電容量式変位センサーのことを呼びます。また、デジタルインジケータに対して、目盛板の付いたダイヤルゲージを呼ぶ場合も有ります。
参考文献
https://www.keyence.co.jp/products/measure/
https://www.keyence.co.jp/ss/measure/hakaritai/