経済的成功の鍵をにぎる圧電式計測技術

モノづくりの競争がグローバル化する中で、品質と精度に対する要求がますます高度化しています。製造工程全体の最適化と管理上の課題を解決する上で、動的プロセスの統合型監視、特に圧電式センサによる監視が、多くの製造メーカーにとってひときわ効率的で費用対効果の優れたソリューションとして浮上してきました。

インダストリー4.0のビジョンは、今日、自動車産業や医療技術、電気工学などのさまざまな分野ですでに実用化されています。デジタル化の進展、そして機械およびシステム間のネットワーク接続の緊密化を背景に、かつて想像もされなかった製造工程全体の最適化の可能性が生まれています。とりわけ、ゼロエラーを目指す製造チェーンの一貫した管理は今日の製造メーカーにとって、競争で生き残る上で欠かすことができません。

数年前まで、工業製品の検査と言えば、本来の製造工程が終わってから検査を実施する「オフライン」方式が主流でしたが、最近は工程の途中で複数回にわたり検査を実施し、不要なコストの発生を未然に防ぐ「インライン」モニタに切り換える企業が増えてきています。接合、組み立ておよび検査工程のゼロエラー化に向けた製造工程最適化の基本は、圧電式のセンサ技術による物理量測定です。この方法は力、圧力、加速度およびトルクの測定に特に適しています。

圧電式センサの基礎

このタイプのセンサは、Pierre & Jacques Curieが1880年に発見した圧電効果と呼ばれる物理現象を利用しています。圧電体は、機械的負荷を加えると電荷を発生させます(圧電は英語でpiezoelectricと言いますが、このpiezoの語源は「押す」を意味するギリシャ語の"pie-zein" です)。この圧電効果を利用する上で重要な一歩となったのが、Walter P. Kistlerが1950年に特許を取得した圧電信号用のチャージアンプ技術でした。

 

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