tsurfの機械設計研究室

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機械設計に使う 光電センサーやファイバーセンサー 検知方式詳細(透過型 反射型など)

本ブログの御訪問ありがとうございます

機械設計歴20年以上のtsurfと言います

 

今回は以下に関する記事です

機械設計に使う 光電センサーやファイバーセンサー検知方式詳細(透過型 反射型など)

 

 

本記事は以下の方にオススメです!!

機械設計初心者の方で

「センサーって機械設計で選定するのかよ」

「センサーっていろいろな種類があってわかんね」

「使い分けは?」

という方 

 

本記事を読むと⇩以下⇩がわかります

 

今回は 機械設計初心者の方に向けて 

光を使ったセンサーの検出方式(透過型 反射型等)に関する詳細を解説します

 

 

 

 

①前置きと結論

👉前置き』

前回の記事で光を使ったセンサーの概要として 以下を解説しました

●光電センサーとファイバーセンサーの違い

●ライトON ダークON及び 断線検知配慮の場合の設定

 

⇩参考⇩

  

 

しかし

光電センサー ファイバーセンサーには それぞれに以下の検出方法があります

 

透過型

反射型

回帰反射型

限定反射型

 

今回は 以下の記事となります

●光電センサーとファイバーセンサーの検出方法の解説

●検出方法別 断線検知を配慮した ライトON / ダークONの設定解説

ただし ライトON  ダークONの設定に関しては

 設定は電気屋さんや 制御屋さんが行うこと

 会社によって 考え方が違うこと

以上のことから 機械設計が必須で知らなくてはいけないことではありません

一応 参考として 頭に留めておいてください

 

👉結論』

受光か遮光かの 検知の安定性から

スペースが確保できるのであれば 透過型を使うべきです

 

 

②透過型

❑概要

👉構成』

構成としては以下となります

●投光側のセンサーヘッド 1ヶ

●受光側のセンサーヘッド 1ヶ

 

上記2ヶで 1セットのセンサーです

 

👉検出方法』

投光側のセンサーヘッドから受光側のセンサーヘッドへ

光を受光するか 非検知物により遮光されるかで 検知をします

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 図1 透過型センサー

 

 

メリット  /  デメリット

👉メリット』

●受光か遮光かなので 検知の信頼性が高い

被検知物の形状や色 反射体かどうかに関係なく検知できます

 

👉デメリット』

●センサーヘッドを2つ使用するのでスペースが必要になる

●光軸調整が 少し大変

 

断線検知を配慮したダークON/ライトON設定

👉ワーク検知:ダークON』

ワーク検知は あることを確認したいので ダークON

 

●遮光状態の信号ONで ワークあり 正常とします

●受光状態の信号OFFで ワークなし 異常とします

●断線した場合 信号OFFとなり ワークなし となります

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👉安全確認やインターロック:ライトON』

安全確認やインターロックなど 人や物体等が 

ないことを確認したいので ライトON

 

●受光状態の常時信号ONで 安全とします

●遮光状態の信号OFFで 異常とします

●断線した場合も 信号OFFとなり 異常あり となります

f:id:tsurf:20210508115823p:plain



 

 

③反射型

概要

👉構成』

●投光器と受光器を内蔵したセンサーヘッド 1ヶ

 

👉検出方法』

内蔵された投光器より投光された光が非検知物に反射をして 

内蔵された受光器で受光することにより検知をします

反射があることにより 光を受光するかしないかで検知します

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  図2 反射型センサー

 

メリット  /  デメリット

この反射型に関しては 

メリット デメリットを説明したいのですが

様々な設定などがあり 様々な使用法があり一概に言えないので

各メーカーのカタログを参照してください

 

特徴として 以下があります

●省スペース

センサーヘッド一つのみで済むため 省スペースです

 

●表面状態を検出できる

色なども検出できます

逆に言えば 表面状態に左右され 検出できない場合もあります

 

断線検知を配慮したダークON/ライトON設定

👉注意点』

反射型センサーを使い 被検知物の反射にて 直接有り無し検知をする場合

反射した光を検知する仕様上 

断線検知を配慮する場合のライトON ダークON仕様が透過型と逆になります

 

👉ワーク検知:ライトON』

ワーク検知は あることを確認したいので ライトON

 

●反射光受光状態の信号ONで ワークあり 正常とします

●反射光受光していない状態の信号OFFで ワークなし 異常とします

●断線した場合 信号OFFとなり ワークなし となります

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👉安全確認やインターロック:ダークON』

安全確認やインターロックなど 物体等が 

ないことを確認したいので ダークON

 

●反射光受光していない状態の常時信号ONで 物体なし 正常とします

●反射光受光状態の信号OFFで 物体ありで 異常とします

●断線した場合 信号OFFとなり ワークなし となります

 

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④回帰反射型

概要

👉構成』

●投光器 受光器内蔵のセンサーヘッド  1ヶ

●薄い偏光フィルターの貼ってある反射板 1ヶ

 

👉検出方法』

センサーヘッドが投光し 

反射板で反射された光は変更フィルターで波の向きが変換統一され

その変換された光の受光のみを検知します

 

つまり 被検知物が反射体であっても そこから反射された光は検知しません

あくまで反射板からの反射光を検知します

 

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  図3 回帰反射型センサー
 

メリット  /  デメリット

👉メリット』

●省スペース

センサーヘッド一つと反射板のみの設置だからです

反射板は小型で薄く設置に困ることは そうそう無いでしょう

 

●透明体も検出可能

投光が透明体を2回通過するので 透明体の透明度にもよりますが

減衰により検知できる場合があります

 

👉デメリット』

●被検知物により 一定条件下だと誤検知を起こしやすい

例 非検知物が非常に光沢があるもの

光沢が強いものだと 反射される無偏光も強くなり 無偏光に含まれる

偏光フィルターと同じ振動方向の光も強くなる

 

断線検知を配慮したダークON/ライトON設定

👉ワーク検知:ダークON』

ワーク検知は あることを確認したいので ダークON

 

●偏光受光していない状態の信号ONで ワークあり 正常とします

●偏光受光状態の信号OFFで ワークなし 異常とします

●断線した場合 信号OFFとなり ワークなし となります

 

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👉安全確認やインターロック:ライトON』

安全確認やインターロックなど 人や物体等が 

ないことを確認したいので ライトON

 

●偏光受光状態の常時信号ONで 安全とします

●偏光受光されていない状態の信号OFFで 異常とします

●断線した場合も 信号OFFとなり 異常あり となります

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⑤限定反射型

概要

👉構成』

投光器と受光器を搭載したセンサーヘッド 1ヶ

 

👉検出方法』

投光と受光に極端な角度を振っており

センサーから至近距離(例 5~20mm等)の反射性の被検知物を検知します

 

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   図4 限定反射型センサー

 

 

メリット  /  デメリット

👉メリット』

●省スペース

センサーヘッド一つで済むからです

 

●検知が安定する

背景が反射物であったとしても 影響は受けにくいです

 

 

👉デメリット』

 

●被検知物が反射体でなくてはいけない

 

●被検知物の至近距離に置かなくてはいけない

至近距離設置ができる場合はデメリットではありませんが

至近距離設置ができない場合は設置不可能となります

 

断線検知を配慮したダークON/ライトON設定 

👉注意点』

限定反射型センサーを使い 被検知物の反射にて 直接有り無し検知をする場合

反射した光を検知する仕様上 

断線検知を配慮する場合のライトON ダークON仕様が透過型と逆になります

 

👉ワーク検知:ライトON』

ワーク検知は あることを確認したいので ライトON

 

●反射光受光状態の信号ONで ワークあり 正常とします

●反射光受光していない状態の信号OFFで ワークなし 異常とします

●断線した場合 信号OFFとなり ワークなし となります

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👉安全確認やインターロック:ダークON』

安全確認やインターロックなど 物体等が 

ないことを確認したいので ダークON

 

●反射光受光していない状態の常時信号ONで 物体なし 正常とします

●反射光受光状態の信号OFFで 物体ありで 異常とします

●断線した場合 信号OFFとなり ワークなし となります

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⑥まとめ

●今回は 光を使ったセンサーに関して以下の検出方法を解説しました

透過型

反射型

回帰反射型

限定反射型

 

●スペースに余裕があるのであれば まず透過型を検討すべきです

ワークの形状や表面状態に依存せず 受光か遮光かによる

安定性のある検出方法だからです

 

●前回の記事より 値段が安いセンサーは アンプ内蔵型の光電センサーです

 

●以上より 値段と検出の安定性から スペースに余裕があるのであれば

アンプ内蔵型の透過型 光電センサーを検討すべきとなります

 

本記事は以上です

最後までお読みいただきありがとうございます