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機械設計歴20年以上T.surf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/ファイバーセンサー概要
⇩本記事は以下の方にオススメです⇩
ファイバーセンサー？
光電センサー？
⇩本記事を読むと以下が わかります⇩
光電センサーやファイバーセンサーの
概要を解説します。
①光を使ったセンサー概要
光を使ったセンサーでよく使用するものは
以下となります。
- 光電センサー
- ファイバーセンサー
詳細は後述します。
なお検知原理は、
- 光を受光しているか
- 光を遮光しているか
となり、どちらかの状態で信号を出力します。
②光を使ったセンサー原理とメリットと構成
センサー原理
―以下、透過型センサーを例に上げます。―
投光側センサーヘッドから光を投光します。
受光側センサーヘッドで
受光されているか／遮光されているか
を検知して信号を出力します。
光電センサーやファイバーセンサーの多くは
『受光/遮光 どちらの状態で信号を出力をするか』
を設定ができます。
どういった時にどのような出力に設定するのか
⇩以下の記事を御参照ください。⇩
メリット
光を使ったセンサーのメリットとしては
以下があります。
- 対象物を非接触で検知できる
- メカニカルスイッチに比べて小型
- 設置方法にあまり困らない
光を使ったセンサー構成
主に以下で構成されています。
以下はアンプ分離型光電センサーの例です。
| 投光側 センサーヘッド |
光の投光を行います |
|---|---|
| 投光器 センサーヘッド |
光の受光を行います |
| アンプ |
受光感度の設定 などを行います |
③アンプ内蔵型光電センサー
特徴概要
センサーヘッドに
- 投光機能
- 受光機能
があります。
また それぞれのセンサーヘッドに、
調整や設定するアンプも内蔵されています。
小型とは言え、その分 センサーヘッドが大きくなります。
バリエーションとして 透過型や反射型があります
アンプ内蔵型光電センサー
のメリット/デメリット
『👉メリット』
価格が非常に安く、真っ先に検討すべきセンサーです。
後述する環境やスペースや調整のしやすさが保証できれば
これ一択となります。
『👉デメリット』
- 設置に少し不利
小型ではあるが、センサーヘッドに投受光機能及びアンプを
内蔵しているためセンサーヘッドにある程度の大きさがあり
設置場所にある程度のスペースが必要
また アンプがセンサーヘッドに内蔵されているため
設定や調整の操作がしやすい場所でなくてはいけない - 防爆配慮が必要な箇所や液中などは不可
センサーヘッドに直に電流が通っているためです。
④アンプ分離型光電センサー
特徴概要
センサーヘッドに
- 投光機能
- 受光機能
があります。
しかし、 調整や設定するアンプは別体となっており、
その分、センサーヘッドがアンプ内蔵型よりは
小さくなります。
アンプ分離型光電センサー
メリット/デメリット
『👉メリット』
- 設置に対しては、アンプ内蔵型より有利
センサーヘッドにアンプを内蔵していないため
その分小さくなり設置に有利 - 調整と設定がしやすい
アンプが別体なので、アンプを調整や設定が
しやすい位置に設置できる
『👉デメリット』
- アンプ内蔵型より高額
アンプが別体となるためです - 防爆配慮が必要な箇所や液中などは不可
センサーヘッドに直に電流が通っているためです。
⑤ファイバーセンサー
概要説明
本体に以下を内蔵していて、投光と受光自体は
本体で行います。
- アンプ
- 投光器
- 受光器
しかし、以下の図のように
光ファイバーを接続してファイバー線端末まで光を伝え
そこからの投光 受光となります。
そのため、
設置に関しては 省スペースでかなり有利です。
バリエーションとして 透過型や反射型があります。
ファイバーセンサー
メリット/デメリット
『👉メリット』
- ファイバー線端末のみの設置により省スペース
センサー設置場所には、光ファイバーの端末部を
設置することになるため
アンプ分離型の光電センサーよりも省スペースです - 調整の設定がしやすい
検知のための投光/受光自体は
あくまで、ファイバー線の端末から行います。
投光/受光するアンプ内蔵型の本体は
離れた場所で、かつ調整の設定をしやすい場所におけます。 - 仕様によっては液中や 防爆配慮が必要な箇所にも使用可
光ファイバー線端末を設置するので、通っているのは光であって
電気が通ってるわけではありません。
『👉デメリット』
- 価格が高い
価格はファイバー部とアンプ部に分かれており
それぞれを購入します。
結構高いです。 - 駆動する箇所には、工夫が必要
以下のように設計をすると ケーブルベアの中で
ファイバー線が屈曲運動します
すると ファイバー線が折れる可能性があります。
ですので以下のように設置するのではなく
工夫が必要となります。
駆動する箇所に使用す場合の工夫
駆動する場所に使用する際の工夫の例として
アンプも一緒に駆動させると言う方法があります。
上記の方法だと
投光/受光からアンプまでのファイバー部を、
屈曲駆動させないことが可能です。
ケーブルベアに入ってる配線は
電源や信号線なので折れる心配はありません。
ただし、この機構の場合
アンプは必ず親機を使用しなくてはなりません。
⑥センサー検討順序
一番最初に検討すべきは、
アンプ内蔵型光電センサーです。
理由は 値段が一番安いからです。
しかし 実際には、センサーの設置場所は
駆動機構などが入り組んでいる場合があるため
アンプ内蔵型光電センサーでは、以下のデメリットもあります。
- センサーヘッドの大きさが そこそこある
スペース的に入らない場合もある
- 調整 設定するアンプが内蔵されてしまっている
周囲に機構が入り組んでいる場合
アンプ部にて調整 設定が難しい
設置場所の関係で
次に検討すべきセンサー
設置場所の環境で
センサー設置やアンプ調整が難しい場合は
以下を検討となります
- アンプ分離型の光電センサー
- ファイバーセンサー
防爆配慮が必要などの
特別な環境下
- ファイバーセンサーの検討となります。
⇩※参考 防爆とは⇩
爆発の危険のある気体雰囲気中で の機構など
爆発させる要因を 極力 取り除く設計配慮のこと
防爆配慮の例
- 静電気の起こる樹脂製品を使用しない
- 電気を通るものを なるべく使用しない
- やむを得ず 電気の通る製品を使う場合は 付近を窒素パージする
⑦まとめ
- 現在はワーク検知など、光を使ったセンサーが主流
- センサーも使い分けが必要
- スペースが許せるのであれば
安価なアンプ内蔵型 光電センサーを検討する - スピースがきびしければ
アンプ内蔵型光電センサーやファイバーセンサを検討する - 液中や防爆配慮が必要な場合は
ファイバーセンサーを検討する
本記事は以上です。
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