高品質な最終結果を生み出すためには、産業プロセスの自動化には、多数の異なるコンポーネントが完璧に連携して動作する必要があります。この記事では、産業オートメーションにおいて目立たないながらも重要な要素である位置センサーについて取り上げます。製造・加工施設における位置センサーは、重要なタスクが計画通りに実行されることを保証し、生産プロセスの監視と管理に役立ちます。より正確に言うと、位置センサーの主な役割は、「ターゲット」または移動物体を検出し、その存在または不在を報告することです。空気圧バルブは、ターゲットが位置センサーから所定の距離内にある場合に、事前にプログラムされた動作を実行するようにシステムに指示する信号を送信できるため、さまざまな用途があります。
位置センサーは、対象物が位置センサーから離れると、事前にプログラムされた機能の実行を停止するか、別の機能に切り替えるようにシステムに指示する信号を出力します。理論的には対象物は何でも構いませんが、この記事では簡潔にするために、金属製の対象物と、それらを検出するための「主流」の方法のみを取り上げます。機械式リミットスイッチ、誘導型近接センサー、スプリング式リミットスイッチ、リミットスイッチなどが、これらの技術の例です。多くの種類の位置センサーを検討する前に、ほとんどのセンサーメーカーが使用する標準的な用語を理解しておくと役立ちます。
・検知範囲：検知面とスイッチ作動対象物との間の距離
・ヒステリシス：スイッチの解放点と作動点の間の距離
・再現性：スイッチが同一範囲内で同じターゲットを一貫して識別できる寿命期間。
・応答時間：ターゲット検出から出力信号生成までの時間間隔。
機械式リミットスイッチと呼ばれる電気機械式デバイスは、対象物との直接的な物理的接触を利用して対象物の位置を検出します。これらは高電流負荷に対応でき、電源なしで動作します。機械式スイッチはドライ接点を使用しているため、極性や電圧を気にせず、電気ノイズ、無線周波数干渉、漏洩電流、電圧降下などのさまざまな電気的欠陥に耐性があります。これらのスイッチのレバーアーム、ボタン、本体、ベース、ヘッド、接点、端子、その他の可動部品は、頻繁にメンテナンスが必要です。Votto社の機械式リミットスイッチは、対象物と直接物理的に接触するため、再現性が低い場合があります。対象物自体やレバーアームは、物理的な接触によって摩耗する可能性があります。また、腐食、ほこり、湿気の影響を受けやすい保護されていない開口部もあります。この問題のため、認定された危険区域や密閉接点は、多くの場合、高価になります。
スプリングリミットスイッチは、磁気引力を利用して磁気ターゲットの位置を検出する電気機械式ツールです。スイッチ内部には、ガラス管に収められた2本の小さな金属製の突起があります。これが「リード素子」です。リード素子は磁気に敏感なため、磁気ターゲットに反応して作動します。スプリングリミットスイッチは、動作にターゲットとの直接接触を必要としないため、機械式スイッチのすべての利点を備えながら、摩耗の問題を回避できます。
通常の鉄製ターゲットはスプリング式リミットスイッチには使用できず、磁気ターゲットが必要です。リードスイッチは、リード素子、ガラス管、および小さな金属突起が曲げによって疲労するため、信頼性に欠けます。接触圧力が低いと、振動の激しい状況下で接点のチャタリングやリードからの誤信号が発生する可能性があります。
誘導型近接センサーと呼ばれる固体電子デバイスは、金属物体のエネルギー場の変化を利用してその位置を検出します。物理的な接触は不要で、詰まり、摩耗、損傷する可動部品がないため、メンテナンスの手間が軽減されます。また、可動部品がないため、埃や汚れにも強いです。誘導型近接センサーは幅広い用途に対応でき、さまざまなサイズとデザインが用意されています。誘導型近接センサーは高電流負荷に耐えることができず、動作には外部電源（電気）が必要です。また、電圧降下、漏洩電流、無線周波数干渉、電気ノイズの影響を受けやすい場合があります。極端な温度変化や湿気の侵入は、誘導型近接センサーにとって有害となることがあります。
リミットスイッチ
特殊なハイブリッド技術を採用したリミットスイッチは、電磁場を介して鉄製のターゲットを検出できます。レバーレスリミットスイッチは、過酷な状況や長期使用においても非常に高い信頼性を発揮します。物理的な接触や外部電源を必要としないため、大電流負荷にも対応でき、詰まり、曲がり、破損、摩耗などのトラブルも発生しません。機械式スイッチと同様に、電気ノイズ、無線周波数干渉、漏洩電流、電圧降下の影響を受けません。また、極性や電圧にも左右されません。埃、汚れ、湿気、物理的な接触、そしてほとんどの腐食性物質や化学物質も、リミットスイッチには影響を与えません。ほとんどのタイプは広い動作温度範囲を持ち、本質的に安全です。レバーレスリミットスイッチは、密閉された接続部と堅牢な金属筐体により、防水性や防爆性が求められる用途に最適です。
位置センサーは、産業プロセスの自動化において極めて重要な役割を果たします。市場には数多くの位置センサー技術が存在し、それぞれに独自の性能特性があります。必要な性能と信頼性を確保するためには、用途に適したセンサーを選択することが重要です。
投稿日時：2023年6月2日
