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おいて、数多く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地味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完了することを保証し、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、その主な役割は「ターゲット」、つまり動くものを見つけ、その存在の有無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事前に設定された距離内にいる場合に、事前にプログラムされた動作を実行するようシステムに指示する信号を送信できるため、多様な用途に使用されています。

位置センサーは、ターゲットが位置センサーから離れると、システムに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指示する信号を送ります。ターゲットは理論的には何でも構いませんが、この記事では説明を簡潔にするため、金属製のターゲットと、その位置を特定するための「主流」の手法のみを取り上げます。これらの技術には、機械式リミットスイッチ、誘導式近接センサー、スプリングリミットスイッチ、リミットスイッチなどがあります。様々な種類の位置センサーを検討する前に、多くのセンサーメーカーが使用する標準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: リリースポイントとスイッチの作動ポイント間の距離

• 再現性: スイッチが同じ範囲内で同じターゲットを一貫して識別できる能力。

• 応答時間: ターゲットの検出と出力信号の生成間の間隔。

機械式リミットスイッチ

メカニカルリミットスイッチと呼ばれる電気機械デバイスは、ターゲットと直接物理的に接触することで、その位置を検知します。高電流負荷に対応でき、電源なしでも動作します。メカニカル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考慮せず、電気ノイズ、無線周波数干渉、漏れ電流、電圧降下などのさまざまな電気的欠陥に対する耐性があります。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 のメカニカルリミットスイッチは、ターゲットと物理的に直接接触するため、再現性が低い場合があります。ターゲット自体だけでなく、レバーアームも、物理的接触によって摩耗する可能性があります。また、腐食、埃、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。この問題により、認定された危険区域や密閉接点は、しばしば高価になります。

リミットスプリングスイッチ

スプリングリミットスイッチは、磁気吸引力を利用して磁性ターゲットの位置を特定する電気機械式スイッチです。スイッチ内部には、ガラス管に封入された2本の小さな金属突起があります。これが「リード素子」です。リード素子は磁気感度を持ち、磁性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するためにターゲットに直接接触する必要がないため、機械式スイッチの利点をすべて備えながら、摩耗の問題を回避できます。

スプリングリミットスイッチでは、通常の鉄系ターゲットは使用できません。磁性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、そして小さな金属突起が曲げによって疲労するため、信頼性が低くなります。接触圧が低いと、振動の大きい状況で接点のチャタリングが発生し、リードから誤った信号が出力される可能性があります。

誘導近接センサー

誘導型近接センサーと呼ばれるソリッドステート電子デバイスは、金属物体のエネルギー場の変化を利用して物体の位置を検出します。物理的な接触は不要で、詰まり、摩耗、損傷の原因となる可動部品がないため、メンテナンスの手間が少なくなります。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適応性が高く、様々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、リーク電流、無線周波数干渉、電気ノイズの影響を受ける可能性があります。極端な温度変化や湿気の浸入は、誘導型近接センサーにとって悪影響を与える場合があります。

リミットリミットスイッチ

特殊なハイブリッド技術を活用したリミットスイッチは、電磁場を利用して鉄製のターゲットの位置を特定できます。レバーレスリミットスイッチは、困難な状況や長期使用においても非常に高い信頼性を備えています。物理的な接触や外部電源を必要としないため、大電流負荷が可能で、詰まり、曲がり、破損、摩耗といった問題が発生することはありません。機械式スイッチと同様に、電気ノイズ、無線周波数干渉、リーク電流、電圧降下の影響を受けません。また、極性や電圧の影響を受けにくい構造です。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は、リミットスイッチに影響を与えません。ほとんどのタイプは動作温度範囲が広く、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製筐体により、防水性と防爆性を必要とする用途に最適です。

位置センサーは、産業プロセスの自動化に不可欠です。市場には数多くの位置センサー技術が存在し、それぞれが異なる性能特性を持っています。必要な性能と信頼性を確保するには、アプリケーションに適したタイプのセンサーを慎重に選択する必要があります。