光電センサの基本
明日のファクトリーオートメーションへようこそ、メインパーソナリティの高橋です。
よろしくお願いします。
お便り聞きましたので、ラジオネームたこ焼さんから頂きました。ありがとうございます。
ありがとうございます。
お疲れ様です。
光電センサの種類と使い分けについてお願いしますということですね。
光電センサは3種類しか知らないです。
正式な名前はわからないですけど、1個はセンサー1個で反射して、反射を見て、反射から物があるかどうかを検知するタイプですね。
この名前は出てこないですけど、4個が。
もう1個は発信機と出信機、光機が。光が出るところと光がもらうところ。
その中に物が入ってきて、透過したら光が取らなくなるので、取ったものが取らなくなるので、それで物があるかどうかを検知するタイプ。
もう1個はアンプ一体式とアンプ分離式。
キエンスの方なんですけど、こういうアンプ内装型と、アンプが別のあるという、センサーがすごく小さくなるというタイプが分けられていますね。
私はこの2つと、外機から言うと金属系とか樹脂系とかかなと思ってます。
私はこれぐらいしか知らないです。
光電センサの種類
恥ずかしいですね。
もう1回言い直すと、3種類あります。
1つは光電センサーというのはどういうセンサーなのかというと、
もう片方が投光と受光というのがあって、投光の方が光を出して受光の方が光を受けますと。
その間を何かが通過すると光が届かなくなるので、その時はワークがあります、オンですよみたいな。
そういうセンサーですね。
一番最初に大きく3種類検知の仕方というのがあって、
1つは投下型と言われるものですね。
一番最初に言った、まず投光するため光を出すセンサーと光を受けるセンサー。
これを互い違いに、例えばコンベアの両サイドにあって、
何もなかったら光がそのまま投光か受光に流れてオンになりますよと光を受けていればね。
真ん中に何かが入って射光したら光が届かなくなるのでオフになりますよと。
逆かもしれないけど。
これが投下型ですね。
英語だったらスルービウム型とか言いますね。
次は反射型です。
要は投光受光があったらそれぞれに配線を押せんといかないじゃないですか。
ワンピアですね。
そうですね。だから2箇所に配線が行くわけですよね。
そういうちょっとやっぱり配線いっぱいあって大変だねっていうので、これ1個でいいんじゃねみたいな。
要は例えば投光と受光がセットのセンサーを1個置いてビームを出しますと。
反対側は反射板って呼ばれる自転車とかによくつけるキラキラしたやつあるじゃないですか。
ありますね。
あれに光が当たって鏡でもいいですけど光が跳ね返って自分のセンサーにある受光部に跳ね返って帰ってくると。
そうですね。
間に何か物が入るとその反射板から光が返ってこないのでオフになるよっていうのが反射型。
いわゆるリフレクター型と呼ばれるものですね。
反射型ですね。反射と投下型。
次が拡散反射型と呼ばれるものですね。
これも投光と受光があって反射板もないです今回は。
光が出てこの光がワークに当たってワークが光を跳ね返してセンサーに入ればオン。
1個目の反射型は似てる?似てる構想?
1個目の反射型っていうのは反射板から光が返ってくるんですけど。
拡散反射型っていうのはワーク自体が光を跳ね返してくるってことですね。
ワーク自体。これは現実のワークはもう現で。
なるほどね。
その辺は後で話しますけど。
はい、どうぞ。
それぞれの使い方ですけど、一番気にするのはノイズですね。
ノイズは電気的なノイズとかじゃなくて、ワークの形がちょっと変とか、反射しやすいワークとか、ワークの形状がちょっと変とか。
いろんなワークを入れたときにどのくらい誤検知が起きやすいかみたいなのがあります。
それと設置のしやすさっていうのを鑑みながらどれを使うかっていうのを決めていくっていうのが一般的ですね。
なるほど。
一番硬いのは一番最初に紹介した透過型です。
はい。
透過型っていうのが一番誤検知が少ない。
なんていうか言うと、ちゃんと置かれてる頃の光を受けるところはちゃんとあるから。
そうですね。要はその間に物が入ったら光が届かないんで、どっかから回り込まない限りは射光が見れるってことですね。
あと、距離を長く取ったりすることもできます。
確かにね。
光が受けていれば別にそれが動くわけじゃないんで、例えば数メーターとか離れててもきちんと受けることができますよと。
透過型のいいところですね。
これが一番硬いねっていうので一番よく使われるものになります。
ただその弱点としては二交換っていうことですね。
配線が倍になるんですね。
配線倍になりますね。
次が反射型、リフレクター型って言われるものが次に誤検知少ないんですけど、出して帰ってくるっていうやつですね。
これは配線1個でいいんで、設置楽だよねっていうのがあるんですけど、
跳ね返って帰ってくるんで、要は反射板がちょっと傾いてたりすると変なとこ飛んでいっちゃうじゃないですか。
飛んでいっちゃうね。
なるほど。
っていうのと、あとこの反射板が汚れてたりすると跳ね返らないんですよね。
あれでもよくあるね、よく聞かないですけど、拭いたりとかしないといけない。
そうそう、油汚れとかね。
っていうので、やっぱり結構そういう誤検知多いですよっていうので、距離が溶かかったり取れなかったりします。
高電線でも結構使える環境もどっちも綺麗でこっちじゃないとダメですよね。
限られますよね、はい。
その設置はまたあれですけど、なのでちょっといろんな誤検知の可能性がありますよっていうことですね、反射型。
なるほど。
次、拡散反射型ですけど、これが一番設置が楽です。
もう1個置けばいいし、ワークが跳ね返してくれるから。
ただ、ワークが反射してくるんで、ワークをめっちゃ選びます。
例えばワーク黒かったりすると、光跳ね返ってこなかったりします。
透明も微妙?
透明も微妙、透明も微妙。
正直透明は全部微妙。
透明というと透過型でもダメじゃない?
透過型でもダメなやつはあります。
コーディネーザー自体もワーク選ぶ?
ワーク選ぶ、選ぶよ。
なるほど、そういうことね。
あと反射型の方が距離短いですよね。
短いですね。
みたいな、そういうので選んでいくっていうところですね。
ただ、この拡散反射型は一番楽です、選ぶのはね。
設置するのは、だって1個置けばいいから。
そうですね、反射型。
分かりました。
次はもう1個、反射…
IoLinkの導入と応用
横難しい。
もう1個何だっけ、思い出せない。何反射型?
これが最後です。拡散反射型はこれが最後です。
これは跳ね返ってくるんで、
敷地を結構セットできる。
例えば、光電センサーから5センチのところまでを検知して、
5センチ前は検知しませんみたいなことができます。
受光量がね。受光量で敷地を引くんで。
近かったらいっぱい光が返ってくる、遠かったらあまり光返ってこませんっていうので、
距離をある程度セットできますね。
前の2つはそもそも間を遮ったか遮ってないかしか見れないんで、
距離っていう概念が見れるのがこの拡散反射型。
距離が見える概念。
距離っていうものが近くないっていうのが見れるわけです。
結局何ミリでいけるようになる?
そこまで正直ちゃんとした距離は見れないですけど、大雑把には見れるわけですね。
なるほど。
っていうのが光電センサーの種類と使い方っていうところですね。
あと注意としては、基本的には縦使いっていうのはなかなか難しいです。
縦使いって何ですか?
縦使いっていうのは、光電センサーって普通は地面に平行に使うじゃないですか。
使いますね。
光がね。光が地面に平行になるように使うじゃないですか。
これを光が地面に垂直になるように使うっていうのはなかなか推奨されない使い方になります。
設置する方向というか結構制限がある。
そうですね。
理由としては縦にするとゴミが乗るからですね、そこに。
ホコリ溜まったりすると取れなかっちゃうんで、
ホコリが光を出す面、受ける面にあまり溜まらないようにするには、
光が地面に平行に設置するのが一番手っ取り早い。
なるほど。
この方法で設置するのはあんまりないよな。
確かにないな。
なるほどね。
ライトカーテンとかもそうなんですよね。
そうですね。今見たら確かにそうだ。
別に地面と垂直に設置してもいいんですけど、定期的な清掃が必要になります。メンテナンスがね。
一番嫌なやつ、拭くやつ。
別にそれで問題なければ拭けばいいし、きれいな環境であればたまらないよねっていうことでいいこともできます。
結局どう設計するかっていう話には多分なると思いますけども。
なるほど、なるほど。
面白い。面白いな。
そうですね。これが大体のコンテストさんの使い分けで、
ここからちょっとまた今新しいものとしてはIoLinkっていうものは出てますっていう。
IoLinkにすることによって、ちょっとここでの使い方がちょっとだけ変わるよって。
IoLinkのコーディネーションなんですよね。
そうですね。
要は今までは、例えばじゃあ一番最後の拡散反射型ですね。
これでさっき距離が見れるって言ったじゃないですか。
はい、見えたんですね。
距離見れるって言いましたよね。
この距離っていうのはどこかに敷地が敷いてあって、その敷地を越えたらオンみたいな感じですよ。
そうね。
IoLinkにすると、この敷地っていうのを通信でいじることができます。
例えばこの枠が来たときはこの距離だけど、この枠が来たときはもっと近い距離ですみたいな変更ができたりとか、
実際今受光量がどれくらい来てるのかっていうのをデータで引いたりとかもできるようになります。
そうか、あと今の距離を実際直線開けるもんな。
そうですね。
線も開くよね。
そうですね。
なるほど。
っていうようなちょっと使い方の幅が広がるのがIoLinkですね、通信になることによって。
でもIoLinkこれね、おそらくどこでも作ってますよね、国産だったら。
そうですね。
光電センサーの基本
Amlog、Kiensとかも作ってますもんね。
そうですね、はい。
ただそれが有効に活用されるかっていうと、ぶっちゃけそんな有効に活用されてる例はないです。
なるほど。
なんでかって言ったら、そんなにちゃんと距離取りたかったら、距離計置けよって話になるんですよね。
光電センサーじゃない、君じゃないなって感じですよね。
光電センサーじゃないなって感じです。やっぱり誤差がかなり出るんで、光電センサー自体は。
ワークの色とかによって反射率も当然変わってくるんで、ちゃんと測りたいんだったら、ちゃんとしたセンサーを使った方がいいんですよね。
じゃあアウリングの出番もそこまでないというか、ちょっと微妙な立場になるときもあるんですね。
微妙にこれのほうがいいんじゃないみたいなケースはあると思いますけど、
汎用的にIoLINKセンサーを使ったらこうなるみたいな事例って、やっぱり結構少なかったりします。
なるほど。確かにそういうのを使うのが微妙な。
たぶんそのためにIoLINKマスターも用意しなきゃいけないし、このセンサー自体も高いし、普通に光電エンターでいいやと思うところもあるかもね。
そうですね。
っていうのが大体の光電センサーの使い方かなっていうふうに僕は思ってますね。
くりさん、他に法則とかあれば。
聞きたいことがあるんですけど、アンプ内装と一体化は設置する場所って決めるんですか?
まあなんていうんですか、正直ちっちゃいかちっちゃくないかしかないです。
分離したらヘッドちっちゃいし、分離しなかったらヘッドでかいしぐらいの差しかないです。
ほんとに設置する場所によって変わるだけですよね。
その究極がファイバーセンサーですよね。
なるほど、確かに。
ファイバーセンサーっていうのはアンプから光ファイバーを出して光電センサーみたいなことをするっていうセンサーですけど、
あれはもうヘッドはファイバーしかなくてアンプが分かれてる。
だからその設置しづらいところにどれだけ設置できるかっていう、まあそういうことですよ。
それくらいだけだな。
なるほど。
あとはめちゃめちゃ高度な処理をさせたいとか、めっちゃいい光電センサーを作りたいってなったらデカくなるじゃないですか。
デカくなる。
でもデカくなったら置けないから、じゃあヘッドとアンプを分離しましょうみたいな。
そういういろんな使い方のニーズに合わせて商品は出ている感じはしますね。
なるほど、なるほど。
そうなんだ。
あと環境性は多分普通、まあ分からないけど、これさっき言ったようにいろんな外部の要素があるから悪いところ結構使えないです。
まあ悪い環境、やっぱ微妙ですよね。
そうですね。
まあ一番やっぱり昔から言われたのはクーラントがかかるとダメ。
クーラント?
油ですね。
油ですね、切削油ですね。
こういうのがかかるとすぐダメになっちゃうとか。
それもそういう特性だからしょうがないですよね。
切子が乗ったらダメとか。
だからカバーつけたりとかいろんな対策は確保されてきた実績は多分あると思いますね。
はい、なるほど、なるほど。
まあ当然ながら、例えば食品系だったら金属異物があると大変なので樹脂にしますとか。
あ、そうか。
そういういろんなバリエーションはここにプラスで入ってくるって感じですね。
基本は変わってないですよね。
そうですね、基本的にセンサーの原理自体はほとんど変わらないです。
なるほど、なるほど。
深いな。
そうですね。
これデータも深い。
要は近接センサーと何が違うかっていうと。
そう、近接センサー。
要は近接センサーの硬いんですよね。
硬いっていうのは確実なんですよ、ノイズ源が少ないから。
だから近接センサーってめっちゃ汚れに強いんですよ。
なるほど。
経年劣化とか汚れとかそういうので現地したりしないんで、やっぱり近接センサーでいけるんだったら近接センサーでやるのが結構硬いですよね、確実ですよね。
高電圧センサーと近接センサーが同時あって、近接センサーで済ませるものは近接でやる。
ただ近接センサーってすごい検出距離が短いし、20ミリとかしかないですよね。
小さいな、小さいね、小さいですね。
だし金属しか検出できない、基本的には。
なるほど。
となった時に設置場所は結構限られますよね。
高電圧センサーはある程度のワークの大きさがあれば裁切ったことはわかるんで、やっぱり設置はしやすいわけです。
なるほど。
この辺りを鑑みてどっちがいいかっていうのを決めていくっていうのが多いかなと思いますね。
なるほど。
今、近接センサーでアウリングもあるもんね、アウリングもあるんですよね。
IoLINKの近接センサーが有効に機能した例っていうのはあんまり聞いたことないですけどね。
アウリングほど使うどこがあるのかなと思ったんですよ、アウリング。
近接センサー。
あんまり活用事例が頭に出てこないなと思ったりしてますね。
なるほど、なるほど。
面白いなセンサーかい、かいなセンサー。
だいたいこれくらいが使え、在家センサーっていうワークアリとかそういうものに使われるのはこの近接光電ファイバーセンサー。
だいたいこれくらいが一般的ですかね。
劣端的でやっぱり近接光電ファイバーって感じですか?
近接と光電はそこまで値段差ないと思います。
ファイバーは高いですね。
そう、ファイバー高いわけですけど、光電と近接あんまりそこまで差がないみたいな。
めちゃくちゃ変わるってわけではないと思いますね。
それでも多少値段差はありますけどね、光電のほうがちょっと高かったりしますけど。
ただ数千円の差ですね、たぶん。
そこまで目立つほどではない?
目立つほどではないですね。
なるほど。
そうなんだ、ちょっと知らなかった。
例えば10日型とかだとケーブル長くなるんで、その分近接より値段は上がったりはしますけど、
センサー単体ではそんなに変わらないです、たぶん。
そうか、周りのケーブルを見たら変わるんだね、ケーブルとか。
というところが光電センサーの使い方かなっていう。
センサーの選定基準
僕がしたのは光電センサーとまた近接とファイバーセンサーもこういうものですよと紹介しました。
すごい非常にベーシックなデータサーチのレクチャーです、だからさ。
またいろんな限定機会とかあると思いますので、その参考になったなら非常にうれしいなと思っています。
じゃあこの終了から終わりにしたいと思います。ありがとうございました。
ありがとうございました。
