背景抑制付き光電センサ

光電センサは、対象がやってくる空間に光を置き、戻ってくる光、または届かない光を見ることで対象を検知します。生産ラインでは、ワークの有無確認、数え上げ、端の検知、ガード位置のセンサとなり、位置についての有無の問いに答える最も簡素な方法であることが通例です。

このページのセンサは赤色 LED 光源の長方形の機体で、3 つの検知方式を用意します。背景抑制付きの拡散反射形、スルービーム形、回帰反射形です。距離は最小の拡散反射形の 100 mm から、スルービームの対の 15 m まで及びます。出力は NPN または PNP のオープンコレクタ、応答時間は 1 ms 以下、筐体は IP67 でシールされ、機械の上に据え付けられて盤の中に入れずに済むのは、そのためです。

混在ラインで使えるかどうかを決める特徴が背景抑制です。対象がどこにあるかでスイッチ点を定め、どれだけ光を返すかでは定めないため、黒い部品も白い部品も同じ設定で検知され、背後の機械フレームがセンサを作動させません。

背景抑制の仕組み

背景抑制のない拡散反射形センサは、どれだけの光が戻るかを測ります。遠くの白い対象と近くの灰色の対象は同じ量を返すことがあり、対象の背後の明るい金属フレームは対象より多く返すことがあるため、センサは最も近いものではなく、最も明るいもので作動します。通常の対策は、センサを近づけるか背景を遮ることですが、どちらも設定ではなく機械を変えます。

背景抑制付きのセンサは、代わりに光がどこから来るかを測ります。発光部と受光部がわずかに異なる角度から対象を見るため、受光部上での戻りスポットの位置が、対象までの距離に依存します。センサは 2 つの信号を比較し、設定した距離で作動し、それは対象の反射の度合いに関係しません。同じ設定で黒い半つやの部品も白いつやのある部品も検知でき、スイッチ点より後ろの物体が強く反射しても無視されるのはそのためです。

3 つの検知方式は、隙間に何を置くかで異なります。拡散反射形センサは単独で働きます。回帰反射形センサはリフレクタへビームを送り、ビームが遮られたときに対象を検知し、向かい側にリフレクタが必要な代わりにケーブルは 1 本で済みます。スルービームの対は発光部と受光部を一対のスパンの両端に置き、その間のビームが遮られたときに検知し、最も長い距離と最も確実な検知を、両端の配線と引き換えに得ます。

正しいセンサの選定

センサと部品の間の距離から始めます。この 1 つの数値が、他のどれよりも機種を分けます。拡散反射形は 100、300、500、900 mm をカバーし、ラインビーム形は 125 mm、回帰反射形は 6 m、スルービームの対は 15 m に達します。

次に、その幾何から方式を決めます。コンベア上の部品を見下ろすセンサは拡散反射形を使い、向こう側に何も要りません。ローラベッドを横切って見るセンサで、部品が確実な反射を得るほど高くない場合は、スルービームの対を使います。ケーブルが 1 系統しか引けず数メートルをまたぐ必要があるセンサは、向こう端にリフレクタを置く回帰反射形を使います。

次に、出力をコントローラに合わせます。NPN 出力は電流を吸い込み、シンク入力に向きます。PNP 出力は電流を吐き出し、ソース入力に向きます。最大出力電流は 100 mA で、これはコントローラの入力は駆動しますが、ランプや弁は駆動しません。

最後に環境を検討します。IP67 は水はねと粉じんを覆いますが、連続的な浸漬や高圧洗浄は覆いません。白熱光源による周囲光は 3,000 lx まで許容されるため、受光面への直射日光や高出力ランプは、遮るか取付角度を変える条件です。感度調整は拡散反射形ではつまみ、他の形式ではプッシュボタンで、これは試運転時ではなく段取り替えのときに設定を変える必要がある場合に効きます。

限界と確認事項

拡散反射形の検知距離は、反射率 90 % の白い半つやの対象に対して示されています。暗い、粗い、または傾いた対象は返す光が少なく、使える距離は公表値より短くなるため、実務の設定は余裕を残すべきです。反対方向の誤差はつやのある対象で、ある角度からは意図したスイッチ点の外で検知されるほど光を返すことがあります。

同梱の資料の機種別の図には、距離表にも要約表にもない拡散反射形の変種が 2 つ現れるため、その入手可否と全仕様は未確定です。図を見た買い手がそれらを位置づけられなくなるため、このページでは省かずに、その旨を添えて名を挙げています。

スポット径は、それぞれを測定した使用距離とともに示されており、その距離は機種間で異なります。数値は直接比較できません。300 mm で測った小さなスポットと 50 mm で測ったより大きなスポットは、ビームがどれだけ細く集まるかについて別のことを述べています。

最後に資料は、出力動作を現場で変更できるのか、機体の注文時に固定されるのかを述べていません。同じセンサを開いた配置と閉じた配置の両方で使うラインでは、試運転時ではなく注文前に確認する価値があります。