M12 誘導形近接スイッチ

誘導形近接スイッチは、金属の部品を触れずに検出します。検出面のコイルが交番磁界をつくり、金属の対象物がその磁界に入るとエネルギーを吸収し、コイルの発振を保つ回路がその変化を捉えて出力を動作させます。動くものがなく摩耗もないため、数か月ごとに機械式リミットスイッチを交換するような機械で、行程端の検出、数え上げ、位置検出に使われます。

このページのスイッチは、ニッケルめっき真鍮の筐体に ABS の検出面を備えた M12 のねじ込み本体です。検出距離は 2 つ用意され、金属に面一で取り付けられるシールド形が 2 mm、周囲から離して置く非シールド形が 4 mm です。出力形式は NPN、PNP、2 線式 DC、2 線式 AC の 4 つで、動作は常開、常閉、または切替えです。

シールは IP65、動作温度範囲は -25〜+65℃ です。DC 版は 6〜36 V で動作するため、1 つの品番が 12 V と 24 V の制御システムをカバーし、AC 版は 36〜250 V で動作します。

誘導形近接スイッチの仕組み

検出面には、発振器の一部をなすコイルがあり、出力のスイッチング速度よりずっと高い周波数で動作しています。金属の対象物が磁界に入ると、その中に渦電流が誘起されて回路からエネルギーを引き出します。発振の振幅が下がると、検出回路がその変化を捉えて出力を動作させます。スイッチ点は対象物が吸収するエネルギーの量で決まるため、距離と同じくらい対象物の材質が重要になります。

スイッチの取付位置を決める 2 つの値が、定格検出距離と設定距離です。定格距離は、決められた寸法の標準的な鉄の対象物に対して実験室の配置で測定されます。設定距離は、実際にスイッチを位置決めできる範囲で、必ずより小さくなります。周囲の金属、電源電圧、温度がすべて動作点をずらすためです。このスイッチの資料が定格距離の 85 % での取付を勧めているのは、そのためです。

シールド形と非シールド形は、磁界の向かう先が異なります。シールド形はコイルの周囲に金属リングを持ち、磁界を検出面の前方に集中させるため、周囲の金属に減衰されずに金属面へ埋め込めますが、その代わりに距離を失います。非シールド形にはそのリングがないため、磁界が広がってより遠くまで届きますが、検出面の隣に金属面があると磁界が減衰し、スイッチが動作し続けます。

スイッチの選定

まず取付方法を決めます。金属製ブラケットのめねじ穴に検出面を面一で入れる場合は、シールド形が適します。周囲の金属から離して置ける位置なら、非シールド形を使って長い距離を得られます。この選択は通常、好みではなく機械の設計で決まります。

次に、出力を制御回路に合わせます。NPN は PLC やコントローラのシンク入力に、PNP はソース入力に適します。2 線式 DC は、既存の配線に導体が 2 本しかない場合の形式です。2 線式 AC は既存の AC 制御回路向けで、その応答周波数 25 Hz は留意すべき限界です。速い数え上げの用途では追いつきませんが、DC 版は 0.5 kHz でスイッチします。

続いて負荷電流を確認します。出力電流は形式により、2 線式 DC の 200 mA から AC 版の 400 mA まで異なり、その値に近い負荷は想定せずに確認すべきです。

最後に機械上で位置を決めます。スイッチが実際に動作する距離は、対象物の材質、周囲の金属、電源によって変わるため、有効な進め方は、定格距離の割合で取り付けてから機械を組み立てた状態で調整することであり、実験台で公称値を決めることではありません。

限界と確認事項

誘導形のスイッチは金属にだけ反応します。プラスチック、ガラス、セラミック、木の部品は磁界を通過するだけで検出されず、非金属の対象物には静電容量式またはフォトセンサが必要です。対象物が金属でもカバーの奥にある場合、カバー越しの検出は全体の隙間が検出距離の内側にある間だけ働きます。

公表された検出距離は、実働時の距離ではありません。資料は、ステンレス鋼は定格値の約 0.8 倍、真鍮は約 0.4 倍で動作するとし、定格の 85 % で取り付けることも勧めています。この 2 つの効果は掛け合わさるため、4 mm のスイッチに真鍮の対象物を組み合わせると、4 mm ではなく 1.4 mm に近い値で動作します。カタログの値だけから取付位置を決めることが、実験台では動いたスイッチが機械上で動作しない通常の理由です。

資料には不完全な項目が 2 つあります。機種表は 3 線式 AC 形の行を挙げていますが、そのコードは 2 線式 AC のコードを繰り返しています。そのためこの形式は、省くのではなく、食い違いを明示してこのページに名を挙げています。また検出への温度の影響は、考慮する範囲によって公差の異なる 2 つの値が挙げられています。どちらも、一方を選ぶのではなく、与えられたまま公開しています。

資料はまた、取付ブラケットが付属しないと述べているため、ブラケットは機械の製作者が用意する必要があります。強い磁界の中では、標準のケーブルではなくシールドケーブルが勧められています。