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光電センサ 使いこなし術

ホワイトペーパー

時短・省力・安定検出のために

光電センサを使用する上でのテクニックやメンテナンスについて解説しています。
これから使用する方やすでに使用している方にもおすすめの一冊です。

このカタログについて

ドキュメント名 光電センサ 使いこなし術
ドキュメント種別 ホワイトペーパー
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取り扱い企業 オプテックス・エフエー株式会社 (この企業の取り扱いカタログ一覧)

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このカタログの内容

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時短・省力・安定検出のための 光電センサ 使いこなし術 オプテックス・エフエー株式会社
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当資料は、最適な機種選定のためのヒント、センサの実力をもれなく 発揮するテクニック、取付に時間を取られないためのコツなどなど、 光電センサをフルにご活用いただくためのポイントをまとめました! 設備保守や工程改善の検討時に参考にしていただければ幸いです。 ケンチくん 目 次 光電センサの検出方式 選定のヒント これを知っていたら悩まない!選定の効率アップにお役立てください。 ●穴越し検出をするなら透過型 ! ●箱などを検出する同期用センサならBGS ! ●センサを隣接させるならファイバセンサ ! ●床/壁面のそばで検出するならレーザセンサ ! ●穴あき・凹凸ワークなら大きいスポットで検出 ! ●見た目に違いがないワークの判別なら蛍光検出センサ ! 取付時のコツ 取り付けひとつで大きく変わります!予備知識として是非ご一読ください! ●透過型/回帰反射型の感度はMax.に! ●BGS/反射型センサは取付方向に注意 ●光軸調整テクニック ●ケーブルを長持ちさせるために 安定検出テクニック 安定しない時は何か理由があるはず...こんなテクニックで乗りこえられるかもしれません。 ●反射型なら再確認 ! 背景はテクニック ●黒色ワークを検出するテクニック ●透明体検出センサのテクニック 1
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光電センサの検出方式 当資料では、検出方式ごとの特長をふまえて解説しています。 検出方式がわからなくなったらこのページを参照して 思い出してくださいね! 種 類 検出方法 特 長 投光器 受光器 投光器と受光器をセットで使用。投/受光間 透過型 を遮ることでON/OFFする。 光量が強いため粉塵の影響をうけにくい。 検出物体 センサ 反 射 センサ本体と反射ミラーをセットで使用。 回帰反射型 ミ センサ・ミラー間を遮ることでON/OFFする。ラ ー 透過型に比べ配線工数が半分ですむ。 検出物体 センサ 投光部の光が検出物体にあたり、受光部に 拡散反射型 戻ってくることでON/OFFする。 投受光一体のため省スペースで設置可能。 検出物体 センサ 開口角を広げているため、わずかな受光量 広角反射型 でもON/OFF可能。 透明体、すき間のあるワーク検出に最適。 セ 検出物体 ン サ センサ の BGS型 受光部にPSDやC-MOSを使用しているた検 (距離設定型) め、任意の設定距離でON/OFF可能。 出 検出物体 検出物体の色、材質の影響に強い。 方 式 センサ 反 射 応差を小さくすることで、受光量がほとんど 透明体検出型 ミラ 変化しない検出物体でも使用可能。 ー 透明フィルム、ガラスの検出に最適。 透明体 芯鞘界面で完全反射 光ファイバは、中心のコアと屈折率の異な ファイバ型 光線の入射 るクラッドから構成されています。 (ファイバユニット) 光は、ファイバ内で全反射を繰り返しながら 鞘材(Clad) 芯材(Core) 進みます。 (低屈折率) (高屈折率) 仕様に応じたアンプとファイバをセットで使 ファイバ型 アンプユニット ファイバ 用。省スペースで設置可能。 (アンプユニット) ユニット ヘッドにより、色/段差判別、液面検出も 可能。 センサ 蛍光成分を有する検出物体を検出し、 蛍光検出センサ ON/OFFする。 ワークの振れ、色の影響を受けない。 検出物体 2
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選定のヒント 穴越し検出をするなら透過型! 課 題 穴越しに物体を検出するケースは多いと思いますが、センサや距離に合わせて穴を開けるのがけっこう手間ですよね。 そういうときは、透過型のセンサを選びましょう。 透過型のセンサなら光に広がりがあっても、有効光軸はレンズ径と同じなので、距離によっ て穴の大きさを変える必要はありません。 最低限、レンズと同じ大きさの穴径であればOKです。 (光軸ズレを考慮すると、穴径はレンズ径より多少大きくすることをおすすめします。) コレで解 回帰反射型センサの場合 透過型センサの場合 距離が離れるほど有効光軸が大きくなる 距離が離れても穴径は同じで良い センサ 投光器 受光器 反射ミラー 穴を開ける工数を削減! 推奨機種 レーザセンサなら Z3T-2500N さらに小さくできるよ! ZT-L300N など (レーザ) 3 決!
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選定のヒント 箱などを検出する同期用センサならBGS! 画像センサなどで箱型ワークを検査する場合、同期用センサに透過 課 題 型を選定するとワークが傾いたときに画像センサの視野がズレてし まうことがあります。 こういう時は、BGS型(距離設定型)のセンサでワークの「端」ではなく手前の「角」を検出す ると、視野がズレにくくなります。 またスポットサイズが小さいレーザタイプのセンサを使用すれば、視野の で ズレをより少なくすることができ、オススメです。 コレ 解 透過型センサの場合 レーザBGSセンサ 傾くと 傾いても 透過型 透過型 視野が BGS 視野が センサ センサ ズレる センサ ズレない ズレ 2018.11 2018.1 21 018.11 ワーク移動方向 カメラ カメラ カメラ 推奨機種 レーザBGSセンサで BGS-HDL25T2 “角”を検出するべし! BGS-ZL30N など 4 決!
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選定のヒント センサを隣接させるならファイバセンサ! 複数台の光電センサを隣り合うように並べて使用する場合、隣の 課 題 センサからの光が入光してしまい、正しく検出できないことがあり ます。 こういう場合は、ファイバセンサを連結し、ファイバユニットを並べて検出しましょう。 ファイバセンサを連結すると、個々のセンサが検出タイミングをずらして検 レで解 出する干渉防止機能が働くので、ファイバユニットを密着して複数台取り付 コ けても相互干渉は発生しません。 アンプ内蔵センサの場合 ファイバセンサの場合 1から順番に投受光 1 2 3 1 2 3 4 16 透過型 センサ 投光 透過型 ファイバ 投光 ワーク 入光 してしまう! 受光 受光 1 2 3 4 16 1 2 3 同時に投受光するのではなく、センサ”1”→”2”→”3”と センサ“3”の光が遮られても、 順番に投受光するので、隣のファイバに光が センサ“2”の光が入光してしまい、検出できない。 入光しても検出タイミングではないので誤動作しない。 こういう時のための 推奨機種 干渉防止機能だね! D3RF-TMN 最大16台まで連結して D3RF-TSN など 干渉を防止できるよ! 5 決!
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選定のヒント 床 /壁面のそばで検出するならレーザセンサ! 課 題 床面や壁面のそばで検出する際、床面や壁面に光が反射して回り込んでしまい、誤動作してしまうことがあります。 こういう場合は、スポットサイズが小さいレーザタイプのセンサを使用すれば光があまり広 がらず、回り込みの影響が小さくなるので、誤動作を抑制することができます。 コレで解 LED光源のセンサの場合 レーザセンサの場合 ワーク ON! ON ワーク しない 投光器 受光器 投光器 受光器 床面や壁面 床面や壁面 光が広がっているので床面から光が反射し、 光が広がらないので床面から光が反射しない。 ワークで遮っても受光器に光が届いてしまう。 床や壁面を黒に変える、 推奨機種 センサを面から離すのも Z-Lシリーズ 対策になるよ! DSシリーズ 6 決!
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選定のヒント 穴あき・凹凸ワークなら大きいスポットで検出! 課 題 缶のプルトップ面や卵パック、穴あきの基板など、凹凸や穴・すき間のあるワークを検出する場合は検出が不安定になりますよね。 こうしたワークを反射型のセンサで検出する場合は、なるべくスポットサイズの大きい センサを選びましょう。 スポットサイズが大きいほどワークの穴や細かい凹凸の影響を受けなくなるので、安定 した検出が行えます。 コレで解 コレで解 穴あき基板の検出 卵パックの検出 2本の幅広 受光部が2つ スポットで検出! ある3眼式なら スポット径:5×50mm 傾きに (距離120mmにて) 特に強い! MultiLineシリーズ MultiPacシリーズ スポットサイズは 推奨機種 カタログやホームページの MultiLine/ 特性データで確認しよう! MultiPacシリーズ、 広角反射型センサ など 7 決! 決!
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選定のヒント 見た目に違いがないワークの判別なら蛍光検出センサ! 白い容器に白いラベルが貼ってあるかどうかの検査など、見た目で 課 題 あまり違いがないワークを判別する場合、一般的な光電センサでは 判別が難しいですよね。 こういう場合は、蛍光検出センサで蛍光成分の有無により検出できる場合が多いので、 ぜひ試してみてください。 コレで解 コレで解 白い容器の白いラベルの有無判別 ベアリングのグリス塗布確認 推奨機種 蛍光検出センサは、目には 見えない蛍光体に紫外光を LUTシリーズ 照射し、蛍光物質を可視光 領域で明るく光らせること で検出するセンサです。 投光部 受光部 蛍光検出センサ 紫外光 蛍光検出センサ 可視光 U(V紫外光) I(R赤外光) 0 300 400 500 600 700 800 nm 紫外光 可視光 蛍光物質、あるいは蛍光マーク 8 決! 決!
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豆知識 覚えておくと便利な豆知識をご紹介 「ファイバセンサのスポットサイズは実は ...」 センサからワークまでの距離とスポットサイズは、ほぼ等しくなっています。 ※狭視界タイプやレンズの付いたファイバユニットは除く a≒b a b 反射型ファイバユニットで検出を行う際は、スポット光がワークのサイ ズより小さくなるように検出距離を調整することで、より多くの光が受光 でき、安定した検出ができます。 ※明るい背景がある場合は、受光量が飽和しないように検出距離を調整 してください。 9
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取付時のコツ 透過型 /回帰反射型の感度はMax.に! 課 題 透過型や回帰反射型のセンサは、少し光軸がずれるだけで不安定になることがあります。 取付時に感度をMax.にすることで、光軸ズレや汚れの影響を受けにくくなります。 ただし、薄い紙1枚の検出などで光が物体を透過してしまう場合や、壁や床面に光が反射 し回り込んで受光してしまう場合には感度を下げて検出してください。 コレで解 感度 Max. 汚れ対策にはレンズの掃除も 大切です! おすすめの溶剤はヘキサン! エタノールなどの高濃度の有 ヘキサン 機溶剤は避けてくださいね ! 10 決!
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取付時のコツ BGS/反射型センサは取付方向に注意 BGSや反射型のセンサは、ワークと背景の色・材質の違いにより検 課 題 出するタイミングがずれることがあります。また段差を検出する際、段差のエッジ部分で返ってくる光が遮られ、 検出不可になることがあります。 そうした際は、投光軸・受光軸を結ぶ線❶と ❶ 物体と背景または段差の境界線❷が平行になるように 取り付けることで、正確な検出が可能になります。 ❷ 有無検出の場合 段差検出の場合 コレで解 コレで解 基本の 取付方向として 覚えておいてね! 11 決! 決!
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取付時のコツ 光軸調整テクニック 課 題 透過型センサを長距離で使用する際、苦労するのが光軸調整です。 回帰反射型のミラーさえあれば、調整が一気にラクになります。 受光器の前にミラーを置き、投光器を上下左右に動かして、 コレで解 赤いスポット光がミラー上に視認できる位置で投光器を固定しましょう。 あとはミラーを取り除くだけです。 推奨機種 ミラー 受光器 P45A 投光器 センサの幅に近い スリムなタイプが おすすめ! レーザ光源なら光軸調整がさらにラク! 距離を離してもスポットをくっきり確認できるよ! 反射型センサでも同じだね! 設置距離50mm時 設置距離300mm時 LED LED レーザ レーザ 12 決!
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豆知識 覚えておくと便利な豆知識をご紹介 「センサを2つの入力機器に接続する方法は ...」 画像センサ同期用とカウント用など、2つの機器に入力が必要な場合、セ ンサを2台使用することがありますが、検出タイミングが同じでOKなら、 1台のセンサで2つの入力機器に接続可能です。 1台のセンサの出力線を分岐し、2台の入力機器に接続します。 NPN出力のセンサの場合は、電圧が異なる機器(例:DC12VとDC24V) にも接続することができます。 同じ電源電圧の入力機器に出力を分岐する例 異なる電源電圧の入力機器に出力を分岐する例 センサ 入力機器① センサ 入力機器:PLC等 DC12V DC24V 入力 入力 OV OV DC12V 入力機器② 電源 入力機器:カウンタ等 DC12V DC12V 入力 入力 ダイオード OV OV 13
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取付時のコツ ケーブルを長持ちさせるために 課 題 ケーブルが断線してしまうと、センサごと交換しなければならないケースもあり、少しでも長持ちさせたいものです。 可動部に取り付ける場合などは特に断線しやすくなるので、取付時には下記のポイント にご注意ください。 ①可動範囲を考慮してケーブルの長さを最適に ②曲げ半径は可能な限り大きく確保 適切 長すぎる 短すぎる R R ③曲げ部分の結束をしない ④複数のケーブルを束ねない 曲げが加わる部分で複数のケーブルを束ねない ⑤ケーブルベア内で固定・結束しない ケーブルを ケーブルベア内でケーブルを固定・結束しない。 大切に扱って、 可動しない両末端のみならOK。 センサの 長寿命化を! 14
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安定検出テクニック 反射型なら再確認! 背景は大丈夫? 課 題 ライン上のワークを反射型センサで横から検出する際、ワークがないのに誤検出してしまうことがあります。 そういう場合は、ワークの背景に物体があることが多いです。 特に、金属などの光沢物が原因で誤検知しやすい傾向があります。 取り付けの前に、ワークの背景に何があるのかを確認し、誤検知の原因となるものを取り 除きましょう。 コレで解 背景に人が通る、物や装置がある状態 背景に何もない状態 装置 センサ センサ 装置 センサ もしどうしても背景の物体を避けられない場合は、 透過型センサやBGSセンサヘの変更を検討してね! 15 決!
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安定検出テクニック 黒色ワークを検出するテクニック 課 題 ワークが暗い色の場合、安定して検出できないことがありますよね。 そんなときは、受光量を増やすためにセンサヘッドを検出距離内で最大限に接近させる ことが有効です。もし、距離を近づけることができない場合は、投光軸に対して受光軸が 正反射角度となるようセンサヘッドを傾けて取り付けましょう。 コレで解 コレで解 ヘッドの接近 正反射取付け これでもうまく検出できない場合、BGSセンサを おすすめします! 受光量ではなく、受光する位置で有無を検出する ので安定するよ! 16 決! 決!
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安定検出テクニック 透明体検出センサのテクニック 課 題 ビンなどの円筒形の透明体を検出する場合、透明体検出センサでも誤検出することがあります。 実は、光がビンで屈折することで集光され、ミラーで反射した光があまり減衰せず受光部 に返ってしまうからです。そういうときはセンサを横向きに取り付け、投光部と受光部の位 置関係を変えましょう(※) 。ビンで集光された光は縦長になり受光部に光が返りにくくなる ため、検出しやすくなります。 ※2眼式の場合 コレで解 センサ縦向き取付け センサ横向き取付け 投光 投光 受光部 受光部 投光部 投光部 反射光 反射光 投光部と受光部の位置が垂直となり、 投光部と受光部の位置が水平となり、 レンズ効果の影響を受けてしまう レンズ効果の影響を受けにくい とくにビンに水が入っていたり ビンの集光の仕組み すると、ビンがレンズになって 上から見た図 光が減衰しないんだね。 (透明体検出タイプの検出方式は、P2を参照してね!) 集光し光量が減らない 17 決!
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豆知識 覚えておくと便利な豆知識をご紹介 応答時間と応答周波数 応答時間が1msのセンサの応答周波数は何Hzでしょうか? (1秒間に最大で何個のワークを検出できるでしょうか?) 1ms=0.001秒なので、1秒÷0.001秒=1000で、1000Hz(1000回)と 答えたくなりますが... ONするのに1ms、OFFするのにも1msかかるので、 1秒÷(0.001秒+0.001秒)=500Hzとなり、正解は500個となります。 ON/OFFチャート 1ms 1ms ON OFF 1ms 1ms 1ms 1回のON/OFF 18
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オプテックス・エフエー株式会社 〒600-8815 京都市下京区中堂寺粟田町91 京都リサーチパーク9号館 京 都 本 社 TEL 075-325-2920 FAX 075-325-2921 〒141-0031 東京都品川区西五反田4-32-1 東京日産西五反田ビル 10F 東京営業所 TEL 03-5740-7851 FAX 03-5740-7852 〒243-0432 神奈川県海老名市中央2-1-16 センチュリー八芳 4F 海老名営業所 TEL 046-292-7330 FAX 046-234-7222 〒450-0003 名古屋市中村区名駅南2-14-19 住友生命名古屋ビル6F 名古屋営業所 TEL 052-589-9240 FAX 052-589-9241 〒651-0083 神戸市中央区浜辺通5-1-14 神戸商工貿易センタービル 8F 神戸営業所 TEL 078-271-3888 FAX 078-271-3889 〒810-0001 福岡市中央区天神3-9-25 東晴天神ビルディング 8F 九州営業所 TEL 092-739-6230 FAX 092-739-6231 製品に関するお問合せは イーナ センサ カスタマー サポートセンタ 0800-170-1003 ホームページ http://www.optex-fa.jp この資料の記載内容は2018年10月現在のものです。 74724-00-002-1809