センサ/電子機器

エリアセンサやセーフティライトカーテンとは/長距離で使用する場合の光軸合わせ

2020年11月11日

 

今回は「エリアセンサやセーフティライトカーテンとは」についての記事です。

機械装置では使用頻度の高いセンサでしょう。今回は、私が取付け/調整するときに気をつけていることを交えて解説します。

 

エリアセンサやセーフティライトカーテンとは

エリアセンサとは

エリアセンサとは長方形のセンサで、広範囲のエリアを光の検出で監視するセンサです。(イメージとしては光電センサが沢山並んでいるユニット)

光電センサやレーザーセンサのようにポイントで検出するタイプと違い、エリアで監視し一部分でも遮ると検出します。

 

引用抜粋:オムロン エリアセンサ F3W-Eカタログ

 

ただし、「エリアで監視し一部分でも遮ると検出する」と言っても実は「抜け」があり、検出しない範囲があります。

それは、投光部分と受光部分には「間隔」があるので、その間隔が抜けとなり小さいものは検出しないことがあります。

 

セーフティライトカーテンの外観

 

一般的にエリアで検出するセンサを、総称してエリアセンサと呼びますが安全規格に適合しているか?していないか?によって種類や用途が変わってきます。

 

センサの呼び名はメーカーによっても違うのですが、私は下記のように「言い分け」しています。

  • 安全規格に合格していないタイプは「エリアセンサ」・・・モノの検出に使用し、安全上の検出には保証がない。遮ったら動いたり、停止したりどちらでも使用可能。
  • 安全規格に合格しているタイプは「ライトカーテン」・・・安全上の制御で、遮ったら停止するシステムに使用。機械装置の外装部分(外側のカバー)の一部に使用されることが多い。

 

セーフティライトカーテンとは

セーフティライトカーテン(通称ライトカーテン)とは「人」「機械」の安全のために使用するセンサです。

広範囲のエリアを監視し、光が遮られたら「制御出力OFF」となり、機械装置が停止するシステムに使用します。

エリアセンサと違い、安全規格に適合した機能も多いセンサなので価格も高価になります。

 

++クリック表示 ライトカーテンとエリアセンサの違いについて++

引用抜粋:オムロン 制御機器 よくあるご質問(FAQ) ライトカーテンとエリアセンサの違いについて教えてください。

ライトカーテンは制御出力(OSSD)がOFFを保持しますが、エリアセンサの出力は必ずしもOFFにはなりません。よって、安全用途でご使用いただいた場合、ONを保持したままとなり、作業者の侵入を検出できず装置が稼動した状態となり危険となります。

ライトカーテンは国際規格IEC61496-1/2(センサ一般安全規格)に基づき設計、評価され第三者の認定機関により安全用の機器として認定を得ているものです。エリアセンサは第三者の認定機関により認定を得ていません。
安全規格のグローバル化とJIS規格への整合が進み、厚生労働省からも機械の安全基準の指針が通達されました。(2001年6月)

 

++クリック表示 OSSDとは++

引用抜粋:キーエンス 安全機器の機能

Output Signal Switching Deviceの略。安全機器の制御出力に相当し、機械の制御システムに接続して使用します。安全機器が自己診断によって故障を検出すると、OSSDはOFF状態になります。安全カテゴリ3もしくは4の制御回路を構築する場合、2重化の目的で2つのOSSDを使用します。

 

注意したいこと

私が感じている注意点があるのですが、、、、

セーフティライトカーテンを装着していれば必ず安全と言うわけではないと考えています。

それは、センサの「応答時間」と可動部が停止するために要する「停止時間」があるので、セーフティライトカーテンを遮った瞬間に全てが「停止」するわけではないと言うことでなのです。

ですから、特に可動部は早急に停止するような構造/制御であることはもちろん、セーフティライトカーテンの取付位置もなるべく可動部から距離をとった位置に装着したほうがよいと考えています。

 

個人的には、安全扉のように物理的にアクセスしようがない構造が一番安全だと思っています。

 

光軸合わせ

エリアセンサやセーフティライトカーテンには光軸合わせが必要です。

光軸合わせは取付け具合によっては、なかなうまく合わないことがありますので調整ポイントを示しておきます。

 

光軸を合わせるポイントは下記のとおりです。

  • 高さ・・・受信部分と投光部分の位置
  • 距離・・・検出距離
  • 角度・・・センサ中心の回転方向とセンサ本体の倒れ

取付位置は設計段階で決定していると思いますので、距離が問題になることは無いと思いますが、他のポイントはしっかり押さえておかないと中々光軸が合わないかもしれません。

特に、距離が長距離の場合は「少しのズレ」が最終的には「大きな光軸のズレ」となるので調整が難しくなります。

とは言いつつも、最近のライトカーテンは容易に光軸合わせができるように構造の改善されているので、それほど難しい作業ではないでしょう。

 

光軸のズレイメージ図

光軸のイメージ

センサが高さ方向でズレている場合の光軸のズレ

 

長距離の取付けは要注意

前述でも触れましたが、エリアセンサやセーフティライトカーテンを長距離で使用する場合は光軸合わせが難しくなります。

 

事例

私が実際におこなった事例ですと、、

  • 20mの長距離に複数のライトカーテンを水平取付けで使用
  • ライトカーテンの光軸距離は10m
  • 取付ブラケットは現合取付

この様な状況で施工しました。

 

長距離の設置

 

この様な状況はかなり特殊だと思いますが、、、今回のポイントは「取付ブラケットの取付け精度」となります。

 

取付ブラケットは現合取付なので、まずは全てを仮組した状態で下記の2点を実施しました。

  • ライトカーテンの高さを「オートレベル」で測定し全てを「同一レベル」としました。
  • 取付けブラケットの角度については、水平器で確定させました。(最終調整はライトカーテン側のブラケットで角度調整可能)

このような方法で取付ブラケットの位置を測定し確定した後に、現合加工による取り付けを行いました。

 

結果

電源投入後に光軸合わせを行ったところ「少々の時間を要した」が割とスムーズにできました。

 

もし、今回の施工がオートレベルを使用せずに、例えばFL(フロアレベル)からの寸法や、どこかの構造物からの寸法で複数あるライトカーテンを取付けていたら、、、、、

「光軸は合わなかった」可能性がありました。

 

FLや何かの構造物が「水平」で「同一高さ」である保証はどこにもないからです。

これが現合取付の難しさで、なおかつ今回のように光軸を合わせるような場合には注意したいことです。

 

まとめ

今回はエリアセンサやセーフティライトカーテンについてまとめてみました。何気なく取付けると、電源投入後になかなか光軸が合わないことあるので、光軸合わせを意識した取付けと施工をしましょう。

 

以上です。

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