知って得する、コストダウンにまつわる、嘘のような本当の話
接触式センサ？
非接触式センサ？
用途（基本機能）に応じて使い分けることが大切です。
スイッチも人間と同じように、長所、短所、個性があります。
特に「接触式センサ、非接触式センサ、どちらを選ぶか？」の選択は大変重要です。
分水嶺ともいえる選択で、ここを間違ってしまうと、どんな機種を選んでも、安定した検出ができない、不必要な仲介機構によるコストアップを招いてしまいます。
- 非接触式センサは、
「物があるか？ないか？」
「通過したか？しないか？」の存在検知にはたいへん便利です。
- 接触式センサは、信頼性が高く、精度を求められる位置検知が得意です。
カタログに書かれた用途例を信じて、スイッチを選んでしまったばかりにトラブルに悩まされているユーザーの方が数多くいらっしゃいます。
スイッチの基本機能を理解したうえで、機種を選択する事が大変重要です。
近接センサ、光センサ、リミットスイッチが
「存在検知センサ」であることをご存じでしたか？
「あるか？ないか？」
「個数のカウント」
「通過したか？しないか？」といった、物の存在検知の用途で、数多くのセンサ、スイッチが機械装置や設備に使われています。
これらのスイッチを、日本電気制御機器工業会では、存在検知センサと分類しています。
高精度、高効率、低コスト化、機械や設備が高度化しつづける現代、存在検知センサでは、そんなニーズに適応しきれないケースが増えています。
スイッチ、スイッチが、機械、装置の故障、停止の原因、上位にあげられていることをよく耳にしますが、スイッチ自体に問題があるのではなく、選び方・使い方に原因があることは、あまり知られていません。
- 精度が必要な位置検知に、精度不足な「存在検知センサ」を採用した無防備なスイッチを水や油がふりかかる悪環境に使用している。
- スイッチ周辺の、仲介可動部が故障の原因になっている。
- スイッチの取付け方法が正しくない。
などが、具体例としてあげられます。
存在検知センサで、正確な位置検知・寸法判別するのには
無理がある？
近接センサ、光センサ、リミットスイッチの多くは、動作点、繰り返し精度がカタログ上に明示されていないのは、なぜでしょうか？
- 検出体の材質（鉄、非鉄、プラスチック）
- 検出体の表面状態（色、透明度、反射率）
- 形状（大きさ、厚さ、形）
- 周囲の環境（明るさ、磁界など）
近接、光センサは検出体や外部環境の変化によって、動作距離や精度が変わってしまう事がその理由です。常に現場でのチューニングが必要なわけです。
また、接触式でもリミットスイッチの場合は、スナップアクション機構のため高精度を出すことができません。
メトロールの精密位置決めスイッチは、製品ごとの繰返し精度（0.5〜10μｍ）動作点の位置が、あらかじめ、カタログ上に明示されています。
設計者が、外部環境や検出体の材質を考えずに、設計段階から精度に必要なスイッチの取り付け位置が簡単に決められるわけです。
「接触式センサは古い？」有接点と無接点、接触式と非接触式
スイッチにまつわる２つの話を混同していませんか？
「接触式センサなんて古いよ」
のっけから言われてしまうことがよくあります。
高電流・高電圧の時代、スパークによる接点破損トラブルが当時のスイッチは頻発したそうです。
そこで、電気屋さんが、接点のない非接触式センサを開発した、スイッチの歴史があります。
- 接触式センサ ＝マイクロ・リミットスイッチ ＝有接点 ＝古い、トラブル（マイナスイメージ）
- 非接触式センサ ＝近接・光・超音波 ＝無接点 ＝新しい（プラスのイメージ）
という図式が固定概念として広がってしまったようです。
メトロールは、接触式近接センサとでもいうべき、接触式無接点スイッチを新開発しました。
有接点も無接点どちらでも、内部構造を気にせずに、接触式センサを用途に合わせて選べる時代がきたのです。
電子とメカ、精度が高いスイッチはどちらだと思いますか？
「圧電素子が中に入っているんだろ？」
繰返し精度のデモンストレーションを展示会でやっていると、T大学の精密工学の教授に言われてしまいました。
メトロールの精密位置決めスイッチの繰返し精度は0.0005mm。
「メカニカルタイプでも、繰返し精度は高いのですよ」
といっても、なかなか信じてもらえません。
半導体は高性能 機械よりも電子の方が高性能ということなのでしょうか？
半導体を使ったスイッチでは、動作するまでの距離と復帰するまでの距離の差の絶対値、応差が必ず発生します。
このことは、ＯＮとＯＦＦの間でチャタリングを防ぐメリットがある反面、応差距離間は不感帯ですから、連続測定の場合、応差距離以内のものを測ることができないデメリットもあるわけです。
温度特性、応差も含め、総合的に見ると、メカニカルの精密位置決めスイッチのほうが、極めて高精度な安定出力がローコストにできるのです。
無接点スイッチは永遠の寿命？
接点スイッチの寿命は本当に短いのか？
スイッチの製品寿命とは、接点寿命と軸受けなどの機械的寿命があげられます。
まず接点寿命について言えば、スパークがトラブルの原因です。
とくに、100vの電圧下では、スパークが発生し、接点寿命を短くします。
PLCが使われるようになった現在では、低電流、低電圧が主流になりました。
メトロールの精密位置決めスイッチは低電流、低電圧専用スイッチです。ＤＣ24Ｖ20ｍＡ以下で使われれば、接点タイプでも1000万回以上の接点寿命（精度0.001mmレベル）が得られます。
それでも接点寿命が心配な方には、無接点タイプの接触式センサが用意されています。
また、スプリングや軸受けなどの機械的寿命については、使用条件により多少差が出ますが1000万回以上の耐久性が得られます。
「非接触式センサしか使わないから」
という技術者の方が時々いらっしゃいます。
非接触式センサは無接点だから、
・接点不良がない
・チャタリングが起きない
・寿命が長い
・接点トラブルが起きない、のは確かですが、
現実には、過電流などでは、素子が破壊されるので、製品寿命が半永久的なわけではありません。
条件によっては、どちらが長寿命とはいえません。
仲介可動部をなくせ！
部品点数削減による、機械の小形化、コストダウンが実現する
「500円のマイクロスイッチより、
2000円のスイッチを採用するほうが、 コストダウンができる！」
と言ったら信じていただけるでしょうか？
イニシャルコストを気にする、購買セクションの方には怒られてしまいそうですね。
実は、スイッチのコストは、本体の購入費用だけでなく、スイッチシステムをトータルで判断する必要があります。
特にスイッチと検出体との間に、仲介可動部を必要とする場合は要注意です。
仲介可動部の設計費用、部品加工、組立て、調整費用、スペースなど、スイッチ本体以外に思わぬコストがかかり、「トータルコストが高くなっている」ことにさえ、気がつかない場合があります。
分業化が進みすぎた問題点です。
メトロールの精密位置決めスイッチは、ユーザーの機械や装置に合わせ、スイッチ先端の測定子などをカスタムメイドするサービスを行っています。
仲介可動部などの治具を使うことなく、検出する機構を採用し、大幅なコストダウン、機械の小形化に成功しているユーザーがすでにいらっしゃいます。
機内調整の苦労を解放した、短時間「スイッチ外段取り法」
とは？
トヨタ自動車の製造ラインで、プレス型を短時間で交換することで生産効率をアップすることに成功した、
「プレス型外段取り法」は有名です。
そんな、解決方法がスイッチにもあります。従来のスイッチは、機上で動作点の調整を現物あわせしなければならず、手間がかかり熟練を要しました。
また、ロット変更による段取り替え、故障修理など、時間がかかるので機械稼働率が落ち、生産性が低下します。
メトロールの精密位置決めスイッチは、信号がスイッチ本体から一定の位置で出力されます。
従って、機外でスイッチにフランジ、ブラケットなどを、あらかじめ取り付け基準面から動作点まで、設計で指示された寸法にセット。
機内での調整をしないですませるか、最小限にとどめることができます。
最新の自動車製造ラインで、
近接センサを接触式センサに切り替えた理由とは？
有名な自動車メーカーの製造ラインではそれまで、近接センサを採用していました。
ところが…
- 検出距離を取ろうとすると径が大きくなり、スペースを取ってしまう。
- 動作点をスイッチに近づけないと（80％以下）繰返し精度があがらない。
- 動作点を近づけると、少しでもオーバーランをした時、スイッチを壊してしまう。
皆さんにもこんな経験がおありではないでしょうか。
非接触式センサで、精度が高い、安定した位置検知をしようとするとこのような悪循環に陥ってしまうことがあります。
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