位置センシングがスマート製造を強化します。

スマート製造の概念はしばらく前から存在しています。 基本的に、その目的はプロセスをより効率化し、変化する市場ニーズに適応できるようにすることです。 これらはすべて、高い生産品質、作業者の安全性、機器の稼働時間を維持しながら達成されます。 これを達成するには、位置センシングが重要な役割を果たします。

製造工場やプロセスをよりスマートにすることで、顧客の期待にもより迅速に応えることができます。 これには、特定のニーズに合わせて、よりカスタマイズされたオーダーメイド製品の作成が含まれる可能性がありますが、そうでなければ製造が非効率的または不採算になります。 競争の激しいセクターでは、より賢明で機敏な考え方を持つことが、時代の先を行くか後れを取るかの明暗を分ける可能性があります。 しかし、実稼働レベルでスマートな方法論を実行する場合、どのようなテクノロジーが利用できるのでしょうか?

位置センシングは、特に工場の自動化を可能にする多くのスマートな製造プロセスにとって重要な要素です。 ピックアンドプレースや製品の組み立てなどの作業では、機器が正確に移動するためにその位置を非常に正確に把握する必要があります。その情報は位置センサーを使用して取得できます。 タイプに応じて、これらのセンサーは、オブジェクトの絶対位置を検出することによって直接的に、または相対変位を測定することによって間接的にオブジェクトの位置を決定します。

一般的な例の 1 つは、誘導型位置センサーです。 電磁誘導の原理に基づいたこれらの位置センサーにより、金属物体の非接触検出が可能になります。 導電性のターゲットは磁場に乱れを引き起こし、これが感知素子によって検出されます。 磁場に影響を与えるのは金属物体のみであるため、誘導位置センシングをプラスチックなどの非金属の検出に使用することはできません。 ただし、これの利点は、塵や埃の蓄積が磁場に影響を与えないため、センサーが影響を受ける可能性が低いことです。 そのため、汚れの多い産業環境での運用に最適です。

もう 1 つのタイプは光学式位置エンコーダです。 これらは通常、LED と光検出器で構成され、エンコーダが直線変位を測定するか回転変位を測定するかに応じて光ディスクまたはスケールのいずれかを備えます。 光学式エンコーダは高解像度まで実行できるため、CNC マシンなどの高精度が重要となるアプリケーションに最適です。

光の光子が光検出器によって捕捉されると、弱い電気信号が生成されます。 これは、アナログ - デジタル コンバーター (ADC) でデジタル化する前に、信号調整回路を使用して増幅する必要があります。 この信号は CPU またはマイクロコントローラーによって受信され、信号に基づいてオブジェクトの位置を計算できます。 処理ユニットは、基準マークの通過などのイベントを認識することができ、閉ループ システム内で直ちに是正措置を講じることができます。

センシング、コンディショニング、デジタル化のこれらのプロセスをゼロから行うことが重要です。 センサーの故障や不正確さは、製品の誤った製造につながり、生産性の低下や材料と時間の無駄につながる可能性があります。

エンコーダが最初に開発されるときは、既製のディスクリート コンポーネントまたは集積回路 (IC) で構成される場合があります。 また、生産量が少ない場合には、これが適切な解決策となる可能性があります。 ただし、競合他社を上回るセンサー システムの場合は、特定用途向け IC (ASIC) を選択することが望ましいです。

ASIC は、正確なアプリケーションを念頭に置いて設計および製造された単なる IC です。 この IC 設計へのオーダーメイドのアプローチにより、その役割に合わせて完全に最適化されたチップが得られ、多くの場合、パフォーマンスの向上による追加の利点として、消費電力の削減とチップ サイズの縮小が実現します。

ASIC 設計を選択すると、IP 保護も提供され、自社の IP が競合他社に利用されないことをセンサー メーカーに安心させ、一歩先を行くことができます。 また、カスタム IC の開発と設計の性質により、標準 IC よりもリバース エンジニアリングがはるかに難しくなり、別のレベルの防御が提供されます。