このページでは、
圧力スイッチについて
説明しています。
産業現場で仕事をすると、
気が付いていないだけで、
圧力スイッチを利用している
可能性は高いです。
それだけ、広く機械・設備で
使われています。
1.圧力スイッチとは
圧力スイッチとは、圧力を検知する
センサーです。
下写真は、圧力スイッチの
外観の一例です。
日本精機の圧力スイッチ：MONOTAROのHPより
世の中には、位置検出、
温度検出、金属検出など様々な
センサーがあります。
圧力スイッチは、圧力を検知する
センサーで、検知後に
電気信号に変換します。
1-1.検出対象
圧力にも色々あります。
物体に圧を加えるプレス機のように、
機械的な圧力もあります。
このページで説明する圧力スイッチは、
機械ではなく、流体の圧力を検出します。
流体とは、
水や空気(エア)、油などのことです。
空気圧制御、空気圧機器、
油圧制御、油圧機器 といった
キーワードを聞いたことは
ないですか？
これらは、空気(エア)、油の
圧を利用しています。
流体にも圧があり、
それを検知するのです。
1-2.使う目的
圧力スイッチを使う目的の1つは、
その機械、設備を使う上で、
必要な圧力が加わっているか
確認ためです。
流体にも圧力の大小があります。
水鉄砲でも、強く早く引き金を引くと
勢いよく水が飛び出します。
あれは水圧が高いからです。
水鉄砲は、勢いよく水が出ないと
使えません。
機械や設備でも、ある一定の強さの
圧がないと使えません。
その圧が、本当に加わっているのかを
圧力スイッチで検出します。
後述しますが、
検出後に電気信号に変換し、
その信号がないと、使えないということなので、
機械を停止したり、エラーを出したします。
逆に、これ以上、圧が上がると
危険な場合にも使います。
機械が故障するなど、危険なわけですから、
電気信号に変換して、機械を停止します、
1-3.色々なセンサー
この項の最後に当サイトで
紹介している色々なセンサーを
以下に紹介しておきます。
ご参考ください。
①リミットスイッチ：位置検出(接触)
→リミットスイッチとは
②マイクロスイッチ：位置検出(接触)
→リミットスイッチとは
③近接センサー：位置検出(非接触)
→近接センサーとは
④オートスイッチ：シリンダーの位置検出(非接触)
→オートスイッチとは
⑤測温抵抗体：温度検出
→測温抵抗体とは
⑥自動点滅器(EEスイッチ)：明暗検出
→自動点滅器(EEスイッチ)とは
2.圧力スイッチの動作原理(仕組み)
圧力スイッチの動作原理、仕組みは
1つではありません。
「圧力スイッチ」と呼ばれるものが、
全て同じ原理で、圧力を検出する
わけではないということです。
ダイヤフラムという金属に
圧をかけ、その歪みを利用するものタイプ、
スプリングのバネを利用するタイプなどが
あります。
ここでは、理解がしやすく
私が扱うことが多いスプリングタイプに
ついて、簡単に説明します。
圧力スイッチ内部構造の一例
上写真は、スプリングタイプの
内部構造の一例です。
分かりやすくスプリングが
あります。
青枠の管から、空気圧が
圧力スイッチのスプリングに
かかります。
空気圧がスプリングの力に
打ち勝つと、それに連動して
接点が動作する構造になっています。
（接点については
以下のページを参考にしてください。
→シーケンス回路設計の基本とは）
スプリングの力を調整することで、
検出する圧力を変えることが
できます。
圧力の調整は、メーカーにより
正規の方法で行われます。
ですので、使用者側ですることはなく、
調整された状態で納入されます。
3.圧力スイッチの使い方
前項で説明しましたが、
設定圧力になると、接点が動作します。
その接点を使って
電気回路を設計します。
例えば、モーターを駆動する機械で、
設定圧力以上になると、
モーターを停止したいとします。
モーターの操作回路に
圧力スイッチのb接点をいれておけば
制御可能です。
モーターの駆動回路については
以下のページを参考にしてください。
他には、工作機械などは、
その摺動部を潤滑油で滑りやすくして
動作させます。
乾いた状態だと、接触面が傷んで
精度が出なくなり、使えなくなります。
ですので、保護のため
油圧装置の油圧が設定値まで
上昇していることを、
圧力スイッチで確認した上で、
機械が動作するようにしています。
圧力スイッチの接点が動作していないと
エラーを出すのです。
当たり前ですが、
検出したい箇所の側に
圧力スイッチを取り付けします。
工作機械の圧力スイッチの一例
上写真は、ある工作機械に
取り付けられた圧力スイッチです。
検出したい箇所の側に取り付ける
ために、見つけずらくなりますが
内部に取り付けています。
（見えやすい所はなかった）
圧力スイッチは、電気制御(シーケンス制御)を
理解できていないと
使いこなすことはできません。
以下のページで
シーケンス制御について
初歩から説明しています。
ご参考ください。
4.コンプレッサーと圧力スイッチ
冒頭で、
あなたが、産業現場で仕事しているなら
圧力スイッチを利用していると
書きました。
それは、圧力スイッチは
コンプレッサーに
使われているからです。
下写真が
コンプレッサーの外観です。
コンプレッサーの一例：東芝のHPより
コンプレッサーは、空気を圧縮して、
圧が上がった空気を作る設備です。
圧縮空気は、産業現場の
至る所で使われています。
圧力スイッチは、
コンプレッサーにも使われています。
圧力スイッチの使い方
コンプレッサーは、
空気を圧縮して、圧縮空気をつくり、
その圧縮空気をタンクに溜めます。
写真で、タンクと書いていますが、
あそこに圧縮空気を溜めます。
圧縮空気が溜まってくると、
タンク内の圧も上がってきます。
圧力スイッチを使って、
タンク内の圧力が設定圧力に達すると
コンプレッサーの動作を止めます。
停止圧力と始動圧力
コンプレッサーに使う
圧力スイッチは、他の圧力スイッチとは
違う動作をします。
設定した圧力になると、
動作を停止しますが、その圧力を
下回ると、接点が動作して
コンプレッサーが始動するわけでは
ありません。
停止する圧力と始動する圧力には
圧力差があります。
タンクに溜まった圧縮空気を
外部に出すと、圧力は下がります。
設定圧力を下回ると
すぐに動作するようでは
タンクに溜める意味がありません。
ある程度使ってから、
再び動作して圧縮空気を
溜める動作をします。
先に写真で出した工作機械の
圧力スイッチは、用途・目的が違うので
設定圧力を下回ると
すぐに接点が動作します。
コンプレッサーに使う
圧力スイッチは差圧があります。
圧力開閉器
コンプレッサーに使う圧力スイッチは
圧力開閉器とも呼ばれることがあります。
コンプレッサーには
圧力開閉器式とアンローダー式があります。
圧力開閉器式は圧力スイッチを
使ってコンプレッサー(モーター)を
始動・停止をします。
そういった理由から、
圧力開閉器という名称を使う
メーカーもあります。
ちなみに、
アンローダー式は、常にモーターが
動作しています。
設定圧力に達すると
空運転に切り替わり、それ以上、タンクに
圧縮空気を溜めません。
5.圧力センサーと圧力スイッチ
私は仕事をしていて、
圧力スイッチと圧力センサーの
明確な違いを意識したことはありません
同じ製品を圧力センサーと呼んだり、
圧力スイッチと呼んだりしています。
調べると、圧力センサーという名称は
半導体等を使う電子部品に分類される
製品や、デジタル機器で、
よく使われています。
圧力センサーの一例：KeyenceのHPより
このページで説明した
スプリングを使った機械式の製品は
圧力スイッチと呼んだ方が
適切なのかもしれません。
6.最後に
産業現場において、
空気、水、油と
流体を使う場面は多いです。
流体をトラブルなく使うことが
できる一因は、圧力スイッチで
使用圧力を監視しているからです。
普段は、見ること・意識することは
ありませんが、
重要な役割を果たしています。
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