數值輸出有何不同？ [支援 IO-Link]氣隙感測器帶來的便利

這篇部落格文章介紹了METROL 的支援 IO-LinkLK-DPA 型號，該型號屬於氣隙感測器系列，屬於氣動式精密座椅定位確認感測器。

全球使用的IO-Link設備

近年來，全球對具備通訊功能的支援 IO-Link終端設備（例如感測器）的需求迅速增長。然而，對於不熟悉IO-Link的人來說，他們可能難以理解將感測器連接到網路的優勢及其使用方法。

本文為已在使用空氣感測器的使用者提出了一些新的使用方法，並幫助那些考慮採用間隙感測器的使用者選擇合適的產品。請不要錯過任何精彩內容。

氣隙感測器概述

在開始討論主要主題之前，這裡先概述一下 MEROL 的氣隙感測器系列氣動精密座椅感知器。

工件與10⁻⁵Pa 耐高真空之間的黏合確認

空氣感測器是利用氣壓變化來偵測間隙的感測器。
該系列包括

• 支援 IO-Link類型
• IO-Link 不相容類型

它們的基本結構和應用相同，主要用於“粘合確認”，確保工件在加工過程中放置在夾具上沒有間隙。

雖然大多數其他製造商的空氣間隙感測器精度不低於 5 μm，但 METROL 的空氣間隙感測器精度高達 ±0.5 μm 。 它們能夠精確檢測出微米級的工件「漂浮」現象。由於工件和夾具在安裝過程中會產生切屑，因此它們被用於需要精密加工的生產線上，例如汽車煞車零件和硬碟。

空氣感測器不僅用於“工件就位確認”，還有許多其他應用也利用了該感測器的高精度，例如：
・研磨機旋轉砂輪的位置偵測
・圓柱形工件內徑判斷

什麼是 IO-Link 相容氣隙感測器LK-DPA？

在這裡，我們將詳細介紹氣隙感測器系列中與支援 IO-Link的LK-DPA 型號。

利用氣壓數值輸出實現預測性維護和可追溯性

LK-DPA 的主要特點是能夠以數值資料的形式取得壓力值。

雖然傳統的模型只能根據主值提供OK/ NG判斷，但使用 LK-DPA 可以即時顯示偵測到的值並將其記錄為資料。 這也 支援預測性維護和可追溯性 （用於追蹤產品製造過程的機制）。

將數值視覺化有助於更快發現問題。

利用氣壓值數據，可以更早發現諸如氣流通道或噴嘴堵塞等缺陷，從而避免導致生產停工的問題，維持高運行率。

在汽車業等安全標準嚴格的領域，如果出現缺陷，追溯缺陷發生的時間、地點和方式如今已成為一項至關重要的功能。 LK-DPA 正好滿足了這些需求。

此外，可將具有更高重複性的間隙設定為閾值，從而提高精度和生產率。

高度通用且便利的通訊標準IO-Link已採用

LK-DPA 使用 IO-Link 作為與控制器連接的數位通訊標準。

雖然 IO-Link 是一種相對較新的通訊標準，但它已經獲得了用戶支持，原因如下：

• 多功能性，可與所有現場總線和網路集成
• 方便易用，可輕鬆連接標準感測器電纜

近年來，它已迅速被世界各地的市場所接受。

NPN 晶體管輸出型

使用 IO-Link 需要一個NPN 晶體管輸出型設備將設備連接到主機網絡，該設備與通用工業網絡兼容（PROFINET、EtherNet/IP、EtherCAT 等）。因此，即使主機網路已在使用中，也不需要額外的佈線或改造。

一個NPN 晶體管輸出型可以連接4到16個設備，只需插入線材即可自動開始資料通訊。使用者普遍認為這種便捷的連接方式非常實用。

【示範介紹】連接簡便。使用支援 IO-Link的LK-DPA。

在這裡我們將討論如何將 LK-DPA 連接到 IO-Link，並透過演示模型展示實際過程。
演示模型結構如下。

壓縮機提供的空氣
步驟 1：經過 ① 精密調節器和 ② LK-DPA，從 ③ 空氣噴嘴排出。
步驟 2：LK-DPA 偵測氣壓值，此氣壓值隨③氣嘴與千分尺之間的間隙距離而變化（實際使用中的工件）。
步驟 3：偵測到的氣壓值資料透過④ NPN 晶體管輸出型傳輸到⑤ PC 上顯示。

IO-Link 連線只需 3 個簡單步驟即可完成。

如圖2所示，只需將電纜連接到NPN 晶體管輸出型即可開始IO-Link通訊。 *
_{（*首次連接時，需要在NPN 晶體管輸出型和PC之間設定乙太網路連接。）}
連接的電腦顯示器將顯示以下資訊。 _{（OK／NG 判別使用基恩士應用程式創建的內容）}

[參考影片] 使用 LK-DPA 時，數值會在電腦螢幕上以這種方式顯示。

觀察當噴嘴與工件之間的距離（間隙）發生變化時，LK-DPA 偵測到的數值資料如何在電腦螢幕上實際顯示。空氣值的變化趨勢可以即時確認。

除了 IO-Link 之外，選擇 LK-DPA 還有哪些優點？

LK-DPA 不僅支援 IO-Link並能夠提供數值輸出，還具有以下優點。

最多可設定 8 個閾值，從而降低成本。

LK-DPA 最多可設定 8 個閾值。

與僅允許 1 到 3 個閾值的同系列產品相比，LK-DPA 可以在一個有線型中聚合多達 8 個值，從而在需要多個閾值時降低感測器採購成本。

使用 IO-Link 連接，無需擔心提高閾值帶來的額外設定或維護問題。由於 IO-Link 具有資料儲存功能，因此不存在維護或更換方面的問題。

機身緊湊，可裝入小型機器中。

LK-DPA 的機身結構緊湊，僅為 DPA 系列同類產品的三分之二，節省了空間。這也有助於其所安裝機器的小型化。

用戶應用程式範例

以下是氣隙感測器LK-DPA 的應用範例。

範例 1：多個具有不同精度要求的工件的就位確認

在這個例子中，氣隙感測器用於確認工件在切割前是否牢固地固定在夾具上。
為了提高良率，使用者希望針對不同的條件設定多個就位級別，從條件 A（需要較高的加工精度）到條件 C（一般的加工精度就足夠了）。

傳統感測器

由於傳統空氣感測器無法設定多個間隙值，因此無法區分不同的密封條件。所以，在使用通用閾值時，必須將其設定為最嚴格的條件。這導致精度要求較低的工件的加工效率仍然很低。
為了改進這一點，每次條件改變時都需要重置閾值，這給過程增加了更多步驟。

LK-DPA

另一方面，由於LK-DPA最多可設定8個閾值，因此可以根據所需的加工精度設定多個閾值。此外，也可以透過壓力值詳細確認密封程度。

設定分階段閾值可以減少加工精度要求低的工件的NG判定，從而提高整體合格率。

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例2：圓柱形工件內徑判斷

在這個例子中，LK-DPA 用於圓柱形工件的內徑判斷。
從圓柱形工件內部的噴嘴噴出空氣，利用其壓力值來判斷內徑是否已加工成指定尺寸。

傳統感測器

傳統的空氣間隙感測器只能提供 + NG、 OK和NG的判斷，而無法闡明導致OK/ NG判斷的過程。

LK-DPA

由於 LK-DPA 具有數值輸出，因此也可以監測氣壓的變化趨勢。
利用這些數據，可以估算出加工缺陷的原因。
例如，

・後期加工的工件氣壓越來越高，最後達到不合格（NG）判定標準。
→ 加工缺陷的可能原因是什麼？ ：刀具磨損

・雖然氣壓值穩定，但在加工某個工件後氣壓值突然飆升，導致判定為不合格（NG）。
→ 加工缺陷的可能原因是什麼？ ：刀具變形或斷裂

此外，對記錄值的分析可以檢測出機器故障，防患於未然，從而避免加工缺陷的發生，這主要有助於：
・維持運作率和生產力
・減少時間和材料成本的損失

此外，氣隙感測器LK-DPA 也被廣泛應用於各個行業，例如用於監測 POC（概念驗證測試）設備中的間隙變化量。

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