接触センサ｜物理的な接触・押下・到達を検知し、電気信号に変換する

接触センサ

接触センサは、物体との物理的な接触・押下・到達を検知し、電気信号に変換する検出素子である。代表例はリミットスイッチやマイクロスイッチ、導電膜や導電ゴムを用いたメンブレン型、圧電フィルムやFSR（Force Sensitive Resistor）などがある。非接触の近接検出に対し、接触センサは確実な機械的トリガと高い誤動作耐性を持つ一方、摩耗や寿命、取付誤差の影響を受けやすいという設計上の特性を持つ。

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接触センサ

定義と位置づけ

接触センサは、対象が規定位置に到達した事実や押圧力の有無を「接点の開閉」または「抵抗・電圧の変化」として取り出す。搬送装置の終端検出、ドアやフタの閉位置確認、押しボタン入力やロボットの触覚検出など現場用途が広い。近接・距離などの非接触系（例：距離センサ）と補完関係にあり、確実な有接点判定が求められる安全・品質クリティカルな局面で採用される。

動作原理と分類

接触センサは、機械式接点型と可変抵抗・圧電などの連続量型に大別できる。前者はカムやアクチュエータで接点（NO/NC）を切り替え、後者は押圧に応じて抵抗や電荷が変化する。密閉構造やレバー形状の工夫により、微小力から高ストロークまで用途が拡張される。

機械式：リミットスイッチ、マイクロスイッチ。クリック感、ヒステリシスを持ち、明確なスナップ動作を示す。
抵抗変化：FSR、導電ゴム、抵抗膜。力や面圧を相対値として取得できる。
圧電型：PVDF等のフィルムで衝撃・振動を電荷として検出する（静的保持は不得手）。
メンブレン：薄膜スイッチ。薄型・軽量で家電やHMIに広く使われる（タッチセンサと併用されることもある）。

主要仕様と選定ポイント

接触センサの選定では、電気仕様・機械仕様・環境・保全性を整合させる。接点容量やサージ対策は負荷特性とセットで決め、機械側は動作力、プリトラベル、オーバートラベル、リピート性を重視する。防塵防水のIP等級、耐油・耐薬品性、ケーブル屈曲寿命も評価対象である。

電気：定格電圧/電流、接点形式（NO/NC/SPDT）、接点抵抗、応答時間。
機械：作動力、作動位置、差動（ヒステリシス）、機械的/電気的寿命。
環境：IP等級、使用温度、振動・衝撃、雰囲気（油・粉塵）。
実装：取付方式、アクチュエータ形状、ケーブル引き出し、コネクタ化。

回路設計とノイズ対策

接触センサの回路では、チャタリング除去と接点保護が要諦である。マイコン入力にはプルアップ/プルダウンとRCによるデバウンス、またはシュミットトリガ入力を用いる。誘導性負荷にはダイオードやスナバで逆起電力を抑え、長尺配線やノイズ源近傍ではツイストペア、シールド、適切なグラウンドでESD・サージ耐性を高める。

デバウンス：RC＋ソフト処理（タイムウィンドウ、状態遷移の確定）を併用する。
接点保護：ダイオード、RCスナバ、バリスタでアーク・エロージョンを低減。
I/O設計：過電流保護、ヒステリシス閾値、フェイルセーフ（異常時デフォルト）を決める。

機械実装と保全

接触センサは取付剛性と位置再現性が精度・寿命を左右する。カム面の面粗さ、当て代、逃がし寸法、オーバートラベルの設計が必須である。ケーブルは曲げ半径を守り、ストレインリリーフと配索で断線を防ぐ。定期点検では接点抵抗・動作位置のドリフトを測り、予防交換を計画する。

整備：アクチュエータの摩耗、緩み、腐食、シール劣化の有無を点検。
冗長：重要部分は2系統化や相互監視で単一故障に備える。
ログ：異常発報の履歴と環境条件を相関管理し再発を抑止する。

規格・安全

接触センサのうちスイッチ機器は「IEC 60947-5-1」や対応JISの適合を確認する。安全関連ではISO 13849-1に基づきPLを評価し、E-Stopやインターロック用途ではカテゴリ設計と診断カバレッジを確保する。機械指令や電気用品安全法にかかる場合は対象範囲・表示・試験条件を事前に精査する。

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