エアパージ機能
静電気へのアプローチテキスト 6 エ ア パ ー ジ 編
Ｖｏｌ．
供給エアの作り方
■概要
ここではSJシリーズのエアパージ機能を使用するためのエアの作り方とその条件について説明いたしま
す。
■供給エアの作り方
コンプレッサ
SJシリーズに供給するエアは、通常コンプレッサを用いて作ります。
コンプレッサとは空気を圧縮（ｃｏｍｐｒｅｓｓ）するための機械で、圧縮された
空気が除電器など各種空気圧利用機器に送り出されます。
コンプレッサの種類、型式によって供給できる圧力、流量が決まっています
ので、使用するSJシリーズの型式や台数によってコンプレッサの選定を
行ってください。
コンプレッサで圧縮された空気はそのままでは圧力が不安定なので、レギュレータで一定にします。
一定の圧力になったエアは各種空気圧フィルタを通して異物を除去し、SJシリーズに供給されます。
空気の流れを制御する場合は電磁弁を、圧力を確認したい場合は圧力計を設置します。
下図は空気圧利用機器にエアを供給する一般的な方法を示しています（代表例）。
各シンボル記号はそれぞれの機種を簡略化した一般記号です。
各種空気圧フィルタ
コンプレッサ
レギュレータ
圧力計
SJシリーズ
電磁弁
■エアを供給する際の条件
ＳＪシリーズに供給するエアはクリーンドライエアにしてください。
具体的には露点−２５℃以下、メッシュサイズ０．０１μｍ以下のフィルタを通したエアにしてください。
メ モ
株式会社キーエンス
http://www.keyence.co.jp/seidenki
静電気へのアプローチテキスト 1 周辺機器 編
Ｖｏｌ．
エアの圧力損失とは？
■概要
圧縮エアは、配管を通過していくにつれ、圧力が減少していきます。これを「圧力損失(圧損)」と呼びます。
配管方法によっては、期待通りのエア圧力をを供給できていない場合があります。圧力損失を考慮した、
上手な配管方法を説明いたします。
■圧力損失とは
配管チューブ 圧損
圧力損失とは、エアが配管の中を流れる際の摩擦損失のこ
とで、配管の長さと口径、材質などから決まってきます。
流体は、流体の各部分で速度が異なります。その原因とし
て、粘性や気体と管壁の間に働く摩擦力が箇所によって差
があるからです。一般的には、配管が短く、太いほど圧力損
失が小さくなりますので、除電器にエアを供給する際は下図
のように配管してください。
エアの流れ 圧損
圧力損失防止には、配管を 太く・短く！
■ 配管の方法のコツ
複数台の除電器にエアを供給する場合は、個別に
配管を行って下さい。左図のように連結して配管しま
すと、チューブと除電器内での圧損が発生します。そ
れにより、連結部付近での圧力が供給口付近に比
べ、低くなってしまいます。
また、除電器の両側からエアを供給する際は、左
右のチューブの長さに注意して下さい。
チューブの長さが異なると左右での圧損に差が発生
します。
均等に除電を行うには、圧損を防止することが重
要となります。
■ファニング（Ｆａｎｎｉｎｇ）の方程式
単位は、以下の通りです。
管径が一定で、水平な直管内を気体が流れる場合、このときのエネルギー損失を摩擦エネル
ギー損失（friction energy loss）F[J/kg]とよび、これに流体密度を乗じたものが摩擦圧力損失Δ ⊿Ｐ＝圧力損失[Pa]
λ＝管内摩擦係数[-]
P[Pa]となります。
V2 Ｌ＝配管長[m]
L
P Ｄ＝管内径[m]
D 2g γ＝管内ガス密度[kg/m3]
Ｖ＝管内流速[m/s]
この式は、圧力損失が管内壁、流体内の摩擦、気体の運動エネルギー、及び管の長さと内径
ｇ＝重力加速度[m/s2]
によって決まることを示しています。ちなみに、層流の場合は
Re＝レイノルズ数[-]
λ 6 4 / Re
の関係があり、内径の状態に関係なく管内摩擦係数が決まります。
つまり、上式からもわかるように、配管が長く、細くなるほど圧力損失ΔＰが大きくなります。
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静電気へのアプローチテキスト 5 エ ア パ ー ジ 編
Ｖｏｌ．
エアパージ機能の効果
■概要
除電速度を早くする方法として「エアパージ機能」があります。
エアパージ機能を活用することでSJの高い除電能力を更に引き上げることが可能です。
ここではエアパージ機能の効果について説明いたします。
■エアパージ機能の効果
エアパージ機能の効果は以下の３点です。
①除電速度向上 エア圧力による除電速度と設置距離の関係
エアの物理的な力を使ってイオンを
3.0
飛ばしますので除電速度が速くなります。
0.1Mpa
②除電領域拡大 2.5 0.2MPa
エアの物理的な力を使ってイオンを
0.3MPa
飛ばしますので除電領域も広くなります。 2.0
除電時間 ［秒］
0.4MPa
③イオンバランス向上 0.5MPa
周波数設定を高い周波数に 1.5
設定できますのでイオンバランスが
よくなります。 1.0
0.5
右のグラフは弊社SJ-Hのエア圧力による除電
速度と設置距離の関係を示しています。 0.0
エア圧力（エアパージの力）が強いほど、除電 300 600 900
速度が速くなります。 設置距離［mm］
エア圧力別、距離別除電時間データ（代表例：１０００V→１００V）
SJ-H
0.1Mpa 0.2MPa 0.3MPa 0.4MPa 0.5MPa
300mm 0.7 0.6 0.6 0.4 0.4
600mm 1.7 1.1 0.9 0.8 0.8
900mm 2.6 1.6 1.3 1.2 1.0
［単位は秒］
■SJ-Hのクアッド電極針
弊社SJーHはエアをより効果的に使えるように、右図
のように針の構造がクアッド電極針になっています。
汚れを極限まで守るシースエアガイド構造とは別に直
進4方向からエアを噴出するクアッド電極針を採用す
ることで、層流を確保しながら世界最速除電を実現し 【加速電極針】
ました。
また、従来のメイン電極針ピッチ間に加速電極針を採
用することで針から発生したイオン同士の反発力を利
用し、より広範囲な除電が可能になりました。 【クアッド電極針】
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静電気へのアプローチテキスト 3 周辺機器 編
Ｖｏｌ．
クリーンドライエアの作り方
■概要
コンプレッサからのエアをそのまま使用すると粉塵や油分、水分も同時にパージすることになります。
これにより、除電できないばかりか除電器自体の故障につながる可能性があります。
そのため、除電器に供給する圧縮エアはクリーンドライエアを使用する必要があります。
ここでは、クリーンドライエアの作り方とそれを実現する各機器の役割をご紹介いたします。
■機器の紹介
①エアフィルタ
①エアフィルタ ②マイクロミストフィルタ
５μｍ以上の粉塵や水滴など、ある程度
大きなゴミを除去します。
②マイクロミストフィルタ
０．０１μｍ以上の粉塵を９９％カットし、
クリーンなエアにします。
同時に油分・水分もカ除去します。
エアの方向
③ファイバードライ
水分を完全に除去してドライエアにします。
③ファイバードライ
④活性炭フィルタ
有機物や色素・臭素・油分をカットします。
また、電極針先端の汚れの原因となる、
シロキサンも除去します。
■クリーンドライエア機器接続（機器を接続する順番は図のようにして下さい）
■フィルタの順番が重要な理由
エアフィルタを一番前に接続することでマイクロミストフィルタでの目詰まりを防ぎ、寿命を延ばす
ことができます。ファイバードライでは大きな水滴を除去できないので、あらかじめ前段階のフィ
メ モ
ルタで除去しておきます。
ちなみに、除電器の針汚れ原因となるシロキサンを除去するためには、活性炭フィルタもお勧め
です。
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コントローラの構造と特長
画像処理装置のハードウェアといえば、カメラとコントローラがあることは皆さんご存知ですが、
そのカメラとコントローラの中身に関してはご存知でし うか？
ょ
本資料では、画像処理装置を検討 / 選定される上で知っていると役に立つハードウェアの構造的なポイン
トの内 4 点、 ASIC 搭載カメラ/ ②ダブルバッファ構造 / ③ 4 つのプロセッサ/ ④通信インターフ
① ェー
スを説明します。
コントローラ
１＊ ASIC搭載カメラについて
2 ＊ ダブルバッファ カメラ
3 ＊ 4つのプロセッサ
撮像 転送 処理 出力
4 ＊ 通信インターフェース
１＊ ASIC搭載カメラについて
CV/XGシリーズでは専用ASIC搭載の自社開発カメラを使用しています。
専用ASICを搭載することで画像取込範囲、
処理領域、
ゲイン調整、
シャッタースピード、
転送方式をコントローラ側
から、
自由に設定することが可能です。これらの機能は、コントローラ側でなく、カメラ側が対応することではじめて
実現しており、設定を変更しても処理時間の上乗せもありません。
これも専用ASIC搭載の効果です。
〈従 来〉 〈ASIC搭載〉
カメラ カメラ
画像転送 画像調整指示
コントローラ
カメラからの画像を処理するだけ
コントローラ
画像転送
最適化した画像を指示してから受けとり画像処理
1
2 ＊ ダブルバッファ構造について
画像処理には、撮像→転送→処理→出力の４ステップが必要です。
従来、処理時間とはこの4ステップの内、出力を除く3ステップ分を示しますが、画像データを扱うバッファメモリを2
つ持っておくと、撮像+転送と画像処理を並列処理することができます。
CV/XGシリーズはこのダブルバッファ構造となっています。
②転送されたデータは一旦バッファメモリに書き込まれます。
③前の処理が終了次第、転送されたデータが
演算メモリ上に移動して処理されます。
①撮像完了と同時にCCDデータを
A/D変換して、デジタル信号として転送
バッファメモリ 演算メモリ 画像処理部
A/D
CCD
変換
デジタル転送（LVDS）
カメラ
コントローラ
ダブルバッファ部 ： バッファメモリの書き込みと演算メモリの
画像処理が並列実行可能
【計測時間とトリガ間隔の違い】
〈CV-5000表示画像より〉 〈ダブルバッファ無しの従来構造〉
1回目の検査 2回目の検査
撮像 転送 処理
撮像 転送 処理
CV/XGシリーズの表示画面には、計測時間とト
〈ダブルバッファ搭載のＣＶ/ＸＧ〉
リガ間隔という2つの時間が表示されます。
1回目の検査
計測時間とは、撮像から判定結果確定までの 撮像と
処理
撮像 転送 2回目の検査
一般的な画像処理時間を示します。 画像処理の
撮像 転送 処理 並列処理
トリガ間隔とは、トリガ入力を受付け可能な最
従来比最大2倍の
短時間であり、ダブルバッファ構造では、①撮像
検査が可能です
+転送/②処理のうち長い方がトリガ間隔とな
ります。
【ダブルバッファ使用時の処理能力】
■ ダブルバッファを反映させた場合の処理能力（トリガ間隔）は以下の計算で求められます。
トリガ間隔 ＝ 表示処理時間 −（シャッタースピード＋転送時間）
（ただし、
最短トリガ間隔はシャッタースピード+ 転送時間を下限とする）
【例 表示計測時間
： が34msの場合】
（撮像開始から判定結果確定まで）
■ CV-035M（倍速プログレッシブ）
カメラ使用、シャッタースピード1/1000
トリガ間隔 ＝ 34ms −（1ms+16ms） 17ms
=
2
3 ＊ 画像処理プロセッサについて
画像処理を実行するのは、
CPU/DSPなどのプロセッサです。このプロセッサの能力で、画像処理/表示処理/入出
力制御の速度が決まります。従来1つのCPUで全ての処理をしていましたが、
CV/XGシリーズでは4つのプロセッ
サを使って、
画像処理/表示処理/入出力制御/カラー処理を実行します。
4つのプロセッサとは何か、またそのメリットを説明します。
〈CV-5000シリーズメイン基板 4つのプロセッサ〉
1
2
3
4
① 画像処理専用DSP DSPとはDigital Signal Processorの略で、デジタル信号処理に特化したマイクロプロセッ
サであり画像処理に必須の高速演算を得意とします。 CVでは画像処理専用に1GHｚタイプ
を搭載。
② 表示処理専用DSP ①同様に、多様な表示処理には高速演算が必要です。 1つのDSPで処理+表示両方を実行
すると処理時間に影響を与えるので、表示専用のDSPを搭載しています。
③ 制御用RISC-CPU 入出力制御をメインで担当し、各素子の指令をする役割です。
④ カラー処理専用エンジン（名称：ACE-Ⅱ） 画像転送と同時にカラー処理を完了するカラー処理専用エ
ンジンを搭載しています。
右のグラフは従来の１CPUシステムと
「3+1」プロセッ 〈画像処理負荷と処理時間の関係（代表例）〉
180
サシステムの画像処理負荷に対する処理時間の関係
160
を示すものです。画像処理負荷が大きくなる（カメラ 140
従来の1CPUシステム
画素数が増える/処理が重くなる） 4つのプロセッ
程、
処理時間, ms
120
サの効果が出ていることが分かります。 100
80
下のグラフでは、画面表示/ダイアログ操作/通信な
60
どが、画像処理のメインである撮像+転送+画像処理 「3+1」
プロセッサシステム
40
に影響を与えないことがわかります。 20
4つのプロセッサの分散/並列処理がポイントです。 0
画像処理負荷
（※）
〈従 来〉
画面表示
CPU 出力
カメラ
ダイアログ操作
〈CV-5000シリーズ〉 通信（画像データ出力など）
DSP
カラー 撮像 転送 画像処理
転送 画像処理 撮像 転送 画像処理
転送 画像処理
CPU 出力
画像処理
エンジン
画像処理自体のサイクル
カメラ
DSP に一切変動なし！
3
4 ＊ 通信/制御インターフェースについて
画像処理装置の通信/制御機能としては、どれだけの種類のインターフェースを搭載し、どれだけの通信規格に
対応しているかが、使い勝手を決めるポイントになります。
I/O入出力は当然として、FAで汎用的なRS-232Cに加えて、イーサネット/USBでの通信が標準となりつつあり
ます。
Ethernet
PLCリンク
スイッチング
ハブ
画像センサ
CV-5000 各社PLC
各社タッチパネルディスプレイ
画像表示
SVGA出力
Ethernet TCP/IP
1000BASE-T
パソコン
CV/XGシリーズの通信インターフェースには、
I/O入出力
（端子台とMILコネクタ）
、
▽各社 PLCとの
RS-232C、 ーサネ ト、
イ ッ USBがあります。
PLCリンクに対応
また、
通信規格としては、
各社のPLC
（キーエンス/三菱電機/オムロン）
とラダーソ
フト作成無しで通信可能なPLCリンク、
CC-LinkとEtherNet/IPに対応しています。
また、
PLCリンク機能ではイーサネット通信に対応することで、
RS-232Cとの比較
で約10倍の高速性を実現、 てPLCの通信ユニッ
加え トなしでもCPUユニットのイー
サネ トポー
ッ トに直結して使えるようになりました。
また、
PCとの通信用にはコミュニケーションネ トワー
ッ
クソフトウェア（CV-H5N（CV-5000用）CV-H3N
、
（CV-3000用 ）Vision Terminal XG-7000用 ） を
、 （ ）
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C
4
除電器の
静電気除去に必要な
正しい 使い方
Vol.1
エア流量の求め方 エア 圧 力 編
除電能力を向上させるために、どの程度圧縮エアを供給したらよいのでしょうか？
静電気除去に必要なエア流量の求め方について解説します。
エア流量は、
“3つの要素”から求められます。
①設置距離 ②必要な除電時間 ③除電バーの長さ
例として、SJ-Hシリーズを以下の条件で使用する場合に必要なエア流量の求め方を説明します。
3つの要素 設置距離 300mm、
： 必要な除電時間 2.0秒、
： 除電バーの長さ SJ-H108V
：
①エア圧力の決定
まず、取扱説明書やカタログにある g1.エア圧
「fi
力による除電速度と設置距離の関係」 から必要
なエア圧力を求めます。
（sec）
除電時間
【例】設置距離が 300mm、必要な除電時間が約 2.0秒な
ので、 g1. エア圧力による除電速度と設置の関係」
「fi
からそれらの交点を求め、その交点が除 電器に供
給が必要なエア圧力となります。必要なエア圧力は
0.2MPaです。
設置距離（mm）
fig1. エア圧力による除電速度と設置距離の関係
②エア流量の決定
次に、取扱説明書やカタログにある g2. 除電
「fi
バーの長さによるエア圧力と流量の関係」 から
（NI/min）
必要なエア流量を求めます。
【例】エア圧力が 0.2MPaなので、その際に必要なエア流
供給流量
量を除電バーの長さから求めます。
今回、除電バーの長さが SJ-H108Vなので、 「fig2.
除電バーの長さによるエア圧力と流量の関係」 から
約 40Nl/minと求まります。このエア流量 40Nl/min
40
を除電器に供給することで要求の除電能力を発揮す
ることができます。
エア圧力（MPa）
fig2. 除電バーの長さによるエア圧力と流量の関係
0120 - 66 -3000
■ この商品に関する
4 お問い合わせは
エアシャワー除電 No.2
エアシャワー除電
除電の概要
エアシャワー内に除電器を取り付けることで、ホコリや
チリの再付着とエアと人体の摩擦による静電気の発生を
抑えることができます。
従来までの問題点と対策方法
従来の問題点
エアシャワーのみの場合、一時的にホコリの吹き飛ばしはできるものの、付着の原因となる静電気が除去
できていませんので、吹き飛ばした後のホコリが再付着することがありました。またエアと衣服が摩擦す
ることによって衣服が帯電し、ホコリが再付着しやすくなるという問題もありました。
対策方法
エアシャワー内に除電器を設置することで対策を行うことができます。ホコリの吹き飛ばしと同時に
ホコリと衣服の両方を除電することで、再付着を防止できます。
キーエンスのノウハウ
ストレートエアブースタで
秘 除塵効果アップ！！
テ ク ニッ ク
ス ト レー トエ アブ ース タを 装着 する こと で
1.5m 先を 0.8 秒で除電できるようになりま
した。これにより、上半身だけでなく足元に
つ い たホ コリ まで 逃す こと なく 除電 でき ま
す。
ま た ブー スタ を装 着す るこ とで エア の勢 い
が格段に強くなりますので、 コリの吹き飛
ホ
ばし効果も抜群に向上します。
SJ-H ＋ストレートエアブースタで除塵効果
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「静電気・除電器 に関 する最 新情報 はこちら」 静 電気対 策・クリーン機 器オンライン
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技 術相談、 お問合 せ 株式会社キーエンス
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