KLV大学マシンビジョンコース

産業用カメラの防水規格

産業用カメラは、屋外や工場のラインを含め様々なところで活躍しています。
野外はホコリが舞ったり、雨が降ったりなど、気象条件が様々ですし、工場のラインも水を使用したりする工程があるため、カメラに防水や防塵といった特別な配慮が求められます。

ここでは、防水・防塵性とは何か、防水・防塵規格をどのように確認するか、そしてそれらを踏まえ、産業用の防水・防塵カメラを選ぶ場合のメリットと注意点について解説します。

カメラの防水・防塵性とは

防水・防塵性とは「カメラの内部に外部からホコリや水分が侵入しないこと」を言います。

防水・防塵がなぜ重要かというと、機器の内部にホコリや水分が侵入すると機器内部の動作に影響を及ぼし、最悪の場合、装置が故障したり、重大な事故につながる場合があるからです。
したがって、理想的な防水・防塵性とは、外部からの侵入をすべて排除し、装置内部の動作環境を一定に保つことです。

一方で、現実的には侵入をすべて排除することは大変難しく、実現させるためのコストを考えると、使用シチュエーションに応じて防水・防塵性のレベルを変えることが、合理的で現実的です。つまり実際の機器では、どの程度まで防水・防塵性を確保するかが重要になります。
そのため、機器の使用目的に応じて防水・防塵性を変えることが一般的に行われており、目安となる規格が制定されています。

カメラの防塵防水規格「IP」の内容

実際に野外や水中など防塵防水カメラには「IP」という規格が使用されてます。主に、目にする等級は「IP65」・「IP66」・「IP67」の3種類です。

ここでは、各等級の実際の保護の内容を紹介します。

	保護の内容
IP65	多少の雨には耐えられますが、台風などでは浸水の恐れがあります。いわゆる防滴仕様です。
IP66	台風などの激しい雨でも浸水の恐れがない防水仕様となります。
IP67	ある程度水中に沈めても浸水の恐れがありません。いわゆる、完全防水仕様となります。

ここからは、カメラで使用されている防塵防水規格「IP」の内容に関して、その内容を詳しく説明していきます。

カメラにも適用される防水防塵規格「IP」とは

代表的な防水・防塵規格である「IP」は、「IEC(国際電気標準会議)」および「日本産業規格JIS C0920」で定められています。

そして、カメラだけではなく、世の中に出回っている電子機器のほとんどが、この「IP」規格に定められている防塵防水テストによって性能が確認されます。「IP」は、世界標準規格ですので、世界中どこの製品でも性能を確認することができます。

「IP」は「Ingress Protection」の略で、日本語では、「侵入保護」です。
ここでの「侵入」は、「塵」と「水」の２つの侵入をさしており、それぞれで規格が分かれています。

防水防塵規格「IP」の等級の詳細

規格による性能表示は、「IP」に続く２つの数字で決まります。

例えば等級表示が「IP67]だったとします。
左から数えて、「IP・・」に続く数字の1つ目の「6」は、防塵性能において、「完全な防塵構造」を表し、2つ目の「7」は防水性能において「規程の圧力、時間で水中に沒しても水が浸入しない」を表しています。

防塵性能の等級

防塵性能は、製品外部からの固形物の侵入に対する保護の度合いを示し、全7等級に分かれてます。

そして、それぞれの等級で具体的な対象が想定されています。面白いのは、砂やホコリの侵入だけではなく、手やワイヤー、工具といったものも想定されています。

	保護の程度
IP0□	保護なし
IP1□	手の接近からの保護
IP2□	指の接近からの保護
IP3□	工具の先端からの保護
IP4□	ワイヤーなどからの保護
IP5□	粉塵からの保護
IP6□	完全な防塵構造

防水性能の等級

防水性能は、製品外部からの水の侵入に対する保護の度合いを表しており、全9等級に分かれています。

試験方法や条件が規定され、等級が上がるほど水量や水深（水圧）、水没時間などの条件が厳しくなっていきます。

そして、最高等級は試験方法が定められていません。「2番目に厳しい条件よりも厳しい環境下で試験すること」のみが条件となっているため、メーカーが製品ごとに独自の規定で試験しています。
そのため、ドイツのように国内規格として、さらに厳しい条件での等級が定められている国もあります。

	保護の程度
IP□0	水の浸入に対して特には保護されていない
IP□1	垂直に落ちてくる水滴によって有害な影響を受けない
IP□2	垂直より左右15°以内からの降雨によって有害な影響を受けない
IP□3	垂直より左右60°以内からの降雨によって有害な影響を受けない
IP□4	いかなる方向からの水の飛沫によっても有害な影響を受けない
IP□5	いかなる方向からの水の直接噴流によっても有害な影響を受けない
IP□6	いかなる方向からの水の強い直接噴流によっても有害な影響を受けない
IP□7	規程の圧力、時間で水中に沒しても水が浸入しない
IP□8	水面下での使用が可能

防水防塵規格のテストの内容

防水・防塵規格のテスト方法について解説します。先に述べたそれぞれの等級に準拠した表示を行う場合には、必ずテストを行い、性能を確認する必要があります。

防塵と防水のテストはそれぞれで実施されます。
例えば、「IP67」の場合、以下のように防塵の”6”等級と防水の”7”等級のテストをそれぞれで実施する必要があります。

・防塵性能のテスト
人工的なダミーダストが浮遊している雰囲気中に検査対象物を投入し、その状態を一定の時間継続させ、内部にダストが入っていないことを確認

・防水性能のテスト
検査対象物を深さ15cm〜1mの水中に30分間水没させて、水が機器の内部に侵入していないこと。

各等級のテストの詳細は以下です。

防塵性能のテスト

カメラは、内部のセンサー部分に少しでも粉塵が侵入すると使用できなるなるため、防塵性能としては、確実に”６”が求められるということがわかります。

	テスト方法
IP0□	テストなし
IP1□	直径50mm以上の固形物体（手など）が内部に侵入しない
IP2□	直径12mm以上の固形物体（指など）が内部に侵入しない
IP3□	直径2.5mm以上の工具先端や固形物体が内部に侵入しない
IP4□	直径1.0mm以上のワイヤーや固形物体が内部に侵入しない
IP5□	機器の正常な作動に支障をきたしたり、安全を損なう程の料の粉塵が内部に侵入しない
IP6□	粉塵の侵入が完全に防護されている

防水性能のテスト

防水規格に関しては、少し水に濡れてもいい程度から水没させての試験まで幅広いテストになっています。

７等級以上のテストはメーカーと使用者間の取り決めにより決定しますが、一般的には水中で且つ水圧をかけてのテストや高温・高圧の水を噴射しての試験などが行われます。

	テスト方法
IP□0	テストなし
IP□1	200mmの高さより3〜5mm/分の水滴、10分
IP□2	200mmの高さより15°の範囲3〜5mm/分の水滴、10分
IP□3	200mmの高さより60°の範囲10ℓ/分の放水、10分
IP□4	300〜500mmの高さより全方向に10ℓ/分の放水、10分
IP□5	3mの距離から全方向に12.5ℓ/分・30kpaの噴流水、3分間
IP□6	3mの距離から全方向に100ℓ/分・100kpaの噴流水、3分間
IP□7	水面下・15㎝〜1m、30分間
IP□8	メーカーと機器の使用者間の取り決めによる

産業用防水防塵カメラのメリット

防塵防水カメラは防塵防水対策が採られていないカメラに比べて、ホコリや水、油がカメラ内部に侵入しにくい構造であるということが言えます。

これは、各アプリケーションにおいて様々なメリットがあります。

信頼性が高く、故障しにくい

例えば、機械加工の一種に、金属の塊を円筒状に加工する旋盤加工、金属を任意の形に削り出すフライス加工（エンドミル加工）等があります。
これらの切削加工では近年自動化が進んでおり、加工中の監視や加工終了の検出にはカメラが使用されています。
この時、切削加工中の熱の上昇を防ぐために被切削物には、クーラントと呼ばれる冷却液を与える必要があり、このクーラントや削りカスである切粉が監視用のカメラに飛び散ります。

上記は極端な例ですが、工程検査の環境は必ずしも良いとは限りません。よって、カメラの防塵防水構造が十分でない場合、意図しない粉塵や水分がカメラ内部に侵入しカメラの不具合が発生する可能性が高まります。
そうすると、故障したカメラの交換の手間や費用が高額になったり、肝心な時に故障してなんのために監視カメラを設置したかが分からないということになりかねません。

生産ラインで使用する監視カメラはできるだけ止まらないこと（信頼性の高さ）が要求されます。発塵があったり液体を使用する工程では防塵防水対応の産業用カメラの方が、安定した動作が保証されます。

産業用防塵防水カメラの選定上の注意点

最後に産業用防塵・防水カメラを選定する場合の注意点を解説します。

レンズの汚れ対策

防塵・防水カメラは発塵や液体が飛び散る環境で使用されることが前提です。
よって、これらのホコリや液体がレンズ表面に付着する可能性も大きくなります。このため、レンズの汚れ対策をしっかりおこなうことが大切です。
具体的には、汚れや水滴の付着を抑制するコーティングをレンズに施すこと、水が流れ落ちやすくふき取りやすい形状になっていることなどです。