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May 29, 2023

HELU との Q&A: 動的アプリケーションの設計上の考慮事項

Per contenuto sponsorizzato | 1 dicembre 2022 Segmento aziendale, di Keith Wilkerson

スポンサー付きコンテンツ別 | 2022年12月1日

Keith Wilkerson、ロボティクスおよびオートメーション事業セグメントマネージャー

Q: ドラッグ チェーンとねじり定格ケーブルの設計と製造はどのように異なりますか?

答え:各ケーブルが設置される環境に関しては、多くの点で非常に似ています。 これらの詳細について説明する前に、大部分の産業用ケーブルに使用されている最も基本的な材料である銅より線について説明しましょう。 覚えておくべき重要な点は、どのように引かれているか、導体ごとに何本使用されているか、どのように撚り合わされているかに関係なく、すべての銅素線には記憶があるということです。 たとえば、ワイヤーコートハンガーを考えてみましょう。 特定の方向に曲げてから元の位置に戻そうとすると、元の状態には戻りません。 多導体の産業用ケーブルの銅より線にも同じことが当てはまります。 これは、固定または固定されたアプリケーションでは問題ありませんが、2D (ドラッグ チェーン) または 3D (ロボット) アプリケーションでケーブルが何百万回も曲げられる場合、ケーブル メーカーにとって最も基本的な課題が生じます。 HELUKABEL がこれらの 2D および 3D スタイルのケーブルをどのように設計および製造しているかについてはあまり明かしませんが、各ストランドと導体のメモリの管理が設計作業において重要な役割を果たします。 機械的用途の要求が厳しくなるほど、ケーブルの性能特性もより優れたものでなければなりません。 これは、固定ケーブルの単純な束構造またはユニレイ構造から、より短い撚り長さの同心構造 (2D) またはより長い撚り長さの同心構造 (3D) に進化することを意味します。 パフォーマンスのニーズが高まるにつれて、ケーブルも PVC 絶縁から PP 絶縁、および PUR または TPE のジャケット化合物に切り替わります。

Q: ドラッグ チェーン定格ケーブルのケーブル設計上の考慮事項にはどのようなものがありますか?

答え:考慮すべき特性が数多くあり、各マシンのドラッグ チェーンについてはアプリケーションを完全に理解する必要があります。 新しいケーブルを設計したり、標準カタログ ケーブルを推奨したりするには、ソリューション パートナーに多くの質問をする必要があります。 これにより最良の結果が得られます。 これらの質問の一部は、加速度、移動速度、移動距離、1 日あたりのサイクルなどの機械的パラメーターに関連しています。 また、周囲の動作温度、機械が屋内か屋外か、溶接スラグやディーゼル液などのドラッグ チェーンと接触する可能性のある化学物質や微粒子の存在など、環境に関する考慮事項もあります (写真でよく見られます)。木材加工産業）。 産業用ケーブルに求められる特性には、広い温度範囲、耐日光性、高い耐油性、最小限の伸び、高い引張強度、優れた耐摩耗性、小さな曲げ半径、低い静電容量、火炎伝播などがあります。 これらの基準のほとんどではないにしても多くを満たすケーブルを製造することは可能ですが、そのようなケーブルを製造するコストは市場に受け入れられません。 ほとんどの OEM やエンド ユーザーにとって、汎用性の高いソリューションはコストの面から望ましくないため、二次的な考慮事項として、アプリケーション全体と総システム コストに基づいて最適なソリューションを適合させることが重要です。

Q: ねじれ/ロボット定格ケーブルのケーブル設計上の考慮事項にはどのようなものがありますか?

答え:ねじれ (3D ロボット) ケーブルは、ドラッグ チェーン ケーブルと同じ環境要因の多くに耐える必要があります。 前述したように、適切な推奨を行ったり、最適なソリューションを設計したりするには、アプリケーションの範囲全体を理解する必要があります。 ねじり用途では、ドラッグ チェーンの用途とは異なり、全長に沿ったケーブルの屈曲は存在しませんが、ケーブルに加えられる回転応力が追加されます。 これは、多関節ロボットで第 4 軸が一方向に回転し、第 6 軸が反対方向に回転するときに実証されます。 ケーブルメーカーは、追加の応力に関連する銅素線の形状記憶を考慮する必要があります。 これを念頭に置いて、ねじり値 (+/- XXX°) がねじりケーブルの最も重要なパラメータの 1 つであることを理解する必要があります。 さまざまなサプライヤーのケーブルを比較する場合は、これを比較のベースラインとして使用してください。 1 メートルあたり +/- 180° のケーブルは 4 軸パレタイジング ロボットには許容できるかもしれませんが、自動車工場の溶接ロボットには最適ではない可能性があります。 また、ケーブルが「ねじれ用途に耐える」ように設計されていると述べただけでは、それが用途に適したソリューションであるかどうかを判断するには十分ではありません。

ロボット工学で使用されるケーブルとワイヤは、さまざまな力を受けます。 何百万回もの繰り返しの曲げやねじりの動きにより、高い圧縮荷重と引張荷重が生じ、ケーブルにかなりの負担がかかります。 ケーブル設計では、高い耐摩耗性、耐ノッチ性、耐引裂性が不可欠となる急速な加速と減速も考慮する必要があります。 アプリケーションでしばしば遭遇する高温は、さらなるストレス要因となります。

Q: 加速度、移動速度、ねじり要件はすべて、ケーブルの材料選択や新しい化合物の開発にどのような影響を及ぼしますか?

答え:非常に動的な用途のケーブルは、最大 50 m/s² の加速力と、急激で容赦のない減速 (むち打ち効果) に耐える必要があります。 直観に反するように思えますが、ある程度の剛性を備えた素材を使用することが、寿命を延ばすために非常に重要です。 クラス 6 撚り線の標準トレイ ケーブルと、同じ構造のドラッグ チェーン定格ケーブルを比較すると、どちらも圧力押し出しジャケットを使用しているにもかかわらず、「高性能」ケーブルの方がより剛性感があるように見えることに気づくはずです。 間違った素材を選択すると、1 フィートあたりの総重量が増加し、ケーブルとケーブル管理システム (ドラッグ チェーン/ドレス パック) の両方の寿命が短くなる可能性があります。

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