【特別編】産業用ロボットに最適なケーブルとコネクタの要件とは何か？　

来る11月29日から12月1日までの3日間、東京ビッグサイトで「計測展2017」（SCF2017）が開催されます。ケーメックスブースでは、ロボットに最適なLAPP社のケーブル・コネクタ類を展示する予定です。そこで今回のコラムでは、産業用ロボットに必要なケーブルとコネクタの要件について簡単にご説明したいと思います。

近年の産業用ロボットは、工場内で作業者と協働する方向に向かっています。そのひとつの要因は、従来の法律が改定され、安全柵がなくても産業用ロボットを使えるようになったことが挙げられます。そして、ひとつのラインにおいて、異なる製品の組み立てが可能な小型ロボットの導入が進んでいます【★写真1】。


【★写真1】近年のロボットの傾向。コンパクト化され、ラインの移動が容易になり、複数のタスクを柔軟にこなせる。また人との協働作業が可能になった。

たとえば、人が作業していた生産ラインに入り込んで、ある日はスマートフォンを組み立て、別の日は卵を選別して割る作業を実行するというように、フレキシブルな生産に対応できるようになりました。さらに自動車製造でも、異なる生産工程でロボットが作業場所を探して移動する実験も行われています。

しかし、その際にロボットの新たな課題としてクローズアップされているのが、ケーブルやコネクタなのです。とても地味な存在ですが、アクチュエータへの電源供給、グリッパ開閉、センサやカメラのデータ転送など、どんな場所でも必要になるのがケーブル・コネクタです。

まず第一に、これらの要素部品の要件は省スペースかつ軽量であることでしょう。ケーブル類が重ければ、ロボットの可搬重量に影響を与えてしまうからです。

軽量化を実現するためには、適切なケーブルを注意して選択することが大切です。たとえばケーブルの銅断面積は最適でしょうか？　特にサーボモータ用では、必要な電力に見合った最適なケーブルを選びましょう。設計・施工者には「大きいに越したことはない」という考え方があります。そのため余裕を持たせた大容量用ケーブルを使う傾向があるのですが、安易に過剰な仕様にしないことがポイントになります。

またロボット内には複数のケーブルが詰め込まれています。アームの動きによって、繰り返しの曲げやねじれなどのテンションが可動ケーブルにも発生します。ロボットが激しく動いてもケーブルが断線しないようにするためには、狭い屈曲半径に耐えられるようなロボット専用の丈夫なケーブルが必要です。

可動ケーブルが捩じられる環境では、撚り線のスパンの長さによって、柔軟性や厚みを調整した製品を選ぶ必要があります。これは編み髪と同様の理屈です。

LAPP社では小型ロボットメーカー向けに、撚りスパンの長い特殊送電ケーブルなどを開発しています【★写真2】。またデータ通信用は、ロボットの動きの頻度に合わせ、Class5やClass6のケーブルが適用されます。特にロボットハンドが正反転の首振りを頻繁に行うケースでは、心線の方向や撚り方が工夫されたClass6のケーブルを用意しています。


【★写真2】LAPP社のロボット専用ケーブル。耐ねじれ動作対応する多関節ロボット用の「オイルフレックス-ロボット 900 P/900 DP」（写真上）と、曲げおよびねじれに強い「オイルフレックス-ロボット F1」（写真下）

ロボットには、電源ケーブルのほかにも、各種センサからデータを伝送する通信ケーブルが使われます。これらは省スペース化を図るために、100Mbps以下のCAT 5のイーサネットケーブルを使ったシリアル配線を使うことも可能です。データケーブルの場合は、ツイストペアのケーブルによって、データ伝送の信頼性を向上できます。

また、ケーブルの省スペース化を求める小型ロボットメーカーにとっては、コネクタの小型化も重要なポイントになるでしょう。

制御キャビネットから接続される柔軟なロボットケーブルには、OLFLEX CONNECTブランドのコネクタ付ケーブルが適しています。また品質検査などのためにカメラが搭載されたロボットでは、データ伝送用コネクタが使用されます。このように多様なユースケースでは、容易に拡張可能な「EPIC MH コネクタ」のモジュール型が適しています【★写真3】。


【★写真3】EPIC MH コネクタ。必要に応じてモジュールを組み合わせることが可能。Cat5、2～36極で、最大電流100A・最大電圧1000V、最大データ伝送速度は100MHz/s　

このコネクタは、広範囲な機能を満たすケーブルに対して、動力・信号・データといったあらゆる種類のプラグインモジュールをチョイスできる点が大きな特徴です。新たに機能が追加された場合でも、他のモジュールを追加したり入れ替えることで対応できます。ロボットの設計要求を満たしつつ、設置時間の短縮にも貢献してくれるでしょう。

今回のSCFでは、このようなロボット専用のケーブルとコネクタを展示します。ぜひケーメックスブース（ブース番号1－06）にお越しいただき、弊社担当まで詳細をお問合せください。