産業用途で連続屈曲制御ケーブルを使用する利点

フレキシブルな多芯コントロールケーブルに支えられた堅牢なコネクティビティは、組立工場、コンベアシステム、ピックアンドプレース装置、食品や飲料加工などの産業オペレーションを確実に機能させるために必要です。コントロールケーブルの選択と指定は単純に思えるかもしれませんが、多くのアプリケーションニーズと業界標準を考慮しなければならない複雑なプロセスです。

業界標準の中には、UL耐油性レベルIとII、耐火性のためのUL 1581垂直燃焼試験があります。またケーブルは、UL 1277の衝撃試験と破壊試験で定義された機械的保護を提供し、-40°Cから+90°Cの動作温度で800万サイクル以上の連続屈曲に耐える必要があります。このような要件を満たすには、過酷な環境に適した特別に考案されたPVCジャケットに、細かく撚られた銅導体を使用したケーブルが必要です。シールドケーブルは、電磁妨害（EMI）を抑制する必要がある用途にご利用いただけます。

この記事では、高屈曲ケーブルの利点と、耐油性、難燃性、機械的保護に関する業界標準の観点から、これらのケーブルの使用に最適なアプリケーションについて詳しく説明します。次に、産業用アプリケーションで経験するモーションタイプ、屈曲ケーブルのクラスと構造オプションを説明し、 Lapp の ÖLFLEX FD890/FD890CY マルチコンダクタケーブルが適合する場所について見ていきます。最後に、Lappのシールド付きおよびシールドなしフレックスケーブルの例を紹介し、標準およびEMIに敏感なアプリケーションでのケーブルグランドの使用について説明します。

耐油性

油は、さまざまな産業機械で潤滑油や冷却剤として使用されており、その存在はフレキシブルケーブルの操作や寿命に大きな危険をもたらす可能性があります。産業用ケーブルに使用されるすべての絶縁材が、油の存在下で同じ反応を示すわけではありません。素材の配合は、それらがどのように反応するかの差別化要因です。絶縁材の重要な要素は、柔軟性を支え、耐疲労性を与える可塑剤の存在です。

絶縁材によっては油が吸収されたり、可塑剤が溶け出したりします。いずれの場合も、柔軟性のような絶縁材の引張特性が著しく低下する可能性があります。そのプロセスは以下の通りです（図1）。

• まず、油がポリ塩化ビニル（PVC）やポリオレフィンの絶縁化合物と接触すると、可塑剤と相互作用します。
• 絶縁材がポリオレフィンの場合、油が吸収されて膨張し、絶縁材が弱くなります。
• 絶縁材がPVCの場合、油が可塑剤を溶出させ、絶縁材の硬化を引き起こす可能性があります。

図1：ケーブルの絶縁材に油が触れると（左）、ポリオレフィンが膨張して弱くなり（中央）、PVCが可塑剤を失って硬くなります（右）。（画像提供：Lapp）

LappのÖLFLEX FD890/FD890CYのような連続屈曲用途に使用されるケーブルは、次の2つのUL耐油性試験を満たす必要があります。

• レベルIでは、ケーブルを100°Cの油中に4日間入れます。ケーブルは、エージング前の引張強度の50%、エージング前の伸び能力の50%を保持しなければなりません。
• レベルIIは、ケーブルを75°Cで60日間油中に置きます。ケーブルは、エージング前の引張強度の65%、エージング前の伸び能力の65%を保持しなければなりません。

難燃性

Lappでは、FR-00からFR-06までの7段階の難燃性を定義しています。FR-00は、発火しやすく燃えやすいケーブルを示します。もう一方のFR-06は、難燃性の高いケーブルを示します。ÖLFLEX FD890/FD890CY連続フレックスケーブルの定格はFR-02であり、UL VW-1（UL 1581）垂直燃焼試験でテストされています。

このテストでは、ティリルリボンバーナによって空気とガスの流れをコントロールできます。所定の炎を試料に15秒間当て、消します。炎は、15秒後、または試料の炎が消えた時のどちらか長い方の時間後に再び当てられます。テストは15秒間の炎を5回当てます。テストに合格するためには、試料は炎や火の粉を出してはならず、さらにバーナの根元にある脱脂綿に引火してはなりません。IEC 60332-1は、UL VW-1に対応するもので、火炎の印加時間はケーブル径によって異なります。

機械的保護

機械的保護の要件は多岐にわたります。場合によっては、落下物にぶつかったり、フォークリフトや他の車両にひかれたりするような事故にもケーブルは耐える必要があります。さまざまな保護レベルの衝撃試験や破壊試験があります。ÖLFLEX FD890/FD890CY連続フレックスケーブルは、UL 1277衝撃および破壊試験で定義された MP-02定格です（表1）。

表 1：LappのÖLFLEX FD890/FD890CY連続フレックスケーブルの機械的保護等級はMP-02です。（表提供：Lapp）

モーションタイプ

産業システムで受けるモーションには、3つの基本的なタイプがあります（図2）。

• フレキシブルケーブル は、不規則な動きが発生する非自動化用途で使用されます。代表的な用途は工作機械やポータブル機器などです。
• 連続屈曲 ケーブルは、自動化システムで一定の直線運動を受け、屈曲中に連続的な力を受けます。用途としては、水平および垂直のCトラック、ドラッグチェーン、パワーチェーン、自動アセンブリなどがあります。秒速5メートルを超える速度で前後に移動し、重力加速度の5倍以上の力を受けることがあります。
• トーションケーブル は3次元的に曲げとねじりを受けます。一般的な用途としては、産業用ロボット、ピックアンドプレース装置、組立作業などがあります。

図2：産業用システムでよく見られる3つのモーションタイプには、ランダム屈曲（左）、連続屈曲（中央）、ねじり（右）があります。（画像提供：Lapp）

連続屈曲ケーブルを比較する際には、曲げ半径、距離、加速度、速度、重量など、いくつかの変数を考慮する必要があります。ケーブルの仕様は、特定のアプリケーションのニーズに合わせる必要があります。LappのÖLFLEX FD890/FD890CY連続フレックスケーブルは、CF-02の連続屈曲定格を持ち、最大 800万回の屈曲サイクルに対応します（表2）。最小曲げ半径は、非シールドケーブルではケーブル直径の7.5倍、シールドケーブルではケーブル直径の10倍です。ÖLFLEX FD890/FD890CYファミリには、さまざまなアプリケーションのニーズに対応するため、導体数、直径、重量の異なるさまざまなケーブル設計があります。

表2：LappのÖLFLEX FD890/FD890CYケーブルは、適度の連続的な屈曲に対してCF-02の定格があります。（表提供：Lapp）

ケーブルクラスおよび構造

産業用ケーブルは一般的に、直径ではなく電線の断面積で指定されます。断面積はワイヤの強度と重量に正比例し、抵抗に反比例するため、貴重な指標です。また、最大通電容量にも関係します。しかし、それには限界があります。

ある銅は他の銅より抵抗率が高い場合があります。断面積を比較に用いることができるのは、検査対象のワイヤが同じグレードの銅を使用している場合のみです。VDE0295/IEC60228は、物理的寸法ではなく抵抗値で電線を分類することで、これらの課題に対処しています。

産業用ケーブルは、個々のワイヤの特性に加えて、導体の数とサイズ、および各導体内のワイヤストランドの数によって定義されます。VDE0295は、柔軟性と温度能力に基づいて導体のいくつかのクラスを次のように定義しています。

• クラス1は単芯導体です。
• クラス2は固定設置用に設計された撚り線導体です。
• クラス5は細かく撚られた柔軟性のある導体です。
• クラス6は非常に柔軟な導体用の極細ワイヤを使用しています。LappのÖLFLEX FD890/FD890CYの導体はクラス 6 の要件を上回っています。

産業用ケーブルは、ケーブル素線に基づく柔軟性に加えて、その構造によって定義されます。これらのケーブルの最も一般的な構造は次の3つです（図3）。

• ユニレイまたはバンチ導体は、同じ敷設方向と敷設長で撚り合わされています。これらのケーブルは固定用途に適しています。
• 同心逆らせん導体は、らせん状に敷設された導体の明確な層で構成されています。各層は積層方向が逆で、積層長が長くなっています。これらのケーブルは、連続屈曲設計に適しています。
• 同心ユニレイ導体は、同じ敷設方向でらせん状に敷設された1層以上の導体層で囲まれており、後続の各層では敷設長が長くなっています。これらのケーブルは、ねじりや連続的な屈曲用途に適しています。

図3：ユニレイケーブルまたはバンチケーブルは固定用途に、同心逆らせんケーブルは連続屈曲用途に、同心ユニレイケーブルはねじり用途または連続屈曲用途に適しています。（画像提供：Lapp）

連続フレックスケーブル

Lappの連続フレックスケーブルの定格電圧は600V、温度は-5°C～+90°C（定置用途では-40°C～+90°C）です。ÖLFLEX FD890シールドなしケーブルは20AWGから2AWGまで、シールド付きケーブルは20AWGから6AWGまでのサイズがあります。ÖLFLEX FD 890 CYシールドケーブルは、全体が錫メッキされた銅編組で、85%の被覆率を持ち、EMI抑制が必要な場合に推奨されます。（図4）。

図4：LappはÖLFLEX FD890非シールド連続フレックスケーブル（上）とÖLFLEX FD890CYシールド連続フレックスケーブル（下）を提供しています。（画像提供：Lapp）

非シールドÖLFLEX FD890ケーブルの例には以下が含まれます。

• 8920034、外径6.7mm、銅重量1000フィート当たり10ポンド（ポンド/mft）、総重量約43（ポンド/mft）の3芯20AWGケーブル。
• 8920044、外径7.4mm、銅重量16（ポンド/mft）、総重量約53（ポンド/mft）の4芯20AWGケーブル。

シールド付きÖLFLEX FD890CYケーブルの例には以下が含まれます。

• 8918034S、外径9.5mm、銅重量40（ポンド/mft）、総重量約91（ポンド/mft）の3芯18AWGケーブル。
• 8914044S、外径14.0mm、銅重量103（ポンド/mft）、総重量約181（ポンド/mft）の4芯14 AWGケーブル。
• 8912044S、外径16.5mm、銅重量160（ポンド/mft）、総重量約302（ポンド/mft）の4芯12 AWGケーブル。

ケーブルグランド

ケーブルグランドは、ケーブルをハウジングに挿入するために使用されます。ケーブルとハウジングをしっかりと密閉し、ケーブルのストレインリリーフとなります。また、埃や湿気、その他の汚染物質から内部のハウジングを保護し、堅牢で信頼性の高いアセンブリを保証します。LappのケーブルグランドはDIN EN 62444に準拠して設計され、テストされています。Lappが提供するケーブルグランドの例としては、以下のようなものがあります（図5）。

• 53112920のような低抵抗スクリーンコンタクトと高導電性で柔軟なEMCコンタクトを備えたSKINTOP MS-SC 真鍮ケーブルグランド
• 53015200 のようなSKINTOP SL/SLRポリアミドケーブルグランド - EMI制御が不要な場合、耐久性、液密性、組み立てが容易なストレインリリーフケーブルグランド

図5：Lappは、環境シーリングとストレインリリーフに加え、EMI制御のための真鍮ケーブルグランド（左と中央）と、EMI制御を必要としないアプリケーションのためのポリアミドケーブルグランド（右）を提供しています。（画像提供：Lapp）

まとめ

連続屈曲ケーブルは、組立作業、コンベヤ、ピックアンドプレース装置、食品や飲料加工などの産業システムをサポートします。LappのÖLFLEX FD890/FD890CYケーブルは、耐油性、難燃性、機械的保護に関する業界要件を満たし、それを上回るもので、最大800万回の屈曲サイクルに対応しています。幅広いサイズ、シールド付き、シールドなしがあり、同社のケーブルグランドと併用することで、環境に配慮した堅牢なソリューションを提供できます。