堅牢型コネクタ選択のベストプラクティス

システム内の異なるコンポーネント間でデータ、信号、電源が確実に流れるようにするには、必要不可欠な機器同士をつなぐコネクタが必要です。たとえば、コネクタはマイクの出力をアンプに接続します。同様に、電源をレーダやその他の通信システムに接続したり、センサをデータプロセッサに接続してアナログ信号やデジタル信号を中継したりすることは、日常業務でコネクタが使用される多くの方法のほんの2つに過ぎません。

コネクタ技術は、これらの重要な部品のユースケースとともに進化し続けています。軍事用のコネクタは今後も最大の市場の1つであり続けると予想されていますが、需要はこの分野だけに限定されるものではありません。Lucintel社の市場調査によると、堅牢なコネクタ市場は世界的に、2030年まで複合年間成長率3.5%で安定的に成長すると予測されています。

コネクタ技術の進歩

コネクタ技術の歴史は古く、1930年代にDouglas社のDC-1航空機用に発注された丸型コネクタがその始まりです。ITT Cannonのジェームズ・キャノン氏が開発しました。それ以来、コネクタ技術と、これらの製品が利用可能な幅広い範囲は、業界の需要に合わせて進化してきました。コネクタ技術におけるこれらの新しい進歩を追跡することで、コネクタの多くの産業用ユースケースを覗き見ることができます。

高温用

過酷な気候条件下での軍事作戦や宇宙ミッションでは、厳しい寒さや暑さに耐えるだけでなく、劇的に異なる2つの温度状態間の急激なサイクルにも耐えるコネクタが必要です。コネクタ技術の進歩により、性能を損なうことなく、このような条件に耐える材料構成が可能になりました。

軽量材料

航空宇宙用途では重量は常に重要であり、わずか1オンスでも空力特性や燃料要件に影響します。現在、コネクタが自動運転システム、電気自動車（EV）、ロボティクス、産業用オートメーションで使用されるようになり、このテーマが再び研究されています。大きな荷重とバッテリ寿命は両立しないため、コネクタは工学的および設計的制約を満たすために軽量な複合材料で作られています。

モジュール式設計

インフラのニーズは頻繁に変化するため、今日のソリューションが明日には時代遅れになる可能性があります。このような場合、コンポーネントをすべて取り外して交換するというアプローチは、無駄が多く、コストもかかります。モジュール式コネクタは、部品を部分的交換することがが可能なため、この問題に対応できます。また、ユーザーは、構成を組み合わせて、カスタムニーズに柔軟に対応できます。

コンポーネントの小型化

自動車システムを含むさまざまなユースケースでのセンサの採用により、より幅広いサイズのコネクタが必要とされています。小型化は、設計技術者がより狭いスペースに収まる小型の回路を開発するのに役立ち、軍事から航空宇宙まで、さまざまな用途で必要になってきています。

堅牢型コネクタの台頭

堅牢なコネクタ技術に対する需要の伸びは、おそらく業界におけるコネクテッドマシーンの台頭と一致しています。産業用IoTでは、さまざまな過酷な条件に耐えなければならないセンサからのデータ収集が必要です。

データセンターがコンピューティングとリアルタイム情報のハブであることは容易に想像できますが、データ主導の意思決定が現代の業務のほとんどを支えています。軍事、鉄道、航空宇宙、石油およびガス、農業、ファクトリオートメーション、ロボティクスのすべてにおいて、リアルタイムのデータが必要不可欠です。機器は、信号の完全性と速度を失うことなく、過酷な温度、汚れ、暴風に耐えなければなりません。現場での通信、ネットワーク、データ、電力伝送に使用されるコネクタに至るまで、すべてのハードウェア機器は堅牢である必要があります。

堅牢型コネクタの厳密な仕様

すべての堅牢なコネクタが同じではありません。さまざまな使用条件がコネクタの特性を決定します。コネクタを選択する前のベストプラクティスは、以下のようなものがあります。

• 最終用途：そのコネクタが医療現場で使用されるのか（滅菌に耐える必要がある場合）、軍事紛争地域で使用されるのか、あるいは水中で使用されるのかを考慮することが重要です。たとえば、ITT CannonのCA/5015コネクタは、最も要求の厳しいアプリケーション用に設計された堅牢な相互接続です。元々は民間航空用に開発されたこのコネクタは、現在では軍事、輸送、産業、重機の分野で広く使用されています。
• 最終システムの重量：重量は、端部への圧力を増加させ、磨耗や破損を引き起こすだけで、コネクタの性能に影響を与える可能性があります。重量はまた、ロボットや半自律型機械のようなバッテリ駆動システムにとっても重要で、余分な重量を運ぶために必要な電力がバッテリ寿命を縮める可能性があるからです。重量はコネクタのシェルケーシングの材質も決定します。軽量アルミニウム製のハウジングは、最終的な重量を減少させます。
• サイバーセキュリティとステルス性の必要性：軍事作戦では特に、敵の検知を回避できるシステムが求められます。そのため、堅牢なコネクタに特殊なシールド技術が必要です。フルメタルのバックシェルは電子信号を保護し、電磁干渉を防ぎます。ITT CannonのCA/5015シリーズは、シールド付きまたはシールドなしのバージョンで、個々のワイヤまたはジャケットケーブルを使用した接続で、幅広いバックシェルを提供します。
• コネクタの形状：コネクタには、丸型、長方形、ブレード型、モジュール型など、さまざまな形状があります。丸型コネクタは、電源、信号、またはデータを伝送するための最も一般的なバリエーションです。嵌合時のピンの位置合わせが容易で、丸型デザインはコンパクトな密閉性を提供します。丸型コネクタは、電源やデータなど、必要な各種接続に対応するため、特定のグリッドパターンに配置された多数のピンまたはコンタクトがあります。

ロックシステムの種類

コネクタが2つのシステムを接続すると、接続が緩んで電源、データ、信号品質の伝送に影響を与えないよう、所定の位置にロックする必要があります。最も一般的なロックシステムには、接続をしっかりと固定するネジ状の結合機構や、押すと接続がロックされ、引くと解除されるプッシュプルなどがあります。ITT CannonのTBF10SL-4PS-B（図1）のようなコネクタは、ピンと溝があり、ひねるとロックされるバヨネット機構を備えています。

このうち、スレッドカップリング機構は耐振動性に優れており、特に航空宇宙や軍事用途に有効です。

図1：ITT CannonのTBF10SL-4PS-B堅牢型丸型コネクタは、バヨネットロック機構を採用しています。（画像提供：ITT Cannon, LLC）

嵌合サイクル

嵌合サイクルとは、プラグとレセプタクルが接続したり外したりするプロセスのことです。機器のプラグの抜き差しを繰り返すと、コネクタ内のリード線が摩耗し、断裂することがあります。そのため、コネクタは耐えられる嵌合サイクルの数で評価されます。信頼性の高いユニットは、このような結合を何百回行っても、重大な損傷を受けることはありません。

侵入保護

国際電気標準会議（IEC）は、電気機器が汚れや水などの危険から保護する能力を測定するために、一連の評価基準を制定しました。これらの評価基準は、粉塵や雹のような過酷な条件下で機器が機能する必要があり、性能が日常的にテストされる軍事活動において特に重要です。砂や水に繰り返しさらされると、電子リード線が腐食し、信号伝送が悪くなったり、接続に緩みが生じたりします。過酷な環境では通常、コネクタにIP68以上の等級が要求されます。

軍用規格（MIL-SPEC）コネクタは、これらの規格および他の多くの規格を満たしています。丸型コネクタは通常、MIL-DT-5015のようなMIL-SPEC規格を採用しており、ITT CannonのCA/5015コネクタはこれに適合しています（図2）。この丸型コネクタは、-55°Cから+200°Cまでの幅広い温度条件下で使用できます。

図2：ITT CannonのCA/5015コネクタは、過酷な環境にも対応できる堅牢で汎用性の高いソリューションです。（画像提供：ITT Cannon, LLC）

ITT CannonのCA/5015コネクタは、防衛、鉄道、航空宇宙、産業用アプリケーション、ファクトリーオートメーション、ロボティクスにも最適です。このシリーズでは、5種類の極性を提供しており、ユーザーは、回路を損傷しないよう、正しい向きで部品が嵌合されていることを確認することができます。コネクタには、カドミウム、錫亜鉛（Jメッキ）、亜鉛ニッケルBlueGen、亜鉛コバルトBlack、ニッケルメッキの各種メッキオプションがあります。また、このコネクタは、電気および電子機器における特定有害物質の使用を監督する欧州連合（EU）の規制であるRoHS（特定有害物質使用制限）にも準拠しています。

まとめ

過酷な環境下での電子および電気機器の重要な機能は、ディスクリート型生産、石油およびガスプラント、太陽光および風力技術、鉱業などの産業活動を含むさまざまな分野でますます必要とされています。今日の産業および軍事活動の多くがリアルタイムデータに基づいて行われていることを考えると、堅牢な現場インフラをサポートするためには、コンピューティングハードウェアやセンサには、現場でテスト済みの機器が必要です。ITT CannonのCA/5015コネクタシリーズのような堅牢なコネクタは、あらゆる分野におけるデータ主導の業務遂行において重要な役割を果たしています。