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ロボットケーブルの曲げ半径と選び方

ロボットケーブルの曲げ半径、最小曲げ半径とは?

ロボットケーブルの曲げ半径はケーブルごとに「ケーブル径の何倍」という形で決まっています。ロボットケーブル(耐屈曲ケーブル/可動ケーブル)における最小曲げ半径とは、ケーブルに損傷 (ねじれを含む) を与えることなくケーブルを曲げられる半径のことを指します。よく「ロボットケーブルの最小曲げ半径はどのくらいですか?」との質問がありますが、その答えは使用環境と使用ケーブルに依存する、となります。

イグスのロボットケーブル「チェーンフレックス」では、1,ケーブルキャリア内での可動使用時、2,(ケーブルキャリア等を使用せず)ケーブルのみでの可動使用時、3,固定使用時、の3つの場合における最小(許容)曲げ半径が各型式ごとに決まっています。

ロボットケーブルと収納するケーブルキャリアの関係、及び曲げ半径の選び方

曲げ半径とは、ケーブルに損傷 (ねじれを含む) を与えることなくケーブルを曲げられる半径です。半径が小さいほど、必要な材質の屈曲性は大きくなります。ここでよく挙がるのは、ケーブルを傷つけたり機能を損なうことなく、どれくらい曲げることができるのかという質問です。答えは主に考慮されている特定のケーブルに依ります。IEEE 1185、ICEA S-75-381、ICEA S-66-524、あるいはICEA S-68-516など複数の業界標準があり、多くの異なるケーブル種類の最小曲げ半径を規定しています。
 
ケーブルやケーブル保護管を選ぶときは最小曲げ半径を考慮

最小曲げ半径とは、ある物体をそれ以上曲げられない半径のことです。多くの設備でケーブル保護管が使われているため、ケーブルやケーブル保護管の曲げ半径をどのように選択するかという問題が生じます。


ケーブル管理システムを決定する際、ケーブルの製品寿命を延ばす方法がいくつかあります。最も重要な要因の一つは、ケーブル保護管の適切な曲げ半径の選択です。(スペースに制約のある用途を除き) 半径は推奨されるケーブル最小曲げ半径よりも大きいことが重要です。長寿命と動作信頼性の重要な要因の一つは、ケーブル保護管に適した曲げ半径を選択することです。すべてのケーブル保護管には曲げ半径の選択肢がいくつかあり、各メーカーは最小曲げ半径を指定しています。ケーブル保護管用に選択する曲げ半径は、最大径のケーブルによって異なります。
 

曲げ半径を選ぶ際の一般規則とアドバイス

メーカーが推奨する最小曲げ半径を超えず、最大半径を最適にしてください。基本的に、接続箇所に機械的負荷がかかったり曲げがきつくなるのを防ぐよう、可動する耐屈曲ケーブルを支持する必要があります。これをループで実現する場合は、ケーブルの直径の少なくとも10倍の曲げ半径をとらなければなりません。曲げ半径が大きくなるほど、ケーブルにかかる負荷は小さくなるため、より長い製品寿命を確保します。最小曲げ半径は、部分的に曲げの温度範囲に基づいていることに留意する必要があります。周囲温度がケーブルのこの温度を超える場合は特に注意が必要です。
 
これは、熱可塑性ケーブルが低温にさらされると硬くなる傾向がある低温用途に特に当てはまります。硬いケーブルは、ケーブル保護管の半径を大きくし、機械的なエラーを引き起こす可能性があります。低温ではPURまたはTPE外被のケーブルを使うか、曲げ半径についてメーカーに問い合わせることをお勧めします。スペースに制約のある用途では、ケーブル保護管の曲げ半径は収納物の推奨最小曲げ半径より小さくする必要があります。これは理想的ではありませんが、避けられない場合は、小さな曲げ半径の設置に特化して設計されたケーブルを使用する必要があります。イグスのチェーンフレックス製品には、耐荷重の制御・動力ケーブル、複合ケーブル、動力ケーブル、ロボットケーブル、エンコーダケーブル、バスケーブル、データケーブルなどがあり、厳しい環境でも安全に使用でき、長寿命であることが特徴です。

可動ケーブル
ケーブルキャリアに収納されたロボットケーブルの曲げ半径
エナジーチェーンで使われるケーブルの曲げ半径

ロボットケーブルの曲げ半径を選ぶ際の一般規則とアドバイス

メーカーが推奨する最小曲げ半径よりも小さくならないようにして下さい。基本的に、接続箇所に機械的負荷がかかったり、曲げがきつくなるのを防ぐため、ケーブルキャリア等で可動するロボットケーブルを支持する必要があります。ケーブルキャリア等を使用せずケーブルのみで使用する場合、一般的にはケーブル径の少なくとも10倍の曲げ半径をとらなければなりません。曲げ半径が大きくなるほど、ケーブルにかかる負荷は小さくなり、より長い耐用年数が期待できます。

最小曲げ半径の場合は特に、使用温度条件に留意する必要があります。熱可塑性ケーブルは、低温にさらされると硬くなる傾向があるため、低温使用時にも注意が必要です。硬いケーブルは、ケーブルキャリアの半径を大きくし、機械的なエラーを引き起こす可能性があります。低温の場合PUR外被またはTPE外被のケーブルを使うか、曲げ半径についてメーカーに問い合わせることをお勧めします。

スペースに制約のある用途では、ケーブルキャリアの曲げ半径が収納ケーブルの推奨最小曲げ半径よりも小さくなる場合があります。 これは理想的ではありませんが、避けられない場合、なるべく小さな最小曲げ半径のケーブルを使う必要があります。

エナジーチェーンで使われるケーブルの曲げ半径
4xd未満のケーブル曲げ半径大部分が非常に小さな曲げ半径のケーブル保護管に動力・電力などエネルギー供給用のケーブルを敷設して使用する場合、ケーブルの寿命がしばしば課題となっていました。曲げ半径がケーブル径の5倍未満の場合、銅の物理的限界にすぐに達してしまうため、これに代わる導体材質、または基本構造の異なる導体を探す必要がありました。ここでは合金線が使われています。これらは機械的特性に優れていますが、銅に比べると導電性は低減します。合金導体の導体径は若干大きくなります。

 

小さな曲げ半径のロボットケーブル使用時の注意点

一般的なケーブルをごく小さな曲げ半径かつ高速で使用すると、早い段階で機械的ダメージが限界に達します。特に、取付スペースが小さく屈曲回数が多い用途では、耐久性の高い特別なロボットケーブルを使用することで安全性が向上します。

イグスのロボットケーブル「チェーンフレックス」では、曲げ耐性の高い設計の撚り線に加えて、耐摩耗性に優れた外被材質が使われ、ケーブルの耐屈曲性を高めています。下記はイグス試験施設での小曲げ半径における試験の一例です。

イグス試験施設における、小曲げ半径での試験例:

ロボットケーブルCF98.05.04、曲げ半径18mmで屈曲回数1億3800万往復を達成

試験施設 2€コインを並べると、その曲げ半径の小ささがよく分かる
テストレポートNo.:3621
ケーブル型式:制御ケーブルCF98.05.04
曲げ半径:18 mm (係数3.2 x d)
屈曲回数:1億3800万往復
 

一般的には、4xd未満のケーブル曲げ半径は難しい

非常に小さな曲げ半径のケーブルキャリアにロボットケーブルを敷設して使用する場合、ケーブルの寿命が課題となることがしばしば起こります。一般的に、曲げ半径がケーブル径の5倍未満の場合、すぐに銅の物理的限界に達してしまうため、銅に代わる導体材質、または基本構造の異なる導体を探す必要がでてくるためです。

取付スペースを小さく抑えたい、けれども長寿命を確保したい、そんな場合はぜひイグスまで一度ご相談下さい。
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