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例3: 繰り返しのテストが品質を支えます。エナジーチェーン内で往復ストローク数百万回

長期稼働する工業用途でのProfibus(プロフィバス)ケーブル

ユーザーがケーブル市場の概要を知ることは、容易なことではありません。ケーブル納入業者間の競争は激しさを増しており、メーカーは互いに「ケーブル保護管内で使用されるケーブルの耐用年数を保証する」ということにしのぎを削っています。動きを伴う用途で使用されるケーブルの耐用年数にあっては、カタログには往復1千万回とうたわれています(5千万回の場合さえあります)。
 
これらの数値をより詳しく見ていく場合、それを検証するために、実際にどういう種類のテストがどのように行われたのか(たとえば、ストロークの長さや曲げ半径などの試験条件)を把握する必要があります。「VDE(ドイツ電気技術者協会規格)0472の603部門のテスト方法Hに準拠してケーブルをテストした」という内容が記載されていても、ケーブル保護管内でのケーブルの耐用年数を判断する上では役に立ちません。ローラースタンドを使用しても最終的な結果は得られないし、エナジーチェーン内での特殊ケーブル用のVDEテストはないからです。

耐用年数の違い

2002年初め、実用途におけるプロフィバスケーブルの耐用寿命を測定するテストが、弊社の試験研究所に委託されました。テストの目的は、イグスのCFBUS.001チェーンフレックスケーブルと市場をリードするプロフィバスケーブルとの耐用寿命の違いについて調査することでした。


カタログ掲載データ テストサンプル「A」
2芯のプロフィバスケーブル
テストサンプル「B」
イグス「チェーンフレックスCFBUS001」
 
断面積 (2 x AWG24)C (2 x 0.25 mm2)C
保証寿命 最低 400万回 試験
継続中
曲げ半径 > = 60 mm 85 mm
8,0 mm 8,5 mm
カタログ掲載データ 2002年時点 2002年時点

競合他社のカタログデータに従ったテストパラメータ

テストに必要なパラメータは、他社のカタログに記載されたデータを基に選択しました。テスト形態としては、プロフィバスケーブルが通常使用される「スライド走行」式をとりました。特に長いストロークと長い伝送距離に関するプロフィバスケーブルのデータが揃っていた為です。

非破壊テストを実施できるようにするため、すなわち短期間に多数の曲げサイクルを実施できるようにするため、純正のプロフィバスの伝送路を構築しました。テスト用エナジーチェーンの固定端に設置したPCにプロフィバスのマスターカードを挿入しました。プロフィバスのスレーブへの接続部は可動端に配置し、診断プログラムを使って伝送速度を測定できるようにしました。誤って伝送されたと思われるデータパケットがあれば、これを表示することができます。最大可能伝送速度は12Mb/sに設定しました。

基本テストは2002年の初めに開始し、現在も継続中ですが、テストサンプル「A」については比較的短いサイクル(42万回)となり、完全な失敗に終わりました。他社のカタログによると、この製品は少なくとも400万回は安全に動作するはずでした。テストにより得られた実耐用年数は、カタログに記載された耐用寿命の10分の1というかけ離れたものでした。

一方、テストサンプル「B」(CFBUS.001)は、データ伝送の不良はなく、現在もテスト中です。これまでのところ、1400万回以上を達成しています。

構造と材質

耐用年数が大きく異なる主な原因は、テストサンプル「A」とテストサンプル「B」(CFBUS.001)の構造パラメータの違いとケーブルの材質の違いによるものです。両方ともバスケーブルの導体絶縁材は、発泡材で構成されていました。この材質の特長として、より優れた伝送特性があるためです。しかし、逆応力下では弱いという欠点もあります。バスペアに影響を及ぼす力は、導体絶縁材への機械的応力を軽減するために、シース部材で吸収する必要があります。

高弾性シース部材

このため、テストサンプル「B」(イグス製品)は、曲げ動作中にバスペアを機械的影響から保護するために、機械的特性に優れた押し出し成形TPE内被や、隙間に食い込む充填シース部材を備えています。シース部材は高弾性でなければなりません。一般によく使用されている介在やバンディングのような安価な充填材で作られた低性能のシースは、バスペアの形状を丸く保つことはできますが、ケーブル保護管内に生じる大きな機械的応力からバスを保護することはできません。引張力と圧縮力が生じると、シース部材に破断が生じるような大きな影響をケーブルコア部分に及ぼします。


テストパラメータ  
 
ストローク: S = 5.0 m
速度: V = 3.5 m/s
加速度 : a = 7.5 m/s2
半径 : 55 mm


テストサンプル「B」(CFBUS.001)のシースは、機械的特性に優れた隙間に食い込む押し出し成形のTPE内被を特長としているため、この内被がバスペアにかかる力を軽減し、所定の位置にコアを固定しつつ曲げることができるのです。

また、コアの撚りピッチを非常に短くしたことも、大きな引張力や圧縮力が長いコアに影響を及ぼさない要因のひとつとなっています。

往復ストローク回数(テスト時)
破断した他社製ケーブル 破断した他社製ケーブル。物性が低いシース部材は、エナジーチェーン内で発生する高い機械的負荷からバスペアを保護することができません。

New: ULおよびCSA規格

チェーンフレックスCFBUSケーブルは、標準フィールドバスシステムすべてに対し、UL、CSA、およびDESINAの各規格で納品可能です。 ケーブルの安定性を向上させるため、最適な編組角度をもつ全体シールド上に、すぐれた耐摩耗性と難燃性を備えた外被を押し出し成形しています。

非常に短いピッチで撚られたバスペアは、隙間に食い込む押し出し成形TPE内被によって保護されています。絶縁材と製造工程をうまく組み合わせて選択することにより、バスケーブルに必要な要因が満たされるのです。

他のチェーンフレックスケーブル同様、新しいCFBUSシリーズも現在、在庫を備えてすぐにご納品いたします。切断コストあるいは少量追加コストもありません。


チェーンフレックス ケーブルに関する詳しい情報



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