潤工社のロボットケーブル
潤工社のロボットケーブル
Te c h n i c a l G u i d a n c e
技 術 資 料 編:実装 方法
高寿命化のためのケーブル実装とアセンブリ
Poi nt
04
コネクタ
スリーブ
単 心・
単 心・
曲げに伴うストレスを最小にし、
ケーブル屈曲寿命を最大にする実装方法を選択してください。
Poi nt
01
2
本 撚り電 線
本 撚り電 線
2
ケーブルの長さを最適にします。
スリーブ無し。
ケーブルが長すぎる例。
多 心・多 対ケーブル
多 心・多 対ケーブル
Poi nt
コネクタ部分には
スリーブを装着します。
05
リボン化などで
解決します。
®
ジュンロン チューブ
ジュンロン チューブ
ケーブルが短すぎる例。
数本のケーブルを
ランダムに結束
しないでください。
®
※特に曲げが加わる
部分。
02
Poi nt
03
Poi nt
フラットケーブル&ハイブリッドケーブル
フラットケーブル&ハイブリッドケーブル
Poi nt
06
ケーブルがベア内で
窮屈に圧迫されている例。
摩耗や圧迫の無い
配線を行ってください。
R
曲げ部分の結束は
しないでください。
用 途 別ケーブル
用 途 別ケーブル
曲げ半径をできるかぎり
大きく配線してください。
Assembly
87
Junkosha
Robot cable
技術資料編
技術資料編
R
最適なコネクタの選択、実装、ハーネスの加工に
ついては多くの実績がある潤工社にご相談ください。
Junkosha
88
Robot cable
潤工社のロボットケーブル
潤工社のロボットケーブル
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技 術 資 料 編:寿 命 試 験 方法
ロボットケーブル の 寿 命 試 験について
試験機名
装 置 概 略 図
対 象 ケ ーブ ル
2
ケーブルを選択する際は、実装しようとする装置の稼動年数や保全期間を考えて、無理・無駄のない寿命設計
試料
を行ってください。
ある一定動作におけるケーブルの屈曲寿命要求値は次のようにして求めます。
押え板
摺動試験
=
曲げ半径
(mm)
装置の耐用年数
1日の
平均可動回数
1年の
稼働日数
×
×
又は
×
保全期間
安全係数
(任意)
可動ストローク
200
ケーブルベア
ケーブルガイド 曲げ半径
試料
(mm)
摺動試験
速度
リボン状多心ケーブル
100
多心ケーブル
曲げ半径
多対ケーブル
速度
複合ケーブル
お客さまの実装用途にできるだけ近い形で寿命試験ができるよう次の表に示す屈曲試験機を備えています。
®
リボン状多心ケーブル
ジュンロン チューブ
ジュンロン チューブ
Point
曲げ半径
100
可動ストローク
200
ケーブルの寿命加速 試 験
テープ状
フラットケーブル
多 心・多 対ケーブル
多 心・多 対ケーブル
屈曲寿命
要求値
可変試験条件
本 撚り電 線
本 撚り電 線
2
Point
単 心・
単 心・
コストパフォーマンスを考えたケーブル の 選 択を… 。 ®
それぞれの試験条件を変化させることにより、寿命推定が可能となっています。
装置概略図
対 象 ケ ーブ ル
可変試験条件
試料
C
A
1サイクル a → b → a → c → a
4
1
左右屈曲
試験
固定
固定
a
2
試料
3
b
c
捻り角度
多心ケーブル
多心ケーブル
リボン状多心ケーブル
曲げ半径
多対ケーブル
荷重
捻り試験
試料
D
B
試料長
多対ケーブル
複合ケーブル
B : 荷重
C : 曲げ半径
複合ケーブル
マンドレル
フラットケーブル&ハイブリッドケーブル
フラットケーブル&ハイブリッドケーブル
試験機名
用 途 別ケーブル
用 途 別ケーブル
荷重
荷重
1サイクル
a→b→a→c→a
a
3
2
4
左右屈曲
試験
1
c
60°
b
屈曲角度
単純線・2本撚線
マンドレル
極細ケーブル
荷重
可動
伸縮試験
カールケーブル
コイルチューブ
曲げ角度
伸縮率
技術資料編
技術資料編
試料
曲げ半径
試料長
固定
荷重
89
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Robot cable
荷重
Junkosha
90
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技 術 資 料 編:寿 命 試 験 解 析
屈 曲 寿 命 試 験データについて
短時間で有効な試験データを取得するためには、加速寿命試験を実施し、理論的な解析を加えて寿命推定を行います。
ケーブルの曲げ、捻れ部分には常に伸び一引張りのストレスが加わっています。
このストレスと寿命の関係は
しかし、屈曲寿命試験データは非常にバラツキます。
そこで10本の同じケーブルを同時に試験したとして、1本目
一般にアイリングモデルによって表されます。ケーブルの屈曲部分のストレスを材料力学的に詳しく解析する
に断線した時の屈曲回数と10本目に断線したときの屈曲回数では1桁以上の差がある場合もよくあることです。
ことによって、屈曲寿命データは曲げ半径、荷重
(ケーブル方向の負荷)
、曲げ角度などの関数として表すこと
このため、
ケーブルメーカーの提示する屈曲寿命値は
「最大値」
なのか、
「最小値」
あるいは
「平均値」
なのかをよく
ができます。
2
本 撚り電 線
本 撚り電 線
● 寿 命 推 定はケーブルに加 わ るストレス解 析 から。
単 心・
単 心・
2
●屈曲寿命試験データはバラツキます。
確認する必要があります。潤工社では屈曲寿命データが「対数正規分布」
することを理論的にも経験的にも
把握していますから、
寿命値を推定する場合は対数正規確率に基づく
「99%信頼度水準屈曲寿命値」
を求める
多 心・多 対ケーブル
を表します。
ちなみに、
平均屈曲寿命はケーブル100本の内の50本目が断線したときの屈曲寿命値となります。
試験機名
対象ケーブル
装置概略図
可変試験条件
R = 10※1
R = 7.5※1
R = 5※1
最大値
4.5 × 106
4.0 × 105
9.0 × 104
平均値
2.8 × 106
1.7 × 105
6.0 × 104
曲げ半径
(mm)
最小値
1.6 × 106
1.1 × 105
4.0 × 104
100
99%信頼度水準
屈曲寿命値
1.0 × 106
7.9 × 104
3.0 × 104
+c
L:屈曲寿命(回) R:曲 げ半径(mm) W:荷重(g) a 、b 、c : 定数
摺動試験
試料
代表値の種類
多 心・多 対ケーブル
a
R
log L ∝ b log W
ことができます。
この値は100本のケーブルを同時に屈曲試験した場合に、
最初の1本が断線するまでの屈曲回数
押え板
,
y
b
a
圧縮側
a
,
,
引張側
b
圧縮側
a
引張側
b
圧縮側
ブロット例
R=7.5mm
50
50
R=10mm
累積残存確率[%]
95
90
引張応力
1
+
2
=
(曲げによる応力) (引張による応力)
S
(全応力)
用 途 別ケーブル
用 途 別ケーブル
累積故障確率[%]
y
フラットケーブル&ハイブリッドケーブル
y
引張側
フラットケーブル&ハイブリッドケーブル
80
10
90
5
95
1
99
技術資料編
技術資料編
Robot cable
y
中立軸
2
99.9
0.1
91
ケーブル
a 圧縮側
曲げ半径
R=5mm
99
Junkosha
®
b
R
0.01
開発を進めています。
引張側
ジュンフロン PTFE高屈曲用フラットケーブル
摺動寿命の対数正規確率紙へのプロット
999
潤工社では、各種屈曲寿命試験データを上の式により解析し、
さらに優れた高屈曲寿命を持つケーブルの
曲げ応力
※1 R:曲げ半径
(mm)
摺動試験
(P.90)
による。
9999
ジュンロン チューブ
ジュンロン チューブ
®
可動ストローク
200
104
105
屈曲回数
[回]
106
107
99.99
Junkosha
92
Robot cable
潤工社のロボットケーブル
潤工社のロボットケーブル
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技 術 資 料 編:許容電 流
ケーブル の 許 容 電 流について
(常気圧中)
に対する常圧、空気中における電流を示します。ケーブルを使用する温度とケーブル定格温度の差
(導体上昇
70
⑦
50
⑥
⑤
④
❶
0.125
3/22/0.05
0.2
❷
0.2
3/34/0.05
0.2
❸
0.3
3/51/0.05
0.2
❹
0.5
3/85/0.05
0.25
❺
0.75
7/55/0.05
0.3
❻
1.25
7/91/0.05
0.3
7
❼
2.0
7
(3/51/0.05)
0.3
5
❽
3.5
7
(3/85/0.05)
0.3
30
③
20
②
※
△T = 65℃ のときの許容電流は、図1−②より8A。
また図3より電線10本のときの低減率は0.43 と読みと
る。
①
10
よって 8 × 0.43 ≒ 3.4 となりこのケーブルの40℃使用時における定格電流は3.4Aとなります。
許容電流[A]
注 ※電線10本に同程度の電流が流れる場合の低減率です。
4
3
2
(常気圧中)
⑦
1
断面積
mm2
導体構成
本/本/mm
ETFE絶縁体
厚さ mm
❶
0.2
40/0.08
0.2
❷
0.3
3/20/0.08
0.2
0.5
0.4
❸
0.5
3/33/0.08
0.25
0.3
❹
0.75
3/50/0.08
0.30
0.2
10
❺
1.25
7/36/0.08
0.30
7
❻
2.0
7/57/0.08
0.30
❼
3.5
7/100/0.08
0.30
70
⑥
50
⑤
40
④
30
③
②
20
①
0.7
0.1
®
1
3
4 5
7 10
20 30
50
100
200 300
導体上昇温度[℃]
高寿命Cタイプおよび超高寿命Dタイプジュンフロン Ⓡ ETFEロボットケーブルの
導体上昇温度と許容電流
図2
3
2
1.0
0.7
1
0.5
0.4
0.3
0.5
用 途 別ケーブル
用 途 別ケーブル
許容電流低減率
0.7
0.4
0.3
0.2
0.2
0.1
2
フラットケーブル&ハイブリッドケーブル
フラットケーブル&ハイブリッドケーブル
5
4
ジュンロン チューブ
ジュンロン チューブ
100
許容電流[A]
ETFE絶縁体
厚さ mm
多 心・多 対ケーブル
多 心・多 対ケーブル
導体構成
本/本/mm
40
例)
ME13VU05を40℃で使用する場合、PVC保護被覆の定格温度は105℃だから 105 − 40 = 65℃
®
断面積
mm2
本 撚り電 線
本 撚り電 線
100
が、
そのケーブルの使用温度における許容電流となります。
2
⑧
ジュンフロンⓇETFEロボットケーブルに用いるETFE電線
(図1はAタイプ。図2はC、Dタイプ)
の導体上昇温度
温度△T)
に対応する電流値を図から読みとり、図3の撚り合わせによる許容電流低減率を掛け合わせた数値
単 心・
単 心・
2
1
2
3
4 5
7 10
20 30
50
100
200 300
導体上昇温度[℃]
標準AタイプジュンフロンⓇ ETFEロボットケーブルの
導体上昇温度と許容電流
2
1
3
4 5
7
10
20
30 40 50 70 100
200 300
電線本数
[本]
図3
ケーブル中の心線数に対する許容電流低減率
技術資料編
技術資料編
図1
0.1
貴社の使用条件における許容電流をお知りになりたい場合は、
当社のカスタマーサービスセンターにお問合せ
ください。
93
Junkosha
Robot cable
Junkosha
94
Robot cable
潤工社のロボットケーブル
潤工社のロボットケーブル
Te c h n i c a l G u i d a n c e
技 術 資 料 編:ノイズ 対 策
ロボットケーブル のノイズ 対 策
本 撚り電 線
放射ノイズ発生源
④放射ノイズ
・FAシステム ・自動車 ・電車 ・航空機 ・高圧送電線 ・溶接機
・通信システム ・他のロボット ・モータ ・電気接点 ・雷 など
10
横巻シールド
アルミポリエステルテープシールド
センサ処理装置
③静電結合ノイズ
センサ
電磁結合ノイズ②
周辺装置
制御装 置
30
編組シールド
40
50
多 心・多 対ケーブル
多 心・多 対ケーブル
ライン制御装置
シールド効果
[dB]
20
上位制御装置
2
電磁結合に対する各シールド構成とシールド効果(STI法規格MIL-C-85485に準拠する測定法)
本 撚り電 線
2
●シー ルド効 果 測 定 例
単 心・
単 心・
●ロボットを取り巻くノイズ環境
60
70
80
ティーチング
ボックス
⑤自己発生
静電ノイズ
100
10K
100K
本体
電源線
①伝導ノイズ
10M
100M
静電結合に対する各シールド構成とシールド効果(JAXA QTS-1012による測定法)
アース
ジュンロン チューブ
ジュンロン チューブ
アース
1M
周波数
[Hz]
10
20
●ロボットケーブルが媒 体とな るノイズトラブル の 原 因と対 策
発 生 原 因と影 響
ケーブルおよび、布 設 時の対 策
®
30
40
横巻シールド
50
フラットケーブル&ハイブリッドケーブル
フラットケーブル&ハイブリッドケーブル
ノイズ の 種 類
シールド効果
[dB]
®
編組シールド
60
70
伝導ノイズ
2
電磁結合ノイズ
・電源線にはフイルタやサージアブソーバを用いる。
・アース線は十分に太く短い電線を用いる。
・シールド付きケーブルとEMC対策コネクタを用い、端末の
アース処理を確実に行う。
ノイズ電流が、相互インダクタンスを介して近距離
にあるケーブル間に電磁誘導される。
・ツイストペア線を用いる。
・動力線と信号線、AC/DC線、高周波と低周波信号線、
高電圧と低電圧送電線、
デジタルとアナログ信号線など、
異なった種類の信号を流すケーブルは隔離して配線する。
(クロストーク)
静電結合ノイズ
ノイズ電圧が、絶縁体の静電容量を介して近距離
にあるケーブル間で結合する。
(クロストーク)
4
放射ノイズ
自己発生
静電ノイズ
95
Junkosha
Robot cable
ケーブル可動時の摩擦や容量変動により、導体の
すぐ上の絶縁体に電荷がチャージされ、
放電やノイズ
が発生する。
・シールド密度が80%以上のシールド付ケーブルを用いる。
・コネクタ及び、
コネクタ取り付け部位にも完全なシールド
を施しておく。
ケーブルにストレスが加わりにくい配線をし、
必要に応
じて雑音電荷をアースに導くための半導電層をケー
ブルのシールドに付加する。
100K
1M
周波数
[Hz]
10M
LN層と自己発生ノイズの除去効果(潤工社設定による測定法)
各ケーブルの機械振動により発生する雑音電荷量実測例
未対策ロボットケーブル
100
LN層付ロボットケーブル
10
1.0
LN層付同軸ケーブル
0.1
10
技術資料編
技術資料編
5
周囲環境で発生する不用電波を、
ケーブルがアン
テナとなって受信する。
・ツイストペア線やシールド付ケーブルを用いる。
・誘電率の小さい絶縁材料を用いる
(ふっ素ポリマー
など)
。
90
100
用 途 別ケーブル
用 途 別ケーブル
3
80
発生ノイズレベル
[pクローン]
1
機械の筐体を流れる電流が、信号線に伝導する。
ノイズ源としては、電源線やアース線からの過渡電
流や漏洩電流、誘導電流の進入などがある。
20
振動の周波数
[Hz]
※測定データはいずれも実測例であり、保証値ではありません。
Junkosha
96
Robot cable
潤工社のロボットケーブル
潤工社のロボットケーブル
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技 術 資 料 編:実装データ
ジュンロン ・ジュンフロン チューブテクニカルデータ
®
®
●最小曲げ半径の測定方法
環境温度60℃、
大気圧のもとでチューブ内を5分間減圧した場合の各チューブの特製を下表に示しました。
1.チューブ外径の30倍の長さの試料とする。
2.23℃±2℃の雰囲気中で右図の様に試料をU字状に曲げ
種 類
ジュンロンⓇ UH
ジュンロンⓇ UF
管内絶 対 圧力
(mmHg)
外径の沈み率
(% )
外 観
8×5
0.10
1.27
異常なし
10 × 6.5
0.10
1.04
異常なし
12 × 8
0.11
3.21
異常なし
8×5
0.10
1.27
異常なし
10 × 6.5
0.10
1.52
異常なし
12 × 8
0.10
1.72
異常なし
8×5
0.10
0.63
異常なし
10 × 6.5
0.11
2.00
異常なし
3.座屈(チューブ折れ)
を生じた両端間の距離2Rを測定し、
その1/2を最小曲げ半径とする。
●ジュンロン ®・ジュンフロン ® チューブの 硬 度 比 較 表
ジュンロン チューブ
ジュンロン チューブ
®
片端を固定し、他端を徐々に近づける。
サ イズ
多 心・多 対ケーブル
多 心・多 対ケーブル
ジュンロンⓇ US
2
2R
本 撚り電 線
本 撚り電 線
2
単 心・
単 心・
●ジュンロン ® チューブの 真 空 特 性
ゴム
シリコンゴム
®
PVC
ポリウレタン
0.10
1.26
異常なし
8×5
0.10
0.63
異常なし
ナイロン
10 × 6.5
0.11
2.00
異常なし
ふっ素ポリマー
12 × 8
0.10
1.26
異常なし
フラットケーブル&ハイブリッドケーブル
フラットケーブル&ハイブリッドケーブル
ジュンロンⓇ UFL
12 × 8
ポリエステルエラストマー
ポリエチレン
THV
●
ポリプトピレン
ジュンロン
UFL
UFL
★
PFA
ETFE
●
★
用 途 別ケーブル
用 途 別ケーブル
★
PBT
ジュンフロン
★
US UF UH
←ポリアセタール
●
●
FEP
10
20
30
40
50
60
70
80
ジュンロン
90
S4 AS1
S1
AS4
シュアーAデュロメーター
■
40
● ジュンフロン® ふっ素ポリマーチューブ
★ ジュンロン®ポリウレタンチューブ
■ ジュンロン® ナイロンチューブ
97
Junkosha
Robot cable
60
■
70
80
シュアーDデュロメーター
50
70
90
100
110
120
130
技術資料編
技術資料編
※ケーブルシース材料にも適用します。
50
AS2
■
ロックウェルR
Junkosha
98
Robot cable
Wa r n i n g
!
ジュンフロン ® 製 品の 安 全な取 扱いについて
警告
●ジュンフロン ® 製品は、カタログ等に記載された使用目的・使用条件・使用方法に
従ってご使用いただければ安全ですが、下記の点については特にご配慮ください。
1
2
3
4
5
ジュンフロン ® 製品は、当該絶縁材料によって下記の連続最高使用温度を超えて使用しないでください。
端末加工等の際に、下記温度以上に当該絶縁材料が加熱されると、分解ガスを発生しますので、必ず局所
排気装置を設置し、排気や換気を充分に行い、分解ガスを吸わないようにしてください。
製品・加工くず等が付着した煙草を吸うことにより、分解ガスを吸入する恐れがあるので、取扱い場所および
作業場は禁煙とすると共に煙草を持ち込まないようにしてください。
製品および加工くずは、
「廃棄物の処理及び清掃に関する法律」に従って処理を行い、絶対に焼却は
しないでください。
ジュンフロン ® 製品は、人体に移植したり、体液や生体組織に接触する医療器具等への使用を目的として
特別に設計・製造したものではありません。当該用途に使用される場合は、事前に弊社にご相談ください。
●絶縁材料の連続最高使用温度および熱分解温度 ※
絶縁材料の種類
連続最高使用温度
熱分解が始まる温度
熱分解が速くなる温度
PTFE
260℃
260℃
400℃
PFA
260℃
260℃
400℃
FEP
200℃
230℃
300℃
ETFE
150℃
150℃
250℃
PVC
105℃
110℃
130℃
ポリウレタン
80℃
110℃
130℃
ポリエステル
105℃
120℃
130℃
※潤工社の標準的な電線・ケーブル用材料の値です。
99
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高寿命化のためのケーブル実装とアセンブリ