このホワイトペーパーでは、LAPPのエキスパートがEMCに関する最も重要な質問にお答えします：
- 電磁干渉はどのように起こり、神経痛のポイントはどこにあるのか？
- そのような妨害から身を守るにはどうすればいいのか？
- これに適した電線とコネクタは？
- 設置時に注意しなければならないことは何ですか？
- zeroCM®テクノロジーの利点は何ですか？
- LAPPは顧客のEMC最適化をどのようにサポートしているのか？
スマート工場では、大電力と増大するデータが狭いスペースで転送されます。そのため、電磁干渉のリスクが高まり、たとえ1つのコネクタのスクリーニングが不十分でも、生産工程全体を麻痺させる可能性があります。そのため、電磁気的互換性のあるソリューションを求める産業が増加傾向にあるのも不思議ではありません。最適な電磁両立性（略してEMC）には、システムをよく理解し、適切なコンポーネントを選択することが必要です。LAPPはその両方をアプリケーションに提供する。
EMCの仕組み
電磁干渉は常に干渉源から発生します。これは、周波数制御モーターやケーブルなど、大電流を流す機器です。
干渉源は、干渉シンクとして知られる妨害された機器に対応します。干渉シンクは、例えばセンサーやデータネットワークケーブルなどがあります。
その間のカプリングメカニズムが干渉を引き起こします。これは4つの異なるタイプのカプリングに分けられます。
- ガルバニックカプリング： 干渉源と干渉源シンクは、例えば共通のアース導体によって互いに連結されています。共通アース導体を介した干渉電流が電磁干渉を引き起こします。
- 容量性カプリング： 干渉源と干渉シンクが近接していますが、互いに接続されていません。容量性カプリングでは、電磁干渉(EMI)は電界によって発生します。
- 誘導カプリング：誘導カプリングでは、干渉源と干渉シンクも互いに近接しているが、互いに接続されていません。しかし、干渉は磁場によって引き起こされます。
- 放射カプリング：放射カプリングは一般に、干渉源と干渉シンクが離れていて、導体が最終的にアンテナの役割を果たし、電磁放射による干渉を引き起こす場合に発生します。
実際には、これら4つのカプリングメカニズムが混在しているのが普通で、例えばスクリーン付きケーブルを使うなどして、これらを排除しなければなりません。
EMC check with the LAPP Health Check Service
EMC指令とは何ですか？
EMC指令2014/30/EUの第3条では、電磁両立性は次のように定義されています。
「[…]機器が、その環境内の他の機器にとっては許容できない電磁干渉を引き起こすことなく、その電磁環境内で満足に動作する能力。」
この定義によれば、EMCには2つの主要な側面があります。
- 本装置は電磁干渉を引き起こしてはならなりません。
- 機器が周囲から電磁気的に妨害されてはなりません。
これにより、良好な電磁両立性が保証されます。
エネルギーを伝送するケーブルには、さまざまなタイプのシールドがあります。
- コアとシースの間に錫メッキ銅編組。被覆の程度と編組の角度がバリアの効果に影響します。例：ÖLFLEX® SERVO 719 CY。
- 銅線のラッピング。特に、ねじれに耐える必要があるロボット工学の可動ケーブルに適しています。例：ÖLFLEX® ROBOT 900 DP。
- アルミラミネートされたプラスチック箔で、個別またはすべてのコアに巻かれます。編組シールドと組み合わせることが多いです。
これらは通常シールドされます。ツイストペアとして撚るのが一般的で、これによりコアペアの電界効果が取り除かれます。さらに、これらのケーブルはコアの上にフォイルスクリーンがあり、その上に編組シールドがあります。LAPP 専門家が選考プロセスについてアドバイスします。
EPIC® EMCコネクタは、360度の遮蔽と防振遮蔽接続を特長としています。SKINTOP® BRUSHシリーズのケーブルグランドは、簡単な組み立てと最高のEMCを保証します。
LAPPコネクタシステムは、前述のすべてのスクリーニング接続コンセプトを使用できるという利点があります。多くの場合、EMCケーブルグランドはすでにコネクタに組み込まれており、保護コンジットを接続するオプションを提供し、ケーブルスクリーニングをコネクタシステムの作業接点またはPE接点に接触させることができます。角型コネクタはSKINTOP® MS-M BRUSHケーブルグランドを内蔵しています。EPIC® ULTRA H-A3とEPIC® ULTRA H-B6-24は組み立てが簡単で、スクリーンケーブルの広いケーブルクランプ範囲に対応します。サーボドライブ、アクチュエータ、センサーなど、省スペース設計が必要な場合は、LAPPのPOWERおよびSIGNAL丸型コネクタをお勧めします。これらには、サーボケーブルとデータケーブル用に特別に調整されたEMCケーブルグランドが装備されています。
パッチコードやスイッチなど、産業用ネットワークのための高品質なコンポーネントを1社から調達することが重要です。
LAPPは、工場や個々のシステムのケーブル配線を、特にEMCに注意してテストするヘルスチェックサービスを提供しています。
良好な接地はEMCの基本であり、そうでなければ遮蔽の効果はありません。データケーブルは必ず両端をアースに接続してください。
組み立ての際には、シールドが常に表面全体を覆い、ケーブルの両端をハウジングの中に入れておくことが重要です。Fast Connectシステムは、組み立て時のミスを防ぎ、時間を節約します。
ÖLFLEX® CONNECTならさらに簡単です。ケーブルはすべて組み立て済みで、適切な長さが確保されています。
スクリーン付き動力ケーブルとコントロールケーブルの構造は？
動力ケーブルとコントロールケーブルには、4つの異なるスクリーニングタイプがあります。これらのシールドタイプのうち3種類は、EMC保護との使用に特に適しています。
ÖLFLEX® SERVO 719 CY
錫メッキ銅編組
ケーブルを遮蔽する一般的な方法は、コアとシースの間に銅を編組することです。銅編組の被覆率は約80％で、電磁場に対して効果的なバリアを形成します。これらのケーブルは、ÖLFLEX® CLASSIC 110 CY や ÖLFLEX® SERVO 719 CY などのように、LAPP の製品名称に「C」という略号を付けることで識別できます。銅編組にはさまざまな方法があり、重要なパラメーターのひとつはねじれの角度です。ケーブルチェーンにケーブルを取り付けるような非常に動的な用途では、銅線はより鈍角にコアの周囲に配線され、短い距離でコアの周囲に360度の完全な巻きを発生させます。何百万回ものねじりに耐える必要があるロボットケーブルでは、編組は理想的とは言えません。
ÖLFLEX® ROBOT 900 DP
銅線のラッピング
ロボット工学の可動ケーブルでは、スクリーニングがねじれに耐えなければならないため、銅線ラッピングがよく使われます。ラッピングされた銅線はすべて互いに平行に配置されているため、ケーブルのねじれには問題がありません。しかし、シールド線が重ならないため、ラッピングケーブルからの電磁波干渉に対する保護は悪化することが多いです。これらのケーブルは、ÖLFLEX® ROBOT 900 DPなどのように、LAPPの製品名称の略号「D」で識別できます。
ÖLFLEX® SERVO 2XSLCY-JB
アルミラミネートプラスチック箔
ケーブルの個々のコアまたはすべてのコアをアルミラミネートプラスチックフォイルで包むことができる。プラスチックフィルムスクリーニングは、特に高い周波数でケーブルや電線を保護します。例えば、ÖLFLEX® SERVO 2XSLCY-JBは、アルミラミネートプラスチックフィルムと錫メッキ銅編組を使用しています。
スクリーンデータケーブルの構造は？
データケーブルは、基本的に動力ケーブルやコントロールケーブルと同じスクリーニングが施されていますが、製品の呼称には他の略称が一般的です：
- 錫メッキ銅編組：「S」（シールド）
- アルミラミネートプラスチック箔、「F」（フォイル加工済み）
また、データケーブルには、EMC保護のための遮蔽等級という点で、2つの特別な特徴があります：
スクリーンなし
データ通信は特に干渉の影響を受けやすいため、一般的にデータケーブルは常にスクリーンで保護されています。信号伝送の特定用途向けには、Cat.6 ネットワークケーブル ETHERLINE® LAN Cat.6 U/UTP 4x2xAWG24 LSZH、Cat.5e イーサネットケーブル ETHERLINE® LAN Cat.5e SF/UTP 4x2xAWG24、またはフィールドのネットワークシステム用 UNITRONIC® BUS ASI ケーブルなど、「U」 (非スクリーン) の略号が付いた非スクリーンのデータケーブルがあります。
ETHERLINE® Cat. 6A FD FC
ツイストペア
データケーブルのもう一つの設計はツイストペアケーブルです。個々のデータペアはここでねじられています。このねじれによって、電界効果が互いに補正されます。これらのケーブルは「TP」(Twisted Pair)という略号で識別できます。
ETHERLINE® Catケーブル。例えば、6A FD FCは以下のように分割されます：ScreenedFoiled/UnscreenedTwistedPair. このネットワークケーブルは、すべてのコアの周囲をワイヤブレードでスクリーンし、その下にアルミラミネートプラスチックフォイル（スクリーン/フォイル）を施しています。コアペアはペアでツイストされており、追加のコアペアスクリーニング(UnscreenedTwistedPair)は装備されていません。
なぜコネクタがEMC保護に重要なのか？
どのシステムも、その最も弱い部分と同じ程度の性能しかありません。LAPPコネクタシステムは、前述のすべてのスクリーニング接続コンセプトを使用できるという利点があります。多くの場合、EMCケーブルグランドはすでにコネクタに組み込まれており、保護コンジットを接続するオプションを提供し、ケーブルスクリーニングをコネクタシステムの作業接点またはPE接点に接触させることができます。
標準ハウジングは粉体塗装で、ハウジング部品間は非導電性シールで互いに絶縁されています。EPIC® EMCコネクタは、360度の遮蔽と防振遮蔽接続を提供します。EMCコネクタは、金属導電性、通常はニッケルメッキの表面で識別できます。シールは、プレスまたはねじ止めされた2つのハウジング部品が、金属と金属との低抵抗接触になるように設計されています。同じ原則が、ケーブルグランドと取り付け壁の両方に適用されます。
角型コネクタはSKINTOP® MS-M BRUSHケーブルグランドを内蔵しています。EPIC® ULTRA H-A3とEPIC® ULTRA H-B6-24は組み立てが簡単で、スクリーンケーブルの広いケーブルクランプ範囲に対応します。
サーボドライブ、アクチュエータ、センサーなど、省スペース設計が必要な場合は、LAPPのPOWERおよびSIGNAL丸型コネクタをお勧めします。これらには、サーボケーブルとデータケーブル用に特別に調整されたEMCケーブルグランドが装備されています。
EMCのマイルストーン：LAPPのzeroCM®テクノロジー
LAPPのzeroCM®テクノロジーは、機械やシステムのEMC改善に大きく貢献します。特許を取得した新しいケーブル設計は、低キャパシタンスのバンドル構造で、対向する保護アースを備え、100%の電気的対称性を達成し、電磁両立性を向上させています。最初の製品は、ÖLFLEX® SERVO zeroCMです。
zeroCM技術は、新しい革新的なEMCソリューションです。
LAPPは常にEMCを保護します。
電磁波の干渉は目に見えないからこそ厄介なのです。それを発見するには多くの経験が必要で、理想的にはダメージを受ける前に発見することです。LAPPは包括的な製品レンジで顧客をサポートしています。
- EMCに関する60年にわたる研究開発
- EMCに精通した豊富な専門家
- EMCに最適化されたケーブルおよび接続ソリューションのポートフォリオ
- zeroCM®：EMC最適化ケーブルのマイルストーン
- 世界中のあらゆる産業において、常に最新のガイドラインと規格に準拠
- ヘルスチェックサービスは、電磁干渉の原因を特定し、除去します
顧客としてのメリット
- 故障や不具合を防ぐ
- 生産における最大の効率と品質を得る
- 時間のかかる再加工、トラブルシューティング、修理コストの回避
- 新しい規制や基準への対応を心配する必要がありません。
LAPPのポートフォリオ
スクリーンされていないケーブルやケーブルを後からスクリーンする方法は？
様々な理由により、システム内で非スクリーンケーブルが不可能な場合、またはケーブルがシステムの特定のセクションでのみ電磁気的にスクリーニングされる必要がある場合、当社のSILVYN ®保護ケーブルコンジットは、銅ブレードを装備したり、3M Scotch 1183スクリーニングテープで巻いたりすることもできます。
これらのシステムを確実にアースするためには、銅編組をアースされたハウジング壁や他のアース接続ポイントに接続するために、当社の1パーツまたは2パーツSHIELD-KON® コネクタを使用するのが最適です。
EMC対策はどのように改善されますか？
最適な遮蔽を確保するため、ケーブルは二重遮蔽にするか、銅管または鋼管に取り付けることができます。EMCの観点からは、これらのスクリーンは完全に密閉されています。EMC AS-CUのようなヘリカル巻きのSILVYN®メタル保護ケーブル用銅編組コンジットは、完全なEMC保護と同時に、パイプに比べて優れた柔軟性を提供します。特に電磁波の要求が高い過酷な環境に適しています。EMC保護とストレインリリーフを内蔵したSILVYN® MSK-M BRUSHコンジットグランドは、EMCスクリーニングシステムを完成させます。
電源、制御、データケーブルは、EMCスクリーニングされた状態で事前に組み立てられていますか？
EMCの悪化は、しばしば設置エラーの原因となります。長い間、産業界ではケーブルとプラグを別々に購入し、例えば機械や生産工場に設置するときだけ接続するのが通例でした。
柔軟性が高い分、デメリットもいくつかあります。例えば、取り付け業者が剥がす際に深く切りすぎて芯の絶縁を傷つけたり、スクリーニングをプラグのハウジングに部分的にしか接続しなかったりすると、EMCの問題が発生します。
そのため、ケーブルはすぐに組み立てられるものがトレンドとなっており、LAPPではÖLFLEX® CONNECTという名称で販売しています。ケーブルとプラグはすでに接続されています。お客様は、ケーブルやホースが完全に装備されたケーブルチェーンさえ受け取ることができ、LAPPはエンジニアリング作業も引き受けます。そのため、お客様は常に最適な品質を単一の供給元から保証され、自らの仕事、すなわち機械の製造に集中することができます。