スマートファクトリーは、モジュール式ロボットのコンセプトを活用した分散型インテリジェンスと制御を通じて自動化レベルを継続的に向上させています。制御機能の物理的な分散にはワイヤとケーブルを介した接続が必要であり、コネクタは現代の工場の環境要件に適合するのに十分な信頼性と安全性を備えていなければなりません。これらのコネクタは、定格電流要件を満たすために十分に低いインピーダンスと十分に広い接触面積を備え、振動や衝撃に耐えるための強力なロック機構を採用する必要があります。さらに、組み立てや変更が容易であり、迅速に更新および変更できなければなりません。
この記事では、まず産業用ロボットとファクトリー オートメーションの接続要件を簡単に紹介し、次に TE Connectivity AMP のコネクタ シリーズを紹介し、これらのコネクタの特性を使用してこれらのアプリケーションの電力、信号、信頼性、安全要件をサポートする方法を示します。
スマートファクトリーとは何ですか？
スマート ファクトリーは、デジタルで相互接続された機械、ロボット、ローカル センサーを制御、リアルタイムのデータ収集、分析、意思決定に利用する総合的な施設です (図 1)。このタイプの工場はますます分散化およびモジュール化が進んでおり、絶えず変化する生産需要に合わせて再構成することが容易になっています。モジュラー構成により、小型マシンのローカル制御と展開が容易になり、生産の柔軟性が向上します。
ネットワーク化されたマシン、ロボット、相互接続されたセンサーの概略図 (クリックして拡大)
図 1: スマート ファクトリーは、ネットワーク化された機械、ロボット、相互接続されたセンサーを使用して、効率的な運用を保証します。 (画像出典: TE Connectivity AMP)
これらの施設では、独立型または協働ロボットを備えたモジュール式ワークステーションが使用されます。ワークステーション間で製品を移動させる移動ロボットには、無人搬送車 (AGV) や自律移動ロボット (AMR) など、さまざまな種類があります。固定ロボットと比較した場合、AMR と AGV の利点は、回転したり、ワークステーション間を移動したりできる強力な機動性にあります。 AGV、AMR、協働ロボットの共同作業を通じて、生産ラインはさまざまなユニットでさまざまなタスクを実行できます。ロボットは、必要に応じてワークステーション間を移動または再分散して、全体の効率を向上させることができます。これらのワークステーションは過酷な環境に設置されることが多いため、設計者はロボットやその他の自動機械が高温、湿度、粉塵、腐食性化学物質、衝撃や振動にさらされる可能性があることを考慮する必要があります。
センサーはすべての操作を監視します。設計に応じて、センサーは有線または無線にすることができます。ワイヤレス センサーは通常、産業用モノのインターネット (IIoT) を通じて接続されます。移動ロボットも IIoT を使用して監視できます。
一般的な電子システムと同様に、業界の傾向はロボット、機械、センサー、コントローラーの小型化に向かっています。小型軽量のため、電力需要が少なく、利用可能なスペースが広くなり、生産性が向上します。さらに、プリント基板の体積も小さくなるため、部品にはより高い体積効率が求められます。
柔軟で信頼性の高い電源および信号コネクタ
電線と電線、電線と基板、電線とパネルのいずれであっても、コネクタは電力と制御信号を確実に伝送する必要があります。コネクタが小さいほど、間隔は近くなり、導体の間隔は狭くなります。
モジュール設計の目的は、柔軟性を実現することです。したがって、コネクタ ソリューションは自動化システムと同じ適応性を備えている必要があります。柔軟性のニーズを満たすために、コネクタの設計は、組み立て中の不一致や衝撃や振動による偶発的な引き抜きを防ぐために、安全で便利なロックを確保する必要があります。
TE Connectivity AMP のダイナミック シリーズ コネクタは、高密度の産業用信号および電源回路のニーズを満たすように設計されています。これらのコネクタは、2.6 ～ 100 アンペア (A) の範囲の電流と 125 ～ 1000 ボルトの電圧を処理できる複数のコネクタ シリーズを通じてこれらの要件を満たします。定格電流と電圧に応じて、これらのコネクタは、1.8 ミリメートルから 24.5 ミリメートル (mm) の範囲の導体間隔で高密度の相互接続を提供できます。
最もコンパクトなダイナミック コネクタは Mini シリーズです。このシリーズは、コンタクト間隔 1.8 mm、ピン番号 12、16、および 20 の電線対基板アプリケーションに適しています。許容される電線は 22 ～ 26 AWG、定格電圧 250 ボルト AC (VAC)、電流 3 A です。
たとえば、1-2834461-2 (図 2、上) は、コンタクトが 2 列に配置され、列間の間隔が 2.75 mm である 12 コンタクトのソケット ハウジングです。コネクタは長さ 19.3 mm、幅 15.7 mm、高さ 8.35 mm です。
TE Connectivity 12 ピン ダイナミック ミニ ワイヤ対基板ソケットおよびピン ホルダー コンポーネントの概略図
図 2: 12 ピン ダイナミック ミニ ワイヤ対基板ソケット (上) とニードル ホルダー (下) のコンポーネントが示されています。 (画像出典: TE Connectivity AMP)
ソケット ハウジングには、TE Connectivity AMP 2834464-5 ソケット コンタクトが装備されています。これらは、26 AWG ワイヤを受け入れることができる錫メッキ銅合金圧着ワイヤ端子です。定格電流は3A、動作電圧はAC250VまたはDC125Vです。各コンタクトは、ロック プレートを使用してハウジング内に固定されます。さらに、ケーシングには二次ロックが埋め込まれており、接触端子のロック機構をさらに安全に保護します。
ソケットは、12 ピン表面実装針ホルダーである 1-2834465-2 に接続されています (図 2、下)。持針器の長さは19.3mm、幅は12.3mm、高さはわずか8.7mmです。持針器は角断面錫メッキコンタクトピンを採用し、フルカバー構造を採用しています。
このコネクタには、誤挿入を防ぐためのキー制御があり、ソケットと針ソケットが完全に係合したときに音と触覚フィードバックを提供するロッキング ラッチが装備されています。ラッチはコネクタ上部の下のくぼみにあり、誤ってロックが解除されるのを防ぎます。サイドネイルは針ハブを機械的にサポートします。
Mini シリーズ コネクタは、寸法が小さく、信頼性が高いため、産業環境の要件を満たすだけでなく、ロボットや自動車など、より高い耐振動要件を持つ他のアプリケーションにも対応できます。