サーボドライブとインバータ、それぞれに最適なケーブルはズバリこれ

こんにちは。本日は第二弾（前回記事はこちらからご覧ください）で、LAPP社の新しいサーボケーブル「OLFLEX SERVO FD zeroCM」（以下、zeroCM）を中心に
ご紹介していきたいと思います。
筆者は今年初めにLAPP社の上層部の方々とお会いしたのですが、このケーブルをゲームチェンジャーだと絶賛しておりました。
今回は実際のアプリケーションに触れながら製品の良さをアピールしていきます。どうぞお付き合い下さい。

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【目次】
交流を直流変換してさらに交流に戻す
インバータは速度調整、サーボは位置低め
電源ラインの電圧降下、フィードバック信号の減衰
サーボは796CP、インバータはzeroCM
IEC61800-3規格とPEPAプロジェクト

交流を直流変換してさらに交流に戻す

可変周波数ドライブ（VFD: Variable Frequency Drive）や可変速駆動システム（PDS: Power Drive Systems）と呼ばれる、交流を直流変換してさらに交流に戻すという複雑な仕組みをもつ機器はどのようなものがあるでしょうか。
代表格がインバータ、それとサーボドライブと呼ばれる機器が2本柱として思い浮かびます。
よくエンジニアから聞くのは、「インバータはスピードコントロール」、「サーボはモーションコントロール」といった用途別の使い分けです。
あとは、溶接機もインバータを使うオートメーション技術の主力機器です。

インバータは速度調節、サーボは位置決め

では、インバータとサーボドライブが使われている機械はどのようなものがあるのでしょうか。
筆者の経験とAIリサーチを駆使して調べた結果を（表1.）にご紹介します。
インバータは、モータの回転速度を早くしたり遅くしたりする用途に主に使われています。サーボドライブはロボットのように、とある空間のより正確な位置（座標）へ動かすことを得意としています。
機械設計の方はこれを軸と呼んでいて、スピードコントロール用途で軸という言葉はあまり聞きません。また、インバータ１つで複数のモータを動かせるのに対し、サーボドライブ１つにつき制御できるモータは１つです。

インバーター	コンベア、リフト・クレーン、ポンプ、空調ファン（HVACシステム）、食品機械
サーボドライブ	マシニングセンタ等の工作機械、ロボット、ガントリーローダ、半導体製造装置

※表1

電源ラインの電圧降下、フィードバック信号の減衰

ここで、具体的なアプリケーションをご紹介したところで配線についての注意点についてお話していきます。
機器メーカの取り扱い説明を見ていると、「インバータ（またはサーボドライブ）とモータ間のケーブル長は〇〇メートル迄が推奨」と記載があります。
サーボドライブとモータ間が20メートル、インバータとモータ間は50メートルと謳われていことが多いです。
これには２つ理由があって、１つは電源ラインの電圧降下、もう１つはフィードバック信号の減衰のためと考えらえます。
また、ケーブル長が大きくなることによりアンテナ効果で放射性ノイズを発生しやすくなるためシールドケーブルの使用が推奨されます。

サーボは796CP、インバータはzeroCM

さて、ケーブル製品の紹介に移っていきます。結論から申し上げますと、筆者のおすすめはサーボドライブとモータ間の接続は「OLFLEX SERVO FD 796 CP」（以下、796CP）、インバータとモータ間にはzeroCMです。
理由は先にも述べた「インバータは速度調節、サーボは位置決め」の用途の都合上、インバータの方が配線がより長く、電磁ノイズの影響を及ぼしやすいからです。
サーボは可動軸に使用するため屈曲耐性がより高いオレンジ色が特徴の796CPがおすすめです。

IEC61800-3規格とPEPAプロジェクト

最後に、電磁ノイズの規格と産学研究について少し触れて締めくくりいたと思います。
IEC61800-3はインバータやサーボアンプのような可変速駆動システムに対するEMCノイズに関する国際規格で、AC35kV以下の機器を対象として、PDSを内臓した工作機械も対象となりました。
この規格でzeroCMと通常のシールド電源線とZeroCMを比較試験すると、ノイズ耐性がより良い結果になっていることがわかります。

また、LAPP社を含めたドイツのダルムシュタット工科大学、サーボドライブメーカのSEW-EURODRIVE社などの産学連携のPEPAプロジェクト（PE: Protective Earth、PA: ドイツ語で等電位ボンディング）
<https://www.lea.tu-darmstadt.de/forschung_lea/aktuelle_fp_lea/projekt_pepa2.de.jsp>では漏れ電流の研究や新製品開発などの成果を出しています。

ここまでお読み頂き、ありがとうございました。PEPAプロジェクトは興味深い内容になっているので是非ご一読頂ければと思います。
それでは、次回もお楽しみに。

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