機械設計において、動力を適切に制御するためには、PLC（プログラマブル・ロジック・コントローラ）やラダー図を理解し、電気設計者と密に連携することが重要です。本記事では、機械設計者と電気設計者の連携がなぜ必要なのか、どのように進めるべきかを解説します。
なぜ機械設計者が電気制御を理解するべきなのか？
機械設計者は、主に構造や動作の設計を担当しますが、機械の動きを制御するのは電気制御です。例えば、以下のようなケースでは電気制御と機械設計の連携が不可欠になります。
✅シリンダーやモーターの制御方法を決める
→ どのタイミングで動作させるか、どのような信号が必要かを考慮
✅センサーの配置と使用方法
→ 物体の検知や異常検出を正しく行うための設計
✅インターロック（安全制御）
→ 作業者の安全確保のため、危険な動作を防ぐ仕組み
電気設計者に全てを任せるのではなく、機械の動きを考慮した制御が必要なため、機械設計者も基本的な電気制御を理解しておくことが重要です。
✅ 電気設計とは？
電気設計とは、機械を動作させるための電気回路や制御システムを設計する業務のことです。
単に電気配線を設計するだけでなく、PLCを活用した制御ロジックの設計や、安全対策を含めたインターロックの設定など、幅広い業務を担当します。
電気設計の主な業務
- 制御盤の設計・配線
- 機械を動作させるための電源や配線を設計
- 各部品（PLC、リレー、タイマー、モーターなど）を適切に配置
- PLCやラダー回路の設計
- 機械の動作ロジックを作成し、PLCで制御
- センサーやスイッチの信号を処理し、適切な動作を実現
- 安全対策（インターロック）
- 人の安全を確保するための安全回路を設計
- 非常停止（E-STOP）やドアスイッチを組み込む
- モーター・シリンダー制御
- インバーターを使ったモーター速度制御
- 電磁弁を制御してシリンダーを動作
- トラブル対応と保守
- 機械の動作不良時の原因特定と修正
- 配線やプログラムの修正を行い、正常に動作させる
電気設計と機械設計の役割分担
機械設計者と電気設計者は、それぞれの専門知識を活かし、連携して機械を設計する必要があります。
| 役割 | 機械設計者 | 電気設計者 |
|---|---|---|
| 主な業務 | 機械の構造設計 | 電気回路・制御設計 |
| 担当範囲 | フレーム、シリンダー、モーターの選定 | 配線、PLCプログラム、制御盤設計 |
| 考慮点 | 強度、剛性、動作の流れ | 電圧、電流、信号処理 |
| 安全対策 | 機械的な安全機構 | 電気的な安全対策（インターロック） |
例えば、シリンダーを制御する場合、
✅機械設計者は、シリンダーの取り付け位置やストロークを決定
✅電気設計者は、シリンダーを動作させるための電磁弁制御を設計
このように、お互いの役割を理解しながら設計を進めることが重要です。
電気設計と機械設計の連携が重要な理由
機械設計者と電気設計者がうまく連携しないと、以下のような問題が発生します。
⚠️ 連携不足によるトラブル例
- センサーの配置ミス
- 機械設計者が設計した位置にセンサーがうまく取り付かず、誤検出や未検出が発生
- 解決策：センサーの取り付け位置を事前に電気設計者と調整
- モーターやシリンダーの動作不良
- 機械設計者が選定したモーターのトルクが不足し、制御がうまくいかない
- 解決策：電気設計者と協議し、適切なモーター容量を選定
- インターロックの設定ミス
- 安全カバーが開いていてもモーターが動作するなど、危険な状態になる
- 解決策：機械設計者と電気設計者で安全対策を事前に検討
機械設計と電気設計が適切に連携することで、トラブルを未然に防ぎ、スムーズな機械開発が可能になります。
電気設計は、機械の動作を制御する重要な役割を担っています。
機械設計者が電気設計を理解し、お互いに連携することで、より効率的で安全な機械設計が可能になります。
🔍 電気設計者の役割
👉配線・PLCプログラムの設計
👉安全回路の設計
👉モーター・シリンダーの制御
🔍 機械設計者との連携ポイント
👉動作タイミングの共有
👉センサーの配置の調整
👉インターロックの設計を協議
電気と機械、どちらも欠かせない要素であり、連携を強化することでトラブルを減らし、より完成度の高い機械設計が可能になります。
機械設計者と電気設計者の連携ポイント
シリンダーやモーターの動作タイミングを明確にする
機械設計者がシリンダーやモーターを設計する際、
「どのタイミングで動作させるか？」を決める必要があります。
🔍 例
✅「ボタンを押すとシリンダーが前進し、センサーが物体を検知したら戻る」
✅「モーターを一定時間動かした後、ブレーキをかける」
これらの動作をラダー図で制御するため、電気設計者と連携して制御仕様を明確にすることが重要です。
センサーの種類と設置位置を決定
センサーの選定や設置位置は、機械の動作に大きく影響します。
🔍 例
✅「リミットスイッチをどこに取り付けるか？」
✅「光電センサーで物体を検知する位置を決める」
✅「安全対策として非常停止ボタンの配置を考える」
これらは機械設計者と電気設計者が協力して決定する必要があります。
インターロック（安全制御）の実装
機械の安全性を確保するために、条件が揃わないと動作しないようにするインターロックを設計します。
🔍 例
✅「カバーが開いているときは、モーターを動作させない」
✅「圧縮空気の圧力が一定値以下なら、シリンダーを動かさない」
これを実現するために、機械側の安全設計と電気制御が連携することが不可欠です。
トラブル時の対応を想定
機械が正常に動作しない場合、原因が機械側なのか、電気制御側なのかを切り分ける必要があります。
🔍 例
- 「シリンダーが動かない → エアの供給がない？ 電磁弁が動作していない？」
- 「モーターが止まらない → センサー信号が入っていない？ ラダー回路の条件が誤っている？」
このように、機械設計者がラダー図をある程度理解していれば、トラブル対応のスピードが向上します。
まとめ
機械設計において、電気制御（PLC・ラダー図）を理解することは、機械設計者にとって大きなメリットになります。
電気設計者との円滑な連携により、以下のようなメリットが得られます。
✅ スムーズな設計プロセス
✅ 機械の動作を最適化
✅ 安全性の向上
✅ トラブル対応の迅速化
機械設計者が電気制御の基礎を理解し、電気設計者と連携することで、より完成度の高い機械を設計できるようになります。
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