ロボット化が進む工場の救世主！柔らかいフッ素ホースとは？

製造現場でロボットアームに配管される「ホース」の選定ミスが、深刻なトラブルを引き起こすケースは多くあります。

ホースの硬さや耐久性不足は「よくあること」として見過ごされがちですが、生産ラインの停止やメンテナンスコストの増大など、事業の安定稼働を脅かすリスクだといえるでしょう。

本記事では、不適切なホースが引き起こす具体的な3つの課題とそのメカニズム、そして課題を解決するための正しいホース選定条件について解説します。ロボットの性能を最大限に引き出し、安定稼働を実現するための実践的な知識を提供します。

工場の自動化を妨げるロボットホースの「隠れた」課題

生産性の向上、品質の安定化、そして労働力不足への対応として、産業用ロボットの導入や生産ラインの自動化が進んでいます。

しかし、この高度なシステムが、配管に使われる「ホース」という一見単純な部品によって、その性能を十分に発揮できていないケースが散見されます。

以下では、ロボットの稼働において従来のホースが引き起こす3つの具体的な課題（流体漏れ、動作精度の制限、メンテナンスコスト）について解説します。

課題1：硬いホースが「流体漏れ」と「ライン停止」を引き起こすメカニズム

自動化ライン、特に多関節ロボットのアーム部分では、ホースは複雑かつ反復的な動きを強制されます。ここで、従来のフッ素ホースのような可塑性や柔軟性に乏しい（硬い）材質を使用すると、ホース自体の「反発力（元に戻ろうとする力）」が常に継手部分にストレスを与え続けます。

この応力は、ロボットの動作による曲げやねじれと組み合わさることで、継手（フィッティング）のナット部分に緩みを生じさせたり、ホース接続部のシール性を徐々に低下させたりします。

結果として、初期段階では微小な滲みであったものが、やがて明確な「流体漏れ」へと発展します。流体が薬液であれば周辺機器の腐食を招き、エアであれば圧送不良による動作エラーを引き起こします。

課題2：ホースの反発力がロボットの「動作精度」や「速度」を制限する

産業用ロボットには、用途に応じてミリ〜サブミリ単位の高い位置決め精度が求められます。しかし、前述の「硬いホース」を配管すると、その強い反発力がロボットアームの挙動に対して物理的な「外乱」として作用します。

具体的には、アームが特定の位置へ移動しようとする際、ホースの反発力がサーボモーターの制御に対して抵抗として働き、ティーチング（動作教示）で設定した軌道からのズレ（位置ずれ）や、停止時の微細な振動（オーバーシュート）を生じさせる要因となります。

この問題を回避するために、現場ではロボットの動作速度を意図的に落としたり、加減速のパラメータを緩やかに設定したりする対策が取られがちです。

これは、ロボットが本来持つポテンシャル（タクトタイム）を犠牲にする対応であり、自動化による生産性向上の効果を低下させてしまうことと同義だといえるでしょう。

課題3：頻発する交換作業と「メンテナンスコスト」の増大

ロボットアームのような連続的な屈曲運動は、ホース材質にとって最も過酷な使用環境の一つです。硬い材質や、繰り返し曲げへの耐久性が低いホースを選定した場合、早期の「キンク（折れ・潰れ）」や「疲労破壊（亀裂・破損）」が発生しやすくなります。

キンクが発生すると流路が閉塞し、流量不足や圧力変動による品質不良に直結します。亀裂や破損は、前述の流体漏れやライン停止の直接的な原因となります。

これらのトラブルは予期せぬタイミングで発生することが多く、その都度、保全担当者がラインを止めて交換作業を行わなければなりません。

ホース自体の部品コストはわずかでも、交換作業にかかる人件費、そして何よりも生産停止による機会損失（ダウンタイム）を含めた「総所有コスト（TCO）」は、非常に大きなものとなります。

ロボットの性能を最大限に引き出すホースの「3つの選定条件」

条件1：厳しい屈曲に耐える「繰り返し曲げ耐久性」

ロボットの動作は、数秒サイクルでの連続的な屈曲運動です。この環境下では、ホース材質自体が持つ「疲労強度」が、配管システムの寿命を決定します。

単に柔らかいというだけでなく、連続的な変形応力に対して、材質が塑性変形（元の形状に戻らなくなること）や微細なクラック（亀裂）を起こしにくいことが絶対条件です。特定の曲げ半径と角度で、数百万回、数千万回といった単位の繰り返し屈曲試験をクリアできるかどうかが、そのホースの耐久性を示す客観的な指標となります。

条件2：狭いスペースでも取り回せる「高い柔軟性」と「耐キンク性」

ロボットアーム内部や、周辺の限られたスペースへの配管（狭所配管）では、ホースを小さな曲げ半径で取り回す必要があります。ここで重要になるのが「柔軟性」と「耐キンク性」の二つの性能です。

「柔軟性」とは、小さな力で容易に曲げられる性質を指します。柔軟性が高いホースは、ロボットの動きに対する反発力（抵抗）が小さく、サーボモーターへの負荷を軽減し、動作精度（位置決め精度）の維持に貢献します。

一方、「耐キンク性」とは、ホースが強く曲げられた際に、流路が潰れたり折れたりしにくい（＝流路を確保できる）性質です。耐キンク性が低いと、アームの姿勢によって流量が変動し、製品品質の不安定化を招きます。

ロボット用途では、小さな曲げ半径でも安定した流量を維持できる、高い耐キンク性が必須となります。

条件3：流量を安定させ品質を維持する「内面の平滑性」

流体を扱うホースにおいて、内面の状態は流量の安定性や清浄度に直結します。特に、精密な塗布を行う塗装ロボットや、微量な薬液を移送する化学・医療分野の自動化ラインでは、この条件が重要視されます。

ホースの内面が粗い（凹凸がある）と、流体との摩擦抵抗が増加し、圧力損失（圧損）が大きくなります。これにより、必要以上にポンプの吐出圧力を上げる必要が生じ、エネルギー効率の悪化や脈動の原因となります。

また、内面の凹凸部分には流体が残留しやすく（液だまり）、これがコンタミネーション（汚染）やキャリーオーバー（前回の液体の持ち越し）の原因となることもあります。

洗浄性（CIP）の観点からも、内面が平滑であることは、洗浄時間の短縮とバッチ間の清浄度維持に貢献します。

フッ素の耐性と柔らかさを両立する「柔軟フッ素ホースシリーズ」という解決策

これまでの課題と条件を踏まえると、ロボット配管には「高い耐久性」と「柔軟性」、そして使用する流体（薬液、溶剤、塗料など）に応じた「耐薬品性」や「純粋性」が同時に求められます。

耐薬品性や純粋性の観点ではフッ素樹脂（PTFE, PFAなど）が最適ですが、従来のフッ素ホースは「硬い」という特性があり、ロボット用途には不向きとされてきました。

積層構造が実現する「柔軟性」と交換頻度を削減する「高耐久性」
従来のフッ素樹脂（PTFE、 PFAなど）は、その分子構造から硬く、曲げにくいという物理的特性がありました。これを解決するのが、機能の異なる素材を組み合わせる「積層構造」技術です。

具体的には、流体に接する最内層に耐薬品性に優れたフッ素樹脂（例：ETFE）を、中間層や外層に非常に柔軟なエラストマーや補強糸を配置し、一体成形します。

この構造により、フッ素の優れた耐性を維持したまま、ロボットアームの動きにしなやかに追従する「柔軟性」を実現しています。

さらに、内層のフッ素樹脂が薬品や溶剤による膨潤・硬化劣化を防ぐことで、一般的な塩ビホースに比べて長期にわたり性能を維持する「高耐久性」を両立させています。

この高耐久性が、従来のホースで頻発していた早期の亀裂や破損を防ぎ、交換頻度を劇的に低減します。

【関連用途】塗装・溶剤ラインや、静電気対策が求められる現場にも

柔軟フッ素ホースシリーズの特性は、ロボットアーム以外にも、高度な要求が伴うラインでその価値を発揮します。

一つは、自動車部品や電子機器の「塗装ライン」です。内層がフッ素樹脂であるため、塗料やシンナー（有機溶剤）によるホースの膨潤や劣化、可塑剤の溶出による塗料汚染を防ぎ、塗料品質の維持に貢献します。

もう一つの重要な用途が「静電気対策」です。特定の溶剤や粉体（トナーなど）を高速で移送する際、流体とホース内面との摩擦によって静電気が発生します。この静電気の放電（スパーク）は、引火性の高い溶剤を扱う現場では火災や爆発の着火源となり、極めて危険です。

これに対し、ホースの積層構造に導電性の層（例：導電性ポリウレタンや金属繊維のアース線）を組み込んだ「導電スーパー柔軟フッ素ホースシリーズ」も開発されています。専用の継手を用いてアース接続を確実に行うことで、発生した静電気を安全に除去（アース）し、防爆エリアや静電気を嫌うプロセスでも安全に使用することが可能です。

静電気対策や防爆エリアでの配管に関するより詳細な技術情報については、以下の記事もご参照ください。

▼引火性流体・防爆エリアでの静電気対策ホース選定ガイド

まとめ｜工場の自動化レベルは「ホースの柔軟性」で決まる

本記事で解説したように、ロボットアームに配管されるホースの「硬さ」は、単なる取り回しの問題ではなく、流体漏れによる設備故障、動作精度低下による生産性悪化、そして頻繁な交換作業によるTCO増大に直結する深刻なリスクです。

従来のフッ素ホースが持つ「耐薬品性」と、ロボットが要求する「柔軟性・耐久性」は、これまで両立が難しいものとされてきました。

しかし、その課題は「積層構造」という技術によって解決され、両方の性能を高いレベルで満たす「柔軟フッ素ホース」という選択肢が存在します。

自動化ラインの性能を最大限に引き出し、その投資効果を最大化するためには、ロボット本体の性能だけでなく、その動きに追従するホースの選定が必要です。

ホースの柔軟性は、その場しのぎのトラブル対策ではなく、工場の自動化レベルと安定稼働を長期的に支えるための重要な「設備投資」の一つとして認識する必要があるでしょう。