JP5322755B2 - ケーブル - Google Patents

Description

本発明は、ロボットや自動車などの繰り返し屈曲を受ける環境で使用されるケーブルに関する。

ロボットや自動車（例えば、自動車のばね下）などの繰り返し屈曲を受ける環境に使用されるケーブルは、高い屈曲耐久性が要求されるだけでなく、例えば、配索の行いやすさという観点により、高い可撓性も要求される。しかし、高い屈曲耐久性及び高い可撓性の二つを同時に実現することはできなかった。

特許文献１には、架空配電線の内部に撚線導体よりも５倍以上の抗張力を有するテンションメンバーを設けることで、撚線導体が断線しても架空配電線が垂れ下がることを防止する技術が記載されている。

特開２００２−１２４１３７号公報

特許文献１では、撚線導体が断線しても架空配電線が垂れ下がることを防止することを目的としているが、繰り返し屈曲を受けるケーブルにおいては、撚線導体が断線することを防止するのが望ましい。また、前述のように高い可撓性も同時に有するのが望ましい。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、高い屈曲耐久性及び高い可撓性の二つを同時に実現するケーブルを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明のケーブルは、複数の撚線導体と、上記撚線導体よりも変形しやすい介在物と、上記複数の撚線導体の外周に設けられた絶縁層と、を有し、上記介在物の周囲に上記複数の撚線導体が撚り合わされて配置されたケーブルであって、上記介在物は、ショア（Ａ）硬度４５±５度のチューブであり、上記複数の撚線導体は、上記介在物と上記絶縁層とに接触して、互いに離間した状態で配置されているものである。

また、本発明のケーブルは、複数の撚線導体が撚り合わされた複数の子撚り線と、上記子撚り線よりも変形しやすい介在物と、上記複数の子撚り線の外周に設けられた絶縁層と、を有し、上記介在物の周囲に上記複数の子撚り線が撚り合わされて配置されたケーブルであって、上記介在物は、ショア（Ａ）硬度４５±５度のチューブであり、上記複数の子撚り線は、上記介在物と上記絶縁層とに接触して、互いに離間した状態で配置されているものである。

上記介在物は、樹脂からなってもよい。

上記絶縁層の周囲が導電体からなる遮蔽層で覆われていてもよい。

上記遮蔽層の周囲が繊維からなる補強編組層で覆われ、該補強編組層の周囲が樹脂からなるシースで覆われていてもよい。

本発明は次の如き優れた効果を発揮する。

（１）高い屈曲耐久性と高い可撓性を同時に実現できる。

本発明の一実施形態を示すケーブルの断面図である。 本発明の一実施形態を示すケーブルの断面図である。 実施例のケーブルのケーブル寸法図である。 比較例のケーブルの断面図である。 比較例のケーブルと実施例のケーブルの屈曲耐久性に関する性能比較グラフである。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１に示されるように、本発明に係るケーブル１１は、複数の撚線導体１３が撚り合わされたケーブル１１であって、撚線導体１３よりも変形しやすい介在物１４を有し、介在物１４の周囲に複数の撚線導体１３が配置されているものである。撚線導体１３は、複数の導体素線を撚り合わせたものである。

詳しく述べると、複数の撚線導体１３は、ケーブル１１の中心から所定の距離に、周方向にほぼ等間隔で配置されている。複数の撚線導体１３の周囲は、電気絶縁体からなる絶縁層１５で覆われている。絶縁層１５の周囲は、導電体からなる遮蔽層（シールド層）１６で覆われている。遮蔽層１６の周囲は、繊維からなる補強編組層１７で覆われている。補強編組層１７の周囲は、樹脂からなるシース１８で覆われている。

本発明のケーブル１１にあっては、複数の撚線導体１３が形成する円環状構造のほぼ中心部に介在物１４が配置される。介在物１４は、柔軟性を有する。介在物１４が撚線導体１３よりも変形しやすい性質であるため、ケーブル１１の屈曲時に介在物１４が撚線導体１３に圧されると、介在物１４の外縁が変形するようになっている。

また、図２に示されるように、本発明のケーブル２１は、複数の撚線導体２２が撚り合わされた子撚り線２３が複数撚り合わされたケーブル２１であって、子撚り線２３よりも変形しやすい介在物２４を有し、介在物２４の周囲に複数の子撚り線２３が配置されているもの（親撚り線という）である。撚線導体２２は、複数の導体素線を撚り合わせたものである。

詳しく述べると、複数の子撚り線２３は、ケーブル２１の中心から所定の距離に、周方向にほぼ等間隔で配置されている。複数の子撚り線２３の周囲は、電気絶縁体からなる絶縁層２５で覆われている。絶縁層２５の周囲は、導電体からなる遮蔽層（シールド層）２６で覆われている。遮蔽層２６の周囲は、繊維からなる補強編組層２７で覆われている。補強編組層２７の周囲は、樹脂からなるシース２８で覆われている。

本発明のケーブル２１にあっては、複数の子撚り線２３が形成する円環状構造のほぼ中心部に介在物２４が配置される。介在物２４は、柔軟性を有する。介在物２４が子撚り線２３よりも変形しやすい性質であるため、ケーブル２１の屈曲時に介在物２４が子撚り線２３に圧されると、介在物２４の外縁が変形するようになっている。

図１のケーブル１１の作用効果を述べる。

まず、本発明では、複数の導体素線を撚り合わせた撚線導体を用いるが、このような構成を採ることにより、屈曲耐久性を高めることができる。また、本発明では、ケーブルの端末処理を簡単にするため、各撚線導体にはシースを持たない構成となっている。

一般に、複数の撚線導体が撚り合わされたケーブルでは、ケーブルの中心部、すなわち図１のケーブル１１の介在物１４に相当する場所にも撚線導体がある。このような一般のケーブルが屈曲すると、中心部の撚線導体の外周に最も大きな応力が付与される。本発明のケーブル１１は、この中心部の撚線導体を撚線導体１３よりも変形しやすい介在物１４に置き換えたものである。

ケーブル１１が屈曲する際、撚線導体１３間に生じる圧力は、介在物１４が変形することにより、吸収される。これにより、撚線導体１３間の圧力が緩和され、撚線導体１３を構成する導体素線の断線、つまり、撚線導体１３同士が接している箇所の導体素線の断線が抑えられる。その結果、ケーブル１１は、高い屈曲耐久性を有する。

さらに、ケーブル１１は、屈曲時に介在物１４が変形するため、ケーブル１１の曲げ剛性が上記一般のケーブルより低い。すなわち、ケーブル１１は、高い可撓性を有する。これにより、ケーブル１１は、一般のケーブルより小さな曲げＲで曲げることができ、配索が容易になる。

介在物１４の周囲に複数の撚線導体１３が配置されて撚り合わされてなる導体層の外周に絶縁層１５を設け、さらにその外周に遮蔽層１６を設け、その外周にシース１８を設けることで、屈曲耐久性の高いケーブル１１を提供することができる。

また、遮蔽層１６とシース１８との間に、衝撃吸収性の繊維を編組してなる補強編組層１７を設けることで、耐衝撃性の高いケーブル１１を提供することができる。衝撃吸収性の編組には、ポリエチレンテレフタレート繊維材、ポリビニルアルコール繊維材、ポリエチレン−２，６−ナフタレート繊維材のうちから選択される１種以上の繊維材を用いるとよい。

図２のケーブル２１の作用効果は、上記と同等であるので、省略する。

介在物１４，２４は、樹脂からなってもよい。介在物１４，２４は、チューブ状、すなわち、内部に空隙を有する形状に形成されてもよい。図１のケーブル１１は、シリコン樹脂を用いてシリコンチューブを形成し、これを介在物１４としたものである。

また、介在物１４，２４は、複数の繊維質の糸が撚り合わされた糸撚り体からなってもよい。図２のケーブル２１は、ステープル・ファイバ糸（スフ糸）を介在物２４としたものである。スフ糸の材質としては、レーヨン、ＰＥＴ、ナイロン等を用いることができる。

実施例１、実施例２、比較例のケーブルを作製した。

実施例１は、図１のケーブル１１であり、複数の導体素線（軟銅線（ＴＰＣ・タフピッチ銅））を撚り合わせた撚線導体１３を中心部の周りに６本配置した。絶縁層１５には架橋ポリエチレンを用いた。遮蔽層１６には錫めっき銅編組を用いた。補強編組層１７には、ポリビニルアルコール繊維材を用いた。なお、補強編組層１７には、ポリエチレンテレフタレート繊維材やポリエチレン−２，６−ナフタレート繊維材を用いてもよい。介在物１４には、ショア（Ａ）硬度４５±５度のシリコンからなるシリコンチューブを用いた。各部材の寸法は、図３に示す通りとした。なお、導体層は、撚線導体１３からなる層である。

実施例２は、図２のケーブル２１であり、複数の導体素線（同上）を撚り合わせて撚線導体２２とし、複数の撚線導体２２を撚り合わさせた子撚り線２３を中心部の周りに６本配置した。また、介在物２４には、ステープル・ファイバ糸を用いた。その他の層は、実施例１と同じとした。

比較例のケーブルは、図４に示されるように、介在物を有さず、図１のケーブル１１の介在物１４を撚線導体に変えた構造を有する。すなわち、比較例のケーブル４１は、複数の導体素線（錫銅合金）を撚り合わせた撚線導体４２を７本撚り合わせ、その周囲に、図１のケーブル１１と同様に、絶縁層４５、遮蔽層４６、補強編組層４７、シース４８を順に設けた。

実施例１、実施例２、比較例の３つのケーブルに関し、Ｒ３０の９０°曲げの負荷で５０万回の曲げを繰り返した屈曲耐久試験を実施した。その結果を図５に示す。

図５に示されるように、縦軸には、比較例の導体素線の断線数に対する割合（断線数比）を取る。よって、比較例の断線数比は１である。このとき実施例１の断線数比は０．０２であり、実施例２の断線数比は０．４７であった。このように、比較例と実施例１、２とでは著しく導体素線の断線数が異なる。比較例では、特に中心部の撚線導体とその周囲に配置された撚線導体とが接している箇所で、導体素線の断線が数多く発生した。これに対し実施例１，２では、ケーブルの中心部に撚線導体よりも変形しやすい介在物１４，２４を配置しているため、屈曲により最も導体素線の断線が発生しやすい上記箇所の圧力が緩和され、導体素線の断線が抑制されている。これより、本発明のケーブル１１，２１は、従来に比して著しく屈曲耐久性が向上したことが確認された。

次に、実施例１、実施例２、比較例の３つのケーブルに関し、曲げＲに対する曲げ剛性を測定した。ここで、曲げＲ（ｍｍ）とは、ケーブルを屈曲させたときに、ケーブルが最も大きく曲がっている場所の曲げ半径である。曲げＲは、１５０、８０、５０、３０ｍｍとした。曲げ剛性（Ｎ・ｍｍ²）とは、曲げにくさを示す値であり、縦弾性係数と断面２次モーメントの積で求められる。

表１に示すように、比較例のケーブルにおける曲げ剛性を曲げＲごとに１と規格化すると、実施例１及び実施例２のケーブルは、全ての曲げＲに対して曲げ剛性は少数点以下である。すなわち、実施例１及び実施例２は、比較例より曲げ剛性が小さい。これより、本発明のケーブル１１，２１は、従来に比して可撓性が向上したことが確認された。

以上の試験結果から、本発明のケーブル１１，２１は、十分な屈曲耐久性を有し、かつ、配索をする上で十分な可撓性を有すると結論できる。

なお、実施例１及び実施例２は、遮蔽層１６，２６及びシース１８，２８を備えたが、遮蔽層１６，２６とシース１８，２８のどちらか一方のみを備えたケーブルでも、実施例１、実施例２と同様の試験結果が得られる。

１１，２１ ケーブル
１３ 撚線導体
１４，２４ 介在物
１５，２５ 絶縁層
１６，２６ 遮蔽層
１７，２７ 補強編組層
１８，２８ シース
２２ 撚線導体
２３ 子撚り線

Claims (5)

1. 複数の撚線導体と、上記撚線導体よりも変形しやすい介在物と、上記複数の撚線導体の外周に設けられた絶縁層と、を有し、上記介在物の周囲に上記複数の撚線導体が撚り合わされて配置されたケーブルであって、
   上記介在物は、ショア（Ａ）硬度４５±５度のチューブであり、
   上記複数の撚線導体は、上記介在物と上記絶縁層とに接触して、互いに離間した状態で配置されている
   ことを特徴とするケーブル。
2. 複数の撚線導体が撚り合わされた複数の子撚り線と、上記子撚り線よりも変形しやすい介在物と、上記複数の子撚り線の外周に設けられた絶縁層と、を有し、上記介在物の周囲に上記複数の子撚り線が撚り合わされて配置されたケーブルであって、
   上記介在物は、ショア（Ａ）硬度４５±５度のチューブであり、
   上記複数の子撚り線は、上記介在物と上記絶縁層とに接触して、互いに離間した状態で配置されている
   ことを特徴とするケーブル。
3. 上記介在物は、樹脂からなることを特徴とする請求項１又は２記載のケーブル。
4. 上記絶縁層の周囲が導電体からなる遮蔽層で覆われていることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のケーブル。
5. 上記遮蔽層の周囲が繊維からなる補強編組層で覆われ、該補強編組層の周囲が樹脂からなるシースで覆われていることを特徴とする請求項４記載のケーブル。

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