JP2002175729A - シールド付きケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐屈曲性を著しく向上したシールドを有する
耐屈曲性シールド付きケーブルを提供する。 【解決手段】 導体１１の周囲に絶縁体層１２を設けた
被覆電線１３の周囲にシールド１４を有するシールド付
きケーブルにおいて、前記シールド１４を、合成樹脂繊
維１７の外周に金属メッキ層１８を有するシールド材料
１６を編組又は横巻きして形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気ケーブルとし
て用いる耐屈曲性シールド付きケーブルに関し、特に電
磁シールドとして編組シールド用コード、横巻きシール
ド用コードを有する耐屈曲性シールド付きケーブルに関
する。本発明により提供されるシールド付きケーブル
は、例えば産業用ロボットにおいて可動部（アーム）を
経て制御用等の電気信号を伝達する可動ケーブルを製造
する際に好適に利用される。

【０００２】

【従来の技術】産業用ロボットにおいては、アームが複
雑な動きをするので、該アームの先端に取り付けられた
溶接装置などへの信号伝達用のケーブルは、アーム関節
部分において頻繁に屈曲作用を受ける。このため、特に
ロボット用ケーブルなどの可動ケーブルでは、その寿命
を長くするために屈曲に対する大きな耐久性が求められ
る。

【０００３】また、特に、信号伝達用ケーブルでは、外
部からの電磁ノイズの悪影響を防止することが重要であ
り、このための電磁シールド手段として導電性線状部材
を編組又は横巻してなる編組又は横巻きシールドが用い
られている。このようなシールドは、一般にケーブルの
最外周部材たるシースの直下に位置するので、ケーブル
屈曲の際には大きな伸縮力及び曲げ変形力を受けること
になる。

【０００４】従って、可動ケーブルが取り付けられる可
動部分の機械的動作速度の一層の向上が求められるにつ
れて、可動ケーブルに使用される編組シールド又は横巻
きシールドのコード（線状部材）としては、屈曲耐久性
が低い軟銅線に代わって、スズ含有銅合金などのいわゆ
る高耐久性銅合金からなるものが使用されている。

【０００５】しかるに、高耐久性銅合金線は軟銅線より
屈曲耐久性が高いけれども、ケーブルが繰り返し大きな
屈曲を受けてコードが一旦切断されると、高耐久性銅合
金コードは従来の軟銅コードに比べて硬度が高く剛性が
大きいので、屈曲を繰り返すうちに切断端部が内側の絶
縁体を突き破り（突き抜け）、内側の信号伝達用導体と
接触したり、異なる信号伝達用導体どうしを電気的に導
通させたりすることがある。そのような場合には、ケー
ブル内を正しい電気信号が伝達されなくなり、機器制御
に不測の事態を生ずるおそれがある。また、高耐久性銅
合金コードの切断端部が外側のシースを突き破り（突き
抜け）、外部の導電部材と接触してシールドの電位変化
を生じ、ケーブル内を伝達される信号に悪影響を与える
おそれがある。

【０００６】一方、アルミニウム、銅などの導電性金属
の箔、又はテープに導電性金属を積層メッキした帯状部
材を横巻きしてシールドとしたものも知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、何れに
しても、ケーブルを構成する被覆材料や導体の寿命と比
較してシールドの寿命が１／１０程度しかないという問
題がある。

【０００８】そこで、スズ含有銅合金またはクロム−ジ
ルコニウム含有銅合金またはその場金属繊維強化銅合金
などからなる帯状部材を横巻きしてシールドとして耐屈
曲性を向上させた提案がある（特開平１１−３２９１０
４号公報）が、十分ではない。

【０００９】本発明はこのような事情に鑑み、耐屈曲性
を著しく向上したシールドを有する耐屈曲性シールド付
きケーブルを提供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明の第１の態様は、導体の周囲に絶縁体層を設けた被覆
電線の周囲にシールドを有するシールド付きケーブルに
おいて、前記シールドが、合成樹脂繊維の外周に金属メ
ッキ層を有するシールド材料を編組又は横巻きして形成
されたものであることを特徴とするシールド付きケーブ
ルにある。

【００１１】かかる第１の態様では、合成樹脂繊維の外
周に金属メッキ層を有するシールド材料を用いてシール
ドを形成したので、シールドの耐屈曲性を著しく向上さ
せることができる。

【００１２】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記シールド材料が、直径１０μｍ〜１００μｍの
合成樹脂繊維の外周に、１〜２μｍ厚の金属メッキ層を
有するものであることを特徴とするシールド付きケーブ
ルにある。

【００１３】かかる第２の態様では、所望のシールド効
果を有し、比較的小径のシールド付きケーブルを得るこ
とができる。

【００１４】本発明の第３の態様は、第１又は２の態様
において、前記合成樹脂繊維の外周に設けられた金属メ
ッキ層が、無電解メッキ及び電気メッキの少なくとも一
方により形成されたものであることを特徴とするシール
ド付きケーブルにある。

【００１５】かかる第３の態様では、合成樹脂繊維の外
周に金属メッキ層を有するシールド材料が比較的容易に
製造できる。

【００１６】本発明の第４の態様は、請求項１〜３の何
れかにおいて、前記導体が、スズ含有銅合金、クロム−
ジルコニウム含有銅合金又はその場繊維強化銅合金から
なることを特徴とするシールド付きケーブルにある。

【００１７】かかる第４の態様では、導体の耐屈曲性が
著しく向上したシールド付きケーブルとすることができ
る。

【００１８】本発明の第５の態様は、第１〜４の何れか
の態様において、前記導体が、単線又は撚り線からな
り、前記絶縁体層がフッ素系樹脂からなることを特徴と
するシールド付きケーブルにある。

【００１９】かかる第５の態様では、絶縁体層の耐屈曲
性が優れたシールド付きケーブルとすることができる。

【００２０】本発明の第６の態様は、第１〜５の何れか
の態様において、前記被覆電線を複数本有することを特
徴とするシールド付きケーブルにある。

【００２１】かかる第６の態様では、複数の被覆電線に
シールドを施したシールド付きケーブルが得られる。

【００２２】本発明のシールド付きケーブルは、合成樹
脂繊維の外周に金属メッキ層を有するシールド材料を編
組又は横巻きしてシールドを形成しているので、シール
ド自体の耐屈曲性が著しく向上し、この結果、ケーブル
としての耐屈曲性が向上する。

【００２３】本発明のシールド付きケーブルに含まれる
導線は、所定の直径を有する単線、例えば、直径３０μ
ｍ〜０．８ｍｍ程度の線材を単独で用いたものでもよい
し、多心線、例えば、直径１０〜１２０μｍ程度の極細
線を複数本集合させたものでもよい。

【００２４】また、導体の周囲に絶縁体層を施した被覆
電線の構造としては、単線に絶縁体層を被せた構造で
も、多心線に絶縁体層を被せた構造でもよく、さらに、
同軸線構造として中心の導体の周りに設けた絶縁体層上
に導体を設けてさらに絶縁体層を設けた構造としてもよ
い。

【００２５】本発明では、導体としては、例えば、スズ
含有銅合金、クロム−ジルコニウム含有銅合金又はその
場繊維強化銅合金からなるものを挙げることができる
が、その場繊維強化銅合金からなる導体が耐屈曲性の点
では好ましい。

【００２６】ここで、その場繊維強化銅合金からなる導
線は、繊維で強化された銅マトリックスであり、特に、
繊維をその場で、すなわち、線材を形成する工程で形成
した線材をいう。例えば、銅マトリックス中に、最大径
２．５μｍ以下で平均径が１．０μｍ以下のその場形成
繊維状クロムを含む線材等をいう。

【００２７】かかるその場繊維強化銅合金からなる導線
は、例えば、クロム含有率１〜２５重量％で残部が実質
的に銅からなる合金材料を、必要に応じてスエージ加工
し、次いで第１の冷間伸線加工を施し、次いで溶体化処
理し、しかる後に第２の冷間伸線加工を施すことによ
り、銅マトリックス中で繊維状クロムをその場形成して
線材を得、該線材を少なくとも一本用いて導線を形成す
ることにより得られる。なお、材料となる合金材料とし
ては、上述したものに限定されず、例えば、クロム含有
率１〜２５重量％で、銀又はジルコニウムの含有率が
０．０１〜８重量％で残部が実質的に銅からなる合金材
料も用いることができる。

【００２８】このような複合材料からなる線材は、高導
電性は電流が銅マトリックス中を流れることで確保で
き、且つ機械的強度は繊維強化で確保でき、高機械的強
度と高導電率という相反する特性を併せもつ。

【００２９】本発明で絶縁体層としては、例えば、ポリ
エステル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリスチレン系樹脂、
ポリオレフィン系樹脂などによるコーティング層を挙げ
ることができ、また、エナメルコーティングなどを挙げ
ることができるが、耐屈曲性の点ではフッ素系樹脂が好
適である。

【００３０】また、このような被覆電線を複数本撚りあ
わせ等したものにシールドを形成してもよいし、複数本
を撚りあわせ等したものにさらに絶縁体層を設けた後、
シースを設けた構造としてもよい。

【００３１】本発明のシールド付きケーブルは、シール
ドを、合成樹脂繊維の外周に金属メッキ層を有するシー
ルド材料を用いて形成したものである。

【００３２】具体的には、シールド材料が、直径１０μ
ｍ〜１００μｍの合成樹脂繊維の外周に、１〜２μｍ厚
の金属メッキ層を有するものである。

【００３３】合成樹脂繊維としては、ナイロン繊維、ア
クリル繊維、ポリエステル繊維等を挙げることができる
が、耐屈曲性をもち金属メッキ処理が可能な繊維であれ
ばこれらに限定されない。

【００３４】また、合成樹脂繊維に形成する金属メッキ
層としては、銅、銀、ニッケル、金など、又はこれらの
複合メッキや合金メッキを挙げることができる。金属メ
ッキ層の形成方法も特に限定されず、電気メッキ、無電
解メッキの何れでもよいが、これらの組み合わせでもよ
い。

【００３５】このようなシールド材料を用いてシールド
を形成するには、シールド材料を、例えば、複数本まと
めて編組又は横巻きして形成すればよく、具体的な巻き
方等の条件は特に限定されない。横巻きによるシールド
の方が耐屈曲性の面では有利である。

【００３６】なお、本発明のシールド付きケーブルは、
シールドの外側に外被覆層（シース）を有するものであ
る。外被覆層の材料としては、高弾性ポリ塩化ビニル、
ポリウレタン等を挙げることができる。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明のシールド付きケー
ブルを実施例を参照しながら説明する。

【００３８】（実施例１）図１には、実施例１に係るシ
ールド付きケーブルの断面構造を示す。図１に示すシー
ルド付きケーブル１０は、単線の導体１１に絶縁体層１
２を施した被覆電線１３を、７本撚った後、シールド１
４を設け、シールド１４上に高弾性ポリ塩化ビニルから
なる外被覆層１５を施し、外径約５．５ｍｍとしたもの
である。

【００３９】ここで、被覆電線１３は、その場クロム繊
維強化銅合金（クロム含有量約１０％）からなる外径
０．６６ｍｍ（断面積０．２ｍｍ²）の導体１１にフッ
素系樹脂からなる絶縁体層１２を設けたものである。

【００４０】シールド１４は、図２に示すように、シー
ルド材料１６を複数本束ねて編組して形成したものであ
る。

【００４１】ここで、シールド材料１６は、直径４０μ
ｍのナイロン繊維１７の外周に約１μｍ厚の銀メッキ層
１８を形成したものである。ここで、銀メッキ層１８
は、無電解メッキにより形成したものである。なお、こ
れを用いて形成したシールド１４の厚さは約０．１ｍｍ
であった。

【００４２】（実施例２）図３には、実施例２のシール
ド付きケーブルの構造を示す。

【００４３】実施例１の同一のその場クロム繊維強化銅
合金からなる外径０．０８ｍｍ（断面積０．００５ｍｍ
²）の線を多心とした導体２１にフッ素系樹脂の絶縁体
層２２を設けた被覆電線２３に、実施例１と同様なシー
ルド材料１６を横巻きすることにより、シールド２４を
形成し、さらに、外被覆層２５を設けてシールド付きケ
ーブル２０とした。

【００４４】（比較例１）実施例１でシールドを設けな
い以外は同一構造としてシールドなしケーブルを製造し
た。

【００４５】（比較例２）シールドを、直径１０５μｍ
の銅合金線を圧延し帯状にした箔を２００デシテックス
のテトロン糸に横巻きした箔糸線を編組してシールドと
した以外は実施例１と同様なシールド付きケーブルを製
造した。

【００４６】（試験例１）放射電界強度を、図４に示す
試験方法により測定した。

【００４７】図４に示すように、５メートルの長さの試
験ケーブル３１の両端にコネクタ３２を接続し、片側に
５０Ω終端器３３を接続し、他方に発振器３４を接続す
る。この試験ケーブル３１を電波暗室３５内の床から８
０ｃｍ離して設置し、一方、試験ケーブル３１から３ｍ
離れて床から１．５ｍ離してアンテナ３６を設置する。
アンテナ３６には、３０〜３０ＭＨｚ、０．３〜１．０
ＧＨｚのスペアナ３７を接続する。そして、発振器３４
の出力を−１０ｄＢｍで所定の周波数に設定し、アンテ
ナ３６を介してスペアナ３７で測定される電波の最大レ
ベルを測定する。この測定は、アンテナ３６の方向を、
水平、垂直にして２回測定する。

【００４８】実施例１および比較例１のケーブルについ
ての測定結果を図５に示す。

【００４９】この結果、実施例１のシールド１４は、十
分なシールド効果を有していることが確認できた。すな
わち、シールドなしの比較例１のレベルと実施例１のレ
ベルの差が４０ｄＢ程度あれば十分なシールド効果であ
るといわれており、実施例１のケーブルはこの条件を満
足するものであった。

【００５０】（試験例２）シールドの耐屈曲性を、図６
に示す試験方法により測定した。

【００５１】試験ケーブル４１を半径５ｍｍの一対の支
持棒４２で挟み、試験ケーブル４１の一端に５００ｇの
荷重４３を付加した状態で、他端部をＡの位置から左右
９０°屈曲したＢおよびＣの位置に繰り返し屈曲し、断
線に至るまでの屈曲回数を測定する。支持棒４２間のク
リアランスをケーブル外形＋２ｍｍとし、屈曲速度は、
Ａ−Ｂ−Ａ−Ｃ−Ａを一往復として３０往復／分とし
た。

【００５２】実施例１のシース付きケーブルおよび比較
例２のシース付きケーブルについて測定した結果を図７
に示す。この結果、実施例１のシールドの耐屈曲性は、
比較例１のものと比較して３倍程度優れていることが確
認された。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のシールド
付きケーブルは、合成樹脂繊維の外周に金属メッキ層を
有するシールド材料を編組又は横巻きして形成されたシ
ールドを具備するので、シールド自体の耐屈曲性が著し
く向上したものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係るシールド付きケーブル
の断面図である。

【図２】本発明の実施例１に係るシールド付きケーブル
の分解図である。

【図３】本発明の実施例２に係るシールド付きケーブル
の分解図である。

【図４】放射電界強度を測定する試験例１を説明する図
である。

【図５】放射電界強度の測定結果を示す図である。

【図６】耐屈強性を測定する試験例２を説明する図であ
る。

【図７】耐屈曲性の測定結果を示す図である。

【符号の説明】

１０、２０ シールド付きケーブル １１、２１ 導体 １２、２２ 絶縁体層 １３、２３ 被覆電線 １４、２４ シールド １５、２５ 外被覆層 １６ シールド材料 １７ ナイロン繊維 １８ 銀メッキ層

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導体の周囲に絶縁体層を設けた被覆電線
   の周囲にシールドを有するシールド付きケーブルにおい
   て、前記シールドが、合成樹脂繊維の外周に金属メッキ
   層を有するシールド材料を編組又は横巻きして形成され
   たものであることを特徴とするシールド付きケーブル。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記シールド材料
   が、直径１０μｍ〜１００μｍの合成樹脂繊維の外周
   に、１〜２μｍ厚の金属メッキ層を有するものであるこ
   とを特徴とするシールド付きケーブル。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、前記合成樹脂
   繊維の外周に設けられた金属メッキ層が、無電解メッキ
   及び電気メッキの少なくとも一方により形成されたもの
   であることを特徴とするシールド付きケーブル。
4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れかにおいて、前記導
   体が、スズ含有銅合金、クロム−ジルコニウム含有銅合
   金又はその場繊維強化銅合金からなることを特徴とする
   シールド付きケーブル。
5. 【請求項５】 請求項１〜４の何れかにおいて、前記導
   体が、単線又は撚り線からなり、前記絶縁体層がフッ素
   系樹脂からなることを特徴とするシールド付きケーブ
   ル。
6. 【請求項６】 請求項１〜５の何れかにおいて、前記被
   覆電線を複数本有することを特徴とするシールド付きケ
   ーブル。