JP2008028267A

JP2008028267A - 電気回路ユニットのシール構造

Info

Publication number: JP2008028267A
Application number: JP2006201311A
Authority: JP
Inventors: Mitsuyuki Taniguchi; 満幸谷口; Keisuke Imai; 圭介今井; Ichiro Nagatomo; 一郎長友
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2006-07-24
Filing date: 2006-07-24
Publication date: 2008-02-07
Also published as: CN101114767A; EP1883147A2; US20080020634A1

Abstract

【課題】電気回路ユニットのケースに設けられたケーブル通過用開口部の大きさにかかわらず、十分なシール性を確保し且つ組立作業を容易にする電気回路ユニットのシール構造を提供する。
【解決手段】シール構造２０は、弾性材料からなり、ケーブル１６を通すためにケース１４に設けられた開口部１８の内周面とケーブル１６の外周面との間に装着される環状のシール部材２６と、開口部１８においてケース１４に固定される固定部材２８と、ケーブル１６の通過を許容する貫通孔を有し且つケース１４の開口部１８の寸法をケーブル１６の外周寸法に適合するように変換する寸法変換部材２４とを備える。開口部１８に寸法変換部材２４を固定し、固定された寸法変換部材２４との間にシール部材２６を挟持して変形させるように固定部材２８をケース１４に固定することにより、シール部材２６をケース１４の開口部１８の内周面とケーブル１６の外周面とに密着させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気回路と該電気回路を保護するためのケースと該電気回路に接続されるケーブルとから構成される電気回路ユニットのシール構造に関する。

電気回路ユニットは、電気回路と、電気回路を保護するためのケースと、信号の入出力や電力の供給のために電気回路に接続されるケーブルとから構成される。ケーブルをケースの外部から内部に通す部分では、一般に、ケーブルの固定及び防水などのために、図９に示されているようなシール構造１００が使用される。具体的には、ケース１０２に、ケーブル１０４を通すための小径部１０６ａと大径部１０６ｂとからなる階段状の開口部１０６を設け、ゴムブッシュなど弾性部材から作られた環状のシール部材１０８を開口部１０６の大径部１０６ｂ内でケーブルの周りに装着し、固定部材１１０でシール部材１０８に圧力を付与する。シール部材１０８は弾性材料から作られているので、固定部材１１０から圧力を受けると小径部１０６ａと大径部１０６ｂとの間の肩部と固定部材１１０との間で変形し、内周寸法が狭まってケーブル１０４の外周面に密着すると共に、外周寸法が拡がって開口部１０６の大径部１０６ｂの内周面に密着する。この結果、シール部材１０８はケース１０２の開口部１０６の内周面とケーブル１０４の外周面との間を封止することができる。また、シール部材１０８は、固定部材１１０から圧力を受けて開口部１０６の内周面及びケーブル１０４の外周面に常時押し付けられているので、ケーブル１０４が外力の付与によって屈曲又は変位してもシール部材１０８がケーブル１０４に追従し、シール機能を保つことができる。

特許文献１は、上述したシール構造と類似の原理を用いた電動機の検出器ケーブル出口構造を開示している。特許文献１の検出器ケーブル出口構造では、シール部材の形状が上述したシール構造と異なるが、上述したシール構造と同様にシール部材に圧力を付与してシール部材を変形させ、ケーブル用の穴の防水性を確保するようになっている。

特開２００３−２７４５９７号公報

電気回路ユニットでは、組み立ての利便性の向上を図るために、ケーブル１０４と電気回路とは、コネクタ等の接続部材１１２を用いて接続されることが多く、この接続部材１１２は一般にケーブル１０４の外周寸法よりも大きい。ところが、上述したシール構造では、開口部１０６の小径部１０６ａの直径はケーブル１０４の直径よりも僅かに大きい程度に形成されることが一般的であり、このような場合、接続部材１１２は開口部１０６の小径部１０６ａを通過することができない。したがって、接続部材１１２をケーブル１０４に取り付ける前にケーブル１０４を開口部１０６に通し、その後に、狭いケース１０２内でケーブル１０４の先端に接続部材１１２を取り付ける必要があり、作業性が悪かった。また、ケーブル１０４、接続部材１１２、固定部材１１０を予め組み立てたサブアセンブリとして在庫しておくことができないので、電気回路ユニットを組み立てながらケーブル１０４に接続部材１１２を取り付ける必要があり、組立工程の柔軟性を欠いていた。

接続部材１１２の通過を許容するように開口部１０６の小径部１０６ａの寸法を大きくすれば、ケーブル１０４に接続部材１１２を取り付けた後に、接続部材１１２及びケーブル１０４を開口部１０６に通してケース１０２に組み付けことが可能となる。しかし、この場合、図１０に示されているように、固定部材１１０でシール部材１０８に圧力を付与したときに変形圧力が開口部１０６の小径部１０６ａの内周面とケーブル１０４の外周面との隙間に逃げてしまうので、開口部１０６の内周面とケーブル１０４の外周面に効率的に圧力を作用させてこれらにシール部材１０８を密着させることができず、十分なシール性を保つことが困難になる。

よって、本発明の目的は、従来技術に存する問題を解消して、電気回路ユニットのケースに設けられたケーブル通過用開口部の大きさにかかわらず、十分なシール性を確保し且つ組立作業を容易にする電気回路ユニットのシール構造を提供することにある。

本発明は、上記目的に鑑み、電気回路ユニットのケースにケーブルを通すために設けられた開口部の内周面と前記ケーブルの外周面との間に装着される弾性材料からなる環状のシール部材と、前記開口部において前記ケースに固定される固定部材とを備え、前記固定部材で前記シール部材を押圧することによって前記開口部内で前記シール部材を変形させ、前記開口部の内周面と前記ケーブルの外周面との間を封止する電気回路ユニットのシール構造であって、前記ケーブルの通過を許容する貫通孔を有し且つ前記ケースの開口部の寸法を前記ケーブルの外周寸法に適合するように変換する寸法変換部材をさらに備え、前記開口部に前記寸法変換部材を配置もしくは固定し、配置もしくは固定された前記寸法変換部材と前記固定部材との間に前記シール部材を挟持して変形させることにより、前記シール部材を前記ケースの開口部の内周面と前記ケーブルの外周面とに密着させるようにした電気回路ユニットのシール構造を提供する。

上記電気回路ユニットのシール構造において、前記寸法変換部材の貫通孔は前記ケーブルの外周形状と概略同一の断面形状を有し、前記寸法変換部材は前記開口部の断面形状と概略同一の外周形状を有することが好ましい。

前記ケーブルの先端に前記ケーブルよりも大きな外周寸法を有した接続部材が取り付けられており、前記ケースの開口部が前記接続部材の通過を許容するような寸法に形成されていてもよい。

一つの実施形態として、前記ケースの開口部が、前記接続部材の外周寸法よりも大きく且つ前記寸法変換部材の外周寸法よりも小さい外周寸法を有する小穴部と、前記寸法変換部材よりも大きい外周寸法を有する大穴部とからなり、前記小穴部と前記大穴部との間に形成される肩部に前記寸法変換部材を当接させることにより、前記寸法変換部材を前記開口部に配置もしくは固定することができる。

また、他の実施形態として、前記寸法変換部材は、その外周面を前記開口部の内周面に接合することによって、前記開口部に固定されてもよい。

本発明の電気回路ユニットのシール構造では、前記シール部材と前記寸法変換部材とが一体的に形成されていることが好ましい。

本発明のシール構造は、電気回路ユニットのケースの開口部の寸法をケーブルの外周寸法に適合するように変換するための寸法変換部材を備えているので、寸法変換部材をケースの開口部に固定して寸法変換部材と固定部材との間にシール部材を挟持し、押圧、変形させることで、開口部の寸法にかかわりなく十分なシール性を確保できる。さらに、開口部の寸法がシール性に影響を与えなくなるので、ケーブルの先端にコネクタなどの接続部材が接続された状態でも通過できるに十分な寸法にケースの開口部を設計できる。この結果、電気回路ユニットの組立作業が簡単化され、作業時間の短縮を図ることが可能になる。

以下、図面を参照して、本発明の電気回路ユニットのシール構造の実施形態について説明する。
最初に、図８を参照して、本発明のシール構造を使用する電気回路ユニット１００の全体構成を説明する。電気回路ユニット１０は、電気回路１２と、電気回路１２を保護するためのケース１４と、信号の入出力や電力の供給のために電気回路１２に接続されるケーブル１６とから構成されている。ケース１４には、ケース１４の外部から内部にケーブル１６を通すための開口部１８が設けられており、開口部１８には、ケース１４の外部からケース１４の内部を封止するためのシール構造２０が設けられている。また、ケーブル１６の両端部には、ケーブル１６と電気回路１２又は外部装置（図示せず）との接続を容易にするためにコネクタなどの接続部材２２が取り付けられている。

図１及び図２には、本発明によるシール構造２０の第１の実施形態の要部が示されている。シール構造２０は、寸法変換部材２４と、弾性材料からなるシール部材２６と、固定部材２８とを含む。寸法変換部材２４及び固定部材２８は後述するようにシール部材２６を弾性変形させることができる程度の剛性を有する剛性材料から形成されている。ケース１４に設けられた開口部１８は、断面積の小さい小径部１８ａと、小径部１８ａよりも断面積が大きい大径部１８ｂと、小径部と大径部との間に形成された環状の肩部１８ｃとから構成されている。小径部１８ａは、接続部材２２の通過を許容するように接続部材２２の外周寸法よりも大きいが寸法変換部材２４の通過は許容しないように寸法変換部材２４の外周寸法よりも小さい外周寸法を有する。また、大径部１８ｂは、寸法変換部材２４よりも大きな外周寸法を有している。

寸法変換部材２４は、ケース１４に設けられた開口部１８の寸法をケーブル１６の外周寸法に適合するように変換するためのものであり、ケース１４の開口部１８の大径部１８ｂ内で肩部１８ｃに当接するように配置され固定される。寸法変換部材２４は、開口部１８の大径部１８ｂ内に収容でき且つ小径部１８ａを通過できないようになっていれば、適宜の外周形状及び寸法を有することができる。しかしながら、大径部１８ｂ内においてシール部材２６が変形したときに侵入できるような隙間は、シール部材２６に作用する変形圧力の一部をかかる隙間内への変形圧力に使用することにつながり、変形圧力を効率よく径方向に作用させることができなくなる。したがって、隙間の形成を防止するために、大径部１８ｂと概略同一の又はそれより僅かに小さい外周形状及び寸法を有していることが好ましい。

また、寸法変換部材２４の中心部には、ケーブル１６を通過させるための貫通孔２４ａが形成されている。寸法変換部材２４の貫通孔２４ａは、ケーブル１６の通過を許容するような寸法であれば適宜の寸法に設定することが可能であるが、ケーブル１６の外周形状と概略同一の又はそれより僅かに小さい断面形状を有することが好ましい。このようにケーブル１６の外周形状と概略同一の又はそれより僅かに小さい断面形状を有することにより、変形したシール部材２６の侵入を許容する隙間の形成を防止することができ、変形圧力を効率よく径方向に作用させることができるようになる。

シール部材２６は、ケース１４の開口部１８の大径部１８ｂにおいて、寸法変換部材２４と固定部材２８との間に挟持されるように配置されており、固定部材２８から押圧され、圧力を付与されると開口部１８の大径部１８ｂ内で径方向に変形するようになっている。シール部材２６は、ケース１４の開口部１８の大径部１８ｂに収容できれば適宜の外周形状及び寸法とすることができるが、開口部１８の大径部１８ｂの断面形状及び寸法と概略同一又は僅かに小さい外周形状及び寸法を有することが好ましい。また、シール部材２６は環状になっており、その中心部には、ケーブル１６を通過させるための貫通孔２６ａが設けられている。シール部材２６の貫通孔２６ａは、ケーブル１６の通過を許容できれば適宜の断面形状及び寸法とすることができるが、ケーブル１６の外周形状及び寸法と概略同一又は僅かに大きい断面形状及び寸法を有することが好ましい。

このように、シール部材２６が開口部１８の大径部１８ｂの断面形状及び寸法と概略同一の又はそれより僅かに小さい外周形状及び寸法を有し且つシール部材２６の貫通孔２６ａがケーブル１６の外周形状及び寸法と概略同一又は僅かに大きい断面形状及び寸法を有する場合、シール部材２６は、僅かな圧力で僅かに変形するだけで、開口部１８の大径部１８ｂの内周面及びケーブル１６の外周面に密着し、十分なシール機能を確保することができる。

固定部材２８は、ケース１４の開口部１８の大径部１８ｂ内に嵌合する嵌合部２８ａと嵌合部２８ａの外周から径方向に延びるフランジ部２８ｂとを含んでいる。フランジ部２８ｂには複数の取付穴２８ｃが設けられており、固定部材２８は、これら取付穴２８ｃを通るネジやリベットなどの締結具３０によってケース１４に固定される。固定部材２８がケース１４に固定されるとき、嵌合部２８ａは、開口部１８の大径部１８ｂ内に嵌合し、シール部材２６を押圧して変形させるようになっている。また、固定部材２８の中心部には、ケーブル１６の通過を許容するための貫通孔２８ｄが設けられている。固定部材２８の貫通孔２８ｄは、ケーブル１６の通過を許容できれば適宜の断面形状及び寸法とすることができるが、ケーブル１６の外周形状及び寸法と概略同一又は僅かに大きい断面形状及び寸法を有することが好ましい。このように、固定部材２８の貫通孔２８ｄがケーブル１６の外周形状及び寸法と概略同一の断面形状及び寸法を有することにより、シール部材２６に効率よく圧力を作用させることができるので、十分なシール機能を確保することが可能になる。

図１及び図２に示されているシール構造２０を組み立てるときには、まず、固定部材２８の貫通孔２８ｄ、シール部材２６の貫通孔２６ａ及び寸法変換部材２４の貫通孔２４ａにケーブル１６を通した後、ケーブル１６の先端にコネクタなどの接続部材２２を取り付け、サブアセンブリとして予め組み立てておく。次に、ケース１４の開口部１８の小径部１８ａを通してケース１４内に接続部材２２を挿入し、ケース１４内の電気回路１２に接続部材２２を接続する。次に、寸法変換部材２４を開口部１８の肩部１８ｃに当接させて開口部１８内に固定し、固定された寸法変換部材２４と固定部材２８との間にシール部材２６を挟持するようにネジやリベットなどの締結具３０で固定部材２８をケース１４に固定する。このとき、シール部材２６は固定部材２８によって押圧され、シール部材２６がケーブル１６の外周面周及び開口部１８の大径部１８ｂの内周面に密着するように変形させられる。これによって、ケーブル１６の外周面周と開口部１８の大径部１８ｂの内周面との間が封止される。

このように、寸法変換部材２４の存在により、接続部材２２が通過できる寸法にケース１４の開口部１８を設計することができるようになるので、ケーブル１６の先端に接続部材２２が取り付けられた状態でもケース１４の開口部１８を通してケーブル１６を挿入できるようになる。したがって、寸法変換部材２４、シール部材２６及び固定部材２８にケーブル１６を通した上でケーブル１６の先端に接続部材２２を取り付けたものをサブアセンブリとして予め作成しておくことができ、狭いケース１４内でケーブル１６の先端に接続部材２２を取り付ける作業をなくすことができ、また、現場での取付作業が簡易化される。さらに、寸法変換部材２４は、開口部１８の小径部１８ａの断面積が大きく小径部１８ａの内周面とケーブル１６の外周面との隙間が大きくても、当該隙間への入口の少なくとも一部を塞ぎ、変形したシール部材２６が小径部１８ａ内に入り込むことを防止する。したがって、固定部材２８によりシール部材２６に加えられた圧力がシール部材２６を大径部１８ｂにおけるケーブル１６の外周面及び開口部１８の内周面に密着させる方向の変形力に効率よく変換され、十分なシール性を確保することが可能となる。

次に、図３を参照して、本発明のシール構造の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態のシール構造２０´は、電気回路ユニット１０のケース１４に、階段状開口部１８ではなく、肩部を有しない直線状の開口部１８´が設けられている点において、第１の実施形態のシール構造２０と異なっている。開口部１８´は、ケーブル１６の先端に取り付けられた接続部材２２の通過を許容するのに十分な大きさの断面積を有する。寸法変換部材２４は、開口部１８´に、溶接、接着、かしめなどによって接合されることにより固定され、固定された寸法変換部材２４とケース１４に固定される固定部材２８との間にシール部材２６を挟持し、押圧する。その他の点は第１の実施形態のシール構造と同様であり、ここでは説明を省略する。

図４及び図５は、本発明のシール構造の第３の実施形態を示している。第３の実施形態のシール構造２０″は、特に図４から分かるように寸法変換部材２４とシール部材２６とが一体的に形成されている点において、第１の実施形態のシール構造２０と異なっている。この実施形態は、シール構造２０″の部品点数を少なくすることが可能となる点において有効である。その他の構造及び作用については、第１の実施形態のシール構造２０と同様であるので、ここでは説明を省略する。

以上の実施形態では、寸法変換部材２４及びシール部材２６の断面形状は、図６に示されているように、穴開き円盤形状であることが好ましいが、開口部１８、１８´の断面形状やケーブル１６の断面形状に合わせて、図７に示されているように非円形状の外周形状及び貫通孔断面形状を有していてもよい。

本発明の電気回路ユニットのシール構造の第１の実施形態の要部の拡大断面図である。図１に示されている第１の実施形態のシール構造の要部の組立分解図である。本発明の電気回路ユニットのシール構造の第２の実施形態の要部の拡大断面図である。本発明の電気回路ユニットのシール構造の第３の実施形態で使用される一体型の寸法変換部材及びシール部材を示す拡大断面図である。図４に示されている一体型の寸法変換部材及びシール部材を使用した本発明の電気回路ユニットのシール構造の第３の実施形態の要部拡大断面図である。寸法変換部材及びシール部材の断面形状の一例を示す平面図である。寸法変換部材及びシール部材の断面形状の他の例を示す平面図である。本発明のシール構造を使用した電気回路ユニットの全体構造を示す概略図である。従来のシール構造の要部の拡大断面図である。従来のシール構造の変形形態の要部の拡大断面図である。

符号の説明

１０電気回路ユニット
１２電気回路
１４ケース
１６ケーブル
１８、１８´ 開口部
１８ａ小径部
１８ｂ大径部
１８ｃ肩部
２０シール構造
２２接続部材
２４寸法変換部材
２６シール部材
２８固定部材

Claims

電気回路ユニットのケースにケーブルを通すために設けられた開口部の内周面と前記ケーブルの外周面との間に装着される弾性材料からなる環状のシール部材と、前記開口部において前記ケースに固定される固定部材とを備え、前記固定部材で前記シール部材を押圧することによって前記開口部内で前記シール部材を変形させ、前記開口部の内周面と前記ケーブルの外周面との間を封止する電気回路ユニットのシール構造であって、
前記ケーブルの通過を許容する貫通孔を有し且つ前記ケースの開口部の寸法を前記ケーブルの外周寸法に適合するように変換する寸法変換部材をさらに備え、前記開口部に前記寸法変換部材を配置もしくは固定し、配置もしくは固定された前記寸法変換部材と前記固定部材との間に前記シール部材を挟持して変形させることにより、前記シール部材を前記ケースの開口部の内周面と前記ケーブルの外周面とに密着させることを特徴とした電気回路ユニットのシール構造。
前記寸法変換部材の貫通孔は前記ケーブルの外周形状と概略同一の断面形状を有し、前記寸法変換部材は前記開口部の断面形状と概略同一の外周形状を有する、請求項１に記載の電気回路ユニットのシール構造。
前記ケーブルの先端に前記ケーブルよりも大きな外周寸法を有した接続部材が取り付けられており、前記ケースの開口部が前記接続部材の通過を許容するような寸法に形成されている、請求項１に記載の電気回路ユニットのシール構造。
前記ケースの開口部が、前記接続部材の外周寸法よりも大きく且つ前記寸法変換部材の外周寸法よりも小さい外周寸法を有する小穴部と、前記寸法変換部材よりも大きい外周寸法を有する大穴部とからなり、前記小穴部と前記大穴部との間に形成される肩部に前記寸法変換部材を当接させることにより、前記寸法変換部材を前記開口部に配置もしくは固定する、請求項３に記載の電気回路ユニットのシール構造。
前記寸法変換部材は、その外周面を前記開口部の内周面に接合することによって、前記開口部に固定される、請求項３に記載の電気回路ユニットのシール構造。
前記シール部材と前記寸法変換部材とが一体的に形成されている、請求項１から請求項５の何れか一項に記載の電気回路ユニットのシール構造。