JP2014010979A - ケーブル - Google Patents
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- Insulated Conductors (AREA)
Abstract
【課題】
ケーブルの配線長さまたは使用用途に応じて弾性率を容易に調整することが可能なケーブルを提供する。
【解決手段】
信号ケーブルおよび電源ケーブルがテンションメンバを中心にして集合撚りされ、この外周にシールド編組およびシースが設けられているケーブルにおいて、
前記テンションメンバは、中空筒状部材と、前記中空筒状部材に挿通されロッドとからなり、前記ロッドは材質や径が異なる複数のロッドのうち１のロッドを選定して挿通してケーブルとする。
【選択図】図２
ケーブルの配線長さまたは使用用途に応じて弾性率を容易に調整することが可能なケーブルを提供する。
【解決手段】
信号ケーブルおよび電源ケーブルがテンションメンバを中心にして集合撚りされ、この外周にシールド編組およびシースが設けられているケーブルにおいて、
前記テンションメンバは、中空筒状部材と、前記中空筒状部材に挿通されロッドとからなり、前記ロッドは材質や径が異なる複数のロッドのうち１のロッドを選定して挿通してケーブルとする。
【選択図】図２
Description
本発明は、主として工作機械やロボット等の配線に使用されるケーブルに関するものである。
工作機械やロボットに用いられる従来のケーブル４０を図７に示す。ケーブル４０は中央に中心介在４４を備え、中心介在４４の周囲に導体４１の外周を絶縁体４２で覆ったケーブルコア４３を配置し、さらに複数のケーブルコア４３の外周をシールド編組４５とシース４６で覆い構成されている。
中心介在４４の素材としては、プラスチック樹脂等の紐、糸が用いられ、ケーブル４０の垂れ下がりを防止している。
直交ロボット５０を図８に示す。直交ロボット５０は、Ｘ軸アクチュエータ５１およびＹ軸アクチュエータ５２およびケーブル４０から構成されている。ケーブル４０は、Ｘ軸アクチュエータ５１の可動部５１１に固定されているＹ軸アクチュエータ５２に信号および電力を供給するために設けられており、Ｘ軸アクチュエータ５１の可動部５１１の移動に伴って屈曲する。
弾性率が低いケーブル４０を使用した場合、図８（ａ）に示すようにケーブル４０が垂れ下がり、ケーブル４０がＸ軸アクチュエータ５１に接触する恐れがあった。また、図８（ｂ）に示すように、適切な弾性率のケーブル４０を作成すればよいが、弾性率が高いケーブル４０を、図示しないＸ軸アクチュエータが短い直交ロボットに適用した場合、曲げ応力が大きくなり、Ｘ軸アクチュエータの可動部にケーブル４０の曲げ応力の作用による負荷を与えてしまう問題があった。
上記問題を解決するためには、ケーブル４０の配線長さに応じて中心介在４４の材質や径が異なる複数種類のケーブル４０を製作する必要があった。
信号ケーブルおよび電源ケーブルがテンションメンバを中心にして集合撚りされ、この外周にシースが設けられているケーブルにおいて、
前記テンションメンバは、中空筒状部材と、前記中空筒状部材に挿通されロッドとからなり、前記ロッドは材質や径が異なる複数のロッドのうち１のロッドを選定して挿通したことを特徴とするケーブル。
前記テンションメンバは、中空筒状部材と、前記中空筒状部材に挿通されロッドとからなり、前記ロッドは材質や径が異なる複数のロッドのうち１のロッドを選定して挿通したことを特徴とするケーブル。
本発明によると、チューブや角パイプなどの中空筒状部材内に挿通するロッドを、ケーブルの使用用途やケーブルの配線長さに合わせて、材質や径が異なる複数のロッドから１のロッドを任意に選定して挿通することができる。したがって、ケーブルの配線長さや使用用途に合わせて適切な弾性率を備えたケーブルを容易に得ることができる。また、ケーブルの両端に設けたコネクタに蓋体を設けることにより、配線した状態でもケーブルの弾性率を変更することもできる。
図１は、実施例１に示すケーブル１０の断面図である。
実施例１に示すケーブル１０は信号ケーブル１１、電源ケーブル１２、エアチューブ１３、テンションメンバ１４、介在糸１５、シールド編組１６、シース１７から構成されている。
信号ケーブル１１は、複数の信号線１１０とシールド層１１１で構成されている。シールド層１１１はシールド編組とポリエステルで構成されており、すずめっき軟銅を編み込んだシールド編組で信号線１１０を覆い、さらにその外周をポリエステルやビニルで覆うことにより信号線１１０へのノイズによる影響を低減している。
電源ケーブル１２は、複数の電源線１２０と押え巻き１２１と介在糸１２２で構成されている。複数の電源線１２０をポリエステル製の押え巻き１２１で束ね、電源線１２０の周囲にできる隙間をポリプロピレン製の介在糸１２２で埋めることにより構成されている。
エアチューブ１３は、ポリウレタン製であり、図示しないエアコンプレッサから圧縮空気が供給される。
テンションメンバ１４について図２を用いて説明する。図２は、実施例１に示すケーブル１０の一部断面斜視図である。
図２に示すように、テンションメンバ１４は、チューブ１４０と繊維強化プラスチック製ロッド（以下「ＦＲＰロッド」という。）１４１で構成されており、チューブ１４０にＦＲＰロッド１４１が挿通されている。ＦＲＰロッド１４１はチューブ１４０内を摺動可能に設けられているため、容易に交換することが可能である。
図２に示すように、テンションメンバ１４は、チューブ１４０と繊維強化プラスチック製ロッド（以下「ＦＲＰロッド」という。）１４１で構成されており、チューブ１４０にＦＲＰロッド１４１が挿通されている。ＦＲＰロッド１４１はチューブ１４０内を摺動可能に設けられているため、容易に交換することが可能である。
ＦＲＰロッド１４１は炭素繊維を強化材に用いたＣＦＲＰ、アラミド繊維を強化材に用いたＡＦＲＰ、ＰＢＯ繊維を強化材に用いたＺＦＲＰ、ガラス繊維を強化材に用いたＧＦＲＰや、ボロン繊維を強化材に用いたＢＦＲＰ、ポリエチレン繊維を強化材に用いたＤＦＲＰを棒状等に成形したものである。
メタ系アラミド繊維の弾性率は７００〜１８００ｋｇ／ｍｍ２であり、パラ系アラミド繊維の弾性率は５５７０〜１４７００ｋｇ／ｍｍ２、炭素繊維の弾性率は２３０００〜７００００ｋｇ／ｍｍ２であることが知られている。弾性率が大きいほど変形しにくいため、配線長さが長く、ケーブル１０の弾性率を高くしたい場合には、ＣＦＲＰを棒状に成形したＦＲＰロッド１４１を使用すればよく、配線長さが短く、ケーブル１０の弾性率を低くしたい場合には、メタ系アラミド繊維用いたＡＦＲＰを棒状に成形したＦＲＰロッド１４１を使用すればよい。また、更に弾性率が低いケーブル１０を用いたい場合、ＦＲＰロッド１４１を抜いた状態で配線することもできる。
また、チューブ１４０にチューブ１４０の孔径より小さな径のＦＲＰロッド１４１であれば、材質や径が異なるＦＲＰロッド１４１挿通することができる。よって、チューブ１４０の孔径より小さなＦＲＰロッド１４１を挿通することにより、ケーブル１０の弾性率を変更することができる。
次に、ケーブル１０の両端に接続されるコネクタ１８について図３を用いて説明する。
コネクタ１８は、シールド線１１の信号線１１０および電源ケーブル１２の電源線１２０に対応した複数の金属製のピン１８１およびエアチューブ１３０に対応した金属製のパイプ１８２から構成されている。
コネクタ１８は、シールド線１１の信号線１１０および電源ケーブル１２の電源線１２０に対応した複数の金属製のピン１８１およびエアチューブ１３０に対応した金属製のパイプ１８２から構成されている。
また、コネクタ１８の中央には蓋体１８３が設けられており、蓋体１８３を外すことによりテンションメンバ１４のＦＲＰロッド１４１を交換することができる。すなわち、配線を行った状態でも、材質や径が異なるＦＲＰロッド１４１を交換することによりケーブル１０の弾性率を変更することができる。
実施例１に記載の発明では、ケーブル１０の配線長さに応じて、適切な材質や径のＦＲＰロッド１４１を選定して、チューブ１４に挿通することにより、ケーブル１０の弾性率を容易に調整することができる。
また、ＦＲＰロッド１４１はチューブ１４０内を摺動可能に設けられているため、コネクタ１８が設けられた状態でも蓋体１８３を外すことにより、材質や径が異なるＦＲＰロッド１４１に変更して、ケーブル１０の弾性率を変更することができる。
また、ＦＲＰロッド１４１はチューブ１４０内を摺動可能に設けられているため、コネクタ１８が設けられた状態でも蓋体１８３を外すことにより、材質や径が異なるＦＲＰロッド１４１に変更して、ケーブル１０の弾性率を変更することができる。
なお、ＦＲＰロッド１４１は金属材料でもよい。
例えば、チタンとニッケルの合金である形状記憶合金を用いてもよい。形状記憶合金はある温度以上（変態温度）になると記憶させた形状に回復する性質を持つ。すなわち、所望の形状を記憶させた形状記憶合金を挿通させ、ケーブル１０を変態温度以上の温度に加熱することにより容易に所望の形状のケーブル１０を得ることが出来る。
例えば、チタンとニッケルの合金である形状記憶合金を用いてもよい。形状記憶合金はある温度以上（変態温度）になると記憶させた形状に回復する性質を持つ。すなわち、所望の形状を記憶させた形状記憶合金を挿通させ、ケーブル１０を変態温度以上の温度に加熱することにより容易に所望の形状のケーブル１０を得ることが出来る。
図４は、実施例２に示す平型ケーブル２０の一部断面斜視図である。
図４に示すように、実施例２に示す平型ケーブル２０は、信号ケーブル２１、電源ケーブル２２、エアチューブ束２３、テンションメンバ２４を合成樹脂材からなるシース２５で全体を被覆し構成されている。
信号ケーブル２１、電源ケーブル２２は、実施例１に示す信号ケーブル１１、電源ケーブル１２と同様の構造である。エアチューブ束２３は、ポリウレタンで形成された複数のエアチューブを図示しない押え巻きで束状にしたものである。
次に、テンションメンバ２４について説明する。テンションメンバ２４は、平型ケーブル２０の中央から左右均等な位置にそれぞれ設けられており、チューブ２４０とＦＲＰロッド２４１で構成されている。チューブ２４０にはＦＲＰロッド２４１が挿通されており、ＦＲＰロッド２４１はチューブ２４０内を摺動可能に設けられており、容易に交換することができる。その為、実施例１同様にＦＲＰロッド２４１の材質や径を変更することにより平型ケーブル２０の弾性率を調整することができる。
図５を用いて実施例２に記載された平型ケーブル２０を使用した単軸ロボット６０について説明する。
図５（ａ）は従来の平型ケーブル７０を利用した単軸ロボット６０である。従来の平型ケーブル７０は、平型ケーブル７０の弾性率を容易に調整することができなかった。したがって、単軸ロボット６０が長い場合であって、平型ケーブル７０の弾性率が低い場合には、図４（ａ）のように平型ケーブル７０が垂れ下がってしまってしまう場合があった。
図５（ｂ）は実施例２に記載した平型ケーブル２０を利用した単軸ロボット６０である。単軸ロボット６０の長さに応じて、最適な材質や径のＦＲＰロッド２４１に交換することによって、最適な弾性率の平型ケーブル２０を容易に得ることができる。よって、平型ケーブル２０が垂れ下がることがない。
実施例２に記載の発明では、平型ケーブル２０の配線長さに応じて、チューブ２４０内に適切な弾性率のＦＲＰロッド２４１を挿通させることにより、平型ケーブル２０の弾性率を調整することができる。したがって、配線長さに応じて複数の平型ケーブル２０を製作しなくてもよい。
図６は、実施例３に示すケーブル３０の断面図である。
図６に示すように、実施例３に示すケーブル３０は信号ケーブル１１、電源ケーブル１２、エアチューブ１３、介在糸１５、シールド編組１６、シース１７、テンションメンバ３４から構成されている。テンションメンバ３４以外は、実施例１に示すケーブル１０と同一の構造である。
図６に示すテンションメンバ３４は、ビニールなどの可撓性物質で形成した角パイプ３４０に、角ロッド３４１が挿通されている。角ロッド３４１は角パイプ３４０内を摺動可能に設けられているため、容易に交換することが可能である。
角ロッド３４１は、弾性率が低いシリコーンゴムなどの素材で形成された低弾性部と、ＣＦＲＰなどの弾性率が高い素材で形成された高弾性部とからなり、板状の高弾性部を低弾性部で挟み込んだ積層構造となっている。
よって、Ｘ方向のみ弾性率が高いケーブル３０を得ることができる。
また、実施例３に記載されたケーブル３０では、特定の方向のみ可撓性をもたせたケーブルも得ることができる。
また、実施例３に記載されたケーブル３０では、特定の方向のみ可撓性をもたせたケーブルも得ることができる。
尚、本発明は以上のような実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した事項と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を奏するものは本発明の技術的範囲に属する。例えば,シースの変わりに押さえ巻で信号ケーブルや電力ケーブルを束ねたケーブルに用いてもよい。
１０ ケーブル
１１ 信号ケーブル
１１０ 信号線
１１１ シールド層
１２ 電源ケーブル
１２０ 電源線
１２１ 押え巻き
１２２ 介在糸
１３ エアチューブ
１４ テンションメンバ
１４０ チューブ
１４１ ＦＲＰロッド
１５ 介在糸
１６ シールド編組
１７ シース
１８ コネクタ
１８１ ピン
１８２ パイプ
１８３ 蓋体
２０ 平型ケーブル
２１ 信号ケーブル
２２ 電源ケーブル
２３ エアチューブ束
２４ テンショメンバ
２４０ チューブ
２４１ ＦＲＰロッド
３０ ケーブル
３４ テンションメンバ
３４０ 角パイプ
３４１ 角ロッド
４０ ケーブル
４１ 導体
４２ 絶縁体
４３ ケーブルコア
４４ 中心介在
４５ シールド編組
４６ シース
５０ 直交ロボット
５１ Ｘ軸アクチュエータ
５１１ 可動部
５２ Ｙ軸アクチュエータ
６０ 単軸ロボット
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３４１ 角ロッド
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４５ シールド編組
４６ シース
５０ 直交ロボット
５１ Ｘ軸アクチュエータ
５１１ 可動部
５２ Ｙ軸アクチュエータ
６０ 単軸ロボット
Claims (6)
- 信号ケーブルおよび電源ケーブルがテンションメンバを中心にして集合撚りされ、この外周にシースが設けられているケーブルにおいて、
前記テンションメンバは、中空筒状部材と、前記中空筒状部材に挿通されロッドとからなり、前記ロッドは材質や径が異なる複数のロッドのうち１のロッドを選定して挿通したことを特徴とするケーブル。 - 選定して挿通した前記１のロッドは、交換自在であることを特徴とする請求項１記載のケーブル。
- 前記ロッドは棒状の繊維強化プラスチックであることを特徴とする請求項１または２に記載のケーブル。
- 前記ロッドは形状記憶合金であることを特徴とする請求項１または２に記載のケーブル。
- 前記ロッドは低弾性部と高弾性部を積層構造にしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のケーブル。
- 前記ケーブルは平型ケーブルであることを特徴とする請求項１乃至４に記載のケーブル。
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