JP2014116086A - 産業ロボット用ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】優れた可撓性を有するとともに、摩擦による粉塵の発生が抑制された産業ロボット用ケーブルを提供する。
【解決手段】導体の外周上に絶縁層を有する絶縁線心と、前記絶縁線心の外周上に設けられたシースと、を備え、前記シースは、２３℃での曲げ弾性率が５００ＭＰａ以上の樹脂からなる素線が編組状に編み込まれて形成されている産業ロボット用ケーブルである。
【選択図】図１

Description

本発明は、産業ロボット用ケーブルに関する。

自動車生産ラインや液晶パネル・半導体チップなどの生産ライン設備、或いは作業者が入り込めないような劣悪な環境設備では、製品搬送や部品取り付けなどの作業に産業ロボットが使用されている。産業ロボットには、そのアーム部分やケーブルベア部分に産業ロボット用ケーブルが配線されている。

産業ロボットのアーム部分やケーブルベア部分などは、Ｕ字状に曲げた状態でスライドしたり、屈曲したり、捻回したり、またはこれらの動作を同時に行ったりする。このため、産業ロボット用ケーブルには、産業ロボットの動きに追従して動いた場合であっても損傷や断線が生じないように、優れた柔軟性（可撓性）が要求される。

このような産業ロボット用ケーブルとして、例えば特許文献１では、導体の周囲に絶縁層を設け、この絶縁層の周囲に柔軟性のあるポリ塩化ビニルなどからなるシース（外被）をさらに設けたものが提案されている。

特開２００７−１２３２８１号公報

しかしながら、特許文献１に示す産業ロボット用ケーブルにおいては、シースの耐摩耗性や滑り性などの機械的特性が不十分であったため、追従する際にシースの表面が摩擦されて粉塵が発生することがあった。この粉塵は、アーム部分やケーブルベア部分の内部に堆積し、産業ロボット用ケーブルの追従を妨げたり、製品に直接付着したりすることで、歩留まりを低下させたりする。また、シースがポリ塩化ビニル樹脂から構成される場合、ポリ塩化ビニル樹脂がアウトガスを発生させて、半導体チップなどの製品を汚染したりする。

本発明は、上記課題に鑑みて成されたもので、その目的は、優れた可撓性を有するとともに、摩擦による粉塵の発生が抑制された産業ロボット用ケーブルを提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、
導体の外周上に絶縁層を有する絶縁線心と、前記絶縁線心の外周上に設けられたシースと、を備え、前記シースは、２３℃での曲げ弾性率が５００ＭＰａ以上の樹脂からなる素線が編組状に編み込まれて形成されている、産業ロボット用ケーブルが提供される。

本発明の第２の態様によれば、
前記シースは、編組密度が５０％以上１００％未満である、第１の態様の産業ロボット用ケーブルが提供される。

本発明の第３の態様によれば、
前記シースは、前記素線の編組角度が３０°以上９０°未満である、第１の態様または第２の態様の産業ロボット用ケーブルが提供される。

本発明によれば、優れた可撓性を有するとともに、摩擦による粉塵の発生が抑制された産業ロボット用ケーブルが得られる。

本発明の一実施形態に係る産業ロボット用ケーブルの断面を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る産業ロボット用ケーブルの断面を示す図である。 編組角度を説明するための図である。

上述したように、従来の産業ロボット用ケーブルでは優れた可撓性を得られるものの、ポリ塩化ビニルからなるシースでは耐摩耗性や滑り性が低く、粉塵の発生を抑制することが困難であった。そして、粉塵により、産業ロボット用ケーブルの追従性が損なわれるばかりか、製造される製品が汚染され、歩留まりが低下することとなっていた。

この課題を解決するため、本発明者らは、耐摩耗性などの機械的特性が高いシースを構成するような樹脂について選定を行い、２３℃での曲げ弾性率が５００ＭＰａ以上である樹脂、いわゆるエンジニアリングプラスチックに着目した。エンジニアリングプラスチックは、耐摩耗性などの機械的特性に優れているため、粉塵の発生が抑制される。また、アウトガスを発生させるような油脂成分を含有しないため、アウトガスを発生させず、製品を汚染しない。しかし、エンジニアリングプラスチックは、剛性が高いため、押出されて層状に形成されると可撓性を示さない。

そこで、本発明者らは、剛性の高いエンジニアリングプラスチックを、可撓性が要求されるシースに適用するため鋭意検討を行った。その結果、エンジニアリングプラスチックを線状に形成し、可撓性を有する素線として、その素線を編み込み、編組状のシースとすることによって、耐摩耗性などの機械的特性及び可撓性に優れるシースを得られることを見出した。本発明は、これらの知見に基づきなされたものである。

〈本発明の一実施形態〉
以下に、本発明に係る産業ロボット用ケーブルの一実施形態について図面を参照しながら説明をする。図１は、本発明の一実施形態に係る産業ロボット用ケーブルの断面を示す図である。

本実施形態の産業ロボット用ケーブル１ａは、導体１１の外周上に絶縁層１２を有する絶縁線心１０を介在２０と共に撚り合わせてなる撚合コア３０と、撚合コア３０の外周に設けられた押え巻きテープ４０と、押え巻きテープ４０の外周に設けられたシース５０と、を備える。そして、シース５０は、２３℃での曲げ弾性率が５００ＭＰａ以上の樹脂からなる素線が編組状に編み込まれて形成されている。

撚合コア３０は、図１に示すように、４本の絶縁線心１０が介在２０と共に撚り合わされたものである。絶縁線心１０の数は、４本に限定されず、１本または複数本とすることができる。

絶縁線心１０は、導体１１と、導体１１の外周上に形成される絶縁層１２とを備える。
導体１１としては、銅やアルミニウムなどからなるものが用いられ、例えば軟銅線、錫めっき軟銅線、銅合金線、あるいはこれらを複数本撚り合わせたものなどを用いることができる。導体１１の外径は、特に限定されず、産業ロボット用ケーブル１ａの場合、例えば０．２ｍｍ以上３．０ｍｍ以下とすることができる。導体１１の断面形状は、図１に示す円形状に限定されない。
絶縁層１２は、公知の樹脂を用いて形成されており、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリエステル、フツ素樹脂、ＥＰゴムなどの樹脂から形成されている。絶縁層１２の厚さは、特に限定されず、産業ロボット用ケーブル１ａの場合、例えば０．１ｍｍ以上０．８ｍｍ以下とすることができる。

介在２０は、複数の絶縁線心１０の周囲を充填し、産業ロボット用ケーブル１ａの可撓性を向上させる。介在２０としては、例えば天然繊維、プラスチック繊維、プラスチック紐、ゴム紐等の材料が用いられる。

押え巻きテープ４０は、複数の絶縁線心１０を撚り合わせる際のバインダであって、撚合コア３０の外周に巻回されて設けられている。押え巻きテープ４０としては、例えば天然繊維、プラスチック等の材料を用いることができる。

本実施形態において、シース５０は、素線が編組状に編み込まれて形成されており、所定の編組構造を有している。編組構造は、素線の持ち数を１または複数として、所定の持ち数の素線を所定の打ち数で編み込むことにより形成されている。そして、編組構造において、素線は所定の編組密度および編組角度により編み込まれている。

シース５０を構成する素線は、２３℃での曲げ弾性率が５００ＭＰａ以上の樹脂からなる。この樹脂は、いわゆるエンジニアリングプラスチックであり、耐摩耗性や滑り性などの機械的特性に優れており、粉塵の発生が抑制される。しかも、アウトガスを発生させるような不純物を含有していない。この樹脂としては、例えばポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフエニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、フッ素樹脂などが挙げられる。なお、曲げ弾性率は、ＡＳＴＭ Ｄ ７９０に準拠する方法によって求められる数値である。

シース５０は、上記素線が所定の編組密度および編組角度により編み込まれて編組状に形成されている。

編組密度は、撚合コア３０などの内部の表面をシース５０が被覆する面積に対して素線が占有する面積の割合を示す。シース５０は、内部を保護する観点から、粘組密度が５０％以上１００％未満であることが好ましい。５０％未満となると、内部を被覆して保護することが困難となる。

編組角度は、図３に示すように、ケーブルの長手方向の軸Ｐ（図中の破線）と、編組構造を構成する素線Ｌ（図中の太線）とのなす角（図中のθ）で示される。編組角度θによれば、同じ編組密度であっても、可撓性が変化することになる。具体的には、編組角度が小さいとシース５０の可撓性が小さくなる一方、編組角度が大きいとシース５０の可撓性が大きくなる。編組角度が小さすぎると、シース５０は十分な可撓性が得られず、産業ロボット用ケーブル１ａの動きに追従することが困難となり、断線するおそれがある。よって、編組角度は、３０°以上９０°未満が好ましく、４０°以上９０°未満がより好ましい。シース５０において、編組構造を構成する素線の編組角度が上記数値範囲となることによって、素線が、ケーブル１ａの屈曲に追従しやすく、編組構造の可動域が大きくなる。

シース５０の編組構造を構成する素線は、剛性の高いエンジニアリングプラスチックからなるが、所定の外径を有する線に形成されているため、編み込むことが可能な程度の可撓性を示す。素線の可撓性は、素線の外径にともなって変動し、外径が大きいほど高く、外径が小さいほど低くなる。素線の外径は、素線を編組状に形成できるような可撓性を示す大きさであれば特に限定されない。このような外径を有する素線によれば、シース５０に形成された際に、産業ロボット用ケーブル１ａに要求される可撓性を満足することができる。素線の外径としては、シース５０における編組密度および編組角度を満たすような外径であれば、特に限定されず、例えば０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とすることが好ましい。素線の外径が上記数値範囲内であることにより、シース５０は、産業ロボット用ケーブル１ａの内部を保護するとともに、優れた可撓性を示し、産業ロボット用ケーブル１ａの動きに追従することができる。

シース５０の厚さは、用いる素線の外径に対応しており、特に限定されない。本実施形態においては、素線がエンジニアリングプラスチックから構成されているため、素線の外径が細い場合であっても、つまりシース５０の厚さが薄い場合であっても、所定の機械的特性を得ることができる。

〈本実施形態に係る効果〉
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。

本実施形態の産業ロボット用ケーブルによれば、シースは、２３℃での曲げ弾性率が５００ＭＰａ以上の樹脂からなる素線が編組状に編み込まれて形成されている。つまり、シースは、耐摩耗性などの機械的特性に優れるとともに可撓性を有する素線から形成されている。これにより、産業ロボット用ケーブルは、産業ロボットの動きに追従する際に摩擦された場合であっても、粉塵が発生しにくい。そして、粉塵の発生が抑制されるため、粉塵の製品への付着による歩留まりの低下や、粉塵のアーム部分などの可動部への堆積による追従性の低下を抑制することができる。また、素線を構成する樹脂にはアウトガスを発生させるような不純物を含まないため、製品の汚染を抑制し、歩留まりを向上することができる。

また、上記実施形態において、シースは、編組密度が５０％以上１００％未満であることが好ましい。これにより、シースのケーブル内部を好適に被覆することが可能となる。

また、上記実施形態において、シースは、素線の編組角度が３０°以上９０°未満であることが好ましい。これにより、編組構造を有するシースの可撓性をさらに向上させることができる。

〈本発明の他の実施形態〉
以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

上記実施形態では、４本の絶縁線心を含む産業ロボット用ケーブルについて説明したが、本発明はこれに限定されず、１本の絶縁線心を含む産業ロボット用ケーブルとすることも可能である。具体的には、導体の外周上に絶縁層を有する絶縁線心と、絶縁線心の外周上にシースと、を備える産業ロボット用ケーブルとすることができる。

また、上記実施形態では、円形状の産業ロボット用ケーブルについて説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば図２に示すような平型の産業ロボット用ケーブル１ｂ（平型ケーブル１ｂ）とすることもできる。図２に示すように、平型ケーブル１ｂは、４つ並列に配列する撚合コア３０と、これらを一括被覆する被覆層６０と、被覆層６０の外周上に、２３℃での曲げ弾性率が５００ＭＰａ以上の樹脂からなる素線が編組状に編み込まれて形成されたシース５０と、を備える。撚合コア３０は、４本の絶縁線心１０が介在２０と共に撚り合わせてなり、押えテープ４０により巻回されている。この平型ケーブル１ｂによれば、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、被覆層６０は、公知の樹脂、例えばポリ塩化ビニルなどからなり、内部への液体の侵入を抑制し、耐水、耐薬品性などを向上することができる。

１ａ，１ｂ 産業ロボット用ケーブル
１０ 絶縁線心
１１ 導体
１２ 絶縁層
２０ 介在
３０ 撚合コア
４０ 押え巻きテープ
５０ シース
６０ 被覆層

Claims (3)

1. 導体の外周上に絶縁層を有する絶縁線心と、
   前記絶縁線心の外周上に設けられたシースと、を備え、
   前記シースは、２３℃での曲げ弾性率が５００ＭＰａ以上の樹脂からなる素線が編組状に編み込まれて形成されている
   ことを特徴とする産業ロボット用ケーブル。
2. 前記シースは、編組密度が５０％以上１００％未満である
   ことを特徴とする請求項１に記載の産業ロボット用ケーブル。
3. 前記シースは、前記素線の編組角度が３０°以上９０°未満である
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の産業ロボット用ケーブル。

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