JP2014209846A - ケーブルキャリア装置及びケーブルキャリア装置の部材を製造する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導電率を増加させて帯電性を減少させるケーブル、導線、ホース等を保持するケーブルキャリア装置を提供する。【解決手段】第一接続点２と第二接続点３との間にケーブル、導線、ホース等を案内するケーブルキャリア装置１の部材チェーンリンク５、ピン６、は、少なくとも一つのプラスチックと充填剤とを含む物質から形成され、充填剤はナノメートルスケールの大きさの三次元形状からなり、好ましくは特にカーボンナノチューブである炭素原子を含む。【効果】静電効果から保護されるべき作業環境においても使用できる。【選択図】図１

Description

本発明は、ケーブル、導線、ホース等を保持するケーブルキャリア装置の部材に関連し、また、部材はエネルギーチェーンと呼ばれ、対応するケーブルキャリア装置についても言及する。さらに、ケーブルキャリア装置の部材を製造する方法を提案する。

ケーブルキャリア装置は、第一接続点と第二接続点との間にケーブル、導線、ホース等を保持するために使用される。当該接続点の少なくとも一つは、例えば移動できる可動式のものである。例として、道具、機械等には、電力、圧縮空気、水圧又は空気圧、制御信号等が供給されうる。さらに、データを可動式の接続点から固定された接続点に送ることもできる。

例えば半導体デバイス及び／又は電子部品の製造及び／又は取り扱い、又は、プラスチック及び／又はガラスの製造及び／又は取り扱いの過程において、ケーブルキャリア装置が動く際に例えば摩擦によって発生するケーブルキャリア装置の帯電が問題となる領域がある。ここで部品が損傷しないようにするために及び／又は取り扱いを可能にするために、ケーブルキャリア装置の帯電を消散させる必要がある。ケーブルキャリア装置は、多くの場合、例えばプラスチックのチェーンリンクなどの帯電の消散が不可能な低い導電率の多数の部材を含んでいる。

このため、本発明は、ケーブルキャリア装置の部材、ケーブルキャリア装置、及び従来技術から既知の欠点を少なくとも改善できる対応する製造方法を提供する目的に基づいており、特に、ケーブルキャリア装置用の部材、ケーブルキャリア装置、及び操作中に静電荷の消散を行うことができる対応する製造方法を提供する目的に基づいている。

これらの目的は、独立請求項の特徴によって達成される。それぞれの従属請求項は有利な成果に向けられている。

第一接続点と第二接続点との間にケーブル、導線、ホース等を保持するケーブルキャリア装置の発明による部材は、少なくとも一つのプラスチックと充填剤とを含む物質から形成される。本発明によると、充填剤はナノメートルスケールの大きさの三次元形状からなり、充填剤は炭素原子を含む又は炭素原子から成ることが好ましい。特に好ましいのは、炭素原子がカーボンナノチューブであることである。

三次元形状は、特に、ある特定の三次元的配列の炭素系の構造として理解され、その大きさはナノメートル領域にある。カーボンナノチューブは、三次元の管状の編成を表す炭素原子の構造として理解される。カーボンナノチューブは、通常、カイラルベクトル（chiral vector）Ｒで特徴付けられ、カイラルベクトルＲはＲ＝ｍａ＋ｎｂとして表すことができる。ここでは、ｍ及びｎは自然数である。ベクトルａ及びｂは、単層の黒鉛面（graphite plane）の単位格子を説明する。カーボンナノチューブは、ここでは、特にカイラル型、アームチェア型及び／又はジグザグ型カーボンナノチューブとして理解される。さらに、カーボンナノチューブという用語は、特に、いわゆる二層カーボンチューブ（ＤＷＮＴ：ｄｏｕｂｌｅ ｗａｌｌ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ）及び多層カーボンチューブ（ＭＷＮＴ：ｍｕｌｔｉ ｗａｌｌ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ）としても理解される。この場合、チューブは、同心円状に又は折り重なるように横たわる。

ケーブル、導線、ホース等を保持するケーブルキャリア装置の部材及び対応するケーブルキャリア装置を形成する際、カーボンナノチューブをプラスチックに加えることは、ケーブルキャリア装置の物質の導電率を増加させ、対応する電気抵抗を低減させる。ケーブルキャリア装置という用語は、ここではいわゆるエネルギーチェーンも含むものと理解され、例えば、多数のチェーンリンクを直列に配置することによって、あるいはさまざまな構成材をベースの構成材に接続することによって形成することができる。ここでは、ケーブルキャリア装置の部材は、特にチェーンリンクプレート、クロスバー、チェーンリンク、チェーンリンク用の接続部材、チェーンリンク用の保持部材等として理解される。

増加した導電率は、帯電を消散させる。これらの帯電は、例えば、第一の固定された接続点と第二の移動可能な接続点との間、又は二つの移動可能な接続点との間でケーブルキャリア装置の操作中に引き起こされうる。本発明に従ってケーブルキャリア装置の部材が構成される方法により、対応するケーブルキャリア装置をいわゆるＥＳＤ区域（ＥＳＤ：静電気放電）又はいわゆる静電気放電保護区域（ESD-protected area）においても使用することができる。これは、例えば、半導体デバイス、プラスチック部材、特にプラスチックフィルム又はプラスチックシート、紙、織物及び／又はガラスの製造、機械加工、及び梱包などと関係がある。

有利な構成によると、充填剤は炭素繊維を含む。

それゆえ、炭素繊維とカーボンナノチューブの混合物を使用することが充填剤として好ましい。特に２０重量％の炭素繊維及び５重量％のカーボンナノチューブである、２５重量％の充填剤の混合比がここでは好ましい。

さらに有利な構成によると、充填剤の割合は少なくとも１０重量％である。

これは、例えばチェーンリンクなどの部材が、例えばＰＡ６６などの最大でも９０重量％のプラスチックと、特にカーボンナノチューブと炭素繊維の混合物である少なくとも１０重量％の充填剤とからなる物質から製造されることを意味する。ここでは、２０重量％の炭素繊維及び１〜１０重量％のカーボンナノチューブからなる、２１〜３０重量％の割合である充填剤の使用が好ましい。以下の配合が特に有利であることが確認されている。

さらに有利な構成によると、ケーブルキャリア装置を形成する物質は、ａ）１５０ＭＰａ（メガパスカル）を超える引張強度、ｂ）９０００ＭＰａを超える引張係数、ｃ）１７５ＭＰａを超える曲げ強度、及びｄ）９０００ＭＰａを超える弾性係数の条件のうち少なくとも一つを満たす。

上述の条件ａ）〜ｄ）のうち少なくとも一つ、特に、上記の条件の少なくとも二つを満たした物質は、ケーブルキャリア装置の部材の形成過程、及び連続運転で発生する負荷にも耐えるケーブルキャリア装置の形成過程で、特に有利であることが分かっている。

さらに有利な構成によると、充填剤は均一に分散された形状である。

これは、特に、充填剤の含有量がケーブルキャリア装置の部材の最大で０．５％まで変化することを意味する。これによって、部材及びケーブルキャリア装置の全電気抵抗の低減を達成することができる。

ケーブルキャリア装置の本発明の部材のさらに有利な構成によると、充填剤の含有量は空間的に不均一である。

具体的には、表面付近により高い濃度の充填剤を形成することが好ましい。したがって、本発明による部材及びケーブルキャリア装置の構成としては、部材又はケーブルキャリア装置のそれぞれの表面と接触していない内部領域は充填剤がほとんどないに等しく、一方で表面に近い領域は充填剤の含有量が比較的高いという構成が可能である。

また、第一接続点と第二接続点との間にケーブル、導線、ホース等を保持するケーブルキャリア装置が提案され、該装置は本発明による少なくとも一つの部材を備える。

ここでは、チェーンリンク又はチェーンリンクの部品は、例えば本発明による部材として形成することができる。また、例えば、本発明による部材として保持用ストリップ（carrying strip）を形成することも可能であり、ケーブルキャリア装置を共に形成するさらなる対応部材が該ストリップに接続される。これらのさらなる部材は、本発明に従って代替的に又は追加的に形成することができる。

本発明によるケーブルキャリア装置の有利な構成によると、ケーブルキャリア装置は、各接続点の間に導電接続を確立する。

したがって、例えばケーブルキャリア装置を移動しているときに、摩擦によって引き起こされる帯電を消散させることができる。

また、少なくとも一つの接続点、好ましくは静的な固定された接続点を接地させる構成が特に有利である。代替的に又は追加的に、例えば少なくとも一つのチェーンリンクを接地させることによって、ケーブルキャリア装置の接地も可能である。

本発明によるケーブルキャリア装置のさらなる有利な構成によると、ケーブルキャリア装置の電気抵抗は、１・１０⁸オーム未満である。

相応に、低い電気抵抗は、帯電を消散させる優れた特性をもたらす。これは、特に、例えばケーブルキャリア装置のチェーンリンクなどの隣接する部材間に電気的接続を確立することによって達成できる。特に隣接するチェーンリンクの接続をもたらす領域及びこれらの領域を接続する領域においては、対応する充填剤を用いた形成が好ましい。

本発明のさらなる態様によると、ケーブルキャリア装置の少なくとも一つの部材を製造する方法が提案され、該部材は少なくとも一つのプラスチックと、カーボンナノチューブからなる充填剤とから製造される。

原則として、プラスチックという用語は、特に繊維強化プラスチックとしても理解される。プラスチックナノチューブとは別として、充填剤は炭素繊維などのさらなる物質を含むことができる。

ケーブルキャリア装置の部材は、例えば、チェーンリンク、チェーンリンクプレート、横部材及び／又はチェーンリンクのクロスバーなどでもよい。さらに、ケーブルキャリア装置の部材という用語は、例えば、さらなる部材を接続できる帯状のケーブルキャリア装置のベース部材という意味としても理解される。

本発明の方法の有利な構成によると、部材は射出成形される。

本発明の方法のさらに有利な構成によると、部材は押し出し成形される。

本発明の方法のさらに有利な構成によると、ケーブルキャリア装置の部材の少なくとも一つの領域は、カーボンナノチューブからなる被覆によって形成される。

したがって、ケーブルキャリア装置の部材の表面付近の領域をカーボンナノチューブによって形成することができ、一方で、例えばいわゆるベース部材又はインサートなどのケーブルキャリア装置の下に位置するさらなる領域は、カーボンナノチューブなしで形成できる。

本発明の方法のさらに有利な構成によれば、多成分射出成形法が使用される。

それゆえ、構成材は特に二成分射出成形法によって製造することができる。

本発明のケーブルキャリア装置の本発明による部材及び本発明によるケーブルキャリア装置の開示された詳細及び利点は、それぞれ一方から他方へ、また一方から本発明による方法に適用及び引き継ぐことができ、また、それぞれの場合においてその逆も同様である。本発明は、添付の図面を参照し、各図に示される詳細に限定されることなく、以下により詳細に説明される。各図面は概略的に示している。

本発明によるケーブルキャリア装置の第一の代表的な実施形態である。 ケーブルキャリア装置の第一の代表的な実施形態の発明による部材の第一の図である。 本発明によるケーブルキャリア装置の第一の代表的な実施形態の発明による部材の第二の概略図である。 ケーブルキャリア装置の第一の代表的な実施形態の本発明による部材の斜視図である。 本発明によるケーブルキャリア装置の第二の代表的な実施形態の側面図である。 本発明によるケーブルキャリア装置の第三の代表的な実施形態の側面図である。 本発明によるケーブルキャリア装置の第三の代表的な実施形態の部材の斜視図である。

図１は、本発明によるケーブルキャリア装置１の第一の代表的な実施形態を側面図で概略的に示している。このケーブルキャリア装置１は、第一接続点２と第二接続点３との間にケーブル、導線、ホース等をその内側に保持する役目をする。この代表的な実施形態において、第一接続点２は所定の位置に固定され、一方で第二接続点３は移動可能である。同様に、第一接続点２及び第二接続点３を両方とも移動可能にすることもできる。当該代表的な実施形態において、第二接続点３は具体的に示されていない機械上に形成され、その結果、前記機械にはケーブルキャリア装置を通じて、例えば、電力、制御信号、圧縮空気、水、消耗媒体、抽出のための吸引力などが供給され、それに応じてデータも機械から転送することができる。

本発明によると、ケーブルキャリア装置１は、プラスチック又は充填剤の複数の部材から形成され、特定のチェーンリンク５になる。具体的には、プラスチックはガラス繊維強化プラスチックであり、充填剤はカーボンナノチューブからなる。

第一接続点２は、接地面４に接続される。ケーブルキャリア装置の動作中、第二接続点３は、第一接続点２に対して動かされる。これによってケーブルキャリア装置１の回転運動を導く。ケーブルキャリア装置１は個々のチェーンリンク５によって形成される。これらのチェーンリンク５は対応するピン６によって互いに接続される。隣接したチェーンリンク５は互いに枢動できる。

本発明にかかるケーブルキャリア装置１又はチェーンリンク５によって、ケーブルキャリア装置１に存在している可能性がある帯電を、本発明に準じていないケーブルキャリア装置１と比較してより低い電気抵抗で接地面４に消散させることを可能にする。これによって、隣接した構成部材に帯電することで損害が生じる可能性がある領域に、本発明によるケーブルキャリア装置１を使用することもできる。

図２は、本発明による部材であるチェーンリンク５を概略的に示している。チェーンリンク５は、いずれの場合にも二つのチェーンリンクプレート７を備えている。これらのチェーンリンクプレート７は互いに平行に形成され、少なくとも一つのクロスバー８によって互いに接続される。ピン６とは別に、各チェーンリンクプレート７は対応するボア９も有する。チェーンリンクプレート７のピン６及びボア９は、ピン６をボア９内に挿入することによって隣接するチェーンリンクプレート７が互いに接続されうるように形成される。クロスバー８は、チェーンリンクプレート７に対して枢動できるように、又はチェーンリンクプレート７に接続できる又は堅固に接続されるように形成することができる。代表的な本実施形態において、クロスバー８の領域では、チェーンリンク５はレスト１０を有し、ケーブルキャリア装置が案内チャネルなどの案内装置によって案内されない場合、レスト１０の上側は、ケーブルキャリア装置１の下側に位置することができる。

さらに、チェーンリンクプレート７が滑動シュー（sliding shoes）１１を有することによって、ケーブルキャリア装置１はそれに応じて形成された案内装置上、又はケーブルキャリア装置の下に位置するケーブルキャリア装置１の一部の上に移動可能である。原則として、滑動シュー１１は、例えば騒音を低減させるために、チェーンリンクプレート７又はチェーンリンク５のレストとは異なるプラスチックから形成されることが好ましい。

特にある特定の領域において充填剤の濃度を上昇させること、又はそこだけ充填剤を凝縮させることは本発明の範囲内で可能である。これらは、例えばピン６、ボア９、レスト１０及び滑動シュー１１などの領域が好ましい。チェーンリンク５内では、その中間に位置する領域は対応する濃度の充填剤によって又は金属インサートによって形成することもでき、起こりうる帯電の接地面４に対する消散はこれらの領域を通って可能となる。

図３は、本発明によるケーブルキャリア装置１を構成するチェーンリンク５のさらなる図を概略的に示している。このチェーンリンク５は、備え付けの下部のクロスバー１２及び枢動可能な上部のクロスバー８を有する。枢動可能なクロスバー８はスタッド（stud）１３を中心に枢動可能である。クロスバー８の反対側の連接端部１４は、スタッド・レセプタクル１５及び戻り止め１６を有する。さらに、チェーンリンク５は、スタッド・レセプタクル１５に対応する形で形成させるスタッド１７を有する。また、対応する戻り止め１６に一致する突起１８も形成される。チェーンリンク５は、ケーブル、導線、ホース等を保持できる受入空間１９を画定する。この受入空間１９は、上部の枢動可能なクロスバー８を閉めることによって閉じ込めることができ、その結果、保持されるケーブル、導線、ホース等が外れるのを防止することができる。

図４は、本発明によるチェーンリンク５の斜視図である。本発明によると、例えばピン６、クロスバー８、スタッド１７、チェーンリンクプレート７、ボア９、滑動シュー１１及び／又はレスト１０などのチェーンリンク５の個々の部分的な領域は、個々のチェーンリンク又はケーブルキャリア装置１と接地面４との間の電気的接続を確立するために、少なくともカーボンナノチューブ状の充填剤の濃度を上昇させることによって形成される。

図５は、本発明によるケーブルキャリア装置１の第二の代表的な実施形態の部材２０を示し、部材２０は個々のチェーンリンクから形成されるのではなく、プラスチックから一体となって形成される。ケーブルキャリア装置１の適切な連接機能は、対応する切り込み部２１及び枢動ピン２２によって与えられる。ケーブルキャリア装置１の第二の代表的な実施形態は、一つの対応する部材２０、又は互いに接続された多数の部材２０によって形成することができる。

部材２０は、プラスチックと、カーボンナノチューブからなる充填剤とから形成される。また、部材２０はワイヤから形成される引張部材２３を備える。部材２０は、カーボンナノチューブが引張部材２３に対する帯電を消散させ、それに応じて引張部材２３が接地できるように設計されるのが好ましい。

図６は、本発明によるケーブルキャリア装置１の第三の代表的な実施形態を示している。当該実施形態はチェーンリンク５で構成され、詳細が図７に示されている。ここでは同じ部品が同じ記号で提供されている。第三の代表的な実施形態は、ここで、備え付けのクロスバー１２と、二つの部分バー２５を備える二つに分かれたクロスバー２４とを示している。これらの部分バー２５は、対応する枢動ピン２６を中心に復元力に逆らって枢動可能である。

ケーブルキャリア装置１の本発明による部材、本発明によるケーブルキャリア装置１、及び本発明に従って製造されたケーブルキャリア装置１の部材は、ケーブルキャリア装置１の帯電を消散させるために有利に使用できる。従って、対応するケーブルキャリア装置１は、静電効果から保護されるべき作業環境においても使用できる。

１ ケーブルキャリア装置
２ 第一接続点
３ 第二接続点
４ 接地面
５ チェーンリンク
６ ピン
７ チェーンリンクプレート
８ クロスバー
９ ボア
１０ レスト
１１ 滑動シュー
１２ 備え付けのクロスバー
１３ スタッド
１４ 連接端部
１５ スタッド・レセプタクル
１６ 戻り止め
１７ スタッド
１８ 突起
１９ 受入空間
２０ 部材
２１ 切り込み部
２２ 枢動ピン
２３ 引張部材
２４ 二つに分かれたクロスバー
２５ 部分バー
２６ 枢動ピン

Claims (15)

1. 第一接続点（２）と第二接続点（３）との間にケーブル、導線、ホース等を保持するケーブルキャリア装置（１）の部材（５、６、７、８、９、１０、１１、１２、２０）であって、
   前記部材（５、６、７、８、９、１０、１１、１２、２０）は、少なくとも一つのプラスチックと充填剤とを含む物質から形成され、
   前記充填剤はナノメートルスケールの大きさの三次元形状からなり、好ましくは特にカーボンナノチューブである炭素原子を含むことを特徴とする、部材（５、６、７、８、９、１０、１１、１２、２０）。
2. 前記充填剤は炭素繊維を含む、請求項１に記載の部材（５、６、７、８、９、１０、１１、１２、２０）。
3. 前記充填剤の割合は少なくとも１０重量％である、請求項１又は２のいずれか一項に記載の部材（５、６、７、８、９、１０、１１、１２、２０）。
4. 前記物質は、
   ａ）１５０ＭＰａ（メガパスカル）を超える引張強度、
   ｂ）９０００ＭＰａを超える引張係数、
   ｃ）１７５ＭＰａを超える曲げ強度、
   ｄ）９０００ＭＰａを超える弾性係数、
   の条件のうちの少なくとも一つを満たす、請求項１から３のいずれか一項に記載の部材（５、６、７、８、９、１０、１１、１２、２０）。
5. 前記充填剤は均一に分散された形状である、請求項１から４のいずれか一項に記載の部材（５、６、７、８、９、１０、１１、１２、２０）。
6. 前記充填剤の含有量は空間的に不均一である、請求項１から５のいずれか一項に記載の部材（５、６、７、８、９、１０、１１、１２、２０）。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の少なくとも一つの部材（５、６、７、８、９、１０、１１、１２、２０）を備える、第一接続点と第二接続点との間にケーブル、導線、ホース等を保持するケーブルキャリア装置（１）。
8. 前記ケーブルキャリア装置（１）は、前記接続点（２、３）との間に導電接続を確立する、請求項７に記載のケーブルキャリア装置（１）。
9. 少なくとも一つの接続点（２、３）は接地される、請求項７又は請求項８に記載のケーブルキャリア装置（１）。
10. 電気抵抗は１・１０⁸オーム未満である、請求項７から９のいずれか一項に記載のケーブルキャリア装置（１）。
11. 部材（５、６、７、８、９、１０、１１、１２、２０）が、少なくとも一つのプラスチックと、カーボンナノチューブからなる充填剤とから製造される、ケーブルキャリア装置の少なくとも一つの部材（５、６、７、８、９、１０、１１、１２、２０）を製造する方法。
12. 前記部材（５、６、７、８、９、１０、１１、１２、２０）は射出成形される、請求項１１に記載の方法。
13. 前記部材（５、６、７、８、９、１０、１１、１２、２０）は押し出し成形される、請求項１１に記載の方法。
14. 前記ケーブルキャリア装置（１）の前記部材（５、６、７、８、９、１０、１１、１２、２０）の少なくとも一つの領域はカーボンナノチューブからなる被覆によって形成される、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 多成分射出成形法が使用される、請求項１１、１２又は１３のいずれか一項に記載の方法。

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