JP2015187956A - ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】ケーブルの屈曲による磨耗断線を抑制するとともに、ケーブル径の細径化を可能とした耐屈曲ケーブルを提供すること。
【解決手段】複数の導体素線を撚り合わせた少なくとも２本以上の撚り線と、粉末状の固体潤滑剤を含有したグリースからなる介在物とを備え、前記介在物は、互いに隣り合う前記撚り線と撚り線との間に介在されると共に、前記粉末状の固体潤滑剤の平均粒径が、前記導体素線径の１／３以下であり、前記粉末状の固体潤滑剤の前記介在物への含有率が１０体積％以上８０体積％以下である、介在入り撚り線導体を有することを特徴とするケーブル。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロボットや自動車などの繰り返し屈曲を受ける環境で使用されるケーブルに関する。

例えば、ロボットアームや自動車のばね下（サスペンションの下）など、アームや車輪の動きに伴い繰り返し屈曲を受ける環境に使用されるケーブルには、高い屈曲耐久性が要求される。

このような高い屈曲耐久性を持つケーブルとしては、複数の導体素線を撚り合わせた撚り線を複数用意し、さらにこれらを束ねて撚り合わせることで撚り線導体を形成し、外周に絶縁層等を被覆したケーブルが挙げられる。しかし、このような撚り線導体を用いたケーブルの場合、屈曲によって撚り線同士がこすれ、導体素線が磨耗断線する恐れがあり、屈曲耐久性の低下につながっていた。そのため、導体素線の磨耗断線の抑制が課題となっている。

そこで特許文献１記載のケーブルでは、図３に記載のように、複数の導体素線を撚り合わせた複数の撚り線と、前記撚り線の外径より細い外径を持つ複数の細径介在物と、を含み、前記複数の撚り線同士の間に前記細径介在物を介在するように、前記複数の撚り線と前記細径介在物とを束ねて撚り合わせた細径介在入り撚り線導体を有するケーブルが開示されている。このような構造とすることで撚り線同士が互いにこすれあうことがなくなるため、ケーブルの屈曲による導体素線の磨耗断線を抑制できる。そのため特許文献１記載のケーブルは高い屈曲耐久性を持つことができる。

特開２０１１−１８５４５号公報

しかしながら、特許文献１記載のケーブルの場合、撚り線同士の間に細径介在物を介在させるためケーブルの外径が大きくなるという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ケーブルの屈曲による導体素線の磨耗断線を抑制するとともに、ケーブル径の細径化を可能とした高い屈曲耐久性を持つケーブルの提供を目的とする。

すなわち本発明は、複数の導体素線を撚り合わせた少なくとも２本以上の撚り線と、粉末状の固体潤滑剤を含有したグリースからなる介在物とを備え、前記介在物は、互いに隣り合う前記撚り線と撚り線との間に介在されると共に、前記粉末状の固体潤滑剤の平均粒径が、前記導体素線径の１／３以下であり、前記粉末状の固体潤滑剤の前記介在物への含有率が１０体積％以上８０体積％以下である、介在入り撚り線導体を有することを特徴とするケーブルである。

本発明の介在入り撚り線導体によれば、粉末状の固体潤滑剤を含有したグリースからなる介在物を互いに隣り合う撚り線の間に介在させることで、撚り線間での摩擦が低減し、
ケーブルの屈曲による導体素線の磨耗断線を抑制することができる。特に、粉末状の固体潤滑剤の平均粒径を導体素線径の１／３以下、粉末状の固体潤滑剤の介在物への含有率を１０体積％以上８０体積％以下とすることで、導体素線に傷がつきにくくなると共に、撚り線間の摩擦を効果的に低減させることができる。また、介在物はごく少量でよいので、細径介在物を介在させる場合よりもケーブルの径を細くすることができる。

前記粉末状の固体潤滑剤がポリテトラフルオロエチレンであることが好ましい。

この場合ケーブルを構成する材料と反応しにくく、長期間ケーブルの特性を維持できるという効果が得られる。

また、本発明は、複数の導体素線を撚り合わせた撚り線を用意する工程と、粉末状の固体潤滑剤を含有したグリースからなる介在物を用意する工程と、前記撚り線の周囲に前記介在物を塗布する工程と、前記介在物を塗布された複数の撚り線を互いに撚り合わせて介在入り撚り線導体とする工程と、を備えることを特徴としたケーブルの製造方法である。

本発明によれば、撚り線の周囲にあらかじめ介在物を塗布しておくことで、互いに隣り合う撚り線の間に介在物を介在させることが容易となる。

本発明によれば、ケーブルの屈曲による導体素線の磨耗断線を抑制するとともに、ケーブル径の細径化を可能とした高い屈曲耐久性を持つケーブルを提供することができる。

本発明のケーブルの一実施形態を示す断面図である。 屈曲耐久性試験装置の概要を示す図である。 従来のケーブルの一例を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図示しながら詳細に説明する。

図１は、本発明に係るケーブルの一実施形態を示す部分断面図を示すものである。図１に示すように、ケーブル１は、介在入り撚り線導体５と、介在入り撚り線導体５を被覆する保護層９とを備えている。

ここで介在入り撚り線導体５は、複数の導体素線２を撚り合わせた複数の撚り線３と、粉末状の固体潤滑剤を含有したグリースからなる介在物４とを含み、複数の撚り線３が互いに撚り合わされると共に、互いに隣り合う撚り線の間に介在物４が介在するように形成されている。また、粉末状の固体潤滑剤の平均粒径を導体素線系の１／３以下、粉末状の固体潤滑剤の介在物４への含有率を１０体積％以上８０体積％以下とすることで、導体素線の表面に傷がつきにくくなると共に、撚り線間の摩擦を効果的に低減させることができる。

［ケーブルの製造方法］

上述したケーブル１の製造方法について説明する。

（介在入り撚り線導体）
介在入り撚り線導体５を準備する。上述したように、まず複数の導体素線２（図１では１９本）を互いに撚り合わせて撚り線３を形成する。導体素線の材質は特に限定はされない
が、銅、アルミニウム又はそれらの合金等、導電性の高い金属材料を用いることが好ましい。

次に、撚り線３の外周に粉末状の固体潤滑剤を含有したグリースからなる介在物４を塗布する。この時、介在物４の塗布量は特に限定されないが、撚り線３の外周にまんべんなく塗布されていれば良い。

グリースは公知のものであれば特に制限はされないが、撚り線の腐食を防止するという観点からシリコーングリースを用いることが好ましい。

また、粉末状の固体潤滑剤としてはテトラフルオロエチレン微粒子、シリコーン微粒子、二硫化モリブデン微粒子、グラファイト微粒子等が挙げられる。このうち、撚り線や後述する保護層を構成する材料と反応しにくく、ケーブルの特性を長く維持できるという観点から、テトラフルオロエチレン微粒子を用いることが好ましい。

ここで、粉末状の固体潤滑剤の平均粒径は導体素線径の１／３以下であることが好ましい。平均粒径が１／３を超える場合、固体潤滑剤によって導体素線に傷がつき、導体素線が断線しやすくなる。

さらに、粉末状の固体潤滑剤の介在物４への含有率は１０体積％以上８０体積％以下であることが好ましい。この範囲を外れる場合、互いに隣り合う撚り線の間の摩擦が十分に低減されず、導体素線が断線しやすくなる。

この固体潤滑剤を含有したグリースからなる介在物が塗布された撚り線３を２本以上（図１では７本）用意し、互いに撚り合わせることで、互いに隣り合う撚り線３と撚り線３との間に固体潤滑剤を含有したグリースからなる介在物４が介在した介在入り撚り線導体５が形成される。

なお、導体素線２の本数及び撚り線３の本数は特に制限されず、用途や特性に応じて変更しても構わない。例えば、各々の撚り線３において、撚り線３を構成する導体素線の本数は互いに同じであっても異なっていても良い。

（保護層）
次いで、介在入り撚り線導体５の外周部を、介在入り撚り線導体５を保護するための保護層９で覆うことで介在入り撚り線導体５を有するケーブル１が形成される。図１に示すように保護層９は、絶縁層６、遮蔽層（シールド層）７、シース８が内層から順次配置された構成となっている。なお、保護層９の構成は特に限定されず、例えばシース８のみで構成されていても良い。このとき、介在物４は隣り合う撚り線３同士の間および保護層９とそれぞれの撚り線３との間に介在された状態となっている。

絶縁層６の材料としては特に限定はされず、用途に応じて適宜選択すればよい。例えば塩化ビニル、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体等を架橋したもの、あるいはそれらをベースとした樹脂組成物を架橋したものが挙げられる。

絶縁層６の形成方法としては公知の方法を用いれば良い。例えば、上述の樹脂組成物を、押出機を用いて溶融混練し、チューブ状の押出物を形成する。そして、このチューブ状押出物を介在入り撚り線導体５上に連続的に被覆する方法が挙げられる。

遮蔽層７としては、遮蔽性能を満たす限り特に限定はされない。例えば、絶縁層６の外
周に導体素線を横巻きしたものや、導体素線を編組にして巻きつけたもの、金属テープを横巻きあるいは縦沿えしたもの、導電性樹脂を被覆したものであっても良い。但し、耐屈曲性と遮蔽性能を両立させる点から導体素線を編組して巻きつけたものであることが好ましい。

シース８の材料としては特に限定はされず、用途に応じて適宜選択すればよい。例えば塩化ビニル、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレンプロピレンジエンゴム等を架橋したもの、あるいはそれらをベースとした樹脂組成物を架橋したものが挙げられる。

シース８の形成方法も絶縁層６と同様公知の方法を用いれば良い。例えば、上述の樹脂組成物を、押出機を用いて溶融混練し、チューブ状の押出物を形成する。そして、このチューブ状押出物を遮蔽層７上に連続的に被覆する方法が挙げられる。

図１のケーブル１の作用効果について述べる。

図３は、従来のケーブルの一例を示す部分断面図であり、ケーブル３１を示すものである。図３に示すように、従来のケーブル３１の場合、複数の撚り線３３と複数の細径介在物３４を撚り合わせた細径介在入り撚り線導体３５を有している。ケーブル３１は隣り合う撚り線３３同士の間に細径介在物３４を介在させているため、撚り線３３同士の接触を低減させることができる。そのため、屈曲による磨耗断線を抑制することができる。しかし、細径介在物３４が撚り線の間に介在しているため、隣り合う撚り線３３同士の間の隙間が大きくなり、ケーブル３１の径が大きくなることにつながっていた。

これに対し本発明のケーブル１は、図１に示されるように、介在入り撚り線導体５では、互いに隣り合う撚り線３同士の間には固体潤滑剤を含有したグリースからなる介在物４が介在しているため、撚り線３同士の間の摩擦力を低減させることができる。そのため、屈曲による磨耗断線を抑制することができる。

さらに、固体潤滑剤を含有したグリースからなる介在物４は互いに隣り合う撚り線３同士の間に介在していればよく、その量は少量でも効果を発揮するため、撚り線３同士の間の隙間を少なくすることができる。そのため、ケーブル径を小さくすることができる。

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。

（実施例１）図１のケーブル構造を有する実施例１のケーブル１を作製した。まず、撚り線３は、φ０．０８ｍｍのスズめっき軟銅線からなる導体素線２を１９本より合わせて形成した。この時、撚り線３の外径は０．４ｍｍであった。

次いで、撚り線３の外周に固体潤滑剤を含有したグリースからなる介在物４を塗布した。介在物４における、固体潤滑剤の平均粒径及び固体潤滑剤の介在物４への含有率は表１の実施例１に記載の通りである。

グリース及び固体潤滑剤としては具体的に下記のものを用いた。
（１）グリース
シリコーングリース Ｇ−３０Ｍ（商品名、信越化学工業社製）
（２）固体潤滑剤
（Ａ）ポリテトラフルオロエチレン微粒子（平均粒径４μｍ）
（Ｂ）ポリテトラフルオロエチレン微粒子（平均粒径２０μｍ）

介在入り撚り線導体５は、介在物４が塗布された撚り線３を用意し、１本の撚り線３を中心に、周囲に６本の撚り線３を配置して、合計７本の撚り線３を互いに撚り合わせることで形成した。

絶縁層６は、ポリエチレンと架橋剤を含む樹脂組成物をバンバリーミキサによって１６０℃にて１５分間混練した。その後、この樹脂組成物を、単軸押出機（Ｌ／Ｄ＝２０、スクリュー形状：フルフライトスクリュー、マース精機社製）に投入し、その押出機からチューブ状の押出物を押し出し、撚り線導体上に、厚さ０．５ｍｍとなるように被覆することにより形成した。

遮蔽層７はφ０．１ｍｍのスズめっき銅線を編んだ編組シールドを絶縁層６の外周にまきつけることで形成した。

シース８はエチレンプロピレンジエンゴムと架橋剤を含む樹脂組成物を用いたことを除き、絶縁層６と同様の方法で遮蔽層７上に厚さ０．７ｍｍとなるように被覆することにより形成した。

ここでケーブル１の外径は４．０ｍｍであった。

（実施例２〜８、比較例１〜４）固体潤滑剤の平均粒子径および介在物４への含有率を表１記載のように変更した以外は、実施例１と同様にしてケーブル１を作製した。

（比較例５）介在物４を介在させていない点を除いて、実施例１と同様にケーブル１を作製した。なお比較例５のケーブル１の外径は実施例１と同様４．０ｍｍであった。

（比較例６）図３の従来のケーブル構造を有するケーブル３１を作製した。比較例６は介在物４の代わりに細径介在物３４を用いている点が実施例１と相違している。細径介在物３４を撚線３３同士が互いに接しないように各撚線３３間に介在させながら、各撚り線３３と細径介在物３４とを撚り合わせることで、細径介在入り撚り線導体３５が形成される。なお、細径介在物３４にはステープル・ファイバ糸という繊維質の糸を撚り合わせた糸撚り体φ０．１ｍｍを使用した。

ここで、ケーブル３１の外径は４．８ｍｍであった。

上記のようにして得られた実施例１〜８及び比較例１〜６のケーブルについて、屈曲試験を行い、評価した。以下、図２の実験装置の概略図を参照しながら、屈曲試験の詳細について説明する。

図２に示されるように、ケーブル１の下端に５００ｇの錘２１を取り付けて負荷を掛けておき、ケーブル１に曲げ歪を与えるための曲げ半径Ｒの曲面を有する治具２２、２２で挟んでおく。治具２２、２２より上部のケーブル１を左向きに水平な位置から右向きに水平な位置まで屈曲させた後、左向きに水平な位置に戻すというサイクルを１回とする。このサイクルを６０回／分繰り返し、導体素線２が１本以上断線したときの回数を調べる。合格基準は以下の通りとした。

合格基準
曲げ半径２０ｍｍで１００回以上かつ曲げ半径１００ｍｍで２０００回以上：合格
曲げ半径２０ｍｍで１００回未満あるいは曲げ半径１００ｍｍで２０００回未満：不合格

表１の結果より、複数の導体素線を撚り合わせた複数の撚り線と、粉末状の固体潤滑剤を含有したグリースからなる介在物とを含み、互いに隣り合う撚り線導体の間に介在物が介在するように形成した、介在入り撚り線導体を有したケーブルとすることで、ケーブルの屈曲による導体素線の磨耗断線を抑制するとともに、ケーブル径の細径化を可能とした耐屈曲ケーブルを提供することができる。

１，３１ ケーブル、２，３２ 導体素線、３，３３ 撚り線、４介在物、３４ 細径介在物、５ 介在入り撚り線導体、３５ 細径介在入り撚り線導体、６，３６ 絶縁層、７，３７ 遮蔽層、８，３８ シース、９，３９ 保護層、２１ 錘、２２ 治具。

Claims (3)

1. 複数の導体素線を撚り合わせた少なくとも２本以上の撚り線と、
   粉末状の固体潤滑剤を含有したグリースからなる介在物とを備え、
   前記介在物は、互いに隣り合う前記撚り線と撚り線との間に介在されると共に、
   前記粉末状の固体潤滑剤の平均粒径が、前記導体素線径の１／３以下であり、
   前記粉末状の固体潤滑剤の前記介在物への含有率が１０体積％以上８０体積％以下である、
   介在入り撚り線導体を有することを特徴とするケーブル。
2. 前記粉末状の固体潤滑剤がポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする請求項１記載のケーブル。
3. 複数の導体素線を撚り合わせた少なくとも２本以上の撚り線を用意する工程と、
   粉末状の固体潤滑剤を含有したグリースを含む介在物を用意する工程と、
   前記撚り線の周囲に前記介在物を塗布する工程と、
   前記介在物を塗布された複数の撚り線を互いに撚り合わせて撚り線導体とする工程と、
   を備えることを特徴とするケーブルの製造方法。