JP2018037317A - ケーブルおよび防爆システム - Google Patents

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直幸 大坪
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Abstract

【課題】作業性およびスペース効率を高めること。【解決手段】実施形態に係るケーブルは、導電性の芯線を絶縁体で被覆した複数の電線と、複数の電線を含んだ電線群を覆う外部被覆とを備える。外部被覆は、第1の雰囲気から第1の雰囲気よりも爆発性が低い第2の雰囲気にわたって配策され、第1の雰囲気と第2の雰囲気とを隔離する隔離部材で外周を支持されている。第2の雰囲気にある外部被覆は、外部被覆から露出した電線群を被覆する熱硬化性樹脂を材料とする第1の被覆部と、第1の被覆部をさらに被覆し、熱硬化性樹脂よりも破壊強度が高い金属を材料とする第2の被覆部とを備える。【選択図】図1A

Description

開示の実施形態は、ケーブルおよび防爆システムに関する。
従来、たとえば、塗装用ロボットのように爆発性雰囲気内で動作する機器は、爆発性雰囲気と隔離された非爆発性のエリアからケーブルによって電源や通信信号を供給される。また、上記した機器としては、たとえば、窒素などの不燃性の気体を機器内部へ供給することで内圧を高め、機器内部を非爆発性雰囲気とした防爆用機器が用いられる。
ここで、仮に、防爆用機器内や、非爆発性のエリアで火災が発生した場合、上記したケーブルを通じて爆発性雰囲気へ火災が延焼する可能性がある。このため、ケーブルを通じた火災の延焼を防止するケーブルの支持部材が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。
特開2014−003128号公報
しかしながら、上記した支持部材はケーブルへの組み付け作業の負荷が高く、作業性が低いという問題がある。また、上記した支持部材は作業現場にてケーブルごとに組み付ける必要があるため、ケーブルの密集配置が難しくスペース効率が悪いという問題もある。
実施形態の一態様は、作業性およびスペース効率が高いケーブルおよび防爆システムを提供することを目的とする。
実施形態の一態様に係るケーブルは、導電性の芯線を絶縁体で被覆した複数の電線と、前記複数の電線を含んだ電線群を覆う外部被覆とを備える。前記外部被覆は、第1の雰囲気から前記第1の雰囲気よりも爆発性が低い第2の雰囲気にわたって配策され、前記第1の雰囲気と前記第2の雰囲気とを隔離する隔離部材で外周を支持されている。前記第2の雰囲気にある前記外部被覆は、前記外部被覆から露出した前記電線群を被覆する熱硬化性樹脂を材料とする第1の被覆部と、前記第1の被覆部をさらに被覆し、前記熱硬化性樹脂よりも破壊強度が高い金属を材料とする第2の被覆部とを備える。
また、実施形態の一態様に係る防爆システムは、前記隔離部材が外壁に装着され、気体が導入されることで内部が前記第2の雰囲気とされた防爆用機器と、前記第1の雰囲気を通過し、前記防爆用機器の内部に挿入されたケーブルとを備える。
実施形態の一態様によれば、作業性およびスペース効率が高いケーブルおよび防爆システムを提供することができる。
図1Aは、実施形態に係るケーブルの概要を示す模式図である。 図1Bは、第2の被覆部の取付位置の他の例を示す模式図である。 図2Aは、第2の被覆部の一例を示す部分断面図である。 図2Bは、図2Aに示した第2の被覆部の端面を示す図である。 図3は、第2の被覆部の他の例を示す部分断面図である。 図4Aは、2分割式とした第2の被覆部を示す部分断面図である。 図4Bは、図4Aに示した第2の被覆部の端面を示す図である。 図5Aは、第2の被覆部の他の例を示す部分断面図である。 図5Bは、図5Aに示した第2の被覆部の端面を示す図である。 図6Aは、第2の被覆部の他の例を示す断面図である。 図6Bは、第2の被覆部の他の例を示す断面図である。 図7Aは、第2の被覆部の他の例を示す断面図である。 図7Bは、図7Aに示した第2の被覆部の端面を示す図である。 図8は、第2の被覆部の他の例を示す断面図である。 図9Aは、挿通部における内周の形状の一例を示す断面図である。 図9Bは、挿通部における内周の形状の他の例を示す断面図である。 図9Cは、挿通部における内周の形状の他の例を示す断面図である。 図9Dは、挿通部における内周の形状の他の例を示す断面図である。 図9Eは、挿通部における内周の形状の他の例を示す断面図である。 図10Aは、ケーブルの固定の一例を示す斜視図である。 図10Bは、ケーブルの固定の他の例を示す斜視図である。 図10Cは、ケーブルの固定の他の例を示す斜視図である。 図10Dは、ケーブルの固定の他の例を示す斜視図である。 図11は、ケーブルの配策手順を示すフローチャートである。 図12は、防爆システムの一例を示す模式図である。
以下、添付図面を参照して、本願の開示するケーブルおよび防爆システムを詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
また、以下に示す実施形態では、「平行」、「垂直」、「中心」といった表現を用いる場合があるが、厳密にこれらの状態を満たすことを要しない。すなわち、上記した各表現は、製造精度、設置精度などのずれを許容するものとする。
まず、実施形態に係るケーブル100の概要について図1Aを用いて説明する。図1Aは、実施形態に係るケーブル100の概要を示す模式図である。なお、図1Aには、説明をわかりやすくするために、X軸、Y軸およびZ軸の3次元の直交座標系を示している。かかる直交座標系は、以下の説明で用いる他の図面においても示す場合がある。
図1Aに示すように、ケーブル100は、導電性の芯線を絶縁体で被覆した複数の電線1を、外部被覆5で覆ったいわゆる集合型ケーブルである。以下では、外部被覆5で覆われた複数の電線1を、図1Aに示したように電線群2と呼ぶ場合がある。
電線群2の端部には、外部機器等に接続するためのコネクタ50が設けられる。なお、以下では、電線群2および外部被覆5をまとめて外部被覆5と呼ぶ場合がある。たとえば、電線群2を含んだ外部被覆5を押圧する場合、「外部被覆5を押圧する」のように記載する場合がある。
ケーブル100は、第1の雰囲気EAから第2の雰囲気NEAにかけて配策されており、第1の雰囲気EAと第2の雰囲気NEAとを隔離する隔離部材30で、外周、すなわち、外部被覆5を押圧した状態で支持されている。隔離部材30は、防爆用機器などの外壁200に気密性を保持した状態で取り付けられる。なお、隔離部材30の詳細については、図10A等を用いて後述する。
ここで、第1の雰囲気EAとは、装置が稼働している際に、爆発性あるいは可燃性のガスや蒸気の発生や存在の可能性のある空間のことを指す。また、第2の雰囲気NEAとは、第1の雰囲気EAよりも爆発性あるいは可燃性が低い空間を指し、たとえば、装置の内圧を高めたり、気密性を高めたりすることによって爆発性ガス等の流入を抑制された空間である。
なお、以下では、説明をわかりやすくする観点から、第1の雰囲気EAを「爆発性雰囲気EA」と、第2の雰囲気NEAを「非爆発性雰囲気NEA」と、それぞれ呼ぶこととする。たとえば、塗装用ロボットが配置される塗装ブース内は、爆発性雰囲気EAに相当し、塗装用ロボットの内部や、塗装ブース外は、非爆発性雰囲気NEAに相当する。
ここで、ケーブル100は、非爆発性雰囲気NEAにおいて外部被覆5から露出した電線群2に延焼防止手段を備えており、延焼防止手段の破損を防止する破損防止手段をさらに備えている。
具体的には、ケーブル100は、外部被覆5から露出した電線群2を被覆する第1の被覆部10(上記した延焼防止手段に対応)を備える。第1の被覆部10は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を材料としており、熱硬化性樹脂で各電線1の間を埋めつつ電線群2の外周が被覆されている。また、第1の被覆部10は、一部が外部被覆5を覆うように形成される。このようにすることで、電線1を経由した延焼を確実に防止することができる。
ここで、熱硬化性樹脂とは、重合反応によって高分子の網目構造を形成し、いったん硬化すると元に戻らない性質の樹脂である。また、熱硬化性樹脂の一種であるエポキシ樹脂は、プレポリマ剤と硬化剤との2液を混合すると硬化するので、硬化のための加熱を必要としない。したがって、作業性を向上させることができる。なお、熱硬化性樹脂なる用語は、熱可塑性樹脂(所定温度以上で軟化して可塑性をもち冷却すると固化する樹脂)に対する用語である。
また、ケーブル100は、第1の被覆部10をさらに被覆する第2の被覆部20(上記した破損防止手段に対応)を備える。第2の被覆部20は、第1の被覆部10に用いられる熱硬化性樹脂よりも破壊強度が高い金属(たとえば、鉄やステンレス鋼、アルミ合金など)を材料とする。
ここで、第2の被覆部20は、外力が加わった際に、損傷がないことが好ましいが、仮に、変形や破損があったとしても第1の被覆部10の破損を防止することができれば足りる。つまり、上記した「破壊強度が高い」とは、このように、第1の被覆部10の破損を防止することができる程度の強度であることを指す。なお、第2の被覆部20は、金属を溶融させて成形することとしてもよいし、粉末金属を加圧して成形することとしてもよい。
第2の被覆部20は、たとえば、円筒状の金属であり、第1の被覆部10が硬化する前に、第1の被覆部10が内周に密着するように配置される。そして、第1の被覆部10が硬化すると、電線群2は、第1の被覆部10を第1層とし、第2の被覆部20を第2層とする2層の被覆層で被覆されることになる。
このように、ケーブル100の電線群2は、第1の被覆部10によって延焼を防止することができ、さらに、第2の被覆部20によって第1の被覆部10の破損を防止することができる。また、第1の被覆部10および第2の被覆部20は、工場等で取付けることができるので、現場におけるケーブル100の配策作業の作業性が高い。
また、上記したように、ケーブル100は隔離部材30で支持されており、隔離部材30が爆発性雰囲気EAと非爆発性雰囲気NEAとを隔離する役割を果たす。一方、第1の被覆部10および第2の被覆部20が延焼防止の役割を果たす。
このように、隔離用の部材と、延焼防止用の部材とを分離することで、隔離用および延焼防止用の部材を一体化する場合に比べて延焼防止用の部材(すなわち、第1の被覆部10および第2の被覆部20)を小型化することができる。したがって、ケーブル100は、密集配置が可能となり、スペース効率を高めることができる。
なお、図1Aでは、第1の被覆部10および第2の被覆部20を、外部被覆5の端部から電線1が露出した部位に設ける場合を示したが、被覆部5の中途部から電線1が露出した部位に設けることとしてもよい。以下では、この点について、図1Bを用いて説明する。図1Bは、第2の被覆部10の取付位置の他の例を示す模式図である。なお、以下では、図1Aに示した要素に対応する要素には同一の符号を付し、簡単な説明にとどめることとする。
図1Bに示すように、第1の被覆部10および第2の被覆部20は、外部被覆5が分断された部位3に設けられてもよい。ここで、部位3は、外部被覆5の一部を切り取ることで形成することとしてもよいし、外部被覆5に全周にわたって切り込みを入れ、分割された外部被覆5の少なくとも一方をずらすことで形成することとしてもよい。
第1の被覆部10は、熱硬化性樹脂で各電線1の間を埋めつつ電線群2の外周が被覆されている。また、第1の被覆部10は、一部が両端の外部被覆5をそれぞれ覆うように形成される。このようにすることで、電線1を経由した延焼を確実に防止することができる。
第2の被覆部20は、硬化前の第1の被覆部10が内周に密着するように配置される。そして、第1の被覆部10が硬化すると、電線群2は、第1の被覆部10を第1層とし、第2の被覆部20を第2層とする2層の被覆層で被覆されることになる。
次に、図1Aおよび図1Bに示した第2の被覆部20の形状について図2Aおよび図2Bを用いてさらに詳細に説明する。図2Aは、第2の被覆部20の一例を示す部分断面図であり、図2Bは、図2Aに示した第2の被覆部20の端面を示す図である。
なお、図2Aは、第1の被覆部10および第2の被覆部20を、XZ平面と平行で、外部被覆5の中心線を通る面で切断した部分断面図に相当し、外部被覆5および電線1については切断していない。図2Bは、図2Aに示した第2の被覆部20をX軸負方向からみた図に相当する。また、図2Bでは、電線1および外部被覆5の記載を省略している。
図2Aに示すように、第2の被覆部20は、外部被覆5を挿通する円筒状の挿通部21と、外部被覆5の外周を押圧する押圧部22とを備える。ここで、挿通部21の内周の径は、外部被覆5から露出した電線1に対応する部位が外部被覆5が存在する部位よりも大径となっている。このようにすることで、第1の被覆部10を肉厚にすることができる。
押圧部22は、外部被覆5の延伸向き(X軸に沿う向き)に挿通部21から突出しており、半円筒状に切り欠かれている。なお、切り欠かれた部位から露出した外部被覆5は、固定具301によって押圧され、第2の被覆部20に固定される。ここで、図2Aに示した場合、挿通部21から突出した部分、固定具301およびボルト302が押圧部22に相当する。
具体的には、図2Bに示すように、固定具301は、半円状に湾曲した押圧部301aと、押圧部301aの両端からそれぞれ外側に伸びる一対の脚部301bとを備える。脚部301bには、ボルト302を通す穴が設けられている。
図2Bには、図2Aに示した端面20E1(挿通部21の端面)と、端面20E2(押圧部22の端面)とを参考のため示している。ここで、端面20E2における半円状の内径および押圧部301aの内径は、外部被覆5の外径よりも小さいことが好ましい。これにより、固定具301は、押圧部22に設けられたネジ穴にボルト302を締め込むことで外部被覆5を押圧しつつ第2の被覆部20に固定される。
このように、第2の被覆部20は、挿通部21を備えるので、第1の被覆部10が設けられた外部被覆5からの脱落を確実に防止することができる。また、第2の被覆部20は、押圧部22を備えるので、第1の被覆部10が設けられた外部被覆5からのずれを確実に防止することができる。また、押圧部22によって外部被覆5の中心線と第2の被覆部20の中心線とをあわせることができるので、第1の被覆部10の肉厚を全周にわたって均等にすることができる。
ところで、図2Aおよび図2Bに示した第2の被覆部20の形状は一例であって、様々なバリエーションが存在する。そこで、以下では、第2の被覆部20の形状のバリエーションについて図3〜図9Eを用いて説明することとする。なお、以下では、図2Aおよび図2Bに示した要素に対応する要素には同一の符号を付し、簡単な説明にとどめることとする。
図3は、第2の被覆部20の他の例を示す部分断面図である。図3に示す第2の被覆部20は、結束バンド303で外部被覆5を固定する点が、図2Aに示した第2の被覆部20と異なる。図3に示すように、押圧部22は、外部被覆5の延伸向き(X軸に沿う向き)に挿通部21から突出しており、結束バンド303を挿通する挿通穴22aを備える。
ここで、図3に示した場合、挿通部21からX軸に沿って突出した部分、挿通穴22aおよび結束バンド303が押圧部22に相当する。なお、挿通穴22aの代わりに、押圧部22の外周に結束バンド303を沿わせる凹みを設けることとしてもよい。
押圧部22の上面(Z軸正方向の面)は、外部被覆5の外周に沿うように円弧状に湾曲している。なお、X軸負方向からみた押圧部22の形状は、円筒の一部を切り欠いた形状でもよく、矩形状であってもよい。すなわち、外部被覆5の位置決めと、結束バンド303のずれ防止とが可能であればいかなる形状であってもよい。なお、押圧部22は、図2Aと同様に、外部被覆5の中心線と第2の被覆部20の中心線とをあわせる形状が好ましい。
次に、第2の被覆部20を、外部被覆5を挟み込む2分割式とした場合について、図4Aおよび図4Bを用いて説明する。図4Aは、2分割式とした第2の被覆部20を示す部分断面図であり、図4Bは、図4Aに示した第2の被覆部20の端面を示す図である。
なお、図4Aは、第1の被覆部10および第2の被覆部20を、XZ平面と平行で、外部被覆5の中心線を通る面で切断した部分断面図に相当し、外部被覆5および電線1については切断していない。図4Bは、図4Aに示した第2の被覆部20をX軸負方向からみた図に相当する。また、図4Bでは、電線1および外部被覆5の記載を省略している。
図4Aに示すように、第2の被覆部20は、円筒を半割した形状の部材20Uと、部材20Dとを備える。部材20Uには、ボルト302の座面と、ボルト302の挿入穴とが形成されている。また、部材20Dには、ボルト302を締め込むためのネジ穴が形成されている。
ここで、部材20Uおよび部材20Dの押圧部22に相当する内径は、外部被覆5の外径よりも小さいことが好ましい。これにより、部材20Uおよび部材20Dは、ボルト302を締め込むことで外部被覆5を押圧しつつ締結され、外部被覆5に固定される。
なお、図4Bでは、部材20Uおよび部材20Dが、2本のボルト302で固定される場合を示したが、いずれか一方のボルト302を省略することとしてもよい。また、図4Aおよび図4Bでは、ボルト302を部材20Dのネジ穴に締め込む場合を示したが、部材20Dを部材20Uと同様の形状としてボルト302を貫通させ、ナット(図示せず)でボルト302を締結することとしてもよい。
次に、第2の被覆部20に部分的にスリットを設け、第2の被覆部20を変形させることで外部被覆5を挟み込む場合について、図5Aおよび図5Bを用いて説明する。図5Aは、第2の被覆部20の他の例を示す部分断面図であり、図5Bは、図5Aに示した第2の被覆部20の端面を示す図である。
なお、図5Aは、第1の被覆部10および第2の被覆部20を、XZ平面と平行で、外部被覆5の中心線を通る面で切断した部分断面図に相当し、外部被覆5および電線1については切断していない。図5Bは、図5Aに示した第2の被覆部20をX軸負方向からみた図に相当する。また、図5Bでは、電線1および外部被覆5の記載を省略している。
図5Aに示すように、第2の被覆部20は、押圧部22に一対の爪部22bを備える。具体的には、図5Bに示すように、押圧部22の一部にスリット22dが設けられ、スリット22dを介して向かい合い、底部22cから立ち上がるように一対の爪部22bが形成されている。また、爪部22bには、スリット22dとは反対側の面が先細となるようにテーパが設けられている。
図5Aに示すように、クサビ型固定具304には、一対の爪部22bを挿入する矩形状の開口304bが設けられている。ここで、クサビ型固定具304の裏面の開口304aは、Z軸方向の幅が開口304bよりも大きい。また、クサビ型固定具304には、開口304aと開口304bとを結ぶ挿通穴が設けられている。
したがって、クサビ型固定具304を、図5BにおけるY軸正方向へ押しこむと、一対の爪部22bがお互いに近づくように押圧部22が変形し、外部被覆5を外周から押圧する。
また、図5Bに示すように、押圧部22のスリット22dと対向する内周には、切り欠き22eが設けられている。かかる切り欠き22eを設けることで、押圧部22が変形しやすくなるので、外部被覆5に第2の被覆部20を固定する際の作業性を高めることができる。なお、かかる切り欠き22eを省略することとしてもよい。
次に、第2の被覆部20にレバーを設け、レバーを回転させることで外部被覆5を押圧する場合について、図6Aを用いて説明する。図6Aは、第2の被覆部20の他の例を示す断面図である。なお、図6Aは、第1の被覆部10および第2の被覆部20を、XZ平面と平行で、外部被覆5の中心線を通る面で切断した断面図に相当し、外部被覆5および電線1については切断していない。
図6Aに示すように、押圧部22には、外部被覆5を挟み込むように、1対のレバー306が設けられている。一対のレバー306は、押圧部22からY軸に沿って伸びる支持軸305まわりに回転自在に支持される。ここで、レバー306の基部(支持軸305に近い側)は、軸心まわりの径がなだらかに変化するいわゆるカム形状である。
具体的には、図6Aに示したように、レバー306における基部の径は、径r1から径r2(径r1<径r2)へ変化している。なお、図6Aでは、通常姿勢のレバー306をZ軸正方向側に、押圧姿勢のレバー306をZ軸負方向側に示している。
通常姿勢のレバー306を同図に示した矢印の向きに回転させることで、径r2の部位が外部被覆5を押圧する押圧姿勢をとることになる。また、図6Aに示した2つのレバー306を双方とも押圧姿勢とすることで、外部被覆5を挟み込みつつ押圧することができる。
なお、図6Aでは、2つのレバー306で外部被覆5を挟み込む場合を示したが、レバー306を1つとしてもよい。この場合、レバー306がない側の押圧部22の内周は、外部被覆5に沿うように湾曲していることが好ましい。
次に、第2の被覆部20に押さえバネを設け、押さえバネを介して外部被覆5を押圧する場合について、図6Bを用いて説明する。図6Bは、第2の被覆部20の他の例を示す断面図である。なお、図6Bは、第1の被覆部10および第2の被覆部20を、XZ平面と平行で、外部被覆5の中心線を通る面で切断した断面図に相当し、外部被覆5および電線1については切断していない。
図6Bに示すように、押さえバネ307は、たとえば、外部被覆5側へ凸状に湾曲した板部材であり、ボルト302を挿通する挿通穴が設けられている。また、押さえバネ307の一端は挿通部21の内周に接しており、他端はボルト302の頭部で外部被覆5へ向かって押圧される。これにより、押さえバネ307の湾曲した部位が外部被覆5を押圧する。なお、ボルト302は、外部被覆5のY軸正方向側およびY軸負方向側に一対設けられるものとするが、1つのボルト302で押さえバネ307を押圧することとしてもよい。
押圧部22には、ボルト302を締め込むネジ穴が設けられている。なお、押圧部22の内周は、外部被覆5に沿うように湾曲していることが好ましい。なお、図6Bに示した押圧部22は、X軸に沿う向きで、一部が挿通部21と重複している。このように、押圧部22と挿通部21とに重複部分をもたせることで、第2の被覆部20の長さ(X軸方向の幅)を小さくすることができる。
次に、第2の被覆部20に偏心ナットを設け、偏心ナットを介して外部被覆5を押圧する場合について、図7Aおよび図7Bを用いて説明する。図7Aは、第2の被覆部20の他の例を示す断面図であり、図7Bは、図7Aに示した偏心ナット308の端面を示す図である。
なお、図7Aでは、外部被覆5および電線1については切断していない。図7Bは、図7Aに示した偏心ナット308をX軸負方向からみた図に相当する。また、図7Bでは、電線1、外部被覆5および第2の被覆部20の記載を省略している。
図7Aに示すように、第2の被覆部20は、押圧部22として偏心ナット308を備える。挿通部21における偏心ナット308側の外周の径は縮径されており、外周に雄ネジ21gが設けられている。一方、偏心ナット308の内周には雌ネジ308rが設けられている。偏心ナット308は、蓋状の形状を有しており、蓋部には外部被覆5を挿通する挿通穴が設けられている。
図7Bに示すように、偏心ナット308は、蓋部に外部被覆5を挿通する挿通穴308iが設けられている。ここで、挿通穴308iの中心Ciは、雌ネジ308rの中心Crから偏心している。しがたって、偏心ナット308を挿通部21の雄ネジ21gへねじ込むと挿通穴308iの一部が外部被覆5の外周に密着することになる。これにより、第2の被覆部20を外部被覆5に対して固定することができる。
なお、図7Bには、面取りをした正方形状の挿通穴308iを例示したが、挿通穴308iの形状を、楕円形状や、多角形状など他の形状としてもよい。また、図7Bには、外形が六角形状の偏心ナット308を例示したが、かかる外形も挿通穴308iと同様に他の形状としてもよい。
次に、第2の被覆部20に変形可能なブッシュを設け、ブッシュを介して外部被覆5を押圧する場合について、図8を用いて説明する。図8は、第2の被覆部20の他の例を示す断面図である。なお、図8では、外部被覆5および電線1については切断していない。
図8に示すように、第2の被覆部20の内周には、X軸負方向側の端面へ向かって拡径するテーパが設けられている。そして、第2の被覆部20のテーパ部分には、外形がかかるテーパに沿った形状のブッシュ309が設けられている。なお、ブッシュ309はゴムなどの変形可能な部材である。また、ブッシュ309には、外部被覆5を挿通する挿通穴が設けられている。
また、第2の被覆部20には、ブッシュ309をX軸正方向へ押圧する押さえナット310が設けられる。図8に示すように、押さえナット310は、蓋状の形状を有しており、蓋部には外部被覆5の径よりも大きな径の挿通穴が設けられている。また、押さえナット310の内周には雌ネジ310rが設けられており、一方、第2の被覆部20の外周には雄ネジ22gが設けられている。
ここで、押さえナット310を第2の被覆部20の雄ネジ22gへねじ込むと、押さえナット310における蓋部の裏面に相当する押さえ面310pで、ブッシュ309がX軸正方向へ圧縮される。そして、圧縮されたブッシュ309は、内周の外部被覆5を押圧する。これにより、第2の被覆部20を外部被覆5に対して固定することができる。
次に、第2の被覆部20の挿通部21における内周の形状のバリエーションについて図9A〜図9Eを用いて説明する。図9Aは、挿通部21における内周の形状の一例を示す断面図であり、図9B〜図9Eは、挿通部21における内周の形状の他の例を示す断面図である。なお、図9A〜図9Eに示した挿通部21は、図2A〜図8に示した押圧部22のいずれかとそれぞれ組み合わせることができる。
図9Aに示した挿通部21Aは、内径がX軸方向について均一なストレート形状である。図2A等では、内径が段階的に変化する例を示したが、図9Aに示した挿通部21Aのような形状としてもよい。
図9Bに示した挿通部21Bは、X軸方向についての中央部が両端部よりも拡径されたテーパ状の内周を有している。このように、内周の形状をX軸方向について変化させることで、第1の被覆部10がX軸方向にずれることを防止することができる。なお、図9Bでは、内周の最大径が、X軸方向についての中央部である場合を示したが、かかる最大径の位置をX軸正方向あるいはX軸負方向のいずれかにずらすこととしてもよい。
図9Cに示した挿通部21Cは、X軸方向についての中央部が両端部よりも縮径されたテーパ状の内周を有している。このように、内周の形状をX軸方向について変化させることで、第1の被覆部10がX軸方向にずれることを防止することができる。なお、図9Cでは、内周の最小径が、X軸方向についての中央部である場合に示したが、かかる最小径の位置をX軸正方向あるいはX軸負方向のいずれかにずらすこととしてもよい。
図9Dに示した挿通部21Dは、図9Aに示したストレート形状の内周に円環状の凸部21DIを備えている。このように、凸部21DIを設けることでも、第1の被覆部10がX軸方向にずれることを防止することができる。なお、凸部21DIは円環状に限らず、独立した凸部21DIを1個または複数個設けることとしてもよい。
図9Eに示した挿通部21Eは、X軸方向について連続した凹凸21EIを内周に備えている。このように、連続した凹凸21EIを設けることでも、第1の被覆部10がX軸方向にずれることを防止することができる。なお、凹凸21EIは、凹部または凸部が円環状であってもよいし、螺旋状であってもよい。また、かかる凹凸21EIを挿通部21Eの内周の一部に設けることとしてもよい。
次に、図1Aおよび図1Bに示した隔離部材30へのケーブル100の固定の例について、図10A〜図10Dを用いて説明する。図10Aは、ケーブル100の固定の一例を示す斜視図であり、図10B〜図10Dは、ケーブル100の固定の他の例を示す斜視図である。
なお、図10A〜図10Dでは、9本のケーブル100を隔離部材30へ固定する場合について説明するが、固定するケーブル100の本数は、1本以上の任意の本数とすることができる。
図10Aに示した場合、ケーブル100は、棒状の固定具40Aと、ボルト302と、結束バンド303とを用いて隔離部材30に固定される。ここで、隔離部材30よりもX軸正方向側が、図1A等に示した非爆発性雰囲気NEAに相当し、X軸負方向側が、同じく爆発性雰囲気EAに相当する。なお、この点については、図10B〜図10Dについても同様である。
なお、図10Aに示した場合、ケーブル100は、第2の被覆部20が隔離部材30に接するように配置されるものとするが、両者の間に隙間をあけることとしてもよい。また、第2の被覆部20としては、図2A〜図9Eに示したいずれのタイプを用いることとしてもよい。
隔離部材30は、矩形枠状のフレーム31を備えており、ケーブル100の本数と同数で外形が矩形状のシールクランプ33を備えている。ここで、シールクランプ33は、半円状の凹みをそれぞれ有する半割部材33a,33bを備える。半割部材33a,33bは、それぞれの凹み部分で、ケーブル100の外部被覆5の外周を挟み込む。
シールクランプ33は、図10Aに示した場合、3行3列のマトリクス状で、フレーム31の枠内に配置されており、押さえ部材32にて同図のZ軸負方向へ押圧され、シールクランプ33同士が密着するようになっている。なお、シールクランプ33は、並べた状態でフレーム31の枠内よりも大きめのサイズとなっているので、Y軸方向についてはフレーム31の対辺によって押圧されシールクランプ33同士が密着する。
ケーブル100は、第2の被覆部20を介して1行(Y軸方向に並んだ3本)ずつ、棒状の固定具40Aにそれぞれ結束バンド303で固定される。そして、ケーブル100が固定された固定具40Aは、ボルト302で隔離部材30のフレーム31に固定される。同様の手順で、計3行、すなわち、計9本のケーブル100が隔離部材30に固定される。なお、固定具40Aをボルト302でフレーム33に固定した後に、ケーブル100を結束バンド303で固定具40Aに固定することとしてもよい。
なお、図10Aでは、1行分の3つのケーブル100をまとめて固定具40Aで固定する場合を示したが、1列分の3つのケーブル100をまとめて固定具40Aで固定することとしてもよい。この場合、固定具40Aは、フレーム31におけるZ軸正方向およびZ軸負方向の対向する辺にそれぞれ固定されることになる。
また、図10Aでは、各ケーブル100に対応する第2の被覆部20が、それぞれ別部材である場合を示したが、3行3列分の第2の被覆部20を一体的に形成することとしてもよい。また、1行分の第2の被覆部20や、一列分の第2の被覆部20を一体的に形成することとしてもよい。
ところで、図10Aに示した固定方式は一例であって、様々なバリエーションが存在する。そこで、以下では、固定方式のバリエーションについて図10B〜図10Dを用いて説明することとする。なお、以下では、図10Aに示した要素に対応する要素には同一の符号を付し、簡単な説明にとどめることとする。
図10Bに示したのは、ケーブル100の第2の被覆部20をいわゆる串刺しすることでケーブル100を隔離部材30に固定する方式である。なお、図10Bでは、第2行第3列(Z軸負方向から数えて2番目、Y軸負方向から数えて3番目)のケーブル100について、第2の被覆部20で第1の被覆部10を覆う前の状態を示している。
図10Bに示すように、隔離部材30におけるフレーム31には、対向する面(Y軸正方向側の面およびY軸負方向側の面)に貫通穴34が設けられる。また、第2の被覆部20の外周側には、同図のZ軸負方向に突出した凸部41が設けられ、凸部41には、棒状の固定具40Bを挿通する挿通穴42が設けられる。
なお、第2の被覆部20としては、図2A〜図9Eに示したいずれのタイプを用いてもよい。また、図3に示した第2の被覆部20を用いる場合には、図3に示した挿通穴22aで、図10Bに示した挿通穴42を兼用することとしてもよい。
図10Bに示すように、ケーブル100に第2の被覆部20を取り付け、棒状の固定部40Bを、フレーム31の貫通穴34および第2の被覆部の挿通穴42へ挿通する。このようにすることで、1行(Y軸方向に並んだ3本)分のケーブル100を隔離部材30へ固定することができる。同様の手順で、計3行、計9本のケーブル100が隔離部材30に固定される。
なお、図10Bでは、1行分の3つのケーブル100をまとめて固定具40Bで固定する場合を示したが、1列分の3つのケーブル100をまとめて固定具40Bで固定することとしてもよい。この場合、フレーム31の貫通穴34は、Z軸正方向およびZ軸負方向の対向する面にそれぞれ設けられる。また、第2の被覆部20は、同図に示した姿勢から、X軸正方向またはX軸負方向に90度回転させた姿勢でフレーム31に固定されることになる。
また、図10Bでは、各ケーブル100に対応する第2の被覆部20が、それぞれ別部材である場合を示したが、3行3列分の第2の被覆部20を一体的に形成することとしてもよい。また、1行分の第2の被覆部20や、一列分の第2の被覆部20を一体的に形成することとしてもよい。
次に、第2の被覆部20をさらに覆う固定具で、ケーブル100を隔離部材30に固定する方式について、図10Cおよび図10Dを用いて説明する。
図10Cに示したのは、ケーブル100の第2の被覆部20に固定具40Cを被せ、かかる固定具40Cを棒状の固定具40Dで隔離部材30に固定する方式である。ここで、図10Cでは、第2行第3列(Z軸負方向から数えて2番目、Y軸負方向から数えて3番目)のケーブル100について、固定具40Cを被せる前の第2の被覆部20を示している。なお、実際には、固定具40Cを被せた後に、棒状の固定具40Dが隔離部材30のフレーム31に固定されることになる。
図10Cに示すように、各ケーブル100の第2の被覆部20には、円筒状の部材40C2の基端側(X軸負方向)に鍔(つば)部40C1を設けた固定具40Cが被せられる。ここで、部材40C2の内径は、電線群2(図1A参照)の径よりも大きく、外部被覆5の径よりも小さい。したがって、固定具40CをX軸正方向からX軸負方向に向かって第2の被覆部20へ被せると、第2の被覆部20は、X軸正方向への移動を抑制されることになる。
そして、固定具40Cが被せられたケーブル100を、1行(Y軸方向に並んだ3本)分まとめて棒状の固定具40Dでフレーム31に固定する。なお、固定具40Dは、固定具40Cの鍔部40C1が、フレーム31の枠内にとどまるように配列される。なお、固定具40Dの固定には、たとえば、ボルト302が用いられる。同様の手順で、計3行、計9本のケーブル100が隔離部材30に固定される。
なお、図10Cに示した固定具40Cを3行3列分まとめて一体成形することとしてもよい。図10Dに示したのは、9本のケーブル100分の固定具40C(図10C参照)を一体成形した場合である。
図10Dに示すように、固定具40Eは、3行3列分、すなわち、9個の円筒状の部材40E2(図10Cの部材40C2に対応)を、板状の部材40E1でつなぐように一体成形されている。ここで、部材40E1は、図10Cに示した鍔部40C1を隣の鍔部40C1まで延長してつないだ形状である。そして、固定具40Eが被せられた9本のケーブル100は、まとめてボルト302等でフレーム31に固定される。
なお、図10A〜図10Cでは、3行3列の計9本のケーブル100をまとめて隔離部材30に固定する場合を示したが、隔離部材30に固定するケーブル100の個数は、1本以上の任意の個数とすることができる。つまり、1行1列以上の任意の行数および列数とすることができる。
次に、ケーブル100の配策手順について図11を用いて説明する。図11は、ケーブル100の配策手順を示すフローチャートである。図11に示すように、ケーブル100における外部被覆5から露出した電線群2へエポキシ樹脂を埋め込む(ステップS101)。つづいて、埋め込んだ樹脂が半硬化状態で、第2の被覆部20を外部被覆5へ挿通する(ステップS102)。なお、電線群2へ埋め込んだエポキシ樹脂は第1の被覆部10に相当する。
そして、第2の被覆部20を第1の被覆部10を覆う位置に移動させたうえで、第2の被覆部20を外部被覆5へ固定する(ステップS103)。なお、かかる固定は、図2A等に示した押圧部22によって行ってもよく、押圧部22を省略する場合には第1の被覆部10の硬化で代用することとしてもよい。つづいて、第1の被覆部10および第2の被覆部20が設けられたケーブル100における外部被覆5を隔離部材30で支持させ(ステップS104)、配策処理が終了する。
なお、図11に示したステップS103と、ステップS104との間に第1の被覆部10を成形する手順を入れることとしてもよい。具体的には、第2の被覆部20からはみ出したエポキシ樹脂を取り除いたり、第2の被覆部20と外部被覆5との間にさらにエポキシ樹脂を注入したりすることとしてもよい。
次に、防爆システムの一例について図12を用いて説明する。図12は、防爆システムの一例を示す模式図である。なお、図12では、防爆用機器の一種である塗装用ロボット400に対して上述してきたケーブル100を適用した場合について説明する。なお、ケーブル100を適用する防爆用機器は、塗装用ロボット400に限らず、コントローラや、配線盤、ハンドリングロボット、搬送システムといった各種装置であってもよい。
図12には、隔離部材30(図10A等参照)として、隔離部材30aと、隔離部材30bとを示している。隔離部材30aは、塗装用ロボット400のベース部400Bの外壁に配置される。また、隔離部材30bは、塗装ブースの外壁に配置されるものとする。
なお、図12では、図の煩雑化を防止する観点から、隔離部材30a,30bを、1本のケーブル100が通過する場合を示しているが、ケーブル100の本数を限定するものではない。たとえば、図10A〜図10Dに示したように、9本のケーブル100としてもよく、1本以上の任意の本数のケーブル100としてもよい。
図12に示した場合、塗装用ロボット400の内部と、塗装ブースにおける外壁の外側が、非爆発性雰囲気NEA(図1A等参照)に相当する。また、塗装用ロボット400の外部で、塗装ブースにおける外壁の内側が、爆発性雰囲気EAに相当する。
つまり、図12に示したケーブル100は、非爆発性雰囲気NEA、爆発性雰囲気EAおよび非爆発性雰囲気NEAをこれらの順序で通過するように配策されている。なお、図12には、塗装用ロボット400の内部と、塗装ブースにおける外壁の外側とにおいては、ケーブル100および第2の被覆部20を破線にて示している。
まず、塗装用ロボット400について説明する。塗装用ロボット400は、第1軸A1、第2軸A2、第3軸A3、第4軸A4、第5軸A5および第6軸A6の6つの回転軸を有する6軸のロボットである。
なお、塗装用ロボット400は、各軸に対応する関節部を有しており、各関節部を駆動するアクチュエータ(図示せず)によって各アームを旋回または回転させることで姿勢を変更する。また、図12に示した6軸のロボットは、塗装用ロボット400の一例であり、軸数が6軸以外のロボットを用いることとしてもよい。
塗装用ロボット400は、基端側から先端側へ向けて、ベース部400B、第1アーム401、第2アーム402、第3アーム403、第4アーム404、第5アーム405および第6アーム406を備える。
なお、塗装用ロボット400には、窒素などの不燃性の気体を内部へ供給するホース(図示せず)が接続されているものとする。かかる気体の導入により、塗装用ロボット400の内部は陽圧となるため、塗装用ロボット400の内部への可燃性ガスの流入を抑制することができる。
ベース部400Bは、塗装ブース(図示せず)の外壁などの他の部材へ固定される。ここで、図12に示すように、ベース部400Bは直方体状の形状をしており、6つの面のうち第1アーム401が設けられる面以外の5つの面のいずれかを、上記した他の部材の取付面へ固定することが可能である。すなわち、かかるベース部400Bによれば塗装用ロボット400を自在に配置することができる。
第1アーム401は、第1軸A1まわりに回転可能にベース部400Bに基端側が支持される。第2アーム402は、第1軸A1と垂直な第2軸A2まわりに旋回可能に第1アーム401の先端側に基端側が支持される。第3アーム403は、第2軸A2と平行な第3軸A3まわりに旋回可能に第2アーム402の先端側に基端側が支持される。
第4アーム404は、第3軸A3と垂直な第4軸A4まわりに回転可能に第3アーム403の先端側に基端側が支持される。第5アーム405は、第4軸A4に所定角度傾いて交差する第5軸A5まわりに回転可能に第4アーム404の先端側に基端側が支持される。第6アーム406は、第5軸A5に所定角度傾いて交差する第6軸A6まわりに回転可能に第5アーム405の先端側に基端側が支持される。
なお、塗装用ロボット400の先端のアームである第6アーム406には、塗装ガンなどのエンドエフェクタ400E(図12に破線で示す)を着脱可能である。また、塗装用ロボット400は、エンドエフェクタ400Eに接続するケーブルやチューブなどを通す内部空間を有しており、かかるケーブル等を、外部に露出することなくエンドエフェクタ400Eに接続することができる。
上述してきたように、実施形態に係るケーブル100は、導電性の芯線を絶縁体で被覆した複数の電線1と、複数の電線1を含んだ電線群2を覆う外部被覆5とを備える。外部被覆5は、爆発性雰囲気EAから非爆発性雰囲気NEAにわたって配策され、爆発性雰囲気EAと非爆発性雰囲気NEAとを隔離する隔離部材30で外周を支持されている。また、非爆発性雰囲気NEAにある外部被覆5は、外部被覆5から露出した電線群2を被覆する熱硬化性樹脂を材料とする第1の被覆部10と、第1の被覆部10をさらに被覆し、熱硬化性樹脂よりも破壊強度が高い金属を材料とする第2の被覆部20とを備える。
また、実施形態に係る防爆システムは、隔離部材30が外壁に装着され、気体が導入されることで内部が非爆発性雰囲気NEAとされた防爆用機器と、爆発性雰囲気EAを通過し、防爆用機器の内部に挿入されたケーブル100とを備える。
このように、熱硬化性樹脂を材料とする第1の被覆部10を、金属を材料とする第2の被覆部20で覆うという簡易な構成としたので、火災の延焼を確実に防止しつつ、現場における配策作業の作業性を高めることができる。また、隔離部材30と、第1の被覆部10および第2の被覆部20とを別部材としたので、第1の被覆部10および第2の被覆部20を小型化することができ、よってスペース効率を高めることができる。
なお、上述した実施形態では、第2の被覆部20における挿通部21の一端に押圧部22を設ける場合を示したが、挿通部21の両端にそれぞれ押圧部22を設けることとしてもよい。また、挿通部21と、押圧部22とを一部重複させて設けることとしてもよい。
また、上述した実施形態では、複数の部品の締結にボルト302を用いる場合を示したが、リベットやピンといった他の締結部材を用いることとしてもよい。また、複数の部品を接着することとしてもよいし、圧着することとしてもよい。
また、上述した実施形態では、外部被覆5で覆われる複数の電線1がストレート状である場合を示したが、複数の電線1が螺旋状にねじられていてもよく、螺旋状にねじられた複数の電線1が複数含まれていてもよい。すなわち、外部被覆5で覆われる電線1の形状は問わない。
また、上述した実施形態では、爆発性雰囲気EAから非爆発性雰囲気NEAにわたって配策されたケーブル100を示したが、配策される環境はこれに限られない。また、上述した実施形態では、第2の被覆部20が第1の被覆部10よりも破壊強度が高い場合を示したが、両者の強度関係はこれに限られない。すなわち、ケーブル100は、外部被覆5が隔離部材30等の何らかの支持部材で外周を支持され、外部被覆5から露出した電線群2を被覆する熱硬化性樹脂と、熱硬化性樹脂を被覆する金属を備えていれば足りる。このような構成であっても、延焼防止および破損防止を両立することができる。
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
1 電線
2 電線群
5 外部被覆
10 第1の被覆部
20 第2の被覆部
21 挿通部
22 押圧部
30 隔離部材
31 フレーム
32 押さえ部材
33 シールクランプ
33a、33b 半割部材
34 貫通穴
40A、40B、40C、40D、40E 固定具
50 コネクタ
200 外壁
301 固定具
301a 押圧部
301b 脚部
302 ボルト
303 結束バンド
304 クサビ型固定具
305 支持軸
306 レバー
307 押さえバネ
308 偏心ナット
309 ブッシュ
310 押さえナット
400 塗装用ロボット
400B ベース部
400E エンドエフェクタ
401 第1アーム
402 第2アーム
403 第3アーム
404 第4アーム
405 第5アーム
406 第6アーム
A1 第1軸
A2 第2軸
A3 第3軸
A4 第4軸
A5 第5軸
A6 第6軸
EA 爆発性雰囲気(第1の雰囲気)
NEA 非爆発性雰囲気(第2の雰囲気)

Claims (10)

  1. 導電性の芯線を絶縁体で被覆した複数の電線と、
    前記複数の電線を含んだ電線群を覆う外部被覆と
    を備え、
    前記外部被覆は、
    第1の雰囲気から前記第1の雰囲気よりも爆発性が低い第2の雰囲気にわたって配策され、前記第1の雰囲気と前記第2の雰囲気とを隔離する隔離部材で外周を支持されており、
    前記第2の雰囲気にある前記外部被覆は、
    前記外部被覆から露出した前記電線群を被覆する熱硬化性樹脂を材料とする第1の被覆部と、
    前記第1の被覆部をさらに被覆し、前記熱硬化性樹脂よりも破壊強度が高い金属を材料とする第2の被覆部と
    を備えることを特徴とするケーブル。
  2. 前記第1の被覆部は、
    前記熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂が用いられること
    を特徴とする請求項1に記載のケーブル。
  3. 前記第2の被覆部は、
    前記電線群および当該電線群を覆う前記外部被覆を挿通する円筒状の挿通部と、
    前記外部被覆の外周を押圧する押圧部と
    を備え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。
  4. 前記第2の被覆部は、
    前記第1の被覆部と接する内周面に凹部および凸部の少なくとも一方を有すること
    を特徴とする請求項1、2または3に記載のケーブル。
  5. 前記第1の被覆部は、
    前記外部被覆の端部で前記外部被覆から露出した前記電線群および前記外部被覆の中途部で前記外部被覆から露出した前記電線群のうち少なくとも一方を被覆すること
    を特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載のケーブル。
  6. 前記第2の被覆部は、
    前記隔離部材に対して固定されること
    を特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載のケーブル。
  7. 前記第2の被覆部は、
    他の前記ケーブルにおける前記第2の被覆部と一体的に形成されること
    を特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載のケーブル。
  8. 前記隔離部材が外壁に装着され、内部が前記第2の雰囲気とされた防爆用機器と、
    前記第1の雰囲気を通過し、前記防爆用機器の内部に挿入された請求項1〜7のいずれか一つに記載のケーブルと
    を備えることを特徴とする防爆システム。
  9. 前記防爆用機器は、
    塗装用ロボットであること
    を特徴とする請求項8に記載の防爆システム。
  10. 導電性の芯線を絶縁体で被覆した複数の電線と、
    前記複数の電線を含んだ電線群を覆う外部被覆と
    を備え、
    前記外部被覆は、
    支持部材で外周を支持されており、
    前記外部被覆から露出した前記電線群を被覆する熱硬化性樹脂と、
    前記熱硬化性樹脂を被覆する金属と
    を備えることを特徴とするケーブル。
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