JP2020104146A - Welding cable - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、溶接用ケーブルに関する。 The present disclosure relates to welding cables.
特許文献1には、建設現場などで使用される溶接装置用の電圧供給用ケーブル及びアース用ケーブルが開示されている。電圧供給用ケーブルは、溶接電源ボックスと溶接ホルダとを繋ぐ。アース用ケーブルは、溶接電源ボックスとアースクランプとを繋ぐ。電圧供給用ケーブルやアース用ケーブルといった溶接用ケーブルは、代表的には、JIS C 3404(2000)で規定されている。この溶接用ケーブルは、導体と、導体上に被覆されるシースとを備える。導体は、軟銅線を撚り合わせた撚線構造で構成される。シースは、天然ゴムなどのゴム材料からなる。
溶接用ケーブルは、作業現場が変わるたびに作業者によって運搬される。溶接用ケーブルの重さは作業者にとって大きな負担となる。そのため、溶接用ケーブルの軽量化が望まれている。 The welding cable is carried by the worker every time the work site changes. The weight of the welding cable imposes a heavy burden on the operator. Therefore, weight reduction of the welding cable is desired.
本発明者らは、銅よりも軽量であるアルミニウム又はアルミニウム合金によって導体を構成することを検討した。しかし、アルミニウムは銅よりも摩擦係数が高い。そのため、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる素線を撚り合わせた撚線構造の導体の場合、銅又は銅合金からなる素線を撚り合わせた撚線構造の導体に比較して、素線間の滑り性に劣る。特に、導体上に被覆されるシースによる拘束によって素線間の滑り性が更に悪化する傾向にある。素線間の滑り性が劣ると、溶接用ケーブルの屈曲性に劣る。 The present inventors have considered constructing a conductor with aluminum or an aluminum alloy, which is lighter than copper. However, aluminum has a higher coefficient of friction than copper. Therefore, in the case of a conductor with a stranded wire structure in which wires made of aluminum or an aluminum alloy are twisted together, slipperiness between the wires is better than that of a stranded wire structure in which wires made of copper or copper alloy are twisted together. Inferior to. In particular, the restraint of the sheath covering the conductor tends to further deteriorate the slipperiness between the wires. If the slipperiness between the strands is poor, the flexibility of the welding cable is poor.
そこで、本開示は、軽量であり、かつ屈曲性に優れる溶接用ケーブルを提供することを目的の一つとする。 Therefore, it is an object of the present disclosure to provide a welding cable that is lightweight and has excellent flexibility.
本開示に係る溶接用ケーブルは、
アルミニウム又はアルミニウム合金からなる複数の素線が撚り合わされた撚線を有する導体と、
樹脂からなり、前記導体の外周を覆うシースと、
前記導体と前記シースとを仕切るセパレータとを備え、
前記複数の素線のうち前記導体の最外層に位置する複数の素線を最外素線とし、前記最外素線のうち隣り合う一組の最外素線と、前記一組の最外素線に外接する外接線とで形成される仮想領域の断面積をSとするとき、
前記シース及び前記セパレータによる前記仮想領域への侵入領域の断面積が、前記仮想領域の断面積Sの50%未満である。
The welding cable according to the present disclosure includes
A conductor having a twisted wire in which a plurality of element wires made of aluminum or an aluminum alloy are twisted together,
A sheath made of resin and covering the outer periphery of the conductor,
A separator for partitioning the conductor and the sheath,
Of the plurality of strands, a plurality of strands located in the outermost layer of the conductor is the outermost strand, and a pair of outermost strands adjacent to each other among the outermost strands and the outermost strand of the set. When the cross-sectional area of the virtual region formed by the tangent line circumscribing the strand is S,
The cross-sectional area of the penetration area into the virtual area by the sheath and the separator is less than 50% of the cross-sectional area S of the virtual area.
本開示の溶接用ケーブルは、軽量であり、かつ屈曲性に優れる。 The welding cable of the present disclosure is lightweight and has excellent flexibility.
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
[Description of Embodiments of the Present Disclosure]
First, the contents of the embodiments of the present disclosure will be listed and described.
(1)本開示の実施形態に係る溶接用ケーブルは、
アルミニウム又はアルミニウム合金からなる複数の素線が撚り合わされた撚線を有する導体と、
樹脂からなり、前記導体の外周を覆うシースと、
前記導体と前記シースとを仕切るセパレータとを備え、
前記複数の素線のうち前記導体の最外層に位置する複数の素線を最外素線とし、前記最外素線のうち隣り合う一組の最外素線と、前記一組の最外素線に外接する外接線とで形成される仮想領域の断面積をSとするとき、
前記シース及び前記セパレータによる前記仮想領域への侵入領域の断面積が、前記仮想領域の断面積Sの50%未満である。
(1) The welding cable according to the embodiment of the present disclosure is
A conductor having a twisted wire in which a plurality of element wires made of aluminum or an aluminum alloy are twisted together,
A sheath made of resin and covering the outer periphery of the conductor,
A separator for partitioning the conductor and the sheath,
Of the plurality of strands, a plurality of strands located in the outermost layer of the conductor is the outermost strand, and a pair of outermost strands adjacent to each other among the outermost strands and the outermost strand of the set. When the cross-sectional area of the virtual region formed by the tangent line circumscribing the strand is S,
The cross-sectional area of the penetration area into the virtual area by the sheath and the separator is less than 50% of the cross-sectional area S of the virtual area.
上記溶接用ケーブルは、導体を構成する素線がアルミニウム又はアルミニウム合金からなるため、軽量である。素線がアルミニウム又はアルミニウム合金からなる場合、上記仮想領域にシース及びセパレータの一部が大きく侵入すると、シース及びセパレータによる拘束によって素線間の滑り性が悪化する。素線間の滑り性が悪化すると、屈曲性に劣る傾向にある。上記溶接用ケーブルは、最外素線で形成される仮想領域へのシース及びセパレータの侵入領域の断面積が仮想領域の断面積Sの50%未満であり、仮想領域にある程度大きな空間を有する。そのため、上記溶接用ケーブルは、導体がシース及びセパレータに拘束され難い。よって、上記溶接用ケーブルは、シース及びセパレータによる拘束によって素線間の滑り性が悪化することを抑制できる。素線間の滑り性の悪化を抑制できることで、上記溶接用ケーブルは、屈曲性に優れる。 The welding cable is lightweight because the wires forming the conductor are made of aluminum or aluminum alloy. When the strands are made of aluminum or an aluminum alloy, if a part of the sheath and the separator largely enters the virtual region, the restraint by the sheath and the separator deteriorates the slipperiness between the strands. When the slipperiness between the wires deteriorates, the flexibility tends to be poor. In the welding cable, the cross-sectional area of the penetration area of the sheath and the separator into the virtual area formed by the outermost strand is less than 50% of the cross-sectional area S of the virtual area, and the virtual area has a somewhat large space. Therefore, in the welding cable, the conductor is unlikely to be bound by the sheath and the separator. Therefore, in the welding cable, it is possible to prevent the slip property between the wires from being deteriorated due to the restraint by the sheath and the separator. Since the deterioration of the slip property between the strands can be suppressed, the above-mentioned welding cable has excellent flexibility.
上記溶接用ケーブルは、導体とシースとがセパレータで仕切られている。そのため、シースの材質によらず、最外素線で形成される仮想領域にシースが侵入し難い。このことからも、上記溶接用ケーブルは、仮想領域にある程度大きな空間を形成できる。 In the welding cable, the conductor and the sheath are separated by a separator. Therefore, regardless of the material of the sheath, it is difficult for the sheath to enter the virtual region formed by the outermost strands. Also from this, the welding cable can form a somewhat large space in the virtual region.
また、導体とシースとがセパレータで仕切られていることで、溶接用ケーブルの製造過程において、導体の外周をセパレータで保護できる。そのため、導体の外周にシースを形成する際に、導体の損傷を抑制できる。導体の外周をセパレータで保護できることで、従来の銅製の導体を備える溶接用ケーブルの製造ラインを利用して、アルミニウム製の導体を備える溶接用ケーブルを製造でき、生産性に優れる。セパレータによって、アルミニウム製の導体に銅が混入することを抑制できるからである。 Further, since the conductor and the sheath are separated by the separator, the outer periphery of the conductor can be protected by the separator in the process of manufacturing the welding cable. Therefore, damage to the conductor can be suppressed when the sheath is formed on the outer circumference of the conductor. Since the outer periphery of the conductor can be protected by the separator, the welding cable including the conductor made of aluminum can be manufactured by utilizing the conventional welding cable manufacturing line including the conductor made of copper, and the productivity is excellent. This is because the separator can prevent copper from being mixed into the aluminum conductor.
(2)本開示の溶接用ケーブルの一例として、前記複数の素線のうち少なくとも一つの素線は、アルミニウム合金からなり、前記アルミニウム合金は、Feを1質量%以上3質量%以下含有し、残部がAl及び不可避不純物であることが挙げられる。 (2) As an example of the welding cable of the present disclosure, at least one strand of the plurality of strands is made of an aluminum alloy, and the aluminum alloy contains 1% by mass or more and 3% by mass or less of Fe, The balance is Al and unavoidable impurities.
素線が上記組成のアルミニウム合金からなる場合、引張強さなどの強度や破断伸びなどの靱性といった機械的特性に優れる。しかし、素線が上記組成のアルミニウム合金からなる場合、素線間の滑り性が悪化し易い。上記溶接用ケーブルは、最外素線で形成される仮想領域にある程度大きな空間を有する。そのため、上記溶接用ケーブルは、素線が上記組成のアルミニウム合金からなる場合であっても、素線間の滑り性が悪化することを効果的に抑制できる。 When the strands are made of the aluminum alloy having the above composition, mechanical properties such as strength such as tensile strength and toughness such as elongation at break are excellent. However, when the wires are made of the aluminum alloy having the above composition, the slipperiness between the wires is likely to deteriorate. The welding cable has a somewhat large space in a virtual region formed by the outermost strands. Therefore, in the above-mentioned welding cable, even if the wires are made of the aluminum alloy having the above composition, it is possible to effectively suppress deterioration of the slipperiness between the wires.
(3)本開示の溶接用ケーブルの一例として、前記導体の断面積が22mm2以上であることが挙げられる。 (3) An example of the welding cable of the present disclosure is that the conductor has a cross-sectional area of 22 mm 2 or more.
導体の断面積が大きくなると、導体を構成する素線の数が多くなり、素線間の滑り性の影響が大きくなり易い。上記溶接用ケーブルは、最外素線で形成される仮想領域にある程度大きな空間を有する。そのため、導体の断面積が22mm2以上であっても、素線間の滑り性が悪化することを効果的に抑制できる。 When the cross-sectional area of the conductor is large, the number of the wires forming the conductor is large, and the effect of slipperiness between the wires is likely to be large. The welding cable has a somewhat large space in a virtual region formed by the outermost strands. Therefore, even if the cross-sectional area of the conductor is 22 mm 2 or more, it is possible to effectively suppress deterioration of slipperiness between the wires.
(4)導体の断面積が22mm2以上である本開示の溶接用ケーブルの一例として、前記溶接用ケーブルの断面積が、前記導体の断面積の3倍以上であることが挙げられる。 (4) One example of the welding cable of the present disclosure in which the conductor has a cross-sectional area of 22 mm 2 or more is that the cross-sectional area of the welding cable is three times or more the cross-sectional area of the conductor.
導体の断面積に対する溶接用ケーブルの断面積が大きくなると、シースやセパレータの厚みが厚くなる。よって、シースやセパレータによる拘束力が大きくなり、素線間の滑り性の影響が大きくなり易い。上記溶接用ケーブルは、最外素線で形成される仮想領域にある程度大きな空間を有する。そのため、導体の断面積に対する溶接用ケーブルの断面積が3倍以上であっても、素線間の滑り性が悪化することを効果的に抑制できる。 The larger the cross-sectional area of the welding cable with respect to the cross-sectional area of the conductor, the thicker the sheath and the separator. Therefore, the restraint force by the sheath and the separator is increased, and the influence of the slipperiness between the wires is likely to be increased. The welding cable has a somewhat large space in a virtual region formed by the outermost strands. Therefore, even if the cross-sectional area of the welding cable is 3 times or more the cross-sectional area of the conductor, it is possible to effectively suppress deterioration of the slip property between the wires.
(5)本開示の溶接用ケーブルの一例として、前記セパレータがナイロンからなることが挙げられる。 (5) An example of the welding cable of the present disclosure is that the separator is made of nylon.
セパレータがナイロンからなることで、最外素線で形成される仮想領域にシースが侵入することを抑制し易く、仮想領域にある程度大きな空間を形成し易い。 Since the separator is made of nylon, it is easy to prevent the sheath from entering the virtual region formed by the outermost strands, and it is easy to form a somewhat large space in the virtual region.
[本開示の実施形態の詳細]
本開示の実施形態の詳細を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。図中の同一符号は、同一名称物を示す。
[Details of the embodiment of the present disclosure]
Details of the embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to these exemplifications, and is shown by the scope of the claims, and is intended to include meanings equivalent to the scope of the claims and all modifications within the scope. The same reference numerals in the drawings indicate the same names.
<実施形態1>
≪溶接用ケーブル≫
実施形態1に係る溶接用ケーブル1を図1及び図2に基づいて説明する。溶接用ケーブル1は、導体2と、シース3と、セパレータ4とを備える。導体2は、複数の素線21が撚り合わされた撚線20を有する。シース3は、導体2の外周を覆う。セパレータ4は、導体2とシース3とを仕切る。実施形態1に係る溶接用ケーブル1は、素線21がアルミニウム又はアルミニウム合金からなる点を特徴の一つとする。また、実施形態1に係る溶接用ケーブル1は、複数の素線21のうち導体2の最外層に位置する複数の最外素線21oで形成される仮想領域8にある程度大きな空間を有する点を特徴の一つとする。以下、溶接用ケーブル1の構成を詳しく説明する。
<
<<Cable for welding>>
The
図1は、溶接用ケーブル1をその長手方向と直交する方向に切断した横断面図である。図1では、説明の便宜上、シース3及びセパレータ4について、複数の撚線20に外接する外接円と同心円上に位置する状態で図示している。つまり、図1では、最外素線21oで形成される仮想領域8(図2、詳細は後述)にシース3及びセパレータ4が侵入していない。言い換えると、図1では、仮想領域8(図2)に最も大きな空間を有する。図2では、仮想領域8にシース3及びセパレータ4が侵入した状態を図示している。図2では、仮想領域8に細かい間隔の左下がりのハッチングを付している。図2では、シース3及びセパレータ4による仮想領域8への侵入領域9に細かい間隔のクロスハッチングを示している。
FIG. 1 is a cross-sectional view of the
〔導体〕
導体2は、複数の素線21が撚り合わされた撚線20を有する。この例では、導体2は、複数の撚線20が撚り合わされた撚線集合体で構成されている。この例の撚線20は、1本の素線21を中心として、この素線21の外周に6本の素線21から構成される第二層と、12本の素線21から構成される第三層(外層)とを備える。そして、導体2は、1本の撚線20を中心として、この撚線20の外周に6本の撚線20が撚り合わされ、更にその外周に12本の撚線が撚り合わされた三層構造で構成されている。図1では、導体2を構成する撚線20について、一つの撚線20について各素線21を図示し、その他の撚線20については各素線を簡略して一つの円で示す。
〔conductor〕
The
導体2は、素線21がアルミニウム又はアルミニウム合金からなる。ここでの「アルミニウム(Al)」とは、Alを99質量%以上含有する純アルミニウムである。ここでの「アルミニウム(Al)合金」とは、Alを50質量%以上、好ましくは90質量%以上含有し、Al以外の添加元素を1種以上含有するアルミニウム基合金である。Al合金の添加元素は、例えば、鉄(Fe)、マグネシウム(Mg)、ケイ素(Si)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、銀(Ag)、クロム(Cr)、ジルコニウム(Zr)などが挙げられる。添加元素の合計含有量は、0.005質量%以上3.0質量%以下が挙げられ、更に0.05質量%以上1.5質量%以下が挙げられる。各元素の含有量としては、Feを含む場合、1.0質量%以上3.0質量%以下が挙げられる。Mgを含む場合、0.005質量%以上1.0質量%以下が挙げられる。このようなAl合金としては、例えば、Al−Fe合金、Al−Fe−Mg合金、Al−Fe−Si合金、Al−Fe−Mg−(Mn,Ni,Zr,Ag)合金、Al−Fe−Cu合金、Al−Fe−Cu−(Mg,Si)合金、Al−Mg−Si−Cu合金などが挙げられる。
In the
導体2を構成する複数の素線21は、全ての素線21を同一組成としてもよいし、異なる組成の素線21を混在させてもよい。例えば、純アルミニウムからなる素線21のみで導体2を構成してもよいし、同一組成のアルミニウム合金からなる素線21のみで導体2を構成してもよい。また、純アルミニウムからなる素線21とアルミニウム合金からなる素線21とを混在させて導体2を構成してもよいし、異なる組成のアルミニウム合金からなる素線21を混在させて導体2を構成してもよい。アルミニウム合金からなる素線21を含む場合、Feを1.0質量%以上3.0質量%以下含有し、残部がAl及び不可避不純物であるアルミニウム合金からなる素線21を用いることが好ましい。素線21がこのアルミニウム合金からなる場合、引張強さなどの強度や破断伸びなどの靱性といった機械的特性を向上できる。
As for the plurality of
導体2の断面積は、22mm2以上が挙げられる。導体2の断面積が大きくなると、導体2を構成する素線21の数が多くなる。素線21がアルミニウム又はアルミニウム合金からなる場合、シース3の一部が素線21間に大きく侵入していると、シース3による拘束によって素線21間の滑り性に劣る。よって、素線21の数が多くなると、素線21間の滑り性の悪化が顕著になる。実施形態1に係る溶接用ケーブル1は、後述するように、複数の素線21のうち導体2の最外層に位置する複数の最外素線21oで形成される仮想領域8にある程度大きな空間を有する。そのため、導体2の断面積が22mm2以上であっても、シース3による拘束によって素線21間の滑り性が悪化することを効果的に抑制できる。導体2の断面積は、更に30mm2以上が挙げられ、特に33mm2以上が挙げられる。
The cross-sectional area of the
〔シース〕
シース3は、絶縁性、耐熱性、耐水性などを有する樹脂からなる。特に、シース3は、耐熱温度が60℃以上である樹脂からなることが挙げられる。耐熱温度は、ケーブル通電時の導体温度である。具体的には、シース3は、天然ゴム、ネオプレンゴム、テトラフルオロエチレンとエチレン共重合体(ETFE)、架橋ポリオレフィン、特に架橋ポリエチレンからなることが挙げられる。アルミニウムは銅よりも電気抵抗が高い。そのため、素線21がアルミニウム又はアルミニウム合金からなる場合、素線21が銅又は銅合金からなる場合と同じ導体断面積で同じ電流を流すと導体2の温度が高くなる。シース3が上記樹脂からなることで、素線21がアルミニウム又はアルミニウム合金からなる場合であっても、素線21が銅又は銅合金からなる場合と同じ導体断面積で同じ電流を流すことができる。特に、シース3が耐熱温度の高い樹脂からなることで、シース3が比較的耐熱温度の低い樹脂からなる場合に比較して大きな電流を流すことができる。
〔sheath〕
The sheath 3 is made of resin having insulating properties, heat resistance, water resistance, and the like. Particularly, the sheath 3 is made of a resin having a heat resistant temperature of 60° C. or higher. The heat resistant temperature is a conductor temperature when the cable is energized. Specific examples of the sheath 3 include natural rubber, neoprene rubber, tetrafluoroethylene and ethylene copolymer (ETFE), crosslinked polyolefin, and particularly crosslinked polyethylene. Aluminum has a higher electrical resistance than copper. Therefore, when the
シース3の厚みは、導体2の断面積などに応じて適宜選択できる。例えば、シース3の厚みは、溶接用ケーブル1の断面積が、導体2の断面積の3倍以上を満たすように選択することが挙げられる。後述するセパレータ4の厚みを一定とする。このとき、導体2の断面積に対する溶接用ケーブル1の断面積が大きくなると、シース3の厚みが厚くなる。シース3の厚みが厚くなると、シース3による拘束力が大きくなり、素線21間の滑り性の悪化が顕著になる。実施形態1に係る溶接用ケーブル1は、後述するように、複数の素線21のうち導体2の最外層に位置する複数の最外素線21oで形成される仮想領域8にある程度大きな空間を有する。そのため、導体2の断面積に対する溶接用ケーブル1の断面積が3倍以上を満たすようなシース3の厚みであっても、シース3による拘束によって素線21間の滑り性が悪化することを効果的に抑制できる。シース3の厚みは、溶接用ケーブル1の断面積が、導体2の断面積の更に3.3倍以上、特に3.5倍以上を満たすように選択することが挙げられる。
The thickness of the sheath 3 can be appropriately selected according to the cross-sectional area of the
シース3の厚みは、以下のように測定できる。まず、複数の最外素線21oのうち隣り合う一組の最外素線21oに外接する外接線をとる。この外接線と最外素線21oとの接点αをとる。この接点αを通り、上記外接線に直交する垂線を引く。この垂線とセパレータ4の外周縁との交点β、及び垂線とシース3の外周縁との交点γをとる。次に、接点αと交点βとの間の長さA、及び接点αと交点γとの間の長さBを測定する。そして、上記長さAと上記長さBとの差を算出する。シース3の周方向のほぼ等間隔に位置する3本以上の最外素線21oにて上記差を求め、得られた差の平均値をシース3の厚みとする。
The thickness of the sheath 3 can be measured as follows. First, a circumscribed line that circumscribes a set of adjacent outermost strands 21o of the plurality of outermost strands 21o is taken. A contact point α between the outer tangent line and the outermost strand 21o is taken. A perpendicular line is drawn through the contact point α and orthogonal to the tangent line. An intersection β between the perpendicular and the outer peripheral edge of the
〔セパレータ〕
セパレータ4は、導体2とシース3との間に介在されて、導体2とシース3とを仕切る部材である。セパレータ4は、容易に破れないテープ材からなる。また、セパレータ4は、溶接用ケーブル1の製造時にシース3を形成する際に、熱で溶けたり変質したりしないテープ材からなる。セパレータ4は、導体2の外周にテープ材をらせん状に巻回して構成される。導体2とシース3とがセパレータ4で仕切られることで、シース3の材質によらず、最外素線21oで形成される仮想領域8にシース3が侵入することを抑制し易い。このことからも、仮想領域8にある程度大きな空間を形成できる。また、導体2とシース3とがセパレータ4で仕切られることで、溶接用ケーブル1の製造過程において、導体2の外周をセパレータ4で保護できる。そのため、導体2の外周にシース3を形成する際に、導体2の損傷を抑制できる。導体2の外周をセパレータ4で保護できることで、従来の銅導体の製造ラインを利用した場合であっても、銅の混入を抑制できる。
(Separator)
The
セパレータ4は、ナイロン、紙、プラスチックからなることが挙げられる。特に、セパレータ4がナイロンからなることで、仮想領域8にシース3が侵入することを抑制し易く、仮想領域8にある程度大きな空間を形成し易い。
Examples of the
セパレータ4の厚みは、20μm以上が挙げられる。セパレータ4の厚みが20μm以上であることで、仮想領域8にシース3が侵入することを抑制し易く、仮想領域8にある程度大きな空間を形成し易い。セパレータ4の厚みは、更に25μm以上が挙げられる。一方、セパレータ4の厚みが50μm以下であることで、セパレータ4の過度の厚肉化を抑制できる。セパレータの厚みは、更に22μm以上25μm以下が挙げられる。セパレータ4の厚みは、以下のように測定できる。まず、複数の最外素線21oのうち隣り合う一組の最外素線21oに外接する外接線をとる。この外接線と最外素線21oとの接点αをとる。この接点αを通り、上記外接線に直交する垂線を引く。この垂線とセパレータ4の外周縁との交点βをとる。次に、接点αと交点βとの長さAを測定する。セパレータ4の周方向のほぼ等間隔に位置する3本以上の最外素線21oにて上記長さAを求め、得られた長さAの平均値をセパレータ4の厚みとする。
The thickness of the
セパレータ4は、テープ材を重ね巻き又は突合せ巻きにより巻回して構成されることが好ましい。テープ材の幅は、例えば20mm以上80mm以下が挙げられる。テープ材の幅が20mm以上であることで、テープ材間に隙間が形成され難く、導体2とセパレータ4との間を確実に仕切り易い。一方、テープ材の幅が80mm以下であることで、テープ材を巻回し易い。テープ材の幅は、更に25mm以上75mm以下が挙げられ、特に30mm以上70mm以下が挙げられる。
The
セパレータ4を構成するテープ材の巻回ピッチは、テープ材の幅の0.5倍以上0.85倍以下が挙げられる。テープ材の巻回ピッチがテープ材の幅の0.5倍以上であることで、過度に巻回数が多くならず、テープ材を巻回し易い。一方、テープ材の巻回ピッチがテープ材の幅の0.85倍以下であることで、テープ材間に隙間が形成され難く、導体2とセパレータ4との間を確実に仕切り易い。テープ材の巻回ピッチは、更にテープ材の幅の0.55倍以上0.8倍以下が挙げられ、特に0.6倍以上0.75倍以下が挙げられる。
The winding pitch of the tape material forming the
〔仮想領域に対するシースの侵入領域〕
導体2を構成する複数の素線21のうち導体2の最外層に位置する複数の最外素線21oで形成される仮想領域8には、空間を有する。仮想領域8の具体的な設定方法は後述する。複数の最外素線21oのうち隣り合う一組の最外素線21oの外周縁と、当該一組の最外素線21oに外接する外接線とで形成される仮想領域8の断面積をSとする。このとき、シース3及びセパレータ4における仮想領域8への侵入領域9の断面積Tが、仮想領域8の断面積Sの50%未満である。なお、一組の最外素線21oに外接する外接線は、導体2の内周側と外周側とに形成される2本の接線のうち、導体2の外周側に位置する接線のことである。この接線は、直線で構成される。素線21がアルミニウム又はアルミニウム合金からなる場合、シース3及びセパレータ4による拘束によって素線21間の滑り性に劣る。そこで、仮想領域8にある程度大きな空間を有することで、シース3及びセパレータ4による拘束を低減する。シース3及びセパレータ4による拘束を低減することで、素線21間の滑り性が悪化することを抑制できる。
[Sheath penetration area to virtual area]
The
隣り合う一組の最外素線21oは、互いに接触しているものもあれば(図2の右側に図示する一組の最外素線21oを参照)、非接触のものもある(図2の左側に図示する一組の最外素線21oを参照)。隣り合う一組の最外素線21oが非接触である場合、当該一組の最外素線21oの外周縁と、当該一組の最外素線21oの重心同士を結ぶ直線と、当該一組の最外素線21oに外接する外接線とで形成される領域を仮想領域8とする。
The pair of outermost strands 21o adjacent to each other may be in contact with each other (see the set of outermost strands 21o shown in the right side of FIG. 2) or may be non-contact (see FIG. 2). See the set of outermost strands 21o shown on the left side of FIG. When the pair of outermost strands 21o adjacent to each other are not in contact with each other, the outer peripheral edge of the pair of outermost strands 21o and a straight line connecting the centers of gravity of the pair of outermost strands 21o, A region formed by the outermost tangent line circumscribing the outermost strand 21o of the set is referred to as a
シース3及びセパレータ4における仮想領域8への侵入領域9の断面積Tは、小さいほど、仮想領域8の空間を大きくできる。仮想領域8の空間が大きいほど、シース3及びセパレータ4による素線21の拘束を低減できる。そのため、シース3及びセパレータ4における仮想領域8への侵入領域9の断面積Tは、仮想領域8の断面積Sの20%未満、更に10%未満、特に5%未満が挙げられる。なお、仮想領域8に大きな空間を確保し、かつ製品としてシース3に適した外観を得るためには、シース3及びセパレータ4における仮想領域8への侵入領域9の断面積Tは、10%以上、更に20%以上、特に30%以上とすることが挙げられる。
The smaller the cross-sectional area T of the
仮想領域8の断面積Sに対する侵入領域9の断面積Tの割合は、撚線20ごとに仮想領域8を四カ所以上選定し、その仮想領域8における全割合の平均値とする。この例では、導体2は、複数の撚線20が撚り合わされた撚線集合体で構成されている。この場合、撚線20ごとに四カ所以上の仮想領域8を選定し、仮想領域8の断面積Sに対する侵入領域9の断面積Tの割合の平均値を算出する。そして、全撚線20の平均値を、その導体2における仮想領域8の断面積Sに対する侵入領域9の断面積Tの割合とする。なお、導体2が撚線集合体で構成される場合、隣り合う撚線20間に形成される大きな溝部は除外する。仮想領域8の断面積Sに対する侵入領域9の断面積Tの割合は、画像解析によって測定できる。
The ratio of the cross-sectional area T of the
≪溶接用ケーブルの製造方法≫
上述した溶接用ケーブル1は、代表的には、導体2を用意する工程と、導体2の外周にセパレータ4を形成する工程と、セパレータ4の外周にシース3を形成する工程とを経て製造できる。
<< Manufacturing method of welding cable >>
The
〔導体を用意する工程〕
所望の形状及び大きさの導体2を用意する。アルミニウム又はアルミニウム合金からなる素線21は、代表的には、鋳造、圧延、伸線、必要に応じて軟化処理という工程を経て製造できる。軟化処理を行ってある程度伸び易くすると、伸線加工時に断線を低減したり、素線21を撚り合わせる際に断線を低減したりし易い。アルミニウム又はアルミニウム合金からなる素線21の基本的な製造方法は、公知の製造方法を利用できる。
[Process of preparing conductor]
A
所定の本数の素線21を用意して、所定の撚りピッチ、撚り方向に応じて撚り合わせることで、撚線20を製造できる。撚線20の基本的な製造方法は、公知の製造方法を利用できる。導体2を撚線集合体で構成する場合、所定の本数の撚線20を用意して、所定の撚りピッチ、撚り方向に応じて撚り合わせる。
The stranded
〔セパレータを形成する工程〕
導体2の外周にセパレータ4をらせん状に巻回する。セパレータ4は、所定の幅のテープ材を重ね巻き又は突合せ巻きにより巻回して構成する。
[Step of forming a separator]
The
〔シースを形成する工程〕
セパレータ4の外周にシース3を押出などで被覆する。押出方法としては、充実押出が挙げられる。充実押出は、セパレータ4に樹脂を接触させて押し出すことでセパレータ4にシース3を被覆する。充実押出は、シース3の外観をきれいに仕上げることができる。しかし、充実押出は、セパレータ4とシース3との間に隙間が実質的に形成されず、セパレータ4とシース3とが密着し易い。なお、押出方法として、引き落としによる押出もある。引き落としによる押出は、ダイスにセパレータ4が被覆された導体2を通して引き出し、チューブ状のシース3に張力をかけて長さ方向に引き伸ばしながらセパレータ4にシース3を被覆する。引き落としによる押出は、セパレータ4とシース3との間に隙間を形成し易い。しかし、引き落としによる押出は、シース3の外観が劣る傾向にある。シース3の基本的な製造方法は、公知の製造方法を利用できる。
[Process of forming sheath]
The outer periphery of the
≪用途≫
溶接用ケーブル1は、図3に示すように、建設現場などで使用される溶接装置100用のパワーケーブル140やアースケーブル150として用いられる。パワーケーブル140は、溶接機110と溶接ホルダ120とを繋ぐ。アースケーブル150は、溶接機110とアースクランプ130とを繋ぐ。
≪Use≫
As shown in FIG. 3, the
≪効果≫
上述した実施形態1に係る溶接用ケーブル1は、導体2を構成する素線21がアルミニウム又はアルミニウム合金からなるため、軽量である。素線21がアルミニウム又はアルミニウム合金からなる場合、シース3及びセパレータ4の一部が素線21間に大きく侵入していると、シース3及びセパレータ4による拘束によって素線21間の滑り性に劣る傾向にある。上記溶接用ケーブル1は、最外素線21oで形成される仮想領域8にある程度大きな空間を有する。そのため、シース3及びセパレータ4による拘束によって素線21間の滑り性が悪化することを抑制でき、屈曲性に優れる。
<<Effect>>
The
[試験例]
導体を構成する最外素線で形成される仮想領域の空間面積が異なる複数の溶接用ケーブルを作製し、その溶接用ケーブルの屈曲性を調べた。
[Test example]
A plurality of welding cables having different spatial areas of virtual regions formed by the outermost strands of the conductor were prepared, and the bendability of the welding cables was investigated.
≪試験体≫
・試験体1
アルミニウム合金からなる19本の素線を内側から順に1本、6本、12本となるように三層構造に撚り合わせた撚線を19本準備した。19本の撚線を内側から順に1本、6本、12本となるように三層構造に撚り合わせた撚線集合体を導体とした。この導体の外周にポリエチレンテレフタレート(PET)からなるセパレータを螺旋状に巻回した。そして、このセパレータの外周に、架橋ポリエチレンからなるシースを充実押出によって被覆し、溶接用ケーブルを作製した(図1を参照)。この試験体1の溶接用ケーブルは、導体の断面積が60mm2、セパレータの厚みが0.025mm、シースの厚みが2.8mmである。
≪Test specimen≫
・
Twenty-nine twisted wires prepared by twisting nineteen strands made of an aluminum alloy into a three-layer structure were prepared in order from the inner side to one strand, six strands, and twelve strands. A twisted wire assembly in which 19 twisted wires were twisted in a three-layer structure so as to be 1, 6, 12 from the inside in order was used as a conductor. A separator made of polyethylene terephthalate (PET) was spirally wound around the outer circumference of this conductor. Then, a sheath made of cross-linked polyethylene was coated on the outer periphery of the separator by solid extrusion to produce a welding cable (see FIG. 1). The welding cable of this
・試験体2
試験体2では、ナイロンからなるセパレータを用いた。セパレータの材質以外は、試験体1と同様である。
・
In
・試験体3
試験体3では、ナイロンからなるセパレータを用いた。また、試験体3では、セパレータの外周にシースを引き落としによる押出によって被覆した。セパレータの材質、及びシースの押出方法以外は、試験体1と同様である。
・Test body 3
In the test body 3, a separator made of nylon was used. Further, in the test body 3, the outer circumference of the separator was covered by extrusion by pulling down the sheath. The
≪仮想領域に対するシース及びセパレータの侵入領域の測定≫
各試験体において、導体を構成する最外素線で形成される仮想領域へのシース及びセパレータの侵入領域の割合を測定した。試験体1〜3は、導体が撚線集合体で構成されているため、撚線ごとに四カ所の仮想領域を選択し、選択した仮想領域に対してそれぞれ上記割合を測定し、この測定した割合の平均値を、その試験体における仮想領域へのシース及びセパレータの侵入領域の割合とした。その結果を表1に示す。
<<Measurement of penetration area of sheath and separator for virtual area>>
In each test body, the ratio of the penetration area of the sheath and the separator to the virtual area formed by the outermost strands of the conductor was measured. Since the conductors of the
≪曲げ試験≫
各試験体において、曲げ剛性を測定した。60mm離間して配置した一組の支持台の上に溶接用ケーブルを架け渡す。この一組の支持台の中間地点にて溶接用ケーブルに上方から徐々に荷重をかける。溶接用ケーブルの曲率半径が200mmとなった位置の曲げ剛性を測定した。曲げ剛性は、(P×L3)/(48×d)で求めた。Pは荷重であり、Lは試験幅(今回は60mm)、dは荷重のストロークである。その結果を表1に併せて示す。
≪Bending test≫
Bending rigidity was measured for each test body. The welding cable is bridged over a set of support bases spaced 60 mm apart. A load is gradually applied to the welding cable from above at an intermediate point of the pair of supports. The bending rigidity was measured at the position where the radius of curvature of the welding cable was 200 mm. The flexural rigidity was calculated by (P×L 3 )/(48×d). P is the load, L is the test width (60 mm this time), and d is the stroke of the load. The results are also shown in Table 1.
≪外観観察≫
各試験体において、外観を目視により確認した。シースが製品として適した外観である場合を「A」、シースが製品として不適切な外観である場合を「B」とする。
≪Appearance observation≫
The appearance of each test body was visually confirmed. The case where the sheath has a suitable appearance as a product is "A", and the case where the sheath has an inappropriate appearance as a product is "B".
表1に示すように、導体を構成する最外素線で形成される仮想領域へのシースの侵入領域の割合が50%未満である試験体2及び試験体3は、曲げ剛性が低く、屈曲性に優れる。具体的には、試験体2及び試験体3は、曲げ剛性が400GPa未満を満たし、更に390GPa以下を満たし、特に380GPa以下を満たす。これは、仮想領域にある程度大きな空間を形成できたことで、導体がシース及びセパレータに拘束され難く、シース及びセパレータによる拘束によって素線間の滑り性が悪化することを抑制できたからと考えられる。具体的には、ナイロンからなるセパレータを用いた試験体2は、PETからなるセパレータを用いた試験体1に比較して、上記割合が低く、曲げ剛性が低い。これは、ナイロンからなるセパレータが、シースを充実押出した際にシースに生じる内方に向かう力を抑制する機能を果たしたからと考えられる。その結果、仮想領域により大きな空間を形成できたと考えられる。一方、引き落としによる押出によってシースを形成した試験体3は、上記割合が実質的にゼロであり、曲げ剛性が非常に小さい。これは、引き落としによる押出の場合、シースに生じる内方に向かう力がほぼ発生しないためと考えられる。しかし、引き落としによる押出の場合、充実押出の場合に比較して、外観が劣る。つまり、充実押出を行うことで、シースの外観に優れる溶接用ケーブルが得られると言える。
As shown in Table 1, the
以上より、仮想領域にある程度大きな空間を形成することで、溶接用ケーブルは、屈曲性に優れることがわかった。また、仮想領域にある程度大きな空間を形成するには、シースを引き落としによる押出によって形成すること、又は導体の外周にナイロンからなるセパレータを備えることが効果的であることがわかった。更に、シースの外観をきれいに仕上げるには、充実押出が効果的であることがわかった。 From the above, it was found that the welding cable is excellent in bendability by forming a somewhat large space in the virtual region. Further, it has been found that, in order to form a somewhat large space in the virtual region, it is effective to form the sheath by extrusion by pulling it down or to provide a separator made of nylon on the outer periphery of the conductor. Further, it has been found that solid extrusion is effective for finishing the appearance of the sheath cleanly.
1 溶接用ケーブル
2 導体
20 撚線
21 素線
21o 最外素線
3 シース
4 セパレータ
8 仮想領域
9 侵入領域
100 溶接装置
110 溶接機
120 溶接ホルダ
130 アースクランプ
140 パワーケーブル
150 アースケーブル
1
Claims (5)
樹脂からなり、前記導体の外周を覆うシースと、
前記導体と前記シースとを仕切るセパレータとを備え、
前記複数の素線のうち前記導体の最外層に位置する複数の素線を最外素線とし、前記最外素線のうち隣り合う一組の最外素線と、前記一組の最外素線に外接する外接線とで形成される仮想領域の断面積をSとするとき、
前記シース及び前記セパレータによる前記仮想領域への侵入領域の断面積が、前記仮想領域の断面積Sの50%未満である溶接用ケーブル。 A conductor having a twisted wire in which a plurality of element wires made of aluminum or an aluminum alloy are twisted together,
A sheath made of resin and covering the outer periphery of the conductor,
A separator for partitioning the conductor and the sheath,
Of the plurality of strands, a plurality of strands located in the outermost layer of the conductor is the outermost strand, and a pair of outermost strands adjacent to each other among the outermost strands and the outermost strand of the set. When the cross-sectional area of the virtual region formed by the tangent line circumscribing the strand is S,
A welding cable in which a cross-sectional area of an invasion region into the virtual region by the sheath and the separator is less than 50% of a cross-sectional area S of the virtual region.
前記アルミニウム合金は、Feを1質量%以上3質量%以下含有し、残部がAl及び不可避不純物である請求項1に記載の溶接用ケーブル。 At least one strand of the plurality of strands is made of aluminum alloy,
The welding cable according to claim 1, wherein the aluminum alloy contains 1% by mass or more and 3% by mass or less of Fe, and the balance is Al and inevitable impurities.
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