JP2023007554A

JP2023007554A - 多芯ケーブル

Info

Publication number: JP2023007554A
Application number: JP2021110464A
Authority: JP
Inventors: 孝巳池ヶ谷; Takami Ikegaya; 健太芥川; Kenta Akutagawa
Original assignee: Nissei Electric Co Ltd
Current assignee: Nissei Electric Co Ltd
Priority date: 2021-07-02
Filing date: 2021-07-02
Publication date: 2023-01-19

Abstract

【課題】本発明の課題は、耐捻回性を向上させた多芯ケーブルを提供することにある。【解決手段】少なくとも中心部材と、中心部材の周囲に配設される複数本の導体から構成され、さらに中心部材と導体が一括して撚り合わされた多芯ケーブルにおいて、中心部材は介在又はチューブから成り、導体は、複数の素線を撚り合わせた集合撚線（子撚り）をさらに３本束ねて撚り合わせた３本撚り（親撚り）の構造から成ることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、主に産業用ロボットで用いられるケーブルであって、関節部分の位置や数に応じて複雑な動きが求められる可動部において好適に用いられ、主に耐捻回性に優れる多芯ケーブルに関する。

従来、耐捻回性に優れる多芯ケーブルが多数知られている。例えば、特許文献１は、シース部材の引張降伏応力を一定の規定値とし、かつ、集合体の撚合わせ方向とテープ部材の巻き付け方向とが同方向であることを特徴としている。

特開２０１９－２０４５９１号公報

本発明の課題は、耐捻回性を向上させた多芯ケーブルを提供することにある。

（１）少なくとも中心部材と、中心部材の周囲に配設される複数本の導体から構成され、さらに中心部材と導体が一括して撚り合わされた多芯ケーブルにおいて、中心部材は介在又はチューブから成り、導体は、複数の素線を撚り合わせた集合撚線（子撚り）をさらに３本束ねて撚り合わせた３本撚り（親撚り）の構造から成ることを特徴とする。
（２）導体の集合撚線（子撚り）の撚り方向と３本撚り（親撚り）の方向が逆向きであることが好ましい。
（３）導体のうち少なくとも１つは、周囲に滑り素材が施されることが好ましい。

本発明によれば、捻回による導体への負荷が軽減されるため、断線等の不具合が減少し、耐捻回性が向上する。

（ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の多芯ケーブルにおける断面図の一例を示す。本発明の多芯ケーブルにおける断面図の他の一例を示す。本発明における耐捻回試験方法を表す概略図を示す。

以下、本発明の多芯ケーブル１の一例として、基本構成について図面を参照しながら説明する。

図１（ａ）は、少なくとも中心部材２と、中心部材２の周囲に配設される複数本の導体３から構成され、さらに中心部材２と導体３が一括して撚り合わされた多芯ケーブル１であって、中心部材２は介在又はチューブから成り、導体３は複数の素線を撚り合わせた集合撚線（子撚り３a）をさらに３本束ねて撚り合わせた３本撚り（親撚り）の構造から成ることを特徴とする。

ここで導体３について、複数本の素線を撚り合わせた集合撚線を「子撚り」、さらに子撚りを３本束ねて撚り合わせた３本撚りを「親撚り」と呼ぶ。本発明の特徴は、導体３は、親撚りが３本撚りの構造から成ることである。

また、耐捻回性向上の観点において、集合撚線（子撚り３ａ）の撚り方向と３本撚り（親撚り）の方向が逆向きであることが好ましい。特に限定されないが、子撚りはＺ撚り、親撚りはＳ撚りの構成が一般的に用いられる。

導体３の外径は限定されないが、φ０．６～７．０ｍｍが好ましく、柔軟性の観点においてはφ２．０～４．０ｍｍがより好ましい。子撚りの素線径はφ０．０５～０．１８ｍｍが好ましく、より好ましくはφ０．０８～０．１０ｍｍである。これらの素線を３０～２３０本撚り合わせて集合撚線（子撚り）とし、さらに子撚りを３本束ねて親撚りとする。子撚りの素線本数は、さらに好ましくは５０～１５０本である。

導体３の外径は、いずれも略同一であることが好ましい。ここで同一とは、作製上生じ得る誤差は許容され、寸法の中心値から±１０％以内は同一とする。

導体３の外径について、扁平（最小外径／最大外径）が０．９０～１．０であることが好ましい。導体３間が点接触となり、摩擦が低減される。より好ましくは、０．９５～１．０である。

導体３の撚りピッチは限定されないが、耐捻回性の観点において長めに設定されることが好ましい。

導体３の材質は限定されないが、例えば、銅やアルミニウム等の金属線や、あるいは、それらに鉄、亜鉛、ニッケル等を添加した合金線等が用いられる。金属線の表面には、銀、錫等のメッキが施されてもよい。

導体３の少なくとも１つは、周囲に滑り素材５が施されることが好ましい。滑り素材５は、図１（ｂ）に示すように、導体３の全てに施されることが好ましいが、図１（ｃ）に示すように、滑り素材５を施さない導体があっても良い。その場合、耐屈曲性向上の観点で、滑り素材５を施す導体と施さない導体が交互に配設されることが好ましい。

滑り素材５の材質は限定されないが、ふっ素樹脂であるＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ等が好ましい。特に好ましくはＰＴＦＥである。

滑り素材５の構造は限定されず、押出成形によるチューブ状の被覆やテープ巻きなどが挙げられる。柔軟性の観点において、特に好ましくはテープ巻きである。テープ巻きの巻き方向は限定されないが、導体の親撚りの撚り方向と逆方向が好ましい。テープ巻きのピッチは限定されないが、１／８～１／２が好ましい。

中心部材２は介在又はチューブから成ることを特徴とする。

中心部材２の介在の材質は限定されないが、例えば、ポリエステルやナイロン等のプラスチック材、綿材の糸状・紐状、棒状等の素材が挙げられる。

中心部材２のチューブの材質についても、熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマーであって限定されないが、柔軟性や汎用性の点で好ましくはポリウレタン、ポリ塩化ビニルである。滑り性に優れる点においては、ふっ素樹脂であるＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ等が好ましい。

中心部材２は、周囲に滑り素材５が施されることが好ましい（図１（ｂ）（ｃ）参照）。例えば押出成形によるチューブ状の被覆やテープ巻きが挙げられるが、柔軟性の観点において、好ましくはテープ巻きであって、巻き方向は導体３に施されるテープ巻きと同じ方向であることが好ましい。滑り素材５の材質は、上述同様ふっ素樹脂が好ましく、特に好ましくはＰＴＦＥである。テープ巻きのピッチは限定されないが、１／８～１／２が好ましい。

また、導体３が６本以上施される場合、中心部材２及び導体３の外径は略同一であることが好ましい。全てを略同一の外径とすることで、局所的に負荷がかかり難くなり、耐捻回性の向上に寄与する。

要求に応じて、複数本の導体３のうち一部を、他の電線・ケーブル（同軸ケーブル・多芯ケーブル・光ファイバケーブル等）やチューブ、介在等に変更しても良い。

導体３の配置について、中心介在２の周囲に少なくとも一層配設されるが、好ましくは中心介在２を中心にして同層状かつ複数層施される。図１は一層、図２は二層施される例である。耐捻回性の観点では、一層のみから成る構造（図１）が好ましい。

ここで多芯ケーブル１のうち、中心部材２と導体３が一括して撚り合わされることを「総撚り」と呼ぶ。総撚りの方向は限定されないが、導体３の３本撚り（親撚り）方向と同じことが好ましく、さらに総撚り及び親撚りの方向が共にＳ方向であることが最も好ましい。総撚りのピッチは限定されないが、耐捻回性の観点において長めに設定されることが好ましい。

総撚りした後、外層４が施される。材質はポリ塩化ビニル、ポリウレタン等が好ましい。厚みはφ１．０～４．０ｍｍ、外径はφ１０～３０ｍｍが好ましい。

総撚りしたコア線Ｓと外層４の間は、適宜滑り素材５が施される（図１（ｂ）（ｃ）参照）。滑り素材５の構造は、柔軟性の観点において、好ましくはテープ巻きである。テープ巻き方向は、耐捻回性の観点において、総撚りの撚り方向と同じが好ましい。滑り素材５の材質は、上述同様ふっ素樹脂が好ましく、特に好ましくはＰＴＦＥである。テープ巻きのピッチは限定されないが、１／８～１／２が好ましい。

本発明の多芯ケーブル１は、主に耐捻回性に優れるため、産業用ロボットにおいて、関節部分の位置や数に応じて複雑な動きが求められる可動部において好適に用いられる。用途は特に限定されないが、大電流用及び／又は溶接用に用いられることが好ましい。

以下、本発明の多芯ケーブル１に関して実施例を挙げ具体的に説明するが、これらに限定されるものではない。

（実施例１）
図２の多芯ケーブル１であって、中心部材２は綿介在からなり、滑り素材５としてＰＴＦＥテープ巻き（Ｚ撚り）を施す。中心部材２の周囲に導体３を同層状に二層設ける。導体３は、素線径０．１０ｍｍを２０１本撚り合わせた集合撚線（子撚り）を３本撚り（親撚り）する構造で、外径は約３．５ｍｍのスズメッキ軟銅線である。導体３の子撚りはＺ撚り、親撚りはＳ撚りである。導体３の全てに滑り素材５としてＰＴＦＥテープ巻き（Ｚ撚り）を施す。中心部材２と導体３は一括してＳ方向に総撚りし、さらに滑り素材５としてＰＴＦＥテープ巻き（Ｓ撚り）を施す。外層は厚さ２．０ｍｍのＰＶＣであり、多芯ケーブル１の外径は約２３．０ｍｍである。

（実施例２）
実施例１のうち、導体３の半分のみに滑り素材５を施した多芯ケーブル１である。滑り素材５を施す導体と施さない導体は交互に配置する。

（比較例）
実施例１のうち、導体の親撚りを７本とする構造である。具体的には、素線径０．０８ｍｍを１３５本撚り合わせた集合撚線（子撚り）を７本撚り（親撚り）する構造で、外径は実施例１と同等の約３．５ｍｍである。

以上の実施例及び比較例のケーブルについて、耐捻回試験を行い、導体の抵抗値の上昇率と断線率の結果を表１に示す。

（耐捻回試験方法）
屈曲試験方法を表す概略図を、図３に示す。
測定条件として、サンプルの長さは８００ｍｍ、固定間距離は２１０ｍｍ、荷重は１５００ｇｆである。図のようにサンプル端を左右１８０度捻じることを１回とし、試験速度６０回／分にて一定回数捻回させた後、導体部の抵抗値を測定する。試験前の抵抗値と比較した上昇率（％）を、表１に記載する。

実施例１及び２は、耐捻回試験において９０万回での抵抗値の上昇率と断線率はいずれも低く、比較例と比較して耐捻回性に優れていることが分かる。特に、中心介在２及ぶ導体３の全てに滑り素材５を施す構造の実施例１が、特に耐捻回性に優れる。

本発明のケーブルは、耐捻回性に優れるため産業用ロボットに有用であって、例えば、大電流用の電源ケーブル、溶接ケーブル、艤装ケーブル等の各種用途に用いられるがこれに限定されない。

１多芯ケーブル
２中心部材
３導体
３ａ集合撚線（子撚り）
４外層
５滑り素材
Ｓ総撚りされたコア線

Claims

少なくとも中心部材と、中心部材の周囲に配設される複数本の導体から構成され、さらに中心部材と導体が一括して撚り合わされた多芯ケーブルにおいて、
該中心部材は介在又はチューブから成り、
該導体は、複数の素線を撚り合わせた集合撚線（子撚り）をさらに３本束ねて撚り合わせた３本撚り（親撚り）の構造から成ることを特徴とする多芯ケーブル。
該導体の集合撚線（子撚り）の撚り方向と３本撚り（親撚り）の方向が逆向きであることを特徴とする、
請求項１に記載の多芯ケーブル。
該導体の外径は全て略同一であることを特徴とする、
請求項１又は２に記載の多芯ケーブル。
該導体のうち少なくとも１つは、周囲に滑り素材が施されることを特徴とする、
請求項１～３の何れか一項に記載の多芯ケーブル。
該滑り素材はテープ巻き構造であって、
該導体の３本撚り（親撚り）の方向と、該テープ巻きの巻き方向が逆向きであることを特徴とする、
請求項４に記載の多芯ケーブル。
該中心部材は、周囲に滑り素材が施されることを特徴とする、
請求項１～５の何れか一項に記載の多芯ケーブル。
該導体は、該中心介在の周囲に同層状かつ複数層施されることを特徴とする、
請求項１～６の何れか一項に記載の多芯ケーブル。
該導体の３本撚り（親撚り）の方向と、中心部材と導体が一括して撚り合わされた方向が同じであることを特徴とする、
請求項１～７の何れか一項に記載の多芯ケーブル。
大電流用及び／又は溶接用に用いられることを特徴とする、
請求項１～８の何れか一項に記載の多芯ケーブル。