JP5438491B2 - Composite flat cable - Google Patents
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Description
本発明は、FA(Factory Automation)システムの構築に有用な複合フラットケーブルに関する。 The present invention relates to a composite flat cable useful for construction of an FA (Factory Automation) system.
従来より、複数の電源線と複数の信号線とを任意の順で整列させ一体に融着乃至接着した複合フラットケーブルが知られている(例えば、特許文献1参照。)このようなフラットケーブにおいては、電源線と信号線の配線が一度で済むうえ、高密度実装や狭いスペースでの配線が容易であるなどの特徴を有している。 Conventionally, a composite flat cable in which a plurality of power supply lines and a plurality of signal lines are aligned in an arbitrary order and fused or bonded together is known (for example, see Patent Document 1). In addition, the power supply line and the signal line need only be wired once, and high density mounting and wiring in a narrow space are easy.
ところで、近年、この種の複合フラットケーブルが、工場内の各種機器を統合的に管理し自動化するFA(Factory Automation)システム用として使用されてきている。その代表的な複合フラットケーブルは、2本の電源線と2本の信号線とを平行に配列して一体に接着乃至融着させ、それらの外周に一括被覆を設けた構造を有する。電源線および信号線の絶縁被覆材料にはいずれも接着乃至融着の容易なポリ塩化ビニル樹脂(PVC)が使用されている。2本の電源線と2本の信号線の各線間が接着乃至融着されているので、線間ピッチのばらつきが小さく、圧接コネクタと信頼性の高い接続が可能である。 By the way, in recent years, this type of composite flat cable has been used for FA (Factory Automation) systems that manage and automate various devices in a factory in an integrated manner. The typical composite flat cable has a structure in which two power supply lines and two signal lines are arranged in parallel and bonded or fused together, and a collective coating is provided on the outer periphery thereof. Polyvinyl chloride resin (PVC), which can be easily bonded or fused, is used as the insulating coating material for the power supply line and the signal line. Since each of the two power supply lines and the two signal lines is bonded or fused, variation in the pitch between the lines is small, and a highly reliable connection with the pressure contact connector is possible.
しかし、電源線および信号線の絶縁被覆材料として使用されているポリ塩化ビニル樹脂は、誘電率が高く、周波数により誘電特性が変化するため、高速伝送用ケーブルの信号線の絶縁被覆材料としては不適当である。 However, polyvinyl chloride resin, which is used as an insulation coating material for power lines and signal lines, has a high dielectric constant, and its dielectric characteristics change depending on the frequency. Is appropriate.
そこで、信号線の絶縁被覆材料として誘電特性に優れたポリエチレンを用い、2本の電源線と2本の信号線の各線間を接着乃至融着せずにそのまま一括被覆を設けたケーブルも開発されている。 Therefore, a cable has been developed in which polyethylene having excellent dielectric properties is used as an insulation coating material for signal lines, and a coating is provided as it is without bonding or fusing the two power lines and the two signal lines. Yes.
しかし、このような構造のケーブルでは、電源線および信号線の位置が安定せず、圧接コネクタと接続した際に接続不良が生ずるおそれがある。このため、FAシステム用途に有用な、高速の信号伝送に適し、かつ圧接コネクタとの接続信頼性にも優れる複合フラットケーブルが要望されている。 However, in the cable having such a structure, the positions of the power supply line and the signal line are not stable, and there is a possibility that poor connection occurs when connected to the pressure contact connector. For this reason, there is a demand for a composite flat cable that is useful for FA system applications, suitable for high-speed signal transmission, and excellent in connection reliability with a pressure contact connector.
本発明は上記要望に応えるべくなされたものであり、FAシステム用途に有用な、高速の信号伝送に適し、かつ圧接コネクタとの接続信頼性にも優れる複合フラットケーブルを提供することを目的とする。 The present invention has been made to meet the above-mentioned demands, and an object thereof is to provide a composite flat cable useful for FA system applications, suitable for high-speed signal transmission, and excellent in connection reliability with a pressure contact connector. .
上記目的を達成するため、請求項1に記載された発明は、2本の信号線と前記信号線より導体外径の大きい2本の電源線を並列させ、それらの外周に一括被覆を設けてなる複合フラットケーブルであって、前記2本の信号線の両側に前記電源線が各1本配置され、前記信号線は架橋ポリエチレンからなる被覆を有し、前記電源線は塩化ビニル樹脂からなる被覆を有し、前記一括被覆は、UL 1581に準拠して測定される引張強さが10MPa以上15MPa以下、同伸びが100%以上500%以下、113℃×168時間熱老化後の引張強さ残率および伸び残率がそれぞれ70%以上および45%以上であるポリ塩化ビニル樹脂からなる内側被覆と、その上に設けられた、UL 1581に準拠して測定される引張強さが10MPa以上15MPa以下、同伸びが100%以上500%以下、100℃×96時間浸油後の引張強さ残率および伸び残率がいずれも50%以上であるポリ塩化ビニル樹脂からなる外側被覆からなることを特徴ととする複合フラットケーブルである。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, two signal lines and two power supply lines having a conductor outer diameter larger than the signal lines are arranged in parallel, and a collective coating is provided on the outer periphery thereof. A composite flat cable comprising: one power supply line on each side of the two signal lines, the signal line having a coating made of cross-linked polyethylene, and the power line being a coating made of vinyl chloride resin The bulk coating has a tensile strength measured in accordance with UL 1581 of 10 MPa or more and 15 MPa or less, an elongation of 100% or more and 500% or less, and a residual tensile strength after thermal aging at 113 ° C. × 168 hours. an inner coating rate and elongation retention is made of polyvinyl chloride resin is 70% or more and 45% or more, respectively, provided thereon, a tensile strength which is measured in accordance with UL 1581 or more 10MPa 5MPa or less, 500% 100% or more same elongation less, the tensile strength retention and elongation retention after 100 ° C. × 96 hours Hitaabura is an outer coating comprising a polyvinyl chloride resin is either 50 percent or more Is a composite flat cable characterized by
請求項2に記載された発明は、請求項1記載の複合フラットケーブルにおいて、前記内側被覆の厚みが、0.05mm以上0.30mm以下であることを特徴とするものである。 The invention described in claim 2 is the composite flat cable according to claim 1, wherein the inner covering has a thickness of 0.05 mm or more and 0.30 mm or less.
請求項3に記載された発明は、請求項1または2記載の複合フラットケーブルにおいて、前記信号線の被覆は、静電容量(100kHz、20℃)が89pF/m以下、UL 1581に準拠して測定される引張強さが10MPa以上15MPa以下、同伸びが100%以上500%以下であることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the composite flat cable according to the first or second aspect of the invention, the signal line coating has a capacitance (100 kHz, 20 ° C.) of 89 pF / m or less and conforms to UL 1581. The measured tensile strength is 10 MPa or more and 15 MPa or less, and the elongation is 100% or more and 500% or less.
請求項4に記載された発明は、請求項1乃至3のいずれか1項記載の複合フラットケーブルにおいて、複合フラットケーブルは、FA用フラットケーブルであることを特徴とするものである。 The invention described in claim 4 is the composite flat cable according to any one of claims 1 to 3, wherein the composite flat cable is a flat cable for FA.
本発明によれば、FAシステム用途に有用な、高速の信号伝送に適し、かつ圧接コネクタとの接続信頼性にも優れる複合フラットケーブルを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a composite flat cable that is useful for FA system use, suitable for high-speed signal transmission, and excellent in connection reliability with a pressure contact connector.
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の複合フラットケーブルの一実施形態を示す断面図である。 FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a composite flat cable of the present invention.
図1に示すように、本実施形態の複合フラットケーブル10は、2本の信号線12と2本の電源線14を、略同一平面上に、2本の信号線12の両側に電源線14が各1本配置され、かつ隣接する線同士が密着するように並列させ、それらの外周に一括被覆16を設けた構造を有する。そして、一括被覆16は、2本の信号線12と2本の電源線14の外周に略均一な厚さに設けられた内側被覆17と、その内側被覆17上にテープ状、すなわち幅方向の厚さが略均一になるように設けられた外側被覆18とから構成されている。なお、外側被覆18の一方の側面には、外側被覆18の上面(または下面)に垂直な平面部19が形成されている。このように、両側面の形状を変えることにより、内部に配列された信号線12および電源線14の識別が可能となり、配線時の誤接続を防止することができる。図1において、符号21は、信号線12の位置を示すために、各信号線12上の一括被覆16の表面に設けられた標識を示している。
As shown in FIG. 1, the composite
上記信号線12としては、1本乃至複数本の軟銅線やすずめっき軟銅線などからなる導体12A上に、電子線照射により架橋されたポリエチレンからなる絶縁被覆12Bを設けたものが使用される。この信号線12の外径は、通常、1.0mm以上3.0mm以下である。絶縁被覆12Bには着色剤が配合されていてもよい。本実施形態では、すずめっき軟銅線からなる21AWG(断面積約0.5mm2、外径約0.9mm)の撚線導体(20本/0.18mmφ)上に、電子線照射により架橋されたポリエチレンからなる絶縁被覆を被覆した外径約2.2mmのものが使用されている。
As the
電源線14としては、1本乃至複数本の軟銅線やすずめっき軟銅線などからなる導体14A上に、耐熱ポリ塩化ビニル樹脂からなる絶縁被覆14Bを設けたものが使用される。この電源線14の導体14Aの外径は、信号線12の導体12Aの外径より大径である。絶縁被覆14Bには着色剤が配合されていてもよい。本実施形態では、すずめっき軟銅線からなる19AWG(断面積約0.75mm2、外径約1.1mm)の撚線導体(30本/0.18mmφ)が使用されている。
As the
本実施形態では、これらの信号線12および電源線14は、略2.54mmピッチPで配列されている。また、信号線12および電源線14の各絶縁被覆12B、14Bは、図面左側より、赤、白、青、黒の順に着色されている。
In the present embodiment, these
一括被覆16の内側被覆17は、透明な耐熱ポリ塩化ビニル樹脂を、上記のように並列させた2本の信号線12と2本の電源線14上に押出被覆することにより形成されている。この内側被覆17の厚みは、通常、0.05mm以上0.30mm以下である。
The
また、一括被覆16の外側被覆18は、上記内側被覆17上に、耐熱耐油ポリ塩化ビニル樹脂を押出被覆することにより形成されている。外側被覆18は、通常、ケーブル幅Wが約12mm、ケーブル厚さTが約4.5mmとなるように被覆される。内側被覆17および外側被覆18は、2層同時押出により被覆されてもよい。
The
本実施形態では、内側被覆17は、厚さ0.22mmに被覆され、外側被覆18は、ケーブル幅Wが12.15mm、ケーブル厚さTが4.56mmとなるように被覆されている。
In this embodiment, the
本発明において、信号線12の絶縁被覆12B、一括被覆16の内側被覆17および外側被覆18は、それぞれ以下の要件を満足するように構成されていることが好ましい。
In the present invention, the
(1)信号線12の絶縁被覆12Bの静電容量(100kHz、20℃)が89pF/m以下、UL 1581に準拠して測定される引張強さが10MPa以上15MPa以下、同伸びが100%以上500%以下である。
(1) The electrostatic capacity (100 kHz, 20 ° C.) of the
静電容量が前記範囲を外れると、特性インピーダンスが所定値(124±24Ω)から外れるため、信号の乱反射により伝送特性が劣化する。また、引張強さおよび伸びが前記範囲を外れると、機械特性、加工性のバランスが悪くなってしまう。 If the capacitance is out of the above range, the characteristic impedance deviates from a predetermined value (124 ± 24Ω), so that the transmission characteristics deteriorate due to the irregular reflection of the signal. On the other hand, if the tensile strength and elongation are out of the above ranges, the balance between mechanical properties and workability is deteriorated.
(2)一括被覆16の内側被覆17の、UL 1581に準拠して測定される引張強さが10MPa以上15MPa以下、同伸びが100%以上500%以下、113℃×96時間熱老化後の引張強さ残率および伸び残率がそれぞれ70%以上および45%以上である。
(2) Tensile strength of
引張強さおよび伸びが前記範囲を外れると、機械特性、加工性のバランスが悪くなってしまう。また、熱老化後の引張強さ残率および伸び残率のいずれか一方でも前記範囲を外れると、ケーブルとして必要な耐熱性を十分に満足することができない。 If the tensile strength and elongation are out of the above ranges, the balance between mechanical properties and workability will be deteriorated. Further, if either one of the tensile strength residual rate and the elongation residual rate after heat aging is out of the above range, the heat resistance necessary for the cable cannot be sufficiently satisfied.
(3)一括被覆16の外側被覆18の、UL 1581に準拠して測定される引張強さが10MPa以上15MPa以下、同伸びが100%以上500%以下、100℃×96時間浸油後の引張強さ残率および伸び残率がいずれも50%以上である。
(3) Tensile strength of
引張強さおよび伸びが前記範囲を外れると、機械特性、加工性のバランスが悪くなってしまう。また、浸油後の引張強さ残率および伸び残率のいずれか一方でも50%に満たないと、ケーブルとして必要な耐油性、耐熱性を十分に満足することができない。 If the tensile strength and elongation are out of the above ranges, the balance between mechanical properties and workability will be deteriorated. If either one of the residual tensile strength and the residual elongation after oil immersion is less than 50%, the oil resistance and heat resistance required for the cable cannot be sufficiently satisfied.
(4)ケーブル全体として、UL規格の垂直燃焼試験(UL 1581・VW−1)に合格する難燃性を有する。 (4) The cable as a whole has flame retardancy that passes the UL standard vertical combustion test (UL 1581 · VW-1).
(5)ケーブルに対する±90°曲げ試験機を用いた屈曲試験(速度:50サイクル/分、マンドレル直径:100mm、荷重:1000gf、ケーブル長径面をマンドレルに当接)で、導体12A、14Aが断線するまでの屈曲回数が200,000回以上である。
(5)
本実施形態の複合フラットケーブル10においては、信号線12の絶縁被覆12Bに誘電率の低い材料が使用されるとともに、信号線12および電源線14上に透明耐熱ポリ塩化ビニル樹脂および耐油耐熱ポリ塩化ビニル樹脂からなる2層構造の一括被覆16が設けられている。したがって、FA用ケーブルに要求される伝送特性を備えることができるとともに、図2に示すような信号線12および電源線14の位置ずれが生じることがなく、圧接コネクタに対し、信頼性の高い接続を行うことができる。
In the composite
すなわち、図2は、従来の複合フラットケーブルを圧接コネクタ25に接続した状態を概略的に示した断面図である。図2に示すように、この例では、信号線22および電源線24に位置ずれが生じているため、圧接コネクタ25と十分な電気的接触が得られない信号線22および電源線24が存在する。これに対し、本実施形態の複合フラットケーブル10では、信号線12および電源線14が略同一平面上に位置することができるため、各線の導体と圧接コネクタとを略確実に接触させることができ、信頼性の高い接続が可能となる。
That is, FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a state in which a conventional composite flat cable is connected to the
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。なお、実施例中の各被覆の物性などは下記に示す方法で測定した。 EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples at all. In addition, the physical property of each coating | cover in an Example was measured by the method shown below.
[絶縁抵抗]
JIS C 3005に準拠して、線心間に500Vの直流電圧を印加し、1分後に絶縁抵抗計をによって測定し、算出した。
[静電容量]
JIS C 3005に準拠して、100kHzで20℃にて測定した。
[引張強さ、伸び]
UL 1581に準拠して、引張速度500mm/分、標線間距離25.4mm、温度20℃の条件で測定した。
[熱老化後の引張強さ、伸び]
113℃で168時間熱老化させた後、UL 1581に準拠して、引張速度500mm/分、標線間距離25.4mm、温度20℃の条件で測定した。
[浸油後の引張強さ、伸び]
100℃で96時間浸油させた後、UL 1581に準拠して、引張速度500mm/分、標線間距離25.4mm、温度20℃の条件で測定した。
[Insulation resistance]
In accordance with JIS C 3005, a DC voltage of 500 V was applied between the wire cores, and an insulation resistance meter was measured after 1 minute for calculation.
[Capacitance]
Based on JIS C 3005, it measured at 20 degreeC at 100 kHz.
[Tensile strength, elongation]
Based on UL 1581, measurement was performed under the conditions of a tensile speed of 500 mm / min, a distance between marked lines of 25.4 mm, and a temperature of 20 ° C.
[Tensile strength and elongation after heat aging]
After heat aging at 113 ° C. for 168 hours, the measurement was performed in accordance with UL 1581 under conditions of a tensile speed of 500 mm / min, a distance between marked lines of 25.4 mm, and a temperature of 20 ° C.
[Tensile strength and elongation after oil immersion]
After soaking at 100 ° C. for 96 hours, the measurement was performed in accordance with UL 1581 under the conditions of a tensile speed of 500 mm / min, a distance between marked lines of 25.4 mm, and a temperature of 20 ° C.
実施例1〜15
19AWGのすずめっき軟銅撚線導体(20本/0.18mm)上に着色剤を配合したポリエチレン樹脂を押出被覆し、電子線照射により架橋させて絶縁被覆を形成し、外径約2.1mmの信号線を得た。
Examples 1-15
A 19 AWG tin-plated annealed copper stranded conductor (20 / 0.18 mm) is extrusion-coated with a polyethylene resin blended with a colorant and crosslinked by electron beam irradiation to form an insulating coating. The outer diameter is about 2.1 mm. A signal line was obtained.
また、21AWGのすずめっき軟銅撚線導体(30本/0.18mm)上に着色剤を配合した耐熱ポリ塩化ビニル樹脂を押出被覆して絶縁被覆を形成し、外径約2.1mmの電源線を得た。 Also, a heat-resistant polyvinyl chloride resin blended with a colorant is extruded onto a 21 AWG tin-plated annealed copper stranded conductor (30 wires / 0.18 mm) to form an insulation coating, and a power line having an outer diameter of about 2.1 mm Got.
次に、上記信号線2本と上記電源線2本を、信号線の両側に電源線が1本ずつ配置されるように略同一平面上に並列させて押出機に導入し、透明耐熱塩化ビニル樹脂を0.22mm厚に押出被覆し、さらにその上に、耐熱耐油ポリ塩化ビニル樹脂を押出被覆して図1に示すような、幅W12.15mm、厚さT4.56mm、導体間ピッチ約2.54mmの複合フラットケーブルを製造した。 Next, the two signal lines and the two power lines are introduced into the extruder in parallel on substantially the same plane so that one power line is arranged on each side of the signal line, and transparent heat resistant vinyl chloride is introduced. The resin is extrusion coated to a thickness of 0.22 mm, and further heat and oil resistant polyvinyl chloride resin is extrusion coated thereon, as shown in FIG. 1, width W 12.15 mm, thickness T 4.56 mm, conductor pitch about 2 A .54 mm composite flat cable was produced.
この後、得られた各複合フラットケーブルを、市販の4芯圧接コネクタ(オムロン社製)に接続し、熱衝撃試験(−55℃×15分および+85℃×15分を1サイクルとし、5サイクル繰り返す。高低温の雰囲気移動は気中15秒以内とする。)を行い、熱衝撃前後の接触抵抗およびその変化を調べた。接触抵抗は、日置電機社製の接触抵抗計HIOKI 3225を用い、各複合フラットケーブル内の信号線および電源線のすべてについて測定し、その平均値を算出した。また、UL規格の垂直燃焼試験(UL1581)を行い、合否を判定した。これらの結果を、各被覆の物性値などとともに、表1および表2に示す。 After that, each composite flat cable obtained was connected to a commercially available 4-core pressure connector (made by OMRON Corporation), and a thermal shock test (-55 ° C. × 15 minutes and + 85 ° C. × 15 minutes as one cycle, 5 cycles) Repeatedly, the atmosphere movement at high and low temperatures should be within 15 seconds in the air), and the contact resistance before and after thermal shock and its change were investigated. The contact resistance was measured for all signal lines and power lines in each composite flat cable using a contact resistance meter HIOKI 3225 manufactured by Hioki Electric Co., Ltd., and the average value was calculated. In addition, a vertical combustion test of UL standard (UL1581) was performed, and pass / fail was determined. These results are shown in Table 1 and Table 2 together with the physical property values of each coating.
上記の結果から明らかなように、いずれもFAシステム用途に有用な、高速の信号伝送に適し、かつ圧接コネクタとの接続信頼性にも優れる複合フラットケーブルである。 As is apparent from the above results, both are composite flat cables useful for FA system applications, suitable for high-speed signal transmission, and excellent in connection reliability with a pressure contact connector.
10…複合フラットケーブル、12…信号線、14…電源線、16…一括被覆、17…内側被覆、18…外側被覆。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記2本の信号線の両側に前記電源線が各1本配置され、前記信号線は架橋ポリエチレンからなる被覆を有し、前記電源線は塩化ビニル樹脂からなる被覆を有し、前記一括被覆は、UL 1581に準拠して測定される引張強さが10MPa以上15MPa以下、同伸びが100%以上500%以下、113℃×168時間熱老化後の引張強さ残率および伸び残率がそれぞれ70%以上および45%以上であるポリ塩化ビニル樹脂からなる内側被覆と、その上に設けられた、UL 1581に準拠して測定される引張強さが10MPa以上15MPa以下、同伸びが100%以上500%以下、100℃×96時間浸油後の引張強さ残率および伸び残率がいずれも50%以上であるポリ塩化ビニル樹脂からなる外側被覆からなることを特徴とする複合フラットケーブル。 A composite flat cable in which two signal lines and two power lines having a conductor outer diameter larger than that of the signal lines are arranged in parallel, and a collective coating is provided on the outer periphery thereof,
One power line is disposed on each side of the two signal lines, the signal line has a coating made of crosslinked polyethylene, the power line has a coating made of vinyl chloride resin , and the collective coating is The tensile strength measured in accordance with UL 1581 is 10 MPa or more and 15 MPa or less, the elongation is 100% or more and 500% or less, and the tensile strength residual rate and elongation residual rate after heat aging at 113 ° C. × 168 hours are 70 respectively. % And 45% or more of the inner coating, and the tensile strength measured in accordance with UL 1581 provided thereon is 10 MPa or more and 15 MPa or less, and the elongation is 100% or more and 500 %, 100 ° C. × 96 hours after oil immersion, the tensile strength residual ratio and the elongation residual ratio are both 50% or more of the outer coating made of a polyvinyl chloride resin. Composite flat cable.
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