JP5827272B2 - ケーブル固定構造、及びケーブル - Google Patents

Description

本発明は、主にケーブルに使用される固定構造に関する。

産業用ロボットなどの稼働部などにおいて、リボンケーブル、ベアケーブルなどと称される、複数本のケーブルを並列固定したものが広く使用されている。並列固定の方法としては、熱融着による方法、接着による方法などが知られている。

熱融着による方法としては、ケーブル間に熱風を当てて融着する方法（特許文献１）や、ケーブルを型で加熱プレスする方法（特許文献２）などが知られている。
一方、接着固定する方法としては接着剤として紫外線硬化塗料を使用して接合する方法（特許文献３）などが知られている。

ところで、従来使用されているケーブルの並列固定方法は、各ケーブルが伸びた状態で連続的に給線し、長さ方向の全体に渡って固定することを想定した物が殆どであり、長さ方向の一部分のみを固定したりするには不向きであることが多い。
特許文献２に記載の製造装置では、ケーブルを間欠的に固定することができるが、これも各ケーブルが伸びた状態で連続的に給線して固定することを想定したものであり、ケーブルが曲がった状態で固定するは不向きな方法である。

特に、図１のように、並列したケーブルによって形成される平面に沿って曲げた部分を有する形状のケーブルを得たくても、この形状は外側のケーブルを長く、内側のケーブルを短くする必要があるため、ケーブルの長さ方向の全体に渡って固定されたケーブルではこの形状を得ることができず、曲げた形状とした後にケーブル間を固定することも、先述の通り困難である。

また、従来の加熱融着による固定方法は、ケーブルに使用される材料によっては熱影響が大きく、ケーブル特性に悪影響を及ぼす可能性も存在する。

特許文献３に記載の接着剤塗布による固定方法を使用すれば、熱影響を抑えつつ、曲げた後にケーブル間を固定することが可能だが、接着固定では使用環境によっては固定強度が不十分なことがある。特に固定部の近傍でケーブルが分岐し、分岐部に引張応力が働くような環境で使用される際、固定部が破壊されてしまう可能性が高い。

特開昭５４−０３７２８３ 特開昭５５−０９００１７ 特開平７−１４４３７

本発明の課題は、ケーブルの並列固定構造に関して、長さ方向の一部にだけ固定部を設けるのに適し、ケーブルへの熱影響を抑え、ケーブルの曲げ部や分岐部の近傍で使用されるのが好ましいケーブル固定構造を提供することにある。

発明者は鋭意工夫を重ねた結果、ケーブルのシース上に融着層を設けた上、固定が必要な箇所に補強部材を設け、補強部材と融着層を融着する一方で、融着層同士は融着しないようケーブルを固定することで、従来の問題を解消できることを究明した。

本発明によって提供されるケーブル固定構造は、各ケーブルのシースの外周に融着層が設けられ、ケーブルの固定部において、並列した複数本のケーブルを囲むように多層構造を有する補強部材が設けられ、隣り合う該ケーブルの融着層は融着されることなく、補強部材と融着層との間が互いに融着するとともに、多層構造を有する補強部材の、融着層と接する層の融点が、融着層の融点、及びケーブルのシースの融点よりも低いことを特徴とする。

本発明のケーブル固定構造にあっては、以下に記載した優れた効果が期待できる。

（１）ケーブルの長さ方向の所望する位置だけに固定部を設けるのに適した構造である。

（２）このため、ケーブルを曲げた状態で固定部を設けることが可能であり、並列したケーブルによって形成される平面に沿った曲げ部を有するケーブルの製造が容易に行える。

（３）加えて、ケーブルに設けた融着層同士は融着しないようケーブルが固定されるため、ケーブルへの熱影響は最小限に抑えられる。

（４）さらに、従来の固定方法と比較して極めて高い引張強度を得ることができ、固定部の近傍で長尺部材が分岐した状態での使用にも十分耐えうる。

並列したケーブルを、並列したケーブルによって形成される平面に沿って曲げた様子である。 本発明のケーブル固定構造である。 本発明のケーブル固定構造を得る方法の一例である。 本発明のケーブル固定構造を使用したケーブルの例である。 ケーブル固定構造の引張強度の測定方法である。

以下、本発明の基本的構成を、添付図面を参照しながら説明する。
図２において、１はケーブル、２はケーブルを構成する信号線、３はケーブルのシース、４はシースの外周に設けられた融着層、５は補強部材であり、６が本発明のケーブル固定構造（固定部）である。図２はケーブル１が５本、各ケーブル１を構成する信号線２が２本の場合を示しているが、ケーブル１は複数本であれば本数は限定されず、信号線２の本数、配列は適宜選択すれば良い。また、後述するようにケーブル１は信号線を含まないチューブなどであっても良い。

本願発明におけるケーブル１とは、電線、同軸ケーブル、光ファイバなどの信号線２を必要に応じてシールド層などで覆い、シース３で一括被覆した一般的なケーブルに限定されるものではなく、導体線をシースで被覆したのみの公知の電線、導体線を誘電体、シールド層、シースで覆った公知の同軸ケーブル、光ファイバをシースで被覆した公知の光ファイバケーブル、エアーや液体を輸送する公知の単層もしくは多層チューブも含むものとする。なお、単層チューブの際はその単層を、多層チューブの際は最外層をケーブル１におけるシース３と見なす。

本発明で特徴的なことは、並列した複数本のケーブル１のシース３の外周に融着層４が設けられ、複数本のケーブル１の固定部６においてケーブル１を囲むように補強部材が設けられており、補強部材５と各ケーブル１の融着層４とが互いに融着されている一方、隣り合うケーブルの融着層４は互いに融着されていないことである。

ケーブルシース３の外周に融着層４を設ける構造を採用することにより、ケーブルシース３の材料特性に左右されることなく、ケーブル１の外周を融着に適したものとすることができる。

また、ケーブル１の長さ方向の所望する場所のみに補強部材５を設け、融着層４と融着させることで、ケーブル１の必要な箇所のみを並列固定させることができる。さらに、本発明においては、ケーブルシース３の外周に存在する融着層４間では融着させないままとし、融着層４と補強部材５の間での融着のみによって各ケーブル１を並列固定するのも特徴である。

これは融着層４間が融着するまで加熱を行うと、ケーブルシース３内の信号線２に熱影響が発生し、ケーブル特性に悪影響が発生する可能性があるためである。特に、熱に弱いプラスチック製光ファイバを信号線２として使用している際には、プラスチック製光ファイバ自体が溶けてケーブルとしての機能を失う可能性が極めて高いため、融着層４と補強部材５とが十分に融着する程度の加熱に留めることがより重要となる。

本発明においては、融着層４と補強部材５の間での融着によって固定強度を得る必要があるため、融着層４と補強部材５が強固に融着する構成とするのが好ましい。
強固に融着するためには、融着層４と補強部材５とが相溶性の材料であることが好ましい。相溶性であるとは、互いに同一の材料である、もしくは化学的構成が類似していることにより、融解した際に互いに混ざり合いやすいことを指す。融着層４と補強部材５とが相溶性であることで、強固な融着を得ることができる。

また補強部材５は多層構造とすることが好ましい。これは、融着層との相溶性を有する補強部材５の材料が必ずしも、柔軟性などその他の特性に優れたものであるとは限らないためである。例えば、固定部６に柔軟性が必要な場合は、補強部材５を２層構造とし、融着層４と接する層は、融着層４との相溶性が高い材料の層とし、もう１つの層は、融着層４と接触する層と同種の材料としつつ、より柔軟性に富んだ組成の材料とすることで、強固な融着と柔軟性を両立することができる。融着層４と接触する層以外の層は、柔軟性に限らず、必要な特性を有する材料を適宜選択すればよい。

補強部材５を多層構造とする際は、融着層４と接する層の融点を融着層４の融点、及びケーブルシース３の融点よりも低いものとすることが好ましい。
この構成とすることで、加熱融着を行う際に、融着層４及びケーブルシース３の融解が開始する前に、補強部材５の融着層４と接する層が融解するため、ケーブル１に熱影響が発生する前に融着を完了することができる。なお、融着層４と接触する層以外の層の融点は、融着層４と接する層の融点より高いものにしておくと、融着後の外観変化を最小限に留めることができて好ましい。

加えて補強部材５は、シートのような薄膜状のものが好ましい。補強部材５を薄膜状とすることで、融着層４と補強部材５の接触面を素早く加熱することができ、短時間で融着が完了するため、ケーブル１への熱影響を最小限に留めることができる。

薄膜状補強部材を使用する際は、その厚さが１００〜２０００μｍの範囲にあるのが好ましい。薄膜状補強部材の厚さが薄すぎると、融着後の固定強度が弱くなってしまい、逆に厚すぎると融着層４と補強部材５の接触面を素早く加熱することができなくなってしまう。

融着層４と補強部材５の融着には、特許文献２に記載された公知の加熱プレス用の型と同様の断面形状を有する融着金型７を使用するのが好ましい。所定の長さの融着金型７を使用することで、ケーブル１の長さ方向の所望する位置のみに所定の長さの固定部６を形成することができる。
融着方法は融着金型７を使用した方法に限定されず、利用可能な方法を適宜選択すれば良い。

上述のように、本発明はケーブル１の長さ方向の所望する位置に固定部６を形成することができるため、ケーブル１を所望する形状に変形させた後に固定部６を形成するのに好ましく利用できる。
例えば、図１に示すように、並列した複数本のケーブル１を、並列したケーブルによって形成される面に沿って曲げた形状とする場合は、ケーブルを曲げた後、曲げ部８の近傍に固定部６を設ければ良い。

さらに、本発明のケーブル固定構造６は、後述するように高い引張強度を有するため、固定部６の近傍でケーブル１が分岐して使用される場合にも好適である。

本発明のケーブル固定構造を使用したケーブルの実施例として、図７を示す。以下、図７の形状のケーブルを得る方法について述べる。

複数本の信号線２上に融点が１３０〜１４０℃の範囲にあるポリ塩化ビニル製のシース３を押出し、外径を８ｍｍとしたケーブル１を６本用意した。各ケーブル１のシース３上に、融着層４として融点が１５０〜１６０℃の範囲にあるポリウレタンを押出し、外径を９ｍｍとした。

融着層４を設けた５本のケーブル１を並列させた後、長さ方向の途中を１０ｃｍに渡って補強部材５で覆われるように、補強部材５融着して固定部６を設ける。補強部材５として厚さ５００μｍで、２層構造となっているポリウレタンシートを使用した。このポリウレタンシートの融着層４と接する側の層は厚さ２５０μｍ、融点が１１５〜１２０℃の範囲にあるポリウレタン層となっており、もう１層は厚さ２５０μｍ、融点が１４０〜１５０℃の範囲にあり、より柔軟性の高い熱可塑性ポリウレタン層となっている。

固定方法の一例を図３に示す。ケーブル形状に合わせて作成した融着金型７ａにポリウレタンシート５を敷き（図３（ａ））、ケーブル１がシート５に、シート５が融着金型７ａに密着するよう５本のケーブル１を配置し（図３（ｂ））、上から融着金型７ｂを押当て１５０℃で加熱融着を行った（図３（ｃ））。この時、最も融点の低いポリウレタンシート５のポリウレタン層が最初に融解して、融着層４に固定される。加熱温度は融着層４、及び熱可塑性ポリウレタン層が融解する可能性のある温度であるが、加熱時間を調整することでこれら層の融解が始まる前に必要な融着を終えることができる。

融着層４同士の融着が起こらないように融着層４と補強部材５の融着を行うため、融着層４によって覆われたケーブル１への熱影響は極めて少なく、融着によるケーブル１への悪影響は抑えられる。

片面へのシート５の融着が完了したら（図３（ｄ））、もう片面にも同様の方法でシート５を融着し、不要な部分を除去して固定部６の形成が完了する。

次に、固定部６の近傍で並列したケーブル１によって形成される面に沿って、複数本のケーブル１を９０°曲げた。この時曲げ部８において、外側のケーブル１が長く、内側のケーブル１が短くなるが、この時点では固定部６以外ではケーブル間の固定がされていないため、曲げ径に応じた長さ調整を容易に行うことができる。

曲げが完了したら、曲げ部８の反対側にも固定部６を先述した方法で形成する。

ケーブル端部の長さを揃え、機器接続用のコネクタ９を設ける。コネクタ９は周知のものから接続する機器に応じたものを適宜選択して設ければよい。この時ケーブルの片端は、ケーブル５本をまとめて１つのコネクタ９を設けるが、もう一端は固定部の近傍でケーブルを２本と３本に分岐させ、それぞれにコネクタ９を設けて完成となる。

本発明のケーブル固定構造は以下に記載するように強い引張強度が得られるため、引張方向の力が掛かるようなケーブル分岐部にも好適に使用できる。

続いて、本発明の引張強度を測定した。測定方法を図５に示す。

上述の方法、構成で、固定部６を形成し、ケーブル長４０ｍｍにカットしたものを評価サンプルとした。
比較例として、引用文献３に記載された接着による固定方法を使用して、評価サンプルと同等の構成のものを準備した。

サンプルの上端と下端を引張試験機のチャック１０で固定し、引張速度２００ｍｍ／ｍｉｎにて上下方向に引張り、固定部６が破断した時の値を引張強度とし、引張強度が２４０Ｎ以上のものを合格とした。なお、引張強度が２４０Ｎ以上という条件は、部分的に固定するのに不向きな特許文献１に記載の融着方法で、同等の評価サンプルを作成した際に得られる値である。

測定結果を表１に示す。比較例では大半のサンプルの引張強度が２００Ｎ以下であるのに対し、本願発明では２４０Ｎ以上という高い引張強度を安定して得られることが確認できた。

以上の例は、本発明の一例に過ぎず、本発明の思想の範囲内であれば、種々の変更および応用が可能であることは言うまでもない。本発明の固定構造は、ケーブルの並列固定を想定したものではあるものの、ケーブル以外、例えば、金属パイプの外周に融着層を設け、必要箇所のみ融着するなど、種々の長尺品に応用することが可能である。

１ ケーブル
２ 信号線
３ シース
４ 融着層
５ 補強部材
６ 固定部
７ 融着金型
８ ケーブル曲げ部
９ コネクタ
１０ 引張試験機のチャック

Claims (8)

1. 並列した複数本のケーブルを、長さ方向の少なくとも一部において並列状態で固定した構造であって、該ケーブルのそれぞれはシースの外周に融着層を有し、該複数本のケーブルの固定部において、並列した該複数本のケーブルを覆うように多層構造を有する補強部材が設けられ、隣り合う該ケーブルの融着層は融着されることなく、該補強部材と該融着層との間が互いに融着するとともに、該多層構造を有する補強部材の、該融着層と接する層の融点が、該融着層の融点、及び該ケーブルのシースの融点よりも低いことを特徴とするケーブル固定構造。
2. 該融着層と、該補強部材とが相溶性の材料であることを特徴とする、請求項１に記載のケーブル固定構造。
3. 該補強部材が薄膜状であることを特徴とする、請求項１または２に記載の融着構造。
4. 該薄膜状補強部材の厚さが１００〜２０００μｍの範囲にある、請求項３に記載のケーブル固定構造。
5. 該融着部の引張強度が２４０Ｎ以上であることを特徴とする、請求項１〜４の何れかに記載のケーブル固定構造。
6. 請求項１〜５の何れかに記載の該ケーブル固定構造の近傍で、該並列した複数本のケーブルが曲げられていることを特徴とするケーブル。
7. 該並列した複数本のケーブルが曲げられている部分が、該並列した複数本のケーブルによって形成される平面に沿って曲げられていることを特徴とする、請求項６に記載のケーブル。
8. 請求項１〜５の何れかに記載の該ケーブル固定構造の近傍で、該ケーブルが分岐していることを特徴とするケーブル。
   

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