JP5896843B2 - cable - Google Patents
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Description
本発明は、主として工作機械やロボット等の配線に使用されるケーブルに関するものである。 The present invention relates to a cable mainly used for wiring of a machine tool or a robot.
工作機械やロボットに用いられる従来のケーブル４０を図７に示す。ケーブル４０は中央に中心介在４４を備え、中心介在４４の周囲に導体４１の外周を絶縁体４２で覆ったケーブルコア４３を配置し、さらに複数のケーブルコア４３の外周をシールド編組４５とシース４６で覆い構成されている。 A conventional cable 40 used in a machine tool or a robot is shown in FIG. The cable 40 includes a central interposition 44 at the center, a cable core 43 in which the outer periphery of the conductor 41 is covered with an insulator 42 is disposed around the central interposition 44, and the outer periphery of the plurality of cable cores 43 is surrounded by a shield braid 45 and a sheath 46. The cover is made up of.
中心介在４４の素材としては、プラスチック樹脂等の紐、糸が用いられ、ケーブル４０の垂れ下がりを防止している。 As a material of the central interposition 44, a string such as a plastic resin and a thread are used to prevent the cable 40 from drooping.
直交ロボット５０を図８に示す。直交ロボット５０は、Ｘ軸アクチュエータ５１およびＹ軸アクチュエータ５２およびケーブル４０から構成されている。ケーブル４０は、Ｘ軸アクチュエータ５１の可動部５１１に固定されているＹ軸アクチュエータ５２に信号および電力を供給するために設けられており、Ｘ軸アクチュエータ５１の可動部５１１の移動に伴って屈曲する。 An orthogonal robot 50 is shown in FIG. The orthogonal robot 50 includes an X-axis actuator 51, a Y-axis actuator 52, and a cable 40. The cable 40 is provided to supply a signal and power to the Y-axis actuator 52 fixed to the movable part 511 of the X-axis actuator 51, and bends as the movable part 511 of the X-axis actuator 51 moves. .
弾性率が低いケーブル４０を使用した場合、図８（ａ）に示すようにケーブル４０が垂れ下がり、ケーブル４０がＸ軸アクチュエータ５１に接触する恐れがあった。また、図８（ｂ）に示すように、適切な弾性率のケーブル４０を作成すればよいが、弾性率が高いケーブル４０を、図示しないＸ軸アクチュエータが短い直交ロボットに適用した場合、曲げ応力が大きくなり、Ｘ軸アクチュエータの可動部にケーブル４０の曲げ応力の作用による負荷を与えてしまう問題があった。 When the cable 40 having a low elastic modulus is used, the cable 40 hangs down as shown in FIG. 8A and the cable 40 may come into contact with the X-axis actuator 51. Further, as shown in FIG. 8B, a cable 40 having an appropriate elastic modulus may be prepared. However, when the cable 40 having a high elastic modulus is applied to an orthogonal robot having a short X-axis actuator (not shown), bending stress There is a problem that a load due to the bending stress of the cable 40 is applied to the movable part of the X-axis actuator.
上記問題を解決するためには、ケーブル４０の配線長さに応じて中心介在４４の材質や径が異なる複数種類のケーブル４０を製作する必要があった。 In order to solve the above problem, it is necessary to manufacture a plurality of types of cables 40 in which the material and diameter of the central interposition 44 are different depending on the wiring length of the cable 40.
信号ケーブルおよび電源ケーブルがテンションメンバを中心にして集合撚りされ、この外周にシースが設けられているケーブルにおいて、
前記テンションメンバは、中空筒状部材と、前記中空筒状部材に挿通されロッドとからなり、前記ロッドは材質や径が異なる複数のロッドのうち１のロッドを選定して挿通したことを特徴とするケーブル。
In the cable in which the signal cable and the power cable are twisted together around the tension member, and a sheath is provided on the outer periphery,
The tension member includes a hollow cylindrical member and a rod inserted into the hollow cylindrical member, and the rod is selected and inserted through one of a plurality of rods having different materials and diameters. Cable to be used.
本発明によると、チューブや角パイプなどの中空筒状部材内に挿通するロッドを、ケーブルの使用用途やケーブルの配線長さに合わせて、材質や径が異なる複数のロッドから１のロッドを任意に選定して挿通することができる。したがって、ケーブルの配線長さや使用用途に合わせて適切な弾性率を備えたケーブルを容易に得ることができる。また、ケーブルの両端に設けたコネクタに蓋体を設けることにより、配線した状態でもケーブルの弾性率を変更することもできる。 According to the present invention, a rod inserted into a hollow cylindrical member such as a tube or a square pipe can be arbitrarily selected from a plurality of rods having different materials and diameters in accordance with the intended use of the cable and the wiring length of the cable. Can be selected and inserted. Therefore, it is possible to easily obtain a cable having an appropriate elastic modulus in accordance with the cable wiring length and usage. Further, by providing lids on connectors provided at both ends of the cable, the elastic modulus of the cable can be changed even in a wired state.
図１は、実施例１に示すケーブル１０の断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a cable 10 shown in the first embodiment.
実施例１に示すケーブル１０は信号ケーブル１１、電源ケーブル１２、エアチューブ１３、テンションメンバ１４、介在糸１５、シールド編組１６、シース１７から構成されている。 The cable 10 shown in the first embodiment includes a signal cable 11, a power cable 12, an air tube 13, a tension member 14, an intervening yarn 15, a shield braid 16, and a sheath 17.
信号ケーブル１１は、複数の信号線１１０とシールド層１１１で構成されている。シールド層１１１はシールド編組とポリエステルで構成されており、すずめっき軟銅を編み込んだシールド編組で信号線１１０を覆い、さらにその外周をポリエステルやビニルで覆うことにより信号線１１０へのノイズによる影響を低減している。 The signal cable 11 includes a plurality of signal lines 110 and a shield layer 111. The shield layer 111 is made of a shield braid and polyester, and the signal line 110 is covered with a shield braid made of tinned annealed copper, and the outer periphery thereof is covered with polyester or vinyl to reduce the influence of noise on the signal line 110. doing.
電源ケーブル１２は、複数の電源線１２０と押え巻き１２１と介在糸１２２で構成されている。複数の電源線１２０をポリエステル製の押え巻き１２１で束ね、電源線１２０の周囲にできる隙間をポリプロピレン製の介在糸１２２で埋めることにより構成されている。 The power cable 12 includes a plurality of power lines 120, a presser winding 121, and intervening yarns 122. A plurality of power supply lines 120 are bundled with a presser winding 121 made of polyester, and a gap formed around the power supply line 120 is filled with polypropylene intervening yarns 122.
エアチューブ１３は、ポリウレタン製であり、図示しないエアコンプレッサから圧縮空気が供給される。 The air tube 13 is made of polyurethane, and compressed air is supplied from an air compressor (not shown).
テンションメンバ１４について図２を用いて説明する。図２は、実施例１に示すケーブル１０の一部断面斜視図である。
図２に示すように、テンションメンバ１４は、チューブ１４０と繊維強化プラスチック製ロッド（以下「ＦＲＰロッド」という。）１４１で構成されており、チューブ１４０にＦＲＰロッド１４１が挿通されている。ＦＲＰロッド１４１はチューブ１４０内を摺動可能に設けられているため、容易に交換することが可能である。
The tension member 14 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a partial cross-sectional perspective view of the cable 10 shown in the first embodiment.
As shown in FIG. 2, the tension member 14 includes a tube 140 and a fiber reinforced plastic rod (hereinafter referred to as “FRP rod”) 141, and the FRP rod 141 is inserted into the tube 140. Since the FRP rod 141 is slidably provided in the tube 140, it can be easily replaced.
ＦＲＰロッド１４１は炭素繊維を強化材に用いたＣＦＲＰ、アラミド繊維を強化材に用いたＡＦＲＰ、ＰＢＯ繊維を強化材に用いたＺＦＲＰ、ガラス繊維を強化材に用いたＧＦＲＰや、ボロン繊維を強化材に用いたＢＦＲＰ、ポリエチレン繊維を強化材に用いたＤＦＲＰを棒状等に成形したものである。 FRP rod 141 is CFRP using carbon fiber as a reinforcing material, AFRP using aramid fiber as a reinforcing material, ZFRP using PBO fiber as a reinforcing material, GFRP using glass fiber as a reinforcing material, and boron fiber as a reinforcing material. BFRP used in the above and DFRP using polyethylene fiber as a reinforcing material are formed into a rod shape or the like.
メタ系アラミド繊維の弾性率は７００〜１８００ｋｇ／ｍｍ２であり、パラ系アラミド繊維の弾性率は５５７０〜１４７００ｋｇ／ｍｍ２、炭素繊維の弾性率は２３０００〜７００００ｋｇ／ｍｍ２であることが知られている。弾性率が大きいほど変形しにくいため、配線長さが長く、ケーブル１０の弾性率を高くしたい場合には、ＣＦＲＰを棒状に成形したＦＲＰロッド１４１を使用すればよく、配線長さが短く、ケーブル１０の弾性率を低くしたい場合には、メタ系アラミド繊維用いたＡＦＲＰを棒状に成形したＦＲＰロッド１４１を使用すればよい。また、更に弾性率が低いケーブル１０を用いたい場合、ＦＲＰロッド１４１を抜いた状態で配線することもできる。 It is known that the elastic modulus of the meta-aramid fiber is 700 to 1800 kg / mm 2 , the elastic modulus of the para-aramid fiber is 5570 to 14700 kg / mm 2 , and the elastic modulus of the carbon fiber is 23,000 to 70000 kg / mm 2. ing. Since the larger the elastic modulus is, the harder it is to be deformed. Therefore, when the wiring length is long and the elastic modulus of the cable 10 is to be increased, the FRP rod 141 formed by CFRP in a rod shape may be used. When it is desired to lower the elasticity modulus of 10, an FRP rod 141 obtained by forming AFRP using a meta-aramid fiber into a rod shape may be used. Further, when it is desired to use the cable 10 having a lower elastic modulus, the wiring can be performed with the FRP rod 141 removed.
また、チューブ１４０にチューブ１４０の孔径より小さな径のＦＲＰロッド１４１であれば、材質や径が異なるＦＲＰロッド１４１挿通することができる。よって、チューブ１４０の孔径より小さなＦＲＰロッド１４１を挿通することにより、ケーブル１０の弾性率を変更することができる。 Further, if the FRP rod 141 has a diameter smaller than the hole diameter of the tube 140, the FRP rod 141 having a different material and diameter can be inserted into the tube 140. Therefore, the elastic modulus of the cable 10 can be changed by inserting the FRP rod 141 smaller than the hole diameter of the tube 140.
次に、ケーブル１０の両端に接続されるコネクタ１８について図３を用いて説明する。
コネクタ１８は、シールド線１１の信号線１１０および電源ケーブル１２の電源線１２０に対応した複数の金属製のピン１８１およびエアチューブ１３０に対応した金属製のパイプ１８２から構成されている。
Next, the connector 18 connected to both ends of the cable 10 will be described with reference to FIG.
The connector 18 includes a plurality of metal pins 181 corresponding to the signal line 110 of the shield line 11 and the power supply line 120 of the power cable 12 and a metal pipe 182 corresponding to the air tube 130.
また、コネクタ１８の中央には蓋体１８３が設けられており、蓋体１８３を外すことによりテンションメンバ１４のＦＲＰロッド１４１を交換することができる。すなわち、配線を行った状態でも、材質や径が異なるＦＲＰロッド１４１を交換することによりケーブル１０の弾性率を変更することができる。 A lid 183 is provided at the center of the connector 18, and the FRP rod 141 of the tension member 14 can be exchanged by removing the lid 183. That is, even in a state where wiring is performed, the elastic modulus of the cable 10 can be changed by replacing the FRP rod 141 having a different material or diameter.
実施例１に記載の発明では、ケーブル１０の配線長さに応じて、適切な材質や径のＦＲＰロッド１４１を選定して、チューブ１４に挿通することにより、ケーブル１０の弾性率を容易に調整することができる。
また、ＦＲＰロッド１４１はチューブ１４０内を摺動可能に設けられているため、コネクタ１８が設けられた状態でも蓋体１８３を外すことにより、材質や径が異なるＦＲＰロッド１４１に変更して、ケーブル１０の弾性率を変更することができる。
In the invention described in the first embodiment, the elastic modulus of the cable 10 is easily adjusted by selecting the FRP rod 141 having an appropriate material and diameter according to the wiring length of the cable 10 and inserting the FRP rod 141 through the tube 14. can do.
Further, since the FRP rod 141 is slidably provided in the tube 140, the FRP rod 141 having a different material and diameter can be changed by removing the lid 183 even when the connector 18 is provided. The elasticity modulus of 10 can be changed.
なお、ＦＲＰロッド１４１は金属材料でもよい。
例えば、チタンとニッケルの合金である形状記憶合金を用いてもよい。形状記憶合金はある温度以上（変態温度）になると記憶させた形状に回復する性質を持つ。すなわち、所望の形状を記憶させた形状記憶合金を挿通させ、ケーブル１０を変態温度以上の温度に加熱することにより容易に所望の形状のケーブル１０を得ることが出来る。
The FRP rod 141 may be a metal material.
For example, a shape memory alloy that is an alloy of titanium and nickel may be used. Shape memory alloys have the property of recovering the memorized shape when the temperature rises above a certain temperature (transformation temperature). That is, a cable 10 having a desired shape can be easily obtained by inserting a shape memory alloy having a desired shape stored therein and heating the cable 10 to a temperature equal to or higher than the transformation temperature.
図４は、実施例２に示す平型ケーブル２０の一部断面斜視図である。 FIG. 4 is a partial cross-sectional perspective view of the flat cable 20 shown in the second embodiment.
図４に示すように、実施例２に示す平型ケーブル２０は、信号ケーブル２１、電源ケーブル２２、エアチューブ束２３、テンションメンバ２４を合成樹脂材からなるシース２５で全体を被覆し構成されている。 As shown in FIG. 4, the flat cable 20 shown in the second embodiment is configured by covering a signal cable 21, a power cable 22, an air tube bundle 23, and a tension member 24 entirely with a sheath 25 made of a synthetic resin material. Yes.
信号ケーブル２１、電源ケーブル２２は、実施例１に示す信号ケーブル１１、電源ケーブル１２と同様の構造である。エアチューブ束２３は、ポリウレタンで形成された複数のエアチューブを図示しない押え巻きで束状にしたものである。 The signal cable 21 and the power cable 22 have the same structure as the signal cable 11 and the power cable 12 shown in the first embodiment. The air tube bundle 23 is a bundle of a plurality of air tubes formed of polyurethane by press winding (not shown).
次に、テンションメンバ２４について説明する。テンションメンバ２４は、平型ケーブル２０の中央から左右均等な位置にそれぞれ設けられており、チューブ２４０とＦＲＰロッド２４１で構成されている。チューブ２４０にはＦＲＰロッド２４１が挿通されており、ＦＲＰロッド２４１はチューブ２４０内を摺動可能に設けられており、容易に交換することができる。その為、実施例１同様にＦＲＰロッド２４１の材質や径を変更することにより平型ケーブル２０の弾性率を調整することができる。 Next, the tension member 24 will be described. The tension members 24 are respectively provided at equal left and right positions from the center of the flat cable 20, and are configured by a tube 240 and an FRP rod 241. An FRP rod 241 is inserted into the tube 240, and the FRP rod 241 is slidably provided in the tube 240 and can be easily replaced. Therefore, the elastic modulus of the flat cable 20 can be adjusted by changing the material and diameter of the FRP rod 241 as in the first embodiment.
図５を用いて実施例２に記載された平型ケーブル２０を使用した単軸ロボット６０について説明する。 A single-axis robot 60 using the flat cable 20 described in the second embodiment will be described with reference to FIG.
図５（ａ）は従来の平型ケーブル７０を利用した単軸ロボット６０である。従来の平型ケーブル７０は、平型ケーブル７０の弾性率を容易に調整することができなかった。したがって、単軸ロボット６０が長い場合であって、平型ケーブル７０の弾性率が低い場合には、図４（ａ）のように平型ケーブル７０が垂れ下がってしまってしまう場合があった。 FIG. 5A shows a single-axis robot 60 using a conventional flat cable 70. The conventional flat cable 70 could not easily adjust the elastic modulus of the flat cable 70. Therefore, when the single-axis robot 60 is long and the elastic modulus of the flat cable 70 is low, the flat cable 70 may hang down as shown in FIG.
図５（ｂ）は実施例２に記載した平型ケーブル２０を利用した単軸ロボット６０である。単軸ロボット６０の長さに応じて、最適な材質や径のＦＲＰロッド２４１に交換することによって、最適な弾性率の平型ケーブル２０を容易に得ることができる。よって、平型ケーブル２０が垂れ下がることがない。 FIG. 5B shows a single-axis robot 60 using the flat cable 20 described in the second embodiment. By replacing the FRP rod 241 with the optimum material and diameter according to the length of the single-axis robot 60, the flat cable 20 with the optimum elastic modulus can be easily obtained. Therefore, the flat cable 20 does not hang down.
実施例２に記載の発明では、平型ケーブル２０の配線長さに応じて、チューブ２４０内に適切な弾性率のＦＲＰロッド２４１を挿通させることにより、平型ケーブル２０の弾性率を調整することができる。したがって、配線長さに応じて複数の平型ケーブル２０を製作しなくてもよい。 In the invention described in the second embodiment, the elastic modulus of the flat cable 20 is adjusted by inserting the FRP rod 241 having an appropriate elastic modulus into the tube 240 according to the wiring length of the flat cable 20. Can do. Therefore, it is not necessary to manufacture a plurality of flat cables 20 according to the wiring length.
図６は、実施例３に示すケーブル３０の断面図である。 FIG. 6 is a cross-sectional view of the cable 30 shown in the third embodiment.
図６に示すように、実施例３に示すケーブル３０は信号ケーブル１１、電源ケーブル１２、エアチューブ１３、介在糸１５、シールド編組１６、シース１７、テンションメンバ３４から構成されている。テンションメンバ３４以外は、実施例１に示すケーブル１０と同一の構造である。 As illustrated in FIG. 6, the cable 30 illustrated in the third embodiment includes a signal cable 11, a power cable 12, an air tube 13, an intervening yarn 15, a shield braid 16, a sheath 17, and a tension member 34. Except for the tension member 34, the structure is the same as that of the cable 10 shown in the first embodiment.
図６に示すテンションメンバ３４は、ビニールなどの可撓性物質で形成した角パイプ３４０に、角ロッド３４１が挿通されている。角ロッド３４１は角パイプ３４０内を摺動可能に設けられているため、容易に交換することが可能である。 In the tension member 34 shown in FIG. 6, a square rod 341 is inserted through a square pipe 340 formed of a flexible material such as vinyl. Since the square rod 341 is slidably provided in the square pipe 340, it can be easily replaced.
角ロッド３４１は、弾性率が低いシリコーンゴムなどの素材で形成された低弾性部と、ＣＦＲＰなどの弾性率が高い素材で形成された高弾性部とからなり、板状の高弾性部を低弾性部で挟み込んだ積層構造となっている。 The square rod 341 includes a low elastic portion made of a material such as silicone rubber having a low elastic modulus and a high elastic portion formed of a material having a high elastic modulus such as CFRP. It has a laminated structure sandwiched between elastic parts.
よって、Ｘ方向のみ弾性率が高いケーブル３０を得ることができる。
また、実施例３に記載されたケーブル３０では、特定の方向のみ可撓性をもたせたケーブルも得ることができる。
Therefore, the cable 30 having a high elastic modulus only in the X direction can be obtained.
In addition, with the cable 30 described in the third embodiment, a cable having flexibility only in a specific direction can be obtained.
尚、本発明は以上のような実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した事項と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を奏するものは本発明の技術的範囲に属する。例えば,シースの変わりに押さえ巻で信号ケーブルや電力ケーブルを束ねたケーブルに用いてもよい。 The present invention is not limited to the above embodiment. What has substantially the same configuration as the matters described in the claims of the present invention and exhibits the same operational effects belongs to the technical scope of the present invention. For example, it may be used for a cable in which a signal cable or a power cable is bundled with a presser winding instead of a sheath.
１０ ケーブル
１１ 信号ケーブル
１１０ 信号線
１１１ シールド層
１２ 電源ケーブル
１２０ 電源線
１２１ 押え巻き
１２２ 介在糸
１３ エアチューブ
１４ テンションメンバ
１４０ チューブ
１４１ ＦＲＰロッド
１５ 介在糸
１６ シールド編組
１７ シース
１８ コネクタ
１８１ ピン
１８２ パイプ
１８３ 蓋体
２０ 平型ケーブル
２１ 信号ケーブル
２２ 電源ケーブル
２３ エアチューブ束
２４ テンショメンバ
２４０ チューブ
２４１ ＦＲＰロッド
３０ ケーブル
３４ テンションメンバ
３４０ 角パイプ
３４１ 角ロッド
４０ ケーブル
４１ 導体
４２ 絶縁体
４３ ケーブルコア
４４ 中心介在
４５ シールド編組
４６ シース
５０ 直交ロボット
５１ Ｘ軸アクチュエータ
５１１ 可動部
５２ Ｙ軸アクチュエータ
６０ 単軸ロボット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Cable 11 Signal cable 110 Signal line 111 Shield layer 12 Power cable 120 Power line 121 Presser winding 122 Intervening thread 13 Air tube 14 Tension member 140 Tube 141 FRP rod 15 Intervening thread 16 Shield braiding 17 Sheath 18 Connector 181 Pin 182 Pipe 183 Cover Body 20 Flat cable 21 Signal cable 22 Power cable 23 Air tube bundle 24 Tension member 240 Tube 241 FRP rod 30 Cable 34 Tension member 340 Square pipe 341 Square rod 40 Cable 41 Conductor 42 Insulator 43 Cable core 44 Center interposition 45 Shield braiding 46 Sheath 50 Orthogonal robot 51 X-axis actuator 511 Movable part 52 Y-axis actuator 60 Single-axis robot
Claims (5)
Priority Applications (1)
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