JP6171076B1 - テープ成形装置、同軸ケーブル用外部導体製造装置、及び同軸ケーブル製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ケーブルコアの外周上にテープを縦添えした後、テープの折れ、シワ等の不良の発生を抑制することが可能なテープ成形装置と、これを用いた同軸ケーブル用外部導体製造装置及び同軸ケーブル製造方法を提供する。【解決手段】ケーブルコア１の外周上に縦添えされるテープ２を、テープ２の幅方向の両側縁部が重なるように筒状に成形するテープ成形装置１０であって、幅方向の両側縁部が重なっていないテープ２及びケーブルコア１が導入される導入部１４と、テープ２の幅方向の両側縁部が重なるように筒状に成形する成形部１１とを有し、成形部１１は、テープ２の外面に対して、軸方向に沿って間欠的に複数回の接触が可能な螺旋状である。【選択図】図１

Description

本発明は、テープ成形装置、同軸ケーブル用外部導体製造装置、及び同軸ケーブル製造方法に関する。

同軸ケーブルの外部導体としては、金属細線等の素線からなる編組が広く使用されている。さらに、金属編組の内側に、プラスチック層の上に金属層を有する金属ラミネートテープを併用した構造も知られている。

特許文献１，２には、ケーブルコアにラミネートテープを縦添えする成形装置（フォーマー）として、板状の部材をラッパ状にしたガイドを備える構成が開示されている。

実開昭４９−９４１８６号公報 実公昭５２−３４３７２号公報

ケーブルコアの外周上にテープが縦添えされる同軸ケーブルにおいて、ケーブルの長手方向の一部で、テープの折れ、シワ等の不良が発生すると、編組の外観が悪くなったり、電気特性の定在波比（ＶＳＷＲ）が悪くなったりする問題がある。

そこで本発明は、ケーブルコアの外周上にテープを縦添えした後、テープの折れ、シワ等の不良の発生を抑制することが可能なテープ成形装置と、これを用いた同軸ケーブル用外部導体製造装置及び同軸ケーブル製造方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、ケーブルコアの外周上に縦添えされるテープを、前記テープの幅方向の両側縁部が重なるように筒状に成形するテープ成形装置であって、前記幅方向の両側縁部が重なっていないテープ及び前記ケーブルコアが導入される導入部と、前記テープの幅方向の両側縁部が重なるように筒状に成形する成形部とを有し、前記成形部は、前記テープの外面に対して、軸方向に沿って間欠的に複数回の接触が可能な螺旋状であり、前記テープが前記成形部に導入される際に、前記テープの幅方向の両側縁部のうち、先に前記螺旋状の成形部に接触する側の側縁部を先に内側に変形させ、後に前記螺旋状の成形部に接触する側の側縁部を後に内側に変形させて、一定の順序で重ね合わせることができることを特徴とするテープ成形装置を提供する。
また、本発明は、ケーブルコアの外周上に縦添えされるテープを、前記テープの幅方向の両側縁部が重なるように筒状に成形するテープ成形装置であって、前記幅方向の両側縁部が重なっていないテープ及び前記ケーブルコアが導入される導入部と、前記テープの幅方向の両側縁部が重なるように筒状に成形する成形部とを有し、前記成形部は、前記テープの外面に対して、軸方向に沿って間欠的に複数回の接触が可能な螺旋状であり、前記成形部を支持する支持部が、前記成形部の両端から前記導入部に連結され、前記成形部及び前記支持部が、１本の金属線を螺旋状に曲げて構成されていることを特徴とするテープ成形装置を提供する。

前記成形部は、螺旋状に形成された線状体から構成されていてもよい。
前記成形部は、巻回数３回以上の螺旋状であってもよい。
前記導入部は、前記ケーブルコアと前記テープとの間に仕切り部を有してもよい。

また、本発明は、前記テープ成形装置と、前記ケーブルコアとして、内部導体を有するケーブルコアを供給するコア供給部と、前記テープとして、導体層を含むテープを供給するテープ供給部と、前記テープの外周上において、素線から編組を構成する編組機と、前記編組の外周を押さえる成型ダイスと、を備える同軸ケーブル用外部導体製造装置を提供する。

また、本発明は、前記テープ成形装置を用いて、内部導体を有するケーブルコアの外周上に、外部導体を有するテープを縦添えした後に、縦添えされた前記テープの外周上に編組を構成する工程を有することを特徴とする同軸ケーブル製造方法を提供する。

本発明によれば、テープの外面に対して、軸方向に沿って間欠的に複数回の接触が可能な螺旋状である成形部を備えることにより、テープの幅方向の両側縁部のうち一方が内側、他方が外側となるように整然と処理されると共に、テープが間欠的に複数回内向きの圧力を受けて変形されるため、テープの幅方向の両側縁部をケーブルコアの径方向（テープの厚さ方向）に密着させ、テープの伸び変形を低減し、ケーブルコアの外周上に縦添えされたテープの折れ、シワ等の不良の発生を抑制することが可能となる。

テープ成形装置の実施形態を例示する正面図である。 テープ成形装置によりテープが成形される様子を説明する斜視図である。 同軸ケーブル用外部導体製造装置の第１実施例を示す斜視図である。 同軸ケーブル用外部導体製造装置の第２実施例を示す斜視図である。 同軸ケーブル用外部導体製造装置の比較例を示す斜視図である。 比較例のテープ成形装置によりテープが成形される様子を示す断面図である。

以下、好適な実施形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図１に、本実施形態のテープ成形装置を例示する。このテープ成形装置１０は、ケーブルコア１の外周上に縦添え（ラップ）されるテープ２を、テープ２の幅方向の両側縁部２ｃ，２ｄが重なるように筒状に成形する装置（フォーマー）である。なお、図１では、ケーブルコア１及びテープ２の上下両端を省略して図示している。

テープ成形装置１０は、幅方向の両側縁部２ｃ，２ｄが重なっていないテープ２が導入される導入部１４と、テープ２の幅方向の両側縁部２ｃ，２ｄが重なるように筒状に成形する成形部１１とを有する。ケーブルコア１及びテープ２は、導入部１４から成形部１１に向けて、引き取り等により移動可能である。成形部１１の出口１１ａ（図１の上端）からは、幅方向の両側縁部２ｃ，２ｄが重なるように筒状に成形されたテープ２が、ケーブルコア１の外周上に略密着した状態で引き出される。

また、成形部１１を支持する支持部１２，１３は、成形部１１の両端から導入部１４に連結されている。本実施形態においては、成形部１１及び支持部１２，１３が、１本の線状体（金属線等）を螺旋状に曲げて構成されている。この場合、金型や特殊な機械加工等の精密加工を必要とすることなく、低コストの材料から、成形部１１及び支持部１２，１３を一体的に作製することができる。成形部１１の螺旋の巻回数は３回以上が好ましい。

導入部１４では、テープ２と合わせてケーブルコア１が、成形部１１に向けて導入される。テープ２がケーブルコア１の外周上に縦添えされたとき、テープ２の一方の面が外面２ａとなり、他方の面が内面２ｂとなる。導入部１４のケーブルコア１は、テープ２の内面２ｂ側に重なり合うように配置される。

導入部１４は、テープ２の外面２ａ側に沿った面方向を有する略平板状の案内部１４ａを有してもよい。この案内部１４ａは、テープ２の長さ方向に沿って、テープ２が略平坦な箇所から、テープ２が成形部１１により変形を開始する箇所まで延びているので、案内部１４ａに沿ってテープ２の外面２ａが案内され、テープ２が成形部１１に円滑に導入することが可能になる。

導入部１４は、ケーブルコア１とテープ２との間に仕切り部１５を有してもよい。これにより、テープ２が長さ方向及び幅方向に湾曲する（丸まる）ことを抑制し、テープ２がケーブルコア１に絡みついたり、テープ２が意図しない形状に巻回したりすることを防ぐことができる。また、案内部１４ａと仕切り部１５との間には、テープ２が通過可能なスリット状の隙間が形成される。

また、仕切り部１５は、テープ２の内面２ｂ側に配置される。すなわち、導入部１４における、テープ２の厚さ方向に対する位置関係は、案内部１４ａ、テープ２、仕切り部１５、ケーブルコア１の順となっている。

テープ２の幅方向（図１の左右方向）に関しては、案内部１４ａ、仕切り部１５のそれぞれの幅が、テープ２の幅より大きいことが好ましい。仕切り部１５の幅が、案内部１４ａの幅より大きいか、小さいか、あるいは同等かは、特に限定されない。
仕切り部１５は、テープ２が成形部１１により変形を開始する箇所の手前の、テープ２が略平坦な箇所に設置されることが好ましい。

本実施形態の成形部１１は、テープ２の外面２ａに対して、軸方向に沿って間欠的に複数回の接触が可能な螺旋状である。図２に、螺旋状の成形部１１の一部を拡大して図示する。なお、図２では、螺旋のピッチ（軸方向の周囲で１回転する間、螺旋が軸方向に進む長さ）が図１に比べて長く、軸方向に対する螺旋の傾斜角が大きくなるように強調している。

螺旋状の成形部１１は、テープ２の外面２ａに接触する軸方向の位置が、周方向に沿って連続的に変化しているので、テープ２が成形部１１に導入される際に、テープ２の幅方向の両側縁部２ｃ，２ｄが成形部１１に接触する軸方向の位置が異なる。

図１及び図２に示す場合、螺旋は左ねじ方向（反時計回りに回転すると前方に進む巻き方向）に巻回している。この場合、内面２ｂが手前、テープ２の進行方向が上方となるように正面側から見たとき、右側に位置する側の側縁部２ｃが先にケーブルコア１の外周上に向けて内側に変形し、その後、左側に位置する側の側縁部２ｄがケーブルコア１の外周上に向けて内側に変形する。これにより、縦添え後に一方が内側、他方が外側となるように重なり合う順序が一定し、順序の狂いがない。

なお、螺旋は右ねじ方向（時計回りに回転すると前方に進む巻き方向）に巻回している場合は、左側に位置する側の側縁部が先にケーブルコア１の外周上に向けて内側に変形し、その後、右側に位置する側の側縁部がケーブルコア１の外周上に向けて内側に変形する。よって、螺旋の巻き方向によらず、いずれの場合も、縦添え後に一方が内側、他方が外側となるように重なり合う順序が一定しており、順序の狂いがない。

また、螺旋状の成形部１１によれば、テープ２の外面２ａに対して成形部１１は、軸方向に沿って間欠的に複数回の接触が可能であるため、テープ２が間欠的に複数回内向きの圧力を受けて変形される。螺旋状の成形部１１の間には、螺旋状の間隙部１６が形成されるので、テープ２が成形部１１に接触した後、テープ２の塑性変形が十分でないときは、間隙部１６においてテープ２が弾性的に外方に膨らむ。この状態で、再びテープ２が成形部１１に接触すると、テープ２が再び内向きの圧力を受けるため、テープ２に残留する曲げ歪みが徐々に増大し、テープ２の内面２ｂとケーブルコア１の外周との間の隙間が縮小する。

このように、軸方向に沿って移動するテープ２が繰り返し、間欠的に複数回、成形部１１に接触することにより、テープ２の伸びが無く、テープ２がケーブルコア１の外周上に密着するように成形することができる。成形部１１により、テープ２に永久的な塑性歪みが付与されるので、テープ２が成形部１１を通過した後も、テープ２がもとのように平らに開くことはない。このため、ケーブルコア１の外周上に縦添えされたテープ２の折れ、シワ等の発生を抑制することが可能となる。

図３に、同軸ケーブル用外部導体製造装置の第１実施例を示す。また、図４には、同軸ケーブル用外部導体製造装置の第２実施例を示す。これらの同軸ケーブル用外部導体製造装置は、上記実施形態のテープ成形装置１０を備える。同軸ケーブル用外部導体製造装置は、さらに、ケーブルコア１を供給するコア供給部２１と、テープ２を供給するテープ供給部２２と、ケーブルコア１に縦添えされたテープ２の外周上において、素線３から編組３ａを構成する編組機２３と、編組３ａの外周を押さえる成型ダイス２４とを備えてもよい。

実施例の同軸ケーブル用外部導体製造装置により製造される外部導体付きケーブルコア５は、ケーブルコア１に内部導体（図示せず）を有する。また、同軸ケーブルの外部導体４は、テープ２に含まれる導体層（図示せず）と、テープ２の外周上に形成される編組３ａとの両方から構成されている。本実施例では、外部導体４がテープ２の導体層と編組３ａとの組み合わせで構成される。
なお、同軸ケーブル用外部導体製造装置の図面では、図示を省略して編組３ａを一部分のみ示しているが、ケーブルコア１及びテープ２の外周上の編組３ａは、成型ダイス２４から引取機２５を経て巻取機２６まで連続して形成される。編組３ａは、成型ダイス２４を通過することによって一定の外径に成型される。

内部導体としては、金属線等の導線からなる単線又は撚線などが挙げられる。導線としては、銅線、錫メッキ銅線、銀メッキ銅線等が挙げられる。ケーブルコア１の外周は、内部導体の外周を電気的に絶縁するため、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、テトラフルオロエチレン系樹脂、フッ素系樹脂、硬化性樹脂、発泡樹脂等の絶縁体で被覆されている。ケーブルコア１の径としては、例えば０．８〜２０ｍｍ程度が挙げられる。

導体層を含むテープとしては、絶縁層の片面に導体層を設けた片面ラミネートテープ、絶縁層の両面にそれぞれ導体層を設けた両面ラミネートテープ、金属箔等の導体層のみからなる導体テープが挙げられる。片面ラミネートテープを用いる場合には、導体層と編組とが電気的に接続されるように、テープの外面側を導体層とすることが好ましい。ラミネートテープに積層される導体層としては、金属箔、金属メッキ層等が挙げられる。導体層が２層以上の金属層を積層した構成でもよい。

テープ２の絶縁層としては、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、ポリエステルフィルム等の樹脂フィルムが挙げられる。テープ２の絶縁層の厚さとしては、例えば１０〜５０μｍが挙げられる。
テープ２の導体層を構成する導体としては、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、錫（Ｓｎ）、銅合金、アルミニウム合金、錫合金等の金属が挙げられる。導体層に使用可能な金属箔としては、銅箔、アルミニウム箔、錫メッキ銅箔等が挙げられる。テープ２の導体層の厚さとしては、例えば５〜２０μｍが挙げられる。
電磁波の遮蔽を志向する場合はテープの全面に導体層を設けることが好ましい。無線通信用などの同軸ケーブルで電波の漏洩を志向する場合は、導体層が、切削やパンチングによる孔あけ加工や、エッチングによる窓開け加工されたスロット（開口部）を有してもよい。

編組３ａを構成する素線３としては、銅線、錫めっき銅線、銀めっき銅線、アルミニウム線等の金属線が挙げられる。編組の打ち数としては、１６打編組、２４打編組、３６打編組、４８打編組等が挙げられる。テープが導体層を有する場合には、一般的には、１６打編組、２４打編組が好適に使用される。
編組機２３は、素線３を繰り出す複数のボビン２３ａを備えている。各ボビン２３ａをケーブルコア１の周囲で回転させ、右回りに回転する素線３と左回りに回転する素線３とを組み合わせることにより、網目状の編組３ａを構成することができる。

ケーブルコア１の外周に外部導体４が形成されてなる外部導体付きケーブルコア５は、引取機２５により引き取られた後、巻取機２６により巻き取られる。引取機２５としては、キャプスタンが挙げられる。外部導体付きケーブルコア５の編組３ａの下で、ケーブルコア１及びテープ２は、コア供給部２１又はテープ供給部２２から巻取機２６まで連続しているため、外部導体付きケーブルコア５の引き取りにより、ケーブルコア１及びテープ２がテープ成形装置１０や成型ダイス２４を通過するための引張力が得られる。

テープ成形装置１０の位置は、図３に示すように、編組機２３の近傍でもよく、図４に示すように、編組機２３から離れた位置でもよい。ケーブルコア１の外周上にテープ２が密着しているので、テープ２の折れ、シワ等の不良が抑制され、編組３ａの外観不良や、電気特性の定在波比（ＶＳＷＲ）の低下を防止することができる。
テープ成形装置１０の成形部１１の出口１１ａから、テープ２の外周上に編組３ａが設けられる位置までの距離としては、例えば３ｃｍ程度又はそれ以上（例えば数十ｃｍ程度）が挙げられる。

外部導体付きケーブルコア５の製造方法としては、上記実施形態のテープ成形装置１０を用いて、内部導体を有するケーブルコア１の外周上に、外部導体を有するテープ２を縦添えし、その後に、縦添えされたテープ２の外周上に編組３ａを構成する工程を有することができる。
同軸ケーブルの製造方法は、外部導体付きケーブルコア５を製造した後、外部導体４の上（例えば編組３ａの上）に、シース（図示せず）を形成する工程等を有してもよい。

シースは、巻取機２６に巻き取られた外部導体付きケーブルコア５を繰り出した後、例えば押出ダイを用いて樹脂を被覆する等により、外部導体４の上に構成することができる。シースを構成する樹脂としては、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレンエチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）、エチレンメタクリル酸共重合体、酸変性ポリエチレン系樹脂、酸変性ポリプロピレン系樹脂等の樹脂材料が挙げられる。シースがノンハロゲン樹脂からなる場合、難燃剤を含むことが好ましい。シースが２層以上の樹脂層から構成されてもよい。例えば、シースにおいて、柔軟な樹脂層と硬質の樹脂層が積層されてもよい。

図５に、比較例の同軸ケーブル用外部導体製造装置を示す。また、図６には、図５の同軸ケーブル用外部導体製造装置に用いられたテープ成形装置３１の出口３１ａ付近の断面図を示す。このテープ成形装置３１は、出口３１ａ付近においてテープ２がケーブルコア１の外周上で１周を超えて巻回されるように、テープ２の幅方向の両側縁部の間に隙間を確保できる構造となっている。この場合、テープ２の幅方向の両側縁部のうち一方が他方の外側となるようにテープ２を案内することができる。

しかし、比較例のテープ成形装置３１によれば、テープ成形装置３１の内部でテープ２をケーブルコア１に密着させることができない。また、テープ成形装置３１が入口から出口にかけて、１回だけ略円錐状（テーパ状）に絞られた形状であるため、テープ２を円筒状に成形する圧力が弱い。このため、テープ成形装置３１から出ると、テープ２がもとのように平らに開きやすい。テープ２が開いてケーブルコア１の外周上から浮いた状態で編組３ａを設けると、テープ２の折れ、シワ等の不良が発生し、編組３ａの外観が悪くなったり、電気特性の定在波比（ＶＳＷＲ）が悪くなったりするおそれがある。

比較例の同軸ケーブル用外部導体製造装置では、テープ２が筒状の形態を維持するように、テープ成形装置３１と編組機２３との間にガイドパイプ３２が設けられている。しかし、ガイドパイプ３２の内径が大きいとテープ２が浮きやすく、ガイドパイプ３２の効果が不十分になるおそれがある。ガイドパイプ３２の内径が小さすぎると、ガイドパイプ３２の内面との摩擦により、テープ２が損傷するおそれがある。

以上、本発明を好適な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

ケーブルとしては、同軸ケーブル等の電気ケーブルが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。
編組３ａを構成する素線３としては、電磁波の遮蔽を志向する場合は金属線等の導体線が好ましい。無線通信用などの同軸ケーブルで電波の漏洩を志向する場合は、素線３の一部又は全部を非金属繊維としてもよい。

以下、実施例をもって本発明を具体的に説明する。なお、本発明は、本実施例により限定されるものではない。

直径φが０．６ｍｍのＣＰ線（銅覆鋼線）を使用し、内径が１ｍｍφとなるようにマンドレルに巻き付け、螺旋状の成形部を作製した。螺旋のピッチは約２．５ｍｍ、巻回数は７回とした。成形部を半田付けで装置本体に取り付け、出口を上方に向けて、成形部を編組機の下方に配置した。
直径０．８ｍｍのケーブルコアの外周に、螺旋状の成形部を用いて金属ラミネートテープを縦添え（ラップ）し、テープの上に編組を形成して、外部導体付きケーブルコアを製造した。更に、外部導体付きケーブルコアの編組の上にシースを押出し被覆して、同軸ケーブルを製造した。

１…ケーブルコア、２…テープ、２ａ…外面、２ｂ…内面、２ｃ，２ｄ…側縁部、３…素線、３ａ…編組、４…外部導体、５…外部導体付きケーブルコア、１０…テープ成形装置、１１…成形部、１１ａ…出口、１２，１３…支持部、１４…導入部、１４ａ…案内部、１５…仕切り部、１６…間隙部、２１…コア供給部、２２…テープ供給部、２３…編組機、２３ａ…ボビン、２４…成型ダイス、２５…引取機、２６…巻取機、３１…比較例のテープ成形装置、３１ａ…出口、３２…ガイドパイプ。

Claims (7)

1. ケーブルコアの外周上に縦添えされるテープを、前記テープの幅方向の両側縁部が重なるように筒状に成形するテープ成形装置であって、
   前記幅方向の両側縁部が重なっていないテープ及び前記ケーブルコアが導入される導入部と、前記テープの幅方向の両側縁部が重なるように筒状に成形する成形部とを有し、
   前記成形部は、前記テープの外面に対して、軸方向に沿って間欠的に複数回の接触が可能な螺旋状であり、前記テープが前記成形部に導入される際に、前記テープの幅方向の両側縁部のうち、先に前記螺旋状の成形部に接触する側の側縁部を先に内側に変形させ、後に前記螺旋状の成形部に接触する側の側縁部を後に内側に変形させて、一定の順序で重ね合わせることができることを特徴とするテープ成形装置。
2. ケーブルコアの外周上に縦添えされるテープを、前記テープの幅方向の両側縁部が重なるように筒状に成形するテープ成形装置であって、
   前記幅方向の両側縁部が重なっていないテープ及び前記ケーブルコアが導入される導入部と、前記テープの幅方向の両側縁部が重なるように筒状に成形する成形部とを有し、
   前記成形部は、前記テープの外面に対して、軸方向に沿って間欠的に複数回の接触が可能な螺旋状であり、前記成形部を支持する支持部が、前記成形部の両端から前記導入部に連結され、前記成形部及び前記支持部が、１本の金属線を螺旋状に曲げて構成されていることを特徴とするテープ成形装置。
3. 前記成形部は、螺旋状に形成された線状体から構成されていることを特徴とする請求項１に記載のテープ成形装置。
4. 前記成形部は、巻回数３回以上の螺旋状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のテープ成形装置。
5. 前記導入部は、前記ケーブルコアと前記テープとの間に仕切り部を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のテープ成形装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のテープ成形装置と、
   前記ケーブルコアとして、内部導体を有するケーブルコアを供給するコア供給部と、
   前記テープとして、導体層を含むテープを供給するテープ供給部と、
   前記テープの外周上において、素線から編組を構成する編組機と、
   前記編組の外周を押さえる成型ダイスと、
   を備える同軸ケーブル用外部導体製造装置。
7. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のテープ成形装置を用いて、内部導体を有するケーブルコアの外周上に、外部導体を有するテープを縦添えした後に、縦添えされた前記テープの外周上に編組を構成する工程を有することを特徴とする同軸ケーブル製造方法。

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