JP6403098B2 - 可動部配線用フラットケーブル - Google Patents

Description

本発明は、精密機器等の製造ラインで使用されている産業用ロボット等の繰り返しＵ字屈曲を受ける可動部に配線される複数本の可動部配線用ケーブルが多連筒状に一体化されてなる可動部配線用フラットケーブルに関する。

図３に示すように、精密機器等の製造ラインで使用されている産業用ロボット等の繰り返しＵ字屈曲を受ける可動部に配線される可動部配線用ケーブル３００は、撚線３０１と、撚線３０１の円断面に存在する隙間に埋設された介在３０２と、撚線３０１の周囲に巻き付けられたテープ３０３と、テープ３０３の周囲に設けられたシールド３０４と、シールド３０４の周囲に設けられたシース３０５と、を備えている。

可動部配線用ケーブル３００では、繰り返しＵ字屈曲に耐え得る程度の柔軟性が要求されると共に、繰り返しＵ字屈曲に伴う発塵を抑制して製品不良の誘発を妨げることが重要であるため、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、又はポリオレフィン樹脂等の柔軟性が高い樹脂を主成分とし、ＩＰＡによるクリーンルーム適性認証を受けた材料で形成されたシース３０５が採用されている。

ところが、可動部配線用ケーブル３００は、柔軟性が高いが故に、繰り返しＵ字屈曲を受ける際に屈曲部を介して対向する両端部が重力で垂れて平行な状態を維持することができず、即ち、屈曲部以外の部分が直線的に延在して配置されている状態（以下、直進性という）を維持することができず、繰り返しＵ字屈曲に伴う可動部配線用ケーブル３００の捩れや断線が懸念される。

そこで、可動部配線用ケーブル３００を配線する際には、複数本の可動部配線用ケーブル３００を剛性が高い金属や樹脂等で形成されたケーブルベア（登録商標）の内部に纏めて収容することにより、屈曲部を介して対向する両端部が重力で垂れることを抑制している（例えば、特許文献１を参照）。

ところで、近年はスマートフォンやタブレットの爆発的な普及により、これらの製造ラインの稼働率が年々増加してきており、製造ラインで使用されている産業用ロボット等の高速化が要求されている。そして、産業用ロボット等の高速化に伴い、可動部配線用ケーブル３００が従来よりも高速で繰り返しＵ字屈曲を受けることになる。

そのため、可動部配線用ケーブル３００を配線する際にケーブルベア（登録商標）を使用したとしても、高速で繰り返しＵ字屈曲を受ける際に可動部配線用ケーブル３００が直進性を維持することができず、屈曲部を介して対向する両端部が垂れてケーブルベア（登録商標）と接触し易くなり、たとえＩＰＡによるクリーンルーム適性認証を受けた材料で形成されたシース３０５が採用されている場合であっても、摩耗による損傷を受けたり摩耗に伴う発塵により製品不良が誘発されたりする虞がある。

これに対して、複数本の可動部配線用ケーブル３００を耐摩耗性や剛性が高く摩擦性が低い弗素樹脂等で形成された樹脂板で支持すると共に複数本の可動部配線用ケーブル３００を紐等の結束具で樹脂板に固定することにより、屈曲部を介して対向する両端部が重力で垂れることを抑制することも考えられる。

この場合、高速で繰り返しＵ字屈曲を受ける際に可動部配線用ケーブル３００が樹脂板と接触して擦れたとしても、樹脂板が耐摩耗性や剛性が高く摩擦性が低い弗素樹脂等で形成されているため、ケーブルベア（登録商標）を使用する場合と比較して可動部配線用ケーブル３００が摩耗による損傷を受けたり摩耗に伴う発塵により製品不良が誘発されたりする虞を低減することができる。

また、樹脂板はケーブルベア（登録商標）よりも小型であることから、樹脂板を使用することにより、ケーブルベア（登録商標）を使用する場合と比較して配線空間を縮小することができる。

特開２００８−２４３８３９号公報 特開平３−２４５４１７号公報 特開昭６３−２９４１２号公報 国際公開第００／５６８２５号

しかしながら、前述の通り、樹脂板が耐摩耗性や剛性が高く摩擦性が低い弗素樹脂等で形成されているため、可動部配線用ケーブル３００を結束具で樹脂板に固定しようとしても、可動部配線用ケーブル３００が樹脂板の表面で滑るため、可動部配線用ケーブル３００を樹脂板に確実に固定しておくことが困難であり、十分に直進性を維持することができないという課題がある。

そこで、本発明の目的は、ケーブルベア（登録商標）や樹脂板を使用しなくても繰り返しＵ字屈曲を受ける際に十分に直進性を維持することが可能な可動部配線用フラットケーブルを提供することにある。

この目的を達成するために創案された本発明は、複数本の第１の可動部配線用ケーブルが並列配置されてなる第１のフラットケーブルと、複数本の第２の可動部配線用ケーブルが並列配置されてなる第２のフラットケーブルと、前記第１の可動部配線用ケーブルが前記第２の可動部配線用ケーブルに接するように前記第１のフラットケーブルと前記第２のフラットケーブルとを重畳させて固定するための結束具とを有する可動部配線用フラットケーブルであって、前記第１のフラットケーブルは、Ｕ字屈曲の際に前記第２のフラットケーブルの内側に配置され、前記第１のフラットケーブルを構成する前記第１の可動部配線用ケーブルは、前記第２のフラットケーブルを構成する前記第２の可動部配線用ケーブルよりも柔軟性が低い可動部配線用フラットケーブルである。

前記第１の可動部配線用ケーブルは、撚線と、前記撚線の円断面に存在する隙間に埋設された介在と、前記撚線の周囲に巻き付けられたテープと、前記テープの周囲に設けられたシールドと、前記シールドの周囲に設けられたシースであって、前記シールドの周囲に設けられた内層シースと、前記内層シースの周囲に設けられた外層シースと、を有するシースと、を備えており、前記内層シースは、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、又はポリオレフィン樹脂の何れか一つで形成されており、前記外層シースは、弗素ゴム、弗素樹脂、又は弗素ゴムと弗素樹脂との混合物の何れか一つで形成されていると良い。

前記外層シースは、９５：５〜２０：８０の質量比でフッ素ゴムと弗素樹脂とを含有する混合物から形成されていると良い。

前記外層シースは、９５：５から２０：８０の質量比でフッ素ゴムと弗素樹脂とを含有する混合物であって、前記弗素樹脂は、９９．５：０．５から７５：２５の質量比でポリテトラフルオロエチレンと溶融性弗素樹脂とを含有すると良い。

前記第２の可動部配線用ケーブルは、撚線と、前記撚線の円断面に存在する隙間に埋設された介在と、前記撚線の周囲に巻き付けられたテープと、前記テープの周囲に設けられたシールドと、前記シールドの周囲に設けられたシースと、を備えており、前記シースは、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、又はポリオレフィン樹脂の何れか一つで形成されていると良い。

前記第１の可動部配線用ケーブルは、外径が前記第２の可動部配線用ケーブルの外径と同一であると良い。

本発明によれば、ケーブルベア（登録商標）や樹脂板を使用しなくても繰り返しＵ字屈曲を受ける際に十分に直進性を維持することが可能な可動部配線用フラットケーブルを提供することができる。

本発明に係る可動部配線用フラットケーブルを示す断面模式図である。 本発明に係る可動部配線用フラットケーブルを示す側面模式図である。 従来技術に係る可動部配線用ケーブルを示す断面模式図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１及び図２に示すように、本発明の好適な実施の形態に係る可動部配線用フラットケーブル１００は、複数本の第１の可動部配線用ケーブル１０１が並列配置されてなる（多連筒状に一体化されて形成された）第１のフラットケーブル１０２と複数本の第２の可動部配線用ケーブル１０３が並列配置されてなる（多連筒状に一体化されて形成された）第２のフラットケーブル１０４とが重畳されると共に結束具１０５で固定されてなり、繰り返しＵ字屈曲を受ける際に第１のフラットケーブル１０２が屈曲部の内側に配置されると共に第２のフラットケーブル１０４が屈曲部の外側に配置される。

可動部配線用フラットケーブル１００では、第２のフラットケーブル１０４が第１のフラットケーブル１０２で支持されて可動部配線用フラットケーブル１００の直進性を担保する役割を果たすように、第１の可動部配線用ケーブル１０１は、第２の可動部配線用ケーブル１０３よりも柔軟性が低くなっている。ここで柔軟性が低いとは、同じ長さのケーブルを用意し、各ケーブルの片端を固定し、他端に同じ荷重を加えたときにケーブルのたわみ量が小さいことをいう。なお、ケーブルの柔軟性を調整する方法としては、例えば、可動部配線用ケーブルの撚線を構成する素線の素線径を変更する方法や、撚り線の金属材料を変更する方法等がある。

第１の可動部配線用ケーブル１０１は、撚線１０６と、撚線１０６の円断面に存在する隙間に埋設された介在１０７と、撚線１０６の周囲に巻き付けられたテープ１０８と、テープ１０８の周囲に設けられたシールド１０９と、シールド１０９の周囲に設けられたシース１１０であって、シールド１０９の周囲に設けられた内層シース１１１と、内層シース１１１の周囲に設けられた外層シース１１２と、を有するシース１１０と、を備えている。

撚線１０６は、導体と導体の周囲に設けられた絶縁体とを有する絶縁電線や内部導体と外部導体とを備えた同軸ケーブル等からなる複数本の電線１１３が撚り合わされて形成されている。

撚線１０６の円断面に存在する隙間に介在１０７が埋設されることにより、複数本の電線１１３の配置が固定されるため、ケーブル長手方向に亘りケーブル断面における撚線１０６の対称性を維持することができ、ケーブル長手方向に亘るインピーダンスの変化を抑制することが可能となる。

テープ１０８は、紙、弗素樹脂、ナイロン樹脂、又はポリエチレンテレフタレート樹脂等の滑性の高い材料で形成されており、撚線１０６の周囲に巻き付けられたときに隣接するテープ１０８の一部が重畳されるようにラップ巻きされている。

これにより、複数本の電線１１３が解れ難くなり、複数本の電線１１３の配置が固定されるため、ケーブル長手方向に亘りケーブル断面における撚線１０６の対称性を維持することができ、ケーブル長手方向に亘るインピーダンスの変化をより効果的に抑制することが可能となる。

シールド１０９は、複数本の素線が編み込まれて形成された編組シールドや複数本の素線が螺旋状に巻き付けられて形成された横巻シールド等からなる。

撚線１０６の周囲にシールド１０９が設けられることにより、第１の可動部配線用ケーブル１０１の電磁波障害（ElectroMagnetic Interference；ＥＭＩ）特性等を向上させることが可能となる。

内層シース１１１は、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、又はポリオレフィン樹脂の何れか一つで形成されている。

これらの材料で形成された内層シース１１１を採用することにより、第１の可動部配線用ケーブル１０１の柔軟性を高め、可動部配線用フラットケーブル１００の耐屈曲性を向上させることが可能となる。

外層シース１１２は、弗素ゴム、弗素樹脂、又は弗素ゴムと弗素樹脂との混合物の何れか一つで形成されている。

弗素樹脂は、９９．５：０．５から７５：２５の質量比でポリテトラフルオロエチレンと溶融性弗素樹脂とを含有していることが好ましい。

また、混合物は、９５：５から２０：８０の質量比で弗素ゴムと弗素樹脂とを含有していることが好ましい。これらの質量比を満足する混合物としては、ダイキン工業株式会社製のダイエル（登録商標）フルオロＴＰＶが挙げられる。

これらの材料で形成された外層シース１１２を採用することにより、第１の可動部配線用ケーブル１０１に適度な剛性を付与することができ、可動部配線用フラットケーブル１００の直進性を向上させることが可能となる。

特に、混合物で形成された外層シース１１２を採用することにより、弗素樹脂の耐摩耗性や低発塵性と弗素ゴムの柔軟性や弾力性（弾力性は繰り返しＵ字屈曲を受ける際の直進性を向上させる）とを兼ね備えることができ、第１の可動部配線用ケーブル１０１の柔軟性や耐屈曲性を損なわずに繰り返しＵ字屈曲を受ける際の直進性を向上させることが可能となる。

更に、外層シース１１２は、弗素ゴムや弗素樹脂の特長である耐油性、耐化学薬品性、及び耐候性等を備えており、油、酸性、及びアルカリ性環境下等においても使用可能であり、また紫外線や酸性雨等に暴露される屋外使用にも適している。

また、外層シース１１２は、厚さが０．２５ｍｍ以上であることが好ましい。外層シース１１２の厚さが０．２５ｍｍ未満である場合、第１の可動部配線用ケーブル１０１が繰り返しＵ字屈曲を受ける際に外層シース１１２に皺が形成され易くなり、皺が亀裂に進展することによる内層シース１１１の露出が懸念されるからである。

更に、外層シース１１２は、厚さが内層シース１１１の厚さの１／３から１／２であることが好ましい。外層シース１１２の厚さが内層シース１１１の厚さの１／３未満である場合、可動部配線用フラットケーブル１００の長期（例えば、５年程度）に亘る使用により、外層シース１１２が摩耗して内層シース１１１が露出される虞があるからである。また、外層シース１１２の厚さが内層シース１１１の厚さの１／２以上である場合、第１の可動部配線用ケーブル１０１の柔軟性が損なわれて従来と同等の耐屈曲性を維持することが困難になるからである。

なお、第１の可動部配線用ケーブル１０１は、外径が第２の可動部配線用ケーブル１０３の外径と同一であることが好ましい。

これにより、第１のフラットケーブル１０２と第２のフラットケーブル１０４とが重畳されたときに、第１のフラットケーブル１０２と第２のフラットケーブル１０４とが相互に表面の凹凸部１１４で嵌合されることになる。

そのため、可動部配線用フラットケーブル１００が繰り返しＵ字屈曲を受ける際に、第２のフラットケーブル１０４が第１のフラットケーブル１０２の表面を滑ることが無く、第１のフラットケーブル１０２と第２のフラットケーブル１０４とを結束具１０５で確実に固定しておくことができるため、樹脂板を使用する場合よりも可動部配線用フラットケーブル１００の直進性を維持することが可能となる。

第２の可動部配線用ケーブル１０３は、撚線１０６と、撚線１０６の円断面に存在する隙間に埋設された介在１０７と、撚線１０６の周囲に巻き付けられたテープ１０８と、テープ１０８の周囲に設けられたシールド１０９と、シールドの周囲に設けられたシース１１５と、を備えている。即ち、第２の可動部配線用ケーブル１０３は、第１の可動部配線用ケーブル１０１と比較してシース１１５のみが異なっている。

シース１１５は、内層シース１１１と同様に、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、又はポリオレフィン樹脂の何れか一つで形成されている。

これらの材料で形成されたシース１１５を採用することにより、第２の可動部配線用ケーブル１０３の柔軟性を高め、可動部配線用フラットケーブル１００の耐屈曲性を向上させることが可能となる。

結束具１０５は、紐等からなり、ケーブル長手方向の一部で第１のフラットケーブル１０２と第２のフラットケーブル１０４とを固定している。

この際、可動部配線用フラットケーブル１００では、第１のフラットケーブル１０２と第２のフラットケーブル１０４とが相互に表面の凹凸部１１４で嵌合されるため、樹脂板を使用する場合よりも結束具１０５で固定される箇所を少なくすることができ、結束具１０５による固定により可動部配線用フラットケーブル１００の柔軟性が低下することを抑制することが可能となる。

なお、第１のフラットケーブル１０２は、第２のフラットケーブル１０４よりも全長が短くなっており、可動部配線用フラットケーブル１００が繰り返しＵ字屈曲を受ける際に第１のフラットケーブル１０２と第２のフラットケーブル１０４の何れかに過度な応力が付与されないようになっている。

これまで説明してきたように、本実施の形態に係る可動部配線用フラットケーブル１００によれば、適度な剛性を有する第１のフラットケーブル１０２と第１のフラットケーブル１０２よりも柔軟性が高い第２のフラットケーブル１０４とを重畳しているため、可動部配線用フラットケーブル１００が繰り返しＵ字屈曲を受ける際に、樹脂板に代えて第１のフラットケーブル１０２で第２のフラットケーブル１０４を支持することができ、屈曲部を介して対向する両端部が重力で垂れることを抑制し、十分に直進性を維持することが可能となる。

また、可動部配線用フラットケーブル１００は、第１のフラットケーブル１０２と第２のフラットケーブル１０４との二段構造となっているため、本来必要な幅に比べて半分程度の幅まで小型化することができ、配線空間の縮小に大きく貢献することが可能となる。

１００ 可動部配線用フラットケーブル
１０１ 第１の可動部配線用ケーブル
１０２ 第１のフラットケーブル
１０３ 第２の可動部配線用ケーブル
１０４ 第２のフラットケーブル
１０５ 結束具
１０６ 撚線
１０７ 介在
１０８ テープ
１０９ シールド
１１０ シース
１１１ 内層シース
１１２ 外層シース
１１３ 電線
１１４ 凹凸部
１１５ シース

Claims (6)

1. 複数本の第１の可動部配線用ケーブルが並列配置されてなる第１のフラットケーブルと、
   複数本の第２の可動部配線用ケーブルが並列配置されてなる第２のフラットケーブルと、
   前記第１の可動部配線用ケーブルが前記第２の可動部配線用ケーブルに接するように前記第１のフラットケーブルと前記第２のフラットケーブルとを重畳させて固定するための結束具と、
   を有する可動部配線用フラットケーブルであって、
   前記第１のフラットケーブルは、Ｕ字屈曲の際に前記第２のフラットケーブルの内側に配置され、前記第１のフラットケーブルを構成する前記第１の可動部配線用ケーブルは、前記第２のフラットケーブルを構成する前記第２の可動部配線用ケーブルよりも柔軟性が低いことを特徴とする可動部配線用フラットケーブル。
   
2. 前記第１の可動部配線用ケーブルは、
   撚線と、
   前記撚線の円断面に存在する隙間に埋設された介在と、
   前記撚線の周囲に巻き付けられたテープと、
   前記テープの周囲に設けられたシールドと、
   前記シールドの周囲に設けられたシースであって、前記シールドの周囲に設けられた内層シースと、前記内層シースの周囲に設けられた外層シースと、を有するシースと、
   を備えており、
   前記内層シースは、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、又はポリオレフィン樹脂の何れか一つで形成されており、
   前記外層シースは、弗素ゴム、弗素樹脂、又は弗素ゴムと弗素樹脂との混合物の何れか一つで形成されている請求項１に記載の可動部配線用フラットケーブル。
3. 前記外層シースは、９５：５〜２０：８０の質量比でフッ素ゴムと弗素樹脂とを含有する混合物から形成されている請求項２に記載の可動部配線用フラットケーブル。
4. 前記外層シースは、９５：５から２０：８０の質量比でフッ素ゴムと弗素樹脂とを含有する混合物であって、
   前記弗素樹脂は、９９．５：０．５から７５：２５の質量比でポリテトラフルオロエチレンと溶融性弗素樹脂とを含有する請求項２に記載の可動部配線用フラットケーブル。
5. 前記第２の可動部配線用ケーブルは、
   撚線と、
   前記撚線の円断面に存在する隙間に埋設された介在と、
   前記撚線の周囲に巻き付けられたテープと、
   前記テープの周囲に設けられたシールドと、
   前記シールドの周囲に設けられたシースと、
   を備えており、
   前記シースは、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、又はポリオレフィン樹脂の何れか一つで形成されている請求項１から４の何れか一項に記載の可動部配線用フラットケーブル。
6. 前記第１の可動部配線用ケーブルは、外径が前記第２の可動部配線用ケーブルの外径と同一である請求項１から５の何れか一項に記載の可動部配線用フラットケーブル。