JP6458654B2 - ケーブル - Google Patents

Description

本発明は、例えば電力などを供給するためのケーブルに関する。

従来、この種のケーブルとしては、導体及び当該導体を覆う被覆部を有した被覆電線と、被覆電線を覆う絶縁被覆部と、絶縁被覆部の内側と被覆電線の外側との間に充填された介在物とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１）。こうしたケーブルは、可撓性を有しており、自由に曲げることができるようになっている。

特開２０１２−１４６５４２号公報

ところで、上述のようなケーブルは、全方向に自由に曲げることができるため、例えば一端側を固定部に固定するとともに他端側を固定部の上方に配置された移動体に固定した状態で移動体を水平方向に往復移動させるようにして使用した場合、移動体の往復移動に追従して弾性変形しながら移動するが、その軌道が安定しないという問題がある。

本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、途中に湾曲部を形成しながら一端側と他端側とを相対移動させるときの軌道を安定させることができるケーブルを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するケーブルは、可撓性を有する伝送部材と、複数のリンク部材が直列に配置された状態で隣同士が回動自在に連結されてなり、直列方向と交差する方向における一方向側への回動が設定屈曲半径まで許容されるとともに前記一方向側と反対側の他方向側への回動が規制された多関節支持部材と、前記多関節支持部材を前記伝送部材とともに覆う可撓性を有した被覆部材と、を備えた。

この構成によれば、多関節支持部材が一方向側にしか回動しないため、途中に湾曲部を形成しながら一端側と他端側とを相対移動させるときの軌道を安定させることができる。
上記ケーブルにおいて、前記多関節支持部材は、可撓性を有するカバー部材で覆われていることが好ましい。

この構成によれば、カバー部材により、多関節支持部材から伝送部材を保護することができる。
上記ケーブルにおいて、前記多関節支持部材は、前記被覆部材内の中心部に配置され、
前記伝送部材は、前記多関節支持部材と前記被覆部材との間に配置されていることが好ましい。

この構成によれば、ケーブルの使用時に受ける応力が最も大きくなる被覆部材内の中心部に多関節支持部材が配置されるので、伝送部材が受ける応力を抑制できる。

本発明によれば、途中に湾曲部を形成しながら一端側と他端側とを相対移動させるときの軌道を安定させることができる。

一実施形態のケーブルの一部を破断した斜視図。 図１の要部拡大図。 ケーブルの使用状態を示す側面模式図。 ケーブルを構成する多関節支持部材の斜視図。 多関節支持部材を構成するリンク部材の斜視図。 多関節支持部材の直線姿勢を示す一部破断側面図。 多関節支持部材の屈曲姿勢を示す側面図。 変更例のケーブルの要部拡大断面図。 変更例のケーブルの要部拡大断面図。 変更例の多関節支持部材の斜視図。

以下、ケーブルの一実施形態を図面に従って説明する。
図１及び図２に示すように、ケーブル１１は、可撓性を有する伝送部材の一例としての複数（本実施形態では６本）の長尺状の被覆線１２と、長尺状の多関節支持部材１３と、多関節支持部材１３を複数の被覆線１２とともに覆う可撓性を有した長尺円筒状の被覆部材１４とを備えている。すなわち、ケーブル１１は、被覆部材１４内に、６本の被覆線１２と、１本の多関節支持部材１３とが挿入された構成になっている。

多関節支持部材１３は、可撓性を有する長尺円筒状のカバー部材１５で覆われた状態で被覆部材１４内の中心部に配置されている。多関節支持部材１３及びカバー部材１５は、ともに合成樹脂によって構成されている。６本の被覆線１２は、電線１７を合成樹脂などの絶縁体１８で被覆することによってそれぞれ形成され、多関節支持部材１３を囲むように多関節支持部材１３と被覆部材１４との間に配置されている。６本の被覆線１２には、これらを束ねて覆うように、外側から押さえ巻きテープ１６が全体にわたって螺旋状に巻き付けられている。なお、被覆部材１４は、ゴムや合成樹脂などの絶縁材料によって構成される。

図２及び図３に示すように、ケーブル１１は、例えば、設備２０に移動可能に設けられた移動体２１内の電気機器２１ａに設備２０側の電源２０ａから電力を供給するために用いられる。この場合、ケーブル１１の各被覆線１２は、一端部が設備２０内の電源２０ａの給電端子に対して電気的に接続され、他端部が移動体２１内の電気機器２１ａの受電端子に対して電気的に接続されている。これにより、設備２０内の電源２０ａから各被覆線１２を通じて移動体２１内の電気機器２１ａに必要な電力が供給される。

ケーブル１１の一端側は、固定端側とされ、設備２０における移動体２１が往復移動する移動経路とほぼ平行な取付面２２の所定位置に第１固定部材２３によって固定される。この場合、ケーブル１１における第１固定部材２３よりも電源２０ａ側の部分は、多関節支持部材１３が省略される。一方、ケーブル１１の他端側は、移動端側とされ、移動体２１の表面に第２固定部材２４を介して固定される。この場合、ケーブル１１における第２固定部材２４よりも電気機器２１ａ側の部分は、多関節支持部材１３が省略される。

また、ケーブル１１は、第１固定部材２３と第２固定部材２４との間において、固定端（一端）から移動体２１の移動方向において移動端（他端）側とは反対側へ延びて半円弧状の湾曲部１１ａを形成することでその延在方向を反転した後、この湾曲部１１ａから移動端まで移動体２１の移動方向に沿って空中でほぼ真っ直ぐに延びた状態で配置される。したがって、ケーブル１１の湾曲部１１ａは、移動体２１の往復移動に追従して往復移動する。

図３及び図４に示すように、多関節支持部材１３は、複数のリンク部材２５が直列に配置された状態で隣同士が回動自在に直列に連結されることにより形成される。多関節支持部材１３は、その直列方向（長手方向）と交差する方向における一方向側への回動が設定屈曲半径Ｒ（図７参照）まで許容されるとともに当該一方側と反対側の他方向側への回動が規制されている。

すなわち、多関節支持部材１３は、その一方向側には設定屈曲半径Ｒ（図７参照）までの範囲で屈曲させることができ、この屈曲できる一方向側と反対側の他方向側には直線状から更に屈曲させることができない。換言すれば、一端が固定端、他端が移動端に固定されたケーブル１１が、設備２０に設けられた移動体２１に取り付けられた場合、固定端と移動端との間に形成される湾曲部１１ａが所定の屈曲半径未満の屈曲半径に屈曲できないように多関節支持部材１３の最小屈曲半径は設定されている。

また、ケーブル１１において湾曲部１１ａと移動端との間で空中にほぼ水平に延びる部分は、重力（自重）によって垂れ下がり方向の力を受ける。このとき、ケーブル１１の当該部分は、多関節支持部材１３がその屈曲可能方向と反対側への屈曲が直線状の状態を超えて屈曲しないように構成されていることから、垂れ下がり方向の屈曲が規制される。

次に、多関節支持部材１３を構成する複数のリンク部材２５の構成について詳述する。
図４及び図５に示すように、各リンク部材２５は、略ブロック状の基部２６と、基部２６の一方側の中央部から延出するとともに基部２６よりも幅狭の延出部２７と、基部２６の他方側に形成されるとともに隣のリンク部材２５の延出部２７が挿入可能な挿入凹部２８とを有している。延出部２７の両側部における長手方向の中央部よりも基端寄りの位置には、一対の軸部２７ａが突設されている。

基部２６における挿入凹部２８を形成する両側壁における長手方向の中央部よりも先端寄りの位置には、孔２８ａが対をなすように貫通して形成されている。挿入凹部２８内の底部には、挿入凹部２８を形成する両側壁及び底壁を繋ぐように設けられた板状の直線姿勢規制部２９が形成されている。基部２６の延出部２７側の面における延出部２７を挟んだ両側には、少し窪んだ位置に形成される平面によって構成された屈曲姿勢規制部３０が対をなすように形成されている。

また、挿入凹部２８を形成する両側壁の先端面は、隣のリンク部材２５の一対の屈曲姿勢規制部３０が当接可能な当接面３１とされている。そして、隣り合う２つのリンク部材２５のうちの一方の一対の孔２８ａに他方の一対の軸部２７ａをそれぞれ挿入することで、隣り合う２つのリンク部材２５が一対の軸部２７ａを中心に回動可能な状態で連結される。

図６に示すように、多関節支持部材１３は、各リンク部材２５の延出部２７が隣のリンク部材２５の挿入凹部２８内の直線姿勢規制部２９に当接することで、直線状の直線姿勢（図６で示す姿勢）からそれ以上の他方向側（図６における上側）への屈曲（回動）が規制される。

一方、図７に示すように、多関節支持部材１３は、各リンク部材２５の一対の屈曲姿勢規制部３０が隣のリンク部材２５の２つの当接面３１にそれぞれ当接することで、一方向側（図７における下側）への屈曲（回動）が設定屈曲半径Ｒまでの範囲に規制される。つまり、多関節支持部材１３は、一方向側への屈曲（回動）が設定屈曲半径Ｒで規制されるので、設定屈曲半径Ｒよりも小さな屈曲半径には屈曲できないようになっている。なお、多関節支持部材１３が一方向側へ設定屈曲半径Ｒまで屈曲（回動）したときの多関節支持部材１３の姿勢は、屈曲姿勢（図７に示す姿勢）とされている。

次に、ケーブル１１の作用について説明する。
さて、図１及び図３に示すように、ケーブル１１は、設備２０に移動可能に設けられた移動体２１内の電気機器２１ａと設備２０側の電源２０ａとを接続するように配置され、内部に多関節支持部材１３を備えている。そして、移動体２１が一方向（図３では左右方向）に往復移動すると、この移動体２１の往復移動に追従してケーブル１１が湾曲部１１ａを形成しながら往復移動する。

このとき、ケーブル１１の湾曲部１１ａは、多関節支持部材１３の一方向側への屈曲（回動）が設定屈曲半径Ｒで規制されるため、設定屈曲半径Ｒ以上の屈曲半径に保持される。さらにこのとき、ケーブル１１における湾曲部１１ａと第２固定部材２４との間の部分には、自重等により垂れ下がり方向の力がかかるが、この垂れ下がり方向は、多関節支持部材１３が直線状を超えて屈曲することが規制されている方向なので、ケーブル１１の垂れ下がり量が小さく抑えられる。

したがって、移動体２１の往復移動に追従したケーブル１１の往復移動の軌道が安定する。すなわち、ケーブル１１の多関節支持部材１３が移動体２１の往復移動に追従して直線姿勢と屈曲姿勢との間で繰り返し屈曲（回動）しながら往復移動する際の移動軌跡がほぼ一定となる。よって、ケーブル１１が意図しない方向に曲がることが抑制されるので、ケーブル１１にかかる負荷が軽減される。この結果、ケーブル１１の寿命を延ばすことができる。

以上詳述した実施形態によれば、次のような効果が発揮される。
（１）ケーブル１１は、被覆部材１４によって１本の多関節支持部材１３と６本の被覆線１２とを覆った構成になっている。そして、多関節支持部材は一方向側に設定屈曲半径Ｒまでしか回動しないため、ケーブル１１の途中に湾曲部１１ａを形成しながらケーブル１１の一端側（設備２０側）と他端側（移動体２１側）とを水平方向に相対移動させるときのケーブル１１の軌道を安定させることができる。

（２）ケーブル１１において、多関節支持部材１３は、可撓性を有するカバー部材１５で覆われている。このため、移動体２１の往復移動に追従したケーブル１１の往復移動に伴って多関節支持部材１３が直線姿勢と屈曲姿勢との間で繰り返し屈曲された場合に、カバー部材１５によって多関節支持部材１３が各被覆線１２に直接接触することを抑制できる。したがって、カバー部材１５によって、多関節支持部材１３から各被覆線１２を保護することができる。

（３）ケーブル１１において、多関節支持部材１３は、被覆部材１４内の中心部に配置され、６本の被覆線１２は、多関節支持部材１３と被覆部材１４との間に多関節支持部材１３を囲むように配置されている。すなわち、ケーブル１１の使用時に受ける応力が最も大きくなる被覆部材１４内の中心部に多関節支持部材１３が配置されているので、ケーブル１１の使用時に各被覆線１２が受ける応力を抑制できる。加えて、被覆部材１４内における６本の被覆線１２で囲まれる中心部の空間が多関節支持部材１３によって埋められるので、多関節支持部材１３をケーブル１１の介在物として機能させることができる。したがって、多関節支持部材１３を介在物として機能させることで、ケーブル１１の引っ張り強度向上にも寄与できる。

（４）ケーブル１１は、多関節支持部材１３が被覆部材１４によって覆われているため、多関節支持部材１３が直線姿勢と屈曲姿勢との間で繰り返し屈曲（回動）した際に発生する摩耗粉等が被覆部材１４の外部へ飛散することを抑制できる。

（５）ケーブル１１は、被覆部材１４内に多関節支持部材１３を備えた構成であるため、多関節支持部材１３を備えない従来のケーブルに比べて、剛性を高くすることができる。

（６）ケーブル１１は、被覆部材１４内に多関節支持部材１３を備えた構成であるため、多関節支持部材１３を被覆部材１４の外周面上に配置する場合に比べて、省スペース化を図ることができる。

（７）ケーブル１１は、被覆部材１４内に多関節支持部材１３を備えた構成であるため、多関節支持部材１３を被覆部材１４の外周面上に配置する場合に比べて、ケーブル１１の使用時に発生する多関節支持部材１３の騒音を低減することができる。

（変更例）
なお、上記実施形態は次のように変更してもよい。
・図８に示すように、ケーブル１１において、カバー部材１５は省略してもよい。

・ケーブル１１において、被覆部材１４によって覆われる多関節支持部材１３の本数及び被覆線１２の本数は、それぞれ任意に変更してもよい。例えば、図９に示すように、ケーブル１１において、６本の被覆線１２のうちの３本を多関節支持部材１３に変更し、この３本の多関節支持部材１３と残りの３本の被覆線１２とがケーブル１１の周方向に交互に配置されるようにしてもよい。この場合、４本（全て）の多関節支持部材１３は、それらの屈曲方向が一致する向きになるように配置される。

・図１０に示すように、多関節支持部材１３は、各リンク部材２５の挿入凹部２８を形成する両側壁を円弧状に湾曲した形状にして、全体として丸みを帯びた形状にしてもよい。

・ケーブル１１において、多関節支持部材１３は、必ずしも被覆部材１４内の中心部に配置する必要はない。
・ケーブル１１において、多関節支持部材１３は、金属によって構成してもよい。

・伝送部材は、移動体２１への給電用の被覆線１２の他、例えば、移動体２１に信号伝送を行う光ファイバーケーブル、移動体２１に気体（例えば、空気など）や液体（例えば、水や油など）などを供給するホースなどであってもよい。

さらに、上記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
（イ）前記被覆部材は、複数の前記多関節支持部材を覆っていることを特徴とする請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載のケーブル。

（ロ）前記多関節支持部材は、合成樹脂によって構成されていることを特徴とする上記（イ）及び請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載のケーブル。

１１…ケーブル、１２…伝送部材の一例としての被覆線、１３…多関節支持部材、１４…被覆部材、１５…カバー部材、２５…リンク部材、Ｒ…設定屈曲半径。

Claims (2)

1. 可撓性を有する伝送部材と、
   複数のリンク部材が直列に配置された状態で隣同士が回動自在に連結されてなり、直列方向と交差する方向における一方向側への回動が設定屈曲半径まで許容されるとともに前記一方向側と反対側の他方向側への回動が規制された多関節支持部材と、
   前記多関節支持部材を前記伝送部材とともに覆う可撓性を有した被覆部材と、
   を備え、
   前記多関節支持部材は、可撓性を有するカバー部材で覆われていることを特徴とするケーブル。
2. 可撓性を有する伝送部材と、
   複数のリンク部材が直列に配置された状態で隣同士が回動自在に連結されてなり、直列方向と交差する方向における一方向側への回動が設定屈曲半径まで許容されるとともに前記一方向側と反対側の他方向側への回動が規制された多関節支持部材と、
   前記多関節支持部材を前記伝送部材とともに覆う可撓性を有した被覆部材と、
   を備え、
   前記多関節支持部材は、前記被覆部材内の中心部に配置され、
   前記伝送部材は、前記多関節支持部材と前記被覆部材との間に配置されていることを特徴とするケーブル。