JP7136712B2 - 断線予知機能付きケーブルおよび断線予知システム - Google Patents

Description

本開示は、断線予知機能付きケーブルおよび断線予知システムに関するものである。

複数の芯線とともに芯線よりも早期に断線し得る程度の耐屈曲性しか有しない断線予知ケーブルを撚り合わせて撚線とする断線予知機能付きケーブルが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００６－３１８６９８号公報

複数の芯線の断線を予知するために芯線とともに撚り合わせられる断線予知ケーブルは、いずれの芯線よりも大きな引張力を作用させるために芯線よりも径方向外方に維持されることが好ましい。しかしながら、断線予知機能付きケーブルを可動ケーブルとして使用すると、繰り返し曲げあるいは捻じりを受ける間に、断線予知ケーブルが複数の芯線の隙間に入り込んで、いくつかの芯線よりも径方向内方位置に移動してしまうことが考えられる。

本開示の一態様は、複数の芯線を一方向に撚り合わせた集合撚の外周に、該集合撚の撚り方向とは逆方向の螺旋状に断線予知線を巻き付けた断線予知機能付きケーブルである。

本開示の一実施形態に係る断線予知システムを示す全体図である。 本開示の一実施形態に係る断線予知機能付きケーブルを示す側面図である。 図２の断線予知機能付きケーブルの構造を示す断面図である。

本開示の一実施形態に係る断線予知機能付きケーブル１および断線予知システム１００について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る断線予知システム１００は、図１に示されるように、断線予知機能付きケーブル１と、断線予知機能付きケーブル１に接続されたシステム本体１１０とを備えている。

本実施形態に係る断線予知機能付きケーブル１は、図２および図３に示されるように、集合撚２の外周に２本の断線予知線３を巻き付け、さらにその外周を電気絶縁性の外被であるシース４により被覆することにより構成されている。

集合撚２は、複数の芯線２１を一方向に螺旋状に撚って構成されている。各芯線２１は、１本または複数の素線により構成された導体２２を樹脂等の絶縁体２３によって被覆することにより構成されている。
断線予知線３は、芯線３１が集合撚２の各芯線２１と共通の材料により構成され、集合撚２の外周に集合撚２の撚り方向とは逆方向の螺旋状に巻き付けられている。

システム本体１１０は、断線予知線３の断線を検出する断線検出部１１１と、断線検出部１１１により断線予知線３の断線が検出された場合に、その旨を報知する報知部１１２とを備えている。
断線予知機能付きケーブル１に備えられた２本の断線予知線３は、一端において相互に接続されている。断線検出部１１１は、２本の断線予知線３の他端の間に直列に接続される電源１１３およびリレー１１４を備えている。２本の断線予知線３が断線していない状態では、リレー１１４の接点が閉塞される一方、いずれかの断線予知線３が断線したときには、リレー１１４の接点が開放される。

報知部１１２は、例えば、表示装置を備え、リレー１１４の接点に接続され、リレー１１４の接点が開放された場合に、断線予知線３が断線した旨を表示装置に表示する。表示装置に代えて、音声によって断線を報知するスピーカーあるいはブザー、光の点灯状態によって断線を報知するライト、あるいは振動によって断線を報知するバイブレータ等の任意の報知部１１２を採用してもよい。

このように構成された本実施形態に係る断線予知機能付きケーブル１および断線予知システム１００によれば、断線予知機能付きケーブル１がロボット等の機構部に装着され、ロボット等が動作させられると、断線予知機能付きケーブル１に曲げあるいは捻じれが作用する。この場合には、断線予知機能付きケーブル１を構成している各芯線２１および断線予知線３に張力が作用する。

断線予知線３は複数の芯線２１である集合撚２の最外周に巻き付けられているので、断線予知機能付きケーブル１に曲げあるいは捻じれが発生する際には、断線予知線３に他の芯線２１より大きな張力が作用する。芯線２１および断線予知線３は共通の材料である電線により構成されているので、大きな張力が作用する断線予知線３が芯線２１よりも早く劣化し断線する。

断線予知線３が断線すると、リレー１１４の出力が変化するので、断線検出部１１１により断線予知線３の断線が検出され、報知部１１２により、その旨が報知される。
すなわち、集合撚２の芯線２１の断線よりも前に断線予知線３が断線することにより、集合撚２の芯線２１の断線を予知することができる。

この場合において、本実施形態に係る断線予知機能付きケーブル１および断線予知システム１００によれば、断線予知線３が集合撚２の撚り方向とは逆方向に螺旋状に巻き付けられている。これにより、断線予知機能付きケーブル１の曲げ等によってシース４内において、断線予知線３が変位しても、芯線２１の隙間に入り込むことがなく、断線予知線３を集合撚２の最外周に維持することができるという利点がある。

すなわち、断線予知線３に他の芯線２１よりも大きな張力が作用する状態に維持することができ、芯線２１と共通の材料、つまり、同じ電線を用いても、芯線２１の断線前に断線予知線３を断線させることができる。これにより、芯線２１と別の電線からなる断線予知線３を用意する必要がなく、断線予知機能付きケーブル１のコストを低減することができる。

また、例えば、集合撚２と断線予知線３との間にシースを介在させることにより、断線予知線３と集合撚２の撚り方向を同一にしても、断線予知線３の芯線２１の隙間への入り込みを阻止することはできる。これに対して、本実施形態によれば、集合撚２と断線予知線３との撚り方向を逆方向に設定するだけで、間にシースを介在させなくても、断線予知線３の芯線２１の隙間への入り込みを防止することができる。これにより、シースを介在させる場合よりも、断線予知機能付きケーブル１のコストを低減し、かつ、外径を細くすることができる。

なお、本実施形態においては、断線予知線３を集合撚２の外周に直接巻き付けているが、断線予知芯線３と集合撚２との間に電磁シールドなどの介在があってもよい。例えば電磁シールドは薄く軟らかい素材のため、集合撚２と断線予知線３との撚り方向が同一の場合、断線予知線３が芯線２１の隙間へ入り込んでしまう。しかし、撚り方向を逆にするだけで、断線予知線３の芯線２１の隙間への入り込みを防止することができる。これにより、シースを介在させる場合よりも低コストで、かつ、外径を細くすることができる。

また、本実施形態においては、２本の断線予知線３の先端を接合して基端に電源１１３およびリレー１１４を直列に接続することにより、断線予知回路を構成した。これに代えて、断線予知線３は１本のみにしてもよいし、３本以上備えられていてもよい。断線予知線３が１本の場合は、集合撚２のいずれかの芯線２１や同時に併用する別のケーブルと接合するなどして断線予知回路を構成することができる。

また、２本以上の断線予知線３を備え、断線予知回路を２以上並列に構成してもよい。これにより、断線をより精度よく予知することができるという利点がある。
また、複数本の断線予知線３を用いる場合に、断線予知線毎に異なるピッチで螺旋状に巻き付けることにしてもよい。ピッチを異ならせることにより、各断線予知線３に作用する張力を変え、断線し易さを変化させることができる。

ピッチの異なる複数の断線予知線３を備えることにより、断線を予知する感度の異なる断線予知線３によって、断線予知を段階的に行うことができる。すなわち、断線予知線３が１本断線した場合を第１段階、断線予知線３が２本断線した場合を第２段階とし、集合撚２の芯線２１が断線する可能性が段階を追うごとに高くすることができる。

このようにすることで、第１段階の断線が報知された場合には、ロボット等の動作を遅くしたり動作範囲を変更したり、断線予知機能付きケーブル１の交換の準備を行ったりすることができる。

また、芯線２１の数は任意でよい。
また、断線予知線３として、芯線２１を構成する導体２２および絶縁体２３からなる電線と同じ電線を使用することとしたが、これに代えて、導体２２のみが同じで外被である絶縁体２３のない裸線を用いてもよい。この場合においても、芯線２１と断線予知線３とで、導体２２については共通の材料により構成することができ、コストを低減することができる。

また、断線予知線３を芯線２１と共通の電線により構成した場合について説明したが、異なる種類の電線を用いてもよい。異なる電線を使用することにより、コスト低減効果は低下するが、簡易な構成で断線予知線３を最外周に維持できるという効果を奏することができる。

１ 断線予知機能付きケーブル
２ 集合撚
３ 断線予知線
２１ 芯線
１００ 断線予知システム
１１１ 断線検出部
１１２ 報知部

Claims (7)

1. 複数の芯線を一方向に撚り合わせた集合撚の外周に、該集合撚の撚り方向とは逆方向の螺旋状に断線予知線を巻き付けた断線予知機能付きケーブル。
2. 前記断線予知線が、前記集合撚の外周に直接巻き付けられている請求項１に記載の断線予知機能付きケーブル。
3. 前記断線予知線と前記集合撚との間に電磁シールドが介在されている請求項１に記載の断線予知機能付きケーブル。
4. 前記断線予知線の導体が、前記芯線の導体と共通の材料により構成されている請求項１から請求項３のいずれかに記載の断線予知機能付きケーブル。
5. 前記断線予知線を複数備える請求項１から請求項４のいずれかに記載の断線予知機能付きケーブル。
6. 複数の前記断線予知線が、ピッチの異なる螺旋状に巻き付けられている請求項５に記載の断線予知機能付きケーブル。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の断線予知機能付きケーブルと、
   前記断線予知線の断線を検出する断線検出部と、
   該断線検出部により断線が検出された旨を報知する報知部とを備える断線予知システム。

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