JP7190866B2 - ケーブルグランド - Google Patents

Description

この発明は、防爆機器に取付けられるパッキン式のケーブルグランドに関する。

従来から、防爆機器として、防爆リミットスイッチが知られている（例えば特許文献１参照）。この防爆リミットスイッチには、コンジット部を介して、信号を外部に取出すためのケーブルが接続される。また、防爆リミットスイッチには、防爆リミットスイッチとケーブルとの間を密封するためのケーブルグランドが取付けられる。

汎用品として販売されている従来のケーブルグランドは、軸心にケーブルを挿通可能な孔を有し、一端に雄ネジが形成されている。なお、コンジット部には、雌ネジが形成されている。そして、ケーブルグランドは、一端の雄ネジがコンジット部の雌ネジに螺合されることで、防爆リミットスイッチに取付けられる。
また、ケーブルグランドは、パッキン、及びパッキンを圧縮するためのナットを有している。そして、ケーブルグランドは、孔にケーブルが挿入されている状態でナットが締め付けられることでパッキンが圧縮され、ケーブルとコンジット部との間を密封する。なお、パッキンの圧縮率（ナットによる締め付け量）は、防爆リミットスイッチに接続されるケーブルの径により異なる。

特開平１１－２５０７６８号公報

上記のように、従来のケーブルグランドは、パッキンの圧縮率がケーブルの径により異なる。そのため、作業者は、防爆リミットスイッチに接続されるケーブルの径に応じてパッキンの圧縮率の設定を行う必要があり、煩雑である。また、作業者がパッキンの圧縮率の設定を間違える場合があり、圧縮率が低いとシール性が不十分となる場合があり、また、圧縮率が高いとケーブルが断線する場合がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、パッキンの圧縮率の設定が不要であるケーブルグランドを提供することを目的としている。

この発明に係るケーブルグランドは、軸心に設けられ、ケーブルが挿通される第１孔を有し、防爆機器が有するコンジット部に挿入されるパッキンと、軸心に設けられ、ケーブルが挿通される第２孔、防爆機器に取付けるためのフランジ部、当該フランジ部の一端に設けられ、防爆機器が有するコンジット部に挿入される凸部、及び、当該フランジ部の他端に設けられ、第２孔に挿通されたケーブルを保持するケーブル保持部を有するコネクタとを備え、第１孔の径及び凸部の長さは、ケーブルの径に応じ、パッキンが防爆機器が有するコンジット部に挿入されてコネクタが当該防爆機器に取付けられた際に当該凸部による当該パッキンの圧縮率が規定値となるように設計され、パッキンは、デュロメータタイプＡでの硬さが５０～５５であり、引張強さが８．８ＭＰａ以上であり、伸びが４５０～６００％であり、引裂強さが２７ｋＮ／ｍ以上であるシリコンゴムから成ることを特徴とする。

この発明によれば、上記のように構成したので、パッキンの圧縮率の設定が不要である。

実施の形態１に係るケーブルグランドの構成例を示す分解上面図である。 実施の形態１に係るケーブルグランドの構成例を示す分解斜視図である。 実施の形態１に係るケーブルグランドが防爆リミットスイッチに取付けられた状態の一例を示す一部断面図示した側面図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１，２は実施の形態１に係るケーブルグランド１の構成例を示す図である。図１では、軸心より片側を断面図示している。また図２では、ケーブルグランド１に加え、防爆機器である防爆リミットスイッチ２の一部を図示している。以下では、防爆機器として防爆リミットスイッチ２を用いた場合を示すが、その他の防爆機器に対しても同様にケーブルグランド１を取付け可能である。
ケーブルグランド１は、防爆リミットスイッチ２にケーブル３を接続する際に用いられ、防爆リミットスイッチ２とケーブル３との間を密封するための部材である。

なお図２に示すように、防爆リミットスイッチ２には、ケーブルグランド１が取付けられる面に、穴であるコンジット部２１が設けられている。コンジット部２１には、ケーブル３が挿通される孔２２が設けられている（図３参照）。また、防爆リミットスイッチ２には、ケーブルグランド１が取付けられる面におけるコンジット部２１の周囲に、ケーブルグランド１を防爆リミットスイッチ２に取付けるためのネジ穴２３が複数（図では２つ）設けられている。なお、コンジット部２１の内周面には、従来構成のような雌ネジは形成されていない。

ケーブルグランド１は、図１，２に示すように、ワッシャ１１、パッキン１２、コネクタ１３、Ｏリング（第１Ｏリング）１４、Ｏリング（第２Ｏリング）１５、Ｏリング（第３Ｏリング）１６及びガード１７を備えている。なお図１では、ワッシャ１１を図示していない。

ワッシャ１１は、ケーブル３が挿通される。ワッシャ１１は、外径が、コンジット部２１に挿入可能な径に構成されている。このワッシャ１１は、コンジット部２１に挿入されて一端がコンジット部２１の底面に当接する。

パッキン１２は、孔（第１孔）１２１を有する円筒状の弾性部材である。孔１２１は、パッキン１２の軸心に設けられ、ケーブル３が挿通される。パッキン１２は、外径が、コンジット部２１に挿入可能な径に構成されている。このパッキン１２は、コンジット部２１に挿入されて一端がワッシャ１１の他端に当接し、孔１２１にケーブル３が挿入された状態でコネクタ１３が有する凸部１３３により圧縮されることでコンジット部２１とケーブル３との間を密封する。

なお、図１に示すように、孔１２１にケーブル３が挿入される前の状態では、パッキン１２には、孔１２１の一端を覆う薄肉部１２２が設けられている。この薄肉部１２２は、孔１２１にケーブル３が挿入される際に、作業者により破られる。

パッキン１２は、ケーブルグランド１の使用環境に応じて、例えばＣＲ（クロロプレンゴム）又はシリコンゴムから構成される。ＣＲは、圧縮の永久変形性に優れ、－２０℃～＋６０℃程度の温度領域で使用されるケーブルグランド１に適用可能である。また、シリコンゴムは、ＣＲに対してより広範囲の温度領域に適用可能であり、－４０℃～＋１００℃程度の温度領域で使用されるケーブルグランド１に適用可能である。

また、シリコンゴムとしては、強度及び引留め力の観点から、高強度シリコンゴムを用いることが望ましい。高強度シリコンゴムは、デュロメータタイプＡでの硬さが５０～５５であり、引張強さが８．８ＭＰａ以上であり、伸びが４５０～６００％であり、引裂強さが２７ｋＮ／ｍ以上であるシリコンゴムである。

また、通常のシリコンゴムには、低分子シロキサンが含まれている。低分子シロキサンは、シリコンゴムに熱が加えられることで揮発する。そのため、高温環境下で使用されるケーブルグランド１に通常のシリコンゴムを使用した場合、このシリコンゴムから低分子シロキサンが揮発し、これが防爆リミットスイッチ２の接点に付着して不導通を起こす可能性がある。そこで、パッキン１２をシリコンゴムから構成する場合には、シリコンゴムの成型後にシリコンゴムに対して高温で熱処理を行って、低分子シロキサンが揮発されて除去されたシリコンゴムを用いることが望ましい。

コネクタ１３は、孔（第２孔）１３１、フランジ部１３２、凸部１３３及びケーブル保持部１３４を有している。

孔１３１は、コネクタ１３の軸心に設けられ、ケーブル３が挿通される。なお、孔１３１の先端側（パッキン１２側とは反対側）は、金属製の保護管（不図示）の一端を挿入可能な径に構成されている。保護管は、ケーブル３を収納し、当該ケーブル３を外部から保護するための部材である。この保護管には、一端の外周面に、雄ネジが形成されている。
また、孔１３１には、先端側に、雌ネジ１３１１が形成されている。この雌ネジ１３１１には保護管に形成された雄ネジが螺合され、コネクタ１３に当該保護管が取付けられる。

フランジ部１３２は、コネクタ１３を防爆リミットスイッチ２に取付けるための部位である。フランジ部１３２は、両端（防爆リミットスイッチ２に設けられたネジ穴２３に対向する位置）に、取付け穴１３２１が設けられている。また、フランジ部１３２には、一端における凸部１３３の周囲に、円状の溝部（第１溝部）１３２２が設けられている。このフランジ部１３２は、取付け穴１３２１を介してネジ穴２３にボルト１８（図ではバネ座金付き六角穴付きボルト）が締め付けられることで、コネクタ１３を防爆リミットスイッチ２に固定する。

凸部１３３は、フランジ部１３２の一端に設けられた円筒状の部位であり、パッキン１２を圧縮するための部位である。凸部１３３は、外径が、コンジット部２１に挿入可能な径に構成されている。この凸部１３３は、コンジット部２１に挿入されて一端がパッキン１２の他端に当接し、コネクタ１３が防爆リミットスイッチ２に固定されることでパッキン１２を圧縮する。

ケーブル保持部１３４は、フランジ部１３２の他端に設けられた円筒状の部位であり、孔１３１に挿通されたケーブル３を保持するための部位である。

ケーブル保持部１３４は、中央に、開口部１３４１及びクランプ部１３４２が設けられている。開口部１３４１は、孔１３１を露出させ、孔１３１を挟んだ２つの面を有する溝である。開口部１３４１には、上記２つの面にそれぞれネジ穴１３４１１が設けられている。クランプ部１３４２は、中央（露出した孔１３１と対向する位置）が円弧状に湾曲した板部材である。クランプ部１３４２には、両端（ネジ穴１３４１１に対向する位置）に取付け穴１３４２１が設けられている。このクランプ部１３４２は、孔１３１にケーブル３が挿入された状態で、取付け穴１３４２１を介してネジ穴１３４１１にネジ１３４３（図ではバネ座金付きなべ小ネジ）が締め付けられることで開口部１３４１に取付けられ、当該ケーブル３を保持する。

また、ケーブル保持部１３４には、開口部１３４１の一端の外周面に、溝部（第２溝部）１３４４が設けられている。
また、ケーブル保持部１３４には、開口部１３４１の他端の外周面に、溝部（第３溝部）１３４５が設けられている。
また、ケーブル保持部１３４には、先端側（フランジ部１３２側とは反対側）の外周面に、雄ネジ１３４６が形成されている。

なお、雌ネジ１３１１、溝部１３４４及び溝部１３４５は、ケーブルグランド１に必須の構成ではなく、ケーブルグランド１から取除いてもよい。

また、パッキン１２が有する孔１２１の径及び凸部１３３の長さは、防爆リミットスイッチ２に用いられるケーブル３の径に応じ、パッキン１２がコンジット部２１に挿入されてコネクタ１３が防爆リミットスイッチ２に取付けられた際に当該凸部１３３により当該パッキン１２の圧縮率が規定値となるように設計されている。

コネクタ１３は、例えば真鍮の挽物加工又はアルミダイカスト（ＡＤＣ）の鋳物加工から構成される。コネクタ１３が真鍮から構成される場合には、耐食性を向上させ屋外使用を可能とするため、表面にニッケルメッキが施される。また、コネクタ１３がアルミダイカストから構成される場合には、耐食性を向上させ屋外使用を可能とするため、表面にプライマー処理及びアクリル焼き付け塗装が施される。
なお、従来のケーブルグランドは、作業者がナットをスパナで締め付ける必要があり、また、ネジ切り箇所が複数あるため、真鍮の挽物加工及びニッケルメッキで構成されることが一般的である。それに対し、実施の形態１におけるコネクタ１３は、スパナを用いた締め付けは不要であり、また、ネジ切り箇所も少ないため、より安価で量産化可能なアルミダイカストの鋳物加工並びにプライマー処理及びアクリル焼き付け塗装も実施可能である。

Ｏリング１４は、溝部１３２２に取付けられ、防爆リミットスイッチ２とフランジ部１３２との間を密封する。

Ｏリング１５は、溝部１３４４に取付けられ、ケーブル保持部１３４における開口部１３４１の一端側とガード１７との間を密封する。

Ｏリング１６は、溝部１３４５に取付けられ、ケーブル保持部１３４における開口部１３４１の他端側とガード１７との間を密封する。

Ｏリング１４、Ｏリング１５及びＯリング１６は、パッキン１２と同様に、例えばＣＲ又はシリコンゴムから構成される。また、シリコンゴムとしては、強度及び引留め力の観点から、高強度シリコンゴムを用いることが望ましい。
また、Ｏリング１４、Ｏリング１５及びＯリング１６についても、パッキン１２と同様に、シリコンゴムから構成する場合には、低分子シロキサンが除去されたものを使用することが望ましい。

また、Ｏリング１４、Ｏリング１５及びＯリング１６は、ケーブルグランド１に必須の構成ではなく、ケーブルグランド１から取除いてもよい。

ガード１７は、ケーブル保持部１３４を覆う円筒状の部材である。ガード１７は、先端側の内周面に、ケーブル保持部１３４の雄ネジ１３４６に螺合可能な雌ネジ１７１が形成されている。このガード１７は、雌ネジ１７１がコネクタ１３の雄ネジ１３４６に螺合されることで、ケーブル保持部１３４を覆う。

次に、図１，２に示すケーブルグランド１の防爆リミットスイッチ２への取付けの一例について、図３を参照しながら説明する。以下では、ケーブル３の配線が、防爆リミットスイッチ２及びケーブルグランド１の設置後に実施される場合について示す。また、保護管については説明を省略する。

まず、作業者は、防爆リミットスイッチ２及びケーブルグランド１の設置を行う。
この際、まず、作業者は、防爆リミットスイッチ２を所定箇所に設置し、ワッシャ１１及びパッキン１２をこの防爆リミットスイッチ２のコンジット部２１に挿入する。
次いで、作業者は、コネクタ１３の凸部１３３をコンジット部２１に挿入し、フランジ部１３２を介してボルト１８を締め付けることでコネクタ１３を防爆リミットスイッチ２に取付ける。
また、作業者は、Ｏリング１５及びＯリング１６をコネクタ１３に取付け、ガード１７をコネクタ１３に取付ける。

なおこの状態では、パッキン１２の孔１２１は一端が薄肉部１２２で覆われているため、防爆リミットスイッチ２に対するシール性は保たれている。よって、ケーブルグランド１の防爆リミットスイッチ２への取付けからケーブル３の配線までに期間がある場合でも、防爆リミットスイッチ２内に水等が溜まることを防止可能となる。

次に、作業者は、ケーブル３の配線を行う。
この際、まず、作業者は、ガード１７をコネクタ１３から取外し、また、コネクタ１３を防爆リミットスイッチ２から取外す。
次いで、作業者は、パッキン１２の薄肉部１２２を破る。
次いで、作業者は、ケーブル３を、ガード１７、コネクタ１３、パッキン１２及びワッシャ１１に挿通する。その後、作業者は、ケーブル３を防爆リミットスイッチ２に結線する。
次いで、作業者は、ワッシャ１１及びパッキン１２を防爆リミットスイッチ２のコンジット部２１に挿入する。
次いで、作業者は、コネクタ１３の凸部１３３をコンジット部２１に挿入し、フランジ部１３２を介してボルト１８を締め付けることでコネクタ１３を防爆リミットスイッチ２に取付ける。この際、パッキン１２は、規定の圧縮率まで圧縮され、コンジット部２１とケーブル３との間を密封する。
次いで、クランプ部１３４２を開口部１３４１に取付ける。これにより、コネクタ１３はケーブル３を保持する。
次いで、作業者は、ガード１７をコネクタ１３に取付ける。

このように、実施の形態１に係るケーブルグランド１では、防爆リミットスイッチ２に接続されるケーブル３の径に応じて、それ専用のパッキン１２及びコネクタ１３を用意している。そのため、実施の形態１に係るケーブルグランド１では、パッキン１２の圧縮率の設定が不要となり、また、設定間違いを防止可能となる。すなわち、実施の形態１に係るケーブルグランド１では、コネクタ１３が防爆リミットスイッチ２にメタルタッチまでボルト１８で締め付けられることで、パッキン１２が一定の圧縮率まで圧縮される。そのため、パッキン１２によるシール性が不十分になることはなく、また、パッキン１２によりケーブル３が断線することもなくなり、パッキン１２のシール性及び引留め強度を共に確保できる。

また、従来のケーブルグランドでは、長時間、高温環境下で使用した場合に、パッキンの永久変形が生じてシール性が低下する。そこで、実施の形態１に係るケーブルグランド１では、コネクタ１３にＯリング１４を取付け、２重のシール構造としている。

また、日本国内では、ケーブルグランド１からケーブル３をそのまま引き回すことはできず、ケーブルグランド１に保護管が接続され、その保護管内にケーブル３が収納される。
一方、実施の形態１におけるＯリング１５及びＯリング１６が無いと、コネクタ１３とガード１７との間のシール性が確保できず、保護管内に水等が溜まってしまう可能性がある。そこで、実施の形態１に係るケーブルグランド１では、コネクタ１３とガード１７との間にＯリング１５及びＯリング１６を取付け、コネクタ１３とガード１７との間のシール性を確保している。

以上のように、この実施の形態１によれば、ケーブルグランド１は、軸心に設けられ、ケーブル３が挿通される孔１２１を有し、コンジット部２１に挿入されるパッキン１２と、軸心に設けられ、ケーブル３が挿通される孔１３１、防爆リミットスイッチ２に取付けるためのフランジ部１３２、当該フランジ部１３２の一端に設けられ、コンジット部２１に挿入される凸部１３３、及び、当該フランジ部１３２の他端に設けられ、孔１３１に挿通されたケーブル３を保持するケーブル保持部１３４を有するコネクタ１３とを備え、孔１２１の径及び凸部１３３の長さは、ケーブル３の径に応じ、パッキン１２がコンジット部２１に挿入されてコネクタ１３が防爆リミットスイッチ２に取付けられた際に当該凸部１３３により当該パッキン１２の圧縮率が規定値となるように設計された。これにより、実施の形態１に係るケーブルグランド１は、パッキン１２の圧縮率の設定が不要である。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、若しくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１ ケーブルグランド
２ 防爆リミットスイッチ
３ ケーブル
１１ ワッシャ
１２ パッキン
１３ コネクタ
１４ Ｏリング（第１Ｏリング）
１５ Ｏリング（第２Ｏリング）
１６ Ｏリング（第３Ｏリング）
１７ ガード
１８ ボルト
２１ コンジット部
２２ 孔
２３ ネジ穴
１２１ 孔
１２２ 薄肉部
１３１ 孔
１３２ フランジ部
１３３ 凸部
１３４ ケーブル保持部
１７１ 雌ネジ
１３１１ 雌ネジ
１３２１ 取付け穴
１３２２ 溝部（第１溝部）
１３４１ 開口部
１３４２ クランプ部
１３４３ ネジ
１３４４ 溝部（第２溝部）
１３４５ 溝部（第３溝部）
１３４６ 雄ネジ
１３４１１ ネジ穴
１３４２１ 取付け穴

Claims (4)

1. 軸心に設けられ、ケーブルが挿通される第１孔を有し、防爆機器が有するコンジット部に挿入されるパッキンと、
   軸心に設けられ、ケーブルが挿通される第２孔、防爆機器に取付けるためのフランジ部、当該フランジ部の一端に設けられ、防爆機器が有するコンジット部に挿入される凸部、及び、当該フランジ部の他端に設けられ、前記第２孔に挿通されたケーブルを保持するケーブル保持部を有するコネクタとを備え、
   前記第１孔の径及び前記凸部の長さは、ケーブルの径に応じ、前記パッキンが防爆機器が有するコンジット部に挿入されて前記コネクタが当該防爆機器に取付けられた際に当該凸部による当該パッキンの圧縮率が規定値となるように設計され、
   前記パッキンは、デュロメータタイプＡでの硬さが５０～５５であり、引張強さが８．８ＭＰａ以上であり、伸びが４５０～６００％であり、引裂強さが２７ｋＮ／ｍ以上であるシリコンゴムから成る
   ことを特徴とするケーブルグランド。
2. 防爆機器と前記フランジ部との間を密封する第１Ｏリングを備えた
   ことを特徴とする請求項１記載のケーブルグランド。
3. 前記ケーブル保持部は、
   前記第２孔を露出させた開口部と、
   前記開口部に取付けられることで前記第２孔に挿通されたケーブルを保持するクランプ部とを有し、
   前記ケーブル保持部を覆うガードと、
   前記ケーブル保持部における前記開口部の一端側と前記ガードとの間を密封する第２Ｏリングと、
   前記ケーブル保持部における前記開口部の他端側と前記ガードとの間を密封する第３Ｏリングとを備えた
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のケーブルグランド。
4. 前記パッキンは、前記第１孔の一端を覆う薄肉部を有する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちの何れか１項記載のケーブルグランド。

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