JPH0298009A - 耐屈曲、耐振動可撓導体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電流容量が大きくかつ耐屈曲性、耐振動性に
優れる可撓導体に関する。

［従来の技術と解決しようとする課題］例えば、工業用
ロボットを利用したスポット溶接機の電力供給用リード
線は、溶接の度に極めて大きい電流が流され、併せて衝
撃的（電気力学的）振動が生ずる。またロボットが作動
する毎にリード線は振り廻され、繰返し屈曲される。し
たがってこのように使用されるリード線は可撓導体であ
る。

この可撓導体は、通常、軟銅線よりなる素線を集合撚り
し、この集合撚線を同心撚りして複合撚線（子撚）とし
、この複合撚線をさらに同心撚りして複複合撚線とした
ものからなり、例えば第４図のごとき断面構造をなして
いる。

上記可撓導体の使用状況を観察すると、繰返し屈曲や衝
撃を受けている間に複複合撚線の素線は互いに接する部
分で擦られて摩耗断線が生じる。一部の素線が断線する
と、導体の抵抗が大きくなり、その部分が過熱して更に
断線し易くなって悪循環を繰返し、断線が進行して行く
。

この断線は、複複合撚りされた最外層の子撚（２ｃ　’
　）とその下層の子撚（２ｂ’）とが接する部分で最も
顕著に現われ、特に最外層の子撚（２ｃ’）よりもその
下層の子撚（２ｂ’）における素線断線が顕著である。

各子撚（２ａ’）（２ｂ’）（２ｃ’）の素線に純軟銅
線を用いた第４図の複複合撚線の耐用テストによると、
最外層の子撚（２ｃ’）と接する下層の子撚（２ｂ”）
の中でも外層部分の集合撚線（ｌｄ’）の素線の断線が
特に顕著であった。

したがって、この種の可撓導体としては、その使用上、
加熱下での耐屈曲性および耐振動性を向上させて前記の
素線断線を防止することが望まれる。

そのため、上記の観察結果等から、最外層の子撚とその
下層の子撚の撚方向を同一にして互いに接する素線がク
ロスし７ないようにしたものが提案（実願昭６３−８７
９０６号）されたが、この場合素線がクロスする従来品
に比して断線が生じ難くなるものの、充分に満足できる
効果は得られないものであった。

そこで本発明者等は、上記の摩耗断線の防止について、
さらに種々の研究、検討を重ねている過程において、同
一金属線同士、特に純軟銅線同士が接している場合より
も、異種金属線同士が接してい場合のほうが、摩擦係数
が小さくて素線の擦れ等による摩耗断線が著しく少なく
なることを知見するに至った。

これに基づいて、純銅素線を用いた子撚と、別記銅合金
の素線を用いた子撚とを接触させるようにして、屈曲、
振動を与えて摩耗テストを行なったところ、耐摩耗性が
大きく向上することが判った。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記知見に基いてなしたものであって、複複
合撚線における最も断線が生じ易い第１層の子撚、つま
り最外層の子撚と接する下層の子撚の素線に、導電性が
良くてしかも耐熱性および耐屈曲性等の機械的特性に優
れる下記銅合金の軟化線を用いることとし、これにより
導電性を損うことなく耐屈曲、耐振動性を向上させ、素
線の摩耗断線防止にきわめて効果のある可撓導体を提供
するものである。

すなわち、本発明の第１は、特に集合撚線を同心撚りし
た複合撚線を子撚とし、この子撚を更に同心撚りして複
複合撚線とした可撓導体において、その最外層を構成す
る子撚の素線を純軟銅線とし、最外層の子撚と接する下
層の子撚の素線に、Ｆｅ５ＭｇおよびＰを含有し、その
含有量が Ｆｅ　　：　　０．０２〜３重量％ Ｍｇ　：　　０．０２〜３重量％ Ｐ：Ｆｅ含量に対して２５〜８０重量％でありかつＭｇ
含量に対して７０〜９０重量％で、残部が銅からなる銅
合金の軟化線を用いて構成したものである。

また本発明の第２は、最外層の子撚と接する下層の子撚
の中でも外層部分の集合撚線の素線断線が顕著であるこ
と、また前記銅合金のコスト等を考慮してなしたもので
あって、前記同様の複複合撚線による可撓導体において
、その最外層を構成する子撚の素線を純軟銅線とし、最
外層の子撚と接する下層の子撚の外層部分の集合撚線の
素線を上記した銅合金の軟化線とし、他の集合撚線の素
線を純軟銅線としたことを特徴とするものである。

上記の発明で用いる銅合金において、Ｆｅ含量を０．０
２〜３重量％としたのは、０．０２重量％未満では繰返
し曲げ強度、引張り強度および耐熱性等の効果が少なく
なり、他方３重量％を越えると導電性（熱伝導性）の低
下が大きくなるからである。またＭｇ含量を０５０２〜
３重量％としたのは、０．０２重量％未満ではやはり繰
返し曲げ強度、引張り強度および耐熱性等の効果が少な
くなり、他方３重量％を越えると導電率が低下し、鋳造
性も低下するからである。Ｐの含有量は、存在するＦｅ
含量に対して２５〜８０重量％添加することが微細な金
属間化合物の形成に効果的であり、またＭｇ含量に対し
ては７０〜９０重量％が同じく効果的である。Ｆｅおよ
びＭｇに対して前記上限量を越えてのＰの添加は未反応
部分のＰが残って導電性をかえって失う。

前記の銅合金は、本出願人等が提案しているる特願昭５
８−’、１９８３５７号に開示されたものであって、同
号明細書に記載されているように導電性および熱伝導性
が良くて、しかも耐熱性および繰返し屈曲や引張り強度
等の機械的特性に優れている。

［作　用コ 上記の本発明の第１の可撓導体によれば、複複合撚線の
最外層の子撚の素線を純軟銅線とし、これと接する下層
の子撚の素線を上述した銅合金としたことにより、素線
の摩耗断線が顕著な最外層の子撚とその下層の子撚との
接触部分においては異種金属線同士の接触となり、その
ため同一の金属線同士の場合よりも摩擦係数が小さくな
って、耐摩耗性が大幅に向上し、摩耗断線がきわめて生
じ難いものである。しかしてこれが、断線の生じ易い下
層（第１層）の子撚の素線に、導電性が良くてかつ耐熱
性および繰返し屈曲や引張り強度等の機械的特性に優れ
る銅合金の軟化線を用いたことと相俟って、素線の摩耗
断線防止の効果を高め、断線発生率を大幅に減少できる
。

また上記の第２の発明によるときは、最外層の子撚と接
する下層の子撚のうち、最も摩耗断線の生じ易い外層部
分の集合撚線の素線を前記銅合金の軟化線とし、他の集
合撚線の素線を純軟銅線としているので、この子撚と最
外層の子撚との接触部分が異種金属線同士の接触となり
、前記と同様にこの部分での摩擦断線が生じ難くなるこ
とに加え、前記外層部分の集合撚線と中心部の集合撚線
との接触部分でも異種金属線同士の接触となって、この
接触部分での摩耗および断線も生じ難くなる。しかも前
記外層部分以外の集合撚線の素線を純軟銅線としたこと
で、可撓導体全体としての可撓性も問題がない。

［実施例］ 次に本考案の１実施例を図面に基き説明する。

第１図は第１の本発明に係る複複合撚線よりなる可撓導
体の断面構造を示している。図において、（１）は直径
０．２６ｍｍの素線２６本を集合撚りした集合撚線、（
２）は前記集合撚線（１）７本を同心撚りした複合撚線
である。複複合撚りの可撓導体（３）は、１本の複合撚
線（２）を中心層の子撚（２ａ）とし、その外側の第１
層の子撚（２ｂ）として６本の複合撚線（２）を、さら
にその外側の第２層の子撚（２ｃ）として１２本の複合
撚線（２）をそれぞれ配して同心撚りしてなる。

前記第１層の子撚（２Ｃ）と最外層の子撚（２ｂ）とは
従来同様に互いに反対方向に同心撚りする場合のほか、
両層の子撚（２ｃ）　（２ｂ）を共に同じ方向に同心撚
りする場合がある。後者の場合、子撚（２ｃ）　（２ｂ
）の素線同士が撚り方向に沿って接触することとなり、
従来の素線が互いにクロスして接触する可撓導体のよう
に局部的に強く接触せずミそのため後述の異種金属線同
士の接触による摩耗断線防止の効果が一層大きくなる。

そして、前記構造の可撓導体において、最外層の子撚（
２ｃ）を構成する素線に純軟銅線を用い、この子撚（２
ｃ）と接する下層の子撚（２ｂ）を構成する素線に、Ｆ
　ｅ　ｓ　Ｍ　ｇおよびＰをそれぞれ上述した配合比率
で含有する銅合金、すなわち特願昭５８−１９８３５７
号の明細書に記載の軟化線を用いて構成している。その
ため、最外層とその下層の子撚（２ｃ）　（２ｂ）同士
の接触部分が異種金属線同士の接触となり、この部分の
摩擦係数が小さくて摩耗断線が生じ難いものとなってい
る。なお、図面においては、銅合金の軟化線を用いた部
分にのみハツチングを入れて示す。

中心層の子撚（２ａ）を構成する素線を、第１層の子撚
（２ｂ）と同様に前記銅合金とすることもできるが、耐
用試験の結果、中心層の子撚（２ａ）の素線に純軟銅線
を用いるほうが、中心層と第１層の子撚（２ａ）　（２
ｂ）の接触部分が異種金属線同士の接触となって、かえ
って素線の摩耗断線が少なくなり、かつ可撓性が低下す
ることもなく、また軟銅線に比して高価な銅合金の使用
量が少なくなるため、実施上より好適である。

第２図は本発明の第２の可撓導体の断面構造を示してお
り、上記と同様の複複合撚線による可撓導体において、
最外層の子撚（２ｃ）と接する下層（第１層）の複合撚
線（２）による子撚（２ｂ）のうち、摩耗断線の生じ易
い外層部分の集合撚線（ｌｄ）の素線を上記した銅合金
の軟化線とし、これ以外の集合撚線、図の場合中心部分
の集合撚線（ｌｅ）の素線を最外層の子撚（２ｃ）と同
様の純軟銅線としている。図面においては、銅合金の軟
化線を用いた集合撚線の部分にのみハツチングを入れて
示している。

この場合も、最外層の子撚（２ｃ）とその下層の子撚（
２ｂ）との接触部分においては異種金属線同士の接触と
なるために、この部分での摩耗断線が生じ難くなってお
り、また銅合金の使用量も少ない。

中心層の子撚（２ａ）については、上記と同様に前記銅
合金の軟化線とする場合と、純軟銅線にする場合とがあ
る。

上記の可撓導体（３）は、従来と同様に、例えば第３図
に示すように両端部に接続端子（４）が固着されるとと
もに、両端子間に絶縁外筒（５）が被せられて冷却水を
流通可能に水密に保持され、溶接ロボットの電力供給用
のリード線等に使用される。

（効果の確認の試験） 上記第１図に示す実施例の可撓導体、および第２図に示
す実施例の可撓導体と、第４図に示す可撓導体（素線全
でが純軟銅線よりなるもの）について、それぞれ最外層
（第２層）の子撚とその下層（第１層）の子撚との撚り
方向を交叉方向にして同心撚りしたもの（Ａ）と、同じ
方向にして同心撚りしたもの（Ｂ）とについて、それぞ
れ同じ条件で、溶接ロボットに試用し、スポット溶接の
耐用回数の比較を行ない、摩耗断線状況を観察したとこ
ろ、次のような結果となった。

試供品　　撚方向　スポット回数 第１図の実施例　Ａ　　　４０〜５０万回同　　　　８
　　６０万回以上 第２図の実施例　Ａ　　　３０〜４０万回同　　　　８
　　５０万回以上 第４図（従来品）Ａ　　約１０万回 同　（比較例）８　３０〜４０万回 前記表のように、従来品は約１０万スポツトで摩耗断線
が生じ、その断線率は接続端子に近い両端部分で２５％
〜３５％にもなったが、本発明の場合、いずれも従来品
に比して３〜６倍、あるいはそれ以上ものスポット回数
の使用に耐え、しかもその断線率は両端部分でも１０％
以下となり、特に最外層とその下層の子撚の撚り方向を
同方向にした場合、摩耗断線が一層生じ難くなつた。

［発明の効果］ 上記したように、本発明によれば、導電性を損うことな
く耐屈曲、耐振動特性を従来品に比して著しく向上でき
、溶接ロボットの電力供給用のリード線等に使用される
この種の可撓導体として、長期に渡って摩耗断線を防止
し得てその耐久性を非常に高めることができる。しかも
最外層と接する下層の子撚の素線にのみ銅合金を用いる
ため、比較的高価な銅合金の使用量も少なくて済む。殊
に最外層の子撚と接する下層の子撚のうち、最も摩耗断
線の生じ易い外層部分の集合撚線の素線を銅合金の軟化
線とし、他の集合撚線の素線を純軟銅線とした場合には
、前記銅合金の使用量がさらに少なく、コスト安価に製
造、提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の可撓導体の実施例を示す断面構造の略
示図、第２図は本発明の他の例を示す断面構造の略示図
、第３図は可撓導体を接続端子に接続した使用状態を示
す平面図、第４図は従来の可撓導体の断面構造の略示図
である。 （１）・・・集合撚線、（１ｄ）・・・外層部分の集合
撚線（１ｅ）・・・中心部分の集合撚線、（２）・・・
複合撚線、（２ａ）　（２ｂ）　（２ｅ）・・・各層の
子撚、（３）・・・可撓導体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、集合撚線を同心撚りした複合撚線を子撚とし、この
   子撚を更に同心撚りして複複合撚線とした可撓導体にお
   いて、最外層を構成する子撚の素線を純軟銅線とし、最
   外層の子撚と接する下層の子撚の素線を下記（ａ）の銅
   合金の軟化線としたことを特徴とする耐屈曲、耐振動可
   撓導体。 （ａ）Ｆｅ、Ｍｇ及びＰを含有し、その含有量がＦｅ：
   ０．０２〜３重量％ Ｍｇ：０．０２〜３重量％ Ｐ：Ｆｅ含量に対して２５〜８０重量％で あり、かつＭｇ含量に対して７０〜９０重量％ で、残部が銅からなる銅合金。 ２、集合撚線を同心撚りした複合撚線を子撚とし、この
   子撚を更に同心撚りして複複合撚線としたた可撓導体に
   おいて、最外層を構成する子撚の素線を純軟銅線とし、
   最外層の子撚と接する下層の子撚の外層部分の集合撚線
   の素線を下記（ａ）の銅合金の軟化線とし、他の集合撚
   線の素線を純軟銅線としたことを特徴とする耐屈曲、耐
   振動可撓導体。 （ａ）Ｆｅ、Ｍｇ及びＰを含有し、その含有量がＦｅ：
   ０．０２〜３重量％ Ｍｇ：０．０２〜３重量％ Ｐ：Ｆｅ含量に対して２５〜８０重量％で あり、かつＭｇ含量に対して７０〜９０重量％ で、残部が銅からなる銅合金。