JPH0298012A - 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、加熱下で繰返し屈曲さ
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’）　（２ｅ’）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
ロスしないようにしたものが提案（実願昭６３−８７９
０６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子撚、つまり最外層
の子撚と接する下層の子撚の素線に、優れた導電性と耐
熱性を有し、かつ繰返し曲げ強度や引張り強度等の機械
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
導体を得るものである。

本発明の第１は、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、下記銅合金（ａ）　（ｂ）　（ｃ）　（ｄ）のいず
れか一つの軟化線としたものである。

その銅合金の一ツ（ａ）は、Ｆｅを０．（１２〜１重量
％、ＰをＦｅに対して１５〜８０重量％、およびＰｂを
０．０５〜０，５重量％含有し、残部が銅から成る。

この銅合金において、主として銅合金の機械的強度の向
上のために添加されるＦｅの含有量を０．０２〜１重量
％としたのは、０．０２重量％未満では繰返し屈曲強度
、引張り強度および耐熱性を改善する効果が少なく、他
方１重量％を越えると銅合金の導電性の低下が大きくな
るからである。またＰの含有量はＦｅ含量の１５〜８０
ｆｆｉｆｆｉ％を含有させることがＦｅの添加による上
記特性を更に高め、またＦｅの添加により生じる導電性
の低下を抑制するのに効果的であり、前記範囲の下限量
未満ではＰの添加による効果が発揮されず、逆に前記上
限量を越えてのＰの添加は導電性をかえって失うことに
なる。またＰｂの含有量を０．０１〜０．５重量％とし
たのは、０．０１重量％未満では前記繰返し屈曲強度、
引張り強度および耐熱性を改善する効果が少なく、逆に
０．５重量％を越えると導電性の低下が大きくなるため
である。

このような銅合金は、本出願人等が提案している特願昭
５９−１８６１２６号に開示されたものであって、同号
明細書に記載のごとく良好な導電性を有するとともに、
繰返し屈曲強度、引張り強度、耐熱性等の性能に優れて
いる。

また、本発明において選択的に用いられる他の一つの銅
合金（ｂ）は、Ｆｅを０．０２〜１重量％、ＰをＦｅに
対して１５〜８０重量％、Ｓｂを０．０５〜０．５重量
％含有し、残部が銅から成るものである。

この銅合金において、Ｆｅの含有量を０．０２〜１重量
％とじ、さらにＰの含有量をＦｅ含有量に対して１５〜
８０重量％としたのは、上記銅合金（ａ）の場合と同様
の理由による。またＳｂの含有量を０．０５〜０．５重
量％としたのは、やはり　０．０１重量％未満では繰返
し屈曲強度、引張り強度、耐熱性を改善する効果が少な
くなり、逆に０．５重量％を越えると導電性の低下が大
きくなるためである。

この銅合金は、本出願人等の提案に係る特願昭５９−１
８６１２７号に開示されたものであって、同号明細書に
記載のごとく良好な導電性を有するとともに、繰返し屈
曲強度、引張り強度、耐熱性等の性能に優れている。

また、本発明において選択的に用いられるさらに他の一
つの銅合金（ｃ）は、Ｆｅを０．０２〜１重量％、Ｐを
Ｆｅに対して１５〜８０重量％含有し、更にＩｎを含有
するとともに、Ｓｎ、ＰｂおよびＳｂのうち少なくとも
１種以上の物質を含有し、そのＩｎを含む合計含有量が
０．０１〜０．５重量％とされるとともに、Ｉｎと一種
以上含有される他の物質各々の含有量が０．００ｆｔ重
量％以上とされ、残部が銅から成るものである。

この銅合金において、Ｆｅの含有量を０．０２〜１重二
％とじ、さらにＰの含有量をＦｅ含有量に対して１５〜
８０重量％としたのは、上記銅合金（ａ）の場合と同様
の理由による。そして、上記のＦｅ含有によるくりのか
えし屈曲強度、引張り強度、耐熱性の向上、Ｐ含有によ
る導電性の維持をより効率良くなすためにＩｎを、さら
にＳｎ、ＰｂＳＳｂの１種以上を含有させており、特に
Ｉｎの含有により安定した繰返し屈曲強度が得られるよ
うにしている。ＩｎとＳｎ。

Ｐｂ、Ｓｂの１種以上との合計含有量が０．０１重量％
未満の場合には、耐熱性の改善が充分に行なわれず、一
方０．５重量％を越えると高導電性を維持できない。ま
たＩｎ、Ｓｎ、ＰｂおよびＳｂのいずれかの含有量が０
．００６重量％未満の場合にも、耐熱性が充分に改善さ
れないことになる。

この銅合金は、本出願人等の提案に係る特願昭５９−１
９８１０１号に開示されたものであって、同号明細書に
記載のごとく良好な導電性を有するとともに、繰返し屈
曲強度、引張り強度、耐熱性等の性能に優れている。

さらに、本発明において選択的に用いられる他のもう一
つの銅合金（ｄ）は、Ｆｅを０．０２〜０．７重量％、
ＰをＦＢに対して１５〜８０重量％、およびＩｎ　−Ｓ
ｎ　％　Ｐｂ　ｓ　Ｓｂの群から選択される２種とＺｒ
とを合計量で０８吋〜０．５重量％含有し、残部が銅か
ら成る。

この銅合金において、Ｆｅの含有量を０．０２〜０．７
重量％とじたのは、その含有量が０．７重量％を越える
と導電性の低下が大きくなり、方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を改善する
効果が少なくなるからである。またＦｅの添加に上記特
性をさらに向上させるのに役立つＰの含有量を、Ｆｅ含
量の１５〜８０重量％としたのは、前記範囲の下限量未
満ではＰの添加効果が発揮されず、一方前記上限量を越
えると銅合金の導電性をかえって失うことになるためで
ある。このＰの好ましい含有量はＦｅの約２８重量％で
ある。

またＩ　ｎ　％　Ｓ　ｎ　Ｎ　Ｐ　ｂおよびＳｂの群か
ら選択される２種の金属とＺ「とを銅合金に含有させる
もので、Ｚ「は銅合金の耐熱性を高める効果を有し、こ
れに前記各金属の２Ｆｌｆを添加して共存させるとその
効果が一層高くなる。銅合金におけるＺｒと前記２種の
金属との含有量はそれらの合計で０．０１〜０．５重量
％であって、この合計含有量が０，０１重量％未満では
耐熱性改善の効果が少なく、一方０，５重量％を越える
と銅合金の導電性を維持し得なくなる。

前記の銅合金は、本出願人等が提案している特願昭６１
−５８７９４号に開示されたものであって、同号明細書
の記載のごとく耐熱性に優れるとともに導電性、繰返し
屈曲強度、引張り強度、さらに伸び等の特性が向上して
いる。

そして、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（ａ）　（ｂ）　（ｃ）　（
ｄ）のいずれか一つの軟化線とし、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。

［作　用］ 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の軟化線としたことによ
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、耐熱性
、繰返し屈曲強度や引張り強度等の特性に優れる銅合金
の軟化線を用いていることと相俟って、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］ 次に本考案の実施例を図面に基いて説明する。

第１図は第１の本発明に係る複複合撚線よりなる可１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、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、上
述した銅合金（ａ）　（ｂ）　（ｃ）　（ｄ）、すなわ
ち特願昭５９−１８６１２６号明細書、特願昭５９−１
８６１２７号明細書、特願昭５９−１９８１０１号明細
書さらに特願昭５９−１９８１０１号明細書に記載の銅
合金のいずれか一つ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）　（２ｂ）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（１ｄ）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（１ｅ）の素線を最外層の子撚（２ｃ）と同
様の純軟銅線としている。図においては、銅合金の軟化
線よりなる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。

なお、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。実施例において、銅合金
として上記（ａ）（ｂ）　（ｃ）　（ｄ）のいずれを用
いた場合にも、はとんど同様の結果が得られた。

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）Ｂ　　３０〜４０万回 前記から明らかなように、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
った。

［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
、溶接ロボットの給電用のリード線等として使用するこ
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一層少なく、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、（ｌｄ）・・・外層部分の集合
撚線（ｌｅ）・・・中心部分の集合撚線、（２）・・・
複合撚線、（２ａ）　（２ｂ）　（２ｃ）・・・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、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を下記（ａ）
   、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）のいずれか一つの銅合金の軟
   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を０．０２〜１重量％、ＰをＦｅに対して１
   ５〜８０重量％、Ｐｂを０．０５〜０．５重量％含有し
   、残部が銅から成る銅合金。 （ｂ）Ｆｅを０．０２〜１重量％、ＰをＦｅに対して１
   ５〜８０重量％、Ｓｂを０．０５〜０．５重量％含有し
   、残部が銅から成る銅合金。 （ｃ）Ｆｅを０．０２〜１重量％、ＰをＦｅに対して１
   ５〜８０重量％含有し、更にＩｎを含有するとともに、
   Ｓｎ、Ｐｂ及びＳｂのうち の少なくとも１種以上の物質を含有し、そのＩｎを含む
   合計含有量が０．０１〜０．５重量％とされるとともに
   、Ｉｎと一種以上含有される他の物質各々の含有量が０
   ．００６重量％以上とされ、残部が銅から成る銅合金。 （ｄ）Ｆｅを０．０２〜０．７重量％、ＰをＦｅに対し
   て１５〜８０重量％、およびＩｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂか
   らなる群から選択される２種とＺｒとを合計量で０．０
   １〜０．５重量％含有し、残部が銅から成る銅合金。 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）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）のいずれか
   一つ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を０．０２〜１重量％、ＰをＦｅに対して１
   ５〜８０重量％、Ｐｂを０．０５〜０．５重量％含有し
   、残部が銅から成る銅合金。 （ｂ）Ｆｅを０．０２〜１重量％、ＰをＦｅに対して１
   ５〜８０重量％、Ｓｂを０．０５〜０．５重量％含有し
   、残部が銅から成る銅合金。 （ｃ）Ｆｅを０．０２〜１重量％、ＰをＦｅに対して１
   ５〜８０重量％含有し、更にＩｎを含有するとともに、
   Ｓｎ、Ｐｂ及びＳｂのうちの少なくとも１種以上の物質
   を含有し、そのＩｎを含む合計含有量が０．０１〜０．
   ５重量％とされるとともに、Ｉｎと一種以上含有される
   他の物質各々の含有量が０．００６重量％以上とされ、
   残部が銅から成る銅合金。 （ｄ）Ｆｅを０．０２〜０．７重量％、ＰをＦｅに対し
   て１５〜８０重量％、およびＩｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂか
   らなる群から選択される２種とＺｒとを合計量で０．０
   １〜０．５重量％含有し、残部が銅から成る銅合金。