JPH04272613A - 可撓性多芯ケーブル - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導体上に電気絶縁層を
被覆してなる電気絶縁電線を単芯、対撚、又は各対シー
ルド付のいずれかの形態に集合したケーブル芯と、ケー
ブル芯の外側に外部保護層を設けた柔軟性及び耐屈曲性
の改善された可撓性多芯ケーブルに関する。

【０００２】

【従来の技術の問題点】近年、可撓性多芯ケーブルの利
用分野は、益々広がっており、特に以下に説明するよう
に産業用ロボットの分野での利用が著しい。産業用ロボ
ットとは、一般には、超小型、高性能の多目的機種のコ
ンピュータを組み入れて自己制御する電子的機械的自動
装置である。機械工業の分野でも、単純作業、危険作業
、悪環境作業から作業員を解放することを目的に、例え
ばスポット溶接、アーク溶接、塗装、組立、機械加工な
どを行う各種の産業用ロボットが実用に供されている。 このような産業用ロボットは、ロボットに作業を教える
機能を有するティーチングボックスと、記憶した作業情
報に基づき作業の制御を行うコントロールユニットと、
作業を行うロボット本体等の主要要素から構成されてい
る。それぞれの構成要素間を接続するケーブルとして使
用され或いはロボット本体内部の内部配線用ケーブルと
して使用される可撓性多芯ケーブルが柔軟性と耐屈曲性
とに優れ、繰り返し負荷に耐えて、長期間にわたり高い
信頼性を維持することが高性能のロボットを実現するた
めに必要である。産業用ロボット等の動作性機器に使用
される可撓性多芯ケーブルにとって柔軟性と耐屈曲性は
、ロボット本体の手腕等へ動作信号を指令し、かつロボ
ットの手腕の一部となって苛酷な動作に追従し、更にロ
ボットからのセンサー情報を正確に伝送するために必須
の要件である。

【０００３】現在、このような用途の使用に実用化され
ている可撓性多芯ケーブル１は、図２に示す如く、導体
３の上に電気絶縁層５として塩化ビニル樹脂混和物或い
はエチレン−フッ素化エチレン共重合体樹脂（略称ＥＴ
ＦＥ樹脂）を用いて被覆層を形成した電気絶縁電線７を
単心、対撚、各対シールドのいずれかの形態にて集合し
てケーブル芯９とし、該ケーブル芯に必要に応じ遮蔽層
１１を設け、その上に塩化ビニル樹脂混和物又はクロロ
プレンゴムなどの外部保護層１３を施したものである。 図２は、（ａ）において各対シールド付多対型ケーブル
を、（ｂ）において一括シールド付対撚型ケーブルを、
（ｃ）において一括シールド付層撚型ケーブルを示す。 尚、各対シールド付多対型ケーブルの内部保護層１５に
は外部保護層１３との同一の材料が一般に用いられてい
る。しかし、電気絶縁層に塩化ビニル樹脂混和物を用い
た電気絶縁電線をケーブル芯に用いたケーブルは、経済
的に有利であるものの、剛性で可撓性多芯ケーブルとし
て必要な柔軟性と耐屈曲性に不足する性能面での欠点を
有していた。一方、電気絶縁層にＥＴＦＥ樹脂を用いた
電気絶縁電線をケーブル芯に用いたケーブルは、柔軟性
に富み、耐屈曲性に優れ、可撓性多芯ケーブルとしての
優れた性能を有するものの高価で経済的に見て汎用性に
欠けていた。

【０００４】

【発明の目的】上述の状況に鑑み、本発明は、柔軟性に
富み耐屈曲性に優れ、かつ廉価な可撓性多芯ケーブルを
提供することを目的とする。

【０００５】

【発明の構成】発明者等は、研究の結果、可撓性多芯ケ
ーブルを構成するケーブル芯を構成する電気絶縁電線の
電気絶縁層とケーブル芯の外側に設ける外部保護層の少
なくとも一方を本発明で特定した熱可塑性ポリウレタン
系樹脂にて形成することにより、上記目的を達成するで
きることを見出した。即ち、ポリテトラメチレンポリオ
ールとポリ（ヘキサメチレンカーボネート）ポリオール
とのいずれか一方の単体又はそれら双方の配合体をポリ
オール成分の少なくとも７０％含むポリオール成分とし
て選択し、これと鎖延長剤とジイソシアネート化合物と
から合成された、ショアー硬さがＤ２５以上６５以下の
範囲に調整した熱可塑性ポリウレタン樹脂でケーブル芯
を構成する電気絶縁電線の電気絶縁層或いはケーブル芯
の外側に設ける外部保護層の少なくとも一方を形成する
ことにより、可撓性多芯ケーブルとして必須の柔軟性と
耐屈曲性とを向上させることができた。

【０００６】本発明において特定した熱可塑性ポリウレ
タン樹脂のポリオール成分は、化学式化１

【化１】 のポリテトラメチレンポリオールと、ポリ−カーボネー
ト−ポリオール、例えば化学式化２

【化２】 であるポリ（ヘキサメチレンカーボネート）ポリオール
とであり、これらのポリオールのいずれか一方の単体又
はその双方を少なくとも７０％含むポリオール成分を選
択し、これと鎖延長剤とジイソシアネート化合物とから
合成された熱可塑性ポリウレタン樹脂をケーブル芯を構
成する電気絶縁電線の電気絶縁層或いはケーブル芯の外
側に設ける外部保護層のいずれか一方又はそれら双方に
使用する。

【０００７】ポリマー構造のポリオール成分にポリ−ε
−カプロラクトン或いは、ポリ（エチレンアジペート）
或いは、ポリ（１，４−ブチレンアジペート）、ポリ（
１，６−ヘキサンアジペート）等を用いて合成された汎
用の熱可塑性ポリウレタン樹脂をケーブル芯を構成する
電気絶縁電線の電気絶縁層に或いはケーブル芯の外側に
設ける外部保護層に用いたケーブルは、研究の結果では
、耐屈曲性が不足し、繰り返し屈曲させるとケーブル芯
が容易に切断することが判った。本発明で特定した熱可
塑性ポリウレタン樹脂を合成するために用いる鎖延長剤
には、一般的に使用される鎖延長剤、例えばエチレン−
グリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサ
ンジオール等を使用できる。また、本発明で特定した熱
可塑性ポリウレタン樹脂の合成原料として使用するジイ
ソシアネート化合物は、一般に使用するジイソシアネー
ト化合物で、例えば４，４−ジフェニルメタンジイソシ
アネート等である。ポリオールと鎖延長剤とジイソシア
ネート化合物の配合比率を調整し、既知の通常の反応温
度で所要時間の間重付加反応を進行させることにより、
本発明で特定した硬さがショアー硬さＤ２５以上６５以
下の範囲の熱可塑性ポリウレタン樹脂を得ることができ
る。

【０００８】熱可塑性ポリウレタン樹脂のショアー硬さ
がＤ２５より小さい場合には、所望の屈曲疲労特性を得
ることができないし、またショアー硬さがＤ６５より大
きい場合には、得られた可撓性多芯ケーブルの柔軟性が
不足する。尚、上記熱可塑性ポリウレタン樹脂に、本発
明の効果を阻害しない範囲内で老化防止剤、充填剤、難
燃剤、着色剤等を必要に応じて配合し用いることもでき
る。

【０００９】以下に、本発明を実施例と比較例に基づき
より詳細に説明する。 実施例１ 先ず、径０．０８ｍｍの丸形銅線２０を４０本撚り合わ
せた撚線導体２２上にポリオール成分として表１の実施
例１の欄に記載したようにポリテトラメチレンポリオー
ルを熱可塑性ポリウレタン樹脂の合成原料用ポリオール
成分として選択して１００％配合し、それに鎖延長剤と
して１，４−ブタンジオールを、ジイソシアネート化合
物として４，４−ジフェニルメタンジイソシアネートを
用いて、重付加反応を行って得たショアーＤ５０の硬さ
の熱可塑性ポリウレタン樹脂を厚さ０．３ｍｍに押出被
覆して電気絶縁層２４を形成した。次いで、こうして作
製した電気絶縁電線２６を１９本集合してケーブル芯２
８を作製した。作製したケーブル芯２８の外周に、表１
の実施例１の欄に示すようにケーブル芯２８を構成する
電気絶縁電線２６の電気絶縁層２４材料と同じ熱可塑性
ポリウレタン樹脂、即ち同じ合成原料で同じように合成
した同じ硬さの熱可塑性ポリウレタン樹脂を厚さ１．０
　ｍｍに押出被覆して外部保護層３０として形成して実
施例１の可撓性多芯ケーブル３２を得た。こうして得た
実施例１の可撓性多芯ケーブル３２について、その柔軟
性と耐屈曲性をそれぞれ以下に説明する試験方法により
評価し、その結果を表１に示した。

【００１０】（１）柔軟性試験 図３に示すように鋭角の頂角を有する２本の小さな角柱
を水平面に１００ｍｍの距離で平行に並べた上に可撓性
多芯ケーブル試料を渡し、その中央に８００ｇの垂直荷
重を加え、たわみ量δ（ｍｍ）を測定した。たわみ量の
大きい程、柔軟性が大きいことを意味する。 （２）耐屈曲性試験 図４に示すように長さ２０ｃｍの水平に置いた可撓性多
芯ケーブル試料の中心Ｃに垂直荷重５００ｇを加えた上
で、中心Ｃを中心にして一方の端部Ｂを他方の端部Ａに
重なる迄１８０°折り曲げ、更に元の位置に戻す行程を
１回として、１分当たり６０回の速度で折り曲げを繰り
返し、可撓性多芯ケーブルのケーブル芯を構成する電気
絶縁電線の１本が断線する迄の回数を計数した。その回
数の数が大きい程、耐屈曲性に富むことを意味する。

【００１１】更に、実施例１の可撓性多芯ケーブルの経
済的評価を行うため、ケーブル１ｍ当りのケーブル芯を
構成する電気絶縁電線の電気絶縁層及びケーブル芯の外
側に設けた外部保護層の材料費を含む総費用を算出し、
後述の比較例１の総費用を１００　として指数で表示し
た。 即ち、総費用が比較例１に対して半分になれば５０、２
倍になれば２００　として表示した。以上の３個の評価
項目を総合的に判断して、良、可、不可の３段階の評価
を行いそれぞれ二重丸、三角、×の印で表示した。

【００１２】

【表１】

【００１３】

【表２】

【００１４】実施例２〜１３ 表１，表２に示す成分と成分比で配合して合成原料用ポ
リオール成分とし、かつ同じく表１，表２に示すショア
ーＤの硬さに調製した熱可塑性ポリウレタン樹脂でケー
ブル芯を構成する電気絶縁電線の電気絶縁層とケーブル
芯の外側に設ける外部保護層の双方を形成し、又は前記
熱可塑性ポリウレタン樹脂でケーブル芯を構成する電気
絶縁電線の電気絶縁層或いはケーブル芯の外側に設ける
外部保護層の何れか一方を形成し、他方を従来の塩化ビ
ニル樹脂混和物で形成したこと以外は、実施例１と同様
に作製し、評価してその評価結果を表１，表２に示した
。

【００１５】比較例１〜３ ケーブル芯を構成する電気絶縁電線の電気絶縁層とケー
ブル芯の外側に設ける外部保護層とを表３に示すように
従来から既知の被覆材である塩化ビニル樹脂、ＥＴＦＥ
樹脂、又はクロロプレンゴムなどで形成したこと以外は
実施例１と同様に作製した可撓性多芯ケーブルをそれぞ
れ比較例１〜３とし、実施例１と同様に評価し、その評
価結果を表３に示した。 比較例４〜９ 表３，表４に示すように本発明において特定したポリオ
ール成分以外のポリオール成分を合成原料に用いて合成
された熱可塑性ポリウレタン樹脂でケーブル芯を構成す
る電気絶縁電線の電気絶縁層とケーブル芯の外側に設け
る外部保護層の両方を形成し、又はその熱可塑性ポリウ
レタン樹脂でケーブル芯を構成する電気絶縁電線の電気
絶縁層とケーブル芯の外側に設ける外部保護層との何れ
か一方を形成し、他方を塩化ビニル樹脂で形成したこと
以外は実施例１と同様に作製した可撓性多芯ケーブルを
それぞれ比較例４〜９し、実施例１と同様に評価し、そ
の評価結果を表３，表４に示した。 比較例１０〜１３ ケーブル芯を構成する電気絶縁電線の電気絶縁層とケー
ブル芯の外側に設ける外部保護層とを表４に示すように
本発明において特定したポリオール成分のみを用いて合
成したそのショアー硬さが本発明で特定した範囲外であ
る熱可塑性ポリウレタン樹脂で形成したこと以外は実施
例１と同様に作製した可撓性多芯ケーブルをそれぞれ比
較例１０〜１３とし、実施例１と同様に評価し、その評
価結果を表４に示した。

【００１６】

【表３】

【００１７】

【表４】

【００１８】以上記載の実施例から明らかな如く、ケー
ブル芯を構成する電気絶縁電線の電気絶縁層とケーブル
芯の外側に設ける外部保護層の両方を従来の被覆材料で
形成した可撓性多芯ケーブルブルである比較例１は、経
済的には有利であるが性能に劣り、比較例２と３は性能
は良いが経済的評価においてコストが高過ぎる。一方、
本発明で特定したポリテトラメチルグリコール及びボリ
（ヘキサメチレンカーボネート）以外のポリオールを合
成原料に用いて合成した熱可塑性ポリウレタン樹脂を用
いた比較例４〜９は、経済的有利性もなくかつ性能も実
施例に比べて劣る。ポリテトラメチルグリコール及び／
又はポリ（ヘキサメチレンカーボネート）を主成分する
が、樹脂の硬さが本発明で特定した範囲の外である樹脂
を用いた比較例１０〜１３は、用いた樹脂の硬さにより
柔軟性に欠けるか、又は耐屈曲性に欠け、全体的な性能
バランスが悪い。これらに対し、本発明に係る実施例の
可撓性多芯ケーブルは、柔軟性と耐屈曲性の両者ともＥ
ＴＦＥ樹脂を電気絶縁層に使用した比較例２と３の可撓
性多芯ケーブルと同等か或いはそれ以上であり、一方経
済的にはそれら比較例２と３より遙かに有利である。

【００１９】

【発明の効果】本発明は、特定の熱可塑性ポリウレタン
樹脂をケーブル芯を構成する電気絶縁電線の電気絶縁層
とケーブル芯の外側に設ける外部保護層の少なくとも一
方に用いることにより、柔軟性に富み耐屈曲性が高く長
期間にわたり信頼性を維持できかつ経済的に有利な可撓
性多芯ケーブル、例えば産業用ロボット用ケーブルに最
適な可撓性多芯ケーブルを提供するものであり、それに
より産業用ロボットを始めとする種々の機器の信頼性を
益々向上させる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施例に係る可撓性多芯ケー
ブルを示す。

【図２】図２（ａ）は、各対シールド付多対型ケーブル
を図解的に示す説明用断面図である。図２（ｂ）は、一
括シールド付対撚型ケーブルを図解的に示す説明用断面
図である。図２（ｃ）は、一括シールド付層撚型ケーブ
ルを図解的に示す説明用断面図である。

【図３】図３は、柔軟性試験の試験方法を説明する概略
図である。

【図４】図４は、耐屈曲性試験の試験方法を説明する概
略図である。

【符号の説明】

１　　従来の可撓性多芯ケーブル ３　　導体 ５　　電気絶縁層 ７　　電気絶縁電線 ９　　ケーブル芯 １１　　遮蔽層 １３　　外部保護層 １５　　内部保護層 ２０　　丸形銅線 ２２　　撚線導体 ２４　　電気絶縁層 ２６　　電気絶縁電線 ２８　　ケーブル芯 ３０　　外部保護層 ３２　　可撓性多芯ケーブル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　導体上に電気絶縁層を被覆してなる電
   気絶縁電線を単芯、対撚、又は各対シールド付のいずれ
   かの形態に集合したケーブル芯と、前記ケーブル芯の外
   側に外部保護層を設けた可撓性多芯ケーブルにおいて、
   前記ケーブル芯を形成する前記電気絶縁層と前記ケーブ
   ル芯の外側に設けられた外部保護層の少なくとも一方を
   ポリテトラメチレンポリオールとポリ（ヘキサメチレン
   カーボネート）ポリオールとのいずれか一方の単体又は
   それら双方の配合体をポリオール成分の少なくとも７０
   ％含むポリオール成分として選択し、これと鎖延長剤と
   ジイソシアネート化合物とから合成された、ショアー硬
   さＤ２５以上６５以下の範囲に調整した熱可塑性ポリウ
   レタン樹脂にて形成したことを特徴とする可撓性多芯ケ
   ーブル。