JPH09256084A

JPH09256084A - 耐屈曲性銅合金線

Info

Publication number: JPH09256084A
Application number: JP6294896A
Authority: JP
Inventors: Takao Ichikawa; 貴朗市川; Masayoshi Aoyama; 正義青山; Koichi Tamura; 幸一田村; Tsutomu Takahashi; 勉高橋; Shiro Sakata; 史朗坂田
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1996-03-19
Filing date: 1996-03-19
Publication date: 1997-09-30

Abstract

(57)【要約】【課題】導体にタフピッチ銅の軟銅線を用いたものは
屈曲寿命が不十分になり、Ｃｕ−Ｓｎ合金を用いたもの
は耐屈曲性は優れているものの、錫の添加量を増やすに
つれて導電率が低下する。他の析出型合金は、優れた導
電性及び耐屈曲性を有するものの、伸線後に所定の機械
的特性を調質するために長時間の熱処理（時効処理）を
施す必要があり、生産性に劣る。【解決手段】耐屈曲性銅合金線を、インジウムが０．
１〜１．０ｗｔ％、硼素が０．０１〜０．１ｗｔ％、残
部が銅である組成にする。この組成にあっては、インジ
ウムが耐屈曲性及び導電性の向上に寄与し、硼素が屈曲
寿命及び加工性の向上に寄与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、産業用ロボット、
自動工作機械等に用いられるケーブルの導体に用いられ
る耐屈曲性銅合金線に係り、特に、屈曲疲労寿命を向上
させた耐屈曲性銅合金線に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】産業用ロボットや自動工作機械等の駆動
部に接続するために用いられるケーブルには、その使用
環境から優れた繰り返し特性、即ち耐屈曲性が要求され
る。図２はプレイバックロボットの概略構成を示す正面
図である。プレイバックロボットは、大きく分けて、制
御部１、駆動部２及びロボット本体３の３つの部分から
構成されている。制御部１は駆動部２にケーブル１ａで
接続され、この駆動部２にはケーブル２ａを介してロボ
ット本体３が接続されている。ロボット本体３は、先端
部となるアーム３ａ，３ｂ，３ｃ、アーム３ａとアーム
３ｂの連結部分に設けられた旋回部（又は手首部）３
ｄ、アーム３ｂとアーム３ｃの連結部分に設けられた旋
回部３ｅ、アーム３ｂの後端に支軸３ｆを介して連結さ
れたアーム３ｇ、アーム３ｃとアーム３ｇを略平行に且
つ回動可能に支持する旋回部３ｈ、床等に固定されて旋
回部３ｈを支持する台座部３ｉの各々を備えて構成され
ている。旋回部３ｄ，３ｅ，３ｈの相互間は多関節構造
をなし、自由に屈伸及び旋回が可能に構成され、アーム
３ａの先端は３次元的に動作することができる。したが
って、例えばアーム３ａの先端にカメラ４を装着すれ
ば、任意の方向に視野を入れることができる。

【０００３】なお、旋回部３ｄ，３ｅ，３ｈの駆動源に
モータ（不図示）を用いた場合、アーム内を通し或いは
アーム表面に沿わせて電源供給用のケーブルが布設さ
れ、旋回部３ｄ，３ｅ，３ｈにおいては、その内部を挿
通または外部に露出させた状態で布設される。この旋回
部３ｄ，３ｅ，３ｈの各々においては、各旋回部の回動
状態に応じてその部位のケーブルが曲げを受ける。旋回
部３ｄ，３ｅ，３ｈは頻繁に動作することから、この部
分におけるケーブルは過酷な屈曲及び捩じれを受けるこ
とになる。したがって、旋回部３ｄ，３ｅ，３ｈに用い
られるケーブルには、優れた耐屈曲性を備えることが要
求される。

【０００４】従来、この種の用途のケーブル（以下、
「ロボットケーブル」という）の導体には、一般にタフ
ピッチ銅の軟銅線が用いられている。また、耐屈曲性を
向上させるために、固溶硬化型のＣｕ−Ｓｎ合金、析出
硬化型のＣｕ−Ｃｒ合金、Ｃｕ−Ｚｒ合金、Ｃｕ−Ｆｅ
−Ｐ合金等が用いられている。これらは合金化すること
により、導体の耐力及び引張強さを増加させ、屈曲寿命
を向上させようとするものである。また、適度の伸びを
有する軟銅線が用いられているのは、ケーブルの取扱い
性を向上させるためである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のロボッ
ト用ケーブルによると、導体にタフピッチ銅の軟銅線を
用いた場合、導電性は１００％ＩＡＣＳと優れているも
のの、屈曲寿命が不十分であるという不具合がある。ま
た、Ｃｕ−Ｓｎ合金を用いた場合、耐屈曲性は優れてい
るものの、錫を０．３ｗｔ％添加したときの導電率が８
０％ＩＡＣＳ、錫を０．７ｗｔ％添加したときの導電率
が６５％ＩＡＣＳという具合に、錫の添加量を増やすに
つれて導電率が低下する。したがって、錫の添加量を多
くすることには限界がある。

【０００６】更に、Ｃｕ−Ｃｒ系、Ｃｕ−Ｚｒ系、Ｃｕ
−Ｆｅ−Ｐ系等の析出型合金は、優れた導電性及び耐屈
曲性を有するものの、伸線後に所定の機械的特性を調質
するために長時間の熱処理（時効処理）を施す必要があ
るため、生産性に劣るという問題がある。そこで本発明
は、導電率及び生産性を低下させることなく、耐屈曲性
を向上させることが可能な耐屈曲性銅合金線を提供する
ことを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明は、インジウムが０．１〜１．０ｗｔ
％、硼素が０．０１〜０．１ｗｔ％、残部が銅である構
成にしている。この構成によれば、０．１〜１．０ｗｔ
％にしたインジウムは耐屈曲性及び導電率が確保され、
０．０１〜０．１ｗｔ％にした硼素は結晶粒の微細効果
を最適にでき、これらによって耐屈曲性銅合金線の耐屈
曲性及び導電率（導電性）を向上させることができる。

【０００８】また、上記の目的は、インジウムが０．１
〜１．０ｗｔ％、硼素が０．０１〜０．１ｗｔ％、残部
が銅であり、焼鈍後の平均結晶粒径を１．６μｍ以下に
した構成によっても達成される。この構成によれば、
０．１〜１．０ｗｔ％にしたインジウムは耐屈曲性及び
導電率が確保され、０．０１〜０．１ｗｔ％にした硼素
は結晶粒の微細効果を最適にする。また、平均結晶粒径
を１．６μｍ以下にすることにより、耐力の向上及び屈
曲時に発生した亀裂の伝搬を妨げることができ、これに
より屈曲寿命は更に向上する。更に、製造ラインにおけ
る焼鈍を容易にする。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明においては、導電率及び生
産性の低下を招くことなく、耐屈曲性を向上させる手段
として、０．１〜１．０ｗｔ％のインジウム（Ｉｎ）及
び０．０１〜０．１ｗｔ％の硼素（Ｂ）を銅に添加して
耐屈曲性銅合金線を構成した。また、上記インジウム及
び硼素を添加した耐屈曲性銅合金線において、その平均
結晶粒径が少なくとも１．６μｍ以下になるようにする
ことによって、導電率及び生産性の低下を招くことな
く、更に耐屈曲性を向上させることができた。

【００１０】ここで、インジウムを０．１〜１．０ｗｔ
％にした理由、及び硼素を０．０１〜０．１ｗｔ％にし
た理由について説明する。インジウムを０．１ｗｔ％未
満にすると、インジウム添加による固溶硬化が少ないた
めに耐屈曲性が悪化する。また、１．０ｗｔ％を超える
と、耐屈曲性は良好になるが導電率が８０％以下にな
り、高導電性を維持できなくなる。

【００１１】また、硼素の濃度を０．０１ｗｔ％未満に
した場合、硼素による結晶粒の微細効果が小さいため、
屈曲寿命が不十分になる。また、０．１ｗｔ％を超える
と結晶粒の微細化効果が飽和状態になると共に、軟化温
度が高くなり、製造ラインで焼鈍し難くなる。

【００１２】

【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。ま
ず、高純度アルゴンガス雰囲気中で無酸素銅を溶解し、
これにインジウムを単体で０．１５ｗｔ％添加し、高周
波加熱装置を備えた小型連続鋳造装置を用いて外径８ｍ
ｍのＣｕ−Ｉｎ合金を鋳造し、更にＣｕ−Ｉｎ合金に
０．０５ｗｔ％の硼素を添加し、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｂ合金を
鋳造した。次に、このＣｕ−Ｉｎ−Ｂ合金を冷間で外径
０．１ｍｍまで伸線した。この後、シリンダ炉により窒
素ガス雰囲気中で焼鈍を行い、適度な伸びを有する耐屈
曲性銅合金線の〔試料１〕を製作した。

【００１３】同様に、銅に０．３０ｗｔ％のインジウム
及び０．０４ｗｔ％の硼素を夫々添加して〔試料２〕の
Ｃｕ−Ｉｎ−Ｂ合金を製作した。更に、銅に０．７０ｗ
ｔ％のインジウム及び０．０３ｗｔ％の硼素を夫々添加
して〔試料３〕のＣｕ−Ｉｎ−Ｂ合金を製作した。ま
た、〔比較例〕として、タフピッチ銅（ＴＰＣ）による
従来技術による〔試料４〕を製作した。更に、インジウ
ムを前記実施例と同一濃度（０．１５ｗｔ％、０．３０
ｗｔ％、０．７ｗｔ％）で添加したＣｕ−Ｉｎ合金の
〔試料５〕、〔試料６〕及び〔試料７〕を作成した。ま
た、〔試料５〕〜〔試料７〕の夫々に対応して硼素を
０．００５ｗｔ％、０．００６ｗｔ％、０．０３ｗｔ％
を夫々添加したＣｕ−Ｉｎ−Ｂ合金による〔試料８〕、
〔試料９〕、〔試料１０〕を得た。更に、銅にインジウ
ムを０．０５ｗｔ％及び１．５ｗｔ％添加してＣｕ−Ｉ
ｎ合金の〔試料１１〕及び〔資料１２〕を得た。

【００１４】次に、以上の試料（０．１ｍｍ径）に対
し、屈曲寿命を評価するための屈曲試験を行った。すな
わち、図１に示すように、一対のローラから成る曲げ治
具５に試料６（線材）を治具５の上部より所定長が露出
するように介挿させ、試料の下端に重り７（ここでは５
０ｇ）を吊るした。そして、治具５の上部より露出する
部分を図示のように９０°曲げを実施した。屈曲寿命は
タフピッチ銅による〔試料４〕の寿命を１とし、その他
の合金線の屈曲寿命を評価した。また、各試料の導電率
と平均結晶粒径を測定したところ、表１及び表２の結果
を得た。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【表２】

【００１７】表１及び表２から明らかなように、本発明
の〔試料１〕〜〔試料３〕は屈曲寿命においてＴＰＣの
３倍〜５倍の寿命を有している。そして、平均結晶粒径
を１．６μｍ以下にすることにより、屈曲寿命を向上で
きることも確かめられた。また、導電率においては、８
０％ＩＡＣＳ以上の高導電率を有している。本発明によ
る合金組成以外の合金を用いたケース（〔試料５〕〜
〔試料９〕及び〔試料１１〕では、高導電性を有してい
ても、屈曲寿命の改善効果は本発明の耐屈曲性銅合金線
には及ばない。更に、〔試料１０〕及び〔試料１２〕は
屈曲寿命に十分な改善効果は見られるものの、導電率の
低下が大きいという問題がある。以上より明らかなよう
に、本発明による耐屈曲性銅合金線は、優れた屈曲寿命
及び導電性を備えていることがわかる。

【００１８】上記の説明において、優れた屈曲寿命が得
られた理由は、硼素の添加による結晶粒の微細化である
とした。この点については、平均結晶粒径の結果を見れ
ば明らかなように、硼素の適当量を添加していないもの
に比べ、微細化されていることから証明される。また、
析出型合金のように、伸線後に長時間の熱処理を施す必
要がないため、生産性を低下させることがない。このた
め、本発明の銅合金線は、導電率及び生産性を低下させ
ることなく耐屈曲性を向上させることができ、ロボット
用ケーブルの導体として適していることがわかる。

【００１９】

【発明の効果】以上より明らかなように、本発明によれ
ば、インジウムが０．１〜１．０ｗｔ％、硼素が０．０
１〜０．１ｗｔ％、残部を銅にした組成により、耐屈曲
性及び導電率を向上させた耐屈曲性銅合金線を得ること
ができる。また、インジウムが０．１〜１．０ｗｔ％、
硼素が０．０１〜０．１ｗｔ％、残部が銅であり、焼鈍
後の平均結晶粒径を１．６μｍ以下にした組成により、
屈曲寿命を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】比較例及び本発明による実施例の各試料の耐屈
曲性試験を行う方法を示す説明図である。

【図２】プレイバックロボットの一例における概略構成
を示す正面図である。

【符号の説明】

５曲げ治具６試料７重り

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋勉茨城県日立市川尻町４丁目10番１号日立電線株式会社豊浦工場内 (72)発明者坂田史朗茨城県日立市日高町５丁目１番１号日立電線株式会社日高工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インジウムが０．１〜１．０ｗｔ％、硼素
が０．０１〜０．１ｗｔ％、残部が銅であることを特徴
とする耐屈曲性銅合金線。
【請求項２】インジウムが０．１〜１．０ｗｔ％、硼素
が０．０１〜０．１ｗｔ％、残部が銅であり、焼鈍後の
平均結晶粒径が１．６μｍ以下であることを特徴とする
耐屈曲性銅合金線。