JPWO2016076228A1 - 被覆電線、端子付き被覆電線、ワイヤーハーネス及び被覆電線の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、被覆電線の製造時には、最終巻取り前に探傷機で被覆層の欠陥を探知する方法があるが、その方法では当該被覆電線を用いてワイヤーハーネスを製造する段階で被覆層の欠陥を探知することはできない。
本発明の目的は、被覆電線の製造工程のみならずワイヤーハーネスの製造過程で発生した欠陥を容易に検知することができ、ひいてはワイヤーハーネスの欠陥を容易に発見することが可能な被覆電線、端子付き被覆電線、ワイヤーハーネス及び被覆電線の製造方法を提供することにある。
(1)金属からなる線材と、該線材の周囲に設けられた被覆層と、前記線材と前記被覆層の間あるいは前記被覆層内に介在する、金属もしくは金属酸化物又はその両方からなる介在片とを有し、前記介在片の平均長さが前記被覆層の厚さ未満であること、を特徴とする被覆電線。
(2)前記被覆層の厚さ方向における前記介在片の平均長さが、前記被覆層の厚さの1/2以下である、上記(1)記載の被覆電線。
(3)前記介在片の数密度が、1個/mm3〜3000個/mm3以上である、上記(1)または(2)記載の被覆電線。
(4)前記介在片は、前記線材と同じ金属材料からなる、上記(1)〜(3)のいずれかに記載の被覆電線。
(5)前記介在片は、可視光の平均反射率が70%以上である、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の被覆電線。
(6)前記線材は、複数の素線が撚り合わされてなる撚り線である、上記(1)〜(5)のいずれかに記載の被覆電線。
(7)前記線材は、圧縮撚り線である上記(1)〜(5)のいずれかに記載の被覆電線。
(8)被覆電線と、該被覆電線の端部に装着された端子とを備え、前記被覆電線は、金属からなる線材と、該線材の周囲に設けられた被覆層と、前記線材と前記被覆層の間あるいは前記被覆層内に介在する、金属もしくは金属酸化物又はその両方からなる介在片とを有し、前記介在片の平均長さが前記被覆層の厚さ未満であることを特徴とする、端子付き被覆電線。
(9)上記(8)記載の端子付き被覆電線を他の電線と組み合わせてなるワイヤーハーネス。
(10)一の素線からなる線材又は複数の素線を撚り合わせた撚り線からなる線材を形成する工程と、前記線材に被覆層を形成する工程とを有する被覆電線の製造方法であって、
前記被覆層を形成する工程の前に、金属もしくは金属酸化物又はその両方からなる介在片を前記線材に付着させる工程を有することを特徴とする、被覆電線の製造方法。
(11)前記線材に介在片を付着させる工程は、前記撚り線からなる線材を形成する工程時に、前記素線同士の接触によって削り出された該素線表面の一部を、介在片として前記撚り線表面に付着させる、上記(10)記載の被覆電線の製造方法。
介在片13の漏れによって被覆電線1の欠陥を検知するためには、被覆層12に欠陥が生じた時点で可及的速やかに介在片13が漏れ出るように、欠陥から落ち易い(小さい)サイズの介在片がよく、一方、介在片が漏れ出た際に容易に視認或いは検知できるように、ある程度のサイズの介在片を要し、該介在片13の平均長さが被覆層12の厚さ未満であることが必要である。例えば、介在片13の平面視が略楕円形状である場合、介在片13の平均長さは、介在片である粒子の長径と短径の平均値から求めることができる((平均長さ)={(長径)+(短径)}/2)。また、介在片13の平均長さは、長手方向長さとそれに直交する幅方向長さの平均値から求めてもよい。測長は拡大鏡により行う。三日月型などの略楕円以外の形状では、当該形状を含む矩形の対角線を引いたときに最長となる長さを長径、最短となる長さを短径として平均長さを算出する。介在片13の平均長さが被覆層厚さを超えると、被覆を突き破り絶縁性が失われるおそれがあるからである。中でも、被覆層12に介在片13が含有された状態で、被覆層12の厚さ方向における介在片13の平均長さは、被覆層12の厚さの1/2以下であるのが好ましい。これにより絶縁性が失われる虞を抑制し、介在片が欠陥から漏れ出やすく且つ検知し易くなる。また、目視しやすさの観点から介在片13の平均長さの下限は1μm程度が好ましく、介在片13の最も広い部分、例えば介在片13の投影面積の最大値が100μm2以上であるのが好ましい。これにより、欠陥から漏れ出た介在片13を目視あるいはセンサによって検知し易くなる。
介在片13自体は、金属塊の削り出しや、粉砕により作製することができる。また、素線11aと同等の成分の介在片13を用いる場合は、被覆電線1の製造工程中に素線11aから削り出したり、素線11a同士の接触による素線11aの外表面11bからの脱離によって作製する方法などが挙げられる。介在片の製造方法の具体例としては、例えば以下の方法が挙げられる。
(i)アルミナ(Al2O3)を焼結し、得られた焼結物をボールミルで粉砕し、その後振るい機を用いて粉砕物を分級(整粒)して、所定寸法の介在片を得る。
(ii)所望組成の金属の表面を、皮をむくように切削(ピーリング)し、得られた切削物をボールミルで粉砕し、その後振るい機を用いて粉砕物を分級(整粒)して、所定寸法の介在片を得る。
介在片13は、線材11に被覆層12が塗布される前に素線11aの外表面11bに介在片13を存在させることで、線材11と被覆層12の間に介在片13を介在させることができる。例えば、伸線後の素線11aの外表面11bに粘着性流体を塗布した後に介在片13を付着させる方法や、線材11に被覆層12を形成するための樹脂を塗布する直前に線材11の上下左右から介在片13を吹き付ける方法などが挙げられる。
例えば、被覆層の成形工程直前に、インラインにて介在片を含む気体の流量を管理して塗布することができる。介在片密度を高める目的で線材の外表面に粘性液体をコーティングするなどしても良い。また、線材の外周部に均一に介在させる目的で、線材の外周面に上下左右の4方向からエアーと一緒に介在片を塗布しても良い。
また、線材が撚り線の場合、撚り工程で介在片を介在することもできる。例えば、塗布、コーティング、エアーと一緒に塗布、あるいは素線同士を擦らせることで介在片を作製撚り線に介在片を介在させてもよい。
介在片13は、該介在片の表面で入射光が反射することで生じる反射光の有無によって検知される。したがって介在片13は、視認あるいは検知容易性の観点から金属材料からなるのがより好ましい。金属材料の反射率は、表面の凹凸によっても変化するが、微視的にみれば、金属材料の表面で拡散反射光と共に強い鏡面反射光(正反射光)が発生するため、金属光沢によって介在片13をより容易に且つ確実に検知することが可能となる。なお、入射光は太陽光であってもよいし、赤外線照射装置などから照射される赤外光など検出可能な電磁波であればよい。本実施形態では、介在片13の材料は、好ましくはアルミニウム合金(6000系のアルミニウム合金)、アルミニウム酸化物(アルミナ)、マグネシウム合金及びマグネシウム酸化物の1種又は複数種である。
上述した、介在片13の数密度とは、電線単位体積当たりの介在片13の数である。電線外径がR、電線の長さLの電線に介在片がN個あったとき数密度Dは以下の計算式(1)であらわすことができる。
D=4N/πR2・L・・・(1)
数密度Dは、5箇所の介在片数密度を測定し、その平均を用いる。1箇所5cmの電線を1m間隔で、5本切り出して準備する。そして得られた電線を解体して、内部の介在片13を平坦な台の上に取り出し、目視でカウントする。あるいは、介在片13の数が多い場合には、画像解析によりその数をカウントする方法でもよい。ここで画像解析には、画像を二値化する、たとえば「Image J 」(開発元:Wayne Rasband)といったソフトウェアが使用可能である。なお線材や被覆層に残った介在片13がある場合にはそれもカウントに含める。然る後に、上記計算式(1)から各箇所の数密度を算出し、これらを平均して数密度Dを計算する。
被覆層形成工程後において、被覆電線の巻取工程や後述するワイヤーハーネスの製造工程などのいずれの段階でも、意図しない欠陥が発生すれば介在片を検出可能である。このとき、漏れ出た介在片を効率的に検出する方法として、例えば以下の方法がある。
(i)被覆電線をワイヤーハーネスとして組み立てる作業は、一般的に一枚の板上で行なわれるため、黒色の板を使用し、黒色の板上にこぼれ落ちた介在片を視認する。また、上記組み立て作業が床面で行われる場合には、黒色に塗布された床面を利用し、床面上にこぼれ落ちた介在片を視認する。
(ii)組み立てたワイヤーハーネスを運搬する際に黒色の通い箱(コンテナ)を用い、ワイヤーハーネスが通い箱に収納された状態で、通い箱内にこぼれ落ちた介在片を視認する。意図しない穴の発生はワイヤーハーネス組み立て前に不意の衝撃により発生する可能性があるため、ワイヤーハーネス組み立て工程にて検出することで、効率的に介在片を検出することができる。また、こぼれ落ちた介在片が通い箱内に保持されるため、こぼれ落ちた介在片13がごく少量であっても介在片を視認し易くなり、欠陥の発生を早期に発見することができる。
線材は、図1に示すような複数の素線からなる撚り線であってもよいし、図2に示すような圧縮撚り線であってもよい。具体的には、線材21が、中心部に位置する素線21aがほぼ塑性変形せず、外周部に位置する素線21bが塑性変形した圧縮撚り線であってもよい。介在片23は、撚り線の場合と同様、線材21と被覆層22との間、具体的には、素線21bの外表面21b’と被覆層22との界面或いはその近傍に介在しており、また、被覆層22内にも介在している。
図1の被覆電線1を用い、被覆電線1の端部に端子が取り付けられてなる端子付き被覆電線を構成することができる。例えば、図3に示すように、端子付き被覆電線30は、被覆電線31と、該被覆電線の端部に取り付けられた端子32とを備える。被覆電線31は、図1の被覆電線と同様の構成であるのでその説明を省略する。
ワイヤーハーネス40は、図4に示すように、端子付き被覆電線31−1とその端部に取り付けられたコネクタ41−1とで構成される接続構造体42−1を有している。そしてワイヤーハーネス40は、他の端子付き被覆電線31−2,31−3,・・・とそれらの端部にそれぞれ取り付けられた他のコネクタ41−2,41−3,・・・とで構成される他の接続構造体42−2,42−3を、不図示の部材と組み合わせて巻テープ43などで束ね、更にその端部に集合コネクタ44等を配置して組み電線としたものである。このように、本実施形態の端子付き被覆電線をワイヤーハーネスに適用することにより、ワイヤーハーネスの製造過程で欠陥の発生を発見し易くなり、ワイヤーハーネスの良品率を向上へつなげることが可能になってくる。
(実施例1)
Mg、Si、Fe、Mn,Cr、Zr、Niを所定量含有するように、プロペルチ式連続鋳造圧延機を用いて、溶湯を水冷した鋳型で連続的に鋳造しながら圧延を行い、φ9.5mmのアルミ合金棒材を得た。これをφ2.6mmまで第1伸線加工を施し、軟化を主目的として所定の熱処理を施した。さらにφ0.3mmの線径まで第2伸線加工を行った後、得られた7本の素線を撚り合わせて撚り線とした。その後、溶体化熱処理、時効熱処理を順に施し、アルミニウム合金撚り線(導体)を製造した。得られた撚り線に油を塗布した後、線材と同じ組成からなる平均長さ0.01mmの楕円体形状を有する介在片を吹き付け、その後厚さ0.2mmの被覆層となるように押出機でPVC樹脂の被覆を行ない、介在片を含有するアルミニウム合金被覆電線を得た。このとき吹き付けスピードを調整し、平均数密度が490個/mm3となるように介在片を吹き付けた。
タフピッチ銅をSCRにて、φ9.5mmのタフピッチ銅棒材を作製した。これをφ0.3mmの線径まで伸線加工を行った後、得られた7本の素線を撚り合わせて撚り線とした。その後、軟化熱処理を施してタフピッチ銅撚り線を製造した。得られた撚り線に油を塗布した後、マグネシウムを主成分とする平均長さ0.07mmの楕円体、ウィスカ形状を有する介在片を数密度25個/mm3となるように吹きつけ、その後厚さ0.2mmの被覆層となるように押出機でPVC樹脂被覆を行ない、介在片を含有する銅合金被覆電線を得た。
Mg、Si、Feを所定量含有するように、プロペルチ式連続鋳造圧延機を用いて、溶湯を水冷した鋳型で連続的に鋳造しながら圧延を行い、φ9.5mmのアルミ合金棒材を得た。これをφ2.6mmまで第1伸線加工を施し、軟化を主目的として所定の熱処理を施した。さらにφ0.3mmの線径まで第2伸線加工を行った後、得られた7本素線を撚り合わせて撚り線とした。その後、溶体化熱処理、時効熱処理を順に施し、アルミニウム合金撚り線を製造した。得られた撚り線に油を塗布した後、線材と同じ組成からなる平均長さ0.01mmの球体形状を有する介在片を吹き付け、その後厚さ0.2mmの被覆層となるように押出機でPVC樹脂の被覆を行ない、介在片を含有するアルミニウム合金被覆電線を得た。このとき吹き付けスピードを調整し、平均数密度が2860個/mm3となるように介在片を吹き付けた。
Mg、Si、Fe、Mn,Cr、Zr、Niを所定量含有するように、プロペルチ式連続鋳造圧延機を用いて、溶湯を水冷した鋳型で連続的に鋳造しながら圧延を行い、φ9.5mmのアルミ合金棒材を得た。これをφ2.6mmまで第1伸線加工を施し、軟化を主目的として所定の熱処理を施した。さらにφ0.3mmの線径まで第2伸線加工を行った後、得られた素線を撚り合わせて7本撚り線とした。その後、溶体化熱処理、時効熱処理を順に施し、アルミニウム合金撚り線を製造し、厚さ0.2mmの被覆層となるように押出機でPVC樹脂被覆を行ない、介在片を含有しないアルミニウム合金被覆電線を得た。
タフピッチ銅をSCRにて、φ9.5mmのタフピッチ銅棒材を作製した。これをφ0.3mmの線径まで伸線加工を行った後、得られた素線を撚り合わせて7本撚り線とした。その後、軟化熱処理を施してタフピッチ銅撚り線を製造し、厚さ0.2mmの被覆層となるように押出機でPVC樹脂被覆を行ない、介在片を含有しない銅合金被覆電線を得た。
実施例1と同一成分の導体に、当該導体と同じ組成からなる平均長さ1.1mmの楕円体形状を有する介在片を平均数密度が440個/mm3となるように吹き付け、その後厚さ0.2mmの被覆層となるように押出機でPVC樹脂被覆を行ない、介在片を含有するアルミニウム合金被覆電線を得た。
(介在片の検出)
作業中に不意な衝撃で発生した穴を模擬し、被覆電線の被覆層に長さ3mm、幅0.5mmの被覆を貫通する穴を開けた。その後、黒色のシート上でワイヤーハーネス組み付けを模擬した動きを被覆電線に与え、介在片の検出を行った。被覆電線の穴からこぼれ落ちた介在片が検出された場合を良好「○」、検出されなかった場合を不良「×」とした。
被覆層厚さの均一性は、レーザー外径測定器により測定し、この測定した値から評価した。
11a 素線
11b 外表面
12 被覆層
13 介在片
21 線材
21a 素線
21b 素線
22 被覆層
23 介在片
21b’外表面
30 端子付き被覆電線
31 被覆電線
31−1 端子付き被覆電線
31−2,31−3 他の端子付き被覆電線
32 端子
32a 接続部
32b バレル部
33a 溶接部
34b 溶接部
40 ワイヤーハーネス
41−1 コネクタ
41−2,41−3 他のコネクタ
42−1 接続構造体
42−2,42−3 他の接続構造体
43 巻テープ
44 集合コネクタ
Claims (11)
- 金属からなる線材と、該線材の周囲に設けられた被覆層と、前記線材と前記被覆層の間あるいは前記被覆層内に介在する、金属もしくは金属酸化物又はその両方からなる介在片とを有し、前記介在片の平均長さが前記被覆層の厚さ未満であること、を特徴とする被覆電線。
- 前記被覆層の厚さ方向における前記介在片の平均長さが、前記被覆層の厚さの1/2以下である、請求項1記載の被覆電線。
- 前記介在片の数密度が、1個/mm3〜3000個/mm3である、請求項1または2に記載の被覆電線。
- 前記介在片は、前記線材と同じ金属材料からなる、請求項1〜3のいずれか1項に記載の被覆電線。
- 前記介在片は、可視光の平均反射率が70%以上である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の被覆電線。
- 前記線材は、複数の素線が撚り合わされてなる撚り線である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の被覆電線。
- 前記線材は、圧縮撚り線である請求項1〜5のいずれか1項に記載の被覆電線。
- 被覆電線と、該被覆電線の端部に装着された端子とを備え、
前記被覆電線は、金属からなる線材と、該線材の周囲に設けられた被覆層と、前記線材と前記被覆層の間あるいは前記被覆層内に介在する、金属もしくは金属酸化物又はその両方からなる介在片とを有し、前記介在片の平均長さが前記被覆層の厚さ未満であること、
を特徴とする、端子付き被覆電線。 - 請求項8記載の端子付き被覆電線を他の電線と組み合わせてなるワイヤーハーネス。
- 一の素線からなる線材又は複数の素線を撚り合わせた撚り線からなる線材を形成する工程と、前記線材に被覆層を形成する工程とを有する被覆電線の製造方法であって、
前記被覆層を形成する工程の前に、金属もしくは金属酸化物又はその両方からなる介在片を前記線材に付着させる工程を有することを特徴とする、被覆電線の製造方法。 - 前記線材に介在片を付着させる工程は、前記撚り線からなる線材を形成する工程時に、前記素線同士の接触によって削り出された該素線表面の一部を、介在片として前記撚り線表面に付着させる、請求項10記載の被覆電線の製造方法。
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