WO2013111718A1 - 多心ケーブルとその製造方法 - Google Patents

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達則 林下
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住友電気工業株式会社
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    • H01B13/22—Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers
    • H01B13/26—Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers by winding, braiding or longitudinal lapping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
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    • H01B11/18—Coaxial cables; Analogous cables having more than one inner conductor within a common outer conductor
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    • H01B11/18—Coaxial cables; Analogous cables having more than one inner conductor within a common outer conductor
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    • H01B11/20—Cables having a multiplicity of coaxial lines

Definitions

  • the present invention relates to a multi-core cable used for signal transmission in a wiring or an endoscope in a small electronic device and a method for manufacturing the same.
  • a large number of thin insulated wires and coaxial wires with an outer diameter of several millimeters are bundled.
  • a core cable is used.
  • a thin insulated wire or coaxial wire (hereinafter referred to as a thin wire) is twisted together to form a bundled assembly (aggregate core), and a tape is spirally wound around the outer periphery of the aggregated core. The shape is retained.
  • a shield conducting wire is laterally wound or braided to form a shield layer, and the outer side thereof is covered with a jacket (also called a sheath) to form a multi-core cable.
  • this multi-core cable for example, the one disclosed in Patent Document 1 is known.
  • this multi-core cable increases the flexibility of the multi-core cable by setting the winding direction of the conductor to the same direction as the twisting direction of the thin wire. At the same time, the flexibility is improved to extend the fracture life.
  • Patent Document 1 discloses that the winding direction of the shield conducting wire is set in the same direction as the twisting direction of the thin wire.
  • the winding direction of the restraining winding tape is usually wound in a direction opposite to the twisting direction of the thin wire in order to maintain the twisted shape of the thin wire. It is attached.
  • the present invention has an object to provide a multi-core cable with improved flexibility and flexibility, and a method for manufacturing the same, by improving a tape winding structure in which a thin wire is wound around an aggregate core.
  • a tape is spirally wound around the outer periphery of an aggregate core in which a plurality of small-diameter wires are twisted together, a shield conductor is arranged on the outer side, and the outer side is covered with a jacket.
  • the above-mentioned tape is wound in the same winding direction as the twisting direction of the collective core and at the same winding pitch as that of the collective core.
  • the tape winding angle is preferably 8 ° to 20 °.
  • the flexibility of the cable can be improved as compared with a multi-core cable in which the winding direction of the tape wound around the outer periphery of the collective core is wound in the direction opposite to the twisting direction of the thin wire. At the same time, it is possible to increase the flexibility of the cable and extend the break life.
  • FIG. 1A is a perspective view showing an example of a multi-core cable according to the present invention
  • FIG. 1B is a cross-sectional view of the multi-core cable.
  • 10 is a multi-core cable
  • 11 is a coaxial wire
  • 12 is an insulated wire
  • 13 is a collective core
  • 14 is a tape
  • 15 is a shield conductor
  • 16 is a jacket
  • 21 is a central conductor
  • 22 is an insulator
  • 23 Indicates an outer conductor
  • 24 indicates an insulation coating.
  • a multi-core cable 10 is composed of a plurality of coaxial wires 11 or insulated wires 12 that are either one kind or a composite core 13 in which both are combined and twisted together. Is done.
  • the coaxial wire 11 or the insulated wire 12 that transmits a signal has a wire outer diameter as small as a few millimeters, and is referred to as a thin wire including both the coaxial wire 11 and the insulated wire 12.
  • the signal to transmit is a high frequency signal
  • the coaxial wire 11 is used, but when the signal is a low frequency signal, the insulated wire 12 is used.
  • the thin wire (11, 12) is, for example, united and integrated as a unit by twisting about 3 to 20 wires as one unit.
  • a tape 14 (resin tape, metal-deposited resin tape, etc.) is wound around the outer periphery of the collective core 13 in a spiral shape (also referred to as a horizontal winding), and a collective shape of a plurality of small-diameter electric wires (11, 12). And the unevenness generated on the outer peripheral surface of the collective core 13 is smoothed.
  • a shield conductor 15 is formed by laterally winding (spirally winding) or braiding a plurality of shield conductive wires, and this shield conductor 15 is formed.
  • the outer surface of 15 is covered with a jacket 16 to form a multi-core cable 10.
  • When used as an endoscope cable it becomes a composite cable with a relatively small number of cores of the thin wire (11, 12), so it is difficult to arrange the thin wire in a circular shape. To get closer to.
  • a composite cable of four coaxial wires 11 and eight insulated wires 12 is provided, four insulated wires 12 are arranged inside, and four coaxial wires 11 and four insulated wires 12 are arranged outside. An example of concentric arrangement is shown.
  • a coaxial wire 11 having a configuration in which a central conductor 21, an insulator 22, an external conductor 23, and an insulation coating 24 are arranged coaxially is used.
  • a stranded wire such as copper or a tin-plated copper alloy wire made of a good electrical conductor is used for the center conductor 21, for example, a tin-plated copper alloy having an outer diameter of about 0.03 mm to 0.06 mm. It is formed by twisting seven wires.
  • a single wire can also be used.
  • the insulator 22 is an insulating material such as a fluororesin and is formed by tape winding or extrusion molding so that the thickness is about 0.07 mm to 0.16 mm.
  • the outer conductor 23 is formed, for example, by horizontally winding a tin-plated copper alloy wire having an outer diameter similar to that used for the center conductor 21.
  • a resin tape is wound around the outer surface of the outer conductor 23, or a resin is extruded by a molding machine, and an insulating coating 24 having a thickness of about 0.04 mm is provided, and the outer diameter is 0.36 mm to 0.3 mm. It is formed so as to be a coaxial wire of about 6 mm.
  • the insulated wire 12 is a wire that does not have the outer conductor of the coaxial wire 11 and is the same in shape as the insulated wire in which the outer periphery of the wire is insulated with an insulating material.
  • the center conductor 21 is formed by twisting seven tin-plated copper alloy wires having an outer diameter of about 0.03 mm, and the outer periphery thereof is covered with an insulator 22 such as a fluororesin.
  • it is formed to be an insulated wire having an outer diameter of about 0.16 mm.
  • a plurality of thin wires such as the coaxial wire 11 and the insulated wire 12 described above are twisted together at a predetermined twist pitch to form a collective core 13, and a tape 14 is wound around the outer periphery thereof to maintain the twisted shape. Is done.
  • the tape 14 is made of polyethylene terephthalate (PET) having a thickness of about 0.006 mm, a resin tape such as a fluororesin having a thickness of about 0.05 mm, or a metal-deposited polyester tape. Wrapped in multiple layers.
  • the winding of the tape 14 is usually wound in the direction opposite to the twisting direction of the thin wire (11, 12), but in the present invention, it is wound in the same direction as the twisting direction of the thin wire. It is characterized in that the winding pitch is wound so as to be substantially the same as the twisting pitch of the thin wire.
  • the tape 14 when a metal vapor deposition polyester tape is used for the tape 14, the tape 14 also has a function as a shield layer, and the shield function can be enhanced together with the shield conductor 15 disposed on the outside of the tape 14.
  • the tape 14 may be one in which a pressure-sensitive adhesive is applied to one surface, and the overlapping portion may be bonded and fixed.
  • a shield conductor 15 is disposed outside the tape 14 wound as described above.
  • a tin-plated copper alloy wire having an outer diameter of about 0.05 mm is laterally wound or braided.
  • FIG. 1 (B) it is shown by a braided shield conductor 15, but in the case of horizontal winding, it may be in the same direction as the twist direction of the thin wire (11, 12) or in the opposite direction. Good.
  • the outer periphery of the shield conductor 15 is covered with a jacket 16.
  • Fluorine resin, polyurethane resin, polyvinyl chloride resin, or the like is used for the outer cover 16, and it is formed by wrapping a resin tape having an appropriate thickness, or the outer diameter is ( It is formed to be about 1.5 ⁇ 0.2) mm.
  • the jacket 16 has a function of protecting the shield conductor 15 from an external force and smoothing the surface by filling the unevenness of the surface so that the cable is not caught at a place where the cable is wired.
  • FIG. 2A is a diagram for explaining an example of a method of twisting the aggregate core 13 and winding the tape 14 described above
  • FIG. 2B is an enlarged view of a winding portion.
  • the plurality of coaxial electric wires 11 and insulated wires 12 are fed out from the respective electric wire supply bobbins 25 and collected by the concentrating dies 26.
  • the collected plurality of small-diameter electric wires are twisted to form the collective core 13, and the tape 14 fed out from the tape supply bobbin 27 is wound thereon.
  • the aggregate core around which the tape 14 is wound is wound up by the winding bobbin 28.
  • the thin wires (11, 12) are twisted together and the tape 14 is wound in the same direction as the twisting direction. Can be wound at the same time.
  • the winding angle ⁇ b of the tape 14 is wound so as to be substantially equal to ⁇ a.
  • the winding pitch of the tape 14 is wound so as to be substantially equal to the twist pitch of the small-diameter electric wire.
  • the winding angle ⁇ b is preferably about 8 ° to 20 °, and the angle ⁇ a at which the thin wire is twisted is also twisted within this range. Note that if the winding angle ⁇ b is larger than 20 °, the flexibility of the cable is lowered, and the effects of the present invention are not sufficiently exerted. If the winding angle ⁇ b is smaller than 8 °, the thin wire becomes loose. It becomes easy to make.
  • FIG. 3A is a diagram showing a method for testing the flexibility of the multi-core cable described above.
  • the cable to be tested is placed between a pair of mandrels with a diameter of 5 mm ⁇ , a load of 500 g is applied to the lower end of the cable, and the cable above the mandrel is bent 90 ° to the left and right.
  • the cable is bent at a speed of 30 reciprocations / minute. Then, the number of reciprocations until any one central conductor of the small-diameter electric wires in the multi-core cable is disconnected is measured.
  • FIG. 3B is a diagram showing a method for testing the flexibility of the above-described multi-core cable.
  • a cable under test having a length of 60 cm is looped and hung with a hanging tool.
  • a load of 10 g is applied just below the center of the ring, and the inner diameter width W of the ring at a position 10 cm from the upper end of the ring is measured. It can be said that the smaller the inner diameter width W, the more flexible.
  • the multi-core cable according to the present invention (tape is wound with the same twisting direction and twist pitch of the assembly core) and the conventional multi-core cable (the tape is opposite to the twisting direction of the assembly core) ).

Abstract

　細径電線１１，１２が複数本撚り合わされた集合コア１３の外周に、テープ１４が螺旋状に巻付けられ、その外側にシールド導体１５が配され、さらにその外側が外被１６で被覆された多心ケーブル１０であって、上記のテープ１４は、集合コア１３の撚り方向と同じ巻付け方向で、且つ、集合コア１３の撚りピッチと同じ巻付けピッチで巻付けられている。なお、テープ１４の巻付け角度は、８°～２０°とされる。

Description

多心ケーブルとその製造方法
　本発明は、小型の電子機器内の配線や内視鏡等の信号伝送に用いられる多心ケーブルとその製造方法に関する。
　携帯電話、ビデオカメラ等の可動部を有する小型の電子機器や内視鏡などの医療機器の配線には、外径がコンマ数ｍｍの細径の絶縁電線や同軸電線を、複数本束ねた多心ケーブルが用いられる。細径の絶縁電線や同軸電線（以下、細径電線という）は、複数本が互いに撚り合わされて束状の集合体（集合コア）とされ、その外周に抑えテープを螺旋状に巻き付けて集合コアの形状が保持されている。抑えテープの外周には、シールド用の導線が横巻きまたは編組されてシールド層が形成され、その外側を外被（シースともいう）で被覆して多心ケーブルが形成される。
　上述した多心ケーブルとして、例えば、特許文献１に開示のものが知られている。この多心ケーブルは、上述したシールド層を導線の横巻きで形成する場合、その導線の巻付け方向を、細径電線の撚り方向を同方向とすることにより、多心ケーブルの柔軟性を高めると共に、屈曲性を改善して破断寿命を延ばすようにしている。
日本国特開２００７－１８８７３８号公報
　特許文献１では、シールド用の導線の巻付け方向について、細径電線の撚り方向と同方向とすることが開示されている。しかし、抑え巻きテープの巻付け方向は、特許文献１の図１にも示すように、通常、細径電線の撚り形状を保持するために、細径電線の撚り方向とは逆の方向に巻付けられている。この点で、多心ケーブルの柔軟性向上には限界があった。しかしながら、機器の性能向上のためには、上述した多心ケーブルの更なる柔軟性と屈曲性の向上が必要とされている。
　本発明は、細径電線を撚り合わせた集合コアに巻付けるテープ巻付け構造を改善して、より柔軟性と屈曲性が向上された多心ケーブルとその製造方法の提供を目的とする。
　本発明による多心ケーブルは、細径電線が複数本撚り合わされた集合コアの外周に、テープが螺旋状に巻付けられ、その外側にシールド導体が配され、さらにその外側が外被で被覆された多心ケーブルであって、上記のテープは、集合コアの撚り方向と同じ巻付け方向で、且つ、集合コアの撚りピッチと同じ巻付けピッチで巻付けられていることを特徴とする。なお、テープの巻付け角度は、８°～２０°とすることが好ましい。
　本発明によれば、集合コアの外周に巻付けるテープの巻付け方向を、細径電線の撚り方向と逆方向に巻付けた多心ケーブルと比べて、ケーブルの柔軟性を改善することができると共に、ケーブルの屈曲性を高めて破断寿命を延ばすことができる。
本発明による多心ケーブルの概略を説明する図である。 本発明による多心ケーブルの製造方法の一例を説明する図である。 本発明による多心ケーブルの試験方法を示す図である。
　図１により本発明の実施の形態を説明する。図１（Ａ）は本発明による多心ケーブルの一例を示す斜視図、図１（Ｂ）は同多心ケーブルの断面図である。図１中、１０は多心ケーブル、１１は同軸電線、１２は絶縁電線、１３は集合コア、１４はテープ、１５はシールド導体、１６は外被、２１は中心導体、２２は絶縁体、２３は外部導体、２４は絶縁被覆を示す。
　本発明による多心ケーブル１０は、図１（Ａ）に示すように、複数本の同軸電線１１又は絶縁電線１２を、いずれか一種、或いは、両者を複合させて撚り合わせた集合コア１３で構成される。信号を伝送する同軸電線１１又は絶縁電線１２は、電線外径がコンマ数ｍｍという細径のものであり、同軸電線１１又は絶縁電線１２の両者を含めて細径電線という。なお、伝送する信号が高周波信号の場合は同軸電線１１が用いられるが、低周波信号の場合は絶縁電線１２が用いられる。
　細径電線（１１，１２）は、例えば、１ユニットとして、３～２０本程度の本数を撚り合わせて集合一体化して、集合コア１３とされる。この集合コア１３の外周には、テープ１４（樹脂テープ、金属蒸着樹脂テープなど）が螺旋状（横巻きともいう）に巻付けられて、複数本の細径電線（１１，１２）の集合形状が保持されるとともに、集合コア１３の外周面に生じる凹凸が滑らかにされている。
　集合コア１３上に巻付けられたテープ１４の外面には、複数本のシールド用の導線が横巻き（螺旋状に巻く）、若しくは、編組されることによりシールド導体１５が形成され、このシールド導体１５の外面が外被１６で覆われて多心ケーブル１０とされる。なお、内視鏡ケーブルとして用いる場合は、細径電線（１１，１２）の芯数が比較的少ない複合ケーブルとなるため、細径電線の配列を円形状にするのが難しいが、できるだけ自然円に近付けるようにする。図１では、４本の同軸電線１１と８本の絶縁電線１２の複合ケーブルとし、内側に４心の絶縁電線１２を配し、外側に４本の同軸電線１１と４本の絶縁電線１２を同心状に配列した例で示してある。
　図１（Ｂ）に示すように、同軸電線１１としては、例えば、中心導体２１、絶縁体２２、外部導体２３、絶縁被覆２４を同軸状に配した構成のものが用いられる。この同軸電線１１は、中心導体２１には、電気良導体からなる銅又は錫メッキ銅合金線等の撚り線が用いられ、例えば、外径０.０３ｍｍ～０.０６ｍｍ程度の錫メッキされた銅合金線を７本撚って形成される。なお、撚り線の他に、単線を用いることもできる。
　絶縁体２２は、フッ素樹脂等の絶縁材で厚さが０.０７ｍｍ～０.１６ｍｍ程度となるようにテープ巻又は押出成型で形成される。外部導体２３は、例えば、中心導体２１に用いたのと同様な外径程度の錫メッキ銅合金線を横巻して形成される。外部導体２３の外面には、樹脂テープが巻付けられ、或いは、成型機で樹脂が押出成型されて、厚さ０.０４ｍｍ程度の絶縁被覆２４が設けられ、外径が０.３６ｍｍ～０.６ｍｍ程度の同軸電線となるように形成される。
　絶縁電線１２は、同軸電線１１の外部導体を有しない電線で、形状的には電線の外周を絶縁材で絶縁した絶縁電線と同じである。例えば、同軸電線１１と同様に、中心導体２１は外径０.０３ｍｍ程度の錫メッキされた銅合金線を７本撚って形成され、その外周がフッ素樹脂等の絶縁体２２で被覆されて、例えば、外径０.１６ｍｍ程度の絶縁電線となるように形成される。
　上述した同軸電線１１、絶縁電線１２等の細径電線は、複数本が所定の撚りピッチで撚り合わされて集合コア１３とされ、その外周にテープ１４が巻付けられて、その撚り合わせ形状が保持される。テープ１４には、厚さ０.００６ｍｍ程度のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、厚さ０.０５ｍｍ程度のフッ素樹脂等の樹脂テープ、あるいは金属蒸着ポリエステルテープなどが用いられ、集合コア１３の外周に螺旋状に重ね巻きで巻付けられる。
　テープ１４の巻付けは、通常、細径電線（１１，１２）の撚り方向と逆方向に巻付けられるが、本発明においては、細径電線の撚り方向と同方向に巻付け、また、その巻付けピッチも細径電線の撚りピッチとほぼ同じになるように巻付けられることを特徴としている。
　なお、テープ１４に金属蒸着ポリエステルテープが用いられる場合は、テープ１４はシールド層としての機能も有し、テープ１４の外側に配されるシールド導体１５と合わせて、シールド機能を高めることができる。
　また、テープ１４には、一方の面に粘着剤が付与されたものを用い、重ね合わせ部分を接着固定するようにしてもよい。
　上記のように巻付けられたテープ１４の外側には、シールド導体１５が配される。例えば、シールド導体１５として、外径０.０５ｍｍ程度の錫メッキされた銅合金線が、横巻き、若しくは、編組される。図１（Ｂ）では、編組されたシールド導体１５で示してあるが、横巻きの場合は、細径電線（１１，１２）の撚り方向と同方向であっても、逆方向であってもよい。
　シールド導体１５の外周は、外被１６で被覆される。外被１６には、フッ素樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂等が用いられ、適当な厚さの樹脂テープを巻きつけて形成されるか、或いは、成型機による押出成形で、外径が（１.５±０.２）ｍｍ程度となるように形成される。この外被１６は、シールド導体１５を外力から保護するとともに、表面の凹凸を埋めて滑らかにし、当該ケーブルが配線される箇所で引っ掛かりが生じないようにする機能を有している。
　図２（Ａ）は、上述した集合コア１３の撚り合わせとテープ１４の巻付け方法の一例を説明する図で、図２（Ｂ）は巻付け部分の拡大図である。
　図２（Ａ）に示すように、複数本の同軸電線１１と絶縁電線１２は、それぞれの電線供給ボビン２５から繰り出され、集線ダイス２６により集線される。集線された複数本の細径電線は、撚りをかけられて集合コア１３とされ、テープ供給ボビン２７から繰り出されるテープ１４が巻付けられる。
　テープ１４が巻付けられた集合コアは、巻取りボビン２８により巻取られる。なお、本例においては、巻取りボビン２８を巻取り方向と直交する方向に回転させながら巻取ることにより、細径電線（１１，１２）を互いに撚り合わすと共に、撚り方向と同じ方向にテープ１４の巻付けも同時に行うことができる。
　図２（Ｂ）に示すように、細径電線（１１，１２）が撚り合わされる角度をθａとしたとき、テープ１４の巻付け角度θｂは、θａにほぼ等しくなるように巻かれていることが好ましい。すなわち、テープ１４の巻付けピッチは、細径電線の撚りピッチにほぼ等しくなるように巻付けられる。この場合、巻付け角度θｂは、８°～２０°位となるようにするのが好ましく、細径電線が撚り合わされる角度θａも、この範囲で撚られるようにする。なお、巻付け角度θｂを２０°より大きくすると、ケーブルの柔軟性が低下して本発明による作用効果が十分発揮されず、また、巻付け角度θｂを８°より小さくすると、細径電線がバラけやすくなる。
　図３（Ａ）は、上述した多心ケーブルの屈曲性を試験する方法を示す図である。この方法は、直径５ｍｍφの一対のマンドレルの間に、被試験ケーブルを挟むように配し、ケーブル下端に５００ｇの荷重を加え、マンドレルの上方のケーブルを左右に９０°屈曲させることを１往復とし、３０往復回／分の速度でケーブルを屈曲する。そして、多心ケーブル内の細径電線のいずれか１本の中心導体が断線するまでの往復回数を測定する。
　図３（Ｂ）は、上述した多心ケーブルの柔軟性を試験する方法を示す図である。この方法は、長さ６０ｃｍの被試験ケーブルを輪にして吊り具で吊り下げる。輪の中央真下に１０ｇの荷重をかけて、輪の上端から１０ｃｍの位置における輪の内径幅Ｗを測定する。内径幅Ｗが小さいほど柔軟性があると言える。
　上述した試験方法を用いて、本発明による多心ケーブル（テープを集合コアの撚り方向と撚りピッチを同じにして巻付け）と、従来の多心ケーブル（テープを集合コアの撚り方向と逆方向に巻付け）とを試験した。
　（本発明の多心ケーブル・・・テープ巻付け角θｂ＝８°～２０°）
　　　Ａ．屈曲試験　１６，８００回で断線
　　　Ｂ．柔軟性試験　Ｗ＝１１.２ｃｍ
　（従来の多心ケーブル）　
　　　Ａ．屈曲試験　１１，５００回で断線　
　　　Ｂ．柔軟性試験　Ｗ＝１２.１ｃｍ
　なお、本発明の多心ケーブルで、テープ巻付け角θｂ＝２５°についても試験したが、「Ａ．屈曲試験　１１，９００回で断線　Ｂ．柔軟性試験　Ｗ＝１１.９ｃｍ」で、従来の多心ケーブルよりは、改善が見られた。そして、上述のテープ巻付け角θｂを８°～２０°とすることで、屈曲性と柔軟性を大きく改善できることが確認できた。
　本出願は、２０１２年１月２４日出願の日本特許出願（特願２０１２－０１１７８１）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
 

Claims (3)

  1. 　細径電線が複数本撚り合わされた集合コアの外周に、テープが螺旋状に巻付けられ、その外側にシールド導体が配され、さらにその外側が外被で被覆された多心ケーブルであって、
    　前記テープは、前記集合コアの撚り方向と同じ巻付け方向で、且つ、前記集合コアの撚りピッチと同じ巻付けピッチで巻付けられていることを特徴とする多心ケーブル。
  2. 　前記テープの巻付け角度は、８°～２０°であることを特徴とする請求項１に記載の多心ケーブル。
  3. 　細径電線を複数本撚り合わせて集合コアとし、該集合コアの外周にテープを螺旋状に巻付け、その外側にシールド導体を配し、さらにその外側を外被で被覆した多心ケーブルの製造方法であって、
    　前記テープは、前記集合コアの撚り方向と同じ巻付け方向で、且つ、前記集合コアの撚りピッチと同じ巻付けピッチで巻付けることを特徴とする多心ケーブルの製造方法。
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