(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022112173
(43)【公開日】2022-08-02
(54)【発明の名称】ケーブル
(51)【国際特許分類】
H01B 7/04 20060101AFI20220726BHJP
H01B 7/18 20060101ALI20220726BHJP
【FI】
H01B7/04
H01B7/18 D
H01B7/18 E
H01B7/18 B
H01B7/18 F
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021007870
(22)【出願日】2021-01-21
(71)【出願人】
【識別番号】000005083
【氏名又は名称】日立金属株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002583
【氏名又は名称】特許業務法人平田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】小林 正則
(72)【発明者】
【氏名】黄 得天
(72)【発明者】
【氏名】森山 真至
【テーマコード(参考)】
5G311
5G313
【Fターム(参考)】
5G311AA04
5G311AB01
5G311AB06
5G311AC03
5G311AC05
5G311AC06
5G311AD02
5G313AA03
5G313AB02
5G313AB05
5G313AC04
5G313AD01
5G313AE04
(57)【要約】
【課題】繰り返し曲げた際に断線等の不具合が発生しにくい優れた機械特性と、大容量のデータ通信が可能な優れた伝送特性とを実現可能なケーブルを提供する。
【解決手段】ケーブル1は、ケーブル中心に配置された抗張力繊維からなる抗張力線2と、抗張力線2の周囲に撚り合わされている複数本の対撚線3と、対撚線3の周囲に配置された複数本の合成繊維からなる介在4と、抗張力線2の周囲に複数本の対撚線3と介在4とを撚り合わせた集合体5の周囲にテープ部材61を螺旋状に巻き付けてなる摩耗抑制層6と、摩耗抑制層6の外周を覆う編組シールドからなるシールド層7と、シールド層7の周囲を覆うシース8と、を備え、テープ部材61の両面61a,61bがフッ素樹脂によって構成されており、テープ部材61の幅方向の一部が重なり合うようにテープ部材61が非接着で重ね巻きされている。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ケーブル中心に配置された抗張力繊維からなる抗張力線と、
一対の電線を撚り合わせて構成され、前記抗張力線の周囲に撚り合わされている複数本の対撚線と、
前記対撚線の周囲に配置された複数本の合成繊維からなる介在と、
前記抗張力線の周囲に前記複数本の対撚線と前記介在とを撚り合わせた集合体の周囲にテープ部材を螺旋状に巻き付けてなる摩耗抑制層と、
前記摩耗抑制層の外周を覆う編組シールドからなるシールド層と、
前記シールド層の周囲を覆うシースと、を備え、
前記摩耗抑制層は、前記テープ部材の前記集合体に対向する面および前記シールド層に対向する面がフッ素樹脂によって構成されており、前記テープ部材の幅方向の一部が重なり合うように前記テープ部材が非接着で重ね巻きされている、
ケーブル。
【請求項2】
前記介在は、3100デニール以上4400デニール以下の繊度を有する、
請求項1に記載のケーブル。
【請求項3】
前記抗張力線を構成する前記抗張力繊維は、前記介在を構成する前記合成繊維よりも繊度が大きい、
請求項1または2に記載のケーブル。
【請求項4】
前記介在を構成する前記合成繊維は、引張強度が49N以上であり、伸びが15%以上である、
請求項1乃至3の何れか1項に記載のケーブル。
【請求項5】
前記介在を構成する前記合成繊維が、ナイロン繊維からなる、
請求項1乃至4の何れか1項に記載のケーブル。
【請求項6】
前記摩耗抑制層を構成する前記テープ部材が、ポリテトラフルオロエチレンからなる、
請求項1乃至5の何れか1項に記載のケーブル。
【請求項7】
前記摩耗抑制層は、前記テープ部材の巻き方向が前記集合体の撚り方向と同じ方向である、
請求項1乃至6の何れか1項に記載のケーブル。
【請求項8】
前記摩耗抑制層は、前記テープ部材の表面の摩擦係数が前記電線の絶縁体の表面の摩擦係数よりも低い、
請求項1乃至7の何れか1項に記載のケーブル。
【請求項9】
前記シールド層は、編組シールドを複数層積層して構成されている、
請求項1乃至8の何れか1項に記載のケーブル。
【請求項10】
前記シールド層は、引張強さが350MPa以上であり、かつ伸びが7%以上15%以下の銅合金線を編み込んだ編組シールドからなる、
請求項1乃至9の何れか1項に記載のケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ケーブルに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、生産性向上対策として人協働型ロボットや小型多関節ロボットの市場が拡大している。このようなロボットに使用されるロボットケーブルとして、ロボットの可動部に配線される可動部用のケーブルと、ロボットと制御機器とを接続する固定部用のケーブルとが用いられている。
【0003】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、特許文献1がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
近年、上述のロボットにおいて高画質なカメラ等が使用されてきており、ロボットケーブルにおいても、大容量のデータ通信が可能であることが求められている。特に、ロボットの可動部に配線される可動部用のケーブルでは、繰り返し曲げた際に断線等の不具合が発生しにくい優れた機械特性を実現しつつも、大容量のデータ通信が可能な優れた伝送特性を実現することが要求される。
【0006】
そこで、本発明は、繰り返し曲げた際に断線等の不具合が発生しにくい優れた機械特性と、大容量のデータ通信が可能な優れた伝送特性とを実現可能なケーブルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、上記課題を解決することを目的として、ケーブル中心に配置された抗張力繊維からなる抗張力線と、一対の電線を撚り合わせて構成され、前記抗張力線の周囲に撚り合わされている複数本の対撚線と、前記対撚線の周囲に配置された複数本の合成繊維からなる介在と、前記抗張力線の周囲に前記複数本の対撚線と前記介在とを撚り合わせた集合体の周囲にテープ部材を螺旋状に巻き付けてなる摩耗抑制層と、前記摩耗抑制層の外周を覆う編組シールドからなるシールド層と、前記シールド層の周囲を覆うシースと、を備え、前記摩耗抑制層は、前記テープ部材の前記集合体に対向する面および前記シールド層に対向する面がフッ素樹脂によって構成されており、前記テープ部材の幅方向の一部が重なり合うように前記テープ部材が非接着で重ね巻きされている、ケーブルを提供する。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、繰り返し曲げた際に断線等の不具合が発生しにくい優れた機械特性と、大容量のデータ通信が可能な優れた伝送特性とを実現可能なケーブルを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【
図1】本発明の一実施の形態に係るケーブルの長手方向に垂直な断面を示す断面図である。
【
図2】(a)はテープ部材の斜視図、(b)~(d)はテープ部材の断面図である。
【
図3】(a)は屈曲試験、(b)は捻回試験、(c)はしごき試験、(d)はU字スライド試験を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
[実施の形態]
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【0011】
図1は、本実施の形態に係るケーブルの長手方向に垂直な断面を示す断面図である。ケーブル1は、例えば、工場等で用いられるロボットの内部あるいは外部の配線、あるいは自動車におけるバネ下の配線(すなわち、車輪に設けた装置(例えばブレーキ装置やセンサ類)と車体に設けた装置(例えば制御装置)とを接続する配線)等に用いられるものであり、その少なくとも一部が可動部や揺動部をまたいで配設されるものである。また、ケーブル1は、画像信号等の信号を伝送するための通信用ケーブル(所謂LANケーブル)として用いられるものである。ケーブル1は、例えば、カテゴリー5eのLANケーブルである。
【0012】
図1に示すように、ケーブル1は、抗張力線2と、複数本の対撚線3と、介在4と、抗張力線2の周囲に複数本の対撚線3と介在4とを撚り合わせた集合体5の周囲に設けられた摩耗抑制層6と、摩耗抑制層6の外周を覆う編組シールドからなるシールド層7と、シールド層7の周囲を覆うシース8と、を備えている。
【0013】
(抗張力線2)
抗張力線2は、ケーブル1が繰り返し屈曲された際に、ケーブル1に付与される張力を担い、当該張力により対撚線3やシールド層7等の他部材に負荷がかからないようにする役割を果たす。抗張力線2は、抗張力繊維からなり、ケーブル1のケーブル中心に配置されている。抗張力線2に用いる抗張力繊維としては、アラミド繊維等を用いることができる。抗張力線2がケーブル1に付与される張力を十分に担うために、抗張力線2に用いる抗張力繊維の伸びは、対撚線3を構成する電線31の導体31aの伸び(本実施の形態では10%以上)や絶縁体31bの伸び(本実施の形態では150%以上)、及び、シールド層7を構成する金属素線の伸び(本実施の形態では7%以上15%未満)よりも小さいことが望ましく、より具体的には3%未満であることが望ましい。
【0014】
本実施の形態では、アラミド繊維からなり、繊度が1420デニールである複数本の抗張力繊維を用いて抗張力線2を構成した。なお、1デニールは、長さ450mで質量が0.05gあるものをいう。抗張力線2を構成する抗張力繊維は、ケーブル1を繰り返し曲げた際に断線等の不具合を発生しにくくするために、後述する介在4を構成する合成繊維(ナイロン繊維等)よりも繊度が大きいとよい。
【0015】
また、ケーブル1が繰り返し屈曲した際の張力を抗張力線2に有効に負担させるためには、抗張力線2を構成する抗張力繊維(ここではアラミド繊維)を、ケーブル長手方向に沿って真っすぐに配置することが望ましい。抗張力線2に用いる抗張力繊維の引張強度は、2900MPa以上3400MPa以下であるとよい。また、抗張力線2に用いる抗張力繊維の水分率は3.5%以上7.0%以下であるとよく、密度は1.4g/cm3以上1.5g/cm3以下であるとよい。
【0016】
(対撚線3)
対撚線3は、一対の電線31を撚り合わせて構成されている。電線31は、導体31aと、導体31aの周囲を覆う絶縁体31bと、を有している。曲げに対する耐久性を高めるために、導体31aとしては、複数本の金属素線を集合撚りした撚線導体からなるものを用いるとよい。導体31aの外径は、曲げに対する耐久性を高めるために、例えば、0.30mm~3.00mmとすることがよい。本実施の形態では、外径が0.08mmのすずめっき軟銅線からなる金属素線を30本集合撚りした外径0.50mmの導体31aを用いた。
【0017】
ケーブル1の細径化を図るために、絶縁体31bの厚さは、できるだけ薄くすることが望ましく、例えば、0.10mm~0.30mm程度とすることがよい。絶縁体31bとしては、薄肉で押出成形が可能なフッ素樹脂からなるものを用いるとよい。絶縁体31bに用いるフッ素樹脂としては、FEP(パーフルオロエチレンプロペンコポリマー)やPFA(パーフルオロアルコキシアルカン)が挙げられる。また、絶縁体31bとしては、PP(ポリプロピレン)を用いてもよい。本実施の形態では、FEPからなる厚さ約0.25mmの絶縁体31bを用い、電線31の外径を約1.00mmとした。一対の電線31を撚り合わせた対撚線3の外径は、約2.00mmとなる。
【0018】
絶縁体31bは、導体31aの周囲にチューブ押出しにより形成されているとよい。これにより、絶縁体31b内で導体31aが電線31の長手方向に移動可能となり、ケーブル1を曲げた際に導体31aに断線が発生しにくくなる。
【0019】
なお、大容量のデータ通信が可能な伝送特性を実現するべく、高周波信号の伝送特性を向上させる(より詳細には、例えば、1MHz~6GHzの帯域の高周波信号を長距離伝送した際に減衰しにくくする)場合、絶縁体31bとしては、なるべく誘電率が低いものを用いることが望ましい。例えば、絶縁体31bとしては、導体31aの外周に低誘電率の非発泡樹脂材料を用いてチューブ押出しによって設けられた非充実押出層と、非充実押出層の外周に非接着に設けられた発泡層と、発泡層の外周に接着して設けられた非発泡層と、を有する3層構造のものを用いてもよい。非充実押出層としては、例えば、FEPやPFA等からなるふっ素樹脂材料を用いることができる。また、発泡層は、非充実押出層に用いる樹脂材料よりも低融点の樹脂材料を用いるとよい。例えば、照射架橋発泡ポリエチレンや発泡ポリプロピレン等からなるものを用いることができる。さらに、非発泡層は、発泡層と同じ樹脂材料からなることがよい。例えば、非発泡ポリプロピレンや、照射架橋ポリエチレン等からなるものを用いることができる。
【0020】
ケーブル1は、一対の電線31を撚り合わせた対撚線3を4本備えており、これら4つの対撚線3と後述する介在4とを抗張力線2の周囲に撚り合わせて集合体5を構成している。なお、集合体5に用いる対撚線3の本数は4本に限定されない。また、本実施の形態では、集合体5を構成する全ての対撚線3を同じ構成としたが、これに限らず、例えば外径や導体断面積が異なる電線31を用いた対撚線3を含んでいてもよい。
【0021】
各対撚線3において、導体31aの撚り方向と、対撚線3の撚り方向とは、反対方向とされる。これは、例えば導体31aと対撚線3の撚り方向を同じ方向とした場合、導体31aの撚りが締まる方向に対撚線3が撚り合されることになり、導体31aに含まれる金属素線にかかる負荷が大きくなり、ケーブル1を曲げた際等に断線が生じるおそれがあるためである。なお、導体31aの撚り方向とは、電線31の一端から見たときに、他端側から一端側にかけて金属素線が回転している方向である。また、対撚線3の撚り方向とは、対撚線3の一端から見たときに、他端側から一端側にかけて電線31が回転している方向である。
【0022】
また、クロストークを抑制するため、集合体5を構成する各対撚線3は、それぞれ撚りピッチが異なるようにされる。各対撚線3の撚りピッチは、例えば、10mm~20mmの範囲において、それぞれ異なるようにするとよい。本実施の形態では、例えば、4つの対撚線3の撚りピッチを、それぞれ、11mm、14mm、17mm、及び19mmとする等して、各対撚線3の撚りピッチの差を2mm以上とした。なお、導体31aの撚りピッチと、最も撚りピッチの小さい対撚線3の撚りピッチとを、同じ撚りピッチとした。なお、対撚線3の撚りピッチとは、対撚線3の周方向において任意の電線31が同じ周方向位置となる箇所の対撚線3の長手方向に沿った間隔である。同様に、導体31aの撚りピッチとは、導体31aの周方向において任意の金属素線が同じ周方向位置となる箇所の導体31aの長手方向に沿った間隔である。
【0023】
(介在4)
介在4は、ケーブル1が繰り返し屈曲された際の対撚線3間の擦れにより電線31が摩耗断線してしまうことを抑制する役割と、ケーブル1全体の屈曲性を向上させる役割とを果たすものであり、周方向に隣り合う対撚線3の間にそれぞれ配置されている。介在4としては、上記役割を果たすために、クッション性に優れたものを用いることが望ましいが、例えばスフ(ステープル・ファイバー)などの吸湿しやすい再生繊維を用いた場合には、介在4の吸湿状態によってケーブル1の伝送特性が変化してしまい、十分な伝送特性が得られない場合がある。そこで、本実施の形態では、複数本の合成繊維からなる介在4を用いた。
【0024】
介在4を構成する合成繊維としては、スフよりも吸湿しにくく、かつクッション性に富んだ繊維を用いることが望ましく、例えば、ポリアミド系、ポリエステル系などの合成繊維を用いることができる。介在4は、隣り合う対撚線3同士の間、対撚線3と抗張力繊維2との間、又は対撚線3と摩耗抑制層6との間の隙間を埋めるように、対撚線3の周囲に配置される。介在4は、ケーブル中心に配置される抗張力繊維2に接して配置されていてもよい。介在4の繊度(集合体5の内部に配置される合成繊維を合計した繊度)は、3100デニール以上4400デニール以下であるとよく、より好ましくは、3900デニール以上4250デニール以下であるとよい。合成繊維からなる介在4がこのような繊度を有して集合体5の内部に配置されることは、ケーブル1が繰り返し屈曲された際に、対撚線3同士の擦れや摩耗抑制層6と対撚線3とが接することによる対撚線3の擦れ等によって電線31が摩耗断線してしまうことを抑制し、優れた伝送特性を備えつつ、ケーブル1全体の機械特性を向上させることに有効である。集合体5の内部に配置される介在4の繊度は、1本の合成繊維の繊度や合成繊維の本数を変更することで、適宜調整が可能である。本実施の形態では、介在4の繊度を4200デニールとした。また、介在4が上記の役割を果たすために、合成繊維の引張強度は49N以上(より好ましくは58N以上)であるとよく、伸びは15%以上であるとよい。
【0025】
本実施の形態では、上記の特性を満足する介在4を構成する合成繊維として、ポリアミド系の合成繊維であるナイロン繊維を用いた。介在4を構成する合成繊維(ナイロン繊維)は、抗張力線2を構成する抗張力繊維(アラミド繊維)よりも吸湿性が低い。また、介在4を構成する1本の合成繊維(ナイロン繊維)の繊度は、1本の抗張力繊維(アラミド繊維)の繊度よりも小さい。具体的には、介在4を構成する1本の合成繊維(ナイロン繊維)の繊度は、1本の抗張力繊維(アラミド繊維)の繊度の0.1倍以上0.2倍以下である。1本の合成繊維(ナイロン繊維)の繊度は、例えば210デニールである。
【0026】
本実施の形態では、ケーブル1全体で使用する(集合体5の内部に配置する)ナイロン繊維の本数は20本とした。特に、本実施の形態では、周方向に隣り合う対撚線3の間のそれぞれ(4か所のそれぞれ)に、同じ本数の合成繊維からなる介在4がそれぞれ配置されている。これにより、繰り返し屈曲された際に、優れた伝送特性を備えつつ、ケーブル1全体の機械特性を向上させることができる。隣り合う対撚線3同士は、介在4が対撚線3間に入り込むことによって非接触となっている必要はなく、ケーブル長手方向のところどころで互いに接触していてもよい。つまり、介在4のクッション性により、周方向に隣り合う対撚線3同士の摩耗が緩和されていればよい。
【0027】
(集合体5)
集合体5は、抗張力線2の周囲に、複数本(ここでは4本)の対撚線3と介在4とを撚り合わせて構成される。集合体5の撚り方向は、対撚線3の撚り方向と反対方向とされる。つまり、集合体5の撚り方向は、導体31aの撚り方向と同じ方向とされる。なお、集合体5の撚り方向とは、集合体5の一端から見たときに、集合体5の他端側から一端側にかけて対撚線3(及び介在4)が回転している方向である。本実施の形態では、集合体5の外径は、約4.4mmである。
【0028】
(摩耗抑制層6)
摩耗抑制層6は、集合体5の周囲にフッ素樹脂からなるテープ部材61を螺旋状に巻き付けて構成されている。例えば、摩耗抑制層6を押出成形によって設けることも考えられるが、この場合、摩耗抑制層6が筒状となるために非常に硬く曲げにくくなってしまい、ケーブル1の可とう性が低下してしまう。本実施の形態では、ケーブル1の可とう性の低下を抑制するとともに、ケーブル1を繰り返し曲げたときに、複数本の金属素線で構成されるシールド層7と絶縁性の樹脂材料で構成される絶縁体31bとの間で生じる側圧摩耗によって絶縁体31bが摩耗することを抑制するために、絶縁体31bの周囲にフッ素樹脂からなるテープ部材61を螺旋状に巻き付けることで、摩耗抑制層6を形成している。
【0029】
テープ部材61の巻き方向は、集合体5の撚り方向と同じ方向であるとよい。これにより、テープ部材61が集合体5の凹部(谷間部分)、すなわち周方向に隣り合う対撚線3の間の谷間部分に入り込み易くなり、テープ部材61と対撚線3(電線31)との接触面積を増やして、シールド層7による電線31の摩耗をより抑制することが可能になる。
【0030】
テープ部材61は、フッ素樹脂テープの幅方向の一部が重なり合うように重ね巻きされて集合体5の外周に螺旋状に巻き付けられている。このとき、テープ部材61は、ケーブル1を屈曲、揺動させたり、あるいはケーブル1にしごくような動きをさせたりしたときに、対撚線3(電線31の絶縁体31b)の表面がテープ部材61の重なり合う部分から露出しない状態が維持されるように重ね巻きされている。また、テープ部材61は、重なり合う部分が接着されておらず、ケーブル1を屈曲、揺動させたり、あるいはケーブル1にしごくような動きをさせたりしたときに、重なり合ったテープ部材61同士が互いにケーブル1の長手方向へスライドするように動くことができる。
【0031】
また、フッ素樹脂からなるテープ部材61は、対撚線3を構成する電線31の絶縁体31b及びシールド層7のそれぞれに対して非接着性の表面を有することが望ましい。なお、ここでいう「フッ素樹脂からなるテープ部材61」とは、フッ素樹脂によって一様に形成されたテープ部材61を意味する。また、テープ部材61は、上述した作用及び効果を得るために、テープ部材61の重なり合う部分がテープ部材61の幅(例えば、15mm~35mm)の0.3倍以上0.5倍以下となるように重ね巻きされていることが望ましい。
【0032】
ケーブル1を繰り返し曲げた際(特にしごくような負荷がかかった際)には、ケーブル1が側圧を受けることになるが、本実施の形態に係るケーブル1では、上述した摩耗抑制層6を各対撚線3とシールド層7との間に備えることで、対撚線3を構成する電線31の絶縁体31bとシールド層7とが側圧によって擦れて絶縁体31bが摩耗してしまうことを抑制できる。つまり、摩耗抑制層6を備えることで、各電線31の絶縁体31bに接触する摩耗抑制層6の面とシールド層7に接触する摩耗抑制層6の面とが側圧によって摩耗しにくいため、ケーブル1を繰り返し曲げた際の耐久性、特にしごくような負荷がかかった場合の耐久性(以下、単にしごきに対する耐久性という)を向上することができる。
【0033】
ケーブル1を屈曲、揺動させたり、あるいはケーブル1にしごくような動きをさせたりしたときに、シールド層7が摩耗抑制層6に対して滑るように動くことができるように、摩耗抑制層6は、その表面の滑りがよいこと(摩擦係数が絶縁体31bの表面の摩擦係数よりも低いこと)が望まれる。テープ部材61に用いるフッ素樹脂としては、例えば、ETFE(テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体)やPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等が挙げられる。本実施の形態では、表面の滑りがよく、また誘電率も低いPTFEからなるテープ部材61を用いた。
【0034】
テープ部材61の厚さは、25μm以上150μm以下であるとよい。テープ部材61の厚さが25μm以上であると、繰り返し摩耗により破断しにくくなり、テープ部材61の厚さが150μm以下であると、ケーブル1の可とう性を低下しにくくすることが可能な摩耗抑制層6の硬さが得られるためである。本実施の形態では、厚さ約100μmのPTFEテープからなるテープ部材61を用いた。PTFEテープからなるテープ部材61は、合成繊維からなる介在4よりも吸湿しにくく、誘電率εが2.1と低いため、電線31の摩耗断線の抑制と優れた伝送特性との両立に有効である。
【0035】
本実施の形態では、
図2(a),(b)に示すように、1層のフッ素樹脂層611を有する(単層の)テープ部材61を用いたが、これに限らず、テープ部材61は、その集合体5に対向する面61aおよびシールド層7に対向する面61bがフッ素樹脂によって構成されていればよい。例えば、テープ部材61は、
図2(c),(d)に示すように、2層以上の多層構造となっていてもよい。
図2(c)では、フッ素樹脂層611を多層(図示例では2層)に積層させることによって面61a,61bがともにフッ素樹脂によって構成される例を示している。
図2(c)のテープ部材61は、例えば、フッ素樹脂からなるフィルムを貼り合わせること等によって形成することができる。また、
図2(d)では、基材612の両面にフッ素樹脂層611が設けられていることによって面61a,61bがともにフッ素樹脂によって構成される例を示している。
図2(d)のテープ部材61は、例えば、基材612の両面全体にフッ素樹脂を塗布し硬化させてフッ素樹脂層611を形成する、あるいは、基材612の両面全体にフッ素樹脂からなるフィルムを貼り合わせ、当該フィルムと基材612とを融着させること等によって形成することができる。
【0036】
(シールド層7)
シールド層7、外部ノイズを遮蔽するためのものである。摩耗抑制層6の外周を覆うケーブル1の可とう性を確保するために、シールド層7は、金属素線を編み込んだ編組シールドから構成されている。本実施の形態では、シールド層7は、編組シールドを複数層積層して構成されている。ここでは、編組シールドを2層積層してシールド層7を構成する場合を説明するが、編組シールドを3層以上積層してシールド層7を構成してもよい。以下、径方向内方に設けられる編組シールドを内側編組シールド71、径方向外方に設けられる編組シールドを外側編組シールド72と呼称する。
【0037】
本実施の形態に係るケーブル1では、周方向の一部において、シールド層7(内側編組シールド71)と摩耗抑制層6との間に不図示の空気層が形成されていてもよい。空気層を形成するためには、内側編組シールド71の内径を、摩耗抑制層6の外径よりも大きくすればよい。本実施の形態では、内側編組シールド71の形成時に摩耗抑制層6の外周に例えば編組形成装置に組み込まれた棒状のスペーサをケーブル長手方向に沿うように配置し、当該スペーサ上で金属素線を編み込んで内側編組シールド71を形成し、形成された内側編組シールド71をスペーサから離脱させるように編組形成装置から順次送り出すことで、空気層を形成することができる。なお、スペーサの形状は棒状に限定されない。空気層の大きさは、摩耗抑制層6の表面からシールド層7の内面(摩耗抑制層6の表面に対向する面)までの最大距離が5μm以上30μm以下である範囲内で、シールド層7が摩耗抑制層6の表面からシース8側へ浮いている状態であるとよい。ここで、最大距離は、ケーブル1を所定の位置で切断した後、切断した部分の横断面(ケーブル長手方向に垂直な断面)を光学顕微鏡あるいは電子顕微鏡を用いて観察したときに、摩耗抑制層6の表面からシールド層7の内面までの直線距離の最大値を測定することによって得られる。シールド層7(内側編組シールド71)と摩耗抑制層6間に空気層を形成することで、シールド層7による締付けを抑制し、ケーブル1を屈曲、揺動、あるいはしごいた際に、シールド層7(内側編組シールド71)と摩耗抑制層6とがケーブル1の長手方向に対して容易に相対移動できるようになり、耐屈曲性、耐捻回性、及びしごきに対する耐久性を向上することが可能になる。
【0038】
外側編組シールド72は、通常の編組シールドの製法と同様に、内側編組シールド71の外周上で金属素線を編み込んで形成される。そのため、内側編組シールド71と外側編組シールド72間には空気層が形成されない。これは、内側編組シールド71と外側編組シールド72間に空気層を形成すると、シールド層7内での接触抵抗が高くなり特性劣化のおそれが生じてしまうためである。
【0039】
両編組シールド71,72に用いられる金属素線としては、耐屈曲性及び耐捻回性を十分に得るために、引張強さが350MPa以上であり、かつ伸びが7%以上15%以下の半硬質銅合金線が用いられる。金属素線の伸びを7%以上とすることで、例えば±180°といった大きな捻回にも耐えることが可能になり、伸びを15%以下とすることで、金属素線の機械的強度の低下を抑制することができる。本実施の形態では、両編組シールド71,72に用いられる金属素線として、素線径0.08mmのすずめっき銅合金線を用いた。また、両編組シールド71,72の密度は約85%とした。なお、両編組シールド71,72に用いられる金属素線は、素線径が同じであっても異なっていてもよい。
【0040】
さらに、本実施の形態では、両編組シールド71,72に、潤滑剤が塗布された金属素線を用いることができる。潤滑剤としては、例えば流動パラフィンを用いることができる。これにより、シールド層7と摩耗抑制層6とがより滑りやすくなり、耐屈曲性、耐捻回性、及びしごきに対する耐久性をより向上することが可能になる。
【0041】
ところで、内側編組シールド71の編組角度が大きいと、摩耗抑制層6との擦れが激しくなってしまうおそれがある。また、曲げによる影響を受けやすい外側編組シールド72の編組角度が小さいと、金属素線に断線が発生しやすくなり耐屈曲性が低下してしまうおそれがある。さらに、両編組シールド71,72の編組角度が同じであると、両編組シールド71,72間の摩耗が大きくなるおそれがある。よって、内側編組シールド71の編組角度は、外側編組シールド72の編組角度よりも小さいとよい。シールド層7が3層以上の編組シールドを有する場合、径方向において最も内方に設けられる編組シールドの編組角度が、当該編組シールドよりも外方に設けられる編組シールドの編組角度よりも小さいとよい。なお、編組角度とは、金属素線の長手方向とケーブル1の長手方向とのなす角度(絶対値)である。
【0042】
(シース8)
シース8は、シールド層7(外側編組シールド72)の周囲を覆うように形成されている。シース8としては、例えばPVC(ポリ塩化ビニル)やウレタンからなるものを用いることができる。シース8内でシールド層7が動けるように、シース8は、チューブ押出しにより形成されることが望ましい。本実施の形態では、厚さ0.8mmのPVCからなるシース8を設けた。シース8の外径、すなわちケーブル1の外径は、約7.0mmである。
【0043】
(特性試験)
図1のケーブル1を作製し、作製したケーブル1の機械特性および伝送特性の試験を行った。試験結果を表1にまとめて示す。なお、表1の伝送特性については、20万回しごき試験後のケーブル1に対しての測定結果を示している。また、特性インピーダンスは、TDR(Time Domain Reflectometry:時間領域反射)法によって測定した値を示す。減衰量は、ケーブル長4.9mで測定し、ケーブル長40mに換算した値を示す。表1では、機械特性および伝送特性の規格値も併せて示しており、伝送特性の規格値はカテゴリー5eのLANケーブルにおける規格値を示している。
【0044】
【0045】
屈曲試験では、
図3(a)に示すように、ケーブル1の線心の移動が起こらないようにケーブル1を固定し、左右90度屈曲することを繰り返す左右90度屈曲試験を行った。
図3(a)に示す矢印a~dのサイクルを1回として、毎分30回の速度で屈曲を繰り返した。ケーブル1に含まれる全ての電線31を直列に接続して、定電圧源により数Vの電圧を加え、初期(屈曲を繰り返す前の状態での導体抵抗値)に対して導体抵抗値が20%上昇した時点での回数を実測し、得られた実測値(回数)のときに断線したものと判断した。また、屈曲試験では、曲げ半径を19mmとし、荷重Wを0.5kgf(4.9N)とした。
【0046】
捻回試験では、
図3(b)に示すように、ケーブル1の線心の移動が起こらないようにケーブル1を固定し、±180°捻回することを繰り返す±180°捻回試験を行った。
図3(b)に示す矢印a~dのサイクルを1回として、毎分30回の速度で捻回を繰り返した。断線の判断については、屈曲試験と同様とした。すなわち、ケーブル1に含まれる全ての電線31を直列に接続して、定電圧源により数Vの電圧を加え、初期(捻回を繰り返す前の状態での導体抵抗値)に対して導体抵抗値が20%上昇した時点での回数を実測し、得られた実測値(回数)のときに断線したものと判断した。また、捻回試験では、捻回長を500mm、荷重Wを0.5kgf(4.9N)とした。
【0047】
しごき試験では、
図3(c)に示すように、2つの滑車91を有するスライド部9を用い、両滑車91でケーブル1をそれぞれ180°方向転換させてクランク状にケーブル1を配置した状態で、スライド部9を左右に一定のストロークで平行移動させることを繰り返した。
図3(c)に示す矢印a,bのサイクル(一往復)を1回とし、毎分10回の速度でスライド部9を往復させた。断線の判断については、屈曲試験と同様とした。すなわち、ケーブル1に含まれる全ての電線31を直列に接続して、定電圧源により数Vの電圧を加え、初期(スライド部9のスライドを繰り返す前の状態での導体抵抗値)に対して導体抵抗値が20%上昇した時点での回数を実測し、得られた実測値(回数)のときに断線したものと判断した。また、しごき試験では、滑車91の直径を80mmとし、ケーブル1の両端部の荷重をそれぞれ0.5kgf(4.9N)とした。
【0048】
U字スライド試験では、
図3(d)に示すように、対向配置された固定プレート95及び可動プレート96間にU字状にケーブル1を配置すると共に、ケーブル1の一端を固定プレート95に、多端を可動プレート96に固定し、可動プレート96を一定のストロークで平行移動させることを繰り返した。
図3(d)に示す矢印a,bのサイクル(一往復)を1回とし、毎分60回の速度で可動プレート96を往復させた。断線の判断については、屈曲試験と同様とした。すなわち、ケーブル1に含まれる全ての電線31を直列に接続して、定電圧源により数Vの電圧を加え、初期(可動プレート96の平行移動を繰り返す前の状態での導体抵抗値)に対して導体抵抗値が20%上昇した時点での回数を実測し、得られた実測値(回数)のときに断線したものと判断した。また、U字スライド試験では、移動ストロークを300mmとし、ケーブル1の曲げ半径を60mmとした。
【0049】
表1に示すように、ケーブル1では、屈曲試験、捻回試験、しごき試験、およびU字スライド試験において、いずれも規格値以上の実測値が得られており、優れた耐屈曲性、耐捻回性、しごきに対する耐性、およびU字スライドに対する耐性が得られていることが確認できた。また、伝送特性についても、カテゴリー5eの規格値を満たしており、40mの長距離伝送が可能であることが確認できた。
【0050】
(実施の形態の作用及び効果)
以上説明したように、本実施の形態に係るケーブル1では、ケーブル中心に配置された抗張力繊維からなる抗張力線2と、一対の電線31を撚り合わせて構成され、抗張力線2の周囲に撚り合わされている複数本の対撚線3と、対撚線3の周囲に配置された複数本の合成繊維からなる介在4と、抗張力線2の周囲に複数本の対撚線3と介在4とを撚り合わせた集合体5の周囲にテープ部材61を螺旋状に巻き付けてなる摩耗抑制層6と、摩耗抑制層6の外周を覆う編組シールドからなるシールド層7と、シールド層7の周囲を覆うシース8と、を備え、摩耗抑制層6は、テープ部材61の集合体5に対向する面61aおよびシールド層7に対向する面61bがフッ素樹脂によって構成されており、テープ部材61の幅方向の一部が重なり合うようにテープ部材61が非接着で重ね巻きされている。
【0051】
ケーブル中心に抗張力線2を設けることで、繰り返し屈曲によりケーブル1が受ける張力に対する耐久性を高めることができる。また、少なくとも周方向に隣り合う対撚線3の間に複数本の合成繊維からなる介在4を配置することで、介在4のクッション性によって対撚線3同士の擦れによる摩耗断線を抑制できる。また、介在4に吸湿性の低い合成繊維を用いることで吸湿による伝送特性の劣化を抑制でき、ケーブル1の使用環境によらず伝送特性を維持して、大容量のデータ通信が可能な優れた伝送特性を有するケーブル1を実現できる。さらに、集合体5とシールド層7との間に摩耗抑制層6を設けることで、シールド層7との擦れによる電線31の断線を抑制可能になる。そのため、繰り返し曲げた際に断線等の不具合が発生しにくいケーブル1を実現でき、屈曲、揺動、及びしごきに対する耐久性が高いケーブル1を実現できる。
【0052】
(実施の形態のまとめ)
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。
【0053】
[1]ケーブル中心に配置された抗張力繊維からなる抗張力線(2)と、一対の電線(31)を撚り合わせて構成され、前記抗張力線(2)の周囲に撚り合わされている複数本の対撚線(3)と、前記対撚線(3)の周囲に配置された複数本の合成繊維からなる介在(4)と、前記抗張力線(2)の周囲に前記複数本の対撚線(3)と前記介在(4)とを撚り合わせた集合体(5)の周囲にテープ部材(61)を螺旋状に巻き付けてなる摩耗抑制層(6)と、前記摩耗抑制層(6)の外周を覆う編組シールドからなるシールド層(7)と、前記シールド層(7)の周囲を覆うシース(8)と、を備え、前記摩耗抑制層(6)は、前記テープ部材(61)の前記集合体(5)に対向する面(61a)および前記シールド層(7)に対向する面(61b)がフッ素樹脂によって構成されており、前記テープ部材(61)の幅方向の一部が重なり合うように前記テープ部材(61)が非接着で重ね巻きされている、ケーブル(1)。
【0054】
[2]前記介在(4)は、3100デニール以上4400デニール以下の繊度を有する、[1]に記載のケーブル(1)。
【0055】
[3]前記抗張力線(2)を構成する前記抗張力繊維は、前記介在(4)を構成する前記合成繊維よりも繊度が大きい、[1]または[2]に記載のケーブル(1)。
【0056】
[4]前記介在(4)を構成する前記合成繊維は、引張強度が49N以上であり、伸びが15%以上である、[1]乃至[3]の何れか1項に記載のケーブル(1)。
【0057】
[5]前記介在(4)を構成する前記合成繊維が、ナイロン繊維からなる、[1]乃至[4]の何れか1項に記載のケーブル(1)。
【0058】
[6]前記摩耗抑制層(6)を構成する前記テープ部材(61)が、ポリテトラフルオロエチレンからなる、[1]乃至[5]の何れか1項に記載のケーブル(1)。
【0059】
[7]前記摩耗抑制層(6)は、前記テープ部材(61)の巻き方向が前記集合体(5)の撚り方向と同じ方向である、[1]乃至[6]の何れか1項に記載のケーブル(1)。
【0060】
[8]前記摩耗抑制層(6)は、前記テープ部材(61)の表面の摩擦係数が前記電線(31)の絶縁体(31b)の表面の摩擦係数よりも低い、[1]乃至[7]の何れか1項に記載のケーブル(1)。
【0061】
[9]前記シールド層(7)は、編組シールドを複数層積層して構成されている、[1]乃至[8]の何れか1項に記載のケーブル(1)。
【0062】
[10]前記シールド層(7)は、引張強さが350MPa以上であり、かつ伸びが7%以上15%以下の銅合金線を編み込んだ編組シールドからなる、[1]乃至[9]の何れか1項に記載のケーブル(1)。
【0063】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。
【符号の説明】
【0064】
1…ケーブル
2…抗張力線
3…対撚線
31…電線
31a…導体
31b…絶縁体
4…介在
5…集合体
6…摩耗抑制層
61…テープ部材
61a,61b…面
611…フッ素樹脂層
612…基材
7…シールド層
71…内側編組シールド
72…外側編組シールド
8…シース