特開 2022-113276 多芯ケーブル

(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】P2022113276

(43)【公開日】2022-08-04

(54)【発明の名称】多芯ケーブル

(51)【国際特許分類】

   H01B 7/04 20060101AFI20220728BHJP

   H01B 7/18 20060101ALI20220728BHJP

【ＦＩ】

H01B7/04

H01B7/18 E

H01B7/18 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021009388

(22)【出願日】2021-01-25

(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】110002066

【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】久保 圭輔

(72)【発明者】

【氏名】社内 大介

【テーマコード（参考）】

5G311

5G313

【Ｆターム（参考）】

5G311AC03

5G311AC06

5G311AD02

5G313AA03

5G313AB02

5G313AB03

5G313AC04

5G313AE10

(57)【要約】

【課題】導電体の外周を覆う絶縁層の特性劣化を抑制すると共に、導電体および絶縁層を有する絶縁電線の摺動性を向上させることで、多芯ケーブルの信頼性を向上させる。
【解決手段】多芯ケーブル１は、導電体２および絶縁層３をそれぞれ有し、且つ、撚り合わされた複数の絶縁電線４と、複数の絶縁電線４の絶縁層３に接触する複数の介在７とを備える。複数の介在７には、それぞれ潤滑剤が塗布されている。ここで、複数の介在７を構成する材料のＳＰ値と潤滑剤のＳＰ値との差分の絶対値は、潤滑剤のＳＰ値と絶縁層３を構成する材料のＳＰ値との差分の絶対値よりも小さい。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

導電体、および、前記導電体の外周を覆う絶縁層をそれぞれ有し、且つ、撚り合わされた複数の絶縁電線と、
前記複数の絶縁電線の前記絶縁層に接触する複数の介在と、
を備え、
前記複数の介在には、それぞれ潤滑剤が塗布され、
前記複数の介在を構成する材料のＳＰ値と前記潤滑剤のＳＰ値との差分の絶対値は、前記潤滑剤のＳＰ値と前記絶縁層を構成する材料のＳＰ値との差分の絶対値よりも小さい、多芯ケーブル。

【請求項2】

請求項１に記載の多芯ケーブルにおいて、
前記複数の介在は、それぞれ、絹、麻、紙または合成繊維からなる糸であり、
前記潤滑剤が塗布された前記複数の介在と、前記複数の絶縁電線とは、一緒に撚り合わされている、多芯ケーブル。

【請求項3】

請求項２に記載の多芯ケーブルにおいて、
前記潤滑剤は、シリコーンオイルまたはエチレングリコールである、多芯ケーブル。

【請求項4】

請求項３に記載の多芯ケーブルにおいて、
前記絶縁層は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートのエラストマー、ポリアミド１１、ポリアミド１１のエラストマー、ポリアミド１２、または、ポリアミド１２のエラストマーを含む、多芯ケーブル。

【請求項5】

請求項１に記載の多芯ケーブルにおいて、
前記複数の介在を構成する材料のＳＰ値と前記潤滑剤のＳＰ値との差分の絶対値は、４以下である、多芯ケーブル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、多芯ケーブルに関し、特に、導電体の外周を絶縁層で覆われた絶縁電線を備えた多芯ケーブルに関する。

【背景技術】

【0002】

導電体と、導電体の外周を覆う絶縁層とを有する絶縁電線を複数備え、複数の絶縁電線が撚り合わされて構成される多芯ケーブルが知られている。このような多芯ケーブルをロボットケーブルに適用する場合、複数の絶縁電線の間で発生する摩擦および摩耗が原因となり、ロボットケーブルの屈曲寿命が短くなるという問題がある。

【0003】

例えば、特許文献１には、複数の絶縁電線が撚り合わされて構成される多芯ケーブルをロボットケーブルに用いることが開示され、絶縁電線の絶縁層の表面の滑性を向上させるために、絶縁層に、有機系高分子量シリコーンポリマを含有するポリエステルエラストマーを適用する技術が開示されている。

【0004】

また、特許文献２には、多芯ケーブルの屈曲による摩耗断線を抑制するために、細径介在物の代わりに、粉末状の固体潤滑材を含有したグリースからなる介在を用いる技術が開示されている。上記グリースは、シリコーングリースであり、複数の導電体が撚り合わされた集合撚線の表面に塗布される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００８－２１８０６１号公報

【特許文献2】特開２０１５－１８７９５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ロボットケーブルの屈曲寿命が短くなることを抑制するためには、複数の絶縁電線の摺動性を向上させ、複数の絶縁電線の間で発生する摩擦および摩耗を低減させることが有効である。そのため、絶縁電線の絶縁層に、ＥＴＦＥ（四フッ化エチレン－エチレン共重合樹脂）のようなフッ素樹脂を適用することも考えられる。しかし、そのようなフッ素樹脂は高価であるので、ケーブルの製造コストが増加するという問題がある。

【0007】

また、上述の特許文献１のように、ポリエステルエラストマーへのシリコーンの分散によって、摺動性の向上を図ることも考えられる。しかし、本願発明者らの検討によれば、シリコーンの添加量が増加した場合、押出機によって絶縁電線を形成する際に、ホッパー部でペレットのブロッキングが生じると、ケーブルの外観制御が困難となるという問題が生じることが分かった。従って、特許文献１に開示された技術では、十分な摺動性の向上を図ることが難しい。

【0008】

また、上述の特許文献２では、介在（潤滑剤）は集合撚線の表面に直接塗布されているが、集合撚線の外周を絶縁層で覆った場合について考慮されていない。その場合、潤滑剤と、絶縁層を構成する材料との組み合わせによっては、潤滑剤が絶縁層の内部に浸透するという恐れがある。そうすると、引張強度または耐油性などの絶縁層の特性が劣化する恐れがある。

【0009】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、導電体の外周を覆う絶縁層の特性劣化を抑制すると共に、導電体および絶縁層を有する絶縁電線の摺動性を向上させることで、多芯ケーブルの信頼性を向上させることを主な目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

一実施の形態である多芯ケーブルは、導電体、および、前記導電体の外周を覆う絶縁層をそれぞれ有し、且つ、撚り合わされた複数の絶縁電線と、前記複数の絶縁電線の前記絶縁層に接触する複数の介在と、を備える。ここで、前記複数の介在には、それぞれ潤滑剤が塗布され、前記複数の介在を構成する材料のＳＰ値と前記潤滑剤のＳＰ値との差分の絶対値は、前記潤滑剤のＳＰ値と前記絶縁層を構成する材料のＳＰ値との差分の絶対値よりも小さい。

【発明の効果】

【0011】

一実施の形態によれば、導電体の外周を覆う絶縁層の特性劣化を抑制すると共に、導電体および絶縁層を有する絶縁電線の摺動性を向上させることで、多芯ケーブルの信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施の形態１における多芯ケーブルを示す斜視図である。

【図2】実施の形態１における多芯ケーブルを示す断面図である。

【図3】実施の形態１における絶縁電線を示す斜視図である。

【図4】実施の形態１における各構造体の材料と、それらのＳＰ値とを纏めた表である。

【図5】実施の形態１における多芯ケーブルの製造方法を示すプロセスフローである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。

【0014】

また、実施の形態を説明するための図面では、各構成を分かり易くするために、ハッチングが省略されている場合もある。

【0015】

（実施の形態１）
＜多芯ケーブル１の構造＞
以下に図１～図３を用いて、実施の形態１における多芯ケーブル１について説明する。多芯ケーブル１は、屈曲寿命を長くさせた耐屈曲性ケーブルであり、例えばロボットの各部位に接続されるロボットケーブルとして使用される。

【0016】

図１は、多芯ケーブル１を示す斜視図である。図２は、多芯ケーブル１の延在方向に対して垂直な断面図である。図３は、絶縁電線４を示す斜視図である。

【0017】

図１および図２に示されるように、多芯ケーブル１は、撚り合わされた複数の絶縁電線４と、複数の絶縁電線４に接触する複数の介在７と、複数の絶縁電線４および複数の介在７の外周を覆うテープ層５と、テープ層５の外周を覆うシース６とを備える。なお、図１では、図面を見易くするために、複数の介在７の図示を省略している。

【0018】

複数の介在７は、各絶縁電線４の間、および、複数の絶縁電線４とテープ層５との間に敷き詰められている。また、後で詳細に説明するが、複数の介在７には、複数の絶縁電線４の摺動性を向上させる目的で、それぞれ潤滑剤が塗布されている。そして、潤滑剤が塗布された複数の介在７と、複数の絶縁電線４とは、一緒に撚り合わされている。

【0019】

なお、本明細書において、「複数の絶縁電線４の外周を覆うテープ層５」のような表現は、テープ層５が複数の絶縁電線４の周囲に位置していることを意味し、複数の絶縁電線４およびテープ層５が直接接している場合を含み、複数の絶縁電線４とテープ層５との間に空間または他の構造体が存在している状態で、複数の絶縁電線４およびテープ層５が上記空間または上記他の構造体を介して隣接している場合も含む。このような定義は、複数の絶縁電線４およびテープ層５の関係に限られず、例えばテープ層５およびシース６のような他の構造体同士の関係にも適用される。

【0020】

複数の絶縁電線４の各々は、導電体２と、導電体２の外周を覆う絶縁層３とを有する。図３に示されるように、導電体２は、撚り合わされた複数の導線２０によって構成された集合撚線であり、絶縁層３は、撚り合わされた複数の導線２０の外周を覆っている。複数の介在７は、複数の絶縁電線４の絶縁層３に接触している。

【0021】

導線２０は、例えば銅または銅合金のような金属材料からなる単線である。また、導線２０の表面には、錫またはニッケルのような金属材料からなるめっき層が形成されていてもよく、導線２０を構成する金属材料は、アルミニウムまたはアルミニウム合金であってもよい。

【0022】

絶縁層３は、熱可塑性樹脂を主な樹脂材料とする樹脂組成物を含む。なお、ここで説明する「主な樹脂材料」とは、樹脂組成物全体のうち５０％以上が、熱可塑性樹脂によって構成されることを意味する。熱可塑性樹脂は、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリブチレンテレフタレートのエラストマー、ポリアミド１１（ＰＡ１１）、ポリアミド１１のエラストマー、ポリアミド１２（ＰＡ１２）、または、ポリアミド１２のエラストマーである。また、製造コストの増加を許容するのであれば、絶縁層３に、ＥＴＦＥのようなフッ素樹脂を適用してもよい。

【0023】

テープ層５は、多芯ケーブル１の製造時における型くずれを防止するために設けられている。テープ層５の材料としては、樹脂フィルム、不織布または紙などが用いられる。シース６は、樹脂材料からなり、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、シリコーンゴムまたはフッ素樹脂からなる。

【0024】

介在７は、例えば絹、麻、紙または合成繊維からなる糸である。合成繊維の材料は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはポリプロピレン（ＰＰ）である。なお、図２に示される１つの介在７は、１本の糸であってもよいし、複数本の糸が撚り合わされた集合撚線であってもよい。

【0025】

介在７には、潤滑剤が塗布されている。潤滑剤は、例えばシリコーンオイルまたはエチレングリコールである。潤滑剤としては、特にシリコーンオイルが優れている。その理由は、シリコーンオイルの化学構造がヘリックス構造となるので、メチル基が自由に回転でき、滑性が高いからである。なお、シリコーンオイルとしては、例えば、ポリジメチルシロキサンを含むストレートシリコーンオイル、または、一部の珪素原子にポリオールのような各種有機基が導入された変性シリコーンオイルが用いられる。

【0026】

ここで、多芯ケーブル１を屈曲させた際には、屈曲点において絶縁電線４に応力が集中する。特に、多芯ケーブル１を±９０度で屈曲させた場合には、大きな応力が発生する。それぞれ糸からなる複数の介在７が、複数の絶縁電線４と一緒に撚り合わされていることで、介在７と絶縁電線４との接触部分が多くなる。そのため、屈曲時の応力を緩和させる効果を高めることができる。

【0027】

更に、複数の介在７には潤滑剤が塗布されているので、応力の集中を分散させることができ、複数の絶縁電線４の間で発生する摩擦および摩耗を抑制することができる。すなわち、複数の絶縁電線４の摺動性を向上させることができるので、多芯ケーブル１の信頼性を向上させることができ、多芯ケーブル１の屈曲寿命を長くすることができる。

【0028】

ところで、介在７を構成する材料、絶縁層３を構成する材料および潤滑剤は、上述の通りであるが、これらの材料の組み合わせに対して、溶解パラメータ（Solubility Parameter：ＳＰ値）を考慮する必要がある。

【0029】

図４は、介在７の材料、絶縁層３の材料および潤滑剤と、各々のＳＰ値とを纏めた表である。

【0030】

実施の形態１では、複数の介在７を構成する材料のＳＰ値と潤滑剤のＳＰ値との差分の絶対値は、潤滑剤のＳＰ値と絶縁層３を構成する材料のＳＰ値との差分の絶対値よりも小さい。すなわち、｜介在７のＳＰ値－潤滑剤のＳＰ値｜＜｜潤滑剤のＳＰ値－絶縁層３のＳＰ値｜の関係が保たれている。言い換えれば、潤滑剤は、介在７と混ざり易く、絶縁層３と混ざり難いという関係になるように、これらの材料の組み合わせが設定されている。

【0031】

上記関係が逆である場合、潤滑剤が介在７から絶縁層３へ滲み出るように、多量ブリードが発生する。そうすると、引張強度または耐油性などの絶縁層３の特性が劣化する。上記関係を保つことで、多芯ケーブル１の屈曲時にのみ、潤滑剤の少量ブリードが発生するので、絶縁層３の特性劣化を抑制することができる。

【0032】

また、複数の介在７を構成する材料のＳＰ値と潤滑剤のＳＰ値との差分の絶対値は、４以下である。すなわち、｜介在７のＳＰ値－潤滑剤のＳＰ値｜≦４の関係が保たれている。

【0033】

本願発明者らの検討によれば、｜介在７のＳＰ値－潤滑剤のＳＰ値｜が４より大きい場合、潤滑剤が、介在７の内部に留まらず、絶縁層３またはテープ層５へ滲み出るという可能性が高くなることが判った。上記関係を保つことで、そのような恐れを抑制することができる。

【0034】

介在７、潤滑剤および絶縁層３の各々のＳＰ値を上述のように考慮することで、複数の絶縁電線４の摺動性を向上させると共に、絶縁層３の特性劣化を抑制することができる。従って、多芯ケーブル１の信頼性を更に向上させることができる。

【0035】

＜多芯ケーブル１の製造方法＞
以下に図５を用いて、実施の形態１における多芯ケーブル１の製造方法について説明する。

【0036】

まず、ステップＳ１では、介在７を用意する。次に、ステップＳ２では、介在７に潤滑剤を塗布する。潤滑剤を含む水溶液で満たされた水槽を用意し、この水槽内に介在７を浸す。その後、水槽内において、スポンジなどを介在７に押し当てることで、介在７に潤滑剤を塗布する。

【0037】

ステップＳ３では、水槽内から介在７を巻き取る。これにより、潤滑剤が塗布された介在７を用意する。ステップＳ１～Ｓ３を繰り返すことで、それぞれ潤滑剤が塗布された複数の介在７を用意できる。なお、複数の介在７に対して同時にステップＳ１～Ｓ３を行うことで、それぞれ潤滑剤が塗布された複数の介在７を用意してもよい。

【0038】

一方で、ステップＳ４では、複数の導電体２を用意する。複数の導電体２の各々は、複数の導線２０を用意し、複数の導線２０を撚り合わすことで形成される。

【0039】

ステップＳ５では、複数の絶縁電線４の形成を行う。混練された樹脂組成物を押出機から押し出す押出成形によって、１つの導電体２の外周に、熱可塑性樹脂を主な樹脂材料とする樹脂組成物からなる絶縁層３を形成する。これにより、１つの絶縁電線４を形成する。また、複数の導電体２に対してステップＳ４およびステップＳ５を繰り返すことで、複数の絶縁電線４を得る。

【0040】

ステップＳ３およびステップＳ５の後、ステップＳ６では、潤滑剤が塗布された複数の介在７と、複数の絶縁電線４とを、一緒に撚り合わす。次に、ステップＳ７では、撚り合わされた複数の介在７および複数の絶縁電線４の外周に、テープ層５を巻き付ける。次に、ステップＳ８では、押出機を用いた押出成形によって、テープ層５の外周に、シース６を形成する。

【0041】

以上で、多芯ケーブル１の製造が完了する。

【0042】

このように、潤滑剤を複数の介在７に塗布する方法を用いれば、例えば絶縁層３にフッ素樹脂のような高価な材料を適用した場合と比較して、安価な方法で多芯ケーブル１を製造できる。すなわち、実施の形態１によれば、多芯ケーブル１の信頼性を向上できると共に、多芯ケーブル１の製造コストの増加を抑制できる。

【0043】

以上、本発明を上記実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

【0044】

例えば、実施の形態１では、多芯ケーブル１がロボットケーブルとして使用される場合を例示したが、多芯ケーブル１は、電気信号を伝達するために使用され、様々な電気機器に使用されるケーブルに適用できる。例えば、多芯ケーブル１は、キャブタイヤケーブルにも適用できる。

【符号の説明】

【0045】

１ 多芯ケーブル
２ 導電体
３ 絶縁層
４ 絶縁電線
５ テープ層
６ シース
７ 介在
２０ 導線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】