特開 2022-150669 ケーブル，断線検知システムおよび断線検知方法

(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】P2022150669

(43)【公開日】2022-10-07

(54)【発明の名称】ケーブル，断線検知システムおよび断線検知方法

(51)【国際特許分類】

   H01B 7/32 20060101AFI20220929BHJP

   H02G 1/06 20060101ALN20220929BHJP

【ＦＩ】

H01B7/32 Z

H02G1/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021053372

(22)【出願日】2021-03-26

(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】深作 泉

【テーマコード（参考）】

5G315

5G352

【Ｆターム（参考）】

5G315BA12

5G352CA08

(57)【要約】      （修正有）

【課題】環境温度の変化に関わらず、断線の初期段階においても断線を正確に検知可能なケーブル，断線検知システムおよび断線検知方法を提供する。
【解決手段】ケーブル１０は、撚られた複数の素線２１によって形成され、断線検知の対象となるターゲット導体２０と、撚られた複数の素線３１によって形成され、ターゲット導体２０の比較対象となるリファレンス導体３０と、ターゲット導体２０およびリファレンス導体３０の周囲に介在５０を介して設けられるシース６０と、を備える。リファレンス導体３０を形成する素線３１は、ターゲット導体２０を形成する素線２１と同一の素材により形成されている一方、ターゲット導体２０を形成する素線２１に比べて、屈曲に対して断線し難い。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

断線検知機能を有するケーブルであって、
撚られた複数の素線によって形成され、断線検知の対象となるターゲット導体と、
撚られた複数の素線によって形成され、前記ターゲット導体の比較対象となるリファレンス導体と、
前記ターゲット導体および前記リファレンス導体の周囲に介在を介して設けられるシースと、
を備え、
前記リファレンス導体を形成する前記素線は、前記ターゲット導体を形成する前記素線と同一の素材により形成されている一方、前記ターゲット導体を形成する前記素線に比べて、屈曲に対して断線し難い、
ケーブル。

【請求項2】

請求項１に記載のケーブルにおいて、
前記リファレンス導体の前記素線の直径寸法が前記ターゲット導体の前記素線の直径寸法よりも小さく、かつ前記リファレンス導体の前記素線の撚りピッチが前記ターゲット導体の前記素線の撚りピッチよりも小さい、
ケーブル。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載のケーブルにおいて、
前記リファレンス導体の外径寸法よりも大きな内径寸法を有する中空チューブを備え、前記リファレンス導体が前記中空チューブの内部に収容されている、
ケーブル。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のケーブルにおいて、
前記リファレンス導体の周囲に複数の前記ターゲット導体が設けられている、
ケーブル。

【請求項5】

ケーブルの断線を検知する断線検知システムであって、
前記ケーブルは、撚られた複数の素線によって形成され、断線検知の対象となるターゲット導体と、撚られた複数の素線によって形成され、前記ターゲット導体の比較対象となるリファレンス導体と、前記ターゲット導体および前記リファレンス導体の周囲に介在を介して設けられるシースと、を備え、前記リファレンス導体を形成する前記素線は、前記ターゲット導体を形成する前記素線と同一の素材により形成されている一方、前記ターゲット導体を形成する前記素線に比べて、屈曲に対して断線し難いものであり、
一方向および他方向に揺動して、前記ケーブルを一方向および他方向に屈曲させる揺動機構と、
前記ターゲット導体および前記リファレンス導体に電気的に接続されるコントローラと、
前記コントローラに設けられ、前記ターゲット導体の抵抗値および前記リファレンス導体の抵抗値をそれぞれ測定する抵抗値測定部と、
前記抵抗値測定部の測定結果に基づいて、前記ターゲット導体および前記リファレンス導体の相対抵抗値を算出し、当該相対抵抗値の変化から前記ターゲット導体の断線を判定する断線判定部と、
を備える、
断線検知システム。

【請求項6】

請求項５に記載の断線検知システムにおいて、
前記断線判定部には、前記相対抵抗値の比較対象となる閾値が格納されており、算出した前記相対抵抗値が前記閾値以上になると、前記断線判定部は前記ターゲット導体が断線したと判定する、
断線検知システム。

【請求項7】

請求項５または請求項６に記載の断線検知システムにおいて、
前記断線判定部は、算出した前記相対抵抗値の時系列データを、移動平均を用いて平滑化する処理を実行する、
断線検知システム。

【請求項8】

請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の断線検知システムにおいて、
前記揺動機構が、産業用ロボットを形成する第１腕部と第２腕部との間に設けられる関節機構であり、
前記コントローラが、前記産業用ロボットを統括的に制御するロボット用コントローラである、
断線検知システム。

【請求項9】

ケーブルの断線を検知する断線検知方法であって、
前記ケーブルは、撚られた複数の素線によって形成され、断線検知の対象となるターゲット導体と、撚られた複数の素線によって形成され、前記ターゲット導体の比較対象となるリファレンス導体と、前記ターゲット導体および前記リファレンス導体の周囲に介在を介して設けられるシースと、を備え、前記リファレンス導体を形成する前記素線は、前記ターゲット導体を形成する前記素線と同一の素材により形成されている一方、前記ターゲット導体を形成する前記素線に比べて、屈曲に対して断線し難いものであり、
揺動機構を一方向および他方向に揺動させ、前記ケーブルを一方向および他方向に屈曲させる第１ステップと、
前記第１ステップの動作により時系列的に変化する前記ターゲット導体および前記リファレンス導体の抵抗値をそれぞれ測定する第２ステップと、
前記第２ステップで得た前記ターゲット導体および前記リファレンス導体のそれぞれの前記抵抗値から相対抵抗値を算出するとともに、当該相対抵抗値と予め定められた閾値とを比較して、前記相対抵抗値が前記閾値以上になると、前記ターゲット導体が断線したと判定する第３ステップと、
を備える、
断線検知方法。

【請求項10】

請求項９に記載の断線検知方法において、
前記第３ステップで前記ターゲット導体が断線したと判定するまで、前記第２ステップを繰り返し実行する、
断線検知方法。

【請求項11】

請求項９または請求項１０に記載の断線検知方法において、
前記揺動機構が、産業用ロボットを形成する第１腕部と第２腕部との間に設けられる関節機構であり、
前記産業用ロボットを統括的に制御するロボット用コントローラが、前記第１ステップないし第３ステップの処理を実行する、
断線検知方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、断線検知機能を有するケーブル，断線検知システムおよび断線検知方法に関する。

【背景技術】

【0002】

各種ケーブルの１つとして、断線検知機能を有するケーブルが知られている。断線検知機能を有するケーブルは、屈曲動作を繰り返す可動部等で用いられることが多い。例えば、断線検知機能を有するケーブルは、産業用ロボットの腕部の関節部分（屈曲部分）等に設けられ、当該ケーブル内の素線の断線が発生し始めたことの検知を可能とする。この結果、ケーブル内の素線の断線に起因する産業用ロボットの動作不良や、動作不良に伴う不具合の発生が予防される。このような、断線検知機能を有するケーブルの一例が、特許文献１に記載されている。

【0003】

特許文献１に記載された断線検知機能付ケーブルは、複数の素線を撚り合わせた導体を有する検知線と、複数の素線を撚り合わせた導体を有する被検知線と、を備えている。そして、検知線は、被検知線よりも早く断線するように設定されている。したがって、検知線の抵抗値を測定し、その変化を見ることで被検知線の断線を予測することができる。具体的には、抵抗値に増加傾向が見られる場合、検知線が断線しており、近いうちに被検知線も断線するであろうと予測できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３－１８２７１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述の特許文献１に記載された技術では、検知線の抵抗値の増加傾向を把握することで、被検知線の断線を予測している。しかしながら、検知線の断線に伴う抵抗値の増加は僅かであり、断線の初期段階において断線の有無を正確に判断することは困難であった。例えば、検知線を形成する素線の「50%以上」が断線しないと断線の判断ができなかった。また、抵抗値は環境温度の変化によっても大きく変化するため、この環境温度の変化が、断線の誤検知を招くノイズとなっていた。例えば、25℃の環境温度から「1℃」上昇するだけで、抵抗値が「0.4%～0.7%」も上昇してしまう。

【0006】

本発明の目的は、環境温度の変化に関わらず、断線の初期段階においても断線を正確に検知可能なケーブル，断線検知システムおよび断線検知方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明のケーブルでは、断線検知機能を有するケーブルであって、撚られた複数の素線によって形成され、断線検知の対象となるターゲット導体と、撚られた複数の素線によって形成され、前記ターゲット導体の比較対象となるリファレンス導体と、前記ターゲット導体および前記リファレンス導体の周囲に介在を介して設けられるシースと、を備え、前記リファレンス導体を形成する前記素線は、前記ターゲット導体を形成する前記素線と同一の素材により形成されている一方、前記ターゲット導体を形成する前記素線に比べて、屈曲に対して断線し難い。

【0008】

本発明の他の態様では、前記リファレンス導体の前記素線の直径寸法が前記ターゲット導体の前記素線の直径寸法よりも小さく、かつ前記リファレンス導体の前記素線の撚りピッチが前記ターゲット導体の前記素線の撚りピッチよりも小さい。

【0009】

本発明の他の態様では、前記リファレンス導体の外径寸法よりも大きな内径寸法を有する中空チューブを備え、前記リファレンス導体が前記中空チューブの内部に収容されている。

【0010】

本発明の他の態様では、前記リファレンス導体の周囲に複数の前記ターゲット導体が設けられている。

【0011】

本発明の断線検知システムでは、ケーブルの断線を検知する断線検知システムであって、前記ケーブルは、撚られた複数の素線によって形成され、断線検知の対象となるターゲット導体と、撚られた複数の素線によって形成され、前記ターゲット導体の比較対象となるリファレンス導体と、前記ターゲット導体および前記リファレンス導体の周囲に介在を介して設けられるシースと、を備え、前記リファレンス導体を形成する前記素線は、前記ターゲット導体を形成する前記素線と同一の素材により形成されている一方、前記ターゲット導体を形成する前記素線に比べて、屈曲に対して断線し難いものであり、一方向および他方向に揺動して、前記ケーブルを一方向および他方向に屈曲させる揺動機構と、前記ターゲット導体および前記リファレンス導体に電気的に接続されるコントローラと、前記コントローラに設けられ、前記ターゲット導体の抵抗値および前記リファレンス導体の抵抗値をそれぞれ測定する抵抗値測定部と、前記抵抗値測定部の測定結果に基づいて、前記ターゲット導体および前記リファレンス導体の相対抵抗値を算出し、当該相対抵抗値の変化から前記ターゲット導体の断線を判定する断線判定部と、を備える。

【0012】

本発明の他の態様では、前記断線判定部には、前記相対抵抗値の比較対象となる閾値が格納されており、算出した前記相対抵抗値が前記閾値以上になると、前記断線判定部は前記ターゲット導体が断線したと判定する。

【0013】

本発明の他の態様では、前記断線判定部は、算出した前記相対抵抗値の時系列データを、移動平均を用いて平滑化する処理を実行する。

【0014】

本発明の他の態様では、前記揺動機構が、産業用ロボットを形成する第１腕部と第２腕部との間に設けられる関節機構であり、前記コントローラが、前記産業用ロボットを統括的に制御するロボット用コントローラである。

【0015】

本発明の断線検知方法では、前記ケーブルは、撚られた複数の素線によって形成され、断線検知の対象となるターゲット導体と、撚られた複数の素線によって形成され、前記ターゲット導体の比較対象となるリファレンス導体と、前記ターゲット導体および前記リファレンス導体の周囲に介在を介して設けられるシースと、を備え、前記リファレンス導体を形成する前記素線は、前記ターゲット導体を形成する前記素線と同一の素材により形成されている一方、前記ターゲット導体を形成する前記素線に比べて、屈曲に対して断線し難いものであり、揺動機構を一方向および他方向に揺動させ、前記ケーブルを一方向および他方向に屈曲させる第１ステップと、前記第１ステップの動作により時系列的に変化する前記ターゲット導体および前記リファレンス導体の抵抗値をそれぞれ測定する第２ステップと、前記第２ステップで得た前記ターゲット導体および前記リファレンス導体のそれぞれの前記抵抗値から相対抵抗値を算出するとともに、当該相対抵抗値と予め定められた閾値とを比較して、前記相対抵抗値が前記閾値以上になると、前記ターゲット導体が断線したと判定する第３ステップと、を備える。

【0016】

本発明の他の態様では、前記第３ステップで前記ターゲット導体が断線したと判定するまで、前記第２ステップを繰り返し実行する。

【0017】

本発明の他の態様では、前記揺動機構が、産業用ロボットを形成する第１腕部と第２腕部との間に設けられる関節機構であり、前記産業用ロボットを統括的に制御するロボット用コントローラが、前記第１ステップないし第３ステップの処理を実行する。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、環境温度の変化に関わらず、断線の初期段階においても断線を正確に検知することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】（ａ）はケーブルの構造を説明する断面図、（ｂ）はケーブルの仕様を示す表である。

【図2】断線検知システムの概要を示す図である。

【図3】図２のコントローラの具体例を説明する図である。

【図4】図２の揺動部材の動作を説明する図である。

【図5】断線検知システムの動作を説明するフローチャートである。

【図6】ターゲット導体の抵抗値およびリファレンス導体の抵抗値の変化を示すグラフである。

【図7】図６のそれぞれの抵抗値の比（相対抵抗値）の変化を示すグラフである。

【図8】図７の相対抵抗値の変化を、移動平均を用いて平滑化（変化を明瞭化）したグラフである。

【図9】本発明に係るケーブル，断線検知システムおよび断線検知方法を適用した産業用ロボットの概要図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

【0021】

図１（ａ）はケーブルの構造を説明する断面図、（ｂ）はケーブルの仕様を示す表を、図２は断線検知システムの概要を示す図を、図３は図２のコントローラの具体例を説明する図を、図４は図２の揺動部材の動作を説明する図を、図５は断線検知システムの動作を説明するフローチャートを、図６はターゲット導体の抵抗値およびリファレンス導体の抵抗値の変化を示すグラフを、図７は図６のそれぞれの抵抗値の比（相対抵抗値）の変化を示すグラフを、図８は図７の相対抵抗値の変化を、移動平均を用いて平滑化（変化を明瞭化）したグラフを、図９は本発明に係るケーブル，断線検知システムおよび断線検知方法を適用した産業用ロボットの概要図をそれぞれ示している。

【0022】

図１（ａ），（ｂ）に示されるケーブル１０は、断線検知機能を備えたケーブルであり、例えば、図９に示される産業用ロボット１００において、特に大きく屈曲される第１腕部１１０と第２腕部１２０との間の関節機構１３０の近傍に配置される。具体的には、ケーブル１０は、関節機構１３０を揺動させるサーボモータＳＭや、第２腕部１２０の先端部分に設けられた把持機構１４０を作動させるリニアアクチュエータＬＡ等を駆動するための駆動電流や制御信号等を流す。ここで、図２ないし図４および図９では、ケーブル１０を分かり易くするために、当該ケーブル１０に網掛けを施している。

【0023】

図１（ａ）に示されるように、断線検知機能付きのケーブル１０は、合計４本のターゲット（Target）導体２０と、１本のリファレンス（Reference）導体３０と、中空チューブ４０と、介在５０と、シース６０と、を備えている。ここで、介在５０は、シース６０の内部に詰め込まれ、ターゲット導体２０およびリファレンス導体３０（中空チューブ４０）の周囲に設けられている。これにより、ターゲット導体２０およびリファレンス導体３０（中空チューブ４０）の配置を安定させたり、ケーブル１０の強度を高めたりしている。

【0024】

すなわち、ケーブル１０は、ターゲット導体２０およびリファレンス導体３０の周囲に介在５０を介してシース６０を有する構造を採用する。ここで、介在５０は、紐状となった紙や綿花を原料とする綿糸等により形成され、シース６０は、EPDM（エチレンプロピレンジエンゴム）等のゴム材料により形成されている。

【0025】

合計４本のターゲット導体２０は、駆動電流や制御信号等を流すメインの導体であり、断線を評価したい断線検知の対象となっている。

【0026】

ターゲット導体２０は、図１（ａ），（ｂ）に示されるように、線径（直径寸法）が0.08mmの合計１９本の撚られた素線２１を備えている。合計１９本の素線２１は、銅合金やアルミ材料により形成され、所定の撚りピッチで撚ってある。なお、素線２１の撚りピッチは、後述するリファレンス導体３０を形成する素線３１の撚りピッチよりも大きくなっている。このように、複数の素線２１を所定のピッチで撚ることで、ターゲット導体２０を大きく屈曲させた際の素線２１に掛かる負荷を軽減（断線を抑制）している。

【0027】

ここで、撚りピッチとは、一の素線が任意の位置Ａ（図示せず）から導体の外周に沿って螺旋状に導体を一周し、位置Ａと同じ方向の位置Ｂ（図示せず）に戻ってくるとき、位置Ａから位置Ｂに至る導体の長手方向に沿った長さのことである。

【0028】

また、ターゲット導体２０を形成する素線２１の周囲は、ETFE（エチレンテトラフルオロエチレン）等の樹脂材料からなる絶縁被膜２２で覆われている。絶縁被膜２２は、その内部に設けられる素線２１を保護し、かつ絶縁する機能を有する。そして、合計４本のターゲット導体２０は、リファレンス導体３０（中空チューブ４０）の周囲に、略等間隔（略９０度間隔）で配置されている。

【0029】

また、１本のリファレンス導体３０は、ターゲット導体２０の比較対象（抵抗値を比較する比較対象）となるサブの導体であり、ケーブル１０の中心部分に配置されている。リファレンス導体３０には、駆動電流や制御信号等は流れず、ターゲット導体２０の断線検知の際に、断線検知用の検査信号（直流信号）が流れる。

【0030】

リファレンス導体３０は、図１（ａ），（ｂ）に示されるように、素線２１よりも小径で線径（直径寸法）が0.05mmの合計７本の撚られた素線３１を備えている。合計７本の素線３１は、ターゲット導体２０の素線２１と同一の素材からなり、銅合金やアルミ材料により形成され、かつ所定の撚りピッチで撚ってある。なお、素線３１の撚りピッチは、ターゲット導体２０の素線２１の撚りピッチよりも小さくなっている。

【0031】

このように、リファレンス導体３０を形成する複数の素線３１の撚りピッチを、ターゲット導体２０を形成する複数の素線２１の撚りピッチよりも小さくすることで、リファレンス導体３０の大きな屈曲に対する耐久性（耐屈曲性）を高めている。つまり、撚りピッチが小さい方が、大きな屈曲に対して、素線１本１本の長手方向に掛かる負荷を低減（断線を抑制）することが可能となっている。

【0032】

このように、リファレンス導体３０の大きな屈曲に対する耐久性（耐屈曲性）を高める理由は、リファレンス導体３０を抵抗値の比較対象として、ターゲット導体２０の断線による抵抗値上昇の検知を精度良く行うためである。仮に、リファレンス導体３０を形成する素線３１の一部が断線すると、当該リファレンス導体３０の抵抗値（比較対象となる抵抗値）は大きく変動してしまい、よって、ターゲット導体２０の断線検知が正確に行えなくなる。したがって、リファレンス導体３０は、ケーブル１０の通常使用の範囲内において、断線してはならないものとなっている。言い換えれば、ケーブル１０の屈曲に対して、リファレンス導体３０の素線３１はターゲット導体２０の素線２１に比べて断線し難くなっている。

【0033】

また、リファレンス導体３０を形成する素線３１の周囲は、ETFE等の樹脂材料からなる絶縁被膜３２で覆われている。絶縁被膜３２は、その内部に設けられる素線３１を保護し、かつ絶縁する機能を有する。そして、リファレンス導体３０は、合計４本のターゲット導体２０に囲まれて、これらの中心部分に配置されている。これにより、ケーブル１０の大きな屈曲に対して、リファレンス導体３０に掛かる負荷を、ターゲット導体２０に掛かる負荷よりも低減（断線を抑制）することが可能となっている。

【0034】

さらには、リファレンス導体３０は、中空チューブ４０の内部に所定の隙間Ｓを介して収容されている。具体的には、中空チューブ４０は、リファレンス導体３０の外径寸法よりも大きな内径寸法を有している。これにより、リファレンス導体３０は、中空チューブ４０の内部において、ケーブル１０の径方向に移動自在となっている。

【0035】

中空チューブ４０は、ETFE等の樹脂材料により形成され、当該中空チューブ４０の内部では、ETFE等の樹脂材料からなる絶縁被膜３２を備えたリファレンス導体３０が、滑り良く移動自在となっている。このように、中空チューブ４０の内部に所定の隙間Ｓを介してリファレンス導体３０を収容し、かつ中空チューブ４０および絶縁被膜３２を、互いに滑りの良い同一のETFE製とすることで、ケーブル１０の大きな屈曲に対して、リファレンス導体３０に掛かる負荷を低減（断線を抑制）することを可能としている。

【0036】

より具体的には、所定の隙間Ｓを設けることで、例えば、ケーブル１０を半径ｒ１（図示せず）の円弧状に屈曲させた場合に、リファレンス導体３０は半径ｒ１よりも大きい半径ｒ２（図示せず）の円弧状に屈曲される（ｒ１＜ｒ２）。さらに、例えば、ケーブル１０の長手方向における複数箇所であらゆる方向に屈曲されたとしても、リファレンス導体３０は中空チューブ４０の内部で滑り良く移動可能なため、リファレンス導体３０の長手方向全域に応力を分散させる（応力集中を回避）することが可能となっている。

【0037】

上述のように形成されたケーブル１０は、図２ないし図４に示される断線検知システム７０を用いることで、ターゲット導体２０（図１（ａ）参照）の断線状態を検知可能となっている。以下、断線検知システム７０について、図面を用いて詳細に説明する。

【0038】

断線検知システム７０は、地面（図示せず）に対して垂直に設置されたベース部材７１を備えている。ベース部材７１の略中央部には、電動モータ７２が取り付けられており、当該電動モータ７２の回転軸７２ａは、地面に対して平行となる方向に延びている。そして、回転軸７２ａの先端部分には、略円板状に形成された揺動部材７３の揺動中心が固定されている。これにより、回転軸７２ａを揺動駆動することで、図２中矢印Ｆ方向（一方向）および矢印Ｒ方向（他方向）に、揺動部材７３が揺動される。ここで、揺動部材７３が本発明における揺動機構に相当する。

【0039】

揺動部材７３には、略円柱形状に形成された一対の曲げ部材７３ａが固定されている。これらの曲げ部材７３ａは、揺動部材７３の表面から回転軸７２ａの軸方向に所定高さで突出されており、一対の曲げ部材７３ａの間には、ケーブル１０が略隙間無く入り込むようになっている。これにより、一対の曲げ部材７３ａは、揺動部材７３の揺動駆動に伴い回転軸７２ａを中心にそれぞれ揺動し、それぞれの曲げ部材７３ａの周囲に、検査対象となるケーブル１０が巻き掛けられる。よって、ケーブル１０は、矢印Ｆ方向および矢印Ｒ方向に屈曲される。なお、ケーブル１０の屈曲具合は、一対の曲げ部材７３ａの半径ｒ（例えば、10mm）により決まる。つまり、本実施の形態では、ケーブル１０は、半径ｒの円弧状に屈曲される。

【0040】

揺動部材７３の径方向外側には、ケーブル１０の先端側が固定されるケーブル固定部７３ｂが一体に設けられている。ケーブル固定部７３ｂは、断線検知システム７０が図２に示される基準状態（ニュートラルの状態）において、ケーブル１０を、一対の曲げ部材７３ａの間に入り込んだ状態で、かつ地面に対して垂直となるように真っ直ぐに保持している。

【0041】

また、ベース部材７１の地面寄りの部分（図２の下方）には、ケーブル１０を移動自在に支持する支持部材７１ａが一体に設けられている。支持部材７１ａは、断線検知システム７０の基準状態において、真っ直ぐになったケーブル１０の基端側に配置されている。このように、支持部材７１ａを設けることで、ケーブル１０の基端側に引っ掛けられる重錘７４（例えば、50g）が、揺動部材７３の揺動時において、例えば、図中左右方向に大きく揺れ動くことが防止される。つまり、重錘７４は、ケーブル１０を一対の曲げ部材７３ａの周囲に沿わせて半径ｒで精度良く屈曲させるための機能を有する。

【0042】

また、断線検知システム７０は、コントローラ７５を備えている。コントローラ７５は、電動モータ７２の回転方向および回転速度を制御するとともに、検査対象となるケーブル１０のターゲット導体２０およびリファレンス導体３０のそれぞれに電気的に接続される。コントローラ７５は、ターゲット導体２０の抵抗値Ｒ１およびリファレンス導体３０の抵抗値Ｒ２（図６参照）を、断線検知システム７０の作動中にそれぞれ個別に継続して測定する。そして、測定したそれぞれの抵抗値Ｒ１，Ｒ２を解析して、その解析結果からターゲット導体２０の断線を判定する。

【0043】

具体的には、コントローラ７５は、抵抗測定部（抵抗値測定部）７６および判定部（断線判定部）７７を備えている。抵抗測定部７６は、ターゲット導体２０の抵抗値Ｒ１およびリファレンス導体３０の抵抗値Ｒ２を、それぞれ個別に測定する部分であり、詳しくは図３に示されるような構造を採用する。なお、図２および図３では、抵抗測定部７６を１つのみ示しているが、ターゲット導体２０およびリファレンス導体３０のそれぞれに対応して２つ設けられる。抵抗測定部７６は、直流信号源７６ａ（例えば、直流定電圧源）と、入力抵抗７６ｂと、抵抗値検出器７６ｃと、を備えている。

【0044】

直流信号源７６ａは、入力抵抗７６ｂを介してターゲット導体２０およびリファレンス導体３０に個別に直流信号を印可する。そして、抵抗値検出器７６ｃでは、ターゲット導体２０およびリファレンス導体３０から出力された信号（例えば、電圧信号）を所定のゲインで増幅して、これにより、ターゲット導体２０の抵抗値Ｒ１およびリファレンス導体３０の抵抗値Ｒ２の時系列的な変化をそれぞれ測定する（図６参照）。抵抗測定部７６における抵抗値Ｒ１，Ｒ２の測定は、断線検知システム７０の作動中（揺動部材７３の揺動中）において継続して行われる。

【0045】

抵抗測定部７６において測定したターゲット導体２０の抵抗値Ｒ１およびリファレンス導体３０の抵抗値Ｒ２は、それぞれ判定部７７に出力される。判定部７７では、入力されたそれぞれの抵抗値Ｒ１，Ｒ２（測定結果）に基づいて、ターゲット導体２０およびリファレンス導体３０の相対抵抗値（Ｒ１／Ｒ２）を算出する（図７参照）。つまり、判定部７７は、それぞれの抵抗値Ｒ１，Ｒ２の比を算出する。

【0046】

また、判定部７７は、算出された相対抵抗値の時系列データを、移動平均を用いて平滑化する処理を実行する（図８参照）。ここで、相対抵抗値を平滑化することで、外来ノイズ等に起因する相対抵抗値のノイズを抑制し、当該相対抵抗値の変化が明瞭化される。これにより、相対抵抗値の比較対象となる閾値Ｔｈとの比較処理を正確に行うことが可能となる。そして、判定部７７には、予め閾値Ｔｈが格納されており、平滑化された相対抵抗値と閾値Ｔｈとを比較する処理を実行する。

【0047】

判定部７７は、平滑化された相対抵抗値と閾値Ｔｈとの比較結果に応じて、ターゲット導体２０が断線しているか否かを判定する。すなわち、判定部７７は、ターゲット導体２０およびリファレンス導体３０の相対抵抗値（Ｒ１／Ｒ２）の変化から、ケーブル１０のターゲット導体２０が断線したか否かを判定する。なお、判定部７７は、ＰＣやマイコン等（図示せず）により構築されている。

【0048】

また、コントローラ７５は、図４に示されるように、電動モータ７２の回転方向および回転速度を制御して、揺動部材７３を矢印Ｆ方向（一方向）に９０度（＋９０度）揺動させ、かつ揺動部材７３を矢印Ｒ方向（他方向）に９０度（－９０度）揺動させる。

【0049】

具体的には、断線検知システム７０が基準状態（図２参照）から、揺動部材７３が矢印Ｆ方向に９０度揺動されると、ケーブル１０は一方の曲げ部材７３ａ（図２の右側）の一部に巻き掛けられる。よって、図４の左側に示されるように、ケーブル１０は一方向に屈曲されて、半径ｒの円弧状となる。これに対し、揺動部材７３が矢印Ｒ方向に９０度揺動されると、ケーブル１０は他方の曲げ部材７３ａ（図２の左側）の一部に巻き掛けられる。よって、図４の右側に示されるように、ケーブル１０は他方向に屈曲されて、半径ｒの円弧状となる。

【0050】

そして、コントローラ７５は、上述のような揺動部材７３の一方向への揺動および他方向への揺動からなる「一往復」を、約2.0秒かけて行う。すなわち、揺動部材７３の揺動周期（一周期）は、約2.0秒となっている。ただし、検査対象となるケーブル１０の仕様によっては、一方向および他方向に９０度未満または９０度よりも大きく屈曲させても良いし、揺動部材７３の揺動速度を速くしたり遅くしたり任意に変更することもできる。

【0051】

次に、断線検知システム７０を用いた断線検知の手順（断線検知方法）について、図面を用いて詳細に説明する。

【0052】

まず、断線検知システム７０の電源を入れる（ステップＳ１）。次いで、検査対象となるケーブル１０を、断線検知システム７０に設置する。具体的には、図２に示されるように、ケーブル１０の先端側を、ケーブル固定部７３ｂに固定する。また、ケーブル１０の長手方向中央部を、一対の曲げ部材７３ａの間に配置しつつ、ケーブル１０の基端側を、支持部材７１ａに支持させる。さらには、ケーブル１０の基端側に重錘７４を引っ掛ける（ステップＳ２）。

【0053】

次に、断線検知システム７０を作動させるために、断線検知システム７０の駆動スイッチ（図示せず）をオン操作する。これにより、断線検知システム７０が作動して、揺動部材７３が基準状態（図２参照）から、一方向に９０度揺動されかつ他方向に９０度揺動される。ここで、一方向および他方向への９０度の揺動動作１回分が、ケーブル１０の屈曲回数１回分となる。つまり、揺動部材７３の揺動周期（一周期）において、ケーブル１０は２回屈曲される。このようにして、ケーブル１０は、一方向および他方向に繰り返し屈曲される（ステップＳ３）。なお、ステップＳ３における処理が、本発明における第１ステップに相当する。

【0054】

また、断線検知システム７０の駆動スイッチのオン操作に伴い、コントローラ７５の抵抗測定部７６が、ターゲット導体２０の抵抗値Ｒ１およびリファレンス導体３０の抵抗値Ｒ２をそれぞれ測定する（ステップＳ４）。ここで、ステップＳ４における処理が、本発明における第２ステップに相当する。

【0055】

このときのそれぞれの抵抗値Ｒ１，Ｒ２の時系列的な変化は、例えば、図６に示されるグラフのようになる。図６を観察すると、ターゲット導体２０の抵抗値Ｒ１の方が、リファレンス導体３０の抵抗値Ｒ２よりも小さくなっている。これは、それぞれの抵抗測定部７６が、ターゲット導体２０およびリファレンス導体３０に対して同条件で直流信号を印可し、さらにターゲット導体２０の素線２１の本数が、リファレンス導体３０の素線３１の本数よりも多いことに起因している（図１参照）。

【0056】

次に、それぞれの抵抗値Ｒ１，Ｒ２は、判定部７７に入力される。そして、判定部７７では、ステップＳ４の処理で得た時系列的に変化するそれぞれの抵抗値Ｒ１，Ｒ２から、相対抵抗値（Ｒ１／Ｒ２）を算出する（図７参照）。図７を観察すると、相対抵抗値の変動が細かい上に大きく、この状態のままでは閾値Ｔｈとの比較が困難となる。具体的には、極短時間で閾値Ｔｈを越えたり下回ったりする所謂「チャタリング現象」を発生する虞がある。

【0057】

よって、判定部７７では、算出した相対抵抗値の時系列データを、移動平均を用いて平滑化する処理を実行する。そして、平滑化された相対抵抗値（図８参照）と判定部７７に予め格納された閾値Ｔｈとを比較して、平滑化された相対抵抗値が閾値Ｔｈ以上になったか否かを判定する（ステップＳ５）。ここで、図８を観察すると、平滑化された相対抵抗値の変動は、平滑化する前の相対抵抗値（図７参照）の変動に対して、言わば細かいノイズが除去された状態となっている。

【0058】

これにより、相対抵抗値（平滑化後）が、閾値Ｔｈ以上になったか否かの判断を、判定部７７において精度良く容易に行えるようになる。よって、これによっても、判定部７７（コントローラ７５）に掛かる負荷を軽減可能としている。

【0059】

そして、ステップＳ５でnoと判定された場合にはステップＳ６に進み、判定部７７は、ターゲット導体２０（素線２１）に断線が無いと判定し、かつステップＳ４に戻る処理を実行する。つまり、判定部７７は、ステップＳ５でyesと判定するまで、ステップＳ４の処理を繰り返し実行する。

【0060】

これに対し、ステップＳ５でyesと判定された場合にはステップＳ７に進み、判定部７７は、ターゲット導体２０（素線２１）に断線が有ったと判定、つまりターゲット導体２０が断線したと判定し、かつステップＳ８に進む処理を実行する。ここで、ステップＳ５およびステップＳ７における処理が、本発明における第３ステップに相当する。

【0061】

なお、図８に示されるように、判定部７７は、ケーブル１０の屈曲回数が２０万回弱の時点において、ターゲット導体２０を形成する複数の素線２１（図１参照）のうちの１本が断線したことを判定している。このように、ターゲット導体２０の抵抗値Ｒ１とリファレンス導体３０の抵抗値Ｒ２との相対抵抗値を利用することで、素線２１が１本断線した程度での抵抗値変化が検出でき、断線の発生が容易に判定可能となっている。

【0062】

また、ターゲット導体２０の素線２１とリファレンス導体３０の素線３１とは、それぞれ同じ素材（銅合金やアルミ材料）となっており、互いに温度による抵抗値変化の係数が同じであるため、相対抵抗値を利用することで環境温度の変化に起因した抵抗値の変動をキャンセル可能としている。すなわち、コントローラ７５の判定部７７は、環境温度の変化に関わらず、素線２１の１本の断線（断線の初期段階）を、容易に判定可能となっている。

【0063】

その後、ステップＳ８では、検査対象となるケーブル１０の評価が終了したことを受けて、コントローラ７５は、断線検知システム７０の作動を自動で停止させる。その際に、ＰＣのモニター等（図示せず）に、断線検知結果、例えば、ケーブル１０のトータル屈曲回数や、断線した素線２１の本数、さらには環境温度等の情報を、カラー表示等で分かり易く表示させる。このようにして、ケーブル１０の緻密な評価が可能となる。その後、断線検知システム７０の電源を切ることで、断線検知システム７０の一連の動作が終了する（ステップＳ９）。

【0064】

以上のように構成されたケーブル１０，断線検知システム７０および断線検知方法は、例えば、図９に示されるような産業用ロボット１００に搭載（適用）することもできる。具体的には、産業用ロボット１００は、第１腕部１１０と第２腕部１２０とを備えており、第１腕部１１０と第２腕部１２０との間には、関節機構１３０が設けられている。関節機構１３０には、当該関節機構１３０を揺動させるサーボモータＳＭが設けられ、当該サーボモータＳＭは、産業用ロボット１００を統括的に制御するロボット用コントローラ１５０により、正逆方向に揺動駆動される。

【0065】

これにより、第２腕部１２０は、第１腕部１１０に対して、関節機構１３０の揺動中心ＣＴを中心に、矢印Ｆ方向（一方向）に９０度（＋９０度）揺動される。また、関節機構１３０の揺動中心ＣＴを中心に、矢印Ｒ方向（他方向）に９０度（－９０度）揺動される。

【0066】

このような関節機構１３０の繰り返しの揺動に伴い、当該関節機構１３０の近傍に配置されたケーブル１０は、上述と略同様に一方向および他方向へと交互に屈曲される。そして、ロボット用コントローラ１５０には、上述した抵抗測定部７６および判定部７７（図示せず）が内蔵されている。

【0067】

このように、ケーブル１０および断線検知システム７０を、産業用ロボット１００に搭載（適用）することで、産業用ロボット１００を稼働させつつ、ケーブル１０の断線検知が可能となり、ひいては産業用ロボット１００のメンテナンス性を向上させることが可能となる。

【0068】

なお、関節機構１３０が本発明における揺動機構に相当し、ロボット用コントローラ１５０が本発明におけるコントローラに相当する。また、ロボット用コントローラ１５０は、図５におけるステップＳ３の処理（第１ステップ）と、ステップＳ４の処理（第２ステップ）と、ステップＳ５およびステップＳ７の処理（第３ステップ）を実行する。さらに、ロボット用コントローラ１５０は、第２腕部１２０の先端部分に設けられた把持機構１４０を作動させるリニアアクチュエータＬＡ等の他の駆動部分についても、きめ細かく高精度で制御可能となっている。

【0069】

以上詳述したように、本実施の形態のケーブル１０によれば、撚られた複数の素線２１によって形成され、断線検知の対象となるターゲット導体２０と、撚られた複数の素線３１によって形成され、ターゲット導体２０の比較対象となるリファレンス導体３０と、ターゲット導体２０およびリファレンス導体３０の周囲に介在５０を介して設けられるシース６０と、を備え、リファレンス導体３０を形成する素線３１は、ターゲット導体２０を形成する素線２１と同一の素材により形成されている一方、ターゲット導体２０を形成する素線２１に比べて、屈曲に対して断線し難い。すなわち、リファレンス導体３０は、ターゲット導体２０よりも耐屈曲性が高い。

【0070】

これにより、ターゲット導体２０およびリファレンス導体３０の相対抵抗値（Ｒ１／Ｒ２）を解析することで、環境温度の変化に関わらず、ターゲット導体２０を形成する素線２１の断線の初期段階においても、断線を正確に検知可能となる。したがって、ケーブル１０のメンテナンス時期等を、事前に余裕を持って把握することができ、ケーブル１０の管理を容易かつ確実に行うことが可能となる。

【0071】

また、本実施の形態のケーブル１０によれば、リファレンス導体３０の素線３１の直径寸法（0.05mm）がターゲット導体２０の素線２１の直径寸法（0.08mm）よりも小さく、かつリファレンス導体３０の素線３１の撚りピッチがターゲット導体２０の素線２１の撚りピッチよりも小さくなっている。

【0072】

これにより、リファレンス導体３０を細径にすることができ、その結果、ＳＮ比（Signal／Noise）を大きくすることが可能となる。よって、コントローラ７５によるターゲット導体２０の断線の検知精度を良好にすることができる。また、リファレンス導体３０（素線３１）の屈曲に対する耐久性（耐屈曲性）をより向上させることができ、ターゲット導体２０の断線検知に対する信頼性をより向上させることが可能となる。

【0073】

さらに、本実施の形態のケーブル１０によれば、リファレンス導体３０の外径寸法よりも大きな内径寸法を有する中空チューブ４０を備え、リファレンス導体３０が中空チューブ４０の内部に収容されている。

【0074】

これにより、リファレンス導体３０と中空チューブ４０との間に隙間Ｓが形成され、リファレンス導体３０の屈曲具合を、ケーブル１０全体の屈曲具合よりも緩やかにできる。これによっても、リファレンス導体３０（素線３１）の屈曲に対する耐久性をより向上させることができ、ターゲット導体２０の断線検知に対する信頼性をより向上させることが可能となる。

【0075】

また、本実施の形態のケーブル１０によれば、リファレンス導体３０の周囲に複数のターゲット導体２０が設けられているので、リファレンス導体３０をケーブル１０の中心部分に配置することができる。したがって、リファレンス導体３０の屈曲具合を、ターゲット導体２０の屈曲具合よりも緩やかにできる。これによっても、リファレンス導体３０（素線３１）の屈曲に対する耐久性（耐屈曲性）をより向上させることができ、ターゲット導体２０の断線検知に対する信頼性をより向上させることが可能となる。

【0076】

さらに、本実施の形態の断線検知システム７０によれば、断線検知の対象が上述したケーブル１０であり、一方向および他方向に揺動し、ケーブル１０を一方向および他方向に屈曲させる揺動部材７３と、ターゲット導体２０およびリファレンス導体３０に電気的に接続されるコントローラ７５と、コントローラ７５に設けられ、ターゲット導体２０の抵抗値Ｒ１およびリファレンス導体３０の抵抗値Ｒ２をそれぞれ測定する抵抗測定部７６と、抵抗測定部７６の測定結果に基づいて、ターゲット導体２０およびリファレンス導体３０の相対抵抗値（Ｒ１／Ｒ２）を算出し、当該相対抵抗値の変化からターゲット導体２０（素線２１）の断線を判定する判定部７７と、を備える。

【0077】

ターゲット導体２０の素線２１およびリファレンス導体３０の素線３１が同一の素材からなり、かつ判定部７７がターゲット導体２０の断線検知に相対抵抗値（Ｒ１／Ｒ２）を利用するので、例えば、環境温度の変化に起因した抵抗値の大きな変動にも関わらず、コントローラ７５の判定部７７は、素線２１の１本程度断線（断線の初期段階）を、容易に判定することができる。

【0078】

また、本実施の形態の断線検知システム７０によれば、判定部７７は、算出した相対抵抗値（Ｒ１／Ｒ２）の時系列データを、移動平均を用いて平滑化し、平滑化した相対抵抗値と閾値Ｔｈとを比較してターゲット導体２０（素線２１）の断線を判定するので、比較処理の際に、極短時間で閾値Ｔｈを越えたり下回ったりする所謂「チャタリング現象」の発生を抑えることができる。よって、判定部７７は、ターゲット導体２０の断線検知を精度良く行うことが可能となる。

【0079】

さらに、本実施の形態のケーブル１０，断線検知システム７０および断線検知方法を産業用ロボットに適用することもできる。これにより、産業用ロボット１００を稼働させつつ、ケーブル１０（ターゲット導体２０）の断線を検知することができ、ひいては産業用ロボット１００のメンテナンス性を向上させることが可能となる。

【0080】

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ことは言うまでもない。上記実施の形態では、ケーブル１０の仕様を、図１（ａ），（ｂ）に示される仕様としたものを示したが、本発明はこれに限らない。例えば、２本のターゲット導体２０および１本のリファレンス導体３０を有する仕様や、ターゲット導体２０の周囲にリファレンス導体３０を配置した仕様、さらには複数のリファレンス導体３０を有する仕様等、他の仕様のケーブルにも適用することができる。

【0081】

また、上記実施の形態では、ケーブル１０を、産業用ロボット１００に適用したものを示したが、本発明はこれに限らず、例えば、伸縮する懸架装置（サスペンション）を介して設けられる自動車等のインホイールモータのケーブル等、屈曲されるケーブルに適用することができる。

【0082】

その他、上記実施の形態における各構成要素の材質，形状，寸法，数，設置箇所等は、本発明を達成できるものであれば任意であり、上記実施の形態に限定されない。

【符号の説明】

【0083】

１０ ケーブル
２０ ターゲット導体
２１ 素線
２２ 絶縁被膜
３０ リファレンス導体
３１ 素線
３２ 絶縁被膜
４０ 中空チューブ
５０ 介在
６０ シース
７０ 断線検知システム
７１ ベース部材
７１ａ 支持部材
７２ 電動モータ
７２ａ 回転軸
７３ 揺動部材（揺動機構）
７３ａ 曲げ部材
７３ｂ ケーブル固定部
７４ 重錘
７５ コントローラ
７６ 抵抗測定部（抵抗値測定部）
７６ａ 直流信号源
７６ｂ 入力抵抗
７６ｃ 抵抗値検出器
７７ 判定部（断線判定部）
１００ 産業用ロボット
１１０ 第１腕部
１２０ 第２腕部
１３０ 関節機構（揺動機構）
１４０ 把持機構
１５０ ロボット用コントローラ（コントローラ）
ＣＴ 揺動中心
ＬＡ リニアアクチュエータ
Ｒ１，Ｒ２ 抵抗値
Ｓ 隙間
ＳＭ サーボモータ
Ｔｈ 閾値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】