(57)【要約】【課題】ケーブルを大径化させることなく、ケーブルの絶縁体部の損傷状態を常時監視することが可能なケーブル状態監視装置を提供する。【解決手段】複数本の素線からなる導体部３と導体部３の外周に設けられた絶縁体部４とを有するケーブル２の損傷状態を監視するケーブル状態監視装置であって、導体部３に圧縮気体を送入する気体送入手段５と、導体部３内の圧力を測定する圧力計６と、圧力計６で測定した圧力を基に、絶縁体部４の損傷の有無を判定する絶縁体部損傷判定部７と、を備えたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の素線からなる導体部と該導体部の外周に設けられた絶縁体部とを有するケーブルの損傷状態を監視するケーブル状態監視装置であって、
前記導体部に圧縮気体を送入する気体送入手段と、
前記導体部内の圧力を測定する圧力計と、
該圧力計で測定した圧力を基に、前記絶縁体部の損傷の有無を判定する絶縁体部損傷判定部と、
を備えたことを特徴とするケーブル状態監視装置。
【請求項２】
前記導体部から排出された前記圧縮気体中に含まれる、前記導体部の摩耗により発生した導体粉の量を測定する導体粉量測定手段と、
該導体粉量測定手段で測定した導体粉の量を基に、前記導体部の摩耗状態を判定する導体部摩耗判定部と、をさらに備えた
請求項１記載のケーブル状態監視装置。
【請求項３】
前記ケーブルの両端には、ケーブル挿入口から挿入された前記ケーブルを加締め固定する絶縁体部加締め部と、前記ケーブル挿入口と内部で連通し圧縮気体を送入あるいは排出するための気体送入排出口と、を有する端子が取り付けられ、
前記気体送入手段は、一方の前記端子の前記気体送入排出口に接続され、前記端子を介して前記導体部に圧縮空気を送入するように構成され、
前記導体粉量測定手段は、他方の前記端子の前記気体送入排出口に接続され、前記端子を介して前記導体部から排出された圧縮気体中に含まれる導体粉の量を測定するように構成される
請求項２記載のケーブル状態監視装置。
【請求項４】
前記端子を両端に取り付けた前記ケーブルを２本並列に配線し、
該両ケーブルの一方の端部に取り付けられた前記端子の前記気体送入排出口同士を接続し、
該両ケーブルの他方の端部に取り付けられた前記端子の前記気体送入排出口に、前記気体送入手段と前記導体粉量測定手段とをそれぞれ接続するように構成した
請求項３記載のケーブル状態監視装置。
【請求項５】
前記端子を両端に取り付けた前記ケーブルとチューブ管とを並列に配線し、
前記ケーブルの一方の端部に取り付けられた前記端子の前記気体送入排出口に前記チューブ管の一方の端部を接続し、
前記ケーブルの他方の端部に取り付けられた前記端子の前記気体送入排出口と前記チューブ管の他方の端部に、前記気体送入手段と前記導体粉量測定手段とをそれぞれ接続するように構成した
請求項３記載のケーブル状態監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーブルの損傷状態を監視するケーブル状態監視装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
揺動・屈曲が加わる箇所へ配線するケーブルでは、繰り返し屈曲疲労による導体部の断線、絶縁体部の亀裂が生じるおそれがあり、伝送する電力信号や電気信号の断絶や、アースへのショート等が発生する可能性がある。
【０００３】
特に、産業用ロボットなどへの電源供給や信号伝達に用いられるケーブルでは、ケーブルにとって過酷な環境に配線されるため、断線やショートによる不具合をより厳格に防ぐ必要がある。
【０００４】
ところで、ケーブルの絶縁体部に亀裂が発生すると、亀裂部分に屈曲時の応力が集中し導体部が早期に疲労断線する場合がある。また、絶縁体部に亀裂が発生すると、導体部と周辺部の絶縁が十分でなくなり、例えば導体部とシールド導体が短絡するなどして重大事故につながる場合が考えられる。従って、絶縁体部の亀裂の発生、すなわち絶縁体部の損傷状態を屈曲動作中に常時監視し、システム全体の信頼性を確保することが重要である。
【０００５】
絶縁体部の損傷状態を常時監視することが可能な技術として、例えば特許文献１がある。
【０００６】
特許文献１に記載のケーブルの損傷検知装置は、ケーブルの導体部と絶縁体部との間に設けられた気体層に封入気体を封入し、封入気体の圧力低下の有無を圧力計で検知するものである。絶縁体部に亀裂等の損傷が発生すると、その亀裂部分から気体が流出し封入気体の圧力が低下するため、封入気体の圧力を監視することで絶縁体部の損傷を常時監視することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の装置には、以下の問題点があった。
【０００９】
特許文献１の装置を用いるためには、ケーブルの導体部と絶縁体部との間に封入気体を封入するための気体層を設けなければならず、ケーブルを気体層の分だけ大径化させなければならないという問題があった。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑み為されたものであり、ケーブルを大径化させることなく、ケーブルの絶縁体部の損傷状態を常時監視することが可能なケーブル状態監視装置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】
【００１１】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、複数本の素線からなる導体部と該導体部の外周に設けられた絶縁体部とを有するケーブルの損傷状態を監視するケーブル状態監視装置であって、前記導体部に圧縮気体を送入する気体送入手段と、前記導体部内の圧力を測定する圧力計と、該圧力計で測定した圧力を基に、前記絶縁体部の損傷の有無を判定する絶縁体部損傷判定部と、を備えたケーブル状態監視装置である。
【００１２】
前記導体部から排出された前記圧縮気体中に含まれる、前記導体部の摩耗により発生した導体粉の量を測定する導体粉量測定手段と、該導体粉量測定手段で測定した導体粉の量を基に、前記導体部の摩耗状態を判定する導体部摩耗判定部と、をさらに備えてもよい。
【００１３】
前記ケーブルの両端には、ケーブル挿入口から挿入された前記ケーブルを加締め固定する絶縁体部加締め部と、前記ケーブル挿入口と内部で連通し圧縮気体を送入あるいは排出するための気体送入排出口と、を有する端子が取り付けられ、前記気体送入手段は、一方の前記端子の前記気体送入排出口に接続され、前記端子を介して前記導体部に圧縮空気を送入するように構成され、前記導体粉量測定手段は、他方の前記端子の前記気体送入排出口に接続され、前記端子を介して前記導体部から排出された圧縮気体中に含まれる導体粉の量を測定するように構成されてもよい。
【００１４】
前記端子を両端に取り付けた前記ケーブルを２本並列に配線し、該両ケーブルの一方の端部に取り付けられた前記端子の前記気体送入排出口同士を接続し、該両ケーブルの他方の端部に取り付けられた前記端子の前記気体送入排出口に、前記気体送入手段と前記導体粉量測定手段とをそれぞれ接続するように構成してもよい。
【００１５】
前記端子を両端に取り付けた前記ケーブルとチューブ管とを並列に配線し、前記ケーブルの一方の端部に取り付けられた前記端子の前記気体送入排出口に前記チューブ管の一方の端部を接続し、前記ケーブルの他方の端部に取り付けられた前記端子の前記気体送入排出口と前記チューブ管の他方の端部に、前記気体送入手段と前記導体粉量測定手段とをそれぞれ接続するように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ケーブルを大径化させることなく、ケーブルの絶縁体部の損傷状態を常時監視することが可能なケーブル状態監視装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態に係るケーブル状態監視装置を示す図であり、（ａ）は概略構成図、（ｂ）はケーブルの横断面図、（ｃ）は端子の断面とケーブルを固定する構造を示す図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、本発明のケーブル状態監視装置の一変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
図１は、本実施の形態に係るケーブル状態監視装置を示す図であり、（ａ）は概略構成図、（ｂ）はケーブルの横断面図、（ｃ）は端子の断面とケーブルを固定する構造を示す図である。
【００２０】
図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、ケーブル状態監視装置１は、複数本の素線からなる導体部３と導体部３の外周に設けられた絶縁体部４とを有するケーブル２の損傷状態を監視するものである。ここでいうケーブル２の損傷状態とは、絶縁体部４での亀裂の発生の有無や、導体部３の摩耗状態を含むものである。
【００２１】
ここでは、ケーブル２が、産業用ロボットなどへの電源供給や信号伝達に用いられるものである場合を説明する。ただし、これに限らず、本発明は揺動・屈曲が加わる箇所へ配線するあらゆるケーブルに適用可能である。
【００２２】
本実施の形態では、ケーブル２として、複数本の断面円形状の素線を撚り合わせて導体部３を構成したものを用いた。ただし、ケーブル２の構成はこれに限定されるものではなく、素線の断面形状は円形状でなくてもよいし、複数本の素線を撚り合わせずに束ねて導体部３を構成してもよい。また、ケーブル２としては、絶縁体部４の外周にさらに任意の層を追加したものを用いてもよい。例えば、絶縁体部４の外周に、シールド導体とシースを順次形成した同軸ケーブルをケーブル２として用いることも可能である。
【００２３】
本実施の形態に係るケーブル状態監視装置１は、導体部３に圧縮気体を送入する気体送入手段５と、導体部３内の圧力を測定する圧力計６と、圧力計６で測定した圧力を基に、絶縁体部４の損傷の有無を判定する絶縁体部損傷判定部７と、を備えている。
【００２４】
気体送入手段５としては、一般的な容積型あるいは非容積型のポンプを用いることができる。本実施の形態では、ケーブル２の両端に、圧縮気体を送入あるいは排出するための気体送入排出口１１を有する端子１０を取り付け、一方の端子１０（図１（ａ）における左側の端子１０）の気体送入排出口１１に気体送入手段５を接続するように構成した。
【００２５】
端子１０は、ケーブル２を挿入するケーブル挿入口１２と気体送入排出口１１が中空部１６を介して内部で連通するように形成されている。ケーブル挿入口１２の近傍には、絶縁体部加締め部１３が形成されており、この絶縁体部加締め部１３でケーブル挿入口１２から挿入されたケーブル２を加締め固定することにより、端子１０がケーブル２の端部に固定されている。また、絶縁体部加締め部１３のケーブル挿入口１２と反対側（気体送入排出口１１側）には、ケーブル２の端部から延出された導体部３を加締め固定する導体部加締め部１４が形成されている。端子１０は金属からなり、導体部３を導体部加締め部１４で加締め固定することで、導体部３と端子１０とが電気的に接続される。端子１０の先端部（ケーブル２の挿入側と反対側）には、産業用ロボットなどの機器に接続される板状の端子部１５が一体に形成されている。
【００２６】
気体送入手段５を気体送入排出口１１に接続することで、気体送入手段５から送入された圧縮空気は、気体送入排出口１１、中空部１６を介してケーブル２の導体部３に送入される。なお、導体部３として複数の素線を用いる場合、導体部３の素線間には必ず隙間が存在し、その隙間に圧縮空気が送入されることになる。
【００２７】
圧力計６は、気体送入手段５を接続した側と反対側の端子１０に取り付けられ、端子１０の中空部１６内の圧力を測定することで導体部３内の圧力を測定するようにされる。また、絶縁体部４での亀裂の発生を精度よく検知するためには、導体部３内の圧力は高めに設定することが望ましいので、気体送入手段５を接続した側と反対側の端子１０の気体送入排出口１１（圧縮気体の排出側）にオリフィスやレギュレータ等の圧力調整手段を設けてもよい。気体送入手段５と圧力調整手段により導体部３に送入・排出される気体の流量のバランスを適宜調整することで、導体部３内の圧力は、屈曲により多少変動するものの略一定に保たれる。
【００２８】
ケーブル２の絶縁体部４に亀裂が発生すると、発生した亀裂から圧縮空気が漏れて導体部３内の圧力が低下する。そこで、本実施の形態では、圧力計６で測定した圧力が予め設定した圧力閾値より小さくなったときに、絶縁体部４に損傷（亀裂）が発生したと判定するように絶縁体部損傷判定部７を構成した。絶縁体部損傷判定部７は、産業用ロボットなどを制御する制御部１７に搭載される。
【００２９】
また、ケーブル状態監視装置１は、導体部３から排出された圧縮気体中に含まれる、導体部３の摩耗により発生した（つまり、屈曲により素線同士が擦れ合って生じた）導体粉の量を測定する導体粉量測定手段８と、導体粉量測定手段８で測定した導体粉の量を基に、導体部３の摩耗状態を判定する導体部摩耗判定部９と、をさらに備えている。
【００３０】
導体粉量測定手段８は、導体部３から排出された圧縮気体中から導体粉を捕集するフィルタ８１ａと当該フィルタ８１ａの前後の差圧を測定する差圧センサ８１ｂとからなる導体粉量測定部８１と、差圧センサ８１ｂが測定した差圧を基に、フィルタ８１ａで捕集されている導体粉の量（重さ、質量）を演算により求める導体粉量演算部８２と、を備えている。導体粉量演算部８２は、制御部１７に搭載される。
【００３１】
導体粉量測定手段８の導体粉量測定部８１は、気体送入手段５を接続した側と反対側の端子１０の気体送入排出口１１に接続され、端子１０を介して導体部３から排出された圧縮気体中に含まれる導体粉の量を測定するように構成される。なお、本実施の形態では、導体粉量測定手段８を、フィルタ８１ａと差圧センサ８１ｂからなる導体粉量測定部８１と、導体粉量演算部８２とで構成したが、導体粉量測定手段８の構成はこれに限定されるものではなく、導体粉の量を測定できるものであればどのような構成であってもよい。
【００３２】
導体部３の摩耗度合いが大きくなるほど導体粉量測定手段８で測定される導体粉の量は多くなる。そこで、本実施の形態では、導体粉量演算部８２で演算した導体粉の量が、予め設定した導体粉量閾値よりも大きいとき、導体部３が摩耗により断線するおそれがあると判定するように導体部摩耗判定部９を構成した。なお、導体粉量閾値を段階的に設定し、導体部３の摩耗による断線のおそれを段階的に判定するよう導体部摩耗判定部９を構成してもよい。さらには、差圧センサ８１ｂで測定した差圧を導体粉の量に換算せずに、差圧そのものを導体粉の量を示すパラメータとして使用するように構成することも可能である。この場合、導体粉量演算部８２を省略し、差圧センサ８１ｂで測定した差圧が予め設定した差圧閾値よりも大きくなったときに、導体部３が摩耗により断線するおそれがあると判定するよう導体部摩耗判定部９を構成することになる。導体部摩耗判定部９は、制御部１７に搭載される。
【００３３】
なお、圧力計６や差圧センサ８１ｂと制御部１７間の通信は、有線により行ってもよいし、無線により行ってもよい。
【００３４】
また、ケーブル状態監視装置１は、絶縁体部４に損傷が発生したと絶縁体部損傷判定部７が判定したとき、および、導体部３が摩耗により断線するおそれがあると導体部摩耗判定部９が判定したときに、警報を発する警報部１８をさらに備えている。警報部１８は、異常報知信号を出力して故障表示ランプを点灯させるなどして、光や音により使用者に対して警告を行うように構成される。警報部１８は、制御部１７に搭載される。
【００３５】
以上説明したように、本実施の形態に係るケーブル状態監視装置１では、導体部３に圧縮気体を送入する気体送入手段５と、導体部３内の圧力を測定する圧力計６と、圧力計６で測定した圧力を基に、絶縁体部４の損傷の有無を判定する絶縁体部損傷判定部７と、を備えている。
【００３６】
従来技術では、導体部と絶縁体部との間に設けられた気体層に気体を封入していたため、気体層の分だけケーブルが大径化してしまい、また、気体層を有する特殊な構造のケーブルを使用する必要があるためコストも高くなっていた。
【００３７】
これに対して、ケーブル状態監視装置１では、導体部３（導体部３の素線間の隙間）に圧縮気体を送入し導体部３内の圧力から絶縁体部４の損傷を判定するように構成したため、気体層を設ける必要がなくなり、ケーブル２を大径化させることなく、ケーブル２の絶縁体部４の損傷状態を常時監視することが可能になる。また、特殊なケーブルでなく汎用のケーブル２を使用することが可能になるため、システム全体のコストを削減することが可能になる。
【００３８】
さらに、本実施の形態では、導体部３から排出された圧縮気体中に含まれる、導体部３の摩耗により発生した導体粉の量を測定する導体粉量測定手段８と、導体粉量測定手段８で測定した導体粉の量を基に、導体部３の摩耗状態を判定する導体部摩耗判定部９と、をさらに備えている。
【００３９】
これにより、絶縁体部４の損傷状態だけでなく、導体部３の摩耗状態も常時監視することが可能となり、システム全体の信頼性をより高めることが可能になる。
【００４０】
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
【００４１】
例えば、上記実施の形態では、気体送入手段５を接続した側と反対側の端子１０の気体送入排出口１１に導体粉量測定手段８を接続しているが、導体粉量測定手段８を省略して絶縁体部４の損傷状態の監視のみを行う場合には、一方の気体送入排出口１１を塞いだ状態で気体送入手段５により圧縮気体を導体部３と中空部１６に封入した後、他方の気体送入排出口１１を塞いで気体送入手段５を取り外すように構成することも可能である。
【００４２】
また、上記実施の形態では、ケーブル２の一方の端部に気体送入手段５、他方の端部に導体粉量測定部８１を接続しているため、気体送入手段５と導体粉量測定部８１をケーブル２の両端にそれぞれ設ける必要が生じる。そこで、気体送入手段５と導体粉量測定部８１の両者をまとめて設けるために、図２（ａ），（ｂ）のような構成とすることも可能である。
【００４３】
図２（ａ）のケーブル状態監視装置２１は、端子１０を両端に取り付けたケーブル２を２本並列に配線し、両ケーブル２の一方の端部（図示右側の端部）に取り付けられた端子１０の気体送入排出口１１同士を気体継用チューブ２２で接続し、両ケーブル２の他方の端部（図示左側の端部）に取り付けられた端子１０の気体送入排出口１１に、気体送入手段５と導体粉量測定手段８（導体粉量測定部８１）とをそれぞれ接続するように構成したものである。
【００４４】
ケーブル状態監視装置２１のように、２本のケーブル２を繋げて圧縮空気を往復させるよう構成することで、気体送入手段５と導体粉量測定部８１をまとめて配置することが可能になる。
【００４５】
図２（ｂ）のケーブル状態監視装置２３は、端子１０を両端に取り付けたケーブル２とチューブ管２４とを並列に配線し、ケーブル２の一方の端部（図示右側の端部）に取り付けられた端子１０の気体送入排出口１１にチューブ管２４の一方の端部を接続し、ケーブル２の他方の端部（図示左側の端部）に取り付けられた端子１０の気体送入排出口１１とチューブ管２４の他方の端部に、気体送入手段５と導体粉量測定手段８（導体粉量測定部８１）とをそれぞれ接続するように構成したものである。
【００４６】
図２（ｂ）では、ケーブル２側に気体送入手段５、チューブ管２４側に導体粉量測定部８１を接続する場合を示しているが、これに限らず、ケーブル２側に導体粉量測定部８１、チューブ管２４側に気体送入手段５を接続してもよい。
【００４７】
ケーブル状態監視装置２３のように、チューブ管２４を圧縮空気の往路または復路として用いることでも、気体送入手段５と導体粉量測定部８１をまとめて配置することが可能になる。
【符号の説明】
【００４８】
１  ケーブル状態監視装置
２  ケーブル
３  導体部
４  絶縁体部
５  気体送入手段
６  圧力計
７  絶縁体部損傷判定部
８  導体粉量測定手段
９  導体部摩耗判定部
１０  端子
１１  気体送入排出口
【図１】
2014085121.tif 000003
【図２】
2014085121.tif 000004