(57)【要約】      （修正有）【課題】工作機械の移動部分や走行型ロボット等の配線に使用される平型ケーブルにおいて、配線先に合わせてケーブルの分岐がし易く、かつ、コネクター接続後にすべての絶縁芯線上に保護シースが被覆されており、接合部の可動寿命を著しく向上されることができる平型ケーブルを提供する。【解決手段】複数本のケーブルを並列に配置し、隣接する相互を弾性接着剤で接着する構成。上記構成の平型ケーブルは、曲げられた時にケーブルシースと接着剤の界面に発生する応力を吸収することによって、ケーブルシースと接着剤の界面に過剰な応力が作用しないように、ケーブルの隣接相互間を変位追従性に優れた弾性接着剤を用いて接着することによりケーブル相互間の剥離を防止することによって接合部の可動耐久性を向上させることができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本のケーブルを並列に配置し隣接する相互を接着してなる平型ケーブルにおいて、接着部が弾性接着剤から形成されていることを特徴とする平型ケーブル。
【請求項２】
弾性接着剤の硬度がショアＡ硬度で４２〜４５の弾性接着剤を用いることを特徴とする請求項１に記載の平型ケーブル。
【請求項３】
弾性接着剤がアクリル変性シリコーン樹脂ベースからなる一液・無溶剤の接着剤であることを特徴とする請求項１から請求項２のいずれかに記載の平型ケーブル。
【請求項４】
弾性接着剤による接着部を間欠的に設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の平型ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は工作機械の移動部分や走行型ロボット等の配線に使用される平型ケーブルで、ケーブルの一端を固定された設備に接続し、他端を移動側に接続して一定の軌道上を移動する平型ケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
動力線や信号線等の絶縁芯線を撚り合わせてシースを被覆したケーブルを一定の軌道上を移動する動作をさせるときに、図５に示すようにケーブルベアが利用される。ケーブルベアは図６に示すように、固定設備側の基準点から振り分けに可動し、可動範囲を「ストローク」としている。ケーブルは図５に示すように、各々のケーブル同士の干渉を避けるため、ケーブルベア内にケーブルを水平に並べたとき、十分な間隔が確保できるように配置されるか、または図７に示すようにケーブルベア内に仕切り板を設けて配置される。また、各ケーブル同士が擦れたり、からまることがないように図８（ａ）および図８（ｂ）に示すようなフラットケーブルが使用される場合もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した従来技術のケーブルには次のような問題がある。図５の丸型ケーブルをケーブルベアで使用する上での問題点：
(１)ケーブルべア内でケーブルがクロスするような布設をすると、屈曲部分で相互に押しつぶされ、動作時の遊びがなくなり断線に至るので、ケーブルベア内断面積に対するケーブル断面積の占有率を４０％以下にしなければならず、構成全体が大型化する。
(２)ケーブルベアに対してケーブルを弛ませて配置した場合や、ケーブルに張力を加えたまま配置すると、ケーブルベアの内壁とケーブルとの間の摩擦でケーブルのシースが削られ発塵する。最近ではクリーンルーム内で使用されるケースが多くあり、粉塵の発生が問題になる。
(３)ケーブルの捻りを取り除いてから配置しないと、ケーブルが一定の軌道上を移動する動作中に、ケーブルに蛇行・座屈が発生するため、配置する前にケーブルを吊り下げる等の処置をして捻りを取り除く処置が必要になる。
図８（ａ）および（ｂ）のフラットケーブルの問題点：
フラットケーブルには図８(ａ)に示すように、複数本の絶縁芯線を撚り合わせてシースを被覆したケーブルを並列に配置し、隣接するケーブルの相互を接着剤で接合した構造と、図８(ｂ)に示すように複数本の絶縁芯線を撚り合せた集合体の複数本を押出成形機に供給し、複数本の絶縁芯線集合体の外周面にシースを一括に被覆した構造とがあり、どちらも直線移動部の移動中はケーブルの湾曲位置が常に変化し、曲げと直線が繰り返し加わる。これらの従来のフラットケーブルには次のような問題がある。
(１)図８（ａ）のフラットケーブルはシースを被覆した丸型ケーブルを複数本並列に配置し、隣接するケーブルの相互を接着剤で接合した構造のため、ケーブルの可動中に接合部が剥離しやすく可動耐久性が不足という欠点がある。
(２)図８(ｂ)のフラットケーブルはシースを介して一体になっているため、絶縁芯線集合体の相互間が分離することはないが次のような問題が生じる。
動力線や信号線等の絶縁芯線からなるフラットケーブルは、固定側接続対象と複数の移動側接続対象とを接続するためのケーブルであり、接続先の機器に必要な本数ごとにまとめて並列に配置されている。また、その接続先までの距離は同一ではない。従って複数本の絶縁芯線集合体を一括してシースを被覆する構造では、シースを皮剥処理し、所定のコネクター等を利用して適宜接続する際に、移動側接続対象までの距離が違うことによりシースが被覆されていない部分が生じ絶縁芯線が露出してしまう。また、一括してシースが被覆されているため、コネクター取り付け加工時に必要本数ごとの分岐がし難い。
本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、移動側接続対象ごとに必要な絶縁芯線の本数をブロック化した丸型ケーブルを並列に配置し、かつ、コネクター接続後にすべての絶縁芯線上に保護シースが被覆されており、接合部の可動寿命を著しく向上させることができる平型ケーブルの提供を目的とする。 
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するため、本発明は複数本の丸型ケーブルを並列に配置し隣接する相互を弾性接着剤で接合して一体にした可動用平型ケーブルである。平型ケーブルが、その長さ方向において屈曲位置を変化させながら折り返し曲げられた場合に曲げの外側に位置する平型ケーブルの外周面には引張歪み、曲げの内側に位置する平型ケーブルの外周面には圧縮歪が発生する。この時の平型ケーブルの屈曲位置の曲げ半径をＲとし、平型ケーブルの短辺方向の厚さをｒとすると、外側引張歪および内側圧縮歪は（ｒ／２Ｒ）×１００（％）となる。その結果、繰り返し歪を受けている間に、平型ケーブル表面と接着剤の間に応力がかかり、可動中に接合部が剥がれ易くなり、最悪の場合は使用できない事態を招くおそれがある。
本発明の課題を解決するための技術的手段は平型ケーブルが曲げられた場合でも、曲げの外側に発生する引張歪や曲げの内側に発生する圧縮歪が有効に吸収されて、ケーブルシースと接着剤の界面に過剰な応力が作用しないように、丸型ケーブルの隣接相互間を変位追従性に優れた弾性接着剤で接合することによって、ケーブルの相互間が剥離することを防止することにある。
本発明の可動用平型ケーブルは、請求項１に記載するように、電力供給用絶縁芯線、信号伝送用絶縁芯線を撚り合わせてシースを被覆した丸型ケーブルを複数本並列に配置し隣接する相互を弾性接着剤で接合されている構成としてある。この構成によれば、弾性接着剤がケーブル表面と接着剤との間に発生する応力を分散・吸収する効果があるため、ケーブル相互間の剥離を防ぐことができる。弾性接着剤の硬度は請求項２に記載するように、ショアＡ硬度で４２〜４５の範囲が望ましい。丸型ケーブルの相互間を接合するために弾性接着剤を用いる狙いは、破壊強度レベルを考えるのでなく、剥離に至るまでの可動耐久性を得ようとするものである。硬度が高い接着剤は丸型ケーブル表面と接着剤間に働く応力を吸収しにくいので、丸型ケーブル表面と接着剤間に発生する歪応力により丸型ケーブル相互間に剥離を生じやすい。また、硬度が低い接着剤は丸型ケーブル表面と接着剤間に発生する応力により接着剤そのものが機械的に破壊されることにより、丸型ケーブル相互間の分離をまねきやすい。本発明においては接着剤の応力緩和特性と破壊強度の面からショアＡ硬度で４２〜４５の範囲が望ましい。弾性接着剤の種類は請求項３に記載するように、アクリル変性シリコーン樹脂ベースからなる一液・無溶剤型の接着剤が望ましい。アクリル変性シリコーン樹脂ベースからなる接着剤は粘着から接着へ変化する無溶剤の特長を持った一液常温硬化型の接着剤である。この特長のため、仮止めするときは粘着領域であり、その後空気中の水分に触れて硬化が始まり、丸型ケーブルと接着剤の分子または原子が結合することにより凝集力が生じて弾性接着を実現する。また、一液・無溶剤・常温硬化であるため作業が容易であることと、強靭性と柔軟性を併せ持つため、丸型ケーブルシース材質の歪・膨張・収縮による動きに追従し、低温（−６０℃）から高温（１２０℃）までの可動耐久性に優れるという利点もある。
本発明の平型ケーブルは請求項４に記載するように隣接する相互間を全長に渡って接合しないで接着部を間欠に設ける構造の平型ケーブルも製造することができる。この方法であれば、全長に渡って接着させた構造よりも柔軟性を発現できる。また、固定側接続対象と複数の移動側接続対象とを接続するために必要な本数毎にブロック化した丸型ケーブルの必要長を並列に配置すれば良いので、平型ケーブルを製造する際の丸型ケーブルのロスが少なく、また配線先に合わせてケーブルの分岐がし易くなる。また、配線後に絶縁芯線が剥きだしになる箇所がなく、すべてシースで保護されているため信頼性の点からも優れたものになる。
【発明の効果】
【０００５】
接着部に剥離を生じさせないためには、接着部が曲げられた状態で発生するせん断応力以上の接着強度を確保していれば良い。そのため接着強度を高めるということだけではなく、応力緩和性能を重視して接着剤の弾性率を適宜選定することにより、接着部剥離剥離のない屈曲耐久性の良い可動平型ケーブルが得られる。
また、弾性接着剤を用いることによって屈曲耐久性だけでなく
・外的な振動・衝撃などの応力を吸収できる。
・膨張、収縮などの熱歪を吸収できるため、ヒートサイクルに強い
などの特性向上も同時に図ることができる。なお、本発明は実施例に示すような同径の電力供給用丸型ケーブルと信号伝送用丸型ケーブルを一体にして平型ケーブルとするのみならず、異径のケーブル同士で平型ケーブルを構成しても良い。また、実施例では電力供給用と信号伝送用をブロック分けしたが、同一の丸型ケーブルの中に電力供給用絶縁芯線と信号伝送用絶縁芯線が混在しても良い。また、液体・気体を輸送するためのチューブ等の管状体を丸型ケーブルと同じように平型ケーブルに組み込んで、ひとまとめにすることもできるので取り扱い上優れたものとなる。
【０００６】
【表１】
2011082086.tif 000002
【０００７】
2011082086.tif 000003
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
平型ケーブルを構成する丸型ケーブルは図３および図４に示すように、導体２を絶縁体３で被覆してなる複数本の絶縁芯線４を撚り合わせてシース５を被覆した構成からなる。丸型ケーブルには電力供給用絶縁芯線を撚り合わせてシースを被覆したケーブルと、信号伝送用絶縁芯線を撚り合わせてシースを被覆したケーブルがある。本実施例の平型ケーブルは電力供給用丸型ケーブル６および信号伝送用丸型ケーブル７を適宜複数本並列に配置し、隣接する相互を弾性接着剤８で接合した平型ケーブル１である。
【実施例１】
【０００９】
図１は代表的な本発明の平型ケーブル (図示の例では丸型ケーブル６本) の断面図である。この平型ケーブルは図３の電力供給用丸型ケーブル２本と図４の信号伝送用丸型ケーブル４本を、前記電力供給用丸型ケーブルを両端に並列配置するとともに弾性接着剤により一体的かつ平状にした６芯平型ケーブルである。平型ケーブルを構成する図３の電力供給用丸型ケーブルは表１に示すように撚り導体（６０本/０．０８ｍｍφ）の外周にポリエステル絶縁体を被覆し、この絶縁芯線７本を撚り合わせ、その外周上に和紙テープ、シースを順次施し、外径５．１ｍｍφにしたケーブルである。平型ケーブルを構成する図４の信号伝送用丸型ケーブルは表１に示すように撚り導体（４０本／０．０８ｍｍφ）の外周にポリエステル絶縁体を被覆し、この絶縁芯線２本を対撚りし、さらに４対を撚り合わせ、その外周上に和紙テープ、シースを順次施し、外径５．１ｍｍφにした８芯のケーブルである。
この平型ケーブルに用いた弾性接着剤８は、ショアＡ硬度４２のアクリル変性シリコーン樹脂をベースとした弾性接着剤である。接着方法はケーブルの接着面のほこり、油、水などを洗浄溶剤を用いて清浄にした後に並列に配置し、前記接着剤の厚さ９が平型ケーブルの高さの１／２になるように隣接するケーブルの全長に渡って相互に接着した。この平型ケーブルを一定の軌道上を移動する動作をさせるため、図９に示すようにケーブルベアを使用してＵ字折り返し試験を行った。試験方法は、常温（２０±５℃）で４８時間硬化して接着した完成品ケーブルの初期のＴ型剥離強度を評価した後、約２ｍの試料を取り、曲げＲ  ５０ｍｍで取り付け、折り返し速度６０回／分の速度、移動距離１ｍで動作させたとき、接着部の剥離までの折り返し回数およびその回数での接着剤のひび割れ・変形・破壊の有無の評価を行った。
評価結果を表２に示す。この表２から１０００万回の折り返し移動後も接着部の剥離が無く、またひび割れ・変形・破壊の無い良好な平型ケーブルが得られることがわかる。
【実施例２】
【００１０】
実施例２は本発明の要件を満たすが、実施例１に用いた弾性接着剤よりも硬いショアＡ硬度４５のアクリル変性シリコーン樹脂をベースとした弾性接着剤を用いたこと以外は実施例１と同様の方法で製造および評価を行った。評価結果を表２に示す。この表２から１０００万回の折り返し移動後も接着部の剥離がなく、またひび割れ・変形・破壊の無い良好な平型ケーブルが得られることがわかる。
【実施例３】
【００１１】
実施例３は図２（ａ）に示すように接着部を間欠的に設けた構造である。図２（ａ）に示される如く、本実施例の平型ケーブルは接着部８００ｍｍと７００ｍｍの２ヶ所の間欠接着部を有し、他の部分は接着していない全長２０００ｍｍの平型ケーブルである。この平型ケーブルに用いた弾性接着剤は、実施例１と同じショアＡ硬度４２のアクリル変性シリコーン樹脂をベースとした弾性接着剤を用いて同様の方法で製造した。この構成のケーブルは、図２(ｂ)に示すように一方の接着部が水平方向への往復運動、もう一方の接着部が垂直方向への往復運動、非接着部が捻り運動を同時に行うことが可能なので多関節ロボットの動作を実現するためには適切な構造になり、人間の代替作業をさせるロボット用として合理的なケーブル構造になる。この平型ケーブルの８００ｍｍ接着部を移動距離３００ｍｍで水平往復運動、７００ｍｍ接着部を移動距離２５０ｍｍで垂直往復運動、曲げＲ、折り返し速度は実施例１と同じ条件で摺動運動させ、同時に非接着部を±１８０度捻回させたときに、接着部の剥離までの回数およびその回数での接着剤のひび割れ・変形・破壊の有無の評価を行った。評価結果を表２に示す。この表２から１０００万回の繰り返し移動後も接着部の剥離が無く、またにひび割れ・変形・破壊の無い良好な平型ケーブルが得られることがわかる。
【比較例】
【００１２】
比較例１は本発明の硬さの要件を満たさないショアＡ硬度４７のアクリル変性シリコーン樹脂をベースとした弾性接着剤を用いたこと以外は実施例１と同様の方法で製造および評価を行った。評価結果を表２に示す。この表２から比較例１の平型ケーブルは４２０万回の折り返し移動後、ケーブル表面と接着剤との界面で一部剥離が発生した。また、この時点で接着剤にひび割れが生じていた。これは弾性接着剤の硬度が高いことに起因して接着部に発生する応力緩和ができず界面剥離および接着剤のひび割れが生じた。
【００１３】
比較例２は本発明の硬さの要件を満たさないショアＡ硬度４０のアクリル変性シリコーン樹脂をベースとした弾性接着剤を用いたこと以外は実施例１と同様の方法で製造および評価を行った。評価結果を表２に示す。この表２から比較例２の平型ケーブルは３８０万回の折り返し移動後、接着剤が破壊して丸型ケーブル相互間の一部に剥離が生じた。これは弾性接着剤の破断強度が弱いことに起因して接着部に発生する応力によって接着剤が破壊したためである。
これら実施例および比較例の結果から、平型ケーブルが曲げられたときに、曲げの外側に発生する引張歪や曲げの内側に発生する圧縮歪が有効に吸収されて、ケーブルシースと接着剤の界面に過剰な応力が作用しないように、丸型ケーブルの隣接相互間を変位追従性に優れた弾性接着剤の硬度を選定することによってケーブル相互間の剥離を防止できることが判る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例１の平型ケーブル断面図
【図２（ａ）】本発明の実施例３の平型ケーブル平面図
【図２（ｂ）】本発明の実施例３の平型ケーブル配線図
【図３】電力供給用丸型ケーブルの断面図
【図４】信号伝送用丸型ケーブルの断面図
【図５】ケーブルベア内にケーブルが並列配置された状態図
【図６】ケーブルベアの可動状態図
【図７】仕切りを設けたケーブルベア内断面図
【図８（ａ）】従来の接着によるフラットケーブル
【図８（ｂ）】従来の押出成形によるフラットケーブル
【図９】Ｕ字折り返し移動屈曲試験
【符号の説明】
【００１５】
１  平型ケーブル
２  導体
３  絶縁体
４  絶縁芯線
５  シース
６  電力供給用丸型ケーブル
７  信号伝送用丸型ケーブル
８  弾性接着剤
９  弾性接着剤の高さ
【図１】
2011082086.tif 000004
【図２（ａ）】
2011082086.tif 000005
【図２（ｂ）】
2011082086.tif 000006
【図３】
2011082086.tif 000007
【図４】
2011082086.tif 000008
【図５】
2011082086.tif 000009
【図６】
2011082086.tif 000010
【図７】
2011082086.tif 000011
【図８（ａ）】
2011082086.tif 000012
【図８（ｂ）】
2011082086.tif 000013
【図９】
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