(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１本以上の電線を有するケーブルコアと、
前記ケーブルコアの周囲を覆うように設けられ、金属素線を編み組みして構成された編組シールドと、
前記編組シールドの周囲を覆うように設けられたシースと、を備えたケーブルであって、
前記ケーブルコアと前記編組シールドとの間に、線状の繊維糸を編み組みして構成された編組からなるクッション層を有し、
前記クッション層の編組密度が、８５％以上である、
ケーブル。
【請求項２】
前記ケーブルコアは、複数本の前記電線を撚り合わせて構成されている、
請求項１に記載のケーブル。
【請求項３】
前記クッション層を構成する前記繊維糸が、スフ糸からなる、
請求項１または２に記載のケーブル。
【請求項４】
前記クッション層は、ケーブル長手方向に対する前記繊維糸のなす角度が、ケーブル長
手方向に対する前記金属素線とのなす角度よりも小さい、
請求項１乃至３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】
工場等における生産性を向上させるため、人協型ロボットや小型多関節ロボット等の産業用ロボットの普及が拡大している。このような産業用ロボットの可動部（屈曲や捻回がなされれる部分）等に配線されるケーブルとして、例えば、複数本の絶縁電線を撚り合わせたケーブルコアの周囲に、複数本の金属素線を編み組みした編組シールドと、シースとを順次設けたものが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−７９５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の従来のケーブルでは、産業用ロボット等の可動に伴い繰り返し屈曲されると、編組シールドの金属素線に乱れが生じてしまい、さらに屈曲を繰り返すことで金属素線に断線が発生してしまうという課題があった。編組シールドの金属素線に断線が発生すると、シールド層としての機能が低下してしまう。
【０００５】
そこで、本発明は、繰り返し屈曲されても、編組シールドを構成する複数本の金属素線に断線が発生しにくい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】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決することを目的として、１本以上の電線を有するケーブルコアと、前記ケーブルコアの周囲を覆うように設けられ、金属素線を編み組みして構成された編組シールドと、前記編組シールドの周囲を覆うように設けられたシースと、を備えたケーブルであって、前記ケーブルコアと前記編組シールドとの間に、線状の繊維糸を編み組みして構成された編組からなるクッション層を有する、ケーブルを提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、繰り返し屈曲されても、編組シールドを構成する複数本の金属素線に断線が発生しにくいケーブルを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【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】Ｕ字屈曲試験を説明する図である。
【図３】（ａ）は、実施例２の２７０００回屈曲後の編組シールドの外観を示す写真、（ｂ）は、比較例の３０００回屈曲後の編組シールドの外観を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［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。
【００１０】
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。図１に示すケーブル１は、例えば、産業用のロボット等において可動部や揺動部をまたいで配線されるケーブルであり、繰り返し屈曲される用途（特に、Ｕ字状に屈曲させた状態で繰り返しスライド動作がなされる場所）に用いられるものである。
【００１１】
ケーブル１は、１本以上の電線２を有するケーブルコア３と、ケーブルコア３の周囲を覆うように設けられ、金属素線を編み組みして構成された編組シールド６と、編組シールド６の周囲を覆うように設けられたシース７と、を備えている。本実施の形態に係るケーブル１では、ケーブルコア３と編組シールド６との間に、ケーブル１を繰り返し屈曲させたときに編組シールド６を構成する金属素線の断線を抑制するためのクッション層（断線抑制層）５が設けられている。クッション層５の詳細については後述する。
【００１２】
ケーブルコア３を構成する電線２は、導体２１と、導体２１の周囲を覆うように設けられた絶縁体２２と、を有している。導体２１は、すずめっき軟銅線等からなる金属素線を撚り合わせた撚線導体からなる。導体２１は、金属素線を撚り合わせた子撚線をさらに複数本撚り合わせた複合撚線から構成されてもよい。絶縁体２２としては、例えば、ポリエチレンやフッ素樹脂からなるものを用いることができる。
【００１３】
本実施の形態では、ケーブル中心にスフ糸（ステープルファイバー糸）等からなる繊維状の介在８を設け、その介在８の周囲に複数本（ここでは６本）の電線２を撚り合わせてケーブルコア３を構成している。ただし、これに限らず、例えば、ケーブル中心に、繊維状の介在８に代えて、樹脂等からなる線状体やテンションメンバ等を設けても良い。また、ケーブルコア３を構成する電線２の本数も図示のものに限定されず、例えば１本の電線２でケーブルコア３が構成されていてもよい。この場合、ケーブル１は同軸ケーブルとなる。
【００１４】
ケーブルコア３の周囲には、押さえ巻きテープ４が螺旋状に巻き付けられている。押さえ巻きテープ４は、ケーブルコア３の撚りが解けないように保持する役割を果たす。押さえ巻きテープ４としては、例えば、紙や不織布等からなるテープや、ＰＥ（ポリエチレン）等からなる樹脂テープを用いることができる。詳細は後述するが、不織布テープを用いるよりも、樹脂テープを用いた方が、ケーブル１を繰り返し屈曲した際の編組シールド６の金属素線の乱れを抑制できることが確認できたため、より好ましくは、押さえ巻きテープ４として樹脂テープを用いるとよい。なお、押さえ巻きテープ４は必須ではなく、例えば、樹脂や綿等からなる糸状体を巻き付けることで代用可能である。
【００１５】
編組シールド６は、外部からのノイズを遮蔽するためのシールド層であり、ケーブルコア３の周囲を覆うように設けられている。シールド層を編組シールド６により構成することで、ケーブル１の可とう性を向上することができる。本実施の形態では、押さえ巻きテープ４の周囲にクッション層５を設け、クッション層５の周囲に編組シールド６を設けている。ここでは、金属素線を編み組みした編組シールド６を用いたが、これに限らず、例えば、金属素線と、スフ糸等の樹脂からなる樹脂素線とを編み合わせた交織編組シールドを編組シールド６として用いることもできる。また、編組シールド６を用いる金属素線としては、流動パラフィン等の潤滑材が塗布されたものを用いることもできる。これにより、クッション層５との間での摩耗をより抑制可能になる。なお、編組シールド６の編組密度は、外部からのノイズを遮蔽する観点から、８５％以上であるとよい。編組シールド６を構成する金属素線としては、例えば、すずめっき軟銅線を用いることができる。
【００１６】
シース７は、編組シールド６の周囲を被覆しており、編組シールド６やケーブルコア３を保護する役割を果たしている。シース７は、例えば、ポリ塩化ビニル樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂、フッ素ゴム等からなり、これら樹脂の少なくとも１種を主成分（ベース）とする樹脂組成物からなるものであってもよい。
【００１７】
（クッション層５）
クッション層５は、ケーブルコア３と編組シールド６との間（より詳細には、押さえ巻きテープ４と編組シールド６との間）に設けられており、ケーブル１の屈曲時（特に、ケーブル１をＵ字状に屈曲させた状態で繰り返しスライド動作させたとき）に、屈曲させた部分のケーブルコア３により編組シールド６に付与される側圧を緩和する役割を果たす。クッション層５により編組シールド６に付与される側圧を緩和することで、ケーブル１が繰り返し屈曲した際（特に、ケーブル１をＵ字状に屈曲させた状態で繰り返しスライド動作させた際）に、編組シールド６を構成する金属素線の編み組みが乱れることを抑制することができるため、金属素線同士が摩耗しにくくなり、金属素線同士の摩耗による金属素線の断線を抑制することが可能になる。なお、クッション層５の厚さは、ケーブル１の屈曲時にケーブルコア３から編組シールド６に付与される側圧を緩和し、編組シールド６を構成する金属素線の断線を抑制することが可能な厚さであればよい。
【００１８】
例えば、押さえ巻きテープ４として、クッション性の高いテープ材を用いてクッション層５の代用とする（クッション層５を設けずに押さえ巻きテープ４と編組シールド６とを接触させる構成とする）ことも考えられるが、この場合、テープ材は編組シールド６の動きに追従しにくいために、ケーブル１が繰り返し屈曲した際にテープ材と編組シールド６との間で擦れが生じてしまう。また、この際、テープ材の段差部分で擦れが生じることで、編組シールド６の金属素線に乱れが発生し、金属素線の断線が生じてしまうおそれがある。
【００１９】
さらに、例えば、スフ糸等の繊維糸を螺旋状に巻き付けることで横巻きしたクッション層５を構成することも考えられる。しかし、この場合、ケーブル１が繰り返し屈曲した際に繊維糸のずれや重なりが発生して、クッション層５の形状の崩れが発生し、クッション層５としての機能を果たせなくなるおそれが生じる。
【００２０】
そこで、本実施の形態では、線状の繊維糸を編み組みして構成された編組層によりクッション層５を構成した。クッション層５を編組層により構成することで、ケーブル１が繰り返し屈曲したときに、編組シールド６の動きにクッション層５が追従しやすくなり、編組シールド６とクッション層５間での擦れ（滑り）を最小限として、金属素線の摩耗を抑制することが可能になる。本実施の形態では、クッション層５を構成する繊維糸として、スフ糸を用いた。ただし、これに限らず、クッション層５を構成する繊維糸は、編組シールド６を構成する金属素線の断線を抑制する材質からなるものであればよく、例えば、ナイロン糸や綿糸等を用いることも可能である。
【００２１】
クッション層５を構成する繊維糸としてスフ糸を用いる場合、スフ糸の種類は、１０番手〜６０番手の単糸、または２個撚糸からなるとよい。好ましくは、スフ糸としては、１０番手，２０番手，４０番手，６０番手の２個撚糸、あるいは、１０番手，２０番手の単糸を用いるとよい。また、クッション層５を構成する繊維糸は、繊維糸の断線を抑制するという観点から、引張強さが２．５Ｎ以上であり、伸びが１０％以上であることが望ましい。引張強さ及び伸びは、ＪＩＳ  Ｌ  １０９５（２０１０）の９．５．１項に準拠する試験方法によって求めることができる。
【００２２】
なお、クッション層５は、ケーブル１の繰り返し屈曲時に編組シールド６の動きに完全に追従せずに、クッション層５と編組シールド６との間にはわずかな滑りが発生することがよい。例えば、クッション層５を構成する繊維糸と編組シールド６を構成する金属素線とが引っ掛かる等してクッション層５に対する編組シールド６の滑りが阻害されると、繊維糸や金属素線に負荷がかかり、これによって金属素線の断線等の不具合が生じるおそれがある。そこで、本実施の形態では、クッション層５におけるケーブル長手方向に対する繊維糸のなす角度を、ケーブル長手方向に対する金属素線とのなす角度よりも小さくすることがよい。これにより、繊維糸に金属素線が引っ掛かりにくくなり、クッション層５に対する編組シールド６の滑りが向上される。クッション層５におけるケーブル長手方向に対する繊維糸のなす角度は、例えば、１５度以上３０度以下である。また、編組シールド６におけるケーブル長手方向に対する金属素線のなす角度は、例えば、３５度以上６０度以下である。
【００２３】
また、クッション層５の編組密度が低すぎると、編み目が大きくなって、繊維糸に金属素線が引っ掛かりやすくなるおそれがある。そのため、クッション層５の編組密度は、８５％以上であることが望ましい。クッション層５の編組密度を８５％以上とすることで、クッション層５の表面の凹凸を少なくして略平滑な状態とし、クッション層５に対する編組シールド６の滑りをより向上することが可能になる。特に、クッション層５の編組密度は、編組シールド６の編組密度よりも大きくすることが好ましい。より具体的には、編組シールド６の編組密度が８５％以上であり、クッション層５の編組密度が９０％以上である範囲で、クッション層５の編組密度を編組シールド６の編組密度よりも大きくするとよい。
【００２４】
なお、本実施の形態では、クッション層５と編組シールド６とが直接接触しているが、クッション層５と編組シールド６との間に別部材が存在してもよい。例えば、クッション層５の周囲に樹脂テープ等のテープ部材を巻き付け、その周囲に編組シールド６を設けるように構成してもよい。
【００２５】
（屈曲試験）
実施例１〜３のケーブル１を試作し、Ｕ字屈曲試験を行った。実施例１のケーブル１では、押さえ巻きテープ４を不織布テープとし、実施例２のケーブル１では、押さえ巻きテープ４をＰＥからなる樹脂テープとした。また、実施例３のケーブル１では、押さえ巻きテープ４を省略して糸状体をケーブルコア３に巻き付ける構成とし、かつ、クッション層５の周囲にＰＥからなる樹脂テープを巻き付け、その周囲にと編組シールド６を設ける構成とした。実施例１〜３では、ケーブルコア３の撚りピッチＰと、ケーブルコア３の電線２の中心を通る円の直径Ｐｄとの比であるＰ／Ｐｄを１２とした。また、実施例１〜３では、編組シールド６におけるケーブル長手方向に対する金属素線の角度を５０°とし、クッション層５におけるケーブル長手方向に対する繊維糸のなす角度を５０°よりも小さくした。さらに、実施例１〜３では、クッション層５の編組密度を９０％以上とし、編組シールド６の編組密度を８５％以上とし、クッション層５の編組密度を編組シールド６の編組密度よりも大きくした。
【００２６】
Ｕ字屈曲試験では、図２に示すように、ケーブル１の一端１ａを固定すると共に、ケーブル１を曲げ半径が２００ｍｍになるようにＵ字状に曲げ、ケーブル１の他端１ｂをその長手方向に沿ってスライドさせた。ケーブル１の他端１ｂをスライドさせるストローク幅は３０００ｍｍとし、他端１ｂを引っ張る方向（図示矢印Ａ）に移動させた後、他端１ｂを押す方向（図示矢印Ｂ）に移動させることで１サイクル（１回）とした。試験速度は、２６００ｍｍ／ｓとし、１ストロークにかかる時間を約３ｓとした。また、Ｕ字屈曲試験では、ケーブル１に常時数Ｖの電圧を加え、電流値が試験開始時に比べて２０％低下した時点をケーブル１の破断とみなした。
【００２７】
Ｕ字屈曲試験の結果、実施例１〜３のケーブル１では、２７０００回の繰り返し屈曲を行った場合であっても、破断が生じなかった。また、２７０００回の繰り返し屈曲後の編組シールド６の状態を観察したところ、編組シールド６を構成する金属素線の編み組みに乱れが生じておらず（金属素線の乱れが非常に小さく）、それによる金属素線の断線（破断）も発生していないことが確認された。さらに、Ｕ字屈曲試験の結果、実施例１〜３のケーブル１のうち、ＰＥからなる樹脂テープを押さえ巻きテープ４として用いた実施例２が、編組シールド６を構成する金属素線の編み組みの乱れが最も小さいことが確認された。この実施例２のケーブル１について、２７０００回の繰り返し屈曲を行った後の写真を図３（ａ）に示す。図３（ａ）に示すように、実施例２のケーブル１では、２７０００回の繰り返し屈曲後も編組シールド６の金属素線の編み組みに殆ど乱れが生じていない。
【００２８】
また、クッション層５を省略した以外は実施例１と同じ構成の比較例のケーブルを作成し、実施例１〜３と同様にＵ字屈曲試験を行った。その結果、繰り返し屈曲を約３０００回行った段階で破断が生じた。比較例のケーブルについて、３０００回の繰り返し屈曲を行った後の写真を図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）に示すように、クッション層５を省略した比較例では、編組シールド６の金属素線の編み組みに大きな乱れが生じていることが確認された（図示白抜き矢印の箇所）。以上より、クッション層５を備えることで、クッション層５を備えない場合と比較して、９倍以上の屈曲寿命が得られることが確認できた。これは、繊維糸を編組してなるクッション層が、ケーブル１の屈曲の際に編組シールド６へ印加される応力（ケーブルコア３からの側圧）を緩和する機能を果たすためと考えられる。
【００２９】
なお、実施例３では、クッション層５と編組シールド６との間に樹脂テープを設けたが、この樹脂テープを設けない実施例１〜２と同様のＵ字屈曲試験の結果が得られた。すなわち、クッション層５と編組シールド６間の樹脂テープが介在している場合であっても、ケーブル１の屈曲の際にケーブルコア３からの側圧をクッション層５が緩和しているといえる。部品点数削減によるコスト削減の観点からは、クッション層５と編組シールド６間の樹脂テープは省略することが望ましく、クッション層５と編組シールド６とが直接接触していることがより望ましいといえる。
【００３０】
（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、ケーブルコア３と編組シールド６との間に設けられたクッション層５を備え、クッション層５は、線状の繊維糸を編み組みして構成された編組からなる。
【００３１】
クッション層５は、ケーブル１の屈曲時に編組シールド６と連動して（追従して）動き、ケーブル１の屈曲時に、ケーブルコア３から編組シールド６の金属素線へ付与される応力（側圧）を緩和する。よって、ケーブル１を繰り返し屈曲した際に、編組シールド６の金属素線の編み組みに乱れが生じることを抑制でき、繰り返し屈曲されても、編組シールド６を構成する複数本の金属素線に断線が発生しにくいケーブル１を実現できる。すなわち、本実施の形態によれば、耐屈曲性が高く、寿命を大幅に向上した可動部用のケーブル１を実現できる。
【００３２】
また、クッション層５を備えることで、編組シールド６がケーブルコア３を損傷してしまうことも抑制可能になる。クッション層５を備えない場合、ケーブル１を繰り返し屈曲しているうちに、編組シールド６との摩耗により押さえ巻きテープ４や電線２の絶縁体２２が摩耗してしまうおそれがあるが、クッション層５を備えることで、このような不具合を抑制することも可能になる。
【００３３】
なお、ケーブルコア３が１本の電線２で構成される場合と比べて、ケーブルコア３が複数本の電線２を撚り合わせて構成されている場合の方が、ケーブルコア３の表面の凹凸の影響で編組シールド６への負荷が大きくなると考えられる。本発明は、このような場合、すなわち、ケーブルコア３が複数本の電線２を撚り合わせて構成されている場合に、特に有効である。
【００３４】
（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。
【００３５】
［１］１本以上の電線（２）を有するケーブルコア（３）と、前記ケーブルコア（３）の周囲を覆うように設けられ、金属素線を編み組みして構成された編組シールド（６）と、前記編組シールド（６）の周囲を覆うように設けられたシース（７）と、を備えたケーブル（１）であって、前記ケーブルコア（３）と前記編組シールド（６）との間に、線状の繊維糸を編み組みして構成された編組からなるクッション層（５）を有する、ケーブル（１）。
【００３６】
［２］前記ケーブルコア（３）は、複数本の前記電線（２）を撚り合わせて構成されている、［１］に記載のケーブル（１）。
【００３７】
［３］前記クッション層（５）を構成する前記繊維糸が、スフ糸からなる、［１］または［２］に記載のケーブル（１）。
【００３８】
［４］前記クッション層（５）は、ケーブル長手方向に対する前記繊維糸のなす角度が、ケーブル長手方向に対する前記金属素線とのなす角度よりも小さい、［１］乃至［３］の何れか１項に記載のケーブル（１）。
【００３９】
［５］前記クッション層（５）の編組密度が、８５％以上である、［１］乃至［４］の何れか１項に記載のケーブル（１）。
【００４０】
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】
【００４１】
１…ケーブル
２…電線
３…ケーブルコア
４…押さえ巻きテープ
５…クッション層
６…編組シールド
７…シース
【要約】
【課題】繰り返し屈曲されても、編組シールドを構成する複数本の金属素線に断線が発生しにくいケーブルを提供する。
【解決手段】１本以上の電線２を有するケーブルコア３と、ケーブルコア３の周囲を覆うように設けられ、金属素線を編み組みして構成された編組シールド６と、編組シールド６の周囲を覆うように設けられたシース７と、を備えたケーブル１であって、ケーブルコア３と編組シールド６との間に、線状の繊維糸を編み組みして構成された編組からなるクッション層５を有する。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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