(57)【要約】      （修正有）【課題】配線自由度及び屈曲方向の自由度を向上させるとともに、屈曲耐久性も向上させ、さらにノイズに対しても強い信号伝送路を提供する。【解決手段】信号線の信号を複合電線内部の電源線に重畳させ、信号線を省略する事で電線の断面積を縮小して配置自由度を向上させるとともに、屈曲耐久性を向上させる。（１）電線を機器に接続するコネクタ内部に信号を重畳する回路を設ける。（２）信号を重畳する回路には、電源線路に流れる電流及び印加される電圧をモニタする回路を設け、電源の電流，電圧が急峻に変化する時間を除いて信号を伝送することにより、電源線のノイズに左右されない安定した信号伝送を実現する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源線と信号線を並行して配線する伝送線路であって、信号線の信号を電源線路に重畳することにより、配線数を減少させ、配線の自由度及び、耐屈曲性を向上させた複合配線。
【請求項２】
請求項１の複合配線において、信号を重畳させる回路をコネクタに内蔵した複合配線。
【請求項３】
請求項１の複合配線において、電源線の電流，電圧値を観測する機能を備え、電流，電圧値が急激に変化しないタイミングで信号を重畳する方式を採用した複合配線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源用パワー配線と、センサや制御信号等を伝送する信号線が並行に配置される伝送路において、その設置スペースや電線の耐屈曲性を向上させる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電源線と信号線を並行して配線する伝送線路において、従来は図１に示すように、電源線と信号線を一体化した電線形態として配線するか、図２に示すように一括複合配線化して配線していた。これらの場合、信号線に関しては、電源線や外来からのノイズより伝送信号が影響を受けない様に、シールドを付与した構造としていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図１に示すような電線形態では、電線が円形でないため、屈曲させる際に屈曲し難い方向性が発生し、ロボット，クレーン等の可動部を有する機器へ適用する際に、問題となる。また、図１及び図２の形態はともに、ノイズ耐性を上げるために信号線にシールドを付与しているが、これらの電線を、可動部で屈曲動作が加わる部位に使用した際は、最初にこのシールド部分で断線が発生し、耐ノイズ性が低下して信号伝送の信頼性が低下する。さらに屈曲を継続すると、信号線の断線に至る。また図２の構造でシールド線の断線が発生した場合、断線した線が電源線の絶縁被覆を傷付け、電源の絶縁性をも低下させる問題が生じる。
従って従来の配線に対し、電線の総断面積を小さくして配線自由度及び屈曲方向の自由度を向上させるとともに、屈曲耐久性も向上させ、さらにノイズに対しても強い信号伝送路とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
電源線に信号線の信号を重畳させ、信号線を省略する事で電線の断面積を縮小して配置自由度を向上させるとともに、屈曲耐久性を向上させる。
（１）電線を機器に接続するコネクタ内部に信号を重畳する回路を設ける。
（２）信号を重畳する回路には、電源線路に流れる電流及び印加される電圧をモニタする回路を設け、電源の電流，電圧が急峻に変化する時間を除いて信号を伝送することにより、電源線のノイズに左右されない安定した信号伝送を実現する。
【発明の効果】
【０００５】
配線自由度及び屈曲方向の自由度を向上させるとともに、屈曲耐久性も向上させ、さらにノイズに対しても強い信号伝送路を得ることができる。
【０００６】
さらに上述の問題点を改善できるだけでなく、電線の構成が極めて単純化できるため、電線コスト及び、端末の加工コストを大幅に低減する事が可能となる。
【０００７】
なお本発明は、ロボット、各種製造装置等の産業機械、建設機械や自動車配線等の電線屈曲部位に対し、広く用いる事が出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
［第１の実施の形態］
図２において、電源導体を３ｍｍ2錫メッキ軟銅線、電源絶縁層を架橋ポリエチレン、信号線導体を０．３ｍｍ2錫メッキ軟銅線、信号線シールドを錫メッキ軟銅線編組、信号線シースを架橋ポリエチレン、複合線シースをポリ塩化ビニル(ＰＶＣ)とした際に、曲げＲを３０ｍｍとした左右１８０°屈曲試験を実施したところ、屈曲回数５万回で信号線シールドに数％の素線断線が発生し始め、１０万回屈曲で７０％以上の素線断線が観測され、絶縁層に断線した素線による外傷が発生していた。更に屈曲回数が３０万回に達すると、信号導体そのものに素線断線が発生した。
【０００９】
一方本発明により、図２の複合電線中の信号線の信号を電源線に重畳し、信号線を省略すると、図３に示す構造となる。図３の構造で上記と同様に、電源導体として３ｍｍ2の錫メッキ軟銅線、絶縁層を架橋ポリエチレン、シース材料をポリ塩化ビニルとし、同様の曲げＲを３０ｍｍの左右１８０°屈曲試験を実施すると、屈曲回数５０万回を超えても導体の断線等の劣化は観測されなかった。
【００１０】
この結果から、信号を電源線に重畳することで屈曲性の弱い編組シールド付信号線を省略する事が出来、電線屈曲部で使用する際の信頼性を向上できることが分った。
【００１１】
［第２の実施の形態］
図３のケーブルの両端に、信号重畳回路を内蔵したコネクタを接続した形態を図４に示す。このコネクタは電源と信号の接触ピン端子を有しておリ、接続対象機器に対しそれぞれを一括して脱着できる構造となっている。このコネクタ内部で、信号ピンより入力された信号は、信号入出力回路に接続され、ここで信号をディジタル変換や、伝送に適した信号へ変調を行う。
【００１２】
一方、電源線には電圧／電流測定回路が接続され、電源波形を常時観測する。この観測結果を元に、信号重畳回路より電源線に信号を送出するタイミングを調整する構成としている。
【００１３】
図５は、電源線にインバータ出力等の矩形電力が伝送される際の電圧波形を示す。インバータ電源は理想的には矩形波を送出しているが、負荷との関係により、立上り、立下がり時に高周波ノイズ成分が発生する。
【００１４】
図６はその際の電源線上のノイズレベル及び、信号通信に用いる周波数バンドとその強度の相対値を示す。インバータ出力の波形は、立上り立下り部において高周波ノイズ成分が発生しない部分ではノイズレベルが−７０ｄＢレベルと小さいものの、高周波ノイズが発生している領域では、信号伝送周波数帯で信号伝送強度と同程度のノイズ強度となるため、ＯＦＤＭ伝送を用いた際も信号の伝送効率が５０分の１程度まで著しく低下する。
【００１５】
一方、立上り、立下りの乱れた波形区間(１周期の３０％程度)を除いたタイミングのみで信号を送出した場合、時分割以上の伝送効率低下は見られず、極めて良好な信号伝送が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来の電源線と信号線を並列に形成した配線ケーブルの断面図である。
【図２】従来の電源線と信号線を１本のケーブル内に内蔵した配線ケーブルの断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る複合配線の断面図である。
【図４】本発明のその他実施形態に係る信号重畳回路を内蔵したコネクタが接続された複合配線及びコネクタ回路である。
【図５】電源線にインバータ出力等の矩形電力が伝送される際の電圧波形である。
【図６】電源線上のノイズレベル及び，信号通信に用いる周波数バンドとその強度の相対値である。
【符号の説明】
【００１７】
１  電源線導体
２  電源線絶縁被覆
３  電源線シース
４  ペア信号線
５  信号線シールド，シース
６  信号ケーブルシース
７  複合ケーブルシース
１１  コネクタ
１２  電源ケーブル
１３  コネクタ端子
１４  コネクタ端子
１５  電流／電圧測定回路
１６  信号重畳／分離回路
１７  コネクタ内部回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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