JP3918643B2 - 極細多心同軸ケーブル - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部導体の外径が0.08mm以下である同軸線を用いてなる極細多心同軸ケーブルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子機器、ICテスタ、医療機器の小型化に伴いそれらに適用されている機器電線も細径化が進んでいる。また、機器の高性能化(例えば、画像の高精細化、通信速度の高速化等)に伴い、機器間及び機器内部の伝送においては、より高い伝送品質が求められている。
【0003】
さらに、医療機器、ノート型コンピュータ、産業用ロボット等に用いられる電源・信号伝送用ケーブルにおいては、使用中に繰り返し曲げられることにより、金属疲労により破断するおそれがある。
【0004】
そこで、このような機器に用いられるケーブルは、多数の細い素線を撚り合わせた撚線を用いることによって素線1本当たりに加わる歪み量を小さくすることで、耐屈曲性を高めている。
【0005】
図4に、従来の極細多心同軸ケーブルに用いられる同軸線の一例を示す。
【0006】
図示するように、同軸線51は、その中心部に、複数本の導体(素線)52を撚り合わせてなる中心導体53を有している。中心導体53の周囲には絶縁体54が設けられ、その周囲には、複数本の外部導体55が撚り合わされて配置されている。そして、外部導体55の周囲には絶縁体56が設けられ、最外周にジャケット57が設けられている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来の同軸線51では、中心導体53に撚線を用いているために、可とう性には優れるものの、端末接続時に、撚線中の素線の配列が崩れて、その端末部で電気的短絡が生じる場合があるといった問題があった。
【0008】
また、撚線を製造するのには、構成素線を細く伸線して、それを撚り合わせなければならないため、製造に多くの手間がかかり、その分、コストが高くなってしまう。
【0009】
そこで、本発明は上記問題を解決すべく案出されたものであり、その目的は、端末処理性に優れ、電気的短絡を防止できると共にケーブルの接続を低コストで容易にでき、可とう性に優れた極細多心同軸ケーブルを低コストで提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決すべく、本発明は、導体径が0.08mm以下の内部導体、絶縁体、外部導体を備えた同軸線を有する極細多心同軸ケーブルにおいて、上記内部導体が、引張り強度が1000MPa以上、伸びが1%以上、導電率が70%IACS以上の単線で構成され、且つ上記外部導体が、その外径が0.012mm以上、引張り強度が700MPa以上、伸びが1%以上、導電率60%IACS以上の素線を撚り合わせて構成され、上記同軸線を複数撚り合わせて形成されるケーブルの撚合わせピッチPと撚合わせ外径Pdとの比P/Pdが、25〜60の範囲内とするものである。
【0011】
そして、上記内部導体を覆う絶縁体と、上記外部導体を覆うジャケットが、フッ素樹脂、紫外線硬化樹脂、ポリエチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリイミドまたはポリエステルから構成されており、その被覆厚さが20μm以上であるものが好ましい。
【0012】
また、上記内部導体の引張り強度が、ケーブル全体の引張り強度の50%以下であり、上記外部導体の引張り強度がケーブル全体の引張り強度の30%以上であり、上記絶縁体及び上記同軸線を被覆するジャケットの引張り強度がそれぞれケーブル全体の引張り強度の5%以上であるものが好ましい。
【0013】
そして、上記同軸線の内側或いはケーブルの中心部に、ケーブル全体の引張り強度の10%以上に相当する引張り強度を有するテンションメンバを設けたものが好ましい。
【0014】
また、上記同軸線の外周に、一括シールドが設けられており、その一括シールドが軟銅線、銅合金線、銅箔糸から構成されると共に、その引張り強度がケーブル全体の引張り強度の5%以上であるものが好ましい。
【0015】
さらに、上記ケーブルの最外層を構成するシースが、フッ素樹脂、紫外線硬化樹脂、ポリエチレン、ポリイミドまたはポリ塩化ビニルから構成されており、そのシースのショアA硬度が60以上であり、且つその引張り強度がケーブル全体の引張り強度の1%以上であるものが好ましい。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。
【0017】
図1は本発明に係る極細多心同軸ケーブルの好適な実施の形態を示した断面図、図2は本発明に係る極細多心同軸ケーブルを構成する同軸線を示した拡大断面図である。
【0018】
図2に示すように、本実施の形態に係る極細多心同軸ケーブル1を構成する同軸線2は、その中心部分に、引張り強度が1000MPa以上(本実施の形態では1100MPa)、伸びが1%以上(本実施の形態では1%)、導電率が70%以上で且つ外径が0.08mm(A.W.G.(American WireGauge)のゲージ値が40)の銀メッキ銅合金線の単線からなる内部導体3を有している。
【0019】
ここで、内部導体3の引張り強度を1000MPaとしたのは、同軸線中の導体の強度と耐屈曲性に関係があることを発見し、従来用いられている銅合金素線からなる撚線と同等レベルの耐屈曲性を得るために必要であることを見出したことによる。
【0020】
内部導体3の外周には、絶縁体4が設けられている。この絶縁体4は、PFA(四フッ化エチレン・パーフロロプロピルビニルエーテル共重合体)、FEP(四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体)、ETFE(エチレン・四フッ化エチレン共重合体)やPTFE(四フッ化エチレン樹脂)等のフッ素樹脂から構成されており、その被覆厚さが20μm以上となるように形成されている。なお、絶縁体4を構成する材質は、フッ素樹脂に限られるものではなく、紫外線硬化樹脂、ポリエチレン、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリイミドまたはポリエステル等であってもよい。
【0021】
絶縁体4の外周には、引張り強度が700MPa以上(本実施の形態では800MPa)、伸びが1%以上(本実施の形態では1%)、導電率60%IACS以上で且つ外径が0.012mm以上(本実施の形態では0.03mm)のすずメッキ銅合金線からなる素線5をスパイラル状に撚り合わせて形成された外部導体6が設けられている。
【0022】
外部導体6の外周には、メッキ層7とジャケット8が形成されている。ジャケット8はポリエステルテープにて構成されており、その厚さは20μm以上になっている。なお、ジャケット8を構成する材質は、ポリエステルに限られるものではなく、PFA(四フッ化エチレン・パーフロロプロピルビニルエーテル共重合体)、FEP(四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体)、ETFE(エチレン・四フッ化エチレン共重合体)やPTFE(四フッ化エチレン樹脂)等のフッ素樹脂、紫外線硬化樹脂、ポリエチレン、ポリフェニレンスルフィド(PPS)またはポリイミド等であってもよい。
【0023】
ここで、ジャケット8と上述の絶縁体4の材質を限定すると共に、その厚さを20μm以上としたのは、ケーブルが曲げを受けたときに十分な絶縁性能を保つためである。
【0024】
上記同軸線2の各部の引張り強度の配分は、内部導体3の引張り強度が、同軸線2の引張り強度の50%以下であり、外部導体6の引張り強度が同軸線2の引張り強度の30%以上であり、絶縁体4及びジャケット8の引張り強度がそれぞれ同軸線の引張り強度の5%以上であるように設定される。
【0025】
ここで、同軸線2の各構成要素の強度比を設定したのは、構成要素の強度比が極細多心同軸ケーブル1の耐屈曲性に密接に関係していることを見出したためである。
【0026】
上記構成による同軸線2を備えた極細多心同軸ケーブル1は、例えば、図1に示すようなものがある。この極細多心同軸ケーブル1は、132本の同軸線2を、撚合わせピッチPと撚合わせ外径Pdとの比P/Pdである層心径比が、25〜60の範囲内(本実施の形態では40)になるように撚り合わせて形成されている。
【0027】
ここで、撚合わせピッチと撚合わせ外径との比について設定しているのは、この層心径比が極細多心同軸ケーブル1及び屈曲特性に関係していることを見出したためである。
【0028】
具体的には、5本の同軸線2を撚り合わせて形成した中心側多心ケーブル11が4本同心円上に配置されて撚り合わされ、その中心部に、引張り強度300Nのテンションメンバ9が設けられている。このテンションメンバ9は、上記数値に限られるものではなく、極細多心同軸ケーブル1全体の引張り強度の10%以上に相当するように設定される。
【0029】
ここで、テンションメンバ9の強度について設定しているのは、極細多心同軸ケーブル1の耐屈曲性向上に大きく関与するのを見出したためである。また、過大な引張り力がケーブルにかかったときに耐え得る構造とするためである。
【0030】
中心側多心ケーブル11の外側には、16本の同軸線2を有する外側多心ケーブル12が複数設けられている。外側多心ケーブル12は、中心側に5本の同軸線2が同心円上に配置され、その外側に11本の同軸線2が同心円上に配置されている。そして、7本の外側多心ケーブル12が、同心円上に配置されて撚り合わされている。
【0031】
この撚り合わされた外側多心ケーブル12の外側には、押さえ巻きテープ14が巻き付けられ、その外周には一括編組シールド15が設けられている。一括編組シールド15は、すずメッキ銅箔糸にて構成されており、その引張り強度が、極細多心同軸ケーブル1全体の引張り強度の5%以上になるように形成されている。なお、一括編組シールド15の素材は、銅箔糸に限られるものではなく、軟銅線や銅合金線等から構成されるものであってもよい。
【0032】
ここで、一括編組シールド15を設けているのは、ケーブルから放射されるノイズを低減し、また外部からのノイズを遮断するためのシールド特性を有しつつ、使用中受ける屈曲力に耐えるためには、その編組の強度をコントロールする必要があることを発見したためである。
【0033】
一括編組シールド15の外周には、極細多心同軸ケーブル1の最外層を構成するシース16が設けられている。シース16は、ショアA硬度60以上(本実施の形態では65)のポリ塩化ビニル(PVC)にて構成されており、その厚さは0.8mmに形成されている。このシース16は、その引張り強度が、極細多心同軸ケーブル1全体の引張り強度の1%以上になるように形成されている。
【0034】
ここで、シース16の材質及び強度を限定しているのは、使用中の屈曲に耐えなおかつ十分な柔軟性を得るために必要であることを見出したためである。なお、シース16の引張り強度は、極細多心同軸ケーブル1全体の引張り強度の3%以上であるのがさらに好ましい。
【0035】
次に、上記構成の極細多心同軸ケーブル1と、以下に示す複数の比較例とで、シールド特性、可とう性、接続作業性、製造コスト比、屈曲寿命について調査を行い、その結果を比較して、本実施の形態に係る極細多心同軸ケーブル1の作用を説明する。
【0036】
製造コスト比は、極細多心同軸ケーブル1にかかる費用を100とした比較値を示し。屈曲寿命はR=12.7mm、W=4.9Nの条件で実験を行って破断した際の屈曲回数を示したものである。
【0037】
比較例1は、上記極細多心同軸ケーブル1の同軸線2の内部導体3に相当する部分を、引張り強度が800MPaの銀メッキ銅合金線の撚線(7本/0.03mm)に置き換えたものである。
【0038】
比較例2は、上記極細多心同軸ケーブル1の同軸線2の内部導体3に相当する部分を、引張り強度が200MPaの銀メッキ銅線の単線(1本/0.08mm)に置き換えたものである。
【0039】
比較例3は、上記極細多心同軸ケーブル1の同軸線2の外部導体6に相当する部分を、引張り強度が400MPaのすずメッキ銅線に置き換えたものである。
【0040】
比較例4は、上記極細多心同軸ケーブル1の同軸線2の外部導体6に相当する部分を、引張り強度が600MPaのすずメッキ銅合金線に置き換えたものである。
【0041】
比較例5は、同軸線2を複数撚り合わせて形成されるケーブルの撚合わせピッチPと撚合わせ外径Pdとの比である層心径比P/Pdが、10であるものである。
【0042】
比較例6は、同軸線2を複数撚り合わせて形成されるケーブルの撚合わせピッチPと撚合わせ外径Pdとの比である層心径比P/Pdが、70であるものである。
【0043】
比較例7は、上記極細多心同軸ケーブル1の中心のテンションメンバ9を除去したものである。
【0044】
比較例8は、上記極細多心同軸ケーブル1の一括編組シールド15に相当する部分を、引張り強度が200MPaの素線径0.05mmの軟銅線で形成し、その引張り強度が、極細多心同軸ケーブル1全体の引張り強度の3%であるものである。
【0045】
比較例9は、上記極細多心同軸ケーブル1のシース16に相当する部分を、ショアA硬度55の材質によって、厚さが0.3mmに形成され、且つその引張り強度が、極細多心同軸ケーブル1全体の引張り強度の0.5%になるように形成したものである。
【0046】
本実施の形態に係る極細多心同軸ケーブル1と比較例1〜9の極細多心同軸ケーブルとの比較調査結果は、図3の極細多心同軸ケーブルの特性調査結果比較表に示すようになった。
【0047】
シールド特性については、周波数0.3MHz〜1GHzにおいて、本発明の実施の形態の極細多心同軸ケーブル1を含む比較例8以外のものが70〜75(dB)であり、比較例8が60〜65(dB)となった。
【0048】
可とう性については、本発明の実施の形態の極細多心同軸ケーブル1及び比較例1〜9のものは共に、従来のものと比較して非常に良好であった。
【0049】
接続作業性については、比較例1のものが若干悪かったものの、本発明の実施の形態の極細多心同軸ケーブル1を含む比較例2〜9のものは、良好であった。
【0050】
製造コストについては、比較例1,5,8のものが若干高く、比較例4,6,9ものが略同じで、比較例2,3,7のものが若干安くなっている。
【0051】
屈曲寿命については、本発明の実施の形態の極細多心同軸ケーブル1が、230万回であるのに対して、比較例1もののが200万回、比較例5のものが190万回である以外は、全体的に低く、比較例2のものにおいては、4万9千回と非常に屈曲寿命が短かった。
【0052】
これらの結果をまとめると、比較例1のものは、接続作業性が悪く、製造コストが高い。比較例2のものは、製造コストが安いものの、屈曲寿命が極端に短い。比較例3のものは、製造コストが安いものの、屈曲寿命が短い。比較例4のものは、屈曲寿命が短い。比較例5のものは、製造コストが高い。比較例6のものは、屈曲寿命が短い。比較例7のものは、製造コストが安いものの、屈曲寿命が短い。比較例8のものは、シールド特性が悪い。比較例9のものは屈曲寿命が短い。
【0053】
すなわち、本発明の実施の形態に係る極細多心同軸ケーブル1が、シールド特性、可とう性、端末処理性、製造コスト及び屈曲寿命において、全ての部分で良好な結果を得ることができ、性能が高い次元でバランスできる。
【0054】
特に、端末処理性、屈曲寿命においては、従来の内部導体に撚線を用いた同軸線2と比較して、著しい向上が見られ、ケーブル組立時の製造原価低減及びケーブルの信頼性が向上するといった作用を得ることができる。
【0055】
要するに本発明によれば、同軸線2の内部導体3を、引張り強度が1000MPa以上(本実施の形態では1100MPa)、伸びが1%以上(本実施の形態では1%)、導電率が70%以上で且つ外径が0.08mm(A.W.G.(American Wire Gauge)のゲージ値が40)の銀メッキ銅合金線の単線にて構成したことによって、端末処理性に優れ、ケーブルの接続を低コストで容易にできると共に、従来のように端末部で電気的短絡が発生するのを防止することができる。また、従来のものと比較して、可とう性が大幅に優れた極細多心同軸ケーブルを低コストで提供することができる。
【0056】
なお、他の実施の形態として、同軸線2の外部導体6に熱処理を行い、伸びを5%以上に調整するものであってもよい。本実施の形態によれば、図1及び図2の上記実施の形態と同様の作用を得ることができる。
【0057】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、端末処理性に優れ、端末部での電気的短絡を防止できると共に、ケーブルの接続を低コストで容易にでき、可とう性に優れた極細多心同軸ケーブルを低コストで提供することができるといった優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る極細多心同軸ケーブルの好適な実施の形態を示した断面図である。
【図2】本発明に係る極細多心同軸ケーブルを構成する同軸線を示した拡大断面図である。
【図3】 本実施の形態に係る極細多心同軸ケーブルと比較例の極細多心同軸ケーブルとの特性調査結果を示した比較表である。
【図4】 従来の極細多心同軸ケーブルを構成する同軸線を示した拡大断面図である。
【符号の説明】
1 極細多心同軸ケーブル
2 同軸線
3 内部導体
4 絶縁体
5 素線
6 外部導体
8 ジャケット
9 テンションメンバ
15 一括(編組)シールド
16 シース
Claims (6)
- 導体径が0.08mm以下の内部導体と絶縁体と外部導体とジャケットとからなる同軸線を有する極細多心同軸ケーブルにおいて、上記内部導体が、引張り強度が1000MPa以上、伸びが1%以上、導電率が70%IACS以上の単線で構成され、且つ上記外部導体が、その外径が0.012mm以上、引張り強度が700MPa以上、伸びが1%以上、導電率60%IACS以上の素線を撚り合わせて構成され、上記同軸線を複数撚り合わせて形成されるケーブルの撚合わせピッチPと撚合わせ外径Pdとの比P/Pdが、25〜60の範囲内であることを特徴とする極細多心同軸ケーブル。
- 上記内部導体を覆う絶縁体と、上記外部導体を覆うジャケットが、フッ素樹脂、紫外線硬化樹脂、ポリエチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリイミドまたはポリエステルから構成されており、その被覆厚さが20μm以上である請求項1記載の極細多心同軸ケーブル。
- 上記内部導体の引張り強度が、上記同軸線の引張り強度の50%以下であり、上記外部導体の引張り強度が上記同軸線の引張り強度の30%以上であり、上記絶縁体及び上記ジャケットの引張り強度がそれぞれ上記同軸線の引張り強度の5%以上である請求項1または2いずれかに記載の極細多心同軸ケーブル。
- 上記同軸線の内側或いはケーブルの中心部に、ケーブル全体の引張り強度の10%以上に相当する引張り強度を有するテンションメンバを設けた請求項1から3いずれかに記載の極細多心同軸ケーブル。
- 上記同軸線の外周に、一括シールドが設けられており、その一括シールドが軟銅線、銅合金線、銅箔糸から構成されると共に、その引張り強度がケーブル全体の引張り強度の5%以上である請求項1から4いずれかに記載の極細多心同軸ケーブル。
- 上記ケーブルの最外層を構成するシースが、フッ素樹脂、紫外線硬化樹脂、ポリエチレン、ポリイミドまたはポリ塩化ビニルから構成されており、そのシースのショアA硬度が60以上であり、且つその引張り強度がケーブル全体の引張り強度の1%以上である請求項1から5いずれかに記載の極細多心同軸ケーブル。
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