JP6455735B2 - シールド用線材及びそれを用いたシールド - Google Patents

Description

本発明は、電気ケーブルの技術分野に属するものであり、特にケーブルの静電シールド、電磁波シールドを目的とする編組シールド、横巻シールドに使われるシールド用線材に関するものである。本発明により提供されるシールド用線材を使用するシールドは、例えば耐屈曲性、耐捻回性、耐摺動性が求められる可動ケーブルとして、また医療機器やウエアラブル、オーディオなどのように軽量且つ可撓性が求められるケーブルのシールドに適する。

産業用ロボット・工作機械などの内部配線に使われる可動ケーブルでは屈曲、Ｕ字摺動、捻回等の動きに対応し、且つ過酷な使用環境に耐え得る耐久性が求められる。その中で、特に信号伝送ケーブルは外部からの電磁ノイズの影響を受けないようにするため、電磁シールドが重要になってくる。

通常電磁シールドには導電性の線材を編組してなる編組シールドや、同じく導電性の線材を一列に巻き付けてなる横巻きシールドが用いられている。この編組シールド、横巻シールドは、一般にケーブルの最外層のシース直下に位置するので、ケーブルが屈曲する際、大きな伸縮および曲げ変形力を受けることになる。

また、医療用途において超音波診断装置、内視鏡等に使われるプローブケーブルではセンサーとモニターを結ぶ信号伝送ケーブルを多数本撚り合わせた上に編組シールドを施し、その上にシースを被覆した構造になっている。信号伝送ケーブルには、極細同軸ケーブルが用いられ、その芯数が数十から百数十と多いことや、プローブケーブル自体の外径が大きく、硬くなるため、その重さと剛性から、医師や看護師の操作性や取り回し性が問題となっており、軽量化と可撓性の向上が求められている。

これらのシールドに使われる線材は軟銅線や、さらに機械的特性を高めた銅合金線、また屈曲性と可撓性を備えた銅箔糸などがあるが、最近はロボットの小型化や、複雑な動きをする多関節アームの需要増に対応し、今後はより一層の長寿命化のため耐屈曲性、耐捻回特性の向上が求められるとともに、高いシールド特性も同時に併せ持つ必要がある。

シールド用線材としての軟銅線は、導電率が高くシールド性能は高いが、屈曲や捻回の耐久性が劣る。このような課題に対処方法として、特許文献１には、銅合金や、銅合金線を潰して長尺の箔にし、合成繊維に巻き付けた構成を有するシールド用コードが開示されている。これは銅箔糸と称され、屈曲、捻回の点で優れているが、導電率が低く、シールド特性は軟銅より劣る欠点を持っている。

また、このような構成のシールド用コードは、長尺の帯状の導体を用いているため、屈曲を繰り返すと、横巻された状態で隣接している導体の接点に、損傷を受ける虞があるなどの、改善すべき余地がある。

特開平１１−３２９１０４号公報

このような現状に鑑み、本発明の課題は、機械的な特性においては。高可撓性、高屈曲性、高捻回性を備え、電気的な特性においては高シールド性を備え、しかも装置の小型化、軽量化に対応可能な細い外径を備えた、シールド線材を提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決し得る線材の構成を、鋭意検討した結果なされたもので、例えば合成繊維のような可撓性芯材の外周に、極細径の導体の連続多条巻を施すことにより、従来のシールド線材より、高屈曲性、高捻回性、高可撓性を実現したものである。

また、使われる導体は純銅もしくは導電率８０％以上の銅合金でありながら、その形状から銅合金と同等の機械的特性が得られ、且つ、シールド効果は低下させずに、可撓性の確保・軽量化を成し遂げている。屈曲特性を向上するためには通常、剛性があり、引張り強度の強い銅合金を使用するが、本発明では純銅を導体として用いた場合でも、外径が２０〜８０μｍの導体を、合成繊維の芯材に横巻して、バネ形状にすることにより、屈曲時に線材に加わる伸縮および曲げ変形力を直接受けず、形態により逃がすことで、銅合金と同等の耐屈曲性と可撓性を維持することが可能となった。

また、ケーブルの絶縁体の周囲に、本発明のシールド用線材の横巻や編組を構成することにより、屈曲性、捻回性、可撓性に優れたシールドが得られる。なお、導体としては、一般的な、前記の銅の他に、銀、アルミニウムなどが、シールドに要求される特性により、適宜選択できるが、一定の導電性と可撓性を備えたものであれば使用可能であることは、勿論である。

本発明のシールド用線材においては、合成繊維の芯材の表面の６０〜９０％が導体で覆われるように、３〜６本の導体を多条巻きにするが、芯材に表面が隙間なく導体で覆われていると、シールド用線材が曲げられた場合、外側に張力が加わり、内側には圧縮する力が加わるので、隣接する導体に互いに擦れあい、甚だしい場合は、隣接する導体の上に乗り上げることがある。これが繰り返されると、導体の横巻構造の崩壊に繋がるからである。

また、本発明のシールド用線材においては、芯材の周囲に、３〜６本の導体を多条巻するが、この本数に限定したのは、３本以下では、巻ピッチが短か過ぎて横巻構造の信頼性が低下するほか、生産性も悪くなり、６本以上では、より縦添え構造に近くなり、可撓性などの特長が低減するからである。

さらに、本発明のシールド用線材においては、芯材として合成繊維を用いるが、芯材を用いる理由は、シールド用線材が屈曲などの変形を受けても、導体の横巻構造を維持するためであり、合成繊維を用いる理由は、一般的に合成繊維は、繊維長が天然繊維に比べて長く、フィブリル化が生じ難いからである。そして、２５〜２５０デニールに限定したのは、２５以下では、芯材としての機能を十分に発現できないからで、２５０以上では、シールド用線材としての性能を確保できないからである。材質としては特に限定されるものではないが、一般的な、ポリエステル、ナイロンなどを用途に応じて適宜選択できる。

本発明によるシールド線材の一実施形態を示す斜視図である。 上図実施形態のシールド線材１０を用いて形成された、横巻シールドを備えたケーブルの一例を示す一部切欠斜視図である。 上記実施形態のシールド１０を用いて形成された編組シールド９で形成されたケーブルの一例を示す一部切欠斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を、図を参照しながら説明する。

図１において、符号２は可撓性芯材を示し、符号１は極細銅線を示す。可撓性芯材２の の外周に極細銅線１を多条巻きに巻き付けている。極細導体１である銅線は純銅（無酸 素銅を含む）もしくは導電率が８０％以上の銅合金からなる。

図１に示したΦ、つまり、極細導体の線径は２０μｍ〜８０μｍで、可撓性芯材２に、３〜６条を一列に並行に並べて巻き付ける。可撓性芯材２は、例えばポリエステル繊維などの合成繊維からなる。芯材２の太さは、例えば２５〜２５０デニールである。

図２において、信号伝送導体３を絶縁体４で被覆して被覆電線５とし、このようにして得られた被覆電線５を２本撚り合わせたものに、シールド用線材１０を、線径に合わせて例えば二十数本横巻きにしてシールド６を施し、その上にシース７で被覆することで、可動ケーブルを構成している。

図３において、信号伝送導体３を絶縁体４で被覆電線５とし、このようにして得られた被覆電線５を１２本撚り合わせて同心撚りにしたものに、導電テープ８で一次シールドして、その上からシールド用線材１０を用いて編組した編組シールド９で包囲し二次シールドを行い、シース７で外部被覆することで、可動ケーブルを構成している。

以上に説明したように、本発明によれば、極細で可撓性、屈曲性、捻回性に優れたシールド用線材と、それを用いたシールドが提供できる。なお、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の分野における通常の知識を有する者であれば想到し得る、各種変形、修正を含む、本発明の用紙を逸脱しない範囲の設計変更があっても、本発明に含まれることはもちろんである。

１ ・・・ 極細銅線 ２ ・・・ 可撓性芯材（合成繊維）
３ ・・・ 信号伝送用導体 ４ ・・・ 絶縁体 ５ ・・・ 被覆電線
６ ・・・ シールド ７ ・・・ シース ８ ・・・ 導電テープ
９ ・・・ 編組シールド １０ ・・・ シールド用線材

Claims (6)

1. 合成繊維の芯材の外周に、断面がほぼ円形で外径が２０〜８０μｍの導体の３本ないし６本を、それぞれの導体が前記心材の径方向に重ならない状態の多条巻により、横巻してなることを特徴とする、シールド用線材。
2. 前記芯材の表面の８０〜９０％が前記導体で被覆されてなることを特徴とする、請求項１に記載のシールド用線材。
3. 外径が、７０〜５００μｍであることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のシールド用線材。
4. 前記導体は、万国標準軟銅の導電率を１００％とした場合の導電率が、８０％以上であることを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のシールド用線材。
5. 前記芯材は、２５〜２５０デニールであることを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のシールド用線材。
6. ケーブル用導体を被覆してなる絶縁体の周囲に、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のシールド用線材を編組または横巻の少なくともいずれかに構成してなることを特徴とするシールド。

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