电缆的制作方法

1.本发明涉及电缆。


背景技术：

2.作为信号传输用的通信电缆，例如有lan电缆、同轴电缆等。特别是作为lan电缆，专利文献1中提出了一种双绞电缆，具备：从中心呈放射状延伸的具有4个隔墙的十字状介在物、配置于十字状介在物的隔墙间的双绞线、以及在十字状介在物和双绞线的外周依次设置的屏蔽层和护套。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本专利第5457241号公报


技术实现要素：

6.发明要解决的课题
7.近年来，在产业用的机器人等中存在想要跨越可动部、摆动部来配线信号传输用的电缆这样的要求。对于跨越可动部、摆动部来配线的信号传输用的电缆，例如要求满足6a类等标准的良好传输特性和高耐弯曲性。
8.然而，在将上述使用了十字状介在物的双绞电缆用作在可动部、摆动部配线的电缆的情况下，十字状介在物不易弯曲，在将电缆反复弯曲时十字状介在物容易断裂，因此存在无法获得充分的耐弯曲性这样的问题。另外，如果十字状介在物断裂，则会在该断裂部位发生串扰而使双绞线间的串扰(对间串扰)变大，另外双绞线的位置变得不稳定，因此传输特性也有时会劣化。
9.因此，本发明的目的在于提供一种能够提高耐弯曲性、且获得良好传输特性的电缆。
10.用于解决课题的方法
11.以解决上述课题为目的，本发明提供一种电缆，其具备：具有线状介在物和信号传输用的多个线芯的电缆芯；覆盖上述电缆芯的周围的屏蔽层；以及覆盖上述屏蔽层的周围的护套，上述介在物由第一介在物和多个第二介在物构成，所述第一介在物设置于电缆中心，所述多个第二介在物按照在与电缆长度方向垂直的截面图中与上述第一介在物形成十字状的方式设置在上述第一介在物的周围，上述电缆芯是由上述多个线芯和上述多个第二介在物按照沿圆周方向交替配置的方式在上述第一介在物的周围以螺旋状绞合而成的。
12.发明效果
13.根据本发明，能够提供一种能够提高耐弯曲性、且获得良好的传输特性的电缆。
附图说明
14.图1是表示本发明的一个实施方式涉及的电缆的与长度方向垂直的截面的截面
图。
15.图2是表示本发明的一变形例涉及的电缆的与长度方向垂直的截面的截面图。
16.图3是表示本发明的一变形例涉及的电缆的与长度方向垂直的截面的截面图。
17.图4是说明耐弯曲试验的图。
18.符号说明
19.1：电缆
20.2：介在物
21.21：第一介在物
22.22：第二介在物
23.3：线芯
24.30：双绞线
25.31：绝缘电线
26.5：电缆芯
27.6：压卷带
28.7：屏蔽层
29.8：护套。
具体实施方式
30.[实施方式]
[0031]
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[0032]
图1是表示本实施方式涉及的电缆的与长度方向垂直的截面的截面图。电缆1是在工业用的机器人等中跨越可动部、摆动部进行配线的信号传输用的电缆(所谓lan电缆)。本实施方式涉及的电缆1是6a类的lan电缆。
[0033]
如图1所示，电缆1具备：具有线状介在物2和信号传输用的多个线芯3的电缆芯5、缠绕于电缆芯5的周围的压卷带6、以覆盖压卷带6的周围的方式设置的屏蔽层7、以及覆盖屏蔽层7的周围的护套8。
[0034]
(线芯3)
[0035]
本实施方式中，线芯3由双绞线30构成。双绞线30用于传输差动信号，将一对绝缘电线31绞合而构成。本实施方式中，使用了4根双绞线30，合计使用了8根绝缘电线31。需要说明的是，电缆1中使用的双绞线30(线芯3)的数量不限于此。另外，作为线芯3，除双绞线30以外也可以为将一对绝缘电线31平行配置而成的双芯平行电缆等。
[0036]
构成双绞线30的绝缘电线31具有导体311和被覆导体311周围的绝缘体312。为了提高对弯曲的耐久性，作为导体311，优选使用由将多根金属裸线集合绞合而成的绞线导体构成的导体。本实施方式中，作为导体311，使用将多根由外径为0.08mm的镀锡软铜线等构成的金属裸线绞合而成的绞线导体。
[0037]
为了实现电缆1的细径化，优选绝缘体312的厚度尽可能变薄。绝缘体312的厚度例如优选设为0.10mm～0.30mm程度。需要说明的是，绝缘电线31的外径例如优选为0.6mm～1.0mm。本实施方式中，使用薄壁且由能够挤出成型的氟树脂构成的绝缘体312。作为绝缘体312中使用的氟树脂，可列举fep(全氟乙烯丙烯共聚物)、pfa(全氟烷氧基烷烃)。另外，作为
绝缘体312，也可以使用由pe(聚乙烯)、pp(聚丙烯)构成的绝缘体。需要说明的是，绝缘体312由包含fep、pfa的氟树脂构成的情况与由pe、pp构成的情况相比，可降低将电缆反复弯曲时绝缘体312的表面与其他构件(介在物、其他绝缘电线31的绝缘体312)接触时的摩擦(即，容易滑动)。由此，电缆1能够获得高的耐弯曲性。
[0038]
另外，绝缘体312优选在导体311的周围通过管挤压而形成为筒状。由此，能够使导体311在绝缘体312内沿绝缘电线31的长度方向移动，将电缆1弯曲时导体311不易产生断线。
[0039]
在各双绞线30中，导体311的绞合方向与双绞线30的绞合方向为相反方向。这是因为：例如在将导体311与双绞线30的绞合方向设为相同方向的情况下，有可能双绞线30会沿导体311的绞合被拧紧的方向绞合，施加于导体311所含的金属裸线的负荷变大，将电缆1弯曲时等容易产生断线。需要说明的是，导体311的绞合方向是指从绝缘电线31的一端看时金属裸线从另一端侧向一端侧旋转的方向。另外，双绞线30的绞合方向是指从双绞线30的一端看时绝缘电线31从另一端侧向一端侧旋转的方向。
[0040]
为了抑制双绞线30间的串扰(也称为对间串扰)，优选使各双绞线30的绞距以各自不同的方式设定。各双绞线30的绞距例如优选在10mm～20mm的范围内各自不同，优选将各双绞线30的绞距之差设为2mm以上。需要说明的是，双绞线30的绞距是指在双绞线30的圆周方向上任意绝缘电线31沿着处于相同圆周方向位置的部位的双绞线30的长度方向的间隔。
[0041]
(介在物2)
[0042]
介在物2由1根第一介在物21和4根第二介在物22构成，按照在与电缆长度方向垂直的截面图中第一介在物21与第二介在物22形成十字状的方式设置。
[0043]
第一介在物21设置于电缆中心。电缆中心是弯曲电缆1时应力最容易集中的部分，通过在该电缆中心配置第一介在物21，能够抑制将电缆1反复弯曲时施加于各双绞线30的负荷，抑制绝缘电线31的断线，提高耐弯曲性。
[0044]
第二介在物22通过使双绞线30(线芯3)彼此在圆周方向分离而实现了抑制对间串扰的作用，并配置于在圆周方向上相邻的双绞线30之间。即，电缆1中，双绞线30与第二介在物22沿圆周方向交替配置在第一介在物21的外周。第一介在物21的外径大于第二介在物22的外径，例如优选为第二介在物22的外径的1.5倍～1.7倍。由此，电缆1中，能够进一步提高使双绞线30与第二介在物22交替配置时的耐弯曲性。本实施方式中，将第一介在物21的外径设为第二介在物22的外径的1.66倍。即，第一介在物21的粗细与第二介在物22的粗细相比粗，关于与电缆长度方向垂直的截面的截面积，第一介在物21大于第二介在物22。
[0045]
第二介在物22的外径与双绞线30(线芯3)的外径大致相同。更具体地说，第二介在物22的外径优选设为双绞线30(线芯3)的外径的0.8倍以上且1.0倍以下。通过将第二介在物22的外径设为双绞线30的外径的0.8倍以上，从而即使在将电缆1反复弯曲的情况下，也能够使在圆周方向上相邻的双绞线30充分分离而抑制对间串扰。为了进一步抑制对间串扰，第二介在物22的外径更优选设为双绞线30的外径的0.9倍以上。另外，如果第二介在物22的外径大于双绞线30的外径，则双绞线30的周围的间隙变大而使双绞线30的配置变得不稳定，传输特性有可能会劣化，因此第二介在物22的外径优选设为双绞线30的外径的1.0倍以下。即，通过将第二介在物22的外径设为双绞线30的外径的1.0倍以下，从而即使在将电缆1反复弯曲的情况下，也能够使双绞线30的配置稳定，双绞线30彼此的距离容易保持固
定，能够抑制由于双绞线30的位置偏离引起的传输特性劣化。这里，将双绞线30的外径设为1.28mm，将第二介在物22的外径设为1.20mm。
[0046]
本实施方式中，在第一介在物21的周围以等间隔配置4个第二介在物22，因此在与电缆长度方向垂直的截面中第一介在物21与第二介在物22成为一体并作为整体配置为大致十字状的介在物。以往，已知有使用了与电缆长度方向垂直的截面形状为十字状的一个介在物的通信电缆，但在这样的通信电缆中，由于十字状介在物的影响，导致电缆不易弯曲、或反复弯曲时不易弯曲的十字状介在物容易断裂。如果介在物断裂，则会在其断裂部位发生串扰而使对间串扰变大，另外双绞线30的位置会变得不稳定，因此传输特性也会劣化。
[0047]
与此相对，本实施方式中，由于由配置于电缆中心的第一介在物21和在其周围与第一介在物21分开配置的多个第二介在物22形成了十字状的介在物2，因此在将电缆1弯曲时，第一介在物21与第二介在物22会沿电缆长度方向相对地移动，使弯曲时的应力分散。其结果，即使将电缆1反复弯曲，第一和第二介在物21、22也不易断裂，能够提高耐弯曲性，而且能够抑制双绞线30的位置偏离、对间串扰的增加而维持良好的传输特性。
[0048]
进一步，本实施方式中，多个第二介在物22被设置为在电缆芯5弯曲时能够与第一介在物21接触分离(能够接触或分离)。由此，能够进一步抑制电缆弯曲时第二介在物22的断裂，进一步提高耐弯曲性。
[0049]
作为第一介在物21和第二介在物22，优选由其表面易光滑、不易磨损的材质构成。另外，作为第一介在物21和第二介在物22，为了抑制传输特性的劣化，优选由介电常数尽可能低的材质构成。作为满足这样特性的第一介在物21和第二介在物22的公共材质，例如可列举pe(聚乙烯)、氟树脂、在树脂表面涂布有xf(改性氟树脂)的xf涂布线等。
[0050]
这里，为了抑制制造成本，将第一介在物21和第二介在物22设为相同材质，但不限于此，也可以由不同的材质构成第一介在物21和第二介在物22。在这种情况下，配置于电缆中心的第一介在物21在弯曲时所承受的负荷变大，因此第一介在物21的拉伸强度优选设为第二介在物22的拉伸强度以上。
[0051]
另外，本实施方式中，将第一介在物21和第二介在物22的截面形状设为圆形状(在未施加负荷的状态下为圆形状)。不限于此，第一介在物21和第二介在物22的截面形状例如也可以为椭圆形状、多边形状。但是，从与双绞线30的外形对齐而容易获取电缆整体的平衡，另外抑制双绞线30、介在物21、22彼此的接触面积，弯曲时容易沿电缆长度方向移动的观点考虑，可以说更优选将第一介在物21和第二介在物22的截面形状设为圆形状。
[0052]
(电缆芯5)
[0053]
电缆芯5是由在第一介在物21的周围将4根双绞线30和4根第二介在物22以螺旋状绞合而构成的。此时，使双绞线30与第二介在物22沿圆周方向交替配置。电缆芯5的绞合方向与双绞线30的绞合方向为相反方向。也就是说，电缆芯5的绞合方向与导体311的绞合方向为相同方向。需要说明的是，电缆芯5的绞合方向是指从电缆芯5的一端看时双绞线30和第二介在物22从电缆芯5的另一端侧向一端侧旋转的方向。
[0054]
本实施方式中，由于使第二介在物22的外径小于双绞线30的外径，因此双绞线30与第一介在物21的外表面和压卷带6的内表面直接接触。第二介在物22以填埋在圆周方向上相邻的双绞线30与压卷带6的内表面之间的间隙的方式设置，在圆周方向上相邻的双绞线30与压卷带6直接接触，但不与第一介在物21接触。
[0055]
(压卷带6)
[0056]
压卷带6以螺旋状缠绕于电缆芯5的周围。压卷带6实现抑制电缆芯5的绞合解开、且将电缆芯5与屏蔽层7隔离的作用。压卷带6按照其宽度方向的一部分重叠的方式以螺旋状缠绕在电缆芯5的周围。为了在将电缆1反复弯曲时压卷带6不会损伤屏蔽层7，作为压卷带6，优选使用刚性尽可能低且使其恢复为直线状的恢复力(弹力)小的压卷带，例如优选使用由纸胶带或无纺布胶带构成的压卷带。
[0057]
(屏蔽层7)
[0058]
屏蔽层7由将多根金属裸线编织而成的编织屏蔽物构成，以覆盖压卷带6的周围的方式设置。本实施方式中，使用了由以覆盖压卷带6的周围的方式设置的第一屏蔽层71和以覆盖第一屏蔽层71的周围的方式设置的第二屏蔽层72构成的2层结构的屏蔽层7，但屏蔽层7也可以为1层。
[0059]
为了电缆1的细径化和可挠性提高，作为第一和第二屏蔽层71、72中使用的金属裸线，优选使用外径小于0.10mm的细径的金属裸线。本实施方式中，使用了由外径0.08mm的软铜线构成的金属裸线。需要说明的是，第一和第二屏蔽层71、72也可以是将多根金属编织物以螺旋状横绕而配置的横绕屏蔽物。另外，作为构成第一和第二屏蔽层71、72的金属裸线，可以使用由铜、铝或它们的合金构成的裸线、或在纤维丝线的外表面具有由金属箔、金属镀层构成的金属层的裸线等。
[0060]
(护套8)
[0061]
护套8以覆盖屏蔽层7(第二屏蔽层72)的周围的方式设置。本实施方式中，作为护套8，使用了由聚氯乙烯树脂构成的护套。但是，护套8的材质不限于此，例如可以为由以聚氨酯树脂、氟树脂、氟橡胶等至少一种树脂为主成分(基础)的树脂组合物构成的材质。需要说明的是，护套8的厚度为0.6mm以上且1.0mm以下，电缆1的外径为6.0mm以上且9.0mm以下。本实施方式中，将护套8的厚度设为0.8mm，电缆1的外径设为7.2mm。
[0062]
(传输特性的评价)
[0063]
试制图1的电缆1，测定各双绞线30间的对间串扰(远端串扰)和衰减量。在电缆长设为8m、20℃的环境下且1.0mhz～500.0mhz的频率下使用网络分析仪进行对间串扰和衰减量的测定。将对间串扰的测定结果和6a类的标准值汇总示于表1中。另外，将衰减量的测定结果和6a类的标准值汇总示于表2中。需要说明的是，表1、2中，4个双绞线30分别由a～d表示。例如，表1中的对间串扰栏的第1行由a表示、第2行由b表示的列表示了双绞线a与双绞线b之间的对间串扰。
[0064]
[表1]
[0065][0066]
[表2]
[0067][0068]
如表1和表2所示，确认到：本实施方式涉及的电缆1在1.0mhz～500.0mhz的频带中对间串扰、衰减量均满足了6a类的标准值，具有良好的传输特性。
[0069]
(耐弯曲性的评价)
[0070]
制作3根图1的电缆1，对于所制作的3根电缆1分别进行左右90度弯曲试验并评价耐弯曲性。如图4所示，左右90度弯曲试验如下进行，即：在作为试样的电缆1的下端悬挂荷重w＝2n(0.2kgf)的锤，在电缆1的左右安装了弯曲形状的弯曲夹具100的状态下，按照沿着弯曲夹具100向左右方向施加弯曲角
±
90
°
的弯曲的方式使电缆1弯曲来进行。弯曲r(弯曲半径)设为电缆1的外径(约7.2mm)的约2倍。弯曲速度设为30次/分钟，弯曲次数是将向左右方向往复1次作为1次来进行计数的。然后，反复弯曲电缆1，每次适当在电缆1的两端之间检查导体311的导通，在电阻值相对于试验前的电阻值(初期的电阻值)增加了20％时认为发生了断裂，将此时的弯曲次数记为弯曲寿命。
[0071]
对于所制作的3根电缆1，在弯曲r(弯曲半径)为电缆1的外径的约2倍这样严苛的条件下进行左右90度弯曲试验，结果：在弯曲次数达到100万次时电阻值的增加为0.1％～3.4％。即，本实施方式涉及的电缆1中，即使在弯曲次数达到100万次的阶段，导体311的电阻值也几乎不增加(电阻值的增加为5％以下)，未达到弯曲寿命。
[0072]
(变形例)
[0073]
本实施方式中，对第一介在物21由单一材质构成的情况进行了说明，但不限于此，
第一介在物21也可以将多个材质组合而构成。例如，如图2所示的电缆1a那样，第一介在物21也可以具有受拉构件21a和覆盖受拉构件的周围的绝缘层21b。作为受拉构件21a，例如可以使用将钢丝绞合而成的材料、高张力纤维等。通过第一介在物21具有受拉构件21a，从而该受拉构件21a能够承受弯曲时的拉伸力，即使在反复剧烈弯曲、或架设电缆那样的用途中，也能够实现能够抑制断线的高耐弯曲性。
[0074]
另外，如图3所示的电缆1b那样，也可以将树脂胶带21d以螺旋状缠绕在截面圆形状的绝缘层21c的周围来构成第一介在物21。例如，ptfe为虽然表面的光滑性良好但昂贵的材质，例如通过设为在绝缘层21c使用pe等廉价的树脂且在其周围缠绕由ptfe等光滑性良好的材质构成的树脂胶带21d的构成，从而能够在实现成本降低的同时实现表面光滑性良好的第一介在物21，能够实现低成本且耐弯曲性良好的电缆1b。
[0075]
(实施方式的作用和效果)
[0076]
如上所说明，本实施方式涉及的电缆1中，具备：设置于电缆中心的线状的第一介在物21；将一对绝缘电线31绞合而成的多根双绞线30；与双绞线30相同数量的多个线状的第二介在物22；以覆盖电缆芯5的周围的方式设置的屏蔽层7，电缆芯5是按照双绞线30与第二介在物22沿圆周方向交替配置的方式在第一介在物21的周围将多个双绞线30和多个第二介在物22以螺旋状绞合而成的；以及被覆屏蔽层7的周围的护套8。
[0077]
通过利用第二介在物22使在圆周方向上相邻的双绞线30分离，能够使对间距离变大而抑制对间串扰，能够得到满足6a类的标准值的良好的传输特性。另外，通过将第一介在物21与第二介在物22分开来构成，使得第二介在物22相对于第一介在物21能够沿电缆长度方向移动，即使将电缆1反复弯曲，第一介在物21、第二介在物22也不易断裂。
[0078]
进一步，通过将第二介在物22的外径设为双绞线30的外径的0.8倍以上且1.0倍以下，从而能够确保对间距离而抑制对间串扰，且即使电缆弯曲时也能够将双绞线30的位置(双绞线30彼此的位置关系)维持固定，能够实现具有可耐受数百万次～数千万次的反复弯曲的高耐弯曲性、且具有充分满足6a类的标准值的良好传输特性的电缆1。
[0079]
(实施方式的汇总)
[0080]
接下来，基于由以上说明的实施方式掌握的技术思想，引用实施方式中的符号等进行记载。但是，关于以下记载中的各符号等，权利要求书中的构成要素不限定于实施方式中具体示出的构件等。
[0081]
[1]一种电缆(1)，其具备：具有线状介在物(2)和信号传输用的多个线芯(3)的电缆芯(5)、覆盖上述电缆芯(5)的周围的屏蔽层(7)、以及覆盖上述屏蔽层(7)的周围的护套(8)，上述介在物(2)由第一介在物(21)和多个第二介在物(22)构成，第一介在物(21)设置于电缆中心，多个第二介在物(22)按照在与电缆长度方向垂直的截面图中与上述第一介在物(21)形成十字状的方式设置在上述第一介在物(21)的周围，上述电缆芯(5)是由上述多个线芯(3)和上述多个第二介在物(22)按照沿圆周方向交替配置的方式在上述第一介在物(21)的周围以螺旋状绞合而成的。
[0082]
[2]根据[1]所述的电缆(1)，上述多个第二介在物(22)被设置为在上述电缆芯(5)弯曲时能够与上述第一介在物(21)接触分离。
[0083]
[3]根据[1]或[2]所述的电缆(1)，上述第一介在物(21)的外径大于上述第二介在物(22)的外径。
[0084]
[4]根据[1]至[3]中任一项所述的电缆(1)，上述第二介在物(22)的外径为上述线芯的外径的0.8倍以上且1.0倍以下。
[0085]
[5]根据[1]至[4]中任一项所述的电缆(1)，上述第一介在物(21)的拉伸强度为上述第二介在物(22)的拉伸强度以上。
[0086]
[6]根据[1]至[4]中任一项所述的电缆，上述线芯(3)由双绞线(30)构成。
[0087]
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但上述记载的实施方式不限定于权利要求书涉及的发明。另外，并非实施方式中说明的特征的所有组合对用于解决发明课题的方法而言都是必须的，这点应当注意。另外，本发明能够在不脱离其宗旨的范围内适当变形来实施。

技术特征：
1.一种电缆，其具备：具有线状介在物和信号传输用的多个线芯的电缆芯；覆盖所述电缆芯的周围的屏蔽层；以及覆盖所述屏蔽层的周围的护套，所述介在物由第一介在物和多个第二介在物构成，所述第一介在物设置于电缆中心，所述多个第二介在物按照在与电缆长度方向垂直的截面图中与所述第一介在物形成十字状的方式设置在所述第一介在物的周围，所述电缆芯是由所述多个线芯和所述多个第二介在物按照沿圆周方向交替配置的方式在所述第一介在物的周围以螺旋状绞合而成的。2.根据权利要求1所述的电缆，所述多个第二介在物被设置为在所述电缆芯弯曲时能够与所述第一介在物接触分离。3.根据权利要求1或2所述的电缆，所述第一介在物的外径大于所述第二介在物的外径。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电缆，所述第二介在物的外径为所述线芯的外径的0.8倍以上且1.0倍以下。5.根据权利要求1至4中任一项所述的电缆，所述第一介在物的拉伸强度为所述第二介在物的拉伸强度以上。6.根据权利要求1至5中任一项所述的电缆，所述线芯由双绞线构成。

技术总结
本发明提供一种能够提高耐弯曲性、且获得良好传输特性的电缆。电缆(1)具备：具有线状介在物(2)和信号传输用的多个线芯(3)的电缆芯(5)、覆盖电缆芯(5)的周围的屏蔽层(7)、以及覆盖屏蔽层(7)的周围的护套(8)，介在物(2)由第一介在物(21)和多个第二介在物(22)构成，第一介在物(21)设置于电缆中心，多个第二介在物(22)按照在与电缆长度方向垂直的截面图中与第一介在物(21)形成十字状的方式设置在第一介在物(21)的周围，电缆芯(5)是由多个线芯(3)和多个第二介在物(22)按照沿圆周方向交替配置的方式在第一介在物(21)的周围以螺旋状绞合而成的。合而成的。合而成的。


技术研发人员：森山真至 黄得天 塚本佳典 小林正则
受保护的技术使用者：日立金属株式会社
技术研发日：2021.09.01
技术公布日：2022/3/8