WO2013125447A1 - 同軸多心ケーブル - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a coaxial multi-core cable having a plurality of pairs of coaxial cables.
- a digital signal is differentially transmitted using two pairs of signal lines.
- differential transmission a signal whose phase is inverted by 180 degrees is simultaneously input and transmitted to two signal conductors, and a differentially synthesized signal is output on the receiving side, so that the signal output is doubled on the receiving side. Can do. Further, since the noise received through the signal transmission path is equally applied to the two conductors, the noise is canceled when the signal is output as a differential signal on the receiving side.
- a twinax cable having two signal conductors arranged in parallel is used.
- a multi-pair twinax cable in which a multi-pair twinax cable such as 8 pairs or 16 pairs is formed as one cable.
- the multi-pair twinax cable is used when serially differentially transmitting multi-bit signals based on a high-speed data transmission interface standard such as InfiniBand or 10GBASE-CX4 interface.
- the multi-pair twinax cable is also used as a camera link cable such as an HS link.
- Patent Document 1 describes a multi-core cable in which a plurality of core electric wires in which two insulated electric wires are arranged in parallel are twisted together.
- Patent Document 2 discloses a coaxial multi-core cable including a plurality of pairs of coaxial cables, and a plurality of pairs so as not to cause a transmission time difference between signals applied to the plurality of pairs of coaxial cables.
- a coaxial multi-core cable is described in which coaxial cables forming the same are twisted concentrically.
- the coaxial multi-core cable described in Patent Document 2 it becomes possible to transmit a digital signal without causing a transmission time difference between signals, and the sliding resistance of the coaxial multi-core cable is improved. improves.
- the coaxial multi-core cable described in Patent Document 2 has a plurality of pairs of coaxial cables arranged as a single cable layer, when the number of coaxial cables increases, the diameter of the coaxial multi-core cable increases. Become. Therefore, it is conceivable to reduce the diameter of the coaxial multi-core cable by arranging a plurality of coaxial cables in a plurality of cable layers.
- Patent Document 3 describes a coaxial multi-core cable having a plurality of cable layers including a plurality of cables twisted concentrically.
- the coaxial multi-core cable described in Patent Document 3 is formed such that the twist direction of the first cable layer and the twist direction of the second cable layer formed on the outer periphery of the first cable layer are the same direction. .
- coaxial cables arranged in different cable layers come into contact at a number of points in the longitudinal direction. As a result, there is no fear that the coaxial cables are point-contacted and bent at an acute angle, and the coaxial multicore cable described in Patent Document 3 has high mechanical reliability against repeated bending stress.
- a processing mechanism for performing processing is mounted on the tip of the arm portion of the industrial robot, and the arm portion of the industrial robot has many electrical connections between the control unit that controls the processing mechanism and the processing mechanism.
- the cable is routed.
- the multi-core cable described in Patent Document 1 can transmit high-speed digital signals, it does not have sufficient sliding resistance because it has two insulated wires in which the core wires are arranged in parallel.
- the coaxial multi-core cable described in Patent Document 2 can transmit high-speed digital signals and has sufficient sliding resistance.
- the coaxial multi-core cable described in Patent Document 2 has an increased transmission capacity, and when the number of cores increases, the aperture becomes thicker and larger than the aperture defined by a predetermined standard.
- an object of the present invention is to provide a coaxial multi-core cable capable of differentially transmitting a high-speed digital signal and having sufficient sliding resistance against the operation of an arm portion of an industrial robot.
- a coaxial multicore cable includes a plurality of coaxial cables, a shield layer disposed outside the plurality of coaxial cables, and a protective coating layer provided on the outer periphery of the shield layer.
- the plurality of coaxial cables are arranged in a plurality of cable layers, and each of the plurality of cable layers has a plurality of pairs of coaxial cables that are twisted concentrically, and the twist directions of the plurality of coaxial cables are the same direction And the twist pitch of a plurality of coaxial cables is the same pitch.
- the coaxial cable of the coaxial multi-core cable according to the present invention is arranged in a plurality of cable layers, the diameter of the coaxial multi-core cable according to the present invention can be reduced.
- the coaxial cable of the coaxial multi-core cable according to the present invention has the same twisting direction and the same twisting pitch regardless of the arranged cable layers, so that adjacent coaxial cables cross each other. There is no. For this reason, the coaxial multi-core cable according to the present invention has very high mechanical reliability against repeated bending stress.
- the coaxial cable of the coaxial multi-core cable according to the present invention has the same twisting direction and the same twisting pitch, so that the force received by each coaxial cable from the cable external stress is uniform and the same direction. is there. For this reason, when the coaxial multi-core cable according to the present invention is bent, damage caused by rubbing between the internal coaxial cables is small. For this reason, the coaxial multi-core cable according to the present invention has good sliding resistance even in a movement in which the bending portion is continuously moved with the movement of the arm portion of the industrial robot.
- the coaxial cable of the coaxial multi-core cable according to the present invention has the same twisting direction and the same twisting pitch regardless of the cable layer to be arranged.
- the length is slightly different.
- each of the plurality of cable layers of the coaxial multi-core cable according to the present invention has a plurality of pairs of coaxial cables twisted concentrically, and transmits a pair of signals such as a differential signal.
- Coaxial cables arranged on the same cable layer can be used.
- the shield layer has a horizontally wound shield layer metal wire, and the horizontally wound direction of the shield layer metal wire is the same as the twist direction of the plurality of coaxial cables.
- the horizontal winding direction of the shield layer metal wire is the same direction as the twist direction of the plurality of coaxial cables, the stress acts in the same direction when the plurality of coaxial cables and shield layer metal wires are bent, The coaxial cable is not tightened by the shield layer metal wire. For this reason, a sliding resistance characteristic improves rather than the case where the horizontal winding direction of the metal wire for shield layers is a direction opposite to the twist direction of a plurality of coaxial cables.
- each of the plurality of coaxial cables includes a central conductor, a dielectric disposed on the outer peripheral side of the central conductor, an outer conductor disposed on the outer peripheral side of the dielectric, and an outer sheath disposed on the outer peripheral side of the outer conductor.
- the outer conductor preferably has a plurality of laterally wound metal wires for the outer conductor.
- each coaxial cable of the plurality of coaxial cables further includes a tape-shaped wound body layer formed of metal and wound around the outer conductor between the outer conductor and the jacket.
- the winding band layer becomes a shield layer, two shields of the outer conductor layer and the winding band layer are provided, and the shield characteristics can be further improved.
- the winding band layer and the outer conductor layer can be more closely adhered to each other, so that it is possible to stably maintain a state in which the shield characteristics are improved.
- a coaxial multi-core cable in a coaxial multi-core cable, a plurality of coaxial cables are arranged in a plurality of cable layers, and each of the plurality of cable layers has a plurality of pairs of coaxial cables that are twisted concentrically. Furthermore, according to the present invention, the twisting directions of the plurality of coaxial cables are the same, and the twisting pitches of the plurality of coaxial cables are the same pitch. For this reason, according to the present invention, a coaxial multi-core cable capable of serial transmission of multi-bit digital signals and having sufficient sliding resistance necessary for high-speed movement of an arm portion of an industrial robot is provided. It became possible to do.
- FIG. 1A is a cross-sectional view of an 8-pair twinax cable 200.
- the eight-pair twinax cable 200 includes eight pairs of twinax cables 210, a first tape layer 230, a second tape layer 240, an outer shield layer 250, and a sheath layer 260.
- FIG. 1B is a cross-sectional view of the twinax cable 210.
- the twinax cable 210 includes a first signal line 211a, a second signal line 211b, a shield layer 214, a drain line 215, and a jacket 216.
- the first signal line 211a includes an inner conductor 212a and a dielectric layer 213a disposed on the outer periphery of the inner conductor 212a.
- the second signal line 211b includes an inner conductor 212b and a dielectric layer 213b disposed on the outer periphery of the inner conductor 212b.
- the inner conductors 212a and 212b are often formed of silver-plated annealed copper wire. It is preferably formed of a conductor or the like having a coating layer formed of a relatively small highly conductive metal and disposed around the core material.
- the dielectric layers 213a and 213b are formed of a fluororesin such as porous polytetrafluoroethylene (expanded polytetrafluoroethylene, ePTFE).
- the shield layer 214 has a metallized tape generally referred to as Alpet.
- Alpet is formed in a tape shape by laminating aluminum foil formed by rolling and polyethylene tefphthalate via polyvinyl chloride (PVC) or the like.
- the drain wire 215 is formed of a silver-plated annealed copper wire, and is arranged in parallel with the shield layer 214 so that one end of the outer periphery of the shield layer 214 is in contact.
- the jacket 216 is formed of a fluororesin such as FEP or PVC, and is disposed so as to cover the outer side of the shield layer 214 and the drain line 255.
- the first tape layer 230 has ePTFE and is wound around the outside of the eight pairs of twinax cables 210.
- the second tape layer 240 has an alpet and is wound around the outer periphery of the first tape layer 230 to function as an auxiliary shield.
- the outer shield layer 250 is formed of braided annealed copper and is disposed on the outer periphery of the second tape layer.
- the sheath layer 260 has PVC and is disposed on the outer periphery of the outer shield layer 250.
- FIG. 2A is a cross-sectional view of a coaxial multi-core cable (8-pair 16-core coaxial cable) 300 having a single layer structure.
- the single-layer coaxial multi-core cable 300 includes eight pairs of coaxial cables 11, a first tape layer 330, a second tape layer 340, a shield layer 350, a sheath layer 360, and an interposition 370.
- the eight pairs of coaxial cables 11 are twisted in the right direction.
- FIG. 2B is a cross-sectional view of the coaxial cable 11.
- the coaxial cable 11 includes a center conductor 101, a dielectric layer 103, an outer conductor 104, and a jacket 105.
- the center conductor 101 has 19 silver-plated copper alloy wires (not shown) twisted in the right direction and functions as a main signal path during signal transmission.
- the diameter of the twisted silver-plated copper alloy wire is 0.102 mm.
- the center conductor 101 is formed of a silver-plated copper alloy wire, but may be formed of tin-plated copper, silver-plated copper, or coarse copper.
- the dielectric layer 103 includes an ePTFE layer and a tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP) layer, and functions to hold the central conductor 101 at the center of the structure.
- the outer diameter of the dielectric layer 103 is 1.17 mm.
- the dielectric layer 103 may be formed of other dielectrics such as polyethylene or Teflon (registered trademark).
- the outer conductor 104 has 45 tin-plated copper alloy wires (not shown) horizontally wound in the right direction as outer conductor metal wires, and functions as a return path during signal transmission.
- the diameter of the horizontally wound tin-plated copper alloy wire is 0.08 mm.
- the outer conductor 104 is formed of a tin-plated copper alloy wire, but may be formed of tin-plated copper, silver-plated copper, or coarse copper.
- the jacket 105 has an FEP and is a jacket that is wound around the outer periphery of the outer conductor 104.
- the thickness of the jacket 105 is 0.1 mm.
- the jacket is formed of FEP, but may be formed of other fluororesin or PVC.
- the first tape layer 330 has ePTFE and is wound around the outer side of the eight pairs of coaxial cables 11.
- the thickness of the first tape layer 330 is 0.1 mm.
- the second tape layer 340 has an alpet and is wound around the outer periphery of the first tape layer 330 to function as an auxiliary shield.
- the thickness of the second tape layer 340 is 0.035 mm.
- the shield layer 350 has 208 tin-plated copper alloy wires (not shown) that are horizontally wound in the right direction.
- the diameter of the laterally wound tin-plated copper alloy wire is 0.1 mm.
- the shield layer 350 is formed of a tin-plated copper alloy wire, but may be formed of tin-plated copper, silver-plated copper, crude copper, or the like.
- the sheath layer 360 is a protective coating layer that has PVC and is disposed on the outer periphery of the shield layer 350.
- the thickness of the sheath layer 360 is 0.85 mm.
- the single layer coaxial multi-core cable 300 has better sliding resistance than the 8-pair twinax cable 200. This is because the coaxial multi-core cable 300 having a single layer configuration uses the coaxial cable 11 having excellent sliding resistance characteristics instead of the twinax cable 210. Further, since the coaxial multi-core cable 300 having a single layer configuration is arranged with eight pairs of coaxial cables 11 in one layer, all the cable lengths of eight pairs, that is, sixteen coaxial cables 11 can be made equal. The transmission time difference is not caused in the signals applied to the 16 coaxial cables 11.
- the coaxial multi-core cable 300 having a single layer structure has a large diameter and cannot be connected to a predetermined connector.
- the outer diameter of the 8-pair twinax cable 200 is 9.9 mm.
- the diameter of the coaxial multi-core cable 300 having a single layer structure is 11.6 mm.
- FIG. 3 is a cross-sectional view of the coaxial multi-core cable 1 having a two-layer structure.
- FIG. 4 is a diagram showing a twisting direction and a twisting pitch of the coaxial multi-core cable 1 having a two-layer structure.
- the coaxial multi-core cable 1 having a two-layer configuration includes first to sixteenth coaxial cables 11a, 11b, 12a, 12b, 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b, 25a, 25b, 26a, 26b.
- the coaxial multi-core cable 1 having a two-layer structure further includes a first tape layer 30, a second tape layer 40, a shield layer 50, a sheath layer 60, and first to fifth interpositions 70 to 74.
- the first to sixteenth coaxial cables 11a, 11b, 12a, 12b, 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b, 25a, 25b, 26a, and 26b are coaxial as shown in FIG.
- the configuration is the same as that of the cable 11.
- the first to fourth coaxial cables 11a, 11b, 12a, and 12b are twisted rightward and concentrically around the first intervention 70 together with the second to fifth interventions 71 to 75 to form the first cable layer 10. To do. Since the first to fourth coaxial cables 11a, 11b, 12a, and 12b are twisted in the same direction concentrically, the cable lengths are equal to each other.
- the first coaxial cable 11a and the second coaxial cable 11b form a first cable pair
- the third coaxial cable 12a and the fourth coaxial cable 12b form a second cable pair, and are different from each other.
- a dynamic signal is transmitted.
- the fifth to sixteenth coaxial cables 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b, 25a, 25b, 26a, 26b are twisted concentrically in the right direction around the first cable layer 10, Two cable layers 20 are formed.
- the second cable layer 20 is twisted so as to be the same twist pitch as the twist pitch of the first cable layer 10.
- the fifth to sixteenth coaxial cables 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b, 25a, 25b, 26a, 26b are concentrically twisted in the same direction, so that the cable lengths are equal to each other. .
- the fifth coaxial cable 21a and the sixth coaxial cable 21b form a third cable pair
- the seventh coaxial cable 22a and the eighth coaxial cable 22b form a fourth cable pair
- the ninth coaxial cable 23a The tenth coaxial cable 23b forms a fifth cable pair.
- the eleventh coaxial cable 24a and the twelfth coaxial cable 24b form a sixth cable pair
- the thirteenth coaxial cable 25a and the fourteenth coaxial cable 25b form a seventh cable pair
- the fifteenth coaxial cable 26a forms an eighth cable pair.
- the first tape layer 30, the second tape layer 40, and the sheath layer 60 are the first tape layer 330 and the second tape layer described with reference to the single-layer coaxial multi-core cable 300 shown in FIG. 340 and the sheath layer 360 have the same configuration.
- the shield layer 50 has 192 tin-plated copper alloy wires (not shown) horizontally wound in the right direction as a metal wire for the shield layer.
- the diameter of the laterally wound tin-plated copper alloy wire is 0.1 mm.
- the shield layer 50 is formed of a tin-plated copper alloy wire, but may be formed of tin-plated copper, silver-plated copper, crude copper, or the like.
- the first to fifth interpositions 70 to 74 are each formed of cotton.
- the first interposition 70 is formed by twisting cotton into a string shape, and is arranged at the center of the coaxial multi-core cable 1 having a two-layer structure.
- the second interposition 71 is disposed between the first coaxial cable 11a and the second coaxial cable 11b, and the third interposition 72 is disposed between the second coaxial cable 11b and the third coaxial cable 12a.
- the fourth interposition 73 is disposed between the third coaxial cable 12a and the fourth coaxial cable 12b, and the fifth interposition 74 is disposed between the fourth coaxial cable 12b and the first coaxial cable 11a.
- a method for manufacturing the coaxial cable 11a will be described.
- 19 silver-plated copper alloy wires are twisted rightward to form the center conductor 101 (see FIG. 2B).
- a dielectric layer 103 is formed by extruding a dielectric having ePTFE and FEP on the outer periphery of the center conductor 101 by an extruder (not shown).
- the 45 tin-plated copper alloy wires constituting the conductor wires are wound horizontally on the outer periphery of the dielectric layer 103 at a certain angle to the right to form the outer conductor 104.
- a metallized tape such as ALPET (winding band) is spirally wound around the outer conductor layer 104 to form a winding band layer (not shown). Then, the jacket 105 is formed by extruding FEP on the outer periphery of the outer conductor 104.
- the ALPET constituting the wound body layer is formed by laminating aluminum foil and polyethylene terephthalate (hereinafter simply referred to as PET) via polyvinyl chloride (hereinafter simply referred to as PVC). Is formed.
- PET polyethylene terephthalate
- PVC polyvinyl chloride
- the outer conductor layer 104 is tightened by applying a desired stress by the winding band layer, and the degree of adhesion between the conductor wires of the outer conductor layer 104 is improved. Thereby, even if the coaxial cable 11a is bent, the conductor wires are prevented from being separated from each other at the bent portion. And since this winding belt layer is formed by ALPE which is a metallized tape, this winding belt layer itself also acts as a shield.
- the coaxial cable 11a of the present embodiment includes two layers having the shielding effect of the outer conductor layer 104 and the winding band layer, and further, the conductor wire of the outer conductor layer 104 is wound. Since it is clamped by the belt layer 14, the degree of adhesion between the conductor strands 13a can be improved, and the adhesion state is further maintained, so that the shield characteristic of the outer conductor layer 104 is improved and stable. Can be maintained.
- the second to fifth interpositions 71 to 75 are twisted simultaneously.
- the first to fourth coaxial cables 11a, 11b, 12a, 12b and the second to fifth interpositions 71 to 75 forming the first cable layer 10 are twisted in the right direction so as to be arranged concentrically.
- the fifth to sixteenth coaxial cables 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b, 25a, 25b, 26a, 26b forming the second cable layer 20 are arranged in the right direction so as to be arranged concentrically. Twisted together. Further, the first cable layer 10 and the second cable layer 20 are twisted so that the twist pitch is equal.
- the first tape layer 30 is formed by winding an ePTFE tape so as to surround the outside of the second cable layer 20.
- the second tape layer 40 is formed by winding an alpet so as to surround the outer periphery of the first tape layer 30.
- the shield layer 50 is formed by twisting 192 tin-plated copper alloy wires in the right direction on the outer periphery of the second tape layer 40.
- the sheath layer 60 is formed by extruding and covering PVC using an extruder so as to surround the outer periphery of the shield layer 50.
- a second cable layer is provided in order to make the cable lengths uniform so as not to cause a transmission time difference between the coaxial cable of the first cable layer and the coaxial cable of the second cable layer.
- the coaxial cable of the first cable layer has been twisted at a fine pitch.
- a portion where the coaxial cable of the first cable layer and the coaxial cable of the second cable layer cross each other is generated, and the portion is greatly damaged by rubbing when sliding.
- the first cable layer 10 and the second cable layer 20 have the same twist direction and the same twist pitch.
- the first to sixteenth coaxial cables 11a, 11b, 12a, 12b, 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b, 25a, 25b, 26a, 26b are twisted in the same direction and The twist pitch is the same pitch.
- the adjacent coaxial cables such as the first coaxial cable 11a and the fifth coaxial cable 21a do not cross each other. Therefore, the coaxial multi-core cable 1 having the two-layer configuration is a machine that is extremely high in bending stress. Reliable.
- the first to sixteenth coaxial cables 11a, 11b, 12a, 12b, 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b, 25a, 25b, 26a, 26b slide with each other when bent. Damage caused by rubbing is small. For this reason, the coaxial multi-core cable 1 having a two-layer configuration has good sliding resistance.
- first to fourth coaxial cables 11a, 11b, 12a and 12b forming the first cable layer 10 have the same cable length, they are applied to the first to fourth coaxial cables 11a, 11b, 12a and 12b. Does not cause a transmission time difference in the signal.
- the cable lengths of the fifth to sixteenth coaxial cables 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b, 25a, 25b, 26a, and 26b forming the second cable layer 20 are equal to each other. Therefore, a transmission time difference is not caused in the signals applied to the fifth to sixteenth coaxial cables 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b, 25a, 25b, 26a, and 26b.
- the twist direction of the shield layer 50 is the same as the twist direction of the first cable layer 10 and the second cable layer 20, the sliding resistance of the coaxial multi-core cable 1 having a two-layer structure is further improved. Since the coaxial cable of the first cable layer 10 and the second cable layer 20 and the shield layer metal wire of the shield layer 50 are subjected to stress in the same direction when bent, the coaxial cable is tightened by the shield layer metal wire. It is because it is not done.
- the outer conductor 104 forming the first to sixteenth coaxial cables 11a, 11b, 12a, 12b, 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b, 25a, 25b, 26a, 26b is wound horizontally. Therefore, the sliding resistance of the coaxial multi-core cable 1 having a two-layer structure is further improved.
- the diameter of the coaxial multi-core cable 1 having a two-layer configuration is 9.6 mm, which is smaller than the diameter of the 8-pair twinax cable 200 which is 9.9 mm.
- FIG. 5 is a cross-sectional view of the 16-pair twinax cable 400.
- the 16-pair twinax cable 400 includes 16 pairs of twinax cables 410, a first tape layer 430, a second tape layer 440, an outer shield layer 450, and a sheath layer 460.
- the first tape layer 430 has ePTFE and is wound around the 16 pairs of twinax cables 410.
- the thickness of the first tape layer 430 is 0.1 mm.
- the second tape layer 440 includes an alpet and is wound around the outer periphery of the first tape layer 430 and functions as an auxiliary shield.
- the thickness of the second tape layer 440 is 0.035 mm.
- the shield layer 450 is formed of a braided tin-plated copper alloy wire. (Not shown) The diameter of the tin-plated copper alloy wire forming the braid is 0.08 mm.
- the sheath layer 460 is a protective coating layer that has PVC and is disposed on the outer periphery of the shield layer 450.
- the thickness of the sheath layer 460 is 0.85 mm.
- FIG. 6A is a diagram showing the cable sliding test device 90.
- the cable sliding test device 90 includes a fixed portion 91, a movable portion 92, and first and second cable fixed portions 93 and 94.
- the fixing portion 91 is fixed to a wall surface of the building by a fixing member.
- the movable portion 92 is moved in the longitudinal direction by a driving device (not shown).
- the first cable fixing portion 93 fixes one end of the sample cable 95 to the fixing portion
- the second cable fixing portion 94 fixes the other end of the sample cable 95 to the movable portion 92.
- An arrow 2R in FIG. 6A indicates the bending diameter of the sample cable 95. In this test, the bending radius was 30 mm. That is, the bending diameter 2R in this test is 60 mm.
- the sample cable 95 is a cable to be tested, and the length of the sample cable 95 is 1.0 m.
- the coaxial multi-core cable 1 or the 16-pair twinax cable 400 having a two-layer configuration is used.
- FIG. 6B is a diagram illustrating a state in which the movable portion 92 of the cable sliding test device 90 has moved most.
- An arrow S in FIG. 6B indicates a movable stroke.
- the movable stroke S was 200 mm.
- the sliding speed was 100 times / minute.
- Table 1 is a table showing the test results of the cable sliding test for the coaxial multi-core cable 1 having a two-layer structure.
- the cable sliding test on the two-layer coaxial multi-core cable 1 was performed on the three cables of Samples 1 to 3.
- the characteristic impedance change rate shown in Table 1 is the maximum value of the characteristic impedance change rate in the first to eighth cable pairs of the coaxial multi-core cable 1 having a two-layer configuration.
- the value shown in the “maximum value” column shown in Table 1 is the maximum value of the change rate of the characteristic impedance of the three samples 1 to 3.
- FIG. 7 is a diagram showing the rate of change of the characteristic impedance shown in Table 1. As shown in FIG. 7, the maximum value of the change rate of the characteristic impedance was 4.54%, which is a value when the number of sliding of sample 1 is 2 million times. Also, the rate of change in characteristic impedance increases after 1,500,000 slides.
- FIG. 8 is a diagram showing a TDR (Time Domain Reflectometry) waveform of the characteristic impedance of Sample 3 after 3 million sliding tests.
- Arrow A corresponds to the input end of the cable
- arrow B corresponds to the end of the cable.
- Table 2 is a table showing the test results of the cable sliding test for the 16-pair twinax cable 400.
- the cable sliding test on the 16-pair twinax cable 400 was performed on one cable.
- the characteristic impedance shown in Table 2 is a value before and after 1000 sliding tests of the twin nax cables 1 to 16 in which 16 twin nax cables 410 are respectively numbered.
- 16-pair twinax cable 400 14 pairs of twinax cables out of 16 pairs of twinax cables 1 to 16 were disconnected by a sliding test with a sliding frequency of 1000 times. In the two twinax cables 5 and 9 that are not disconnected, the drain line was disconnected.
- the coaxial multi-core cable 1 having a two-layer structure shows no significant change in characteristic impedance even when the number of sliding times is 1.5 million, whereas the 16-pair twinax cable does not slide. It is shown that the wire is disconnected even when the number of times is 1000.
- FIG. 9 is a cross-sectional view of a coaxial multi-core cable (16-pair 32-core coaxial cable) 2 having a two-layer structure.
- a coaxial multi-core cable 2 having a two-layer configuration includes a first cable layer 110 formed of six pairs of coaxial cables, a second cable layer 120 formed of ten pairs of coaxial cables, and a first tape layer. 130, a second tape layer 140, a shield layer 150, a sheath layer 160, and a first interposition 170.
- the first cable layer 110 is twisted concentrically so that six pairs of coaxial cables have the same twist direction and the same twist pitch.
- the second cable layer 120 is twisted concentrically so that ten pairs of coaxial cables have the same twist direction and the same twist pitch as the first cable layer 110.
- the coaxial multi-core cables 1 and 2 having the two-layer configuration are arranged in the first cable layers 10 and 110 and the second cable layers 20 and 120, respectively, but may be arranged in three or more cable layers. . Even when coaxial cables are arranged in three or more cable layers, the twist directions of all the coaxial cables are the same regardless of the arranged cable layers, and the twist pitches of all the coaxial cables are the same pitch. It is.
- the coaxial multi-core cables 1 and 2 having the two-layer configuration are all twisted in the right direction, but may be twisted all in the left direction. In this case, the twist pitches of all the coaxial cables are the same regardless of the cable layers arranged.
- the first to eighth cable pairs of the coaxial multi-core cable 1 having a two-layer configuration are each formed as an adjacent coaxial cable, but the cable pairs may be formed from coaxial cables arranged in the same layer.
- a first cable pair is formed by the first coaxial cable 11a and the third coaxial cable 12a arranged at opposite positions
- a second cable pair is formed by the second coaxial cable 11b and the fourth coaxial cable 12b. May be.
- the coaxial multi-core cables 1 and 2 of the two-layer configuration have 8 pairs and 16 pairs of coaxial cables, respectively, but the number of coaxial cables such as 24 pairs or 32 pairs is different.
- a multi-core cable may be used.
- zone layer of this embodiment was formed by ALPE which is a metallized tape, it is not limited to this. For example, any material may be used as long as the outer conductor layer can be tightened.
- Double-layer coaxial multi-core cable (16 pairs coaxial cable for 8 pairs)
- Double-layer coaxial multi-core cable (16-pair 32-core coaxial cable)
- First cable layer 11a, 11b, 12a, 12b Coaxial cable 20
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- Communication Cables (AREA)
Abstract
良好な電気特性を有し且つ良好な耐摺動特性を有する同軸多心ケーブルを提供する。 複数の同軸ケーブル11a~26bと、複数の同軸ケーブルの外側に配置されるシールド層50と、シールド層の外周に設けられた保護被膜層60と、を有する同軸多心ケーブルであって、複数の同軸ケーブルは、複数のケーブル層に配置され、各複数のケーブル層は、同心円状に撚り合わされる複数の対をなす同軸ケーブルを有し、複数の同軸ケーブルの撚り方向は同一方向であり、且つ複数の同軸ケーブルの撚りピッチは同一ピッチである同軸多心ケーブル1。
Description
本発明は、複数の対をなす同軸ケーブルを有する同軸多心ケーブルに関する。
従来は、2対の信号線を使用して、デジタル信号を差動伝送することが知られる。差動伝送は、位相を180度反転させた信号を2心の信号導体に同時に入力して送信し、受信側で差分合成した信号を出力するので、受信側で信号出力を2倍にすることができる。また、信号の伝送経路で受けたノイズは、2心の導体に等しく加えられているので、受信側で差動信号として出力したときにノイズがキャンセルされる。デジタル信号を差動信号として伝送するときに、平行に配置される2心の信号導体を有するツインナクスケーブルが使用されている。
また、8対又は16対など多対のツインナクスケーブルを、1つのケーブルとして形成する多対ツインナクスケーブルが知られている。多対ツインナクスケーブルは、InfiniBand又は10GBASE-CX4インタフェースなど高速データ伝送インタフェース規格に基づいて、多ビッドの信号をシリアルに差動伝送するときに使用されている。多対ツインナクスケーブルは、HSリンクなどカメラリンクケーブルとしても使用されている。特許文献1には、2本の絶縁電線が平行に並列してなるコア電線を、複数本撚り合わせた多心ケーブルが記載されている。
特許文献2には、複数の対をなす同軸ケーブルを含む同軸多心ケーブルであって、複数の対をなす同軸ケーブルにそれぞれ印加される信号の間に伝送時間差を生じさせないように、複数の対をなす同軸ケーブルを同心円状に撚り合わせた同軸多心ケーブルが記載されている。特許文献2に記載される同軸多心ケーブルを利用することにより、信号の間に伝送時間差を生じさせずにデジタル信号を伝送することが可能になるとともに、同軸多心ケーブルの耐摺動性能が向上する。しかしながら、特許文献2に記載される同軸多心ケーブルは、複数の対をなす同軸ケーブルを一層のケーブル層として配置しているので、同軸ケーブルの数が増加すると、同軸多心ケーブルの口径が大きくなる。そこで、複数の同軸ケーブルを複数のケーブル層に配置することにより、同軸多心ケーブルの口径を小さくすることが考えられる。
特許文献3には、同心円状に撚り合わされる複数のケーブルが含まれる複数のケーブル層を有する同軸多心ケーブルが記載されている。特許文献3に記載される同軸多心ケーブルは、第1ケーブル層の撚り方向と第1ケーブル層の外周に形成される第2ケーブル層の撚り方向とが同一方向になるように形成されている。このような配置を採用することにより、異なるケーブル層に配置される同軸ケーブルが長手方向に多数の点で接触することになる。この結果、同軸ケーブル同士が点接触して鋭角で折れるおそれはなく、特許文献3に記載される同軸多心ケーブルは、繰り返し曲げ応力に対して高い機械的信頼性を有することになる。
工程で必要な処理を実行するために、高速且つ繰り返しアーム部を動作させる工業用ロボットが知られている。工業用ロボットのアーム部の先端部には処理を実行する処理機構が搭載され、工業用ロボットのアーム部には、処理機構を制御する制御部と処理機構との間を電気的に接続する多数のケーブルが配線されている。処理工程が高度化し且つ複雑化することに伴い、種々の制御を高精度で実行するために高感度カメラが工業用ロボットのアーム部の先端部に搭載され始めている。このため、工業用ロボットのアーム部にデジタル信号を高速伝送可能なケーブルを配線したいというニーズがある。
特許文献1に記載される多心ケーブルは、高速デジタル信号の伝送は可能なものの、コア電線が平行に並列する2本の絶縁電線を有するために、十分な耐摺動特性を有しない。
特許文献2に記載される同軸多心ケーブルは、高速デジタル信号の伝送が可能であり、且つ十分な耐摺動特性を有する。しかしながら、特許文献2に記載される同軸多心ケーブルは、伝送容量が増加し、心数が増加すると口径が太くなり、所定の規格で規定される口径よりも大きくなってしまう。
特許文献3に記載される多心ケーブルは、繰り返し曲げ応力に対して高い機械的信頼性を有するものの、工業用ロボットのアーム部の動作に対して十分な耐摺動特性を有していない。
そこで、本発明は、高速デジタル信号を差動伝送することが可能であり、且つ工業用ロボットのアーム部の動作に対して十分な耐摺動特性を有する同軸多心ケーブルを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る同軸多心ケーブルは、複数の同軸ケーブルと、複数の同軸ケーブルの外側に配置されるシールド層と、シールド層の外周に設けられた保護被膜層と、を有する。そして、複数の同軸ケーブルは、複数のケーブル層に配置され、各複数のケーブル層は、同心円状に撚り合わされる複数の対をなす同軸ケーブルを有し、複数の同軸ケーブルの撚り方向は同一方向であり、且つ複数の同軸ケーブルの撚りピッチは同一ピッチである。
本発明に係る同軸多心ケーブルの同軸ケーブルは、複数のケーブル層に配置されるので、本発明に係る同軸多心ケーブルの口径を小さくすることができる。
本発明に係る同軸多心ケーブルの同軸ケーブルは、配置されるケーブル層に関わらず、撚り方向は同一方向であり、且つ撚りピッチは同一ピッチであるので、隣接する同軸ケーブルは、互いに交差することはない。このため、本発明に係る同軸多心ケーブルは、繰り返し曲げ応力に対して非常に高い機械的信頼性を有する。
また、本発明に係る同軸多心ケーブルの同軸ケーブルは、撚り方向は同一方向であり、且つ撚りピッチは同一ピッチであるので、ケーブル外部応力から各同軸ケーブルが受ける力が均等で方向が同じである。このため、本発明に係る同軸多心ケーブルが曲げられたときに、内部の同軸ケーブル間の擦れによるダメージが小さい。このため、本発明に係る同軸多心ケーブルは、工業用ロボットのアーム部の移動に伴って湾曲部を連続的に移動させるような動きにおいても、良好な耐摺動特性を有する。
しかしながら、本発明に係る同軸多心ケーブルの同軸ケーブルは、配置されるケーブル層に関わらず、撚り方向は同一方向であり、且つ撚りピッチは同一ピッチであるので、配置されるケーブル層ごとにケーブル長がわずかに異なる。このため、本発明に係る同軸多心ケーブルの各複数のケーブル層は、同心円状に撚り合わされる複数の対をなす同軸ケーブルを有し、差動信号など1対の信号を伝送する場合に、同一のケーブル層に配置される同軸ケーブルを使用することができる。
さらに、シールド層は、横巻きされたシールド層用金属線を有し、シールド層用金属線の横巻き方向は、複数の同軸ケーブルの撚り方向と同一方向であることが好ましい。
シールド層用金属線の横巻き方向が複数の同軸ケーブルの撚り方向と同一方向である場合、複数の同軸ケーブルとシールド層用金属線とは、曲げられたときに同一方向に応力が働くため、シールド層用金属線により同軸ケーブルが締め付けられることがない。このため、シールド層用金属線の横巻き方向が複数の同軸ケーブルの撚り方向と逆方向である場合よりも耐摺動特性が向上する。
さらに、複数の同軸ケーブルはそれぞれ、中心導体と、中心導体の外周側に配置される誘電体と、誘電体の外周側に配置される外部導体と、外部導体の外周側に配置される外被とを有し、外部導体は、横巻きされた複数の外部導体用金属線を有することが好ましい。
外部導体が横巻きされた複数の外部導体用金属線を有するので、外部導体用金属線が編組されて形成される場合と比較して良好な耐摺動特性を有するためである。また、複数の同軸ケーブルのそれぞれの同軸ケーブルは、外部導体と外被との間に、金属で構成され、かつ外部導体を巻回したテープ状の巻回体層をさらに備えることが好ましい。これにより、巻回帯層がシールド層となるので、外部導体層と巻回帯層との2つのシールドを備えることになり、シールド特性をさらに向上させることが可能となる。また、この各同軸ケーブルでは、巻回帯層と外部導体層とをより密着させることができるため、シールド特性が向上した状態を安定的に維持することも可能となる。
本発明によれば、同軸多心ケーブルでは、複数の同軸ケーブルが複数のケーブル層に配置され、各複数のケーブル層は、同心円状に撚り合わされる複数の対をなす同軸ケーブルを有する。さらに、本発明によれば、複数の同軸ケーブルの撚り方向は同一方向であり、且つ複数の同軸ケーブルの撚りピッチは同一ピッチである。このため、本発明によれば、多ビットデジタル信号のシリアル伝送が可能であり、且つ工業用ロボットのアーム部の高速移動に対して必要な十分な耐摺動特性を有する同軸多心ケーブルを提供することが可能となった。
まず、本発明に係る同軸多心ケーブルについて説明する前に、従来の多対ツインナクスケーブル及び同軸多心ケーブルについて簡単に説明する。
図1(a)は、8対ツインナクスケーブル200の断面図である。8対ツインナクスケーブル200は、8対のツインナクスケーブル210と、第1テープ層230と、第2テープ層240と、外部シールド層250と、シース層260とを有する。
図1(b)は、ツインナクスケーブル210の断面図である。ツインナクスケーブル210は、第1信号線211aと、第2信号線211bと、シールド層214と、ドレイン線215と、ジャケット216とを有する。第1信号線211aは、内部導体212aと、内部導体212aの外周に配置される誘電体層213aとを有する。第2信号線211bは、内部導体212bと、内部導体212bの外周に配置される誘電体層213bとを有する。
内部導体212a及び212bは、一般に銀めっき軟銅線で形成される場合が多いが、鉄など固有抵抗が比較的大きい磁性体材料で形成される心材と、銀、銅、金又はアルミニウムなど固有抵抗が比較的小さい良導電性金属で形成され且つ心材の周囲に配置される被覆層とを有する導体などで形成されることが好ましい。誘電体層213a及び213bは、多孔質ポリテトラフルオロエチレン(expanded polytetrafluoroethylene、ePTFE)等のフッ素樹脂で形成される。
シールド層214は、一般にアルペット(ALPET)と称される金属化テープを有する。アルペットは、圧延処理により形成されたアルミ箔とポリエチレンテフフタレートとを、ポリ塩化ビニル(polyvinyl chloride、PVC)等を介して積層してテープ状に形成される。
ドレイン線215は、銀めっき軟銅線で形成され、シールド層214の外周の一端が接するようにシールド層214に並行して配置される。ジャケット216は、FEPなどのフッ素樹脂やPVCで形成され、シールド層214及びドレイン線255の外側を被覆するように配置される。
第1テープ層230は、ePTFEを有し、8対のツインナクスケーブル210の外側に巻回される。第2テープ層240は、アルペットを有し、第1テープ層230の外周に巻回されて、補助シールドとして機能する。外部シールド層250は、編組された軟銅で形成され、第2テープ層の外周に配置される。シース層260は、PVCを有し、外部シールド層250の外周に配置される。
図2(a)は、一層構成の同軸多心ケーブル(8対用16心同軸ケーブル)300の断面図である。一層構成の同軸多心ケーブル300は、8つの対をなす同軸ケーブル11と、第1テープ層330と、第2テープ層340と、シールド層350と、シース層360と、介在370とを有する。8つの対をなす同軸ケーブル11は、右方向に撚り合わされている。
図2(b)は、同軸ケーブル11の断面図である。同軸ケーブル11は、中心導体101と、誘電体層103と、外部導体104と、ジャケット105とを有する。
中心導体101は、右方向に撚り合わされた19本の銀めっき銅合金線(不図示)を有し、信号伝送時に主たる信号経路として機能する。撚り合わされた銀めっき銅合金線の口径は、0.102mmである。中心導体101は、銀めっき銅合金線で形成されるが、錫めっき銅、銀めっき銅、粗銅などで形成してもよい。
誘電体層103は、ePTFE層とテトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(Tetrafluoroetylene-Hexafluoropropylen Copolymer、FEP)層とを有し、中心導体101を構造中心に保持するように機能する。誘電体層103の外径は、1.17mmである。誘電体層103は、ポリエチレン又はテフロン(登録商標)など他の誘電体で形成してもよい。
外部導体104は、右方向に横巻きされる45本の錫めっき銅合金線(不図示)を外部導体用金属線として有し、信号伝送時に帰路として機能する。横巻きされた錫めっき銅合金線の口径は、0.08mmである。外部導体104は、錫めっき銅合金線で形成されるが、錫めっき銅、銀めっき銅、粗銅などで形成してもよい。
ジャケット105は、FEPを有し、外部導体104の外周に巻回される外被である。ジャケット105の厚さは、0.1mmである。ジャケットはFEPで形成されるが他のフッ素樹脂やPVCなどで形成しても良い。
第1テープ層330は、ePTFEを有し、8つの対をなす同軸ケーブル11の外側に巻回される。第1テープ層330の厚さは、0.1mmである。第2テープ層340は、アルペットを有し、第1テープ層330の外周に巻回されて、補助シールドとして機能する。第2テープ層340の厚さは、0.035mmである。
シールド層350は、右方向に横巻きされる208本の錫めっき銅合金線(不図示)を有する。横巻きされた錫めっき銅合金線の口径は、0.1mmである。シールド層350は、錫めっき銅合金線で形成されるが、錫めっき銅、銀めっき銅、粗銅などで形成してもよい。
シース層360は、PVCを有し、シールド層350の外周に配置される保護被膜層である。シース層360の厚さは、0.85mmである。
一層構成の同軸多心ケーブル300は、8対ツインナクスケーブル200よりも良好な耐摺動特性を有する。一層構成の同軸多心ケーブル300は、耐摺動特性に優れる同軸ケーブル11をツインナクスケーブル210の代わりに使用するためである。さらに、一層構成の同軸多心ケーブル300は、8つの対をなす同軸ケーブル11を一層で配置するために、8対、すなわち16本の同軸ケーブル11の全てのケーブル長を等しくすることができるため、16本の同軸ケーブル11に印加される信号に伝送時間差を生じさせない。
しかしながら、一層構成の同軸多心ケーブル300は、口径が大きくなり所定のコネクタに接続することができなくなる。具体的には、8対ツインナクスケーブル200において、断面の短手方向の長さが1.49mmであり且つ長手方向の長さが2.99mmである8対ツインナクスケーブル200を使用した場合、8対ツインナクスケーブル200の外径は9.9mmになる。一方、一層構成の同軸多心ケーブル300の口径は、11.6mmになる。
次に、図3~8を参照して、本発明に係る同軸多心ケーブル(8対用16心同軸ケーブル)1について説明する。
図3は、二層構成の同軸多心ケーブル1の断面図である。図4は、二層構成の同軸多心ケーブル1の撚り合わせ方向及び撚り合わせピッチを示す図である。
二層構成の同軸多心ケーブル1は、第1~第16同軸ケーブル11a、11b、12a、12b、21a、21b、22a、22b、23a、23b、24a、24b、25a、25b、26a、26bを有する。二層構成の同軸多心ケーブル1は、第1テープ層30と、第2テープ層40と、シールド層50と、シース層60と、第1~第5介在70~74を更に有する。
第1~第16同軸ケーブル11a、11b、12a、12b、21a、21b、22a、22b、23a、23b、24a、24b、25a、25b、26a、26bはそれぞれ、図2(b)に示される同軸ケーブル11と同様な構成を有する。
第1~第4同軸ケーブル11a、11b、12a、12bは、第2~第5介在71~75とともに、第1介在70の周囲に同心円状に右方向に撚り合わされ、第1ケーブル層10を形成する。第1~第4同軸ケーブル11a、11b、12a、12bは、同心円状に同一方向に撚り合わされているので、ケーブル長は互いに等しくなる。
第1同軸ケーブル11aと第2同軸ケーブル11bとは、第1ケーブル対を形成し、第3同軸ケーブル12aと第4同軸ケーブル12bとは、第2ケーブル対を形成し、それぞれのケーブル対に差動信号が伝送される。
第5~第16同軸ケーブル21a、21b、22a、22b、23a、23b、24a、24b、25a、25b、26a、26bは、第1ケーブル層10の周囲に右方向に同心円状に撚り合わされ、第2ケーブル層20を形成する。第2ケーブル層20は、第1ケーブル層10の撚りピッチと同一の撚りビッチとなるように撚り合わされる。第5~第16同軸ケーブル21a、21b、22a、22b、23a、23b、24a、24b、25a、25b、26a、26bは、同心円状に同一方向に撚り合わされているので、ケーブル長は互いに等しくなる。
第5同軸ケーブル21aと第6同軸ケーブル21bとは、第3ケーブル対を形成し、第7同軸ケーブル22aと第8同軸ケーブル22bとは、第4ケーブル対を形成し、第9同軸ケーブル23aと第10同軸ケーブル23bとは、第5ケーブル対を形成する。第11同軸ケーブル24aと第12同軸ケーブル24bとは、第6ケーブル対を形成し、第13同軸ケーブル25aと第14同軸ケーブル25bとは、第7ケーブル対を形成し、第15同軸ケーブル26aと第16同軸ケーブル26bとは、第8ケーブル対を形成する。
第1テープ層30、第2テープ層40及びシース層60は、図2(a)に示される一層構成の同軸多心ケーブル300を参照して説明された第1テープ層330、第2テープ層340及びシース層360と同様な構成を有する。
シールド層50は、右方向に横巻きされる192本の錫めっき銅合金線(不図示)をシールド層用金属線として有する。横巻きされた錫めっき銅合金線の口径は、0.1mmである。シールド層50は、錫めっき銅合金線で形成されるが、錫めっき銅、銀めっき銅、粗銅などで形成してもよい。
第1~第5介在70~74はそれぞれ、綿で形成される。第1介在70は、綿を凧糸状に撚ることにより形成され、二層構成の同軸多心ケーブル1の中心に配置される。第2介在71は、第1同軸ケーブル11aと第2同軸ケーブル11bとの間に配置され、第3介在72は、第2同軸ケーブル11bと第3同軸ケーブル12aとの間に配置される。第4介在73は、第3同軸ケーブル12aと第4同軸ケーブル12bとの間に配置され、第5介在74は、第4同軸ケーブル12bと第1同軸ケーブル11aとの間に配置される。
次に、二層構成の同軸多心ケーブル1の製造方法について説明する。同軸ケーブル11aの製造方法について説明する。まず、19本の銀めっき銅合金線を右方向に撚り合わせて中心導体101を形成する(図2(b)参照)。次いで、中心導体101の外周に押出機(不図示)により、ePTFEとFEPとを有する誘電体を押出し被覆して誘電体層103を形成する。次いで、誘電体層103の外周に導体素線を構成する45本の錫めっき銅合金線を一定の角度で右方向に横巻きして外部導体104を形成する。さらに、この外部導体層104の外周に、例えば、金属化テープである例えばALPET(巻回帯)を螺旋状に巻回して、巻回帯層を形成する(不図示)。そして、外部導体104の外周に、FEPを押出し被覆してジャケット105を形成する。
なお、上記の巻回体層を構成するALPETは、アルミ箔とポリエチレンテフタレート(以下、単にPETとする)とを、ポリ塩化ビニル(以下、単にPVCとする)を介して積層してテープ状に形成したものである。そして、このALPETは、アルミ箔が外部導体層104と接触する態様で、外部導体層104の上から螺旋状に巻回されている。そのため、外部導体層104は、この巻回帯層によって望ましい応力が加えられて締め付けられることになり、外部導体層104の導体素線同士の密着度が向上する。これにより、例え同軸ケーブル11aが曲げられたとしても、その屈曲部分で導体素線同士が離間することが防止される。そして、この巻回帯層は、金属化テープであるALPETによって形成されていることから、この巻回帯層自体もシールドとして作用することになる。これにより、本実施形態の同軸ケーブル11aでは、外部導体層104と、巻回帯層との2つのシールド効果を持つ層を備えることになり、さらに、外部導体層104の導体素線が巻回帯層14によって締め付けられるので、導体素線13a同士の密着度を向上させることができるとともに、さらにその密着状態が維持されることになり、外部導体層104のシールド特性が向上した状態を安定的に維持することが可能となる。
なお、上記の巻回体層を構成するALPETは、アルミ箔とポリエチレンテフタレート(以下、単にPETとする)とを、ポリ塩化ビニル(以下、単にPVCとする)を介して積層してテープ状に形成したものである。そして、このALPETは、アルミ箔が外部導体層104と接触する態様で、外部導体層104の上から螺旋状に巻回されている。そのため、外部導体層104は、この巻回帯層によって望ましい応力が加えられて締め付けられることになり、外部導体層104の導体素線同士の密着度が向上する。これにより、例え同軸ケーブル11aが曲げられたとしても、その屈曲部分で導体素線同士が離間することが防止される。そして、この巻回帯層は、金属化テープであるALPETによって形成されていることから、この巻回帯層自体もシールドとして作用することになる。これにより、本実施形態の同軸ケーブル11aでは、外部導体層104と、巻回帯層との2つのシールド効果を持つ層を備えることになり、さらに、外部導体層104の導体素線が巻回帯層14によって締め付けられるので、導体素線13a同士の密着度を向上させることができるとともに、さらにその密着状態が維持されることになり、外部導体層104のシールド特性が向上した状態を安定的に維持することが可能となる。
次いで、第1介在70を中心として、第1~第16同軸ケーブル11a、11b、12a、12b、21a、21b、22a、22b、23a、23b、24a、24b、25a、25b、26a、26bと、第2~第5介在71~75とを同時に撚り合わせる。ここで、第1ケーブル層10を形成する第1~第4同軸ケーブル11a、11b、12a、12b及び第2~第5介在71~75が同心円で配置されるように右方向に撚り合わされる。また、第2ケーブル層20を形成する第5~第16同軸ケーブル21a、21b、22a、22b、23a、23b、24a、24b、25a、25b、26a、26bが同心円で配置されるように右方向に撚り合わされる。さらに、第1ケーブル層10の撚りピッチと第2ケーブル層20の撚りピッチは等しくなるように撚り合わされる。
次いで、第2ケーブル層20の外側を包囲するようにePTFEテープを巻回して第1テープ層30を形成する。次いで、第1テープ層30の外周を包囲するようにアルペットを巻回して第2テープ層40を形成する。次いで、第2テープ層40の外周に192本の錫めっき銅合金線を右方向に撚ってシールド層50を形成する。そして、シールド層50の外周を包囲するように押出機を用いてPVCを押出し被覆してシース層60を形成する。
従来、二層構成の同軸多心ケーブルでは、第1ケーブル層の同軸ケーブルと第2ケーブル層の同軸ケーブルの伝送時間差を生じさせないように、それぞれのケーブル長を揃えるために、第2ケーブル層に比べ第1ケーブル層の同軸ケーブルを細かいピッチで撚り合わせることが行われていた。この構成では、第1ケーブル層の同軸ケーブルと第2ケーブル層の同軸ケーブルとがクロスする部分が発生し、その部分では摺動した時に擦れによる大きなダメージを受けていた。
それに対して、本発明の二層構成の同軸多心ケーブル1では、第1ケーブル層10と第2ケーブル層20とは、撚り方向は同一方向であり且つ撚りピッチは同一ピッチとなる。すなわち、第1~第16同軸ケーブル11a、11b、12a、12b、21a、21b、22a、22b、23a、23b、24a、24b、25a、25b、26a、26bは、撚り方向は同一方向であり且つ撚りピッチは同一ピッチとなる。このため、第1同軸ケーブル11a及び第5同軸ケーブル21aなど隣接する同軸ケーブルは、互いに交差することはないので、二層構成の同軸多心ケーブル1は、繰り返し曲げ応力に対して非常に高い機械的信頼性を有する。また、第1~第16同軸ケーブル11a、11b、12a、12b、21a、21b、22a、22b、23a、23b、24a、24b、25a、25b、26a、26bは曲げられたときに、互いに摺動した時の擦れによるダメージが小さい。このため、二層構成の同軸多心ケーブル1は、良好な耐摺動特性を有する。
それに対して、本発明の二層構成の同軸多心ケーブル1では、第1ケーブル層10と第2ケーブル層20とは、撚り方向は同一方向であり且つ撚りピッチは同一ピッチとなる。すなわち、第1~第16同軸ケーブル11a、11b、12a、12b、21a、21b、22a、22b、23a、23b、24a、24b、25a、25b、26a、26bは、撚り方向は同一方向であり且つ撚りピッチは同一ピッチとなる。このため、第1同軸ケーブル11a及び第5同軸ケーブル21aなど隣接する同軸ケーブルは、互いに交差することはないので、二層構成の同軸多心ケーブル1は、繰り返し曲げ応力に対して非常に高い機械的信頼性を有する。また、第1~第16同軸ケーブル11a、11b、12a、12b、21a、21b、22a、22b、23a、23b、24a、24b、25a、25b、26a、26bは曲げられたときに、互いに摺動した時の擦れによるダメージが小さい。このため、二層構成の同軸多心ケーブル1は、良好な耐摺動特性を有する。
第1ケーブル層10を形成する第1~第4同軸ケーブル11a、11b、12a、12bのケーブル長は、互いに等しくなるので、第1~第4同軸ケーブル11a、11b、12a、12bに印加される信号に伝送時間差を生じさせない。
第2ケーブル層20を形成する第5~第16同軸ケーブル21a、21b、22a、22b、23a、23b、24a、24b、25a、25b、26a、26bのケーブル長は互いに等しい。このため、第5~第16同軸ケーブル21a、21b、22a、22b、23a、23b、24a、24b、25a、25b、26a、26bに印加される信号に伝送時間差を生じさせない。
シールド層50の撚り方向は、第1ケーブル層10及び第2ケーブル層20の撚り方向と同一方向であるので、二層構成の同軸多心ケーブル1の耐摺動特性は更に向上する。第1ケーブル層10及び第2ケーブル層20の同軸ケーブルとシールド層50のシールド層用金属線とは、曲げられたときに同一方向に応力が働くため、シールド層用金属線により同軸ケーブルが締め付けられることがないためである。
第1~第16同軸ケーブル11a、11b、12a、12b、21a、21b、22a、22b、23a、23b、24a、24b、25a、25b、26a、26bを形成する外部導体104は横巻きされる。したがって、二層構成の同軸多心ケーブル1の耐摺動特性は更に向上する。
二層構成の同軸多心ケーブル1の口径は9.6mmとなり、9.9mmである8対ツインナクスケーブル200の口径よりも小さくなる。
次に、図5~8を参照して、本願発明に係る二層構成の同軸多心ケーブル1の耐摺動特性と、従来技術である16対ツインナクスケーブル400の耐摺動特性との測定結果について説明する。
図5は、16対ツインナクスケーブル400の断面図である。16対ツインナクスケーブル400は、16対のツインナクスケーブル410と、第1テープ層430と、第2テープ層440と、外部シールド層450と、シース層460とを有する。
第1テープ層430は、ePTFEを有し、16対のツインナクスケーブル410の外側に巻回される。第1テープ層430の厚さは、0.1mmである。第2テープ層440は、アルペットを有し、第1テープ層430の外周に巻回されて、補助シールドとして機能する。第2テープ層440の厚さは、0.035mmである。
シールド層450は、錫めっき銅合金線の編組で形成される。(不図示)編組を形成する錫めっき銅合金線の口径は、0.08mmである。
シース層460は、PVCを有し、シールド層450の外周に配置される保護被膜層である。シース層460の厚さは、0.85mmである。
図6(a)は、ケーブル摺動試験装置90を示す図である。ケーブル摺動試験装置90は、固定部91と、可動部92と、第1及び第2ケーブル固定部93及び94とを有する。固定部91は、建物の壁面などに固定部材により固定される。可動部92は、不図示の駆動装置により長手方向に移動する。第1ケーブル固定部93は、試料ケーブル95の一端を固定部に固定し、第2ケーブル固定部94は、試料ケーブル95の他端を可動部92に固定する。図6(a)の矢印2Rは、試料ケーブル95の曲げ径を示す。本試験では、曲げ半径は30mmとした。すなわち、本試験における曲げ径2Rは60mmである。
試料ケーブル95は、試験対象のケーブルであり、試料ケーブル95の長さは1.0mである。本測定では、二層構成の同軸多心ケーブル1又は16対ツインナクスケーブル400である。
図6(b)は、ケーブル摺動試験装置90の可動部92が最も移動した状態を示す図である。図6(b)の矢印Sは可動ストロークを示す。本試験では、可動ストロークSは、200mmとした。また、摺動速度は、100回/分とした。
表1は、二層構成の同軸多心ケーブル1についてのケーブル摺動試験の試験結果を示す表である。二層構成の同軸多心ケーブル1についてのケーブル摺動試験は、サンプル1~3の3つのケーブルについて行われた。表1に示される特性インピーダンスの変化率は、二層構成の同軸多心ケーブル1の第1~第8ケーブル対の中の特性インピーダンスの変化率の最大値である。表1に示される「最大値」欄に示される値は、3つのサンプル1~3の特性インピーダンスの変化率の最大値である。
図7は、表1に示される特性インピーダンスの変化率を示す図である。図7に示すように、特性インピーダンスの変化率の最大値は、サンプル1の摺動回数200万回のときの値である4.54%であった。また、特性インピーダンスの変化率が大きくなるのは、摺動回数150万回以降である。
図8は、300万回の摺動試験後のサンプル3の特性インピーダンスのTDR(Time Domain Reflectometry、時間領域反射)波形を示す図である。矢印Aがケーブルの入力端に相当し、矢印Bがケーブルの終端に相当する。
表2は、16対ツインナクスケーブル400についてのケーブル摺動試験の試験結果を示す表である。16対ツインナクスケーブル400についてのケーブル摺動試験は、1つのケーブルについて行われた。表2に示される特性インピーダンスは、16対あるツインナクスケーブル410にそれぞれ番号を付したツインナクスケーブル1~16の1000回の摺動試験前後の値である。
16対ツインナクスケーブル400では、摺動回数1000回の摺動試験により16対あるツインナクスケーブル1~16の中で14対のツインナクスケーブルが断線した。断線していない2つのツインナクスケーブル5及び9においては、ドレイン線が断線していた。
これらの摺動試験の結果は、二層構成の同軸多心ケーブル1は、摺動回数が150万回でも特性インピーダンスに大きな変化が見られないのに対し、16対ツインナクスケーブルは、摺動回数が1000回でも断線していることが示される。
以上、二層構成の同軸多心ケーブル1の構成及び機能について説明してきたが、以下、他の実施例について説明する。
図9は、二層構成の同軸多心ケーブル(16対用32心同軸ケーブル)2の断面図である。
二層構成の同軸多心ケーブル2は、6つの対をなす同軸ケーブルで形成される第1ケーブル層110、10個の対をなす同軸ケーブルで形成される第2ケーブル層120、第1テープ層130、第2テープ層140、シールド層150、シース層160及び第1介在170有する。
第1ケーブル層110は、6つの対をなす同軸ケーブルが撚り方向が同一であり撚りピッチが同一になるように同心円状に撚り合わされる。第2ケーブル層120は、10個の対をなす同軸ケーブルが第1ケーブル層110と撚り方向が同一であり撚りピッチが同一になるように同心円状に撚り合わされる。
二層構成の同軸多心ケーブル1及び2の同軸ケーブルは、第1ケーブル層10、110及び第2ケーブル層20、120にそれぞれ配置されるが、3層以上のケーブル層に配置してもよい。同軸ケーブルが3層以上のケーブル層に配置される場合にも、配置されるケーブル層に関わらず、全ての同軸ケーブルの撚り方向は同一方向であり、且つ全ての同軸ケーブルの撚りピッチは同一ピッチである。
二層構成の同軸多心ケーブル1及び2の同軸ケーブルは全て、右方向に撚り合わされているが、全て左方向に撚り合わせてもよい。この場合、全ての同軸ケーブルの撚りピッチは、配置されるケーブル層に関わらず同一ピッチである。
二層構成の同軸多心ケーブル1の第1~第8ケーブル対はそれぞれ、隣接する同軸ケーブルに形成されるが、ケーブル対は、同一層に配置される同軸ケーブルで形成されていればよい。例えば、対向する位置に配置される第1同軸ケーブル11aと第3同軸ケーブル12aとにより第1ケーブル対を形成し、第2同軸ケーブル11bと第4同軸ケーブル12bとにより第2ケーブル対を形成してもよい。
二層構成の同軸多心ケーブル1及び2の同軸ケーブルはそれぞれ、8つの対及び16個の対をなす同軸ケーブルを有するが、24個の対又は32個の対など同軸ケーブルの数が異なる同軸多心ケーブルとしてもよい。
なお、本実施形態の巻回帯層は、金属化テープであるALPETによって形成されていたが、これに限定されるものではない。例えば、外部導体層を締め付けることが可能であれば、どのようなものでも構わない。
なお、本実施形態の巻回帯層は、金属化テープであるALPETによって形成されていたが、これに限定されるものではない。例えば、外部導体層を締め付けることが可能であれば、どのようなものでも構わない。
以上、実施形態を説明したが、ここに記載したすべての例や条件は、発明および技術に適用する発明の概念の理解を助ける目的で記載されたものであり、特に記載された例や条件は発明の範囲を制限することを意図するものではなく、明細書のそのような例の構成は発明の利点および欠点を示すものではない。発明の実施形態を詳細に記載したが、各種の変更、置き換え、変形が発明の精神および範囲を逸脱することなく行えることが理解されるべきである。
1 二層構成の同軸多心ケーブル(8対用16心同軸ケーブル)
2 二層構成の同軸多心ケーブル(16対用32心同軸ケーブル)
10 第1ケーブル層
11a、11b、12a、12b 同軸ケーブル
20 第2ケーブル層
21a、21b、22a、22b、23a、23b、24a、24b、25a、25b、26a、26b 同軸ケーブル
30、40、130、140 テープ層
50、150 シールド層
60、160 シース層
70、71、72、73、74、170 介在
2 二層構成の同軸多心ケーブル(16対用32心同軸ケーブル)
10 第1ケーブル層
11a、11b、12a、12b 同軸ケーブル
20 第2ケーブル層
21a、21b、22a、22b、23a、23b、24a、24b、25a、25b、26a、26b 同軸ケーブル
30、40、130、140 テープ層
50、150 シールド層
60、160 シース層
70、71、72、73、74、170 介在
Claims (4)
- 複数の同軸ケーブルと、
前記複数の同軸ケーブルの外側に配置されるシールド層と、
前記シールド層の外周に設けられた保護被膜層と、
を有する同軸多心ケーブルであって、
前記複数の同軸ケーブルは、複数のケーブル層に配置され、
各複数のケーブル層は、同心円状に撚り合わされる複数の対をなす同軸ケーブルを有し、
前記複数の同軸ケーブルの撚り方向は同一方向であり、且つ前記複数の同軸ケーブルの撚りピッチは同一ピッチであることを特徴とする同軸多心ケーブル。 - 前記シールド層は、横巻きされたシールド層用金属線を有し、
前記シールド層用金属線の横巻き方向は、前記複数の同軸ケーブルの撚り方向と同一方向である請求項1に記載の同軸多心ケーブル。 - 前記複数の同軸ケーブルはそれぞれ、中心導体と、前記中心導体の外周側に配置される誘電体と、前記誘電体の外周側に配置される外部導体と、前記外部導体の外周側に配置される外被とを有し、
前記外部導体は、横巻きされた複数の外部導体用金属線を有する請求項1又は2に記載の同軸多心ケーブル。 - 前記複数の同軸ケーブルのそれぞれの同軸ケーブルは、前記外部導体と前記外被との間に、金属で構成され、かつ前記外部導体を巻回したテープ状の巻回体層をさらに備えることを特徴とする、請求項3に記載の同軸多心ケーブル。
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