伸缩电线及其制造方法技术

本发明专利技术的目的是提供伸缩电线，该电线不需要大的力（能量损耗）即可伸缩，能够通过驱动电力用的大的电流，并且具有在小负荷下的伸缩性和小的电阻。本发明专利技术的伸缩电线的特征在于，具有至少由芯部、导体部和包覆部形成的结构，该芯部是由弹性体和包覆该弹性体外周的中间层形成的弹性圆筒体，该导体部包含由细线的集合线形成的导体线，而且该导体线卷绕和／或编织在该弹性圆筒体的外周，该包覆部是由包覆该导体部外周的绝缘体形成的外部包覆层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可用于以机器人领域为主的所有工业领域的伸 缩电线，尤其涉及可用于仿人机器人和工业用机器人的伸缩电线。
技术介绍
电线 一 般形成为以铜线为芯，其外周用绝缘体包覆的结构， 没有伸缩性。作为具有伸缩性的电线的代表性实例，可以列举 用于固定电话机等的巻线，但通常粗而重。另 一 方面，作为与伸缩电线有关的技术，日本特公昭64-3967号公报公开了以弹性长纤维为芯，在其周围巻绕金属线 的方法。在该日本特公昭64-3967号公报中记载弹性长纤维的 换算直径(Ld)与金属线的换算直径(Lm)的关系需要满足 Ld/Lm23 (换算直径的定义和计算方法如后述)，在超出该范围 时，不表现伸缩性或者不能形成稳定的线圏(loop)，从而不能 获得令人满意的伸缩线。另夕卜，在日本特许第3585465号公报中公开了在弹性长纤维 的周围编织金属线，在其外周编织绝缘纤维来进行包覆的技术。 作为其用途，记载了使用该伸缩绳传送耳机等的电信号。即， 传送微弱电流。详细参照内容，例示了使用直径大约0.06mm的 金属线在直径大约0.8mm的弹性长纤维上编织。没有公开使用 多少根金属线进行编织，但参考该专利公报中的附图可以得知， 按照使用16根进行计算，金属线的换算直径为0.24mm,弹性长 纤维的换算直径与金属线的换算直径的关系(Ld/Lm )为 Ld/Lm=0.8/0.24=3.3,可以看出超过了3。尤其，在日本特开2004-134313号公报中公开了将多根在伸 缩自如的芯材的外周上螺旋状巻绕导电线而形成的材料汇集并 进行带状包覆的技术。根据该专利公报的公开实例，记载了在 840旦尼尔(denier)的聚氨酯弹性长纤维上螺旋状巻绕由多根 直径0.03mm的漆包线加捻而形成的导电线。在聚氨酯的比重为 1.2时，840旦尼尔的聚氨酯弹性长纤维的换算直径Ld = 0.03mm。而且，在假定使用9根直径0.03mm的漆包线时，漆包 线的换算直径为0.09,在该专利公报中，弹性长纤维的换算直 径Ld与金属线的换算直径Lm的关系为Ld/Ln^0.32/0.09二3.6,可 以看出超过了3。另外，该专利公报的专利技术目的是记载了能够适 用于各种信号线的伸缩电线，可以得知是处理微弱电流的伸缩 电线。这些专利公报中所公开的技术实质上均是在弹性长纤维上 直接巻绕导体线，所存在的问题是，只要不满足Ld/Lm23,相 对于导体线的刚性，不能表现伸缩性，或者不能抵抗弹性长纤 维巻绕时的张力，不能稳定地巻绕，从而不能形成均质的线圈 形态。虽然公开了用绝缘纤维包覆弹性长纤维的技术，但该包 覆目的是用于防止金属线的切断的补强，其目的不是增大巻绕 直径。另一方面，电力用配线所要求的必须条件是电阻小，即 使通过很大的电流，发热也很少。在原材料固定时，电阻值与 截面积成反比关系。为了制造电力用的伸缩电线，必需使用大 截面积的导体线。通过按照上述日本特公昭64-3967号公报中所公开的技术 进行制作，可以制作能通过所需电流的伸缩电线。然而，为了 通过大的电流，需要使用换算直径大的导体线，即使在使用最 常用的导体线也就是铜线时，也需要满足Ld/Lm^3，并且必须使用换算直径大的弹性长纤维。换算直径大的弹性长纤维由于截面积大以及表现强的弹 性，因此，由这种弹性长纤维只能获得如果不用强的力拉伸就 不能伸长的伸缩电线。另一方面，近年来，机器人得到了显著发展，可进行丰富 多彩的动作的机器人正在出现。这些机器人的配线需要留有很 大余地来进行配线，在许多情况下，这成为装置设计上和实用 上的障碍。另外，在最先进的仿人机器人中，进行用于经由多自由度 关节来开动末端马达的电源电流的配线，具有想要提高多自由 度关节中的配线的自由度的需求。此外，在工业用机器人中，机器人手等的开发很盛行，要求如下所述的伸缩电线小电流当然能通过，还能够通过用于开动末端马达的大电流，而且即使在工厂的高温环境下也能长 期使用的耐热性的伸缩电线。除了上述专利公报以外，伸缩性的电线、绳(cord)例如 还在日本特开2002-313145号公报和日本特开昭61-290603号7> 报中被公开。此外，作为导电性弹性复合纱，日本特表 2006-524758号公报公开了弹性纤维与金属线的复合技术。它们 均是使用以聚氨酯弹性纤维为代表的有机弹性纤维的技术，适 用于在室温环境下通过微弱电流的用途。另一方面，对于工业用机器人电缆，为了提高弯曲性，具 有涉及巻绕特征的日本实公昭63-30096号7>才艮、涉及铜线组成 以及弯曲性和强度的日本特公平3-25494号公报、涉及聚醚或聚 碳酸酯系聚氨酯弹性体包覆的日本特开平5-47237号公报以及 涉及由聚酰胺/聚氨酯形成的多芯加捻线的日本特许第3296750 号公报等的技术，然而，没有伸缩性，对于进行丰富多彩动作的机器人关节部的配线来说不能令人满意专利文献1 专利文献2专利文献3 专利文献4 专利文献5 专利文献6 专利文献7 专利文献8 专利文献9 专利文献IO曰本净争7>昭64-3967号7>才艮 曰本特许第3585465号公才艮 日本特开2004-134313号公报 曰本特开2002-313145号/>才艮 曰本4争开昭61-290603号乂>才艮 曰本对争表2006-524758号7>才艮 日本实/>昭63-30096号7>净艮 曰本特公平3-25494号公报 日本特开平5-47237号7>报 曰本特许第3296750号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术的目的是提供一种伸缩电线，其伸缩不需要大的力 (能量损耗)，可以通过驱动电力用的大的电流，并且具有在小 负荷下的伸缩性和小的电阻。 用于解决问题的方案本专利技术人为了获得具有在小负荷下的伸缩性和小的电阻的 伸缩电线而进行了专心研究，结果发现，如下所述的伸缩电线 其伸缩不需要大的力(能量损耗)，可以通过驱动电力用的大的 电流，该伸缩电线特征在于，具有至少由芯部、导体部和包覆 部形成的结构，该芯部是由弹性体和包覆该弹性体外周的中间 层形成的弹性圆筒体，该导体部包含由细线的集合线形成的导 体线，而且该导体线巻绕和/或编织在该弹性圆筒体的外周，该 包覆部是由包覆该导体部外周的绝缘体形成的外部包覆层，从 而完成了本专利技术。也就是说，本专利技术如下所述。 (1 ) 一种伸缩电线，其特征在于，具有至少由芯部、导体 部和包覆部形成的结构，该芯部是由弹性体和包覆该弹性体外 周的中间层形成的弹性圆筒体，该导体部包含由细线的集合线 形成的导体线，而且该导体线巻绕和/或编织在该弹性圆筒体的 外周，该包覆部是由包覆该导体部外周的绝缘体形成的外部包 覆层。(2) 根据上述第l项所述的伸缩电线，其特征在于，所述 弹性体是伸长率100%以上的弹性长纤维或者伸长率50%以上的螺旋弹簧。(3) 根据上述第1或2项所述的伸缩电线，其特征在于，所 述中间层的厚度为0.1Ld( Ld:弹性长纤维的换算直径或者螺旋 弹簧的外径)或者0.1mm中的任何一个更小的值到10mm的范围内。(4 )根据上述第1 ~ 3项的任 一 项所述的伸缩电线，其特征 在于，所述弹性圆筒体的50%拉伸应力为1 ~ 500cN/mm2。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种伸缩电线，其特征在于，具有至少由芯部、导体部和包覆部形成的结构，该芯部是由弹性体和包覆该弹性体外周的中间层形成的弹性圆筒体，该导体部包含由细线的集合线形成的导体线，而且该导体线卷绕和／或编织在该弹性圆筒体的外周，该包覆部是由包覆该导体部外周的绝缘体形成的外部包覆层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：巽俊二，
申请(专利权)人：旭化成纤维株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]