中空撚り線の製造方法、中空撚り線及び中空撚り線を用いた接触センサ
【課題】長尺化、細径化が容易で、低コストな中空撚り線の製造方法、中空撚り線及び中空撚り線を用いた接触センサを提供する。
【解決手段】熱可塑材料からなるシート材７の一方の面にシート材７の長手方向に伸びた複数本の導線９をシート材７の幅方向に間隔を隔てて配置することによりテープ線４を形成し、テープ線４の一方の面を円柱状の巻き癖ジグ１に向けてテープ線４を螺旋状に巻き付け、加熱され可塑状態のテープ線４を巻き癖ジグ１に巻き付けた状態で冷却することによりテープ線４に巻き癖を形成し、テープ線４を巻き癖ジグ１から離脱させると共にテープ線４を筒状に整形する。
【解決手段】熱可塑材料からなるシート材７の一方の面にシート材７の長手方向に伸びた複数本の導線９をシート材７の幅方向に間隔を隔てて配置することによりテープ線４を形成し、テープ線４の一方の面を円柱状の巻き癖ジグ１に向けてテープ線４を螺旋状に巻き付け、加熱され可塑状態のテープ線４を巻き癖ジグ１に巻き付けた状態で冷却することによりテープ線４に巻き癖を形成し、テープ線４を巻き癖ジグ１から離脱させると共にテープ線４を筒状に整形する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空撚り線の製造方法、中空撚り線及び中空撚り線を用いた接触センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
人、動物、岩石、土砂、乗り物、荷物などの被検出物体が壁や乗り物などの対象物に接触したことを検出する接触センサとして、複数本の導線を外皮の中心の中空部に内蔵した中空撚り線を対象物に取り付けるものが知られている。
【０００３】
この中空撚り線は、中心が中空である外皮の内壁面に、複数本の導線が所定の間隔でもって配置され、内蔵された導線同士が中空部を隔てて電気的に絶縁されている。そして、外から外力が加わって外皮が変形すると、導線同士が接触し導通する。このように中空撚り線が押圧されて各導線間が絶縁状態から導通状態へ変化したことを電気回路で検出することにより、被検出物体が対象物に接触したことを検出することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２８１９０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、中空撚り線は、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示されるように、中空部の母型となる心材（スペーサ）１０１と、互いに独立した複数本の導線１０２とから撚り線を形成し、その撚り線に弾性絶縁体からなる外皮１０３を被覆した後、スペーサ１０１を長手方向に引き抜いて中空部１０４を形成する。スペーサ１０１は、複数本の導線１０２を撚るときの心となる中心の円柱状部分１０５と、各導線１０２間に介在する介在線部１０６とからなる。
【０００６】
図６に示されるように、中空部１０４は、スペーサ１０１の円柱状部分１０５と介在線部１０６とを除去してなるため、中空部１０４の断面は、複雑な凹凸に湾曲した輪郭を持つ。
【０００７】
従来の中空撚り線は、導線１０２及び外皮１０３とスペーサ１０１との接触摩擦が大きいため、スペーサ１０１を引き抜くのは容易でない。そこで、従来の製造方法では、外皮１０３の内部に片端から圧縮空気を送り込むことで、外皮とスペーサとの接触摩擦を抑える工程を必要としている。
【０００８】
中空撚り線の利用用途が敷地を囲む塀とか道路沿いの防護壁のような対象物に取り付ける接触センサであると、中空撚り線が長尺であることが要求される。ところが、前述したスペーサ入りの撚り線では長尺になるほど摩擦抵抗が増大し、スペーサの引き抜きが困難となる。このため、長尺の中空撚り線は未だ提供されていない。
【０００９】
細径の中空撚り線の製造には、スペーサも細径のものを用いる必要があるが、引き抜きに必要な力に対してスペーサを細くしすぎると、スペーサが応力に耐えられずに破断してしまう。また、外皮にも大きな引っ張り応力がかかるため、外皮の厚さを薄くすることが難しく、細径化は困難であった。
【００１０】
また、従来の中空撚り線は、いったんスペーサ入りの撚り線として製造され、それからスペーサを引き抜いて完成する。このため、引き抜いたスペーサは廃棄物となる。この廃棄物としてのスペーサは、中空撚り線を製造した長さ分発生するため、コスト増の原因となっていた。また、発生した廃棄物の廃棄処理又はリサイクル処理には更にコストがかかる。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、長尺化、細径化が容易で、低コストな中空撚り線の製造方法、中空撚り線及び中空撚り線を用いた接触センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明の製造方法は、熱可塑性材料からなるシート材の一方の面に上記シート材の長手方向に伸びた複数本の導線を上記シート材の幅方向に間隔を隔てて配置することによりテープ線を形成し、上記テープ線の一方の面を円柱状の巻き癖ジグに向けて上記テープ線を螺旋状に巻き付け、加熱され可塑状態の上記テープ線を上記巻き癖ジグに巻き付けた状態で冷却することにより上記テープ線に巻き癖を形成し、上記テープ線を上記巻き癖ジグから離脱させると共に上記テープ線を筒状に整形するものである。
【００１３】
上記巻き癖ジグは、軸方向に高温から低温となる温度勾配を有し、その高温部に上記テープ線が斜め方向から巻き付けられ、そのテープ線が螺旋状の巻き付けによって軸方向に搬送され低温部を経て、上記巻き癖ジグから離脱されてもよい。
【００１４】
上記離脱したテープ線を筒状に整形するために整形ジグを用い、該整形ジグは中空円筒に形成され、上記整形ジグ内に取り込まれたテープ線が上記整形ジグの内面に沿って整形されつつ軸方向に搬送され、上記筒状に整形されたテープ線が上記整形ジグの一端から取り出されてもよい。
【００１５】
また、本発明に係る中空撚り線は、シート材の一方の面に上記シート材の長手方向に伸びた複数本の導線が上記シート材の幅方向に間隔を隔てて配置され、そのテープ線が上記導線を内側にして螺旋状に巻かれ筒状に形成されたものである。
【００１６】
上記筒状に整形されたテープ線の互いに隣接するテープ線間に隙間が形成され、該隙間を介して上記筒状に整形されたテープ線の内部の導線と外部の電気部品とが接続されてもよい。
【００１７】
上記電気部品に代えて、他の中空撚り線が接続されてもよい。
【００１８】
また、本発明の接触センサは、上記いずれかの中空撚り線と、上記中空撚り線に接続される検出器とから形成されることを特徴とする中空撚り線を用いたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００２０】
（１）長尺化が容易である。
【００２１】
（２）細径化が容易である。
【００２２】
（３）低コストである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２４】
図１に示されるように、本発明の中空撚り線の製造方法を実施する製造装置は、円柱状の巻き癖ジグ１と、中空円筒状の整形ジグ２とを有する。
【００２５】
また、本発明の中空撚り線３は、テープ線４を円筒状に整形して形成される。テープ線４は、後述するシート材７の一方の面にシート材７の長手方向に伸びた複数本の導線がシート材７の幅方向に間隔を隔てて配置されたものである。
【００２６】
巻き癖ジグ１は、製造される中空撚り線３の内径とほぼ等しい外径を有する。テープ線４は、巻き癖ジグ１の軸に対し所定の角度で螺旋状に巻き付けられると共に、巻き癖ジグ１の表面を滑るようにして巻き癖ジグ１の軸方向に継続的に搬送される。
【００２７】
ここで、テープ線４を巻き癖ジグ１に対して所定の角度から供給するために、巻き癖ジグ１の一端（テープ線４が供給される一端）にはテープ線４を案内する取り込みガイドローラ５が設けられる。巻き癖ジグ１の表面にテープ線４を所定の角度で案内するための螺旋状の山を設けてもよい。
【００２８】
一方、テープ線４を搬送させると共に、巻き癖ジグ１から離脱させるために、巻き癖ジグ１の他端（テープ線４が離脱される一端）には、引き出しガイドローラ６が設けられる。引き出しガイドローラ６は、対向する２つのローラでテープ線４を挟み込みつつこれらのローラを回転させて、巻き癖ジグ１に巻き付けられたテープ線４を引き出し、後述する整形ジグ２へ搬送するものである。
【００２９】
巻き癖ジグ１は、軸方向に高温から低温となる温度勾配を有する。巻き癖ジグ１の温度勾配は、テープ線４が供給される一端の温度が高く、他端に向かって低温となるように与えられる。ここで高温とは、テープ線４を構成する熱可塑性を有するシート材７が剛性、弾性を失って可塑状態になる温度であり、低温とはシート材７が所定の剛性あるいは弾性を得て非可塑状態になる温度（例えば、常温）である。巻き癖ジグ１に軸方向の温度勾配を付与する手段については限定しないが、例えば、高温側の端部あるいは内部に熱源があり、低温側が雰囲気によって冷却されることで熱伝導による温度勾配が得られる。
【００３０】
取り込みガイドローラ５は、図示しないテープ線４の供給源から巻き癖ジグ１の高温部にテープ線４を送り込む位置に配置される。引き出しガイドローラ６は、巻き癖ジグ１の低温部を経たテープ線４を引き外す（離脱させる）位置に配置される。
【００３１】
整形ジグ２は、中空円筒の側面にテープ線４を取り込むための長円形の窓８を形成したものである。整形ジグ２は、巻き癖ジグ２から離脱され引き出しガイドローラ６を経て搬送されたテープ線４が窓８から整形ジグ２内に取り込まれるように、引き出しガイドローラ６に窓８を臨ませて設置される。整形ジグ２の一端は、筒状に整形されたテープ線４（中空撚り線３）が連続的に取り出される出口となっている。
【００３２】
テープ線４の製造装置は、図２に示されるように、対向する２つの加熱圧着ドラム２１，２２により構成される。この製造装置は、図示奥の方から供給される熱可塑性を有するシート材７と、このシート材７とは異なる角度で図示奥の上方から供給される複数本の平行な導線９とを加熱圧着により連続的に一体化してテープ線４として図示手前の方へ搬送するものである。
【００３３】
導線９が供給される側に設けられた圧着ドラム２１は、図示しない熱源が設けられており、シート材７の一方の面を加熱することができる。これにより、シート材７の一方の面は、導線９の埋め込みが可能な程度に可塑状態にされる。
【００３４】
加熱圧着ドラム２１，２２には図示しない押圧機構が設けられており、シート材７を導線９と共に押圧することができる。
【００３５】
一方の加熱圧着ドラム２１に、導線９を所定の配列ピッチに案内するための導線案内溝２３を形成してもよい。
【００３６】
この製造装置は、シート材７の一方の面を加熱により導線９の埋め込みが可能な程度に可塑状態とする加熱工程と、その可塑状態のシート材７の一方の面に導線９を載せる導線配置工程と、そのシート材７と導線９をシート材７の両方の面から押圧することにより、そのシート材７に導線９の一部を埋め込む埋設工程とを有するものである。
【００３７】
導線９が埋め込まれたシート材７（テープ線４）は、加熱圧着ドラム２１，２２の回転により搬送される。また、加熱圧着ドラム２１，２２の下流（テープ線４が搬送される側）に図示しない搬送ローラを設けてもよい。
【００３８】
この実施形態では、導線９が埋め込まれたシート材７の冷却は、加熱圧着ドラム２１，２２より下流の雰囲気によって行われるが、冷却装置を用いて行ってもよい。
【００３９】
また、本実施形態では、加熱圧着ドラム２１に熱源を設けることで、シート材７の一方の面を可塑状態にして導線９を埋め込み、テープ線４を形成する方法を用いたが、テープ線４の形成方法はこれに限定されるものではない。例えば、シート材７に供給される前に導線９を加熱し、加熱された導線９をシート材７に押圧することで、導線９をシート材７に埋め込んでもよい。また、接着剤を用いてシート材７に導線９を設けてもよい。
【００４０】
図２のテープ線製造装置は、図１の中空撚り線製造装置の前段に設け、テープ線製造装置が製造したテープ線４を直接、中空撚り線製造装置を供給するようにしてもよい。また、図２のテープ線製造装置で製造したテープ線４をいったん保管しておいて、そのテープ線４を図１の中空撚り線製造装置に供給するようにしてもよい。
【００４１】
本発明の詳しい動作をテープ線製造から順に説明する。
【００４２】
図２に示されるように、熱可塑性を有するシート材７は、長尺で所定の幅に形成され、その長手方向に搬送されて加熱圧着ドラム２１，２２の隙間に供給される。同時に、複数本の導線９がシート材７の上方から斜め下に搬送されて加熱圧着ドラム２１，２２の隙間に供給される。
【００４３】
シート材７の幅や厚さは、製造したい中空撚り線３の仕様に応じて決定する。導線９の太さ、本数、配列ピッチも中空撚り線３の仕様に応じて決定する。仕様の一例として、中空撚り線３の外径５．４ｍｍ、シート材７の幅１２ｍｍ、シート材７の厚さ０．３５ｍｍ、導線９の径０．２５ｍｍである。
【００４４】
シート材７の材料としては、熱可塑性を有するフッ素樹脂が挙げられる。シート材７（テープ線４）は、中空撚り線３を接触センサとして使用するときに、被検出体の接触に起因する外力で導線９同士が接触するまで変形する程度に軟らかく、風や対象物への取付がもたらす外力では変形せず導線９同士が間隔を保てる程度に硬いことが望ましい。シート材７は、上記要求を満たせる熱可塑性樹脂であればよく、熱可塑性を有するフッ素樹脂に限定する必要はない。
【００４５】
加熱圧着ドラム２１によって加熱されたシート材７の一方の面は軟化して可塑状態となり、シート材７の一方の面に供給される導線９が加熱圧着ドラム２１，２２の圧力によってシート材７に埋め込まれる。このときの加熱圧着ドラム２１，２２の温度と圧力は、導線９をシート材７から露出させたい度合い（埋め込む深さ）やシート材７の可塑状態での軟らかさ、非可塑状態での応力変形の度合いなどによって決定する。そして、露出させたい度合いは、製造したい中空撚り線３の仕様（どの程度の変形で導線同士が導通するか、どの程度の応力でどの程度変形するかなど）に応じて決定する。
【００４６】
この実施形態では、加熱工程、導線配置工程、埋設工程を加熱圧着ドラムで一括して行うようにしたが、これらの工程は異なる箇所でそれぞれ専用のジグ、工具によって行ってもよい。
【００４７】
加熱圧着ドラム２１，２２を通過した導線９が埋め込まれたシート材７は、下流に向けて搬送され、搬送中に雰囲気内で冷却されて非可塑状態となる。すなわち、テープ線４が製造される。
【００４８】
次に、このテープ線４が図１の中空撚り線製造装置に供給されると、取り込みガイドローラ５は、テープ線４を巻き癖ジグ１の高温部（一端）に所定の角度で斜め方向から送り込む。
【００４９】
巻き癖ジグ１の低温部（他端）には、引き出しガイドローラ６が備えられ、テープ線４を巻き癖ジグ１から離脱させるように引き外す。これにより、テープ線４の一端に斜め方向から送り込まれたテープ線４は、巻き癖ジグ１に螺旋状に巻き付けられつつ巻き癖ジグ１の一端から他端へ軸方向に搬送され、引き出しガイドローラ６を経て、整形ジグ２へ搬送される。このとき、テープ線４は導線９が配置された面を巻き癖ジグ１の外周に面するように送り込むものとする。また、取り込みガイドローラ５から巻き癖ジグ１に送り込まれるときの角度は、テープ線４の幅や製造される中空撚り線の径により適宜決定される。
【００５０】
巻き癖ジグ１の高温部においてテープ線４は加熱されてシート材７が可塑状態となる。このときのシート材７の軟らかさは、シート材７が応力を蓄えることなく螺旋状に巻き付けられた形状になる程度の軟らかさでよい。よって、巻き癖ジグ１の高温部の温度は、シート材７をその程度の軟らかさにできる温度にしておく。
【００５１】
軸方向に搬送されたテープ線４は、巻き癖ジグ１の低温部に至り、冷却される。低温部の温度は、螺旋状に巻き付けられたシート材７がそのままの形状で非可塑状態となる温度にしておく。これにより、螺旋状に巻き付けられたテープ線４が低温部を通過すると、そのシート材７がそのままの形状で非可塑状態となり、所定の剛性、弾性を示すようになる。
【００５２】
低温部を通過してシート材７が非可塑状態となったテープ線４は、引き出しガイドローラ６によって巻き癖ジグ１から外される。テープ線４は、巻き癖ジグ１を離脱して引き出しガイドローラ６を経て整形ジグ２に搬送される。このとき、テープ線４は、引き出しガイドローラ６の引っ張り力によって螺旋状ではない形状に変形されるが、螺旋状に戻ろうとする応力が生じる。つまり、螺旋状のまま冷却されたことで巻き癖がついている。
【００５３】
テープ線４は、整形ジグ２の窓８から整形ジグ２内に取り込まれる。整形ジグ２内の空間ではテープ線４を変形させる力がないので、テープ線４は、自然状態である螺旋状に戻ろうとする。整形ジグ２内の空間が円柱状であるため、テープ線４は螺旋状に復元し、整形ジグ２の内面に沿って筒状となる。
【００５４】
筒状となったテープ線４は、整形ジグ２の内部を軸方向に案内されて整形ジグ２の端部から中空撚り線３として搬出される。
【００５５】
巻き癖ジグ１の外径は、製造したい中空撚り線３の細さ（太さ）により適宜決定される。また、整形ジグ２の内径は、テープ線４を内部で筒状に整形すると共に、筒状のテープ線４が軸方向に搬送されるように、中空撚り線３の外径とほぼ等しく形成される。
【００５６】
巻き癖ジグ１は、テープ線４の巻き付けによって変形しないように、十分硬いことが望ましい。さらに、巻き癖ジグ１の表面は、テープ線４が滑りながら軸方向に搬送されるように、シート材７や導線９との摩擦が小さいものが好ましい。また、整形ジグ２の材質は、内部を搬送される中空撚り線３（シート材７）との摩擦係数が小さいものが好ましい。本実施形態では、巻き癖ジグ１、整形ジグ２ともステンレス鋼ＳＵＳ３０４を用いた。
【００５７】
また、本実施形態では、温度勾配を有する巻き癖ジグ１を用いてテープ線４に巻き癖を付けたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、巻き癖ジグ１に巻き付ける前にテープ線４を加熱して可塑状態にし、可塑状態のテープ線４を温度勾配を有しない、かつ低温に保たれた巻き癖ジグに巻き付けて冷却することで、テープ線４に巻き癖を付けてもよい。
【００５８】
以上説明したように、本発明の中空撚り線の製造方法によれば、従来のような中空部の母型となる心材を用いない。従来の外皮に相当する本発明の筒状にしたテープ線４は、心材を引き抜く工程がないため、伸びたり裂けたりすることを考慮する必要がなく、従来の外皮より薄くすることができる。よって、中空撚り線の細線化、軽量化が図られる。
【００５９】
本実施形態で製造される中空撚り線３は、隣り合うテープ線４とテープ線４、つまり一周回前と後のテープ線４同士が接着などにより固定されることなく、テープ線４が筒状に形成されたものである。これにより、隣り合うテープ線４同士が相互に自由となり、中空撚り線３の可撓性が高いため、中空撚り線３の対象物への布設が容易になる。
【００６０】
次に、中空撚り線に外皮を設ける実施形態を説明する。
【００６１】
前実施形態において筒状に形成されたテープ線４の外周を外皮で覆うために、例えば、整形ジグ２内で外皮を形成する。外皮は、低温（常温）において非可塑状態（硬化）となり、高温において可塑状態（例えば、液状）となる熱可塑材、又は低温（常温）の初期状態において液状であり、高温において非可逆的に硬化する熱硬化材、又は紫外線照射前には液状であり、紫外線照射により非可逆的に硬化する紫外線硬化材を材料として用いる。なお、ここで言う高温とは、シート材７が可塑状態となる温度よりは低い温度である。具体的な外皮の材料は、熱可塑剤としてフッ素樹脂、熱硬化材としてエポキシ樹脂、紫外線硬化材としてウレタンアクリレートなどが挙げられる。
【００６２】
液状の外皮材料を筒状のテープ線４の外周に塗布すると、隣り合うテープ線４とテープ線４が接している合わせ目には、毛細管現象により外皮材料が行き渡る。この状態で外皮材料を硬化させれば外皮が形成される。外皮材料が熱可塑材の場合は高温で塗布を行い、低温で硬化させる。また、外皮材料が熱硬化材の場合は低温で塗布を行い、高温で硬化させる。
【００６３】
例えば、図４（ａ）に示した筒状のテープ線４に、図４（ｂ）に示すように外周に液状の外皮材４１を噴霧によって塗布する。図４（ｃ）に示すように、この外皮材４１を硬化させることにより、図４（ｄ）に示すように、外皮４２を形成する。
【００６４】
このようにして、テープ線４の外周を外皮で覆うことにより、外部雰囲気の水分、油分、塵埃などがテープ線間の隙間を介して中空撚り線３の中に入ることが防止される。
【００６５】
上記実施例では、隣り合うテープ線４同士を接着するものとしたが、隣り合うテープ線４の縁同士を融着することによりテープ線間の隙間を塞ぐ構造でもよい。
【００６６】
次に、外皮を形成する他の実施形態を説明する。
【００６７】
図３（ａ）に示した筒状のテープ線４に、図３（ｂ）に示すように目張りテープ３１を巻き回す。これにより、筒状のテープ線４が目張りされ、外皮材が中空撚り線の中に進入することが防止される。目張りテープ３１は、周回前の目張りテープ３１の一部に周回後の目張りテープ３１の一部に重なるように巻くのが好ましい。また、テープ線４の巻き回し方向と、目張りテープ３１の巻き回し方向とが逆になるようにしてもよい。目張りテープ３１は、テープ線４との密着性を考慮して選択されるとよい。本実施形態では、ポリエステルテープを用いた。
【００６８】
図３（ｃ）に示すように、この目張りされたテープ線３２を液状の外皮材３３に浸漬する。図３（ｄ）に示すように、テープ線３２を液状の外皮材から取り出すと、目張りテープ３１の外周に外皮材３３が付着した状態となる。図３（ｅ）に示すように、この外皮材３３を硬化させて外皮３４を形成する。目張りされたテープ線３２を外皮材３３に浸漬させる際は、テープ線３２の先端又は後端から外皮材３３が入り込まないように、図示しないキャップなどによりテープ線３２の先端及び後端を覆うとよい。
【００６９】
なお、図３は、説明のためテープ線３２を液状の外皮材３３に浸漬するときのテープ線搬送方向と、テープ線３２を液状の外皮材３３から取り出すときのテープ線搬送方向とが逆方向としたが、テープ線搬送方向を常に一定にし、テープ線３２が液状の外皮材３３を通過して浸入した側とは反対側から取り出されるようにしてもよい。
【００７０】
図３の方法、図４の方法のように液状の外皮材を塗布してから硬化させる方法において熱を利用する場合は、外皮材の硬化温度をシート材が可塑化する温度より低くする点は既に述べた通りである。
【００７１】
これらの方法で形成した外皮（以下、内層外皮と言い換える）の外周にさらに外層外皮を被覆させてもよい。このとき、例えば、熱可塑材で形成した内層外皮に対して紫外線硬化材で形成した外層外皮を設けるなど、内層外皮とは種類の異なる材料で外層外皮を形成してもよい。中空撚り線が使用される環境による要求仕様により適宜材料を選択するとよい。
【００７２】
筒状のテープ線４に対する外皮の形成は、図１の整形ジグの内部において行ってもよいし、図１の整形ジグの外部において整形ジグから搬出された筒状のテープ線に対して行ってもよい。
【００７３】
このようにして製造した中空撚り線は、例えば、図７のように使用する。
【００７４】
図７に示されるように、中空撚り線７１を金網等からなるフェンス７２に取り付ける。中空撚り線７１はフェンス７２の長手方向に引き回すことで、フェンス７２を接触センサの対象物とすることができる。この中空撚り線７１を検出器７３に検出部として接続し、本発明の接触センサ７４を構成する。検出器７３は、図示しないその内部に、中空撚り線７１中の導線同士の絶縁から導通への変化を検出する電気回路、その電気信号に基づいて被検出物体が対象物に接触したことを認識する情報処理回路、その結果を人に知らせる報知器等を備える。
【００７５】
また、中空撚り線は、例えば、図８のように回路を組むことができる。
【００７６】
図８に示されるように、中空撚り線８１の一端では、中空撚り線８１中の４本の導線８２のうち２本の間に抵抗器８３を挿入して接続し、残り２本の導線８２はそれぞれ開放して出力端８４とする。中空撚り線８１の反対端には、抵抗器８３で繋がる２本の導線が残り２本の導線に繋がるよう、折り返し回路８５を形成する。これにより、抵抗器８３を直列に入れ、長手方向に往復してコ字状に折り返された導線ループ８６が形成される。導線ループ８６の出力端８４を図７の検出器７３に接続する。
【００７７】
この中空撚り線８１に外力がないときは、図９に示されるように、中空撚り線８１が変形しないので、導線８２同士が互いに離間している。このとき、出力端８４に接続された検出器７３では抵抗器８３の抵抗値が検出される。
【００７８】
中空撚り線８１に外力が加わると、図１０に示されるように、中空撚り線８１が扁平に変形し、導線８２同士が接触して導通する。図８の回路における両出力端８４に接続された導線８２同士が導通すると、出力端８４に現れる抵抗値が小さくなる。
【００７９】
よって、図７の検出器７３において、これを検出して被検出物体が対象物に接触したことを認識することができる。
【００８０】
次に、本発明の他の実施形態を図１１を用いて説明する。
【００８１】
本実施形態の中空撚り線１１１は、隣り合うテープ線４とテープ線４、つまり一周回前と後のテープ線４同士が接着などにより固定されることなく、テープ線４が筒状に形成されたものであると共に、外皮が形成されないものである。その他の点では前述の実施形態と同じである。つまり、中空撚り線１１１は、隣り合うテープ線４同士が接してはいても固定はされず、あるいはテープ線４同士間に隙間があってもよい。これにより、隣り合うテープ線４同士が相互に自由となり、中空撚り線１１１の可撓性が向上し、対象物への布設が容易になる。
【００８２】
また、図１１に示されるように、一条の中空撚り線１１１を検出器７３（図７）に直接、接続された本線１１１ａとする。この本線１１１ａに対し、他の中空撚り線１１１をブランチ１１１ｂ、１１１ｃとして接続する。さらに、ブランチ１１１ｃにはブランチ１１１ｄを接続する。このようにして、任意の個数のブランチを設け、任意のツリー構造で布設することができる。
【００８３】
これにより、従来の中空撚り線を用いた接触センサでは配線が困難であった複雑な構造を有する対象物においても配線が容易となる。
【００８４】
このとき、各中空撚り線１１１内の複数の導線３は、各々一対一で接続される。導線３の接続は、テープ線４同士間の隙間を通して行うことができる。テープ線４の隣接箇所は螺旋状に連続的に存在するので、中空撚り線１１１の長手方向任意の箇所において接続を行うことができる。
【００８５】
具体的なブランチの形成方法は、図１２（ａ）に示されるように、本線１１１ａとなっている中空撚り線１１１のテープ線４同士間の隙間を所定の幅ｄに拡げてギャップ部１１２を形成する。ギャップ部１１２では一定のピッチで螺旋となっていたテープ線４のピッチがそこだけ伸びる。
【００８６】
一方、図１２（ｂ）に示されるように、ジョイント部材１１３をあらかじめ形成しておく。ジョイント部材１１３は、ギャップ部１１２の幅ｄより長く形成された本線パイプ１１４と、この本線パイプ１１４の中間に直交するブランチパイプ１１５とからなるＴ字形の継ぎ手である。
【００８７】
ジョイント部材１１３は、すでに布設された中空撚り線１１１に追加して設けられるように、本線パイプ１１４を断面（図示せず）がＣ字形のパイプ状に形成し、その開口部１１６から中空撚り線１１１を本線パイプ１１４内に嵌め込むことができるようにする。このとき、ギャップ部１１２の両端に位置する筒状の中空撚り線１１１をＣ字形の本線パイプ１１４により保持することで、ギャップ部１１２の形成を維持することができる。さらに、本線パイプ１１４に本線１１１ａのギャップ部１１２を嵌め込んだとき、ギャップ部１１２の内面となっているテープ線４の導線３を設けた面が本線パイプ９４の開口部１１６から見えるようになる。
【００８８】
また、ブランチパイプ１１５は、ブランチ１１１ｂとなる中空撚り線１１１の一端が挿入できるようになっており、本線パイプ１１４に近い側に開口部１１８が形成されている。ブランチパイプ１１５に中空撚り線１１１の一端を挿入したとき、その端面が開口部１１８から見えるようになる。
【００８９】
なお、ジョイント部材１１３を構成する各パイプの内径は、中空撚り線１１１の外径とほぼ等しく形成する。
【００９０】
これにより、すでに布設済みの中空撚り線１１１であっても、ジョイント部材１１３に中空撚り線１１１を嵌め込み、中空撚り線１１１にギャップ部１１２を形成しつつ中空撚り線１１１を保持することができる。このとき、ジョイント部材１１３の内壁面と筒状の中空撚り線１１１の外壁面とを接着剤などにより固定するとよい。
【００９１】
ジョイント部材１１３の形状は上記実施形態に限定されるものではなく、すでに布設済みの中空撚り線１１１にギャップ部１１２を形成し、そのギャップ部１１２を保持できるものであればよい。また、ジョイント部材１１３と中空撚り線１１１とを固定する接着剤の代わりに、ジョイント部材１１３に中空撚り線１１１の動きを規制する保持部を設けてもよい。
【００９２】
図１２（ｃ）のジョイント部材１１３は透明に描いてある。図示されるように、ブランチパイプ１１５に挿入した中空撚り線１１１の一端の端面に現れている導線３と、本線パイプ１１４に嵌められた中空撚り線１１１のギャップ部１１２に現れている導線３とを一対一で配線接続する。配線には、短絡を避けるため、被覆線１１７を用いる。この配線作業の後は、開口部１１６，１１８を封じるとよい。
【００９３】
この実施形態によれば、いったん布設がなされた中空撚り線１１１に対して、さらに中空撚り線１１１を追加して布設することが容易となる。
【００９４】
この実施形態では、本線１１１ａとなる中空撚り線１１１にブランチ１１１ｂを接続するものとしたが、ブランチとして中空撚り線を接続する以外に、電気部品を適宜接続しても良い。
【００９５】
例えば、接触センサを構成する中空撚り線において、検出器から所定の距離にスイッチ機構を有する電気部品を接続することで、上記電気部品が接続された箇所より先の中空撚り線を接触検出に使用するか又は不使用とするかを切り換え可能な回路を構成することができる。
【００９６】
また、中空撚り線に他の検出装置を切り換え可能に接続することで、上記他の検出装置からの検出信号を検出器７３（図７）側に適宜出力することができる。これにより、中空撚り線を用いた接触センサに他の検出機能を付与した複合センサを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の一実施形態を示す中空撚り線製造装置の要部外観図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すテープ線製造装置の要部外観図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、外皮の被覆方法の一実施形態を示す斜視図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、外皮の被覆方法の一実施形態を示す斜視図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、従来の中空撚り線の製造工程図である。
【図６】従来の中空撚り線の断面図である。
【図７】本発明の接触センサの構成図である。
【図８】本発明の接触センサにおける中空撚り線の回路図である。
【図９】本発明で製造した中空撚り線の断面図である。
【図１０】本発明の中空撚り線の押圧時における断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態を示す中空撚り線の布設図である。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明のブランチの形成方法を示す工程図である。
【符号の説明】
【００９８】
１ 巻き癖ジグ
２ 整形ジグ
３ 中空撚り線
４ テープ線
５ 取り込みガイドローラ
６ 引き出しガイドローラ
７ シート材
８ 窓
９ 導線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空撚り線の製造方法、中空撚り線及び中空撚り線を用いた接触センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
人、動物、岩石、土砂、乗り物、荷物などの被検出物体が壁や乗り物などの対象物に接触したことを検出する接触センサとして、複数本の導線を外皮の中心の中空部に内蔵した中空撚り線を対象物に取り付けるものが知られている。
【０００３】
この中空撚り線は、中心が中空である外皮の内壁面に、複数本の導線が所定の間隔でもって配置され、内蔵された導線同士が中空部を隔てて電気的に絶縁されている。そして、外から外力が加わって外皮が変形すると、導線同士が接触し導通する。このように中空撚り線が押圧されて各導線間が絶縁状態から導通状態へ変化したことを電気回路で検出することにより、被検出物体が対象物に接触したことを検出することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２８１９０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、中空撚り線は、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示されるように、中空部の母型となる心材（スペーサ）１０１と、互いに独立した複数本の導線１０２とから撚り線を形成し、その撚り線に弾性絶縁体からなる外皮１０３を被覆した後、スペーサ１０１を長手方向に引き抜いて中空部１０４を形成する。スペーサ１０１は、複数本の導線１０２を撚るときの心となる中心の円柱状部分１０５と、各導線１０２間に介在する介在線部１０６とからなる。
【０００６】
図６に示されるように、中空部１０４は、スペーサ１０１の円柱状部分１０５と介在線部１０６とを除去してなるため、中空部１０４の断面は、複雑な凹凸に湾曲した輪郭を持つ。
【０００７】
従来の中空撚り線は、導線１０２及び外皮１０３とスペーサ１０１との接触摩擦が大きいため、スペーサ１０１を引き抜くのは容易でない。そこで、従来の製造方法では、外皮１０３の内部に片端から圧縮空気を送り込むことで、外皮とスペーサとの接触摩擦を抑える工程を必要としている。
【０００８】
中空撚り線の利用用途が敷地を囲む塀とか道路沿いの防護壁のような対象物に取り付ける接触センサであると、中空撚り線が長尺であることが要求される。ところが、前述したスペーサ入りの撚り線では長尺になるほど摩擦抵抗が増大し、スペーサの引き抜きが困難となる。このため、長尺の中空撚り線は未だ提供されていない。
【０００９】
細径の中空撚り線の製造には、スペーサも細径のものを用いる必要があるが、引き抜きに必要な力に対してスペーサを細くしすぎると、スペーサが応力に耐えられずに破断してしまう。また、外皮にも大きな引っ張り応力がかかるため、外皮の厚さを薄くすることが難しく、細径化は困難であった。
【００１０】
また、従来の中空撚り線は、いったんスペーサ入りの撚り線として製造され、それからスペーサを引き抜いて完成する。このため、引き抜いたスペーサは廃棄物となる。この廃棄物としてのスペーサは、中空撚り線を製造した長さ分発生するため、コスト増の原因となっていた。また、発生した廃棄物の廃棄処理又はリサイクル処理には更にコストがかかる。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、長尺化、細径化が容易で、低コストな中空撚り線の製造方法、中空撚り線及び中空撚り線を用いた接触センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明の製造方法は、熱可塑性材料からなるシート材の一方の面に上記シート材の長手方向に伸びた複数本の導線を上記シート材の幅方向に間隔を隔てて配置することによりテープ線を形成し、上記テープ線の一方の面を円柱状の巻き癖ジグに向けて上記テープ線を螺旋状に巻き付け、加熱され可塑状態の上記テープ線を上記巻き癖ジグに巻き付けた状態で冷却することにより上記テープ線に巻き癖を形成し、上記テープ線を上記巻き癖ジグから離脱させると共に上記テープ線を筒状に整形するものである。
【００１３】
上記巻き癖ジグは、軸方向に高温から低温となる温度勾配を有し、その高温部に上記テープ線が斜め方向から巻き付けられ、そのテープ線が螺旋状の巻き付けによって軸方向に搬送され低温部を経て、上記巻き癖ジグから離脱されてもよい。
【００１４】
上記離脱したテープ線を筒状に整形するために整形ジグを用い、該整形ジグは中空円筒に形成され、上記整形ジグ内に取り込まれたテープ線が上記整形ジグの内面に沿って整形されつつ軸方向に搬送され、上記筒状に整形されたテープ線が上記整形ジグの一端から取り出されてもよい。
【００１５】
また、本発明に係る中空撚り線は、シート材の一方の面に上記シート材の長手方向に伸びた複数本の導線が上記シート材の幅方向に間隔を隔てて配置され、そのテープ線が上記導線を内側にして螺旋状に巻かれ筒状に形成されたものである。
【００１６】
上記筒状に整形されたテープ線の互いに隣接するテープ線間に隙間が形成され、該隙間を介して上記筒状に整形されたテープ線の内部の導線と外部の電気部品とが接続されてもよい。
【００１７】
上記電気部品に代えて、他の中空撚り線が接続されてもよい。
【００１８】
また、本発明の接触センサは、上記いずれかの中空撚り線と、上記中空撚り線に接続される検出器とから形成されることを特徴とする中空撚り線を用いたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００２０】
（１）長尺化が容易である。
【００２１】
（２）細径化が容易である。
【００２２】
（３）低コストである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２４】
図１に示されるように、本発明の中空撚り線の製造方法を実施する製造装置は、円柱状の巻き癖ジグ１と、中空円筒状の整形ジグ２とを有する。
【００２５】
また、本発明の中空撚り線３は、テープ線４を円筒状に整形して形成される。テープ線４は、後述するシート材７の一方の面にシート材７の長手方向に伸びた複数本の導線がシート材７の幅方向に間隔を隔てて配置されたものである。
【００２６】
巻き癖ジグ１は、製造される中空撚り線３の内径とほぼ等しい外径を有する。テープ線４は、巻き癖ジグ１の軸に対し所定の角度で螺旋状に巻き付けられると共に、巻き癖ジグ１の表面を滑るようにして巻き癖ジグ１の軸方向に継続的に搬送される。
【００２７】
ここで、テープ線４を巻き癖ジグ１に対して所定の角度から供給するために、巻き癖ジグ１の一端（テープ線４が供給される一端）にはテープ線４を案内する取り込みガイドローラ５が設けられる。巻き癖ジグ１の表面にテープ線４を所定の角度で案内するための螺旋状の山を設けてもよい。
【００２８】
一方、テープ線４を搬送させると共に、巻き癖ジグ１から離脱させるために、巻き癖ジグ１の他端（テープ線４が離脱される一端）には、引き出しガイドローラ６が設けられる。引き出しガイドローラ６は、対向する２つのローラでテープ線４を挟み込みつつこれらのローラを回転させて、巻き癖ジグ１に巻き付けられたテープ線４を引き出し、後述する整形ジグ２へ搬送するものである。
【００２９】
巻き癖ジグ１は、軸方向に高温から低温となる温度勾配を有する。巻き癖ジグ１の温度勾配は、テープ線４が供給される一端の温度が高く、他端に向かって低温となるように与えられる。ここで高温とは、テープ線４を構成する熱可塑性を有するシート材７が剛性、弾性を失って可塑状態になる温度であり、低温とはシート材７が所定の剛性あるいは弾性を得て非可塑状態になる温度（例えば、常温）である。巻き癖ジグ１に軸方向の温度勾配を付与する手段については限定しないが、例えば、高温側の端部あるいは内部に熱源があり、低温側が雰囲気によって冷却されることで熱伝導による温度勾配が得られる。
【００３０】
取り込みガイドローラ５は、図示しないテープ線４の供給源から巻き癖ジグ１の高温部にテープ線４を送り込む位置に配置される。引き出しガイドローラ６は、巻き癖ジグ１の低温部を経たテープ線４を引き外す（離脱させる）位置に配置される。
【００３１】
整形ジグ２は、中空円筒の側面にテープ線４を取り込むための長円形の窓８を形成したものである。整形ジグ２は、巻き癖ジグ２から離脱され引き出しガイドローラ６を経て搬送されたテープ線４が窓８から整形ジグ２内に取り込まれるように、引き出しガイドローラ６に窓８を臨ませて設置される。整形ジグ２の一端は、筒状に整形されたテープ線４（中空撚り線３）が連続的に取り出される出口となっている。
【００３２】
テープ線４の製造装置は、図２に示されるように、対向する２つの加熱圧着ドラム２１，２２により構成される。この製造装置は、図示奥の方から供給される熱可塑性を有するシート材７と、このシート材７とは異なる角度で図示奥の上方から供給される複数本の平行な導線９とを加熱圧着により連続的に一体化してテープ線４として図示手前の方へ搬送するものである。
【００３３】
導線９が供給される側に設けられた圧着ドラム２１は、図示しない熱源が設けられており、シート材７の一方の面を加熱することができる。これにより、シート材７の一方の面は、導線９の埋め込みが可能な程度に可塑状態にされる。
【００３４】
加熱圧着ドラム２１，２２には図示しない押圧機構が設けられており、シート材７を導線９と共に押圧することができる。
【００３５】
一方の加熱圧着ドラム２１に、導線９を所定の配列ピッチに案内するための導線案内溝２３を形成してもよい。
【００３６】
この製造装置は、シート材７の一方の面を加熱により導線９の埋め込みが可能な程度に可塑状態とする加熱工程と、その可塑状態のシート材７の一方の面に導線９を載せる導線配置工程と、そのシート材７と導線９をシート材７の両方の面から押圧することにより、そのシート材７に導線９の一部を埋め込む埋設工程とを有するものである。
【００３７】
導線９が埋め込まれたシート材７（テープ線４）は、加熱圧着ドラム２１，２２の回転により搬送される。また、加熱圧着ドラム２１，２２の下流（テープ線４が搬送される側）に図示しない搬送ローラを設けてもよい。
【００３８】
この実施形態では、導線９が埋め込まれたシート材７の冷却は、加熱圧着ドラム２１，２２より下流の雰囲気によって行われるが、冷却装置を用いて行ってもよい。
【００３９】
また、本実施形態では、加熱圧着ドラム２１に熱源を設けることで、シート材７の一方の面を可塑状態にして導線９を埋め込み、テープ線４を形成する方法を用いたが、テープ線４の形成方法はこれに限定されるものではない。例えば、シート材７に供給される前に導線９を加熱し、加熱された導線９をシート材７に押圧することで、導線９をシート材７に埋め込んでもよい。また、接着剤を用いてシート材７に導線９を設けてもよい。
【００４０】
図２のテープ線製造装置は、図１の中空撚り線製造装置の前段に設け、テープ線製造装置が製造したテープ線４を直接、中空撚り線製造装置を供給するようにしてもよい。また、図２のテープ線製造装置で製造したテープ線４をいったん保管しておいて、そのテープ線４を図１の中空撚り線製造装置に供給するようにしてもよい。
【００４１】
本発明の詳しい動作をテープ線製造から順に説明する。
【００４２】
図２に示されるように、熱可塑性を有するシート材７は、長尺で所定の幅に形成され、その長手方向に搬送されて加熱圧着ドラム２１，２２の隙間に供給される。同時に、複数本の導線９がシート材７の上方から斜め下に搬送されて加熱圧着ドラム２１，２２の隙間に供給される。
【００４３】
シート材７の幅や厚さは、製造したい中空撚り線３の仕様に応じて決定する。導線９の太さ、本数、配列ピッチも中空撚り線３の仕様に応じて決定する。仕様の一例として、中空撚り線３の外径５．４ｍｍ、シート材７の幅１２ｍｍ、シート材７の厚さ０．３５ｍｍ、導線９の径０．２５ｍｍである。
【００４４】
シート材７の材料としては、熱可塑性を有するフッ素樹脂が挙げられる。シート材７（テープ線４）は、中空撚り線３を接触センサとして使用するときに、被検出体の接触に起因する外力で導線９同士が接触するまで変形する程度に軟らかく、風や対象物への取付がもたらす外力では変形せず導線９同士が間隔を保てる程度に硬いことが望ましい。シート材７は、上記要求を満たせる熱可塑性樹脂であればよく、熱可塑性を有するフッ素樹脂に限定する必要はない。
【００４５】
加熱圧着ドラム２１によって加熱されたシート材７の一方の面は軟化して可塑状態となり、シート材７の一方の面に供給される導線９が加熱圧着ドラム２１，２２の圧力によってシート材７に埋め込まれる。このときの加熱圧着ドラム２１，２２の温度と圧力は、導線９をシート材７から露出させたい度合い（埋め込む深さ）やシート材７の可塑状態での軟らかさ、非可塑状態での応力変形の度合いなどによって決定する。そして、露出させたい度合いは、製造したい中空撚り線３の仕様（どの程度の変形で導線同士が導通するか、どの程度の応力でどの程度変形するかなど）に応じて決定する。
【００４６】
この実施形態では、加熱工程、導線配置工程、埋設工程を加熱圧着ドラムで一括して行うようにしたが、これらの工程は異なる箇所でそれぞれ専用のジグ、工具によって行ってもよい。
【００４７】
加熱圧着ドラム２１，２２を通過した導線９が埋め込まれたシート材７は、下流に向けて搬送され、搬送中に雰囲気内で冷却されて非可塑状態となる。すなわち、テープ線４が製造される。
【００４８】
次に、このテープ線４が図１の中空撚り線製造装置に供給されると、取り込みガイドローラ５は、テープ線４を巻き癖ジグ１の高温部（一端）に所定の角度で斜め方向から送り込む。
【００４９】
巻き癖ジグ１の低温部（他端）には、引き出しガイドローラ６が備えられ、テープ線４を巻き癖ジグ１から離脱させるように引き外す。これにより、テープ線４の一端に斜め方向から送り込まれたテープ線４は、巻き癖ジグ１に螺旋状に巻き付けられつつ巻き癖ジグ１の一端から他端へ軸方向に搬送され、引き出しガイドローラ６を経て、整形ジグ２へ搬送される。このとき、テープ線４は導線９が配置された面を巻き癖ジグ１の外周に面するように送り込むものとする。また、取り込みガイドローラ５から巻き癖ジグ１に送り込まれるときの角度は、テープ線４の幅や製造される中空撚り線の径により適宜決定される。
【００５０】
巻き癖ジグ１の高温部においてテープ線４は加熱されてシート材７が可塑状態となる。このときのシート材７の軟らかさは、シート材７が応力を蓄えることなく螺旋状に巻き付けられた形状になる程度の軟らかさでよい。よって、巻き癖ジグ１の高温部の温度は、シート材７をその程度の軟らかさにできる温度にしておく。
【００５１】
軸方向に搬送されたテープ線４は、巻き癖ジグ１の低温部に至り、冷却される。低温部の温度は、螺旋状に巻き付けられたシート材７がそのままの形状で非可塑状態となる温度にしておく。これにより、螺旋状に巻き付けられたテープ線４が低温部を通過すると、そのシート材７がそのままの形状で非可塑状態となり、所定の剛性、弾性を示すようになる。
【００５２】
低温部を通過してシート材７が非可塑状態となったテープ線４は、引き出しガイドローラ６によって巻き癖ジグ１から外される。テープ線４は、巻き癖ジグ１を離脱して引き出しガイドローラ６を経て整形ジグ２に搬送される。このとき、テープ線４は、引き出しガイドローラ６の引っ張り力によって螺旋状ではない形状に変形されるが、螺旋状に戻ろうとする応力が生じる。つまり、螺旋状のまま冷却されたことで巻き癖がついている。
【００５３】
テープ線４は、整形ジグ２の窓８から整形ジグ２内に取り込まれる。整形ジグ２内の空間ではテープ線４を変形させる力がないので、テープ線４は、自然状態である螺旋状に戻ろうとする。整形ジグ２内の空間が円柱状であるため、テープ線４は螺旋状に復元し、整形ジグ２の内面に沿って筒状となる。
【００５４】
筒状となったテープ線４は、整形ジグ２の内部を軸方向に案内されて整形ジグ２の端部から中空撚り線３として搬出される。
【００５５】
巻き癖ジグ１の外径は、製造したい中空撚り線３の細さ（太さ）により適宜決定される。また、整形ジグ２の内径は、テープ線４を内部で筒状に整形すると共に、筒状のテープ線４が軸方向に搬送されるように、中空撚り線３の外径とほぼ等しく形成される。
【００５６】
巻き癖ジグ１は、テープ線４の巻き付けによって変形しないように、十分硬いことが望ましい。さらに、巻き癖ジグ１の表面は、テープ線４が滑りながら軸方向に搬送されるように、シート材７や導線９との摩擦が小さいものが好ましい。また、整形ジグ２の材質は、内部を搬送される中空撚り線３（シート材７）との摩擦係数が小さいものが好ましい。本実施形態では、巻き癖ジグ１、整形ジグ２ともステンレス鋼ＳＵＳ３０４を用いた。
【００５７】
また、本実施形態では、温度勾配を有する巻き癖ジグ１を用いてテープ線４に巻き癖を付けたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、巻き癖ジグ１に巻き付ける前にテープ線４を加熱して可塑状態にし、可塑状態のテープ線４を温度勾配を有しない、かつ低温に保たれた巻き癖ジグに巻き付けて冷却することで、テープ線４に巻き癖を付けてもよい。
【００５８】
以上説明したように、本発明の中空撚り線の製造方法によれば、従来のような中空部の母型となる心材を用いない。従来の外皮に相当する本発明の筒状にしたテープ線４は、心材を引き抜く工程がないため、伸びたり裂けたりすることを考慮する必要がなく、従来の外皮より薄くすることができる。よって、中空撚り線の細線化、軽量化が図られる。
【００５９】
本実施形態で製造される中空撚り線３は、隣り合うテープ線４とテープ線４、つまり一周回前と後のテープ線４同士が接着などにより固定されることなく、テープ線４が筒状に形成されたものである。これにより、隣り合うテープ線４同士が相互に自由となり、中空撚り線３の可撓性が高いため、中空撚り線３の対象物への布設が容易になる。
【００６０】
次に、中空撚り線に外皮を設ける実施形態を説明する。
【００６１】
前実施形態において筒状に形成されたテープ線４の外周を外皮で覆うために、例えば、整形ジグ２内で外皮を形成する。外皮は、低温（常温）において非可塑状態（硬化）となり、高温において可塑状態（例えば、液状）となる熱可塑材、又は低温（常温）の初期状態において液状であり、高温において非可逆的に硬化する熱硬化材、又は紫外線照射前には液状であり、紫外線照射により非可逆的に硬化する紫外線硬化材を材料として用いる。なお、ここで言う高温とは、シート材７が可塑状態となる温度よりは低い温度である。具体的な外皮の材料は、熱可塑剤としてフッ素樹脂、熱硬化材としてエポキシ樹脂、紫外線硬化材としてウレタンアクリレートなどが挙げられる。
【００６２】
液状の外皮材料を筒状のテープ線４の外周に塗布すると、隣り合うテープ線４とテープ線４が接している合わせ目には、毛細管現象により外皮材料が行き渡る。この状態で外皮材料を硬化させれば外皮が形成される。外皮材料が熱可塑材の場合は高温で塗布を行い、低温で硬化させる。また、外皮材料が熱硬化材の場合は低温で塗布を行い、高温で硬化させる。
【００６３】
例えば、図４（ａ）に示した筒状のテープ線４に、図４（ｂ）に示すように外周に液状の外皮材４１を噴霧によって塗布する。図４（ｃ）に示すように、この外皮材４１を硬化させることにより、図４（ｄ）に示すように、外皮４２を形成する。
【００６４】
このようにして、テープ線４の外周を外皮で覆うことにより、外部雰囲気の水分、油分、塵埃などがテープ線間の隙間を介して中空撚り線３の中に入ることが防止される。
【００６５】
上記実施例では、隣り合うテープ線４同士を接着するものとしたが、隣り合うテープ線４の縁同士を融着することによりテープ線間の隙間を塞ぐ構造でもよい。
【００６６】
次に、外皮を形成する他の実施形態を説明する。
【００６７】
図３（ａ）に示した筒状のテープ線４に、図３（ｂ）に示すように目張りテープ３１を巻き回す。これにより、筒状のテープ線４が目張りされ、外皮材が中空撚り線の中に進入することが防止される。目張りテープ３１は、周回前の目張りテープ３１の一部に周回後の目張りテープ３１の一部に重なるように巻くのが好ましい。また、テープ線４の巻き回し方向と、目張りテープ３１の巻き回し方向とが逆になるようにしてもよい。目張りテープ３１は、テープ線４との密着性を考慮して選択されるとよい。本実施形態では、ポリエステルテープを用いた。
【００６８】
図３（ｃ）に示すように、この目張りされたテープ線３２を液状の外皮材３３に浸漬する。図３（ｄ）に示すように、テープ線３２を液状の外皮材から取り出すと、目張りテープ３１の外周に外皮材３３が付着した状態となる。図３（ｅ）に示すように、この外皮材３３を硬化させて外皮３４を形成する。目張りされたテープ線３２を外皮材３３に浸漬させる際は、テープ線３２の先端又は後端から外皮材３３が入り込まないように、図示しないキャップなどによりテープ線３２の先端及び後端を覆うとよい。
【００６９】
なお、図３は、説明のためテープ線３２を液状の外皮材３３に浸漬するときのテープ線搬送方向と、テープ線３２を液状の外皮材３３から取り出すときのテープ線搬送方向とが逆方向としたが、テープ線搬送方向を常に一定にし、テープ線３２が液状の外皮材３３を通過して浸入した側とは反対側から取り出されるようにしてもよい。
【００７０】
図３の方法、図４の方法のように液状の外皮材を塗布してから硬化させる方法において熱を利用する場合は、外皮材の硬化温度をシート材が可塑化する温度より低くする点は既に述べた通りである。
【００７１】
これらの方法で形成した外皮（以下、内層外皮と言い換える）の外周にさらに外層外皮を被覆させてもよい。このとき、例えば、熱可塑材で形成した内層外皮に対して紫外線硬化材で形成した外層外皮を設けるなど、内層外皮とは種類の異なる材料で外層外皮を形成してもよい。中空撚り線が使用される環境による要求仕様により適宜材料を選択するとよい。
【００７２】
筒状のテープ線４に対する外皮の形成は、図１の整形ジグの内部において行ってもよいし、図１の整形ジグの外部において整形ジグから搬出された筒状のテープ線に対して行ってもよい。
【００７３】
このようにして製造した中空撚り線は、例えば、図７のように使用する。
【００７４】
図７に示されるように、中空撚り線７１を金網等からなるフェンス７２に取り付ける。中空撚り線７１はフェンス７２の長手方向に引き回すことで、フェンス７２を接触センサの対象物とすることができる。この中空撚り線７１を検出器７３に検出部として接続し、本発明の接触センサ７４を構成する。検出器７３は、図示しないその内部に、中空撚り線７１中の導線同士の絶縁から導通への変化を検出する電気回路、その電気信号に基づいて被検出物体が対象物に接触したことを認識する情報処理回路、その結果を人に知らせる報知器等を備える。
【００７５】
また、中空撚り線は、例えば、図８のように回路を組むことができる。
【００７６】
図８に示されるように、中空撚り線８１の一端では、中空撚り線８１中の４本の導線８２のうち２本の間に抵抗器８３を挿入して接続し、残り２本の導線８２はそれぞれ開放して出力端８４とする。中空撚り線８１の反対端には、抵抗器８３で繋がる２本の導線が残り２本の導線に繋がるよう、折り返し回路８５を形成する。これにより、抵抗器８３を直列に入れ、長手方向に往復してコ字状に折り返された導線ループ８６が形成される。導線ループ８６の出力端８４を図７の検出器７３に接続する。
【００７７】
この中空撚り線８１に外力がないときは、図９に示されるように、中空撚り線８１が変形しないので、導線８２同士が互いに離間している。このとき、出力端８４に接続された検出器７３では抵抗器８３の抵抗値が検出される。
【００７８】
中空撚り線８１に外力が加わると、図１０に示されるように、中空撚り線８１が扁平に変形し、導線８２同士が接触して導通する。図８の回路における両出力端８４に接続された導線８２同士が導通すると、出力端８４に現れる抵抗値が小さくなる。
【００７９】
よって、図７の検出器７３において、これを検出して被検出物体が対象物に接触したことを認識することができる。
【００８０】
次に、本発明の他の実施形態を図１１を用いて説明する。
【００８１】
本実施形態の中空撚り線１１１は、隣り合うテープ線４とテープ線４、つまり一周回前と後のテープ線４同士が接着などにより固定されることなく、テープ線４が筒状に形成されたものであると共に、外皮が形成されないものである。その他の点では前述の実施形態と同じである。つまり、中空撚り線１１１は、隣り合うテープ線４同士が接してはいても固定はされず、あるいはテープ線４同士間に隙間があってもよい。これにより、隣り合うテープ線４同士が相互に自由となり、中空撚り線１１１の可撓性が向上し、対象物への布設が容易になる。
【００８２】
また、図１１に示されるように、一条の中空撚り線１１１を検出器７３（図７）に直接、接続された本線１１１ａとする。この本線１１１ａに対し、他の中空撚り線１１１をブランチ１１１ｂ、１１１ｃとして接続する。さらに、ブランチ１１１ｃにはブランチ１１１ｄを接続する。このようにして、任意の個数のブランチを設け、任意のツリー構造で布設することができる。
【００８３】
これにより、従来の中空撚り線を用いた接触センサでは配線が困難であった複雑な構造を有する対象物においても配線が容易となる。
【００８４】
このとき、各中空撚り線１１１内の複数の導線３は、各々一対一で接続される。導線３の接続は、テープ線４同士間の隙間を通して行うことができる。テープ線４の隣接箇所は螺旋状に連続的に存在するので、中空撚り線１１１の長手方向任意の箇所において接続を行うことができる。
【００８５】
具体的なブランチの形成方法は、図１２（ａ）に示されるように、本線１１１ａとなっている中空撚り線１１１のテープ線４同士間の隙間を所定の幅ｄに拡げてギャップ部１１２を形成する。ギャップ部１１２では一定のピッチで螺旋となっていたテープ線４のピッチがそこだけ伸びる。
【００８６】
一方、図１２（ｂ）に示されるように、ジョイント部材１１３をあらかじめ形成しておく。ジョイント部材１１３は、ギャップ部１１２の幅ｄより長く形成された本線パイプ１１４と、この本線パイプ１１４の中間に直交するブランチパイプ１１５とからなるＴ字形の継ぎ手である。
【００８７】
ジョイント部材１１３は、すでに布設された中空撚り線１１１に追加して設けられるように、本線パイプ１１４を断面（図示せず）がＣ字形のパイプ状に形成し、その開口部１１６から中空撚り線１１１を本線パイプ１１４内に嵌め込むことができるようにする。このとき、ギャップ部１１２の両端に位置する筒状の中空撚り線１１１をＣ字形の本線パイプ１１４により保持することで、ギャップ部１１２の形成を維持することができる。さらに、本線パイプ１１４に本線１１１ａのギャップ部１１２を嵌め込んだとき、ギャップ部１１２の内面となっているテープ線４の導線３を設けた面が本線パイプ９４の開口部１１６から見えるようになる。
【００８８】
また、ブランチパイプ１１５は、ブランチ１１１ｂとなる中空撚り線１１１の一端が挿入できるようになっており、本線パイプ１１４に近い側に開口部１１８が形成されている。ブランチパイプ１１５に中空撚り線１１１の一端を挿入したとき、その端面が開口部１１８から見えるようになる。
【００８９】
なお、ジョイント部材１１３を構成する各パイプの内径は、中空撚り線１１１の外径とほぼ等しく形成する。
【００９０】
これにより、すでに布設済みの中空撚り線１１１であっても、ジョイント部材１１３に中空撚り線１１１を嵌め込み、中空撚り線１１１にギャップ部１１２を形成しつつ中空撚り線１１１を保持することができる。このとき、ジョイント部材１１３の内壁面と筒状の中空撚り線１１１の外壁面とを接着剤などにより固定するとよい。
【００９１】
ジョイント部材１１３の形状は上記実施形態に限定されるものではなく、すでに布設済みの中空撚り線１１１にギャップ部１１２を形成し、そのギャップ部１１２を保持できるものであればよい。また、ジョイント部材１１３と中空撚り線１１１とを固定する接着剤の代わりに、ジョイント部材１１３に中空撚り線１１１の動きを規制する保持部を設けてもよい。
【００９２】
図１２（ｃ）のジョイント部材１１３は透明に描いてある。図示されるように、ブランチパイプ１１５に挿入した中空撚り線１１１の一端の端面に現れている導線３と、本線パイプ１１４に嵌められた中空撚り線１１１のギャップ部１１２に現れている導線３とを一対一で配線接続する。配線には、短絡を避けるため、被覆線１１７を用いる。この配線作業の後は、開口部１１６，１１８を封じるとよい。
【００９３】
この実施形態によれば、いったん布設がなされた中空撚り線１１１に対して、さらに中空撚り線１１１を追加して布設することが容易となる。
【００９４】
この実施形態では、本線１１１ａとなる中空撚り線１１１にブランチ１１１ｂを接続するものとしたが、ブランチとして中空撚り線を接続する以外に、電気部品を適宜接続しても良い。
【００９５】
例えば、接触センサを構成する中空撚り線において、検出器から所定の距離にスイッチ機構を有する電気部品を接続することで、上記電気部品が接続された箇所より先の中空撚り線を接触検出に使用するか又は不使用とするかを切り換え可能な回路を構成することができる。
【００９６】
また、中空撚り線に他の検出装置を切り換え可能に接続することで、上記他の検出装置からの検出信号を検出器７３（図７）側に適宜出力することができる。これにより、中空撚り線を用いた接触センサに他の検出機能を付与した複合センサを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の一実施形態を示す中空撚り線製造装置の要部外観図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すテープ線製造装置の要部外観図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、外皮の被覆方法の一実施形態を示す斜視図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、外皮の被覆方法の一実施形態を示す斜視図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、従来の中空撚り線の製造工程図である。
【図６】従来の中空撚り線の断面図である。
【図７】本発明の接触センサの構成図である。
【図８】本発明の接触センサにおける中空撚り線の回路図である。
【図９】本発明で製造した中空撚り線の断面図である。
【図１０】本発明の中空撚り線の押圧時における断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態を示す中空撚り線の布設図である。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明のブランチの形成方法を示す工程図である。
【符号の説明】
【００９８】
１ 巻き癖ジグ
２ 整形ジグ
３ 中空撚り線
４ テープ線
５ 取り込みガイドローラ
６ 引き出しガイドローラ
７ シート材
８ 窓
９ 導線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性材料からなるシート材の一方の面に上記シート材の長手方向に伸びた複数本の導線を上記シート材の幅方向に間隔を隔てて配置することによりテープ線を形成し、
上記テープ線の一方の面を円柱状の巻き癖ジグに向けて上記テープ線を螺旋状に巻き付け、加熱され可塑状態の上記テープ線を上記巻き癖ジグに巻き付けた状態で冷却することにより上記テープ線に巻き癖を形成し、上記テープ線を上記巻き癖ジグから離脱させると共に上記テープ線を筒状に整形することを特徴とする中空撚り線の製造方法。
【請求項２】
上記巻き癖ジグは、軸方向に高温から低温となる温度勾配を有し、その高温部に上記テープ線が斜め方向から巻き付けられ、そのテープ線が螺旋状の巻き付けによって軸方向に搬送され低温部を経て、上記巻き癖ジグから離脱されることを特徴とする請求項１記載の中空撚り線の製造方法。
【請求項３】
上記離脱したテープ線を筒状に整形するために整形ジグを用い、該整形ジグは中空円筒に形成され、上記整形ジグ内に取り込まれたテープ線が上記整形ジグの内面に沿って整形されつつ軸方向に搬送され、上記筒状に整形されたテープ線が上記整形ジグの一端から取り出されることを特徴とする請求項１記載の中空撚り線の製造方法。
【請求項４】
シート材の一方の面に上記シート材の長手方向に伸びた複数本の導線が上記シート材の幅方向に間隔を隔てて配置され、そのテープ線が上記導線を内側にして螺旋状に巻かれ筒状に形成されたことを特徴とする中空撚り線。
【請求項５】
上記筒状に整形されたテープ線の互いに隣接するテープ線間に隙間が形成され、該隙間を介して上記筒状に整形されたテープ線の内部の導線と外部の電気部品とが接続されることを特徴とする請求項４記載の中空撚り線。
【請求項６】
上記電気部品に代えて、他の中空撚り線が接続されることを特徴とする請求項４記載の中空撚り線。
【請求項７】
請求項４〜６いずれか記載の中空撚り線と、上記中空撚り線に接続される検出器とから形成されることを特徴とする中空撚り線を用いた接触センサ。
【請求項１】
熱可塑性材料からなるシート材の一方の面に上記シート材の長手方向に伸びた複数本の導線を上記シート材の幅方向に間隔を隔てて配置することによりテープ線を形成し、
上記テープ線の一方の面を円柱状の巻き癖ジグに向けて上記テープ線を螺旋状に巻き付け、加熱され可塑状態の上記テープ線を上記巻き癖ジグに巻き付けた状態で冷却することにより上記テープ線に巻き癖を形成し、上記テープ線を上記巻き癖ジグから離脱させると共に上記テープ線を筒状に整形することを特徴とする中空撚り線の製造方法。
【請求項２】
上記巻き癖ジグは、軸方向に高温から低温となる温度勾配を有し、その高温部に上記テープ線が斜め方向から巻き付けられ、そのテープ線が螺旋状の巻き付けによって軸方向に搬送され低温部を経て、上記巻き癖ジグから離脱されることを特徴とする請求項１記載の中空撚り線の製造方法。
【請求項３】
上記離脱したテープ線を筒状に整形するために整形ジグを用い、該整形ジグは中空円筒に形成され、上記整形ジグ内に取り込まれたテープ線が上記整形ジグの内面に沿って整形されつつ軸方向に搬送され、上記筒状に整形されたテープ線が上記整形ジグの一端から取り出されることを特徴とする請求項１記載の中空撚り線の製造方法。
【請求項４】
シート材の一方の面に上記シート材の長手方向に伸びた複数本の導線が上記シート材の幅方向に間隔を隔てて配置され、そのテープ線が上記導線を内側にして螺旋状に巻かれ筒状に形成されたことを特徴とする中空撚り線。
【請求項５】
上記筒状に整形されたテープ線の互いに隣接するテープ線間に隙間が形成され、該隙間を介して上記筒状に整形されたテープ線の内部の導線と外部の電気部品とが接続されることを特徴とする請求項４記載の中空撚り線。
【請求項６】
上記電気部品に代えて、他の中空撚り線が接続されることを特徴とする請求項４記載の中空撚り線。
【請求項７】
請求項４〜６いずれか記載の中空撚り線と、上記中空撚り線に接続される検出器とから形成されることを特徴とする中空撚り線を用いた接触センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−１１７１７１（Ｐ２００９−１１７１７１Ａ）
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８８６３９（Ｐ２００７−２８８６３９）
【出願日】平成１９年１１月６日（２００７．１１．６）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月６日（２００７．１１．６）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
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