伸縮性光ファイバー複合ケーブル及びその製造方法
【課題】光信号及び、電力及びまたは電気信号を伝送でき、柔軟で、伸縮性があり、取り扱い性に優れた伸縮性光ファイバー複合ケーブルを提供する。
【解決手段】内層に弾性体を有し、該弾性体の周囲に螺旋状に捲回された、光ファイバー及び導体線が配置され、外層に被覆層を有する光ファイバー複合ケーブルであって、該光ファイバー複合ケーブルの伸縮性が２０％以上であり、弛緩時の伝送ロスが１０ｄＢ／ｍ以下であり、電気抵抗が５０Ω／ｍ以下であることを特徴とする伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
【解決手段】内層に弾性体を有し、該弾性体の周囲に螺旋状に捲回された、光ファイバー及び導体線が配置され、外層に被覆層を有する光ファイバー複合ケーブルであって、該光ファイバー複合ケーブルの伸縮性が２０％以上であり、弛緩時の伝送ロスが１０ｄＢ／ｍ以下であり、電気抵抗が５０Ω／ｍ以下であることを特徴とする伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家庭用光ファイバー利用機器や、ロボット分野で求められている伸縮性光ファイバー複合ケーブルに係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバーは一般に剛直で、柔軟性や伸縮性に乏しく、取り扱い性が悪いという欠点を持っている。伸縮させる技術としては、カールコードにすることが知られている（特許文献１）。さらに柔軟性を向上させるために，プラスチック光ファイバーを用いたカールコードが開示されている（特許文献２）。
コンパクトで伸縮性にすぐれたカールコードの技術も開示されている（特許文献３）。
しかしカールコードは、伸縮回復力が弱く、空中に把持すると、大きく懸垂しやすいという欠点と、カール部分が突起物にひっかかりやすく取り扱いにくいという欠点がある。
また、ロボット分野では、大容量高速の信号線として光ファイバーの利用が検討されている。しかし、通常の光ファイバーでは、伸縮性が無く、ロボットの関節部においては、光ファイバーを大きく余裕を持たせる必要があり、小型化、コンパクトにできないという問題がある。
光ファイバーカールコードは伸縮性があるが、直径が大きく、また 繰り返し伸張回復性の低下が大きく、実用に適さない。
【０００３】
他方、電線も一般に剛直で、柔軟性や、伸縮性に乏しく、取り扱い性が悪いという欠点を持っている。柔軟性を向上させるためには、細線化や撚り線化することが知られている。また、伸縮させる技術としては、カールコードにすることが知られている。
他に、伸縮性を付与させる技術としては、ゴムまたはポリウレタン弾性繊維を芯部にし、この周囲に銅線を巻きつけたものが開示されている（特許文献４、特許文献５、）。また、特許文献６、特許文献７、特許文献８にも伸縮性の電線やコードが開示されている。さらには、電気伝導性弾性複合糸として特許文献９には、弾性繊維と金属線の複合技術が開示されている。
しかし、これらは、いずれも有機弾性繊維と金属線について記述されたものであり、光ファイバーと電線との複合については一切触れられていない。
【０００４】
近年、ロボット分野では、多彩な動きをするロボットの開発が盛んであり、末端のセンサーから信号を読みとり、搭載されているコンピュータでデータ処理をし、末端の駆動部を動かすという一連の作業を瞬時に行うことが求められている
このようなことを可能にする信号およびエネルギーの伝達媒体として、光ファイバーと電線の複合ケーブルが挙げられる。
光ファイバーと電線を複合したケーブルとしては、特許文献１０に、光ファイバー心線中に金属細線を組み込んだ細くて取り扱い性の良い複合ケーブルの提案がなされている。また、曲げに強い技術としては、特許文献１１の同一シース内に光ファイバ線とメタル線をよりあわせることなく緩く収納する技術や、特許文献１２の光ファイバーの周囲にアラミド繊維を縦添えする技術がある。
しかし、これらは、いずれも柔軟性に乏しく伸縮性が無く多彩な動きをするロボットの関節部を経由する配線に対して、満足できるものではなかった。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−４００９号公報
【特許文献２】特開平４−２１８０２号公報
【特許文献３】特開平１０−３０１９号公報
【特許文献４】特開昭６１−２９０６０３号公報
【特許文献５】特公昭６４−００３９６７号公報
【特許文献６】特開２００４−１３４３１３号公報
【特許文献７】特開２００２−３１３１４５号公報
【特許文献８】特許第３５８５４６５号公報
【特許文献９】特表２００６−５２４７５８号公報
【特許文献１０】特開 ２００４−２２７９５７号公報
【特許文献１１】特開２００６−１２６９８号公報
【特許文献１２】特開２００４−３４２５７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記現状に鑑み、柔軟で伸縮性があり、取り扱い性にすぐれた、光ファイバーと電線とが複合された、伸縮性光ファイバー複合ケーブルを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、柔軟で伸縮性があり、取り扱い性に優れた伸縮性光ファイバー複合ケーブルを得るために鋭意検討した結果、伸縮性を有する弾性体の周囲に螺旋状に捲回された、光ファイバー及び導体線が配置され、その外層に被覆層を有することで、その光ファイバー複合ケーブルの伸縮性が２０％以上、弛緩時の光伝送ロスが１０ｄＢ／ｍ以下、導体線の電気抵抗が５０Ω／ｍ以下という優れた性能を有する伸縮性光ファイバーコードを見出し、本発明に到った。
【０００８】
すなわち本発明は以下のとおりである。
（１）内層に弾性体を有し、該弾性体の周囲に螺旋状に捲回された、光ファイバー及び導体線が配置され、外層に被覆層を有する光ファイバー複合ケーブルであって、該光ファイバー複合ケーブルの伸縮性が２０％以上であり、弛緩時の伝送ロスが１０ｄＢ／ｍ以下であり、電気抵抗が５０Ω／ｍ以下であることを特徴とする伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
（２）前記弾性体において、見かけ断面直径が０．５〜３０ｍｍ、３０％伸張応力が２０〜５０００ｃＮ、３０％伸張回復率が８０％以上であることを特徴とする上記（１）に記載の伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
（３）前記弾性体が、ポリウレタン弾性長繊維、ポリオレフィン系弾性長繊維、合成ゴム系弾性長繊維、または天然ゴム系弾性長繊維であることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
（４）前記弾性体が、コイル状バネであることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
（５）前記光ファイバ−が、マルチファイバー型又はホーリー型であることを特徴とする特許上記（１）〜（４）のいずれかに記載の伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
（６）前記光ファイバーが、熱可塑性材料から構成されることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
（７）前記導体線が、単線直径０．５ｍｍ以下の細線の集合線からなり、電気抵抗値
が５０Ω／ｍ以下であり、かつ主成分が８０ｗｔ％以上の銅を含む銅線または、主成分が８０ｗｔ％以上のアルミを含むアルミ線であることを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれかに記載の伸縮光ファイバー複合ケーブル。
（８）前記螺旋状に捲回された光ファイバー及び導体線の巻角度が、外層である被覆層の形成前に弾性体を弛緩させた状態で、３０〜８０°の角度範囲であることを特徴とする上記（１）〜（７）のいずれかに記載の伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
（９）弾性体の周囲に螺旋状に捲回された、光ファイバー及び導体線が、さらに伸度３０％伸張回復率が８０％以上の弾性構造体により一体化処理されてなることを特徴とする上記（１）〜（８）のいずれかに記載の伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
（１０）外層である被覆層が繊維による編組、弾性チューブ又はこれらの組み合せで形成されていることを特徴とする上記（１）〜（９）のいずれかに記載の伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の伸縮性光ファイバー複合ケーブルは、柔軟で伸縮性があり、取り扱い性にすぐれ、伸縮性が２０％以上であり、弛緩時の光伝送ロスが１０ｄＢ／ｍ以下、導体線の電気抵抗が５０Ω／ｍ以下であり、光通信機器の光及び電気供給用光ファイバー複合ケーブルとして、さらには、関節部を有するロボット分野の光通信及び電気供給用光ファイバー複合ケーブルとして最適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明について、以下具体的に説明する。
本発明の伸縮性光ファイバー複合ケーブルは、弾性体の周囲に螺旋状に捲回された、光ファイバー及び導体線が配置されている構造を有することが必要である。
弾性体に光ファイバーを螺旋状に捲回することで、光ファイバー複合ケーブルとして、柔軟性と伸縮性が付与される。
良好な伸縮性を得るためには、弾性体を伸張した状態で、光ファイバー及び導体線を捲回し、弛緩させることが必要である。この為に、弾性体自体を、３０％以上、好ましくは６０％以上延伸した状態で、弾性体の周囲に、光ファイバー及び導体線を捲回することが望ましい。
本発明の光ファイバー複合ケーブルは、伸縮性が２０％以上あることが重要である。２０％未満の場合は、誤って曲げると伝送性が損なわれやすく、取り扱い上のメリットが出にくい。
図１に、本発明の模式的構造と、光ファイバー及び導体線（以下、複合体という。）の捲回角度を示している。
【００１１】
巻角度は、弛緩された状態で、３０〜８０°の角度範囲に設定することが好ましい。３０°未満の場合は、伸縮性が阻害されやすく好ましくない。８０°を超えると、捲回される、複合体の長さが長くなり、製品弛緩時の単位長さあたりの光伝送ロスが大きくなるという問題が生じる。
複合体は、捲回された状態で、安定したループ形状を保持していることが好ましく、このため、弾性体は、見かけ弾性円筒体の形状を呈することが好ましい。
ここで言う、見かけ弾性円筒体とは、光ファイバーを捲回した時に、弾性体と接触する部分をつないで、複合体が形成する螺旋構造の内部にできる円筒を言い、図１で示した弾性円筒体を意味する（以後、弾性体の見かけ円筒体を弾性円筒体という）。光ファイバーが弾性円筒体を形成しない場合は、捲回された光ファイバーの曲げ角度が小さい部分が発生し、好ましくない。
【００１２】
弾性体の見かけ断面直径は、０．５〜３０ｍｍが好ましく、０．５ｍｍ未満では、複合体を捲回することが困難になる。３０ｍｍを超える場合は、光ファイバー複合ケーブルの見かけ断面直径が３０ｍｍ以上になり、取り扱いにくくなる。
弾性体の弾性特性としては、３０％伸張時の引っ張り応力が２０〜５０００ｃＮであることが好ましく、より好ましくは、５０〜３０００ｃＮである。応力が２０ｃＮ未満では、伸縮力が乏しく伸縮性を得ることが困難となり、５０００ｃＮを超えると、光ファイバーコードを伸縮させるために大きな力が必要となり、好ましくない。
弾性体は、ポリウレタン弾性長繊維、ポリオレフィン系弾性長繊維から構成されるものが好ましく、また、合成ゴム系弾性長繊維または、天然ゴム系弾性長繊維を芯部に含むものも好ましい。
【００１３】
弾性円筒体の断面積と伸張応力は比例関係にあるため、太めで高応力のものは設計が容易であるが、太めで、応力が小さい円筒体を得るためには、（１）弾性糸の周囲に繊維を捲回または編組し、可動性の層を形成する方法や、（２）弾性糸を芯にし、非弾性糸でカバーした糸を用いて、編み糸を形成する方法、（３）弾性糸をタコ撚りし、その周囲に非弾性糸を捲回または編組する方法などにより得ることができる。
この様な方法を用いる事で、用途に適応した、断面積と伸張応力を有する弾性円筒体を得ることができる。
【００１４】
本発明の弾性体としては、コイル状バネを用いることもできる。コイル状バネは、バネの外層に繊維よりなる編組を配置することで、本発明の弾性体とすることができる。
本発明で用いるコイル状バネは、金属または非金属のいずれでも良いが、繰り返し変形や、耐熱性の点から金属を推奨する。コイル形状のバネは適切なコイリングマシンを選定し、条件を設定することで任意に設計できる。
コイルバネの材料は、公知の伸線から任意に選ぶことができる。線材の材料は、ピアノ線、硬鋼線、ステンレス鋼線、オイルテンパー線、燐青銅線、ベリウム銅線、洋白線などがある。耐食性、耐熱性に優れ、入手しやすい点から、ステンレス鋼線が好ましい。
【００１５】
連続したコイル形状のバネは、伸線をコイリングマシーンにてコイリングを行い、焼き入れ及び冷却を行うことによって得ることができる。
有機高分子弾性体は、結晶構造もしくは、架橋構造からなるハードセグメントと、直鎖構造からなる、ソフトセグメントにより構成される。このため、高い温度による劣化や、酸化による劣化、紫外線による劣化により、過酷な条件下や、長期の使用で伸縮性が損なわれやすい傾向にある。一方、金属コイル状バネを弾性体として用いるものは、過酷な条件や長期使用での伸縮性低下が少ないという利点がある。
【００１６】
本発明の伸縮性光ファイバー複合ケーブルにおける弛緩時の光伝送ロスは、１０ｄＢ／ｍ以下が必要であり、より好ましくは５ｄＢ／ｍ以下であり、特に好ましくは２ｄＢ／ｍ以下である。
本発明に用いる光ファイバー複合ケーブルとしては、小さな曲げに対して伝送ロスが少ないものとしては、長手方向に複数の空孔を有するホーリーファイバー型や、コア径を細線化し多芯化したマルチファイバー型が好ましい。また、より小さな曲げに対してもロスが小さく、変形への追随も容易である点から、光ファイバーがプラスチックであることが好ましい。
本発明に用いる光ファイバーは、曲げによる伝送ロスが小さいものが好ましく、曲げ半径１０ｍｍの時の伝送ロスが１ｄＢ以下のものを用いることが望ましい。
【００１７】
本発明の導体線に用いる単線（細線）の直径は、０．５ｍｍ以下であることが重要で、好ましくは０．１ｍｍ以下であることが望ましい。０．５ｍｍを越えるものは伸縮による繰り返し変形で断線しやすいという欠点と、伸縮電線の動きを阻害しやすいという欠点がある。
また、細線を集合させるには様々な方法があるが、ストレートにひきそろえるだけでは、捲回しづらく、撚り線が望ましい。可撓性を発揮するために、たこ撚りとしたものを用いることもできる。
【００１８】
本発明の導体線は、８０ｗｔ％以上が銅からなる銅線または、８０ｗｔ％以上がアルミからなるアルミ線であることが望ましい。銅線は、比較的安価で電気抵抗が低く、最も好ましい。アルミ線は軽量であり、銅線に続いて好ましい。より導電性をたかめるために銀や金さらには白金を一部含有するものを用いることもできる。また、導電性をあまり低下させずに、対屈曲疲労性に改良されたものを用いることもできる。
各々の細線は絶縁性樹脂で被覆されていることが好ましい。当該伸縮電線は、外気を完
全に遮断した構造にはなっておらず、裸線を用いると、導体線表面が酸化され、劣化しやすい。従って、細線そのものが、あらかじめ絶縁性の樹脂で被覆されていることが好ましい。
【００１９】
上記絶縁性の樹脂被覆は、一般のマグネットワイヤーで用いられるポリウレタン被覆、ポリウレタン−ナイロン被覆、ポリエステル被覆、ポリエステルーナイロン被覆、ポリエステルーイミド被覆、ポリエステルイミド・ポリアミドイミド被覆等が上げられる。特殊被覆としては、フッ素被覆されたものがある。フッ素被覆はすべりがよく、屈曲性にもすぐれるため好ましい。
被覆厚みは、１ｍｍ以下であることが好ましく、これ以上の場合は、導体線の可撓性、加工性及び伸縮性に好ましくない影響を与える。
【００２０】
また、細線を集合させた導体線は、絶縁繊維で捲回、編組又はその組み合わせにより、被覆することもできる。あらかじめ絶縁繊維で被覆した導体線は、加工時に細線表層の絶縁性樹脂層が破壊されにくく、好ましい。本発明で用いる絶縁繊維としては、より過酷な条件での使用が予定されている場合は、摩擦性及び耐熱性に優れるものが望ましい。その例として、フッ素繊維、アラミド繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維などがあげられる。耐熱性、耐炎製から、ガラス繊維やセラミック繊維を用いることもできる。無機繊維は、屈曲により毛羽立ちしやすいため、弾性体による一体化処理を併用することが好ましい。
【００２１】
光ファイバー及び導体線を弾性体に捲回した後、必要に応じて、伸縮性を有する弾性材料による一体化被覆層を設けることもできる。この一体化被覆層は、光ファイバー及び導体線と弾性円筒体との、ずれ防止を主な目的としていることから、その目的を達成できる範囲であれば、必ずしも連続的な被覆層である必要はない。光ファイバーと導体線の接触を防ぐために、光ファイバー捲回後に一体化処理を行った後、導体線を捲回し、導体線の一体化処理を行なうことも、光ファイバーと導体線の捲回及び一体化の順序を逆にすることも、また光ファイバーと導体線を同時または別々に捲回し、同時に一体化処理を行なうこともできる。
【００２２】
一体化被覆層は、弾性円筒体に複合体を捲回したのち、これを、弾性材料の液状物中に浸漬または、付与し、必要に応じて脱液を行い、加熱による反応促進または乾燥を行うか、冷却による固化を行うことで得ることができる。
柔軟性に優れた、薄い膜形成を行うためには、液体の粘度が２０００ｐｏｉｓｅ以下となるように調整することが望ましい。
これ以上の場合は、薄い膜形成が難しく、また、光ファイバー及び導体線と弾性円筒体の構成材料の隙間に浸透しにくくなる。
薄い膜形成のために、２液混合反応型のポリウレタン系弾性体、溶剤中に溶解したポリウレタン系弾性体やラテックス状の天然ゴム系弾性体やラテックス状の合成ゴム系弾性体を用いることができる。
上記一体化弾性材料は、３０％伸張回復率が８０％以上であることが重要である。これ以下の場合は、伸縮性が阻害され好ましくない。
弾性体による一体化被覆層を設けることにより、光ファイバー及び導体線と弾性円筒体とが伸縮によりずれることを防ぐことができ、実用での耐久性を向上させることができる。
また、この一体化被覆層を施した場合は、後述の弾性チューブを用いた外層被覆層を省略することも可能である。
【００２３】
弾性円筒体へ光ファイバー及び導体線を捲回したのち、そのまま、または、弾性円筒体との一体化を行った後、被覆層を形成する。被覆層は、繊維による編組、弾性チューブ又
は、これらの組み合わせとすることができる。
また、弾性チューブによる被覆層は、前述の一体化被覆層で兼ねることも可能である。
本発明で用いる外層被覆層の編組に用いる繊維は、用途に応じて、公知のものから選択することができ、繊維は、想定される使用条件と、コストを考慮し、適切な素材を選定することが望ましい。
例えば、耐熱性と磨耗性を両立させるものとしては、アラミド繊維、ポリスルホン繊維、フッ素繊維が挙げられる。耐火性の観点からは、ガラス繊維、耐炎化アクリル繊維、フッ素繊維、サラン繊維が挙げられる。磨耗性や、強度の観点からは、高強力ポリエチレン繊維、ポリケトン繊維が付加される。コストと耐熱性では、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維がある。これらに、難燃性を付与した難燃ポリエステル繊維、難燃ナイロン繊維、難燃アクリル繊維（モダクリル繊維）、なども好適である。摩擦熱による局部的な劣化に対しては、非溶融繊維を用いることを推奨する。例として、アラミド、ポリスルホン、コットン、レーヨン、キュプラ、ウール、絹、アクリル繊維を挙げることができる。
【００２４】
外層被覆層は、弾性チューブを用いて形成することもできる。弾性チューブの伸度は２０％以上であることが重要であり、これ未満の場合は、伸縮性が損なわれ好ましくない。弾性チューブはさまざまな弾性体から任意に選ぶことができるが、過酷な条件での使用に適するものとして、フッ素系ゴム、シリコーン系ゴム、エチレン・プロピレン系ゴム、クロロプレン系ゴム、ブチル系ゴムが挙げられる。弾性チューブは、液体からの被覆性を高めたい場合に用いることが好ましい。被覆は繊維により編組されたものと、弾性チューブを組み合わせることもできる。伸縮性光ファイバーコードは、小さい力で伸縮させることを望むケースが多い。弾性チューブのみでの被覆の場合は、チューブの厚みが厚くなる傾向があり、伸縮に必要な力が大きくなりやすい。このような場合は、厚みの薄いチューブと、絶縁繊維による編組を組み合わせることで、被覆性と伸縮性を両立させることができる。
【実施例】
【００２５】
本発明を実施例に基づいて説明する。
本発明で用いた評価方法は以下の通りである。
（１）見かけ断面直径（ｍｍ）
弛緩状態で、ノギスにより外径を測定した。
（２）弛緩時捲回角度（図１参照）。
弾性体に光ファイバー及び導体線を捲回したものを、弛緩状態で２０ｃｍを切り取ったのち、捲回した光ファイバー及びまたは、導体線をほどいて、まっすぐに伸ばしてその長さ（Ｌｃｍ）を測定した。 切り取った距離と捲回角度と、光ファイバーの長さＬの間には次式が成り立つ。
θ＝ＣＯＳ−１（２０／Ｌ）
アークコサイン（２０／Ｌ）を計算した後、真数表よりθを求めた。
【００２６】
（３）伸縮性
テンシロンにより試料長１００ｍｍ、引っ張り速度５００ｍｍ／ｍｉｎで所定の距離（ＬＡ）ｍｍを引張り、戻り速度５００ｍｍ／ｍｉｎでリターンを行い、引張り応力がゼロになった時点の伸張距離（ＬＸ）ｍｍを求め、次式より所定の伸張時の伸張回復率（％）を求める。
伸張回復率（％）＝１００×（ＬＡ−ＬＸ）／ＬＡ
次に、伸張する距離を１０ｍｍきざみで長くして、伸張回復率が８０％以上である最大伸張距離（ＬＡmax）ｍｍを求め、次式にて伸縮性（％）を求める。
伸縮性（％）＝（ＬＡmax／１００）×１００
【００２７】
（４）３０％伸張時応力
テンシロンにより試料長１００ｍｍ、引っ張り速度５００ｍｍ／ｍｉｎで引っ張り３０％伸張時の応力を測定した。
（５）３０％伸張回復率
テンシロンにより試料長１００ｍｍ、引っ張り速度５００ｍｍ／ｍｉｎで引っ張り３０ｍｍ（３０％）伸張後、戻り速度５００ｍｍ／ｍｉｎでリターンを行い、引張り応力がゼロになった時点の伸張距離（Ｌｘ）ｍｍを求め、次式より３０％伸張回復率を求めた。
３０％伸張回復率（％）＝１００×（３０−Ｌｘ）／３０
【００２８】
（６）伝送ロス
測定方法：カットバック法
測定装置：ファイバー損失分光測定器 ＦＰ−８８９
測定波長：６５０ｎｍ
弛緩時２ｍの伸縮性光ファイバー複合ケーブル中の光ファイバー（Ｌ１）を測定装置に接続し、出力Ｐ１を計測した。 次に、光源から０．５ｍ（Ｌ２）のところで当該伸縮性光ファイバー複合ケーブルを切断し、出力Ｐ２を計測した。
伝送ロスは次式により求めた
伝送ロス（ｄＢ／ｍ）＝１０×（Ｌｏｇ（Ｐ２／Ｐ１））／（Ｌ１−Ｌ２）
【００２９】
（７）抵抗
弛緩状態において、試料長１ｍを切り取り、その両端をミリオームハイテスター３５４０（日置電機（株））により測定した。
（８）繰り返し断線
デマッチャー試験機にて試料長２０ｃｍ 伸張時２６ｃｍに設定し、中間に直径２ｃｍのバーを図４のように配置し、初期伸張１２％、引っ張り時伸張４０％で６０回／ｍｉｎで１００００回と１０００回伸縮を繰り返した後テスト前後の伝送ロスを測定して判断した。
伸張テスト前後で
１００００回で伝送ロス及び抵抗値に変化が無いもの ： ◎
１０００回で伝送ロス及び抵抗値に変化が無いもの ： ○
１０００回で伝送ロスまたは抵抗値が大きくなったもの ： ×
【００３０】
（９）懸垂評価
伸縮性光ファイバー複合ケーブル及びカールコードを弛緩状態１ｍで把持し、これを１．２ｍまで引き伸ばし、水平を保ったまま空中に保持し，中央部分の懸垂長（Ｌｋ）（単位ｃｍ）を求めた。
懸垂距離 懸垂性判定
Ｌｋ≦５ 〇
５＜Ｌｋ≦１０ △
Ｌｋ＞１０ ×
【００３１】
（１０）引っ掛かり性
金属製の丸棒を準備し、弛緩状態で有効試料長５０ｃｍの伸縮性光ファイバー複合ケーーブルおよびカールコードを金属棒を中心に水平に２５ｃｍ垂直に２５ｃｍの状態で保持できるように、水平部の端を固定する（図３参照）。垂直部の端に、当該試料の３０％伸張応力の２倍の荷重を取り付け、フリーに伸長させ、伸長距離を測定した。
金属棒の直径３ｍｍと５０ｍｍの２種でこれを測定し、各々の伸長距離を測定した。
２ｍｍの金属棒を用いた時と３０ｍｍの金属棒を用いた時の測定結果が、同じ場合を引っかかり性○とし、２ｍｍの伸びが明らかに小さくなった場合は、ひっかかったためと判定し、×とした。（ひっかかった場合は、伸びは最大で半減する）。
【００３２】
［実施例１］
ポリウレタン弾性繊維 １８７０ｄｔｅｘを２本あわせて、ドラフト３．５倍下で、ポリエステル繊維３３０ｄｔｅｘ（７２ｆ）でダブルカバーリングをし、この糸を４本編み機を用いて、編み糸とした。さらに、この編み糸を芯にして、２２０ｄｅｔｘ（７２ｆ）ウーリーナイロン（黒）を２本合糸したものを用いて、１６本打ち製紐機にて、２．５倍伸張下で組紐加工を行い、本発明の弾性円筒体を作成した。この弾性円筒体の外径は２．５ｍｍであり、３０％伸張応力は３８０ｃＮであった。
カバーリング装置にて上記弾性円筒体を２．４倍の延伸下で、マルチ光ファイバー（３７芯）ルミナス（旭化成エレクトロニクス株式会社製）を及び導体線（USTC90/0.03)をＺ方向に捲回した。その捲回角度は６０度であった。
この捲回済みの糸状体を製紐機にて、２倍延伸下でエステル３３０ｄｔｅｘ（７２ｆ）の２本引きそろえ糸を用いて１６本打ちにて被覆を行い本発明の伸縮性光ファイバー複合ケーブルを得た。得られた伸縮性光ファイバー複合ケーブルの特性を表１に示した。
【００３３】
［実施例２］
直径０．３ｍｍのステンレス製伸線をコイリングマシーンＳＨ−７（オリイメック（株））を用いてコイリングを行い、テンパーにて２７０℃、２０分熱処理を行い、冷却して、コイル外径２．３ｍｍのバネを得た。
このバネを芯にして、２２０ｄｔ（７２ｆ）ウーリーナイロン(黒）を２本合糸したものを用いて、１６本打ち製紐機にて２．５倍伸張下で組紐加工を行い、本発明の弾性円筒体を作成した。
この円筒体の外径は２．７ｍｍ、３０％伸張時応力は６３０ＣＮであった。
カバーリング装置にて上記円筒体を２．４倍の延伸下で、マルチ光ファイバー（３７芯）ルミナス（旭化成エレクトロニクス株式会社製）及び導体線（USTC 90/0.03）をＺ方向に捲回した。弛緩時捲回角度は６０度であった。
この捲回済みの糸状体を製紐機にて、２倍延伸下でエステルウーリー(黒）３３０ｄｔ（７２ｆ）の２本引きそろえ糸を用いて１６本打ちにて被覆を行い本発明の伸縮性光ファイバーコードを得た。
【００３４】
［実施例３］
実施例２と同様にして、本発明の弾性円筒体を作成し、マルチファイバー（３７芯）ルミナス（旭化成エレクトロニクス株式会社製）及び導体線（USTC90/0.03）を捲回した。
この糸状体を低硬度ウレタンゲル（ランドソーバUE04（ユニマック（株）製）の主剤（ウレタンポリマー混合物）と硬化剤（ポリオール）を１００：３５の割合で混合したもの）中に浸漬し、テンションバーによる脱液を行なった後、８０℃６０分間の熱処理を行った後、冷却し、一体化品を得た。
この一体化品を製紐機を用いて、１．８倍の延伸下で、３３０ｄｔ（７２ｆ）エステルウーリー黒を３本引きそろえた糸を用いて、外部被覆を行い本発明の伸縮性光ファイバーコードを得た。
【００３５】
［比較例１］
ポリエチレン被覆された光ファイバー(外径２ｍｍ）を直径１０ｍｍの鉄心に巻きつけ、１００℃６０分熱処理を行い、冷却後鉄芯を抜き取り、カールコードを得た。これらの試料につき評価を行なった結果を表１に示した。
表１に示したとおり、本発明の実施例に記載の伸縮性光ファイバー複合ケーブルは、光伝送及び電力供給ができ、伝送ロスが少なく、電気抵抗も低く、伸縮性に優れ、低伸長下でも垂れ下がることが無く、屈曲部などへひっかかることがなく、実用時の取り扱い性にすぐれている。この様に、本発明の伸縮性光ファイバー複合ケーブルは、ロボット用途における信号及び電力線として、さらに、家庭における光ファイバー使用機器の室内配線と
して最適である。
【００３６】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の伸縮性光ファイバーコードは柔軟で伸縮性があり、ひっかかりにくく、伸縮性が２０％以上であり、弛緩時の伝送ロスが１０ｄＢ／ｍ以下であり、家庭内の光ファイバー機器用の光りファイバーコードとして、さらには、関節部を有するロボット分野の光ファイバーコードとして最適である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】捲回角度
【図２】捲回角度の測定方法
【図３】引っかかり性評価方法
【図４】伸張断線テスト装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家庭用光ファイバー利用機器や、ロボット分野で求められている伸縮性光ファイバー複合ケーブルに係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバーは一般に剛直で、柔軟性や伸縮性に乏しく、取り扱い性が悪いという欠点を持っている。伸縮させる技術としては、カールコードにすることが知られている（特許文献１）。さらに柔軟性を向上させるために，プラスチック光ファイバーを用いたカールコードが開示されている（特許文献２）。
コンパクトで伸縮性にすぐれたカールコードの技術も開示されている（特許文献３）。
しかしカールコードは、伸縮回復力が弱く、空中に把持すると、大きく懸垂しやすいという欠点と、カール部分が突起物にひっかかりやすく取り扱いにくいという欠点がある。
また、ロボット分野では、大容量高速の信号線として光ファイバーの利用が検討されている。しかし、通常の光ファイバーでは、伸縮性が無く、ロボットの関節部においては、光ファイバーを大きく余裕を持たせる必要があり、小型化、コンパクトにできないという問題がある。
光ファイバーカールコードは伸縮性があるが、直径が大きく、また 繰り返し伸張回復性の低下が大きく、実用に適さない。
【０００３】
他方、電線も一般に剛直で、柔軟性や、伸縮性に乏しく、取り扱い性が悪いという欠点を持っている。柔軟性を向上させるためには、細線化や撚り線化することが知られている。また、伸縮させる技術としては、カールコードにすることが知られている。
他に、伸縮性を付与させる技術としては、ゴムまたはポリウレタン弾性繊維を芯部にし、この周囲に銅線を巻きつけたものが開示されている（特許文献４、特許文献５、）。また、特許文献６、特許文献７、特許文献８にも伸縮性の電線やコードが開示されている。さらには、電気伝導性弾性複合糸として特許文献９には、弾性繊維と金属線の複合技術が開示されている。
しかし、これらは、いずれも有機弾性繊維と金属線について記述されたものであり、光ファイバーと電線との複合については一切触れられていない。
【０００４】
近年、ロボット分野では、多彩な動きをするロボットの開発が盛んであり、末端のセンサーから信号を読みとり、搭載されているコンピュータでデータ処理をし、末端の駆動部を動かすという一連の作業を瞬時に行うことが求められている
このようなことを可能にする信号およびエネルギーの伝達媒体として、光ファイバーと電線の複合ケーブルが挙げられる。
光ファイバーと電線を複合したケーブルとしては、特許文献１０に、光ファイバー心線中に金属細線を組み込んだ細くて取り扱い性の良い複合ケーブルの提案がなされている。また、曲げに強い技術としては、特許文献１１の同一シース内に光ファイバ線とメタル線をよりあわせることなく緩く収納する技術や、特許文献１２の光ファイバーの周囲にアラミド繊維を縦添えする技術がある。
しかし、これらは、いずれも柔軟性に乏しく伸縮性が無く多彩な動きをするロボットの関節部を経由する配線に対して、満足できるものではなかった。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−４００９号公報
【特許文献２】特開平４−２１８０２号公報
【特許文献３】特開平１０−３０１９号公報
【特許文献４】特開昭６１−２９０６０３号公報
【特許文献５】特公昭６４−００３９６７号公報
【特許文献６】特開２００４−１３４３１３号公報
【特許文献７】特開２００２−３１３１４５号公報
【特許文献８】特許第３５８５４６５号公報
【特許文献９】特表２００６−５２４７５８号公報
【特許文献１０】特開 ２００４−２２７９５７号公報
【特許文献１１】特開２００６−１２６９８号公報
【特許文献１２】特開２００４−３４２５７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記現状に鑑み、柔軟で伸縮性があり、取り扱い性にすぐれた、光ファイバーと電線とが複合された、伸縮性光ファイバー複合ケーブルを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、柔軟で伸縮性があり、取り扱い性に優れた伸縮性光ファイバー複合ケーブルを得るために鋭意検討した結果、伸縮性を有する弾性体の周囲に螺旋状に捲回された、光ファイバー及び導体線が配置され、その外層に被覆層を有することで、その光ファイバー複合ケーブルの伸縮性が２０％以上、弛緩時の光伝送ロスが１０ｄＢ／ｍ以下、導体線の電気抵抗が５０Ω／ｍ以下という優れた性能を有する伸縮性光ファイバーコードを見出し、本発明に到った。
【０００８】
すなわち本発明は以下のとおりである。
（１）内層に弾性体を有し、該弾性体の周囲に螺旋状に捲回された、光ファイバー及び導体線が配置され、外層に被覆層を有する光ファイバー複合ケーブルであって、該光ファイバー複合ケーブルの伸縮性が２０％以上であり、弛緩時の伝送ロスが１０ｄＢ／ｍ以下であり、電気抵抗が５０Ω／ｍ以下であることを特徴とする伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
（２）前記弾性体において、見かけ断面直径が０．５〜３０ｍｍ、３０％伸張応力が２０〜５０００ｃＮ、３０％伸張回復率が８０％以上であることを特徴とする上記（１）に記載の伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
（３）前記弾性体が、ポリウレタン弾性長繊維、ポリオレフィン系弾性長繊維、合成ゴム系弾性長繊維、または天然ゴム系弾性長繊維であることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
（４）前記弾性体が、コイル状バネであることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
（５）前記光ファイバ−が、マルチファイバー型又はホーリー型であることを特徴とする特許上記（１）〜（４）のいずれかに記載の伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
（６）前記光ファイバーが、熱可塑性材料から構成されることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
（７）前記導体線が、単線直径０．５ｍｍ以下の細線の集合線からなり、電気抵抗値
が５０Ω／ｍ以下であり、かつ主成分が８０ｗｔ％以上の銅を含む銅線または、主成分が８０ｗｔ％以上のアルミを含むアルミ線であることを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれかに記載の伸縮光ファイバー複合ケーブル。
（８）前記螺旋状に捲回された光ファイバー及び導体線の巻角度が、外層である被覆層の形成前に弾性体を弛緩させた状態で、３０〜８０°の角度範囲であることを特徴とする上記（１）〜（７）のいずれかに記載の伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
（９）弾性体の周囲に螺旋状に捲回された、光ファイバー及び導体線が、さらに伸度３０％伸張回復率が８０％以上の弾性構造体により一体化処理されてなることを特徴とする上記（１）〜（８）のいずれかに記載の伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
（１０）外層である被覆層が繊維による編組、弾性チューブ又はこれらの組み合せで形成されていることを特徴とする上記（１）〜（９）のいずれかに記載の伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の伸縮性光ファイバー複合ケーブルは、柔軟で伸縮性があり、取り扱い性にすぐれ、伸縮性が２０％以上であり、弛緩時の光伝送ロスが１０ｄＢ／ｍ以下、導体線の電気抵抗が５０Ω／ｍ以下であり、光通信機器の光及び電気供給用光ファイバー複合ケーブルとして、さらには、関節部を有するロボット分野の光通信及び電気供給用光ファイバー複合ケーブルとして最適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明について、以下具体的に説明する。
本発明の伸縮性光ファイバー複合ケーブルは、弾性体の周囲に螺旋状に捲回された、光ファイバー及び導体線が配置されている構造を有することが必要である。
弾性体に光ファイバーを螺旋状に捲回することで、光ファイバー複合ケーブルとして、柔軟性と伸縮性が付与される。
良好な伸縮性を得るためには、弾性体を伸張した状態で、光ファイバー及び導体線を捲回し、弛緩させることが必要である。この為に、弾性体自体を、３０％以上、好ましくは６０％以上延伸した状態で、弾性体の周囲に、光ファイバー及び導体線を捲回することが望ましい。
本発明の光ファイバー複合ケーブルは、伸縮性が２０％以上あることが重要である。２０％未満の場合は、誤って曲げると伝送性が損なわれやすく、取り扱い上のメリットが出にくい。
図１に、本発明の模式的構造と、光ファイバー及び導体線（以下、複合体という。）の捲回角度を示している。
【００１１】
巻角度は、弛緩された状態で、３０〜８０°の角度範囲に設定することが好ましい。３０°未満の場合は、伸縮性が阻害されやすく好ましくない。８０°を超えると、捲回される、複合体の長さが長くなり、製品弛緩時の単位長さあたりの光伝送ロスが大きくなるという問題が生じる。
複合体は、捲回された状態で、安定したループ形状を保持していることが好ましく、このため、弾性体は、見かけ弾性円筒体の形状を呈することが好ましい。
ここで言う、見かけ弾性円筒体とは、光ファイバーを捲回した時に、弾性体と接触する部分をつないで、複合体が形成する螺旋構造の内部にできる円筒を言い、図１で示した弾性円筒体を意味する（以後、弾性体の見かけ円筒体を弾性円筒体という）。光ファイバーが弾性円筒体を形成しない場合は、捲回された光ファイバーの曲げ角度が小さい部分が発生し、好ましくない。
【００１２】
弾性体の見かけ断面直径は、０．５〜３０ｍｍが好ましく、０．５ｍｍ未満では、複合体を捲回することが困難になる。３０ｍｍを超える場合は、光ファイバー複合ケーブルの見かけ断面直径が３０ｍｍ以上になり、取り扱いにくくなる。
弾性体の弾性特性としては、３０％伸張時の引っ張り応力が２０〜５０００ｃＮであることが好ましく、より好ましくは、５０〜３０００ｃＮである。応力が２０ｃＮ未満では、伸縮力が乏しく伸縮性を得ることが困難となり、５０００ｃＮを超えると、光ファイバーコードを伸縮させるために大きな力が必要となり、好ましくない。
弾性体は、ポリウレタン弾性長繊維、ポリオレフィン系弾性長繊維から構成されるものが好ましく、また、合成ゴム系弾性長繊維または、天然ゴム系弾性長繊維を芯部に含むものも好ましい。
【００１３】
弾性円筒体の断面積と伸張応力は比例関係にあるため、太めで高応力のものは設計が容易であるが、太めで、応力が小さい円筒体を得るためには、（１）弾性糸の周囲に繊維を捲回または編組し、可動性の層を形成する方法や、（２）弾性糸を芯にし、非弾性糸でカバーした糸を用いて、編み糸を形成する方法、（３）弾性糸をタコ撚りし、その周囲に非弾性糸を捲回または編組する方法などにより得ることができる。
この様な方法を用いる事で、用途に適応した、断面積と伸張応力を有する弾性円筒体を得ることができる。
【００１４】
本発明の弾性体としては、コイル状バネを用いることもできる。コイル状バネは、バネの外層に繊維よりなる編組を配置することで、本発明の弾性体とすることができる。
本発明で用いるコイル状バネは、金属または非金属のいずれでも良いが、繰り返し変形や、耐熱性の点から金属を推奨する。コイル形状のバネは適切なコイリングマシンを選定し、条件を設定することで任意に設計できる。
コイルバネの材料は、公知の伸線から任意に選ぶことができる。線材の材料は、ピアノ線、硬鋼線、ステンレス鋼線、オイルテンパー線、燐青銅線、ベリウム銅線、洋白線などがある。耐食性、耐熱性に優れ、入手しやすい点から、ステンレス鋼線が好ましい。
【００１５】
連続したコイル形状のバネは、伸線をコイリングマシーンにてコイリングを行い、焼き入れ及び冷却を行うことによって得ることができる。
有機高分子弾性体は、結晶構造もしくは、架橋構造からなるハードセグメントと、直鎖構造からなる、ソフトセグメントにより構成される。このため、高い温度による劣化や、酸化による劣化、紫外線による劣化により、過酷な条件下や、長期の使用で伸縮性が損なわれやすい傾向にある。一方、金属コイル状バネを弾性体として用いるものは、過酷な条件や長期使用での伸縮性低下が少ないという利点がある。
【００１６】
本発明の伸縮性光ファイバー複合ケーブルにおける弛緩時の光伝送ロスは、１０ｄＢ／ｍ以下が必要であり、より好ましくは５ｄＢ／ｍ以下であり、特に好ましくは２ｄＢ／ｍ以下である。
本発明に用いる光ファイバー複合ケーブルとしては、小さな曲げに対して伝送ロスが少ないものとしては、長手方向に複数の空孔を有するホーリーファイバー型や、コア径を細線化し多芯化したマルチファイバー型が好ましい。また、より小さな曲げに対してもロスが小さく、変形への追随も容易である点から、光ファイバーがプラスチックであることが好ましい。
本発明に用いる光ファイバーは、曲げによる伝送ロスが小さいものが好ましく、曲げ半径１０ｍｍの時の伝送ロスが１ｄＢ以下のものを用いることが望ましい。
【００１７】
本発明の導体線に用いる単線（細線）の直径は、０．５ｍｍ以下であることが重要で、好ましくは０．１ｍｍ以下であることが望ましい。０．５ｍｍを越えるものは伸縮による繰り返し変形で断線しやすいという欠点と、伸縮電線の動きを阻害しやすいという欠点がある。
また、細線を集合させるには様々な方法があるが、ストレートにひきそろえるだけでは、捲回しづらく、撚り線が望ましい。可撓性を発揮するために、たこ撚りとしたものを用いることもできる。
【００１８】
本発明の導体線は、８０ｗｔ％以上が銅からなる銅線または、８０ｗｔ％以上がアルミからなるアルミ線であることが望ましい。銅線は、比較的安価で電気抵抗が低く、最も好ましい。アルミ線は軽量であり、銅線に続いて好ましい。より導電性をたかめるために銀や金さらには白金を一部含有するものを用いることもできる。また、導電性をあまり低下させずに、対屈曲疲労性に改良されたものを用いることもできる。
各々の細線は絶縁性樹脂で被覆されていることが好ましい。当該伸縮電線は、外気を完
全に遮断した構造にはなっておらず、裸線を用いると、導体線表面が酸化され、劣化しやすい。従って、細線そのものが、あらかじめ絶縁性の樹脂で被覆されていることが好ましい。
【００１９】
上記絶縁性の樹脂被覆は、一般のマグネットワイヤーで用いられるポリウレタン被覆、ポリウレタン−ナイロン被覆、ポリエステル被覆、ポリエステルーナイロン被覆、ポリエステルーイミド被覆、ポリエステルイミド・ポリアミドイミド被覆等が上げられる。特殊被覆としては、フッ素被覆されたものがある。フッ素被覆はすべりがよく、屈曲性にもすぐれるため好ましい。
被覆厚みは、１ｍｍ以下であることが好ましく、これ以上の場合は、導体線の可撓性、加工性及び伸縮性に好ましくない影響を与える。
【００２０】
また、細線を集合させた導体線は、絶縁繊維で捲回、編組又はその組み合わせにより、被覆することもできる。あらかじめ絶縁繊維で被覆した導体線は、加工時に細線表層の絶縁性樹脂層が破壊されにくく、好ましい。本発明で用いる絶縁繊維としては、より過酷な条件での使用が予定されている場合は、摩擦性及び耐熱性に優れるものが望ましい。その例として、フッ素繊維、アラミド繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維などがあげられる。耐熱性、耐炎製から、ガラス繊維やセラミック繊維を用いることもできる。無機繊維は、屈曲により毛羽立ちしやすいため、弾性体による一体化処理を併用することが好ましい。
【００２１】
光ファイバー及び導体線を弾性体に捲回した後、必要に応じて、伸縮性を有する弾性材料による一体化被覆層を設けることもできる。この一体化被覆層は、光ファイバー及び導体線と弾性円筒体との、ずれ防止を主な目的としていることから、その目的を達成できる範囲であれば、必ずしも連続的な被覆層である必要はない。光ファイバーと導体線の接触を防ぐために、光ファイバー捲回後に一体化処理を行った後、導体線を捲回し、導体線の一体化処理を行なうことも、光ファイバーと導体線の捲回及び一体化の順序を逆にすることも、また光ファイバーと導体線を同時または別々に捲回し、同時に一体化処理を行なうこともできる。
【００２２】
一体化被覆層は、弾性円筒体に複合体を捲回したのち、これを、弾性材料の液状物中に浸漬または、付与し、必要に応じて脱液を行い、加熱による反応促進または乾燥を行うか、冷却による固化を行うことで得ることができる。
柔軟性に優れた、薄い膜形成を行うためには、液体の粘度が２０００ｐｏｉｓｅ以下となるように調整することが望ましい。
これ以上の場合は、薄い膜形成が難しく、また、光ファイバー及び導体線と弾性円筒体の構成材料の隙間に浸透しにくくなる。
薄い膜形成のために、２液混合反応型のポリウレタン系弾性体、溶剤中に溶解したポリウレタン系弾性体やラテックス状の天然ゴム系弾性体やラテックス状の合成ゴム系弾性体を用いることができる。
上記一体化弾性材料は、３０％伸張回復率が８０％以上であることが重要である。これ以下の場合は、伸縮性が阻害され好ましくない。
弾性体による一体化被覆層を設けることにより、光ファイバー及び導体線と弾性円筒体とが伸縮によりずれることを防ぐことができ、実用での耐久性を向上させることができる。
また、この一体化被覆層を施した場合は、後述の弾性チューブを用いた外層被覆層を省略することも可能である。
【００２３】
弾性円筒体へ光ファイバー及び導体線を捲回したのち、そのまま、または、弾性円筒体との一体化を行った後、被覆層を形成する。被覆層は、繊維による編組、弾性チューブ又
は、これらの組み合わせとすることができる。
また、弾性チューブによる被覆層は、前述の一体化被覆層で兼ねることも可能である。
本発明で用いる外層被覆層の編組に用いる繊維は、用途に応じて、公知のものから選択することができ、繊維は、想定される使用条件と、コストを考慮し、適切な素材を選定することが望ましい。
例えば、耐熱性と磨耗性を両立させるものとしては、アラミド繊維、ポリスルホン繊維、フッ素繊維が挙げられる。耐火性の観点からは、ガラス繊維、耐炎化アクリル繊維、フッ素繊維、サラン繊維が挙げられる。磨耗性や、強度の観点からは、高強力ポリエチレン繊維、ポリケトン繊維が付加される。コストと耐熱性では、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維がある。これらに、難燃性を付与した難燃ポリエステル繊維、難燃ナイロン繊維、難燃アクリル繊維（モダクリル繊維）、なども好適である。摩擦熱による局部的な劣化に対しては、非溶融繊維を用いることを推奨する。例として、アラミド、ポリスルホン、コットン、レーヨン、キュプラ、ウール、絹、アクリル繊維を挙げることができる。
【００２４】
外層被覆層は、弾性チューブを用いて形成することもできる。弾性チューブの伸度は２０％以上であることが重要であり、これ未満の場合は、伸縮性が損なわれ好ましくない。弾性チューブはさまざまな弾性体から任意に選ぶことができるが、過酷な条件での使用に適するものとして、フッ素系ゴム、シリコーン系ゴム、エチレン・プロピレン系ゴム、クロロプレン系ゴム、ブチル系ゴムが挙げられる。弾性チューブは、液体からの被覆性を高めたい場合に用いることが好ましい。被覆は繊維により編組されたものと、弾性チューブを組み合わせることもできる。伸縮性光ファイバーコードは、小さい力で伸縮させることを望むケースが多い。弾性チューブのみでの被覆の場合は、チューブの厚みが厚くなる傾向があり、伸縮に必要な力が大きくなりやすい。このような場合は、厚みの薄いチューブと、絶縁繊維による編組を組み合わせることで、被覆性と伸縮性を両立させることができる。
【実施例】
【００２５】
本発明を実施例に基づいて説明する。
本発明で用いた評価方法は以下の通りである。
（１）見かけ断面直径（ｍｍ）
弛緩状態で、ノギスにより外径を測定した。
（２）弛緩時捲回角度（図１参照）。
弾性体に光ファイバー及び導体線を捲回したものを、弛緩状態で２０ｃｍを切り取ったのち、捲回した光ファイバー及びまたは、導体線をほどいて、まっすぐに伸ばしてその長さ（Ｌｃｍ）を測定した。 切り取った距離と捲回角度と、光ファイバーの長さＬの間には次式が成り立つ。
θ＝ＣＯＳ−１（２０／Ｌ）
アークコサイン（２０／Ｌ）を計算した後、真数表よりθを求めた。
【００２６】
（３）伸縮性
テンシロンにより試料長１００ｍｍ、引っ張り速度５００ｍｍ／ｍｉｎで所定の距離（ＬＡ）ｍｍを引張り、戻り速度５００ｍｍ／ｍｉｎでリターンを行い、引張り応力がゼロになった時点の伸張距離（ＬＸ）ｍｍを求め、次式より所定の伸張時の伸張回復率（％）を求める。
伸張回復率（％）＝１００×（ＬＡ−ＬＸ）／ＬＡ
次に、伸張する距離を１０ｍｍきざみで長くして、伸張回復率が８０％以上である最大伸張距離（ＬＡmax）ｍｍを求め、次式にて伸縮性（％）を求める。
伸縮性（％）＝（ＬＡmax／１００）×１００
【００２７】
（４）３０％伸張時応力
テンシロンにより試料長１００ｍｍ、引っ張り速度５００ｍｍ／ｍｉｎで引っ張り３０％伸張時の応力を測定した。
（５）３０％伸張回復率
テンシロンにより試料長１００ｍｍ、引っ張り速度５００ｍｍ／ｍｉｎで引っ張り３０ｍｍ（３０％）伸張後、戻り速度５００ｍｍ／ｍｉｎでリターンを行い、引張り応力がゼロになった時点の伸張距離（Ｌｘ）ｍｍを求め、次式より３０％伸張回復率を求めた。
３０％伸張回復率（％）＝１００×（３０−Ｌｘ）／３０
【００２８】
（６）伝送ロス
測定方法：カットバック法
測定装置：ファイバー損失分光測定器 ＦＰ−８８９
測定波長：６５０ｎｍ
弛緩時２ｍの伸縮性光ファイバー複合ケーブル中の光ファイバー（Ｌ１）を測定装置に接続し、出力Ｐ１を計測した。 次に、光源から０．５ｍ（Ｌ２）のところで当該伸縮性光ファイバー複合ケーブルを切断し、出力Ｐ２を計測した。
伝送ロスは次式により求めた
伝送ロス（ｄＢ／ｍ）＝１０×（Ｌｏｇ（Ｐ２／Ｐ１））／（Ｌ１−Ｌ２）
【００２９】
（７）抵抗
弛緩状態において、試料長１ｍを切り取り、その両端をミリオームハイテスター３５４０（日置電機（株））により測定した。
（８）繰り返し断線
デマッチャー試験機にて試料長２０ｃｍ 伸張時２６ｃｍに設定し、中間に直径２ｃｍのバーを図４のように配置し、初期伸張１２％、引っ張り時伸張４０％で６０回／ｍｉｎで１００００回と１０００回伸縮を繰り返した後テスト前後の伝送ロスを測定して判断した。
伸張テスト前後で
１００００回で伝送ロス及び抵抗値に変化が無いもの ： ◎
１０００回で伝送ロス及び抵抗値に変化が無いもの ： ○
１０００回で伝送ロスまたは抵抗値が大きくなったもの ： ×
【００３０】
（９）懸垂評価
伸縮性光ファイバー複合ケーブル及びカールコードを弛緩状態１ｍで把持し、これを１．２ｍまで引き伸ばし、水平を保ったまま空中に保持し，中央部分の懸垂長（Ｌｋ）（単位ｃｍ）を求めた。
懸垂距離 懸垂性判定
Ｌｋ≦５ 〇
５＜Ｌｋ≦１０ △
Ｌｋ＞１０ ×
【００３１】
（１０）引っ掛かり性
金属製の丸棒を準備し、弛緩状態で有効試料長５０ｃｍの伸縮性光ファイバー複合ケーーブルおよびカールコードを金属棒を中心に水平に２５ｃｍ垂直に２５ｃｍの状態で保持できるように、水平部の端を固定する（図３参照）。垂直部の端に、当該試料の３０％伸張応力の２倍の荷重を取り付け、フリーに伸長させ、伸長距離を測定した。
金属棒の直径３ｍｍと５０ｍｍの２種でこれを測定し、各々の伸長距離を測定した。
２ｍｍの金属棒を用いた時と３０ｍｍの金属棒を用いた時の測定結果が、同じ場合を引っかかり性○とし、２ｍｍの伸びが明らかに小さくなった場合は、ひっかかったためと判定し、×とした。（ひっかかった場合は、伸びは最大で半減する）。
【００３２】
［実施例１］
ポリウレタン弾性繊維 １８７０ｄｔｅｘを２本あわせて、ドラフト３．５倍下で、ポリエステル繊維３３０ｄｔｅｘ（７２ｆ）でダブルカバーリングをし、この糸を４本編み機を用いて、編み糸とした。さらに、この編み糸を芯にして、２２０ｄｅｔｘ（７２ｆ）ウーリーナイロン（黒）を２本合糸したものを用いて、１６本打ち製紐機にて、２．５倍伸張下で組紐加工を行い、本発明の弾性円筒体を作成した。この弾性円筒体の外径は２．５ｍｍであり、３０％伸張応力は３８０ｃＮであった。
カバーリング装置にて上記弾性円筒体を２．４倍の延伸下で、マルチ光ファイバー（３７芯）ルミナス（旭化成エレクトロニクス株式会社製）を及び導体線（USTC90/0.03)をＺ方向に捲回した。その捲回角度は６０度であった。
この捲回済みの糸状体を製紐機にて、２倍延伸下でエステル３３０ｄｔｅｘ（７２ｆ）の２本引きそろえ糸を用いて１６本打ちにて被覆を行い本発明の伸縮性光ファイバー複合ケーブルを得た。得られた伸縮性光ファイバー複合ケーブルの特性を表１に示した。
【００３３】
［実施例２］
直径０．３ｍｍのステンレス製伸線をコイリングマシーンＳＨ−７（オリイメック（株））を用いてコイリングを行い、テンパーにて２７０℃、２０分熱処理を行い、冷却して、コイル外径２．３ｍｍのバネを得た。
このバネを芯にして、２２０ｄｔ（７２ｆ）ウーリーナイロン(黒）を２本合糸したものを用いて、１６本打ち製紐機にて２．５倍伸張下で組紐加工を行い、本発明の弾性円筒体を作成した。
この円筒体の外径は２．７ｍｍ、３０％伸張時応力は６３０ＣＮであった。
カバーリング装置にて上記円筒体を２．４倍の延伸下で、マルチ光ファイバー（３７芯）ルミナス（旭化成エレクトロニクス株式会社製）及び導体線（USTC 90/0.03）をＺ方向に捲回した。弛緩時捲回角度は６０度であった。
この捲回済みの糸状体を製紐機にて、２倍延伸下でエステルウーリー(黒）３３０ｄｔ（７２ｆ）の２本引きそろえ糸を用いて１６本打ちにて被覆を行い本発明の伸縮性光ファイバーコードを得た。
【００３４】
［実施例３］
実施例２と同様にして、本発明の弾性円筒体を作成し、マルチファイバー（３７芯）ルミナス（旭化成エレクトロニクス株式会社製）及び導体線（USTC90/0.03）を捲回した。
この糸状体を低硬度ウレタンゲル（ランドソーバUE04（ユニマック（株）製）の主剤（ウレタンポリマー混合物）と硬化剤（ポリオール）を１００：３５の割合で混合したもの）中に浸漬し、テンションバーによる脱液を行なった後、８０℃６０分間の熱処理を行った後、冷却し、一体化品を得た。
この一体化品を製紐機を用いて、１．８倍の延伸下で、３３０ｄｔ（７２ｆ）エステルウーリー黒を３本引きそろえた糸を用いて、外部被覆を行い本発明の伸縮性光ファイバーコードを得た。
【００３５】
［比較例１］
ポリエチレン被覆された光ファイバー(外径２ｍｍ）を直径１０ｍｍの鉄心に巻きつけ、１００℃６０分熱処理を行い、冷却後鉄芯を抜き取り、カールコードを得た。これらの試料につき評価を行なった結果を表１に示した。
表１に示したとおり、本発明の実施例に記載の伸縮性光ファイバー複合ケーブルは、光伝送及び電力供給ができ、伝送ロスが少なく、電気抵抗も低く、伸縮性に優れ、低伸長下でも垂れ下がることが無く、屈曲部などへひっかかることがなく、実用時の取り扱い性にすぐれている。この様に、本発明の伸縮性光ファイバー複合ケーブルは、ロボット用途における信号及び電力線として、さらに、家庭における光ファイバー使用機器の室内配線と
して最適である。
【００３６】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の伸縮性光ファイバーコードは柔軟で伸縮性があり、ひっかかりにくく、伸縮性が２０％以上であり、弛緩時の伝送ロスが１０ｄＢ／ｍ以下であり、家庭内の光ファイバー機器用の光りファイバーコードとして、さらには、関節部を有するロボット分野の光ファイバーコードとして最適である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】捲回角度
【図２】捲回角度の測定方法
【図３】引っかかり性評価方法
【図４】伸張断線テスト装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内層に弾性体を有し、該弾性体の周囲に螺旋状に捲回された、光ファイバー及び導体線が配置され、外層に被覆層を有する光ファイバー複合ケーブルであって、該光ファイバー複合ケーブルの伸縮性が２０％以上であり、弛緩時の伝送ロスが１０ｄＢ／ｍ以下であり、電気抵抗が５０Ω／ｍ以下であることを特徴とする伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
【請求項２】
前記弾性体において、見かけ断面直径が０．５〜３０ｍｍ、３０％伸張応力が２０〜５０００ｃＮ、３０％伸張回復率が８０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
【請求項３】
前記弾性体が、ポリウレタン弾性長繊維、ポリオレフィン系弾性長繊維、合成ゴム系弾性長繊維、または天然ゴム系弾性長繊維であることを特徴とする請求項１又は２に記載の伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
【請求項４】
前記弾性体が、コイル状バネであることを特徴とする請求項１又は２に記載の伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
【請求項５】
前記光ファイバ−が、マルチファイバー型又はホーリー型であることを特徴とする特許請求項１〜４のいずれかに記載の伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
【請求項６】
前記光ファイバーが、熱可塑性材料から構成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
【請求項７】
前記導体線が、単線直径０．５ｍｍ以下の細線の集合線からなり、電気抵抗値
が５０Ω／ｍ以下であり、かつ主成分が８０ｗｔ％以上の銅を含む銅線または、主成分が８０ｗｔ％以上のアルミを含むアルミ線であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の伸縮光ファイバー複合ケーブル。
【請求項８】
前記螺旋状に捲回された光ファイバー及び導体線の巻角度が、弾性体を弛緩させた状態で、３０〜８０°の角度範囲であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
【請求項９】
弾性体の周囲に螺旋状に捲回された、光ファイバー及び導体線が、外層である被覆層の形成前に、さらに伸度３０％伸張回復率が８０％以上の弾性構造体により一体化処理されてなることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
【請求項１０】
外層である被覆層が繊維による編組、弾性チューブ又はこれらの組み合せで形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
【請求項１】
内層に弾性体を有し、該弾性体の周囲に螺旋状に捲回された、光ファイバー及び導体線が配置され、外層に被覆層を有する光ファイバー複合ケーブルであって、該光ファイバー複合ケーブルの伸縮性が２０％以上であり、弛緩時の伝送ロスが１０ｄＢ／ｍ以下であり、電気抵抗が５０Ω／ｍ以下であることを特徴とする伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
【請求項２】
前記弾性体において、見かけ断面直径が０．５〜３０ｍｍ、３０％伸張応力が２０〜５０００ｃＮ、３０％伸張回復率が８０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
【請求項３】
前記弾性体が、ポリウレタン弾性長繊維、ポリオレフィン系弾性長繊維、合成ゴム系弾性長繊維、または天然ゴム系弾性長繊維であることを特徴とする請求項１又は２に記載の伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
【請求項４】
前記弾性体が、コイル状バネであることを特徴とする請求項１又は２に記載の伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
【請求項５】
前記光ファイバ−が、マルチファイバー型又はホーリー型であることを特徴とする特許請求項１〜４のいずれかに記載の伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
【請求項６】
前記光ファイバーが、熱可塑性材料から構成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
【請求項７】
前記導体線が、単線直径０．５ｍｍ以下の細線の集合線からなり、電気抵抗値
が５０Ω／ｍ以下であり、かつ主成分が８０ｗｔ％以上の銅を含む銅線または、主成分が８０ｗｔ％以上のアルミを含むアルミ線であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の伸縮光ファイバー複合ケーブル。
【請求項８】
前記螺旋状に捲回された光ファイバー及び導体線の巻角度が、弾性体を弛緩させた状態で、３０〜８０°の角度範囲であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
【請求項９】
弾性体の周囲に螺旋状に捲回された、光ファイバー及び導体線が、外層である被覆層の形成前に、さらに伸度３０％伸張回復率が８０％以上の弾性構造体により一体化処理されてなることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
【請求項１０】
外層である被覆層が繊維による編組、弾性チューブ又はこれらの組み合せで形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の伸縮性光ファイバー複合ケーブル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−５４３１２（Ｐ２００９−５４３１２Ａ）
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１７１６３（Ｐ２００７−２１７１６３）
【出願日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【出願人】（３０３０４６３０３）旭化成せんい株式会社 (548)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【出願人】（３０３０４６３０３）旭化成せんい株式会社 (548)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]