JPS627530A - 繊維強化構造物およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は繊維強化構造体およびその製造方法に関するも
ので、高剛性で高強度な特性を有する繊維強化構造体を
提供するものである。

（イ）産業上の利用分野 本発明によって得られる繊維強化構造体は高剛性、高強
度であることより、従来の方法が得られるものに比較し
て軽量であるため自動車用部材、産業ロボット部材等に
幅広く利用される。

（ロ）従来の技術 繊維強化構造体の製造方法として９種々の方法が提案さ
れている。

例えば （１）公開実用５７−５３１１４に示される様な繊維を
外側に配置したもの。

（２）単純に、繊維を巻装したもの。

（３）例（１）と（２）との組合せで、繊維強化した部
材同志を単に接着したもの。

（４）日機装（株）発行の「炭素繊維複合材の成形加工
」に示されている軸受部材とその連結部材とを一体金型
成形する方法。

などすでに知られている。

しかし、これらは次の欠点を有する。

（１）軸受部材と軸受部材の間を連結する連結部材との
境界部の接合が接着によるものであり。

使用中に境界部から剥離を生ずる。

（２）繊維自身が構造体に応力を発生させる構造になっ
ていたいため、構造体の強度は繊維の量すなわち複合側
に従って決定されている。

（３）金型成形は金型費用が高価であるため、構造体の
大きさに制限があり、繊維強化された構造体の産業上の
利用を阻んでいた。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 以上の従来技術の欠点を解決するために従来技術の欠点
と本発明との関連を記す。

（１）複数の部材の接合が接着によるため剥離し易い不
具合は、複数の部材の外周に繊維を巻装することによっ
て、複数の部材を圧縮応力下で接合するように工夫した
。

（２）構造体に応力が生じている状態では、外力に対し
ては、応力が生じていない場合より一般にその構造体の
疲労強度は高いことは周知である。従来の方法は繊維を
単に配置しただけであったり、金型成形であるため構造
体に積極的に応力を生じる様になっていない。本発明は
この点に関し３点の工夫をこらした。第１点は。

複数の部材を外力をかけ互に連接させ、その外周に伸張
性のある繊維を巻装した。

第２点、は、上記の連接した複数の部材の外周に伸張性
のある繊維に張力をかけた状態で巻装した。

第３点は、上記連接した複数の部材と、該複。

数の部材の外周に巻装された伸張性のある繊維との間に
空隙を形成し、該空隙をなくするように該繊維を押圧伸
張させた状態で接着材で接着硬化した点である。従って
、連接した部材には圧縮力、繊維には引張力が生じさせ
る工夫がしである。

（３）金型成形において大きさに制限があったことに対
しては２次の工夫を施した。

即ち、それぞれ別々に製作された部材を互に連接して、
繊維を巻装して接着剤で接着、硬化するものであるから
金型を必要としない。

（ニ）問題点を解決するための手段 本発明の問題点を解決する手段の特徴は次の通りである
。

（１）複数の部材２例えば２個の軸受部材と該２個の軸
受部材の間に設けられた連結部材に圧縮応力を負荷して
連接した状態で伸張性を有する繊維を巻装すること。

（２）伸張性を有する繊維を引張応力をかけて巻装する
こと。

（３）巻装した繊維と複数の部材１例えば軸受部材と連
結部材の間に空隙を形成したこと。

（４）該空隙を無くするように外力を加え、繊維を複数
の部材２例えば軸受部材および連結部材とに密着して、
接着剤１例えば樹脂にて硬化接着したこと。

（ホ）発明の構成 本願発明による繊維強化構造体を産業ロボット用のアー
ムにて実施した例を図面に基づいて詳細に説明する。

第１図は本発明の繊維強化構造体の主な構成を産業ロボ
ット用のアームを例として実施した場合を示すもので、
１，２はそれぞれ直径の異なる軸受部材であり、連結部
材３に連接して。

樹脂を含浸させた伸張性を有する繊維４を外周に巻装し
たものである。このままの状態では繊維４と連結部材３
との間に空隙が生じているが。

該繊維４に外力を加えて連結部材３に密着した状態で硬
化した繊維が４′である。

第２図は繊維４と連結部材３との間に空隙が生じる様に
工夫したものである。

直径の等しい軸受部材１，２は突起５が中央に設けであ
る連結部材３に連接している。樹脂を含浸させた伸張性
のある繊維４を巻装したままの状態であり、繊維４と連
結部材３との間に空隙が生じている。

該繊維４に外力を加えて連結部材３に密着した状態で硬
化した繊維が４′である。

次に本発明の繊維強化構造体の製造方法で産業ロボット
用のアームにて実施した例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第３図は本発明の製造方法で産業ロボット用のアームの
例である。第４図は第３図Ｘ−Ｘ線に沿う断面である。

軸受部材１．２は、それぞれ外径９７ｍｍおよび５２ｍ
ｍで、長さ５０＋ａｍのアルミニウム製のバイブを用い
たが他部材（銅合金、プラスチック。

他）でも差しつかえない。

連結部材３は肉厚３ＩＩ１１のガラス繊維と樹脂から成
る引抜成形（Ｐｕｌｔｒｕｓｉｏｎ）によって製作した
箱構造のものであるが、繊維および樹脂は特定する必要
はない、また引抜成形にしたのはアームとしての長さに
自在性をもたせるためで。

同一断面にて長尺ものが出来ることを特徴とする。長尺
のものがとれるなら他の製法によっても良いし形状は自
由である。

ただし、連結部材３の両端は軸受部材１．２との接合を
容易にするために半月状に加工されている。

巻装した繊維の厚みは１ｆｉとした。

第５図は軸受部材１，２と連結部材３を連接する前の形
状を示し、第６図は軸受部材１，２を連結部材３に連接
して伸張性を有する樹脂を含浸した繊維を巻装している
状態を示す。

第７図は本発明の製造方法を専用の装置を使用して製造
する方法を示す。回転できる台７の上部に溝１０が施さ
れており、支持台８，９は溝１０に装入され右左に移動
できる。支持台８゜９の上部に軸受部材１ａ、２ａを装
入する。

次に連結部材３ａを軸受部材１ａと２ａとの間に挟み、
支持台８を支持台９の方向に移動させる０次にねじ１１
を回転させることによって支持台８を支持台９の方向に
押し付けることができる。

第３図、第４図で示したアームの製作に当って連結部材
３ａを挟み込むための力は軸受部材２ａの投影断面に対
して０．５〜１．０　ｋｇ　／　ｍｓ＋”とした。

次に軸受部材１ａ、２ａの外周に伸張性があり、樹脂を
含浸した繊維４を巻装する。繊維４のはみ出しを防ぐた
め、ガイド用の蓋１２を上部から軸受部材１ａ、２ａの
内側に装入しである。

繊維４に張力０．１〜０．６　ｋｇ／　ｖａｎ”をかけ
た状態で回転台７を回転させることによって軸受部材１
ａ、２ａをしめ付けながら巻装される。

巻装後の繊維４の厚さは１鶴とした。

次に、第８図に示した板６を用いて矢印方向にバイスに
て押しつけ繊維４を連結部材３との、　間の空隙がなく
なるまで圧縮して、繊維４′とした。このさいの押し打
圧力は１〜２ｋｇ／ｌａ”であった、この状態のままで
全体を炉の中に入れて硬化させる。例えば不飽和ポリエ
ステルを含浸させた場合は８０℃２時間が良い。

樹脂が硬化後、炉より取り出して製造は完了する。

以上軸受部材が２個よりなる例を示したが３個の場合で
も全く同様な方法で製造することが可能であった。

（へ）発明の効果 実施例で示した方法によって製作したアームの緒特性は
従来の方法によって製作したものに比較して顕著な相違
を呈する。第１表は従来法と本発明との比較を示したも
のである。

５　以上述べた如く、繊維強化した構造体の製作に当り
、構造体に圧縮の応力を付与させた状態に作り込む方法
を提案した。

圧縮応力を付与せんがために（１）軸受と軸受部材とで
連結部材を押し付は最初から圧縮状態にしておいたこと
。（２）更に繊維に張力を働らかせて、その状態で巻き
付けたこと。（３）より強固にするために、更に繊維と
連結部材との間に間隙を設けることにより、この間隙を
なくするように外力を加えて硬化させる方法は従来に全
くない新しい方法を提案するものである。

この創作によって奏される効果に（１）構造体の強度が
従来の方法によって作られたものに比較して第１表に示
す如く顕著な効果を発揮している。（２）さらに従来は
軸受部を連結部に接着させる方法であったが１本案は繊
維を巻き付けることによって接合されておりその強度も
従来と比較して著しい効果を生じている。（３）また製
造する構造体のサイズに制限を受けることなく、繊維強
化された構造体の製法を著し曵進歩させた方法であるこ
とは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の繊維強化構造体を産業ロボット用の
アームでの実施例の側面図である。 第２図は２本発明の繊維強化構造体を産業ロボット用の
アームで実施した場合の他実施例の側面図である。 第３図は２本発明の繊維強化構造体の製造方法により製
造されたアームの側面図である。 第４図は、第３図：　Ｘ−Ｘ線に沿う断面図である。 第５図は、軸受部材、連結部材を連接する前の形状を示
す図である。 第６図は、繊維を巻装している状態を示す図である。 第７図は９本発明の製造方法を専用の装置を使用して製
造する方法である。 第８図は２本発明の繊維強化構造体の製造方法において
、繊維を部材に押付ける方法を示したものである。 特許出願人　株式会社　小松製作所 化　理　人　弁理士　　岡１）和喜 茅　１　図 渠　２　図 第３図 第４　凹

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、互に連接する複数の部材と、該複数の部材の外周に
   巻装された伸張性を有する繊維との間に空隙を形成し、
   該空隙をなくするよう該繊維を押圧、伸長させ、接着剤
   にて上記部材に該繊維を密着硬化したことを特徴とする
   繊維強化構造体。 ２、複数の部材を互に連接させ、その外周に伸張性を有
   する繊維を、該複数部材との間に空隙を形成するように
   巻装し、さらに外部より該繊維を押圧、伸長させて、該
   空隙を無くするよう付勢した状態で接着材にて、上記部
   材に該繊維を密着硬化させることを特徴とする繊維強化
   構造体の製造方法。