CN102300681A - Cfrp制搬运用部件及使用其的机械手 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种CFRP制搬运用部件，其包含高弹性模量沥青系碳纤维强化树脂复合材料层(沥青系CFRP层)、及具有比构成该沥青系CFRP层的基质树脂低的拉伸弹性模量的柔软性树脂层。特别是其为沥青系CFPR层沿搬运部件的长度方向将碳纤维不间断地取向的单向性材料，该CFPR制搬运用部件具有在至少2层的沥青系CFRP层间插入柔软性树脂层而成的结构。

Description

CFRP制搬运用部件及使用其的机械手

技术领域

本发明涉及一种在安装于工业用机器人的臂部的机械手中使用的轻质且平面性、弯曲刚性、耐热性等优异的碳纤维强化复合材料(CarbonFiber Reinforced Plastic：以下简称为“CFRP”。)制搬运用部件，特别是涉及由振动衰减因数特性优异的沥青系碳材料制造的部件。另外，本发明涉及将该搬运部件用作工件的支持部的机械手。

背景技术

工业用机器人的机械手等部件安装在机械臂的前端，是经由机械臂的动作进行工件的支持、握持、夹持等的部件。该工业用机器人安装机械加工用或焊接用装置，进行各种各样的加工，但通过将搬运用机械手安装在臂的前端，特别适合用于在液晶显示器(LCD)、等离子显示板(PDP)、硅晶圆等精密制品的制造工序所使用的基板搬运等。

目前，LCD或PDP等正在加速其大型化，LCD所使用的玻璃基板的尺寸也在逐渐变大。伴随着这种状况，这些搬运用机械手的尺寸也需要加大。另外，对大型的等离子显示板(PDP)的搬运用机械手的尺寸而言，需要比上述LCD的搬运用机械手更大的尺寸。

作为现有的搬运用机械手的材料，一般使用铁、不锈钢、铝等金属，但在搬运物的质量增加的同时，要求更高的弹性模量、即不易形变的材料。另外，机械手的大型化导致机械手部件的质量(自重)的增加，存在着其自重挠曲增加这样的问题。与之相对，对于上述的金属材料，高刚性化及轻质化也有极限。作为取代这类金属材料的材料，已逐渐使用纤维强化复合材料(Fiber Reinforced Plastic：以下简称为“FRP”。)。特别是由纯CFRP材料组成的、所谓的具有实心剖面的搬运用部件正在普及。

但是，在大型化进一步推进的现状下，即使是此前正在使用的纯CFRP材料也存在机械手本身加重、因其自重引起的挠曲变大这样的问题。另外，当机械手变重时，往往加给机器人驱动系统的负荷也变大，也影响机器人本身的设计或成本。

在这种情况下，通过减薄搬运用部件的厚度、或使工件支持面的宽度变窄而进行轻量化，由此自重挠曲可以在一定程度上消除，但这种对策中，由于机械手的弯曲刚性降低，因此支持工件时的挠曲(负荷挠曲)会变大。特别是作为工件支持部将长条的搬运用部件安装为悬臂状的机械手的情况下，由于前端部的挠曲变大，因此有时引起碰撞工件的容纳装置(基板盒)这样的麻烦。另外还存在支持工件时的振动等也容易变大，其振动衰减特性也变差的问题。其结果是，有可能会给工件支持性或搬运性带来障碍。

目前，关于使用CFRP的搬运部件的制造，提出了以下技术：如专利文献1(日本特开2000-343476号公报)中所记载，将包含层叠多片包含碳纤维的预浸料片并加热使其热固化而成的板状的CFRP的皮层、和同样包含CFRP的芯层分别成形，将上述芯层作为芯材，将皮层层叠在其上面及下面，利用粘接剂将该芯层和皮层贴合来进行制造。

该情况下，作为上述皮层，层叠多片碳纤维的取向方向不同的预浸料片来提高弯曲刚性、振动衰减特性、耐热性等。另外，作为上述芯层，将由铝等金属或纤维集合体组成的蜂窝状的芯材和CFRP材料组合来实现轻量化，同时提高弯曲刚性、振动衰减特性、耐热性等。

但是，作为该方法，并不足以应对机械手进一步大型化，要求进一步改良。

在这种情况下，提出了在实现进一步的轻质化的同时，确保伴随着大型化的所需要的弯曲刚性、振动衰减特性等的搬运用部件的制造方法。

在专利文献2(日本特开2002-292592号公报)中，提出了通过将预浸料片层叠在芯材的规定的面上，加热使其固化后，拔出芯材，由此形成成为机械手的支持部的中空结构的搬运用部件，或将使用的芯材轻量化，使芯材残留的方法。另外，在专利文献3(日本特开2002-292591号公报)中，同样地提出了为了形成中空结构的搬运用部件，通过将预浸料片多层卷绕在芯材的周围，从而实现制造的简化。

根据专利文献2、3的提案中，虽然可大幅改善因搬运用部件本身的自重引起的挠曲，但伴随着应用该部件支持的工件的重量增加，有时工件上下时的振动成为问题。特别是对LCD用的玻璃基板而言，以各基板不接触的方式一片一片地收容在称作基板盒的架上来运送，但当成为支持部的搬运用部件的振动衰减性差时，在向盒中插入时，需要等待直到振动平息之后再插入。其结果是，制造流水线的速度下降，给生产率带来损失。另外，玻璃基板本身一方面其外形逐渐大型化，另一方面其厚度有减薄的趋势，基板本身成为易挠曲、易振动的部件。因此，对用于搬运这种玻璃基板的搬运部件也要求振动衰减特性进一步的提高。

本发明人等对上述专利文献2、3中公开的中空结构的CFRP制搬运部件进一步进行了研究，结果发现，通过将所使用的碳纤维设定为高弹性的沥青系碳纤维，并改变其形状，可以容易地显著提高振动衰减性(专利文献4)。

另一方面，公知的是作为赋予振动衰减性(制振、防振)的材料，一直使用橡胶等弹性部件。

专利文献1：日本特开2000-343476号公报

专利文献2：日本特开2002-292592号公报

专利文献3：日本特开2002-292591号公报

专利文献4：WO2005/102618

发明内容

发明要解决的课题

对具有高弹性模量的沥青系的碳纤维而言，其特性方面虽然具有优异的振动衰减性，但在近来的大型化的工件的搬运时，也不能说可以充分地应对，还在谋求进一步的改善。

鉴于这种状况，本发明的目的在于，提供进一步提高了沥青系碳纤维的振动衰减性的搬运用部件。

解决课题的方法

本发明人等经过专心研究，结果实现了以下的发明。

即，本发明涉及一种CFRP制搬运用部件，其包含高弹性模量沥青系碳纤维强化树脂复合材料层(以下称作沥青系CFRP层)及拉伸弹性模量比构成该沥青系CFRP层的基质树脂低的柔软性树脂层。

特别优选沥青系CFRP层为沿搬运用部件的长度方向将碳纤维不间断取向的单向性材料。另外优选为在沥青系CFRP层间插入有柔软性树脂层的结构，且优选柔软性树脂层为耐热性的橡胶层。

另外，优选本发明的CFRP制搬运用部件具有方柱管形状，且具有至少在该方柱管的上下面配置沥青系CFRP层，且在该沥青系CFRP层间插入有上述柔软性树脂层的结构。

优选所述CFRP制搬运用部件为以悬臂梁状态使用的部件，其中，所述橡胶层从固定端侧连续地插入全长的1/3以上的范围。

另外，本发明提供一种安装在工业用机器人的臂前端的机械手，其特征在于，具有支持工件的支持部、和用于将该支持部保持固定在臂前端的支架部，上述支持部为上述CFRP制搬运用部件。

本发明特别涉及将至少2个CFRP制搬运用部件以悬臂梁状态保持固定在支架部而成的机械手。

发明效果

根据本发明，可提供一种搬运用部件，其不会损坏高弹性模量沥青系CFRP材料具有的特性，进而振动衰减性优异。

附图说明

图1是表示成为本发明一实施方式的搬运用部件的概略图(a)，剖面图(b)及其局部放大图(c)。

图2是表示将搬运用部件用于本发明的机械手的一例的示意立体图。

图3是说明振动衰减特性的评价方法的图。

图4是将实施例1(搬运用部件A)及比较例1(搬运用部件D)的振动衰减特性的结果叠加表示的坐标图。

图5是表示各实施例及比较例中的形变量的时间变化的坐标图。

符号说明

1   搬运用部件

11  0/90°交叉CFRP层

12  90°PAN系CFRP层

13  0°沥青系CFRP层

14  90°PAN系CFRP层

15  柔软性树脂层

16  沥青系CFRP层

17  0/90°交叉CFRP层

18  固定用孔

19  吸附垫孔

2   支架

3   吸附垫

10  机械手

W   工件

具体实施方式

图1是表示本发明的第一实施方式的方柱管形状的CFRP制搬运用部件1的立体图(a)、剖面图(b)及其下面板的放大剖面图(c)。另外，图2表示安装了示于图1的CFRP制搬运用部件1的机械手10。该机械手10安装在工业用机器人的臂部的前端，是为了支持液晶显示器(LCD)、等离子显示板(PDP)、半导体晶圆或精密设备等的工件W并进行搬运而使用的。

在图2中，CFRP制搬运用部件1利用支架2以悬臂梁状态保持，多个CFRP制搬运用部件1利用支架2保持，由此构成如图所示的叉子状的机械手10。前端部可以保持开口状态不变，另外，如图2所示，在后述的中空部件的制造时也可以将预浸料片折弯而将前端部堵塞。或者也可以将由橡胶等弹性部件组成的盖嵌插在开口状态的前端部。进而，在搬运用部件1的中空部分可以配置非接触支持工件W的情况下的空气供给管、吸附支持工件的情况下的吸引管、或者在搬运用部件1的前端等安装传感器等的情况下的布线等。需要说明的是，在图2中，表示了将安装有吸附垫3的3根搬运用部件1安装在支架2上的例子，但不限于此，可以安装两个以上的搬运用部件而构成。在将搬运用部件1安装在支架2上时，只要使用固定用孔18进行螺栓紧固即可。此时，在支架2和搬运用部件1的接合面也可以设置橡胶材料等缓冲材料。另外，在搬运用部件1上设置吸附垫孔19，如图2所示安装吸附垫3即可。

支架2的材质没有特别限定，只要对将CFRP制搬运用部件1保持为悬臂梁状态具有充分的强度，在作为机械手的情况下不使重量增加至所需以上即可，例如，可以使用铝材或FPR材料、或这些材料的混合品等。与搬运用部件1相同，可以优选使用CFRP制的材料。

进而，在该例中，例示了具有中空方柱管结构的搬运用部件，但也可以设为如专利文献1所示的板状的部件，该情况下，板状的部件也可以成形为如专利文献1中所公开的叉子状的形状，构成固定保持于支架上的机械手。或者也可以设定为实心结构的部件。另外，其剖面形状也不限定于矩形，可以选择各种形状。其中，从抑制因自重引起的挠曲这样的观点考虑，优选设定为具有中空形状的长条状的部件。

下面，以中空方柱管形状的搬运部件1为例进一步详细地说明。

成为本发明的搬运用部件1具有包含振动衰减性优异的高弹性模量的沥青系CFRP层和与CFRP层的基质树脂相比拉伸弹性模量低的柔软性树脂层的结构。特别优选具有将柔软性树脂层插入沥青系CFRP层之间的结构。

为了使沥青系碳纤维的特性有效地显现，作为基质树脂也优选使用具有一定程度弹性模量的材料。通常，作为基质树脂，使用环氧树脂、酚醛树脂、氰酸酯树脂、不饱和聚酯树脂、聚酰亚胺树脂、双马来酰亚胺树脂等热固性树脂。该情况下，优选能够耐受高温高湿环境的树脂。另外，所述热固性树脂以赋予耐冲击性、韧性为目的，也可以使用在热固性树脂中添加由橡胶或树脂组成的微粒、或者在热固性树脂中溶解热塑性树脂而成的树脂。在这样的用途中，优选使用作为热固性树脂的环氧树脂。

插入在沥青系CFRP层之间的柔软性树脂层只要是具有比上述的基质树脂低的拉伸弹性模量的树脂层就可以使用，优选橡胶或弹性体等弹性材料。作为柔软性树脂层的拉伸弹性模量，优选为0.1～500MPa、更优选为0.1～100MPa、进一步优选为0.1～50MPa。

另外，作为柔软性树脂层，因为通过热固化进行从碳纤维预浸料向CFRP的转换，所以优选使用对此时的热也稳定的材料。进而，柔软性树脂层优选为与沥青系CFRP材料的粘接性优异的材料。从这样的观点考虑，作为柔软性树脂材料，优选举出苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、氯丁二烯橡胶(CR)、丁基橡胶(IIR)、丁腈橡胶(NBR)、乙烯丙烯橡胶(EPM，EPDM)等耐热性的橡胶材料。

柔软性树脂层可以是如上所述的弹性材料的单层，但也可以是使胶乳浸渗在玻璃纤维或碳纤维等无纺布而成的层。

柔软性树脂层的厚度虽然越厚则振动衰减性越好，但是所得的搬运用部件的机械强度或刚性有下降的趋势。因此，柔软性树脂层厚度的范围是：0.05mm～0.7mm、优选为0.05mm～0.5mm、更优选为0.05mm～0.25mm。

为了轻质性、弯曲刚性、耐热性等优异，而使用高弹性的沥青系CFRP。在本发明中，作为碳纤维，按使用拉伸弹性模量490～950GPa的沥青系碳纤维的强化纤维整体的体积比率计使用40％以上。当体积比率为不足40％时，不能获得充分的刚性，不能获得振动衰减特性高的部件。优选使用60％以上。另外，也可以将使用的所有强化纤维设定为高弹性碳纤维，但也可以将一部分用其它的强化纤维、例如拉伸弹性模量不足490GPa的PAN系碳纤维或玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、碳化硅纤维等其它公知的强化纤维构成。例如，在将沥青系碳纤维相对于全部强化纤维按体积比率设定至90％，且剩余部分组合使用其它的强化纤维、特别是拉伸弹性模量不足490GPa的PAN系碳纤维时，从机械性能、振动衰减特性及成本方面出发，多会产生理想的结果。

这样的搬运部件1例如可通过如上述专利文献2所记载的工序来制造。首先，作为准备工序，准备芯材和原形预浸料片及柔软性树脂层用的带材。芯材与搬运用部件1的形状对应地成形，为了作为层叠预浸料片时的所谓挡板发挥功能，使用具有一定程度的刚性的材质的芯材，为了作为成形搬运用部件1时的所谓中型发挥功能，使用具有在加热工序中的加热温度以下不形变的性质且容易从加热固化后的CFRP部件中拔出的材质的芯材。从这样的观点考虑，作为芯材的材质，例如铝、铁、不锈钢等金属或MC尼龙树脂、聚酰亚胺树脂等适宜。上述金属或树脂等由于热膨胀率比CFRP大，因此通过加热后的冷却进行收缩，容易拔出。另外，根据需要，也可以对芯材的表面施加脱模材料。作为脱模材料，也可以为基于喷雾等的药剂(例如表面活性剂等)的涂布、或使用特氟龙(注册商标)片等脱模片等任一方法。

需要说明的是，所谓在上述规定温度下的加热非形变性，是指具有在后述的加热工序下的加热温度下几乎不形变这样的性质的材料。所谓在上述加热温度下几乎不形变，是指在后述的加热条件下，芯材的材料不熔融或芯材的部件不产生翘曲、弯曲、挠曲、扭曲或皱纹、褶曲等形变。另外，所谓上述规定温度，是指对应于后述的原形预浸料片的基质树脂的热固化温度，例如约100～190℃以上的温度。

例如，用于制作图1的搬运用部件的芯材是剖面为横长长方形状的方形材料。

原形预浸料片是使基质树脂浸渗在将碳纤维片化的材料中而成的，是未固化状态的片。例如，所层叠的多个预浸料片优选使用将拉伸弹性模量490～950GPa的沥青系碳纤维沿搬运用部件的长度方向不间断地配置的单向性预浸料片作为主体、剩余部分使用拉伸弹性模量不足490GPa的PAN系碳纤维预浸料片。另外，只要不影响作为搬运用部件的支持性能或搬运性能，则也可以加入一部分包含上述玻璃纤维等或其它的纤维的预浸料片。

通过使用将沥青系碳纤维沿搬运用部件的长度方向不间断地配置而成的单向性预浸料片，可获得高的刚性及强度，不会损害沥青系碳纤维本身的高振动衰减性。当部分设置缝隙等时，往往会影响它们的特性。

作为碳纤维，沥青系的纤维具有弹性率高这样的特征，PAN系的纤维具有拉伸强度高这样的特征。另外，作为原形预浸料片，有强化纤维同一方向配置的单向性片和平纹织物、斜纹织物、缎纹织物、三轴织物等交叉片。沥青系碳纤维预浸料片特别优选使用单向性片。这样的单向性片例如可在将大量的碳纤维束拉齐聚拢的状态下，含浸基质树脂，制为片状。

原形预浸料片优选预先准备各种各样的类型的片，或使强化纤维的种类不同、或使强化纤维相对于基质树脂的使用比率不同、或使强化纤维的取向状态不同，再根据搬运用部件的用途选择多个应使用的原形预浸料片，以形成弯曲刚性最佳的CFRP部件。

需要说明的是，对于上述所选择的所有的原形预浸料片都同样地预先形成规定尺寸的预浸料片。然后，在芯材的各面层叠贴合预浸料片(层叠工序)。预浸料片为未固化状态，由于具有一定程度的粘合力，因此只需在实施过脱模处理的芯材之上依次重合片即可进行贴合。

该情况下，边用熨斗等加热，边使下层的膜或片密合，使其密合层叠，直至形成所需的厚度(例如1～7mm左右)。所谓该情况下的所希望的厚度，考虑到预浸料片加热固化时的体积减少程度，优选比搬运用部件1的CFRP板的要求板厚稍厚的程度。预浸料片的层叠使碳纤维相对于长度方向呈大致直角(90±5°)取向(以下称为“90°取向”)的单向性片在最内侧(即最下层)多段层叠，在其上面多段层叠相对于长度方向呈大致平行(0±5°)取向(以下称为“0°”取向)的单向性片。该情况下，除了上述片以外，也可以将下述的层组合来层叠，即，所述层为将单向性片相对于搬运用部件的长度方向顺时针再逆时针倾斜45°，由此使强化纤维沿倾斜方向(45±15°或135±15°)取向(以下称为“45°或135°取向”)的层；或使用强化纤维相互相交为直角的2方向交叉(织物)预浸料，将其相对于搬运用部件的长度方向顺时针倾斜45°，由强化纤维的取向方向沿45°和135°2方向取向的交叉预浸料片组成的层等。该情况下，0°取向片具有长度方向的防挠曲性及振动衰减特性。90°取向片具有抑制中空结构被压扁的效果。进而，通过将45°取向片或135°取向片组合，扭曲刚性或扭曲振动衰减特性进一步提高。关于交叉片，具有以单向性片的上述组合为标准的效果。

另外，也可以将卷绕和片的贴合组合。

例如，列举下述方法：最内层将交叉预浸料片卷绕在芯材的全周。其后，各自4面分别以短片状层叠，将上述层叠物分别层叠在芯材的4面。最后将最外层的交叉预浸料片卷绕在芯材的全周等。另外，也可以是最内层将交叉预浸料片卷绕在芯材的全周，然后卷绕预先层叠的规定厚度的预浸料片层叠材料，最后将交叉预浸料片卷绕在芯材的全周。

在搬运用部件的尺寸比较小的情况下，例如在宽度为100mm以下、高度为50mm以下的情况下，也可以省略90°取向片，仅由交叉预浸料片、0°取向片构成。

此时，可以采用下述方法：最内层将交叉预浸料片卷绕在芯材的全周，然后卷绕预先层叠的规定厚度的0°取向片层叠材料，或通过贴合等配置在芯材的四面，最后将交叉预浸料片卷绕在芯材的全周。

需要说明的是，作为层叠顺序，从如图1(a)所示的固定用孔18等的开孔加工的观点考虑，优选将交叉预浸料片设定为最下层(最内侧)。这样，通过将交叉预浸料片设在最下层，在进行切削或开孔等后加工时，可以防止加工部位产生的立绒或毛刺等。由此，在加工性提高的基础上，还具有无需担心损伤液晶显示器、等离子显示板、硅晶圆等精密的工件这样的优点。需要说明的是，在示于图1(a)的例子中，表示了设有2个固定用孔18的例子，但不限定于此，只要根据搬运用部件的尺寸等适当设定需要的数即可。

另外，越是层叠于上层的片(即越是外侧的片)，则对搬运用部件的性状(即弯曲刚性等)的有益度越高，因此，从防挠曲性的观点考虑，与90°取向片相比，优选将0°取向片层叠于上层。考虑这样的观点，确定应使用的预浸料片的组合及层叠顺序。

在本发明中，特别地使用490～950GPa的沥青系碳纤维预浸料片作为0°取向片。

柔软性树脂层从进一步提高振动衰减性的观点考虑，优选在层叠该沥青系预浸料片时，插入其层间。具体而言，将沥青系碳纤维预浸料片层叠多层使其成为所需的膜厚后，将成为柔软性树脂层的带材料重叠，进而在其上层叠沥青系碳纤维预浸料片使其成为所希望的膜厚。通过将其加热固化，获得沥青系CFRP层间插入有柔软性树脂层的结构。

在制造用本实施方式中说明的方柱管形状的部件时，通过沥青系CFRP层间插入有柔软性树脂层的结构配置于方柱管的上下面(搬运用部件使用时的上下面)，即可获得效果，因此对于其侧面，也可以不插入柔软性树脂层。

这样，通过在芯材的所有的面层叠贴合预浸料片，形成在芯材的外周面形成有预浸料片的层叠体的状态的层叠部件。其后，在该层叠部的外周卷绕1卷或几卷交叉预浸料片而进行被覆。(被覆工序)

需要说明的是，所谓交叉预浸料片是使上述基质树脂浸渗在沿多个方向织入的强化纤维中而成的未固化状态的片，作为强化纤维，优选织物状的碳纤维，特别优选PAN系碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、或碳化硅纤维等。另外，优选挠性及粘接性高的片，以便与层叠部件密接且可被覆。

该被覆工序之后，从四周挤压挡板等，将该状态的未固化部件放入真空容器等中，通过加热形成本实施方式的搬运用部件1。对该情况下的加热条件而言，自室温起以2～10℃/min的比率使其加热升温，在约100～190℃下保持约10～180分钟，其后停止加热，通过自然冷却使其降温，回至常温。

由于任何预浸料片均包含热固性树脂，因此在各自的片面部及片缘部在相互贴合的状态下固化。另外，在插入柔软性树脂层的部分，为了使在柔软性树脂层的两端侧配置于其上下的各片之间粘接，也可以设置涂浆部分。需要说明的是，将未固化部件放到真空容器中是出于吸收在层叠工序产生的片间等的起泡这样的目的、以及对未固化部件大致均匀地施加外压(即大气压)的目的。

另外，也可以对未固化部件施加特定方向的外压。例如，为了不使挡板和厚度设定板之间产生间隙，自上方用重物等按压，由此搬运用部件1的上面(即工件支持面)的平坦性提高，或者搬运用部件的尺寸(特别是厚度)精度变高，另外，沿接合界面相互按压的方向用台虎钳等按压，由此预浸料片的边缘部的结合性提高。

其后，拔出芯材(拔取工序)。由此，形成中空结构的搬运用部件1。根据本实施方式，搬运部件1由于不以纯CFRP材料构成，而以中空结构构成，因此可以实现轻量化。因此，例如在安装在支架等上且构成机械手的长条搬运部件的情况下，利用自重或工件的负荷可以防止前端部产生挠曲或振动，可以提高工件的支持精度及搬运精度。

这样形成的CFRP制搬运用部件在壁厚包含柔软性树脂层的部分优选的范围是：2～20mm左右、优选为2～10mm左右、更优选为2～4mm左右。

另外，为了防止成形时的裂纹等，层叠于柔软性树脂层之上的预浸料层优选为：按转化为CFRP后的膜厚计具有0.5mm以上、优选1mm以上。

此时，为了防止成形时或开孔时的裂纹，也可以在沥青系预浸料片间插入1层左右其它的强化纤维，例如PAN系的预浸料片。另外，配置于柔软性树脂层的两面的沥青系CFRP层优选设定为相同程度的厚度。

柔软性树脂层可以遍及搬运用部件的长度方向的全层插入，但也可以部分插入。在部分插入的情况下，从搬运用部件的固定侧连续插入1/3以上的范围即可。

另外，还可以利用搬运用部件1的中空部分作为非接触支持工件的情况下的空气供给通路、吸附支持工件的情况下的吸引通路、或在搬运用部件的前端等安装传感器等情况下的布线通路。根据本实施方式，由于使芯材承担作为层叠预浸料片时的所谓挡板及加热成形搬运用部件1时的所谓中型的2种功能，因此可以同时进行CFRP板的形成(即预浸料片的层叠)、和搬运用部件的成形(即与邻接壁部的预浸料片的相互接合)。

另外，由于外周面也用交叉预浸料片被覆，因此进行切削或开孔等后加工时可以防止加工部位产生的立绒或毛刺等。由此，在加工性提高的基础上，还具有不担心损伤液晶显示器、等离子显示板、硅晶圆等精密的工件的优点。

另外，通过交叉预浸料片进行被覆，由此还有遮盖预浸料片缘部的接合部位产生的毛刺或高低差等提高美观性，或者可以增强预浸料片的接合部位这样的优点。需要说明的是，作为搬运用部件的制造方法，还可以是将长条的预浸料片卷绕在芯材的外周面进行层叠这样的上述专利文献3记载的方法。

在以上的说明中，就剖面形状大致是规定的方柱管形状进行了说明，但不限定于此，还可设定为如例示于专利文献4的圆锥形形状或除去下面的一部分的结构，加上专利文献4所记载的振动衰减效果，进而获得优异的搬运用部件。

搬运用部件的外形尺寸并没有特别限定，长度设定为足以支持工件的所需充分的长度，高度或宽度等根据应支持的工件的重量或构成机械手的情况下所使用的搬运用部件的根数等使其为适当最适值即可。

实施例

下面，参照实施例具体地说明本发明，但本发明并不限定于实施例。

(1)单向预浸料片A1、A2

其为使日本グラフアイトフアイバ-(株)制造的沥青系高弹性模量碳纤维“XN-80”(拉伸弹性模量780GPa)单向取向，将环氧树脂浸渗于其中的“XN-80”预浸料。预浸料片所包含的每单位面积的碳纤维质量为250g/m²、环氧树脂含量为33质量％，1张预浸料片的厚度为0.21mm。单向预浸料片A用作该强化纤维的取向方向相对于搬运用部件的长度方向大致成为平行的0°材料。

(2)单向预浸料片B1、B2

其为使东丽制造的PAN系碳纤维“T700S”(拉伸弹性模量230GPa)单向取向，将环氧树脂浸渗于其中的“T700S”预浸料。预浸料片所包含的每单位面积的碳纤维质量为269g/m²、环氧树脂含量为33质量％，1张预浸料片的厚度为0.26mm。

(3)交叉预浸料片C、D

其为使用东丽制造的PAN系碳纤维“T300”(拉伸弹性模量：230GPa)，按碳纤维正交的方式进行平纹织，将环氧树脂浸渗于其中的“T300”预浸料。预浸料片所包含的每单位面积的碳纤维质量为200g/m²、环氧树脂含量：为44质量％，1张预浸料片的厚度为0.24mm。该交叉预浸料片按照使强化纤维的取向角度相对于搬运用部件的长度方向成为平行的0°及90°进行层叠。

(4)基质树脂

作为基质树脂使用的环氧树脂使用使树脂单体固化后测定出的拉伸弹性模量为2500MPa的树脂。

(5)柔软性树脂层

使用厚度0.15mm的SBR制片(拉伸弹性模量：85MPa)的材料。SBR制片仅用于方柱管的上下面，侧面不使用。

实施例1

作为芯材，准备厚度1.1mm、宽度2.8mm的矩形状MC尼龙，在芯材上按示于下述表1的层叠数，在最内层依次层叠0°及90°取向的交叉预浸料片D、使PAN系碳纤维按芯材的长度方向90°取向预浸料片B2、使沥青系碳纤维按芯材的长度方向0°取向的交叉预浸料片A2、预浸料片B1、SRB制片、预浸料片A1，在最外层层叠0°及90°取向的交叉预浸料片C，使其加热固化，固化后拔出芯材，得到宽度60mm、高度18mm、壁厚(上下面3.46mm、侧面3.60mm)、长度2445mm的方管形状的搬运用部件。需要说明的是，最下层的交叉预浸料片D将连续的片在芯材的周围卷绕一层，分别如下述表1所示，将预浸料片B2、预浸料片A2、预浸料片B1、SBR制片、预浸料片A1的层叠物贴合在方管的上下面，将示于下述表2的预浸料片B1的层叠物贴合在两侧面，最后，在最外层将交叉预浸料片C卷绕在芯材的全周。需要说明的是，也可以将所有的预浸料按卷绕方式层叠。这样，得到具有如图1(c)所示的层叠结构的CFRP制搬运用部件1。在图1(c)中，11为由交叉预浸料片D得到的0/90°交叉CFRP，12为由预浸料片B2得到的90°PAN系CFRP，13为由预浸料片A2得到的0°沥青系CFRP，14为由预浸料片B1得到的90°PAN系CFRP，15为由SBR制片组成的柔软性树脂，16为由预浸料片A1得到的0°沥青系CFRP，17为由交叉预浸料片得到的0/90°交叉CFRP。

[表1]

[表2]

实施例2

在实施例1中，将在预浸料片A1及B1间插入的SBR制片设定为从固定侧至搬运用部件的长度方向的2/3的长度，除此以外，与实施例同样操作，得到搬运用部件B。

实施例3

在实施例1中，将在预浸料片A1及B1间插入的SBR制片设定为从固定侧至搬运用部件的长度方向的1/3的长度，除此以外，与实施例同样操作，得到搬运用部件C。

比较例1

在实施例1中，在预浸料片A1及B1间不插入SBR制片，除此以外与实施例1同样操作，得到搬运用部件D。

对于利用本发明的实施例及比较例所得到的搬运用部件，利用以下的方法测定弯曲振动衰减特性。

如图3所示，将距搬运用部件1的一端175mm的范围用固定用夹具21自上下夹持，以悬臂梁的状态保持水平。在距该固定部沿长度方向75mm之处、即相当于距固定侧的搬运用部件的端部250mm的上面及下面贴合形变测定片24。通过在自由端侧的端部用芳族聚酰胺纤维23悬挂质量2kg的重砣22给予初始挠曲，通过将悬挂的芳族聚酰胺纤维23裁断，使搬运用部件振动。根据其间的弯曲形变测定振动衰减因数、振动衰减时间。

对本发明的搬运用部件A～C和成为比较例的搬运用部件D(无柔软性树脂层)共计4种进行了测定。

图4中重叠表示搬运用部件A和搬运用部件D的振动衰减特性。得知在插入有柔软性树脂层的本发明的搬运用部件A中，与无柔软性树脂层的搬运用部件D的情况比较，振动衰减性显著地改善。

另外，图5并列表示4种初始形变至衰减为规定的形变量(初始形变的1/2、1/3、1/4、1/5)的时间。如该图所示，得知即使是从固定侧至1/3的长度插入柔软性树脂层的情况下，也能够获得振动衰减性的改善效果。

Claims (9)

1.一种CFRP制搬运用部件，其包含高弹性模量沥青系碳纤维强化树脂复合材料层(沥青系CFRP层)以及拉伸弹性模量比构成该沥青系CFRP层的基质树脂低的柔软性树脂层。

2.如权利要求1所述的CFRP制搬运用部件，其中，所述沥青系CFRP层为沿搬运用部件的长度方向将碳纤维不间断取向的单向性材料，且具有在至少2层的该沥青系CFRP层间插入有柔软性树脂层的结构。

3.如权利要求2所述的CFRP制搬运用部件，其中，所述柔软性树脂层为耐热性的橡胶层。

4.如权利要求2或3所述的CFRP制搬运用部件，其中，所述CFRP制搬运用部件具有方柱管形状，且具有至少在该方柱管的上下面配置至少2层所述沥青系CFRP层，且在该沥青系CFRP层间插入有所述柔软性树脂层的结构。

5.如权利要求1～4中任一项所述的CFRP制搬运用部件，所述CFRP制搬运用部件为以悬臂梁状态使用的部件，其中，所述柔软性树脂层从固定端侧连续地在全长的1/3以上的范围内被插入。

6.如权利要求1～5中任一项所述的CFRP制搬运用部件，其中，包含PAN系碳纤维强化树脂复合材料层。

7.如权利要求1～6中任一项所述的CFRP制搬运用部件，其中，最外层包含交叉纤维强化树脂复合材料层。

8.一种安装在工业用机器人的臂前端的机械手，其特征在于，具有支持工件的支持部、和用于将该支持部保持固定在臂前端的支架部，所述支持部为权利要求1～7中任一项所述的CFRP制搬运用部件。

9.如权利要求8所述的机械手，其将至少2个CFRP制搬运用部件以悬臂梁状态保持固定在支架部而成。

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