CN104175633A - 管状成形体 - Google Patents

Abstract

管状成形体(1)配备有：管状的基体部(2)，所述基体部(2)具有在与负荷作用方向的平行的方向上对向的一对第一侧壁(21)以及在与负荷作用方向垂直的方向上对向的一对第二侧壁(22)；一对第一加强部(3)，所述一对第一加强部(3)配置在一对第一侧壁(21)的每一个的外侧；一对第二加强部(4)，所述一对第二加强部(4)配置在一对第二侧壁(22)的每一个的外侧；减振弹性层(5)，所述减振弹性层(5)埋设在基体部(2)及各个加强部(3、4)中的至少一个中。基体部(2)及各个加强部(3、4)由纤维强化树脂构成。减振弹性层(5)由具有比纤维强化树脂的基体树脂低的拉伸弹性率的树脂构成。各个加强部(3、4)在从管状成形体(1)的长度方向观察的情况下，呈随着从边缘部趋向中心部而厚度增加的凸形形状。

Description

管状成形体

技术领域

本发明涉及例如在输送物品时或者保管物品时等，支承物品的管状成形体。

背景技术

作为支承物品的管状成形体，在日本特开2013－10346号公报中，记载了一种在轴向方向上配备有截面大致为正方形的中空部的支承杆。该支承杆被成形为圆筒状，是纤维强化树脂制造的。该支承杆在液晶显示器(LCD)的制造工艺等中，用于在将玻璃基板保管在基板容纳箱内时支承该玻璃基板。

发明内容

不过，在上述液晶显示器的制造工艺等中，从稳定地支承玻璃基板等物品的观点出发，强烈地希望确保管状成形体的刚性，以及提高振动衰减特性。

因此，本发明的目的是提供一种能够谋求确保刚性以及提高振动衰减特性的管状成形体。

本发明的管状成形体是一种支承物品的管状成形体，配备有：管状的基体部，所述基体部由第一纤维强化树脂构成，具有在与负荷作用方向平行的方向上对向的一对第一侧壁、以及在与负荷作用方向垂直的方向上对向的一对第二侧壁；一对第一加强部，所述一对第一加强部由第二纤维强化树脂构成，配置在一对第一侧壁的每一个的外侧；一对第二加强部，所述一对第二加强部由第三纤维强化树脂构成，配置在一对第二侧壁的每一个的外侧；减振弹性层，所述减振弹性层由具有比第一纤维强化树脂、第二纤维强化树脂及第三纤维强化树脂的基体树脂低的拉伸弹性率的树脂构成，埋设在基体部、一对第一加强部及一对第二加强部中的至少其一个中；一对第一加强部及一对第二加强部，在从管状成形体的长度方向观察的情况下，分别呈随着从边缘部趋向中心部而厚度增加的凸形形状。

在这种管状成形体中，借助埋设在基体部、一对第一加强部及一对第二加强部中的至少一个中的减振弹性层，谋求振动衰减时间的缩短等、振动衰减特性的提高。进而，借助基体部、一对第一加强部及一对第二加强部构成的形状，防止由减振弹性层的应用引起的刚性的降低。因而，采用这种管状成形体，可以谋求确保刚性以及提高振动衰减特性。另外，所谓拉伸弹性率是通过将长方形样品作为试验片，采用通常使用的拉伸试验机实施的拉伸实验获得的。

在本发明的管状成形体中，减振弹性层也可以只埋设于基体部、一对第一加强部及一对第二加强部中的一对第一加强部的每一个中。根据这种结构，可以显著地缩短在与负荷作用方向平行的方向上的振动衰减时间。

在本发明的管状成形体中，成形减振弹性层也可以只埋设到基体部、一对第一加强部及一对第二加强部中的基体部中。或者，减振弹性层也可以只埋设到基体部、一对第一加强部及一对第二加强部中的一对第一加强部的每一个及基体部中。在这些情况下，减振弹性层可以在基体部的周向方向上连续地埋设在基体部。根据这些结构，可以充分缩短在与负荷作用方向平行的方向上的振动衰减时间。

在本发明的管状成形体中，减振弹性层也可以在包含单臂支承的基体部的固定端的部分埋设于基体部、一对第一加强部及一对第二加强部中的至少一个中。根据这种结构，可以减少减振弹性层的材料的量，并且，例如，与减振弹性层被设置在包含单臂支承的基体部的自由端在内的部分处的情况相比，可以谋求振动衰减特性的提高。

在本发明的管状成形体中，第一纤维强化树脂的纤维可以是PAN系碳纤维、沥青系碳纤维、或者玻璃纤维。另外，第二纤维强化树脂的纤维可以是PAN系碳纤维、沥青系碳纤维或者玻璃纤维。另外，第三纤维强化树脂的纤维可以是PAN系碳纤维或者玻璃纤维。根据这些结构，可以更好地谋求确保刚性。

在本发明的管状成形体中，减振弹性层的树脂也可以是橡胶系树脂。根据这种结构可以更好地谋求振动衰减特性的提高。

附图说明

图1是本发明的一种实施方式的管状成形体的平面图。

图2是图1的管状成形体的侧视图。

图3是沿着图2的III－III线的管状成形体的剖视图。

图4是说明图1的管状成形体的制造工艺用的图。

图5是说明图1的管状成形体的制造工艺用的图。

图6是说明图1的管状成形体的制造工艺用的图。

图7是说明图1的管状成形体的制造工艺用的图。

图8是实施例2的管状成形体的剖视图。

图9是实施例3的管状成形体的剖视图。

图10是比较例的管状成形体的剖视图。

图11是表示实施例1的经过时间和挠曲的关系的曲线图。

图12是表示实施例2的经过时间和挠曲的关系的曲线图。

图13是表示实施例3的经过时间和挠曲的关系的曲线图。

图14是表示比较例的经过时间和挠曲的关系的曲线图。

图15是说明实施例1～实施例3及比较例的管状成形体的试验方法用的图。

具体实施方式

下面，参照附图对于本发明的优选的实施方式进行详细地说明。另外，在各个图中，对于相同或者相当部分赋予相同的符号，省略重复的说明。

如图1及图2所示，管状成形体1是长条的管状体。管状成形体1，例如，在液晶显示器的制造工艺等中，用于输送玻璃基板的机械手或者保管玻璃基板的基板容纳箱等，支承玻璃基板等物品。在将与管状成形体1的长度方向平行的方向作为Y轴方向的情况下，在X轴方向上的管状成形体1的宽度成为恒定的，在Z轴方向上的管状成形体1的宽度从基端1a到规定位置是恒定的，从该规定位置到前端1b向前端1b逐渐减少。但是，在Z轴方向上的管状成形体1的宽度的一侧(在图2中为上侧)，成为平坦的。

如图3所示，管状成形体1配备有管状的基体部2、一对第一加强部3、和一对第二加强部4。基体部2具有在Z轴方向上对向的一对第一侧壁21及在X轴方向上对向的一对第二侧壁22。在基体部2相邻的第一侧壁21和第二侧壁22被向外侧凸起地弯曲的弯曲部23连接起来。第一加强部3配置在各个第一侧壁21的外侧的表面上。第二加强部4配置在各个第二侧壁22的外侧的表面上。另外，在基体部2上相邻的第一侧壁21和第二侧壁22也可以代替弯曲部23而被平坦状的倾斜部连接起来，或者也可以被直接连接起来。

在管状成形体1中，Z轴方向成为负荷作用方向。从而，一对第一侧壁21在与负荷作用方向平行的方向上对向，一对第二侧壁22在与负荷作用方向垂直的方向对向。另外，所谓负荷作用方向，是在管状成形体1支承玻璃基板等物品时与该物品的负荷主要作用到管状成形体1上的面垂直的方向。

各个第一加强部3，在从管状成形体1的长度方向上观察的情况下，呈随着从边缘部趋向中心部而厚度增加的凸形形状。同样地，各个第二加强部4，在从管状成形体1的长度方向观察的情况下，呈随着从边缘部趋向中心部而厚度增加的凸形形状。由此，与Y轴垂直的管状成形体1的截面形状的外形呈圆形形状或者椭圆形形状。

基体部2、第一加强部3及第二加强部4由GFRP(glass fiberreinforced plastics：玻璃纤维加强塑料)或者CFRP(carbon fiberreinforced plastics：碳纤维加强塑料)等纤维强化树脂构成，通过叠层一个或者多个预浸渍材料而构成。作为一个例子，构成基体部2的纤维强化树脂(第一纤维强化树脂)的纤维是PAN系碳纤维(拉伸弹性率：优选为160～650GPa，更优选为200～500GPa)、沥青系碳纤维(拉伸弹性率，优选为400～900GPa，更优选为600～900GPa)或者玻璃纤维(拉伸弹性率：优选为50～100GPa，更优选为60～80GPa)。构成第一加强部3的纤维强化树脂(第二纤维强化树脂)的纤维是PAN系碳纤维、沥青系碳纤维或者玻璃纤维。构成第二加强部4的纤维强化树脂(第三纤维强化树脂)的纤维是PAN系碳纤维或者玻璃纤维。作为预浸渍材料，使用单向预浸渍材料、织物预浸渍材料等。单向浸渍材料是纤维只在一个方向上取向的预浸渍材料，在想要获得强度及刚性的部位使用。织物预浸渍材料是平纹织物、斜纹组织等构成的预浸渍材料，用于防止在成形体的角部发生裂纹，防止在真空垫孔等机械加工部位产生毛刺。

管状成形体1还配备有多个减振弹性层5。减振弹性层5在一对第一加强部3的每一个中各埋设有多个。减振弹性层4只埋设在基部2、一对第一加强部3及一对第二加强件4中的一对第一加强部3的每一个中。管状成形体1的基端1a当在机械手或者基板容纳箱等中管状成形体1被悬臂支承时成为固定端，但是，这时，减振弹性层5在包含基体部2的固定端(即，对应于基端1a的端部)的部分(例如，从基端1a到整个长度的40～75％的位置的部分)，埋设于一对第一加强部3的每一个中。

减振弹性层5由具有比构成基体部2、第一加强部3及第二加强部4的纤维强化树脂的基体树脂低的拉伸弹性率的树脂构成。优选地，减振弹性层5的树脂具有0.1～500MPa(优选为0.1～100MPa，更优选为0.1～50MPa)的拉伸弹性率。作为一个例子，作为减振弹性层5的树脂，可以列举出：橡胶系树脂(苯乙烯－丁二烯橡胶(SBR)、氯丁二烯橡胶(CR)、异丁橡胶(IIR)、丁腈橡胶(NBR)、乙烯·丙稀橡胶(EPM，RPDM)、作为具有软链的聚合物等的橡胶等)以及弹性体(聚酯树脂、乙烯基树脂、聚氨基甲酸乙酯树脂、低弹性环氧树脂等)。

在如上所述构成的管状成形体1中，借助埋设在一对第一加强部3的每一个中的减振弹性层5，谋求振动衰减时间的缩短等、振动衰减特性的提高。特别是，在与负荷作用方向(即，Z轴方向)平行的方向上的振动衰减时间被显著降低。进而，借助基体部2、一对第一加强部3及一对第二加强部4构成的形状，防止由减振弹性层5的使用引起的刚性的降低。因而，根据管状成形体1，可以谋求确保刚性及提高振动衰减特性。

另外，在管状成形体1中，构成基体部2的纤维强化树脂的纤维是PAN系碳纤维、沥青系碳纤维或者玻璃纤维，构成第一加强部3的纤维强化树脂的纤维是PAN系碳纤维、沥青系碳纤维或者玻璃纤维，构成第二加强部4的纤维强化树脂的纤维是PAN系碳纤维或者玻璃纤维。从而，更好地谋求确保管状成形体1的刚性。

另外，在管状成形体1中，减振弹性层5的树脂为橡胶系树脂。从而，可以更好地谋求管状成形体1的振动衰减特性的提高。

另外，对于基体部2、第一加强部3及第二加强部4，如果使用纤维在相对于管状成形体1的长度方向成+45°及－45°的方向取向的预浸渍材料，则可以提高管状成形体1的扭转刚性，另外，可以防止在制造时的管状成形体1的扭转不良。进而，对于第二加强部4，通过使用上述的预浸渍材料，可以提高第二加强部4的剪切刚度，使得管状成形体1不容易翘曲。

另外，如果对于基体部2的最内层部、基体部2的最外层部及第一加强部3的外层部使用织物预浸渍材料，或者对于管状成形体1的最外层部使用织物预浸渍材料，则可以防止在成形体1的角部产生裂纹，防止在真空垫孔等机械加工部位的产生毛刺。

其次，对于管状成形体1的制造方法进行说明。首先，如图4及图5所示，作为芯材，准备了心轴M，为了构成基体部2，将切割成规定形状的一个或者多个预浸渍材料20卷绕到心轴M上。心轴M具有与管状成形体1的基体部2的中空部分相对应的形状。作为心轴M的材料，优选地，满足在后加热硬化工序中不变质、以及热膨胀率比预浸渍材料20的基体树脂大(为了加热硬化工序之后容易抽出)的条件。

接着，如图6所示，在卷绕到心轴M上的预浸渍材料20的外侧的表面，为了构成第一加强部3及第二加强部4，分别叠层被切割成规定形状的多个预浸渍材料30及多个预浸渍材料40。在叠层多个预浸渍材料30时，在规定位置夹装减振弹性层5。借此，获得预备成形体10。接着，如图7所示，一边在预备成形体10的长度方向上一点点地挪动并且施加张力，一边将包装带T以螺旋状卷绕到预备成形体10上。作为包装带T的材料，优选地，满足卷绕时的拉伸强度及拉伸特性优异、具有追随加热硬化工序中的加热温度的热收缩特性及热应力特性、以及在成形后容易剥离的条件。

接着，将卷绕有包装带T的预备成形体10在加热炉内加热。加热温度及加热时间由预浸渍材料20、30、40所含有的热硬化剂的种类及预备成形体10的形状等适当地决定。通过在加热炉内的加热，在被心轴M和包装带T加压的状态下，预浸渍材料20、30、40的基体树脂被软化·一体化，预备成形体10的外侧的表面被整形成椭圆柱状。接着，通过将预备成形体10从加热炉中取出并冷却到室温，使一体化的基体树脂硬化。最后，抽出心轴M，剥离包装带T，获得成形体1。

上面，对本发明的一种实施方式进行了说明，但是，本发明并不被上述实施方式所限定。例如，本发明的管状成形体并不局限于支承玻璃基板，可以用于支承各种各样的物品。

另外，在本发明的管状成形体中，减振弹性层也可以埋设在基体部、一对第一加强部及一对第二加强部中的至少一个中。例如，减振弹性层也可以只埋设在基体部、一对第一加强部及一对第二加强部中的基体部中。或者，减振弹性层也可以只埋设在基体部、一对第一加强部及一对第二加强部中的一对第一加强部的每一个及基体部中。并且，在这些情况下，减振弹性层也可以以在基体部的周向方向上连续的方式埋设在基体部中。根据这些结构，也可以充分缩短在与负荷作用方向平行的方向上的振动衰减时间。

另外，在本发明的管状成形体中，减振弹性层也可以在包含被单臂支承的基体部的固定端的部分处埋设在基体部、一对第一加强部及一对第二加强部中的至少一个中。根据这种结构，可以谋求抑制减振弹性层的材料的量，并且，例如，与在包含被单臂支承的基体部的自由端的部分上设置有减振弹性层的情况相比，可以谋求减振特性的提高。

另外，埋设在一对第一加强部的每一个中的减振弹性层，可以在管状成形体的整个长度上设置有一层或者多层，也可以在从基端到整个长度的途中的部分上设置有一层或者多层。另外，在设置有多层埋设在一对第一加强部的每一个中的减振弹性层的情况下，也可以是其中一部分的减振弹性层设置于管状成形体的整个长度上，剩余的减振弹性层设置于从基端到整个长度的途中的部分上等，各个减振弹性层的前端侧的位置并不一致。

【实施例1】

在本实施例中，拉伸弹性率通过以下的方法测定。由负荷及位移增加量测定拉伸弹性率。

(1)试验机：株式会社エイ·アンド·デイ制造的“テンシロン万能试验机(型号UCT－1T)”(最大容量1吨)

(2)拉伸速度：5mm/分钟

(3)试验环境：温度23℃，湿度50％

(4)试验片尺寸：宽度50mm，长度300mm

如图3所示，作为实施例1，准备具有与减振弹性层5只埋设在一对第一加强部3的每一个中的管状成形体1相同结构的管状成形体。实施例1的管状成形体的具体的规格如表1所示。另外，实施例1的管状成形体的尺寸如下面所述。另外，在表1中的层号，是从内侧的层起按照顺序附加的号码(在后面所述的表2～4中也一样)。

(1)长度：2967mm(在图1中从1a到1b的距离)

(2)在与负荷作用方向平行的方向上的基端的宽度：40mm(图2中的1a的长度)

(3)在与负荷作用方向垂直的方向上的基端的宽度：66mm(图1的1a的长度)

(4)在与负荷作用方向平行的方向上的前端的宽度：26mm(图2中的1b的长度)

(5)在与负荷作用方向垂直的方向上的前端的宽度：66mm(图1的1b的长度)。

【表1】

如图8所示，作为实施例2，准备具有与减振弹性层5只埋设到基体部2中的管状成形体1同样的结构的管状成形体。实施例2的管状成形体的具体的规格如表2所示。另外，实施例2的管状成形体的尺寸与实施例1的管状成形体的尺寸大致相同。另外，在图8所示的管状成形体1中，减振弹性层5以在基体部2的周向方向上连续的方式埋设到基体部2中。

【表2】

如图9所示，作为实施例3，准备具有与减振弹性层5只埋设到一对第一加强部3的每一个及基体部2中的管状成形体1同样结构的管状成形体。实施例3的管状成形体的具体的规格如表3所示。另外，实施例3的管状成形体的尺寸与实施例1的管状成形体的尺寸大致相同。另外，在图9所示的管状成形体1中，减振弹性层5以在基体部2的周向方向上连续的方式埋设在基体部2中。

【表3】

如图10所示，作为比较例，准备具有与不设置减振弹性层5的管状成形体100同样结构的管状成形体。比较例的管状成形体的具体的规格如表4所示。另外，比较例的管状成形体的尺寸与实施例1的管状成形体的尺寸大致相同

【表4】

表1～表4中的预浸渍材料及减振弹性层的性状如下所述。

(1)以PAN系平纹组织的碳纤维(以聚丙稀腈作为原料的碳纤维)的拉伸弹性率：230GPa

(2)PAN系平纹组织的基体树脂：130℃硬化环氧树脂

(3)PAN系230GPa的碳纤维(以聚丙稀腈作为原料的碳纤维)的拉伸弹性率：230GPa

(4)PAN系230GPa的基体树脂：130℃硬化环氧树脂

(5)沥青系800GPa碳纤维(以煤焦油沥青等作为原料的碳纤维)的拉伸弹性率：800GPa

(6)沥青系800GPa的基体树脂：130℃硬化环氧树脂

(7)减振弹性层：厚度0.15mm，拉伸弹性率85MPa的苯乙烯－丁二烯橡胶制的片

对于如上所述构成的实施例1～3及比较例的管状成形体，如下所述地计测衰减自由振动波形。首先，如图15所示，准备支承构件50，所述支承构件50具有长方体状的本体部51和从本体部51突出的突出部52、由铝等金属成一体地形成。接着，将突出部52从实施例1的管状成形体1的基端1a的开口插入，用粘结剂固定。并且，将支承构件50的本体部51的平坦面固定到台座53的上表面。这样，在以基端1a作为固定端、以前端1b作为自由端的状态下，水平地悬臂支承实施例1的管状成形体1。并且，通过利用线54将砝码55垂吊于前端1b，对前端1b赋予初始负荷2kg，计测通过切断线54将该初始负荷除去之后的衰减自由振动波形。对于实施例2、3及比较例的管状成形体也一样。

实施例1的管状成形体的结果变成如图11所示，实施例2的管状成形体的结果变成如图12所示，实施例3的管状成形体的结果变成如图13所示，比较例的管状成形体的结果变成如图14所示。如可以从这些结果看出的那样，对于比较例而言，在实施例1的管状成形体中获得最良好的结果，接下来，以实施例2的管状成形体、实施例3的管状成形体的顺序，获得良好的结果。特别是，可以看出，如实施例1的管状成形体所示，当将减振弹性层5只埋设到一对第一加强部3的每一个中时，振动衰减时间的缩短变得很显著。

根据本发明，能够提供可以谋求确保刚性以及提高振动衰减特性的管状成形体。

Claims (10)

1.一种支承物品的管状成形体，其特征在于，配备有：

基体部，所述基体部由第一纤维强化树脂构成，具有在与负荷作用方向平行的方向上对向的一对第一侧壁、以及在与所述负荷作用方向垂直的方向上对向的一对第二侧壁；

一对第一加强部，一对所述第一加强部由第二纤维强化树脂构成，配置在一对所述第一侧壁的每一个的外侧；

一对第二加强部，一对所述第二加强部由第三纤维强化树脂构成，配置在一对所述第二侧壁的每一个的外侧；以及

减振弹性层，所述减振弹性层由具有比所述第一纤维强化树脂、所述第二纤维强化树脂及所述第三纤维强化树脂的基体树脂低的拉伸弹性率的树脂构成，埋设在所述基体部、一对所述第一加强部及一对所述第二加强部中的至少一个中，

一对所述第一加强部及一对所述第二加强部的每一个，在从管状成形体的长度方向观察的情况下，呈随着从边缘部趋向中心部而厚度增加的凸形形状。

2.如权利要求1所述的管状成形体，其特征在于，所述减振弹性层只埋设在所述基体部、一对所述第一加强部及一对所述第二加强部中的一对所述第一加强部的每一个中。

3.如权利要求1所述的管状成形体，其特征在于，所述减振弹性层只埋设在所述基体部、一对所述第一加强部及一对所述第二加强部中的所述基体部中。

4.如权利要求1所述的管状成形体，其特征在于，所述减振弹性层只埋设在所述基体部、一对所述第一加强部及一对所述第二加强部中的一对所述第一加强部的每一个及所述基体部中。

5.如权利要求3或4所述的管状成形体，其特征在于，所述减振弹性层以在所述基体部的周向方向上连续的方式埋设在所述基体部中。

6.如权利要求1～5中任一项所述的管状成形体，其特征在于，所述减振弹性层，在包含被悬臂支承的所述基体部的固定端在内的部分，被埋设于所述基体部、一对所述第一加强部及一对所述第二加强部中的至少一个中。

7.如权利要求1～6中任一项所述的管状成形体，其特征在于，所述第一纤维强化树脂的纤维是PAN系碳纤维、沥青系碳纤维或者玻璃纤维。

8.如权利要求1～7中任一项所述的管状成形体，其特征在于，所述第二纤维强化树脂的纤维是PAN系碳纤维、沥青系碳纤维或者玻璃纤维。

9.如权利要求1～8中任一项所述的管状成形体，其特征在于，所述第三纤维强化树脂的纤维是PAN系碳纤维或者玻璃纤维。

10.如权利要求1～9中任一项所述的管状成形体，其特征在于，所述减振弹性层的所述树脂是橡胶系树脂。