CN1378901A - 机器人手部件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种安装在工业机器人手臂单元上的机器人手部件及其制造方法,其中包括以下连续执行的步骤,一个将每个都含有增强纤维的聚酯片层压在具有预定形状横截面的核心部件外表面上的步骤,一个将层压的聚酯片加热到一个预定温度进行热固制成纤维增强塑料的步骤,和一个将核心部件从所述纤维增强塑料中取出从而得到中空结构的步骤。

Description

机器人手部件及其制造方法

                          技术领域

本发明涉及一种安装在一种工业机器人的臂元件上的机器人手部件及其制造方法。更为具体地说，本发明涉及的是一种由纤维增强塑料所制成的机器人手部件，该纤维增强塑料由含有层积在一个核心部件的外表面上的一种增强纤维的聚酯薄片在经热固后得到，另外还涉及到该部件的制造方法。

                          背景技术

玻璃底面的生产规模伴随着液晶显示器的广泛应用也越来越大，因此对用于液晶显示器、等离子显示面板、硅晶片及同样的精密零件生产过程中的底板传送器机器人手的生产规模的要求也越来越大。还有，用来传送大型等离子显示面板的机器人手的需求规模要高于用来传送液晶显示器的机器人手。

迄今为止，机器人手是由如钢，不锈钢，铝等金属材料制造。伴随着这些年来机器人手的生产规模的扩大，出现了使用纤维增强塑料的趋势(此后简称为“FRPs”)。特别是一种由碳化纤维增强的实心部件制成的机器人手部件被广泛应用。

尽管当前生产规模不断扩大，然而由于碳化纤维实心部件使得机器人手变重，导致了它自重引起的偏斜。而且由于机器人手变重，机器人驱动系统的负载加大，从而影响了机器人的设计和它的成本。由其自重导致的偏斜可以通过减轻重量而降低一定程度，例如可通过减小机器人手部件的厚度或者减小支承面的宽度来实现。然而这些对策也同时使得机器人手的抗挠刚度下降，造成了支承工件时的偏斜增大(由于负载造成的偏斜)。特别是当一个长的机器人手部件处于悬臂时，其末端部的偏斜加大，而且当工件被支承时振动加大，造成了支承和传送工件的困难。

如在日本未审查专利No.2000-343476中公开的，一种制造机器人手的技术，它是通过分别形成一个皮肤层和一个核心层来实现。该皮肤层是一种板状碳化纤维增强塑料，通过加热到热固一个多片聚酯片的层压板，每片聚酯片中含有一种碳化纤维。核心层也同样由碳化纤维增强塑料构成，使皮肤层层积在作为核心部件的核心层的上表面与下表面上，用粘合剂使核心层与皮肤层粘附在一起。

作为在这个专利中的皮肤层，它是由包含碳化纤维的多个朝不同方向定向的聚酯片一片接一片层压而成，以改进抗挠刚度，振动衰减特性和抗热能力。作为核心层，它是一个碳化纤维增强塑料部件和由例如铝这样的金属制成的蜂巢状核心部件以及纤维的集合体相互之间结合，以改进抗挠刚度，振动衰减特性和抗热能力，然而重量则减轻了。

但是根据这个方法，这些材料中，包含碳化纤维增强塑料的皮肤层有一个预定的厚度和预定面积，而核心层也同样包含碳化纤维增强塑料。皮肤层通过粘合剂粘附在作为核心部件的核心层的上表面与下表面，然后将这样得到的层压片按预定的长和宽切割，以便制成预定的形状，这就意味着制造程序的数量增加了。因此，制造的时间需要加长，制造成本也变得高了。

另外还设计成一个方法，将各自以一个预定厚度形成的四片聚酯片用粘合剂粘附在一起，形成一个方形管。然而这个方法需要一个层压聚酯片的步骤，一个通过热固的方法形成碳化纤维增强塑料板的步骤，和另一个粘接碳化纤维增强塑料板的步骤。然而由此又产生了一个问题，即在粘接碳化纤维增强塑料板的部分处的针对负载的强度较低。

机器人手部件被设计用来传送工件、精密零件，如液晶显示器、等离子显示面板、硅晶片及同类产品，因此要求该部件是平面的以免划伤这些工件。然而如果机器人手有一个中空的结构，那么中间的部分可能会成凹陷的。

                            发明内容

因此，本发明的目的是解决以上提到的问题和提供一种针对负载强度较高、偏差低、平直度高，生产时间短，制造成本低的机器人手部件，以及制造该部件的方法。

为了达到上述目的，本发明提供的这种安装在工业机器人的臂单元上的机器人手部件，具有一个预定的横截面形状，向纵向延伸，如以下组成：包含增强纤维的每片聚酯片被层压在核心部件的外表面上，层压的聚酯片被加热到一个预定的温度以使其热固形成纤维增强塑料，然后将核心部件从纤维增强塑料中取出。

根据以上所述的构造，以较少的制造程序和较低的制造成本来获得一个机器人手部件是可能的。而且，通过使用纤维增强塑料是可能制造出比金属造的部件轻，具有优越的平直度、抗挠刚度、振动衰减特性和抗热性的机器人手部件的。还有，由于核心部件被取出后形成中空结构，可以使得重量更轻。另外，还可以在中空部分内设置装备、配线、管路配置以及机器人手其他功能所需要的配备。最后，由于核心部件可以反复使用，可使材料消耗降低。

以上描述的制造机器人手部件的方法包括以下连续执行的步骤：在核心部件的外表面上缠绕各包含增强纤维的聚酯片，该核心部件有一预定的横截面形状，核心部件是由一种在等于或低于预定温度时加热而不变形的材料制成；通过把一具有预定内表面形状的外部模型挤压到缠绕聚酯片的外表面上，使聚酯片按着预定大小形成该聚酯片的外部形状；将模制的聚酯片加热到一预定温度，使其热固后形成纤维增强塑料；最后从成型的纤维增强塑料中取走核心部件使其成一中空结构。

还有另一种如以上描述的制造机器人手部件的方法，包括以下连续执行的步骤：把一个有预定的横截面形状的核心部件的外表面分成多个区域，该核心部件在加热到等于或小于一个预定温度时不会变形，并将每个包含一增强纤维的聚酯片粘接到每个已独立分割的区域；将粘有聚酯片的核心部件加热到预定温度，使部件热固形成纤维增强塑料；最后从成型的纤维增强塑料中取走核心部件使其成一中空结构。在这个例子中，因为每个包含一增强纤维的聚酯片被粘接到每个已分割的核心部件的外表面区域，其拐角部分并不会向外膨胀。因此并不需要使用一个专门的外部模型来使机器人手部件的外部表面形状达到要求。

另外一个根据本发明所述的安装在工业机器人臂单元上的机器人手部件，有一预定的横截面形状，且沿纵向延伸，有层压在核心部件全部或部分外表面上的每片都包含增强纤维的聚酯片，层压着聚酯片的核心部件被加热到预定温度而热固，形成与核心部件结合在一起的纤维增强塑料。

根据这个构造，可以以少数量的制造程序和较低的制造成本制造机器人手部件。还有，使用纤维增强塑料可以制造出质量更轻和偏差特性更小的机器人手部件。而且，由于核心部件留在制造的位置形成一个实体结构，所以机器人手的中央部分不会形成凹陷，进而改善了平直度。注意，核心部件使用轻质部件如合成树脂比纤维增强塑料更轻，可以更加减轻重量。

还有另一种如上述的制造机器人手部件的方法，包括以下连续执行的步骤：在核心部件的外表面上缠绕各包含增强纤维的聚酯片，该核心部件有一预定的横截面形状，核心部件是由一种在等于或低于预定温度时加热而不变形的材料制成；通过把一具有预定内表面形状的外部模型推到缠绕聚酯片的外表面上，使聚酯片按着预定大小形成该聚酯片的外部形状；将模制的聚酯片加热到一预定温度，使其热固后形成与核心部件结合在一起的纤维增强塑料。

还有一种如上述的制造机器人手部件的方法，包括以下连续执行的步骤：把一个有预定的横截面形状的核心部件的外表面分成多个区域，该核心部件在加热到等于或小于一个预定温度时不会变形，并将每个包含一增强纤维的聚酯片粘接到至少一个已分割的区域；将粘有聚酯片的核心部件加热到预定温度，使部件热固形成纤维增强塑料。

另外，还有一种如上述的制造机器人手部件的方法，包括以下连续执行的步骤：把一个预定横截面形状的核心部件的外表面分成多个区域，该核心部件在加热到等于或小于一个预定温度时不会变形，并将每个包含一增强纤维的聚酯片粘接到每一个已分割的区域；将粘有聚酯片的核心部件加热到预定温度，使部件热固形成与核心部件结合在一起的纤维增强塑料。在这个例子中，相邻区域中的聚酯片被一片接一片地连接和粘接在一起以构成核心部件全部外表面上的纤维增强塑料。因此，通过使用一个轻质的核心部件，就可以生产出具有实心纤维增强塑料部件优点的机器人手部件，即具有良好的防偏斜特性和平直度。

根据本发明的安装在工业机器人臂单元的机器人手部件由纤维增强塑料制成，它具有一个中空长方形的横剖面，并在一个组成部件沿纵向延伸的内部空间。形成有至少一根肋条在横剖面中横过相对的两长边伸展，而且也在内部空间纵向伸展。

根据这个结构，因为组成横剖面的长边是通过肋条相互连接，长边的长度实际上被大大地缩短以增加其刚度。因为横剖面中的长边刚度被改进，长边中部的凹陷也被减小，因此机器人部件手的平直度(也就是精确度)也被改善。

以上描述的制造机器人手部件的方法包括以下连续执行的步骤：将带有长方形形状横剖面以及在等于或小于预定温度时不变形的核心部件，设置在横截面为长方形并会有增强纤维的肋组成部件的两侧边表面上以形成整体上具有长方形横截面的复合构造体；将每个包含一增强纤维的聚酯片以一预定的厚度层压在复合构造体的外表面上，将层压有聚酯片的复合构造体加热到预定温度，形成其中结合了肋组成部件和聚酯片的纤维增强塑料；从纤维增强塑料中取出核心部件。

根据这种构成，如果准备了多个不同种类的核心部件和不同大小的肋组成部件，那未通过任意地将部件结合起来，就能够容易地制出一个预定大小的在内部空间有一个肋的机器人手部件。

另外，还有一种制造以上描述的机器人手部件的方法，包括以下连续执行的步骤：将含有增强纤维的聚酯片以预定的厚度层压在带有长方形形状横剖面以及在等于或小于预定温度时不变形的核心部件的外表面；将其上层压有聚酯片的多个核心部件分别以它们的各边表面相互接触，形成一个整体上有长方形横截面的复合型结构；将各含有增强纤维的聚酯片以一定厚度压在复合型结构的外表面上；加热层压有聚酯片的复合构造体到预定的温度，使之形成纤维增强塑料，其中层压在复合构造体上的聚酯片与层压在核心部件上的聚酯片互相结合；然后从纤维增强塑料中取出核心部件。在这个例子中，有一个优点就是不需要肋组成部件。

在以上所述的制造方法中，可以使层压一定厚度的聚酯片的形状符合于复合构造体表面的形状和核心部件表面的形状，然后将聚酯片粘附和层压在复合构造体表面和核心部件表面上。通过粘附与复合构造体表面形状或核心部件表面形状符合的聚酯片，使聚酯片达到预定的厚度。

在以上所述的制造方法中，层压步骤也可以通过将聚酯片缠绕层压在复合构造体或核心部件的外表面来实现。通过将聚酯片缠绕层压在复合构造体或核心部件的外表面，使聚酯片到达预定的厚度。

上面所述制造机器人手部件的方法还可以包含以下连续执行的步骤；将多个带有中空和长方形横截面形状并包含有增强纤维的单元组成部件使其在两边表面处彼此相互接触形成一个整体上具有长方形横剖面的复合构造体；将在其边表面上包含增强纤维的聚酯片粘附在与复合构造体上的接触表面相交的同样的边上；将其上粘有聚酯片的复合构造体加热到预定温度，以形成其中聚酯片与单元组成部件结合在一起的纤维增强塑料。

在以上所述的制造方法中，粘附聚酯片的步骤可以这样实施，将聚酯片缠绕粘附在复合构造体的外表面上。根据这个组成，因为聚酯片是被缠在复合构造体的外表面，相邻单元组成部件之间的结节被隐藏起来因而机器人手部件的外观到了改进。

在以上所述的制造方法中，将聚酯片缠绕或粘附在复合构造体或核心部件的外表面上这一步骤中可以包括将聚酯片缠绕或粘附成多层的步骤。这样，就可以适当地设计聚酯片的层压厚度，进而控制机器人手部件的挠性刚度。

将聚酯片缠绕或粘附成多层的这一步骤还可以包括一个将聚酯片以以下方式层压的步骤，这个方式中增强纤维可以沿着纵向方向或与纵向成直角方向，彼此不同。根据这个结构，使得根据机器人手被应用的环境控制机器人手部件的挠性刚度，振动衰减特性和抗热性能等等成为可能。

还有，将聚酯片缠绕或粘附成多层的这一步骤可以包括一个在粘附或缠绕有聚酯片的最外层再缠绕一层织物聚酯片的步骤。根据这个组成，在随后的切割和磨光工序中产生的起毛变松被减少了。这样，部件的工作性能便改进了，最终得到的产品也展示出改进的外观。

本产品其他目的、特性和优点可从以下结合附图的实施例的说明中明显地获知。

                           附图说明

图1安装了本发明机器人手部件的机器人手透视图；

图2根据本发明的第一实施例的机器人手部件透视图；

图3第一实施例中机器人手部件的第一种制造方法过程截面图；

图4是生产过程中将聚酯片缠绕在多重层的一个工艺的状态解释图表，其

中聚酯片以以下方式层压：聚酯片中的增强纤维按彼此不同的方向导向。

图5第一实施例中机器人手部件的截面形状修改例子截面图；

图6第一实施例中机器人手部件的第二种制造方法过程解释图；

图7根据本发明的第二实施例的机器人手部件截面图；

图8第二实施例中机器人手部件修改例的透视图；

图9根据本发明的第三实施例的机器人手部件截面图；

图10第三实施例中的机器人手部件的第一种制造方法过程截面图；

图11第三实施例中的机器人手部件的第一种制造方法中聚酯片层压状态解

释图；

图12第三实施例中的机器人手部件的第二种制造方法的过程截面图；

图13第三实施例中的机器人手部件的第三种制造方法的过程截面图；

图14第三实施例中的机器人手部件的相应制造制造方法示意图；

图14A机器人手部件的侧视图；

图14B图14A中沿E-E截面的截面图；

图14C图14A中沿F-F截面的截面图；

图14D图14A中沿G-G截面的截面图。

                        具体实施方式

下面参考附图详细介绍本发明的实施例。

图1是安装了本发明机器人手部件的机器人手的透视图。机器人手1安装在一个工业机器人的臂单元上，包括一个用来将机器人手1安装在机器人(未示)的臂单元上的平板状的安装部件2，和一个固定在安装部件2上用以支承工件3的机器人手部件4。在图1中，数字5指示了安装部件2上打的安装孔，以使机器人手1安装在机器人的臂单元上。机器人手部件4支承和传送如玻璃底板等的工件3，例如液晶显示器、等离子显示面板、或半导体晶片，该部件由纤维增强塑料制成，以此获得了轻质、优越的平直度、抗挠刚度和抗热性等优点。

图2是本发明的第一实施例中的机器人手部件4，机器人手部件4都是由中空结构组成的中空方管，以使包含增强纤维的聚酯片层压在一个核心部件的外表面，层压的聚酯片被加热到预定温度使其热固形成纤维增强塑料，然后从所形成的纤维增强塑料中取出核心部件。通过螺钉或其他元件可将两个机器人手部件4彼此平行地安装在安装部件2上，每个部件的长为1500毫米，宽为50毫米。安装部件2和机器人手部件4可以连成一体。

参看图3，具体介绍机器人手部件4的第一个制造方法。

首先，参看图3A，包含增强纤维的聚酯片7以多层缠绕在核心部件6的外表面上，该核心部件有一预定的横截面形状，核心部件是由一种在等于或低于预定温度加热时会不变形的材料制成。

核心部件6被用来作为一个基础部件，聚酯片7在其上缠绕，核心部件在该层压聚酯片9被加热到预定温度(根据树脂的不同而不同，大约在100℃-190℃)和热固温度或稍高于该预定温度时不会发生太大的形变，而且核心部件6是由一种能容易地从加热后热固的纤维增强塑料中取出的材料制成，取出后的核心部件可以成形为例如在横截面是长方形的杆。在这里所述的“核心部件加热后不会发生太大形变”这句话的意思是，核心部件不会在使层压聚酯片9加热并热固的工艺过程中熔化也不会因为卷曲、弯曲、偏转、扭曲、褶皱、折叠等而发生形变。核心部件6由铝钢、或不锈钢、或树脂例如MC尼龙树脂或聚酰亚胺等制成。以上所述的树脂或金属材料都有一个比纤维增强塑料大的热膨胀系数，因此在加热后冷却时会收缩，这样可以轻易的将其取出。另外，当需要时，一种分隔材料可以施加在核心部件的表面上。这种分隔材料可以是一种化学器(例如，表面活化剂)施加通过喷射的方法到其表面上，也可以使用一种聚四氟乙烯薄片作为分隔薄片。

聚酯片7是一张所谓的单向部件的薄片，例如一种单向平纹织物或一种单向无纹织物其中的增强纤维朝一个方向定向，或者如一种平纹织物，一种斜纹织物或一种绸缎织物这样的含有朝两个方向导向的增强纤维的双向部件，或者如一种三维织物这样的含有朝三个方向导向的增强纤维的三向部件，该部件中预先浸透了填料树脂，处于一种略带粘性的未热固状态。

在这个例子中，为了得到轻质和刚度的观点，一般使用碳化纤维作为增强纤维。然而也可以用玻璃纤维，芳香尼龙纤维或者金刚砂纤维代替碳化纤维。例如，在多个的聚酯片7准备层压时，主要使用碳化纤维聚酯片，同时在不损害机器人手部件的支承和传送性能的前提下，也可以在一定程度上部分地使用包含玻璃纤维或其他纤维的聚酯片来代替。碳化纤维可以被分成以下两类；根据使用的原始材料分成硝酸过氧化乙酰似乎应为聚丙烯腈碳化纤维和沥青基碳化纤维。沥青基碳化纤维具有高达490-950GPa的弹性，而硝酸过氧化乙酰聚丙烯腈碳化纤维有230-490GPa的弹性和高的抗拉强度。

再有，填料树脂可以使用以下热固性树脂，例如环氧树脂，苯酚树脂，氰酸盐树脂，不饱和聚酯树脂，聚酰亚胺树脂或者二马来酰亚胺树脂。而且为了增加抗震性和韧性，可以使用在热固性树脂中加入橡胶或树脂微粒的树脂，或者使用在热固性树脂中溶解了热塑性树脂的树脂。在这里，用作微粒的橡胶可以是腈橡胶，丁二烯橡胶，苯乙烯—丁二烯橡胶，丁二烯—腈橡胶，丙烯酸橡胶，或丁基合成橡胶。还有，用作微粒的树脂可以是热固性树脂或者热塑性树脂。其中热固性树脂可以使用环氧树脂，苯酚树脂，不饱和聚酯树脂，氨基树脂，或聚氨脂树脂。热塑性树脂可以使用聚酰亚胺树脂，聚丙烯酸树脂，聚乙烯乙酸树脂，聚酰氨树脂，polyaramide树脂，或聚碳酸脂。溶解在热固性树脂中的热塑性树脂可以是，聚磺酸树脂，聚碳酸脂，聚醚磺酸树脂，聚醚酰亚氨树脂，芬芳聚脂树脂，聚乙烯醇缩甲醛树脂，聚酰氨树脂，或聚酰亚氨树脂。

在这里，执行将聚酯片7缠绕成多面层的步骤，如图4所示，聚酯片7以增强纤维朝不同方向导向的方式层压。也就是说，聚酯片是这样层压的，即所给层面中聚酯片7a中的增强纤维8a以0度的方向导向，而另一层面中的聚酯片7b中的增强纤维8b以90度的方向导向。另外，还有在以上所述层面以外的一个层压聚酯片7c。在这个例子中，聚酯片7c中增强纤维8c可以是一种织物聚酯片，其中增强纤维以相交成90度角的方式朝两个方向导向，或者也可以是一种层压一对相对于纵向成正负45度角的单向聚酯片。这种状态下，各层中的聚酯片7a、7b、7c分别以适当的厚度层压，使得最后的厚度处于1-7毫米之间。考虑到聚酯片被加热热固时体积会缩小，本例中层压的厚度会稍微大于所需要的机器人手部件的纤维增强塑料板的厚度。

现在具体介绍在多重层中层压聚酯片7的例子。参看图3A，层压在最里面与核心部件6相接触的聚酯片7具有朝一定方向导向的增强纤维，例如朝相对于纵向方向成0度或90度角的方向导向。层压在最里面一层之上的第二聚酯片7具有朝相对于纵向成0度角定向的增强纤维，以防止纵向的偏斜和改进振动衰减特性。层压在上面所述的第二聚酯片上的第三聚酯片7具有朝相对于纵向直交定向的增强纤维，以改进包含上述两片聚酯片在内的整体部件的抗挠刚度，改进为挠性振动的振动衰减特性，以及防止卷曲和偏斜。除去上述，还可以再加设一层含有朝相对于纵向成正负45度角定向的增强纤维的聚酯片7。这样，可以改进整体部件的扭转刚度，扭转振动衰减特性。还可以层压一层织物聚酯片作为最外面层以代替聚酯片7。该织物聚酯片由增强纤维的机织织物组成。增强纤维推荐使用碳化纤维、玻璃纤维、芳香尼龙纤维、金刚砂纤维，而且平纹织物、斜纹织物、绸缎织物或三维织物也可以适当应用。织物聚酯片加以层压是为了在随后工艺中的切割和压磨时减小聚酯片的起毛变松，改进其可加工性和改进产品的外观。

将聚酯片7层压成多层，从方便取出核心部件6的角度讲，应该将以90度角定向的薄片层压在最低层(也就是最内层)。因为，碳化纤维的热收缩程度比填料树脂稍小，所以薄片的收缩这样变化，即在纤维定向方向的收缩程度比纤维排列方向的收缩程度小。将90度定向的薄片用在管状纤维增强塑料板的内表面，则碳化纤维就被定向于使其包围核心部件6的外表面。进而当受到热固影响时，管状纤维增强塑料板的直径就不会收缩很多。

还有层压在上层的聚酯片(外部薄片)对机器人手部件的特性(抗挠刚度等)的改进贡献很大。因此从防止偏斜的角度来讲，最好在以90度定向薄片的上面层压一层以0度定向的薄片。所使用的聚酯片的结合和层压的顺序要根据以上所述几点而定。

接下来，如图3B所示，具有预定内表面形状的外模10a和10b被推到由聚酯片缠绕多层的层压聚酯片9的外表面上，使层压聚酯片9的外部表面按着预定大小成型。这是因为，如图3A所示当聚酯片7一层层叠加地缠绕在核心部件6上时，角落向外边膨胀，使角落外的形状不能保持一致。因此，角落以适当的直角形状模制成型。为了这个目的，这两个具有U形内表面形状的沟槽形外模被彼此面对面地设置，在层压聚酯片9的上下方，以与为一个挤压件相同的方式按箭头A和B所示方向加以推压。这样，通过推压具有U形内表面形状的外模10a和10b，使层压聚酯片9的角落形成适当的直角形状。

接下来，如图3C中，所示模制成型的层压聚酯片9被加热到预定温度以热固，以形成纤维增强塑料。这时，整个层压聚酯片9被放进一个真空袋内准备加热。加热条件如下，开始时从室温下以每分钟2°-10℃的速度升温，在100°-190℃下保持60分钟，然后加热停止，聚酯片自然冷却到室温。这样，层压聚酯片9就被热固形成纤维增强塑料。这里，核心部件6是由加热到预定温度或稍低于该温度时不发生形变的材料制成，因此，保证了在上述加温过程中核心部件的横截面形状基本上不发生形变。注意，把层压聚酯片9放进真空袋是为了吸出在层积过程中停留在薄片中的气泡，也是为了是使层压聚酯片9基本上具有均匀的外部压力(大气压力)。

接下来，如图3D所示，核心部件6被从纤维增强塑料部件11中取出，从而形成一个中空结构。这样，如图2那样的具有方形管的机器人手部件4被制造出来。

因为在这个实施例中的机器人手部件不是制成为一个实心纤维增强塑料件，而是构成一个中空结构组成，因此可以通过不减小机器人手部件体积(即不减小厚度或者宽度)而实现减轻其质量。例如，在安装部件2上安装一个长的机器人手部件4，就有可能避免其末端由于其自重或工件的负载而产生偏斜或振摆动，因而支承和传送工件的精确度得到了改进。为了支承和传送工件3，方管的中空部分内可以用来设置一个可以吹或吸空气的管子，也可以设置用以侦测工件3的存在和夹持的传感器的电线。

机器人手部件4的截面形状并不局限于以上所述的方管，而是可以用任何形状，如三角形，多边形，圆形或半圆形来代替。如图5所示，机器人手部件4可以是一个管形且有一个平直形的上表面和一个弧形的下表面。在这个例子中，图3A中所示的核心部件具有一个上表面是平面下表面是弧形的截面形状。在以前的介绍中，聚酯片7在核心部件6的外表面上缠绕成多层。然而，本发明并不局限于此，当聚酯片7以预定的厚度成型以便具有抗挠刚度和振动衰减特性，这样的聚酯片7可以缠绕成一层。

下面，参看图6介绍机器人手部件4的第二种制造方法。

首先，在准备过程中准备好核心部件6和初始聚酯片7。核心部件6按着机器人手部件4的形状成型，而且具有长方形的横剖面。作为初始的聚酯片准备好了各种类型的聚酯片，其中的增强纤维类型不同，增强纤维相对于的填料树脂的密度不同，或是增强纤维的定向也不同。需使用的聚酯片要根据机器人1的使用目的和机器人手部件4的使用场所来从众多的数量中选择，以便形成一种具有最优抗挠刚度的碳化纤维复合材料。

如图6A所示初始聚酯片7被切割成具有预定形状的聚酯片7’和7”。聚酯片7’和7”是层压在核心部件6外表面的各个分隔区域(也就是说，上表面、下表面，左边表面，右边表面)，然后所有初始从聚酯片7按着核心部件6各个分隔区域的大小切割。

接下来，如图6B所示，聚酯片7’和7”被层压在核心部件6的表面而粘结起来。聚酯片7 ’和7”还没有被热固，而且都有一定程度的粘连强度。因此，聚酯片7’和7”可以通过连续地层压被粘附在一个已经粘附有一层分隔薄膜的核心部件上。但是最好使用一个熨斗等手段加热和按压聚酯片7’和7”。而且，最好以下面的方式层压聚酯片7’和7”，其中的增强纤维朝纵向和与纵向成90℃角的方向导向。

这样，聚酯片7’和7”就被层压后粘附在核心部件6的整个外表面上，形成了一个其核心部件6外表面上覆盖着层压聚酯片9的部件。

然后，如图6C所示一种织物聚酯片7d在层压聚酯片9的外表面缠绕一层或几层。通过这样一个覆盖物，就可以防止在随后的工艺中层压聚酯片9的起毛变松或细微的裂开。另外，尽管在聚酯片7’和7”被按合的部分会产生一些毛刺或高低不平，也可以被覆盖物覆盖。因此，例如像液晶显示器、等离子显示面板、硅晶片的精细工件可以防止被划伤。

然后，如图6D所示，两个外模10c和10d(两个固定板10c，两个厚度调节板10d插在两个固定板之间)从四个方向被推向覆盖有织物聚酯片7d的部件。这个例子中，固定板10c被推向覆盖着织物聚酯片7d的层积聚酯片9的上下表面，而两个厚度调节板10d被推向左右两边的表面。

此后，层压聚酯片9被放入一个真空袋，在预定条件下加热以便固化形成纤维增强塑料。这时，一个朝特定方向的外部压力被施加到层压聚酯片9上。例如，如果通过重力或类似手段在层压聚酯片9的上面加压力，以使固定板10c和两个厚度调节板10d之间没有空隙形成，则机器人手部件4的上表面的平直度得到改进，而且该部件的尺寸大小(特别是厚度)可以非常精确的得到。另外，如果相对位置上的外模通过钳子按所示箭头方向A和B或C和D夹紧，则相邻聚酯片7’和7”在其边缘地方的连接性能被大大改进。

下面，如图6E所示，按上面所述的工艺将核心部件6从纤维增强塑料的部件1 1中取出。这样就形成了有中空结构的机器人手部件4。

根据这个制造方法，因为核心部件6有两个功能，一个是在层压聚酯片7作为基础部件的功能，一个是在加热模化机器人手部件4的作为内模，所以可以在形成纤维增强塑料面板(即层压聚酯片7’和7”)的同时使机器人手部件4成型(即将相邻壁部的层压聚酯片7’和7”连接起来)。

因此，与以前的所述制造程序相对比工艺的数量减少了，以前的制造程序中一个皮肤层都是由通常的纤维增强塑料板形成，而该皮肤层与核心层结合在一起作为核心部件。尤其，形成纤维增强塑料面板的自然冷却时间与形成机器人手部件的粘接时间结合在一起。这样可以大大节省制造所需的时间。

还有，对于制造中空结构机器人手部件的方法来说，可以得到将制得的与机器人手部件的壁表面相符合的四个表面的纤维增强塑料板在边际处粘接在一起的方法。然而，该方法有一些缺点因为将四个表面的纤维增强塑料板在它们的边际处粘接需要复杂的操作，尺寸精确度被降低了，粘接部分的强度也可能被降低，而且因为通过利用聚脂片制得的纤维增强塑料板被结合在一起，增加了制造步骤。与之相反，就本实施例中的制造方法来说，因为可以通过将聚脂片7’、7”粘附在核心部件6上的一个相对简单的操作来制造机器人手部件，所以可以在较短的维持时间内制造出高尺寸精度的机器人手部件。此外，因为邻接部分的聚脂片7’、7’的粘附在一起是与聚酯片7的热固同时进行的，接合部分的强度增加是可能的。

另外地，与上述第一种制造方法不同，当聚脂片被缠绕在核心部件的外表面上时，角落不向外膨胀。因此，不需要使用符合机器人手部件外表面形状的专用外模。特别是，由于外模通常较内模为大且昂贵，因此个别地预备外模或者提供符合机器人手部件形状的外模的耗费是大的。然而，根据本制造方法，仅需要一种通用的外模(例如，固定板10c和厚度调节板10d)。因此，抑制机器人手的设计修改费用和提高设计自由度是可能的。这样，快速制造出符合用户需要的机器人手部件并缩短预期期限是可能的。

该制造方法与第一种制造方法是相同的，在这方面机器人手部件4可能有三角形、多边形、圆形或半圆形的横截面，织物聚脂片7d不是一定要缠绕在层压聚脂片层积9的最外周，而粘附在核心部件6上的聚脂片7’，7”可能只是一个单层。

图7说明一个本发明实施例2的机器人手部件14。该机器人手部件14是通过将每个都含有增强纤维的聚脂片7层压在核心部件6的整个外表面上，然后加热这样形成的层压聚脂片到预定温度进行热固，以形成一个与核心部件6结合成一体的纤维增强塑料部件。

下面将描述机器人手部件14的第一种制造方法。该制造方法与图3所示的实施例1中机器人手部件4的第一种制造方法相一致。图3A中具有预定横截面形状的核心部件6，是利用一些在等于或低于预定温度下加热不会发生变形并对聚脂片具有优异粘附性能的轻质部件，如质量轻于纤维增强塑料的合成树脂制成的。轻质部件是在等于或者低于将层压聚脂片9加热到预定温度(对不同的树脂，通常是从100℃到190℃)进行热固的过程中的温度略高的温度下加热塑造后，纤维增强塑料上不会产生裂缝的材料制成的。例如，可以使用这些塑料材料，如环氧树脂，苯酚树脂，不饱和聚酯树脂，聚酰亚胺树脂，二马来酰亚胺树脂，聚亚安酯树脂和泡沫材料制成。可以通过利用喷射沙子或者砂纸摩擦使核心部件6的表面糙化，以增强其对聚脂片7的粘附。另外。需要时也可以使用粘合剂。

这制造方法与图3A，3B和3C所示的方法是几乎以同样的方式进行的。然而，如图3D中所示的通过将核心部件6从纤维增强塑料件11中取出以获得中空结构的工序就没有进行。也就是说，这制造方法是将3C中所示的层压聚脂片9加热至预定的温度并热固以形成纤维增强塑料即宣告结束。在这例子中，同样因为核心部件6是由加热等于或稍低于预定温度不会变形的材料制成，因此，在图3C所示的加热过程中也不会太大变形。而是确切地保持其横截面形状。

这样，就制得了实心结构的带有在纤维增强塑料中剩留的轻质材料制成的核心部件6的机器人手部件14。接下来，通过切削加工制得支撑和传送工件3的空气吹或吸的通道、用来设置探测工件3是在原位还是被支撑的传感器的电线的孔、以及装配用的螺丝孔。采用本实施例中带有核心部件6的实心结构，同样可以实现重量的降低和制造步骤数量的减少。

实心结构的机器人部件14不需要取出核心部件6的步骤。从而，大大地缩短制造时间是可能的。进一步地，因为由轻质部件制得的核心部件6被留下，消除中空结构的机器人手部件和实心材料制成的机器人手部件间内在的缺点是可能的。即，中空结构的机器人手部件有一些随着时间的流逝会发生例如使用中中部凹陷的变形，或用新的替换旧的实心材料制成的机器人手部件时，必须对形成凹槽和孔的部分进行修正设计的缺点。本实施例的实心结构机器人手部件没有这些缺点。此外，作为整体的机器人手部件的重量能被降到与实心材料制成的机器人手部件相同的重量。因此它既能防止由于自重引起的偏斜，也能防止由于负载引起的偏斜。

下面，将描述机器人手部件14的第二种制造方法。该制造方法与图6所示的实施例1中机器人手部件4的第二种制造方法相一致。与第一种制造方法相同，对于核心部件6，应使用具有对聚脂片的粘附性能优异并且比纤维增强塑料质量轻的轻质材料。为了提高对对聚脂片的粘附性能，将核心部件表面糙化或者用黏合剂涂层是适宜的。

制造过程与图6A，6B，6C和6D所示的制造过程几乎是用同样的方式进行的。然而，图6E所示的从纤维增强塑料部件11中移出核心部件6来形成中空结构的过程没有进行。也就是，制造过程随着如图6D所示的加热层压聚脂片9到预定温度进行热固从而获得纤维增强塑料即告终止。

这样，带有用纤维增强塑料中遗留下的轻质材料制成的核心部件6的实体结构的机器人手部件14就被制造出来了。

图8阐明了实施例2中机器人手部件14的一个修改例。一个实心结构的机器人手部件14，其中每一个都会有增强纤维的聚脂片被层压在一个核心部件的一部分外表面上，然后将层压有聚酯片的该部件加热到一个预定的温度，以形成与核心部件相结合的纤维增强塑料。

这一制造机器人手部件的方法与实施例2中制造机器人手部件14的方法相一致。该方法除了聚酯片7只是被层压在图6A和6B的核心部件6外表面上其中至少一个分开的区域上(即上表面6a和下表面6b)之外，几乎与6A和6D所示的方法完全相同。这样就制造出实心结构的机器人手部件14’，其中由轻质材料制成的核心部件6为纤维增强塑料的夹持。

在这个机器人手部件14’中，需要保证核心部件6和最底下聚脂片7’之间的连接性能。然而，因为还未固化的聚脂片7由于热固与核心部件结合在一起，连接性能有充分的保证。为了进一步增强粘附性能，准备层压着聚脂片的核心部件6的表面(6a，6b)可以被糙化或者涂黏合剂。还有，在图6D的方法中，进一步的，作为外模的厚度调节板10d可以被省略。

根据这个机器人手部件14’，只使用了少量的聚脂片7，因此，材料成本大幅减少了。

图9示出本发明实施例3中的机器人手部件。机器人手部件是用轻质的纤维增强塑料制造的，具有优异的平直度、抗挠刚度和耐热性。纤维增强塑料是通过将聚脂片塑造成预定形状，并加热聚脂片到预定温度来热固得到的，聚脂片是通过将热固树脂注入增强纤维，如碳化纤维、玻璃纤维、芳香尼龙纤维或金刚砂纤维得到的。机器人手部件16至少有一个肋16B，在横剖面相对两长边方向伸展，并在组成部件16A形成的空间中延伸，并沿部件16横剖面相对的两长边横向伸展。组成部件16A横的截面呈中空矩形状并纵向延伸。

依照该构成，构成机器人手部件16横剖面的长边通过肋16B彼此连接，由此长边的长度可以大大地缩短以增加刚性。另外，长边中部的凹进也减少了以提高平直度，也就是，提高机器人手部件16的精密度。在这个例子中，因为即使不增加机器人手部件16的厚度也可以获得足够的强度，那么防止由重量增加而引起的末端偏斜增加是可能的。

接下来，将参看图10描述机器人手部件16的第一制造方法。

第一步(见图10A)，核心部件6具有长方形横剖面并在等于或小于预定温度下加热不变形，核心部件6设置在肋构成部件17侧表面的两边上与构成部件17成为一个整体的具有长方形横截面的复合构造体18，肋构成部件17具有一个长方形横剖面并包含有一个增强部件。

象实施例1中所用的机器人手部件一样，制造核心部件6的材料在等于或低于一个稍高于加热热固聚脂片预定温度的温度下加热不会发生大的变形，并且在加热和热固后可以从纤维增强塑料中容易地取出。

制造肋组成部件17的材料含有增强纤维，如碳化纤维、玻璃纤维、芳香尼龙纤维或金刚砂纤维，该材料在热固聚脂片时与聚脂片结合在一起。肋组成部件17最好被切成预定的大小，纤维增强塑料通过热固聚酯片被形成板状，增强纤维以相互不同的定向层压在聚酯偏中。

第二步(见图10B)，含有增强纤维的聚脂片7，以预定厚度(例如，1-7mm)层压在复合构造体18的外表面。如图11B所示，为了使聚脂片7能以预定厚度层积在复合构造体18的外表面(上表面、下表面、左表面、右表面)，聚脂片7制成与可粘附和层压的表面的形状吻合。还有如图11B所示，聚脂片7可以缠绕或者层压在复合构造体18的外表面上。本例中的粘附和缠绕适宜的方式是使增强纤维定向在不同方向。

另外，如图11C和图11D所示，由增强纤维的织品构成的织物聚脂片7d，可以缠绕在复合构造体18的外表面以覆盖复合构造体18，该复合构造体18上面已层压有聚脂片7。

第三步(见图10C)，具有预定形状的外模10a和10b被推压到复合构造体18的外表面上，将复合构造体18的外表面塑造到预定的大小。该复合构造体18上面层压有聚脂片7。外模10a和10b可以是两个槽状外模(见图)，各具有U型的内表面形状，或者四个板状外模(见图6D)，相当于聚酯片7的层压模式(见图11)。

第四步(未示出)，加热塑好的复合构造体18至预定温度，以形成由肋构成部件17与聚脂片7相结合而成的纤维增强塑料。

第五步(见图10D)，从纤维增强塑料中取出核心部件6，以形成内部有肋的机器人手部件。

如上所述的制造方法，机器人手部件是这样制造出的，即将核心部件6设置在肋构成部件17的两侧边表面，构成一个整体的具有长方形横截面的复合构造体18；聚脂片7以预定厚度层压在复合构造体18的外表面，并利用外模10a和10b进行塑造；加热塑好的复合构造体18至预定温度，以形成由肋构成部件17与聚脂片7相结合而成的纤维增强塑料；将核心部件6从中取出。因此，如果有多种不同尺寸的核心部件6和肋构成部件17，就能很容易地通过任意结合这些部件而制造出内部有肋的机器人手部件16。

同时，因为机器人手部件16内部有肋，组成横截面的长边通过肋互相连接。从而，长边的长度被大大地减短而强度被提高。因为减少了长边中央的凹进，改进了平直度，即机器人手部件16的精确度就可能了。

内部的室的数目(分隔数)可以通过改变核心部件6及肋构成部件17的数目来改变。在这种情况下，由肋构成部件17分隔开的内部空间，可以被用来设置一个吹吸空气以支持和传送工件的管子，也可以用来设置探测工件是否在原位还是被夹持的传感器的电线。在先有技术的实心横截面的机器人手中，空气吸收通道及其同类物是由机械切削成型的。与之相反，本发明的实施例可以消除这机械切削成型的费用。

图12示出制造机器人手部件的第二种方法。

第一步(见图12A)，含有增强纤维的聚脂片7以预定的厚度层压在核心部件6的外表面，核心部件6具有长方形横剖面并在等于或小于预定温度下加热不变形。在这时，象第一种方法一样，将聚脂片7制成与可在其上粘附和层压(也可以缠绕和层压)的核心部件6的外表面(上表面、下表面、左表面、右表面)形状相吻合。聚脂片的增强纤维被定向的方向，可以由与第一种制造方法中同样的技术思想来确定。

第二步(见图12B)，多个(实施例中是两个)上面层压有聚脂片7的核心部件6的边表面彼此相接，形成一个具有长方形横截面的整体的复合构造体18。

第三步(见图12C)，含有增强纤维的聚脂片7以预定的厚度层压在复合构造体18的外表面上。织物聚脂片7d可以缠绕在复合构造体18的外表面以覆盖复合构造体18，该复合构造体18上面已层压有聚脂片7。

第四步(见图12D)，具有预定形状的外模10a和10b被推压复合构造体18的外表面上，以便将复合构造体18的外表面塑造成预定的大小。该复合构造体18上面层压有聚脂片7。外模10a和10b与第一种方法一样，可选择使用与聚脂片层压模式相符合的那种外模。

第五步(未示出)，加热塑好的复合构造体18至预定温度，以形成纤维增强塑料，在其中层压在核心部件6上的聚脂片7与层压在复合构造体18上的聚脂片7相结合成一体。

第六步(见图12E)，从纤维增强塑料中取出核心部件6，以形成内部有肋的机器人手部件16。

如上所述的制造方法，机器人手部件16是这样制造出的，聚脂片7以预定的厚度层压在核心部件6的外表面上，核心部件6的侧边表面彼此相接，形成一个具有长方形横截面的整体的复合构造体18；聚脂片7以预定的厚度层压在复合构造体18的外表面，并利用外模10a和10b塑造出复合构造体18；塑好的复合构造体18加热，至预定温度以形成内部有层压在核心部件6上的聚脂片7与层压在复合构造体18上的聚脂片7相结合的纤维增强塑料；从中取出核心部件6。因此，如果需要制造多种不同尺寸的核心部件6，就能通过任意选择出核心部件和确定其数量而制造出一定大小内部有肋的机器人手部件16。这方法的一个优点是不再需要上面第一种方法中所需的肋构成部件17。

图13示出制造机器人手部件16的第三种方法。

第一步(见图13A)，多个单元组成部件19的边表面彼此相接而形成一个具有长方形横截面的整体的复合构造体18，每个单元组成部件19制成为具有中空长方形形状的横截面并含有一种增强纤维材料。每个单元组成部件19的制造是通过，例如，将板状纤维增强塑料切割成具有预定尺寸的长方形形状并用粘合剂粘合其末端表面完成的。单元组成部件19的制造还可以进一步地通过利用上述实施例所用的技术完成，即，将聚脂片层压在具有长方形横截面并在等于或低于一个预定温度下加热不会发生变形的核心部件外表面上，接着加热层压有聚脂片的核心部件到预定温度将其热固。简而言之，具有中空长方形形状横剖面的单元组成部件19可以用任何一种制造方法制得。

第二步(见图13B)，每个都含有增强纤维的聚脂片7，被粘附在与复合构造体18相交的边的边表面上(图中示出了本实施例中的上表面和下表面)上。织物聚脂片7d可以替代聚脂片7被粘附。

第三步(未示出)，将粘附有聚脂片7的复合构造体18加热到预定温度，以形成内部有单元组成部件19与聚脂片7相结合的纤维增强塑料。这样，就制得了内部有肋的机器人手部件16。

如上所述的制造方法，机器人手部件16是这样制造出的，多个具有中空长方形横截面的单元组成部件19的边表面彼此相接而形成一个具有长方形横截面的整体的复合构造体18；聚脂片7粘附在与单元组成部件19的相接边相交的相同边表面上；加热粘附有聚脂片7的复合构造体18，制成内部有单元组成部件19与聚脂片7相结合的纤维增强塑料。这样，如果要制备有多种不同尺寸的单元组成部件19，就能通过任意结合这些部件而容易地制造出预定尺寸的内部有肋的机器人手部件16。本例中，肋是由单元组成部件19的相接表面构成的。

如图13C所示，将聚脂片7粘附到复合构造体18上的第二步，聚脂片7可以通过将其缠绕在复合构造体18的外表面上来粘附。在这个例子中，由于聚脂片7粘附在由多个单元组成部件19构成的复合构造体18的整个外周边，接触部分外的节级是不太明显的，机器人手部件16展示出良好的外观以提高商业价值。另外，一块织物聚脂片也可以缠绕在粘附有聚脂片7的复合构造体18的外表面上以覆盖复合构造体18。

当机器人手部件16如图14所示是很长的时，它的遭受大弯曲力矩的底端可以制成为多层的以抑制由机器人手部件16末端的负载而引起的偏斜。在这个例子中，单元组合部件19在多层中彼此相互接触以形成复合构造体18，接着，将聚脂片7层压在复合构造体18的整个外表面上，接着对其进行热固。这个技术也可以应用于上述的第二种制造方法。

下面描述的是本发明的实施例1与实施例2机器人手部件的例子和对比例。(1)比较例(实心的碳化纤维增强塑料部件的层压)：

    表1实心部件的层压(碳化纤维增强塑料板，12mm厚)

聚脂种类	厚度(mm/片)	层压方向(度)	层压数量(片)	总厚度(mm)
					织物聚脂	0.25	0/90	1	0.25
聚脂-A(800GPa)	0.22	0	12	2.64
					聚脂-B(240GPa)	0.20	90	8	1.6
聚脂-B	0.27	0	11	3.0
					聚脂-B	0.20	90	8	1.6
聚脂-A	0.22	0	12	2.64
					织物聚脂	0.25	0/90	1	0.25

总计			44	12.0
					由于自重引起的偏斜(mm)	1.6
重量(kg)	1.53

这个涉及由实心碳化纤维增强塑料部件制成的机器人手部件的比较例，与相关联的有关工艺一起进行了描述，表1示出了制造中的数值。该比较例用了总共7层。也就是，用了其中碳化纤维定向在横交纵向0度和90度方向的织物聚脂，聚脂-A中具有800GPa伸长弹性的树脂碳化纤维，其定向在0度角方向，聚脂-B具有240GPa伸长弹性的PAN碳化纤维，其定向在90度角方向，织物聚脂层压在最内层和最外层，层压成两层的聚脂-A和层压成三层的聚脂-B位于最内层和最外层之间。最后形成的碳化纤维增强塑料板有12mm厚，由其自重引起的偏斜是1.6mm，重量是1.53kg。(2)例1(中空碳化纤维增强塑料结构的层压)：

                 表2中空结构的层压

(正方形导管：12mm厚，碳化纤维增强塑料板：2.55mm厚)

聚脂种类	厚度(mm/片)	层压方向(度)	层压数量(片)	总厚度(mm)
					织物聚脂	0.25	0/90	1	0.25
聚脂-A	0.22	0	5	1.1
					聚脂-B	0.20	90	6	1.2
核心部件(铝等)	6.9	-	1	6.9
					聚脂-B	0.20	90	6	1.2
聚脂-A	0.22	0	5	1.1
					织物聚脂	0.25	0/90	1	0.25
总计			24	12.0

由于自重引起的偏斜(mm)		0.47
			重量(kg)		0.75
厚度(mm)	纵向	12.1(前部)，11.8(中部)，12.1(后部)
			宽度方向	12.0(左)，11.8(中)，12.0(右)

例1涉及了利用如图3所示的第一种制造方法制造出的如图2所示的具有中空结构的机器人手部件4。表2示出了制造中的数值。该例用了6个层。也就是，用了其中碳化纤维定向在横交纵向的0度和90度方向的织物聚脂，聚脂-A具有800GPa伸长弹性的沥青碳化纤维，其定向在0度角方向，聚脂-B具有240GPa伸长弹性的聚丙烯腈碳化纤维，其定向在90度角方向，和一个铝制的核心部件。织物聚脂层压在作为最内层的的核心部件的外表面上，聚脂-A以两层层压，聚脂-B以两层层压在其上，另一个织物聚脂层压成最外层。对聚脂层压进行热固，接下来，将核心部件从中取出形成一个中空结构。最后形成的碳化纤维增强塑料板的厚度是2.55mm，方形导管的厚度是12mm，由于其自重引起的偏斜是0.47mm，重量是0.75kg。机器人手部件中心部分的厚度是11.8mm，与末端厚度(12.0mm，12.1mm)相比有些轻微的凹进。然而，对支撑和传送工件是没有问题的，而且也获得了优良的平直度。

与比较例相比，例1中的重量从1.53kg降到了0.75kg，由自重引起的偏斜从1.6mm降到0.47mm，从中可以理解，本发明的中空结构机器人手部件是轻质的，大程度地防止偏斜。同样的效果从第二种制造方法制得的机器人手部件4中也可以得到。(3)例2(碳化纤维增强塑料实心结构的层压)：

                 表3实心结构的层压

(正方形导管：12mm厚，碳化纤维增强塑料板：2.55mm厚，

                 泡沫聚氨脂核心部件)

聚脂种类		厚度(mm/片)	层压方向(度)	层压数量(片)	总厚度(mm)
						织物聚脂		0.25	0/90	1	0.25
聚脂-A		0.22	0	5	1.1
						聚脂-B		0.20	90	6	1.2
核心部件(泡沫聚氨脂)		6.9	-	1	6.9
						聚脂-B		0.20	90	6	1.2
聚脂-A		0.22	0	5	1.1
						织物聚脂		0.25	0/90	1	0.25
总计				24	12.0
						由于自重引起的偏斜(mm)		0.47
重量(kg)		1.06
						厚度(mm)	纵向	12.0(前部)，12.0(中部)，12.0(后部)
宽度方向	12.0(左)，12.0(中)，12.0(右)

例2涉及了利用第一种方法制造出的如图7所示的实心结构机器人手部件14。表3示出了制造中涉及的数值。该例中共用了6个层，即，用了其中的内部碳化纤维定向在横交纵向0度和90度方向的织物聚脂，聚脂-A具有800GPa伸长弹性的沥青碳化纤维，其定向在0度角方向，聚脂-B具有240GPa伸长弹性的聚丙烯腈碳化纤维，其定向在90度角方向，和由泡沫聚氨脂轻质材料制成的核心部件。织物聚脂层压在核心部件的外表面作为最内层，聚脂-A以两层层压在其上，聚脂-B以两层层压在其上，和另一织物聚脂层压成最外层。聚脂层压与留在其中的核心部件一起进行热固。最后形成的碳化纤维增强塑料板厚度是2.55mm，方形导管厚度是12mm，由其自重引起的偏斜是057mm，和重量是1.06kg。机器人手部件末端和中部的厚度(12.0mm)是相同的。从中可以理解，该机器人手部件与例1的中空结构机器人手部件相比具有优越的平直度。

与比较例相比，例2中重量从1.53kg降到了1.06kg，由自重引起的偏斜从1.6mm降到0.57mm，从中可以看出，本发明的实心结构机器人手部件与用碳化纤维增强塑料实心材料制成的机器人手部件相比也是轻质的，和可以大程度地防止偏斜。从第二种制造方法制得的机器人手部件14中也可以得到同样的效果。

2001年3月29日提交的日本专利申请书第2001-97478和2001-97489号，以及2001年4月13日提交的日本专利申请书第2001-115215号优先权均已提出要求的全部内容，通过引用结合在本文中。

Claims (38)

1.一种安装于工业机器人手臂单元上的机器人手部件，横截面有一预定形状，并沿纵向伸展，其特征在于，其中每个都含有增强纤维的聚脂片被层压在核心部件的外表面上，所述层压的聚脂片被加热到预定温度进行热固，以形成纤维增强塑料，接着，将核心部件从纤维增强塑料中取出。

2.一种制造安装在一个工业机器人的臂元件上的机器人手部件的方法，包括以下连续执行的步骤：

将每个都含有增强纤维的聚脂片缠绕在横截面具有预定形状并由加热到等于或低于预定温度不会变形的材料制成的核心部件外表面上；

将具有预定内表面形状的外模推压到所述缠绕的聚脂片的外表面上，以将所述缠绕聚脂片的外表面形状塑造成预定的尺寸；

将所述被模塑的聚脂片加热到预定的温度，使加热的聚脂片热固，以制成纤维增强塑料；和

将核心部件从所述纤维增强塑料中取出，形成一个中空结构。

3.如权利要求2所述的一种制造机器人手部件的方法，其特征在于，其中所述将聚脂片缠绕在核心部件外表面上的步骤是将聚脂片缠绕成多层。

4.如权利要求3所述的一种制造机器人手部件的方法，其特征在于，其中所述将聚脂片缠绕成多层的步骤包括一个以下述方式层压聚脂片的步骤，即其中的增强纤维沿纵向和与纵向几乎直交的方向被定向在彼此不同的方向。

5.如权利要求2所述的一种制造机器人手部件的方法，其特征在于其进一步地包括一个将一个织物聚脂片缠绕在缠绕的聚脂片的最外层上的步骤。

6.一种制造安装在一种工业机器人的臂元件上机器人手部件的制造方法，包括以下连续执行的步骤：

将横截面具有预定形状的并且加热到等于或低于预定温度不会变形的核心

部件的外表面分成几个区域，将每个都含有增强纤维的聚脂片粘附到所述的每个分成的区域上；

加热粘附有聚脂片的核心部件到预定温度，热固该部件以形成纤维增强塑料；和

将核心部件从所述纤维增强塑料中取出，形成一个中空结构。

7.如权利要求6所述的一种制造机器人手部件的方法，其特征在于，其中所述将核心部件的外表面分成几个区域和粘附聚脂片的步骤是将聚脂片粘附成多层。

8.如权利要求7所述的一种制造机器人手部件的方法，其特征在于，其中所述将聚脂片粘附成多层的步骤包括一个以下述方式层压聚脂片的步骤，即其中的增强纤维沿纵向和与纵向几乎直交的方向被定向在彼此不同的方向。

9.如权利要求6所述的一种制造机器人手部件的方法，其特征在于其进一步地包括一个将织物聚脂片缠绕在粘附的聚脂片的最外层上以覆盖所述粘附有聚脂片的部件的步骤。

10.安装于工业机器人手臂单元的机器人手部件，其横截面有一预定形状，并沿纵向伸展，其特征在于，其中每个都含有增强纤维的聚脂片层压在核心部件的外表面的全部或一部分上，将层压有聚脂片的核心部件加热到预定温度进行热固，以形成与核心部件相结合的纤维增强塑料。

11.一种制造安装在一种工业机器人的臂元件上的机器人手部件的方法，包括以下连续执行的步骤：

将每个都含有增强纤维的聚脂片缠绕在横截面具有预定形状并由加热到等于或低于预定温度不会变形的材料制成的核心部件外表面上；

将具有预定内表面形状的外模推压所述缠绕的聚脂片的外表面上，以将所述缠绕的聚脂片的外表面形状塑造成预定的尺寸；

将所述被模塑造的聚脂片加热到预定的温度，使加热的聚脂片热固，以制成与核心部件相结合的纤维增强塑料；

12.如权利要求11所述的一种制造机器人手部件的方法，其特征在于，其中所述将聚脂片缠绕在核心部件外表面上的步骤是将聚脂片缠绕成多层。

13.如权利要求12所述的一种制造机器人手部件的方法，其特征在于，其中所述将聚脂片缠绕成多层的步骤包括一个以下述方式层压聚脂片的步骤，即其中的增强纤维沿纵向和与纵向几乎直交的方向被定向在彼此不同的方向。

14.如权利要求11所述的一种制造机器人手部件的方法，其特征在于其进一步地包括一个将一个织物聚脂片缠绕在缠绕的聚脂片的最外层上的步骤。

15.一种制造安装在一种工业机器人的臂元件上的机器人手部件的方法，包括以下连续执行的步骤：

将横截面具有预定形状的并且加热到等于或低于预定温度不会变形的核心部件的外表面分成几个区域，将每个都含有增强纤维的聚脂片粘附到至少一个所述分成的区域上；和

加热粘附有聚脂片的核心部件到预定温度，热固该部件以形成纤维增强塑料。

16.如权利要求15所述的一种制造机器人手部件的方法，其特征在于，其中所述将核心部件的外表面分成几个区域和粘附聚脂片到至少一个所述分成的区域上的步骤是将聚脂片粘附成多层。

17.如权利要求16所述的一种制造机器人手部件的方法，其特征在于，其中所述将聚脂片粘附成多层的步骤包括一个以下述方式层压聚脂片的步骤，其中的增强纤维沿纵向和与纵向几乎直交的方向被定向在彼此不同的方向。

18.如权利要求15所述的一种制造机器人手部件的制造方法，其特征在于其进一步地包括一个将织物聚脂片缠绕在粘附的聚脂片的最外层上以覆盖所述粘附有聚脂片的部件的步骤。

19.一种制造安装在一种工业机器人的臂元件上的机器人手部件的方法，包括以下连续执行的步骤：

将横截面具有预定形状的并且加热到等于或低于预定温度不会变形的核心部件的外表面分成几个区域，将每个都含有增强纤维的聚脂片粘附到至少一个所述分成的区域上；和

加热粘附有聚脂片的核心部件到预定温度，热固该部件以形成纤维增强塑料。

20.如权利要求19所述的一种制造机器人手部件的方法，其特征在于，其中所述将核心部件的外表面分成几个区域和粘附聚脂片的步骤是将聚脂片粘附成多层。

21.如权利要求20所述的一种制造机器人手部件的方法，其特征在于，其中所述将聚脂片粘附成多层的步骤包括一个以下述方式层压聚脂片的步骤，即其中的增强纤维沿纵向和与纵向几乎直交的方向被定向在彼此不同的方向。

22.如权利要求19所述的一种制造机器人手部件的方法，其特征在于其进一步地包括一个将织物聚脂片缠绕在粘附的聚脂片的最外层上以覆盖所述粘附有聚脂片的部件的步骤。

23.一种安装于工业机器人手臂单元上的由纤维增强塑料制成的机器人手部件，其特征在于，所述机器人手部件被制成具有中空长方形横剖面，并配制有至少一个在纵向伸展的组成部件内部空间中的横过在横剖面的相对的两长边并沿内部空间纵向延伸的肋。

24.一种制造安装在一个工业机器人的臂元件上的机器人手部件的方法，包括以下连续执行的步骤：

将具有长方形横剖面并在等于或小于预定温度下加热不会变形的核心部件设置在具有长方形横剖面并含有增强纤维的肋组成部件的两边表面，以构成一个整体的具有长方形横截面的复合构造体；

将含有增强纤维的聚脂片以预定的厚度层压在所述复合构造体的外表面上；

加热层压有聚脂片的复合构造体到预定温度以制成其中所述肋组成部件和聚脂片相结合的纤维增强塑料；和

将核心部件从纤维增强塑料中取出。

25.如权利要求24所述的一种制造机器人手部件的方法，其特征在于，其中所述将聚脂片以预定的厚度层压的步骤是将制成的与复合构造体表面形状或核心部件表面形状相符合的聚脂片粘附层压到复合构造体表面或核心部件表面上。

26.如权利要求24所述的一种制造机器人手部件的方法，其特征在于，其中所述将聚脂片以预定的厚度层压的步骤是将聚脂片缠绕层压到复合构造体外表面或核心部件外表面上。

27.如权利要求24所述的一种制造机器人手部件的方法，其特征在于，其中所述将聚脂片以预定的厚度层压的步骤包括一个以以下方式进行的步骤，即其中的增强纤维沿纵向和与纵向几乎直交的方向被定向在彼此不同的方向。

28.如权利要求24所述的一种制造机器人手部件的方法，其特征在于进一步包括一个将织物聚脂片缠绕在层压有聚脂片的复合构造体的外表面上以覆盖所述复合构造体。

29.一种制造安装在一种工业机器人的臂元件上的机器人手部件的方法，包括以下连续执行的步骤：

将每个都含有增强纤维的聚脂片以一定的厚度层压在横截面具有预定形状并由加热到等于或低于预定温度不会变形的核心部件外表面上；

使多个层压有聚脂片的核心部件各自在它们的边表面上彼此相接触，以形成一个整体的带有长方形横截面的复合构造体；

将每个都含有增强纤维的聚脂片以一定的厚度层压在所述复合构造体的外表面上；

将层压有聚脂片的复合构造体加热到预定温度，以形成其中层压在所述核心部件上的聚脂片和层压在所述复合构造体上的聚脂片相结合的纤维增强塑料；和

将所述核心部件从所述纤维增强塑料中取出。

30.如权利要求29所述的一种机器人手部件的制造方法，其特征在于，所述将聚脂片在预定厚度下层压的步骤是将制成的与复合构造体表面形状或核心部件表面形状相符合的聚脂片粘附层压到复合构造体表面或核心部件表面上。

31.如权利要求29所述的一种制造机器人手部件的方法，其特征在于，其中所述将聚脂片以预定的厚度层压的步骤是将聚脂片缠绕层压到复合构造体外表面或核心部件外表面上。

32.如权利要求29所述的一种制造机器人手部件的方法，其特征在于，其中所述将聚脂片以预定的厚度层压的步骤包括一个以以下方式进行的步骤，即其中的增强纤维沿纵向和与纵向几乎直交的方向被定向在彼此不同的方向。

33.如权利要求29所述的一种制造机器人手部件的方法，其特征在于进一步包括一个将织物聚脂片缠绕在层压聚脂片的复合构造体的外表面上以覆盖所述复合构造体。

34.一种制造安装在一种工业机器人的臂元件上的机器人手部件的方法，包括以下连续执行的步骤：

使多个带有中空长方形形状横剖面并含有增强纤维的单元组合部件各自在它们的边表面上彼此相接触，以形成一个整体的带有长方形横截面的复合构造体；

将每个都含有增强纤维的聚脂片粘附到与所述复合构造体相接触的表面交叉的同一侧的边表面上；和

将粘附有聚脂片的复合构造体加热到预定温度，以形成其中所述单元组合部件与聚脂片相结合的纤维增强塑料。

35.如权利要求34所述的一种制造机器人手部件的方法，其特征在于，其中所述将粘附聚脂片的步骤是将聚脂片缠绕粘附在所述复合构造体的外表面上。

36.如权利要求34所述的一种制造机器人手部件的方法，其特征在于，其中所述将粘附聚脂片的步骤是将聚脂片粘附成多层。

37.如权利要求34所述的一种制造机器人手部件的方法，其特征在于，其中所述将聚脂片粘附成多层的步骤包括一个以下述方式层压聚脂片的步骤，即其中的增强纤维沿纵向和与纵向几乎直交的方向被定向在彼此不同的方向。

38.如权利要求34所述的一种制造机器人手部件的方法，其特征在于进一步包括一个将织物聚脂片缠绕在粘附有聚脂片的所述复合构造体的外表面上以覆盖所述复合构造体。

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