JP2006123209A - 精密機器用複合構造材、精密機器用複合構造材の製造方法及び精密機器用部品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】精密機器用複合構造材1は、繊維強化プラスチック2と、その外周囲に設けられた、厚さ(t)が0.1mm以上の金属層3とを有する。
【選択図】図1
Description
(a)前記金属層として金属パイプを準備し、
(b)前記金属パイプに強化繊維を挿入し、次いで、熱硬化樹脂を注入し、
(c)前記樹脂が含浸された強化繊維を硬化して、前記金属パイプ内に前記繊維強化プラスチックを形成する、
ことを特徴とする製造方法によって好適に製造される。
(a)強化繊維に樹脂が含浸された半硬化状態のプリプレグを準備し、
(b)前記プリプレグの周囲に複数に分割された金属板を接着して前記金属層を形成し、
(c)前記プリプレグを硬化して、前記金属層内に繊維強化プラスチックを形成する、
ことを特徴とする製造方法によって好適に製造される。
図1に、本発明に係る精密機器用複合構造材の一実施例を示す。本実施例によると、精密機器用複合構造材1は、繊維強化プラスチック2と、その外周囲に設けられた、厚さ(t)が0.1mm以上の金属層3とを有する。厚さ(t)が0.1mm未満では、複合構造材1に金属としての強度を与えることができず、また、複合構造材1を他の部材に対し溶接により接合することができない。
次に、図1に示す矩形状の横断面形状を有する本実施例に従った精密機器用複合構造材1を、寸法を変えて種々作製し、その曲げ弾性率を測定した。その結果を、表1及び表2に示す。
次に、図1(a)に示す形状の精密機器用複合構造材1において、繊維強化プラスチック2の厚さをa(mm)とし、金属層3の厚さをt(mm)としたときの、弾性率を密度で割った比弾性率(m)とt/aとの関係を調べた。比弾性率(m)は、精密機器用複合構造材1をロボット用アームなどの精密機器用部品に使用した場合の振動特性に関係する重要な因子となる。振動特性から比弾性率(m)は、金属の1.5倍以上が必要である。その結果を、図3(実験例9)及び図4(実験例10)に示す。
実施例1では、本発明の精密機器用複合構造材1は、断面が矩形状の棒状体の形状とされたが、本発明はこれに限定されるものではない。
実施例1では、本発明の精密機器用複合構造材1は、断面が矩形状の棒状体の形状とされ、又、実施例2では、断面が矩形状の棒状体ではあるが、長手方向において形状が変化する構成とされた。
上記実施例においては、金属層3は繊維強化プラスチック2の周囲に一体的に連続して設けられていたが、種々の形状とされる金属板を複数個組み合わせて一体的に連続した金属層3を形成することもできる。図7(a)〜(j)にその実施態様を示す。
次に、本発明の精密機器用複合構造材1の製造方法について説明する。
図9(a)、(b)に、本発明に従った精密機器用複合構造材1の製造方法の他の実施例を示す。
図10(a)、(b)、(c)に、本発明に従った精密機器用複合構造材1の製造方法の他の実施例を示す。
上記実施例においては、本発明の精密機器用複合構造材1は、その横断面形状が矩形状であるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
図13(a)、(b)に、本発明に係る精密機器用複合構造材1を使用して作製した精密機器用部品20の一実施例を示す。本実施例にて、図13(a)に示す精密機器用部品20は、液晶ガラス基板のような大型プレートなどとされる被搬送物(図示せず)を平面状態にて担持し、所定ステージまで搬送するロボット用トレイである。図13(b)は、ロボット用トレイ20の一部の構造を示す。
図14(a)に、本発明に係る精密機器用複合構造材1を使用して作製したロボット用トレイ20の他の実施例を示す。図14(b)、(c)は、ロボット用トレイ20の一部の構造を示す。
図17に、本発明に係る精密機器用複合構造材1を使用して作製したロボット用トレイ20の他の実施例を示す。
2 繊維強化プラスチック
3 金属層
4 アルミニウムロッド(金属部材)
4a 溶接部
5 炭素繊維束
6 圧入固定ピン
10 加圧器
11 加圧側接続配管
12 真空側接続配管
13 真空ポンプ
20 精密機器用部品
100 ロボット搬送アーム
200 ホルダ
201 ホルダ吸着面
202 溝
203 トレイ支持ピン
204 位置決め凹所
Claims (14)
- 繊維強化プラスチックと、その外周囲に設けられた、厚さ(t)が0.1mm以上の金属層とを有することを特徴とする精密機器用複合構造材。
- 前記金属層は、アルミニウム、アルミニウム合金、鋼、ステンレススチール、チタン、チタン合金、マグネシウム、又は、マグネシウム合金であることを特徴とする請求項1の精密機器用複合構造材。
- 前記金属層は、アルミニウムにて形成され、前記アルミニウムの外表面はアルマイト処理したことを特徴とする請求項1の精密機器用複合構造材。
- 前記金属層は、鋼にて形成され、前記鋼の外表面はメッキ処理したことを特徴とする請求項1の精密機器用複合構造材。
- 前記繊維強化プラスチックは、強化繊維とマトリックス樹脂とを有し、前記強化繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、ポリアリレート繊維、ポリビニールアルコール繊維、又は、ベンズアゾール繊維であり、これら繊維を単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用し、前記マトリックス樹脂は、エポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、MMA樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、又は、メラミン樹脂であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかの項に記載の精密機器用複合構造材。
- 前記繊維強化プラスチック及び前記金属層は横断面形状が矩形とされ、前記繊維強化プラスチックの厚さをa(mm)、前記金属層の厚さをt(mm)としたときt/aが0.25以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかの項に記載の精密機器用複合構造材。
- 請求項1〜6のいずれかの項に記載の精密機器用複合構造材の製造方法であって、
(a)前記金属層として金属パイプを準備し、
(b)前記金属パイプに強化繊維を挿入し、次いで、熱硬化樹脂を注入し、
(c)前記樹脂が含浸された強化繊維を硬化して、前記金属パイプ内に前記繊維強化プラスチックを形成する、
ことを特徴とする精密機器用複合構造材の製造方法。 - 請求項1〜6のいずれかの項に記載の精密機器用複合構造材の製造方法であって、
(a)強化繊維に樹脂が含浸された半硬化状態のプリプレグを準備し、
(b)前記プリプレグの周囲に複数に分割された金属板を接着して前記金属層を形成し、
(c)前記プリプレグを硬化して、前記金属層内に繊維強化プラスチックを形成する、
ことを特徴とする精密機器用複合構造材の製造方法。 - 請求項1〜6のいずれかの項に記載の精密機器用複合構造材のみにて、又は、前記精密機器用複合構造材と他の金属部材にて構成される精密機器用部品。
- 前記精密機器用複合構造材同士、及び/又は、前記精密機器用複合構造材と前記金属部材の接合部を溶接にて接合したことを特徴とする請求項9の精密機器用部品。
- 前記精密機器用部品は、被搬送物を担持し搬送するために、被搬送物を担持した状態でロボットの搬送アームにより支持されるトレイであることを特徴とする請求項9又は10の精密機器用部品。
- 前記金属部材はアルミニウム部材であり、前記精密機器用複合構造材を平行に整列して配置し、前記アルミニウム部材を、平行に配列された前記精密機器用複合構造材と直交する態様で平行に整列して配置し、前記精密機器用複合構造材と前記アルミニウム部材を格子状に組み合わせ、一体に接合したことを特徴とする請求項11の精密機器用部品。
- 前記精密機器用複合構造材同士を格子状に組み合わせ、一体に接合したことを特徴とする請求項11の精密機器用部品。
- 前記精密機器用複合構造材の金属層は、アルミニウムとされ、ブラックアルマイト処理が施されることを特徴とする請求項11、12又は13の精密機器用部品。
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