JP2018001965A - ブーム - Google Patents

Abstract

【課題】長期間巻き形態あるいは伸展形態として応力緩和が生じたとしても、巻き取り形態と伸展形態間の移行を確実に進行させ得るブームを提供する。【解決手段】ブーム本体１０は伸展形態と巻き取り形態の２形態を有する状態では力学的に不安定で、弾性復元力によって伸展形態あるいは巻き取り形態に移行するブームであって、弾性を有する長尺の金属製板材によって構成される助勢部材２０を前記ブーム本体１０に沿って長手方向に相対移動自在に重ねて設け、前記助勢部材２０の弾性復元力によって、前記ブーム本体１０の伸展形態あるいは巻き取り形態への移行を助勢する構成となっていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、たとえば、人工衛星や探査機のアンテナや太陽電池パネル等の宇宙構造物や地上構造物等、種々の構造物の構造材等に用いられるブームに関する。

従来のブームとしては、たとえば、特許文献１に記載のような伸縮性部材が知られている。
すなわち、ブーム本体は弾性を有する長尺の板材によって構成され、長手方向と直交する方向（以下、短手方向という）に開断面形状に曲付けすると共に、一方で、長手方向に円筒状に巻き取った巻き取り形態に曲付けし、初期形態で、伸展形態と巻き取り形態のいずれかの形態で安定して保持される構成となっている。
巻き取り形態では、ブーム本体は、短手方向の開断面形状が直線状に延ばされており、開断面方向に戻ろうとする弾性復元力が巻き取られた円筒形状の剛性によって保持されている。また、伸展形態では、ブーム本体は短手方向の断面形状が開断面形状で、巻き取り方向の弾性復元力は開断面形状のブーム本体の長手方向の剛性によって保持される。
ブーム本体は伸展形態と巻き取り形態の２形態を有する状態では力学的に不安定で、弾性復元力によって伸展形態あるいは巻き取り形態に移行するようになっている。

たとえば、巻き取り形態から伸展形態に自己伸展するように、巻き取り形態に復元する弾性復元力よりも伸展形態に復元する弾性復元力の方が大きくなるように設定すれば、巻き取り形態で安定しているブーム本体を、一部伸展形態とすると、巻き取り形態部が、伸展形態の境界部分から、ブーム本体の短手方向の断面形状が、弾性復元力によって、順次直線状態から開断面形状に戻り、巻き取り形態から伸展形態へ移行して、自己伸展する。
また、伸展形態から巻き取り形態に自己収縮するように、伸展形態に復元する弾性復元力よりも巻き取り形態に復元する弾性復元力の方が大きくなるように設定すれば、伸展形態で安定しているブーム本体を、一部巻き取り形態とすると、伸展形態部が、巻き取り形態の境界部分から、ブーム本体の短手方向の断面形状が、弾性復元力によって、順次伸展状態から巻き取り状態に戻り、伸展形態から巻き取り形態へ移行して自己収縮するようになっている。

特表２０００−５０７８９０号公報

しかしながら、このブームを繊維強化樹脂等の樹脂材で成形した場合、たとえば、巻き取り状態で長期間収納していると、応力緩和によって、ブーム本体の短手方向の断面形状が開断面形状に戻ろうとする弾性復元力が低下し、自己伸展が開始されない、あるいは伸展が開始しても伸展途中で停止するというような問題が生じる。同様に、長期間伸展形態の状態で保持された場合、応力緩和によって、巻き取り形態に戻ろうとする弾性復元力が低下してしまう。

本発明は、斯かる実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、長期間巻き形態あるいは伸展形態として応力緩和が生じたとしても、巻き取り形態と伸展形態間の移行を確実に進行させ得るブームを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、
弾性を有する長尺の樹脂製板材によって構成され、長手方向と直交する方向には開断面形状に曲付けされた形態で、一方で、長手方向には円筒状に巻き取られた巻き取り形態に曲付けされた形態で、初期状態では、長手方向に延びる伸展形態と巻き取り形態のいずれかの形態で安定して保持されるブーム本体を備え、
ブーム本体は伸展形態と巻き取り形態の２形態を有する状態では力学的に不安定で、弾性復元力によって伸展形態あるいは巻き取り形態に移行するブームであって、
弾性を有する長尺の金属製板材によって構成される助勢部材を前記ブーム本体に沿って長手方向に相対移動自在に重ねて設け、
前記助勢部材の弾性復元力によって、前記ブーム本体の伸展形態あるいは巻き取り形態への移行を助勢する構成となっていることを特徴とする。
ブーム本体が巻き取り状態あるいは伸展状態で長期間経過し、応力緩和が生じたとしても、助勢部材の弾性復元力によって、伸展方向あるいは巻き取り方向に付勢され、ブーム本体を確実に自己伸展あるいは収縮させることができる。

たとえば、ブーム本体は、伸展形態と巻き取り形態の２形態を有する状態では、巻き取り形態から伸展形態に自己伸展するように、巻き取り形態に復元する弾性復元力よりも伸展形態に復元する弾性復元力の方が大きくなるように設定され、
前記助勢部材は、初期形態が伸展形態で、ブーム本体の巻き取り形態から伸展形態への移行を助勢する構成となっていれば、確実に自己伸展させることができる。
また、ブーム本体は、伸展形態と巻き取り形態の２形態を有する状態では、伸展形態から巻き取り形態に自己収縮するように、伸展形態に復元する弾性復元力よりも巻き取り形態に復元する弾性復元力の方が大きくなるように設定され、
前記助勢部材は、初期形態が巻き取り形態で、ブーム本体の伸展形態から巻き取り形態への移行を助勢する構成となっていれば、確実に自己収縮させることができる。
また、助勢部材は、一部は初期形態が伸展形態で、巻き取り形態から伸展形態への移行を助勢、他の部分は初期形態が巻き取り形態で、伸展形態から巻き取り形態への移行を助勢する構成となっていれば、部分的な巻き取り形態への移行でサンプルを採取したり、目標物をキャッチする動作も可能となる。
前記助勢部材は、長手方向に対して直交する方向の断面形状が湾曲断面としておけば、巻き取った状態から伸展する弾性復元力が大きくなり、自己伸展の確実性がより増大する。
前記ブーム本体には、助勢部材を摺動自在に保持する保持部材を設けておくことができる。保持部材を設ければ、ブーム本体に対する助勢部材の位置が安定する。
また、前記助勢部材は、一部が前記ブーム本体に固定され、巻き取り状態と伸展状態におけるブーム本体と助勢部材の周長差が、固定部から自由端の間の助勢部材とブーム本体との相対摺動によって吸収する構成となっている。
一部を固定することにより、伸展状態への変形が、より安定して進行する。
前記助勢部材は、前記ブーム本体を巻き取った場合の巻き取り部の内径側の端部位置（巻き取り始端側）にて固定することができるし、ブーム本体を巻き取った場合の巻き取り部の外径側の端部位置（巻き取り終端側）にて固定することもできる。
また、前記助勢部材は、前記ブーム本体の長手方向中途部にて固定され、固定部に対して長手方向両側にブーム本体の巻き取り状態の巻取り部が形成される構成とすることもできる。
ブーム本体は、繊維基材に樹脂を含浸させた繊維強化樹脂によって構成することができる。
前記繊維基材は、２軸織物組織であり、一方の長手方向に沿った長軸線に対して第１軸糸及び第２軸の糸は、互いに反対方向に所定角度傾斜する構成とすることができる。
前記繊維基材の構成する糸は、炭素繊維を用いることができる。
特に、繊維基材を構成する糸は、開繊糸とし、ブーム本体は、繊維基材に樹脂を含浸させた繊維強化樹脂シートを複数層積層した積層構造とすれば、層の数を変えることで、ブーム本体の特性を段階的に変えることができる。

本発明のブームによれば、長期間巻き形態あるいは伸展形態として応力緩和が生じたとしても、巻き取り形態と伸展形態間の移行を確実に進行させることができる。

図１は本発明の実施形態１に係るブームの一例を示すもので、（Ａ）は一部伸展状態の斜視図、（Ｂ）は巻き取り形態の斜視図、(Ｃ)は伸展形態の斜視図、（Ｄ）は長手方向に対して直交方向の拡大断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は助勢部材をブーム本体の巻き取り終端側および中央で固定した斜視図、（Ｃ）は助勢部材に剛性調整用の穴を設けた例を示す斜視図、（Ｄ）は助勢部材の幅を部分的に変えた例を示す斜視図である。 図１のブーム本体を構成するＦＲＰシートを示すもので、（Ａ）は繊維基材の糸の配向方向の説明図、（Ｂ）は積層される複数のＦＲＰシートを示す斜視図、（Ｃ）は積層構造の概略断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図１のブームの各種巻き取り解舒機構の説明図である。 （Ａ）は本発明の実施形態２に係るブームの一部伸展状態の斜視図、（Ｂ）は助勢部材の初期形態の斜視図である。 本発明の実施形態３に係るブームを示すもので、（Ａ）は一部伸展状態の斜視図、（Ｂ）は保護材の長手方向に対して直交方向の拡大断面図である。

以下に、本発明の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
［実施形態１］
図１は、本発明の実施１に係るブームを示している。
すなわち、このブーム１は、図１に示すように、繊維強化樹脂によって構成される長尺のブーム本体１０と、ブーム本体１０の長手方向に沿って重ねられる金属製の助勢部材２０とを備えている。
ブーム本体１０は、弾性を有する長尺の樹脂製板材によって構成され、長手方向と直交する方向には開断面形状に曲付けされた形態で、一方で、長手方向には円筒状に巻き取られた巻き取り形態に曲付けされた形態となっており、外力が作用しない初期状態では、長手方向に延びる伸展形態と巻き取り形態のいずれかの形態で安定して保持される双安定性を有している。以下の説明では、ブーム本体１０の巻き取り形態部については符号１０Ａ，伸展形態部については符号１０Ｂを付して説明する。
巻き取り形態部１０Ａでは、ブーム本体１０は、短手方向の開断面形状が直線状に延ばされており、開断面方向に戻ろうとする弾性復元力が巻き取られた円筒形状の剛性によって保持されている。また、伸展形態部１０Ｂでは、ブーム本体１０は短手方向の断面形状が開断面形状で、巻き取り方向の弾性復元力は開断面形状のブーム本体１０の長手方向の剛性によって保持される。
ブーム本体１０は伸展形態と巻き取り形態の２形態を有する状態では、図１（Ａ）に示すように、巻き取り形態部１０Ａから伸展形態部１０Ｂに移行する移行領域１０Ｃが存在し、力学的に不安定で、弾性復元力によって伸展形態あるいは巻き取り形態に移行する。
この実施形態では、巻き取り形態から伸展形態に自己伸展するように、巻き取り形態に復元する弾性復元力よりも伸展形態に復元する弾性復元力の方が大きくなるように設定されている。すなわち、伸展形態部１０Ｂと移行領域１０Ｃに移行する境界位置１０Ｄから、ブーム本体１０の短手方向の断面形状が、弾性復元力によって、順次直線状態から開断
面形状に戻り、巻き取り形態部１０Ａから伸展形態部１０Ｂへ移行して自己伸展するようになっている。

この実施形態では、ブーム本体１０の短手方向の開断面形状は、円の一部を構成する断面円弧形状で、円弧の両端と曲率中心を結んだ線の成す開口角αは、１６０°程度に設定される。この開口角度が大きいと、開断面形状を直線状に変形させた場合の弾性復元力が小さく、大きいと弾性復元力が大きくなる。大きくし過ぎると、弾性復元力が過大となって巻き取れない状態となるので、４０°〜１８０°程度に設定される。
ブーム本体１０は、図３に示すように、繊維強化樹脂シート（ＦＲＰシート）１３を、複数枚積層した積層構造となっている。各繊維強化樹脂シート１３は同一構成で、繊維基材１１にマトリックス樹脂１２を含浸させた構成である。
繊維基材１１は、２軸織物組織であり、一方の長手方向に沿った長軸線Ｎ１に対して第１軸糸１１ａ及び第２軸糸１１ｂは、互いに反対方向に所定角度θ（配向角）だけ傾斜する構成となっている。配向角としては、４５°としている。
この実施形態では、第１軸糸１１ａ、第２軸糸１１ｂは炭素繊維が用いられ、特に、繊維束を扁平に束ねた開繊糸によって構成され、一枚の繊維強化樹脂シート１３の厚さを薄く設定し、複数枚の繊維強化樹脂シート１３を張り合わせてブーム本体１０を構成している。この例では、この繊維強化樹脂シート１３を３層張り合わせた３ｐｌｙ構成となっているが、２層構成、あるいは４層構成以上としてもよい。

繊維基材１１の基材繊維については、本実施形態では炭素繊維が使用されるが、炭素繊維の他に、ガラス繊維、ポリエステル系繊維、フッ素系繊維、アラミド系繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、金属系繊維等を利用可能である。アンテナ等に用いる場合は、導電性の繊維を使用することもできる。
また、マトリックス樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ＰＥＴやＰＢＴなどポリエステル系樹脂、ＰＥＥＫやＰＰＳなどのエンジニアリングプラスチック、ポリイミド系などの耐熱性樹脂等を用いることができる。
なお、繊維基材１１の基材組織は、織物組織に限定されるものではなく、組紐組織も適用可能であり、その他、編物組織、網組織等も適用可能である。

助勢部材２０は弾性を有する長尺の薄肉金属製板材によって構成され、ブーム本体１０に沿って長手方向に相対移動自在に重ねて設けられる。この助勢部材２０は、初期形態（外力が作用しない自由状態）では、直線状に伸展した伸展形態となる伸展安定性のみを有する構成である。
そして、ブーム本体１０の巻き取りと共に弾性変形してブーム本体１０の巻き取り形態に倣って巻き取られ、ブーム本体１０が自己伸展する際に、助勢部材２０の伸展形態への弾性復元力によって、ブーム本体１０の伸展形態への移行、すなわち自己伸展を助勢する構成となっている。
助勢部材２０の長手方向と直交方向の断面形状は、円弧状の湾曲する開断面形状である。助勢部材２０の短手方向の幅は、ブーム本体１０の短手方向の幅に比べて狭く、開断面形状のブーム本体１０の凹面側の中央底部に沿って配設されている。また、助勢部材２０の長手方向の長さは、ブーム本体１０のほぼ全長に亘って設けられている。
助勢部材２０を構成する金属材はばね鋼帯であり、ばね鋼帯の種類として、ＳＫ焼入れ鋼、ステンレス鋼（たとえば、ＳＵＳ３０１，ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ６３２等）、銅合金、ニッケル合金、チタン合金、形状記憶合金、ベリリウム銅合金等を用いることができる。
ブーム本体１０には、助勢部材２０を摺動自在に保持する保持部材としてのチューブ４０が、ブーム本体１０の長手方向に沿って貼り付け固定されており、このチューブ４０に助勢部材２０が相対摺動自在に保持されている。チューブ４０には、助勢部材２０とのすべりのよい樹脂フィルムやバイアスの織物や組紐等によって構成される。
助勢部材２０は、この例では、ブーム本体１０の巻き取り部の巻き取り始端側となる内径側端部の固定部２１にて、ブーム本体１０に固定され、他端の巻き取り終端側が自由状態となっており、巻き取り状態と伸展状態におけるブーム本体１０と助勢部材２０の周長差が、助勢部材２０とブーム本体１０との相対摺動によって吸収される。この実施形態では、ブーム本体１０に対する助勢部材２０の巻き取り終端側の端部位置が移動するようになっている。

次に本実施形態のブームの作用について説明する。
巻き取り形態では、ブーム本体１０は、短手方向の円弧状の開断面形状が直線状に延ばされており、開断面方向に戻ろうとする弾性復元力は、巻き取られた円筒形状の剛性によって保持されている。
ブーム本体１０をすべて巻き取った状態では、助勢部材２０はブーム本体１０の巻き取り形態部１０Ａの剛性によって、ブーム本体１０に倣った巻き取り形態に保持される。この助勢部材２０は、長手方向に戻ろうとする弾性復元力が作用しているが、ブーム本体１０の巻き取り形態の剛性によって巻き取り形態に安定して保持されている。
巻き取り形態で安定しているブーム本体１０を、一部伸展形態とすると、巻き取り形態部１０Ａから伸展形態部１０Ｂに移行する移行領域１０Ｃにおいて、ブーム本体１０の短手方向の断面形状が、短手方向に湾曲させようとする弾性復元力によって、順次直線状態から開断面形状に戻り、巻き取り形態部１０Ａが伸展形態に移行して自己伸展していく。自己伸展する際に、ブーム本体１０には、助勢部材２０の巻き戻し方向の弾性復元力が作用し、この弾性復元力によって、ブーム本体１０の自己伸展が助勢される。

したがって、月単位、年単位で長期間が巻き取り形態におかれ、ブーム本体１０に応力緩和が生じていても、金属製の助勢部材２０の弾性復元力は低下しないので、助勢部材２０の弾性復元力によって、確実に自己伸展させることができる。
伸展形態する過程で、ブーム本体１０と助勢部材２０の接触部が滑り、周長差を吸収しながら伸展形態に遷移する。
なお、上記実施の形態では、助勢部材２０を、ブーム本体１０の巻き取り始端側Ｓ（巻き取り形態の内径側端部）において固定しているが、図２(Ａ)に示すように、固定部２１をブーム本体１０の巻き取り終端側Ｔ（巻き取り形態の外径側端部）に固定してもよい。この場合には、助勢部材２０の自由端２０Ｆは、ブーム本体１０の巻き取り始端側に配置されるが、巻き取り時の周長差を考慮して、助勢部材２０の自由端２０Ｆの位置を、ブーム本体１０の巻き取り始端側の端部よりも短く設定される。
また、固定部２１を、図２（Ｂ）に示すように、ブーム本体１０の長手方向中途部に固定してもよい。この場合にも、助勢部材２０のブーム本体１０の巻き取り始端側の自由端を、巻き取り時の周長差を考慮して、ブーム本体１０の巻き取り始端側の端部よりも短く設定される。
また、上記実施形態では、助勢部材２０を伸展形態のブーム本体１０の凹面側の底部に沿って配置しているが、ブーム本体の凸面側に沿って設けてもよい。
また、助勢部材２０の剛性を部分的に変化させるように、図２（Ｃ）に示すように、穴２２を設けても良いし、図２（Ｄ）に示すように、部分的に幅に変化を付けた幅狭部２３を設けてもよい。たとえば、伸展形態に移行する際に、最終伸展領域（内径側）の所定長さ分の剛性を小さくしておけば、伸展に移行する初期段階では早く伸展し、最終段階で弾性復元力が小さくなって、静かに伸展を終了させることができる。また、逆に、最終伸展領域（内径側）の所定長さ分の剛性を大きくしておいてもよい。このようにすれば、確実に伸展させることができる。たとえば、助勢部材２０の幅を根元から先端にかけて逆テーパとすることにより、ゆっくりと伸展を開始し、伸展し難い先端部を伸展し切るように調整することができる。
また、助勢部材２０としては、伸展状態を保持する伸展安定性を有するもので、長手方向の直交断面が円弧状となっていることが有利であるが、要するに巻き戻し方向に弾力性
を有していればよく、長手方向の直交断面が直線状であってもよい。

［巻き取り解舒機構］
次に、図４を参照して、各伸展方式の巻き取り解舒機構について説明する。
（片端拘束先端巻き取り解舒式）
図４（Ａ）に示す方式は、ブーム本体１０の片端である巻き取り形態部１０Ａの外径側の端部を引き出して伸展状態とし、引き出された伸展形態部１０Ｂが、収納具１１０の固定部１１１されている。また、助勢部材２０の自由端２０Ｆは、周長差分だけ、ブーム本体１０よりも突出している。伸展形態部１０Ｂが固定されているので、巻き取り形態部１０Ａに対して、図中左向きの自己伸展力Ｆが作用し、この自己伸展力Ｆが保持部１１２によって保持されている。
そして、保持部１１２を倒して巻き取り形態部１０Ａの拘束を解舒すると、巻き取り形態部１０Ａが連続的に巻き戻され、連続的に伸展形態に移行する。

（中央拘束両端巻き取り解除式）
図４（Ｂ）に示す方式は、ブーム本体１０の中央が収納具１２０に固定され、部分的に伸展形態部１０Ｂとなっている。この伸展形態部１０Ｂの両側が互いに逆向きに巻き取られた巻き取り形態部１０Ａ、１０Ａとなっている。ブーム本体１０と重ねて巻き取られた助勢部材２０の固定部２１もブーム本体１０の中央部に固定され、収納具１２０に拘束されている。そして、収納具１１０の両端に設けられた起倒自在の保持部１２２、１２２によって、左右両側の巻き取り形態部１０Ａ，１０Ａが伸展しないように保持している。
この左右の保持部１２２，１２２の両方の拘束を解舒すれば、左右の巻き取り形態部１０Ａ，１０Ａが左右に伸展するし、片方だけを倒せば片側のみが伸展する。

（巻き取り軸拘束先端解舒式）
図４（Ｂ）に示す方式は、ブーム本体１０の巻き取り形態部１０Ａの内径側の端部が、収納具１３０に設けられた回転自在の巻き取り軸１３１に固定され、巻き取られている。ブーム本体１０と重ねて巻き取られた助勢部材２０も、ブーム本体１０と共に巻き取られている。
この状態で先端部を引き出して伸展形態とすると、巻き取り形態部１０Ａが回転して順次伸展形態に移行し、伸展形態部１０Ｂが、収納具１２０の底面１２１をガイドとして直線状に伸展する。

次に、本発明のブームの実験例について説明する。
ブーム本体１０のみの構成で、伸張助勢部材が無いものを比較例としてサンプル１、本発明の助勢部材２０の幅が６ｍｍの幅のものをサンプル２、助勢部材２０の幅が８ｍｍものをサンプル３として、自己伸展時間を比較した。
いずれも、ブーム径（直径）が１９ｍｍ、開口角αが１６０°、ブーム本体の厚さが０．２５ｍｍ、ブーム幅が３３．２ｍｍ、ブーム長さが１１０ｍｍである。
サンプル１の巻き取り部は、内径Ｄ０が１８ｍｍ、外径Ｄ１が３４ｍｍ、サンプル２の巻き取り部は、内径Ｄ０が２２ｍｍ、外径Ｄ１が３９ｍｍ、サンプル３の巻き取り部は、内径Ｄ０が３０ｍｍ、外径Ｄ１が４５ｍｍである。
強化繊維樹脂の繊維基材は、いずれも東レ株式会社の炭素繊維織物、ＣＯ６３４３（Ｔ３００−３Ｋ使用）、マトリックス樹脂は、いずれもＪＸエネルギー 社のＮＭ３５である。
伸展実験を行った結果、サンプル３共に、巻き取り状態と伸展状態を安定して保持する双安定性を有している。
３つのサンプルは、いずれも、双安定性を有しているが、自己伸展時間を測定したところ、助勢部材が無いブーム本体１０のみのサンプル１では、伸展途中で停止した。本発明のサンプル２とサンプル３では、いずれも最後まで自己伸展したが、伸展開始から伸展完
了までの時間が、サンプル２では、０．４［sec／ｍ］、サンプル３では、０．３３［sec／ｍ］であった。

[実施形態２]
次に、図５を参照して、本発明の実施形態２について説明する。以下の説明では、主として上記実施形態と異なる点についてのみ説明するものとし、同一の構成部分については同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
上記実施形態１では、ブーム本体が自己伸展する構成で、助勢部材２２０が伸展を助勢するようになっているが、この実施形態２では、ブーム本体１０が自己収縮する形態で、助勢部材２２０が巻き取りを助勢するようになっている点で相違している。
すなわち、この実施形態では、ブーム本体１０は、図５（Ａ）に示す伸展形態と巻き取り形態の２形態を有する状態では、伸展形態から巻き取り形態に自己収縮するように、伸展形態に復元する弾性復元力よりも巻き取り形態に復元する弾性復元力の方が大きくなるように設定されている。
そして、助勢部材２２０は、図５（Ｂ）に示すように、初期形態が巻き取り形態に曲付けされている以外は、その構造は実施形態１の助勢部材２０と同じで、弾性を有する長尺の薄肉金属製板材によって構成され、ブーム本体１０に沿って長手方向に相対移動自在に重ねて設けられる。この巻き取り形態は、ブーム本体１０の巻き取り形態に倣った曲率で巻き取られている。
助勢部材２２０の長手方向と直交方向の断面形状は、円弧状の湾曲する開断面形状であり、短手方向の幅は、ブーム本体１０の短手方向の幅に比べて狭く、開断面形状のブーム本体１０の凹面側の中央底部に沿って配設されている。また、助勢部材２２０の長手方向の長さは、ブーム本体１０のほぼ全長に亘って設けられている。助勢部材２２０を構成する金属材としては、ばね用ステンレス鋼帯（たとえば、ＳＵＳ３０１，ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ６３２等）、ベリリウム銅合金等を用いることができることも実施形態１と同様である。
本実施形態２では、初期形態では、助勢部材２２０はブーム本体１０と共に巻き取り形態となっており、伸展させる際には、ブーム本体１０及び助勢部材２２０の巻き取り方向の弾性復元力に抗して伸展させておく。伸展形態は、ブーム本体１０の形状剛性によって保持される。そして、ブーム本体１０の一部を巻き取り状態とすると、伸展形態から巻き取り形態に順次移行して自己収縮すると同時に、助勢部材２２０がブーム本体１０の伸展形態から巻き取り形態への移行を助勢し、確実に巻き取ることができる。

図６は、本発明の実施形態３を示している。
この実施形態３では、実施形態１又は実施形態２の開断面形状のブーム本体１０の長手方向に沿って延びる両側縁部に、ゴム状弾性を有する軟質樹脂材を備えた補強材３０を、全長に縄って被覆したものである。基本的な構成は実施形態１、２と同様であり、同一の構成部分については同一の符号を付してその説明は省略する。
補強材３０は、図２（Ａ）,（Ｂ）に拡大して示すように、ゴム状弾性を有する軟質樹
脂よりなる本体部３１と、本体部３１の表面を覆う低摩擦特性を有する樹脂材よりなる表面層３２とを備えた積層構造となっている。
本体部３１は、ブーム本体１０の側縁部が差し込まれる溝部３１ａが開いた断面Ｕ字形状で、ブーム本体１０の側縁部の内側面に接着される内側片３１ｂと、外側面に接着される外側片３１ｃと、内側片と外側片を連結して側縁部の端面に接着される連結部３１ｄとを備えている。
本体部３１を構成する軟質樹脂としては、熱可塑性ポリウレタン樹脂（ＴＰＵ）等のエラストマーが好適である。ＴＰＵは柔軟性や接着性に優れると共に、双安定性ブーム端末部の引裂き強度を高め、繊維強化樹脂ＣＦＲＰの繊維配向方向への亀裂を防止する効果がある。
ＴＰＵは、柔軟性に優れるので、ブームの収納や伸展特性への悪影響を抑えることがで
きる。ただし、タック性があるのでＴＰＵ同士が接触すると滑りが悪くなることがある。そこで、滑りを良くするために、低摩擦特性を有する樹脂材からなる表面層３２で被覆している。
表面層３２は、低摩擦で耐摩耗性を備えた樹脂材、たとえば四フッ化エチレン樹脂（PTFE）で構成される。特に、低摩擦特性の他に、柔軟性、剥がれ難さを兼ね備える材料が好ましく、たとえば、中興化成工業株式会社製の薄膜のＰＴＦＥ粘着テープ（品番：ＡＳＦ−１１６Ｔ）等を用いることができる。このテープは、総厚４３μｍ（ＰＴＦＥ基材厚２１μｍ，粘着材厚２２μｍ）のテープである。このように本体部３１を、低摩擦の表面層３２によって被覆することで、双安定性ブーム端末部の摩擦抵抗を減らし、収納および伸展がスムーズになる効果がある。また、薄膜なので、質量増加を抑えると共に、剥離し難い性質がある。
もちろん、表面層３２の材料としては、四フッ化エチレン樹脂に限定されるものではなく、低摩擦特性と柔軟性、剥がれ難さを兼ね備える材料であればよい。

次に、本実施形態３のブームの補強材の作用について説明する。
ブーム本体１０の巻き取り状態から伸展状態、あるいは伸展状態から巻き取り状態への移行領域の境界付近において、巻き取り状態における短手方向の曲げ応力が解放され、境界付近に大きなせん断力が作用するが、補強材３０の本体部３１のゴム状弾性によってせん断力が分散、緩和され、裂け目の発生が阻止される。特に、ブーム本体１０が繊維強化樹脂シート１３の積層構造とする場合、各シートの繊維基材１１の糸の位相が重なっていると、重なった糸に沿って裂け目が生じやすいが、補強材３０を被覆することで、裂け目を防止することができる。
さらに、補強材３０の表面は低摩擦の表面層３２によって覆われているので、巻き取った際に補強材３０同士が接触しても、接触面が滑り、スムーズに巻き取り形態と伸展形態との形態移行が進行する。
また、補強材３０が側縁部のみを覆っているだけなので、巻き取り、伸展への変形に対する抵抗が小さく、補強材３０の表面の平滑性と相まって、巻き取り形態と伸展状態との形態の移行が円滑に進行する。

なお、上記各実施形態では、助勢部材２０を、ブーム本体１０の底部に設けたチューブ４０内に全長に亘って摺動自在に挿入しているが、ブーム本体１０に対して相対摺動自在に保持されていればよく、一部を保持して他の部分はフリー状態としていてもよい。
また、上記実施形態では、助勢部材２０は自己伸展助勢か、自己巻き取り収納助勢かの一方のみとなっているが、また、助勢部材２０の一部は初期形態が伸展形態で、巻き取り形態から伸展形態への移行を助勢、他の部分は初期形態が巻き取り形態で、伸展形態から巻き取り形態への移行を助勢する構成としてもよい。例えば根元から先端近くにかけては自己伸展助勢、先端部は自己巻取り収納にすることにより、サンプルを採取したり、目標物をキャッチする動作が可能となる。サンプルを採取する場合には、伸展形態の部分はモータ等によって収納形態に巻き取ることが可能である。
この場合、ブーム本体については、伸展形態と巻き取り形態が混在する状態で、弾性復元力によっては、伸展形態あるいは巻き取り形態のいずれにも移行しない形態移行途中の状態で保持されるように、弾性復元力の大きさを設定しておくことが望ましい。このようにすれば、助勢部材による部分的な形態移行の進行が容易となる。
もっとも、ブーム本体の、助勢部材の初期形態が伸展形態に対応する部分は、巻き取り形態から伸展形態に自己伸展するように、伸展形態から巻き取り形態に復元する弾性復元力よりも巻き取り形態から伸展形態に復元する弾性復元力の方が大きくなるように設定し、助勢部材の初期形態が巻き取り形態に対応する部分は、伸展形態から巻き取り形態に自己収縮するように、伸展形態から巻き取り形態に復元する弾性復元力よりも巻き取り形態に復元する弾性復元力の方が大きくなるように設定しておいてもよい。
また、本発明の伸展構造物は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明
の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはもちろんである。

１ ブーム
１０ ブーム本体
１０Ａ 巻き取り形態部
１０Ｂ 伸展形態部
１０Ｃ 移行領域
１１ 繊維基材
１１ａ 第１軸糸、１１ｂ 第２軸糸
１３ 繊維強化樹脂シート
１２ マトリックス樹脂
２０ 助勢部材
２１ 固定部、２２ 穴、２３ 幅狭部
３０ 補強材
４０ チューブ
Ｓ 巻き取り始端側 Ｔ 巻き取り終端側

Claims (13)

1. 弾性を有する長尺の樹脂製板材によって構成され、長手方向と直交する方向には開断面形状に曲付けされた形態で、一方で、長手方向には円筒状に巻き取られた巻き取り形態に曲付けされた形態で、初期状態では、長手方向に延びる伸展形態と巻き取り形態のいずれかの形態で安定して保持されるブーム本体を備えたブーム本体は伸展形態と巻き取り形態の２形態を有する状態では力学的に不安定で、弾性復元力によって伸展形態あるいは巻き取り形態に移行するブームであって、
   弾性を有する長尺の金属製板材によって構成される助勢部材を前記ブーム本体に沿って長手方向に相対移動自在に重ねて設け、
   前記助勢部材の弾性復元力によって、前記ブーム本体の伸展形態あるいは巻き取り形態への移行を助勢する構成となっていることを特徴とするブーム。
2. ブーム本体は、伸展形態と巻き取り形態の２形態を有する状態では、巻き取り形態から伸展形態に自己伸展するように、巻き取り形態に復元する弾性復元力よりも伸展形態に復元する弾性復元力の方が大きくなるように設定され、
   前記助勢部材は、初期形態が伸展形態で、ブーム本体の巻き取り形態から伸展形態への移行を助勢する構成となっている請求項１に記載のブーム。
3. ブーム本体は、伸展形態と巻き取り形態の２形態を有する状態では、伸展形態から巻き取り形態に自己収縮するように、伸展形態に復元する弾性復元力よりも巻き取り形態に復元する弾性復元力の方が大きくなるように設定され、
   前記助勢部材は、初期形態が巻き取り形態で、ブーム本体の伸展形態から巻き取り形態への移行を助勢する構成となっている請求項１に記載のブーム。
4. 助勢部材は、一部は初期形態が伸展形態で、巻き取り形態から伸展形態への移行を助勢、他の部分は初期形態が巻き取り形態で、伸展形態から巻き取り形態への移行を助勢する構成となっている請求項１に記載のブーム。
5. 前記助勢部材は、長手方向に対して直交する方向の断面形状が湾曲断面である請求項１乃至４のいずれかの項に記載のブーム。
6. 前記ブーム本体には、助勢部材を摺動自在に保持する保持部材が設けられている請求項１乃至５のいずれかの項に記載のブーム。
7. 前記助勢部材は、一部が前記ブーム本体に固定され、巻き取り状態と伸展状態におけるブーム本体と助勢部材の周長差が、固定部から自由端の間の助勢部材とブーム本体との相対摺動によって吸収する構成となっている請求項１乃至６のいずれかの項に記載のブーム。
8. 前記助勢部材は、前記ブーム本体の巻き取り状態における内径側端部位置にて固定される請求項７に記載のブーム。
9. 前記助勢部材は、前記ブーム本体の巻き取り状態における外径側端部位置にて固定される請求項７に記載のブーム。
10. 前記助勢部材は、前記ブーム本体の長手方向中途部にて固定され、固定部に対して長手方向両側にブーム本体の巻き取り状態の巻取り部が形成される請求項７に記載のブーム。
11. ブーム本体は、繊維基材に樹脂を含浸させた繊維強化樹脂によって構成される請求項１
    乃至１０のいずれかの項に記載のブーム。
12. 前記繊維基材は、２軸織物組織であり、一方の長手方向に沿った長軸線に対して第１軸糸及び第２軸の糸は、互いに反対方向に所定角度傾斜する構成となっている請求項１１に記載のブーム。
13. 前記繊維基材を構成する糸は開繊糸であり、繊維基材に樹脂を含浸させた繊維強化樹脂シートを複数層積層した積層構造である請求項１２に記載のブーム。

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