JP2543944B2

JP2543944B2 - 繊維強化プラスチック製支持棒装置

Info

Publication number: JP2543944B2
Application number: JP63069694A
Authority: JP
Inventors: 英重森山
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-03-25
Filing date: 1988-03-25
Publication date: 1996-10-16
Anticipated expiration: 2011-10-16
Also published as: JPH01243504A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は繊維強化プラスチック（以下FRPとする）を
用いた支持棒装置に係り、主として超電導マグネットの
常温部と極低温部とを断熱支持するためのFRP製支持棒
装置に関する。

（従来の技術）従来のFRP製支持棒装置については例えば特開昭62−4
3189号公報が知られている。この種のFRP製支持棒を第
３図及び第４図を参照して説明する。第３図はFRP製支
持棒装置の概略構成図を示す。

（１）はFRP棒である。FRP製（１）の材料はガラス繊維
の束を長手方向に引き揃えながら、エポキシ樹脂で一帯
に固めたエポキシガラス引抜き棒である。そして、FRP
棒（１）はこのエポキシガラス引抜き棒を旋盤加工した
ものである。FRP棒（１）の両端部分は勾配が1/50〜1/1
0の外開きの円錐台形のテーパ部（1a）になっており、
中央部分は丸棒部（1b）になっており、そしてテーパ部
（1a）から丸棒部（1b）に移る部分はテーパ付け根部
（1c）になっている。

テーパ部（1a）には継手金具（２）が装着してある。
継手金具（２）は半割れテーパ金具（2a）、円筒金具
（2b）、および連結ボルト（2c）で構成してある。半割
れテーパ金具（2a）の内周面はテーパ部（1a）に固く接
している。円筒金具（2b）は半割れテーパ金具（2a）が
開かないように保持している。連結ボルト（2c）の一端
は円筒金具（2b）とねじ締結しており、しかもテーパ部
（1a）の端面の押し当ててある。連結ボルト（2c）の他
端は、超電導マグネットの常温部あるいは極低温部（図
示しない）に固定される。

第４図は従来のテーパ部（1a）と半割れテーパ金具
（2a）とが固く接している状況を示す要部断面図であ
る。半割れテーパ金具（2a）はテーパ部（1a）を圧縮す
るように締付けてあり、締付け前はテーパ部（1a）の表
面が図中に示す直線Ｘ−Ｘに位置し、締付け後はテーパ
付け根部（1c）の圧縮変位がテーパ部（1a）全体の圧縮
変位と同じになっている。

（発明が解決しようとする課題）上記構成の従来のFRP製支持棒において、テーパ部（1
a）に比べ、テーパ付け根部（1c）は細いにもかかわら
ず圧縮変位が同じになっているため圧縮応力が集中して
破壊し易い。又、従来のFRP製支持棒装置においては、
強化繊維を長手方向に揃えたFRPとして無機質の粉末を
充てんしたもので、強化繊維に垂直な方向の圧縮弾性率
が2000kg/mm²程度であるものを用いており、テーパ付け
根部の引張疲労強度及び曲げ疲労強度が低下し易い。

本発明の第１の目的は、テーパ付け根部（1c）の圧縮
応力の集中を緩和することにより、機械的強度の信頼性
を高めたFRP製支持棒装置を提供することにあり、第２
の目的は、テーパ付け根部の引張疲労強度及び曲げ疲労
強度を高めたFRP製支持棒装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）本発明において、第１の目的を達成するためには半割
れテーパ金部の勾配をテープ部（1a）の勾配より小さく
する。又、第２の目的を達成するためには、FRP棒の強
化繊維に垂直な方向の圧縮弾性率を800〜1800kg/mm²程
度になるようにエポキシ樹脂に無機質の粉末を混合した
もの、または前記粉末を入れない樹脂で、強化繊維の含
有量をFRP棒の60〜80重量％にして強化繊維を固める。

（作用）上記の第１の手段のように構成することにより、テー
パ付け根部（1c）の圧縮変位が小さくなることから、テ
ーパ付け根部の圧縮応力の集中を緩和することができ
る。

また第２の手段のように構成することにより、強化繊
維に垂直な方向の最大圧縮応力が従来の値に比べ小さく
なり、テーパ付け根部の疲労強度を高めることができ
る。

（実施例）実施例１以下、本発明の第１の実施例について第１図を参照し
て説明する。ただし、この実施例の概略構成は第３図に
示した従来例のものと同じであるため、概略構成の説明
を省略する。第１図はテーパ部（1a）と半割れテーパ金
具（2a）とが固く接している状況を示す要部断面図であ
る。半割れテーパ金具（2a）は、テープ部（1a）を圧縮
するように締付けてあり、締付け前のテーパ部（1a）の
表面は図中に示す直線Ｙ−Ｙに位置する。即ち、半割れ
テーパ金具（2a）の勾配は締付け前のテーパ部（1a）の
勾配より５〜30％小さくしてある。締付け後はテーパ部
（1a）の圧縮変位が位置によって異なっている。その平
均圧縮変位は、第４図に示した従来例の値とほとんど同
じにしてある。しかし、テーパ付け根部（1c）の圧縮変
位は従来例の値に比べ小さくしてある。

次に上記構成の作用について説明する。テーパ部（1
a）の平均圧縮変位は従来例の値と同じにしてあるた
め、テーパ部（1a）は継手金具（２）から引抜けない。
また、テーパ付け根部（1c）の圧縮変位は従来例の値よ
り小さくしてあるため、テーパ付け根部（1c）は圧縮応
力の集中が緩和している。しかも、半割れテーパ金具
（2a）の勾配は締付け前のテーパ部（1a）の勾配より５
〜30％小さくしてあるため、テーパ部（1a）の太い部分
は圧縮変位が適度に大きくなっており、テーパ部（1a）
の細い部分は圧縮変位が適度に小さくなっていることか
ら、テーパ部（1a）全体の圧縮応力がほぼ一様になって
いる。従ってテーパ付根部の引張りや曲げの疲労強度の
低下は少ない。

変形例次に本実施例の変形例について既に述べた第１図を参
照して説明する。テーパ部（1a）の径方向の圧縮弾性率
が1500〜1800kg/mm²程度の場合、半割れテーパ金具（2
a）と締付け前のテーパ部（1a）との勾配の差を５〜15
％程度にし、800〜1500kg/mm²程度の場合、15〜30％程
度にすることにより、テーパ部（1a）全体の圧縮応力が
一様になるようにすることが容易にできる。

実施例２以下、本発明の第２の実施例について第２図を参照し
て説明する。FRP棒（１）の材料は、ガラス繊維の束を
一方向（図中に示すＺ方向）に引き揃えながら、無機質
粉末をエポキシ樹脂の30重量％以下、もしくは入れない
で、かつガラス繊維の含有重量をFRP棒（１）の材料の6
0〜80重量％に調整することにより、ガラス繊維に垂直
な方向（図中に示すｒ方向）の圧縮弾性率を800〜1800k
g/mm²にする。FRP棒（１）はこの材料を旋盤加工したも
のである。FRP棒（１）の両端部分は円錐台形のテーパ
部（1a）にしており、中央部分は丸棒部（1b）にしてあ
る。テーパ部（1a）から丸棒部（1b）に移る部分はテー
パ付け根部（1c）になっている。テーパ部（1a）の長さ
をｌとし、テーパ部（1a）の最大径（端面の径）をＤと
し最小径（テーパ付け根部（1c）の径）をｄとすると、
テーパ部（1a）の勾配D-d/2lは1/50〜1/10にしてある。

テーパ部（1a）には継手金具（２）が装着してある。
継手金具（２）は半割れテーパ金具（2a）、円筒金具
（2b）、および連結ボルト（2c）で構成してある。半割
れテーパ金具（2a）の内周面はテーパ部（1a）に固く接
している。円筒金具（2b）は半割れテーパ金具（2a）が
開かないように保持している。連結ボルト（2c）の一端
は円筒金具（26）とボルト締結してあり、またテーパ部
（1a）の端面に押し当ててある。連結ボルト（2c）の他
端は、超電導マグネットの常温部あるいは極低温部（図
示しない）に固定される。

次に上記構成の作用について説明する。FRPの異方性
を考慮して応力解析を行った結果、第２図に示したFRP
棒（１）のテーパ付け根部（1c）のｒ方向の最大圧縮応
力は従来のFRP棒の値に比べ５％程度低くなる。

以上説明したように第２図に示したFRP製支持棒装置
は、FRP棒（１）のｒ方向の圧縮弾性率を800〜1800kg/m
m²程度にすることによりテーパ付け根部（1c）における
ｒ方向圧縮応力の集中を緩和することができる。

次に本発明の変形例について既に述べた第１図および
第２図を参照して説明する。FRP棒（１）のガラス繊維
の代わりに炭素繊維あるいはアルミナ繊維を用いること
により実施例１に準じた作用効果が得られる。

〔発明の効果〕

本発明は、上述のとおり構成されているので、次に記
載する効果を奏する。

請求項１のFRP製支持棒装置においては、半割れテー
パ金具の勾配をテーパ部の勾配より小さくすることによ
りテーパ付け根部の圧縮応力の集中を緩和しているた
め、FRP製支持棒装置の機械的強度の信頼性を高めるこ
とができる。

請求項２のFRP製支持棒装置においては、FRP棒の強化
繊維に垂直な方向の圧縮弾性率を800〜1800kg/mm²にす
ることにより、テーパ付け根部の強化繊維に垂直な方向
の圧縮応力の集中が緩和するため、テープ付け根部の引
張疲労強度及び曲げ疲労強度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の繊維強化プラスチック
（FRP）製支持棒装置の要部を示す断面図、第２図は第
２の実施例を示す要部破断斜視図、第３図は従来例を示
す要部破断斜視図、第４図は第３図に示した従来例の要
部断面図である。１……FRP棒、1a……テーパ部 1b……丸棒部、1c……テーパ付け根部２……継手金具、2a……半割れテーパ金具 2b……円筒金具、2c……連結ボルト

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】両端部を末広がりにした円錐台形のテーパ
部とし強化繊維を長手方向に揃えた繊維強化プラスチッ
ク（以下FRPとする）棒と、前記テーパ部に締付け嵌合
する半割れテーパ金具と、この半割れテーパ金具を棒軸
方向に引張る継手金具とを備えたFRP製支持棒装置にお
いて、半割れテーパ金具の勾配をFRP棒の勾配より小さ
くしたことを特徴とするFRP製支持棒装置。
【請求項２】両端部を末広がりにした円錐台形のテーパ
部とし強化繊維を長手方向に揃えた繊維強化プラスチッ
ク（以下FRPとする）棒と、前記テーパ部に締付け嵌合
する半割れテーパ金具と、この半割れテーパ金具を棒軸
方向に引張る継手金具とを備えたFRP製支持棒装置にお
いて、FRP棒の強化繊維に垂直な方向の圧縮弾性率を800
〜1800kg/mm²程度になるようにエポキシ樹脂に無機質の
粉末を混合したもの、または前記粉末を入れない樹脂
で、強化繊維の含有量をFRP棒の60〜80重量％にして強
化繊維を固めたことを特徴とするFRP製支持棒装置。