JP5189843B2 - Cfrp製搬送用部材及びそれを用いたロボットハンド - Google Patents
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Description
本発明になる搬送用部材1は、振動減衰性に優れる高弾性率のピッチ系CFRPと該CFRPのマトリックス樹脂よりも引張弾性率の低い柔軟性樹脂層とを含む構造を有する。特にピッチ系CFRPの間に柔軟性樹脂層を介挿した構造を有することが好ましい。
日本グラファイトファイバー(株)製ピッチ系高弾性率炭素繊維「XN−80」(引張弾性率780GPa)を一方向に配向させ、これにエポキシ樹脂を含浸した「XN−80」プリプレグである。プリプレグシートに含まれる単位面積あたりの炭素繊維質量は250g/m2、エポキシ樹脂含有量は33質量%であり、プリプレグシート1枚の厚さは0.21mmである。一方向プリプレグシートAは、その強化繊維の配向方向が搬送用部材の長手方向に対してほぼ平行となる0°材として用いる。
東レ(株)製PAN系炭素繊維「T700S」(引張弾性率230GPa)を一方向に配向させ、これにエポキシ樹脂を含浸した「T700S」プリプレグである。プリプレグシートに含まれる単位面積あたりの炭素繊維質量は269g/m2、エポキシ樹脂含有量は33質量%であり、プリプレグシート1枚の厚さは0.26mmである。
東レ(株)製PAN系炭素繊維「T300」(引張弾性率:230GPa)を用いて、炭素繊維が直交するように平織りにし、これにエポキシ樹脂を含浸した「T300」クロスプリプレグである。プリプレグシートに含まれる単位面積あたりの炭素繊維質量は200g/m2、エポキシ樹脂含有量:44質量%であり、プリプレグシートの厚さは0.24mmである。このクロスプリプレグシートは、強化繊維の配向角度が搬送用部材の長手方向に対して、0°および90°となるように積層する。
マトリックス樹脂として使用したエポキシ樹脂は、樹脂単体を硬化させて測定した引張弾性率が2500MPaのものを使用した。
厚さ0.15mmのSBR製シート(引張弾性率:85MPa)のものを使用した。SBR製シートは角柱パイプの上下面のみに使用し、側面には使用していない。
芯材として厚さ11.1mm、幅52.8mmの矩形状のMCナイロンを用意し、最内層に、0°及び90°配向のクロスプリプレグシートD、PAN系炭素繊維を芯材の長手方向に90°配向させたプリプレグシートB2、ピッチ系炭素繊維を芯材の長手方向に0°配向させたプリプレグシートA2、プリプレグシートB1、SBR製シート、プリプレグシートA1、最外層に0°及び90°配向のクロスプリプレグシートCを下記表1に示す積層数で順次芯材に積層し、加熱硬化させ、硬化後に芯材を抜き取り、幅60mm、高さ18mm、肉厚(上下面3.46mm、側面3.60mm)、長さ2445mmの角パイプ形状の搬送用部材Aを得た。なお、最下層のクロスプリプレグシートDは、連続したものを芯材の周囲に1層巻き付け、角パイプの上下面には下記表1に示すように、プリプレグシートB2、プリプレグシートA2、プリプレグシートB1、SBR製シート、プリプレグシートA1の積層物を、両側面には下記表2に示すプリプレグシートB1の積層物を、それぞれ貼り付け、最後に最外層に、クロスプリプレグシートCを芯材の全周に巻き付けるようにした。なお、すべてのプリプレグを巻きかけ式で積層しても良い。このようにして、図1(c)に示すような積層構造を有するCFRP製搬送用部材1を得た。図1(c)において、11はクロスプリプレグシートDから得られる0/90°クロスCFRP、12はプリプレグシートB2から得られる90°PAN系CFRP、13はプリプレグシートA2から得られる0°ピッチ系CFRP、14はプリプレグシートB1から得られる90°PAN系CFRP、15はSBR製シートからなる柔軟性樹脂層、16はプリプレグシートA1から得られる0°ピッチ系CFRP、17はクロスプリプレグシートCから得られる0/90°クロスCFRPである。
実施例1において、プリプレグシートA1及びB1間に介挿するSBR製シートを固定側から搬送用部材の長手方向の2/3までの長さとした以外は実施例1と同様にして搬送用部材Bを得た。
実施例1において、プリプレグシートA1及びB1間に介挿するSBR製シートを固定側から搬送用部材の長手方向の1/3までの長さとした以外は実施例1と同様にして搬送用部材Cを得た。
実施例1において、プリプレグシートA1及びB1間にSBR製シートを介挿しなかった以外は実施例1と同様にして搬送用部材Dを得た。
11 0/90°クロスCFRP
12 90°PAN系CFRP
13 0°ピッチ系CFRP
14 90°PAN系CFRP
15 柔軟性樹脂層
16 ピッチ系CFRP
17 0/90°クロスCFRP
18 固定用穴
19 吸着パッド穴
2 ホルダー
3 吸着パッド
10 ロボットハンド
W ワーク
Claims (8)
- 引張弾性率490〜950GPaのピッチ系炭素繊維を含む炭素繊維強化樹脂複合材料(CFRP)層及び該CFRP層を構成するマトリックス樹脂よりも低い引張弾性率を有する柔軟性樹脂層を含むCFRP製搬送用部材であって、
前記CFRP製搬送用部材は、角柱パイプ形状を有し、その使用時の上下面は前記ピッチ系炭素繊維を含むCFRP層間に前記柔軟性樹脂層が介挿された構造を有し、両側面は前記柔軟性樹脂層が介挿されていないCFRP層を有するCFRP製搬送用部材。 - 前記ピッチ系炭素繊維を含むCFRP層は、搬送用部材の長手方向に炭素繊維を配向した一方向性材料である請求項1に記載のCFRP製搬送用部材。
- 前記ピッチ系炭素繊維は、強化繊維全体の体積比率で40%以上使用する請求項1又は2に記載のCFRP製搬送用部材。
- 前記ピッチ系炭素繊維を含むCFRP層の少なくとも一つが、前記ピッチ系炭素繊維を含むプリプレグシートと、引張弾性率490GPa未満のPAN系炭素繊維を含むプリプレグシートとを積層、硬化してなるものである請求項1乃至3のいずれか1項に記載のCFRP製搬送用部材。
- 前記CFRP製搬送用部材は、片持ち梁状態で固定されて使用されるものであって、前記柔軟性樹脂層が、固定端側から搬送用部材の全長の1/3〜2/3の範囲に前記柔軟性樹脂層が介挿されている請求項1乃至4のいずれか1項に記載のCFRP製搬送用部材。
- 前記マトリックス樹脂がエポキシ樹脂であり、前記柔軟性樹脂層がスチレン−ブタジエンゴムである請求項1乃至5のいずれか1項に記載のCFRP製搬送用部材。
- 産業用ロボットのアーム先端に取り付けられるロボットハンドであって、ワークを支持する支持部と、該支持部をアーム先端に保持固定するためのホルダー部とを有し、前記支持部が請求項1乃至6のいずれか1項に記載のCFRP製搬送用部材であることを特徴とするロボットハンド。
- 少なくとも2本のCFRP製搬送用部材を片持ち梁状態でホルダー部に保持固定してなる請求項7に記載のロボットハンド。
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