JP6590218B2 - Bistable boom - Google Patents

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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に用いられるブームに関し、特に、巻き取り状態と、伸展状態を安定して保持することが可能な双安定性ブームに関する。   The present invention relates to a boom used for structural materials of various structures such as space structures and ground structures such as satellites and spacecraft antennas and solar battery panels, and in particular, a wound state and an extended state. It is related with the bistable boom which can hold | maintain stably.

従来のこの種の双安定性ブームとしては、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。
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、自己伸展するようになっている。
As this type of conventional bistable boom, for example, a stretchable member as described in Patent Document 1 is known.
In other words, the boom body is formed of a long plate material having elasticity, and is bent into an open cross-sectional shape in a direction perpendicular to the longitudinal direction (hereinafter referred to as a short direction), while being wound in a cylindrical shape in the longitudinal direction. It is configured to be bent in the taken-up winding form and stably held in either the extended form or the rolled-up form in the initial form.
In the winding form, the boom body has an open cross-sectional shape in the short direction that extends linearly, and is held by a cylindrical rigidity that is wound with an elastic restoring force to return to the open cross-sectional direction. .
When the boom body that is stable in the winding form is a partially extended form, the winding form section is a straight line from the boundary part of the extending form, and the cross-sectional shape in the short direction of the boom body is linearly changed in sequence by the elastic restoring force. It returns to the open cross-sectional shape from the state, shifts from the winding form to the extended form, and self-extends.

特表2000−507890号公報Special Table 2000-507890

しかしながら、伸展形態から巻き取り形態に巻き取る際、あるいは巻き取り形態から自己伸展する間に、ブーム本体の側縁に裂け目が生じる場合があった。
ブーム本体は、巻き取り形態では、短手方向に円筒形状の母線に沿って直線状に延ばされているので、開断面形状に戻ろうとする方向の曲げ応力が作用しており、巻き取り形態から伸展形態に移行する際に、剛性の高い円筒状の巻き取り形態から伸展形態に移行する境界部、特に短手方向両端に応力が集中して屈曲し、屈曲部から裂け目が生じるものと考えられる。特に、ブーム本体の素材として、繊維基材を用いた繊維強化プラスチック(FRP)で成形している場合、裂け目は基材繊維の配向方向に沿って生じやすい。
そこで、ブーム本体の強度を高めることが考えられるが、巻き取り形態でのブーム本体に発生する曲げ応力も大きくなってしまう。また、巻き取りに要する力が大きくなり、巻き取り作業に支障が生じる。さらに、自己伸展する力が大きくなり、衝撃的に伸展形態に移行し、ブーム本体を支持する部材に衝撃力が作用する。
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、ブーム本体の側縁に生じる裂け目を防止し、かつ巻き取り状態と伸展状態との移行を円滑に進行させることができる双安定性ブームを提供することにある。
However, when winding from the extended configuration to the winding configuration, or during self-extending from the winding configuration, a tear may occur at the side edge of the boom body.
In the winding form, the boom main body is linearly extended along the cylindrical generatrix in the short direction, so that bending stress in the direction to return to the open cross-sectional shape acts, and the winding form When transitioning from a stretched form to a stretched form, the boundary where the rigid cylindrical winding form transitions to the stretched form, in particular, the stress concentrates at both ends in the short-side direction and is bent, resulting in a tear from the bent part. It is done. In particular, when molding is made of fiber reinforced plastic (FRP) using a fiber base material as a material for the boom body, a tear is likely to occur along the orientation direction of the base fiber.
Therefore, it is conceivable to increase the strength of the boom body, but the bending stress generated in the boom body in the winding form also increases. In addition, the force required for winding is increased, which hinders the winding operation. Furthermore, the self-extending force increases, and the impacting force is applied to the member that supports the boom main body.
The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to prevent a tear generated at the side edge of the boom body and to smoothly advance the transition between the wound state and the extended state. It is to provide a bistable boom that can.

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双安定性のブーム本体を備えた双安定性ブームにおいて、
前記ブーム本体の長手方向に沿って延びる側縁部に、ゴム状弾性を有する軟質樹脂材を有する補強材を被覆し、前記補強材を、前記軟質樹脂材の表面に積層される低摩擦特性を有する樹脂材を備えた積層構造としたことを特徴とする。
ブーム本体の巻き取り状態から伸展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一気に開放されるが、補強材よって衝撃が緩和され、裂け目の発生が阻止される。
また、側縁部のみを覆うだけなので、ブーム本体の巻き取り状態と伸展状態への移行は円滑に進行する。
In order to achieve the above object, the present invention is constituted by a long resin plate material having elasticity, and is bent in an open cross-sectional shape in a direction perpendicular to the longitudinal direction, while in the longitudinal direction. a song with form the take-Rikatachi state wound up in a cylindrical shape, in the initial state, a stable bistability is held either in the form of extended form and winding form extending in the longitudinal direction In the bistable boom with the boom body of
The side edge portion extending along the longitudinal direction of the boom body is coated with a reinforcing material having a soft resin material having rubber-like elasticity, and the reinforcing material is laminated on the surface of the soft resin material with low friction characteristics. It is characterized by having a laminated structure provided with the resin material .
In the vicinity of the boundary of the transition region from the winding state of the boom body to the extended state, the bending stress in the short direction in the winding state is released all at once, but the impact is mitigated by the reinforcing material, and the generation of a tear is prevented. .
Further, since only the side edge portion is covered, the transition of the boom body to the winding state and the extended state proceeds smoothly.

摩擦特性を有する樹脂材としては、低摩擦特性と柔軟性、剥がれ難さを兼ね備える材料、たとえは、薄膜PTFE粘着テープを用いることができる。
低摩擦特性を有する樹脂材を備えることにより、巻き取り状態と伸展状態の移行が、より円滑に進行する。
軟質樹脂材としてはウレタン系樹脂を使用することができ、低摩擦特性を有する樹脂材としては、フッ素系樹脂を使用することができる。
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されることが好適である。
繊維基材としては、組紐組織や2軸織物組織を使用することができる。
2軸織物組織としては、一方の長手方向に沿った長軸線に対して第1軸の糸及び第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可能である。
2軸織物組織を構成する糸としては、開繊糸とすることができる。
また、ブーム本体は、2軸織物組織の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ることができる。
また、繊維基材を構成する糸については、炭素繊維とすることができる。
本発明の双安定性ブームは、巻き取り状態のブーム本体の先端を伸展状態に引き出すこ
とによって、引き出した部分が巻き取り状態から伸展状態に移行し、巻き取り状態から引き出し部分への移行部分において断面形状が開断面形状に弾性復帰する弾性復元力によって、巻き取り状態から伸展状態に自己伸展する自己伸展ブームとすることができる。
また、巻き取り状態と伸展状態の移行途中で安定して停止するような双安定性ブームとすることもできる。
As a resin material having low friction characteristics, a material having both low friction characteristics, flexibility, and difficulty in peeling, for example, a thin film PTFE adhesive tape can be used.
By providing a resin material having low friction characteristics, the transition between the wound state and the extended state proceeds more smoothly.
A urethane resin can be used as the soft resin material, and a fluorine resin can be used as the resin material having low friction characteristics.
The boom body is preferably made of a fiber reinforced resin obtained by impregnating a fiber base material with a resin.
As the fiber substrate, a braided structure or a biaxial woven structure can be used.
As the biaxial fabric structure, the first axis yarn and the second axis yarn can be inclined at a predetermined angle in opposite directions with respect to the long axis along one longitudinal direction.
The yarn constituting the biaxial woven fabric can be a spread yarn.
Further, the boom body can have a laminated structure in which a plurality of fiber reinforced resin sheets obtained by impregnating a fiber base material of a biaxial woven fabric with resin are laminated.
Moreover, about the thread | yarn which comprises a fiber base material, it can be set as carbon fiber.
In the bistable boom of the present invention, by pulling out the tip of the boom body in the wound state to the extended state, the pulled-out portion shifts from the wound state to the extended state, and in the transition portion from the wound state to the pulled-out portion A self-extending boom that self-extends from a wound state to an extended state can be obtained by an elastic restoring force that elastically returns the cross-sectional shape to an open cross-sectional shape.
Moreover, it can also be set as the bistable boom which stops stably in the middle of the transition of a winding state and an extension state.

本発明の双安定性ブームによれば、ブーム本体の側縁部に生じる亀裂を防止し、かつ巻き取り状態と伸展状態との移行を円滑に進行させることができる。   According to the bistable boom of this invention, the crack which arises in the side edge part of a boom main body can be prevented, and the transition with a winding state and an extended state can be advanced smoothly.

図1は本発明の実施の形態に係る双安定性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である。FIG. 1 shows an example of a bistable boom according to an embodiment of the present invention, in which (A) is a perspective view of a partially extended state, (B) is a perspective view of a winding form, and (C) is an extended state. It is a perspective view of a form. (A)はブーム本体の短手方向の断面図、(B)は補強材の部分の拡大断面図、(C)はバランス型の双安定性ブームのモータ駆動の概念図である。(A) is sectional drawing of the short direction of a boom main body, (B) is an expanded sectional view of the part of a reinforcing material, (C) is a conceptual diagram of the motor drive of a balance type bistable boom. 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。FIG. 1 shows an FRP sheet constituting the boom body of FIG. 1, (A) is an explanatory view of the orientation direction of the yarn of the fiber base material, (B) is a perspective view showing a plurality of FRP sheets to be stacked, (C) FIG. 3 is a schematic sectional view of a laminated structure. 図3のFRPシートの繊維基材の他の組織構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of another structure | tissue structure of the fiber base material of the FRP sheet | seat of FIG.

以下に、本発明の実施の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、本発明の実施の形態1に係る双安定性ブームを示す図である。
すなわち、この双安定性ブーム1は、弾性を有する長尺の樹脂製板材によって構成されるブーム本体10を有し、このブーム本体10は、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。
この双安定性ブーム1は、一部伸展形態とすると、巻き取り形態部10Aが、伸展形態の境界部分から、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、巻き取り形態から伸展形態へ移行して伸展するようになっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram showing a bistable boom according to Embodiment 1 of the present invention.
That is, the bistable boom 1 has a boom body 10 made of a long elastic resin plate material, and the boom body 10 is bent into an open cross-sectional shape in a direction perpendicular to the longitudinal direction. On the other hand, in the longitudinal direction, it is bent into a winding form wound in a cylindrical shape in the longitudinal direction. It has bistability that is stably held in any form of the take-up form.
In the following description, the winding form part of the boom main body 10 will be described with reference numeral 10A, and the extension form part will be described with reference numeral 10B.
Assuming that the bistable boom 1 is partially extended, the winding form portion 10A has a cross-sectional shape in the short direction of the boom body 10 from the boundary portion of the extended form, and the elastic restoring force sequentially changes the linear shape from the linear state. Returning to the open cross-sectional shape, the winding shape is changed to the extended shape, and the extended shape is extended.

すなわち、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、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。
本発明では、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構成となっている。
That is, as shown in FIG. 1 (A), there is a transition area 10C that transitions from the winding form part 10A to the extended form part 10B, and from the boundary position 10D that transitions to the extended form part 10B and the transition area 10C, the boom body The cross-sectional shape in the short-side direction of 10 gradually returns from the linear state to the open cross-sectional shape by the elastic restoring force, shifts from the winding form portion 10A to the extending form portion 10B, and self-extends.
In this invention, it becomes the structure which covered the reinforcing material 30 provided with the soft resin material which has rubber-like elasticity in the both-sides edge part extended along the longitudinal direction of the boom main body 10 of an open cross-section shape, covering the full length. Yes.

ブーム本体の構成
ブーム本体10は、その短手方向の開断面形状が、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。
この例では、ブーム本体10の短手方向の断面形状を真円の一部をなす円弧形状としているが、真円の一部である必要はなく、楕円の一部であってもよいし、一部が開いた非円形断面の湾曲形状であってもよい。
Configuration of the Boom Body The boom body 10 has an open cross-sectional shape in the short direction that is a circular arc shape that forms a part of a circle, and an opening angle α formed by a line connecting both ends of the arc and the center of curvature is 160 °. Set to degree. When this opening angle is large, the elastic restoring force when the open cross-sectional shape is deformed linearly is small, and when it is large, the elastic restoring force is large. If it is too large, the elastic restoring force becomes excessive and cannot be wound, so it is set to about 40 ° to 180 °.
In this example, the cross-sectional shape in the short direction of the boom body 10 is an arc shape forming a part of a perfect circle, but it is not necessary to be a part of a perfect circle, and may be a part of an ellipse. It may have a curved shape with a non-circular cross section that is partially open.

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は、2層から4層構成とすることが好適であるが、積層数を増やすことによって、伸展力が段階的に強くなる。
シート厚さやブーム本体10の断面形状、さらに弾性率等によっても異なるが、たとえば、2層(2ply)では、巻き取り状態から先端を引き出しても、自己伸展力が弱く、完全に伸展状態に戻らない。
3層(3ply)では、自己伸展力が強く、時間が経過すると応力緩和が生じるものの、短期的には、巻き取り状態から完全に伸展状態に戻る自己伸展が発現する。
4層(4ply)では、自己伸展力が強すぎて、巻き取りに相当の力が必要となる。
As shown in FIG. 3, the boom body 10 has a laminated structure in which a plurality of fiber reinforced resin sheets (FRP sheets) 13 are laminated. Each fiber reinforced resin sheet 13 has the same configuration, and the fiber base material 11 is impregnated with the matrix resin 12.
The fiber base material 11 has a biaxial woven fabric structure, and the first axial thread 11a and the second axial thread 11b have a predetermined angle θ (orientation angle) in directions opposite to each other with respect to the long axis N1 along one longitudinal direction. It has a configuration that only tilts. The orientation angle is 45 °.
In this embodiment, the first axial yarn 11a and the second axial yarn 11b are made of carbon fibers, and are particularly constituted by spread yarns in which the fiber bundles are flatly bundled, and the thickness of the single fiber-reinforced resin sheet 13 Is set thin, and a plurality of fiber reinforced resin sheets 13 are bonded together to form the boom body 10. In this example, it is preferable that the fiber reinforced resin sheet 13 has a two-layer to four-layer structure. However, by increasing the number of layers, the stretching force is increased stepwise.
Although it depends on the sheet thickness, the cross-sectional shape of the boom body 10 and the elastic modulus, for example, in the case of two layers (2 ply), even if the leading end is pulled out from the wound state, the self-extension force is weak and it returns to the fully extended state. Absent.
In the three layers (3ply), the self-stretching force is strong and stress relaxation occurs over time, but self-stretching that returns from the wound state to the completely stretched state appears in the short term.
In the 4 layers (4ply), the self-stretching force is too strong, and a considerable force is required for winding.

自己伸展させるためには、3層構成とすることが好ましいが、自己伸展力が弱く伸展仕切らない構成でも有用である。すなわち、巻き取り形態と伸展形態が保持した状態でバランスして安定する形態については、伸展方向と巻き取り方向の力がバランスした状態を維持するので、たとえば、図2(C)に示すように、モータ100で巻き取り、伸展させるようにすれば、必要なトルクが小さくてすみ、必要に応じて伸縮させることができる。
自己伸展する構成の場合、伸展させるための動力が不要であるが、巻き取りをモータで行うとすると、大きなトルクが必要となる。
なお、上記した繊維強化樹脂シート13の積層数について、3層が自己伸展する構成、2層は巻き取り形態と伸展形態がバランスする構成、4層は巻き取りが困難な構成、として説明したが、ブーム本体の開口角、板厚、材料の弾性率等の条件によって異なるもので、条件によって、自己伸展タイプ、巻き取り形態と伸展形態がバランスするバランスタイプのシートの積層数は1層構成を含み、適宜選択することができる。
In order to make it self-extend, it is preferable to have a three-layer structure. However, a structure in which the self-extension force is weak and the extension does not partition is also useful. That is, for the form that balances and stabilizes in the state in which the winding form and the extending form are held, the force in the extending direction and the winding direction is maintained in a balanced state. For example, as shown in FIG. If the motor 100 is wound up and extended, the required torque can be reduced and can be expanded and contracted as necessary.
In the case of the structure of self-extension, no power is required for extension, but if winding is performed by a motor, a large torque is required.
In addition, although it described about the number of lamination | stacking of the above-mentioned fiber reinforced resin sheet 13 as a structure where 3 layers self-extend, 2 layers are the structure where a winding form and an extending form balance, 4 layers are the structures where winding is difficult. Depending on the conditions, such as the opening angle of the boom body, the plate thickness, and the elastic modulus of the material, the number of layers of the self-extending type and the balance type sheet that balances the winding form and the extending form is one layer. It can be selected as appropriate.

補強材の構造
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の物性値としては、JISK7311に準拠した試験法で、硬度(JIS A)90以上、引張伸度500%以上のポリエステル系又はポリエーテル系TPU(熱可塑性ポリウレタン樹脂)が好ましい。たとえば、シーダム株式会社製のポリウレタンエラストマーフィルム(品番:DUS 202、DUS213、DUS501、DUS601、DUS605、DUS220、DUS451等を使用することができる。因みに、品番DUS202IFLでは、0.55μm厚で、硬度(JISA)が90、引張深度は520%、引張強度が80(MPa)、引張強度が9(N)である。
TPUは、柔軟性に優れるので、双安定性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)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。
Structure of Reinforcing Material Reinforcing material 30 is, as shown in enlarged view in FIGS. 2A and 2B, a main body portion 31 made of a soft resin having rubber-like elasticity and a low friction characteristic covering the surface of main body portion 31. And a surface layer 32 made of a resin material having a laminated structure.
The main body 31 has a U-shaped cross section in which a groove 31a into which the side edge of the boom body 10 is inserted, and is bonded to the inner piece 31b bonded to the inner surface of the side edge of the boom body 10 and the outer surface. An outer piece 31c, and a connecting portion 31d that connects the inner piece and the outer piece and is bonded to the end face of the side edge portion.
As the soft resin constituting the main body 31, an elastomer such as a thermoplastic polyurethane resin (TPU) is suitable. TPU is excellent in flexibility and adhesiveness, and has an effect of increasing the tear strength of the bistable boom terminal portion and preventing the fiber reinforced resin CFRP from cracking in the fiber orientation direction. The physical property value of TPU is preferably a polyester or polyether TPU (thermoplastic polyurethane resin) having a hardness (JIS A) of 90 or more and a tensile elongation of 500% or more according to a test method based on JIS K7311. For example, polyurethane elastomer film (product number: DUS 202, DUS213, DUS501, DUS601, DUS605, DUS220, DUS451, etc., manufactured by Seadam Co., Ltd. can be used. ) Is 90, the tensile depth is 520%, the tensile strength is 80 (MPa), and the tensile strength is 9 (N).
Since TPU is excellent in flexibility, it can suppress adverse effects on storage and extension characteristics of the bistable boom. However, since there is tackiness, slippage may be worsened when TPUs come into contact with each other. Therefore, in order to improve sliding, the surface layer 32 made of a resin material having a low friction characteristic is covered.
The surface layer 32 is made of a resin material having low friction and wear resistance, for example, tetrafluoroethylene resin (PTFE). In particular, a material having flexibility and difficulty in peeling in addition to low friction properties is preferable. For example, a thin film PTFE adhesive tape (product number: ASF-116T) manufactured by Chuko Kasei Kogyo Co., Ltd. can be used. This tape has a total thickness of 43 μm (PTFE base material thickness 21 μm, adhesive material thickness 22 μm). By covering the main body 31 with the low-friction surface layer 32 in this way, there is an effect that the friction resistance of the bistable boom terminal portion is reduced and the storage and extension are smooth. Moreover, since it is a thin film, it has the property of suppressing mass increase and being difficult to peel off.
Of course, the material of the surface layer 32 is not limited to tetrafluoroethylene resin, and any material having both low friction characteristics, flexibility, and difficulty in peeling off may be used.

次に、本実施形態の双方向安定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への移行が進行する。
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、巻き取り形態から伸展状態への移行は円滑に進行する。
Next, the effect | action of the reinforcement material of the bidirectional | two-way stable boom of this embodiment is demonstrated.
In the vicinity of the boundary of the transition region from the winding state of the boom body 10 to the extended state, the bending stress in the short direction in the winding state is released, and a large shearing force acts near the boundary. The rubber-like elasticity of 31 disperses and relaxes the shearing force and prevents the generation of tears. In particular, when the boom body 10 has a laminated structure of fiber reinforced resin sheets 13, if the phases of the yarns of the fiber base material 11 of each sheet are overlapped, a tear is likely to occur along the overlapped yarns. By covering with, it is possible to prevent tears.
Furthermore, since the surface of the reinforcing material 30 is covered with the low-friction surface layer 32, even if the reinforcing materials 30 come into contact with each other during winding, the contact surface slips and smoothly takes up the winding form and the extending form. The transition proceeds.
In addition, since the reinforcing material 30 only covers the side edge portion, resistance to deformation due to winding and extension is small, and the transition from the winding form to the extended state is coupled with the smoothness of the surface of the reinforcing material 30. Proceed smoothly.

他の実施形態
上記実施形態では、ブーム本体10を構成する繊維強化樹脂として、平織の織物組織を使用しているが、図4に示すような組紐組織を使用することもできる。
図示例は丸組組織の繊維基材51で、縦軸に対して互いに逆方向に交差する多数本の組糸51a、51aを交互に絡ませたバイアス構成である。縦糸が入っていてもよい。組紐組織を使用すれば、組糸の配向角を任意に設定することができる。
この配向角については、配向角が大きくなるにつれて巻き取り収納性が良く、小さくなるにつれて収納状態が不安定になることがわかっており、繊維配向角としては、30°〜60°程度の範囲、特に60°付近に設定することが好ましい。組紐組織の場合には、開繊繊維ではなく、複数層構成とはしていないが、上記実施形態のように複数層構成としてもよい。
裂け目は繊維配向角が大きい方が生じやすいが、本願発明のように、補強材30を設けることによって、最適な配向角度を選択することができる。
Other Embodiments In the above-described embodiment, a plain woven fabric structure is used as the fiber reinforced resin constituting the boom body 10, but a braided structure as shown in FIG. 4 can also be used.
The illustrated example is a fiber base 51 having a round structure, and has a bias configuration in which a large number of braids 51a and 51a intersecting each other in the opposite directions with respect to the vertical axis are alternately entangled. There may be warps. If the braid structure is used, the orientation angle of the braid can be arbitrarily set.
About this orientation angle, it is known that the winding storage property is good as the orientation angle increases, and the storage state becomes unstable as the orientation angle decreases, and the fiber orientation angle ranges from about 30 ° to 60 °, It is particularly preferable to set the angle around 60 °. In the case of a braided structure, it is not a spread fiber and is not a multi-layer structure, but it may be a multi-layer structure as in the above embodiment.
The tear tends to occur when the fiber orientation angle is large, but the optimum orientation angle can be selected by providing the reinforcing material 30 as in the present invention.

なお、繊維基材の組織としては、上記した織物、組紐組織に限定されるものではなく、編物組織、網物組織、不織布等、種々の基材を利用することが可能である。
また、本発明の双安定性伸展構造物は、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。
In addition, as a structure | tissue of a fiber base material, it is not limited to the above-mentioned textile fabric and braid structure | tissue, It is possible to utilize various base materials, such as a knitted structure, a net | network structure, and a nonwoven fabric.
In addition, the bistable extension structure of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention.

1 双安定性ブーム
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
10D 境界位置
11 繊維基材
11a :第1軸糸、11b 第2軸糸
12 マトリックス樹脂
13 繊維強化樹脂シート
30 補強材
31 本体部
31a 溝部、31b 内側片、31c 外側片、31d 連結部
32 :表面層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bistability boom 10 Boom main body 10A Winding form part 10B Extension form part 10C Transition area | region 10D Boundary position 11 Fiber base material 11a: 1st axial thread, 11b 2nd axial thread 12 Matrix resin 13 Fiber reinforced resin sheet 30 Reinforcement material 31 body part 31a groove part, 31b inner piece, 31c outer piece, 31d connecting part 32: surface layer

Claims (11)

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双安定性のブーム本体を備えた安定性ブームにおいて、
前記ブーム本体の長手方向に沿って延びる側縁部に、ゴム状弾性を有する軟質樹脂材を有する補強材を被覆し、前記補強材を、前記軟質樹脂材の表面に積層される低摩擦特性を有する樹脂材を備えた積層構造としたことを特徴とする双安定性ブーム。
Is constituted by a resin plate elongated having elasticity, in the form in the direction that is the song with the open cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction, on the other hand, in the longitudinal direction the winding is wound in a cylindrical shape Rikatachi In a bistable boom having a bistable boom body that is stably held in an extended form and a take-up form extending in the longitudinal direction in an initial state in a bent form,
The side edge portion extending along the longitudinal direction of the boom body is coated with a reinforcing material having a soft resin material having rubber-like elasticity, and the reinforcing material is laminated on the surface of the soft resin material with low friction characteristics. A bistable boom characterized by having a laminated structure including a resin material .
軟質樹脂材はウレタン系樹脂である請求項に記載の双安定性ブーム。 The bistable boom according to claim 1 , wherein the soft resin material is a urethane resin. 低摩擦特性を有する樹脂材はフッ素系樹脂である請求項に記載の双安定性ブーム。 The bistable boom according to claim 1 , wherein the resin material having low friction characteristics is a fluororesin. 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乃至のいずれかの項に記載の双安定性ブーム。 The bistable boom according to any one of claims 1 to 3 , wherein the boom body is made of a fiber reinforced resin in which a fiber base material is impregnated with a resin. 前記繊維基材は、組紐組織である請求項に記載の双安定性ブーム。 The bistable boom of claim 4 , wherein the fiber substrate is a braided tissue. 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に記載の双安定性ブーム。 The fiber base material has a biaxial woven structure, and the first axis yarn and the second axis yarn are inclined at a predetermined angle in directions opposite to each other with respect to a long axis along one longitudinal direction. The bistable boom of claim 4 . 前記繊維基材を構成する糸は、開繊糸である請求項に記載の双安定性ブーム。 The bistable boom according to claim 6 , wherein the yarn constituting the fiber base material is a spread yarn. 前記ブーム本体は、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である請求項又はに記載の双安定性ブーム。 The bistable boom according to claim 6 or 7 , wherein the boom body has a laminated structure in which a plurality of fiber reinforced resin sheets obtained by impregnating a fiber base material with a resin are laminated. 前記繊維基材の構成する糸は、炭素繊維である請求項乃至に記載の双安定性ブーム。 The bistable boom according to any one of claims 4 to 8 , wherein the yarn constituting the fiber base material is carbon fiber. 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自己伸展ブームである請求項1乃至のいずれかの項に記載の双安定性ブーム。 When the boom body that is stable in the winding form is a partially extended form, the winding form section is a straight line from the boundary part of the extending form, and the cross-sectional shape in the short direction of the boom body is linearly changed in sequence by the elastic restoring force. The bistable boom according to any one of claims 1 to 9 , wherein the bistable boom is a self-expanding boom that returns from the state to an open cross-sectional shape and shifts from a winding form to an extending form and self-extends. 巻き取り形態部と伸展形態部の両方の形態が共存する形態が安定して保持される請求項1乃至のいずれかの項に記載の双安定性ブーム。 The bistable boom according to any one of claims 1 to 9 , wherein a form in which both the winding form part and the extending form part coexist is stably maintained.
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