JPH03163230A - 板バネ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、弾性変形部が液晶ポリマーを２０重量％以上
含有する成形材料からなる板バネに関するものである。 詳しくは、本発明は直動または回転機構等に用いられる
板バネに関するものであり、かかる板バネを用いること
により、高速かつ高精度な位置決め機構を容易に得るこ
とが可能となる。

【従来技術】

支持部と弾性変形部からなる板バネは、各種機械部品、
計量器、アクチュエーターなどにおいて、直動または回
転機構に用いられている。 位置決め機構における板バネの特性としては、弾性変形
部の剛性ができるだけ大きく固有振動数が高いほど、更
に減衰特性が大きいほど、良い。 何故ならば、外乱によって生じた振動や位置決め時に生
じる残留振動を早く減衰させることができるからである
。 このような板バネの材料としては、従来より、バネ鋼、
りん青銅、プラスチック、ゴム等が用いられている。

【発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、バネ鋼・りん青銅は、材料自体の弾性率
が高いため、容易に必要な剛性が確保できるが、減衰特
性（振動吸収能力）が悪いという問題がある。このため
、板バネにゴム等を貼合わせて、減衰特性を改善する等
の工夫がなされる場合もある。一方、ゴム・プラスチッ
クは、減衰特性には優れているものの、材料の弾性率が
小さいため必要な剛性を確保するのがむずかしいという
問題がある。 ［問題点を解決するための手段１ 本発明者らは、上記実情に鑑み鋭意検討した結果、弾性
変形部を液晶ポリマーを２０重量％以上含有する成形材
料で構或することにより、優れた位置決め機構を有する
軽量な板バネが得られることを見出し本発明に到達した
。 すなわち、本発明の要旨は、支持部と弾性変形部からな
る板バネにおいて少なくとも該弾性変形部が液晶ポリマ
ーを２０重量％以上含有する成形材料からなることを特
徴とする板バネに存する。 本発明においては、支持部と弾性変形部からなる板バネ
において、直動および回転が可能である。 以下、本発明を詳細に説明する。 本発明において液晶ポリマーとしては、ポリエステル系
のサーモトロビック液晶高分子を使用する。ここでサー
モトロピック液晶高分子とは、溶融時に液晶状態をとり
得るポリマーのことである。 このようなサーモトロビック液晶高分子の例としては、
脂肪族芳香族系共重合サーモト口ピック液晶性高分子や
、全芳香族系共重合サーモトロビック液晶性高分子等を
挙げることができる。 脂肪族芳香族系共重合サーモト口ビック液晶性高分子の
好ましい例としては、ポリエチレンテレフタレートとパ
ラアセトキシ安息香酸から得られるＸ７ＧやＸ７Ｈ（イ
ーストマンコダック社製）と呼ばれるポリエステルや、
ポリエチレンテレフタレートとバラヒドロキシ安息香酸
の共重合オリゴマーを形成させた後、アシル化剤の存在
下反応させて重合して得られる共重合ポリエステル等が
挙げられる。 全芳香族系共重合サーモトロピック液晶性高分子の例と
しては、ｐ−ヒドロキシ安息香酸ｌビフェノールｌテレ
フタル酸の三元共重合ポリエステルや、ｐニヒドロキシ
安息香酸と、２−オキシー６−ナフトエ酸共重合ポリエ
ステルが挙げられる。 又、オキシカルボン酸を用いず、ジオールとジカルボン
酸のみから戒るポリマーであってもよく、サーモトロビ
ック液晶性高分子でありかつ主としてポリエステル系の
ポリマーであれば任意に用いることができる。 又、主鎖の一部にアミド結合、エーテル結合、ケトン結
合、イミド結合、カーボネート結合等が含まれていても
よい。 本発明の板バネを構戒する成形材料は、全体が上記の液
晶ポリマーであるか、少なくとも該液晶ポリマーを２０
％重量％以上含有するものでなければならず、２０％未
満では板バネの内部損失（ｔａｎ６）が小さくなったり
、弾性率が低下して好ましくない。 特に成形材料の５０重量％以上が液晶ポリマーであるも
のが好ましい。 本発明においては、上記液晶ポリマーと他の熱可塑性ポ
リマーを上の条件を満たす範囲においてポリマーブレン
ドして用いてもよい。 ここで用いられる熱可塑性のポリマーとしては汎用ポリ
マー、例えばポリエチレン、ボリブロピレン、ボリスチ
レン、ポリエチレンテレフタレートなど、またはいわゆ
る汎用エンジニアリングプラスチックス、例えばボリア
ミド、ポリ力ーボネート、ポリアセタール、ポリブチレ
ンテレフタレートなど、あるいは特殊エンジニアリング
プラスチックス、例えばポリフェニレンサルファイド、
ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ボリスルホン
、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド等を挙げる
ことができるが、特にこれらに制限されるものではない
。 又、本発明の液晶ポリマーを含む成形材料に対しては、
ガラス繊維、炭素繊維等の繊維類やタルク、マイカ、炭
酸カルシウム等のフィラー類等の各種充てん剤または、
核剤、顔料、酸化防止剤、滑剤、その他安定剤や難燃剤
等の各種添加剤等を本発明の主旨を損なわない範囲にお
いて添加して弾性変形部に所望の特性を付与することも
可能である。 本発明の板バネの弾性変形部は、押出成形、圧縮成形、
射出成形等通常のポリマーに用いられる成形方法により
成形されるが、特に好ましいのは射出成形である。 また、本発明の板バネの支持部は、弾性変形部と同じ材
料からなるものであっても、また金属等の異なる材料か
らなるものであってもよい。支持部が弾性変形部と同じ
材料からなる場合は、支持部と弾性変形部を例えば射出
成形等により一体化して成形することも可能である。 次に、本発明の板バネの例を、図に示したので、それに
従って更に詳細に説明する。 第１〜３図は、弾性変形部を本発明の液晶ポリマーを含
む威形材料で構威した板バネ機構の例を示す図である。 第１図は、本発明の板バネ機構の一例であり、図中１は
板バネの支持部、２は弾性変形部である。 第２図は、本発明の板バネの直動機構の一例を示す図で
あり、図中１は板バネの支持部、２及び２′は一組の平
行な弾性変形部、３は移動体、４は、弾性変形部の移動
方向（弾性変形部の撓み方向）を示す。 第３図は、弾性変形部を十字に配置した板バネの回転機
構の一例を示す図であり、図中ｌは板バネの支持部、２
及び２′は十字に配置した弾性変形部、３は回転体、４
は弾性変形部の回転方向を示す。 本発明の支持部と弾性変形部からなる板バネは、該弾性
変形部を液晶ポリマーを２０重量％以上含有する成形材
料で構威されているので、位置決め機構として次のよう
な特徴を有する。 液晶ポリマーからなる弾性変形部は、バネ用りん青銅か
らなる弾性変形部に比べて内部損失が数倍以上大きいの
で、減衰特性の優れた板バネ機構となり、位置決め時に
発生する残留振動を高速に吸収できる。一方、ゴム、プ
ラスチックからなる弾性変形部（一般に曲げ弾性率で〜
１０３ｋｇｌＣｍ２）と比べて、必要な剛性を容易に確
保できる。 一般的に、材料の剛性と内部損失（減衰特性）は、相反
する関係にある。 しかしながら、本発明の上記液晶ポリマーは、高弾性率
（〜１０５ｋｇ／ｃｍ２）であるにもかかわらず、内部
損失が、０．０４〜０．０８と大きいので、本発明の液
晶ポリマーを含む成形材料からなる弾性変形部は、減衰
特性に優れた板バネを構戒でき、よって、位置決めに優
れた板バネ機構を提供できる。 又、本発明の実施例における板バネ機構の構造は、第１
図、第２図および第３図のものに限られることなく、任
意の構造のものであってもよく、さらに多自由度板バネ
機構に適用も可能である。 ［実施例】 以下に、本発明を実施例により更に具体的に説明するが
、本発明はその主旨を逸脱しない限りこれら実施例によ
り制限されるものではない。 実施例１ 上記第２図に示した板バネ機構において、第２図中２に
相当する弾性変形部を液晶ポリマーからなる成形材料（
ポリプラスチックス■製、商品名：ベクトラ）を用いて
成形した。成形は日精■製１　ｏｚ射出成形機を用いて
樹脂温度３１５°Ｃ、金型温度１００°Ｃ、射出圧力３
０ｋｇ／ａｍ’にて行ない、得られた弾性変形部の形状
は、長さ３０ｍｍ、幅１５ｍｍ、厚さ０．６ｍｍであっ
た。 このようにして得られた弾性変形部を、第４図に示すよ
うに支持部及び移動体に固定して板バネを作成し、次い
で該移動体（重さ５０ｇ）に外力を加え、強制振動させ
た時の固有周波数付近の周波数特性を、アドバンテスト
社製サーボアナライザーを用いて測定した。 その結果を第５図に示す。また、該測定結果からＱ値を
求めたところ、Ｑ値＝９．３３８であった。 尚、Ｑ値とは共振の鋭さを示す当業者に周知の値であり
、この値が大きいほど減衰特性が小さいことを示してい
る。 比較例１ 弾性変形部を、バネ用りん青銅からなる長さ３０ｍｍ，
幅１５ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍの形状のものとした他は
、実施例と同様に板バネを作威し、周波数特性を測定し
た。結果を第６図に示す。 また、このもののＱ値は、３０．８２であった。 実施例２〜４ 弾性変形部に用いる成形材料として、三菱化戒■製液晶
ポリマー（商品名：ノバキュレート■Ｅ３２２）、該ノ
バキュレート■Ｅ３２２に炭素繊維を１５重量％配合し
たもの、及びノバキュレート■Ｅ３２２　８５重量％と
ボリブロビレン１５重量％とを混練したものを使用した
他は、実施例１と同様に行なった。 各弾性変形部の厚さ、密度、成形材料の弾性率、及び内
部損失（動的弾性率と損失弾性率の比）の値を、比較例
１のバネ用りん青銅を用いた場合とともに表−１に示し
た。 尚、弾性率及び内部損失は、振動リード法により測定し
た。 表−１ ［発明の効果］ 本発明によれば、支持部と弾性変形部からなる板バネに
おいて、該弾性変形部を、液晶ポリマー４． を２０重量％以上含有する威形材料で構威することによ
り、高剛性で、しかも減衰特性に優れた板バネ機構が得
られる。 又、射出成形によって、板バネの支持部、弾性変形部を
一体成形でき、板バネ機構の軽量化、組立の簡素化およ
びコスト低減をはかることもできる。

【図面の簡単な説明】 第１図〜第３図は、本発明の板バネの例を示す図である
。第１図中１は板バネの支持部、２は弾性変形部である
。第２図中１は板バネの支持部、２及び２゛は一組の平
行な弾性変形部、３は移動体、４は弾性変形部の移動方
向（弾性変形部の撓み方向）を示す。第３図中１は板バ
ネの支持部、２及び２゛は十字に配置した弾性変形部、
３は回転体、４は弾性変形部の回転方向である。 第４図は、本発明の実施例１で作成した板バネの図であ
る。図中１は板バネの支持部、２及び２゛は弾性変形部
、３は移動体、４は弾性変形部を支持体及び移動体に固
定するためのねじである。また、ａは弾性変形部の長さ
、ｂは厚さを示す。 第５図は、実施例１の板バネの周波数特性を示す図であ
る。 第６図は、比較例１の板バネの周波数特性を示す図であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）支持部と弾性変形部からなる板バネにおいて、少
   くとも該弾性変形部が液晶ポリマーを２０重量％以上含
   有する成形材料からなることを特徴とする板バネ。