JPH0448680B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、複合材製の骨組構造の製造方法に関
する。さらに詳細に述べると、本発明は、複数の
中空管状複合材製部材を、これと交差する方向に
延びる複数の中空管状複合材製部材により互に結
合した複合材製骨組構造の製造方法に関する。

（従来技術） たとえば、大型の人工衛星などにおいては、軽
量化のために、炭素繊維強化プラスチツクのよう
な複合材からなる中空管状部材を結合した骨組構
造が考えられている。従来提案されたこの種の骨
組構造では、中空管状部材間の結合は、たとえば
日本複合材料学会誌1983年９月３日号の第125ペ
ージにおいて論じられているように金属継手を用
いている。継手金属としては、チタンあるいはア
ルミ合金が用いられ、この金属継手が複合材の中
空管状部材に接着またはボルト止めにより取付け
られて該中空管状部材を互に結合する。

このように金属継手を用いる結合構造では、軽
量化の目的が十分に達成できないという問題があ
るほか、金属は一般に熱膨張係数が複合材料に比
べて桁違いに大きいので、高い寸法安定性を要求
される骨組構造に金属継手を使用することは好ま
しくない。また、複合材料が炭素繊維強化プラス
チツクであるばあいには、継手金属としてアルミ
合金を使用すると電蝕の問題を生ずるので、この
電蝕を防止する手段が必要になる。継手金属とし
てチタン合金を使用すれば電蝕は回避できるが、
重量増加の問題は依然として残る。

（発明の目的） 本発明は、複合材の中空管状部材により骨組構
造を製作するばあいの上述の問題を解決し、部材
間の結合部に金属継手を使用することなく、複合
材を一体構造として骨組構造を製作することので
きる、複合材製骨組構造の製造方法を提供するこ
とを目的とする。

（発明の構成） 本発明は、複数の中空管状複合材製第１部材
と、これ第１部材を互に結合する複数の中空管状
複合材製第２部材とからなる複合材製骨組構造の
製造方法であつて、この製造方法は、第１、第２
部材間の結合部が少くとも１個含まれるように、
骨組構造を、該第１、第２部材の少くとも一つの
中間部で切断した形状の部分構造体を、該結合部
で前記第１、第２部材が一体になるように成形
し、次いでこの部分構造体を複数個用意して、中
間部で切断した形になつている部材を複合材製の
接続部材を介して互に接続することにより、所定
の骨組構造体を得ることからなる。骨組構造が、
複数の垂直部材と複数の水平部材とからなる長方
形構造のばあいには、たとえばすべての水平部材
をその中央部で切断した形状の部分構造体を成形
し、水平部材の端部を互に突き合わせて複合材製
の接続部材により接続することにより、所定の骨
組構造が得られる。

複合材の中空管状部材で骨組構造を形成するば
あい、樹脂の硬化工程で加えられる圧力により管
状部材が変形するのを防止するために、該部材内
に金型を入れる必要がある。従来は、成形が管状
部材単位で行なわれていたために、硬化後の金型
の抜きとりの問題はなかつたが、結合部を一体に
成形するばあいには、骨組構造全体を一体に成形
すれば、金型の使用が不可能になるか、あるいは
金型を使用すれば、硬化後の金型の抜き取りが不
可能になる。本発明においては、骨組構造を構成
する部材を適当に切断した形で部分構造体を成形
するので、結合部を複合材の一体構造にしても、
金型の抜き取りの問題は生じない。中間部で切断
された形になつている部材の結合には、従来公知
の技術を用いればよく、たとえば内部に接続部材
として複合材製のインサートを挿入してこれら部
材を互に突き合わせ、樹脂により接着するか、ボ
ルトにより締結すればよい。

（発明の効果） 本発明においては、骨組構造体を構成する部材
を中間部で適宜切断した形状の部分構造体をまず
成形し、各々の部分構造体内の、中間部で切断さ
れた形になつている部材を複合材製の接続部材を
介して互に結合することにより部分構造体を組み
立て、所要の骨組構造体とするのであるから、結
合部に金属継手を用いない、軽量で丈夫な骨組構
造体を得ることができる。

（実施例の説明） 第１図は、本発明の方法により製造される、複
合材からなる骨組構造体の一例を示すもので、こ
の構造体は、４本の複合材製で中空管状の垂直部
材１と、これら垂直部材１の上端を互に結合する
４本の複合材製で中空管状の上方水平部材２と、
垂直部材の下端付近を互に結合する４本の複合材
製で、中空管状の下方水平部材３とにより形成さ
れる。垂直部材１の上端と上方水平部材２とは結
合部Ｘにより結合され、垂直部材１の下端部と下
方水平部材２とは結合部Ｙにより結合される。

第１図の骨組構造体を製作するには、第２図に
示すように、水平部材２，３の各々を中央で切断
した形状の部分構造体１０をまず成形する。この
部分構造体１０は、垂直部材１の上端に上方水平
部材この長さの1/2に相当する長さの部分水平部
材２ａが一体に成形され、下端部に下方水平部材
３の長さの1/2に相当する長さの部分水平部材３
ａが一体に成形されたものである。

製造にあたつては、まず垂直部材１を成形す
る。その成形工程は、第３図ａに示すように、金
型１１の外側に、たとえば炭素繊維にエポキシ樹
脂を含浸させたプリプレグシート１２を巻くこと
から始まる。プリプレグシート１２は、第３図
ｂ，ｃで示すように繊維の配列方向を考慮しなが
ら必要な層数だけ巻きつける。このばあい、垂直
部材１の上端に相当する端部にも第３図ｂ，ｃに
１３で示すようにプリプレグシート１２を巻きつ
ける。さらに、上方結合部Ｘおよび下方結合部Ｙ
に相当する部分１４，１５は、第３図ｄに示すよ
うに、後工程のために壁厚を他の部分より薄くし
て段を形成する。同様に、部分水平部材２ａ，３
ａを成形する。第４図は上方部分水平部材２ａの
例を示すもので、結合部Ｘの側の端部１６は壁厚
を他の部分より薄くする。下方部分水平部材３ａ
も同様にして成形される。このようにして得られ
た部材１，２ａ，３ａは公知の工程により一次硬
化距離が施される。

次いで、このようにして形成された部材１，２
ａ，３ａを第５図に示すように組合わせ、仮接合
する。そして、結合部Ｘには第６図に示す補強用
織布プリプレグシート１７を点線で示す折曲線に
沿つて折り曲げたものを、結合部Ｙには第７図に
示す補強用織布プリプレグシート１８を点線で示
す折曲線に沿つて折り曲げたものを、必要層数だ
けそれぞれ第５図に示すように重ねて貼りつけ、
結合部の補強を行なう。さらに、その上から、第
８図から第９図に示すように、全体補強用の一方
向プリプレグシート１９，２０，２１，２２，２
３，２４，２５，２６を貼りつけて部分構造体１
０を成形する。なお、この結合部の補強と全体補
強においては、骨組構造体が所定の層構成になる
ように各プリプレグシートの積層順と積層数を適
切に定めて、積層することが望ましい。この状態
では、金型１１は部材１，２ａ，３ａ内に挿入さ
れたままである。このようにして成形された部分
構造体１０に、二次硬化処理が施され、その後、
金型１１が部材から抜きとられる。

次いで、このようにして成形された部分構造体
１０を、部分水平部材２ａ同志および部分水平部
材３ａ同志が互に突き合わされる関係に配置し、
該部材間の接合部の内部には、あらかじめ準備し
たインサート２７を第１１図に示すように挿入し
て適当な接着剤により接着するか、あるいは部材
２ａ，３ａとインサート２７を貫通してボルトを
挿通し、ナツトで締付ける、などの方法により、
部分水平部材２ａ，３ａの各々を接合して、第１
図に示すように骨組構造体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法により製造される複合材
製骨組構造体の一例を示す斜視図、第２図は第１
図の骨組構造体の製造過程で形成される部分構造
体を組立状態に配列して示す斜視図、第３図ａ，
ｂ，ｃ，ｄは垂直部材の製造過程を示す斜視図、
第４図は部分水平部材を示す斜視図、第５図は部
分構造体の組立過程を示す斜視図、第６図および
第７図は部材結合部に使用される補強用プリプレ
グシートの展開図、第８図および第９図は部分構
造体に補強用プリプレグシートを貼りつける工程
を示す斜視図、第１０図は部分構造体を組立てて
骨組構造体を形成する過程を示す斜視図、第１１
図は上部水平部材の接合部の断面図である。 １……垂直部材、２……上部水平部材、３……
下部水平部材、２ａ……部分水平部材、３ａ……
部分水平部材、１０……部分構造体、１２……プ
リプレグシート、Ｘ，Ｙ……結合部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数の繊維強化プラスチツクからなる複合材
   製の中空管状第１部材と、これら第１部材を互に
   結合する複数の繊維強化プラスチツクからなる複
   合材製中空管状第２部材とからなる繊維強化プラ
   スチツク複合材製骨組構造の製造方法において、
   前記第１、第２部材間結合部が少くとも１個含ま
   れるように前記骨組構造を該第１、第２部材の少
   くとも一つの中間部で切断した形状の部分構造体
   を、該結合部で前記第１、第２部材が一体になる
   ように成形し、次いでこのような部分構造体を複
   数個用意して、前記中間部で切断された部材を繊
   維強化プラスチツクからなる複合材製の接続部材
   を介して互に接続することにより、所定の骨組構
   造体を得ることを特徴とする、複合材製骨組構造
   体の製造方法。