JPH0654681U

JPH0654681U - 天秤

Info

Publication number: JPH0654681U
Application number: JP9296192U
Authority: JP
Inventors: 和夫諸橋; 秀敏高木
Original assignee: 日本石油株式会社
Priority date: 1992-12-28
Filing date: 1992-12-28
Publication date: 1994-07-26

Abstract

(57)【要約】【目的】作業精度を向上させるために、吊り上げ時に
撓み量が小さく、また取扱い性等の作業性を著しく向上
させた高剛性、軽量の天秤を提供する。【構成】少なくとも一部が繊維強化複合材料からなる
構造部材、支点および吊り下げ部分を構成部分に含み、
かつ該繊維強化複合材料の強化繊維として引張弾性率２
００ＧＰａ以上の炭素繊維を用いることを特徴とする天
秤。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、長尺物をクレーン等で吊り上げる際に用いられる天秤に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、長尺物をクレーン等で吊り上げる際に、直接ワイヤーで吊すと、形によっては、物体を撓ませる方向に力が働いたり、ロープと物体のバランス取りが難しい。これは吊りあげ対象である物体にそれだけの曲げ弾性率があるとは限らないためである。特に、吊り上げる目的が搬送のみであればともかく、物体を吊り上げた上で、作業を加える場合、位置決めがしっかりとなされないと作業がしずらいのみならず、落下等の危険な場合も生じる。このため、物体が撓んだり、ずれたりすることは極力避けなければならない。

【０００３】そこで、従来より、鉄やアルミニウム製の天秤を治具として用い、これに長尺物をつなぎ、この治具を吊り上げることによって長尺物を吊り上げていた。

【０００４】しかし、この鋼製等の今まで用いられている天秤は、重量が重いため自重による撓み量が大きい。また、吊り上げ時の撓み量を小さくするためには厚肉化しなければならず、その結果として重量がさらに重くなり、取扱い性等の作業性を著しく低下させていた。

【０００５】すなわち、長尺物をクレーン等で吊り上げる際に、天秤は格納場所から物体の場所まで運搬され、天秤と物体をくくり付け、クレーンで吊し、運搬または作業を行ない、その後、格納場所に格納する。このような工程に置いて、天秤が重いと作業性を著しく損なうこととなる。また、天秤が重いと自重により撓みが生じることも上述の通りである。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】本考案は、上記問題を課題を解決すべくなされたもので、作業精度を向上させるために、吊り上げ時に撓み量が小さく、また取扱い性等の作業性を著しく向上させた高剛性、軽量の天秤を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案の上記目的は、構造部材の少なくとも一部に、一定の弾性率を有する炭素繊維複合強化材料を用いることによって達成される。

【０００８】すなわち、本考案は、少なくとも一部が繊維強化複合材料からなる構造部材、支点および吊り下げ部分を構成部分に含み、かつ該繊維強化複合材料の強化繊維として引張弾性率２００ＧＰａ以上の炭素繊維を用いることを特徴とする天秤に関する。

【０００９】以下、本考案をさらに詳細に説明する。図１は、本考案の天秤の一例を示す正面図であり、同図において、１は構造部材（本体）、２は滑り止めリング、３，４は吊り下げ手段（スリングベルト）、５は吊り下げ物（物体）、６は支点をそれぞれ示す。

【００１０】この天秤の構造部材１の断面形状は、図２に示されるように任意である。この図２において、（ａ）はパイプ状、（ｂ）はスリーブ入りパイプ、（ｃ）は中空角断面パイプ、（ｄ）はＩビーム、（ｅ）はコア付パイプ、（ｆ）はサンドイッチ構造、（ｇ）はボックス構造をそれぞれ示す。本考案においては、図２に示される構造部材の断面構造中の斜線部分が、少なくとも繊維強化複合材料からなり、かつ強化繊維として引張弾性率２００ＧＰａ以上の炭素繊維を用いることが必要である。この構造部材１の長さは目的に応じて適宜選択できる。

【００１１】繊維強化複合材における強化繊維は、上述のように炭素繊維である。この炭素繊維の種類は特に限定されず、引張弾性率が一定以上であれば、ＰＡＮ系、石油ピッチ系、コールタールピッチ系等を用いることができる。

【００１２】引張弾性率は、上述のように２００ＧＰａ以上、好ましくは２４０ＧＰａ以上、さらに好ましくは５００ＧＰａ以上である。引張弾性率が２００ＧＰａ以上であれば充分な効果を有し、高ければ高いほど撓みにくい天秤が得られ、マージンを軽量化にふりむければ、より軽い天秤が得られる。

【００１３】一方、繊維強化複合材におけるマトリックスとなるプラスチックは、熱硬化性樹脂でも熱可塑性樹脂でもよい。熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイソシアネート樹脂等を主成分とする樹脂が挙げられる。また、熱可塑性樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ナイロン（ＰＡ）、ＰＩ、ＰＥＩ等およびこれらを主成分とするポリマーアロイが挙げられる。

【００１４】この炭素繊維強化プラスチックは、炭素繊維を体積含有率５０％以上含むことが望ましい。

【００１５】必要に応じて用いられるコア材は特に限定されず、一般的な炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）のコア材として用いられるものは全て使用することができ、特に密度が０．４ｇ／ｃｍ²以下、剪断弾性率が５０ｋｇｆ／ｃｍ²以上の材料を用いることが望ましい。

【００１６】具体的には、下記〜の材料から選択される。アルミニウム、アラミド繊維もしくはペーパー等を単独もしくは組み合わせたハニカム。樹脂発泡体、すなわちポリウレタン発泡体、アクリル発泡体、発泡塩化ビニル等の樹脂系発泡体等の市販の軽量樹脂組成物、もしくはマイクロプライ（商品名、ＹＬＡ社製）等の発泡性樹脂組成物。バルサ等の通常の木材軽量芯材。とまたはととの組み合わせ。上記には、添加剤として、例えばフィラーやガラスバルーン等を含ませておくこともできる。

【００１７】この構造部材１表面の仕上げもしくは傷を防止する目的で、その表層にガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）を形成させておくこともできる。また、同じ目的で表層のＣＦＲＰもしくはＧＦＲＰのマトリックス樹脂中に固体粉末、例えばＡｅｒｏｓｉｌ、けい砂、セラミックス等を含有させておくこともできる。

【００１８】次に、この構造部材１の成形法について説明する。成形法は、種々あるが次の成形法を例示できる。

【００１９】（Ａ）シートローリング法：先ず、炭素繊維（ＣＦ）を一方向に引き揃えたもの、もしくは織物に、熱硬化性樹脂を含浸させシート状プリプレグとする。

【００２０】次にマンドレル、スリーブ、もしくは固体コアにプリプレグを直接巻き付け、その外側にシュリンクテープを巻く。または熱膨張性マンドレル上、発泡前の発泡性樹脂コア上、マンドレルに発泡前の発泡性樹脂を塗付もしくは発泡性フィルムを巻き付けた上、または固体コアの外側に発泡前の発泡性樹脂を塗布もしくは発泡性フィルムを巻き付けた上に、プリプレグを巻き付け外型を装着する。この際、発泡性樹脂もしくは発泡性フィルムとプリプレグの間に気密性を有し接着性を阻害しないシートを介在させると、外観の仕上がりが非常に良好になるために望ましい。

【００２１】プリプレグを巻き付ける際に、巻き付け角度、巻き付け枚数は、目的に応じて適宜選択することができる。

【００２２】次いで加熱して、プリプレグを硬化させる。加熱温度はプリプレグに使用した樹脂もしくは発泡性樹脂の種類に応じて適宜選択でき、通常１２０〜１８０℃程度である。この際、シュリンクテープは収縮してプリプレグはマンドレルもしくは固体コアに押し付けられる。また熱膨張性マンドレルは膨張し、発泡前の発泡性樹脂および発泡性フィルムは発泡して、それぞれプリプレグは外型に押し付けられる。

【００２３】プリプレグの硬化終了後、シュリンクテープを使用した場合にはシュリンクテープを除去し、マンドレルを使用した場合には引き抜き、熱膨張性マンドレルを使用した場合には常温に戻しマンドレルがもとの径に収縮してから除去する。外型を使用した場合には、外型より成形体を取り出す。ここでスリーブ、コア類、発泡性材料を使用した場合には、これらを除去せずに成形体の一部として残留させる。

【００２４】具体的には、下記の構造部材が例示される。（Ａ₁）マンドレル（内型）……中空パイプ状（実施例）（Ａ₂）スリーブもしくは固体コア……スリーブつきパイプ状、コアつきパイプ状（Ａ₃）熱膨張性マンドレル＋外型……中空パイプ状（Ａ₄）発泡前の発泡性樹脂製コア＋外型……コアつきパイプ状（Ａ₅）固体コア＋発泡前の発泡性樹脂＋外型……コアつきパイプ状（Ａ₆）マンドレル＋発泡前の発泡性樹脂＋外型……中空一部コアつきパイプ状

【００２５】（Ｂ）フィラメントワインディング法：シートローリング法でプリプレグを巻き付ける工程の代わりに、炭素繊維のロービングに樹脂（熱硬化性樹脂もしくは溶融した熱可塑性樹脂）を含浸させ、直接巻き付ける。

【００２６】巻き付け対象物および巻き付けた後の処理はシートローリング法と同様である。但し、熱可塑性樹脂を使用した際には、加熱硬化工程ではなく加熱工程であり、シュリンクテープ、熱膨張性マンドレルもしくは発泡性材料を使用しない場合に限り、該加熱工程を省略することができる。

【００２７】このフィラメントワインディング法は、長尺な成形体を製造するのに適する。具体的には、下記の構造部材が例示される。

【００２８】（Ｂ₁）マンドレル（内型）……中空パイプ状（Ｂ₂）スリーブもしくは固体コア……スリーブつきパイプ状、コアつきパイプ状（Ｂ₃）熱膨張性マンドレル＋外型……中空パイプ状（Ｂ₄）発泡前の発泡性樹脂製コア＋外型……コアつきパイプ状（Ｂ₅）固体コア＋発泡前の発泡性樹脂＋外型……コアつきパイプ状（Ｂ₆）マンドレル＋発泡前の発泡性樹脂＋外型……中空一部コアつきパイプ状

【００２９】（Ｃ）プルトルージョン法この方法は、特に制限されず、ＦＲＰの成形法として、通常行なわれているプルトルージョン法（引き抜き成形法）を用いることができる。

【００３０】具体的には、下記の構造部材が例示される。（Ｃ₁）マンドレル（内型）＋外型……中空パイプ状（Ｃ₂）スリーブもしくは固体コア＋外型……スリーブつきパイプ状、コアつきパイプ状（Ｃ₃）外型のみ……Ｉビーム

【００３１】（Ｄ）接着法：ＣＦＲＰ板とコアを接着剤で接着する。接着剤としては、例えばウレタン、ニトリル、もしくはクロロプレン等のゴム系接着剤、またはエポキシ樹脂系の速乾性接着剤もしくは熱硬化性樹脂系接着剤が挙げられ、通常の液状の他、場合によりフィルム状の接着剤も用いられる。この方法によって、サンドイッチ構造、ボックス構造が得られる。

【００３２】（Ｅ）その他の方法：発泡前の発泡性樹脂性製コア上もしくは固体コアの外側に発泡前の発泡性樹脂を塗布もしくは発泡性フィルムを巻き付けた上に、プリプレグを積層し外型を装着する。

【００３３】この際、発泡性樹脂もしくは発泡性フィルムとプリプレグの間に気密性を有しかつ接着性を阻害しないシート、例えばナイロンフィルム、ポリビニルアルコールフイルムを巻き付けると、外観の仕上がりが非常に良好になるために望ましい。

【００３４】プリプレグを積層する際に、積層角度、積層枚数は、目的に応じて適宜選択することができる。

【００３５】次いで、加熱して、プリプレグを硬化させる。加熱温度はプリプレグに使用した樹脂もしくは発泡性樹脂の種類に応じて適宜選択でき、通常１２０〜１８０℃ 程度である。

【００３６】この際、発泡前の発泡性樹脂および発泡性フィルムは発泡して、プリプレグは外型に押し付けられる。プリプレグの硬化終了後、外型より成形体を取り出す。

【００３７】具体的には、下記の構造部材が例示される。（Ｅ₁）発泡前の発泡性樹脂製コア＋外型……サンドイッチ構造、ボックス構造（Ｅ₂）固体コア＋発泡前の発泡性樹脂＋外型……サンドイッチ構造、ボックス構造

【００３８】（Ｆ）上記（Ａ）〜（Ｅ）のいずれの方法においても、長尺物を製造する場合において、一体成型するだけでなく、予め複数部分に分割して製造した後にジョイント等を用いて連結する方法を用いることができる。

【００３９】本考案の天秤における支点６とは、天秤本体１をクレーン等で吊り下げる部分であり、通常、支点は中央に固定されていて、全体のバランスは、バランスウエイトを取り付けて調節する。また、支点位置を調節可能にして、ここで全体のバランスを調節することもできる。支点部材の材質は、特に限定されず、天秤の支点として従来より用いられているものを用いることができる。

【００４０】また、吊り下げ部分は、吊り下げ手段４がずれないように固定する部分で、吊り下げベルト等の吊り下げ手段を固定できれば、材質、構造等は特に限定されない。但し、目的により位置を調節できる構造が望ましい。

【００４１】吊り下げワイヤー、ベルト、ロープ等の吊り下げ手段４は、目的に応じた引張強度および引張弾性率を有するものであれば、材質、太さ、長さ構造等は特に限定されず、従来より天秤に用いられているものを使用することができる。ここで、引張弾性率がなるべく高いものを用いると、伸びが少ないので、作業時の位置決めが容易となるので好ましい。

【００４２】

【実施例】

以下、実施例等に基づき本考案を具体的に説明する。

【００４３】実施例および比較例ピッチ系炭素繊維（直径約１０μｍ、引張弾性率５００ＧＰａ、引張強度４００ＭＰａ）を１００００本一方向に引き揃え、エポキシ樹脂を含浸させて、繊維体積密度５５％、厚み１３０μｍのシート状のプリプレグを製造した。

【００４４】上記プリプレグを、長手方向に対して強化繊維が０°方向となるように４０層、９０°方向となるように１０層、合計で５０層マンドレルに巻き付けた（０° →０°→９０°→０°→０°を１単位として１０単位分巻き付けた）。さらに上からシュリンクテープを巻いて、プリプレグを押さえた。

【００４５】１２０℃で１時間加熱し、プリプレグを硬化させた後、シュリンクテープを除去し、さらにマンドレルを引き抜いて、外径１４５ｍｍ、内型１３３ｍｍ、長さ５０００ｍｍ、厚さ６ｍｍの円筒形の成形体を得た。得られた成形体に、支点、吊り下げ部分を取り付けて天秤とした。

【００４６】このようにして製造されたＣＦＲＰ製天秤を、鋼製およびアルミニウム製の天秤の仕様と比較し、その結果を表１に示す。

【００４７】

【表１】

【００４８】本実施例によるＣＦＲＰ製天秤は、両端に各々２００ｋｇの重りを吊り下げたときの撓み量が９．９ｍｍであり、重量は２２．５ｋｇに過ぎず、人間一人で充分取り扱うことができた。

【００４９】これに対し、鋼製で、かつ本実施例による天秤と同等の撓み量である天秤の重量は、９４．１Ｋｇ（鋼製１）、同様のものをアルミニウムで作成すると１３７ｋｇもの重量（アルミニウム１）となり、もはや人間一人で取り扱うのは困難となった。

【００５０】また、本実施例と同等の重量の天秤を鋼およびアルミニウムで作成すると、撓み量が鋼製で３４．２ｍｍ（鋼製２）、アルミニウム製で３５．３ｍｍ（アルミニウム２）であり、実施例のＣＦＲＰ製天秤に遠く及ばなかった。

【００５１】

【考案の効果】

以上説明したように、炭素繊維を用いたＣＦＲＰは比剛性が大きく、そのため高剛性でありながら軽量化を達成することができる。従って、鋼製と同等以上の剛性を有しながら、作業性を向上させる軽量化を図ることができる。また、断面形状は剛性が大きくなる形状が望ましく、目的、使用条件等により、Ｉ形、円筒形等の形状が任意に選択できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の天秤の一例を示す正面図。

【図２】本考案の天秤における構造部材の断面図。

【符号の説明】

１：構造部材（本体）、２：滑り止めリング、３，４：
吊り下げ手段（スリングベルト）、５：吊り下げ物（物
体）、６：支点。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一部が繊維強化複合材料から
なる構造部材、支点および吊り下げ部分を構成部分に含
み、かつ該繊維強化複合材料の強化繊維として引張弾性
率２００ＧＰａ以上の炭素繊維を用いることを特徴とす
る天秤。