JPH0891788A - 繊維強化プラスチック製ブーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ブームに作用するモーメントに対してより高
い強度を得ることができる繊維強化プラスチック製ブー
ムを得る。 【構成】 ガラス繊維Ｆ、Ｆ′の巻き付けを行うに際
し、ヘッド側２３ａは主にガラス繊維のパラレル巻き付
けを行い、ヘッド側２３ａからテール側２３ｂに暫時パ
ラレル巻き付けからヘリカル巻き付けに移行させてテー
ル側２３ｂは主にガラス繊維のヘリカル巻き付けを行う
か、あるいは、これと逆の巻き付けを行うことにより形
成されている。これにより、主にパラレル巻き付けによ
って形成されたブーム２３のヘッド側２３ａはブーム２
３に対するねじりモーメントに対して大きな強度を得る
ことができると共に、主にヘリカル巻き付けによって形
成されたブームのテール側２３ｂになるほど、ブーム２
３に対する曲げモーメントに対しての強度を向上させる
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高所作業車等のブーム
付作業車に用いられる繊維強化プラスチック製ブームに
関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、高所作業車には、車体上に起伏
作動が自在なブームが取り付けられ、このブームは基端
ブームにテレスコピック状に先端ブームが伸縮自在に挿
入されて構成される。このようなブームの起伏・伸縮作
動を通じてその先端に取り付けられた作業台が昇降さ
れ、その作業台に搭乗した作業者は任意の高所で作業を
行うことができる。なお、電設工事に使用される高所作
業車では、先端ブームは電気絶縁材料である繊維強化プ
ラスチックにより形成される。これにより、先端ブーム
や作業台が電線等に接触した場合に、作業台に搭乗した
作業者が感電するのを防止することができる。

【０００３】ところで、このような繊維強化プラスチッ
ク製ブームを製作する場合には、その強度を高めるため
に、いわゆるフィラメントワインディング成形方式、即
ち、マンドレルに対して、ロービングのヘリカル巻き付
けとパラレル巻き付けとを交互に行う方式が採用される
ことが多かった。ここで、ヘリカル巻き付けとは、ガラ
ス繊維の繊維方向をマンドレルの長手軸に対して２０度
〜３０度程度傾けた状態で巻き付けていくことをいう。
また、パラレル巻き付けとは、ガラス繊維の繊維方向を
マンドレルの周方向に近付けた状態で、隣合う部分を互
いに密着させながら巻き付けていくことをいう。そし
て、これらのヘリカル巻き付けとパラレル巻き付けとを
何度も繰り返すことにより、所定の肉厚および強度を得
るのである。なお、ロービングの巻き付けおよびプレス
による硬化の後、マンドレルは引き抜かれ、繊維強化プ
ラスチック製ブームが完成する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような成形方式
においては、ブームの先端部（ヘッド）側から基端部
（テール）側までヘリカル巻き付けあるいはパラレル巻
き付けを一様に繰り返し巻き付けているため、ブームの
強度および構成は先端部側から基端部側まで同一であっ
た。しかしながら、図２に示すような高所作業車１０に
おいては、ブーム２０の先端に設けられた作業台１７の
荷重等により、先端ブーム２３においては下方への曲げ
モーメントＭ１が作用し、この曲げモーメントＭ１は図
５（Ａ）に示すように、中間ブーム２２に対する伸長量
が長くなるほど大きくなるため、先端ブーム２３におい
ては、中間ブーム２２側（テール側）ほど曲げモーメン
トＭ１に対する強度が必要となる。さらに、このモーメ
ントＭ１は中間ブーム２２の先端部内側に配設されたガ
イドローラ１５により受けることとなるため、モーメン
トＭ１が大きくなると図４に示すようなガイドローラ１
５による先端ブーム２３の陥没２３ｄや、曲げモーメン
トによって生じた微細なクラックの集合による白化等の
不具合が生じやすいという問題があった。

【０００５】また、上記の高所作業車１０においては、
先端ブーム２３と作業台１７との取付部にウオームギア
等を用いた作業台旋回機構１６が設けられているため、
作業台１７の旋回時には先端ブーム２３に対してねじり
モーメントが作用する。このねじりモーメントは、先端
ブーム２３において中間ブーム２２から突出した部分に
作用するが、先端ブーム２３は、中間ブーム２２に対し
て常時全伸長状態で使用されるのではなく、適宜伸縮作
動を行って使用される。このため、先端ブーム２３にお
いて累積的に作用するねじりモーメントＭ２（ねじりモ
ーメントＭ２が作用する頻度）は、図６（Ａ）に示すよ
うに、ブーム２３の作業台１７側（ヘッド側）ほど大き
くなるため、先端ブーム２３においては、ヘッド側ほど
ねじりモーメントＭ２に対する強度が必要となる。さら
に、先端ブーム２３においては、このねじりモーメント
の作用により、先端部（先端ブームのとば口）２３ｃに
おいてガラス繊維の層間剥離等の不具合が生じ易いとい
う問題もあった。

【０００６】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、ブームに作用するモーメントに対してより
高い強度を得ることができる繊維強化プラスチック製ブ
ームを提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の繊維強化プラスチック製ブームは、マン
ドレルに対して、ガラス繊維の巻き付けを行うに際し、
パラレル巻き付けからヘリカル巻き付けに移行する巻き
付けを行うことによって形成され、一端側は主にパラレ
ル巻き付けを行い、一端側から他端側に暫時パラレル巻
き付けからヘリカル巻き付けに移行させて他端側は主に
ヘリカル巻き付けを行ったり、あるいは、これと逆の巻
き付けを行なったりすることにより形成されている。

【０００８】

【作用】このような繊維強化プラスチック製ブームで
は、ねじれに対してより強度の大きいパラレル巻き付け
で形成された一端側をブームの先端部側とし、曲げ（た
わみ）に対してより強度の大きいヘリカル巻き付けで形
成された他端側をブームの基端部側とすることにより、
ブームに作用するモーメントに応じてブームの強度を大
きくすることができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例について図面
を参照しながら説明する。まず、本発明の繊維強化プラ
スチック製ブームを備えた高所作業車について図２を参
照しながら説明する。この高所作業車１０の車体１１の
後部には、車体１１に対して水平旋回が自在な旋回台１
２が取り付けられている。旋回台１２の上部にはブーム
２０が取り付けられている。このブーム２０は、旋回台
１２に起伏自在に枢着された基端ブーム２１と、この基
端ブーム２１内に伸縮自在に挿入された中間ブーム２２
と、この中間ブーム２２内に伸縮自在に挿入された先端
ブーム２３とからテレスコピックに（入れ子式に）構成
されている。

【００１０】なお、先端ブーム２３を中間ブーム２２に
対してスムーズに伸縮させるために、中間ブーム２２の
先端側内部底面には、先端ブーム２３の下部コーナー部
分に当接して回転しながら、その先端ブーム２３の伸縮
案内を行うガイドローラ１５が取り付けられている。さ
らに先端ブーム２３の先端には、ブーム２０の起伏角度
の如何に拘らず、常時垂直を維持する垂直ポスト１４に
対して水平旋回自在に作業台１７が取り付けられてい
る。この作業台１７に搭乗した作業者は、旋回台１２の
旋回作動、ブーム２０の起伏・伸縮作動および作業台１
７の旋回作動を通じて任意の高所に移動して作業を行う
ことができる。

【００１１】ここで、先端ブーム２３は、作業台１７と
車体１１（地面）間の電気的絶縁状態の維持のために、
電気絶縁性の高い繊維強化プラスチックから形成されて
いる。さらに詳しく言えば、図１に示すように、アルミ
合金等から角柱状に成形されたマンドレル（型枠）３０
にガラス繊維Ｆを巻き付けて形成されている。具体的に
は、まず、マンドレル３０における一端側（先端ブーム
２３の完成時に作業台が取り付けられる側であり矢印Ｈ
で示すヘッド側）２３ａの外周にパラレル巻き付けによ
ってロービング（ガラス繊維の一形態である）Ｆが数回
巻き付けられる。これにより、ロービングＦの繊維方向
がマンドレル３０の周方向に向くこととなる。

【００１２】次いで、ロービングＦをマンドレル３０に
おける他端側（先端ブーム２３の完成時に旋回台に取り
付けられる側であり矢印Ｔで示すテール側）２３ｂに向
かって、傾斜角度を大きくしながら（パラレル巻き付け
からヘリカル巻き付けに移行させながら）巻き付けてい
く。従って、先端ブーム２３のテール側２３ｂにおいて
は、ロービングＦはヘリカル巻き付けによって巻き付け
られるため、ロービングＦの繊維方向がマンドレル３０
の長手軸に対して２０度〜３０度程度傾いた状態（螺旋
状に巻き付けられた状態）となる。そして、テール側端
部まで巻き付けられたロービングＦは、真直ぐに（ロー
ビングＦの繊維方向に対しては斜めに）カットされる。
尚、ここでマンドレル３０に対するロービングＦの巻き
付けを、作業者が手で行うのではなく、ロービングの巻
き付けを行うための巻き付け機によって行うこととした
場合には、ロービングの送り速度をカムの形状を変更す
ること等により変化させ、パラレル巻き付けからヘリカ
ル巻き付けに移行させればよい。

【００１３】このように、マンドレル３０のヘッド側２
３ａからテール側２３ｂまで巻き付けられたロービング
Ｆによって、先端ブーム２３を構成する複数のガラス繊
維層のうちの一層が形成される。尚、図１においては、
テール側２３ｂから見て左巻に巻き付けられたロービン
グＦ′の上に、右巻にロービングＦが巻き付けられた状
態を表している。そして、その後、同様にロービングＦ
をパラレル巻き付けからヘリカル巻き付けに移行させな
がらの巻き付けを繰り返し行うことにより、図３に示す
ようなロービングＦの繊維方向に形成されると共に、先
端ブーム２３としての所定の肉厚が形成され、強度が確
保される。そして、最後にプレスにより硬化され形状が
整えられた後、マンドレル３０が抜き取られ、先端ブー
ム２３が完成する。

【００１４】このように、従来のフィラメントワインデ
ィング成形方式に代えてロービングＦの巻き付けを、ヘ
ッド側２３ａからテール側２３ｂに向かって、パラレル
巻き付けからヘリカル巻き付けに移行させながら巻き付
けていくことにより、ブームのテール側２３ｂにおいて
は曲げモーメントに抗することができる力に対して高い
強度を得ることができると共に、ブームのヘッド側２３
ａにおいてはねじりモーメントに対して高い強度を得る
ことができる。

【００１５】従って、先端ブーム２３は、図５（Ａ）に
示すように、中間ブーム２２に対する伸長量が長くなる
ほど先端ブーム２３に作用する曲げモーメントＭ１が大
きくなるが、このように形成された先端ブーム２３にお
いては、伸長量が長くなるほど先端ブーム２３を形成す
るロービングＦの繊維方向の傾斜が大きくなるため、図
５（Ｂ）に示すように、先端ブーム２３のテール側ほど
曲げモーメントに抗することのできる力Ｍ１′が大きく
なる。このため、テール側２３ｂにおいては特に曲げモ
ーメントに対する強度が向上するため、図４に示すよう
なガイドローラ１５による先端ブーム２３の陥没や、白
化等も防止することができる。

【００１６】また、図６（Ａ）に示すように、旋回機構
１６による作業台１７の旋回作動時に先端ブーム２３に
作用するねじりモーメントＭ２が、ヘッド側ほど大きく
なる場合であっても、図６（Ｂ）に示すように、先端ブ
ーム２３のヘッド側２３ａほどねじりモーメントＭ２に
抗する力Ｍ２′が大きくなるため、作業台１７の旋回作
動によるブーム先端端面部２３ｃの層間剥離等も防止す
ることができる。

【００１７】尚、上記の実施例においては、複数層のロ
ービングＦの巻き付けを、全てヘッド側からテール側
に、パラレル巻き付けからヘリカル巻き付けに移行させ
ながら巻き付けていく場合について説明したが、本発明
はこのような巻き付け方に限られるものではなく、必ず
しも全ての巻き付け方をパラレル巻き付けからヘリカル
巻き付けに移行させる巻き方とする必要はない。例え
ば、パラレル巻き付けと、このパラレル巻き付けからヘ
リカル巻き付けに移行させる巻き方とを混在させたり
（例えば、一、三層目をパラレル巻き付けとし、二、四
層目を移行させる巻き方としたり）、ヘリカル巻き付け
とこの移行させる巻き方とを混在させたりしてもよい。

【００１８】また、上記の実施例においては、ブームの
ヘッド側を主にパラレル巻き付けとし、テール側を主に
ヘリカル巻き付けとして形成するに際し、ヘッド側のパ
ラレル巻き付けを行ってヘッド側からテール側へヘリカ
ル巻き付けに移行させながらガラス繊維を巻き付けてい
くこととしているが、本発明はこれに限られることな
く、テール側のヘリカル巻き付けを行ってからヘッド側
へパラレル巻き付けに移行させながらガラス繊維を巻き
付けて行くように構成してももちろんよい。

【００１９】さらに、上記の実施例においては、ガラス
繊維の形態（種類）として、ロービングを用いた場合に
ついて説明したが、本発明はこれに限られるものではな
く、ガラスクロス、ロービングクロス等、他の形態のガ
ラス繊維でもよい。

【００２０】

【発明の効果】以上のように本発明の繊維強化プラスチ
ック製ブームでは、ガラス繊維の巻き付けを行うに際
し、一端側は主にガラス繊維のパラレル巻き付けを行
い、一端側から他端側に暫時パラレル巻き付けからヘリ
カル巻き付けに移行させて他端側は主にガラス繊維のヘ
リカル巻き付けを行うか、あるいは、これと逆の巻き付
けを行うことにより形成されている。これにより、主に
パラレル巻き付けによって形成されたブームの一端側は
ブームに作用するねじりモーメントに対して大きな強度
を得ることができると共に、主にヘリカル巻き付けによ
って形成されたブームの他端側になるほど、ブームに作
用する曲げモーメントに対しての強度を向上させること
ができるため、ガラス繊維の層間剥離や、陥没、白化等
を防止することができ、十分な強度を有するブームを製
作することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る繊維強化プラスチック製ブームの
側面図である。

【図２】上記ブームを備えた高所作業車の正面図であ
る。

【図３】上記ブームの側面図である。

【図４】上記ブームに巻き付けられたガラス繊維を表す
模式図である。

【図５】上記ブームに作用する曲げモーメントの大きさ
を（Ａ）に表し、前記ブームの曲げモーメントに対する
抗力を（Ｂ）に表す。

【図６】上記ブームに作用するねじりモーメントの大き
さを（Ａ）に表し、前記ブームのねじりモーメントに対
する抗力を（Ｂ）に表す。

【符号の説明】

１０ 高所作業車 １１ 車体 １２ 旋回台 １７ 作業台 ２０ ブーム ２１ 基端ブーム ２２ 中間ブーム ２３ 先端ブーム（繊維強化プラスチック製ブーム） ３０ マンドレル Ｆ、Ｆ′ ロービング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６６Ｃ 23/88 Ｇ Ｂ６６Ｆ 9/24 Ｙ 7515−3Ｆ 11/04

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マンドレルにガラス繊維が巻き付けられ
   て形成される繊維強化プラスチック製ブームであって、 長尺状に形成された前記マンドレルに対して、パラレル
   巻き付けからヘリカル巻き付けに移行する前記ガラス繊
   維の巻き付けを行うことによって形成されており、 一端側は主に前記ガラス繊維のパラレル巻き付けを行
   い、前記一端側から他端側に暫時パラレル巻き付けから
   ヘリカル巻き付けに移行させて前記他端側は主に前記ガ
   ラス繊維のヘリカル巻き付けを行うこと、あるいは、こ
   れらと逆の巻き付けを行うことを特徴とする繊維強化プ
   ラスチック製ブーム。