TW544383B - Robot hand member and method of producing the same - Google Patents

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544383 發明說明（1) 發明背景 1.發明範疇 本發明關於一種要安裝在一工業用機器人之一手臂單 元上的機械手構件及其製造方法。特定言之，本發明關於 一種由一含有在一蕊心構件之外周表面上層壓之加強纖維 的預浸潰片熱固化而成之纖維強化塑膠製成的機械手構件 及其製造方法。 2·相關技藝說明 隨著液晶顯示器（LCDs)之廣泛使用而以日益加大之 尺寸生產的玻璃基板在精密零件〔例如LCDs、電漿顯示面 板（PDPs)、石夕晶圓及類似物〕的製程中需要用到更大的 基板搬運機械手。此外，一用來搬運大型電漿顯示面板 (PDPs)之機械手的尺寸大於用來搬運LCJ)s的機械手。 达今，眾人使用金屬（例如鋼 '不銹鋼和鋁）做為機 械手的材料。然而，隨著近年來機械手的尺寸加大，有一 使用纖維強化塑膠（fiber reinforced plastics，以下 簡稱FRPs〃）的趨勢。明確地說，今已廣泛使用一由碳 纖強化塑膠（carbon fiber reinforced plastic，以下 簡稱CFRP,)之固態構件製成的機械手構件。 然而，在當前尺寸更為加大的局勢中，CFRp之固態構 件使得機械手本身變得沈重，因其自身重量導: 大。此外，由於機械手變得沈重，一機器人驅動= 荷加大，從而影響到機器人的設計及其成本。因其自身重 量造成的撓曲量能藉由減輕其重量（亦即減小機械手構件 的庳度或減小一支撐面的寬度）而有某種程度的減小。 544383 A7 B7 五、發明說明（2) 然而就此對策而言，由於機械手的彎曲剛度降低，支 撐著工作件時的撓曲量（因載荷造成的繞曲）會加大。特 ，言之，當—長機械手構件成，在其-端的橈曲 量會加大，且在支撐著工作件時的振動會加大，對於支撐 或搬運工作件造成麻煩。 如日本未審查專利公告案第2〇〇〇-343476號所揭示， 其已提出-種製造機械手之技術，其中包括獨立形成一由 加熱複數個各含有一碳纖之預浸潰片的一個層壓物使其熱 固化得到之板狀碳纖強化塑膠（CFRP)的表皮層以及一同 樣由CFRP製成的蕊心層，將表皮層層壓在做為―蕊心構 件之蕊心層的上表面和下表面上，及用—黏著劑將蕊心層 和表皮層黏在一起。 主在此案例中，以含有不同方向取向之碳纖的複數個預 浸潰片疊加層壓在一起做為表皮層，藉此改善彎曲剛度、 減振特性和熱阻。此外，以一 CFRp構件及一 如鋁^及纖維之一聚集體製成的蜂巢狀蕊心構件相互結合 做為蕊心層，藉此在減輕重量的同時改善彎曲剛度、減振 特性和熱阻。

訂

經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 然而，依據該方法，由於一旦形成就材料來說包括有 -預定厚度和-預定面積之C贈的表皮層以及同樣包括 CFRP的蕊心層，要將該等表皮層用—黏著劑黏在當作_蕊 心構件之該蕊心層的上表面和下表面上，並將依此方式獲 知的層壓物切成預疋長度和寬度以便加工成一預定形狀， 因而w要更多的生產程序。因此，生產所需之時間週期變 得更長且生產成本變高。

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二在

本紙張尺度適用中國國 A7 B7 五、發明說明（3) 該案更提出一種用一黏著劑將四個各以一預定厚度成 形之CFRP板黏起來形成一方形管的方法。然而，此方法 需要一個層壓預浸潰片的步驟，一個以熱固方式形成CFRp 板的步驟，及一個黏合CFRp板的步驟，且其亦有一問題 為在CFRP板黏合處之部分有低抗載荷強度。 機械手構件是設計為用來搬運工作件、精密零件（例 如液晶顯示器、電漿顯示面板、矽晶圓及類似物），且要 求其要平坦以防在此等工作件上造成傷痕。然而，倘若機 械手構件有-中空結構，其中央部分很可能會凹陷。 發明概述 =此，本發明之一目的為應付前述問題，且提出一 具有高抗載荷強度、小撓曲量和-高平坦度、要求-短 間週期和一低生產成本的機械手構件以及一種製造方法 _為了達成上述目的，一依據本發明安裝在一工業用 =之-手臂單元上的機械手構件有—預定斷面形狀， =縱向方向延伸，其建構為使各含有-加強纖維之預 L ^壓在—蕊心構件之外周表面上，該等層壓預浸潰 膜，^至—使其熱固之狀溫度，藉此形成-纖維強化 夕“、、'後自該纖維強化塑膠去除該蕊心構件。 成束2以上構造，有可能以少量的生產程序及-低生 手構件。此外，藉由使用纖維強化塑膠 :tb金屬製品輕且具有優 口構有可月匕在中空部分内配置機;

544383 Α7 、發明說明（4 ) 又 2之功能所必需的元件'線路、管路排列和類似物 由於士心構件能重複使用’有可能降低材料成本。 成一择―^^述機械手構件之枝包括下述步驟：在-成一預疋斷面形狀且由不因等於或低於 二熱=之材料製造的蕊心構件的外周表面上二 =Ϊ=預浸潰片;藉由將—有-預定内表面形狀 = 等已纏繞預浸潰片之外周表面上的方式將該 开==之外表面形狀模塑成一預定大小;將該等已塑 :::片加熱至該預定溫度使該等受熱的預浸潰片熱固 _形成及自該纖維強化塑膠去除該蕊材構 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此外，另-種製造前述機械手構件之方法包括下述步 =·將—成-狀斷面形狀且由不因等於或低於一預定溫 X之溫度加熱而變形之蕊心構件的外周表面劃分成複數個 區域且將各含有一加強纖維之預浸潰片黏附於每一已劃分 區域上上；將已黏上預浸潰片之該蕊心構件加熱至該預定溫 度使該構件熱固形成一纖維強化塑膠；及自該纖維強化塑 膠2該蕊材構件以形成一中空結構。在此案例中，由於 預’文/貝片是黏附於在蕊心構件外周表面上劃分出來的每一 區或邊角部分不會朝外側鼓起。因此，不需使用一符合 機械手構件外表面形狀之專屬外模。 。 另一依據本發明安裝在一工業用機器人之一手臂單元 上的機械手構件具有一預定斷面形狀且以一縱向方向延 伸，其建構為使各含有一加強纖維之預浸潰片層壓在一蕊 “構件之外周表面的全部或局部上，與預浸潰片層壓之蕊 -6- 本紙張尺祕⑽χ29^^ 544383

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:整:Γ=—使其熱固之預定溫度以形成-與蕊心相 埜。為一體的纖維強化塑膠。 t據此構造，有可能以少量的生產料及 =:ΓΓ件。此外，藉由使用纖維強化則 此外量較輕且有—低撓曲特性的機械手構件。 纟於_構件留在裡面形成—實心結構 藉凹陷’從而提升其平坦度。要注意到, “一 例如一比纖維強化塑膠輕的合娜 為播心構件，有可能使重量更為降低。 —種製造前频财構狀方法包括下述 ===且由不因等於或低於一預定溫度之溫肩 有”、、Γ= 造的蕊心構件的外周表面上纏繞各令 預浸潰片;藉由將一有一預定内表_ 卜板壓在該等已_職潰片之相表面 固开 :::二預定溫度使該等受熱的預浸潰片熱 形成一與該為心構件整合為一體之纖維強化塑膠。 另-種製造料機械手構狀方法包括下述步驟： -成-預定斷面形狀且由不因等於或低於一預定田 度加熱而變形之蕊心構件的外周表面劃分成複數個區域: 將各含有—加強纖維之預浸潰片黏附於該等已劃分區域至 少ΐ、Ι之—上；將⑽上預贿片之純心構件加熱至該 預定溫度使賴件熱gj形成—纖_化塑膠。 另-種製造前述機械手構件之方法包括下述步驟 -成-預定斷面形狀且由不因等於或低於—預定溫度 -7· 544383 A7 B7 五、發明說明（6) 二:變形之蕊心構件的外周表面劃分成複數個區域且 強纖維之預浸潰片黏附於每―已劃分區域 ㈣株_财以之該構件加熱至簡定溫度使 二冓η形成一與該蕊心構件整合為一體之纖維強化塑 =此:例中’在相鄰區域内之預浸潰片相互接合黏著 而在為心構件之全部外周表面上構成frp。因此，藉由使 用:輕量蕊：構件’有可能生產出—具有實心·構件優 點7人吾支之抗撓曲特性和平坦度的機械手構件。 一依據本發明安裝在一工業用機器人之一手臂單元上 且由纖維強化塑膠製造的機械手構件成形為一中空矩形橫 向斷面形狀，且造形為在一以一縱向方向延伸之組成構件 之内部空間内具備跨越於該橫向斷面對向之長邊延伸且 亦以該内部空間之一縱向方向延伸的至少一個肋件。 依據此構造，由於建構該橫向斷面之長邊經由肋件相 互連接，該等長邊實質上縮短長度以提高其剛度。由於橫 向斷面之長邊的剛度提高，在長邊中央的凹陷減小，因而 使機械手構件之平坦度（亦即精度）提高。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一種製造前述機械手構件之方法包括下述步驟··將各 自有-矩形橫向斷面形狀且不因等於或低於一預定溫度之 溫度加熱而變形之蕊心構件排列在一成形為一矩形橫向斷 面形狀且含有一加強纖維之肋件組成構件的兩側表面上以 形成一整體而言有一矩形斷面形狀的複合結構；將各含有 一加強纖維之預浸潰片以一預定厚度層壓在該複合結構之 外周表面上；將該已與預浸潰片層壓之複合結構加熱至該 預定溫度以形成一纖維強化塑膠，其中該肋件組成構件與 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（21〇 χ 297公楚 544383 A7 五、發明說明（7 ) 該等預浸潰片已整合為 等蕊心構件。 依據此構造，倘若準備了 的肋件組成構件，藉料“合e^構件和不同大小 一在其内部空間时-肋件之預定到、的機==|產出 各含有—加強纖維之預浸潰片將 -矩形橫向斷面形狀且不因度層墨在各自有 加熱而變形之蕊心構件的外周表::於::定溫度之溫度 潰片層壓之複數個蕊心構件使其= :=1:矩形斷㈣狀的複合结構== 表面上;將;疋厚度層壓在該複合結構之外周 強化塑膠，其中層壓在該等蕊心構件上 體·Π”日在該複合結構上之預浸潰片整合為一 中，該纖維強化塑膠去除該等蕊心構件。在此案例 中’有-好處在於不需要肋件組成構件。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ;及自該纖維強化塑膠去除該 體 驟2上述製造方法中，以—預定厚度層壓預浸潰片之步 ^執行駿成形為_複合結構之表面做賴等蕊心 構:之表面形狀相符的預浸潰片黏著並層壓於該複合結構 人姓面或該等淡心構件之表面上。藉由黏著成形為與該複 構之表面形狀或該等蕊心構件之表面形狀相符的預浸 >貝片，該等預浸潰片以該預定厚度層壓。 此外，在上述製造方法中，以一預定厚度層壓預浸潰 之步驟可為將預浸潰片纏繞層壓於該複合結構之外周表 -9- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -10- 544383 A7 五、發明說明（8) 面或α亥等為〜構件之外周表面上。藉由將預浸潰片纏繞於 該複合結構之外周表面或該等蕊心構件之外周表面上該 等預浸潰片以該預定厚度層壓。 Λ 另一種製造前述機械手構件之方法包括下述步驟：帶 動各自有-中空矩形橫向斷面形狀且含有一加強纖維之單 元組成構件使其以側表面相互接觸以形成一整體而言有一 矩形斷面形狀的複合結構；將各含有一加強纖維之預浸潰 片黏附於與該複合結構之接觸表面交會之相同側的側表面 上，及將已黏上預浸潰片之該複合結構加熱至一預定溫度 以形成一纖維強化塑膠，其中該等單元組成構件與該等^ 浸潰片整合為一體。 在上述製造方法中，黏附預浸潰片之步驟可為將預浸 潰片纏繞黏附於該複合結構之外周表面上。依據此構造二 由於預浸潰片是纏繞在該複合結構之外周表面上，相鄰的 單元組成構件間之梯狀部得到隱蔽並使機械手的外觀 善。 在以上方法中，將預浸潰片纏繞或黏附於蕊心構件之 外表面或複合結構之表面上的步驟可包含一步驟為以多層 式纏繞或黏附預浸潰片。因此，有可能適當地設計不同厚 度之預浸潰片層壓物並藉此控制機械手構件之彎曲剛度。 以多層式纏繞或黏附預浸潰片之步驟更可包含一步驟 為將預浸潰片以一使其内所含加強纖維以一沿著縱向方向 之方向和一幾近對該縱向方向成一直角之方向相互不同地 定向的方式層壓。依據此構造，有可能依據一機械手使用 環境控制機械手構件之彎曲剛度、減振特性、熱阻及類似 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐）

544383 A7 B7 五、發明說明（9) 特性。 此外，以多層式纏繞或黏附預浸潰片之步驟更可包含 一步驟為在預浸潰片纏繞或黏附之最外層上纏繞一布料預 次:潰片。依據此構造，在一後續切割或抛光工作中的起毛 減少。因此，做為一構件之工作效能提高，且最終獲得的 產品呈現更好的外觀。 從以下實施例說明連同所附圖式中會明瞭本發明之其 他目的、特徵及優點。 圖式簡單說明 圖1為一繪出要用上一本發明機械手構件之機械手的 透視圖； 圖2為一依據本發明第一實施例之機械手構件的透視 圖； 圖3為一繪出製造第一實施例機械手構件之第一方法 之程序的剖面圖； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖4為-用來解釋在該製造方法中_以多層式纏繞預 浸潰片之程序中預浸潰片以-使預浸潰片之加強纖維以相 互不同方向定向的方式層壓之狀態的簡圖； 剖面形狀修 圖5為一繪出第一實施例機械手構件之 改實例的剖面圖； 圖6為一用來解釋製造第一實施例機械手構件—卜 二方法之程序的簡圖； 第 圖 面 圖7為一依據本發明第二實施例之機械手構件的咅 11- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格⑽X 297公楚） 544383

、發明說明（10) 為一依據本發明第三實施例之機械手構件的剖面 透、7 8為一繪出第二實施例機械手構件之一修改實例的 圖 圖； 圖10為〜繪出製造第三實施例機械手構件之一 方法之程序的剖面圖； 第一 圖11為〜繪出在製造第三實施例機械手構件之第一 $法中一預浸漬片層壓狀態實例的解釋圖； 圖為一繪出製造第三實施例機械手構件之— 方法之程序的剖面圖； 第一 圖13為一繪出製造第三實施例機械手構件之一 方法之程序的剖面圖； 弟二 14為一對應於第三實施例機械手構件為長之案例 =製造方法的圖，其中圖14A為機械手構件之一側視圖， 圖14B為一沿圖14A剖線e_e取得的剖面圖， 沿圖14A剖綠F_F取得的剖面圖，且圖i C為一

剖線G-G取得的剖面圖。 巧〜圖HA 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 較佳實施例說明 今參照所附圖式詳細說明本發明之實施例。 圖1為一亚, 視圖。機械手i安2發明機械手構件之機械手1的透 且包括一用來工業繼人之-手臂單元上’ ^將機械手丨安裝在機器人手臂 =)上之平板狀安裝構件2及一固定於安裝構 撐一工作件3之拖枓尤 啊1千2用以支 械手構件4。在圖1中，參考數字5指 ΐ紙張尺度適用_中國國 544383 A7 B7 五、發明說明 構件2穿孔之安裝孔用以將機械手ι安裝在機器 ^早70上。機械手構件4支撐並搬運工作件3〔例如 ^玻璃基板或類似物，舉例來說，一液晶顯示器 UCD)、一電漿顯示面板（PDP)、或一半導體晶圓〕，° 且為纖維強化塑膠（FRP)製成以便達到一輕量化、優異 平坦度、彎曲剛度和熱阻。 一、 圖2繪出一依據本發明第一實施例之機械手構件4。 機械手構件4成一有一中空結構之中空方形管形式，其建 構為將各含有一加強纖維之預浸潰片層壓在_蕊心構件之 卜巧表面上，將已層壓的預浸潰片加熱至一使其熱固之預 定溫度以形成一纖維強化塑膠，且自依此方式形成之纖維 強化塑膠去除該蕊心構件。二個機械手構件4利用螺釘或 類似物相互平行地安裝在安裝構件2上，且每一機械手構 件之尺寸約為5〇公釐寬和約1500公釐長。安裝構件2和 機械手構件4可整合為一體。 今參照圖3說明一製造機械手構件4之第一方法。 首先參照圖3 A ’各含有一加強鐵維之預浸潰片7以多 層式纏繞在一由不因等於或低於一預定溫度之溫度加熱而 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 變形且有一預定斷面形狀之材料製成之蕊心構件6的外周 表面上。 做為一個讓預浸潰片7纏繞之基底構件的蕊心構件6 大致不因以低於一略高於一將下文所述預浸潰片層壓物9 加熱使其熱固之預定溫度（雖然依樹脂而定各有不同，通 常約為l〇〇°C至約190°C)之溫度的溫度加熱而變形，且 蕊心構件6由能自經加熱熱固後形成（例如成為矩形棒狀 •13· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 544383 A7 B7

斷面）之FRP輕易去除的材料製成。其中 '蕊心構件6大 致不因加熱而變形（the core member 6 is substantially deformed by the heating) 意指蕊心 構件6不因對預浸潰片層壓物9加熱使其熱固之程序中例 如翹曲、彎曲、撓曲、扭曲、起皺或摺疊所造成之熱而變 形。蕊心構件6係由金屬（例如鋁、鋼或不銹鋼）或一樹 脂（例如一 MC尼龍樹脂或一聚醯亞胺樹脂）製成。上述 金屬或樹脂之熱膨脹係數比FRP大，因此在其曾受熱後藉 由冷卻使其收縮並易於去除。此外，視需要可對蕊心構件 表面施加一分隔材料。此分隔材料可為一以喷塗方式施加 之化學藥劑（例如表面活性劑等），或可為一分隔片例如 鐵氟龍（Teflon)片。 預浸潰片7為一俗稱之單向構件（例如一單向平紋織 物或一單向非織造織物，其中加強纖維定向於單一方 向）、兩向構件（例如一平紋織物、一斜紋織物或一緞紋 織物，其中加強纖維以兩方向定向）或三向構件（例如三 軸向織造織物，其中加強纖維以三方向定向）的薄片，其 預先以-1質樹月旨浸潰且以-未至熱固尚有相當黏度的狀 經 濟 部 智 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 態放置。 在此案例中，以得到剛度和輕量的立場來說通常使用 一碳纖維做為加強纖維。然而，亦有可能使用一玻璃纖 維、一芳族聚醯胺纖維或一碳化矽纖維而非碳纖維。舉例 來說，就要層壓之複數個預浸潰片7來說，可能主要使用 碳纖預浸潰片，且可能在不損及機械手構件之支撐性能或 搬運效能的程度下部分使用含有玻璃纖維或任何^他:維 -14-

544383 A7 B7 五、發明說明（l3) 之預浸潰片。碳纖維可分成兩類；亦即聚丙稀腊基 (PAN)碳纖維和瀝青基碳纖維，依原料而定。瀝青基碳 纖維具有490至950 GPa之高彈性，而PAN基碟纖維具有 約230至約490 GPa之彈性及高拉伸強度。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此外，就基質樹脂來說，得使用一熱固性樹脂例如環 氧樹脂、酚樹脂、氰酸鹽樹脂、不飽和聚酯樹脂、聚醯亞 胺樹脂或雙馬來醯亞胺樹脂。此外，為了賦予抗震能力和 韌度，得使用對熱固性樹脂添加一橡膠或一樹脂之微粒的 所得成品或將一熱塑性樹脂溶在熱固性樹脂内的所得成 品。此處以微粒使用之橡膠可為腈類橡膠、丁二烯橡膠、 苯乙烯-丁二烯橡膠、丁二烯-腈橡膠、丙烯酸橡膠或丁基 橡膠。此外，以微粒使用之樹脂可為一熱固性樹脂或一熱 塑性樹脂。就熱固性樹脂來說，得使用環氧樹脂、酚樹 脂、不飽和聚酯樹脂、氨基樹脂或胺基甲酸酯樹脂。就熱 塑性樹脂來說，得使用聚醯亞胺樹脂、聚丙烯酸酯樹脂、 聚醋酸乙烯樹脂、聚醯胺樹脂或聚碳酸酯樹脂。就要溶於 熱固性樹脂之熱塑性樹脂來說，得使用聚砜樹脂、聚碳酸 酯樹脂、聚醚砜樹脂、聚醚醯亞胺樹脂、芳族聚酯樹脂、 聚乙烯縮甲醛樹脂、聚醯胺樹脂、或聚醯亞胺樹脂。 在此如圖4所示，以多層式纏繞預浸潰片7之程序執 行為使預浸潰片7以一讓加強纖維以不同方向定向之方式 層壓。也就是說，預浸潰片層壓為使一給定層之一預浸潰 片7a之一加強纖維8a以一 0度方向定向，且另一層之一 預浸潰片7b之一加強纖維8b以一 90度方向定向。除了 上述預浸潰片外可能更層壓另一層之一預浸潰片7c。在此 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 五、發明說明（14) 案例中，預浸潰片7c之一加強鑪飨 片，其中以兩方向定向之力，維以一=浸: 者精由相對於-縱向方向成± 45度角之一 = =:=下使一潰…和：相 替十^度層壓’使轉厚度會是約1 ϋ至約7公 厚度會略比機械手構件之-板 積縮減納為將預浸潰片受熱使其熱固之時的體 昭si 下詳細說明以多層式層壓預浸潰片7之—實例。參 要層壓桃“構件6制之 撓曲並提升減振::丨 上之第三預浸潰片7具有以一方向（例如對縱= 片Γ在t)^向的加強纖維以提高包含已層壓之兩預浸潰 特性及防、提高_她動之減振 :rr在方向成“5度之方向定向之加二： ΙΐΓΤ'Γ 醯:纖=纖維最好是一碳纖維、一玻璃纖維、一芳族聚 纹織碳化石夕纖維，且得合宜地使用平紋織法、斜 ，、K織法或三軸向織法。布料預浸潰片之層虔目 本紙張尺度剌巾朗綠 -16· 9 544383 經 濟 部 智 慧 財 A 局 消 費 合 作 社 A7 B7 五、發明說明（15) --—* 的為要減少在一後續切割或研磨程序中的起毛、提高可工 作性並改善產品外觀。 就以多層式依序層壓預浸潰片7的順序來說，就易於 去除蕊心構件6的立場而言最好以90度取向之薄片層壓 為最下層（最内層）。此係因為碳纖維之熱縮程度小於基 質樹脂，是以薄片之收縮程度變得使在纖維取向方向内之 收細程度比纖維排列方向來得小。gQ度取向薄片係用作管 狀FRP板之内表面，所以碳纖維定向為以便於包圍蕊心構 件6之外周表面。因此，在經歷熱固過程時，管狀板 之直徑不會過於縮小。 此外’要層壓在上層上之預浸潰片（外側薄片）對於 機械手構件之特性（彎曲剛度等）的提升貢獻良多。因此 就防止撓曲的立場而言最好以〇度取向薄片層壓在一 9〇 度取向薄片上層上。欲使用之預浸潰片的組合及層壓順序 可在將上述各點納入考量之同時決定。 其次’如圖3B所示， 模10a和l〇b壓在已纏譆4 將各有一預定内表面形狀之外 l〇a和l〇b壓在已纏繞多層預浸潰片之預浸潰片層壓物 外周表面上以將霞潰片層壓物9之外表㈣狀模塑成

本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4 «^(210x297 ^)

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A7 B7 物9之邊角壓成一適當直角形狀。 '、人如^ 3C戶斤*，將依此方式塑形之預浸潰片声 口Rp9)加1 至使其熱固之預定溫度以形成-纖維強化塑膠 詈入一代此時V舉例來說將整個預浸潰片層壓物9 以-例：η雙加熱。加熱溫度條件為使溫度自室溫 190。「女约至 /分鐘的速率升高，、維持在、約1〇代至 _止加熱，並讓預浸潰片層壓物 成FRp\广。藉此讓整個預浸潰片層壓物9熱固形 之·、田产/孰構件6係由不因等於或低於該預定溫度 而變形的材料製成’因而其在上述加熱程序全 維持其剖面形狀而大致沒有變形。要注意到， 、了 係放在真空袋内以吸出在層壓程序中形成於薄 =的氣泡，且输潰片層壓物9施加大致 外來壓力（大氣壓力）。 的 成為二二!1:3D所示，"RP構件11去除蕊心構件6 的機械手麵造出—個如圖2所示成—方管形式 附=此r施例中之機械手構件4並非建構為—實心 構件自身2建構為—中空結構，有可能在不減小機械手 η身積（亦即不減小厚度或寬度）的條件下實現 :播減。舉例來說，在―要安裝在安裝構件2上之長機 二工你件4的案例中，有可能避免其末端因自身重量或因 树曲或振動，使工作件3之續和搬運的 或扯二^。方管之中空部分能用於排列一用來鼓風 /礼以支撐搬運工作件3的管件，且亦排列偵測工作件

本紙張尺度適用中國國家標準(CNS: )A4規格（210 X 297公釐） 544383 A7 五、發明說明（η ) 3之存在或保持狀態之感測器的電線。 機械手構件4之剖面形狀並不侷限於前述方管，其，介 可為任何形狀，例如三角形、多邊形、圓形或半圓形了舉 例來說，如圖5所示，機械手構件4可為一具有一平担上 表面和一拱形下表面之管的形狀。在此案例中，圖3A一所 示蕊心構件有一具備一平坦上表面和一拱形下表面的剖面 形狀。在以上說明中，預浸潰片7係以多層式纏繞在^心 構件6之外周表面上。然而，本發明並不侷限於此，在預 浸潰片7成形為有一預定厚度以具有彎曲剛度和減振特性 時’此一預浸潰片7可以單層式纏繞。 接下來將參照圖6說明製造機械手構件4之第二 法。 一万 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 首先，在一準備程序中，準備蕊心構件6和原始預浸 潰片7。蕊心構件6成形為符合機械手構件4之形狀，且 由具有一矩形橫向斷面的構件製成。就原始預浸潰片7來 說，準備多樣化的預浸潰片，其中加強纖維之種類不同、 加強纖維相對於基質樹脂的密度不同、或是加強纖維之取 向不同。要使用的預浸潰片7係以對應於機械手丨之使用 目的和使用機械手構件4之場所的複數量中挑選，以便形 成一具有最佳彎曲剛度的碳纖維複合材料。 J、 〇 —然後，如圖6A所示，切割原始預浸潰片7以形成預 疋形狀之小塊預浸潰片7’，7，，。小塊預浸潰片7，，了，，為要層 壓在蕊心構件6外周表面之個別劃分區域（亦即上表面、 面、左側表面和右側表面）上者，且係從所有原始預 浸潰片7切下以配合蕊心構件6之劃分區域的大小 -19- 本紙張尺度適用^國家標規格⑽x 297公爱） 544383 A7 五、發明說明（ι〇 其次，如圖6B所示，將小塊預 要黏附之蕊:構件6表面上。小塊預浸潰片7，，Γ尚ΐ固 化’且各自有相當程度_著力。 Γ，7”能簡單地以連續層壓薄 兄丁貝只 _蕊心構件6上：之 加熱__ 7，,7，’之= 小塊預浸潰片7，，7”層壓為使加強纖維以縱向方向和一相 對於縱向方向成直角之方向定向。 入f此將：塊預浸潰片7，，7，，層壓為黏附在蕊心構件6 之二^上從而形成—個處於蕊心構件6外周表 面欠預浸潰片層壓物9包覆之狀態的構件。 然後，如圖6C所示，將一右姐 將布枓預浸潰片7d、纏繞在預 顧片層壓物9士之外周上一圈或數圈。藉由此-包覆，有 可能防止在^績處理中發生起毛或細微斷裂。此外，即使 ==覆7::7，，相接之處的部分可能產生毛邊或梯 ° &覆盍此等毛邊或梯狀部。藉此避免刮傷精 密i作件例Μ晶顯示n '電雜示器和石夕晶圓。 然後，如圖6D所示，將外模1〇c和i〇d 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 承板1〇c及安插在該二支承板間之兩個厚度設定 從四面壓在該受布料預浸潰片7d包覆的構件上。在此案 例中，支承板10c是壓在處於受布料預浸潰片Μ包覆狀 態之預浸潰片層壓物9的上表面和下表面上，且厚度設定 板10d是壓在左側和右側表面上。 然後，將預浸潰片層壓物9置入—真空袋内且在要使 其熱固之預定條件下受熱以形成一纖維強化塑膠 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 544383 A7 B7 19 五、發明說明 (FRP)。此時可有—外來堡力以一就方向施加於預浸 物9上。舉例來說，若由一重物或類似物從上側 對預，冗>貝片層壓物g施壓使支承板1〇c與厚度設 =間沒有間隙，機械手構件4之上表面（亦：:樓 平坦度會更好且會得到—極精準的尺寸（特別是厚度）。 此外’若由-老虎鉗或類似物如箭頭或^與^ 對處於對向位置之外模施壓，相鄰小塊預浸潰片 其邊緣的接合性能會更好。 槿後土如圖6E所示，自一經歷上述程序成為卿之 4〇 除為心構件6。從而得到中空結構的機械手構件 依據此製造方法，由於蕊心構件6具有在層壓預浸潰 7時做為-基底構件以及在熱歸機械手構件4時做為 :内模的兩種功能’有可能同時進行FRp板成形 塊預浸潰片7，，7”之層壓）以及機械手構件4之模塑（亦 即接合相鄰壁之小塊預浸潰片7，，7，，）。 、 皮二相較於一以傳統FRP板構成-表皮層且以此表 2;ίΓ做為蕊心構件之蕊心層的製造方法，本發明 有可此生產程序的數量。特定言之， :自:冷卻時間與形成機械手構件階段;之黏著 在-起。因此，有可能大幅減少生產所需時間。1整口 此二’就製造中空結構機械手構件之方法而言，能設 柄/Γ成形為要符合機械手構件壁面之四個表面的 —要將四個表面之：板在邊緣

本紙張尺度適財驗（210 X 裝 訂 544383 A7

的作業，尺寸精度降低，黏著部分的強度很可能降低，且 因為要將已用預浸潰片形成之FRP板接合在—起使得程序 數里增加。相反於此，依據本實施例之製造方法，由於機 械手構件能由將小塊預浸潰片7，，7，，黏附在蕊心構件6上 的孝乂簡單作業製造’得以在_小段時間内製造出高尺寸精 度的機械手構件。此外，由於相鄰區段之小塊預浸潰片 7，7”係與預浸潰片7之熱固化同時地黏著在一起，有可 能提高接合部分的強度。 ―此外，不同於前述第一製造方法，在預浸潰片纏繞於 成〜構件之外周表面上時，邊角不會朝外側鼓起 。因此， 不而要使用-符合機械手構件外表面隸之精密外模。特 定^之’由於外_常_模大且昂貴，要單獨準備外模 或提供各式外模以配合機械手構件形狀是需要一大筆花費 的然而，依據此製造方法，僅需要一套通用型外模（亦 即支承板IGc和厚度設定板繼）。因此，有可能免除機 械手之設計修改的所需成本並提高設計的自由度。藉此有 可能快速製造符合使用者需要之機械手構件並縮短交貨期 (due term) 〇 此製造方法在機械手構件4可具有三角形、多邊形、 圓幵/或半圓形斷面形狀，不_定要用布料預浸潰片1纏 繞在預浸潰片層壓物9最外周上，及要黏附在蕊心構件6 上之小塊預⑨潰片7，，7，，可為單-層等方面與第一製造方 法相同。 圖7繪出一依據本發明第二實施例之機械手構件14。 此機械手構件14為-實心結構物，其由各含有〆加強纖 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(cns)^^y^0x297公楚 装 言 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 544383 A7 B7 五、發明說明（21) 維之預浸潰片7層壓在蕊心構件6之全部周圍表面上 依此方式形成之預浸潰片層壓物加熱至一使其執固& 溫度以形成-與蕊心構件6整合為_體的___& 以下說明一製造機械手構件14之第一方法。此製、生 方法遵從製造圖3所示第一實施例之機械手構件4的第= 方法。就具有圖3A所示有-預定斷面形狀之蕊心構件6 來說，舉例來說使用-由比FRP輕、不因等於或低於一預 定溫度之溫度加熱而變形且具有優異之對預浸潰片黏附性 能之合成樹脂製成的輕量構件。該輕量構件由一不會在受 到等於或低於一略高於加熱預浸潰片層壓物9至一使其熱 固之預定溫度（雖然依樹脂而定各有不同，通常約為議 °C至約190。〇之程序中之溫度的溫度的溫度加熱塑形之 後相對於FRP產生-間隙的材料構成。舉例來說，得使用 塑性材料例如ί衣氧樹脂、紛樹脂、不飽和聚醋樹脂、聚酿 亞胺樹月曰、雙馬來酸亞胺樹脂、聚胺基甲酸醋樹脂及其發 泡材料。蕊心構件6可藉由喷砂或用一砂紙使其表面粗糙 化以提高與預浸潰片7之黏附性。此外，可視需要施加〆 黏著劑。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其生產程序之進行方式與圖3Α、3Β和3C所示程序完 全相同。然並不進行圖3D所示自FRP構件11去除蕊心構 件6以獲得中空結構的程序。也就是說，此製造方法終土 於圖3C所不將預浸潰片層壓物9加熱至一使其熱固之孩 定溫度以形成FRP的程序。X，在此案例中，由於蕊心麟 件、6係由不因等於或低於該預定溫度之溫度加熱而變形的 材料製成，其經歷圖3C所示加熱程序而無實質變形真多 -23- X 297公釐） 本紙張尺度適用中國國家標準 確地維持其斷面形狀。 精此製造出有輕量材料製蕊心構件6留在frp 心結構機械手構件14。然後經機器加工形成-用以支俨： ，工作件3之賴道或純道，1⑽列制工作件 是否存在或受支狀感寵的電線，以及安裝用螺 孔:又，在此實施例具有蕊心構件6之實心結構中，達到 重量減輕以及生產程序數量減少。 ^ 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 實心結構機械手構件14不需要去除蕊心構件6之+ 驟，因此有可能大幅縮短生產所需時間。此外，由於由 里構件製成之蕊心構件6留在裡面，有可能消除中空結 機械手構件及以實心、材料製成之機械手構件二者的固有缺 點。也就是說，在中空結構機械手構件之案例中，其有 伴隨著使用而歷時變形（例如在中央部分凹陷）的缺點者 或者是在騎品換掉以實，讀料製成之傳統機械手構件時 被迫修改關係到溝槽和孔形成處之部分的設計。伸是本實 施例之實心結構機械手構件沒有此等缺點。此外了^械手 構件之整體重量能在與由實心材料製成之機械手構件具有 相同容積的狀態下減輕。因此不僅有可能抑制因其自^重 量造成之撓曲亦能抑制因載荷造成的撓曲。 接下來說明一製造機械手構件14之第二方法。該製 造方法遵從圖6所示第一實施例之機械手構件4的第二種 製造方法。同於第-製造方法，制—具有優異之對^ 潰片黏附性能且比FRP構件輕的輕量材料製作孩心構= 6。為了提升對小塊預浸潰片7，，7，，之_性能，^蕊心 構件6的表面經粗糙化處理或塗有一黏著劑。 〜 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 544383 五、發明說明（Μ

序2=程:ΐ進行方式與圖6A、6B、6C和6D所示程 心φ不進行®6E所示自FRP構件11去除蕊 〜構件6以形成中空結構的程： 狄1卜於Ft抓私-於 吧就疋說，此製造方法 、、於圖6D所不將預浸潰片層壓物 之預定溫度以得到FRP的程序。 ”、、一使八…固 =造出有輕量材料製蕊心構件6留在frp内之實 心構機械手構件。 、 圖8繪出第二實_之機械手構件U之-修改實 例。一機械手構件14，為一實心結構物，其令有一加 強纖維之預浸潰片層壓在一姑心播从 t 力 p ^構件之外周表面的局部 ^將已有預浸潰片層壓之構件加熱至—使其熱固的預 疋溫度以軸-與蕊心構件整合為—體的纖維強化塑膠。' 此種製造機械手構件之方法遵從第二實施例機械手 件14之第二製造方法。該方法以與圖6A至仙所示 大致相同財式進行，差财則、塊賊，僅層 圖6 A和6 B蕊心構件6之外周表面已劃分區域（亦即上表 面6a和下表面6b)至少其中之—上。藉此製造出有包夾 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在FRP間之輕量材料製蕊心構件6的實心結構機械手二件 14,。 在此機械手構件14,中，必須確保蕊心構件6與最下 層小塊預浸潰片7’間之接合性能。然而，由於未固化之預 浸潰片7因熱固化作用而與蕊心構件整合為一體，此即確 保接合性能有一充分水準。為了更進一步提高接合性能， 預浸潰片所要層壓之蕊心構件6表面（6a，6b)可經粗縫 化處理或可塗上一黏著劑。此外，在圖6D程序中，可省 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 344J83 A7

544383 A7 B7 五、發明說明（25) 心構件6由一大致不因以等於或低於一略高於一將預浸潰 片加熱使其熱固之預定溫度之溫度的溫度加熱而變形且能 在加熱固化程序之後輕易自FRP去除的材料構成。 肋件組成構件17由一含有一加強纖維（例如破纖 維、玻璃纖維、芳族聚醯胺纖維或碳化矽纖維）的材料構 成，且在預浸潰片熱固化時與預浸潰片整合為一體。最好 肋件組成構件17由將加強纖維層壓為取向相互不同之預 浸漬片熱固形成之板狀FRP切割成一預定大小而構成。 在一第二程序中（參見圖10B)，將含有加強纖維之 預浸潰片7以一預定厚度（例如約1至7公釐）層壓在複 合結構物18之外周表面上。此處為了如圖ub以一預定 厚度將預浸潰片7層壓在複合結構物18之表面（上下左 右表面）上，可將成形為符合這些表面之形狀的預浸潰片 7黏上並層壓。此外，如圖11B所示，預浸潰片7可為纏 繞並層壓在複合結構物18之外周表面上。此案例中之黏 附和纏繞作業最好以使加強纖維以不同方向定向的方式進 行。 此外’如圖lie和11D所示，可將由一加強纖維織造 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 織物構成之布料預浸潰片7d纏繞在已層壓預浸潰片7之 複合結構物18的外周表面上以包覆複合結構物18。 在一第三程序中（參見圖10C)，將各有一預定形狀 之外模10a和i〇b壓在已層壓預浸潰片7之複合結構物18 的外周表面上，藉此將複合結構物18之外表面形狀模塑

成一預定大小。就外模l〇a和l〇b來說，可使用各有一 U 形内周表面之二個渠狀外模（如圖所示）或是對應於預浸 _____ -27- ^紙張尺度細 A7 五 '發明說明（26) B7 的四個板狀外模（圖 以。7之層壓模式(參見圖u) 在一第四程序中（圖中未八 熱至—預定溫度以形成^ =,的複合結構物 整合為一體之FRp。 、、且成構件17與預浸潰片 在第五程序中（參見圖丨 件6得到在内部空間内有 =)’ "RP去除蕊心構 件 體 依據上述製造太*拖機械手構件。 6排列在肋件組成構件^:構件16製造為使蕊心構 而言具有矩形斷面的複兩側表面上以形成一就整 定厚度芦壓厂,人 構物18，預浸潰片7以-預 和咖^二結構物18之外周表面上以接受外模10a 以形成的複合結構物18加熱p預定溫度 的FRP，且白甘〇且成構件17與預浸潰片7整合為-體 構件6^/、去除蕊心構件6。因此，若有複數種蕊心 合這些㈣，的肋件組成構件17，有可能藉由任意組 小的機械手製造出在其内部空間内有肋件之預定大 成橫Π由於機械手構件16在其内部空間内有肋件，構 邊之之長邊係透過此肋件相互連接。因此，該等長 小，有二=貝縮短且其剛度提高。由於長邊中央的凹陷減 善。可犯使其平坦度（亦即機械手構件16之精度）改 構件内6。卩I間内之隔間數量（劃分次數）得藉由改變蕊心 此案例之數^和肋件組成構件17之數量的方式改變。在 ’、尹中，由肋件組成構件17分隔之内部空間得用於排 -28- 544383 五、發明說明（27 列-用來践如氣切搬運 列一偵測工作件是否 牛的&件，及用於排 知技藝具實心斷面之 2支樓之感測器的電線。在習 械加工形成。相反於此::，抽氣道和類似部件係由機 所需的成本。 ' 、本發明之實施例得免除加工 圖γ繪—出-製造機械手構件16之第二方法。 維之=Π?_=2ΓΑ) ’將各自含有加強纖 斷面且不因等於或低於一=曰查在成形為有—矩形橫向 心構件6的外周表面上=溫度之溫度加熱而變形之蕊 形為符合蕊心構製造方法，可將成 潰片7黏附並層壓科等茅面\下左右表面）形狀的預浸 墙❹計朴m亥等表面上，或者可將預浸潰片7纏 维的:= : 6之外周表面上。預浸潰片之加強纖 ΤΓ::製造方法相同的技術概念決定。 在一第一程序中（參見圖12Β)，帶動複數個Γ在此 實施例中為兩個）已有預浸潰 矣而枯甘士心㈣ 層壓之蕊心構件6的側 =;: 藉此形成—個就整體而言有-矩形斷 面的複合結構物18。 維之箱，^一程序中（參見目12〇，將各自含有加強纖 周預次W 7以-預定厚度層壓在複合結構物 18之外 缠二上此時如同第一製造方法，可將布料預浸潰片7d ^已㈣預浸潰片7之複合結構物18的外周表面上 以包覆複合結構物18。 製 在一第四程序中（參見圖12d)，將各有一預定形狀 之卜棋10M口 1〇b壓在已層壓預浸潰片7之複合結構物18 -29· 本紙張尺度適用中國國家標準(cns)A4規格（2iG X的7公幻 544383 發明說明 的外周表面上，藉此將複合結構/… 成一預定大小。就外模10a和10 狀模塑 η 7 L b來說，可使用符合預浸 /貝片7之層顧式的外模’如同第—製造方法。 在一第五程序中（圖中夫 成讓層 預_片7與層壓在複合結構物 為一體的FRP。 上之預心貝片7整合 件6 ==程序中（參見圖12E)，自FRP去除蕊心構 =在其一内部空間内有肋件的機械手構件Μ。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 、紅迷製造方法，機械手構件16製造為使預浸潰 =以1定厚度層壓在蕊心構件6之外周表面上且使其 二二面相互接觸以形成一就整體而言具有矩形斷面的複合 、口 # 18’預浸以7預定厚度層壓在複合結構物 之外周表面上以藉由外模1Ga和通模塑複合結構物 18 ·，將模塑的複合結構物18加熱至—預定溫度以形成〆 讓層壓在蕊心構件6上之艱潰# 7與層壓在複合結構物 18上之預次潰片7整合為一體的FRp;且自其去除蕊心構 件6。因此，若準備了複數種不同大小的蕊心構件6，有 可=藉由任意選擇任何蕊心構件6及決定其數量的方式輕 易製乂出在其内部空間内有肋件之預定大小的機械手構件 16。在此案例中，有一好處在於不使用前述第一製造方法 所必需的肋件組成構件17。 圖13綠出一製造機械手構件16之第三方法。 在一第一程序中（參見圖13A)，帶動複數個各自成 形為有一中空矩形橫向斷面且含有一加強纖維之單元縝成 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準(Cns)A4 規格（210x297公爱） 544383 A7

才件19的側表面使其相互接觸以形成—就整體而古見有 ，形斷面的複合結構物18。單元組成構件19舉^說係 各自由-板狀FRP七刀割成一預定大小之矩形件且用一黏著 射耦接末絲面的方式構成。單元組成騎19更可藉由 利用前述實施例所用技術構成，亦即將預浸潰片層^成 形為有-矩形橫向斷面且不因等於或低於—預 =熱而變形之蕊心構件的外周表面上，然後將已;壓預 二潰片之蕊心構件加熱至該預定溫度使其熱固。簡單地 說，有一中空矩形橫向斷面形狀的單元組成構件19可利 用任何製造方法構成。 在一第二程序中（參見圖13B)，將各含有一加強纖 維之預浸潰片7黏附在與複合結構物18之接觸表面交會 之相同側的側表面上（在圖示實例中為上下表面）。可用 布料預浸潰片7d取代預浸潰片7黏上。 在-第二程序中（圖中未示），將已黏上預浸潰片7 之複合結構物18加熱至-預定溫度，藉此形成單元組成 構件19與預浸潰片7整合為一體的FRp。從而得到在内部 空間内有肋件的機械手構件16。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 依據上述製造方法，機械手構件16製造為讓複數個 成形為有一中空矩形橫向斷面之單元組成構件19的側表 面相互接觸以形成/就整體而言具有矩形斷面的複合結構 物18 ;將預浸潰片7黏附在與單元組成構件19之接^表 面交會之相同側的側表面上；及加熱已黏上預浸潰片7之 複合結構物18以形成單元組成構件19與預浸潰片7整合 為一體的FRP。因此’若準備了複數種不同大小的單元二 -31- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規務（210 X 297公釐） 544383 Α7 、發明說明 ί=19 ’有可能藉由任意組合這些構件而輕易製造出在 空間内有肋件之預定大小的機械手構件16。在 例中，肋件係由科組成構件19之接觸表面構成。’、 ^如圖13C所示將預浸潰片7 _於複合結構物18 ==程序中’紐潰片7可為以缠繞在複合結構物Μ 周表面上的方式黏者。在此案例中，由於預浸潰 複數個單元組成構件19構成之複合結構物18的 年^周’在接觸部分處之梯狀部變得較不明顯，且機械 手構件16呈現受人喜愛的外觀而提高商業價值。此外， I用-布料預浸潰片纏繞在已黏上預浸潰片7之複合結構 物18的外周表面上以包覆複合結構物18。 在機械手構件16如圖14所示長時，其有一大彎矩作 =之基端部分可由多層建構以抑制因在機械手構件16末 端之載荷造成的撓曲。在此案例中，單元組成構件19以 多層相互接觸以形成複合結構物18，然後用預浸潰片7層 壓在複合結構物18之全部外表面上，然後使其經歷熱固 化處理。此一技術亦能應用於前述第二製造方法。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 以下說明依據本發明第一和第二實施例之機械手構件 的實例和對照實例。 32-本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 544383 五、發明說明（31) (1)對照實例（一實心CFRP構件之層壓） 表1 一實心; 虜件之層壓（ CFRP 柄， 12公釐- 預浸潰片類型 厚度 --- 層壓方向 層壓數耋 總厚度 (公釐/片） (片b (公釐） 布料預浸潰片 0.25 _〇/9〇 1 0.25 預浸潰片A 0.22 0 12 2.64 ( 800 GPa) 預浸潰片B 0.20 90 __ 8 1.6 ( 240 GPa) 預浸潰片B 0.27 0 11_. 3· 0 預浸潰片B 0.20 90 1.6 預浸潰片A 0.22 0 ---- 12_ 2.64 布料預浸潰片 0.25 0/90 —^ 1一 0.25 總計 .—.—— 44_ 12.0 因自身重量造成之 1· 6 ___— 撓曲量（公釐） 重量（公斤） 1· 53 ___^

此對照實例關係到一以有關於相關技藝所述實心CFRP 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 構件製成的機械手構件，且表1列出製程所涉及之數值。 此對照實例總計使用七層。也就是說，其使用碳纖維以0 度和90度與縱向方向相交之方向定向的布料預浸潰片， 拉伸彈性為800 GPa之瀝青基碳纖維以一 〇度角方向定向 的預浸潰片A，以及拉伸彈性為240 GPa之PAN破纖維以 一 90度角方向定向的預浸潰片B。該等布料預浸潰片是層 -33- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公楚） " -- 544383 五、 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _____B7 發明說明（32) 壓在最内層和最外層上，且以兩層壓合之預浸潰片A和以 二層壓合之預浸潰定位在冑内層與最外層之間。得 到的CFRP板的厚度為12公釐，目自身重量造成的挽曲量 為1· 6公釐，且重量為1· 53公斤。 (2)實例1 ( 一中空CFRP結構物之層壓） 表2 —中空結構物之層壓 預浸潰片類型 厚度 (公釐/片） 層壓方向 (度） 層壓數量 (片） ! 總厚度 (公釐） 布料預浸潰片 0.25 0/90 1 0. 25 預浸潰片A 0.22 0 5 1. 1 預浸潰片B 0.20 90 -----— 6 1· 2 蕊心構件（鋁等） 6.9 一 1 6. 9 預浸潰片B 0.20 90 6 1. 2 預浸潰片A 0.22 0 5 1· 1 布料預浸潰片 0.25 0/90 1 0. 25 總計 24 12· 0 因自身重量造成之 撓曲量（公釐） 0.47 重量（ 公斤） 0.75 厚度 (公釐） 縱向方向 I2·1 (前段）.U:8 (中1 (後段） 寬度方向 12.0 (左段）’11.8(中！^上^ 〇 (右段） 此實例1關係到一以圖3所示第一製造方法製造之圖 -34- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公麓) " '------—

、發明說明（33 2所示中空結構機械手構件4。表 的預浸潰片Λ，拉伸彈性為24〇 Gp 又疋向 度角方向定向的預浸潰片B，及—^⑽碳纖維以1 預浸潰片是層壓在蕊心構件之外周表面:::!内:布料 浸潰片A以兩層壓合於其上，預浸 做為取内層’預 上，肅另-布料預浸潰片做為其 壓物熱固化然後自其去除蕊心、構件形成―中空結構曰 Ϊ :二的重t度為2.55公釐，方形管的厚i為12公 釐，因自身重1造成的撓曲量為〇 47公釐，且重旦

0.75公斤。該機械手構件在其中央部分的厚度為u ^ 釐，略比末端處之厚度（12.0公釐，12 A 會對支樓搬運工作件造成任何問題⑽獲得=的 相較於對照實例，實例1之重量從K53公斤降到 0.75公斤且因自身重量造成之撓曲量從16公釐 0.4J，餐，由此能瞭解到本發明之中空結構機械手構件的 重量杈輕且防止大量撓曲。即使是以第二製造方法製成 機械手構件4亦會得到相同結果。 之 (3) 實例2 (— CFRP實心結構物之層壓） 表3 —實心結構物之層壓 (方形管·· 12公釐厚，CFRP板·· 2.55公釐厚，發泡胺基 -35· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 裴 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 8 3 4 五 發明說明 A7 B7 34 預浸潰片類型 蕊心構 厚度 層壓方向 片）（度） 層壓數量 (片） 總厚度 (公釐） 布料預浸潰片 0.25 0/90 1 0.25 0.22 預浸潰片

預浸潰片B 蕊心構件（發泡胺 基甲酸酯） 預浸潰片Β Ι·20 6· 9 Ι·20 90 1. 6.9 90 0.22

預浸潰片A 布料預浸潰片 總計 0.25 0/90 0.25 24 12. 0.57 1.06 因自身重量造成之 撓曲量（公釐） 重量（公斤） 厚度 (公釐） 縱向方向 12· 0 (前段），12· 〇 ，12.0(後段） 寬度方向 (左段），12·0 (中段），12·0(右段） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此實例2關係到一以第一製造方法製造之圖7所示實 心結構機械手構件14。表3列出製程所涉及之數值。此實 例總計使用六層。也就是說，其使用碳纖維以〇度和9〇 度與縱向方向相交之方向定向的布料預浸潰片，拉伸彈性 為800 GPa之瀝青基碳纖維以一 〇度角方向定向的預浸潰 片A，拉伸彈性為240 GPa之PAN碳纖維以一 9〇度角方向 定向的預浸潰片B，及一由發泡胺基甲酸酯輕量材料製成 36- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐) " '----- 544383

經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 之蕊心構件。該布料預浸潰片是層壓在蕊心構件之外周 面上做為最内層，預浸潰片A以兩層壓合於其上，預浸、、主 片B以兩層壓合於其上，且層壓另—布料預浸潰片做= 外層。使預浸潰片層壓物熱固化並將蕊心構件留在其内。 得到的⑽P板的厚度為2.55公釐，方形管的厚度為12 公釐，因自身重量造成的撓曲量為〇·57公釐，且重量 1·〇6公斤。該機械手構件之厚度〇2 〇公釐）在其=端 部分和中央部分皆相同，由此能瞭解到此機械手構;牛就= -坦度而言優於實例1之_空結構機械手構件。 相較於對照實例，實例2之重量從h53公斤降到 1.06公斤且因自身重量造成之撓曲量從16公釐減少為 〇·57公釐，由此能瞭解到本發明之實心結構機械手構^比 起使用CFRP實心材料製成之機械手構件為重量較輕且防 止大量撓曲。即使是以第二製造方法製成之機械 亦會得到相同結果。 ^14 在2001年3月29日申請之日本專利申請案第2〇〇卜 97478號和2001 -97479號以及2001年4月13日申請之日 本專利申請案第2001-115215號的完整内容及其所主張之 優先權均納入本發明參考。 -37-

544383 A7 B7 五、發明說明（36) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖式之元件代號說明： 代表符號 名稱 1 機械手 2 安裝構件 3 工作件 4 機械手構件 5 安裝孔 6 ，藏心構件 6a 上表面 6b 下表面 7 預浸潰片 7， 小塊預浸潰片 7” 小塊預浸潰片 7a 預浸潰片 7b 預浸潰片 7c 預浸潰片 7d 布料預浸潰片 8a 加強纖維 8b 加強纖維 8c 加強纖維 9 預浸潰片層壓物 10a 外模 10b 外模 10c 支承板 lOd 厚度設定板 11 FRP構件 14 機械手構件 14， 機械手構件 16 機械手構件 16A 組成構件 16B 肋件 17 肋件組成構件 18 複合結構物 19 單元組成構件 -38- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐）

Claims (1)

1. 544383 申請專利範圍 1. 2· 單Γ:械有手構件’其安裝在-工業用機器人之-手臂 丄::預定斷面形狀，且以-縱向方向延伸， 件〇二27強纖維之預浸潰片層壓在-蕊心構 ^s ° ，忒等層壓預浸潰片經加熱至一使其

   ϊ強化塑以形成—纖維強化塑膠，然後自該纖 維強化塑膠去除該蕊心構件。 機械手構件之方法，該機械手構件安裝在— :業用機器人之-手臂單元上，該方法包括以下步 鄉· =一成-預㈣面做且由不因特或低於一預定 溫度之溫度加熱而變形之材料製造的蕊心構件的外周 表面上纏繞各含有一加強纖維之預浸潰片； 藉由將-有-狀内表面形狀之外模M在該等已纏 繞預浸潰片之外周表面上的方式將該等已纏繞預浸潰 片之外表面形狀模塑成一預定大小； 將該等已塑开> 預;^潰片加熱至該預定溫度使該等受 熱的預浸潰片熱固形成一纖維強化塑膠；及 自該纖維強化塑膠去除該蕊材構件以形成一中空社 構。 二、’口 3·如申請專利範圍第2項之製造機械手構件方法， 其中該在一蕊心構件之外周表面上纏繞預浸潰片的 步驟為以多層式纏繞預浸潰片。 4·如申請專利範圍第3項之製造機械手構件方法， 其中該以多層式纏繞預浸潰片的步驟包含一步驟為 將預浸潰片以使其内之加強纖維以一沿著該縱向方向 -39 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） 544383 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 之方向及一對該縱向方向大致成一直角之方向相互不 同地定向的方式層壓。 5. 如申請專利範圍第2項之製造機械手構件方法，其更 包括一在該等已纏上預浸潰片之最外層上纏繞一布料 預浸潰片的步驟。 6. —種製造機械手構件之方法，該機械手構件安裝在一 工業用機器人之一手臂單元上，該方法包括以下步 驟： 將一成一預定斷面形狀且由不因等於或低於一預定 溫度之溫度加熱而變形之蕊心構件的外周表面劃分成 複數個區域且將各含有一加強纖維之預浸潰片黏附於 每一已劃分區域上； 將該等已黏上預浸潰片之蕊心構件加熱至該預定溫 度使該構件熱固形成一纖維強化塑膠；及 自該纖維強化塑膠去除該蕊材構件以形成一中空結 構。 7. 如申請專利範圍第6項之製造機械手構件方法， 其中該將一蕊心構件之外周表面劃分成複數個區域 且黏上預浸潰片的步驟為以多層式黏上預浸潰片。 8. 如申請專利範圍第7項之製造機械手構件方法， 其中該以多層式黏上預浸潰片的步驟包含一步驟為 將預浸潰片以使其内之加強纖維以一沿著該縱向方向 之方向及一對該縱向方向大致成一直角之方向相互不 同地定向的方式層壓。 9. 如申請專利範圍第6項之製造機械手構件方法，其更 -40 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 544383 8 8 8 A B c D 六 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 申請專利範圍 包括一在該等已黏上預浸潰片之最外層上纏繞一布料 預浸潰片以包覆該等已黏上預浸潰片之構件的步驟。 10. —種機械手構件，其安裝在一工業用機器人之一手臂 單元上，有一預定斷面形狀，且以一縱向方向延伸， 其中各含有一加強纖維之預浸潰片層壓在一蕊心構 件之外周表面的全部或局部上，與預浸潰片層壓之該 蕊心構件經加熱至一使其熱固之預定溫度以形成一與 該蕊心構件整合為一體的纖維強化塑膠。 11. 一種製造機械手構件之方法，該機械手構件安裝在一 工業用機器人之一手臂單元上，該方法包括以下步 驟： 在一成一預定斷面形狀且由不因等於或低於一預定 溫度之溫度加熱而變形之材料製造的蕊心構件的外周 表面上纏繞各含有一加強纖維之預浸潰片； 藉由將一有一預定内表面形狀之外模壓在該等已纏 繞預浸潰片之外周表面上的方式將該等已纏繞預浸潰 片之外表面形狀模塑成一預定大小；及 將該等已塑形預浸潰片加熱至該預定溫度使該等受 熱的預浸潰片熱固形成一與該蕊心構件整合為一體之 纖維強化塑膠。 12. 如申請專利範圍第11項之製造機械手構件方法， 其中該在一蕊心構件之外周表面上纏繞預浸潰片的 步驟為以多層式纏繞該等預浸潰片。 13. 如申請專利範圍第12項之製造機械手構件方法， 其中該以多層式纏繞預浸潰片的步驟包含一步驟為 -41 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 544383 六、申請專利範圍 將預浸潰片以使其内之加強纖維以一沿著該縱向方向 之方向及一對該縱向方向大致成一直角之方向相互不 同地定向的方式層壓。 14. 如申請專利範圍第11項之製造機械手構件方法，其 更包括一在該等已纏繞預浸潰片之最外層上纏繞一布 料預浸潰片的步驟。 15. —種製造機械手構件之方法，該機械手構件安裝在一 工業用機器人之一手臂單元上，該方法包括以下步 驟： 將一成一預定斷面形狀且由不因等於或低於一預定 溫度之溫度加熱而變形之蕊心構件的外周表面劃分成 複數個區域且將各含有一加強纖維之預浸潰片黏附於 該等已劃分區域至少其中之一上；及 將已黏上預浸潰片之該蕊心構件加熱至該預定溫度 使該構件熱固形成一纖維強化塑膠。 16. 如申請專利範圍第15項之製造機械手構件方法， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其中該將一蕊心構件之外周表面劃分成複數個區域 且將預浸潰片黏附於該等已劃分區域至少其中之一上 的步驟為以多層式黏上預浸潰片。 17. 如申請專利範圍第16項之製造機械手構件方法， 其中該以多層式黏上預浸潰片的步驟包含一步驟為 將預浸潰片以使其内之加強纖維以一沿著該縱向方向 之方向及一對該縱向方向大致成一直角之方向相互不 同地定向的方式層壓。 18. 如申請專利範圍第15項之製造機械手構件方法，其 -42 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 544383 A8 B8 C8 D8_ 六、申請專利範圍 更包括一在該等已黏上預浸潰片之最外層上纏繞一布 料預浸潰片以包覆該等已黏上預浸潰片之構件的步 驟。 19. 一種製造機械手構件之方法，該機械手構件安裝在一 工業用機器人之一手臂單元上，該方法包括以下步 驟： 將一成一預定斷面形狀且由不因等於或低於一預定 溫度之溫度加熱而變形之蕊心構件的外周表面劃分成 複數個區域且將各含有一加強纖維之預浸潰片黏附於 每一已劃分區域上；及 將已黏上預浸潰片之該蕊心構件加熱至該預定溫度 使該構件熱固形成一纖維強化塑膠。 20. 如申請專利範圍第19項之製造機械手構件方法， 其中該將一蕊心構件之外周表面劃分成複數個區域 且黏上預浸潰片的步驟為以多層式黏上該預浸潰片。 21. 如申請專利範圍第20項之製造機械手構件方法， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其中該以多層式黏上預浸潰片的步驟包含一步驟為 將預浸潰片以使其内之加強纖維以一沿著該縱向方向 之方向及一對該縱向方向大致成一直角之方向相互不 同地定向的方式層壓。 22. 如申請專利範圍第19項之製造機械手構件方法，其 更包括一在該等已黏上預浸潰片之最外層上纏繞一布 料預浸潰片以包覆該等已黏上預浸潰片之構件的步 驟。 23. —種機械手構件，其安裝在一工業用機器人之一手臂 -43 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 544383

   早元上且由纖維強化塑膠製成， 狀構件成形為-中空_黃向斷面形 内部空間内延伸之組成構件之- 伸且亦以該内部空σ面上相對向之長邊延 件。 3 一縱向方向延伸的至少一個肋 24 一種製造機械手構件 工業用機Hk —手^該機械手構件安裝在一 驟： #早兀上，該方法包括以下步 預向斷面形狀且不因等於一 為-二蕊，排列在-成形 _兩側表…形成::::== 形狀的複合結構物； 4肠斷面 在兮藉強纖維之職潰#以—狀厚度層壓 在該複ο結構物之外周表面上； 將該已層壓預浸潰片之複合結構加熱至簡定溫度 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 以：士-纖維強化塑膠’其中該肋件組成構件與該等 預浸潰片整合為一體，·及 自該纖維強化塑膠去除該等蕊心構件。 25·如申請專利範圍第24項之製造機械手構件之方法， 其中该將預浸潰片以一預定厚度層壓之步驟為將成 形為符合該複合結構物之表面形狀或該等蕊心構件 之表面形狀的預浸潰片以黏附於該複合結構物之表 面或該等蕊心構件之表面的方式層Μ。 -44 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規袼（21〇 χ 297公爱） 544383

   六、申請專利範圍 .如申=利順24項之製 其中該_ '魏u—狀料套， 預浸潰片纏繞在該複合結構物；為以將 9 ‘游心構件之外周表面上的方式層壓或該等 =將預浸潰片以使其内之加;:維二 向方向之方向及一對該縱向方向大致成：= 相互不同地定向的方式層壓。 方向 28· 糊乾圍第24項之製造機械手構件方法，a 〇在該已層壓預浸潰片之複合結構物外周表= 29. 上纏繞了布料預浸潰片以包覆該複合結構物的步驟。 -種製造機械手構件之方法，該機械手構件安裝在一 工業用機器人之-手臂單元上，該方法包括以'下牛 驟： 「乂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 將各§有加強纖維之預浸潰片以一預定厚度層壓 在各自有一矩形橫向斷面形狀且不因等於或低於一預 定溫度之溫度加熱而變形之蕊心構件的外周表面上；、 帶動分別已層壓之該等預浸潰片之複數個蕊心構件 使其以側表面相互接觸以形成一就整體而言有一矩形 斷面形狀的複合結構； y 將各含有一加強纖維之預浸潰片以一預定厚度層壓 在該複合結構物之外周表面上； 將該已層壓預浸潰片之複合結構物加熱至該預定溫 度以形成一纖維強化塑膠，其中層壓在該等蕊心構件 -45 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 544383 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 上之該等預浸潰片與層壓在該複合結構物上之該等預 浸潰片整合為一體；及 自該纖維強化塑膠去除該等蕊心構件。 30. 如申請專利範圍第29項之製造機械手構件之方法， 其中該將預浸潰片以一預定厚度層壓之步驟為將成 形為符合該複合結構物之表面形狀或該等蕊心構件 之表面形狀的預浸潰片以黏附於該複合結構物之表 面或該等蕊心構件之表面的方式層壓。 31. 如申請專利範圍第29項之製造機械手構件之方法， 其中該將預浸潰片以一預定厚度層壓之步驟為以將 預浸潰片纏繞在該複合結構物之外周表面上或該等 蕊心構件之外周表面上的方式層壓。 32. 如申請專利範圍第29項之製造機械手構件之方法， 其中該將預浸潰片以一預定厚度層壓之步驟包含一 步驟為將預浸潰片以使其内之加強纖維以一沿著該縱 向方向之方向及一對該縱向方向大致成一直角之方向 相互不同地定向的方式層壓。 33. 如申請專利範圍第29項之製造機械手構件方法，其 更包括一在該已層壓預浸潰片之複合結構物外周表面 上纏繞一布料預浸潰片以包覆該複合結構物的步驟。 34. —種製造機械手構件之方法，該機械手構件安裝在一 工業用機器人之一手臂單元上，該方法包括以下步 驟： 帶動各自有一中空矩形橫向斷面形狀且含有一加強 纖維之複數個單元組成構件使其以側表面相互接觸以 -46 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） ,88 8 8 A B c D 544383 六、申請專利範圍 形成一就整體而言有一矩形斷面形狀的複合結構物； 將各含有一加強纖維之預浸潰片黏附於與該複合結 構物之接觸表面交會之相同側的側表面上；及 將已黏上預浸潰片之該複合結構物加熱至一預定溫 度以形成一纖維強化塑膠，其中該等單元組成構件與 該等預浸潰片整合為一體。 35. 如申請專利範圍第34項之製造機械手構件之方法， 其中該黏上預浸潰片之步驟為以將預浸潰片纏繞在 該複合結構物之外周表面上的方式黏附。 36. 如申請專利範圍第34項之製造機械手構件之方法， 其中該黏附預浸潰片之步驟為以多層式黏上該等預 浸潰片。 37. 如申請專利範圍第34項之製造機械手構件之方法， 其中該以多層式黏附預浸潰片之步驟包含一步驟為 將預浸潰片以使其内之加強纖維以一沿著該縱向方向 之方向及一對該縱向方向大致成一直角之方向相互不 同地定向的方式層壓。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 38. 如申請專利範圍第34項之製造機械手構件之方法， 其更包括一在該已黏上預浸潰片之複合結構物外周表 面上纏繞一布料預浸潰片以包覆該複合結構物的步 驟。 -47 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐）