TWI468272B

TWI468272B - 碳纖維強化塑膠製搬送用構件及利用此搬送用構件之機械手

Info

Publication number: TWI468272B
Application number: TW98103518A
Authority: TW
Inventors: Hiroyasu Ihara; Yoshihiro Fukuda; Shinichi Takemura
Original assignee: Nippon Oil Corp
Priority date: 2008-01-04
Filing date: 2009-02-04
Publication date: 2015-01-11
Also published as: JP2009160685A; TW200946302A; JP5189843B2

Description

碳纖維強化塑膠製搬送用構件及利用此搬送用構件之機械手

本發明係關於碳纖維強化複合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic，以下簡稱為「CFRP」。)製搬送用構件，用於安裝在工業用機械人之臂部的機械手，輕量化且在平面性、彎曲剛性、耐熱性等方面優異，且尤關於利用由振動衰減率性質優異的瀝青基碳材料所製造的構件。又，本發明係關使用該搬送用構件作為工件支持部的機械手。

工業用機械人之機械手等構件，係安裝於機械臂的前端，透過機械臂之動作進行工件的支持、握持、夾持等動作者。此工業用機械人，雖然安裝機械加工用或焊接用裝置並進行各種加工，但藉由在臂的前端安裝搬送用機械手，則適合用於尤如液晶顯示器(LCD)、電漿顯示器(PDP)、矽晶圓等精密品之製造步驟所使用的基板搬送等。

目前，LCD或PDP等其大型化加快，用於LCD的玻璃基板尺寸亦變大。伴隨於此，此等之搬送用機械手尺寸亦必須增大。又，大型電漿顯示器(PDP)之搬送用機械手的尺寸，則又必須較上述LCD之搬送用機械手更大。

就習知的搬送用機械手材料而言，雖然使用鐵、不鏽鋼、鋁等金屬，但伴隨著搬送物的質量之增加，而尋求更高彈性模數，亦即，更難變形的材料。再者，機械手的大型化，將有導致手部構件本身的質量(自重)增加，而增加其自重撓曲之問題。對此，前述的金屬材料亦有其高剛性化及輕量化的限度。就如此的金屬材料之代替品而言，逐漸使用纖維強化複合材料(Fiber Reinforced Plastic，以下簡稱為「FRP」。)。由CFRP之實心材所構成，並包含所謂的實心剖面之搬送用構件尤為普及。

雖然如此，在正更加往大型化邁進的現況中，是以到目前為止以來使用CFRP之實心材，機械手自身仍然變重，而將有：由其自重所造成的撓曲變大之問題。又，機械手若變重，則給機械人驅動系統之負載亦變大，也影響到機械人自身的設計或成本。

在如此狀況中，雖可藉由使搬送用構件的厚度變薄、使工件支持面的寬度變窄而輕量化，消除某個程度的自重撓曲，但在此類對策中，因機械手的彎曲剛性低落，所以支持工件時的撓曲(負載撓曲)將變大。尤其，在以懸臂式安裝有作為工件支持部之長尺狀搬送用構件的機械手，因為前端部的撓曲變大，而可能產生碰撞工件的收納裝置(基板匣盒)之問題。又有支持工件時的振動等亦容易變大、振動衰減特性亦惡化之問題。其結果，可能在工件支持性或搬送性上帶來阻礙。

以往，關於使用CFRP的搬送用構件之製造，有人提案以下技術，如專利文獻1(日本特開2000-343476號公報)所記載，將表皮層與核心層各別成形，以上述核心層作為中心材料並在其頂面及底面疊層表皮層，且利用接著劑貼合該核心層與表皮層而製造，其中，表皮層，由複數片含有碳纖維的預浸薄板疊層並加熱使其熱硬化的板狀CFRP所構成；核心層，同樣由CFRP所構成。

此情況，就上述表皮層而言，將碳纖維定向方向不同的預浸薄板複數片疊層，並使彎曲剛性、振動衰減特性、耐熱性等提升。又，就上述核心層而言，組合鋁等金屬或纖維集合體所構成的蜂巢狀中心材料與CFRP材料，在達成輕量化的同時，使彎曲剛性、振動衰減特性、耐熱性等提升。

但，此方法並非能充分對應機械手的更加大型化者，故尋求更進一步的改良。

在如此狀況下，有人提案一種搬送用構件之製造方法，在達成更加輕量化的同時，確保伴隨著大型化而必要的彎曲剛性、振動衰減特性等。

在專利文獻2(日本特開2002-292592號公報)中，提案出一方法，在中心材料的特定面上疊層預浸薄板，並加熱而使其硬化後，藉由抽出中心材料，形成作為機械手支持部的中空構造之搬送用構件，或輕量化所使用的中心材料，並使中心材料留存。又，在專利文獻3(日本特開2002-292591號公報)中，為了同樣形成中空構造之搬送用構件，提案出：藉由繞設複數層預浸薄板於中心材料的周圍，達成製造之簡略化。

在利用專利文獻2、3的提案中，由搬送用構件本身之自重所造成的撓曲雖大為改善，但伴隨應以此構件支持之工件的重量增加，工件在取放時的振動可能成為問題。尤在LCD用之玻璃基板，雖然以各基板不相接觸的方式，逐片收納於稱為基板匣盒的擱架並搬送，但成為支持部的搬送用構件若振動衰減性不佳，則必須在插入匣盒時等到振動停止後才插入。結果，生產線的速度降低，且變成對於生產力帶來阻礙者。又，玻璃基板本身在其外形大型化的同時，也有將其厚度降低的傾向，故基板本身成為容易撓曲、容易振動之物。所以，對於搬送此種玻璃基板用之搬送用構件，要求振動衰減特性更加提升。

本案發明人們，在先前對於前述專利文獻2、3中所揭示之中空構造的CFRP製搬送用構件進一步探討，結果發現：將所使用之碳纖維定為高彈性的瀝青基碳纖維，能利用變更其形狀而易於使振動衰減性顯著提升(專利文獻4)。

另一方面，由過往已知，使用橡膠等彈性構件作為提供振動衰減性(制振、防振)之材料。

專利文獻1：日本特開2000-343476號公報

專利文獻2：日本特開2002-292592號公報

專利文獻3：日本特開2002-292591號公報

專利文獻4：WO2005/102618

具有高彈性模數的瀝青基碳纖維，其特性上，雖具有優異的振動衰減性，但在搬送近來的大型化工件時，亦無法說以此即可充分對應之，故尋求更佳的改良。

本發明有鑒於如此狀況，係目的在於提供將瀝青基碳纖維之振動衰減性更加向上提升的搬送用構件者。

本案發明人們用心探討之結果，達到以下發明。

亦即，本發明係關於CFRP製搬送用構件，包含：高彈性模數瀝青基碳纖維強化樹脂複合材料層(以下，瀝青基CFRP層)，及柔軟性樹脂層，具有的拉伸彈性模數低於構成該瀝青基CFRP層之基體樹脂的。

尤其，瀝青基CFRP層係將碳纖維不間斷定向於搬送用構件的長邊方向的單一方向性材料為佳。又，在瀝青基CFRP層問插入柔軟性樹脂層之構造為佳，並柔軟性樹脂層係耐熱性的橡膠層者為佳。

又，本發明之CFRP製搬送用構件宜具有如下構造：具有角柱管形狀，且至少在該角柱管之上下面配置有瀝青基CFRP層、並在該瀝青基CFRP層間插入有前述柔軟性樹脂層。

前述CFRP製搬送用構件係以懸臂樑狀態使用者，前述橡膠層則宜從固定端側起連續並插入到全長之1/3以上的範圍。

又，本發明係關於安裝於工業用機械人之臂前端的機械手，其特徵在於，包含支持工件的支持部、將該支持部保持固定於臂前端之架座部，且前述支持部係上述CFRP製搬送用構件。

尤關於，至少將2支CFRP製搬送用構件以懸臂樑狀態保持固定於架座部而成的機械手。

依據本發明，提供：不損失高彈性模數瀝青基CFRP材具有之特性，而且振動衰減性優異的搬送用構件。

圖1係有關本發明之第1實施形態的角柱管形狀CFRP製搬送用構件1之立體圖(a)、剖面圖(b)及其底板的擴大剖面圖(c)。又，圖2顯示安裝有圖1所示的CFRP製搬送用構件1之機械手10。此機械手10，係安裝於工業用機械人之臂部的前端者，並係用於支持液晶顯示器(LCD)、電漿顯示器(PDP)、半導體晶圓或精密機器等之工件W並進行搬送等目的者。

在圖2中，CFRP製搬送用構件1利用架座2保持為懸臂樑狀態，藉由利用架座2保持複數的CFRP製搬送用構件1，構成如圖所示的叉狀機械手10。前端部可維持為開口狀態，又，亦可如圖2所示，在製造後述的中空構件時將預浸薄板折彎並塞入前端部。或是，亦可在開口狀態的前端部，嵌入由橡膠等彈性構件所構成的蓋體。再者，於搬送用構件1之中空部分，可配置對工件W進行非接觸支持時的空氣供給管、對工件進行吸附支持時的吸引管，或是，在搬送用構件1的前端等安裝感應器時的配線等。另，在圖2中，雖以安裝吸附墊3的3根搬送用構件1安裝於架座2舉例表示，但不限於此，可安裝2根以上的搬送用構件而構成。搬送用構件1安裝於架座2時，使用固定用孔18並以螺栓固定的方式即可。此時，亦可於架座2與搬送用構件1的接合面設置橡膠材料等緩衝材料。又，在搬送用構件1設有吸附墊孔19，如圖2所示安裝吸附墊3即可。

架座2的材質並無特別限定，只要具有能使CFRP製搬送用構件1保持懸臂樑狀態的充分強度，且不使重量增加到作為機械手時的必要以上即可，例如，可使用鋁材料或FPR材料，或是此等的複合材料等。宜使用與搬送用構件1同樣為CFRP製者。

再者，此例中雖然以包含中空角柱管構造的搬送用構件為例顯示，但亦可定為如專利文獻1所示的板狀構件，在此情況下，板狀的構件亦可成形為專利文獻1所揭示的叉狀形狀，並構成固定保持於架座的手部。或亦可定為實心構造的構件。又，其剖面形狀亦不限定於矩形，可選擇各種的形狀。其中，就抑制由自重所造成的撓曲之觀點而言，宜定為具中空構造的長尺狀構件。

以下，舉中空角柱管形狀的搬送用構件1為例更詳細說明。

成為本發明的搬送用構件1，構造包含：振動衰減性優異的高彈性模數之瀝青基CFRP層、及拉伸彈性模數低於該CFRP層之基體樹脂的柔軟性樹脂層。尤佳為構造包含在瀝青基CFRP層之間插入有柔軟性樹脂層。

為了有效展現瀝青基碳纖維的特性，就基體樹脂而言，亦宜使用具有某個程度的彈性模數之材料。通常，就基體樹脂而言，使用環氧樹脂、酚樹脂、氰酸酯樹脂、不飽和聚酯樹脂，聚醯亞胺樹脂，雙馬來亞醯胺樹脂等之熱固性樹脂。此情況下，偏好能承受高溫、高濕環境者。又，前述熱固性樹脂中，為了提供耐衝擊性、韌性之目的，也可使用在熱固性樹脂中添加由橡膠或樹脂所構成的微粒，或亦可使用將熱塑性樹脂溶解於熱固性樹脂中者。在如此用途中，宜使用係熱固性樹脂之環氧樹脂。

在瀝青基CFRP層之間插入的柔軟性樹脂層，只要是具有之拉伸彈性模數低於上述的基體樹脂之樹脂層，任何一種皆可使用，宜為橡膠或合成橡膠等彈性材料。就柔軟性樹脂層的拉伸彈性模數而言希望為0.1~500MPa，較佳為0.1~100MPa，更佳者為0.1~50MPa。

又，就柔軟性樹脂層而言，因為利用熱硬化進行碳纖維預浸體到CFRP之轉換，宜使用對於此時之熱亦為安定的材料。再者，偏好柔軟性樹脂層係與瀝青基CFRP材料之間黏著性優異的材料。由此觀點而言，作為柔軟性樹脂材料者，例如宜為：苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)、聚氯丁二烯橡膠(CR)、丁基橡膠(IIR)、腈橡膠(NBR)、乙丙橡膠(EPM，EPDM)等之耐熱性的橡膠材料。

雖然柔軟性樹脂層係可為上述般彈性材料的單層，但亦可為於玻璃纖維或碳纖維等不織布含浸乳膠之物。

雖然柔軟性樹脂層的厚度越厚，可使振動衰減性越佳，但有使搬送用構件之機械強度或剛性下降的傾向。因此，柔軟性樹脂層的厚度範圍為0.05mm~0.7mm，較佳為0.05mm~0.5mm，更佳為0.05mm~0.25mm。

為了使其為在輕量性、彎曲剛性、耐熱性等方面優異者，使用高彈性的瀝青基CFRP。在本發明中，使用拉伸彈性模數490~950GPa之瀝青基碳纖維作為碳纖維，在所用的強化纖維全體之體積比率40%以上。若體積比率未滿40%，則無法得到充足的剛性，故不能得到高振動衰減特性的構件。宜為使用60%以上。又，雖然使用的強化纖維亦可全部定為高彈性碳纖維，但亦可部份以其他強化纖維，以例如拉伸彈性模數未滿490GPa的PAN系碳纖維，或玻璃纖維、芳香族聚醯胺纖維、碳化矽纖維等其他公知的強化纖維構成。例如，若將瀝青基碳纖維對於強化纖維全體的體積比率定為至多90%，剩下的部分與其他強化纖維，尤與拉伸彈性模數未滿490GPa的PAN系碳纖維組合使用，則在眾多情況下於機械性能、振動衰減特性及成本方面提供較佳結果。

此等搬送用構件1，例如，藉由如前述專利文獻2所記載的步驟所製造。首先，就準備步驟而言，準備中心材料、原形預浸薄板及柔軟性樹脂層用的貼帶材。中心材料，成形為對應搬送用構件1的形狀，可在疊層預浸薄板時作為所謂的墊板發揮功能，具有某個程度的剛性，可在成形搬送用構件1時作為所謂的中模，並具有在加熱步驟之加熱溫度以下不會變形的性質，且使用容易從加熱硬化後的CFRP構件中抽出之材質。由此觀點，就中心材料的材質而言，適合例如：鋁、鐵、不鏽鋼等金屬，或MC尼龍樹脂、聚醯亞胺樹脂等。前述金屬或樹脂等，因熱膨脹率大於CFRP，故由於加熱後的冷卻時而收縮，且變得容易抽出。又，亦可因應必要，在中心材料的表面施用脫模材料。就脫模材料而言，利用噴霧等塗佈藥劑(例如，介面活性劑等)，或是使用TEFLON(註冊商標)薄板等之脫模薄板等任何方法皆可。

另，前述在設定溫度的加熱不變形性，係指具有在後述加熱步驟中之加熱溫度下幾乎不會變形的性質。在前述加熱溫度下幾乎不會變形，則係指在後述的加熱條件下，不會產生：中心材料之材料熔化、或是中心材料的構件產生翹曲、彎曲、撓曲、扭曲或皺、摺曲等變形。又，前述設定溫度，為對應後述的原形預浸薄板之基體樹脂的熱硬化溫度，例如，約100~190℃以上之溫度。

例如，製作圖1之搬送用構件1用的中心材料，係剖面為橫長方形的方形材料。

原形預浸薄板係將碳纖維薄板化之物含浸基體樹脂者，並係未硬化狀態之薄板。例如，疊層的複數之預浸薄板，宜使用由拉伸彈性模數490~950GPa的瀝青基碳纖維經不間斷配置於搬送用構件之長邊方向的單方向性預浸薄板作為主體，且剩餘部份使用拉伸彈性模數未滿490GPa的PAN系碳纖維預浸薄板。又，只要不損害作為搬送用構件的支持性能或搬送性能，則可加入一部分含有前述玻璃纖維等或其他纖維的預浸薄板。

藉由使用將瀝青基碳纖維經不間斷配置於搬送用構件之長邊方向的單方向性預浸薄板，可得到高剛性及高強度，並且不會損害瀝青基碳纖維本身的高振動衰減性。若一部分設有開縫等，則可能會損害此等特性。

就碳纖維而言，瀝青基系者具有彈性模數高的特徴，PAN系者則具有拉伸強度高的特徴。又，就原形預浸薄板而言，則有：強化纖維定向為相同方向的單方向性薄板；及平紋織物、斜紋織物、緞紋織物、三軸向織物等交叉薄板。瀝青基碳纖維預浸薄板使用單方向性薄板尤佳。如此的單方向性薄板，例如為，於多數之碳纖維束並排的狀態下，含浸基體樹脂，而製造為薄板狀。

原形預浸薄板宜為，準備：強化纖維種類不同、對於基體樹脂之強化纖維的使用比率不同、或強化纖維的定向狀態不同之各種類型，對應於搬送用構件1的用途，以形成最適彎曲剛性之CFRP構件的方式，複選待使用的原形預浸薄板。

另，關於前述所選擇的全部原形預浸薄板，皆預先形成同樣設定尺寸的預浸薄片。其次，在中心材料的各個面，疊層貼上預浸薄片(疊層步驟)。預浸薄片係未硬化狀態，因具有某個程度的黏著力，故在經施加脫模處理的中心材料上，僅需逐次重疊薄片即可貼合。

此情況下，利用熨斗等一邊加熱，使其與下層薄膜或薄板密合，並密合疊層至希望的厚度(例如，1~7mm左右)。此情況的希望厚度，宜為預測預浸薄板在加熱硬化時的體積減少份量，且僅稍厚於搬送用構件1之CFRP板的要求板厚左右。預浸薄板的疊層，將碳纖維相對於長邊方向約被定向為直角(90±5°)(以下稱為「90°定向」)的單方向性薄板，疊層複數層於最內側(亦即最下層)，且在其頂面，將相對於長邊方向約被定向為平行(0±5°)(以下稱為「0°定向」)的單方向性薄板疊層複數層。此場合，除了上述薄板以外，亦可組合並疊層下述者：藉由將單方向性薄板相對於搬送用構件的長邊方向以順時針或逆時針旋轉偏斜45°，而將強化纖維經定向為傾斜方向(45±15°或135±15°)(以下稱為「45°或135°定向」)之層；或使用強化纖維互相以垂直相交的2方向交叉(織品)預浸體，並藉由將此物相對於搬送用構件的長邊方向順時針偏斜45°，而將強化纖維的定向方向定向為45°與135°之2方向的交叉預浸薄板所構成之層等。此情況下，0°定向薄板具有長邊方向的撓曲防止性及振動衰減特性。90°定向薄板具有抑制中空構造潰縮的效果。再者，藉由組合45°定向薄板或135°定向薄板，使扭轉剛性或扭曲振動衰減特性更上一層。關於交叉薄板，具有單方向性薄板依據上述組合的效果。

又，亦可組合繞設與薄片貼附。

例如，最內層為將交叉預浸薄板繞設於中心材料的全周圍。其後，各在其各4面個別疊層為短冊狀，且將此等疊層物各貼附於中心材料的4面。最後，將最外層的交叉預浸薄板繞設於中心材料的全周圍等方法。又，亦可為最內層將交叉預浸薄板繞設於中心材料的全周圍，其次繞設預先疊層為設定厚度的預浸體疊層材料，最後將交叉預浸薄板繞設於中心材料的全周圍。

在搬送用構件之尺寸相對較小的情況下，例如寬度在100mm以下、高度在50mm以下的情況，亦可省略90°定向薄板，僅以交叉預浸薄板、0°定向薄板構成。

此時，亦可採取最內層為將交叉預浸薄板繞設於中心材料的全周圍，其次藉由繞設預先疊層至設定厚度的0°定向薄板疊層材料、或貼附於中心材料的4面等配置，且最後將交叉預浸薄板繞設中心材料全周圍之方法。

另，就疊層順序而言，從如圖1(a)所示的固定用孔18等開孔加工之觀點，偏好將交叉預浸薄板定為最下層(最內側)。藉由如此將交叉預浸薄板設於最下層，進行切削或開孔等後加工時，能防止在加工部位產生起毛或龜裂。藉此，除向上提升加工性，亦有不需擔心損傷液晶顯示器、電漿顯示器、矽晶圓等精密工件之優點。另，如圖1(a)所示之例中，雖以設置2個固定用孔18為例表示，但並非限定於此，亦可對應搬送用構件的尺寸等，恰當設置必要的數量。

又，因為疊層於越上層的薄板(亦即，越外側的薄板)，對於搬送用構件1的性質(亦即，彎曲剛性等)之貢獻率越高，故從撓曲防止性的觀點而言，偏好將0°定向薄板疊層於較90°定向薄板更上層。在考慮此類觀點的狀況下，決定可使用的預浸薄板組合及疊層順序。

尤其，在本發明中，就0°定向薄板而言，使用490~950GPa的瀝青基碳纖維預浸薄板。

從更加提高振動衰減性的觀點而言，偏好將柔軟性樹脂層在疊層此瀝青基預浸薄板時，插入其層與層之間。具體而言，瀝青基碳纖維預浸薄板經複數疊層而成為希望的膜厚之後，疊上成為柔軟性樹脂層的貼帶材，再於其上疊層瀝青基碳纖維預浸薄板，使得成為希望的膜厚。藉由將該等加熱硬化，得到在瀝青基CFRP層間插入柔軟性樹脂層的構造。

在製造本實施形態中說明之角柱管形狀的構件時，因為藉由將在瀝青基CFRP層間插入柔軟性樹脂層的構造配置於角柱管的上下面(搬送用構件在使用時的上下面)而得到效果，故亦可不在其側面插入柔軟性樹脂層。

如此一來，藉由在中心材料所有的面上疊層貼附預浸薄板，形成在中心材料的外周面上形成有預浸薄板疊層體狀態的疊層構件。其後，於此疊層構件的外周，繞設1圈或少數圈的交叉預浸薄板而包覆(包覆步驟)。

另，交叉預浸薄板，係於織為複數方向的強化纖維含浸基體樹脂之未硬化狀態的薄板，就強化纖維而言，偏好織品狀的碳纖維，尤偏好PAN系碳纖維、玻璃纖維、芳香族聚醯胺纖維、或是碳化矽纖維等。又，宜為能密合並包覆於疊層構件、可撓性及黏著性高的薄板。

在此包覆步驟後，從四方抵緊墊板等，將此狀態的未硬化構件送入真空壓平板等，並藉由加熱，形成本實施形態的搬送用構件1。此時的加熱條件，為從室溫以2~10℃/min速率加熱昇溫，約在100~190℃保持約10~180分鐘，且於其後停止加熱並藉由自然冷卻降溫回到常溫。

因所有預浸薄板皆含熱固性樹脂，故在各別的薄板面及薄板邊緣部中以相互貼合的狀態硬化。又，在插入柔軟性樹脂層的部分中，亦可在柔軟性樹脂層的兩端側，以與配置於其上下的其他薄板材黏著的方式設置上膠部分。另，將未硬化構件送入真空壓平板，目的為吸引在疊層步驟產生於薄板之間等的氣泡，與對於未硬化構件施加約為均勻的外壓(亦即，大氣壓力)。

又，亦可對於未硬化構件施加特定方向的外壓。例如，以使在墊板與厚度設定板之間以不會產生間隙的方式，藉由從上方以壓載物等推壓，提升搬送用構件1的頂面(亦即工件支持面)平坦性，並且提高搬送用構件1的尺寸(尤其是厚度)精度，又，藉由在接合界面所相互抵緊的方向以虎鉗等推壓，提升在預浸薄板的邊緣部之接合性。

其後，抽出中心材料(抽出步驟)。藉此，形成中空構造的搬送用構件1。依據本實施形態，搬送用構件1並非CFRP之實心材，因為構成為中空構造體而能實現輕量化。因此，例如，構成安裝於架座等處之機械手的長尺搬送用構件，能防止由自重或工件的負荷在前端部所造成的撓曲或振動產生，並能提升工件的支持精度及搬送精度。

如此形成的CFRP製搬送用構件，厚度在包含柔軟性樹脂層的部分為2~20mm左右，較佳為2~10mm左右，更佳者為2~4mm左右之範圍。

又，為了防止成型時的裂開等，希望疊層於柔軟性樹脂層上的預浸體層，轉換為CFRP後具有之膜厚為0.5mm以上，宜為1mm以上。

此時，為了防止成型時或開孔時的裂縫，亦可在瀝青基預浸薄板之間插入其他強化纖維，例如插入1層左右之PAN系的預浸薄板。又，配置於柔軟性樹脂層兩面的瀝青基CFRP層宜為相同厚度左右。

柔軟性樹脂層雖可在搬送用構件的長邊方向插入整層範圍，但亦可部分性插入。在部分性插入的情況下，從搬送用構件的固定側連續並插入到1/3以上的範圍即可。

又，將搬送用構件1的中空部分，亦可利用作為非接觸支持工件時的空氣供給通道、吸附支持工件時的吸引通道、或是在搬送用構件的前端等安裝感應器等時的配線通道。依據本實施形態，因為中心材料肩負作為疊層預浸薄板時所謂的墊板、及加熱成形搬送用構件1時所謂的中模之2個功能，故能同時進行CFRP板的形成(亦即預浸薄板之疊層)與搬送用構件之成形(亦即鄰接壁部的預浸薄板之間互相接合)。

又，因為在外周表面亦利用交叉預浸薄板包覆，故能在進行切削或開孔等後加工時防止加工部位產生起毛或龜裂。藉此，除向上提升加工性外，還有不需擔心損傷液晶顯示器、電漿顯示器、矽晶圓等精密工件之優點。

又，藉由交叉預浸薄板所形成的包覆，亦有覆蓋產生於預浸薄板邊緣部的接合部位之毛邊或落差而將美觀向上提升、能補強預浸薄板的接合部位之優點。另，就搬送用構件的製造方法而言，亦可如前述專利文獻3所記載之方法，將長尺的預浸薄板繞設而疊層於中心材料的外周表面。

以上的說明中，剖面形狀雖說明為幾乎固定的角柱管形狀，但不限定於此，亦可定為專利文獻4所例示的推拔形狀，或是除去一部分底面的構造，得到加上專利文獻4所記載的振動減衰效果而更優異的搬送用構件。

搬送用構件的外形尺寸，並無特別限定者，長度定為足以支持工件之充分必要的長度，且高度或寬度等，只要因應為待支持工件之重量或對應用於構成機械手時使用的搬送用構件支數等為最恰當即可。

【實施例】

以下，雖參考實施例具體說明本發明，但本發明並非僅限定於實施例。

(1)單方向預浸薄板A1、A2

係將Nippon Graphite Fiber Corporation(股)製瀝青基高彈性模數碳纖維「XN-80」(拉伸彈性模數780GPa)定向於單方向，並於此含浸環氧樹脂之「XN-80」預浸體。預浸薄板含有之每單位面積的碳纖維質量係250g/m² 、環氧樹脂含量係33質量%，預浸薄板1片的厚度係0.21mm。單方向預浸薄板A，其強化纖維的定向方向相對於搬送用構件的長邊方向約成為平行而使用作為0°材。

(2)單方向預浸薄板B1、B2

係將Toray(股)製PAN系碳纖維「T700S」(拉伸彈性模數230GPa)定向於單方向，並含浸環氧樹脂之「T700S」預浸體。預浸薄板含有之每單位面積的碳纖維質量係269g/m² ，環氧樹脂含量係33質量%，預浸薄板1片的厚度係0.26mm。

(3)交叉預浸薄板C、D

係使用Toray(股)製PAN系碳纖維「T300」(拉伸彈性模數：230GPa)，並將碳纖維以直交的方式平織、且含浸環氧樹脂的「T300」交叉預浸體。預浸薄板含有之每單位面積的碳纖維質量係200g/m² ，環氧樹脂含量係44質量%，預浸薄板的厚度係0.24mm。此交叉預浸薄板，以強化纖維的定向角度相對於搬送用構件的長邊方向成為0°及90°的方式疊層。

(4)基體樹脂

作為基體樹脂而使用的環氧樹脂，使用將樹脂單體硬化而測定出拉伸彈性模數為2500MPa者。

(5)柔軟性樹脂層

使用厚度0.15mm之SBR製薄板(拉伸彈性模數：85MPa)者。SBR製薄板僅用於角柱管的上下面，且不用於側面。

實施例1

準備厚度11.1mm、寬度52.8mm之長方形MC尼龍作為中心材料，以下述表1所顯示的疊層數在中心材料上疊層且加熱硬化以下材料：最內層為0°及90°定向的交叉預浸薄板D；將PAN系碳纖維定向於中心材料之長邊方向的90°定向預浸薄板B2；將瀝青基碳纖維定向於中心材料之長邊方向的0°定向預浸薄板A2、預浸薄板B1、SBR製薄板、預浸薄板A1，最外層為0°及90°定向的交叉預浸薄板C，且在硬化後抽出中心材料，得到寬度60mm、高度18mm、厚度(上下面3.46mm，側面3.60mm)、長度2445mm的角管形狀之搬送用構件A。另，最下層的交叉預浸薄板D為一連續並於中心材料周圍繞設1層者，在方管上下面如下述表1所示，各別貼附預浸薄板B2、預浸薄板A2、預浸薄板B1、SBR製薄板、預浸薄板A1的疊層物，在兩側面則各貼附如下表2所示的預浸薄板B1之疊層物，最後在最外層，將交叉預浸薄板C繞設於中心材料全周圍。另，亦可利用繞設式疊層全部的預浸體。如此一來，得到包含如圖1(c)所示疊層構造的CFRP製搬送用構件1。在圖1(c)中，11係由交叉預浸薄板所得到的0/90°交叉CFRP，12係由預浸薄板B2所得到的90°PAN系CFRP，13係由預浸薄板A2所得到的0°瀝青基系CFRP，14係由預浸薄板B1所得到的90°PAN系CFRP，15係由SBR製薄板所構成的柔軟性樹脂層，16係由預浸薄板A1所得到的0°瀝青基系CFRP，17係由交叉預浸薄板C所得到的0/90°交叉CFRP。

【表1】

【表2】

實施例2

在實施例1中，除將插入到預浸薄板A1及B1之間的SBR製薄板長度，定為從固定側至搬送用構件之長邊方向的2/3為止以外，其餘與實施例1以相同方式進行而得到搬送用構件B。

實施例3

在實施例1中，除將插入到預浸薄板A1及B1之間的SBR製薄板長度，定為從固定側至搬送用構件之長邊方向的1/3為止以外，其餘與實施例1以相同方式進行而得到搬送用構件C。

比較例1

在實施例1中，除於預浸薄板A1及B1之間不插入SBR製薄板以外，其餘與實施例1以相同方式進行而得到搬送用構件D。

關於利用本發明之實施例及比較例所得到的搬送用構件，藉由以下的方法測定彎曲振動衰減特性。

如圖3所示，從搬送用構件1的一端開始到175mm的範圍利用固定用治具21從上下夾住，以懸臂樑的狀態保持於水平。由此固定部到長邊方向75mm之處，亦即從搬送用構件的固定側端部開始相當於250mm的頂面及底面，貼附應變規24。在自由端側之端部，使用芳香族聚醯胺纖維23懸吊質量2kg的重物22，利用此提供初始撓曲，並藉由切斷懸吊的芳香族聚醯胺纖維23使搬送用構件振動。從其間的彎曲應變，測定振動減衰率、振動減衰時間。

關於本發明之搬送用構件A~C與作為比較例之搬送用構件D(無柔軟性樹脂層)共計4種類進行測定，。

在圖4中，重疊並顯示搬送用構件A與搬送用構件D之振動衰減特性。可了解，在插入有柔軟性樹脂層之本發明的搬送用構件A中，與無柔軟性樹脂層的搬送用構件D之情況相較，振動衰減性有顯著的改善。

又，在圖5中並列顯示4種類由初始應變衰減至設定應變量(初始應變量之1/2、1/3、1/4、1/5)的時間。如同圖所示，可了解，即使從固定側插入柔軟性樹脂層到1/3長度的情況下，亦可得到振動衰減性之改善效果。

1．．．搬送用構件

2．．．架座

3．．．吸附墊

10．．．機械手

11．．．0/90°交叉CFRP層

12．．．90°PAN系CFRP層

13．．．0。瀝青基CFRP層

14．．．90°PAN系CFRP層

15．．．柔軟性樹脂層

16．．．瀝青基CFRP層

17．．．0/90°交叉CFRP層

18．．．固定用孔

19．．．吸附墊孔

21．．．治具

22．．．重物

23．．．芳香族聚醯胺纖維

24．．．應變規

W．．．工件

圖1(a)~(c)顯示成為本發明一實施形態的搬送用構件之概略圖(a)、剖面圖(b)及其局部擴大圖(c)。

圖2係顯示在本發明中使用搬送用構件的機械手一例之立體概念圖。

圖3係說明振動衰減特性的評價方法之圖。

圖4係重疊顯示實施例1(搬送用構件A)及比較例1(搬送用構件D)之振動衰減特性的結果之圖表。

圖5係顯示在各實施例及比較例中應變量的時間變化之圖表。