TWI819909B - 支撐桿結構（一）及其成型方法 - Google Patents

Abstract

一種支撐桿結構及其成型方法，其中之支撐桿結構具有反向之第一端及第二端，第一端及第二端之間具有一桿體，桿體之外周緣具有至少一弧面，至少一弧面由第一端朝向第二端之方向軸向延伸；桿體包括至少一纖維本體，纖維本體包括上下重疊黏結之一直向纖維層、一橫向纖維層、一第一斜向纖維層及一第二斜向纖維層，直向纖維層之各纖維平行桿體之軸向，橫向纖維層之各纖維平行桿體之徑向，第一斜向纖維層之各纖維及第二斜向纖維層之各纖維分別與桿體之軸向具有一角度且相互交叉，藉此，即能增加支撐桿之徑向強度及足夠的支撐強度以確保使用安全。

Description

支撐桿結構(一)及其成型方法

本創作係有關一種支撐桿結構及其成型方法，尤指一種能同時具有徑向強度及足夠的支撐強度以確保使用安全者。

對於大型的機具設備而言，大多會使用金屬支撐架以提供足夠的支撐強度，但是在組裝金屬支撐架時，如果金屬支撐架的體積大而讓整體之重量太重，即可能需要以吊車懸吊施工，不但在實際作業上有安全之疑慮，運轉時耗電且相當浪費人力。因此，對於平面狀之金屬支撐板而言，為了使具有足夠之強度，並減輕產品之重量，即會以纖維板取代金屬支撐板，而目前之纖維板主要是利用加溫、加壓方式，將複數個相互重疊之含樹脂碳纖維層硬化之後成型；但是對於實心條狀產品，尤其是圓柱狀的纖維桿而言，為了產生精準的外形，並方便加工成型以節省成本，則主要是使用拉擠成型加工法予以拉擠成型。

拉擠成型加工法主要是將複數條長纖維從樹脂槽含浸之後，進入模具內加熱硬化成型拉拔出來，其成型後之拉擠成型材再依需要的尺寸裁切成各種長短的成品。其中，由於拉擠成型材係以單軸直向拉擠而成，雖然具有足夠的抗拉伸強度及軸向支撐力，但在與拉擠方向垂直的徑向，僅依靠硬化樹脂的黏著力，其強度則明顯不足。再者，當纖維桿向上連接機具設備時，常需要在纖維桿之周緣切削出至少一個環形槽，而當切削出環形槽之後，即會將纖維桿之部份直向纖維截斷，讓原先所賴以形成足夠支撐強度之功能減弱，或是讓纖維桿之端部與環形槽之間的直向纖維剝落；如此一來，不但會影響整體外形，且可能讓纖維桿無法有效的向上支撐，而有斷裂之危險。

有鑑於此，為了提供一種有別於習用技術之結構，並改善上述之缺點，創作人積多年的經驗及不斷的研發改進，遂有本創作之產生。

本創作之一目的在提供一種支撐桿結構，俾能解決習用拉擠成型材之徑向強度不足，或是在纖維桿之周緣進行環形槽之類的加工以後，會將部份直向纖維截斷，讓纖維桿之端部與環形槽之間的直向纖維剝落，而會影響整體外形，同時使纖維桿無法有效的向上支撐，甚至於會有斷裂危險之問題，而能經由複數個纖維層上下重疊黏結為一纖維本體，並以至少一纖維本體構成一桿體之結構，以增加支撐桿之徑向強度；並在進行環形槽之類的加工時，能維持各纖維之間的連結，防止纖維剝落以保持整體外形之完整，同時具有足夠的支撐強度以確保使用安全。

為達上述創作之目的，本創作所設之支撐桿結構具有反向之一第一端及一第二端，第一端及第二端之間具有一桿體；其主要之技術特點在於：桿體之外周緣具有至少一弧面，至少一弧面由第一端朝向第二端之方向軸向延伸；以及桿體包括至少一纖維本體，纖維本體包括上下重疊黏結之一直向纖維層、一橫向纖維層、一第一斜向纖維層及一第二斜向纖維層，直向纖維層之各纖維平行桿體之軸向，橫向纖維層之各纖維平行桿體之徑向，第一斜向纖維層之各纖維及第二斜向纖維層之各纖維分別與桿體之軸向具有一角度，且第一斜向纖維層之各纖維及第二斜向纖維層之各纖維相互交叉。

實施時，桿體之截面為圓形。

實施時，直向纖維層、橫向纖維層、第一斜向纖維層及第二斜向纖維層由上而下依序重疊黏結。

實施時，桿體包括二個上下重疊黏結之纖維本體，二個纖維本體分別具有上下同向排列之直向纖維層、橫向纖維層、第一斜向纖維層及第二斜向纖維層。

實施時，桿體包括二個上下重疊黏結之纖維本體，二個纖維本體分別具有上下反向排列之直向纖維層、橫向纖維層、第一斜向纖維層及第二斜向纖維層。

實施時，桿體之周緣具有至少一環形凹陷部。

實施時，環形凹陷部為桿體周緣之環形槽。

本創作所設之支撐桿結構的成型方法，其包括下列步驟：A.    提供一長方形纖維板；B.裁切長方形纖維板，使形成正方形截面之至少一長條纖維桿，長條纖維桿具有直向纖維層、橫向纖維層、第一斜向纖維層及第二斜向纖維層；以及C.將至少一長條纖維桿車製為圓形截面之至少一支撐桿結構。

實施時，步驟C之長條纖維桿係以雙頂心之方式車製成型。

為進一步了解本創作，以下舉較佳之實施例，配合圖式、圖號，將本創作之具體構成內容及其所達成的功效詳細說明如下：

圖1、圖2為本創作支撐桿結構1之第一實施例，其中，本創作支撐桿結構1為具有圓形截面之一長形直桿，實施時，支撐桿結構1亦可為具有至少一弧面且截面為橢圓形或是其他幾何形狀之直桿。支撐桿結構1具有反向之一第一端11及一第二端12，第一端11及第二端12之間具有一桿體13，而至少一弧面14位於桿體13之外周緣，並由第一端11朝向第二端12之方向軸向延伸。

桿體13包括一纖維本體15，纖維本體15包括複數個上下重疊之含樹脂碳纖維層，各個含樹脂之碳纖維層在經過加溫、加壓之後硬化成型。實施時，上述複數個碳纖維層為由上而下依序重疊黏結之一直向纖維層2、一橫向纖維層3、一第一斜向纖維層4及一第二斜向纖維層5。其中，各個纖維層之兩側分別為弧形面，藉以構成一個完整之圓形截面；而直向纖維層2之各纖維21平行桿體13之軸向，橫向纖維層3之各纖維31平行桿體13之徑向，第一斜向纖維層4之各纖維41及第二斜向纖維層5之各纖維51分別與桿體13之軸向具有一角度，且第一斜向纖維層4之各纖維及第二斜向纖維層5之各纖維相互交叉。藉此，經由各個纖維層之各個交叉纖維(21,31,41,51)之相互黏結，不但可以產生足夠的支撐強度，且可以增加桿體13之徑向強度。

圖3為本創作支撐桿結構1之另一實施例，其與第一實施例不同之處在於：桿體13包括二個上下重疊黏結之纖維本體(15,15’)，二個纖維本體(15,15’)分別具有上、下同向排列之直向纖維層(2,2’)、橫向纖維層(3,3’)、第一斜向纖維層(4,4’)及第二斜向纖維層(5,5’)。實施時，亦可如圖4所示，桿體13包括二個上下重疊黏結之纖維本體(15,15”)，二個纖維本體(15,15”)分別具有上、下反向排列之直向纖維層(2,2”)、橫向纖維層(3,3”)、第一斜向纖維層(4,4”)及第二斜向纖維層(5,5”)，同樣可以同時增加桿體13之軸向及徑向強度。

請參閱圖5所示，其為本創作支撐桿結構1之第二實施例，其與第一實施例不同之處在於：桿體13之周緣具有至少一環形凹陷部131，環形凹陷部131為桿體13周緣之環形槽，實施時，環形凹陷部131亦可為桿體13周緣之凹槽。其中，至少一環形凹陷部131會將桿體13之各纖維(21,31,41,51)部分切斷，但由於各纖維(21,31,41,51)之間的交叉連結，則可以防止部分纖維(21,31,41,51)剝落並具有足夠的支撐強度。

請參閱圖2、圖5~8所示，本創作支撐桿結構1之成型方法主要包括下列步驟： A. 提供一長方形纖維板6； B.裁切長方形纖維板6，使形成正方形截面之至少一長條纖維桿7，任一長條纖維桿7具有由上而下依序重疊黏結之一直向纖維層2、一橫向纖維層3、一第一斜向纖維層4及一第二斜向纖維層5；以及 C.將至少一長條纖維桿7車製為圓形截面之至少一支撐桿結構1。 其中，長條纖維桿7亦可包括上、下同向排列黏結之二組直向纖維層(2,2’)、橫向纖維層(3,3’)、第一斜向纖維層(4,4’)及第二斜向纖維層(5,5’)；或是上、下反向排列之二組直向纖維層(2,2”)、橫向纖維層(3,3”)、第一斜向纖維層(4,4”)及第二斜向纖維層(5,5”)。而步驟C之長條纖維桿7係以雙頂心之方式車製成型，不但可以方便加工、保持抵壓長條纖維桿7兩端之強度，且在進行環形凹陷部131的加工時，能維持各纖維(21,31,41,51)之間的連結以防止部分纖維(21,31,41,51)剝落。

綜上所述，依上文所揭示之內容，本創作確可達到預期之目的，提供一種不僅能確保支撐桿之軸向及徑向強度，且能在進行環形槽之類的加工時，能防止纖維剝落以保持整體外形之完整，同時具有足夠的支撐強度以確保使用安全之支撐桿結構及其成型方法，極具產業上利用之價值，爰依法提出發明專利申請。

1:支撐桿結構 11:第一端 12:第二端 13:桿體 131:環形凹陷部 14:弧面 15,15’ ,15”:纖維本體 2,2’ ,2”:直向纖維層 21,31,41,51:纖維 3,3’ ,3”:橫向纖維層 4,4’ ,4”:第一斜向纖維層 5,5’ ,5”:第二斜向纖維層 6:長方形纖維板 7:長條纖維桿

﹝圖1﹞為本創作支撐桿結構之第一實施例之元件分解圖。 ﹝圖2﹞為本創作支撐桿結構之第一實施例之立體外觀圖。

〔圖3〕為本創作支撐桿結構之另一實施例之元件分解圖。

〔圖4〕為本創作支撐桿結構之另一實施例之元件分解圖。

〔圖5〕為本創作支撐桿結構之第二實施例之立體外觀圖。

〔圖6〕為本創作支撐桿結構之成型方法之長方形纖維板之元件分解圖。

〔圖7〕為本創作支撐桿結構之成型方法之長方形纖維板之立體外觀圖。

〔圖8〕為本創作支撐桿結構之成型方法之長條纖維桿之立體外觀圖。

1:支撐桿結構

2:直向纖維層

21,31,41,51:纖維

3:橫向纖維層

4:第一斜向纖維層

5:第二斜向纖維層

Claims (9)

1. 一種支撐桿結構，其具有反向之一第一端及一第二端，該第一端及該第二端之間具有一桿體；其特徵在於： 該桿體之外周緣具有至少一弧面，該至少一弧面由該第一端朝向該第二端之方向軸向延伸；以及 該桿體包括至少一纖維本體，該纖維本體包括上下重疊黏結之一直向纖維層、一橫向纖維層、一第一斜向纖維層及一第二斜向纖維層，該直向纖維層之各纖維平行該桿體之軸向，該橫向纖維層之各纖維平行該桿體之徑向，該第一斜向纖維層之各纖維及該第二斜向纖維層之各纖維分別與該桿體之軸向具有一角度，且該第一斜向纖維層之各纖維及該第二斜向纖維層之各纖維相互交叉。
2. 如請求項1之支撐桿結構，其中該桿體之截面為圓形。
3. 如請求項1之支撐桿結構，其中該直向纖維層、該橫向纖維層、該第一斜向纖維層及該第二斜向纖維層係由上而下依序重疊黏結。
4. 如請求項1之支撐桿結構，其中該桿體包括二個上下重疊黏結之纖維本體，該二個纖維本體分別具有上下同向排列之該直向纖維層、該橫向纖維層、該第一斜向纖維層及該第二斜向纖維層。
5. 如請求項1之支撐桿結構，其中該桿體包括二個上下重疊黏結之纖維本體，該二個纖維本體分別具有上下反向排列之該直向纖維層、該橫向纖維層、該第一斜向纖維層及該第二斜向纖維層。
6. 如請求項1之支撐桿結構，其中該桿體之周緣具有至少一環形凹陷部。
7. 如請求項6之支撐桿結構，其中該環形凹陷部為該桿體周緣之環形槽。
8. 一種如請求項1至7其中任一項支撐桿結構之成型方法，其包括下列步驟：A.提供一長方形纖維板；B.裁切該長方形纖維板，使形成正方形截面之至少一長條纖維桿，該長條纖維桿具有該直向纖維層、該橫向纖維層、該第一斜向纖維層及該第二斜向纖維層；以及C.將該至少一長條纖維桿車製為圓形截面之至少一支撐桿結構。
9. 如請求項8之支撐桿結構之成型方法，其中該步驟C之該長條纖維桿係以雙頂心之方式車製成型。