搬送装置用ハンド
【課題】安価で作業性を高められるとともに、軽量化と高剛性を得ることができる搬送装置用ハンドを提供する。
【解決手段】ハンド７を本体部基部１２の補強基部１３を配置してマトリックス樹脂を含浸させることにより、タック性を気にすることなく中子への巻付け作業ができると共に、要求される強化繊維の配向が取りやすくなり、撓み、振動減衰特性を向上する。
【解決手段】ハンド７を本体部基部１２の補強基部１３を配置してマトリックス樹脂を含浸させることにより、タック性を気にすることなく中子への巻付け作業ができると共に、要求される強化繊維の配向が取りやすくなり、撓み、振動減衰特性を向上する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ用のガラス基板等の被搬送物を移動するための搬送装置用ハンドに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイ装置の大型化に伴い液晶用ガラス基板の製造現場ではより大きなガラス基板の移動に対応した設備が求められている。その一つに、ガラス基板を搬送する搬送装置用ハンドがある。
【０００３】
ガラス基板が大型化すると搬送装置のハンドが長尺化し、ハンドの重量が搬送装置に与える影響が大きくなる。ハンドの重量が増すと、慣性モーメントが増大し、搬送装置の動作の開始、停止に時間がかかり作業性が低下する。また、ハンドの長尺化に伴い被搬送物の重量でハンドが撓んで被搬送物に不要な振動を与えたり、被搬送物の裁置位置がずれて所定位置に搬送できなかったり、静止するまでに時間が掛かるといった種々の不都合が生じる。
【０００４】
搬送装置用ハンドを軽量化かつ高剛性にするために、ハンドを繊維強化プラスチックにより形成することが提案される。炭素繊維に耐熱エポキシ樹脂を含浸させたプリプレグを最終製品となるハンドの厚みに対応するように貼り付け、積層し、得られた積層体を加熱・加圧して硬化させる技術が提案されている。（特許文献１，特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−２９２５９１号公報
【特許文献２】特開２００３−２８５３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１、特許文献２においては、プリプレグを用いているため作業性、コスト面で多くの問題を含む。プリプレグは、未硬化状態の熱硬化性樹脂が含浸されているため、その硬化反応を遅くするために冷蔵倉庫で保管しなければならず、保管のために別途設備が必要となりコスト高となる。また、プリプレグを冷蔵保存しても、熱硬化性樹脂の反応が進むため保管期限が限られており、保管期間が切れるとプリプレグを破棄しなければならず、材料並びに材料費の無駄となる。そのため、プリプレグは実質的に高額な製品以外は採用困難である。
【０００６】
プリプレグは、熱硬化性樹脂が含浸されたシートを芯材に貼り付けるため、タック性があって作業性が悪い。さらに、プリプレグを形成する時に、多層に積層した層間に空気が残らないようにするため、加圧して繊維密度を高めるデバルクという工程が必要である。さらに、プリプレグを加熱硬化する際、体積減少分を考慮して最終形状よりも大きめの外形を形成する必要があり、その設計が難しかった。
【０００７】
本発明の搬送装置用ハンドは、安価で作業性を高めるとともに、軽量化と高剛性を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、ドライプリフォームを折曲げて、中空直線状に形成された本体部基部と、本体部基部に配置され、前記本体部基部の断面積を実質的の増大させる補強基部であって、前記断面積が一端側から先端側にかけて減少するドライプリフォームからなる補強基部と、本体部基部と補強基部とに一体に含浸硬化したマトリックス樹脂とを備え、本体部基部と補強基部がともに、長手方向の全長に亘って連続した複数の強化繊維糸を有する。
【０００９】
ドライプリフォームからなる本体部基部に補強基部を設けるようにしているので、ハンドの形状を形成する時に、プリプレグに比べてタック性がなく作業性がよいとともに、必要に応じて補強基部の厚みを変えることができるので、剛性が必要な箇所への補強が簡単に行える。また、強化繊維糸が連続して配向しているので、長手方向の撓みに強くなる。
【００１０】
また、プリプレグを用いないので、冷却保存の必要がなく、設備投資並びにその維持管理が不要となる。
【００１１】
請求項２の発明は、ドライプリフォームが、同一方向に配向された強化繊維糸からなる繊維束を熱可塑性樹脂で部分的に接着した繊維束シートを、２層以上に積層して得られた強化繊維積層体から形成されている。
【００１２】
繊維束として強化繊維糸の引き揃え方向を層毎に変えることができ、要求される強度にあった強化繊維積層体が得られる。また、強化繊維糸を並べてシート状にすることにより、繊維束シートにうねりがなく繊維容積率（Ｖｆ：Ｖｏｌｕｍｅ Ｆｒａｃｔｉｏｎ）物性を上げることができる。
【００１３】
また、強化繊維糸を部分的に熱可塑性樹脂で接着するので、熱可塑性樹脂の接着成分としての量を少なくでき、強度に対する不純物が少なくなり、物性が低下することがない。
【００１４】
請求項３の発明は、ドライプリフォームが、長手方向の強化繊維糸を重量比で５０％以上の高弾性糸を含み、長手方向の撓み防止が図れ、振動減衰特性も改善できる。
【００１５】
請求項４の発明は、強化繊維積層体が、厚み方向にステッチまたはニードルパンチを施されている。このことにより、積層している繊維束シートの強化繊維糸を一体化できるとともに繊維境界面の剥離を防止できるので繊維積層体の取り扱いがし易くなる。さらに、樹脂を含浸させる時にステッチまたはニードルパンチ部から早く全体に充填できる。
【００１６】
請求項５の発明は、重量比で０．５〜３％の熱可塑性樹脂を含む。熱可塑性樹脂の量が少なくてすむので、物性の強度や熱変形温度の大きな低下を招くことがない。
【００１７】
また、０．５％あれば強化繊維糸を接合するのに十分であるが、３％を超えるとマトリックス樹脂の充填に影響を与えることが考えられる。
【００１８】
請求項６の発明は、熱可塑性樹脂が、線状、ネット状または蜘蛛の巣状のうちいずれか一つまたは複数から選ぶことにより、強化繊維糸の配向に対して交差する方向に熱可塑性樹脂を配置でき、少ない量で大きな接着効果が得られる。
【００１９】
また、接着成分の量が少なくてすむということは、強度に対する不純物が少ないということになり、重量の増加や物性の低下を招くことがない。特に、平板状の熱可塑性樹脂とすることにより、一度に大きな面を処理することができる。
【００２０】
請求項７の発明は、長手方向に延びた容器状の治具と、治具の開口を覆う蓋と、治具と蓋とで形成される長手方向に延びたキャビティ内に中子とドライプリフォームを設けて、キャビティ内を減圧した後にマトリックス樹脂を充填してドライプリフォームにマトリックス樹脂を含浸固化させ、マトリックス樹脂の硬化後、中子と共に強化繊維複合材料とされた部材を取り出して、部材から中子を抜いてなる搬送装置用ハンドの製造方法であって、長手方向に延びた中子の外周に、長手方向に連続して配向させた強化繊維糸を有したドライプリフォームを長手方向に沿って折曲げて本体部基部を形成する前、または後、或いは前後に、肉厚を形成したい箇所に長手方向に連続して配向させた強化繊維糸を有したドライプリフォームからなる補強基部を介在させ、キャビティ内で両ドライプリフォームを所望する形状に型締めを行った後に、マトリックス樹脂を両ドライプリフォームに同時に含浸硬化させる。
【００２１】
厚みの異なるハンドが簡単に形成できると共に、ドライプリフォームを用いるので、治具への取付け作業時にタック性を考える必要もない。補強基部を平板のシート状に形成しておけば、簡単に厚みの異なるハンドを作ることができる。
【００２２】
プリグレブ法を使用する従来の製造方法では、外型、または中子のどちらか一方の金型で成形するため他方の面の凹凸が避けることができなかったのに比べ、本発明の製造方法は外型、中子の両者を使用して型締めができるので、ハンド成形物の内外表面の面精度が向上し、ハンド上面に搬送物の支持部材などを取付けるときにも容易にその角度調整が可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の搬送装置用ハンドは、中空状の本体部基部の上下外側面或いは内側面に補強基部が位置するので、本体部基部には長手方向に全長に亘って連続した強化繊維糸が存在し、長手方向の剛性の強化が図れ、全体に軽量化が図れる。また、本体部基部と補強基部の境目も含浸する樹脂により一体化しているので強度的にも優れたものとなる。
【００２４】
ドライプリフォームで本体部基部、補強基部を形成するので、プリプレグに比べて低廉で、コーナー部などの賦形も精度良く行えかつタック性による作業性悪化ということがない。したがって、剛性と軽量化を兼ね備えたハンドが得られるので、搬送装置の移動時の動作時間を短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下本発明の実施の形態を説明するが、図１〜図６を参考に本発明の搬送装置とそのハンドの構成について説明し、図７〜図１４を参考に本発明のハンドの製作ステップを説明する。
【００２６】
搬送装置１は、図１に示すように、回転軸２を中心に回転する第一アーム３と、この第一アーム３の先端に回動自在に設けられた第二アーム４と、第二アーム４の先端に回動自在に取付けられた第三アーム５と、第三アーム５に取付けられ被搬送物６を裁置するハンド７とからなっている。
【００２７】
第三アーム５には、左右一対で平行をなす二本のフォーク８が形成されており、このフォーク８にハンド７の根元部９をねじ１０で取付けている。
【００２８】
被搬送物６は、例えば液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、半導体ウエハ等のガラス基板である。被搬送物６は、ガラス基板以外であってもよく、工場内の各種部品や加工品を搬送するパレット等や板金であってもよい。また、搬送装置としては、工場内で用いられるロボットや、運搬に用いられるフォークリフトがある。
【００２９】
ハンド７は、断面が矩形で中空状になっており、フォーク８を片持ちで取付ける前記根元部９と、被搬送物６が裁置される載置部１１とを一体に形成している（図２、図３参照）。
【００３０】
ハンド７は、繊維強化複合材料から形成され、本体部基部１２と、補強基部１３と、両基部１２，１３に一体に含浸したマトリックス樹脂１４とから形成されている。この本体部基部１２と補強基部１３は、強化繊維積層体１５を１枚または複数枚を重ねて形成している。この強化繊維積層体１５を１枚で使用するか複数枚重ねて使用するかは、ハンド７が必要とする強度によって決める。
【００３１】
強化繊維積層体１５は、図６に示すように、所謂ドライプリフォームと言われている。
【００３２】
強化繊維積層体１５は、図４に示すように、強化繊維糸１６を一方向に引き揃えて繊維束１７とし、この繊維束１７を熱可塑性樹脂１８に熱と圧力を加えて一体となった繊維束シート１９を形成して一層目（図５参照）とし、この一層目の繊維束シート１９の上に繊維束１７を配置して熱可塑性樹脂１８に熱と圧力を加えて１層目と２層目とを固着し、さらに繰返して４層（図６参照）の本体部基部１２の厚みと、７層の補強基部１３とを形成している。強化繊維積層体１５は、熱可塑性樹脂のみで一体化されているが厚み方向にミシンによるステッチングやニードルパンチを施して強化繊維糸１６の一体化を図る場合もある。
【００３３】
強化繊維糸１６は、剛性および軽量化の観点から炭素繊維を採用しているが、炭素繊維以外の、ガラス繊維、アラミド繊維、セラミック繊維、その他の強化繊維から採用してもよい。
【００３４】
強化繊維積層体１５は、強化繊維糸１６の引き揃え方向を、ほとんど０°方向としているが、０°、９０°、＋４５°、−４５°のように異ならせて積層してもよい。
【００３５】
繊維束シート１９として、織物や編物を用いない理由は、繊維にうねりや波打ちが起こり、均一な緩みのない直線的な形状を必要とする構造体に不適切である。実施の形態のように強化繊維糸を一本一本並べてシート状にする方がうねりがなく繊維容積率（Ｖｆ；Ｖｏｌｕｍｅ Ｆｒａｃｔｉｏｎ）を上げることができ物性が向上する。
【００３６】
なお、ハンドに孔開け等の加工をするような場合は、エッジのかけ防止のために織物や編物からなるクロスや不織布を最外層や最内層に使ってもよい。
【００３７】
また、後述するマトリックス樹脂を繊維間に流し込んでいく成形時にも、繊維密度が高く交点がない繊維束シート１９の方が早く流し込める。さらに、織物や編物を作る中間工程が不要となる。
【００３８】
強化繊維積層体１５は、強化繊維糸１６を長手方向の全長に亘って配向させていると共に、長手方向の強化繊維糸１６の重量比で５０％以上の高弾性糸を使用している。強化繊維糸１６の配向を０°（長手方向）とすることにより、長手方向の撓み防止が図れ振動減衰特性を向上できる。また、強化繊維糸１６の配向を４５°とすることにより、全体として捻れ剛性、捻れ振動減衰特性が向上し、９０°を挿入することにより負荷時に０°繊維に沿った割れを防止する効果が得られるので、必要とするハンド７の特性に応じて、強化繊維糸１６の配向方向を決定すればよい。
【００３９】
熱可塑性樹脂１８は、後述するマトリックス樹脂１４と相性のよい、低融点のポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミドや変形樹脂、共重合樹脂等を使用することができるが、好ましくは共重合ポリアミド樹脂が望ましい。ハンド７の重量比で熱可塑性樹脂１８の量は、重量比で０．５〜３％、望ましくは１〜２％でよい。熱可塑性樹脂の量が３％を超えると、強度に対する不純物となり、物性の強度や熱変形温度の低下を招く。
【００４０】
熱可塑性樹脂１８は、線状、ネット状または蜘蛛の巣状のうちいずれか一つまたは層毎に異なった形状から選ぶことができる。線状の熱可塑性樹脂１８を用いる場合は、強化繊維糸１６の配向方向を横切るように多列に設けて、複数の強化繊維糸１６に跨るように配置して熱で圧着する。この時、強化繊維糸１６間に埋もれないようにする。また、ネット状の熱可塑性樹脂１８を用いる場合は、図４に示すように、強化繊維糸１６の繊維束１７の上に載せて熱で圧着する。蜘蛛の巣状の場合もネット状と同じである。
【００４１】
強化繊維糸１６を同一方向へ配向して繊維束１７とし、熱可塑性樹脂１８で各強化繊維糸１６を部分的に接着して繊維束シート１９を形成して１層目として、その上に繊維束１７を配向方向を異ならせて配置して、熱可塑性樹脂１８でさらに固着することにより、熱可塑性樹脂１８が強化繊維糸１６間に埋もれることがないので、少ない量で強化繊維糸１６同士の接着が行える。
【００４２】
本体部基部１２は、図１０，図１１のように、ハンド７の形成時に使用する中子２０に巻き付けて、中子２０を覆う大きさに形成された強化繊維積層体１５からなる第二ドライプリフォーム１５ｂで形成されている。
【００４３】
第一ドライプリフォーム１５ａ、第三ドライプリフォーム１５ｃについては、後述するが、共に強化繊維積層体１５から形成されている。第二ドライプリフォーム１５ｂと第一，第三ドライプリフォーム１５ａ，１５ｃとの違いは、大きさと、繊維束シート１９の積層枚数の違いである。
【００４４】
中子２０は、図１０，図１４に示すように、繊維強化複合材料を形成する時に、治具２１の中に入れて、本体部基部１２の中空部を形成するために用いるものである。中子２０は、断面矩形状に形成されており、図２に示すようには、ハンド７の中空部の幅Ｗ、高さＨ、長さＬが、Ｈ＜Ｗ≪Ｌの関係を形成するために、長さＬが非常に長い形状になっている。中子２０を抜きやすくするため、先端に行くに従い上下面が高さ方向で先細となるようにテーパをつけている。このテーパは、上下面だけでなく左右面も含めた全体を先細としてもよい。中子２０は、矩形状の断面形状だけでなく、円、楕円、三角等の形状であってもよい。
【００４５】
補強基部１３は、図３に示すように、本体部基部１２の上下面に設けられるもので、薄い平板状をしており、厚み方向で本体部基部１２が配置される反対側の面に傾斜面を設けて、反根元部側になるほど薄くしている。すなわち、断面形状を一端側から他端側にかけて途中より漸次減少させている。補強基部１３は、図８，図１２に示すように、第一ドライプリフォーム１５ａ、第三ドライプリフォーム１５ｃから形成されている。第一ドライプリフォーム１５ａ、第三ドライプリフォーム１５ｃを形成する強化繊維積層体１５の製作時に、層状に積重ねられた繊維束シート１９の長さを順々に短くして、一端側を面位置にして積層して、他の先端側を階段状にしている。
【００４６】
第一ドライプリフォーム１５ａ、第三ドライプリフォーム１５ｃを階段状に形成しているが、一層の繊維束シート１９の厚みが薄いために滑らかな階段状となり、連続した傾斜面となる。なお、補強基部１３は、平行面を取付部として補強し、階段状部は負荷時の集中応力を避けることを目的に本体部との境界部においてなだらかな傾斜をつけている。
【００４７】
補強基部１３は厚み方向で、複数のグループに分けて、図６に示す４枚の繊維束シート１９と、３枚の繊維束シート１９を形成して重ね合わせて７枚の繊維束シートとしてもよい。補強基部１３の繊維束シート１９の枚数は７枚に限定されるものでなく、必要な厚みを作り出すために選択して枚数を決めればよい。複数のグループに分けた場合は、後述する治具２１でマトリックス樹脂１４の含浸時に積重ねればよい。
【００４８】
本体部基部１２、補強基部１３に一体に含浸硬化するマトリックス樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミド等の熱可塑性樹脂があるが、成形性や各種物性からエポキシ樹脂がよい。
【００４９】
次に、図７〜図１４を参考にハンド７の製造方法を説明する。
【００５０】
ハンド７の製造は、図７〜図１４に示すように、長手方向に延びた容器状の治具２１と、この治具２１の開口をガスケット２２を介して覆う蓋２３、ならびに、治具２１と蓋２３とで形成される長手方向に延びたキャビティ２４内を真空にする弁Ｖ１を介在した真空ポンプＰと連結された排気口２５と、液体樹脂であるマトリックス樹脂１４をタンク２６からガス圧で送り出し弁Ｖ２を介して連結された供給口２７とから形成している。
【００５１】
キャビティ２４は、製作したいハンド７よりも少し大きな空間に形成されている。このキャビティ２４の底面２８の一端部側には、図７に示すように、窪み２９が形成されている。この窪み２９は他端側に向かって浅くなっている。また、蓋２３のキャビティ２４側の面にも窪み２９と対向した同じ窪みが形成されている。
【００５２】
補強基部１３となる第一ドライプリフォーム１５ａを、図８に示すように、治具２１の底面の窪み２９に配置する。この時、上述したように第一ドライプリフォーム１５ａは１枚で目的の厚みに形成されていてもよいし、何枚かを重ね合わせて目的の厚みにしてもよい。また、第一ドライプリフォーム１５ａは、複数の強化繊維糸１６をキャビティ２４の長手方向に配向するように配置させている。
【００５３】
次に、図９に示すように、第一ドライプリフォーム１５ａと、この第一ドライプリフォーム１５ａが存在しないキャビティ２４の底面２４に本体部基部１２を形成する第二ドライプリフォーム１５ｂを配置する。第二ドライプリフォーム１５ｂは、複数の強化繊維糸１６をキャビティ２４の長手方向に配向するように配置させている。この時、図９においては、第二ドライプリフォーム１５ｂが略コ字状に折れ曲がって示しているが、第二ドライプリフォーム１５ｂの形状が布状または板状なので、必ずしも折れ曲がっている必要はない。すなわち、第１ドライプリフォーム１５ａが第２ドライプリフォーム１５ｂの面に接することになる。
【００５４】
そして、図１０に示すように、第二ドライプリフォーム１５ｂの上に長手方向に延びた中子２０を載せ、第二ドライプリフォーム１５ｂを、図１１に示すように、中子２０の側面と上面を覆うように巻付ける。第二ドライプリフォーム１５ｂを巻付けた時に、端面が重なり合わないように不必要な部分を切除するか、第二ドライプリフォーム１５ｂの形成時に外形寸法を調整しておくとよい。特に、中子２０の上下面にテーパをつけると、矩形状に巻付けた時に端部が重なり合ってしまうので、重なり合うとこの部分だけ厚みが厚くなり、設計した厚みが得にくくなるので、予め外形寸法を調整しておく方が作業性がよい。
【００５５】
中子２０は、アルミニュウム、鉄、ステンレス等の金属や、エポキシ系、ポリイミド系等の樹脂から形成されている。これら材料は、繊維強化複合材料より熱膨張率が大きいので、加熱後の冷却により収縮して取り出しやすくなる。
【００５６】
そして、巻き付けられた第二ドライプリフォーム１５ｂの上に、図１２のように、長手方向で傾斜した第三ドライプリフォーム１５ｃを第２ドライプリフォーム１５ｂの面に接するように配置して、図１４に示すように、治具２１の上面開口をガスケット２２を介して蓋２３をして、型締めをする。第三ドライプリフォーム１５ｃは、複数の強化繊維糸１６をキャビティ２４の長手方向に配向するように配置させている。
【００５７】
その後、図１３に示すように、治具２１の短辺側に設けられた排気口２５から真空ポンプＰ、弁Ｖ１を介してキャビティ２４内を真空引きしてから、排気口２５と反対側の短辺に形成された供給口２７より液状樹脂であるマトリックス樹脂１４を弁Ｖ２を介して接続されたタンク２６より所定量供給する。そして、両弁Ｖ１，Ｖ２を閉じて、キャビティ２４を加熱しながら、樹脂を硬化させて繊維強化複合材料が形成されるのを待つ（図１３，図１４を参照）。マトリックス樹脂１４は、強化繊維糸１６に沿って流れてドライプリフォームが直線状の繊維で形成されているので樹脂の流動性が良く比較的短時間で含浸される。また更に必要に応じて厚み方向の樹脂の流動性を上げたり、層間強度向上が望まれる場合には、ステッチやニードルパンチを施すことができる。
【００５８】
樹脂の硬化後は繊維強化複合材料とされた部材を金型から取り出し、中子２０を抜き取って、ハンド７を得る。なお、ハンド７の外層と内層に、後処理で切削や研磨加工、孔開けを行う場合、毛羽立ちが少なく、美観を良くするためにクロスや不織布を介在させてもよい。クロスは強化繊維糸の織物であり炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等が好ましい。また、クロスの織り構造としては、平織り、綾織り、三軸織り等が採用できる。
【００５９】
クロスは、治具２１のキャビティ２４内に初めと中子２０を配置する前に配置することにより、ハンド７の外層と内層に位置させることができる。また、中子２０側のみ、または、キャビティ２４側のみにクロスを採用してもよい。
【００６０】
このように、強化繊維積層体１５である第一，第二，第三ドライプリフォーム１５ａ，１５ｂ，１５ｃを治具２１に設ける時に、強化繊維積層体１５がドライプリフォームであるが故にプリプレグ製法とは異なりタック性が無いので作業がしやすい。また、本体部基部１２をベースに補強基部１３を配置して、マトリックス樹脂で一体化成形できるので、強化繊維糸１６が本体部基部１２の長手方向の長さ全体に亘って配向させることができ、長手方向の撓み、振動減衰特性が簡単に制御することができる。しかも、搬送装置への取付け部となる根元部の厚みを厚くして強度が得やすくできるので、取付けによる変形といった不都合もなくなる。
【００６１】
さらに、ドライプリフォームで形成しているので、マトリックス樹脂の含浸時にほとんど体積減少が起らないので、繊維に曲がりや皺のない成形物を得ることができる。
【００６２】
要求される厚みが変化し形状が複雑になっても強化繊維１６がドライプリフォームであり裁断や積層の複雑化に容易に対応できる。したがって、ハンド７全体を根元部９から先端側に行くに従い先細状にすることも簡単に行え、このことにより全体の重量の低減がより図れるものである。
【００６３】
また、ハンド７の補強をしたい場合は、治具２１のキャビティ２４内に窪み等の補強基部の配置箇所を設ければよいので、例えば載置部１１の上下面に比べて側面の壁を厚くする場合は、本体部基部１２をそのままにして、中子２０の側面に補強基部を配置して製作すれば簡単に厚みの変更ができる。
【００６４】
ハンド７の根元部９側の上下面に補強基部１３が配置されているため、根元部９の近辺まで被搬送物６を載置することができないので、上面を平面にすることにより、根元部近辺まで載置することができる。その場合、図１５に示すように、本体部基部１２の下面側にのみ補強基部１３を配置する場合、図１６，本体部基部１２の下面側と中空部の上面に補強基部１３を配置する場合、図１７に示すように本体部基部１２の中空内面側の上下面に補強基部１３を配置する場合と選択することにより解決できる。これら補強基部１３は、ハンド７の製作時において本体部基部１２となる第２ドライプリフォーム１５ｂをキャビティ２４に入れる前に配置するか、入れた後の中子２０を配置するか、或いは前後に配置するかによって、補強基部１３の位置を図１５〜図１７のように変えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態を示す搬送装置が概略斜視図である。
【図２】図１のハンドの一部切欠いた状態を示す斜指図である。
【図３】図１のハンドの縦断面図である。
【図４】繊維束と熱可塑性樹脂を重ねた状態を示す縦断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線の縦断面図である。
【図６】強化繊維積層体の縦断面図である。
【図７】治具の斜視図である。
【図８】治具に補強基部となる強化繊維積層体を配置した一部切欠断面図である。
【図９】治具に本体部基部となる強化繊維積層体を配置した一部切欠断面図である。
【図１０】治具に中子を配置した一部切欠断面図である。
【図１１】中子に強化繊維積層体を巻付けた状態を示す一部切欠断面図である。
【図１２】強化繊維積層体の上に補強基部となる強化繊維積層体を配置した一部切欠断面図である。
【図１３】マトリックス樹脂を充填している状態を示す一部切欠斜指図である。
【図１４】図１３のＡ部拡大図である。
【図１５】補強基部を本体部基部の下面に設けた場合のハンドの断面図である。
【図１６】補強基部を本体部基部の下面と、中空部内の上面に設けた場合のハンドの断面図である。
【図１７】補強基部を本体部基部の中空部内の上下面に設けた場合のハンドの断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ 搬送装置
６ 被搬送物
７ ハンド
９ 根元部
１１ 載置部
１２ 本体部基部
１３ 補強基部
１４ マトリックス樹脂
１５ 強化繊維積層体
１５ａ 第一ドライプリフォーム
１５ｂ 第二ドライプリフォーム
１５ｃ 第三ドライプリフォーム
１６ 強化繊維糸
１８ 熱可塑性樹脂
１９ 繊維束シート
２０ 中子
２１ 治具
２３ 蓋
２４ キャビティ
２８ 底面
２９ 窪み
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ用のガラス基板等の被搬送物を移動するための搬送装置用ハンドに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイ装置の大型化に伴い液晶用ガラス基板の製造現場ではより大きなガラス基板の移動に対応した設備が求められている。その一つに、ガラス基板を搬送する搬送装置用ハンドがある。
【０００３】
ガラス基板が大型化すると搬送装置のハンドが長尺化し、ハンドの重量が搬送装置に与える影響が大きくなる。ハンドの重量が増すと、慣性モーメントが増大し、搬送装置の動作の開始、停止に時間がかかり作業性が低下する。また、ハンドの長尺化に伴い被搬送物の重量でハンドが撓んで被搬送物に不要な振動を与えたり、被搬送物の裁置位置がずれて所定位置に搬送できなかったり、静止するまでに時間が掛かるといった種々の不都合が生じる。
【０００４】
搬送装置用ハンドを軽量化かつ高剛性にするために、ハンドを繊維強化プラスチックにより形成することが提案される。炭素繊維に耐熱エポキシ樹脂を含浸させたプリプレグを最終製品となるハンドの厚みに対応するように貼り付け、積層し、得られた積層体を加熱・加圧して硬化させる技術が提案されている。（特許文献１，特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−２９２５９１号公報
【特許文献２】特開２００３−２８５３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１、特許文献２においては、プリプレグを用いているため作業性、コスト面で多くの問題を含む。プリプレグは、未硬化状態の熱硬化性樹脂が含浸されているため、その硬化反応を遅くするために冷蔵倉庫で保管しなければならず、保管のために別途設備が必要となりコスト高となる。また、プリプレグを冷蔵保存しても、熱硬化性樹脂の反応が進むため保管期限が限られており、保管期間が切れるとプリプレグを破棄しなければならず、材料並びに材料費の無駄となる。そのため、プリプレグは実質的に高額な製品以外は採用困難である。
【０００６】
プリプレグは、熱硬化性樹脂が含浸されたシートを芯材に貼り付けるため、タック性があって作業性が悪い。さらに、プリプレグを形成する時に、多層に積層した層間に空気が残らないようにするため、加圧して繊維密度を高めるデバルクという工程が必要である。さらに、プリプレグを加熱硬化する際、体積減少分を考慮して最終形状よりも大きめの外形を形成する必要があり、その設計が難しかった。
【０００７】
本発明の搬送装置用ハンドは、安価で作業性を高めるとともに、軽量化と高剛性を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、ドライプリフォームを折曲げて、中空直線状に形成された本体部基部と、本体部基部に配置され、前記本体部基部の断面積を実質的の増大させる補強基部であって、前記断面積が一端側から先端側にかけて減少するドライプリフォームからなる補強基部と、本体部基部と補強基部とに一体に含浸硬化したマトリックス樹脂とを備え、本体部基部と補強基部がともに、長手方向の全長に亘って連続した複数の強化繊維糸を有する。
【０００９】
ドライプリフォームからなる本体部基部に補強基部を設けるようにしているので、ハンドの形状を形成する時に、プリプレグに比べてタック性がなく作業性がよいとともに、必要に応じて補強基部の厚みを変えることができるので、剛性が必要な箇所への補強が簡単に行える。また、強化繊維糸が連続して配向しているので、長手方向の撓みに強くなる。
【００１０】
また、プリプレグを用いないので、冷却保存の必要がなく、設備投資並びにその維持管理が不要となる。
【００１１】
請求項２の発明は、ドライプリフォームが、同一方向に配向された強化繊維糸からなる繊維束を熱可塑性樹脂で部分的に接着した繊維束シートを、２層以上に積層して得られた強化繊維積層体から形成されている。
【００１２】
繊維束として強化繊維糸の引き揃え方向を層毎に変えることができ、要求される強度にあった強化繊維積層体が得られる。また、強化繊維糸を並べてシート状にすることにより、繊維束シートにうねりがなく繊維容積率（Ｖｆ：Ｖｏｌｕｍｅ Ｆｒａｃｔｉｏｎ）物性を上げることができる。
【００１３】
また、強化繊維糸を部分的に熱可塑性樹脂で接着するので、熱可塑性樹脂の接着成分としての量を少なくでき、強度に対する不純物が少なくなり、物性が低下することがない。
【００１４】
請求項３の発明は、ドライプリフォームが、長手方向の強化繊維糸を重量比で５０％以上の高弾性糸を含み、長手方向の撓み防止が図れ、振動減衰特性も改善できる。
【００１５】
請求項４の発明は、強化繊維積層体が、厚み方向にステッチまたはニードルパンチを施されている。このことにより、積層している繊維束シートの強化繊維糸を一体化できるとともに繊維境界面の剥離を防止できるので繊維積層体の取り扱いがし易くなる。さらに、樹脂を含浸させる時にステッチまたはニードルパンチ部から早く全体に充填できる。
【００１６】
請求項５の発明は、重量比で０．５〜３％の熱可塑性樹脂を含む。熱可塑性樹脂の量が少なくてすむので、物性の強度や熱変形温度の大きな低下を招くことがない。
【００１７】
また、０．５％あれば強化繊維糸を接合するのに十分であるが、３％を超えるとマトリックス樹脂の充填に影響を与えることが考えられる。
【００１８】
請求項６の発明は、熱可塑性樹脂が、線状、ネット状または蜘蛛の巣状のうちいずれか一つまたは複数から選ぶことにより、強化繊維糸の配向に対して交差する方向に熱可塑性樹脂を配置でき、少ない量で大きな接着効果が得られる。
【００１９】
また、接着成分の量が少なくてすむということは、強度に対する不純物が少ないということになり、重量の増加や物性の低下を招くことがない。特に、平板状の熱可塑性樹脂とすることにより、一度に大きな面を処理することができる。
【００２０】
請求項７の発明は、長手方向に延びた容器状の治具と、治具の開口を覆う蓋と、治具と蓋とで形成される長手方向に延びたキャビティ内に中子とドライプリフォームを設けて、キャビティ内を減圧した後にマトリックス樹脂を充填してドライプリフォームにマトリックス樹脂を含浸固化させ、マトリックス樹脂の硬化後、中子と共に強化繊維複合材料とされた部材を取り出して、部材から中子を抜いてなる搬送装置用ハンドの製造方法であって、長手方向に延びた中子の外周に、長手方向に連続して配向させた強化繊維糸を有したドライプリフォームを長手方向に沿って折曲げて本体部基部を形成する前、または後、或いは前後に、肉厚を形成したい箇所に長手方向に連続して配向させた強化繊維糸を有したドライプリフォームからなる補強基部を介在させ、キャビティ内で両ドライプリフォームを所望する形状に型締めを行った後に、マトリックス樹脂を両ドライプリフォームに同時に含浸硬化させる。
【００２１】
厚みの異なるハンドが簡単に形成できると共に、ドライプリフォームを用いるので、治具への取付け作業時にタック性を考える必要もない。補強基部を平板のシート状に形成しておけば、簡単に厚みの異なるハンドを作ることができる。
【００２２】
プリグレブ法を使用する従来の製造方法では、外型、または中子のどちらか一方の金型で成形するため他方の面の凹凸が避けることができなかったのに比べ、本発明の製造方法は外型、中子の両者を使用して型締めができるので、ハンド成形物の内外表面の面精度が向上し、ハンド上面に搬送物の支持部材などを取付けるときにも容易にその角度調整が可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の搬送装置用ハンドは、中空状の本体部基部の上下外側面或いは内側面に補強基部が位置するので、本体部基部には長手方向に全長に亘って連続した強化繊維糸が存在し、長手方向の剛性の強化が図れ、全体に軽量化が図れる。また、本体部基部と補強基部の境目も含浸する樹脂により一体化しているので強度的にも優れたものとなる。
【００２４】
ドライプリフォームで本体部基部、補強基部を形成するので、プリプレグに比べて低廉で、コーナー部などの賦形も精度良く行えかつタック性による作業性悪化ということがない。したがって、剛性と軽量化を兼ね備えたハンドが得られるので、搬送装置の移動時の動作時間を短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下本発明の実施の形態を説明するが、図１〜図６を参考に本発明の搬送装置とそのハンドの構成について説明し、図７〜図１４を参考に本発明のハンドの製作ステップを説明する。
【００２６】
搬送装置１は、図１に示すように、回転軸２を中心に回転する第一アーム３と、この第一アーム３の先端に回動自在に設けられた第二アーム４と、第二アーム４の先端に回動自在に取付けられた第三アーム５と、第三アーム５に取付けられ被搬送物６を裁置するハンド７とからなっている。
【００２７】
第三アーム５には、左右一対で平行をなす二本のフォーク８が形成されており、このフォーク８にハンド７の根元部９をねじ１０で取付けている。
【００２８】
被搬送物６は、例えば液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、半導体ウエハ等のガラス基板である。被搬送物６は、ガラス基板以外であってもよく、工場内の各種部品や加工品を搬送するパレット等や板金であってもよい。また、搬送装置としては、工場内で用いられるロボットや、運搬に用いられるフォークリフトがある。
【００２９】
ハンド７は、断面が矩形で中空状になっており、フォーク８を片持ちで取付ける前記根元部９と、被搬送物６が裁置される載置部１１とを一体に形成している（図２、図３参照）。
【００３０】
ハンド７は、繊維強化複合材料から形成され、本体部基部１２と、補強基部１３と、両基部１２，１３に一体に含浸したマトリックス樹脂１４とから形成されている。この本体部基部１２と補強基部１３は、強化繊維積層体１５を１枚または複数枚を重ねて形成している。この強化繊維積層体１５を１枚で使用するか複数枚重ねて使用するかは、ハンド７が必要とする強度によって決める。
【００３１】
強化繊維積層体１５は、図６に示すように、所謂ドライプリフォームと言われている。
【００３２】
強化繊維積層体１５は、図４に示すように、強化繊維糸１６を一方向に引き揃えて繊維束１７とし、この繊維束１７を熱可塑性樹脂１８に熱と圧力を加えて一体となった繊維束シート１９を形成して一層目（図５参照）とし、この一層目の繊維束シート１９の上に繊維束１７を配置して熱可塑性樹脂１８に熱と圧力を加えて１層目と２層目とを固着し、さらに繰返して４層（図６参照）の本体部基部１２の厚みと、７層の補強基部１３とを形成している。強化繊維積層体１５は、熱可塑性樹脂のみで一体化されているが厚み方向にミシンによるステッチングやニードルパンチを施して強化繊維糸１６の一体化を図る場合もある。
【００３３】
強化繊維糸１６は、剛性および軽量化の観点から炭素繊維を採用しているが、炭素繊維以外の、ガラス繊維、アラミド繊維、セラミック繊維、その他の強化繊維から採用してもよい。
【００３４】
強化繊維積層体１５は、強化繊維糸１６の引き揃え方向を、ほとんど０°方向としているが、０°、９０°、＋４５°、−４５°のように異ならせて積層してもよい。
【００３５】
繊維束シート１９として、織物や編物を用いない理由は、繊維にうねりや波打ちが起こり、均一な緩みのない直線的な形状を必要とする構造体に不適切である。実施の形態のように強化繊維糸を一本一本並べてシート状にする方がうねりがなく繊維容積率（Ｖｆ；Ｖｏｌｕｍｅ Ｆｒａｃｔｉｏｎ）を上げることができ物性が向上する。
【００３６】
なお、ハンドに孔開け等の加工をするような場合は、エッジのかけ防止のために織物や編物からなるクロスや不織布を最外層や最内層に使ってもよい。
【００３７】
また、後述するマトリックス樹脂を繊維間に流し込んでいく成形時にも、繊維密度が高く交点がない繊維束シート１９の方が早く流し込める。さらに、織物や編物を作る中間工程が不要となる。
【００３８】
強化繊維積層体１５は、強化繊維糸１６を長手方向の全長に亘って配向させていると共に、長手方向の強化繊維糸１６の重量比で５０％以上の高弾性糸を使用している。強化繊維糸１６の配向を０°（長手方向）とすることにより、長手方向の撓み防止が図れ振動減衰特性を向上できる。また、強化繊維糸１６の配向を４５°とすることにより、全体として捻れ剛性、捻れ振動減衰特性が向上し、９０°を挿入することにより負荷時に０°繊維に沿った割れを防止する効果が得られるので、必要とするハンド７の特性に応じて、強化繊維糸１６の配向方向を決定すればよい。
【００３９】
熱可塑性樹脂１８は、後述するマトリックス樹脂１４と相性のよい、低融点のポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミドや変形樹脂、共重合樹脂等を使用することができるが、好ましくは共重合ポリアミド樹脂が望ましい。ハンド７の重量比で熱可塑性樹脂１８の量は、重量比で０．５〜３％、望ましくは１〜２％でよい。熱可塑性樹脂の量が３％を超えると、強度に対する不純物となり、物性の強度や熱変形温度の低下を招く。
【００４０】
熱可塑性樹脂１８は、線状、ネット状または蜘蛛の巣状のうちいずれか一つまたは層毎に異なった形状から選ぶことができる。線状の熱可塑性樹脂１８を用いる場合は、強化繊維糸１６の配向方向を横切るように多列に設けて、複数の強化繊維糸１６に跨るように配置して熱で圧着する。この時、強化繊維糸１６間に埋もれないようにする。また、ネット状の熱可塑性樹脂１８を用いる場合は、図４に示すように、強化繊維糸１６の繊維束１７の上に載せて熱で圧着する。蜘蛛の巣状の場合もネット状と同じである。
【００４１】
強化繊維糸１６を同一方向へ配向して繊維束１７とし、熱可塑性樹脂１８で各強化繊維糸１６を部分的に接着して繊維束シート１９を形成して１層目として、その上に繊維束１７を配向方向を異ならせて配置して、熱可塑性樹脂１８でさらに固着することにより、熱可塑性樹脂１８が強化繊維糸１６間に埋もれることがないので、少ない量で強化繊維糸１６同士の接着が行える。
【００４２】
本体部基部１２は、図１０，図１１のように、ハンド７の形成時に使用する中子２０に巻き付けて、中子２０を覆う大きさに形成された強化繊維積層体１５からなる第二ドライプリフォーム１５ｂで形成されている。
【００４３】
第一ドライプリフォーム１５ａ、第三ドライプリフォーム１５ｃについては、後述するが、共に強化繊維積層体１５から形成されている。第二ドライプリフォーム１５ｂと第一，第三ドライプリフォーム１５ａ，１５ｃとの違いは、大きさと、繊維束シート１９の積層枚数の違いである。
【００４４】
中子２０は、図１０，図１４に示すように、繊維強化複合材料を形成する時に、治具２１の中に入れて、本体部基部１２の中空部を形成するために用いるものである。中子２０は、断面矩形状に形成されており、図２に示すようには、ハンド７の中空部の幅Ｗ、高さＨ、長さＬが、Ｈ＜Ｗ≪Ｌの関係を形成するために、長さＬが非常に長い形状になっている。中子２０を抜きやすくするため、先端に行くに従い上下面が高さ方向で先細となるようにテーパをつけている。このテーパは、上下面だけでなく左右面も含めた全体を先細としてもよい。中子２０は、矩形状の断面形状だけでなく、円、楕円、三角等の形状であってもよい。
【００４５】
補強基部１３は、図３に示すように、本体部基部１２の上下面に設けられるもので、薄い平板状をしており、厚み方向で本体部基部１２が配置される反対側の面に傾斜面を設けて、反根元部側になるほど薄くしている。すなわち、断面形状を一端側から他端側にかけて途中より漸次減少させている。補強基部１３は、図８，図１２に示すように、第一ドライプリフォーム１５ａ、第三ドライプリフォーム１５ｃから形成されている。第一ドライプリフォーム１５ａ、第三ドライプリフォーム１５ｃを形成する強化繊維積層体１５の製作時に、層状に積重ねられた繊維束シート１９の長さを順々に短くして、一端側を面位置にして積層して、他の先端側を階段状にしている。
【００４６】
第一ドライプリフォーム１５ａ、第三ドライプリフォーム１５ｃを階段状に形成しているが、一層の繊維束シート１９の厚みが薄いために滑らかな階段状となり、連続した傾斜面となる。なお、補強基部１３は、平行面を取付部として補強し、階段状部は負荷時の集中応力を避けることを目的に本体部との境界部においてなだらかな傾斜をつけている。
【００４７】
補強基部１３は厚み方向で、複数のグループに分けて、図６に示す４枚の繊維束シート１９と、３枚の繊維束シート１９を形成して重ね合わせて７枚の繊維束シートとしてもよい。補強基部１３の繊維束シート１９の枚数は７枚に限定されるものでなく、必要な厚みを作り出すために選択して枚数を決めればよい。複数のグループに分けた場合は、後述する治具２１でマトリックス樹脂１４の含浸時に積重ねればよい。
【００４８】
本体部基部１２、補強基部１３に一体に含浸硬化するマトリックス樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミド等の熱可塑性樹脂があるが、成形性や各種物性からエポキシ樹脂がよい。
【００４９】
次に、図７〜図１４を参考にハンド７の製造方法を説明する。
【００５０】
ハンド７の製造は、図７〜図１４に示すように、長手方向に延びた容器状の治具２１と、この治具２１の開口をガスケット２２を介して覆う蓋２３、ならびに、治具２１と蓋２３とで形成される長手方向に延びたキャビティ２４内を真空にする弁Ｖ１を介在した真空ポンプＰと連結された排気口２５と、液体樹脂であるマトリックス樹脂１４をタンク２６からガス圧で送り出し弁Ｖ２を介して連結された供給口２７とから形成している。
【００５１】
キャビティ２４は、製作したいハンド７よりも少し大きな空間に形成されている。このキャビティ２４の底面２８の一端部側には、図７に示すように、窪み２９が形成されている。この窪み２９は他端側に向かって浅くなっている。また、蓋２３のキャビティ２４側の面にも窪み２９と対向した同じ窪みが形成されている。
【００５２】
補強基部１３となる第一ドライプリフォーム１５ａを、図８に示すように、治具２１の底面の窪み２９に配置する。この時、上述したように第一ドライプリフォーム１５ａは１枚で目的の厚みに形成されていてもよいし、何枚かを重ね合わせて目的の厚みにしてもよい。また、第一ドライプリフォーム１５ａは、複数の強化繊維糸１６をキャビティ２４の長手方向に配向するように配置させている。
【００５３】
次に、図９に示すように、第一ドライプリフォーム１５ａと、この第一ドライプリフォーム１５ａが存在しないキャビティ２４の底面２４に本体部基部１２を形成する第二ドライプリフォーム１５ｂを配置する。第二ドライプリフォーム１５ｂは、複数の強化繊維糸１６をキャビティ２４の長手方向に配向するように配置させている。この時、図９においては、第二ドライプリフォーム１５ｂが略コ字状に折れ曲がって示しているが、第二ドライプリフォーム１５ｂの形状が布状または板状なので、必ずしも折れ曲がっている必要はない。すなわち、第１ドライプリフォーム１５ａが第２ドライプリフォーム１５ｂの面に接することになる。
【００５４】
そして、図１０に示すように、第二ドライプリフォーム１５ｂの上に長手方向に延びた中子２０を載せ、第二ドライプリフォーム１５ｂを、図１１に示すように、中子２０の側面と上面を覆うように巻付ける。第二ドライプリフォーム１５ｂを巻付けた時に、端面が重なり合わないように不必要な部分を切除するか、第二ドライプリフォーム１５ｂの形成時に外形寸法を調整しておくとよい。特に、中子２０の上下面にテーパをつけると、矩形状に巻付けた時に端部が重なり合ってしまうので、重なり合うとこの部分だけ厚みが厚くなり、設計した厚みが得にくくなるので、予め外形寸法を調整しておく方が作業性がよい。
【００５５】
中子２０は、アルミニュウム、鉄、ステンレス等の金属や、エポキシ系、ポリイミド系等の樹脂から形成されている。これら材料は、繊維強化複合材料より熱膨張率が大きいので、加熱後の冷却により収縮して取り出しやすくなる。
【００５６】
そして、巻き付けられた第二ドライプリフォーム１５ｂの上に、図１２のように、長手方向で傾斜した第三ドライプリフォーム１５ｃを第２ドライプリフォーム１５ｂの面に接するように配置して、図１４に示すように、治具２１の上面開口をガスケット２２を介して蓋２３をして、型締めをする。第三ドライプリフォーム１５ｃは、複数の強化繊維糸１６をキャビティ２４の長手方向に配向するように配置させている。
【００５７】
その後、図１３に示すように、治具２１の短辺側に設けられた排気口２５から真空ポンプＰ、弁Ｖ１を介してキャビティ２４内を真空引きしてから、排気口２５と反対側の短辺に形成された供給口２７より液状樹脂であるマトリックス樹脂１４を弁Ｖ２を介して接続されたタンク２６より所定量供給する。そして、両弁Ｖ１，Ｖ２を閉じて、キャビティ２４を加熱しながら、樹脂を硬化させて繊維強化複合材料が形成されるのを待つ（図１３，図１４を参照）。マトリックス樹脂１４は、強化繊維糸１６に沿って流れてドライプリフォームが直線状の繊維で形成されているので樹脂の流動性が良く比較的短時間で含浸される。また更に必要に応じて厚み方向の樹脂の流動性を上げたり、層間強度向上が望まれる場合には、ステッチやニードルパンチを施すことができる。
【００５８】
樹脂の硬化後は繊維強化複合材料とされた部材を金型から取り出し、中子２０を抜き取って、ハンド７を得る。なお、ハンド７の外層と内層に、後処理で切削や研磨加工、孔開けを行う場合、毛羽立ちが少なく、美観を良くするためにクロスや不織布を介在させてもよい。クロスは強化繊維糸の織物であり炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等が好ましい。また、クロスの織り構造としては、平織り、綾織り、三軸織り等が採用できる。
【００５９】
クロスは、治具２１のキャビティ２４内に初めと中子２０を配置する前に配置することにより、ハンド７の外層と内層に位置させることができる。また、中子２０側のみ、または、キャビティ２４側のみにクロスを採用してもよい。
【００６０】
このように、強化繊維積層体１５である第一，第二，第三ドライプリフォーム１５ａ，１５ｂ，１５ｃを治具２１に設ける時に、強化繊維積層体１５がドライプリフォームであるが故にプリプレグ製法とは異なりタック性が無いので作業がしやすい。また、本体部基部１２をベースに補強基部１３を配置して、マトリックス樹脂で一体化成形できるので、強化繊維糸１６が本体部基部１２の長手方向の長さ全体に亘って配向させることができ、長手方向の撓み、振動減衰特性が簡単に制御することができる。しかも、搬送装置への取付け部となる根元部の厚みを厚くして強度が得やすくできるので、取付けによる変形といった不都合もなくなる。
【００６１】
さらに、ドライプリフォームで形成しているので、マトリックス樹脂の含浸時にほとんど体積減少が起らないので、繊維に曲がりや皺のない成形物を得ることができる。
【００６２】
要求される厚みが変化し形状が複雑になっても強化繊維１６がドライプリフォームであり裁断や積層の複雑化に容易に対応できる。したがって、ハンド７全体を根元部９から先端側に行くに従い先細状にすることも簡単に行え、このことにより全体の重量の低減がより図れるものである。
【００６３】
また、ハンド７の補強をしたい場合は、治具２１のキャビティ２４内に窪み等の補強基部の配置箇所を設ければよいので、例えば載置部１１の上下面に比べて側面の壁を厚くする場合は、本体部基部１２をそのままにして、中子２０の側面に補強基部を配置して製作すれば簡単に厚みの変更ができる。
【００６４】
ハンド７の根元部９側の上下面に補強基部１３が配置されているため、根元部９の近辺まで被搬送物６を載置することができないので、上面を平面にすることにより、根元部近辺まで載置することができる。その場合、図１５に示すように、本体部基部１２の下面側にのみ補強基部１３を配置する場合、図１６，本体部基部１２の下面側と中空部の上面に補強基部１３を配置する場合、図１７に示すように本体部基部１２の中空内面側の上下面に補強基部１３を配置する場合と選択することにより解決できる。これら補強基部１３は、ハンド７の製作時において本体部基部１２となる第２ドライプリフォーム１５ｂをキャビティ２４に入れる前に配置するか、入れた後の中子２０を配置するか、或いは前後に配置するかによって、補強基部１３の位置を図１５〜図１７のように変えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態を示す搬送装置が概略斜視図である。
【図２】図１のハンドの一部切欠いた状態を示す斜指図である。
【図３】図１のハンドの縦断面図である。
【図４】繊維束と熱可塑性樹脂を重ねた状態を示す縦断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線の縦断面図である。
【図６】強化繊維積層体の縦断面図である。
【図７】治具の斜視図である。
【図８】治具に補強基部となる強化繊維積層体を配置した一部切欠断面図である。
【図９】治具に本体部基部となる強化繊維積層体を配置した一部切欠断面図である。
【図１０】治具に中子を配置した一部切欠断面図である。
【図１１】中子に強化繊維積層体を巻付けた状態を示す一部切欠断面図である。
【図１２】強化繊維積層体の上に補強基部となる強化繊維積層体を配置した一部切欠断面図である。
【図１３】マトリックス樹脂を充填している状態を示す一部切欠斜指図である。
【図１４】図１３のＡ部拡大図である。
【図１５】補強基部を本体部基部の下面に設けた場合のハンドの断面図である。
【図１６】補強基部を本体部基部の下面と、中空部内の上面に設けた場合のハンドの断面図である。
【図１７】補強基部を本体部基部の中空部内の上下面に設けた場合のハンドの断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ 搬送装置
６ 被搬送物
７ ハンド
９ 根元部
１１ 載置部
１２ 本体部基部
１３ 補強基部
１４ マトリックス樹脂
１５ 強化繊維積層体
１５ａ 第一ドライプリフォーム
１５ｂ 第二ドライプリフォーム
１５ｃ 第三ドライプリフォーム
１６ 強化繊維糸
１８ 熱可塑性樹脂
１９ 繊維束シート
２０ 中子
２１ 治具
２３ 蓋
２４ キャビティ
２８ 底面
２９ 窪み
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドライプリフォームを折曲げて、中空直線状に形成された本体部基部と、
本体部基部に配置され、前記本体部基部の断面積を実質的に増大させる補強基部であって、前記断面積が一端側から先端側にかけて減少するドライプリフォームからなる補強基部と、
本体部基部と補強基部とに一体に含浸硬化したマトリックス樹脂とを備え、
本体部基部と補強基部がともに、長手方向の全長に亘って連続した複数の強化繊維糸を有することを特徴とする搬送装置用ハンド。
【請求項２】
ドライプリフォームが、同一方向に配向された強化繊維糸からなる繊維束を熱可塑性樹脂で部分的に接着した繊維束シートを、少なくとも２層以上に積層した強化繊維積層体であることを特徴とする請求項１に記載の搬送装置用ハンド。
【請求項３】
ドライプリフォームが、長手方向の強化繊維糸に重量比で５０％以上の高弾性糸を含む
ことを特徴とする請求項項１または請求項２に記載の搬送装置用ハンド。
【請求項４】
強化繊維積層体が、厚み方向にステッチまたはニードルパンチを施されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の搬送装置用ハンド。
【請求項５】
ドライプリフォームが、重量比で０．５〜３％の熱可塑性樹脂を含むことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の搬送装置用ハンド。
【請求項６】
熱可塑性樹脂が、線状、ネット状または蜘蛛の巣状のうちいずれか一つまたは複数から選ばれたことを特徴とする請求項１または２に記載の搬送装置用ハンド。
【請求項７】
長手方向に延びた容器状の治具と、治具の開口を覆う蓋と、治具と蓋とで形成される長手方向に延びたキャビティ内に中子とドライプリフォームを設けて、キャビティ内を減圧した後にマトリックス樹脂を充填してドライプリフォームにマトリックス樹脂を含浸固化させ、マトリックス樹脂の硬化後、中子と共に強化繊維複合材料とされた部材を取り出して、部材から中子を抜いてなる搬送装置用ハンドの製造方法であって、長手方向に延びた中子の外周に、長手方向に連続して配向させた強化繊維糸を有したドライプリフォームを長手方向に沿って折曲げて本体部基部を形成する前、または後或いは前後に、肉厚を形成したい箇所に長手方向に連続して配向させた強化繊維糸を有したドライプリフォームからなる補強基部を介在させ、キャビティ内で両ドライプリフォームを所望する形状に型締めを行った後に、マトリックス樹脂を両ドライプリフォームに同時に含浸硬化させたことを特徴とする搬送装置用ハンドの製造方法。
【請求項１】
ドライプリフォームを折曲げて、中空直線状に形成された本体部基部と、
本体部基部に配置され、前記本体部基部の断面積を実質的に増大させる補強基部であって、前記断面積が一端側から先端側にかけて減少するドライプリフォームからなる補強基部と、
本体部基部と補強基部とに一体に含浸硬化したマトリックス樹脂とを備え、
本体部基部と補強基部がともに、長手方向の全長に亘って連続した複数の強化繊維糸を有することを特徴とする搬送装置用ハンド。
【請求項２】
ドライプリフォームが、同一方向に配向された強化繊維糸からなる繊維束を熱可塑性樹脂で部分的に接着した繊維束シートを、少なくとも２層以上に積層した強化繊維積層体であることを特徴とする請求項１に記載の搬送装置用ハンド。
【請求項３】
ドライプリフォームが、長手方向の強化繊維糸に重量比で５０％以上の高弾性糸を含む
ことを特徴とする請求項項１または請求項２に記載の搬送装置用ハンド。
【請求項４】
強化繊維積層体が、厚み方向にステッチまたはニードルパンチを施されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の搬送装置用ハンド。
【請求項５】
ドライプリフォームが、重量比で０．５〜３％の熱可塑性樹脂を含むことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の搬送装置用ハンド。
【請求項６】
熱可塑性樹脂が、線状、ネット状または蜘蛛の巣状のうちいずれか一つまたは複数から選ばれたことを特徴とする請求項１または２に記載の搬送装置用ハンド。
【請求項７】
長手方向に延びた容器状の治具と、治具の開口を覆う蓋と、治具と蓋とで形成される長手方向に延びたキャビティ内に中子とドライプリフォームを設けて、キャビティ内を減圧した後にマトリックス樹脂を充填してドライプリフォームにマトリックス樹脂を含浸固化させ、マトリックス樹脂の硬化後、中子と共に強化繊維複合材料とされた部材を取り出して、部材から中子を抜いてなる搬送装置用ハンドの製造方法であって、長手方向に延びた中子の外周に、長手方向に連続して配向させた強化繊維糸を有したドライプリフォームを長手方向に沿って折曲げて本体部基部を形成する前、または後或いは前後に、肉厚を形成したい箇所に長手方向に連続して配向させた強化繊維糸を有したドライプリフォームからなる補強基部を介在させ、キャビティ内で両ドライプリフォームを所望する形状に型締めを行った後に、マトリックス樹脂を両ドライプリフォームに同時に含浸硬化させたことを特徴とする搬送装置用ハンドの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００６−２６９９５１（Ｐ２００６−２６９９５１Ａ）
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−８９０７９（Ｐ２００５−８９０７９）
【出願日】平成１７年３月２５日（２００５．３．２５）
【出願人】（０００２３８２３４）シキボウ株式会社 (33)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２５日（２００５．３．２５）
【出願人】（０００２３８２３４）シキボウ株式会社 (33)
【Ｆターム（参考）】
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