(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化樹脂製ロボットハンドの製造方法であって、
断面多角形状の長尺状の芯材に繊維強化樹脂製のプリプレグを複数層巻きつけて内筒体を形成する内筒体形成工程と、
前記内筒体の側面に、該内筒体の軸方向に沿って、繊維強化樹脂製のプリプレグからなる補強層を積層して予備成形体を形成する積層工程と、
前記予備成形体の外層にラッピングテープを巻きつけるラッピング工程と、
前記ラッピングされた予備成形体を加熱して成形体を形成する加熱硬化工程と、
前記成形体から芯材を脱芯する脱芯工程と、
を備えた繊維強化樹脂製ロボットハンドの製造方法。
【請求項２】
前記芯材の断面多角形状の各角部には、軸方向に沿って面取り加工が施されている請求項１に記載の繊維強化樹脂製ロボットハンドの製造方法。
【請求項３】
前記補強層は、繊維強化樹脂製のプリプレグを複数層積層して形成されたものである請求項１又は請求項２に記載の繊維強化樹脂製ロボットハンドの製造方法。
【請求項４】
前記芯材は、軸方向において横断面積が減少するテーパ状に形成されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂製ロボットハンドの製造方法。
【請求項５】
前記芯材は、横断面が長方形状である請求項１〜４のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂製ロボットハンドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種基板、例えば、液晶表示装置に使用されるガラス基板等を製造する工程で、当該ガラス基板等を搬送するロボットに装着される繊維強化樹脂製ロボットハンドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置に使用されるガラス基板等は、そのサイズの大型化が顕著になってきている。例えば、約１１３〜１１７インチに相当する第７世代のガラス基板では、およそ１９００ｍｍ×２２００ｍｍの大きさとなり、約１２９インチに相当する第８世代のガラス基板では、およそ２２００ｍｍ×２５００ｍｍの大きさとなる。これらガラス基板の大型化に伴って、ガラス基板を搬送するためのロボットの大型化が必要になってきており、ロボットに装着されてガラス基板を支持するためのロボットハンドについてもその長尺化が必要となってきている。
【０００３】
このような基板搬送用ロボットに装着されるロボットハンドは、基板搬送時に基板を安定して保持するために、一般的に平面状の外周面を有する断面四角形状の角パイプとして形成されている（以下、外周面、内周面がともに断面四角形状のパイプを角パイプと言う。）。角パイプは、断面二次モーメントが大きく曲げ剛性に優れて高強度であるため、大型化したガラス基板を搬送する長尺状のロボットハンドに適用するには好適な形状である。断面四角形状の角パイプの製造方法として、特許文献１、特許文献２が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０１−２０８１２１号公報。
【特許文献２】特開２００７−９０７９４号公報。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図８に示すように、特許文献１に記載の繊維強化プラスチック製角パイプ１００の製造方法では、角柱形パイプ金型１０１にプリプレグ繊維強化プラスチックス１０２を所定厚さになるように巻きつけ、プリプレグ繊維強化プラスチックス１０２の外側面に断面かまぼこ形状の型材１０３を当てがって熱硬化させる製造方法が記載されている。さらに、特許文献２に記載の繊維強化樹脂製の管状部材の製造方法では、略小判型形状のマンドレルに炭素繊維強化樹脂のプリプレグを複数層巻き回して形成した内筒体にラッピングテープを巻きつけて加圧後、当該内筒体の上面及び下面を外型で押圧して加熱成形する方法が記載されている。
【０００６】
これらの製造方法は、いずれも繊維強化樹脂の外側に金型を配置した後、金型温度を徐々に昇温させながら加熱することによって成形するものである。このような成形方法では、金型の温度を制御しながら、繊維強化樹脂が加熱溶融する所定温度まで徐々に昇温させる必要があり、所定温度に到達するまでに相応の時間が必要となる。また、成形後の金型を次の成形作業に用いる場合には、当該金型を、強化繊維樹脂が加熱溶融しない所定温度以下にまでその都度冷やす必要がある。したがって、作業工程に長時間を要するとともに次の成形作業の準備にも長時間を要することになって、角パイプ製造の成形サイクルを短縮することが困難であるという問題がある。一方、生産効率を上げるために金型の数を増やすことにすると、そのための設備費が増大してしまい、製造に掛かる費用が増加するといった問題があった。さらに、近年のロボットハンドの長尺化に伴ってそのサイズに適応する金型が適宜必要となるため、必要となる金型がさらに増加することになり、設備費が飛躍的に増大してしまうという問題があった。
【０００７】
これに対して、金型を使用しないで繊維強化樹脂製中空パイプを製造する方法として、一般的にシートラッピング製法が知られている。シートラッピング製法は、断面円形状の丸パイプを製造する際に通常使用される製造方法である（以下、外周面、内周面がともに断面円形状のパイプを丸パイプと言う。）。シートラッピング製法で丸パイプを製造する場合、断面円形状の長尺状芯材であるマンドレルに、所定形状に型裁断した繊維強化樹脂製プリプレグを複数層巻きつけた後、その外周にラッピングシートを巻きつけた状態で加熱することにより、繊維強化樹脂を溶融・硬化させる。このようなシートラッピング製法では、金型を必要としないことから成形サイクルを短くすることができ、金型に伴う設備費の増大を回避することができるといった利点がある。また、所定形状のマンドレルにプリプレグ及びラッピングシートを巻きつけることで容易に丸パイプを製造することが可能であるため、設計自由度が高く、量産性にも優れるといった利点もある。さらに、ラッピングシートで強く締め付けて樹脂を硬化させることから、形成される丸パイプの形状精度を高くすることが可能である点でも優れている。
【０００８】
しかし、図９に示すように、通常の角パイプ２００をシートラッピング製法により成形しようとする場合、断面四角形状のマンドレルの周りにプリプレグを巻回後、プリプレグ外周にラッピングテープを捲きつけると、ラッピングテープからの張力がマンドレルの四方の角部のプリプレグに集中的に作用することになる。当該張力がマンドレルの角部のプリプレグに集中した状態で加熱炉内での繊維強化樹脂の熱溶融が進行すると、得られる成形体では、芯材の角部に相当する四方の角部２０２の薄肉化が生じる。加熱硬化工程では、さらにラッピングテープの熱収縮による収縮力も角パイプの角部に集中して作用することになるため、加熱硬化工程時における角パイプの角部への圧力がより集中して、成形体の角部２０２の薄肉化の要因となる。
【０００９】
さらに、角パイプの側面２０３では、繊維強化樹脂が芯材の角部から側面２０３に向かって押圧される状態で加熱溶融されるため、その後の硬化によって角パイプの側面２０３に樹脂枯れ現象が生じることとなる。その結果、成形体の側面２０３に皺２０１がよってしまって外観形状が悪化することが考えられる。したがって、ラッピング製法で製造された角パイプでは、加熱硬化工程後にさらに外表面を研磨加工したり、或いは塗装処理をしたりしてその外側面を平滑化させることが必要であり、丸パイプを製造する場合と比較して加熱硬化工程後の工程が多くなるといった問題があった。
【００１０】
本発明は、このような従来技術の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高い曲げ剛性と強度を備え、且つ表面状態が良好な繊維強化樹脂製ロボットハンドを早いサイクルで安価に製造することのできる繊維強化樹脂製ロボットハンドの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、繊維強化樹脂製ロボットハンドの製造方法であって、断面多角形状の長尺状の芯材に繊維強化樹脂製のプリプレグを複数層巻きつけて内筒体を形成する内筒体形成工程と、前記内筒体の側面に、該内筒体の軸方向に沿って、繊維強化樹脂製のプリプレグからなる補強層を積層して予備成形体を形成する積層工程と、前記予備成形体の外層にラッピングテープを巻きつけるラッピング工程と、前記ラッピングされた予備成形体を加熱して成形体を形成する加熱硬化工程と、前記成形体から芯材を脱芯する脱芯工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、内周断面が多角形状であるロボットハンドをシートラッピング製法で製造することができる。
断面多角形状の芯材の周りに断面多角形筒状に形成された内筒体の側面には、当該内筒体の軸方向に沿って補強層が積層されていることから、予備成形体にラッピングテープを巻きつけるラッピング工程では、断面多角形筒状に形成された内筒体の複数の角部と、側面上の補強層とでラッピングテープからの張力を受けることができる。これにより、張力を受ける箇所が内筒体の複数の角部以外にも分散することになって予備成形体表面での張力の集中が抑制される。そして、繊維強化樹脂中の樹脂の溶融と、張力を掛けて巻きつけられたラッピングテープの熱収縮とにより、ラッピングテープからの張力が徐々に予備成形体の外周面全体に分散して作用していくことになり、予備成形体の外周面が次第に断面円形状に近づいていく。予備成形体の外周面が徐々に断面円形状に近づくように変形するに従い、ラッピングテープからの張力及び収縮力の作用する箇所が、被覆された予備成形体の外周面上でさらに分散し、最終的には、予備成形体の外周面全体に均等に張力が作用することになる。このように、補強層を積層することで、ラッピングテープからの張力を分散することができるため、内周面が断面多角形状のパイプでありながらシートラッピング製法により成形することが可能となる。
【００１３】
これにより、断面二次モーメントが大きく曲げ剛性に優れた高強度のロボットハンドを、シートラッピング製法を採用して製造することができる。従来の角パイプの製造に必要であった金型を使用することなく、早いサイクルで安価に内周面が断面多角形状のロボットハンドを製造することができる。金型を必要としない分、成形サイクルを短縮することが可能であり、また、設備費を軽減することも可能である。
【００１４】
そして、加熱硬化工程後に得られた成形体の外周面は、所定箇所に圧力が偏倚して作用することによる樹脂枯れ現象が回避され、成形体の外観形状を良好に保持することができる。このため、加熱硬化工程後にさらに外表面を研磨加工したり、或いは塗装処理をしたりことが必須ではなくなり、ロボットハンドの製造工程を簡略化することができる。また、ラッピングテープからの張力と収縮力との作用による成形体角部の薄肉化を抑制することができて成形されたロボットハンドの強度の低下を抑制することができる。
【００１５】
なお、ここで言う多角形には、正方形、長方形等、或いは台形、平行四辺形等のみならず、全ての内角の大きさが１８０度未満であるような多角形である凸多角形を含むものとする。また、ここで言う円形状には、例えば、真円状、楕円形状等のみならず、断面形状が凸閉曲線であるものを含むものとする。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記芯材の断面多角形状の各角部には、軸方向に沿って面取り加工が施されていることを特徴とする。
この構成によれば、面取り加工によって芯材に形成される角部が増加するため、芯材にプリプレグを巻きつけて得られる内筒体の角部も増加することになる。したがって、予備成形体にラッピングテープを巻きつけるラッピング工程では、ラッピングテープからの張力がより多くの箇所に分散して作用するようにすることができる。ラッピングテープからの局所的な張力の集中をさらに好適に抑制することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記補強層は、繊維強化樹脂製のプリプレグを複数層積層して形成されたものであることを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、プリプレグを積層して補強層を形成しているため、その積層数によって補強層の肉厚を調整することができる。これにより、成形体の側面における肉厚を調整することが可能となる。また、補強層は予めプリプレグが積層されて内筒体側面上に載置するといった構成であるため、内筒体側面に対してプリプレグを１層ずつ積層していく場合と比較して、積層工程を簡略化することができる。さらに、プリプレグが複数層積層されているため、補強層自体にも高い曲げ剛性を付与することができる。そして、肉厚化された補強層により、予備成形体の外周形状をより断面円形状に近似させることができる。
【００１９】
請求項４の記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、前記芯材は、軸方向において横断面積が減少するテーパ状に形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、テーパ状の繊維強化樹脂製ロボットハンドを成形することができる。横断面積が小さい側の端部に行くに従い繊維強化樹脂製ロボットハンドの質量を軽量化し、繊維強化樹脂の使用量を削減することができる。そして、テーパ状の繊維強化樹脂製ロボットハンドを基板搬送用ロボットに装着する場合、横断面積が大きい側の端部をロボット側に片持ち状態で拘束支持し、横断面積が小さい側の端部を自由端とすることで、繊維強化樹脂製ロボットハンドの撓み量を抑制することができる。つまり、繊維強化樹脂製ロボットハンド全体の横断面積が変化しないストレート形状で形成されたものを片持ち状態で拘束支持した場合と比較して、繊維強化樹脂製ロボットハンドの横断面積が小さい側の端部での自重が軽減することとなり、当該端部での撓み量を好適に抑制することができる。これにより、基板搬送用ロボットでの基板搬送時に、ロボットハンドでの基板保持を安定した状態で行うことができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明において、前記芯材は、横断面が長方形状であることを特徴とする。
この構成によれば、外周面の断面が略楕円形状のロボットハンドを製造することができる。外周面の断面が略楕円形状のロボットハンドの長径方向の外周面でガラス基板を支持するようにすれば、支持するために必要なロボットハンドの高さを低くすることができる。
【００２１】
液晶表示装置に使用されるガラス基板は通常、その大きさに応じたガラス基板収納用カセットケース内に、水平状態で、且つ上下方向に適宜間隔を保持した状態で収納されている。ガラス基板を収納或いは搬出するためにガラス基板収納用カセットケース内へロボットハンドを挿入する際、上下方向に大きく形成されたロボットハンドでは、上下方向に収納されたガラス基板のうち、収納或いは搬出すべきガラス基板と隣り合う位置のガラス基板に接触する事態が生じ易くなる。その結果、他のガラス基板表面に傷をつけたり破損させたりして、ガラス基板に損傷を生じさせてしまうことがある。この点、外周面の断面が略楕円形状のロボットハンドの長径方向の外周面でガラス基板を支持するようにすれば、ロボットハンドの上下方向の高さが低くなり、ガラス基板収納用カセットケース内にロボットハンドを挿入する場合であっても、収納或いは搬出すべきガラス基板と隣り合う位置のガラス基板に接触する事態を回避することができる。これにより、他のガラス基板表面に傷をつけたり破損させたりして、ガラス基板に損傷を生じさせてしまうことを抑制することが可能である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の繊維強化樹脂製ロボットハンドの製造方法によれば、高い曲げ剛性と強度を備え、且つ表面状態が良好な繊維強化樹脂製ロボットハンドを早いサイクルで安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の繊維強化樹脂製ロボットハンドの図。（ａ）は、繊維強化樹脂製ロボットハンドの部分斜視図。（ｂ）は、繊維強化樹脂製ロボットハンドの全体正面図。（ｃ）は、繊維強化樹脂製ロボットハンドの全体側面図。
【図２】（ａ）は、内筒体形成工程で使用するマンドレルの部分斜視図。（ｂ）は、内筒体形成工程で使用するマンドレルの全体正面図。（ｃ）は、内筒体形成工程で使用するマンドレルの全体側面図。
【図３】内筒体形成工程でマンドレルにプリプレグを巻きつける工程を示す説明図。
【図４】内筒体形成工程で、マンドレルにプリプレグを積層した状態の内筒体の横断面積が大きい側の端部の側面図。
【図５】（ａ）は、積層工程で内筒体の上下側面に積層する補強層の斜視図。（ｂ）は、積層工程で内筒体の左右側面に積層する補強層の斜視図。
【図６】積層工程で、内筒体の側面に補強層を積層して予備成形体を形成した状態の部分斜視図。
【図７】ラッピング工程で、予備成形体にラッピングテープを巻きつけてラッピングされた予備成形体を形成した状態の部分斜視図。
【図８】従来の繊維強化プラスチックス製角パイプの製造方法を示す斜視図。
【図９】シートラッピング製法で成形した角パイプの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を具体化した繊維強化樹脂製ロボットハンド１の製造方法を図１〜図７に基づいて説明する。
まず始めに、本発明の繊維強化樹脂製ロボットハンドの製造方法により製造される繊維強化樹脂製ロボットハンド１の構造を図１に基づいて説明する。
【００２５】
図１（ａ）に示すように、本実施形態の製造方法により製造されるロボットハンド１は、断面略長方形状の中空部１４を備えた長尺の略楕円筒状に成形されている。ロボットハンド１の内周面は、相対する側面のうち幅の広い一対の側面１１と、幅の狭い一対の側面１２と、隣り合う側面１１、１２の間に形成された４つの斜面１３とから構成されている。各側面１１、１２と各斜面１３とはそれぞれ４５゜の角度をなす平面状となっており、ロボットハンド１における各斜面１３に対応する部分には肉厚部１５が形成されている。
【００２６】
また、図１（ａ）に示すようにロボットハンド１を側面１１の位置が上下方向に位置するように置いたときに、図１（ｂ）に示すように、上下側面１６は幅が変化しないストレート形状に形成されている。また、図１（ｃ）に示すように、左右側面１７には一端側のストレート形状の側面１７ａと、他端側に向かうに従い幅が狭くなるテーパ形状の側面１７ｂとが形成されている。これにより、ロボットハンド１は、ストレート形状の略楕円筒状のストレート筒部１８と、先端に行くに従い横断面積が小さくなるテーパ形状の略楕円筒状のテーパ筒部１９とが連接した形状となっている。前記肉厚部１５は、ロボットハンド１の長手方向全体に亘って形成されている。なお、図１（ｂ）、（ｃ）では、ストレート形状の側面１７ａとテーパ形状の側面１７ｂとの形状がよりわかりやすく理解できるよう、上下側面１６、左右側面１７のそれぞれの形状を誇張して図示している。
【００２７】
次に、本発明を具体化した繊維強化樹脂製ロボットハンドの製造方法を、工程ごとに図２〜図７を参照して説明する。
図３、図４に示すように、芯材にプリプレグ３を巻きつけて内筒体４を形成する内筒体形成工程では、芯材としてのマンドレル２にシート状の繊維強化樹脂製のプリプレグ３を巻きつけて複数層のプリプレグ３からなる内筒体４を形成する。
【００２８】
まず、芯材としてのマンドレル２について説明する。
マンドレル２の形状は、製造する繊維強化樹脂製ロボットハンド１の形状に合わせて適宜選択すればよい。断面略長方形状の中空部１４を備えた繊維強化樹脂製ロボットハンド１を製造する本実施形態では、図２に示すように、中空部１４と同一形状で且つほぼ同一の大きさを備えた断面略長方形状の長尺状棒材として形成している。また、その長さは、繊維強化樹脂製ロボットハンドの長さと略同一となっている。ここで、以下の説明において、マンドレル２の軸方向に相当する方向を長手方向として規定する。また、軸方向と直交する方向を短手方向として規定する。
【００２９】
図２（ａ）に示すように、断面略長方形状のマンドレル２は、短手方向の長さが長い側面２１と、短手方向の長さが短い側面２２と、隣り合う側面２１、２２の間に形成された４つの面取り部２３とから構成されている。各面取り部２３は、マンドレル２の長手方向の四方の角部を長手方向全体に亘って面取り加工することによって形成されており、各側面２１、２２と各面取り部２３とはそれぞれ４５゜の角度をなす平面形状に形成されている。ここでの面取り加工には、糸面取りは含まず、Ｃ面取り或いはＲ面取りとすることが好ましい。Ｒ面取りでの加工の方が、成形性及び強度性の点から特に好ましい。
【００３０】
図２（ｂ）に示すように、短手方向の長さが長い側面２１は、長手方向先端に向かうに従い短手方向の長さが変化しないストレート形状に形成されて正面視長方形状となっている。図２（ｃ）に示すように、短手方向の長さが短い側面２２は、長手方向の一端側にストレート形状に形成されて正面視長方形状の側面２２ａと、他端側に向かうに従い短手方向の長さが短くなるテーパ形状に形成されて正面視等脚台形状の側面２２ｂとが連接されて形成されている。なお、図２（ｂ）、（ｃ）では、ストレート形状の側面２２ａとテーパ形状の側面２２ｂとの形状がよりわかりやすく理解できるよう、側面２１、２２のそれぞれの形状を誇張して図示している。
【００３１】
マンドレル２の材質としては、特に限定されるものではないが、加熱硬化工程における加熱温度によって変形をしない材質であるとともに、プリプレグ３を構成する繊維強化樹脂材料より熱膨張率が大きいことにより加熱硬化工程後にロボットハンド１から容易に抜き出し可能な材質のものが好ましい。具体的には、アルミニウム合金、鉄等の金属、或いは、ナイロン、シリコン、テフロン（登録商標）、ポリブチレンテレフタレート、ポリアセタール、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイト等の樹脂が挙げられる。
【００３２】
次に、マンドレル２に巻きつける繊維強化樹脂製のプリプレグ３について説明する。繊維強化樹脂は、炭素繊維等の強化繊維に熱硬化性樹脂等の成形用樹脂を含浸させて強度を向上させた複合材料である。強化繊維の混入方法には、細かく切断した繊維を均一にまぶして樹脂中に湿潤させる方法、繊維に方向性を持たせた状態で樹脂中に湿潤させる方法、強化繊維を経糸、緯糸とする織物を樹脂中に湿潤させる方法等がある。本実施形態のプリプレグ３は、少なくとも長繊維状の多数本の強化繊維が同一方向に配列された繊維強化樹脂層、及び強化繊維織物に成形用樹脂を含浸させて得られた繊維強化樹脂織物により構成されている。
【００３３】
プリプレグ３を構成する強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、各種セラミックス繊維、ボロン繊維、銅、ステンレス等の金属繊維、アモルファス繊維、芳香族ポリアミド等の有機繊維、それらの混織物等を用いることができる。高い曲げ剛性を実現する観点から言えば、高い縦弾性係数を有する強化繊維を選択することが好ましいが、高い縦弾性係数を有する強化繊維材料を含有する繊維強化樹脂は一般的にそのコストが高い。このような観点も考慮して適宜強化繊維を選択することが好ましいが、ここで挙げた強化繊維の中でも、高い縦弾性係数を有することにより高い曲げ剛性を備え、比重が１．８前後と軽い炭素繊維を用いることが好ましいと言える。また、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等を用いることができる。
【００３４】
図３に示すように、内筒体形成工程に供されるプリプレグ３は、少なくとも長繊維状の多数本の強化繊維が同一方向に配向されたシート状繊維強化樹脂層として形成されたプリプレグ３、或いは、強化繊維織物に成形用樹脂を含浸させて得られた繊維強化樹脂織物として形成されたプリプレグ３を所定形状に切り出すことによって形成される。本実施形態では、繊維強化樹脂製織物として形成されたプリプレグ３と、少なくとも長繊維状の強化繊維を同一方向に配向したプリプレグ３とを、マンドレル２に順次巻きつけて複数層積層している。
【００３５】
以下、本実施形態で使用したプリプレグ３について、繊維強化樹脂製織物から構成されるプリプレグ３をクロス材と言う。また、長繊維状の強化繊維を配向したプリプレグ３のうち、マンドレル２の長手方向に強化繊維が略沿うように配向して積層した場合をストレート層、マンドレル２の長手方向に対して９０度±１０度の範囲の角度で配向して積層した場合をフープ層、マンドレル２の長手方向に対して＋３５度から＋５５度の範囲、或いは−３５度から−５５度の範囲で配向して積層した場合をバイアス層と言う。
【００３６】
マンドレル２に巻きつけるプリプレグ３の形状について図３を参照して説明する。図３には、シート状のプリプレグ３をマンドレル２に巻きつける工程を図示している。プリプレグ３は、マンドレル２の外周面を展開した展開形状に相当する形状であって、且つ、マンドレル２の外周面を展開した大きさと略同一の大きさとなるようにして切り出せばよい。２層目以降に対応する部分のプリプレグ３は、１層目のプリプレグ３と同一の形状であって、且つ、その大きさは、１層目に対応するプリプレグ３より外層に行くに従って少しずつ大きくなるように形成されている。つまり、２層目以降のプリプレグ３は、隣り合う内層側に積層されたプリプレグ３の厚み分ずつ大きくなる大きさに切り出し形成されている。図３では、マンドレル２に対してプリプレグ３を２層巻きつける場合について図示している。マンドレル２の側面２１、２２が連接した形状に切り出されたプリプレグ３をマンドレル２に沿わせるようにして巻きつけて複数層積層することにより、内筒体４を形成することができる。
【００３７】
ここで使用するプリプレグ３は、クロス材、ストレート層、フープ層、バイアス層を適宜選択することができるが、本実施形態では、クロス材、ストレート層、バイアス層（＋４５度）、バイアス層（−４５度）、ストレート層を全て組み合わせている。そしてこれらのプリプレグ３をマンドレル２に合計１０層巻きつけることにより、図４に示すような内筒体４を形成している。これら各層は、マンドレル２の全周に亘って巻きつけられている。なお、クロス材は、その経糸と緯糸がそれぞれロボットハンド１の長手方向に対して０度±１０度及び９０度±１０度となるように積層している。
【００３８】
マンドレル２にプリプレグ３を巻きつけて内筒体４を形成する内筒体形成工程では、プリプレグ３を巻きつける際に張力を掛けつつ巻きつけていく。これにより、マンドレル２の外周面を隙間なく覆うようにして複数層のプリプレグ３が積層された内筒体４が形成される。なお、得られるロボットハンド１の強度の観点から言えば、プリプレグ３が積層された内筒体４の積層肉厚ｂが、前記マンドレル２の面取り部２３の面取り寸法ａと同程度となるように形成されることが好ましい。
【００３９】
また、プリプレグ３の積層に関し、当該プリプレグ３は、ある程度の粘着力を有するため、マンドレル２の周囲に順次巻きつけていくことで、マンドレル２とプリプレグ３、及びプリプレグ３同士が粘着される。このように形成された内筒体４は、図４に示すようにその断面形状は、マンドレル２の側面２１に対応する側部４１、マンドレル２の側面２２に対応する側部４２、マンドレル２の面取り部２３に対応する斜部４３とが長手方向に亘って形成されている。また、側部４１の形状は、短手方向の長さが変化しない正面視長方形状であり、側部４２の形状は、短手方向の長さが変化しない正面視長方形状の部分に、先端に向かうに従い短手方向の長さが小さくなる正面視等脚台形状の部分が連接されて形成されている。
【００４０】
次に、前記内筒体４の側面に、該内筒体４の長手方向に沿って、繊維強化樹脂製のプリプレグから形成される補強層５を積層する積層工程について説明する。
補強層５は、図５（ａ）に示すような正面視長方形状の補強層５１と、図５（ｂ）に示すような形状の補強層５２とで構成される。補強層５２は、正面視長方形状のストレート状補強部５２ａと正面視等脚台形状のテーパ状補強部５２ｂとが連接した形状となっている。ストレート状補強部５２ａの長手方向の長さは、内筒体４の側部４２の正面視長方形状の部分の長手方向の長さと略同一に形成され、テーパ状補強部５２ｂの長手方向の長さは、内筒体４の側部４２の正面視等脚台形状の部分の長手方向の長さと略同一に形成されている。なお、図５（ａ）、（ｂ）では、ストレート状補強部５２ａとテーパ補強部５２ｂとの形状をよりわかりやすく理解できるよう、補強層５１、５２のそれぞれの形状を誇張して図示している。
【００４１】
補強層５１、５２は、それぞれプリプレグを複数層積層したシート状のプリプレグ層を、長尺板状に切り出すことによって形成される。前記内筒体４を１０層のプリプレグ３により形成した本実施形態では、補強層５１を１２層のストレート層、補強層５２を４層のストレート層の積層により形成している。そして、補強層５１は、内筒体４の側部４１に積層され、補強層５２は、内筒体４の側部４２に積層される。このとき、補強層５２は、内筒体４の側部４２に対して、短手方向の長さが長い端部が内筒体４の側部４２における短手方向の長さが長い端部に位置するように積層されることで、内筒体４の側部４２の正面視長方形状の部分に補強層５２のストレート状補強部５２ａが積層され、側部４２の正面視等脚台形状の部分に補強層５２のテーパ状補強部５２ｂが積層される。
【００４２】
補強層５１、５２の長手方向の長さは、内筒体４の長手方向の長さと略同一となるように形成されている。また、補強層５１の端面５５において、その長辺の長さｘは、内筒体４の側部４１の外周面の短手方向の長さｍと略同一となるように形成されている。さらに、補強層５２の端面５６において、その長辺の長さｙは、内筒体４の側部４２の外周面の短手方向の長さｎと略同一となるように形成されている。
【００４３】
このようにして形成された補強層５１、５２は、内筒体４とその長手方向を同一にするとともに、補強層５１の長辺側の外側面５３（図５では上下方向に位置する外側面）と内筒体４の側部４１、及び補強層５２の長辺側の外側面５４（図５では上下方向に位置する外側面）と内筒体の側部４２が接するようにして、内筒体４の各側部４１、４２上に積層して予備成形体６が形成される。そして、図６に示すように、内筒体４における横断面積が大きい側の端面４４及び各補強層５１、５２の一方の端面５５、５６がほぼ面一となるとともに、内筒体４における横断面積が小さい側の端面及び各補強層５１、５２の他方の端面がほぼ面一となっている。
【００４４】
次に、前記予備成形体６の外層にラッピングテープ７を巻きつけるラッピング工程について説明する。図７に示すように、本発明のラッピング工程では、ラッピングテープ７を予備成形体６の外層に長手方向に少しずつずらしながら、張力をかけた状態で複数回巻回することによりラッピングされた予備成形体６を形成する。
【００４５】
ラッピングテープ７は、市販される周知のものを使用することができる。材質は特に限定されるものではないが、ラッピング時の引張強さと伸び特性に優れ、加熱硬化工程における加熱温度に追従した熱収縮特性と熱応力特性とを備え、成形後の成形体から容易に剥がすことのできる優れた離型性を備えているものが好ましい。
【００４６】
ラッピング工程に続く加熱硬化工程では、ラッピングテープ７を外周に巻回してラッピングした予備成形体６を、加熱炉内で加熱する。加熱温度及び加熱時間は、積層されたプリプレグ３中の熱硬化性樹脂の種類及び予備成形体６の形状、或いは大きさにより適宜決定される。
【００４７】
加熱炉内での被覆された予備成形体６の加熱により、補強層５（５１、５２）中の熱硬化樹脂が内筒体４中の熱硬化樹脂とともに加熱溶融する。このとき、張力を掛けた状態のラッピングテープ７により、予備成形体６の外周面が断面楕円形状に整形される。
【００４８】
さらに、加熱炉内での一定時間の加熱後、ラッピングされた予備成形体６を加熱炉から取り出して室温まで冷却することで、溶融されて内筒体４及び補強層５が一体化した予備成形体６中の熱硬化樹脂が冷却硬化され、外周面が楕円筒状に連続して一体化したロボットハンド１が得られる。その後、冷却されたロボットハンド１外層のラッピングテープ７を剥がし、ロボットハンド１内部のマンドレル２を脱芯することで、中空構造の繊維強化樹脂製ロボットハンド１が得られる。
【００４９】
次に、本実施形態の繊維強化樹脂製ロボットハンドの製造方法により得られたロボットハンド１の基板搬送用ロボットへの装着について説明する。
本実施形態で成形された繊維強化樹脂製ロボットハンド１は、ストレート形状の略楕円筒状のストレート筒部１８と、先端に行くに従い横断面積が小さくなるテーパ形状の略楕円筒状のテーパ筒部１９とが連接した形状となっている。ガラス基板等を搬送する基板搬送用ロボットにロボットハンド１を装着する場合、ストレート筒部１８がロボット本体に支持されるようにして装着する。このとき、ストレート筒部１８にアルミ合金等からなる取付部品を取り付け、当該取付部品を介してロボットハンド１をロボット本体に装着するとよい。
【００５０】
以上詳述した本実施形態の作用について以下に説明する。
・  プリプレグ３を巻きつけた内筒体４に補強層５１、５２を積層して予備成形体６を形成することで、ラッピングテープ７からの張力が内筒体４の角部のみならず補強層５１、５２の角部にも分散して作用する。補強層５１、５２の積層に基づくこのような作用により、補強層５１、５２がない場合と比較して内筒体４の角部に掛かるラッピングテープ７からの張力を軽減することができる。加熱硬化工程では、分散して作用する張力と、ラッピングテープ７からの熱収縮力とに、繊維強化樹脂の加熱溶融が加わり、予備成形体６の外周面形状が徐々に断面楕円形状に近づいていく。それに伴い、ラッピングテープ７の張力及び熱収縮力は益々予備成形体６外周面全体に亘って分散していく。最終的には予備成形体６外周面全体に均等に圧力が分散し、予備成形体６は楕円筒状に成形される。
【００５１】
・  マンドレル２には面取り部２３が形成されている。したがって、マンドレル２にプリプレグ３を捲きつける際、角部に掛かる張力が面取り部２３で分散される。面取り部２３の構成に基づくこのような作用により、内筒体４の斜部４３での肉厚を、内筒体４の側部４１、４２での肉厚と同程度に保持できる。角パイプの角部の薄肉化を抑制して角パイプ型ロボットハンド１に高い曲げ剛性を付与することができる。
【００５２】
・  マンドレル２に形成された面取り部２３の構成により、マンドレル２にプリプレグ３を巻きつけて形成した内筒体４では角部の数が増加することになる。これにより、補強層５１、５２の構成に基づくラッピングテープ７からの張力の分散作用に加えて、内筒体４の角部の数が増加することによってもラッピングテープ７からの張力が分散するように作用する。
【００５３】
・  ロボットハンド１の一端にはストレート筒部１８が形成されて、当該ストレート筒部１８でロボット本体に装着するように構成されている。ストレート筒部１８では曲げ剛性を高くすることができるため、ロボットハンド１のロボット本体側で高い曲げ剛性を確保でき、ストレート筒部１８は、ロボットハンド１の装着状態を安定させるように作用する。
【００５４】
以上詳述した本実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
（１）本実施形態で製造された繊維強化樹脂製ロボットハンド１は、内筒体４に補強層５１、５２を積層する構成を採用することにより、曲げ剛性に優れた形状である内周面断面長方形状の中空パイプでありながら、シートラッピング製法での製造が可能である。シートラッピング製法による製造により、金型を予備加熱したり、加熱成形後に金型を冷却したりといった作業が不要となるため、作業工程を単純化することができて、より早くロボットハンドを製造することができる。また、高価な金型をいくつも用意する必要がないため、より安価に製造することができる。このように、金型を必要としない分、成形サイクルを短縮することが可能であり、また、設備費を軽減することもできるため、金型を用いた成形の問題は解消する。
【００５５】
（２）補強層５１、５２を設けたことで、予備成形体６の外周形状が断面楕円形状に近似するため、シートラッピング製法において予備成形体６の外周面に均等に圧力をかけることができる。角パイプをシートラッピング製法で製造した場合に生じる表面の樹脂枯れ現象を抑制することができる。したがって、加熱硬化工程後に表面を研磨加工したり塗装処理したりする工程が必須ではなくなり、加熱硬化工程後の後工程を簡略化することができる。これにより、外観形状に優れたロボットハンドを早く、安く製造することができる。
【００５６】
（３）シートラッピング製法での製造により、ロボットハンド１の加熱硬化工程を、加熱炉内での加熱及び室温での冷却により行うことができる。ロボットハンド１の大量生産を早いサイクルで安く行うことができる。
【００５７】
（４）ロボットハンド１の断面形状を楕円形状とすることで幅の薄い形状を実現することができる。ガラス基板が上下方向に隣り合って収納されたガラス基板収納用カセットケース内にロボットハンド１を挿入する場合であっても、収納或いは搬出すべきガラス基板と隣り合う位置のガラス基板に接触する事態を回避することができる。他のガラス基板表面に傷をつけたり破損させたりして、ガラス基板に損傷を生じさせてしまうことを抑制することが可能である。
【００５８】
（５）マンドレル２に面取り部２３を形成することで、プリプレグ３を巻回する際、面取り部２３での圧力が分散するため、面取り部２３に対応する内筒体４の斜部４３での薄肉化を抑制することができる。図９に示すように、角部に面取り部が形成されていない断面多角形状の芯材では、張力を掛けつつプリプレグを巻きつける際、芯材の角部でプリプレグが引っ張られることにより、成形体の角部２０２での肉厚が、側面２０３での肉厚に比較して薄肉化してしまうことになる。その結果、成形されたロボットハンドの高い曲げ剛性が確保できないことが考えられる。しかし、本実施形態では、面取り部２３に対応して内筒体４に斜部４３が形成されることから、斜部４３に対応するロボットハンド１の肉厚部１５における強度低下、ひいては、ロボットハンド１全体での強度低下を好適に抑制することができる。
【００５９】
（６）マンドレル２の面取り部２３の構成により、内筒体４の角部の数が増加する、これにより、ラッピングテープ７からの張力の集中を避けることができる。補強層の積層によるラッピングテープ７からの張力の分散との相乗効果により、予備成形体６に対するラッピングテープ７からの張力集中をより効果的に回避することができる。
【００６０】
（７）内筒体４の側部４２を、短手方向の長さが変化しない正面視長方形状の部分に、先端に向かうに従い短手方向の長さが小さくなる正面視等脚台形状の部分が連接させて形成するとともに、側部４２に積層する補強層５２を側部４２の形状に対応するように形成している。これによりロボットハンド１は、ストレート形状の略楕円筒状のストレート筒部１８と、先端に行くに従い横断面積が小さくなるテーパ形状の略楕円筒状のテーパ筒部１９とが連接した形状となっている。ロボットハンド１のストレート筒部１８でロボット本体に装着することで、装着されていない先端側ほどその重量を軽くすることができる。これにより、ロボットハンド１先端側での撓み量を好適に抑制することが可能となり、安定した状態でのガラス基板の搬送を行うことができる。また、テーパ筒部１９の形成により、ロボットハンド１自体の重量をも抑制することが可能となる。
【００６１】
（８）ロボットハンド１のストレート筒部１８がロボット本体側に支持されることにより、ロボットハンド１のロボット本体側における曲げ剛性を高くすることができる。これにより、ロボットハンド１をロボット本体に安定して装着することができる。また、ロボットハンド１をロボット本体に装着するための取付部品の加工も容易となる。
【００６２】
（９）内筒体４では、プリプレグ３の強化繊維を、クロス材、ストレート層、バイアス層が混在するように配向しているため、ロボットハンド１の強度を全方向に確保することができる。また、補強層５１、５２については、プリプレグ３の強化繊維をストレート層として配向しているため、曲げ剛性の発現性が高い。したがって、大型の液晶パネルを搬送するロボットに装着する長尺状のロボットハンド１として、その撓み量を好適に抑制することが可能である。
【００６３】
（１０）内筒体４では、プリプレグ３の強化繊維樹脂として経糸となる強化繊維と緯糸となる強化繊維とが直交して配置されているクロス材を積層していることから、ロボットハンド１に高い強度を付与することができる。
【００６４】
（１１）シートラッピング製法を採用することにより、成形可能なロボットハンド１の形状に自由度を持たせることができる。金型を使用しての成形では、ロボットハンドの形状に合わせて対応する芯材及び金型をそれぞれ用意する必要があるが、本実施形態では、所望の形状に成型したマンドレル２を用意することで、ロボットハンド１の形状を変更することが容易である。
【００６５】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよく、また、以下の変更例を組み合わせて適用してもよい。
・  マンドレル２の面取り部２３は、断面長方形状の四方の角部を、マンドレル２の各側面２１とそれぞれ４５゜をなす平面状に面取りした形状としたが、その形状については特に限定されない。例えば、面取り部２３内に角部が存在するように形成したり、面取り部２３を球面状に形成したりしてもよい。或いは、面取り部２３を形成しない構成としてもよい。
【００６６】
・  本実施形態では、内筒体４ではプリプレグ３が１０層、補強層５１ではプリプレグ３が１２層、補強層５２ではプリプレグ３が４層積層される構成としているが、積層数はこれに限定されない。成形されたロボットハンド１の長さに対して、要求されるべき高い曲げ剛性を充足するものであれば、内筒体４、補強層５１、５２について適宜積層数を変更することができる。
【００６７】
・  本実施形態では、内筒体４を、クロス材、ストレート層、バイアス層を組み合わせて積層して形成したが、繊維強化樹脂層はこれに限定されない。クロス材のみ、或いは、ストレート層、フープ層、バイアス層の中から１種類のみ選択して積層してもよく、２種類以上を選択して適宜組み合わせて積層してもよい。またそれぞれの積層枚数についても適宜選択することができる。
【００６８】
・  本実施形態では、補強層５１、５２はストレート層を積層する構成としているが、これに限定されない。内筒体４と同様、クロス材、ストレート層、フープ層、バイアス層を適宜組み合わせて積層してもよく、クロス材、フープ層、バイアス層のみを積層する構成としてもよい。また、それぞれの積層枚数についても本実施形態の枚数に限定されるものではなく、適宜変更してもよい。
【００６９】
・  本実施形態では、クロス材を、その経糸と緯糸がそれぞれロボットハンド１の長手方向に対して０度±１０度及び９０度±１０度の範囲の角度で配向して積層したが、それぞれ＋３５度から＋５５度の範囲、−３５度から−５５度の範囲のバイアス方向となるように積層してもよい。
【００７０】
・  本実施形態では、プリプレグ３を複数層積層したシート状のプリプレグ層を、長尺板状に切り出して補強層５１、５２を形成した後、内筒体４に積層する構成としたが、積層態様はこれに限定されない。プリプレグ３を長尺状に切り出したものを、１層ずつ内筒体４の側部４１、４２外周面に積層してもよい。
【００７１】
・  本実施形態では、補強層５１、５２を断面長方形状の長尺板状に形成したが、断面形状はこれに限定されない。断面台形状であってもよいし、断面五角形、断面六角形などのように断面多角形状であってもよいし、或いは、断面円形状であってもよい。
【００７２】
・  本実施形態では、１２層のプリプレグ３が積層された補強層５１を、内筒体４の各側部４１にそれぞれ一つずつ積層するとともに、４層のプリプレグ３が積層された補強層５２を内筒体４の各側部４２にそれぞれ一つずつ積層して予備成形体６を形成したが、内筒体４の各側部４１、４２に積層する補強層５１、５２は一つに限定されない。一つの側部４１につき、複数の補強層５１を積層し、一つの側部４２につき、複数の補強層５２を積層する構成としてもよい。この際、例えば、各側部４１に積層された一つの補強層５１に対して、その長辺側の外側面５３の外側にさらに積層していく態様としてもよく、或いは、一つの側部４１に複数の補強層５１が接するように並列させて載置していく態様としてもよい。各側部４１に積層された一つの補強層５１に対して、その長辺側の外側面５３の外側にさらに積層していく態様とする場合、外側に配置される補強層５１の長辺側の外側面５３の幅は、内側に隣り合って配置される補強層５１の長辺側の外側面５３の幅より短くなるように形成されていることが好ましい。このような変更例は、側部４２と補強層５２との関係にも同様に当てはめることができる。
【００７３】
・  本実施形態では、マンドレル２に巻きつけるプリプレグ３について、展開図に従って略同一の形状及び大きさとなるように切り出したが、切り出し形状については特に限定されない。展開図に対して余裕を持った大きさに切り出してマンドレル２に巻きつけた後、マンドレル２からはみ出した部分を切り落とすようにしてもよい。
【００７４】
・  本実施形態では、マンドレル２に巻きつけるプリプレグ３を積層枚数分が連設した形状で切り出して連続して巻きつける態様としたが、各層ごとにそれぞれ切り出して順次巻きつけるようにしてもよい。
【００７５】
・  本実施形態では、補強層５１の端面５５における長辺の長さｘを内筒体４の側部４１の幅ｍと略同一となるように形成したが、内筒体４の側部４１の幅ｍより小さくなるように形成してもよい。また、補強層５２の端面５６における長辺の長さｙを内筒体４の側部４２の幅ｎと略同一となるように形成したが、内筒体４の側部４２の幅ｎより小さくなるように形成してもよい。加熱硬化工程で、補強層５１、５２の加熱溶融により予備成形体の外周面が断面楕円形状となれば、適宜その大きさを変更することができる。
【００７６】
・  本実施形態では、ロボットハンド１の一方の側面１６が正面視長方形状、他方の側面１７がストレート形状の側面１７ａとテーパ形状の側面１７ｂとを連接させた形状としたが、その形状はこれに限定されない。両側面１６、１７とも正面視長方形状に形成して、ロボットハンド１の横断面積が長手方向に変化しないストレート形状の楕円筒状としてもよい。この場合、内筒体４の側部４１、４２に積層される補強層５１、５２はいずれも正面視長方形状のものであることが好ましい。また、両側面１６、１７をともにストレート形状の側面とテーパ形状の側面とが連接した形状としてもよい。この場合の補強層５１、５２はそれぞれの側部の形状に即した形状とすることが好ましい。さらに、ロボットハンド１にストレート筒部１８を形成することなく、両側面１６、１７とも正面視等脚台形状に形成して、ロボットハンド１全体を断面楕円形状のテーパ筒部１９のみで構成してもよい。この場合、内筒体４の側部４１、４２に積層される補強層５１、５２はいずれも正面視等脚台形状のものであることが好ましい。
【００７７】
・  本実施形態では、断面長方形状の中空部１４を備えたロボットハンド１としたが、断面凸多角形の中空部１４であれば特にその形状は限定されない。断面正方形状の中空部１４としてもよい。その場合、内筒体４の側部４１の幅ｍと側部４２の幅ｎとが略同一となることから、補強層５１の端面５５における長辺の長さｘと補強層５２の端面５６における長辺の長さｙも略同一とすることが好ましい。また、断面平行四辺形状の中空部１４としてもよく、断面台形状の中空部１４としてもよい。
【００７８】
・  本実施形態では、断面略楕円形状のロボットハンド１を製造するべく補強層５を積層したが、加熱硬化工程により断面形状が凸閉曲線に近付くように成形される形状であれば、その形状は特に限定されない。マンドレル２の形状、積層される補強層５の形状も適宜変更することができる。この場合、液晶表示装置に使用されるガラス基板を安定して搬送する観点から言えば、ガラス基板搬送時に上下位置で相対する側面の短手方向の間隔が短く、且つ、上側に位置する面がより平面状となっていることが好ましい。
【実施例】
【００７９】
以下、本実施形態の基板搬送用ロボットに装着する繊維強化樹脂製ロボットハンドの製造方法の実施例について具体的に説明する。
[実施例１] 
実施例１では、マンドレル２として、長さが３０００ｍｍ、上下方向の側面２１の幅が６０ｍｍ、左右方向の側面２２の大径部側の端部の幅が３０ｍｍ、小径部側の端部の幅が１６ｍｍ、側面２２ａの長手方向の長さが４００ｍｍの断面略長方形状の長尺状のマンドレル２を用意した。また、マンドレル２における大径部側の面取り部２２の面取り寸法はＲ３ｍｍである。その具体的寸法を表１に示した。
【００８０】
マンドレル２に巻回するプリプレグ３は、強化繊維として炭素繊維を、熱硬化樹脂としてのエポキシ樹脂に含浸させた樹脂含有量２５〜３５％のプリプレグシートを使用した。内筒体４には、引張弾性率２４×１０３ｋｇｆ／ｍｍ２の炭素繊維を用いたプリプレグシート及び引張弾性率８０×１０３ｋｇｆ／ｍｍ２の炭素繊維を用いたプリプレグシートを積層した。このプリプレグシートを、所望の形状及び大きさに切り出したものをプリプレグ３として準備した。この場合の所望の形状とは、マンドレル２の展開図に相当する形状に相当するプリプレグ３であり、所望の大きさとは、１層目としてはマンドレル２の展開図に相当する大きさであるとともに、２層目以降については隣り合う内層側に積層されたプリプレグ３の厚み分ずつ大きくなるプリプレグ３である。プリプレグ３を、マンドレル２の長手方向に対して、まずクロス材の炭素繊維の配向方向が０度／９０度となるように配置して１層巻きつけて、その上に、ストレート層を４層、＋３５度から＋５５度方向のバイアス層を１層、−３５度から−５５度方向のバイアス層を１層、ストレート層を３層順次巻きつけて、マンドレル２の外周を隙間なく覆うように積層した。このように実施例１では、内筒体４を１０層のプリプレグ３を巻回することにより形成した。なお、内筒体４を構成する各層を構成するプリプレグ３の引張弾性率、樹脂含有量、繊維目付け、配向角度、層厚み、及び積層枚数については表２に記載したとおりである。
【００８１】
内筒体４の側部４１に積層する補強層５１については、樹脂含有量及び引張弾性率の異なる２種類のプリプレグ３を１２層積層したものを使用した。また、内筒体４の側部４２に積層する補強層５２については、１種類のプリプレグ３を４層積層したものを使用した。具体的には、補強層５１は、引張弾性率８０×１０３ｋｇｆ／ｍｍ２の炭素繊維を用い、樹脂含有量２５％のプリプレグシートを４層ストレート層として積層した後、引張弾性率２４×１０３ｋｇｆ／ｍｍ２の炭素繊維を用いた樹脂含有量３３％のプリプレグシートを８層ストレート層として積層したものを使用した。また、補強層５２では、引張弾性率２４×１０３ｋｇｆ／ｍｍ２の炭素繊維を用い、樹脂含有量３３％のプリプレグシートを４層ストレート層として積層したものを使用した。なお、内筒体４及び補強層５１、５２を構成するプリプレグ３の引張弾性率、樹脂含有量、繊維目付け、配向角度、層厚み、及び積層枚数については表２に記載したとおりである。
【００８２】
補強層５１、５２は、プリプレグ３を積層後、所定形状に切り出すことにより形成した。具体的には、補強層５１は、長さが３０００ｍｍ、端面５５における長辺の長さｘが５０ｍｍとなるように切り出した。また、補強層５２は、ストレート状補強部５２ａの長さが４００ｍｍ、テーパ状補強部５２ｂの長さが２６００ｍｍ、端面５６における長辺の長さｙが１５ｍｍ、他方の端面における長辺の長さが８ｍｍとなるように切り出した。
【００８３】
次に、内筒体４の側部４１上に長手方向を一致させて補強層５１を積層するとともに、内筒体４の側部４２上に長手方向を一致させて補強層５２を積層して予備成形体６を形成した。その後、予備成形体６の外周を覆うように、ラッピングテープ７に張力を掛けた状態で巻きつけた。ラッピングテープ７は、信越フィルム株式会社製ＳＤ２（テープ幅１５ｍｍ、テープ厚み２０μｍ）を使用した。
【００８４】
加熱硬化工程では、１３５℃の加熱炉内で２時間、繊維強化樹脂を熱溶融させて内筒体４と補強層５とを溶融接着させた後、取り出して室温まで冷却硬化させた。
【００８５】
【表１】
0005584271.tif 000002
また、実施例で使用した内筒体４、補強層５１、５２の構成は表２に示すとおりである。
【００８６】
【表２】
0005584271.tif 000003
[比較例１]
比較例１では、実施例１と同一のマンドレル２を使用した。また、プリプレグ３は、実施例１の内筒体４と同一の引張弾性率、樹脂含有量、繊維目付けのものを同一順序、同一配向角度、同一枚数でマンドレル２に１０層巻きつけた。比較例１では、このようにして形成された内筒体４に相当する部分の外層に、さらに異なる種類のプリプレグ３を各１層ずつストレート層として積層した。なお、比較例の角パイプの各層を構成するプリプレグ３の引張弾性率、樹脂含有量、繊維目付け、配向角度、層厚み、及び積層枚数については表３に記載したとおりである。比較例の角パイプは、内周面のみならず外周面も断面略長方形状の中空角パイプとして形成した。
【００８７】
その後、プリプレグ３の外周を覆うように、ラッピングテープ７に張力を掛けた状態で巻きつけた後、加熱炉内で加熱し、取り出して冷却硬化させた。ラッピング工程及び加熱硬化工程は実施例と同一の方法で行った。
【００８８】
【表３】
0005584271.tif 000004
実施例１及び比較例１で製造した各中空パイプについて、それぞれの外観形状を目視で比較した。
【００８９】
実施例１の製造方法で得られた内周面が断面長方形状の中空パイプは、外周面の断面形状が長手方向に亘って略楕円形状であり、その外表面は滑らかで平滑性に優れた外観となっていた。
【００９０】
一方、比較例１の製造方法で得られた角パイプは、外周面の断面形状が長手方向に亘って略長方形状であった。また、その外表面には、加熱硬化工程においてラッピングテープ７の張力と収縮力との作用で繊維強化樹脂が短手方向に押圧されることによる樹脂枯れ現象が見られ、多数の皺が観察された。
【符号の説明】
【００９１】
１…繊維強化樹脂製ロボットハンド、２…芯材としてのマンドレル、３…プリプレグ、４…内筒体、５、５１、５２…補強層、６…予備成形体、７…ラッピングテープ。
【図１】
0005584271.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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