(57)【要約】      （修正有）【課題】繊維強化プラスチック製構造部材の端部に連結部材を接合して構造部材として使用するための連結構造と加工方法を提供する。【解決手段】繊維強化プラスチック製構造部材の端部を狭窄させた繊維強化プラスチック製構造部材１と、繊維強化プラスチック製構造部材の狭窄部外周に密着して拡径を抑止する補強部材４と、軸方向に貫通孔２ａが設けられ繊維強化プラスチック製構造部材１の狭窄部１ａに内嵌する係止部材２と、側部に回り止めが設けられた連結固定部材３と、連結固定部材３の回転のみを拘束し軸方向には摺動可能な状態で連結固定部材３を貫通させて繊維強化プラスチック製構造部材１の端部と被連結部材８の間に取り付けられるスペーサー５とを備え、スペーサー５の回転によって連結固定部材３を被連結部材８のねじ孔８ａに螺合させて連結する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化プラスチック製構造部材のテーパ状に形成された連結部分の外周面に密着して取り付けられた補強部材と、前記連結部分の内周面に密着するとともに前記補強部材に対向配置して取り付けられた係止部材と、前記補強部材及び前記係止部材を貫通して被連結部材に連結固定されるとともに前記連結部分を前記補強部材及び前記係止部材により挟着状態に設定する連結固定部材とを備えている繊維強化プラスチック製構造部材の連結構造。
【請求項２】
側部に回り止めが設けられた前記連結固定部材と、該連結固定部材の回転のみを拘束し軸方向には摺動可能な状態で前記連結固定部材を貫通させて前記繊維強化プラスチック製構造部材の端部と前記被連結部材の間に取り付けられるスペーサーとを備え、前記スペーサーの回転によって前記連結固定部材を前記被連結部材のねじ孔に螺合させて連結することを特徴とする請求項１に記載の繊維強化プラスチック製構造部材の連結構造。
【請求項３】
側部にキー溝が設けられた前記連結固定部材と、側部にねじ孔が設けられ前記繊維強化プラスチック製構造部材の端部と前記被連結部材の間に前記連結固定部材を貫通させて取り付けられるスペーサーと、先端を前記連結固定部材のキー溝に嵌入させて前記スペーサーのねじ孔に螺合する止めねじとを備え、前記止めねじは前記スペーサーに対する前記連結固定部材の回転のみを拘束し軸方向には摺動可能な状態で前記連結固定部材のキー溝に嵌入されており、前記スペーサーの回転によって前記連結固定部材を前記被連結部材のねじ孔に螺合させて連結することを特徴とする請求項１に記載の繊維強化プラスチック製構造部材の連結構造。
【請求項４】
前記係止部材と前記連結固定部材が一体をなしていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の繊維強化プラスチック製構造部材の連結構造。
【請求項５】
繊維強化プラスチック製構造部材のテーパ状に形成された連結部分の外周面に密着して取り付けられた補強部材と、前記連結部分の内周面に密着するとともに前記補強部材に対向配置して取り付けられた係止部材と、係止部材と螺合して被連結部材に連結固定される連結金具と、該連結金具に螺合するとともに前記連結部分を前記補強部材及び前記係止部材により挟着状態に設定する雌ねじ部材とを備えている繊維強化プラスチック製構造部材の連結構造。
【請求項６】
前記連結部分が少なくとも１箇所の端部の切込みを伴って成形されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の繊維強化プラスチック製構造部材の連結構造。
【請求項７】
前記繊維強化プラスチック製構造部材が、長繊維で強化されたプラスチック材料から成ること特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の繊維強化プラスチック製構造部材の連結構造。
【請求項８】
前記補強部材が、前記連結部分の外周面に樹脂を含浸させた繊維束を巻き付けることによって成形されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の繊維強化プラスチック製構造部材の連結構造。
【請求項９】
繊維強化プラスチック製構造部材の連結部分の内周面に係止部材を密着して取り付けた連結構造の連結部分の加工方法であって、前記連結部分を加熱して軟化させる加熱工程と、加熱工程により軟化した状態の前記連結部分の外周面に成形型を当接させて変形させる変形工程と、変形工程により変形した前記連結部分の内周面に係止部材を圧着させて前記成形型との間に前記連結部分を挟持することで連結部分をテーパ状に成形する成形工程とを備える繊維強化プラスチック製構造部材の連結部分の加工方法。
【請求項１０】
前記変形工程において、前記加熱工程により軟化した状態の前記連結部分の外周面に前記補強部材の内周面を当接させて変形させることを特徴とする請求項９に記載の繊維強化プラスチック製構造部材の連結部分の加工方法。
【請求項１１】
前記パイプの端面に少なくとも１箇所の切込みを設ける切り込み工程を備えることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の繊維強化プラスチック製構造部材の連結部分の加工方法。
【請求項１２】
前記加熱工程における加熱手段が誘導加熱であることを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれか一項に記載の繊維強化プラスチック製構造部材の連結部分の加工方法。
【請求項１３】
前記繊維強化プラスチック製構造部材のマトリックス樹脂が熱硬化性プラスチックであって、かつ、前記変形工程前において前記マトリックス樹脂が完全には熱硬化していないことを特徴とする請求項９から請求項１２のいずれか一項に記載の繊維強化プラスチック製構造部材の連結部分の加工方法。
【請求項１４】
前記加熱工程における加熱温度が前記マトリックス樹脂のガラス転移温度以上であることを特徴とする請求項９から請求項１３のいずれか一項に記載の繊維強化プラスチック製構造部材の連結部分の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化プラスチック製構造部材の連結部分に連結部材を接合した連結構造及び連結部分の加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化プラスチック製構造部材は比強度と比剛性等に優れるが、単体で構造部材として使用されることは少なく、連結部分に金属製の連結部材を接合して一体化させた状態で使用されている。
【０００３】
例えば建築構造物では、体育施設等の大スパンの軽量屋根や電波望遠鏡、宇宙ステーション等の立体トラス用部材として、パイプ状の繊維強化プラスチック製構造部材の両端の連結部分に連結部材を接合して使用されている。
【０００４】
また、部品の整列や組み立てを行うピッキング用パラレルリンクロボットのロボットアームとして、パイプ状の繊維強化プラスチック製構造部材の両端の連結部分に連結部材を接合して使用されている。
【０００５】
一般に、繊維強化プラスチック製構造部材に連結部材を接合する場合、連結部分となる開口部に連結部材を嵌合させて接着剤で固着する方法が採用されている。
【０００６】
大きな荷重を伝達するトラス部材等では、非特許文献１に記載されているように、繊維強化プラスチック製構造部材の連結部分となる開口部に連結部材を嵌合させ、両者の重なり部分に係止ピンを貫通させて接合する方法が採用されている。
【０００７】
また、特許文献１では、低コスト化と軽量化を達成できる構造部材として、端部に向かって収束する繊維強化プラスチック中空構造体の端部開口に、ロッドエンドが螺着する螺合部が設けられている構造部材が開示されている。
【０００８】
さらに、特許文献２では、耐熱サイクル性に優れた繊維強化プラスチック製トラス部材として、繊維強化プラスチック製の筒体の内周面に、端部に向かって孔径が小さくなるテーパ状の係止部を設け、鍔部と鍔部の軸方向一側面に突出成形した嵌合部スペーサーなる端部金具の嵌合部外周面に、前記筒体の係止部と密接するテーパ状係止部を設けた繊維強化プラスチック製トラス部材が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−３２８４９８号公報
【特許文献２】実開平７−４９９８公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】米丸  啓介  外３名、ＣＦＲＰ製トラスの開発（その３）、清水建設研究報告第７６号、２００２年１０月、２３頁−２４頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
繊維強化プラスチック製構造部材の連結部分に連結部材を嵌合させて接着剤で固着する方法は簡便であるが、接着剤のせん断強度は構造部材の軸方向の強度の数十分の一以下であるため、構造部材に見合う耐荷重を得るには、嵌合部を長くして接合面積を稼がなければならない。しかし、嵌合部を長くすると連結部材の重量が増加する欠点がある。
【００１２】
また、繊維強化プラスチック製構造部材の連結部分に連結部材を嵌合させ、両者の重なり部分に係止ピンを貫通させて連結する方法は、接着剤のみで固着させるよりも短い嵌合部で高い接合強度が得られるが、係止ピンを通すための穿孔により前記パイプの耐荷重が低下する欠点がある。また、構造部材と前記連結部材の熱膨張が係止ピンを介して相互に拘束されるため、温度変化の大きい環境では熱応力によって係止ピンやその周辺が損傷する恐れがある。さらに、前記パイプが炭素繊維強化プラスチック製である場合、穿孔側面の炭素繊維に係止ピンが直接接触することによってガルバニック腐食や水素脆化を生じて損傷する恐れがある。
【００１３】
また、特許文献１に記載されている構造部材では、両端で絞られた形状の繊維強化プラスチック製中空構造体を一体的に成形するため、成形に用いたライナー（型材）を簡単に取り出すことができず、加えて、樹脂含浸の工程で金型が必要であるなど、製造工程が複雑で加工コストが高くなる問題がある。また、繊維組織を成形した後で樹脂を含浸させる方法が用いられているが、この方法では樹脂の含浸不良を生じやすいという欠点がある。さらに、繊維組織の成形に用いられるブレイディングやフィラメントワインディングなどの手法は軸方向に配向する強化繊維の割合を高めることが難しく、シートワインディングや引き抜き成形法で製造される繊維強化プラスチック製構造部材よりも軸方向の耐荷重が劣るという欠点がある。
【００１４】
また、特許文献２に記載されている繊維強化プラスチック製トラス部材は、端部金具の鍔部と係止部が一体であるため、前記筒体の係止部との接触面に予荷重を加えることができない。そのため、交番荷重が作用する場合には係止部の接触面が相対的に滑りやすく、磨耗を生じて軸方向の抜けにつながる恐れがある。
【００１５】
そこで本発明の目的は、連結部分に連結部材を確実に係止するとともに高強度で耐久性に優れた繊維強化プラスチック製構造部材の連結構造及び連結部分の加工方法提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、上記課題を解決するために、繊維強化プラスチック製構造部材のテーパ状に形成された連結部分の外周面に密着して取り付けられた補強部材と、前記連結部分の内周面に密着するとともに前記補強部材に対向配置して取り付けられた係止部材と、係止部材を貫通して被連結部材に連結固定されるとともに前記連結部分を前記補強部材及び前記係止部材により挟着状態に設定する連結固定部材とを備えていることを要旨とする。
【００１７】
また、第２の課題解決手段は、側部に回り止めが設けられた前記連結固定部材と、該連結固定部材の回転のみを拘束し軸方向には摺動可能な状態で前記連結固定部材を貫通させて前記繊維強化プラスチック製構造部材の端部と前記被連結部材の間に取り付けられるスペーサーとを備え、前記スペーサーの回転によって前記連結固定部材を前記被連結部材のねじ孔に螺合させて連結すること要旨とする。
【００１８】
また、第３の課題解決手段は、側部にキー溝が設けられた前記連結固定部材と、側部にねじ孔が設けられ前記繊維強化プラスチック製構造部材の端部と前記被連結部材の間に前記連結固定部材を貫通させて取り付けられるスペーサーと、先端を前記連結固定部材のキー溝に嵌入させて前記スペーサーのねじ孔に螺合する止めねじとを備え、前記止めねじは前記スペーサーに対する前記連結固定部材の回転のみを拘束し軸方向には摺動可能な状態で前記連結固定部材のキー溝に嵌入されており、前記スペーサーの回転によって前記連結固定部材を前記被連結部材のねじ孔に螺合させて連結することを要旨とする。
【００１９】
また、第４の課題解決手段は、前記係止部材と前記連結固定部材が一体をなしていることを要旨とする。
【００２０】
また、第５の課題解決手段は、繊維強化プラスチック製構造部材のテーパ状に形成された連結部分の外周面に密着して取り付けられた補強部材と、前記連結部分の内周面に密着するとともに前記補強部材に対向配置して取り付けられた係止部材と、係止部材と螺合して被連結部材に連結固定される連結金具と、該連結金具に螺合するとともに前記連結部分を前記補強部材及び前記係止部材により挟着状態に設定する雌ねじ部材とを備えていることを要旨とする。
【００２１】
また、第６の課題解決手段は、前記連結部分が少なくとも１箇所の端部の切込みを伴って成形されていることを要旨とする。
【００２２】
また、第７の課題解決手段は、前記繊維強化プラスチック製構造部材が、長繊維で強化されたプラスチック材料から成ることを要旨とする。
【００２３】
また、第８の課題解決手段は、前記補強部材が、前記連結部分の外周面に樹脂を含浸させた繊維束を巻き付けることによって成形されていることを要旨とする。
【００２４】
また、第９の課題解決手段は、繊維強化プラスチック製構造部材の連結部分の内周面に係止部材を密着して取り付けた連結構造の連結部分の加工方法であって、前記連結部分を加熱して軟化させる加熱工程と、加熱工程により軟化した状態の前記連結部分の外周面に成形型を当接させて変形させる変形工程と、変形工程により変形した前記連結部分の内周面に係止部材を圧着させて前記成形型との間に前記連結部分を挟持することで連結部分をテーパ状に成形する成形工程とを備えることを要旨とする。
【００２５】
また、第１０の課題解決手段は、前記変形工程において、前記加熱工程により軟化した状態の前記連結部分の外周面に前記補強部材の内周面を当接させて変形させることを要旨とする。
【００２６】
また、第１１の課題解決手段は、前記パイプの端面に少なくとも１箇所の切込みを設ける切り込み工程を備えることを要旨とする。
【００２７】
また、第１２の課題解決手段は、前記加熱工程における加熱手段が誘導加熱であることを要旨とする。
【００２８】
また、第１３の課題解決手段は、前記繊維強化プラスチック製構造部材のマトリックス樹脂が熱硬化性プラスチックであって、かつ、前記変形工程前において前記マトリックス樹脂が完全には熱硬化していないことを要旨とする。
【００２９】
また、第１４の課題解決手段は、前記加熱工程における加熱温度が前記マトリックス樹脂のガラス転移温度以上であることを要旨とする。
【発明の効果】
【００３０】
以上のように本発明の連結構造によれば、既製の繊維強化プラスチック製構造部材を任意の長さで連結することができ、かつ、連結固定部材に作用する軸方向の引張荷重を補強部材の強度で支えることによって、係止ピンを使用することなく接着剤のせん断強度に依存しない高強度な連結が可能となる。また、連結部分を補強部材と係止部材により狭着した状態に設定しているので、連結固定部材の軸方向に交番荷重が作用する場合でも、連結構造に緩みや磨耗が生じにくく、信頼性の高い連結が加工となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態１に係わる繊維強化プラスチック製構造部材の連結構造の概略構成を一部断面で示した側面図である。
【図２】本発明の実施形態１に係わる補強部材の取り付け方法を模式的に示した斜視図である。
【図３】本発明の実施形態１に係わる補強部材の別の取り付け方法を模式的に示した斜視図である。
【図４】本発明の実施形態１に係わるスペーサーを模式的に示した斜視図である。
【図５】本発明の実施形態１に係わる別のスペーサーを模式的に示した斜視図である。
【図６】本発明の実施形態２に係わる繊維強化プラスチック製構造部材の連結構造の概略構成を一部断面で示した側面図である。
【図７】本発明の実施形態１に係わる繊維強化プラスチック製構造部材の端部を狭窄させる概略工程を示した工程図である。
【図８】本発明の実施形態１に係わる繊維強化プラスチック製構造部材の端部を狭窄させるのと同時に補強部材を取り付ける概略工程を示した工程図である。
【図９】本発明の実施例に係わる引張試験片の概要を一部断面で示した側面図である。
【図１０】本発明の実施例の比較に用いた引張試験片の概要を一部断面で示した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明を図に示した実施形態に基づいて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素や形状、相対的な配置などは、特に記載がない限り本発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００３３】
実施形態１
図１は、本発明の実施形態１に係る繊維強化プラスチック製構造部材の連結構造の概略構成を一部断面で示したものである。連結構造は、繊維強化プラスチック製構造部材１のテーパ状に形成された連結部分である端部開口部の外周面に密着して取り付けられた補強部材４と、連結部分の内周面に密着するとともに補強部材４に対向配置して取り付けられた係止部材２と、補強部材４及び係止部材２を貫通して被連結部材８に連結固定されるとともに構造部材１の連結部分を補強部材４及び係止部材２により挟着状態に設定する連結固定部材３とを備えている。
【００３４】
構造部材１は、繊維強化プラスチック材料からなるパイプ状の成形体からなり、連結部分となる端部開口部がテーパ状に狭窄させた狭窄部１ａに形成されている。繊維強化プラスチック材料としては、例えば、炭素繊維強化プラスチック材料やガラス繊維強化プラスチック等が挙げられる。構造部材１に形成される連結部分は、端部開口部以外に設けてもよく、構造部材を使用する構造設計に応じて設ければよく特に限定されない。例えば、構造部材１の中間部分に連結部分を形成することもできる。
また、構造部材１の連結部分は、テーパ状に形成することで、後述するように、連結固定部材３により補強部材４及び係止部材２を挟着させしっかりと取り付けることができる。この場合、挟着とは、補強部材４及び係止部材２が連結部分に圧着して挟持している状態を意味しており、係止部材２は連結部分にずれないように圧着していれば、連結部分に接着していても接着していなくてもかまわない。
連結部分となる筒状の狭窄部１ａをテーパ状に形成する場合、連結部分を軸方向に沿って部分的に切り欠いて残った短冊状部分を内側に窄めるように傾斜させてテーパ状に形成することができる。こうしたやり方以外にも、連結部分の一部を内側に湾曲させることによって先端部分を内側に窄め、テーパ状に形成するといった手法が考えられる。
【００３５】
係止部材２は、狭窄部１ａの内周面に密着するように円錐台状の筒体に形成されており、中心部には連結固定部材３の軸部３ｂを貫通させる開口が形成されている。そして、係止部材２は、補強部材４と対向する位置に配置されている。係止部材２は、例えば、金属材料、プラスチック材料またはセラミック材料といった材料を用いて成形することができる。
【００３６】
補強部材４は、狭窄部１ａの外周面に密着するように円錐台状の筒体に形成されており、狭窄部１ａの外周面に密着して連結部分を補強する。補強部材４は、例えば、金属材料、繊維強化プラスチック材料といった材料を用いて成形することができ、図２に示すように予め所定の形状に加工された部材を繊維強化プラスチック製構造部材１の狭窄部１ａに外嵌させて接着する方法か、もしくは図３に示すように繊維強化プラスチック製構造部材１の狭窄部１ａの外周に樹脂を含侵させた繊維を巻き付ける方法で取り付けられる。
【００３７】
連結固定部材は、係止部材２の貫通孔２ａよりも径の大きな頭部３ａを有し、軸部３ｂにはキー溝３ｃが設けられている。図４に示すように、スペーサー５には、連結固定部材３を貫通させるための貫通孔５ａと、側部にレンチを掛けるための一対以上の平行な面５ｂと、止めねじ７を取り付けるためのねじ孔５ｃと、補強部材４に当接するための鍔５ｄとが設けられており、鍔５ｃ側の貫通孔５ａには係止部材２との当接を避けるための逃がし穴５ｅが設けられている。なお、レンチを掛けるための形状は一対以上の平行な平面に限定されるものではなく、例えば図５に示すように側部に一つ以上の窪み６ｂを設けたものや、図は省略するが一つ以上の突起を設けたものでもよい。また、必ずしもスペーサー５に鍔５ｄが一体形成されている必要はなく、鍔５ｄの部分がワッシャーとして分離していてもよい。
【００３８】
止めねじ７は、スペーサー５に対する連結固定部材３の回転のみを拘束し、軸方向には摺動可能な状態で連結固定部材３のキー溝３ｃに嵌入されており、スペーサー５を回転させることによって連結固定部材３を被連結部材８のねじ孔８ａに螺合させて連結することができる。
【００３９】
被連結部材８との連結に伴い、連結固定部材３を係止する係止部材２には軸方向に引き抜く力が作用し、その反作用で補強部材４の端部がスペーサー５によって押圧される。その結果、係止部材２と狭窄部１ａの接触面には圧縮荷重が加わることになり、交番荷重が作用する場合でも係止部の相対的な滑りが抑制されて、磨耗に起因する引き抜けを防止することができる。
【００４０】
実施形態２
図６は、本発明の実施形態２に係わる繊維強化プラスチック製構造部材の連結構造の概略構成を一部断面で示した側面図である。繊維強化プラスチック製構造部材１および補強部材４については実施形態１と同じであり、係止部材９も実施形態１の係止部材２と概ね同様であるが、係止部材９では貫通孔に代えて連結金具１０のねじ部に螺合するねじ孔９ａが設けられている。
【００４１】
連結金具１０は、ボルト１２によって被連結部材１３に取り付けられる係止部１０ａと雄ねじ部１０ｂを有し、雌ねじ部材１１を螺合させた状態で係止部材９のねじ孔９ａに螺合している。雌ねじ部材１１を締め付けることで係止部材９と狭窄部１ａの接触面に圧縮荷重を加えることができる構造であるが、雌ねじ部材１１は被連結部材１３との連結に直接関与していないため、連結金具１０に作用する軸方向の力に拘らず任意に係止部材９と狭窄部１ａの接触面に圧縮荷重を付与することができる。なお、図６において連結金具１０はボールジョイントの形状で画いてあるが、係止部材９のねじ孔に螺合する雄ねじを有するものであれば係止部の形状を限定するものではない。
【００４２】
本実施形態では、被連結部材１３との連結に直接係わらない雌ねじ部材１１の締め付けによって係止部材９と繊維強化プラスチック製構造部材１の係止部の接触面に任意の圧縮荷重を加えることができ、交番荷重が作用する用途でも係止部の相対的な滑りを抑制して磨耗に起因する引き抜けを防止することができる。
【００４３】
図７は、本発明の実施形態１に係わる繊維強化プラスチック製構造部材の端部を狭窄させて繊維強化プラスチック製構造部材１とする概略工程を示した工程図である。図７（ａ）は部材挿入工程であり、端部に切り込み１４ａを設けた繊維強化プラスチック製構造部材１４に連結固定部材３を貫通させた係止部材２を挿入した後、図７（ｂ）の加熱工程において前記パイプ１４の端部を高周波加熱コイル１５内に配置して軟化温度まで加熱する。図７（ｃ）は変形工程であり、前記パイプ１４の端部が所定の温度になった後、テーパ状の成形型１６に前記パイプ１４の端部を圧入して狭窄するように変形させ、図７（ｄ）に示す成形工程において、連結固定部材３を引き出して係止部材２を連結部分となる端部開口部の内周面に圧着させることで成形型１６との間に前記パイプ１４の連結部分を挟持して加圧成形する。このように、変形工程直後の軟化状態で加圧することにより、前記パイプ１４の連結部分を係止部材２と補強部材４が密着する形状に成形するとともに成形型１６と係止部材２への熱伝導を促進して冷却時間を短縮することができる。
【００４４】
図８は、繊維強化プラスチック製構造部材１４の端部を狭窄させるのと同時に補強部材４を取り付ける概略工程を示した工程図である。ホルダ１７には、補強部材４が着脱自在に内嵌する窪み１７ａが設けられており、開口側には前記パイプ１４の端部を補強部材４の内側に導くためのガイド１８が取り付けられている。該ガイド１８は、前記パイプ１４のストレート部分による拡径にも耐える弾性を有する。加工方法は、予め内面に接着剤を塗布した補強部材４をホルダ１７にセットしておくことを除いて図３に示した工程と概ね同じであるが、この方法によれば繊維強化プラスチック製構造部材１４の端部を狭窄させて係止部材２が密着する形状に成形するのと同時に補強部材４を取り付けることができる。
【実施例】
【００４５】
上述した方法で、実際に繊維強化プラスチック製パイプに連結部分を設け、引張試験を行った。
【００４６】
本実施例では、繊維強化プラスチック製構造部材として外径５０ｍｍ×内径４６ｍｍ×長さ３００ｍｍのＣＦＲＰパイプ（株式会社ホーペック製）を用いた。前記ＣＦＲＰパイプは、厚さ０．１ｍｍの一方向プリプレグ（東レ株式会社製３２５２Ｓ−１０）を最外層から０度６層、９０度１３層、０度１層の順にシートワインディング法で積層した後、熱硬化炉において約１３０度で加熱硬化させたものである。
【００４７】
係止部材には超々ジュラルミンを用い、直径５０ｍｍの丸棒から底面直径４６ｍｍ、高さ２５ｍｍ、勾配角２５度の円錐台の外形で、中心軸に沿って直径１６ｍｍの貫通孔を有する筒体に削り出した。
【００４８】
また、連結固定部材には長さ１００ｍｍのＭ１６六角穴付ボルト（強度区分１０．９）をそのまま使用した。
【００４９】
補強部材は連結部分の外周面に樹脂を含浸させた繊維束を巻き付けることとし、繊維束と含浸用樹脂には、それぞれＰＡＮ系炭素繊維のレギュラートウＴＣ−３３（ＦＯＲＭＯＳＡ  ＰＬＡＳＴＩＣＳ製）と、低粘土のエポキシ樹脂ＧＭ６８００（ブレニー技研製）を使用した。
【００５０】
連結部分の加工に際し、ＣＦＲＰパイプの連結部分をテーパ状に成形するための勾配角２５度で縮径する線形テーパ形状の成形型を用意した。
【００５１】
連結部分の加工は、最初にＣＦＲＰパイプ内周面の離型材を♯１８０のサンドペーパーで取り除いた後、ＣＦＲＰパイプの端部を円周に沿って等間隔に１２箇所、端部から３０ｍｍまで三角形状に切り欠き、残った短冊状部分を内側に窄めるように傾斜させることで、勾配角２５度の線形テーパを形成できるようにした。
【００５２】
次に、係止部材に六角穴付ボルトを貫通させて連結部分に挿入した後、連結部分をヒートガンで１５０℃に加熱して成形型に圧入し、短冊状部分を内側に窄めるように変形させた。この直後に成形型の貫通孔に六角穴付ボルトの先端を通して引張り、成形型と係止部材とで短冊状部分を挟み付けて係止部材の外周面に密着するテーパ状に成形した。
【００５３】
補強部材の取り付けは樹脂を含浸させた繊維束を手で巻き付ける方法で行い、０．５ｍｍ程の厚さに巻き付けては含浸樹脂を２４時間硬化させる工程を８回繰り返し、厚さが４ｍｍになるまで巻き付けた。
【００５４】
連結部分への係止部材の接合にはアクリル接着剤Ｙ−６１０（セメダイン株式会社）を用いた。連結部分と係止部材の隙間から接着剤を塗布した後、六角穴付ボルトにナットを取り付けて締め込むことで連結部分に係止部材を密着させ、室温で２４時間放置して固着させた。以上の方法で、ＣＦＲＰパイプの両端に連結構造を設けて図９に示す形状の引張試験片とした。
【００５５】
また、比較のためにＣＦＲＰパイプの開口部に円筒状の係止部材を嵌合させて接着剤で固着する方法で、図１０に示す形状の引張試験片を作成した。ＣＦＲＰパイプと接着剤および六角穴付ボルトは上述の本実施例と同じ物を使用し、円筒状の係止部材も前記係止部材と同じ超々ジュラルミンＡ７０７５から削り出した。円筒状の係止部材の寸法は、外径４６ｍｍ×内径１６ｍｍ×長さ２５ｍｍで、ＣＦＲＰパイプの内径に対して僅かに締まり嵌めとなるようにした。
【００５６】
円筒状の係止部材の取り付け方法は、ＣＦＲＰパイプの内周面の離型材をサンドペーパーで取り除いた後、接着剤を薄く塗布してパイプ開口部に六角穴付ボルトを貫通させた円筒状の係止部材を圧入し、室温で２４時間放置して固着させた。
【００５７】
引張試験には万能材料試験機ＵＨ−Ｆ１０００ｋＮＩ（島津製作所）を用いた。試験時の荷重レンジは２００ｋＮであり、１ｍｍ／分の速度で引張試験を行った。その結果、比較材の最大荷重が８８ｋＮであるのに対し、本実施例の最大荷重は１３０ｋＮで比較材のおよそ１．５倍の耐荷重を示した。
【符号の説明】
【００５８】
１  繊維強化プラスチック製構造部材
１ａ  狭窄部
２  係止部材
２ａ  貫通孔
３  連結固定部材
３ａ  頭部
３ｂ  軸部
４  補強部材
５  スペーサー
５ａ  貫通孔
５ｂ  平行な面
５ｃ  ねじ孔
５ｄ  鍔
５ｅ  逃がし穴
６  スペーサー
６ａ  貫通孔
６ｂ  窪み
６ｃ  ねじ孔
６ｄ  鍔
７  止めねじ
８  被連結部材
８ａ  ねじ孔
９  係止部材
９ａ  ねじ孔
１０  連結金具
１０ａ  係止部
１０ｂ  雄ねじ部
１１  雌ねじ部材
１２  ボルト
１３  被連結部材
１４  繊維強化プラスチック製構造部材
１４ａ  切り込み
１５  高周波加熱コイル
１６  成形型
１７  ホルダ
１７ａ  窪み
１８  ガイド
１９  繊維束
２０  中継ローラ
２１  中継ローラ
２２  中継ローラ
２３  繊維供給ガイド
２４  レジンバス
２５  連結部分をテーパ状に加工したＣＦＲＰパイプ
２６  実施例における係止部材
２７  Ｍ１６六角穴付ボルト
２８  実施例における補強部材
２９  Ｍ１６ナット
３０  座金
３１  ＣＦＲＰパイプ
３２  円筒状の係止部材
【図１】
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【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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【図１０】
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