(57)【要約】  例えばコンクリートを穿孔またはコアリングするための、ドリルアセンブリは、複合材料から形成されるドリルカラムを有する。軌道に沿った移動のための、壁鋸用または他の構造体を支持するための軌道が、複合材料から形成される。複合材料のカラム、レール、または中空の内側部分を有する他の長手軸方向に延びる複合構造体は、内部支持構造体を備える。加工片を機械加工するために使用される構成要素および設備は、複合材料を用いて軽くされる。
2007524524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドリルアセンブリであって、以下：
支持基材；
ドリルを支持するためのドリル支持体；および
該基材によって支持されるドリルカラムであって、該ドリルカラムは、該ドリル支持体を支持し、そして該ドリルカラムは、複合材料から形成される、ドリルカラム、
を備える、ドリルアセンブリ。
【請求項２】
前記ドリルカラムの前記複合材料が、カーボンファイバーおよび樹脂組成物の組み合わせから形成されている、請求項１に記載のドリルアセンブリ。
【請求項３】
前記複合材料が、ガラス繊維ファイバーをさらに含有する、請求項２に記載のドリルアセンブリ。
【請求項４】
前記ドリルカラムが、長手軸方向に延び、そして第一の表面を備え、そして該ドリルカラムが、該第一の表面上にプレートをさらに備える、請求項１に記載のドリルアセンブリ。
【請求項５】
前記プレートが鋼プレートである、請求項４に記載のドリルアセンブリ。
【請求項６】
前記鋼プレートが、前記ドリルカラムに接合されている、請求項５に記載のドリルアセンブリ。
【請求項７】
前記カラムが、複数の面を備え、そして該カラム上の１つより多い表面が、鋼プレートを備える、請求項５に記載のドリルアセンブリ。
【請求項８】
前記プレートの１つに係合表面をさらに備える、請求項７に記載のドリルアセンブリ。
【請求項９】
前記係合表面が、ラックである、請求項８に記載のドリルアセンブリ。
【請求項１０】
第二のプレートに第二のラックをさらに備える、請求項９に記載のドリルアセンブリ。
【請求項１１】
前記ドリルカラムが、矩形の断面を有する、請求項１に記載のドリルアセンブリ。
【請求項１２】
前記ドリルカラムが、正方形の断面を有する、請求項１１に記載のドリルアセンブリ。
【請求項１３】
ドリルカラムの各面に鋼プレートをさらに備える、請求項１１に記載のドリルアセンブリ。
【請求項１４】
前記ドリルカラムが、カーボンファイバーおよび樹脂の複合材料から形成され、そして前記鋼プレートと該カーボンファイバーとの間に、ガラス繊維材料をさらに含有する、請求項１３に記載のドリルアセンブリ。
【請求項１５】
前記ドリルカラムが、中空部分を備え、そして該中空部分の内部に、少なくとも１つの挿入物をさらに備える、請求項１に記載のドリルアセンブリ。
【請求項１６】
前記ドリルカラムの中空部分が、第一の形状を有し、そして前記少なくとも１つの挿入物が、該第一の形状と同一の外形を有する、請求項１５に記載のドリルアセンブリ。
【請求項１７】
前記中空部分が、正方形であり、そして前記少なくとも１つの挿入物の外形が、正方形である、請求項１６に記載のドリルアセンブリ。
【請求項１８】
前記中空部分の内部に４つの正方形挿入物をさらに備える、請求項１７に記載のドリルアセンブリ。
【請求項１９】
前記挿入物の少なくとも一部分が、前記中空部分の内側に接合されている、請求項１７に記載のドリルアセンブリ。
【請求項２０】
前記ドリルカラムが、第一の材料から形成され、そして前記少なくとも１つの挿入物が、該第一の材料を含有する、請求項１５に記載のドリルアセンブリ。
【請求項２１】
前記ドリルカラムおよび前記少なくとも１つの挿入物が、全て、複合カーボンファイバー材料から形成されている、請求項２０に記載のドリルアセンブリ。
【請求項２２】
前記ドリルカラムが、第一の材料および第二の材料から形成されており、そして前記少なくとも１つの挿入物が、該第二の材料を含有しない、請求項１５に記載のドリルアセンブリ。
【請求項２３】
前記第二の材料が、ガラス繊維である、請求項２２に記載のドリルアセンブリ。
【請求項２４】
前記中空部分が、第一の形状を有し、そして前記挿入物が、該第一の形状とは異なる外形を有する、請求項１５に記載のドリルアセンブリ。
【請求項２５】
前記第一の形状が、正方形であり、そして前記挿入物の前記外形が、円形である、請求項２４に記載のドリルアセンブリ。
【請求項２６】
前記中空部分が、第一の形状を有し、そして前記挿入物が、該第一の形状と同じ外形を有し、そして角部を備え、該角部のうちの少なくとも１つが、該中空部分の内側表面に接触する、請求項１５に記載のドリルアセンブリ。
【請求項２７】
前記中空部分が、表面を備え、そして該表面の一部分が、いずれの挿入物によっても接触されないままである、請求項１５に記載のドリルアセンブリ。
【請求項２８】
前記ドリルカラムの前記外側表面に、ベアリングプレートをさらに備え、前記挿入物が、該ベアリングプレートに隣接して、前記中空部分の内側表面と接触する表面を備える、請求項１５に記載のドリルアセンブリ。
【請求項２９】
前記中空部分の内部に、前記挿入物を支持する支持プレートをさらに備える、請求項１５に記載のドリルアセンブリ。
【請求項３０】
前記挿入物が、第一の形状を有する中空部分を備え、そして前記支持プレートが、該挿入物の該中空部分内に延びる突出部を備える、請求項２９に記載のドリルアセンブリ。
【請求項３１】
前記ドリルカラムが、４つの挿入物を備え、そして前記支持プレートが、該４つの挿入物の各々の中空部分内に延びる４つの突出部を備える、請求項３０に記載のドリルアセンブリ。
【請求項３２】
支持基材をさらに備え、該支持基材は、前記中空部分内に延び、そして前記支持プレートを支持する、請求項３０に記載のドリルアセンブリ。
【請求項３３】
前記支持基材が、前記中空部分の壁に接合されている、請求項３２に記載のドリルアセンブリ。
【請求項３４】
キャップ部分をさらに備え、該キャップ部分は、前記カラムの中空部分内に延びる少なくとも１つの壁を有する、請求項１５に記載のドリルアセンブリ。
【請求項３５】
前記少なくとも１つの壁と、前記カラムの前記中空部分との間に、接合層をさらに備える、請求項３４に記載のドリルアセンブリ。
【請求項３６】
前記キャップ部分内に螺合されるジャッキねじをさらに備える、請求項３４に記載のドリルアセンブリ。
【請求項３７】
前記キャップ部分が、前記ドリルカラムの端部を越えて延びるリップ部分を備える、請求項３４に記載のドリルアセンブリ。
【請求項３８】
前記キャップ部分が、前記ドリルカラムの第一の端部を覆い、そして前記ドリルアセンブリが、該ドリルカラムの第二の端部において、支持基材をさらに備え、前記少なくとも１つの挿入物が、該キャップ部分から該支持基材までの距離を実質的に延びる、請求項３４に記載のドリルアセンブリ。
【請求項３９】
前記支持基材が、前記中空部分の形状に一致する形状を有し、該中空部分の内部に、該支持基材が延びる、請求項３８に記載のドリルアセンブリ。
【請求項４０】
複合支持構造体であって、以下：
第一の構造体であって、該第一の構造体は、真っ直ぐな軸の周りで長手軸方向に延び、そして外側表面および内側表面を備え、該内側表面は、該構造体に沿って少なくとも部分的に延びる中空部分を規定し、該第一の構造体は、繊維強化された材料から形成される、第一の構造体；
第二の構造体であって、該第二の構造体は、該中空部分内で長手軸方向に延び、そして該内側表面の少なくとも一部分と接触し、該第二の構造体は、該中空部分の内側表面の一部分と接触するような様式で構成され、該第二の構造体は、繊維強化された材料から形成される、第二の構造体；ならびに
該第一の構造体の該外側表面上の、該第二の構造体に隣接する該外側表面の一部分上のベアリングプレートであって、該ベアリングプレートにおいて、該第二の構造体は、該第一の構造体の該内側表面の一部分と接触する、ベアリングプレート、
を備える、複合支持構造体。
【請求項４１】
前記ベアリングプレートが、前記第一の構造体に接合された鋼プレートを備える、請求項４０に記載の複合構造体。
【請求項４２】
前記第一の構造体の前記繊維強化材料が、カーボンファイバー強化材料である、請求項４０に記載の複合構造体。
【請求項４３】
前記第二の構造体の前記繊維強化材料が、カーボンファイバー強化材料である、請求項４２に記載の複合構造体。
【請求項４４】
前記第二の構造体が、前記第一の構造体の実質的な長さに延びる、請求項４２に記載の複合構造体。
【請求項４５】
前記第一の構造体の前記繊維強化材料が、前記第二の構造体の前記繊維強化材料と実質的に同じである、請求項４０に記載の複合構造体。
【請求項４６】
前記第一の構造体が、第一の形状を有し、前記第二の構造体が、該第一の形状と実質的に同じ形状を有する、請求項４０に記載の複合構造体。
【請求項４７】
前記第一の構造体が、第一の形状を有し、そして前記第二の構造体が、該第一の形状と実質的に異なる形状を有する、請求項４０に記載の複合構造体。
【請求項４８】
前記内側表面の、前記中空部分を規定する実質的に全てが、前記第二の構造体および他の構造体のうちの１つの表面によって接触されている、請求項４０に記載の複合構造体。
【請求項４９】
前記第二の構造体および前記他の構造体が、同じ形状を有する、請求項４８に記載の複合構造体。
【請求項５０】
前記第二の構造体が、外側表面を有し、そして該第二の構造体の該外側表面の一部分が、前記第一の構造体の前記内側表面と接触する、請求項４０に記載の複合構造体。
【請求項５１】
壁鋸のための軌道であって、該軌道は、カーボンファイバー複合材料から形成されるレールを備え、該レールは、長手軸方向に延び、そして壁鋸の構成要素の往復移送を受容および支持するための、第一のベアリング表面および第二のベアリング表面を有し、該レールの中空部分を規定する内側壁、および支持構造体を有し、該支持構造体は、該レールの該中空部分内で延び、そして該レールの該内側壁に沿って延び、かつ該内側壁と接触する第一の壁部分を有する、軌道。
【請求項５２】
前記レールに接合されたラックをさらに備える、請求項５１に記載の軌道。
【請求項５３】
前記第一のベアリング表面上の少なくとも１つの磨耗プレートをさらに備える、請求項５１に記載の軌道。
【請求項５４】
前記磨耗プレートが、前記ベアリング表面に接合されている、請求項５３に記載の軌道。
【請求項５５】
前記第一のベアリング表面および第二のベアリング表面のうちのそれぞれに接合された磨耗プレートをさらに備え、前記レールの前記中空部分を規定する前記内側壁は、該第一のベアリング表面および第二のベアリング表面にそれぞれ隣接する、第一の表面および第二の表面を備え、そして前記支持構造体の第一の壁部分が、該第一のベアリング表面に隣接して、該第一の表面と接触し、そして該支持構造体の第二の壁部分が、該第二のベアリング表面に隣接して、該第二の表面と接触し、そして前記支持構造体が、カーボンファイバーから形成されている、請求項５１に記載の軌道。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（背景）
（発明の分野）
本開示は、コンクリート、石造物、および他の材料に対して使用されるものが挙げられる、ドリルアセンブリ、壁鋸、および平鋸が挙げられる、機械類設備に関する。本開示はまた、複合構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
（関連技術）
加工片（可動の個々の加工片、および固定された構造体が挙げられる）を機械加工するために使用される設備は、一般に、この加工片の精密かつ正確な機械加工を確実にするために、強靭であり、そして耐久性がある。しばしば、この設備は、この設備が作動の間に移動しないことを確実にするために、比較的重く、これによって、制度および角度を保障することを補助する。加工片が固定された表面または構造体である場合、換言すれば、不動である場合、これは、代表的に、コンクリート構造体の場合であり、この設備は、この加工片に移動され、そして加工片に作用するために設定される。
【０００３】
可搬型の機械加工設備は、しばしば、鋼、ならびに高い強度、耐久性、および大きい負荷および応力に対する抵抗性を有する他の構成要素から形成される。これらの鋼および他の構成要素は、この設備にかなりの重量を加え、そしてこれらはしばしば、部品または部分構成要素に分解され、そして作業現場に別々に運ばれる。次いで、これらは使用のために再度組み立てられ、次いで、この作業現場から除かれるために、再度分解される。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（要旨）
加工片を機械加工するために使用される構成要素および設備は、複合材料を用いて軽くされる。このような構成要素としては、以前には鋼または他の金属から作製されていた、カラム、軌道、レール、および他の構造体が挙げられ得る。複合材料から作製される構成要素は、挿入物を提供することによって、強化され得る。
【０００５】
本明細書中に開示される１つの例において、ドリルアセンブリは、支持基材、およびこの基材によって支持されるドリルカラムを備え、このドリルカラムは、複合材料から形成される。１つの例において、この複合材料は、カーボンファイバーを含有し、そして別の実施形態において、この複合材料は、ガラス繊維を含有する。１つの形態において、この複合材料は、主としてカーボンファイバーから形成され、ガラス繊維が、このカーボンファイバーの外側にある。
【０００６】
支持基材および複合ドリルカラムを備えるドリルアセンブリにおいて、１つ以上のプレートが、このドリルカラムの外側に備えられる。このプレートは、鋼プレートであり得、そしてこのカラムの外側に接合され得る。鋼プレートは、このカラムに沿って移動するハウジング上の、１つ以上のローラを支持するための、ベアリング表面として使用され得る。プレートはまた、ラックのような係合表面を備え得る。
【０００７】
複合ドリルカラムを備えるドリルアセンブリにおいて、ドリルカラムは、矩形の断面および支持挿入物を含む中空内側部分を有し得る。この挿入物は、発泡体（例えば、不連続気泡発泡体）、ポリマー物質または金属から形成されるハニカム材料、プラスチックまたは複合材料の構造体（例えば、カーボンファイバーおよび／またはガラス繊維複合材料）であり得る。複合材料の挿入物は、ドリルカラムの外形と同じ形状または異なる形状を有し得、そして中空内側部分と同じ形状または異なる形状を有し得る。１つの例において、このドリルカラムは、矩形の断面形状を有し、そして挿入物は、同じ形状を有する。矩形の挿入物は、挿入物の面する壁のかなりの表面にわたって、または小さい表面にわたって、ドリルカラムの内壁と接触し得る。例えば、挿入物の１つの面の全表面が、ドリルカラムの隣接する表面と接触し得る。別の例において、挿入物の角表面は、ドリルカラムの隣接する表面と接触し得る。さらなる例において、複数の挿入物が、ドリルカラムの中空部分内に、中空表面の実質的に全てが挿入物の隣接する表面によって接触されるような様式で、配置され得る。正方形の中空内部を有する正方形のドリルカラムにおいて、１つのより小さい正方形挿入物が、中空内部の全体を占め得、各挿入物が、カラムの隣接する壁と接触する（例えば、適切な接合剤、膠または他の接着剤によって）壁を有する。さらに、正方形の中空内部を有する正方形のドリルカラムにおいて、円形の挿入物が、１つの接点において、中空内側表面の隣接する壁に接触するか、または正方形の挿入物が、その４つの角部の各々を、隣接するカラム壁の中点に接触させ得る。
【０００８】
加工片に対して作用するための設備と共に使用される複合材料の別の例において、壁鋸のための軌道は、カーボンファイバー複合材料から形成されたレールを有し、中空部分、およびこの中空部分内に延びる支持構造体を備える。１つの実施形態において、支持構造体の壁は、中空部分の壁と接触し、そして中空部分の下部に、接着剤、膠または他の接合材料を介して、接合され得る。１つ以上のプレートが、レールのそれぞれの表面に配置され得、そしてラックまたは他の係合構造体もまた、レール上に配置され得る。
【０００９】
壁鋸または設備の他の部品のための軌道またはレールの一例において、この軌道は、第一の形状を有し得、そして挿入物は、同じ形状を有しても異なる形状を有してもよい。この挿入物は、発泡体、ハニカム材料または複合材料構造体（例えば、カーボンファイバーおよび／もしくはガラス繊維複合材料）であり得る。この複合材料挿入物は、軌道と同じ形状を有しても異なる形状を有してもよく、そして１つの実施形態において、この軌道は、中空の矩形の断面を有し、そして構造支持体もまた矩形である。この矩形の支持体は、矩形の支持体の面する壁のかなりの表面にわたって、この軌道の内壁と接触し得るか、または小さい表面にわたって接触し得る。複数の支持体が、中空部分の内部に位置決めされ得、そして中空表面の実質的に全てが、支持体の隣接する表面によって接触されるように、構成され得る。円形の支持構造体は、中空の内側表面の隣接する壁に、例えば、４つの接線において接触し得るか、または正方形の支持構造体は、その４つの角部を、隣接する軌道壁の中点に接触させ得る。他の構成が可能である。
【００１０】
他の構造体を支持するための複合材料構造体は、中空の内側部分を有する第一の繊維強化構造体、およびこの中空部分内に延びる第二の構造体を備える。この第二の構造体は、第一の中空内側部分の内側表面と接触する。１つの例において、第二の構造体もまた複合材料（例えば、繊維強化された構造体）であり得る。別の例において、第二の構造体は、中空部分の内側表面に、第一の構造体の外側表面に隣接する点において接触し、この点に対して、例えば、ベアリング、負荷部材または他の手段を介して、力または負荷が付与される。負荷が外側表面に付与される位置で、ベアリングプレートまたは他のベアリング表面は、第一の構造体に適用されて、この負荷を支持することを補助し得る。大地の支持体および第二の支持体は、同じ形状を有しても異なる形状を有してもよく、そして１つの例において、第一の支持体は、中空の矩形の構造体であり、そして第二の支持体もまた矩形であり、そして好ましくは、中空である。矩形の第二の支持体は、矩形の第一の支持体の内壁に、この第二の矩形の支持体の面する壁のかなりの表面にわたって、または小さい表面にわたって、接触し得る。複数の第二の支持体が、第一の支持体の中空部分の内部に位置決めされ得、そして中空表面の実質的にすべてが、第二の支持体のそれぞれの隣接する表面によって接触されるように、構成され得る。第二の支持体は、円形であり得、そして第一の支持体の中空内側表面に、例えば、４つの接点において接触し得るか、または第二の支持体は、中空表面の内側部分を、その４つの角部において、第一の支持体の隣接する壁の中点に接触させる、正方形の支持構造体であり得る。
【００１１】
これらおよび他の局面は、図面および詳細な説明と組み合わせてさらに詳細に考慮される。これらの図面の簡単な説明が、以下に続く。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（詳細な説明）
以下の明細書は、図面と組み合わせて、本発明の実施例を、当業者が本発明を実施および使用し得るような様式で、記載する。本明細書中に開示される本発明の実施形態は、市場の環境において本発明を実施するために、本発明者によって最良の形態であると考えられているが、種々の改変が、本発明のパラメータ内で達成され得ることが、理解されるべきである。
【００１３】
本明細書中の説明は、機械加工デバイスのいくつかの例、ならびに支持デバイスのための複合構造体の例に関する。これらの例としては、コンクリートドリルのためのドリルカラム、および壁鋸のための軌道、ならびにカラムおよびレールとして使用される複合構造体の例が挙げられるが、これらの例の１つ以上の局面は、他の装置および設計に組み込まれ得る。
【００１４】
機械加工デバイスの１つの例（図１）において、コンクリートドリル２０は、ドリルカラム２４を設置ブラケット２６内に受け取るかまたは受容するための、支持基材２２を備える。１つ以上のボルト２８が、このドリルカラムを、設置ブラケット２６内に、図１に示されるようなドリルスタンドに関して従来的な様式で固定する。キャリッジ３０の形態のドリル支持体は、ドリルカラムの周りに延び、そしてハンドル３２の回転によって、ドリルカラムに沿って移動する。このキャリッジは、ドリルモータ３４を支持し、このモータは、ビットまたはコアリングデバイス３６を駆動する。ジャッキねじ３８が、ドリルカラム２４の頂部に螺合されて、このドリルカラムの、オーバーヘッド支持体（梁、天井または他の構造体）に対する、おそらく１つ以上のスペーサー（図示せず）を介する締め付けを可能にする。
【００１５】
カラム２４は、キャリッジ３０を介して（例えば、キャリッジ３０に収容されるベアリングまたはローラ４２を介して）カラムに付与される負荷を受容し、そして分散させるための、ベアリングプレート４０（図２）の形態の１つ以上の表面またはプレートを備える。これらのローラは、好ましくは、細長く、そして２つの上ローラおよび２つの下ローラが、各側に存在する。あるいは、空間が許容する場合、単一のローラが使用され得、このローラは、カラムの幅の半分にわたって延びる。ローラの１セットは、キャリッジ３０の上部に配置され、そして別のセットは、キャリッジ３０の下部に配置される。１つの側の１対のローラが、偏心ローラで置き換えられ得、磨耗に適合するように経時的な調節を可能にし、そして隣接する側の１対のローラはまた、偏心ローラで置き換えられ得、２つの側での調節を可能にする。
【００１６】
プレート４０はまた、コアリングまたは穿孔の作動の結果としての、基部２２を介してのカラムにおける負荷を収容し、そして分配させることを補助する。これらのプレートは、約０．０１８インチの厚さのステンレス鋼、または適切な強度および厚さを有する他の材料であり得、そして所定のプレートの厚さおよび幅は、ローラの幅にいくらか反比例する。プレート４０は、好ましくは、適切な膠または接着剤（例えば、エポキシ）によって、円筒形カラム４４に接合されるか、接着されるか、または他の様式で固定される。各々は、好ましくは、円筒形カラム４４の全長および円筒形カラム４４のそれぞれの面の幅にわたって延び、図２に示される例においては、円筒形カラムの各面の湾曲部の前に終了し、例えば、この角部における０．５インチの半径を可能にする。ベアリングプレートのうちの１つが、ベアリングプレートに固定されるか、接合されるか、溶接されるか、または他の様式でしっかりと支持されたラック４６を支持し、キャリッジ３０が、ハンドル３２と共に回転する歯車４８を介してカラムに沿って移動することを可能にする。歯車４８は、ドリルカラム２４上のキャリッジ３０の位置をより信頼性よく制御するための、ウォームギアであり得る。このキャリッジは、より小さいベアリング４２Ａおよび４２Ｂによって、ラック４６の各側に支持される。
【００１７】
頂端部プレート５０（図３〜７）は、円筒形カラム４４の頂端部を閉じる。頂端部プレート５０は、ジャッキねじ３８からの任意の軸方向負荷を、円筒形カラム４４に沿って伝達する。頂端部プレートは、リムまたはレッジ５４を横断して延びる頂部表面５２を備え、この頂部表面の下側は、円筒形カラム４４の端面を押し付ける。軸方向に延びる壁５６は、円筒形カラム４４の開口部内に密接にフィットするために、リム５４の下方の内側の位置である。頂端部プレートは、鋼、またはジャッキねじ３８を介して付与される軸方向負荷に耐え得る他の強靭な材料から形成され得る。ナット５８が、ジャッキねじ３８を螺合するために、頂端部プレート５０の下側に溶接される。頂端部プレート５０は、円筒形カラム４４の端部に、図５において６０で概略的に示される、１層の膠または他の接合剤（例えば、エポキシ）を介して固定される。膠の層６０は、壁５６の外周壁と、円筒形カラム４４の対応する内側表面との間に塗布される。
【００１８】
ドリルカラム２４を、図４〜６に関してより詳細に考慮すると、プレート４０は、好ましくは、それぞれのエポキシ層６２を介して、下にある円筒形カラム４４の外側表面に接合された、鋼プレートである。４つ全ての面の周りにローラ４２を有するキャリッジ３０を支持する円筒形カラムについて、円筒形カラムは、それぞれのエポキシ層６２によって適所に固定された鋼プレートを、カラムの４つの面の各々に備える。ラック４６を下にある鋼プレート４０に固定するための接合層６４が、図５において示される。
【００１９】
円筒形カラム４４は、樹脂マトリックス中のカーボンファイバーの複合材料として形成され、ここで、このカーボンファイバーは、予備含浸されたカーボンフィラメントの複数の層を有して、選択された角度で巻き付けられる。繊維の配向は、このデバイスにおいて生じ得る可能なねじれ、屈曲または圧縮の負荷に耐えるために望ましい基準に従って、選択される。巻きの数は変動し得るが、本実施例は、約１２の層を使用し、これらの層のうちのいくつかは、ねじれに耐えるために約４５°で配向し、圧縮に耐えるために０°で配向し、そして屈曲または剛性に耐えるために０〜１０°で配向する。複合材料カラム４４は、複合材料の成分の製造を容易にするための従来の様式で作製される。複合材料を製造する会社の１つの例は、Ｂｏｕｌｄｅｒ，ＣｏｌｏｒａｄｏのＣｏｍｐｏｓｉｔｅ  Ｔｅｋであり、そして本明細書中に記載される成分について可能な技術および構成は、この会社のＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓ  Ｄｅｓｉｇｎ  Ｇｕｉｄｅ，Ｒｅｖｉｓｉｏｎ  ２（本明細書中に参考として援用される）に見出され得る。ガラス繊維の層もまた、カーボンファイバー層の外側に組み込まれて、このカーボンファイバー層を、鋼プレートにおいて起こり得る膨張および収縮に対して隔離し、そしてまた、電流の作用に対して保護する。複合材料のカラムは、低い慣性モーメントを有し、そして従来の鋼カラムを置き換え得る。複合材料のカラムは、類似の負荷に対してより薄い壁を有し得、そしてかなり軽い重量を有する。
【００２０】
中空の複合材料構造体は、１つ以上の挿入物を、中空構造体の内壁と接触させて備えることによって、強化され得る。この挿入物は、複合材料構造体と同じ材料から、または異なる材料（例えば、不連続気泡発泡体またはハニカムプラスチック）から形成され得る。この挿入物は、複合材料構造体と同じ形状でかまたは異なる形状で形成され得、そして例えば、図１１〜１３に示される、正方形または円形の形状を採り得る。１つの例において、この挿入物は、円形であり、そしてこれが内部に入る正方形の複合材料構造体の各偏と接触するか、または壁の中点においてこの構造体の内壁と接触する、単一の正方形の挿入物である。図１１において、この挿入物は、複数の挿入物であり、これらは、中空構造体の内側を充填し、そして好ましくは、中空構造体の隣接する表面および隣接する挿入物の表面に接合される。
【００２１】
支持挿入物を有する中空の複合材料構造体の１つの例において、複合材料のカラム４４は、複合材料のカラム４４の中空の内側を規定する、任意の内壁６４を備える。この複合材料のカラムは、好ましくは、このカラムの全長にわたって中空であり、そしてこのカラムの壁は、好ましくは、厚さが均一であり、その結果、この中空部分の断面形状は、複合材料カラムの外形と実質的に同じである。図４〜６に示される例において、第二の構造体は、複合材料のカラムの内側表面と接触して、この複合材料のカラムに対してさらなる負荷ベアリング支持を提供する。図１２および１３に図示されるように、第二の構造体６６および６８は、それぞれ、複合材料のカラムの角部の各々の間のおよそ中央の、４つのそれぞれの小さい面積の各々において、隣接する複合材料のカラム４４の内側表面と接触する。第二の構造体６６および６８は、複合材料のカラムの隣接する表面に対してほぼ垂直な矢印７０（図１２）の方向で、複合材料のカラムに対してさらなる支持を提供し、この複合材料のカラムに付与され得る負荷を吸収するか、分配させるか、またはこの負荷に耐えることを補助する。図１２に図示される例において、方向７０からの支持は、複合材料のカラムの隣接する壁に付与される負荷７２の影響に反作用することを補助する。図１〜６に示されるドリルカラムの例において、矢印７２によって図示される負荷の付与は、キャリッジ３０におけるローラ４２から生じ得る。さらに、第二の構造体６６および６８が、エポキシまたは他の接合剤（図示せず）によって複合材料のカラムの内側壁に接合される場合、これらの第二の構造体もまた、他の方向からの負荷に抵抗することを補助し得る。
【００２２】
複合材料のカラム４４は、好ましくは、複数の第二の支持構造体（例えば、互いおよび複合材料のカラム４４の内側の隣接表面６４に、エポキシ７６（図４および６、図５には示されない）、または別の適切な接合剤を介して接合された、４つの中空挿入物７４）を備え、このアセンブリは、図１１において概略的に図示され、４つの正方形の中空挿入物７４が、複合材料のカラムの隣接する表面６４および隣接する挿入物の対応する隣接する壁に、接合剤（図示せず、例えば、エポキシ）を介して接触している。この構成を用いて、複合材料のカラムの内側表面６４のほとんどすべてが、エポキシを介して、挿入物の表面によって接触される。
【００２３】
図１１に示される複合材料のカラムおよび挿入物の構成において、これらの挿入物は、負荷７２に反作用することを補助する。逆の力が、矢印７８によって概略的に示されるように、複合材料のカラムの隣接する壁６４に接触する挿入物の面を介して、挿入物７４を介して提供される。図１１に示されるように、複数の正方形の挿入物７４によって提供される支持は、図１２および１３に図示される挿入物６６および６８によって提供される支持と性質がいくらか異なり、そして複数の正方形の挿入物の使用は、大きい内側構成要素のために好ましくあり得る。
【００２４】
図４〜６の例において、各挿入物７４は、好ましくは、複合材料のカラム４４の作製において使用されるものと類似の、マトリックス中のカーボンファイバーの複合材料として形成される、中空の正方形の管である。ガラス繊維層が、この挿入物から省略され得るが、各挿入物は、好ましくは、エポキシを介して、隣接する構造体の各々に接合される。カーボンファイバーは、それぞれの挿入物およびカラムにおいて予測されるような負荷に従って選択される様式で、巻き付けられ、そして配向される。複合材料の絡むは、約４×４インチの正方形であり、そして各管状挿入物７４は、１平方インチよりわずかに小さく、その結果、４つの管状挿入物は、複合材料のカラムの中空の内側内にフィットし得る。
【００２５】
図１１〜１３に図示されるように、挿入物の大きさ、形状および構成は、変化し得る。挿入物の選択は、多数の要因に依存し得、この要因としては、予測される負荷の量、集中、方向および配向が挙げられる。挿入物の選択はまた、外側構造体の内部構成に依存し、これは、図４〜６の例において、正方向である。その形状は、同じであるかまたは異なり得、その材料は、同じであるかまたは異なり得、あるいはほんの数種の共通材料を有し得（例えば、両方がカーボンファイバーを有する）、その厚さは、同じであるかまたは異なり得、そしてその挿入物は、多数の様式で、周囲の構造体の内部に位置決めされ得る。しかし、ドリルカラムの例は、４つの正方形の挿入物がカラムの中空領域内に接合された、正方形の複合材料カラムを使用する。これらの挿入物は、好ましくは、このカラムの、頂端部プレート５０、管マウント８０または設置ブラケット９０によって占有されない長さにわたって延びる。
【００２６】
これらの挿入物は、内側管マウント８０によって、ドリルカラムの下端部において、複合材料のカラム内に支持される。管マウント８０は、複合材料のカラムの内側中空部分に一致するような寸法にされた支持プレート８２の形態を採り得、そして複数のボスまたはポスト８４（図８）を備える。各ポストは、好ましくは、それぞれの挿入物の内側の構成に適合し、その結果、この挿入物は、それぞれのポスト８４に周りに延び得、そして支持プレート８２上に載り得る。４つの挿入物７４の各々は、それぞれのポスト８４の周りに延び、そしてこれらの挿入物の隣接する壁は、隣接するポストの間に形成されたチャネル８６内にフィットする。エポキシが、管マウント８０と挿入物との間、および管マウント８０と複合材料のカラム４４との間に使用され得る。
【００２７】
管マウント８０の底面は、ボス９８８を備える。ボス８８は、設置ブラケット９０の形状に一致し、そして管マウントの外側縁部から、ボード内で管マウント８０の底面から延び、その結果、この管マウントは、設置ブラケット９０に載る。この管マウントは、好ましくは、適切なステンレス鋼から形成される。
【００２８】
設置ブラケット９０（図５および９）は、２の側部プレート９２および２つの側壁９４から、中空の複合材料カラム４４の内側寸法に一致するおよそ正方形のブラケットに組み立てられる。側部プレートおよび側壁は、適切なファスナーで一緒に固定されて、１対のスペーサー９６を支持し、これらのスペーサーは、ボルト２８を受容して、カラムを基部２２に設置する（図１）。設置ブラケット９０は、管マウント８０に押し付けて、複合材料のカラムの内側に位置決めされ、エポキシが、この設置ブラケットを、管マウントおよび複合材料のカラムに連結する。ボルト２８は、ブラケット２６を通過し、そして鋼プレート４０およびエポキシ層６２を通過し、次いで、複合材料のカラムに形成された穴を通る。次いで、ボルト２８は、設置ブラケット９０および他方の面を通過する。
【００２９】
設置ブラケット９０はまた、鋳造アルミニウムまたは他の材料から形成され得る。設置ブラケット９０の、複合材料のカラム４４の底部からの高さは、カラム２４の全長に依存して変動し得る。ドリルカラムについて、通常の全ドリルカラムの長さは、４２インチ以下、６０インチ、７２インチ、または８０インチ、あるいはそれより大きくあり得る。
【００３０】
設置ブラケット９０、内側管マウント８０および頂端部プレート５０のような金属部品は、好ましくは、周囲の表面および構造体と容易に適合するように調製される。これらの部品は、好ましくは、表面を研磨され、そして適切な材料（例えば、ステンレス鋼、または設置ブラケット９０の例においては、アルミニウムもしくは他の材料）から形成され得る。破壊機構もまた備えられ得、この機構は、カラムに横方向に拡張する力を付与して、キャリッジを適所に維持し、従来の点破壊機構と置き換える。
【００３１】
挿入物（例えば、複合材料の挿入管）を備える複合材料のカラムは、ドリルまたは他の工具を支持するための、軽量かつ低費用の構造体を提供する。このアセンブリは、強力な構造体を提供する。このカラムは、１つの材料から形成され得、そして挿入物は、別の材料または他の材料から形成され得る。さらに、このカラムは、多数の形状（正方形、矩形、六角形、八角形、および他の形状が挙げられる）を採り得る。さらに、カラムの形状は、構造体が受ける、予測される負荷の力に依存し得る。例えば、キャリッジ３０からの負荷の力は、上記のような、各側の４つのローラと比較して、各側の２つのローラで異なり得、そして挿入物によって提供される強化ゾーンの構成もまた、負荷の力によって提供を受け得る。
【００３２】
加工片に作用するための設備において使用される構成要素の別の例としては、図１０に示されるもののような、軌道またはレールが挙げられる。軌道１００は、正方形のカーボンファイバーの複合材料中空管１０４に接合されたラック１０２を備え、この中空管は、この軌道に対して予測される負荷に耐えるように所望の角度で層に巻き付けられた、樹脂で強化されたカーボンファイバーから構成され、そしてドリルカラムについての複合材料のカラム４４とおよそ同じ形状を有する。軌道１００は、コンクリートを切断するために使用される、壁鋸（図示せず）の一部分である。１つのこのような鋸は、Ｄｉｍａｓ  ＵＳＡのモデル３６０−２１００Ｓであり、これは、ラック１０２との駆動ギア１０６の係合を介して、この軌道上を移動する。
【００３３】
磨耗プレート（図示せず）が、この軌道の頂面、底面、および外側面に設置されて、この壁のこのローラを支持する。これらの磨耗プレートは、好ましくは、鋼であり、そしてエポキシを介して、この軌道の面に接合される。これらの磨耗プレートは、好ましくは、この軌道の全長に延び、そしてローラを支持し、かつ壁のこのローラによって付与される負荷を分配するために十分に、幅方向に延びる。この軌道はまた、１層以上のガラス繊維複合材料を、カーボンファイバーとエポキシとの間に備え得る。
【００３４】
この軌道はまた、支持材料を、正方形の中空管１０４内に備える。この支持材料は、不連続気泡発泡体、ハニカム材料、または図１１〜１３に示されるように構成および配向された挿入物６６、６８もしくは７４のような支持挿入物であり得る。これらの挿入物は、図１１〜１３に示されるものとは他の形状を採り得、そして他の様式で配向され得るが、これらの形状および配向は、例として示されている。ドリルカラムの例と同様に、この挿入物もまた、複合材料の中空管１０４と同じ材料から形成され得るそして同じ形状を有し得る。１つの例において、この軌道は、２×２平方インチよりわずかに小さく、そして単一の挿入物が、軌道１０４に対する所望の支持を提供するために十分であり得る。支持材料が発泡体である場合、これは、１立方インチあたり０．００５６ポンドの密度を有する不連続気泡発泡体であり得る。
【００３５】
本発明のいくつかの例示的な実施をこのように記載したが、種々の代替および改変が、本明細書中に議論された本発明および概念から逸脱することなくなされ得ることが、明らかである。このような操作および改変は、上で明白には記載されないが、それにもかかわらず、本発明の精神および範囲の内部であることが意図および示唆される。従って、上述の説明は、例示のみであることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、複合材料カラムが一緒に使用され得るコンクリートドリルの形態の、機械加工デバイスの等角図である。
【図２】図２は、複合材料カラムおよび図１に示されるようなドリルを保持するために使用されるハウジングの一部分の上平面図である。
【図３】図３は、図１のカラムの側面立面図である。
【図４】図４は、図１の線４−４に沿って見た、図３のドリルカラムの長手軸方向断面図である。
【図５】図５は、図１のドリルカラムの構成要素の大部分の分解図である。
【図６】図６は、図４と類似であるが、ドリルカラムの中心長手方向軸に沿って、図２の線６−６に沿って見た、図３のドリルカラムの長手軸方向断面図である（接着剤は示されない）。
【図７】図７は、図１のドリルカラムと共に使用するための頂部キャップの下等角図である。
【図８】図８は、図１のドリルカラムと供に使用するための下支持プレートの上等角図である。
【図９】図９は、図１のドリルカラムの下平面図である。
【図１０】図１０は、機械加工デバイスと共に使用されるための、複合材料構造体を有する、レールの一部分の上面等角図である。
【図１１】図１１は、内部支持構造体を有する中空デバイス支持体の横断面図である。
【図１２】図１２は、円形の内側支持構造体を有する、図１１に類似の中空デバイス支持体の横断面図である。
【図１３】図１３は、図１１のものと類似の、単一の正方形の内側支持構造体を有する中空デバイス支持体の横断面図である。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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