(57)【要約】      （修正有）【課題】軽量性に優れ、高強度な人体動作補助装置用フレームを実現できる金属部品を提供する。【解決手段】金属部品１は人体動作補助装置用フレーム材として用いられる部品であって、金属部材５と、中空部と、を備える。金属部品は、第一凹部を有する第一の金属板と、第二凹部を有する第二の金属板と、熱可塑性樹脂組成物および熱硬化樹脂組成物から選択される少なくとも一種の樹脂組成物により構成された固定部と、を備え、第一の金属板と第二の金属板とは、第一凹部の底上面と第二凹部の底上面とが対向するように配置され、かつ、第一凹部に第二凹部を嵌めることで中空部が形成されており、第一の金属板の内壁部と、第二の金属板の外壁部が固定部を介して接合している。【選択図】図１
0003211012.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
人体動作補助装置用フレーム材として用いられる部品であって、金属部材と、中空部と、を備える金属部品。
【請求項２】
請求項１に記載の金属部品において、
前記金属部品の全体に占める前記中空部の割合が３０体積％以上８０体積％以下である金属部品。
【請求項３】
請求項１または２に記載の金属部品において、
前記金属部品は、第一凹部を有する第一の金属板と、第二凹部を有する第二の金属板と、熱可塑性樹脂組成物および熱硬化樹脂組成物から選択される少なくとも一種の樹脂組成物により構成された固定部と、を備え、
前記第一の金属板と前記第二の金属板とは、前記第一凹部の底上面と前記第二凹部の底上面とが対向するように配置され、かつ、前記第一凹部に前記第二凹部を嵌めることで前記中空部が形成されており、
前記第一の金属板の内壁部と、前記第二の金属板の外壁部が前記固定部を介して接合している金属部品。
【請求項４】
請求項３に記載の金属部品において、
前記第一の金属板の内壁部および前記第二の金属板の外壁部の少なくとも一方に微細凹凸形状が形成されている金属部品。
【請求項５】
請求項３または４に記載の金属部品において、
前記第一凹部および前記第二凹部の少なくとも一方が均一深さの角状凹部であり、
前記第一の金属板の内壁部の高さと、前記第二の金属板の外壁部の高さとが等しい金属部品。
【請求項６】
請求項３乃至５のいずれか一項に記載の金属部品において、
前記第一凹部および前記第二凹部の少なくとも一方が減肉加工によって形成されている金属部品。
【請求項７】
請求項３乃至６のいずれか一項に記載の金属部品において、
前記第一の金属板の底部の外周部内側に前記第二の金属板の位置ずれ防止用の突起状ガイドレールが形成されている金属部品。
【請求項８】
請求項３乃至７のいずれか一項に記載の金属部品において、
前記第一の金属板および前記第二の金属板の少なくとも一方が、アルミニウム合金、ステンレスおよびチタン合金から選ばれる一種または二種以上から構成されている金属部品。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の金属部品を備える人体動作補助装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の人体動作補助装置において、
生活支援ロボット、パワーアシストスーツまたはロボティックウェアである人体動作補助装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、金属部品および人体動作補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人体に装着可能な補助装置として、装着した人の動作に応じて筋力を補助する生活支援ロボットやパワーアシストスーツ、ロボティックウェア等と呼ばれる人体動作補助装置が知られており、福祉、介護、医療、農業等の分野からの実用化が求められている。このような人体動作補助装置は、例えば、装着した人の筋力を補助するために関節部周辺に設置された複数のモーター部と、各モーター部に上腕、前腕、上腿、下腿部等に沿って取り付けられたリンク部と、から構成される（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−９７６３６号公報
【特許文献２】特開２００８−１１０４１３号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
人体動作補助装置において、関節部に配置され、主にはモーター部間を連結するリンク部は人体動作補助装置のフレーム材とも呼ばれる基本骨に相当し、装着者への安全性を確保する観点から高強度が要求される。一方で、強度を確保するためにフレーム材そのものの重量が増加すると筋力補助するためのエネルギーが増加してしまう。
すなわち、モーター部にかかる電力負荷低減のための軽量性と、重量物を保持した場合であっても破壊せず装着者への安全性が高められた高強度と、を両立したフレーム材が求められている。
【０００５】
本考案は上記事情に鑑みてなされたものであり、軽量性に優れ、高強度な人体動作補助装置用フレームを実現できる金属部品を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち、本考案によれば、以下に示す金属部品および人体動作補助装置が提供される。
【０００７】
［１］
人体動作補助装置用フレーム材として用いられる部品であって、金属部材と、中空部と、を備える金属部品。
［２］
上記［１］に記載の金属部品において、
上記金属部品の全体に占める上記中空部の割合が３０体積％以上８０体積％以下である金属部品。
［３］
上記［１］または［２］に記載の金属部品において、
上記金属部品は、第一凹部を有する第一の金属板と、第二凹部を有する第二の金属板と、熱可塑性樹脂組成物および熱硬化樹脂組成物から選択される少なくとも一種の樹脂組成物により構成された固定部と、を備え、
上記第一の金属板と上記第二の金属板とは、上記第一凹部の底上面と上記第二凹部の底上面とが対向するように配置され、かつ、上記第一凹部に上記第二凹部を嵌めることで上記中空部が形成されており、
上記第一の金属板の内壁部と、上記第二の金属板の外壁部が上記固定部を介して接合している金属部品。
［４］
上記［３］に記載の金属部品において、
上記第一の金属板の内壁部および上記第二の金属板の外壁部の少なくとも一方に微細凹凸形状が形成されている金属部品。
［５］
上記［３］または［４］に記載の金属部品において、
上記第一凹部および上記第二凹部の少なくとも一方が均一深さの角状凹部であり、
上記第一の金属板の内壁部の高さと、上記第二の金属板の外壁部の高さとが等しい金属部品。
［６］
上記［３］乃至［５］のいずれか一つに記載の金属部品において、
上記第一凹部および上記第二凹部の少なくとも一方が減肉加工によって形成されている金属部品。
［７］
上記［３］乃至［６］のいずれか一つに記載の金属部品において、
上記第一の金属板の底部の外周部内側に上記第二の金属板の位置ずれ防止用の突起状ガイドレールが形成されている金属部品。
［８］
上記［３］乃至［７］のいずれか一つに記載の金属部品において、
上記第一の金属板および上記第二の金属板の少なくとも一方が、アルミニウム合金、ステンレスおよびチタン合金から選ばれる一種または二種以上から構成されている金属部品。
［９］
上記［１］乃至［８］のいずれか一つに記載の金属部品を備える人体動作補助装置。
［１０］
上記［９］に記載の人体動作補助装置において、
生活支援ロボット、パワーアシストスーツまたはロボティックウェアである人体動作補助装置。
【考案の効果】
【０００８】
本考案によれば、軽量性に優れ、高強度な人体動作補助装置用フレームを実現できる金属部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本考案に係る実施形態の金属部品の構造の一例を模式的に示した斜視図である。
【図２】本考案に係る実施形態の金属部品の構造の一例を模式的に示した斜視図に、断面を示すための補助面Ｓを加えた図である。
【図３】（ａ）は図２に示すＳ面で切断したときの断面の一例を示した断面図であり、（ｂ）は第一の金属板および第二の金属板の位置関係を示した断面図である。
【図４】本考案に係る実施形態の金属部品の構造の一例を模式的に示した斜視図であり、図２に示すＳ面で切断したときの切断面を示した図である。
【考案を実施するための形態】
【００１０】
以下、本考案の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には共通の符号を付し、適宜説明を省略する。また、図は概略図であり、実際の寸法比率とは一致していない。文中の数字の間にある「〜」は特に断りがなければ、以上から以下を表す。
【００１１】
図１は本考案に係る実施形態の金属部品１の構造の一例を模式的に示した斜視図である。図２は、本考案に係る実施形態の金属部品１の構造の一例を模式的に示した斜視図に、断面を示すための補助面Ｓを加えた図である。図３（ａ）は、図２に示すＳ面で切断したときの断面の一例を示した断面図であり、図３（ｂ）は、第一の金属板および第二の金属板の位置関係を示した断面図である。図４は、本考案に係る実施形態の金属部品１の構造の一例を模式的に示した斜視図であり、図２に示すＳ面で切断したときの切断面を示した図である。
【００１２】
本考案の金属部品１は人体動作補助装置用フレーム材として用いられる部品であって、金属部材５と、中空部１４と、を備える。
本考案の金属部品１は、図３および図４に示すように、中空部１４を有する。中空部１４を有することによって金属部品１の強度を保持しつつ軽量性を向上させることができる。
金属部品１の全体に占める中空部１４の割合すなわち中空率は、３０体積％以上８０体積％以下であることが好ましく、４０体積％以上７０体積％以下であることがより好ましく、５０体積％以上７０体積％以下であることがさらに好ましい。
中空率が上記上限値以下であると、金属部品１の軽量性をより一層向上させることができる。また中空率が上記下限値以上であると、金属部品１のｙ方向（図２参照）の曲げ強度をより一層良好にできるため好ましい。
金属部品１の全体形状は特に制限されるものではないが、フレーム材に加わる力への耐久性、フレーム材の製造容易性と品質管理容易性等の観点から、略直方体状が好ましい。本実施形態に係る金属部品１の長手方向端部には、金属部品１を、通常関節部にセットされるモーター類との連結のためのヒンジ部２や、人体の特定部位、例えば前腕部や上腿部にベルト等の結束方法で固定化するための孔部３が設けられてもよい。図１に例として示した金属部品１においては、長手方向の型末端にヒンジ部２を、他の型末端位に孔部３を備えている。
【００１３】
金属部品１の中空部１４の態様は上記の中空率を満たす限りは特に限定されないが、図３（ａ）に示すように、金属部品１が第一凹部Ａ１を有する第一の金属板１１と、第二凹部Ａ２を有する第二の金属板１２と、熱可塑性樹脂組成物および熱硬化樹脂組成物から選択される少なくとも一種の樹脂組成物により構成された固定部１３と、を備え、第一の金属板１１と第二の金属板１２とが、第一凹部Ａ１の底上面Ｂ１と第二凹部Ａ２の底上面Ｂ２とが対向するように配置され、かつ、第一凹部Ａ１に第二凹部Ａ２を嵌めることで中空部１４が形成されている態様が好ましい。
中空部１４は、第二の金属板１２の第二凹部Ａ２と、第一の金属板１１の第一凹部Ａ１により形成される閉空間と実質的に同一である。
【００１４】
［金属板］
本実施形態に係る第一凹部Ａ１を有する第一の金属板１１および第二凹部Ａ２を有する第二の金属板１２を構成する金属材料としては特に限定されないが、例えば、鉄、アルミニウム合金、ステンレス、マグネシウム合金およびチタン合金等を挙げることができる。本実施形態においては、軽量性と強度のバランスからアルミニウム合金、ステンレスおよびチタン合金が好ましく、アルミニウム合金が特に好ましい。アルミニウム合金の中では、ＪＩＳ  Ｈ４０００に規定された１０００番系アルミニウム合金、２０００番系アルミニウム合金、３０００番系アルミニウム合金、５０００番系アルミニウム合金、６０００番系アルミニウム合金、７０００番系アルミニウム合金等を挙げることができる。
本実施形態においては、軽量性と強度のバランスがより一層良好になる観点から、７０００番系アルミニウム合金が好ましく、７０００番系アルミニウム合金の例として合金番号７０７５（ジュラルミン）を挙げることができる。第一の金属板１１と第二の金属板１２とは相互に同一であってもよいし、異なっていてもよい。第一の金属板１１および第二の金属板１２は同一種であることが好ましく、第一の金属板１１および第二の金属板１２が共に７０００番系アルミニウム合金により構成されていることがより好ましい。凹部が付与される前の金属板は、通常、平板状である。
【００１５】
金属板に凹部を設ける方法は特に限定されないが、例えば、プレス等による塑性加工；切削、研磨、放電加工等の減肉加工；金型を用いるダイカスト法やメタルインジェクションモールド法等によって凹部を形成することができる。本実施形態における金属板に凹部を設ける方法としては、減肉加工またはダイカスト法が好ましく、減肉加工がより好ましい。すなわち、第一の金属板１１の第一凹部Ａ１および第二の金属板１２の第二凹部Ａ２の少なくとも一方が減肉加工によって形成されていることが好ましく、第一の金属板１１の第一凹部Ａ１および第二の金属板１２の第二凹部Ａ２の両方が減肉加工によって形成されていることがより好ましい。
【００１６】
本実施形態においては、図３に示すように、第一の金属板１１の第一凹部Ａ１および第二の金属板１２の第二凹部Ａ２の少なくとも一方が均一深さの角状凹部であることが好ましく、第一の金属板１１の第一凹部Ａ１および第二の金属板１２の第二凹部Ａ２の両方が均一深さの角状凹部であることがより好ましい。また、第一の金属板１１の内壁部１１２の高さと、第二の金属板１２の外壁部１２１の高さとが等しいことが好ましい。このような要件を満たすことによって、得られる本実施形態の金属部品１は、略平板状となり、金属部品１の外面に段差形状や突起形状の異形部を発生させることもないので、装着者が異形部に衣類を引っ掛ける等して怪我をするリスクも軽減できる。
また、本実施形態に係る第一の金属板１１の底部の外周部内側には、第二の金属板１２を、底部同士が対向するように配置した場合に、位置ずれを防止するための位置ずれ防止用の突起状ガイドレール１１１が形成されていてもよい。位置ずれ防止用の突起状ガイドレール１１１は閉じた連続形状になっていることが好ましい。突起状ガイドレール１１１の断面形状は限定されないが、例えば、角型、台形型、かまぼこ型等が挙げられる。突起状ガイドレール１１１の高さおよび幅は、第一の金属板１１および第二の金属板１２を固定部１３で固定化する際に位置ずれを防止できる範囲であれば特に限定されないが、例えば、高さは０．１〜３ｍｍ、幅は０．１〜２ｍｍの範囲とすることができる。
【００１７】
＜表面粗化＞
第一の金属板１１の内壁部１１２および第二の金属板１２の外壁部１２１の少なくとも一方に微細凹凸形状が形成されていることが好ましく、第一の金属板１１の内壁部１１２および第二の金属板１２の外壁部１２１の両方に微細凹凸形状が形成されていることがより好ましい。これにより、内壁部１１２と外壁部１２１の接合強度を向上させることができる。
ここで、上記微細凹凸形状は、例えば、５ｎｍ以上５００μｍ以下の間隔で複数の凸部（又は凹部）が設けられたものである。上記微細凹凸形状は、第一の金属板１１の全表面および／または第二の金属板１２の全表面に設けられてもよい。具体的な微細凹凸形状付与するための表面粗化の例としては、得られる微細凹凸面の形状から大別して以下の３種類の方法がある。
【００１８】
第１の方法は、侵食性水溶液または侵食性懸濁液に第一の金属板１１または第二の金属板１２を浸漬する方法である。このように処理した金属板は、電子顕微鏡観察により測定すると、表面が無数の凹部で覆われた形となっており、その凹部の数平均内径は、例えば３μｍ以下である。ここで、上記凹凸の数平均内径とは、凹凸の凹部の内径の平均値であり、例えば以下のようにして測定される。まず、電子顕微鏡により金属板の表面の凹凸の画像を観察し、凹部が１００個以上撮影できる倍率において、全ての凹部についてその内径を測る。この際、円形でないものは面積が同等の円と仮定して内径を算出する。そして、仮定した内径も含め、全てを積算して個数で除したものを数平均内径とする。
第１の方法としては、例えば、国際公開第２０１５／００８８４７号パンフレットや特開２００１−３４８６８４号に開示されている酸系エッチング剤を用いる方法を挙げることができる。また、第１の方法としては、例えば、国際公開第２００９／３１６３２号パンフレットに開示されているような、水和ヒドラジン、アンモニア、および水溶性アミン化合物から選ばれる１種以上のアミン系水溶液に金属板を浸漬する方法であってもよい。
【００１９】
第２の方法は陽極酸化法である。この方法は金属材料がアルミニウム合金に限られるが、金属板表面は主として金属酸化物層となっており、しかもその表面層は、例えば、多数の数平均内径１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の開口部（又は凹部）で覆われる。
【００２０】
第３の方法は機械的切削である。より具体的には、微細凹凸を有する金型パンチをプレスすることにより金属板の表面に微細凹凸形状を形成する方法や、サンドブラスト、ローレット加工、レーザー加工等により金属板の表面に微細凹凸形状を形成する方法等が挙げられる。ここで金型パンチの微細凹凸は、例えばダイヤモンド砥粒研削またはブラスト加工によって形成することができる。この場合、凹部の幅は、例えば、１０〜８００μｍである。
【００２１】
量産性を考慮すると、第１の方法がより好適である。その理由は、複数の金属板（又は金属板に個片化される前の金属板）を一度に処理できるためである。
【００２２】
［固定部］
第一の金属板１１および第二の金属板１２は、第一の金属板１１の内壁部１１２と第二の金属板１２の外壁部１２１とが熱可塑性樹脂組成物および熱硬化樹脂組成物から選択される少なくとも一種の樹脂組成物により構成された固定部１３によって接合されていることが好ましい。固定部１３の平均厚みは、接合強度をより良好にする観点から、１００μｍ以上２０００μｍ以下が好ましく、２００μｍ以上１５００μｍ以下がより好ましい。ここで、平均厚みとは内壁部１１２と外壁部１２１から構成される平均隙間を意味する。平均厚みを上記下限値以上とすることにより、接合強度をより良好にすることができる。また平均厚みを上記上限値以下とすることにより、金属板と固定部１３との線膨張係数差による弊害が発生することを抑制することができる。
【００２３】
固定部１３が熱可塑性樹脂組成物により構成される場合、上記熱可塑性樹脂組成物は樹脂成分としての熱可塑性樹脂を含む。また、固定部１３を構成する熱可塑性樹脂組成物は、充填材を含んでもよい。
固定部１３を構成する熱可塑性樹脂組成物に用いられる熱可塑性樹脂としては特に限定されないが、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂等のポリメタクリル系樹脂、ポリアクリル酸メチル樹脂等のポリアクリル系樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアルコール−ポリ塩化ビニル共重合体樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、無水マレイン酸−スチレン共重合体樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂等の芳香族ポリエーテルケトン、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、スチレン系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、アイオノマー、アミノポリアクリルアミド樹脂、イソブチレン無水マレイン酸コポリマー、ＡＢＳ、ＡＣＳ、ＡＥＳ、ＡＳ、ＡＳＡ、ＭＢＳ、エチレン−塩化ビニルコポリマー、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、エチレン−酢酸ビニル−塩化ビニルグラフトポリマー、エチレン−ビニルアルコールコポリマー、塩素化ポリ塩化ビニル樹脂、塩素化ポリエチレン樹脂、塩素化ポリプロピレン樹脂、カルボキシビニルポリマー、ケトン樹脂、非晶性コポリエステル樹脂、ノルボルネン樹脂、フッ素プラスチック、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、フッ素化エチレンポリプロピレン樹脂、ＰＦＡ、ポリクロロフルオロエチレン樹脂、エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリフッ化ビニル樹脂、ポリアリレート樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリパラメチルスチレン樹脂、ポリアリルアミン樹脂、ポリビニルエーテル樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、オリゴエステルアクリレート、キシレン樹脂、マレイン酸樹脂、ポリヒドロキシブチレート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリグルタミン酸樹脂、ポリカプロラクトン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、スチレン−アクリロニトリル共重合体樹脂等が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は一種単独で使用されてもよいし、二種以上組み合わせて使用されてもよい。熱可塑性樹脂としては、固定部１３と金属板との接合強度をより一層良好にする観点から、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、およびポリアリーレンスルフィド系樹脂から選ばれる一種または二種以上を含むことが好ましい。
【００２４】
また、固定部１３は必要に応じて充填材を含んでもよい。このような充填材は、主に金属板と固定部１３との線膨張係数差の調整や、金属板と固定部１３との接合強度、固定部１３の機械的強度を向上させる目的で使用される。
上記充填材としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、炭素粒子、粘土、タルク、シリカ、ミネラルおよびセルロース繊維等からなる群から選択される一種または二種以上を用いることができ、ガラス繊維、炭素繊維、タルクおよびミネラルから選択される一種または二種以上であることが好ましい。熱可塑性樹脂組成物が充填材を含む場合、充填材の含有量は、熱可塑性樹脂１００質量部に対して、好ましくは１質量部以上１００質量部以下、より好ましくは５質量部以上９０質量部以下、特に好ましくは１０質量部以上８０質量部以下である。
【００２５】
固定部１３が熱硬化樹脂組成物により構成される場合、上記熱硬化樹脂組成物は樹脂成分としての熱硬化樹脂を含む。熱硬化樹脂組成物により構成される固定部１３は、例えば、熱硬化樹脂および硬化剤を含む熱硬化性樹脂組成物を熱硬化することにより得ることができる。
また、固定部１３を構成する熱硬化樹脂組成物は、充填材を含んでもよい。
固定部１３を構成する熱硬化樹脂組成物に用いられる熱硬化樹脂としては特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂等が挙げられる。エポキシ樹脂としては特に限定されないが、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、２，２’−ジアリルビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂および水添ビスフェノール型等のビスフェノール型エポキシ樹脂；ジフェニルエーテル型エポキシ樹脂；フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールノボラック型エポキシ樹脂、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂、トリスフェノールノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂；ビフェニル型エポキシ樹脂；ナフチル型エポキシ樹脂；トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリフェノールエタン型エポキシ樹脂、トリフェノールプロパン型エポキシ樹脂等のトリフェノールアルカン型エポキシ樹脂；脂環型エポキシ樹脂等が含まれる。
【００２６】
これらの中でも、分子内に２以上のエポキシ基を含むエポキシ樹脂が好ましく、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂およびビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂がより好ましい。これらのビスフェノール型エポキシ樹脂は、ジフェニルエーテル型エポキシ樹脂等と比べて結晶性が低いため、塗布性や粘度安定性に優れる等の利点があるからである。
【００２７】
また、上記エポキシ樹脂は、例えば、活性水素含有化合物によってエポキシ環の一部が開環、すなわち部分変性されていてもよい。変性されている場合は、その変性率は、変性前のエポキシ基量の例えば５０モル％〜１００モル％、好ましくは６０モル％〜９９モル％である。変性剤としての活性水素化合物としては、カルボキシル基含有化合物、フェノール性水酸基含有化合物、アンモニア、一級アミノ基含有化合物、二級アミノ基含有化合物、メルカプト基含有化合物を例示できる。
【００２８】
変性剤を用いる場合は、本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物においては、熱硬化によって得られる硬化体に靱性が付与できること、部分変性時の反応制御が相対的に容易であること、および部分変性エポキシ樹脂がビニル系ポリマーへのグラフト鎖として活用できるという変性自由度が格段に向上できる等の理由によってカルボキシル基含有化合物としての（メタ）アクリル酸を変性剤として用いることが好ましい。
（メタ）アクリル酸を変性剤として用いて得られる（メタ）アクリル変性エポキシ樹脂の（メタ）アクリレート基の二重結合部分は、必要に応じて他のビニルモノマーがグラフト重合されていてもよい。他のビニルモノマーとしては、スチレン等のアルケニル芳香族類、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）等のアクリルエステル類、アクリル酸等のエステル基不含のアクリル化合物、ビニルアセテート等の非共役性ビニル化合物、ブタジエン等の共役ジエン化合物を例示することができる。この際のグラフト重合においては、触媒として公知のラジカル開始剤が用いられる。
【００２９】
本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、エポキシ樹脂と硬化剤を熱硬化直前に混合調製、いわゆる二液性エポキシ樹脂組成物を熱硬化する方法であってもよいし、エポキシ樹脂と硬化剤を含む熱硬化性樹脂組成物を別途調製し熱硬化時にこの樹脂組成物を加熱する方法、いわゆる一液性エポキシ樹脂組成物を熱硬化する方法であってもよい。本実施形態においては、管理容易であり、硬化剤によるカブレ等の健康被害リスクのない一液性エポキシ樹脂組成物を用いる方法が好ましい。一液性エポキシ樹脂組成物を用いる場合においては、硬化剤としては、常温下での組成物ステージでは硬化反応を起こさずに、一方で熱が与えられると直ちにエポキシ樹脂を硬化させる潜在性硬化剤が好んで用いられる。潜在性硬化剤の融点は好ましくは５０℃以上、より好ましくは５０℃以上２５０℃以下である。
【００３０】
潜在性硬化剤は、窒素含有化合物であることが好ましく、有機ジヒドラジド化合物、イミダゾール変性化合物、ポリアミン化合物、ジシアンジアミド等のシアノ基とアミド基とを有する化合物およびポリアミノウレア化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物であることがより好ましい。これらの潜在性硬化剤は、単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００３１】
有機酸ジヒドラジド化合物としては、アジピン酸ジヒドラジド、ドデカン二酸ジヒドラジド）、イソフタル酸ジヒドラジド、およびセバシン酸ジヒドラジド等の融点が１５０℃を超えるような化合物を好ましい例として挙げることができる。このように、一定以上の融点を有する有機酸ジヒドラジド化合物は、１，３−ビス（ヒドラジノカルボエチル）−５−イソプロピルヒダントイン（ＶＤＨ）等の融点が低い有機酸ジヒドラジド化合物と比べて熱的に安定であるため、加温下における粘度安定性に優れる。
【００３２】
融点が１３０℃以下のイミダゾール変性化合物としては、例えば、味の素ファインテクノ社製ＰＮ-２３、ＰＮ−４０Ｊ、ＭＹ−Ｈ、ＭＹ−２４、およびＡＤＥＫＡ社製ＥＨ-４３４４Ｓ等が挙げられる。融点が１３０℃以下のポリアミン化合物としては、例えば、ＡＤＥＫＡ社製ＥＨ−５０５７（８０℃）等が挙げられる。融点が１３０℃以下のポリアミノウレア化合物としては、例えば、Ｔ＆Ｋ  ＴＯＫＡ社製フジキュアＦＸＲ−１０８１（融点１２１℃）、およびフジキュアＦＸＲ−１０２０（融点１２４℃）等が挙げられる。ポリアミノウレア化合物とは、アミンと尿素を加熱硬化させて得られる化合物である。
【００３３】
潜在性エポキシ硬化剤は、前述の通り固形物であることが好ましく、その数平均粒子径は４μｍ以下であることが好ましく、０．５〜４μｍであることがより好ましく、１〜３μｍであることがさらに好ましい。潜在性エポキシ硬化剤の数平均粒子径が上記下限値以上であると、粘度安定性がより向上し、数平均粒子径が上記上限値以下であると、分散性がより良好になる。潜在性エポキシ硬化剤の粒子径は、ビーズミル、ボールミル等により粉砕することで調整できる。上記の硬化剤は、単独で用いても複数種を併用することもできる。潜在性エポキシ硬化剤の含有量は、エポキシ樹脂１００重量部に対して、好ましくは１〜２０重量部であり、より好ましくは３〜１５重量部である。
【００３４】
本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、必要に応じて、さらに炭酸カルシウムや二酸化ケイ素、アルミナ等の無機フィラー、シランカップリング剤等のカップリング剤、カーボンブラック等の顔料、染料、可塑剤、消泡剤、加硫ゴム等の耐衝撃性改良剤等を含んでいてもよい。
【００３５】
本実施形態において、第一の金属板１１または第二の金属板１２と固定部１３との間に物理的な抵抗力（アンカー効果）を効果的に発現させるために、固定部１３の硬化前ステージにある熱硬化性樹脂組成物の粘度（Ｂ型粘度計を用いて２３℃、回転数０．２ｒｐｍの条件で測定した値）は、好ましくは５０Ｐａ・ｓ〜５００Ｐａ・ｓ、より好ましくは１００Ｐａ・ｓ〜４００Ｐａ・ｓである。このような要件を満たすことによって、金属板と、固定部１３との間にアンカー効果が効果的に発現し、結果として接合強度がより一層優れた金属部品１を得ることができる。また、このような流動変形特性は、塗布性を向上させるので好ましい。このような流動変形特性を備えた熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂組成物の構成成分種と成分割合を調整することによって調製することが可能である。
【００３６】
［固定部を第一の金属板および第二の金属板に固定する方法］
固定部１３が熱可塑性樹脂組成物により構成されている場合、例えば熱可塑性樹脂組成物を第一の金属板１１の内壁部１１２および第二の金属板１２の外壁部１２１の隙間部分に射出成形することにより、固定部１３の形成および金属板への固定を同時に行う方法（以下では、射出成形法と呼ぶ）；固定部１３が熱硬化性樹脂組成物により構成されている場合、熱硬化性樹脂組成物からなる接着剤を、第一の金属板１１の内壁部１１２および第二の金属板１２の外壁部１２１の隙間部分に侵入させた後、加熱下で熱硬化させて固定部１３を形成する方法（以下の説明では、熱硬化法と呼ぶ）が挙げられる。
以下、各方法について詳しく説明する。
【００３７】
＜射出成形法＞
はじめに、射出成形法について説明する。
まず、射出成形用の金型を用意し、その金型を開いてその一方に第一の金属板１１および第二の金属板１２を、第一凹部Ａ１の底上面Ｂ１と第二凹部Ａ２の底上面Ｂ２とが対向するように配置し、次いで、図３（ａ）のように、第一凹部Ａ１に第二凹部Ａ２を嵌める。この際、第一の金属板１１の内壁部１１２と第二の金属板１２の外壁部１２１には平均厚みが、例えば１００〜２０００μｍの隙間が形成されている。その後、金型を閉じ、熱可塑性樹脂組成物の少なくとも一部が上記隙間と接するように、上記金型内に上記熱可塑性樹脂組成物を射出して固化させる。その後、金型を開き、固化した熱可塑性樹脂組成物が隙間に埋め込まれた本実施形態の金属部品１を離型する。なお、射出成形用の金型には、金型から金属部品１を離型させるために、イジェクターピンを配置することが望ましい。
【００３８】
＜熱硬化法＞
次いで、熱硬化法について説明する。この方法の概略は、エポキシ系接着剤に代表される熱硬化性樹脂組成物を、第一の金属板１１の内壁部１１２と第二の金属板１２の外壁部１２１の隙間部分に均一に塗布した後に、必要に応じて脱泡処理をおこない、次いで、加熱硬化するものである。加熱硬化の際には、隙間部分に侵入した熱硬化性樹脂組成物部分を加圧・圧着させることも可能である。加圧条件下で熱硬化させると、より強固に接合することができる。熱硬化処理時の温度下限は、通常５０℃以上、好ましくは８０℃以上であり、熱硬化処理時の温度上限は、例えば固定部１３の軟化温度である。
【００３９】
［人体動作補助装置］
本実施形態に係る人体動作補助装置は、フレーム材として本実施形態に係る金属部品１を備えている。本実施形態に係る人体動作補助装置の金属部品１以外の構成としては、人体動作補助装置に係る公知の構成を適用することができる。
本実施形態に係る人体動作補助装置は特に限定されないが、例えば、生活支援ロボット、パワーアシストスーツ、ロボティックウェア等が挙げられる。
本実施形態に係る人体動作補助装置は、本実施形態に係る金属部品１を用いるとともに、公知の情報に基づいて作製することができる。
【符号の説明】
【００４０】
Ａ１      第一凹部
Ａ２      第二凹部
Ｂ１      底上面
Ｂ２      底上面
１        金属部品
２        ヒンジ部
３        孔部
５        金属部材
１１      第一の金属板
１１１    突起状ガイドレール
１１２    内壁部
１２      第二の金属板
１２１    外壁部
１３      固定部
１４      中空部
【図１】
0003211012.tif 000003
【図２】
0003211012.tif 000004
【図３】
0003211012.tif 000005
【図４】
0003211012.tif 000006