(57)【要約】【課題】繊維強化プラスチックの熱膨張により、光学性能が低下してしまうことを抑制することができる繊維強化プラスチック製の継手部材、及び繊維強化プラスチック製の継手部材の製造方法を得る。【解決手段】板状の繊維強化プラスチックであり、曲げ角度の総和が３６０度に設定された曲げ部１０ｃ，１１ｃ，１２ｃと、各曲げ部１０ｃ，１１ｃ，１２ｃの両端部から直線状に延びる板状部１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂと、で断面Ｖ字型となるアングル材１０，１１，１２を少なくとも３つ以上備えている。曲げ部１０ｃ，１１ｃ，１２ｃの凸面側を向き合わせた状態で、かつ、隣接するアングル材１０，１１，１２同士の対向する一対の板状部１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂを接合することで、ロッド部材２と接合可能な連結用突起部１６，１７，１８が、複数のアングル材１０，１１，１２と等しい数で放射状に形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状のプリプレグが積層され、積層方向に厚みのある板状の繊維強化プラスチックであり、曲げ部と、上記曲げ部の両端部から上記繊維強化プラスチックの繊維方向に沿って直線状に延びる板状部と、を有することで断面Ｖ字型となる複数のアングル材を備え、
上記複数のアングル材は、少なくとも３つ以上で構成され、かつ、上記複数のアングル材のそれぞれの曲げ部の曲げ角度の総和が３６０度になるように構成されており、
上記複数のアングル材のそれぞれの曲げ部の凸面側を向き合わせた状態で、かつ、隣接する上記アングル材同士の対向する一対の板状部を接合することで、ロッド部材と接合可能な連結用突起部が、接合した上記一対の板状部により、上記複数のアングル材と等しい数で放射状に形成される
繊維強化プラスチック製の継手部材。
【請求項２】
上記複数のアングル材で構成された継手部材は、上記連結用突起部の放射方向が異なるように、上記繊維強化プラスチックの厚み方向に直交する光軸方向において多段構成され、
上記連結用突起部の放射方向が異なる継手部材を多段に配置するとともに、多段に配置されたそれぞれの継手部材の１箇所の連結用突起部同士を接続部材により接続することで構成されている
請求項１に記載の繊維強化プラスチック製の継手部材。
【請求項３】
上記複数のアングル材で構成された継手部材は、上記連結用突起部の放射方向が異なるように、上記繊維強化プラスチックの厚み方向に直交する光軸方向において多段構成され、
上記曲げ部の両端部に設けられた板状部に相当する第１板状部及び第２板状部のうち、上記第１板状部が、上記多段構成において共通化されており、上記第２板状部が、異なる角度で構成される複数の曲げ部のそれぞれに対応して多段に分岐して設けられている多段用アングル材を一対用いることで構成されている
請求項１に記載の繊維強化プラスチック製の継手部材。
【請求項４】
上記繊維強化プラスチックの厚み方向について上記曲げ部の凸面側及び凹面側の少なくとも一方には、上記曲げ角度を維持するプリプレグパッチが設けられている
請求項１〜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の継手部材。
【請求項５】
上記繊維強化プラスチックの厚み方向について上記曲げ部の凸面側に上記プリプレグパッチを設ける場合、上記プリプレグパッチの熱膨張係数は、上記曲げ部の上記繊維強化プラスチックの熱膨張係数よりも大きいものが用いられる
請求項４に記載の繊維強化プラスチック製の継手部材。
【請求項６】
上記繊維強化プラスチックの厚み方向について上記曲げ部の凹面側に上記プリプレグパッチを設ける場合、上記プリプレグパッチの熱膨張係数は、上記曲げ部の上記繊維強化プラスチックの熱膨張係数よりも小さいものが用いられる
請求項４に記載の繊維強化プラスチック製の継手部材。
【請求項７】
上記繊維強化プラスチックの厚み方向について上記曲げ部の上記凸面側及び上記凹面側の両面に上記プリプレグパッチを設ける場合、上記凸面側のプリプレグパッチの熱膨張係数は、上記凹面側のプリプレグパッチの熱膨張係数よりも大きいものが用いられる
請求項４に記載の繊維強化プラスチック製の継手部材。
【請求項８】
シート状のプリプレグが積層され、積層方向に厚みのある板状の繊維強化プラスチックであり、曲げ部と、上記曲げ部の両端部から上記繊維強化プラスチックの繊維方向に沿って直線状に延びる板状部と、を有することで断面Ｖ字型となる複数のアングル材を備え、
上記複数のアングル材は、少なくとも３つ以上で構成され、かつ、上記複数のアングル材のそれぞれの曲げ部の曲げ角度の総和が３６０度になるように構成されている繊維強化プラスチック製の継手部材の製造方法であって、
上記複数のアングル材のうちの２つのアングル材のそれぞれの曲げ部の凸面側を向き合わせた状態で、かつ、上記２つのアングル材の対向する一対の板状部を接合することで、上記２つのアングル材を断面Ｙ字型に接合するステップと、
上記断面Ｙ字型に接合された上記２つのアングル材の開口部に沿って、上記２つのアングル材以外の残りのアングル材を、上記複数のアングル材のそれぞれの曲げ部の凸面側を向き合わせた状態で接合することで、ロッド部材と接合可能な連結用突起部を、上記複数のアングル材と等しい数で放射状に形成するステップと、
を有する繊維強化プラスチック製の継手部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ロッド部材を骨組構造に結合する際に用いられる繊維強化プラスチック製の継手部材、及び繊維強化プラスチック製の継手部材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、光学系の支持構造、例えば人工衛星のアンテナに用いられる支持構造には、パイプ及びパイプを結合する継手で構成されるトラス構造のような骨組構造体が採用されている。継手には、熱膨張の観点からＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ：炭素繊維強化プラスチック）のような先端複合材料が用いられていることが従来から知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００３】
特許文献１に開示された継手では、繊維状のＣＦＲＰを径方向に多層積層した筒状の嵌合部の外周上に、パイプ連結用の結合板が放射状に形成されている。
【０００４】
特許文献２に開示された継手（ジョイント）では、ボックス状セルを基準要素とし、複数のボックス状セルが球状に組み合わされて形成されている。ボックス状セルは、互いに対向して配置された断面扇型の一対の壁部と、一対の壁部間を塞ぐ側面部及び底面部と、で形成されている。側面部及び底面部は、壁部の直線部分を繋ぐように設けられている。また、一対の壁部は、側面部を中心に放射状に広がるように配置されている。
【０００５】
特許文献２に開示された継手は、複数のボックス状セルを、側面部を中心に半球状に配置して、隣り合う壁部同士を接合し、それと同じものを軸線方向について上下対称にして接続して形成されている。また、接合された壁部は、結合板になっており、結合用の結合穴があけられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１−２３８７０７号公報
【特許文献２】特公平７−６２４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
一般的に、繊維状のＣＦＲＰを多層積層した場合、厚み方向における熱膨張係数は大きく、厚み方向に直交する方向における熱膨張係数は小さくなる特徴がある。特許文献１に示されている継手では、放射状に形成されている結合板にパイプが接合されるので、パイプ中心軸の交点は、筒状の嵌合部の軸線上に位置している。従って、パイプ中心軸の交点と、結合板との間には、筒状の嵌合部が存在している。嵌合部は、パイプ中心軸の交点と結合板との間では、厚み方向に積層されている状態になっているので、嵌合部が熱により変形してしまう。
【０００８】
嵌合部が変形すると、パイプ中心軸の交点と結合板との間の距離が変化してしまうので、結合板に接続されたパイプの位置がずれてしまう。これにより、支持構造に歪みが発生し、光学性能の低下に繋がってしまうという問題があった。
【０００９】
また、特許文献２に示されている継手では、一対の壁部の交わる側面部が、パイプ中心軸の交点と結合板との間に存在しているので、特許文献１と同様に、支持構造に歪みが発生し、光学性能の低下に繋がってしまうという問題があった。
【００１０】
さらに、特許文献２に示されている継手では、半球状にした複数のボックス状セルを軸方向について上下対称に接続するとき、底面部の厚み方向が軸方向と一致している。これにより、光軸方向についてもパイプの位置ずれが発生し、光学性能の低下に繋がってしまうという問題があった。
【００１１】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、繊維強化プラスチックの熱膨張により、光学性能が低下してしまうことを抑制することができる繊維強化プラスチック製の継手部材、及び繊維強化プラスチック製の継手部材の製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明による繊維強化プラスチック製の継手部材は、シート状のプリプレグが積層され、積層方向に厚みのある板状の繊維強化プラスチックであり、曲げ部と、曲げ部の両端部から繊維強化プラスチックの繊維方向に沿って直線状に延びる板状部と、を有することで断面Ｖ字型となる複数のアングル材を備え、複数のアングル材は、少なくとも３つ以上で構成され、かつ、複数のアングル材のそれぞれの曲げ部の曲げ角度の総和が３６０度になるように構成されており、複数のアングル材のそれぞれの曲げ部の凸面側を向き合わせた状態で、かつ、隣接するアングル材同士の対向する一対の板状部を接合することで、ロッド部材と接合可能な連結用突起部が、接合した一対の板状部により、複数のアングル材と等しい数で放射状に形成される。
【００１３】
また、この発明による繊維強化プラスチック製の継手部材の製造方法は、シート状のプリプレグが積層され、積層方向に厚みのある板状の繊維強化プラスチックであり、曲げ部と、曲げ部の両端部から繊維強化プラスチックの繊維方向に沿って直線状に延びる板状部と、を有することで断面Ｖ字型となる複数のアングル材を備え、複数のアングル材は、少なくとも３つ以上で構成され、かつ、複数のアングル材のそれぞれの曲げ部の曲げ角度の総和が３６０度になるように構成されている繊維強化プラスチック製の継手部材の製造方法であって、複数のアングル材のうちの２つのアングル材のそれぞれの曲げ部の凸面側を向き合わせた状態で、かつ、２つのアングル材の対向する一対の板状部を接合することで、２つのアングル材を断面Ｙ字型に接合するステップと、断面Ｙ字型に接合された２つのアングル材の開口部に沿って、２つのアングル材以外の残りのアングル材を、複数のアングル材のそれぞれの曲げ部の凸面側を向き合わせた状態で接合することで、ロッド部材と接合可能な連結用突起部を、複数のアングル材と等しい数で放射状に形成するステップと、を有する。
【発明の効果】
【００１４】
曲げ部の両側に直線部を備えることで断面略Ｖ字型となるアングル材を少なくとも３つ用いて、全てのアングル材の曲げ部の凸面側を向き合わせ、かつ隣接するアングル材同士の一対の直線部を、強化繊維の配向方向が放射状方向と一致するように接合し、アングル材の数に対応する放射状の突起部を備えた継手部材を形成することで、強化繊維が配向されていない厚み方向における熱膨張の影響により、突起部の放射状方向の位置に歪みが生じてしまうことを抑制することができ、繊維強化プラスチックの熱膨張により、光学性能が低下してしまうことを抑制することができる繊維強化プラスチック製の継手部材、及び繊維強化プラスチック製の継手部材の製造方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１による継手部材を示す斜視図である。
【図２】図１の継手部材を示す断面図である。
【図３】シート状のプリプレグを用いて図１のアングル材を形成する構成図である。
【図４】図１のアングル材をアングル材の幅方向に沿って見た状態を示す拡大図である。
【図５】図２の継手部材を用いたトラス構造の連結部を示す上面図である。
【図６】本発明の実施の形態２による継手部材を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態３による継手部材を用いたトラス構造の連結部を示す上面図である。
【図８】本発明の実施の形態４による継手部材を示す斜視図である。
【図９】図８の継手部材を示す解体図である。
【図１０】本発明の実施の形態５による曲げ部を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による継手部材を示す斜視図である。また、図２は、図１の継手部材を示す断面図である。図１及び図２に示すように、継手部材１は、複数（少なくとも３つ以上であり、この例では、３つ）の繊維強化プラスチック製のアングル材１０，１１，１２を有している。また、継手部材１の形状は、アングル材１０，１１，１２を接合して構成されることで、断面略Ｙ字型になっている。
【００１７】
図１において、矢印Ｘ方向（図１の上下方向）を、アングル材１０，１１，１２の幅方向とし、矢印Ｙ方向をアングル材１０，１１，１２の厚み方向とする。また、図１において、図示しない光軸系の光軸は、矢印Ｘ方向に向けられている。即ち、光軸は、アングル材１０，１１，１２の厚み方向と直交している。
【００１８】
図３は、シート状のプリプレグを用いて図１のアングル材１０，１１，１２を形成する構成図である。図３に示すように、繊維強化プラスチック製であるアングル材１０，１１，１２は、強化繊維に予め樹脂が含浸されたシート状のプリプレグ１００を多層に積層した上で、加圧・加熱硬化させて成形する方法が一般的である。従って、各アングル材１０，１１，１２は、積層方向に厚みのある板状になっている。
【００１９】
シート状のプリプレグ１００には、例えば、繊維方向弾性率が５００ＧＰａ以上の炭素繊維を一方向に配向したプリプレグ、または、強化繊維を直交する二方向に配向した織物状のプリプレグが用いられている。また、シート状のプリプレグ１００は、各シート状のプリプレグ１００の繊維方向（図３の破線矢印Ｆ）を等方向（図３の矢印Ｇ）に配向した上で、積層されている。これにより、強化繊維の方向（繊維強化プラスチックの繊維方向であり、強化繊維の配向方向）は、各アングル材１０，１１，１２の厚み方向に対して垂直な方向に配向されていることになる。
【００２０】
厚み方向に垂直な方向の熱膨張係数は、強化繊維によりゼロに近い値になっている。これに対し、厚み方向の熱膨張係数は、厚み方向に繊維が配向されていないので、厚み方向に垂直な方向に比べて大きい値を示す。例えば、エポキシ樹脂をマトリックスとする繊維強化プラスチックを用いた場合、厚み方向の熱膨張係数は、３０ｐｐｍ／Ｋ〜１００ｐｐｍ／Ｋ程度の値となる。
【００２１】
各アングル材１０，１１，１２では、強化繊維が、厚み方向に垂直な方向に配向されているので、厚み方向に垂直な方向の熱膨張の影響を小さくすることができる。一方、各アングル材１０，１１，１２の厚み方向には、強化繊維が配向されていないので、熱膨張の影響が大きくなっている。
【００２２】
図４は、図１のアングル材１０，１１，１２をアングル材１０，１１，１２の幅方向に沿って見た状態を示す拡大図である。ここで、図４（ａ）は、アングル材１０，１１を示しており、図４（ｂ）は、アングル材１２を示している。
【００２３】
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、アングル材１０，１１，１２は、強化繊維に予め樹脂が含浸されたシート状のプリプレグを所望の角度で折り曲げた上で、多層に積層して加圧・加熱硬化させて成形されている。従って、アングル材１０，１１，１２は、厚みのある１枚の板状であるとともに、断面略Ｖ字型（あるいは断面略への字型）に曲げられた部材になっている。
【００２４】
これにより、各アングル材１０，１１，１２は、曲げ部１０ｃ，１１ｃ，１２ｃの一端部から断面矩形の第１板状部（板状部）１０ａ，１１ａ，１２ａが直線状に延び、他端部から断面矩形の第２板状部（板状部）１０ｂ，１１ｂ，１２ｂが直線状に延びた形状になっている。また、第１板状部１０ａ，１１ａ，１２ａ及び第２板状部１０ｂ，１１ｂ，１２ｂは、曲げ部１０ｃ，１１ｃ，１２ｃの強化繊維の配向方向に沿って延びている。即ち、各アングル材１０，１１，１２は、曲げ部１０ｃ，１１ｃ，１２ｃの両端に、第１板状部１０ａ，１１ａ，１２ａと第２板状部１０ｂ，１１ｂ，１２ｂを備えることで断面略Ｖ字型が形成される構成となっている。
【００２５】
図４（ａ）に示すように、本実施の形態１に用いるアングル材１０，１１は、同一のものである。アングル材１０，１１では、第１板状部１０ａ，１１ａの長さ方向（図４（ａ）の矢印Ａ方向）の寸法が、第２板状部１０ｂ，１１ｂの長さ方向（図４（ａ）の矢印Ｂ方向）の寸法よりも小さく設定されている。
【００２６】
図４（ｂ）に示すように、本実施の形態１に用いるアングル材１２は、アングル材１０，１１とは異なるものである。アングル材１２では、第１板状部１２ａの長さ方向（図４（ｂ）の矢印Ｃ方向）の寸法と、第２板状部１２ｂの長さ方向（図４（ｂ）の矢印Ｄ方向）の寸法とは、同じになっている。また、第２板状部１０ｂ，１１ｂの長さ方向の寸法と、第１板状部１２ａの長さ方向の寸法と、第２板状部１２ｂの長さ方向の寸法とは、同じ寸法になっている。
【００２７】
また、図４（ａ）の矢印Ａ、矢印Ｂの方向が、アングル材１０，１１の強化繊維の向きを紙面に投影した方向に相当し、図４（ｂ）の矢印Ｃ、矢印Ｄの方向が、アングル材１２の強化繊維の向きを紙面に投影した方向に相当する。ここで、紙面とは、アングル材１０，１１あるいはアングル材１２の幅方向に垂直な面（即ち、光軸方向に垂直な面）を指している。
【００２８】
各アングル材１０，１１，１２を折り曲げる角度は、図２に示すように、アングル材１０，１１，１２を断面略Ｙ字型に接合したとき、曲げ部１０ｃ，１１ｃ，１２ｃの各コーナの角度（曲げ角度）、即ち、第１板状部１０ａ，１１ａ，１２ａと、第２板状部１０ｂ，１１ｂ，１２ｂと、がなす角の劣角θ１，θ２，θ３の総和が、３６０度になるように設定されている。
【００２９】
次に、継手部材１の製造方法について説明する。先ず、第１ステップとして、アングル材１０，１１の第１板状部１０ａ，１１ａを接合する。第１板状部１０ａ，１１ａは、第１板状部１０ａ，１１ａそれぞれの長さ方向の寸法に沿って接合されている。また、曲げ部１０ｃ，１１ｃは、第１板状部１０ａ，１１ａを接合する接合面１３を挟んで互いに対向するように接合されている。これにより、接合面１３は、平面になっている。
【００３０】
接合された第１板状部１０ａ，１１ａの端部は、後述する連結用突起部１６になっている（図２参照）。このとき、第２板状部１０ｂ，１１ｂは、曲げ部１０ｃ，１１ｃにより連結用突起部１６から離れるほど接合面１３の延長面との距離が連続的に大きくなるように傾斜した平面になっている。従って、接合後のアングル材１０，１１の形状は、断面略Ｙ字型になっている。
【００３１】
次に、第２のステップとして、アングル材１２を、アングル材１０，１１のＹ字型の開口部分に沿ってアングル材１０，１１に接合する。具体的には、第２板状部１０ｂと第１板状部１２ａとが接合され、第２板状部１１ｂと第２板状部１２ｂとが接合されている。
【００３２】
第２板状部１０ｂと第１板状部１２ａとは、第２板状部１０ｂと第１板状部１２ａとの長さ方向の寸法に沿って接続されている。また、第２板状部１１ｂと第２板状部１２ｂとは、第２板状部１１ｂと第２板状部１２ｂとの長さ方向の寸法に沿って接続されている。
【００３３】
従って、曲げ部１０ｃ，１２ｃは、第２板状部１０ｂと第１板状部１２ａとの接合面１４を挟んで互いに対向するように接合されている。また、曲げ部１１ｃ，１２ｃは、第２板状部１１ｂと第２板状部１２ｂとの接合面１５を挟んで互いに対向するように接合されている。これにより、接合面１４，１５は、平面になっている。
【００３４】
接合された第２板状部１０ｂと第１板状部１２ａとの端部が、後述する連結用突起部１７になっている（図２参照）。また、接合された第２板状部１１ｂと第２板状部１２ｂとの端部が、後述する連結用突起部１８になっている（図２参照）。
【００３５】
このとき、第１板状部１０ａと第２板状部１２ｂとは、曲げ部１０ｃ，１２ｃにより連結用突起部１７から離れるほど接合面１４の延長面との距離が連続的に大きくなるように傾斜した平面になっている。また、第１板状部１１ａと第１板状部１２ａとは、曲げ部１１ｃ，１２ｃにより連結用突起部１８から離れるほど接合面１５の延長面との距離が連続的に大きくなるように傾斜した平面になっている。
【００３６】
各接合面１３，１４，１５の接合方法には、例えば、各接合面１３，１４，１５を接着接合する方法、各接合面１３，１４，１５に対応する２つの板状部に穴加工を施し、ボルト結合する方法がある。
【００３７】
従って、継手部材１は、各アングル材１０，１１，１２の曲げ部１０ｃ，１１ｃ，１２ｃの凸面側を向き合わせた状態（曲げ部１０ｃ，１１ｃ，１２ｃを中心に集めた状態）で、かつ、接合する板状部の接合面１３，１４，１５において、互いに対向する板状部が接合されている。
【００３８】
上記のようにして、継手部材１が完成する。完成した継手部材１は、図１に示すように、継手部材１の幅方向（即ち、アングル材１０，１１，１２の幅方向）を、光学系の光軸に沿わせた状態で配置されている。即ち、継手部材１の幅方向と、光学系の光軸方向とは、平行になっている。
【００３９】
接合された第１板状部１０ａ，１１ａと、第２板状部１０ｂ及び第１板状部１２ａと、第２板状部１１ｂ及び第２板状部１２ｂとは、それぞれ平板状の連結用突起部１６，１７，１８になり、後述するロッド部材２または他の継手部材１と接合可能になっている。連結用突起部１６，１７，１８は、接合した一対の板状部によりアングル材の個数と等しい数形成され、放射状に配置されている。また、各連結用突起部１６，１７，１８の放射状方向は、各連結用突起部１６，１７，１８を形成する各アングル材１０，１１，１２の強化繊維の配向方向と一致している。
【００４０】
図５は、図２の継手部材１を用いたトラス構造の連結部を示す上面図である。図５に示すように、複数（図５では、２つ）のロッド部材２が、継手部材１を介して結合されている。本実施の形態１では、連結用突起部１７，１８には、ロッド部材２が接合されている。また、連結用突起部１６には、何も接合されていないが、連結用突起部１７，１８と同様にロッド部材２が接合されていてもよいし、他の継手部材１と接合されていてもよい。
【００４１】
ロッド部材２には、例えば、パイプ、棒が用いられている。ロッド部材２の軸線方向についてロッド部材２の端部には、継手部材１との接合を可能にする接合部２１が設けられている。
【００４２】
接合部２１は、一対の板状部２１ａ，２１ｂを有している。各板状部２１ａ，２１ｂの形状は、特に限定されないが、本実施の形態１では、断面矩形の板を用いている。また、一対の板状部２１ａ，２１ｂは、互いに対向した状態で、ロッド部材２の端部からロッド部材２の軸線方向に沿って突出した状態で取り付けられている。接合部２１は、ロッド部材２の軸線方向について、ロッド部材２の両端部に設けられているものもあれば、ロッド部材２の片側端部にのみ設けられているものもある。
【００４３】
一対の板状部２１ａ，２１ｂの間の間隔は、継手部材１の厚み方向（アングル材１０，１１，１２の厚み方向と同一方向であり、図５の矢印Ｙ１，Ｙ２方向）について連結用突起部１７，１８を挟み込むことが可能な距離になっている。これにより、ロッド部材２は、接合部２１の板状部２１ａ，２１ｂの間に連結用突起部１７，１８を挟み込んで接合することで、継手部材１と接合されている。
【００４４】
板状部２１ａ，２１ｂと連結用突起部１７，１８との接合方法には、例えば、継手部材１の厚み方向について板状部２１ａ，２１ｂと連結用突起部１７，１８とが対向する面を接着接合する方法、継手部材１の厚み方向について板状部２１ａ，２１ｂと連結用突起部１７，１８とのそれぞれに穴加工を施し、ボルト結合する方法がある。
【００４５】
ロッド部材２を、連結用突起部１７，１８に接合して連結したとき、各ロッド部材２の軸線は、接合面１４，１５上にある。従って、各ロッド部材２の軸線の交点は、図５の点Ｅになっている。点Ｅは、接合面１３，１４，１５の延長上の交点と同一の点であり、曲げ部１０ｃ，１１ｃ，１２ｃの凸面側の面で囲まれる範囲内に存在している。
【００４６】
このとき、点Ｅと、連結用突起部１６との間には、繊維強化プラスチックが横切ることはない。即ち、点Ｅと、連結用突起部１６との間のロッド部材２の軸線は、アングル材１０，１１の厚み方向と交差することがない。
【００４７】
これは、連結用突起部１６において、接合面１３から点Ｅ側に延びる第２板状部１０ｂ，１１ｂが、曲げ部１０ｃ，１１ｃにより連結用突起部１６から離れるほど接合面１３との距離が連続的に大きくなるように傾斜した平面になっているからである。これにより、点Ｅからロッド部材２までの間の繊維強化プラスチックの強化繊維の配向方向は、連結用突起部１６の強化繊維の配向方向である。即ち、熱膨張係数の小さい厚み方向に垂直な方向である。同様の理由から、点Ｅと、連結用突起部１７，１８との間にも、繊維強化プラスチックが横切ることはない。
【００４８】
このような繊維強化プラスチック製の継手部材は、曲げ部と、曲げ部の両端部から曲げ部の強化繊維の配向方向に沿って延びた板状部とを有する断面略Ｖ字型の複数のアングル材を有している。また、各曲げ部の劣角の総和が３６０度に設定された各アングル材の凸面側を向き合わせた状態で、かつ、各アングル材の接合面において、互いに対向する板状部を接合して、連結用突起部を形成している。このような構成を備えることで、連結用突起部に接合される各ロッド部材の軸線方向の交点は、各板状部を接合している接合面の延長上の交点と一致している。
【００４９】
この結果、各ロッド部材の軸線の交点と連結用突起部との間には、各ロッド部材の軸線の交点と連結用突起部との間の距離に影響する繊維強化プラスチックが横切ることを防止することができる。これにより、繊維強化プラスチックの熱膨張による、各ロッド部材の軸線の交点と連結用突起部との間の距離の変化を抑制することができる。従って、継手部材とロッド部材とで形成されるトラス構造の歪みを抑制し、光学性能の低下を抑制することができる。
【００５０】
また、継手部材は、継手部材の幅方向を光学系の光軸方向に沿わせた状態で配置されているので、強化繊維の配向方向が光軸方向と一致していることになる。この結果、光軸方向についての位置ずれも発生しにくくすることができる。これにより、光学性能の低下をさらに抑制することができる。
【００５１】
実施の形態２．
先の実施の形態１では、３つの繊維強化プラスチック製のアングル材１０，１１，１２を接合して１つの継手部材１を形成する例について説明した。これに対し、本実施の形態２では、３つの繊維強化プラスチック製のアングル材１０，１１，１２を接合して形成された継手部材１を、継手部材１の幅方向（即ち、光軸方向）に沿って複数（この例では、２つ）並べて配置して、多段構成されたものを１つの継手部材３とした例について説明する。
【００５２】
図６は、本発明の実施の形態２による継手部材３を示す斜視図である。図６に示すように、継手部材３は、継手部材３ａと、継手部材３ａの幅方向（図６の上下方向であり、図６の矢印Ｘ１方向）について継手部材３ａと並べて配置された継手部材３ｂと、継手部材３ａ及び継手部材３ｂを接続する接合部接続部材（接続部材）４と、を有している。
【００５３】
継手部材３ａ，３ｂの構成及び製造方法は、先の実施の形態１の継手部材１と同様であるが、各劣角θ１，θ２，θ３の角度が、継手部材３ａ，３ｂでは、それぞれ異なっている。この結果、図６に示すように、継手部材３ａの連結用突起部の放射方向と、継手部材３ｂの連結用突起部の放射方向とが、異なる形となっている。継手部材３ａ，３ｂは、先の実施の形態１の継手部材１の連結用突起部１６に相当する連結用突起部３６ａ，３６ｂが、接合部接続部材４により接合されている。即ち、接合部接続部材４は、１箇所の連結用突起部同士を接続している。
【００５４】
接合部接続部材４の材料は、光軸方向に熱膨張係数の小さい材料が望ましい。具体的には、継手部材３を構成するものと同じ繊維強化プラスチック、低熱膨張金属（スーパーインバー）などがある。本実施の形態２では、接合部接続部材４に、断面矩形の板状の繊維強化プラスチックを用いている。
【００５５】
接合部接続部材４は、継手部材３の厚み方向（図６の矢印Ｙ３方向）について、継手部材３ａ，３ｂのそれぞれの連結用突起部３６ａ，３６ｂを挟み込むように一対配置されている。このとき、連結用突起部３６ａ，３６ｂと接合部接続部材４との強化繊維の配向方向は同一方向に向けられている。従って、連結用突起部３６ａ，３６ｂと接合部接続部材４との強化繊維の配向方向は、継手部材３の厚み方向に対して垂直である。
【００５６】
接合部接続部材４により継手部材３ａ，３ｂのそれぞれの連結用突起部３６ａ，３６ｂを接合する方法には、例えば、継手部材３ａ，３ｂのそれぞれの連結用突起部３６ａ，３６ｂと接合部接続部材４とが対向する面を接着接合する方法、継手部材３の厚み方向について継手部材３ａ，３ｂのそれぞれの連結用突起部３６ａ，３６ｂと接合部接続部材４とのそれぞれに穴加工を施し、ボルト結合する方法がある。その他の構成は、先の実施の形態１と同様である。
【００５７】
このような、実施の形態２における継手部材では、光軸方向に複数の継手部材を並べて接合部接続部材で接続している。このとき、それぞれの継手部材は、厚み方向が光軸方向に対して垂直になるように配置されている。また、接合部接続部材も、厚み方向が光軸方向に垂直になるように配置されている。このような構成を備えることで、光軸方向に対する継手部材の熱膨張による変形を抑制することができる。従って、光学系を支持するトラス構造の光軸方向に対する位置ずれを抑制することができる。これにより、光学性能の低下を抑制することができる。
【００５８】
また、連結用突起部の数を先の実施の形態１よりも増やすとともに、連結用突起部の放射方向を多段構成された継手部材のそれぞれで異ならせることができるので、１つの継手部材でより多くのロッド部材を連結することができる。この結果、より大型のトラス構造にも対応することができるという効果を得ることができる。
【００５９】
実施の形態３．
先の実施の形態１では、３つのアングル材１０，１１，１２を接合して３つの連結用突起部１６，１７，１８を有する継手部材１を用いた例について説明した。これに対し、本実施の形態３では、４つのアングル材５０，５１，５２，５３を接合して４つの連結用突起部５６，５７，５８，５９を有する継手部材５を用いた例について説明する。
【００６０】
図７は、本発明の実施の形態３による継手部材５を用いたトラス構造の連結部を示す上面図である。図７に示すように、各アングル材５０，５１，５２，５３は、先の実施の形態１の各アングル材１０，１１，１２と同様に、シート状のプリプレグを断面略Ｖ字型になるように曲げた状態で積層して成形されている。従って、各アングル材５０，５１，５２，５３は、第１板状部５０ａ，５１ａ，５２ａ，５３ａと、第２板状部５０ｂ，５１ｂ，５２ｂ，５３ｂと、曲げ部５０ｃ，５１ｃ，５２ｃ，５３ｃと、を有している。
【００６１】
また、各アングル材５０，５１，５２，５３の接合も、先の実施の形態１と同様に、アングル材５０，５１，５２，５３の凸面側を向き合わせた状態（曲げ部５０ｃ，５１ｃ，５２ｃ，５３ｃを中心に集めた状態）で、接合する板状部の接合面において、互いに対向する板状部が接合されている。このときの各接合面の接続方法も、先の実施の形態１と同様である。
【００６２】
このとき、各アングル材５０，５１，５２，５３の第１板状部５０ａ，５１ａ，５２ａ，５３ａと、第２板状部５０ｂ，５１ｂ，５２ｂ，５３ｂと、がなす角の劣角（曲げ部５０ｃ，５１ｃ，５２ｃ，５３ｃの各コーナの角度）θ１，θ２，θ３，θ４の総和が、３６０度になるように形成されている。その他の構成は、先の実施の形態１と同様である。
【００６３】
このような実施の形態３における継手部材でも、先の実施の形態１と同様の支持構造に発生する歪みを抑制し、光学性能の低下を抑制することができるという効果を得ることができる。また、４つ以上のアングル材を用いた場合でも、劣角の角度を変えるだけで、先の実施の形態１と同様の構成をとることが可能であり、先の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
また、先の実施の形態２と同様に、連結用突起部の数を先の実施の形態１よりも増やすことができるので、１つの継手部材でより多くのロッド部材を連結することができる。この結果、より大型のトラス構造にも対応することができるという効果を得ることができる。
【００６５】
実施の形態４．
先の実施の形態２では、２つの継手部材３ａ，３ｂを接合部接続部材４により接続して、先の実施の形態１の継手部材１よりも多くのロッド部材２を結合可能にした例について説明した。これに対して、本実施の形態４では、接合部接続部材４を用いずに先の実施の形態１の継手部材１よりも多くのロッド部材２を結合可能にする例について説明する。
【００６６】
図８は、本発明の実施の形態４による継手部材を示す斜視図である。また、図９は、図８の継手部材を示す解体図である。図８及び図９に示すように、継手部材６は、アングル材６０，６１，６２，６３を有している。アングル材６０，６１，６２，６３のうち、アングル材６２，６３は、劣角の大きさは異なるが、先の実施の形態１のアングル材１１と同様の構成及び製造方法である。
【００６７】
アングル材６０，６１では、曲げ部６０ｃ，６１ｃの両端部に設けられた第１板状部６０ａ，６１ａ及び第２板状部６０ｂ，６１ｂのうち、第１板状部６０ａ，６１ａが、共通化されている。また、第２板状部６０ｂ，６１ｂが、異なる角度で構成される複数の曲げ部６０ｃ，６１ｃのそれぞれに対応して多段に分岐して設けられている。即ち、複数の曲げ部６０ｃ，６１ｃの一端部には、共通の第１板状部６０ａ，６１ａが設けられ、他端部には、曲げ部６０ｃ，６１ｃそれぞれに対応する第２板状部６０１ｂ，６０２ｂ，６１１ｂ，６１２ｂが設けられている。従って、アングル材６０，６１は、多段アングル材になっている。
【００６８】
アングル材６０，６１は、一枚の板を切り裂いて形成されている。従って、アングル材６０の幅方向（図８の上下方向であり、図８の矢印Ｘ２方向）について、第１板状部６０ａの寸法と、切り裂かれた第２板状部６０１ｂ，６０２ｂの寸法は同じになっている。同様に、アングル材６１の幅方向について、第１板状部６１ａの寸法と、切り裂かれた第２板状部６１１ｂ，６１２ｂの寸法は同じになっている。
【００６９】
継手部材６の製造方向は、先の実施の形態１と同様であるが、アングル材６０，６１を接続した後、劣角の総和が３６０度になるように、対応するアングル材６２，６３が接続されている。その他の構成は、先の実施の形態２と同様である。
【００７０】
このような実施の形態４における継手部材では、共通の第１板状部と複数の第２板状部とが異なる角度で曲げられた曲げ部で接続されている多段アングル材が用いられている。このような構成を備えることで、先の実施の形態２で用いた接合部接続部材により接合することがなくなるので、継手部材の軽量化に繋げることができる。
【００７１】
また、接合部接続部材が必要ないので、先の実施の形態２よりも製造が容易である。また、接合部接続部材にかかるコストを抑制しつつ、より大型のトラス構造にも対応することができるという効果を得ることができる。
【００７２】
なお、本実施の形態４では、アングル材６０，６１は、２段に切り裂かれた多段アングル材になっているが、３段以上に切り裂かれていてもよい。
【００７３】
また、本実施の形態４の構成を、先の実施の形態３の構成に適用してもよい。
【００７４】
実施の形態５．
アングル材では、一般に、成形後の反りをなくすため、厚み方向中央面に対して対称な繊維配向になるようにプリプレグを積層し、加圧・加熱硬化により成形するが、厚みの増加により、成形中にコーナ部の角度（劣角）の変化（スプリングイン変形）が生じやすくなる。即ち、劣角が設計値に対して小さくなってしまう。本実施の形態５では、この変形を抑制するために、曲げ部にプリプレグパッチを用いた例について説明する。
【００７５】
図１０は、本発明の実施の形態５による曲げ部１０ｃ，１１ｃ，１２ｃを示す拡大図である。図１０に示すように、曲げ部１０ｃ，１１ｃ，１２ｃの厚み方向両端部には、プリプレグパッチ７，８が設けられている。
【００７６】
プリプレグパッチ７，８は、曲げ部１０ｃ，１１ｃ，１２ｃの長さ方向（図１０の左右方向であり、図８の矢印Ｚ方向）に沿って全体に設けられていることが望ましい。また、プリプレグパッチ７，８は、少なくとも１層以上のプリプレグから形成されている。さらに、プリプレグパッチ７，８は、アングル材１０，１１，１２の加圧・加熱硬化前に積層され、加圧・加熱硬化後には、アングル材１０，１１，１２と一体になっている。
【００７７】
本実施の形態５では、プリプレグパッチ７，８が、曲げ部１０ｃ，１１ｃ，１２ｃの厚み方向両端部に配置されている。プリプレグパッチ７は、曲げ部１０ｃ，１１ｃ，１２ｃの凸面側（図１０の下側）に設けられ、プリプレグパッチ８は、曲げ部１０ｃ，１１ｃ，１２ｃの凹面側（図１０の上側）に設けられている。
【００７８】
このとき、プリプレグパッチ７の熱膨張係数は、プリプレグパッチ８の熱膨張係数よりも大きく設定されている。これは、熱膨張係数差により、曲げ部１０ｃ，１１ｃ，１２ｃに、スプリングイン変形を打ち消す変形を発生させるためである。
【００７９】
このような実施の形態５における継手部材では、アングル材の劣角を維持するプリプレグパッチが、アングル材の厚み方向両端部に設けられている。このような構成を備えることで、アングル材成形時における、アングル材の形状の変形を抑制することができる。この結果、継手部材の精度を向上させることができる。
【００８０】
なお、本実施の形態５では、プリプレグパッチ７，８が、曲げ部１０ｃ，１１ｃ，１２ｃの厚み方向両端部（凸面側及び凹面側）に配置されているが、これに限るものではない。例えば、曲げ部１０ｃ，１１ｃ，１２ｃの凸面側、または、凹面側にのみ配置されていてもよい。
【００８１】
曲げ部１０ｃ，１１ｃ，１２ｃの凸面側に配置する場合、プリプレグパッチ７の熱膨張係数は、曲げ部１０ｃ，１１ｃ，１２ｃのプリプレグ層の熱膨張係数よりも大きく設定されている。また、曲げ部１０ｃ，１１ｃ，１２ｃの凹面側に配置する場合、プリプレグパッチ８の熱膨張係数は、曲げ部１０ｃ，１１ｃ，１２ｃのプリプレグ層の熱膨張係数よりも小さく設定されている。
【００８２】
また、本実施の形態５のプリプレグパッチ７，８は、先の実施の形態１〜４のいずれにも適用可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１，３，５，６  継手部材、２  ロッド部材、４  接合部接続部材（接続部材）、７，８  プリプレグパッチ、１０，１１，１２，５０，５１，５２，５３，６０，６１，６２，６３  アングル材、１０ａ，１１ａ，１２ａ，５０ａ，５１ａ，５２ａ，５３ａ，６０ａ，６１ａ  第１板状部（板状部）、１０ｂ，１１ｂ，１２ｂ，５０ｂ，５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，６０ｂ，６１ｂ  第２板状部（板状部）、１０ｃ，１１ｃ，１２ｃ，５０ｃ，５１ｃ，５２ｃ，５３ｃ，６０ｃ，６１ｃ  曲げ部、１６，１７，１８，３６ａ，３６ｂ，５６，５７，５８，５９  連結用突起部。
【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】
2015168217.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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