(57)【要約】【課題】  大径管の内壁に小径管を有する複合管状体の製造方法を提供する。【解決手段】  筒状型のキャビティ内表面に沿ってシート状のプリプレグを敷設すると共に、外周がプリプレグで被覆された芯材を前記シート状プリプレグ内表面に配置し、次いでシート状プリプレグを敷設したキャビティ内側に少なくとも前記芯材を覆う膨張バッグを挿入し、その後キャビティ内で膨張バッグを膨張させると共に型内を加熱することによりプリプレグを型に密着させて硬化させ、プリプレグ硬化後に膨張バッグを取り除くと共に芯材を抜き取る複合管状体の製造方法。芯材としては中空シリコンチューブにシラスコンゴムを流し込んだ可撓性芯材を用いることが好ましい。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状型のキャビティ内表面に沿ってシート状のプリプレグを敷設すると共に、外周がプリプレグで被覆された芯材を前記シート状プリプレグ内表面に配置し、次いでシート状プリプレグを敷設したキャビティ内側に少なくとも前記芯材を覆う膨張バッグを挿入し、その後キャビティ内で膨張バッグを膨張させると共に型内を加熱することによりプリプレグを型に密着させて硬化させ、プリプレグ硬化後に膨張バッグを取り除くと共に芯材を抜き取ることを特徴とする複合管状体の製造方法。
【請求項２】
２つの孔を形成した筒状型のキャビティ内表面に沿ってシート状のプリプレグを敷設すると共に、外周がプリプレグで被覆された可撓性芯材を前記筒状型の２つの孔を通して筒状型内に張設し、次いでシート状プリプレグを敷設したキャビティ内側に少なくとも前記２つの孔の間を覆う膨張バッグを挿入し、その後キャビティ内で膨張バッグを膨張させると共に型内を加熱することによりプリプレグを型に密着させて硬化させ、プリプレグ硬化後に膨張バッグを取り除くと共に可撓性芯材を抜き取ることを特徴とする複合管状体の製造方法。
【請求項３】
芯材が中空シリコンチューブにシラスコンゴムを流し込んだものである請求項１又は２に記載の複合管状体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大径の管の内壁に前記管より小径の管を有する複合管状体を一体成形する複合管状体の製造方法に関する。この複合管状体は、ロボットアーム等の製造に好適である。
【背景技術】
【０００２】
一般に、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）からなる管状体は、マンドレルにプリプレグを巻き付けて加熱硬化する方法、筒状型の内面に敷設したプリプレグを膨張バッグを用いて型の内側から加圧した状態で加熱硬化する内圧成形法等により製造される。いずれの方法においても管状体内壁に管状体の内径より小さい径の管を一体成形することは困難である。
【０００３】
例えば、コンパクトディスク等の加工製品の着脱を行うロボットアームは、ＣＦＲＰからなる中空のアーム内に配置した真空配管を利用して製品を真空吸着することにより製品の着脱を行っている。
【０００４】
真空吸着を行うロボットアームは、アーム本体と真空配管とを一体成形することができないため、以下の手順で製造している。即ち、中空のアーム本体を内圧成形法等により成形した後、ロボットに取り付ける固定端側と作業を行う自由端側の２箇所に機械加工により貫通孔を加工し、真空チューブ等の管を一方の貫通孔から他方の貫通孔へ通すことにより真空配管をアーム内部に形成している。
【０００５】
管状体の製造に関する従来技術としては、例えばプリプレグを巻き付けたマンドレルの外周に補助型を配置してプリプレグを加圧した状態で加熱して硬化させる管状体の製造方法がある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−３０１６１２号公報（請求項１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、従来の方法では大径管の内壁に小径管を有する複合管状体を一体成形することができない。このため、大径管と小径管とを別々に成形した後、小径管を大径管に挿入して接着剤等により接着して製造する必要がある。特にロボットアームの製造においてはアーム本体を成形した後機械加工により貫通孔を形成し真空配管を取り付ける必要があるため、手間がかかるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は鋭意研究の結果、通常用いるシート状のプリプレグに加えて芯材の外周を被覆したプリプレグを中空型のキャビティ内に配置して内圧成形を行うことにより、大径管の内壁に小径管を有する複合管状体が一体成形できることを見出した。また、この技術は筒状アームの内壁に真空配管を形成するロボットアームの製造に好適であることも見出した。
【０００８】
上記課題を解決する本発明は、以下に記載するものである。
【０００９】
〔１〕  筒状型のキャビティ内表面に沿ってシート状のプリプレグを敷設すると共に、外周がプリプレグで被覆された芯材を前記シート状プリプレグ内表面に配置し、次いでシート状プリプレグを敷設したキャビティ内側に少なくとも前記芯材を覆う膨張バッグを挿入し、その後キャビティ内で膨張バッグを膨張させると共に型内を加熱することによりプリプレグを型に密着させて硬化させ、プリプレグ硬化後に膨張バッグを取り除くと共に芯材を抜き取ることを特徴とする複合管状体の製造方法。
【００１０】
〔２〕  ２つの孔を形成した筒状型のキャビティ内表面に沿ってシート状のプリプレグを敷設すると共に、外周がプリプレグで被覆された可撓性芯材を前記筒状型の２つの孔を通して筒状型内に張設し、次いでシート状プリプレグを敷設したキャビティ内側に少なくとも前記２つの孔の間を覆う膨張バッグを挿入し、その後キャビティ内で膨張バッグを膨張させると共に型内を加熱することによりプリプレグを型に密着させて硬化させ、プリプレグ硬化後に膨張バッグを取り除くと共に可撓性芯材を抜き取ることを特徴とする複合管状体の製造方法。
【００１１】
〔３〕  芯材が中空シリコンチューブにシラスコンゴムを流し込んだものである〔１〕又は〔２〕に記載の複合管状体の製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、大径管の内壁に小径管を有する複合管状体が一体成形できる。従って、ロボットアームを製造する場合には、従来のようにアーム成形後に機械加工を行って真空配管を取付する必要がないため、製造コストを低くできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、ロボットアームの製造方法を例に本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１４】
ロボットアームの製造に用いる分割型の一例の平面図を図１（上型１０）及び図２（下型１２）に示す。上型１０及び下型１２は、一端から他端に向かうに従って漸次細く形成した中空筒状で、その中央部で略９０度に曲折している。また、両端は閉塞されている。下型１２には、２つの貫通孔２、４が形成されている。なお、図１及び図２において、６、７は、上型１０又は下型１２のキャビティ内表面である。
【００１５】
図２のａ−ａ線、ｂ−ｂ線の断面図をそれぞれ図３、４に示す。図３、４に示すように、分割型の各断面は略角を丸めた四辺形である。
【００１６】
以下、図２のｃ−ｃ線における断面図である図５を参照してロボットアームの製造方法について説明する。
【００１７】
まず、下型１２のキャビティ内表面７に沿って、シート状のアーム形成用プリプレグ１４を敷設する（図５（ａ））。プリプレグとしては、炭素繊維にエポキシ樹脂を含浸させたものが例示できる。
【００１８】
一方、筒状に編んだ炭素繊維に樹脂を含浸させたプリプレグ１６に丸棒状の可撓性芯材１８を挿入してプリプレグ１４上に配置する（図５（ｂ））。更に、芯材１８を挿入したプリプレグ１６の一端側と他端側を、アーム形成用プリプレグ１４を貫通させ、下型１２に形成してある貫通孔２、４にそれぞれ挿入する。
【００１９】
次いで、プリプレグ１４を敷設したキャビティ内側に膨張バッグ２０をセットするとともに、内表面６にアーム形成用プリプレグ１５を敷設した上型１０を下型１２に型締めし（図５（ｃ））、内圧成形法によりプリプレグ１４、１５、１６の一体成形を行う。
【００２０】
内圧成形は、図５（ｃ）の状態で膨張バッグ２０に気体、液体等の流体２２を充填し、膨張バッグ２０を膨張させることにより行う（図５（ｄ））。膨張バッグ２０が膨張することにより、プリプレグ１４、１５、１６は型の内側から外部方向に向って加圧され、プリプレグ１４、１５を型の内表面６及び７に密着させることができる。また、芯材１６を挿入したプリプレグ１６は膨張バッグ２０により加圧され、プリプレグ１４に圧着され、一体化される。
【００２１】
その後、加圧された状態のプリプレグ１４、１５、１６を加熱し、硬化させる。プリプレグが硬化した後、内部の膨張バッグ２０を取り除くとともに芯材１８をプリプレグ１６から抜き取ることにより、内部に図６に示すように２つの吸引孔３０、３２を結ぶ真空配管３４を一体に成形したロボットアーム３６を得る。
【００２２】
なお、プリプレグからしみ出した余分な樹脂を吸収したり、成形品を取出す際の離型性を高める目的で、プリプレグと膨張バッグとの間に必要によりピールクロス、ブレザークロス等を重ねて用いてもよい。
【００２３】
上記例においては断面が略角を丸めた四辺形の２つの分割型を用いて説明したが、分割型の断面の形状を円形、楕円形、三角形、四辺形等の任意の形状とすることにより、任意の断面形状のアームを形成することができる。また、分割型の分割数は任意である。
【００２４】
また、下型１２に貫通孔２、４を形成したが、型に形成する孔は得られるロボットアームに吸引孔３０、３２が形成されるものであればよく、型を貫通していなくてもよい。型に形成する孔は上型に形成したものであってもよい。
【００２５】
プリプレグ１４、１６としては公知のものを用いることができるが、炭素繊維を一軸又は多軸に引き揃えたシート、不織布、織物等にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグが好ましい。プリプレグ１５としては可撓性芯材１８の外周を被覆できるものであればよく、例えばシート状のプリプレグを巻き付けて筒状に形成したものであってもよい。
【００２６】
可撓性芯材１８としては、内圧成形時に加圧されても真空配管を形成できる程度の剛性を有するものであって、成形後に配管から容易に抜き取ることができるものが好ましい。本発明において好ましく用いることができる可撓性芯材１８としては、中空シリコンチューブにシラスコンゴムを流し込んだものを挙げることができる。
【００２７】
可撓性芯材１８の長さ方向に対して直角断面の形状や断面積は特に制限されないが、通常は芯材の長さ方向に対して直角断面の断面積を、１〜４ｃｍ2程度とすることが好ましい。
【００２８】
膨張バッグ２０の形状は特に限定されないが、ロボットアームの形状に合わせた形状とすることが好ましい。また、膨張バッグ２０の材質は特に制限されず、内圧成形法で用いられる公知のものを用いることができる。
【００２９】
内圧成形を行う際にプリプレグへ加える圧力は０．０５〜１ＭＰａとすることが好ましい。
【００３０】
上記例においてはロボットアームを製造する場合について説明したが、大径管の内壁に小径管を有する複合管状体の製造においては、芯材として必ずしも可撓性を有する芯材を用いる必要はない。内圧成形時に小径管が形成できる程度の剛性を有するものであって、成形後に取り除くことが可能であればいかなる芯材も使用できる。また、複合管状体の用途によっては、芯材を被覆したプリプレグの両端を型に形成した孔に挿入して吸引孔を形成しなくてもよい。
【実施例１】
【００３１】
図１に示す上型１０と図２に示す下型１２の内面にプリプレグ（Ｗ−３１０１／Ｑ−１１２：東邦テナックス社製）を敷設した。型はａ−ａ線における幅１００ｃｍ、厚さ３０ｃｍ、ｂ−ｂ線における幅４０ｃｍ、厚さ１５ｃｍ、型の曲線長さ１２００ｃｍ、孔２、４間の直線距離２８０ｃｍ（曲線距離３３０ｃｍ）のものを用いた。芯材（長さ５００ｃｍ、直径１．５ｃｍのシリコン製）の周囲にプリプレグ（Ｗ−３１０１／Ｑ−１１２：東邦テナックス社製）を巻き付け、敷設したプリプレグ上に配置し、芯材の両端側をそれぞれ貫通孔２、４に挿入した。
【００３２】
その後、ナイロンバッグ（ＷＲＩＧＨＴＬＯＮ＃７４００：ＡＩＲＴＥＣＨ社製）を挿入して型１０及び１２の型締めを行った。バッグに気体を充填し、圧力０．５ＭＰａで加圧下、１２０℃中２時間プリプレグを加熱硬化し、バッグと芯材を取り除いて２つの貫通孔と内壁にパイプ状の真空配管が形成されたロボットアームを得た。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一例であるロボットアームの製造に用いる上型の一例を示す平面図である。
【図２】本発明の一例であるロボットアームの製造に用いる下型の一例を示す平面図である。
【図３】図２に示す下型のａ−ａ線における断面図である。
【図４】図２に示す下型のｂ−ｂ線における断面図である。
【図５】本発明の一例であるロボットアームの製造方法を示す説明図である。
【図６】本発明により得られるロボットアームの一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３４】
２、４    貫通孔
６、７    キャビティ内表面
１０    上型
１２    下型
１４、１５、１６    プリプレグ
１８    芯材
２０    膨張バッグ
２２    流体
３０、３２    吸引孔
３４    真空配管
３６    ロボットアーム
【図１】
2005111773.tif 000002
【図２】
2005111773.tif 000003
【図３】
2005111773.tif 000004
【図４】
2005111773.tif 000005
【図５】
2005111773.tif 000006
【図６】
2005111773.tif 000007