ＣＦＲＰ制搬运用部件及使用其的机械手制造技术

本发明专利技术提供一种ＣＦＲＰ制搬运用部件，其包含高弹性模量沥青系碳纤维强化树脂复合材料层（沥青系ＣＦＲＰ层）、及具有比构成该沥青系ＣＦＲＰ层的基质树脂低的拉伸弹性模量的柔软性树脂层。特别是其为沥青系ＣＦＰＲ层沿搬运部件的长度方向将碳纤维不间断地取向的单向性材料，该ＣＦＰＲ制搬运用部件具有在至少２层的沥青系ＣＦＲＰ层间插入柔软性树脂层而成的结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在安装于工业用机器人的臂部的机械手中使用的轻质且平面性、 弯曲刚性、耐热性等优异的碳纤维强化复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic:以下简称为“CFRP”。)制搬运用部件，特别是涉及由振动衰减因数特性优异的浙青系碳材料制造的部件。另外，本专利技术涉及将该搬运部件用作工件的支持部的机械手。
技术介绍
工业用机器人的机械手等部件安装在机械臂的前端，是经由机械臂的动作进行工件的支持、握持、夹持等的部件。该工业用机器人安装机械加工用或焊接用装置，进行各种各样的加工，但通过将搬运用机械手安装在臂的前端，特别适合用于在液晶显示器(LCD)、 等离子显示板(PDP)、硅晶圆等精密制品的制造工序所使用的基板搬运等。目前，IXD或PDP等正在加速其大型化，IXD所使用的玻璃基板的尺寸也在逐渐变大。伴随着这种状况，这些搬运用机械手的尺寸也需要加大。另外，对大型的等离子显示板 (PDP)的搬运用机械手的尺寸而言，需要比上述IXD的搬运用机械手更大的尺寸。作为现有的搬运用机械手的材料，一般使用铁、不锈钢、铝等金属，但在搬运物的质量增加的同时，要求更高的弹性模量、即不易形变的材料。另外，机械手的大型化导致机械手部件的质量(自重)的增加，存在着其自重挠曲增加这样的问题。与之相对，对于上述的金属材料，高刚性化及轻质化也有极限。作为取代这类金属材料的材料，已逐渐使用纤维强化复合材料(Fiber Reinforced Plastic 以下简称为“FRP”。)。特别是由纯CFRP材料组成的、所谓的具有实心剖面的搬运用部件正在普及。但是，在大型化进一步推进的现状下，即使是此前正在使用的纯CFRP材料也存在机械手本身加重、因其自重引起的挠曲变大这样的问题。另外，当机械手变重时，往往加给机器人驱动系统的负荷也变大，也影响机器人本身的设计或成本。在这种情况下，通过减薄搬运用部件的厚度、或使工件支持面的宽度变窄而进行轻量化，由此自重挠曲可以在一定程度上消除，但这种对策中，由于机械手的弯曲刚性降低，因此支持工件时的挠曲(负荷挠曲)会变大。特别是作为工件支持部将长条的搬运用部件安装为悬臂状的机械手的情况下，由于前端部的挠曲变大，因此有时引起碰撞工件的容纳装置(基板盒)这样的麻烦。另外还存在支持工件时的振动等也容易变大，其振动衰减特性也变差的问题。其结果是，有可能会给工件支持性或搬运性带来障碍。目前，关于使用CFRP的搬运部件的制造，提出了以下技术如专利文献1(日本特开2000-343476号公报)中所记载，将包含层叠多片包含碳纤维的预浸料片并加热使其热固化而成的板状的CFRP的皮层、和同样包含CFRP的芯层分别成形，将上述芯层作为芯材， 将皮层层叠在其上面及下面，利用粘接剂将该芯层和皮层贴合来进行制造。该情况下，作为上述皮层，层叠多片碳纤维的取向方向不同的预浸料片来提高弯曲刚性、振动衰减特性、耐热性等。另外，作为上述芯层，将由铝等金属或纤维集合体组成的蜂窝状的芯材和CFRP材料组合来实现轻量化，同时提高弯曲刚性、振动衰减特性、耐热性等。但是，作为该方法，并不足以应对机械手进一步大型化，要求进一步改良。在这种情况下，提出了在实现进一步的轻质化的同时，确保伴随着大型化的所需要的弯曲刚性、振动衰减特性等的搬运用部件的制造方法。在专利文献2(日本特开2002-292592号公报)中，提出了通过将预浸料片层叠在芯材的规定的面上，加热使其固化后，拔出芯材，由此形成成为机械手的支持部的中空结构的搬运用部件，或将使用的芯材轻量化，使芯材残留的方法。另外，在专利文献3(日本特开 2002-292591号公报)中，同样地提出了为了形成中空结构的搬运用部件，通过将预浸料片多层卷绕在芯材的周围，从而实现制造的简化。根据专利文献2、3的提案中，虽然可大幅改善因搬运用部件本身的自重引起的挠曲，但伴随着应用该部件支持的工件的重量增加，有时工件上下时的振动成为问题。特别是对LCD用的玻璃基板而言，以各基板不接触的方式一片一片地收容在称作基板盒的架上来运送，但当成为支持部的搬运用部件的振动衰减性差时，在向盒中插入时，需要等待直到振动平息之后再插入。其结果是，制造流水线的速度下降，给生产率带来损失。另外，玻璃基板本身一方面其外形逐渐大型化，另一方面其厚度有减薄的趋势，基板本身成为易挠曲、易振动的部件。因此，对用于搬运这种玻璃基板的搬运部件也要求振动衰减特性进一步的提高。本专利技术人等对上述专利文献2、3中公开的中空结构的CFRP制搬运部件进一步进行了研究，结果发现，通过将所使用的碳纤维设定为高弹性的浙青系碳纤维，并改变其形状，可以容易地显著提高振动衰减性(专利文献4)。另一方面，公知的是作为赋予振动衰减性(制振、防振)的材料，一直使用橡胶等弹性部件。专利文献1 日本特开2000-343476号公报专利文献2 日本特开2002-292592号公报专利文献3 日本特开2002-292591号公报专利文献4 :W02005/102618
技术实现思路
专利技术要解决的课题对具有高弹性模量的浙青系的碳纤维而言，其特性方面虽然具有优异的振动衰减性，但在近来的大型化的工件的搬运时，也不能说可以充分地应对，还在谋求进一步的改善。鉴于这种状况，本专利技术的目的在于，提供进一步提高了浙青系碳纤维的振动衰减性的搬运用部件。解决课题的方法本专利技术人等经过专心研究，结果实现了以下的专利技术。S卩，本专利技术涉及一种CFRP制搬运用部件，其包含高弹性模量浙青系碳纤维强化树脂复合材料层(以下称作浙青系CFRP层)及拉伸弹性模量比构成该浙青系CFRP层的基质树脂低的柔软性树脂层。特别优选浙青系CFRP层为沿搬运用部件的长度方向将碳纤维不间断取向的单向性材料。另外优选为在浙青系CFRP层间插入有柔软性树脂层的结构，且优选柔软性树脂层为耐热性的橡胶层。另外，优选本专利技术的CFRP制搬运用部件具有方柱管形状，且具有至少在该方柱管的上下面配置浙青系CFRP层，且在该浙青系CFRP层间插入有上述柔软性树脂层的结构。优选所述CFRP制搬运用部件为以悬臂梁状态使用的部件，其中，所述橡胶层从固定端侧连续地插入全长的1/3以上的范围。另外，本专利技术提供一种安装在工业用机器人的臂前端的机械手，其特征在于，具有支持工件的支持部、和用于将该支持部保持固定在臂前端的支架部，上述支持部为上述 CFRP制搬运用部件。本专利技术特别涉及将至少2个CFRP制搬运用部件以悬臂梁状态保持固定在支架部而成的机械手。专利技术效果根据本专利技术，可提供一种搬运用部件，其不会损坏高弹性模量浙青系CFRP材料具有的特性，进而振动衰减性优异。附图说明图1是表示成为本专利技术一实施方式的搬运用部件的概略图(a)，剖面图(b)及其局部放大图(C)。图2是表示将搬运用部件用于本专利技术的机械手的一例的示意立体图。图3是说明振动衰减特性的评价方法的图。图4是将实施例1(搬运用部件A)及比较例1(搬运用部件D)的振动衰减特性的结果叠加表示的坐标图。图5是表示各实施例及比较例中的形变量的时间变化的坐标图。符号说明1搬运用部件110/90°交叉CFRP层1290° PAN 系 CFRP 层130°浙青系CFRP层1490° PAN 系 CFRP 层15柔软性树脂层16本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种ＣＦＲＰ制搬运用部件，其包含高弹性模量沥青系碳纤维强化树脂复合材料层（沥青系ＣＦＲＰ层）以及拉伸弹性模量比构成该沥青系ＣＦＲＰ层的基质树脂低的柔软性树脂层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：伊原启裕，
申请(专利权)人：吉坤日矿日石能源株式会社，
类型：发明
国别省市：JP