WO2005102618A1 - ロボットハンド部材、その製造方法及びロボットハンド - Google Patents

ロボットハンド部材、その製造方法及びロボットハンド Download PDF

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robot hand
hand member
robot
sheet
cross
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PCT/JP2004/019521
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English (en)
French (fr)
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Shinichi Takemura
Daisuke Uchida
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Eneos Corp
Original Assignee
Nippon Oil Corp
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Program-controlled manipulators
    • B25J9/0009—Constructional details, e.g. manipulator supports, bases
    • B25J9/0012—Constructional details, e.g. manipulator supports, bases making use of synthetic construction materials, e.g. plastics, composites

Definitions

  • Robot hand member manufacturing method and robot hand
  • the present invention relates to a lightweight, excellent flatness, bending rigidity, heat resistance, etc. robot hand attached to an arm portion of an industrial robot, and particularly to a carbon fiber reinforced composite excellent in vibration damping rate characteristics. It relates to a member manufactured from a material. The present invention also relates to a method for manufacturing the robot hand member.
  • a robot hand of an industrial robot is attached to the tip of a robot arm, and supports, "gripping", and holds a work through the operation of the robot arm.
  • This industrial robot performs various processes by attaching equipment for machining and welding, but by attaching a hand member to the end of the arm, it can be used especially for liquid crystal display (LCD), plasma display panel (PDP), It is suitably used for transporting substrates used in the manufacturing process of precision products such as silicon wafers.
  • LCD liquid crystal display
  • PDP plasma display panel
  • the weight of the robot can be reduced to some extent.
  • the bending stiffness of the robot and hand is reduced, so the radius (load radius) when supporting the work becomes large.
  • the radius at the tip becomes large, which may cause a collision with a workpiece storage device (substrate cassette).
  • vibrations and the like when the work is supported tend to be large, and the vibration damping characteristics are poor. As a result, there is a risk that work supportability or transportability may be impaired.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-343476
  • a plurality of prepreg sheets containing carbon fibers are laminated.
  • a skin layer made of a plate-shaped carbon fiber reinforced composite material (CFRP) that has been heated and thermally cured, and a core layer that also has the same CFRP force are separately molded, and the above core layer is used as a core material on the upper and lower surfaces
  • CFRP plate-shaped carbon fiber reinforced composite material
  • a technique has been proposed in which a skin layer is laminated, and the core layer and the skin layer are bonded to each other with an adhesive to produce the core layer.
  • the skin layer a plurality of prepreg sheets having different orientation directions of carbon fibers are laminated to improve bending rigidity, vibration damping characteristics, heat resistance, and the like.
  • the core layer is made of a metal such as aluminum or a honeycomb core material having a fiber aggregate strength and a CFRP material, and is designed to be lightweight and to have bending rigidity, vibration damping characteristics, heat resistance, and the like. Have improved.
  • Patent Document 2 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-292592
  • a prepreg sheet is laminated on a predetermined surface of a core material, which is cured by heating, and then the core material is removed to form a hollow structure.
  • a method has been proposed in which a robot hand is formed or a core material used is reduced in weight so that the core material remains.
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-292591
  • a pre-prepared sheet is wound around a core material in a plurality of layers. It has been proposed to aim for a simplified version.
  • Patent Document 1 JP-A-2000-343476
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-292592
  • Patent Document 3 JP-A-2002-292591
  • an object of the present invention is to provide a member for a robot hand which is attached to the tip of an arm of an industrial robot with significantly improved vibration damping properties.
  • the present inventors further studied the members of the CFRP robot hand having a hollow structure disclosed in Patent Documents 2 and 3, and found that the carbon fibers used were made highly elastic and the shape thereof was easily changed. In addition, they found that the vibration damping properties could be significantly improved. [0015] That is, the present invention provides
  • a robot hand member for industrial robots manufactured from carbon fiber reinforced composite materials, using high elastic carbon fibers with a tensile modulus of 490 to 950 GPa as a carbon fiber in a volume ratio of 30% or more, in the longitudinal direction.
  • a robot hand member having a hollow structure in which an outer periphery in a direction perpendicular to the direction of the head becomes smaller toward a tip portion.
  • the robot node member is a prepreg sheet in which a high-performance carbon fiber having a tensile modulus of elasticity of 490-950 GPa is oriented as carbon fiber in one direction of 0 ⁇ 5 ° in the longitudinal direction of the robot hand member. 2.
  • the robot hand member comprises a high elasticity carbon fiber having a tensile elasticity of 490-950 GPa formed on the outer layer of a pre-prepared sheet in which unidirectional carbon fibers having a tensile elasticity of less than 4900? Are oriented in one direction of 90 ⁇ 5 °. Is laminated by laminating a pre-prepared sheet oriented in one direction of 0 ⁇ 5 ° in the longitudinal direction of the robot hand member, and wrapping the outermost layer with a cross pre-prepared sheet containing reinforcing fibers to cover and heat-set the laminated structure
  • the robot hand member according to (4), wherein
  • An industrial robot hand member manufactured from a carbon fiber reinforced composite material, wherein a high elastic carbon fiber having a tensile modulus of 490 to 950 GPa is used as a carbon fiber in an amount of 30% or more, It has an aerial structure in which the proximal side of the member, which is the mounting portion to the robot hand, has a closed cross section, and the cross-sectional shape on the distal end side facing the proximal end in the longitudinal direction of the member is opposed to the work supporting surface of the member.
  • a robot hand member having an open cross section with an open surface.
  • the range having the hollow structure which is the closed cross section on the proximal side, is not less than 2Z5 and not more than 4Z5 of the total length of the mouth bot hand member from the proximal end, and has the open cross section on the distal end side.
  • the range is 1Z5 or more and 3Z5 or less of the total length of the robot hand member at the front end side.
  • the robot hand member is characterized in that, at the distal end portion where the cross-sectional shape of the robot hand member is an open cross section, the height of the robot hand member decreases toward the distal end (6) or (7).
  • the robot hand member according to any one of the above.
  • the height of the robot hand member at the distal end is 1Z5 or more and 3Z5 or less at the distal end of the robot hand member at the proximal end of the robot hand member.
  • the hand-side portion which is a closed cross section of the robot hand member, has a hollow hollow pipe shape having a rectangular cross-sectional shape, and the cross-sectional shape on the distal end side, which is an open cross-section, is a U-shape.
  • the robot hand member according to the item (1) which is characterized by (6) to (9).
  • the robot rod member is a prepreg sheet in which high elastic carbon fibers having a tensile modulus of elasticity of 490-950 GPa as carbon fibers are oriented in one direction of 0 ⁇ 5 ° in the longitudinal direction of the robot rod member.
  • the robot hand member according to any one of (6) to (10), wherein the laminated structure containing is thermally cured.
  • the robot hand member includes a high elasticity carbon fiber having a tensile elasticity of 490-950 GPa on an outer layer of a pre-predeer sheet in which carbon fibers having a tensile elasticity of less than 4900900 are unidirectionally oriented at 90 ⁇ 5 °. Is laminated by laminating a pre-prepared sheet oriented in one direction of 0 ⁇ 5 ° in the longitudinal direction of the robot hand member, and wrapping the outermost layer with a cross pre-prepared sheet containing reinforcing fibers to cover and heat-set the laminated structure
  • a carbon fiber reinforced resin prepreg sheet is laminated on the outer periphery of a core material having a predetermined cross-sectional shape using a material having heat non-deformability, and heating or heating. And a step of curing the prepred sheet by applying pressure,
  • a part of the cross-sectional element in a predetermined range of the hollow structure is removed, and the predetermined range is removed.
  • a robot hand to be attached to an end of an arm of an industrial robot comprising: a robot hand member for holding a work; and an attachment portion for holding and fixing the robot hand member to the arm end.
  • a robot node, wherein the robot node member is the member according to any one of (1) to (12).
  • the present invention it is possible to easily provide a robot hand member having significantly improved vibration damping characteristics, and to promote the improvement of productivity, particularly when a workpiece such as a glass substrate, which is increasing in size, is transferred.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of a robot hand 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing an example of a hollow robot hand member 10 according to the first embodiment of the present invention, wherein (a) is a perspective view, (b) is a top view, and (c) is a side view. .
  • FIG. 3 is a view showing another example of the hollow robot hand member 10 according to the first embodiment of the present invention, wherein (a) is a perspective view, (b) is a top view, and (c) is a side view. is there.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view showing an example of a robot hand 1 ′ according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing an example of a robot hand member 10 ′ according to a second embodiment of the present invention, wherein (a) is a perspective view, (b) is a cross-sectional view taken along line AA ′ of the distal end side, (C) is a cross-sectional view taken along the line BB 'on the hand side.
  • FIG. 6 is a view showing another example of the robot node member 10 ′ according to the second embodiment of the present invention, wherein (a) and (b) are from the opposite side (below the member) of the work supporting surface. View seen, (c) is a side view
  • FIG. 7 is a view illustrating a manufacturing process of the robot hand member 10 ′ according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 illustrates another method of manufacturing the robot hand member 10 ′ according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a free vibration damping waveform in the evaluation of vibration damping characteristics.
  • FIG. 10 is a view showing a vibration damping characteristic of the hollow robot hand member of the present invention obtained in Example 1.
  • FIG. 11 is a view showing a vibration damping characteristic of a conventional hollow robot hand member obtained in Comparative Example 1.
  • FIG. 12 is a diagram showing the vibration damping characteristics of a conventional solid robot hand member obtained in Comparative Example 2.
  • FIG. 13 is a graph showing the logarithmic decrement of the robot hands of Example 1, Comparative Examples 1 and 2.
  • FIG. 14 is a diagram showing the vibration damping characteristics of the robot hand member of the present invention obtained in Example 2.
  • FIG. 15 is a diagram showing the vibration damping characteristics of the robot hand member of the present invention obtained in Example 3.
  • FIG. 16 is a diagram showing the vibration damping characteristics of the robot hand member of the present invention obtained in Example 4.
  • FIG. 17 is a view showing a vibration damping characteristic of the robot hand member obtained in Comparative Example 3.
  • FIG. 18 is a diagram showing vibration damping characteristics of a robot hand member obtained in Comparative Example 4.
  • FIG. 19 is a view showing a vibration damping characteristic of a robot hand member obtained in Comparative Example 5. Explanation of symbols
  • FIG. 1 shows a robot hand 1 to which a robot hand member 10 according to a first embodiment of the present invention is attached
  • FIG. 4 shows a robot hand member 10 ′ according to a second embodiment of the present invention.
  • the robot hand 1 ′ with the attached is shown.
  • the robot hands 1 and 1 ' are attached to the tip of the arm of an industrial robot, and support a work 2 such as a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), a semiconductor wafer, or precision equipment. It is used for transport and other purposes.
  • a work 2 such as a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), a semiconductor wafer, or precision equipment. It is used for transport and other purposes.
  • LCD liquid crystal display
  • PDP plasma display panel
  • the robot hands 1 and 1 ′ have a mounting portion 4 attached to the arm portion of the industrial mouth bot through a mounting hole 3, a robot hand fixedly mounted at the tip thereof, And (10 ').
  • the robot node member 10 according to the first embodiment of the present invention will be described.
  • the robot hand member 10 shown in the first embodiment is characterized in that it is a hollow pipe whose outer periphery in a direction perpendicular to the longitudinal direction becomes smaller toward its tip.
  • the “longitudinal direction” is the direction of a line connecting the cross-sectional center of gravity (G1) of the near side (the mounting portion side) of the hollow pipe and the cross-sectional center of gravity (G2) of the front end, as shown in FIG. .
  • G1 cross-sectional center of gravity
  • G2 cross-sectional center of gravity
  • the cross-sectional shape of the robot hand member 10 of the present invention is not limited to a square pipe shape, but may be various shapes such as a triangle, a polygon, a circle, or a semicircle. It is preferable to select a shape that can flatten the surface. Also, as the aspect of reducing the outer circumference in the tip direction, see FIGS. As shown in FIG. 3, the hand-side force is not limited to a mode in which the force is uniformly reduced toward the distal end portion.For example, in a portion in contact with the mounting portion 4 of the robot node, the outer periphery thereof is not changed. In addition, various modes are possible, such as a mode in which the outer circumference is gradually reduced at the free end earlier, or a mode in which the outer circumference is reduced to a middle portion in the longitudinal direction and the outer circumference is made constant.
  • leading end may be left open as shown in FIGS. 2 and 3, or the leading end may be closed by bending a pre-prepared sheet at the time of manufacturing a hollow member to be described later.
  • a cap which is also an elastic member such as rubber may be fitted to the open end.
  • FIG. 1 shows a robot hand having two robot hand members 10.
  • the force is not limited to this, and a desired number can be combined according to the type of work, the load weight, and the like.
  • the shape and the like of the mounting portion are not limited to those shown in FIG. 1, but can be any desired mounting portion.
  • both sides in the longitudinal direction may be tapered, but as shown in Fig. 1, there is no taper on the outside of the robot hand, only the inside If a taper is provided to the robot, the control system of the robot node can be used without changing from the conventional one.
  • the outer periphery of the robot hand member 10 of the present invention at the distal end portion preferably has at least one-third, more preferably at least one-half of the outer periphery on the fixed end side. If the outer circumference is made a little smaller than that of the same outer circumference, the force that exerts an effect on vibration damping properties is preferably 9/10 or less, more preferably 3/5 or less.
  • CFRP carbon fiber reinforced composite
  • high elastic carbon fibers having a tensile modulus of 490 to 950 GPa are used as a carbon fiber at a volume ratio of 30% or more. If the volume ratio is less than 30%, sufficient rigidity cannot be obtained, and a member having high vibration damping characteristics cannot be obtained. Preferably, use at least 40%.
  • all of the reinforcing fibers used may be high elastic carbon fibers, but some of them are other known reinforcing fibers, such as carbon fibers having a tensile modulus of less than 490 GPa, glass fibers, aramide fibers, and silicon carbide fibers. May be constituted by the reinforcing fibers.
  • the volume ratio of high elastic carbon fiber is up to 90% and the remainder is used in combination with other reinforcing fibers, especially carbon fiber with a tensile modulus of less than 490 GPa, the mechanical strength, vibration damping characteristics and cost are favorable. Often gives results.
  • the strong robot hand member 10 is manufactured by, for example, a process as described in Patent Document 2 described above.
  • the core material is formed in a tapered shape corresponding to the shape of the robot hand member 10 and has a certain degree of rigidity that functions as a so-called lining plate when laminating the pre-reader sheets.
  • the material of the core material for example, metals such as aluminum, iron, and stainless steel, MC nylon resin, and polyimide resin are suitable.
  • a release material may be applied to the surface of the core material.
  • a medicine for example, a surfactant
  • a release sheet such as a Teflon (registered trademark) sheet may be used.
  • non-deformable by heating at a predetermined temperature refers to a material having such a property that it is hardly deformed at a heating temperature in a heating step described later.
  • the material is hardly deformed at the heating temperature, which means that the material of the core material melts or warps, bends, bends, twists, wrinkles, folds, or the like occurs under the heating conditions described below.
  • the predetermined temperature refers to, for example, a temperature of about 100 to 190 ° C. or higher, depending on the thermosetting temperature of the matrix resin of the original pre-prepared sheet described later.
  • the core material for manufacturing the robot member 10 of FIG. 2 is a rectangular material having a horizontally long rectangular cross section, and is processed into a tapered shape in which the width is reduced toward the front end portion. It is a thing. Further, as the core material for producing the robot hand member 10 shown in FIG. 3, a material whose height becomes smaller toward the distal end portion is used.
  • the prototype prepreg sheet is an uncured sheet obtained by impregnating matrix resin into carbon fiber sheeted sheet.
  • a plurality of laminated prepreg sheets mainly use a high modulus carbon fiber prepreg sheet having a tensile modulus of 490 to 950 GPa, and the remainder use a carbon fiber prepreg sheet having a tensile modulus of less than 490 GPa. Good. Also, as long as the support performance or transfer performance as a robot hand member is not impaired. It is also possible to partially add a prepreg sheet containing the above glass fiber or the like or other fibers.
  • thermosetting resin such as an epoxy resin, a phenol resin, a cyanate resin, an unsaturated polyester resin, a polyimide resin, and a bismaleimide resin is used.
  • a material that can withstand a high temperature and high humidity environment such as rubber vulcanization is preferable.
  • the thermosetting resin may be prepared by adding fine particles made of rubber resin to the thermosetting resin for the purpose of imparting impact resistance and toughness, or by adding a thermoplastic resin to the thermosetting resin. Use a solution of fat.
  • a PAN type of less than 490 GPa and a pitch type of 490-950 GPa are used in combination.
  • the pitch type has a feature of high elastic modulus
  • the PAN type has a feature of high tensile strength.
  • examples of the original prepredder sheet include a unidirectional sheet in which reinforcing fibers are oriented in the same direction, and a cross sheet such as a plain woven fabric, a twill woven fabric, a satin woven fabric, and a triaxial woven fabric.
  • the 490-950 GPa high elasticity carbon fiber pre-prepared sheet it is particularly preferable to use a unidirectional sheet.
  • the original prepreg sheet is made of various types by changing the type of the reinforcing fiber, changing the ratio of the reinforcing fiber to the matrix resin, or changing the orientation state of the reinforcing fiber. Prepare multiple pre-prepared sheets to be used according to the purpose of use of the robot hand 1 and the place where the robot hand member 10 is used so that a CFRP member with optimal bending rigidity is formed. Is preferred.
  • pre-predeer sheet pieces having predetermined dimensions are formed in the same manner.
  • a prepreg sheet piece is laminated and attached to each surface of the core material (lamination step). Since the pre-predator sheet pieces are in an uncured state and have a certain degree of adhesive strength, they are adhered to the core material that has been subjected to the release treatment by merely sequentially stacking the sheets.
  • the film while applying heat with an iron or the like, the film is closely adhered to the lower film or sheet, and is closely laminated to a desired thickness (for example, about 17 mm).
  • the desired thickness in this case means that the volume of the pre-preda sheet is reduced by heating and curing, and the robot hand member Slightly thicker and more preferable than the required thickness of 10 CFRP plates.
  • Lamination of the pre-preda sheet is performed by setting the unidirectional sheet in which the carbon fibers are oriented substantially perpendicularly (90 ⁇ 5 °) to the longitudinal direction (hereinafter referred to as “90 ° orientation”) as the innermost (that is, the lowermost layer).
  • the one-way sheet is inclined 45 ° clockwise or counterclockwise with respect to the longitudinal direction of the robot hand member, so that the reinforcing fiber is inclined (45 ⁇ 15 ° or 135 ⁇ 15 °).
  • a two-way cross (woven) prepreg in which the reinforcing fibers intersect at right angles to each other, and move this layer clockwise with respect to the longitudinal direction of the robot hand member.
  • the cross pre-predeer sheet which orients the reinforcing fibers in two directions of 45 ° and 135 ° may be laminated in combination.
  • the 0 ° oriented sheet has a longitudinal radius prevention property and a vibration damping property.
  • the 90 ° oriented sheet has an effect of suppressing collapse of the hollow structure. Further, by combining a 45 ° oriented sheet or a 135 ° oriented sheet, the torsional rigidity and the torsional vibration damping characteristics are further improved.
  • the cross sheet has an effect similar to the above-described combination of the one-way sheet.
  • the 90-degree oriented sheet be the lowermost layer (the innermost layer), from the viewpoint of easy removal of the core material. This is because carbon fibers have a lower heat shrinkage than matrix resin, and the shrinkage as a sheet is lower in the fiber orientation direction than in the fiber arrangement direction.
  • the reinforcing fibers are oriented so as to surround the outer periphery of the core material. This is the force that does not need to be reduced.
  • the 90 ° orientation sheet it is preferable to use a carbon fiber pre-predator sheet having a tensile modulus of less than 490 GPa.
  • a 490-950GPa high-elasticity carbon fiber prepreg sheet is used as a 0 ° oriented sheet. Preferably, it is used.
  • the cross pre-prepared sheet is an uncured sheet in which reinforcing fibers woven in a plurality of directions are impregnated with the matrix resin, and the reinforcing fibers include woven carbon fibers, Glass fibers, aramide fibers or silicon carbide fibers are preferred. Further, a sheet having high flexibility and adhesiveness is preferable so that the sheet can be covered with the laminated member in close contact.
  • the plate or the like is pressed against the plate with a four-way force, and the uncured member in this state is put into a vacuum knock or the like and heated to form the robot hand member 10 of the present embodiment.
  • the heating condition is to raise the temperature from room temperature at a rate of 2-10 ° CZmin, hold at about 100-190 ° C for about 10-180 minutes, then stop heating, allow the temperature to cool down by natural cooling, and cool to room temperature.
  • each of the pre-predator sheets contains a thermosetting resin
  • the sheets are cured while being adhered to each other on the sheet surface and the sheet edge.
  • the purpose of putting the uncured member in the vacuum bag is to suck air bubbles between the sheets generated in the laminating step and to apply an external pressure (ie, atmospheric pressure) to the uncured member substantially uniformly. There is.
  • an external pressure in a specific direction may be applied to the uncured member!
  • the flatness of the upper surface of the mouth bot hand member 10 i.e., the work supporting surface
  • the dimensional accuracy (especially the thickness) of the robot hand member 10 is increased, and the edge of the pre-prepared sheet is pressed by pressing the bonding interface with a vice in a direction in which the bonding interfaces are pressed against each other.
  • the core material is extracted (extraction step).
  • a hollow cylindrical member 10 is formed.
  • the robot node member 10 is configured not as a solid CFRP material but as a hollow structure, light weight can be realized. Therefore, for example, in the case of a long robot hand member attached to an attachment member or the like, It is possible to prevent the tip from bending or vibrating due to the load, and it is possible to improve the accuracy of supporting and transporting the work.
  • a sensor or the like may be provided at the air supply path for supporting the work in a non-contact manner, the suction path for sucking and supporting the work, or the tip of the robot hand member, for example, in the hollow part of the robot node member 10. It can also be used as a wiring path for mounting.
  • the CFRP plate since the core material has two functions, that is, a so-called backing plate when laminating a pre-prepared sheet and a so-called middle size when heating and forming the robot hand member 10, the CFRP plate has The shaping (ie, lamination of the pre-preda sheet) and the forming of the robot hand member (ie, the mutual joining with the pre-pre-da sheet of the adjacent wall) can be performed simultaneously.
  • the outer peripheral surface is covered with the cross pre-prepared sheet, it is possible to prevent fluffing, burrs, and the like generated at the processing portion when performing post-processing such as cutting and opening. As a result, the processability is improved, and there is an advantage that there is no fear of damaging a precision work such as a liquid crystal display, a plasma display, and a silicon wafer.
  • a robot member 10 'shown in the second embodiment in FIG. 4 is a long member, and has a hollow structure in which the proximal side (the robot hand mounting portion 4 side) in the longitudinal direction is a closed cross section. It is characterized in that the cross-sectional shape at the front end side (the side facing the hand side in the longitudinal direction) is an open cross-section.
  • the range of the hollow structure, which is the closed cross section on the proximal side is 2Z5 or more and 4Z5 or less of the total length of the robot hand member 10 'from the proximal side, and the range having one open cross section on the distal side is the distal end. Therefore, the total length of the robot hand can be set to 1Z5 or more and 3Z5 or less. Also, it is preferable that the height of the robot node member 10 '(the width of both side surfaces of the work supporting surface) is the largest at the hand side and the smallest at the end on the front end side.
  • the robot hand member 10 ' has a distal end portion having an open cross section.
  • the height of the robot node member 10 ′ is tapered so that the height decreases toward the tip.
  • the height h2 of the member at the distal end is 1Z5 or more and 3Z5 or less of the height hi of the member at the proximal end.
  • the height of the robot hand member 10 ' is reduced toward the distal end, and the height of the robot hand member 10' is as shown in FIG. It may be changed linearly according to the direction of the tip as shown in the figure, or may be changed according to an arbitrary curve such as a parabola.
  • the opening surface may be a surface facing the support surface of the work, that is, at least a part of the lower surface side is open.
  • the boundary force between the closed cross section and the section to be opened should also be directed toward the tip, so that the height of the side is reduced.
  • the shape is such that all the opposing surfaces are removed together with a part of the side surface.However, it is possible to remove the entire opposing surface while leaving the side surface as it is (Fig. 6 (a)), or to remove the opposing surface partially near the boundary.
  • the opening shape may be formed in such a shape that it is completely removed at the tip (FIG. 6 (b)). Further, the opening start point (O) and the taper start point (T) may be the same or may be different positions as shown in FIG. 6 (e).
  • FIGS. 6 (a) and 6 (b) and FIGS. 6 (c) and 6 (d), which are described later, are views from the side opposite to the work supporting surface, and the robot hand member 10 ′ is rectangular in FIG. 6 (a). 6 (b) shows a trapezoidal opening 10'a.
  • Fig. 6 (e) is a view from the side.
  • the closed cross-sectional shape of the hand portion of the robot hand member 10 'of the present embodiment is not limited to a square pipe shape, but may be various shapes such as a triangle, a polygon, a circle, or a semicircle. However, it is preferable to select a shape that can flatten the contact surface with the workpiece. In this case as well, the opening width corresponding to the opening force at the opening start point side and the opening width at the distal end side are different from each other, since the opening shape corresponding to the opening shape becomes the corresponding shape.
  • a triangular opening 10'a as shown in FIG.
  • the opening becomes a semi-elliptical opening 10'a as shown in FIG. 6 (d).
  • CFRP carbon fiber reinforced composite material
  • a high elastic carbon fiber having a tensile modulus of elasticity of 490 to 950 GPa is used as a carbon fiber at a volume ratio of 30% or more. If the volume ratio is less than 30%, sufficient rigidity cannot be obtained, and a member having high vibration damping characteristics cannot be obtained. Preferably, use at least 40%. Also, all of the reinforcing fibers used may be high elastic carbon fibers, but some of them are other known reinforcing fibers, such as carbon fibers having a tensile modulus of less than 490 GPa, glass fibers, aramide fibers, silicon carbide fibers, and the like. May be constituted by the reinforcing fibers.
  • the powerful robot rod member 10 ′ can be manufactured, for example, by first manufacturing the original hollow square pipe and cutting it into a desired opening shape. This manufacturing method will be described with reference to FIG.
  • the original hollow angular noise is manufactured by a process as described in Patent Document 2.
  • a preparation step as shown in FIG. 7 (a), a core material 102 and an original prepreg sheet 101 are prepared.
  • the core material 102 is manufactured so as to have a constant rectangular cross section in the longitudinal direction of the robot hand member 10 ', and has a certain degree of rigidity so as to function as a so-called backing plate when laminating the pre-preda sheet. Further, the core material 102 does not deform at a temperature lower than the heating temperature in the heating step, which functions as a so-called middle mold for molding the robot hand member 10 ′! Use a material that can be easily removed from the cured CFRP member.
  • the material of the core material 102 for example, metals such as aluminum, iron, and stainless steel, MC nylon resin, and polyimide resin are suitable. Since the metal, resin, and the like have a higher coefficient of thermal expansion than CFRP, they shrink by cooling after heating, and are easily extracted. Further, if necessary, the surface of the core material may be subjected to a release treatment. As the release material, any method such as application of a medicine (for example, a surfactant) by spraying or the like, or use of a release sheet such as a Teflon (registered trademark) sheet may be used.
  • a medicine for example, a surfactant
  • Prototype pre-prepared sheet 101 is obtained by impregnating a sheet of carbon fiber with matrix resin. This is an uncured sheet.
  • a plurality of laminated pre-predator sheets mainly use a high-elasticity carbon fiber pre-prepared sheet having a tensile modulus of 490 to 950 GPa, and use a carbon fiber pre-prepared sheet having a tensile modulus of less than 490 GPa for the remainder.
  • thermosetting resin such as an epoxy resin, a phenol resin, a cyanate resin, an unsaturated polyester resin, a polyimide resin, and a bismaleimide resin is used.
  • a material that can withstand a high temperature and high humidity environment such as rubber vulcanization is preferable.
  • the thermosetting resin may be prepared by adding fine particles made of rubber resin to the thermosetting resin for the purpose of imparting impact resistance and toughness, or by adding a thermoplastic resin to the thermosetting resin. Use a solution of fat.
  • the type of carbon fiber there are a PAN type of less than 490 GPa and a pitch type of 490 to 950 GPa. In the present invention, these are used in combination.
  • the pitch type has a feature of high elastic modulus
  • the PAN type has a feature of high tensile strength.
  • examples of the original prepredder sheet include a unidirectional sheet in which reinforcing fibers are oriented in the same direction, and a cross sheet such as a plain woven fabric, a twill woven fabric, a satin woven fabric, and a triaxial woven fabric.
  • the 490-950 GPa high elasticity carbon fiber pre-prepared sheet it is particularly preferable to use a unidirectional sheet.
  • the original pre-predator sheet 101 can be formed by changing the type of the reinforcing fiber, changing the ratio of the reinforcing fiber to the matrix resin, or changing the orientation state of the reinforcing fiber.
  • a CFRP member with optimal bending stiffness according to the purpose of use of the robot hand 1 ', the robot node, and the location of the hand member 10', It is preferable to select more than one pre-preda sheet.
  • pre-prepared sheet pieces having predetermined dimensions are formed in the same manner.
  • a prepreg sheet piece is laminated and attached to each surface of the core material (lamination step). Since the prepredder sheet pieces are in an uncured state and have a certain degree of adhesive strength, it is only necessary to sequentially stack the sheets on the core material that has been subjected to release processing. Affixed.
  • the film while applying heat with an iron or the like, the film is closely adhered to a lower film or sheet, and is closely laminated to a desired thickness (for example, about 17 mm).
  • the desired thickness in this case is preferably slightly thicker than the required thickness of the CFRP plate of the robot hand member 10, in anticipation of the volume decrease when the pre-preda sheet is heated and hardened.
  • the lamination of the pre-preda sheet is such that the unidirectional sheet in which the carbon fibers are oriented substantially perpendicularly (90 ⁇ 5 °) to the longitudinal direction (hereinafter referred to as “90 ° orientation”) is the innermost (ie, the lowermost layer).
  • a plurality of unidirectional sheets that are oriented substantially parallel (0 ⁇ 5 °) to the longitudinal direction are laminated on the upper surface.
  • the one-way sheet is inclined 45 ° clockwise or counterclockwise with respect to the longitudinal direction of the robot hand member, so that the reinforcing fiber is inclined (45 ⁇ 15 ° or 135 ⁇ 15 °). ) (Hereinafter referred to as “45 ° or 135 ° orientation”), or a two-way cross (woven) pre-predeer in which the reinforcing fibers intersect at right angles to each other, and move this with respect to the longitudinal direction of the robot hand member.
  • a cross pre-predeer sheet having two directions of reinforcing fiber orientations of 45 ° and 135 ° may be laminated in combination.
  • the 0 ° oriented sheet has a longitudinal radius prevention property and a vibration damping property.
  • the 90 ° oriented sheet has an effect of suppressing collapse of the hollow structure.
  • the torsional rigidity and torsional vibration damping characteristics are further improved.
  • the cross sheet has an effect similar to the above-described combination of the one-way sheet.
  • the 90 ° oriented sheet be the lowermost layer (innermost layer), from the viewpoint of easy removal of the core material. This is because carbon fibers have a lower heat shrinkage than matrix resin, and the shrinkage as a sheet is lower in the fiber orientation direction than in the fiber arrangement direction.
  • the reinforcing fibers are oriented so as to surround the outer periphery of the core material 102. It is also a force that does not require diameter reduction.
  • the 90 ° -oriented sheet it is preferable to use a carbon fiber pre-predator sheet having a tensile modulus of less than 490 GPa.
  • the robot hand member 10 As the sheet laminated on the upper layer (ie, the outer sheet), the robot hand member 10 ' Therefore, it is preferable to laminate the 0 ° -oriented sheet on the upper layer than the 90 ° -oriented sheet because of its high contribution to the properties (ie, bending stiffness, etc.) from the viewpoint of anti-radiality. In consideration of such points, the combination of the pre-prepared sheets to be used and the lamination order are determined.
  • the cross prepreg sheet is an uncured sheet in which reinforcing fibers woven in a plurality of directions are impregnated with the matrix resin, and the reinforcing fibers include woven carbon fibers, Glass fibers, aramide fibers or silicon carbide fibers are preferred. Further, a sheet having high flexibility and adhesiveness is preferable so that the sheet can be covered with the laminated member in close contact.
  • a four-way pressing plate or the like is pressed, and the uncured member in this state is put into a vacuum knock or the like and heated to form a base for the robot hand member 10 'of the present embodiment.
  • a hollow square pipe is formed.
  • the heating condition is to raise the temperature from room temperature at a rate of 2 to 10 ° C Zmin, hold at about 100 to 190 ° C for about 10 to 180 minutes, then stop heating, lower the temperature by natural cooling, and return to room temperature. return.
  • each of the pre-predator sheets contains a thermosetting resin
  • the sheets are cured while being adhered to each other on the respective sheet surfaces and sheet edges.
  • the purpose of putting the uncured member in the vacuum bag is to suck air bubbles between the sheets generated in the laminating step and to apply an external pressure (ie, atmospheric pressure) to the uncured member substantially uniformly. There is.
  • an external pressure in a specific direction may be applied to the uncured member.
  • the flatness of the upper surface (i.e., the work supporting surface) of the mouth bot hand member 10 ′ can be improved by pressing the upper surface of the mouth bot hand member 10 ′ with a weight or the like while preventing a gap from being formed between the support plate and the thickness setting plate.
  • the pre-prepared sheet is improved by improving the accuracy of the dimensions (especially the thickness) of the robot hand member 10 ′ or by pressing the bonding interface with a vice in a direction in which the bonding interfaces are pressed against each other. The joint at the edge is improved.
  • the outer peripheral surface is covered with the cross pre-prepared sheet, it is possible to prevent fuzzing, burrs, etc., which occur in the processed portion when post-processing such as cutting and opening is performed. As a result, the processability is improved, and there is an advantage that there is no fear of damaging a precision work such as a liquid crystal display, a plasma display, and a silicon wafer.
  • the steps of forming a structure are sequentially performed.
  • the hollow CFRP pipe 103 thus formed is cut into a tapered shape on both side surfaces at the distal end as shown in Fig. 5, thereby obtaining a lower surface.
  • the side is removed together with a part of the side surface, and the robot member 104 of the present embodiment is obtained.
  • a diamond cutter, a water jet, or the like can be used for this cutting.
  • FIG. 8 schematically shows an apparatus configuration for manufacturing a robot hand member 10 ′ having a rectangular closed cross-sectional shape.
  • Auxiliary member with inclination of 203 Use the one with.
  • the pre-preda sheet pieces 201 having a predetermined shape on the upper surface, the side surface, and the lower surface are laminated and stuck thereon.
  • the exclusive outer molds 204a and 204b formed according to the outer surface shape of the robot hand member are heated while being pressed from the outside of the laminated member.
  • the core material has two functions, that is, a so-called backing plate when laminating a pre-preda sheet and a so-called middle size when heating and forming the robot hand member 10 ′.
  • the formation of the CFRP plate (that is, the lamination of the prepreg sheet) and the molding of the robot hand member (that is, the mutual joining with the prepreg sheet of the adjacent wall) can be performed simultaneously.
  • a part of the cross-sectional element was continuously cut out from a hollow square pipe formed by so-called pultrusion molding, in which a predetermined amount of carbon fiber was unwound from a creel stand, aligned, and cured with a heated mold through a resin bath.
  • the opening may be formed by removing it.
  • the robot hand of the present invention can be obtained by combining the robot node members 10 'manufactured as described above as shown in FIG. At this time, in the hollow part of the robot hand member 10 ′, an air supply pipe for supporting the work in a non-contact manner, a suction pipe for sucking and supporting the work, or a sensor or the like at the tip of the robot hand member 10 ′. Wiring, etc., can be arranged when attaching a cable.
  • a range of 150 mm from one end of the robot hand member is sandwiched from above and below by a fixing jig. And held horizontally in a cantilevered state. Strain gauges were stuck on the location 50 mm in the longitudinal direction from this fixed part, that is, on the upper and lower surfaces corresponding to 200 mm from the end of the robot hand on the fixed side. A weight of 5 kgf is suspended from the end of the freehand side of the robot hand to give an initial radius, and the suspended wire is cut to vibrate the robot node and measure bending distortion during free vibration attenuation. Then, the bending vibration damping characteristics of the robot hand were measured.
  • T is the time of one cycle
  • X 0 is the initial vibration amplitude intensity
  • X is the vibration amplitude intensity at time nT
  • ⁇ is the number of amplitudes.
  • XN-80 pre-prepared with a pitch-based high modulus carbon fiber manufactured by Nippon Graphite Fiber Co., Ltd. [-80] (tensile elastic modulus 780 GPa) oriented in one direction and impregnated with epoxy resin. .
  • the carbon fiber mass per unit area contained in the pre-preda sheet is 260 g / epoxy resin content is 31.5 mass%, and the thickness of one pre-preda sheet is 0.22 mm.
  • the one-way prepreg sheet A is used as a 0 ° material whose orientation direction of the reinforcing fibers is substantially parallel to the longitudinal direction of the robot hand member.
  • the mass of carbon fiber per unit area contained in the prepred sheet is 210 gZm 2
  • the content of epoxy resin is 33.5 mass%
  • the thickness of one prepred sheet is 0.20 mm.
  • the material When the material is used as a 90 ° material that forms a 90 ° angle, the material is displayed as a pre-predder sheet B, and when it is used as a 0 ° material that is almost parallel to the longitudinal direction of the robot hand member, it is displayed as a pre-prepared sheet B ′.
  • the orientation direction of the reinforcing fibers is 90 ° to the longitudinal direction of the robot hand member. When it is used as a 0 ° material that is almost parallel to it, it is indicated as a pre-preed sheet B1 ′.
  • the mass of carbon fiber per unit area contained in the prepred sheet is 206 g / m Epoxy resin content: 44% by mass, and the thickness of the prepred sheet is 0.25 mm.
  • the cross pre-preda sheet is laminated so that the orientation angle of the reinforcing fibers is 0 ° and 90 ° with respect to the longitudinal direction of the robot hand member.
  • an aluminum plate with a width of 55 lmm and a thickness of 7.1 mm was prepared, and prepreg sheet B in which PAN-based carbon fibers were oriented 90 ° in the longitudinal direction of the core material, and PAN-based carbon fibers were used as the core material.
  • a pre-prepared sheet B 'oriented at 0 ° in the machine direction and a cross-pre-preed sheet C oriented at 0 ° and 90 ° as the outermost layer are sequentially laminated on the core material in the number of laminations shown in Table 2 below, heat-cured, and cured.
  • the core material was removed to obtain a hollow square pipe with a width of 60 mm, a height of 12 mm, a thickness of 2.45 mm and a length of 1000 mm.
  • a pre-prepared sheet B 'and a cross-prepreded sheet C are laminated on the laminated body of the pre-prepared sheet B and heat-cured to obtain a solid CFRP plate having a width of 60 mm, a height of 12 mm and a length of 1000 mm.
  • the lamination of each prepredder sheet was as shown in Table 3 below.
  • Example 1 With respect to the robot hand members obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, the bending vibration damping characteristics were measured and evaluated by the above-described method. The results are shown in Table 4 below and the drawings, respectively.
  • the robot hand member according to the first embodiment has a high natural frequency and extremely excellent bending vibration damping characteristics. As a result, the vibration of the robot hand is eliminated in a very short time, and the working efficiency can be improved.
  • the tapered shape has the effect of further reducing its own weight.
  • a robot node member 10 'according to the second embodiment will be described with reference to examples and the like.
  • a 2500 mm long aluminum plate with a rectangular cross section of 30 mm thickness and 75 mm width was prepared.
  • the carbon fiber pre-predeer for orienting the reinforcing fibers in parallel with the longitudinal direction of the robot hand member the pre-preda sheet A was used.
  • the above-mentioned prepreg sheet B1 was used as a carbon fiber prepreg for orienting the reinforcing fibers in a direction at 90 ° to the longitudinal direction of the robot hand member.
  • the above-mentioned cross pre-prepared sheet C was used as a cross pre-preder to be wound around the outermost parts of the robot and the hand members.
  • a square pipe having a hollow structure for a robot hand member was formed using the pre-prepared sheet according to the following procedure.
  • Table 5 shows the robot hand members for Example 2. It is a laminated configuration.
  • the pre-preda sheet B1 was wound around the outside of the aluminum core material.
  • the T700S carbon fiber force which is the reinforcing fiber of the pre-prepared sheet B1
  • the orientation direction of the carbon fiber is 90 °
  • the sheet B1 was laminated so as to make two rounds of the aluminum core material.
  • the pre-preed sheet A was wound around the outside of the pre-prepared sheet B1.
  • the XN-80 carbon fiber which is the reinforcing fiber of the pre-prepared sheet A, was oriented in parallel with the longitudinal direction of the robot hand member, that is, in the 0 ° direction.
  • the prepred sheet A was laminated so as to make eight turns on the outside of the prepred sheet B1.
  • the cross prepreg sheet C was wound around the outside of the prepreg sheet A as the outermost layer.
  • the T300 carbon fiber force which is the reinforcing fiber of the cross pre-prepared sheet C, is set so that it is parallel (0 ° direction) and perpendicular (90 ° direction) to the longitudinal direction of the robot hand member.
  • the cross prepred sheet C was laminated so as to make one round on the outside.
  • the prepreg laminate obtained from the above steps was heat-cured using an autoclave molding apparatus.
  • An 80 mm wide, 2500 mm long, 1 Omm thick aluminum plate is used on the upper and lower surfaces of the pre-preda laminate, and a 35 mm wide, 2500 m long, 10 mm thick aluminum plate is mounted on the left and right sides of the pre-preda laminate.
  • This was pressed and placed in a vacuum bag.
  • the bag was evacuated and cured at 130 ° C. for 2 hours while applying a pressure of 0.69 MPa (7 kgfZcm 2 ) by an autoclave. After heating, the core material was removed to obtain a square pipe having a hollow structure with a height of 35 mm, a width of 80 mm, a length of 2500 mm, and a thickness of 2.5 mm.
  • One end of the hollow square pipe was defined as a distal end, and the lower surface was removed within a range of 500mm from the distal end. At this time, the height of the member at the distal end is 7 mm, and the side plate is cut so that the height force of the robot node member in the area where the lower surface is removed decreases linearly toward the distal end did.
  • the dimension in the width direction of the square pipe is 8 Omm from the aluminum core material with a width of 75 mm + the board thickness of 2.5 mm X 2.
  • a hollow pipe having the same material and dimensions as in Example 2 having a hollow structure was formed, and the area where the lower surface was removed was as follows. That is, one end of the hollow square pipe was set as the distal end, and the lower surface was removed within a range of 1500 mm from the distal end. At this time, the height of the member at the distal end is 21 mm, and the height of the robot and handle members in a range where the lower surface is removed decreases linearly toward the distal end. The side plate was cut.
  • a hollow structure having a closed section with a height of 35mm is provided in a range up to 1000mm in the longitudinal direction from the proximal end, and in a range of 1500mm on the distal side, the cross-sectional structure is reduced.
  • a robot hand member having a U-shaped open cross-section from which the lower surface side element of the hollow structure was removed and a member height at the front end portion of 21 mm was obtained.
  • a hollow pipe having the same material and dimensions as in Example 2 having a hollow structure was formed, and the area where the lower surface was removed was as follows. That is, one end of the hollow square pipe was set as the distal end, and the lower surface was removed within a range of 1000 mm from the distal end. At this time, the height of the member at the distal end is 21 mm, and the height of the robot and handle members in a range where the lower surface is removed decreases linearly toward the distal end. The side plate was cut. [0120] Due to the manufacturing process described above, a hollow structure with a closed section of 35 mm in height is provided up to 1500 mm in the longitudinal direction from the end on the hand side, and the cross-sectional structure is within 1 OOOmm on the tip side. Is a U-shaped open cross-section with the lower surface of the hollow structure removed, and a robot hand member with a height of 21 mm at the tip end is obtained.
  • a hollow pipe having a hollow structure having the same material and dimensions as in Example 2 was formed, but the lower surface was removed over the entire area in the longitudinal direction as described below.
  • the side plate is adjusted so that the height of the member at the distal end is 21 mm and the height of the member at the proximal end is 35 mm.
  • the lower surface was removed by cutting. The height force of the robot hand member in the area where the lower surface is removed is reduced linearly toward the front end.
  • the hollow structure has a U-shaped open cross-section in which elements on the lower surface side are removed, and the height of the member at the proximal end is
  • a robot hand member having a height of 35 mm and a height of 21 mm at the tip end was obtained.
  • a hollow square pipe having the same material and dimensions as in Example 2 was formed, but the member was used without cutting. That is, the robot hand member according to Comparative Example 4 is a square pipe having a hollow structure over the entire area in the longitudinal direction.
  • a 2500 mm long aluminum plate with a rectangular cross section of 30 mm thickness and 75 mm width was prepared.
  • the prepreg sheet B1 ' was used as a carbon fiber prepreg for orienting the reinforcing fibers in parallel with the longitudinal direction of the robot hand member.
  • the prepreg sheet B1 was used as a carbon fiber prepreg for orienting the reinforcing fibers in a direction at 90 ° to the longitudinal direction of the robot hand member.
  • the above-mentioned cross pre-prepared sheet C was used as the cross pre-preder wound around the outermost part of the robot hand member.
  • a square pipe having a hollow structure for a robot hand member was formed using the pre-prepared sheet according to the following procedure.
  • Table 6 shows the laminated configuration of the robot hand members according to Comparative Example 5.
  • the pre-preda sheet B1 was wound around the outside of the aluminum core material. This At this time, the T700S carbon fiber force, which is the reinforcing fiber of the pre-prepared sheet Bl, makes 90 ° with the longitudinal direction of the robot hand member, that is, the orientation direction of the carbon fiber is in the 90 ° direction. B1 was laminated so as to make two rounds of the aluminum core material.
  • the prepreg sheet B1 ' was wound around the outside of the prepreg sheet B1 in the 90-degree direction.
  • the reinforcing fiber ie, the T700S carbon fiber opening botton
  • the prepreg sheet B1 ′ in which the reinforcing fibers were oriented in the 0 ° direction was laminated so as to make seven rounds on the outer side of the 90 ° direction prepreg sheet B1 wound first.
  • a cross pre-prepared sheet C was wound around the outside of the pre-prepared sheet B1, as the outermost layer.
  • T300 carbon fiber force which is the reinforcing fiber of the cross pre-prepared sheet C, so that it is parallel (0 ° direction) and perpendicular (90 ° direction) to the longitudinal direction of the robot hand member.
  • the cross pre-predator sheet C was stacked so as to make one round around the outside of the.
  • the prepreg laminate obtained from the above steps was heated and cured using an autoclave molding apparatus.
  • An 80 mm wide, 2500 mm long, 10 mm thick aluminum plate is pressed on the top and bottom of the prepreg laminate, and a 35 mm wide, 2500 m long, 10 mm thick aluminum plate is pressed on the left and right sides of the prepreg laminate.
  • the bag was evacuated and cured at 130 ° C. for 2 hours while applying a pressure of 0.69 MPa (7 kgfZcm 2 ) by an autoclave.
  • the core material was removed to obtain a square pipe having a hollow structure with a height of 35 mm, a width of 80 mm, a length of 2500 mm, and a thickness of 2.5 mm.
  • the tip end side was machined into a tapered shape with the same dimensions as in Example 4. That is, one end of the hollow square pipe was set as the distal end, and the lower surface was removed within a range of 1000 mm from the distal end. At this time, the height of the member at the distal end is 21 mm, and the height of the robot hand member in a range where the lower surface is removed is reduced linearly toward the distal end. Cut.
  • a hollow structure with a closed section of 35 mm in height is provided in a range up to 1500 mm in the longitudinal direction from the proximal end, and in a range of 1 OOOmm from the end, the cross-sectional structure is Is a U-shaped open cross-section from which elements on the lower side of the hollow structure are removed.
  • a robot node member having a member height of 21 mm at the side end was obtained.
  • PAN-based carbon fiber T700S tensile modulus: 230 GPa
  • the width dimension of the square pipe is 80mm from the aluminum core material of 75mm width + 2.5mm x 2 thickness.
  • a range of 200mm from the proximal end of the robot hand member was sandwiched from above and below by a fixing jig and held horizontally in a cantilever state.
  • a fixing jig since the lower surface was cut off over the entire length, an epoxy-based adhesive was applied to a range of 200 mm near the upper surface of the upper surface, and this portion was attached to a fixing jig.
  • a strain gauge was attached at a position 50 mm in the longitudinal direction from this fixed part, that is, 250 mm from the end of the robot hand near the hand.
  • strain gauges were attached only to the upper surface of the robot hand member, and to the upper and lower surfaces of the other robot hand members.
  • the deflection generated when a load was applied to the robot node member was measured by the following method.
  • four 500 g weights and four positions of 10 mm, 710 mm, 1410 mm, and 2110 mm from the front end of the robot hand member was applied to the robot hand, and the deflection at the distal end of the robot hand member was measured.
  • Table 7 shows the mass, natural frequency and bending in bending vibration of the robot node member based on the examples and comparative examples. 14 to 19 show bending vibration damping characteristics of various robot hand members.
  • the robot hand member according to the second embodiment has a high natural frequency and extremely excellent bending vibration damping characteristics. As a result, the vibration of the robot hand is eliminated in a very short time, and the working efficiency can be improved. This involves placing carbon fibers with a high modulus of elasticity in the longitudinal direction of the robot hand member, reducing the height of the member by forcing the hand end, and removing the surface facing the work support surface. This is the performance obtained by lightening the tip of the hand member. Further, the robot node member according to the present invention has a high bending rigidity with a small deflection when a load is applied, and is suitable for use in transferring a large and heavy work piece.

Landscapes

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Abstract

　振動減衰特性を格段に向上した産業ロボットのアーム先端に取り付けられるロボットハンドの炭素繊維強化複合材料より製造されるロボットハンド部材であって、炭素繊維として引張弾性率４９０～９５０ＧＰａの高弾性炭素繊維を体積比率で３０％以上使用し、（１）その長手方向と直交する方向の外周を先端部に向かって小さくした中空構造、あるいは、（２）ロボットハンドへの取付部にあたる前記部材の手元側が閉断面である中空構造を持ち、前記部材の長手方向の手元側端部と対向する先端側における断面形状が、前記部材のワーク支持面と対向する面を開口した開断面とする。

Description

明 細 書
ロボットハンド部材、 その製造方法及ぴロボットハンド
技術分野
[0001] 本発明は、産業用ロボットのアーム部に取り付けられる、軽量で、平面性、曲げ剛 性、耐熱性等に優れたロボットハンドに関し、特に振動減衰率特性に優れた炭素繊 維強化複合材料より製造される部材に関する。また本発明はそのロボットハンド部材 の製造方法に関する。
背景技術
[0002] 産業用ロボットのロボットハンドは、ロボットアームの先端に取り付けられ、ロボットァ ームの動作を介して、ワークの支持 '把持'挟持等を行うものである。この産業用ロボ ットは、機械加工用や溶接用装置を取り付けて様々な加工を行うが、アームの先端に ハンド部材を取り付けることで、特に液晶ディスプレイ (LCD)、プラズマディスプレイ パネル (PDP)、シリコンウェハ等の精密品の製造工程で使用される基板搬送などに 好適に使用される。
[0003] 現在、 LCDや PDPなどは、その大型化に拍車が掛かり、 LCDに使用されるガラス 基板のサイズも大きくなつてきている。それに伴い、これらの搬送用ロボットノヽンドのサ ィズも大きくする必要がある。また、大型のプラズマディスプレイパネル (PDP)の搬送 用ロボットハンドのサイズは、上記 LCDの搬送用ロボットハンドよりもさらに大きいもの が必要である。
[0004] 従来のロボットハンドの素材としては、鉄、ステンレス、アルミニウム等の金属が使わ れていたが、搬送物の質量の増加にともない、より高い弾性率、すなわち変形しにく い材料が求められていた。さらにロボットノ、ンドの大型化は、ハンド部材自体の質量（ 自重)の増加を招き、その自重橈みが増加するという問題を抱えていた。これに対し て、前述の金属材料では高剛性ィ匕および軽量化にも限度があった。このような金属 材料に代わるものとして、繊維強化複合材料（Fiber Reinforced Plastic：以下、「FR P」と略称する。）が使われるようになつてきた。特に、炭素繊維強化複合材料（ Carbon Fiber Reinforced Plastic：以下、「CFRP」と略称する。）の無垢材から成る、 V、わゆる中実断面を有するロボットハンド部材が普及して 、る。
[0005] し力しながら、さらに大型化が進んでいる現状では、これまでに使用している CFRP の無垢材でもロボットノ、ンドそのものが重くなり、その自重による橈みが大きくなつてし まうという問題がある。また、ロボットノ、ンドが重くなると、ロボット駆動系への負荷も大 きくなり、ロボットそのものの設計やコストにも影響することがある。
[0006] このような状況において、ロボットハンド部材の厚みを薄くしたり、ワーク支持面の幅 を狭くしたりして軽量ィ匕することで、自重橈みはある程度解消できるが、このような対 策では、ロボットノ、ンドの曲げ剛性が低下するので、ワークを支持した際の橈み (荷重 橈み）が大きくなつてしまう。特に、長尺のロボットハンド部材を片持ち状に取り付けた 場合は、先端部における橈みが大きくなるため、ワークの収納装置 (基板カセット）に 衝突するというトラブルを起す場合があった。またワークを支持した際の振動等も大き くなり易ぐその振動減衰特性も悪ィ匕する問題も抱えていた。この結果、ワーク支持性 或いは搬送性に支障を来す虞があった。
[0007] 従来、 CFRPを用いたロボットハンド部材の製造については、特許文献 1 (特開 200 0— 343476号公報）に記載されているように、炭素繊維を含むプリプレダシートを複 数枚積層して加熱し熱硬化させた板状の炭素繊維強化複合材料 (CFRP)から成る スキン層と、同じく CFRP力も成るコア層とを別々に成形し、上記コア層を芯材として その上面及び下面にスキン層を積層し、該コア層とスキン層とを接着剤により貼り合 せて製造する技術が提案されて 、る。
[0008] この場合、上記スキン層としては、炭素繊維の配向方向を異ならせたプリプレダシ ートを複数枚積層して曲げ剛性、振動減衰特性、耐熱性等を向上させている。また、 上記コア層としては、アルミニウム等の金属や繊維集合体力 成るハ-カム状の芯材 と CFRP材とを組み合わせて、軽量ィ匕を図ると共に、曲げ剛性、振動減衰特性、耐熱 性等を向上させている。
[0009] しかし、この方法とて、ロボットハンドの更なる大型化に十分に対応しきれるものでは なぐ更なる改良が求められていた。
[0010] このような状況下で、さらなる軽量ィ匕を図ると共に、大型化に伴う必要な曲げ剛性、 振動減衰特性等を確保したロボットハンド部材の製造方法が提案されている。 [0011] 特許文献 2 (特開 2002— 292592号公報）では、プリプレダシートを芯材の所定の 面に積層し、それを加熱して硬化させた後、芯材を抜き取ることで中空構造のロボッ トハンドを形成させたり、使用する芯材を軽量化して、芯材を残存させたりする方法が 提案されている。又、特許文献 3 (特開 2002— 292591号公報)では、同様に中空構 造のロボットノ、ンドを形成するため、芯材の周囲にプリプレダシートを複数層に巻き付 けることで、製造の簡略ィ匕を図ることが提案されている。
特許文献 1：特開 2000-343476号公報
特許文献 2：特開 2002-292592号公報
特許文献 3 :特開 2002— 292591号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0012] 特許文献 2, 3による提案では、ロボットハンド自体の自重による橈みが大きく改善さ れるものの、このロボットハンドで支持すべきワークの重量増加に伴い、ワークの乗降 の際の振動が問題となる場合がある。特に LCD用のガラス基板は、基板カセットと呼 ばれる棚に一枚ずつ各基板が接触しないように収納されて搬送される力 ロボットハ ンドの振動減衰性が悪 、と、カセットへの挿入に際して振動が収まるまで待ってから 挿入する必要が生じる。その結果、製造ラインの速度が低下し、生産性に支障を来 すものとなる。又、ガラス基板自体はその外形が大型化する一方、その厚みを薄くす る傾向にあり、基板自体が橈みやすぐ振動しやすいものとなっている。そこで、この ようなガラス基板を搬送するためのロボットハンド部材にも更なる振動減衰特性の向 上が要求されている。
[0013] 本発明は、このような状況に鑑み、振動減衰性を格段に向上した産業ロボットのァ ーム先端に取り付けられるロボットハンド用の部材を提供することを目的とするもので ある。
課題を解決するための手段
[0014] 本発明者らは、前記特許文献 2, 3に開示の中空構造の CFRPロボットハンド用部 材についてさらに検討した結果、使用する炭素繊維を高弾性とし、その形状を変更 することで容易に振動減衰性を格段に向上できることを見 ヽだした。 [0015] すなわち本発明は、
(1) 炭素繊維強化複合材料より製造される産業ロボット用ハンド部材であって、炭 素繊維として引張弾性率 490— 950GPaの高弾性炭素繊維を体積比率で 30%以 上使用し、その長手方向と直交する方向の外周が先端部に向かって小さくなる中空 構造であることを特徴とするロボットハンド部材。
[0016] (2) 前記先端部の外周がロボットハンド部材の固定端側の外周の 1Z3— 9Z10で あることを特徴とする（1)に記載のロボットハンド部材。
[0017] (3) 前記ロボットハンド部材は、その先端部に向かって幅を細くしたテーパ形状を有 する中空角パイプ形状であることを特徴とする（1)又は（2)に記載のロボットハンド部 材。
[0018] (4) 前記ロボットノ、ンド部材は、炭素繊維として引張弾性率 490— 950GPaの高弹 性炭素繊維をロボットハンド部材の長手方向に 0± 5° の一方向に配向したプリプレ グシートを含む積層構造を熱硬化したものである（1)乃至（3)のいずれ力 1項に記載 のロボットハンド部材。
[0019] (5) 前記ロボットハンド部材は、引張弹性率4900?&未満の炭素繊維を90± 5° の一方向に配向したプリプレダシートの外層に引張弾性率 490— 950GPaの高弾性 炭素繊維をロボットハンド部材の長手方向に 0± 5° の一方向に配向したプリプレダ シートを積層し、最外層に強化繊維を含んで構成されるクロスプリプレダシートを巻き 掛けて被覆した積層構造を熱硬化したものである（4)に記載のロボットハンド部材。
[0020] (6) 炭素繊維強化複合材料より製造される産業ロボット用ハンド部材であって、炭 素繊維として引張弾性率 490— 950GPaの高弾性炭素繊維を体積比率で 30%以 上使用し、ロボットハンドへの取付部にあたる前記部材の手元側が閉断面である中 空構造を持ち、前記部材の長手方向の手元側端部と対向する先端側における断面 形状が、前記部材のワーク支持面と対向する面を開口した開断面であることを特徴と するロボットハンド部材。
[0021] (7) 前記手元側の閉断面である中空構造を持つ範囲が、前記手元側端部から、口 ボットハンド部材の全長の 2Z5以上 4Z5以下であり、前記先端側の開断面を持つ 範囲が、前記先端側端部力 ロボットハンド部材の全長の 1Z5以上 3Z5以下である ことを特徴とする（6)に記載のロボットハンド部材。
[0022] (8) ロボットハンド部材の断面形状が開断面である前記先端部分において、ロボット ハンド部材の高さが、先端に向力つて小さくなつていることを特徴とする（6)又は（7) に記載のロボットハンド部材。
[0023] (9) 前記ロボットハンド部材の先端部分における高さは、その先端側端部で、ロボッ トハンド部材手元側端部における部材の高さの 1Z5以上 3Z5以下であることを特徴 とする（8)に記載のロボットノ、ンド部材。
[0024] (10) ロボットハンド部材の閉断面である手元側部分は、断面形状が矩形である中 空角パイプ状であり、開断面である先端側の断面形状がコの字であることを特徴とす る（6)乃至（9)の 、ずれ力 1項に記載のロボットハンド部材。
[0025] (11) 前記ロボットノ、ンド部材は、炭素繊維として引張弾性率 490— 950GPaの高 弾性炭素繊維をロボットノ、ンド部材の長手方向に 0± 5° の一方向に配向したプリプ レグシートを含む積層構造を熱硬化させたものである（6)乃至（10)のいずれか 1項 に記載のロボットハンド部材。
[0026] (12) 前記ロボットハンド部材は、引張弹性率4900?&未満の炭素繊維を90± 5° の一方向に配向したプリプレダシートの外層に引張弾性率 490— 950GPaの高弾性 炭素繊維をロボットハンド部材の長手方向に 0± 5° の一方向に配向したプリプレダ シートを積層し、最外層に強化繊維を含んで構成されるクロスプリプレダシートを巻き 掛けて被覆した積層構造を熱硬化したものである（11)に記載のロボットハンド部材。
[0027] (13) 予め中空パイプ状に成形された炭素繊維強化樹脂の中空構造体の所定範 囲における断面要素の一部を取り除き、前記所定範囲を開断面とすることを特徴とす る（6)乃至（12)のいずれ力 1項に記載のロボットノ、ンド部材の製造方法。
[0028] (14) 所定温度以下では加熱非変形性を有する材料を用いて所定の断面形状とさ れた芯材の外周に、炭素繊維強化榭脂プリプレダシートを積層し、加熱、又は加熱 及び加圧して前記プリプレダシートを硬化させる工程、
前記工程で得られた硬化物より芯材を抜き取り、炭素繊維強化樹脂の中空構造体 を得る工程、
前記中空構造体の所定範囲における断面要素の一部を取り除き、前記所定範囲 を開断面とする工程、
とを含む（6)乃至（12)の 、ずれか 1項に記載のロボットノ、ンド部材の製造方法。
[0029] (15) 産業用ロボットのアーム先端に取り付けられるロボットハンドであって、ワークを 保持するロボットハンド部材と、該ロボットハンド部材をアーム先端に保持固定するた めの取付部とを有し、前記ロボットノヽンド部材が（1)乃至（12)のいずれか 1項に記載 の部材であることを特徴とするロボットノヽンド。
発明の効果
[0030] 本発明によれば、振動減衰特性が格段に向上したロボットハンド部材が製造容易 に提供でき、特に大型化するガラス基板等のワークの搬送に際して、生産性の向上 を促すものとなる。
図面の簡単な説明
[0031] [図 1]本発明の第 1の実施形態になるロボットハンド 1の一例を示す概略斜視図である
[図 2]本発明の第 1の実施形態になる中空ロボットハンド部材 10の一例を示す図であ り、（a)は斜視図、（b)は上面図、（c)は側面図である。
[図 3]本発明の第 1の実施形態になる中空ロボットハンド部材 10の他の例を示す図で あり、（a)は斜視図、（b)は上面図、（c)は側面図である。
[図 4]本発明の第 2の実施形態になるロボットハンド 1 'の一例を示す概略斜視図であ る。
[図 5]本発明の第 2の実施形態になるロボットハンド部材 10'の一例を示す図であり、 (a)は斜視図、（b)は先端側 A— A'線での断面図、（c)は手元側 B— B'線での断面 図である。
[図 6]本発明の第 2の実施形態になるロボットノヽンド部材 10'の他の例を示す図であり 、（a)及び (b)はワーク支持面の反対側 (部材の下)から見た図、（c)は側面図である
[図 7]本発明の第 2の実施形態になるロボットハンド部材 10'の製造工程を説明する 図である。
[図 8]本発明の第 2の実施形態になるロボットハンド部材 10'の他の製造方法を説明 する図である。
[図 9]振動減衰特性の評価における自由振動減衰波形を説明する図である。
[図 10]実施例 1で得られた本発明の中空ロボットハンド部材の振動減衰特性を示す 図である。
[図 11]比較例 1で得られた従来の中空ロボットハンド部材の振動減衰特性を示す図 である。
[図 12]比較例 2で得られた従来の中実ロボットハンド部材の振動減衰特性を示す図 である。
[図 13]実施例 1,比較例 1, 2のロボットハンドの対数減衰率を示すグラフである。 圆 14]実施例 2で得られた本発明のロボットハンド部材の振動減衰特性を示す図で ある。
圆 15]実施例 3で得られた本発明のロボットハンド部材の振動減衰特性を示す図で ある。
圆 16]実施例 4で得られた本発明のロボットハンド部材の振動減衰特性を示す図で ある。
[図 17]比較例 3で得られたロボットハンド部材の振動減衰特性を示す図である。
[図 18]比較例 4で得られたロボットハンド部材の振動減衰特性を示す図である。
[図 19]比較例 5で得られたロボットハンド部材の振動減衰特性を示す図である。 符号の説明
1, 1 ' 口ホットノヽンド
2 ワーク
3 取付孔
4 取付部
10, 10， ロボットハンド部材
10， a 開口
G1 手元側断面重心
G2 先端側断面重心
HI 手元側端部の幅 H2 先端部の幅
T1 手元側端部の高さ
T2 先端部の高さ
発明を実施するための最良の形態
[0033] 図 1は、本発明の第 1の実施形態に係るロボットノヽンド部材 10を取り付けたロボット ハンド 1を示し、図 4は本発明の第 2の実施形態に係るロボットノヽンド部材 10'を取り 付けたロボットハンド 1 'を示す。このロボットハンド 1及び 1 'は、産業用ロボットのァー ム部の先端に取り付けられるものであり、液晶ディスプレイ (LCD)、プラズマディスプ レイパネル (PDP)、半導体ウェハや精密機器等のワーク 2を支持して搬送等を行う 為に使用されるものである。
[0034] 図 1及び図 4において、ロボットハンド 1及び 1 'は、取付孔 3を介して上記産業用口 ボットのアーム部に取りつけられる取付部 4と、その先端に固定取付されたロボットノ、 ンド部材 10及び（10' )を含んで構成される。
[0035] 本発明の第 1の実施形態になるロボットノヽンド部材 10について説明する。
第 1の実施形態に示すロボットハンド部材 10は、その長手方向と直交する方向の外 周が先端部に向かって小さくなる中空パイプであることが特徴である。ここで、「長手 方向」とは、図 2に示すように中空パイプの手元側（取付部側）の断面重心 (G1)と先 端部の断面重心 (G2)とを結ぶ線の方向である。外周を先端部に向力つて小さくする には、例えば、手元側の幅、高さを HI, T1とし、先端部の幅、高さを H2, T2とした 場合、図 2 ( (a)は斜視図、（b)は上面図、（c)は側面図）に示すように、先端に向かつ てその幅のみが狭くなる（H1 >H2、T1 =T2)テーパ形状を有する角ノイブ形状、 又は、図 3 ( (a)は斜視図、（b)は上面図、（c)は側面図）に示すように、先端に向かつ てその厚みのみが少なくなる（H1 =H2、T1 >T2)テーパ形状を有する角パイプ形 状、あるいは幅と高さの両方を先端部に向力つて小さく（HI >H2、 Tl >T2)した角 パイプ形状等の中空構造体などが挙げられる。なお、本発明のロボットハンド部材 10 の断面形状は角パイプ形状に限定されるものではなぐ三角形、多角形、円形あるい は半円形等の様々な形状が可能であるが、ワークとの接触面を平坦ィ匕できる形状を 選択することは好ましい。又、外周を先端方向に小さくしていく態様としては、図 2,図 3に示すように手元側力も先端部に向力つて一様に減少させていく態様に限定され ず、例えば、ロボットノヽンドの取付部 4と接触している部分では、その外周を変化させ ず、それより先の自由端で外周を徐々に小さくする態様や、長手方向の中間部まで 外周を減少させ、それより先を一定にするなど、様々な態様が可能である。
[0036] 又、先端部は、図 2, 3に示したような開口状態のままでも良ぐ又、後述する中空部 材の製造の際にプリプレダシートを折り曲げて先端部を塞いでも良い。あるいは、開 口状態の先端部に、ゴム等の弾性部材カもなるキャップを嵌挿していても良い。
[0037] 図 1では、ロボットハンド部材 10を 2本有するロボットハンドを示した力 これに限定 されず、ワークの種類や積載重量等に応じて所望の本数を組み合わせることができ る。又、取付部の形状等も図 1のものに限定されるものではなぐ適宜所望の取付部 とすることができる。又、図 2のように幅方向にテーパを付ける場合、長手方向の側面 の両方をテーパ形状にしても良いが、図 1に示すようにロボットハンドの外側にはテー パを付けず、内側のみにテーパを付けるようにしておけば、ロボットノヽンドの制御系統 を従来と変更することなく使用することができる。
[0038] 本発明のロボットハンド部材 10の先端部での外周は、固定端側の外周の 3分の 1 以上、より好ましくは 2分の 1以上有していることが望ましい。外周が同じものと比較し て少しでも外周を小さくすれば振動減衰性に効果を奏する力 好ましくは 10分の 9以 下、より好ましくは 5分の 3以下とするのが望ましい。
[0039] 軽量性、曲げ剛性、耐熱性等にすぐれたものとするために、特定の引張弾性率を 有する炭素繊維を用いた炭素繊維強化複合材 (CFRP)によって構成される。本発 明では、炭素繊維として引張弾性率 490— 950GPaの高弾性炭素繊維を体積比率 で 30%以上使用する。体積比率が 30%未満であると、十分な剛性が得られず、振 動減衰特性の高い部材が得られない。好ましくは 40%以上使用する。又、使用する 強化繊維の全てを高弾性炭素繊維としても良いが、一部を他の強化繊維、例えば、 引張弾性率 490GPa未満の炭素繊維や、ガラス繊維、ァラミド繊維、炭化珪素繊維 等その他公知の強化繊維で構成してもよい。例えば、高弾性炭素繊維を体積比率で 90%までとし、残部を他の強化繊維、特に引張弾性率 490GPa未満の炭素繊維と 組み合わせて使用すると、機械的性能、振動減衰特性およびコストの面力 好ましい 結果を与える場合が多い。
[0040] 力かるロボットハンド部材 10は、例えば、前記特許文献 2に記載されるような工程に よって製造される。先ず、準備工程として、芯材と原形プリプレダシートを用意する。 芯材は、ロボットハンド部材 10の形状に対応させてテーパ形状に成形されており、プ リプレダシートを積層する際の所謂あて板として機能すベぐある程度の剛性を有し、 ロボットハンド部材 10を成形する際の所謂中型として機能すベぐ加熱工程における 加熱温度以下では変形しな 、性質を有し、且つ加熱硬化後の CFRP部材力 容易 に抜き取れる材質のものを使用する。かかる観点から、芯材の材質としては、例えば 、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属や、 MCナイロン榭脂、ポリイミド榭脂等が適 する。前記金属や榭脂等は、 CFRPより熱膨張率が大きい為、加熱後の冷却により 収縮し、抜き取り容易となる。又、必要に応じ、芯材の表面に離型材を施してもよい。 離型材としては、スプレー等による薬剤（例えば、界面活性剤等）の塗布、或いはテ フロン (登録商標)シート等の離型シートの使用など何れの方法でもよ 、。
[0041] 尚、前記所定温度での加熱非変形性とは、後述の加熱工程での加熱温度では殆 ど変形しな 、と 、う性質を有するものを言う。前記加熱温度では殆ど変形しな 、とは、 後述の加熱条件下で、芯材の材料が溶融したり、芯材の部材に反り、曲がり、橈み、 捩れや皺、褶曲等の変形が生じないことを言う。又、前記所定温度とは、後述する原 形プリプレダシートのマトリックス榭脂の熱硬化温度に応じ、例えば、約 100— 190°C 以上の温度を言う。
[0042] 例えば、図 2のロボットノ、ンド部材 10を作製するための芯材は、断面が横長長方形 状の角材であり、先端部に向力つて、その幅が狭くなるテーパ状に加工されたもので ある。又、図 3のロボットハンド部材 10を作製するための芯材は、その高さが先端部 に向力つて小さくなるものを使用する。
[0043] 原形プリプレダシートは、炭素繊維をシートィ匕したものにマトリックス榭脂を含浸させ たものであり、未硬化状態のシートである。例えば、積層される複数のプリプレダシー トは、引張弾性率 490— 950GPaの高弾性炭素繊維プリプレダシートを主体として使 用し、残部を引張弾性率 490GPa未満の炭素繊維プリプレダシートを用いるのが好 ましい。又、ロボットハンド部材としての支持性能或いは搬送性能を損なわない限りで 、前記ガラス繊維等、或いはその他の繊維を含むプリプレダシートを一部に加えるこ とも可能である。
[0044] マトリックス榭脂としては、エポキシ榭脂、フエノール榭脂、シァネート榭脂、不飽和 ポリエステル榭脂、ポリイミド榭脂、ビスマレイミド榭脂等の熱硬化性榭脂を用いる。こ の場合、ゴム加硫等のような高温高湿環境に耐え得るものが好ましい。又、前記熱硬 化性榭脂は、耐衝撃性、靱性を付与する目的で熱硬化性榭脂にゴムゃ榭脂からな る微粒子を添加したり、或いは熱硬化性榭脂に熱可塑性榭脂を溶解させたものを使 用してちょい。
[0045] 炭素繊維の種類としては、 490GPa未満の PAN系のものと、 490— 950GPaのピ ツチ系のものがあるが、本発明ではこれらを組み合わせて使用する。この場合、ピッ チ系のものは弾性率が高いという特徴を有し、 PAN系のものは引っ張り強度が高い という特徴を有する。又、原形プリプレダシートとしては、強化繊維が同一方向に配向 する一方向シートと、平織物、綾織物、朱子織物、三軸織物等のクロスシートとがある 。 490— 950GPaの高弾性炭素繊維プリプレダシートは、特に一方向性シートを用い るのが好ましい。
[0046] 原形プリプレダシートは、強化繊維の種類を異ならせたり、マトリック榭脂に対する 強化繊維の使用比率を異ならせたり、或いは強化繊維の配向状態を異ならせたりし て、様々なタイプのものを用意しておき、ロボットハンド 1の使用目的やロボットハンド 部材 10の使用箇所に応じて、最適な曲げ剛性の CFRP部材が形成されるように、使 用すべき原形プリプレダシートを複数選択するのが好ましい。
[0047] 尚、前記選択された全ての原形プリプレダシートについても、同様に所定寸法のプ リプレダシート片を形成しておく。次に、芯材の各面に、プリプレダシート片を積層貼 付する (積層工程)。プリプレダシート片は未硬化状態であり、ある程度の粘着力を有 するので、離型処理の施された芯材の上に、シートを順次重ね合わせていくだけで 貼着される。
[0048] この場合、アイロン等で熱を掛けながら、下層のフィルムやシートに密着させ、所望 の厚み (例えば、 1一 7mm程度）になる迄、密着積層させる。この場合の所望の厚み とは、プリプレダシートが加熱硬化する際の体積減少分を見越し、ロボットハンド部材 10の CFRP板の要求板厚よりも僅かに厚 、程度が好ま 、。プリプレダシートの積層 は、長手方向に対して略直角（90± 5° )に炭素繊維が配向（以下「90° 配向」とい う）する一方向シートを最も内側（即ち、最下層）にして複数段積層し、その上面に、 長手方向に対して略平行 (0± 5° )に配向（以下「0° 配向」という）する一方向シー トを複数段積層する。この場合、上記シートに加え、一方向シートをロボットハンド部 材の長手方向に対して時計周りまた反時計回りに 45° 傾けることにより、強化繊維を 斜め方向（45± 15° 又は 135± 15° )に配向（以下「45° 又は 135° 配向」という） させた層、または強化繊維が互いに直角に交わる 2方向クロス (織物）プリプレダを用 いて、これをロボットハンド部材の長手方向に対して時計周りに 45° 傾けることにより 、強化繊維の配向方向を 45° と 135° との 2方向に配向するクロスプリプレダシート 力もなる層等を組み合わせて積層してもよい。この場合、 0° 配向シートは、長手方 向の橈み防止性、及び振動減衰特性を有する。 90° 配向シートは、中空構造のつ ぶれを抑制する効果を有する。更に、 45° 配向シートや 135° 配向シートを組み合 わせること〖こよって、捻じれ剛性や捻じれ振動減衰特性が一層向上される。クロスシ ートについては、一方向シートの上記組み合わせに準じた効果を有する。
[0049] 尚、積層順序としては、 90° 配向シートを最下層（最内側）とするのが、芯材の抜き 取り易さの観点力も好ましい。なぜならば、炭素繊維はマトリックス榭脂よりも熱収縮 率が低い為、シートとしての収縮率は、繊維配向方向への収縮率の方が繊維配列方 向への収縮率よりも低くなるので、パイプ状の CFRP板の内側面を 90° 配向シート によって構成することで、芯材の外周を囲むように強化繊維が配向することとなるの で、熱硬化した際、パイプ状の CFRP板が差程縮径しなくて済む力 である。 90° 配 向シートとして、引張弾性率が 490GPa未満の炭素繊維プリプレダシートを用いるの が好ましい。
[0050] 又、上層に積層されるシートほど (即ち、外側のシートほど）、ロボットハンド部材 10 の性状 (即ち、曲げ剛性等)への寄与率が高いので、 0° 配向シートを 90° 配向シ ートよりも上層に積層するのが、橈み防止性の観点力も好ましい。かかる点を考慮し つつ、使用すべきプリプレダシートの組み合わせ及び積層順序を決定する。
[0051] 特に、 0° 配向シートとして、 490— 950GPaの高弾性炭素繊維プリプレダシートを 用いるのが好ましい。
[0052] この様にして、芯材の全ての面にプリプレダシートを積層貼付することで、芯材の外 周面にプリプレダシートの積層体を形成した状態の積層部材が形成される。その後、 この積層部材の外周に、クロスプリプレダシートを 1卷或いは少数卷き卷掛けて被覆 する。（被覆工程)。
[0053] 尚、クロスプリプレダシートとは、複数の方向に織り込んだ強化繊維に前記マトリック ス榭脂を含浸させた未硬化状態のシートであり、強化繊維としては、織物状の炭素繊 維、ガラス繊維、ァラミド繊維、或いは炭化珪素繊維等が好ましい。又、積層部材に 密着させて被覆できるように、可撓性及び接着性の高 、シートが好ま 、。
[0054] この被覆工程の後、四方力もあて板等を押しつけ、この状態の未硬化部材を真空 ノ ック等に入れ、加熱することによって、本実施形態のロボットハンド部材 10が形成さ れる。この場合の加熱条件は、室温から 2— 10°CZminの割合で加熱昇温させ、約 100— 190°Cで約 10— 180分間保持し、その後加熱を停止し自然冷却によって降 温させて常温に戻す。
[0055] 何れのプリプレダシートも熱硬化性榭脂を含むので、夫々のシート面及びシート縁 部において相互に貼着された状態で硬化する。尚、未硬化部材を真空バックに入れ るのは、積層工程で生じたシート間等の気泡を吸引するという目的と、未硬化部材に 対して外圧 (即ち、大気圧）を略均等に加える目的とがある。
[0056] 又、未硬化部材に対して特定方向の外圧を加えてもよ!、。例えば、あて板と厚み設 定板との間に間隙が生じないようにして、上方から重石等で押圧することによって、口 ボットハンド部材 10の上面 (即ち、ワーク支持面)の平坦性が向上したり、ロボットハン ド部材 10の寸法 (特に、厚み)精度が高くなつたりするし、又、接合界面が相互に押 しつけられる方向に万力等で押圧することによって、プリプレダシートの縁部における 接合性が向上したりする。
[0057] その後、芯材を抜き取る（抜取工程)。これによつて、中空構造のロボットノ、ンド部材 10が形成される。本実施形態によれば、ロボットノヽンド部材 10は、 CFRP無垢材とし てではなく、中空構造体として構成されるので軽量ィ匕を実現できる。よって、例えば、 取付部材等に取付けられる長尺のロボットハンド部材の場合、自重或いはワークの 荷重によって先端部に橈みや振動が生ずるのを防止でき、ワークの支持精度及び搬 送精度を向上させることができる。
[0058] 又、ロボットノヽンド部材 10の中空部分を、ワークを非接触支持する場合のエアーの 供給路、ワークを吸着支持する場合の吸引路、或いは、ロボットハンド部材の先端等 にセンサ等を取り付ける場合の配線路として利用することもできる。本実施形態によ れば、芯材に、プリプレダシートを積層する際の所謂あて板、及びロボットハンド部材 10を加熱成形する際の所謂中型としての 2つの機能を担わせるので、 CFRP板の形 成 (即ち、プリプレダシートの積層）と、ロボットハンド部材の成形 (即ち、隣接壁部の プリプレダシートとの相互接合）とを、同時に行うことができる。
[0059] 又、外周面をクロスプリプレダシートで被覆したので、切削ゃ開孔等の後加工を行 つた際に加工部位に生ずる毛羽立ちやささくれ等を防止できる。これによつて、加工 性が向上される上、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、シリコンウェハ等の精密 なワークを傷付ける心配が無 、と 、う利点をも有する。
[0060] 又、クロスプリプレダシートによる被覆によって、プリプレダシート縁部の接合部位に 生じるバリや段差等をカバーして美観を向上させたり、プリプレダシートの接合部位 の補強ができたり、といった利点もある。尚、ロボットノヽンド部材の製造方法として、長 尺のプリプレダシートを芯材の外周面に卷付けて積層するという前記特許文献 3に記 載の方法も可能である。
[0061] 次に第 2の実施形態になるロボットノヽンド部材 10'について説明する。
図 4の第 2の実施形態に示すロボットノ、ンド部材 10'は、長尺の部材であり、その長 手方向の手元側（ロボットハンドの取付部 4側）が閉断面である中空構造を持ち、先 端側（手元側に対して長手方向に対向する側）における断面形状が開断面であるこ とが特徴である。前記手元側の閉断面である中空構造の範囲は、手元側から、ロボッ トハンド部材 10'の全長の 2Z5以上 4Z5以下であり、一方の前記先端側の開断面 を持つ範囲が、先端側端部から、ロボットハンドの全長の 1Z5以上 3Z5以下とする ことができる。又、ロボットノヽンド部材 10'の高さ（ワーク支持面の両側面の幅）は、手 元側で最も大きぐ先端側の端部で最も小さくなるようにするのが好ま 、。
[0062] ロボットハンド部材 10'は、図 5に示すように、断面形状が開断面である前記先端部 分において、ロボットノヽンド部材 10'の高さが先端に向力つて小さくなるようにテーパ 状とするのが好ましい。又、断面形状が開断面である前記先端部分において、先端 側端部における部材の高さ h2が、手元側端部における部材の高さ hiの 1Z5以上 3 Z5以下とすることが望ましい。さらに、ロボットノ、ンド部材 10'の高さが先端に向かつ て小さくなつている、断面形状が開断面である前記先端部分においては、前記ロボッ トハンド部材 10'の高さは、図 5に示すように先端に向力つて直線的に変化させても 良!、し、放物線などの任意の曲線に従って変化させても良 、。
[0063] 断面形状が開断面である前記先端部分においては、開口する面はワークの支持面 に対向する面、すなわち下面側の少なくとも一部が開口していればよい。例えば、手 元側の閉断面形状が矩形の中空角パイプを加工する場合には、閉断面部分と開断 面とする部分の境目力も先端に向力つて、側面の高さが小さくなるように側面の一部 と共に対向面全てを取り除いた形状とするのが最適であるが、側面はそのままで対向 面全てを取り除いたり（図 6 (a) )、対向面を前記境目付近では一部取り除き、先端部 で全て取り除くような形状 (図 6 (b) )に開口形状を形成しても良い。又、開口部開始 点（O)とテーパ開始点 (T)とは同じであっても、図 6 (e)に示すように異なる位置とし てもよい。なお、図 6 (a)、（b)及び後述する（c)及び (d)はワーク支持面の対向面側 から見た図であり、ロボットハンド部材 10'において、図 6 (a)では矩形の開口 10' aを 、図 6 (b)では台形状の開口 10' aを示している。又、図 6 (e)では側面から見た図で ある。
[0064] また、本実施形態のロボットハンド部材 10'の手元部の閉断面形状は角パイプ形状 に限定されるものではなぐ三角形、多角形、円形あるいは半円形等の様々な形状 が可能であるが、ワークとの接触面を平坦ィ匕できる形状を選択することは好ましい。こ の場合も、その形状力 開断面形状とするに際して、対応した開口形状となるため、 多くの場合、開口開始点側の開口幅と先端側の開口幅は異なることとなる。例えば、 三角形断面を有する場合、ワーク支持面が底面となる▽型の閉断面の一部を除去す ると、図 6 (c)に示すような三角形状の開口 10' aとなり、円形あるいは半円形 (直線部 をワーク支持面とする）の場合には、図 6 (d)に示すような半楕円状の開口 10' aとな る。 [0065] 軽量性、曲げ剛性、耐熱性等にすぐれたものとするために、特定の引張弾性率を 有する炭素繊維を用いた炭素繊維強化複合材 (CFRP)によって構成される。本実 施形態においても、炭素繊維として引張弾性率 490— 950GPaの高弾性炭素繊維 を体積比率で 30%以上使用する。体積比率が 30%未満であると、十分な剛性が得 られず、振動減衰特性の高い部材が得られない。好ましくは 40%以上使用する。又 、使用する強化繊維の全てを高弾性炭素繊維としても良いが、一部を他の強化繊維 、例えば、引張弾性率 490GPa未満の炭素繊維や、ガラス繊維、ァラミド繊維、炭化 珪素繊維等その他公知の強化繊維で構成してもよい。例えば、高弾性炭素繊維を 体積比率で 90%までとし、残部を他の強化繊維、特に引張弾性率 490GPa未満の 炭素繊維と組み合わせて使用すると、機械的性能、振動減衰特性およびコストの面 力も好ま 、結果を与える場合が多 、。
[0066] 力かるロボットノ、ンド部材 10'は、例えば、元となる中空角パイプをまず製造し、これ を所望の開口形状となるように切断することで製造することができる。図 7を参照して、 この製造方法を説明する。
[0067] 元となる中空角ノイブは、前記特許文献 2に記載されるような工程によって製造さ れる。先ず、準備工程として、図 7 (a)に示すように芯材 102と原形プリプレダシート 1 01を用意する。芯材 102は、ロボットハンド部材 10'の長手方向に関して一定の矩形 断面を有するように製造されており、プリプレダシートを積層する際の所謂あて板とし て機能すベぐある程度の剛性を有する。又、芯材 102は、ロボットハンド部材 10'を 成形する際の所謂中型として機能すベぐ加熱工程における加熱温度以下では変 形しな!、性質 (加熱非変形性)を有し、且つ加熱硬化後の CFRP部材から容易に抜 き取れる材質のものを使用する。かかる観点から、芯材 102の材質としては、例えば 、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属や、 MCナイロン榭脂、ポリイミド榭脂等が適 する。前記金属や榭脂等は、 CFRPより熱膨張率が大きい為、加熱後の冷却により 収縮し、抜き取り容易となる。又、必要に応じ、芯材の表面に離型処理を施してもよい 。離型材としては、スプレー等による薬剤（例えば、界面活性剤等）の塗布、或いはテ フロン (登録商標)シート等の離型シートの使用など何れの方法でもよ 、。
[0068] 原形プリプレダシート 101は、炭素繊維をシートィ匕したものにマトリックス榭脂を含浸 させたものであり、未硬化状態のシートである。例えば、積層される複数のプリプレダ シートは、引張弾性率 490— 950GPaの高弾性炭素繊維プリプレダシートを主体とし て使用し、残部を引張弾性率 490GPa未満の炭素繊維プリプレダシートを用いるの が好ましい。又、ロボットハンド部材としての支持性能或いは搬送性能を損なわない 限りで、前記ガラス繊維等、或いはその他の繊維を含むプリプレダシートを一部にカロ えることも可會である。
[0069] マトリックス榭脂としては、エポキシ榭脂、フエノール榭脂、シァネート榭脂、不飽和 ポリエステル榭脂、ポリイミド榭脂、ビスマレイミド榭脂等の熱硬化性榭脂を用いる。こ の場合、ゴム加硫等のような高温高湿環境に耐え得るものが好ましい。又、前記熱硬 化性榭脂は、耐衝撃性、靱性を付与する目的で熱硬化性榭脂にゴムゃ榭脂からな る微粒子を添加したり、或いは熱硬化性榭脂に熱可塑性榭脂を溶解させたものを使 用してちょい。
[0070] 炭素繊維の種類としては、 490GPa未満の PAN系のものと、 490— 950GPaのピ ツチ系のものがあるが、本発明ではこれらを組み合わせて使用する。この場合、ピッ チ系のものは弾性率が高いという特徴を有し、 PAN系のものは引っ張り強度が高い という特徴を有する。又、原形プリプレダシートとしては、強化繊維が同一方向に配向 する一方向シートと、平織物、綾織物、朱子織物、三軸織物等のクロスシートとがある 。 490— 950GPaの高弾性炭素繊維プリプレダシートは、特に一方向性シートを用い るのが好ましい。
[0071] 原形プリプレダシート 101は、強化繊維の種類を異ならせたり、マトリック榭脂に対 する強化繊維の使用比率を異ならせたり、或いは強化繊維の配向状態を異ならせた りして、様々なタイプのものを用意しておき、ロボットハンド 1 'の使用目的やロボットノ、 ンド部材 10'の使用箇所に応じて、最適な曲げ剛性の CFRP部材が形成されるよう に、使用すべき原形プリプレダシートを複数選択するのが好まし ヽ。
[0072] 尚、前記選択された全ての原形プリプレダシートについても、同様に所定寸法のプ リプレダシート片を形成しておく。次に、芯材の各面に、プリプレダシート片を積層貼 付する (積層工程)。プリプレダシート片は未硬化状態であり、ある程度の粘着力を有 するので、離型処理の施された芯材の上に、シートを順次重ね合わせていくだけで 貼着される。
[0073] この場合、アイロン等で熱を掛けながら、下層のフィルムやシートに密着させ、所望 の厚み (例えば、 1一 7mm程度）になる迄、密着積層させる。この場合の所望の厚み とは、プリプレダシートが加熱硬化する際の体積減少分を見越し、ロボットハンド部材 10，の CFRP板の要求板厚よりも僅かに厚い程度が好ましい。プリプレダシートの積 層は、長手方向に対して略直角（90± 5° )に炭素繊維が配向（以下「90° 配向」と いう）する一方向シートを最も内側（即ち、最下層）にして複数段積層し、その上面に 、長手方向に対して略平行 (0± 5° )に配向（以下「0° 配向」という）する一方向シ ートを複数段積層する。この場合、上記シートに加え、一方向シートをロボットハンド 部材の長手方向に対して時計周りまた反時計回りに 45° 傾けることにより、強化繊 維を斜め方向（45± 15° 又は 135± 15° )に配向（以下「45° 又は 135° 配向」と いう）させた層、または強化繊維が互いに直角に交わる 2方向クロス (織物）プリプレダ を用いて、これをロボットハンド部材の長手方向に対して時計周りに 45° 傾けること により、強化繊維の配向方向を 45° と 135° との 2方向としたクロスプリプレダシート 力もなる層等を組み合わせて積層してもよい。この場合、 0° 配向シートは、長手方 向の橈み防止性、及び振動減衰特性を有する。 90° 配向シートは、中空構造のつ ぶれを抑制する効果を有する。更に、 45° 配向シートや 135° 配向シートを組み合 わせること〖こよって、捻じれ剛性や捻じれ振動減衰特性が一層向上される。クロスシ ートについては、一方向シートの上記組み合わせに準じた効果を有する。
[0074] 尚、積層順序としては、 90° 配向シートを最下層（最内側）とするのが、芯材の抜き 取り易さの観点力も好ましい。なぜならば、炭素繊維はマトリックス榭脂よりも熱収縮 率が低い為、シートとしての収縮率は、繊維配向方向への収縮率の方が繊維配列方 向への収縮率よりも低くなるので、パイプ状の CFRP板の内側面を 90° 配向シート によって構成することで、芯材 102の外周を囲むように強化繊維が配向することとなる ので、熱硬化した際、ノイブ状の CFRP板が差程縮径しなくて済む力もである。 90° 配向シートとして、引張弾性率が 490GPa未満の炭素繊維プリプレダシートを用いる のが好ましい。
[0075] 又、上層に積層されるシートほど (即ち、外側のシートほど）、ロボットハンド部材 10' の性状 (即ち、曲げ剛性等)への寄与率が高いので、 0° 配向シートを 90° 配向シ ートよりも上層に積層するのが、橈み防止性の観点力も好ましい。かかる点を考慮し つつ、使用すべきプリプレダシートの組み合わせ及び積層順序を決定する。
[0076] 特に、 0° 配向シートとして、 490— 950GPaの高弾性炭素繊維プリプレダシートを 用いるのが好ましい。
[0077] この様にして、芯材 102の全ての面にプリプレダシート 101を積層貼付することで、 芯材 102の外周面にプリプレダシート 101の積層体を形成した状態の積層部材が形 成される。その後、この積層部材の外周に、クロスプリプレダシートを 1卷或いは少数 卷き卷掛けて被覆する。（被覆工程)。
[0078] 尚、クロスプリプレダシートとは、複数の方向に織り込んだ強化繊維に前記マトリック ス榭脂を含浸させた未硬化状態のシートであり、強化繊維としては、織物状の炭素繊 維、ガラス繊維、ァラミド繊維、或いは炭化珪素繊維等が好ましい。又、積層部材に 密着させて被覆できるように、可撓性及び接着性の高 、シートが好ま 、。
[0079] この被覆工程の後、四方力 あて板等を押しつけ、この状態の未硬化部材を真空 ノ ック等に入れ、加熱することによって、本実施形態のロボットハンド部材 10'の元と なる中空角パイプが形成される。この場合の加熱条件は、室温から 2— 10°CZmin の割合で加熱昇温させ、約 100— 190°Cで約 10— 180分間保持し、その後加熱を 停止し自然冷却によって降温させて常温に戻す。
[0080] 何れのプリプレダシートも熱硬化性榭脂を含むので、夫々のシート面及びシート縁 部において相互に貼着された状態で硬化する。尚、未硬化部材を真空バックに入れ るのは、積層工程で生じたシート間等の気泡を吸引するという目的と、未硬化部材に 対して外圧 (即ち、大気圧）を略均等に加える目的とがある。
[0081] 又、未硬化部材に対して特定方向の外圧を加えてもよい。例えば、あて板と厚み設 定板との間に間隙が生じないようにして、上方から重石等で押圧することによって、口 ボットハンド部材 10'の上面 (即ち、ワーク支持面)の平坦性が向上したり、ロボットハン ド部材 10'の寸法 (特に、厚み)精度が高くなつたりするし、又、接合界面が相互に押 しつけられる方向に万力等で押圧することによって、プリプレダシートの縁部における 接合性が向上したりする。 [0082] 又、外周面をクロスプリプレダシートで被覆したので、切削ゃ開孔等の後加工を行 つた際に加工部位に生ずる毛羽立ちやささくれ等を防止できる。これによつて、加工 性が向上される上、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、シリコンウェハ等の精密 なワークを傷付ける心配が無 、と 、う利点をも有する。
[0083] 又、クロスプリプレダシートによる被覆によって、プリプレダシート縁部の接合部位に 生じるバリや段差等をカバーして美観を向上させたり、プリプレダシートの接合部位 の補強ができたり、といった利点もある。尚、ロボットノヽンド部材の製造方法として、長 尺のプリプレダシートを芯材の外周面に卷付けて積層するという前記特許文献 3に記 載の方法も可能である。具体的には、前記同様の芯材の外周面に強化繊維を含む プリプレダシートを巻き付けるステップと、該巻き付けられたプリプレダシートの外周面 に所定の内面形状を有する外型を押しつけて上記プリプレダシートの外面形状を所 定寸法に成型するステップと、該成型されたプリプレダシートを所定温度に加熱し熱 硬化させて繊維強化複合材料とするステップと、該複合材料から芯材を抜き取り中空 構造とするステップとを順次行う。
[0084] その後、図 7 (b)に示すように芯材 102を抜き取る（抜取工程)。これによつて、中空 構造の中空 CFRPパイプ 103が形成される。
[0085] 最後に、図 7 (c)に示すように、このように形成した中空 CFRPパイプ 103に対して、 先端部分の両側面を図 5に示すようにテーパ状に切断することで、下面側が側面の 一部と共に除去され、本実施形態のロボットノ、ンド部材 104が得られる。この切断に は、ダイヤモンドカッター、ウォータージェットなどを使用することができる。又、このよ うな切断した面には、防塵用の表面コーティング材、例えばシリコーン系表面処理剤 などを塗布して表面にコーティングを施した後に使用することが好ましい。これは、 L CD, PDP及びシリコンウェハなどの製造がクリーンルームで行われることを考慮し、 微小な粉塵の発生を抑制するためである。
[0086] 又、本発明では上記のような切断工程によらず、直接、閉断面と開断面を有する口 ボットハンド部材 10'を製造することもできる。図 8は、閉断面形状が矩形のロボットハ ンド部材 10'を製造するための装置構成を概略的に示したもので、上記同様の芯材 202のロボットハンド部材先端側にその側面がテーパ状の傾斜となる補助部材 203 を取り付けたものを使用する。これに、上面、側面及び下面の所定形状のプリプレダ シート片 201を積層貼付する。最後に、図に示すようにロボットハンド部材の外面形 状に合わせて成形された専用外型 204a及び 204bを、積層部材の外側から押しつ けた状態で加熱する。外型を押し当てた状態の断面を図 8 (b)及び (c)に示す。成形 後、補助部材 203をはずし、芯材 202を引き抜くことで、本発明のロボットハンド部材 が得られる。この方法では、専用の補助部材及び外型を別途準備する必要があり、 初期コストは上記の切断による方法よりも高くなる力 製造される個々のロボットノ、ンド 部材の寸法が一様となり、又、開口部にはプリプレダシートを適用しないため、無駄 がなぐ材料コストの低減にも有利であり、精密な部材の量産に適している。
[0087] 本実施形態によれば、芯材に、プリプレダシートを積層する際の所謂あて板、及び ロボットハンド部材 10'を加熱成形する際の所謂中型としての 2つの機能を担わせる ので、 CFRP板の形成（即ち、プリプレダシートの積層）と、ロボットハンド部材の成形 (即ち、隣接壁部のプリプレダシートとの相互接合）とを、同時に行うことができる。
[0088] さらに、連続的に炭素繊維をクリールスタンドから所定量繰り出し、引き揃え、レジン バスを通して加熱された成形型で硬化させる、いわゆる引抜成形により成型した中空 角パイプから、断面要素の一部を取り除いて開口を形成しても良い。
[0089] このように製造されるロボットノヽンド部材 10'を図 4に示すように組み合わせることで 、本発明のロボットハンドが得られる。このとき、ロボットハンド部材 10'の中空部分に 、ワークを非接触支持する場合のエアーの供給管、ワークを吸着支持する場合の吸 引管、或いは、ロボットハンド部材 10'の先端等にセンサ等を取り付ける場合の配線 等を配置することができる。
実施例
[0090] 以下、実施例を参照して本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例のみに限 定されるものではない。
[0091] 本発明の実施例および比較例により得られたロボットノ、ンド部材のうち、後述する実 施例 1、比較例 1および 2に関しては、以下の方法により曲げ振動減衰特性を測定し た。
[0092] ロボットハンド部材の一方の端から 150mmの範囲を固定用ジグで上下から挟み込 み、片持ち梁の状態で水平に保持した。この固定部から長手方向に 50mmの箇所、 すなわち固定側のロボットハンドの端部から 200mmに相当する上面及び下面に歪 みゲージを貼り付けた。ロボットハンドの自由振動側の端部に質量 5kgfの重りを吊り 下げることにより初期橈みを与え、吊り下げたワイヤーを切断することによりロボットノヽ ンドを振動させ、 自由振動減衰中の曲げ歪みを測定して、ロボットハンドの曲げ振動 減衰特性を測定した。曲げ歪みは 10秒間測定し、得られた自由振動減衰波形 (図 9 )から、ロボットハンドの固有振動数を計算すると共に、下記式（1)により対数減衰率（ Δ )を算出した。図 4及び下記式（1)において、 Tは 1サイクルの時間、 X 0は初期振動 振幅強度、 Xは時間 nTの振動振幅強度、 ηは振幅回数を示す。
[0093] [数 1]
Δ = -ΐη^ rn
n x
n
[0094] 以下の実施例で使用した一方向プリプレダシート A、一方向プリプレダシート B, B， 、一方向プリプレダシート Bl、 B1 '、クロスプリプレダシート Cの詳細は以下の通りで ある。
[0095] (1)一方向プリプレダシート A
日本グラフアイトファイバー (株)製ピッチ系高弾性率炭素繊維 ΓΧΝ-80] (引張弾 性率 780GPa)を一方向に配向させ、これにエポキシ榭脂を含浸した「XN— 80」プリ プレダである。プリプレダシートに含まれる単位面積あたりの炭素繊維質量は 260g/ エポキシ榭脂含有量は 31. 5質量％であり、プリプレダシート 1枚の厚さは 0. 22 mmである。一方向プリプレダシート Aは、その強化繊維の配向方向がロボットハンド 部材の長手方向に対してほぼ平行となる 0° 材として用いる。
[0096] (2)一方向プリプレダシート Bおよび B，
東レ (株)製 PAN系炭素繊維「T700S」（引張弾性率 230GPa)を一方向に配向さ せ、これにエポキシ榭脂を含浸した「T700S」プリプレダである。プリプレダシートに含 まれる単位面積あたりの炭素繊維質量は 210gZm2、エポキシ榭脂含有量は 33. 5 質量％であり、プリプレダシート 1枚の厚さは 0. 20mmである。この一方向プリプレダ シートを使用する際に、強化繊維の配向方向がロボットハンド部材の長手方向に対し て 90° をなす 90° 材として使用する場合をプリプレダシート B、ロボットハンド部材の 長手方向に対してほぼ平行となる 0° 材として用いる場合をプリプレダシート B'として 表示するものとする。
[0097] (3)一方向プリプレダシート B1および B1 '
東レ (株)製 PAN系炭素繊維「T700S」（引張弾性率 230GPa)を一方向に配向さ せ、これにエポキシ榭脂を含浸した「T700S」プリプレダである。プリプレダシートに含 まれる単位面積あたりの炭素繊維質量は 260g/m2、エポキシ榭脂含有量は 33. 5 質量0 /0であり、プリプレダシート 1枚の厚さは 0. 25mmである。この一方向プリプレダ シートを使用する際に、強化繊維の配向方向がロボットハンド部材の長手方向に対し て 90° をなす 90° 材として使用する場合をプリプレダシート Bl、ロボットハンド部材 の長手方向に対してほぼ平行となる 0° 材として用いる場合をプリプレダシート B1 'と して表示するものとする。
[0098] (4)クロスプリプレダシート C
東レ (株)製 PAN系炭素繊維「T300」（引張弾性率: 230GPa)を用いて、炭素繊 維が直交するように平織りにし、これにエポキシ榭脂を含浸した「T300」クロスプリプ レグである。プリプレダシートに含まれる単位面積あたりの炭素繊維質量は 206g/m エポキシ榭脂含有量: 44質量％であり、プリプレダシートの厚さは 0. 25mmである 。このクロスプリプレダシートは、強化繊維の配向角度がロボットハンド部材の長手方 向に対して、 0° および 90° となるように積層する。
[0099] 第 1の実施形態になるロボットノヽンド部材 10について実施例を参照して説明する。
実施例 1
芯材として厚さ 6. 9mm、手元側端部での幅 54. 9mm、先端部での幅 24. 9mm の台形状のアルミ板を用意し、 PAN系炭素繊維を芯材の長手方向に 90° 配向させ たプリプレダシート B,ピッチ系炭素繊維を芯材の長手方向に 0° 配向させたプリプレ グシート A、最外層に 0° 及び 90° 配向のクロスプリプレダシート Cを下記表 1に示す 積層数で順次芯材に積層し、加熱硬化させ、硬化後に芯材を抜き取り、手元側端部 で幅 60mm、先端部で幅 30mm、高さ 12mm、肉厚 2. 55mm,長さ 1000mmのテ ーパ付き角パイプを得た。 [0100] [表 1]
Figure imgf000026_0001
[0101] 比較例 1
芯材として、幅 55. lmm,厚さ 7. 1mmのアルミ板を用意し、 PAN系炭素繊維を芯 材の長手方向に 90° 配向させたプリプレダシート B, PAN系炭素繊維を芯材の長 手方向に 0° 配向させたプリプレダシート B'、最外層に 0° 及び 90° 配向のクロスプ リプレダシート Cを下記表 2に示す積層数で順次芯材に積層し、加熱硬化させ、硬化 後に芯材を抜き取り、幅 60mm、高さ 12mm、肉厚 2. 45mm,長さ 1000mmの中空 角パイプを得た。
[0102] [表 2]
Figure imgf000026_0002
[0103] 比較例 2
芯材を用いずに、前記プリプレダシート Bの積層体に、プリプレダシート B'、クロスプ リプレダシート Cを積層し、加熱硬化させ、幅 60mm、高さ 12mm長さ 1000mmの中 実 CFRP板を得た。各プリプレダシートの積層は下記表 3の通りであった。
[0104] [表 3] プリプレグ種類 厚み 積層方向 積層枚数 合計厚み
(mm/枚） (° ) (枚） (mm) クロスプリプレグシ一ト〇 0. 25 0/90 1 0. 25 プリプレグシート B ' 0. 20 0 22 4. 4 プリプレグシ一ト B 0. 20 90 13 2. 6 プリプレグシート B ' 0. 20 0 22 4. 4 クロスプリプレグシ一ト C 0. 25 0/90 1 0. 25 口 πΤ 59 1 2. 0
[0105] 実施例 1及び比較例 1, 2で得られたロボットハンド部材について、前記方法により 曲げ振動減衰特性の測定、評価を行った。結果を下記表 4及び図面にそれぞれ示 す。
[0106] [表 4]
Figure imgf000027_0001
[0107] 以上の結果から明らかなように、本第 1の実施形態によるロボットハンド部材は高い 固有振動数を有し、曲げ振動減衰特性に極めて優れている。この結果、ロボットハン ドの振動が極めて短時間で解消され、作業効率を向上することができる。又、テーパ 形状とすることにより、その自重が更に軽くなるという効果を奏する。
[0108] 第 2の実施形態になるロボットノヽンド部材 10'について実施例等を参照して説明す る。
[0109] 実施例 2
芯材として、厚さ 30mm、幅 75mmの矩形断面を有する長さ 2500mmのアルミ製 板材を用意した。ロボットハンド部材の長手方向と平行に強化繊維を配向させる炭素 繊維プリプレダとして、前記プリプレダシート Aを使用した。また、ロボットハンド部材の 長手方向と 90° をなす方向に強化繊維を配向させる炭素繊維プリプレダとして、前 記プリプレダシート B1を使用した。さらに、ロボットノ、ンド部材の最外部に巻きつける クロスプリプレダとして、前記クロスプリプレダシート Cを使用した。
[0110] これらのプリプレダシートを用いて、以下の手順にしたがいロボットハンド部材用の 中空構造をもつ角パイプを成形した。表 5は、実施例 2に関するロボットハンド部材の 積層構成である。まず、アルミ製芯材の外側にプリプレダシート B1を卷きつけた。こ のとき、プリプレダシート B1の強化繊維である T700S炭素繊維力 ロボットハンド部 材の長手方向と 90° をなすように、すなわち炭素繊維の配向方向が 90° 方向となる ように、またプリプレダシート B1がアルミ製芯材を 2周するように積層した。
[0111] 次に、プリプレダシート B1の外側にプリプレダシート Aを卷きつけた。このとき、プリ プレダシート Aの強化繊維である XN— 80炭素繊維力 ロボットハンド部材の長手方 向と平行となるように、すなわち 0° 方向に配向するようにした。プリプレダシート Aは 、プリプレダシート B1の外側を 8周するように積層した。
[0112] 最後に、プリプレダシート Aの外側に、最外層としてクロスプリプレダシート Cを巻き つけた。クロスプリプレダシート Cの強化繊維である T300炭素繊維力 ロボットハンド 部材の長手方向と平行 (0° 方向）およびこれと直角をなす方向（90° 方向）となるよ うに、またプリプレダシート Aの外側を 1周するようにクロスプリプレダシート Cを積層し た。
[0113] 以上の工程より得られたプリプレダ積層体を、オートクレープ成形装置を用いてカロ 熱硬化した。プリプレダ積層体の上面および下面に幅 80mm、長さ 2500mm、厚さ 1 Ommのアルミ製板材を、またプリプレダ積層体の左面および右面に、幅 35mm、長 さ 2500m、厚さ 10mmのアルミ製板材を押し当て、これを真空用バッグに入れた。バ ッグを真空にし、さらにオートクレーブにより 0. 69MPa (7kgfZcm2)の加圧をしなが ら、 130°C、 2時間の硬化を行った。加熱後に芯材を抜き取り、高さ 35mm、幅 80m m、長さ 2500mm、板厚 2. 5mmの中空構造を有する角パイプを得た。
[0114] この中空角パイプの片端を先端側とし、その先端側端部より 500mmの範囲におい て、下面側を除去した。このとき先端側端部での部材の高さが 7mmであり、下面側を 除去した範囲におけるロボットノヽンド部材の高さ力 先端側に向力つて直線的に減少 するように、側面板を切断した。
[0115] 以上の製造工程により、手元側端部より長手方向に 2000mmまでの範囲では、高 さ 35mmの閉断面である中空構造を持ち、これより先端側の 500mmの範囲では、そ の断面構造が中空構造の下面側の要素を除去したコ字状の開断面であり、先端側 端部における部材の高さが 7mmであるロボットノ、ンド部材を得た。 [0116] [表 5]
Figure imgf000029_0001
注：角パイプの幅方向の寸法は、幅 75mmのアルミ製芯材 +板厚 2. 5mmX 2より 8 Ommとなった。
[0117] 実施例 3
実施例 2と同一の材料および寸法である中空構造の角パイプを成形し、下面側を 除去する範囲を以下の通りとした。すなわち、この中空角パイプの片端を先端側とし 、その先端側端部より 1500mmの範囲において、下面側を除去した。このとき先端 側端部での部材の高さが 21mmであり、下面側を除去した範囲におけるロボットノ、ン ド部材の高さが、先端側に向カゝつて直線的に減少するように、側面板を切断した。
[0118] 以上の製造工程により、手元側端部より長手方向に 1000mmまでの範囲では、高 さ 35mmの閉断面である中空構造を持ち、これより先端側の 1500mmの範囲では、 その断面構造が中空構造の下面側の要素を除去したコ字状の開断面であり、先端 側端部における部材の高さが 21mmであるロボットハンド部材を得た。
[0119] 実施例 4
実施例 2と同一の材料および寸法である中空構造の角パイプを成形し、下面側を 除去する範囲を以下の通りとした。すなわち、この中空角パイプの片端を先端側とし 、その先端側端部より 1000mmの範囲において、下面側を除去した。このとき先端 側端部での部材の高さが 21mmであり、下面側を除去した範囲におけるロボットノ、ン ド部材の高さが、先端側に向カゝつて直線的に減少するように、側面板を切断した。 [0120] 以上の製造工程により、手元側端部より長手方向に 1500mmまでの範囲では、高 さ 35mmの閉断面である中空構造を持ち、これより先端側の 1 OOOmmの範囲では、 その断面構造が中空構造の下面側の要素を除去したコ字状の開断面であり、先端 側端部における部材の高さが 21mmであるロボットハンド部材を得た。
[0121] 比較例 3
実施例 2と同一の材料および寸法である中空構造の角パイプを成形したが、以下 の通り、長手方向全域にわたり下面側を除去した。すなわち、この中空角パイプの片 端を先端側とした場合、その先端側端部での部材の高さが 21mm、手元側端部での 部材の高さが 35mmとなるように、側面板を切断することにより、下面側を除去した。 この下面側を除去した範囲におけるロボットハンド部材の高さ力 先端側に向力つて 直線的に減少するようにした。
[0122] 以上の製造工程により、手元側端部より先端側端部まで、中空構造の下面側の要 素を除去したコ字状の開断面を持ち、手元側端部での部材の高さが 35mm、先端側 端部では 21mmの部材高さを有するロボットハンド部材を得た。
[0123] 比較例 4
実施例 2と同一の材料および寸法である中空構造の角パイプを成形したが、部材 を切断加工せずに使用した。すなわち、比較例 4に関するロボットハンド用部材は長 手方向の全域にわたり中空構造の角パイプである。
[0124] 比較例 5
芯材として、厚さ 30mm、幅 75mmの矩形断面を有する長さ 2500mmのアルミ製 板材を用意した。ロボットハンド部材の長手方向と平行に強化繊維を配向させる炭素 繊維プリプレダとして、前記プリプレダシート B1 'を使用した。また、ロボットハンド部 材の長手方向と 90° をなす方向に強化繊維を配向させる炭素繊維プリプレダとして 、前記プリプレダシート B1を使用した。さらに、ロボットハンド部材の最外部に巻きつ けるクロスプリプレダとして、前記クロスプリプレダシート Cを使用した。
[0125] これらのプリプレダシートを用いて、以下の手順にしたがいロボットハンド部材用の 中空構造をもつ角パイプを成形した。表 6は、比較例 5に関するロボットハンド部材の 積層構成である。まず、アルミ製芯材の外側にプリプレダシート B1を卷きつけた。こ のとき、プリプレダシート Blの強化繊維である T700S炭素繊維力 ロボットハンド部 材の長手方向と 90° をなすように、すなわち炭素繊維の配向方向が 90° 方向となる ように、またプリプレダシート B1がアルミ製芯材を 2周するように積層した。
[0126] 次に、前述の 90° 方向のプリプレダシート B1の外側にプリプレダシート B1 'を巻き つけた。このプリプレダシート B1 'では、その強化繊維である T700S炭素繊維力 口 ボットノ、ンド部材の長手方向と平行となるように、すなわち 0° 方向に配向するように した。強化繊維が 0° 方向に配向したプリプレダシート B1 'は、最初に巻きつけた 90 ° 方向のプリプレダシート B 1の外側を 7周するように積層した。
[0127] 最後に、プリプレダシート B1，の外側に、最外層としてクロスプリプレダシート Cを卷 きつけた。クロスプリプレダシート Cの強化繊維である T300炭素繊維力 ロボットハン ド部材の長手方向と平行 (0° 方向）およびこれと直角をなす方向（90° 方向）となる ように、またプリプレダシート B1，の外側を 1周するようにクロスプリプレダシート Cを積 層した。
[0128] 以上の工程より得られたプリプレダ積層体を、オートクレープ型成形装置を用いて 加熱硬化した。プリプレダ積層体の上面および下面に幅 80mm、長さ 2500mm、厚 さ 10mmのアルミ製板材を、またプリプレダ積層体の左面および右面に、幅 35mm、 長さ 2500m、厚さ 10mmのアルミ製板材を押し当て、これを真空用バッグに入れた。 バッグを真空にし、さらにオートクレーブにより 0. 69MPa (7kgfZcm2)の加圧をしな がら、 130°C、 2時間の硬化を行った。加熱後に芯材を抜き取り、高さ 35mm、幅 80 mm、長さ 2500mm、板厚 2. 5mmの中空構造を有する角パイプを得た。
[0129] この比較例 5に基づく中空角ノイブを用いて、実施例 4と同一の寸法により、先端 側をテーパ形状に加工した。すなわち、この中空角パイプの片端を先端側とし、その 先端側端部より 1000mmの範囲において、下面側を除去した。このとき先端側端部 での部材の高さが 21mmであり、下面側を除去した範囲におけるロボットハンド部材 の高さが、先端側に向カゝつて直線的に減少するように、側面板を切断した。
[0130] 以上の製造工程により、手元側端部より長手方向に 1500mmまでの範囲では、高 さ 35mmの閉断面である中空構造を持ち、これより先端側の 1 OOOmmの範囲では、 その断面構造が中空構造の下面側の要素を除去したコ字状の開断面であり、先端 側端部における部材の高さが 21mmであるロボットノヽンド部材を得た。ただし、この比 較例 5に関するロボットハンド部材では、強化繊維の方向が部材の長手方向と平行と なっている炭素繊維として、 PAN系炭素繊維 T700S (引張弾性率： 230GPa)を使 用している。
[0131] [表 6]
Figure imgf000032_0001
Note:角パイプの幅方向の寸法は、幅 75mmのアルミ製芯材 +板厚 2. 5mm X 2より 80mmとなった。
[0132] 実施例 2— 4、比較例 3— 5で得られたロボットハンド部材について、前記（1)式を用 V、て、以下の手順により曲げ振動減衰特性を評価した。
[0133] ロボットハンド部材の手元側端部から 200mmの範囲を固定用ジグで上下から挟み 込み、片持ち梁の状態で水平に保持した。ただし比較例 3については、全長に渡り 下面側を切り取つているため、上面のうち手元側 200mmの範囲にエポキシ系の接 着剤を塗布し、この部分を固定用ジグに貼り付けた。この固定部から長手方向に 50 mmの箇所、すなわちロボットハンドの手元側端部から 250mmの位置に歪みゲージ を貼り付けた。比較例 3では、ロボットハンド部材の上面のみ、これ以外のロボットハン ド部材では、その上面および下面にひずみゲージを貼り付けた。ロボットノ、ンド部材 の先端側端部、すなわち自由振動側の先端部に質量 5kgfの重りを吊り下げることに より初期橈みを与え、吊り下げたワイヤーを切断することによりロボットハンドを振動さ せ、 自由振動減衰中の曲げ歪みを測定して、ロボットハンドの曲げ振動減衰特性を 測定した。比較例 3では、上面側のひずみを曲げひずみとして、これ以外の例では、 上面および下面のひずみの平均値を曲げひずみとして取り扱った。
[0134] 次に、ロボットノヽンド部材に荷重を負荷した場合に生じるたわみは、以下の方法に より測定した。曲げ振動減衰特性を測定する場合と同様に、ロボットハンド部材を片 持ち状に保持したまま、 500gのおもりを 4個、ロボットハンド部材の先端側より、 10m m、 710mm, 1410mmおよび 2110mmの 4箇所に吊り下げることにより、合計 2kgf の疑似等分布荷重を負荷し、このときのロボットハンド部材の先端側端部でのたわみ を測定した。
[0135] 表 7は、実施例および比較例に基づくロボットノヽンド部材の質量、曲げ振動におけ る固有振動数およびたわみである。また図 14から図 19は、各種ロボットハンド部材の 曲げ振動減衰特性である。
[0136] [表 7]
Figure imgf000033_0001
[0137] 以上の結果から明らかなように、第 2の実施形態によるロボットハンド部材は高い固 有振動数を有し、曲げ振動減衰特性に極めて優れている。この結果、ロボットハンド の振動が極めて短時間で解消され、作業効率を向上することができる。これは、高い 弾性率を有する炭素繊維をロボットハンド部材の長手方向に配置し、かつハンドの先 端側に向力つて部材の高さを小さくし、さらにワーク支持面と対向する面を取り除くこ とにより、ハンド部材の先端部を軽量ィ匕したことにより得られる性能である。また本発 明によるロボットノヽンド部材は、荷重を負荷した場合のたわみも小さぐ高い曲げ剛性 を有して!/ヽるため、大型で質量の大き ヽワークを搬送する用途に好適である。

Claims

請求の範囲
[1] 炭素繊維強化複合材料より製造される産業ロボット用ハンド部材であって、炭素繊 維として引張弾性率 490— 950GPaの高弾性炭素繊維を体積比率で 30%以上使 用し、その長手方向と直交する方向の外周が先端部に向かって小さくなる中空構造 であることを特徴とするロボットノヽンド部材。
[2] 前記先端部の外周がロボットハンド部材の固定端側の外周の 1Z3— 9Z10である ことを特徴とする請求項 1に記載のロボットハンド部材。
[3] 前記ロボットハンド部材は、その先端部に向力つて幅を細くしたテーパ形状を有す る中空角パイプ形状であることを特徴とする請求項 1又は 2に記載のロボットハンド部 材。
[4] 前記ロボットノヽンド部材は、炭素繊維として引張弾性率 490— 950GPaの高弾性炭 素繊維をロボットハンド部材の長手方向に 0± 5° の一方向に配向したプリプレダシ ートを含む積層構造を熱硬化したものである請求項 1乃至 3のいずれか 1項に記載の ロボットハンド部材。
[5] 前記ロボットハンド部材は、引張弹性率4900?&未満の炭素繊維を90± 5° の一 方向に配向したプリプレダシートの外層に引張弾性率 490— 950GPaの高弾性炭素 繊維をロボットハンド部材の長手方向に 0± 5° の一方向に配向したプリプレダシート を積層し、最外層に強化繊維を含んで構成されるクロスプリプレダシートを巻き掛け て被覆した積層構造を熱硬化したものである請求項 4に記載のロボットハンド部材。
[6] 炭素繊維強化複合材料より製造される産業ロボット用ハンド部材であって、炭素繊 維として引張弾性率 490— 950GPaの高弾性炭素繊維を体積比率で 30%以上使 用し、ロボットハンドへの取付部にあたる前記部材の手元側が閉断面である中空構 造を持ち、前記部材の長手方向の手元側端部と対向する先端側における断面形状 力 前記部材のワーク支持面と対向する面を開口した開断面であることを特徴とする ロボットハンド部材。
[7] 前記手元側の閉断面である中空構造を持つ範囲が、前記手元側端部から、ロボッ トハンド部材の全長の 2Z5以上 4Z5以下であり、前記先端側の開断面を持つ範囲 力 前記先端側端部からロボットハンド部材の全長の 1Z5以上 3Z5以下であること を特徴とする請求項 6に記載のロボットハンド部材。
[8] ロボットハンド部材の断面形状が開断面である前記先端部分において、ロボットノ、 ンド部材の高さ力 先端に向かって小さくなつていることを特徴とする請求項 6又は 7 に記載のロボットハンド部材。
[9] 前記ロボットハンド部材の先端部分における高さは、その先端側端部で、ロボットノ、 ンド部材手元側端部における部材の高さの 1Z5以上 3Z5以下であることを特徴と する請求項 8に記載のロボットハンド部材。
[10] ロボットハンド部材の閉断面である手元側部分は、断面形状が矩形である中空角 パイプ状であり、開断面である先端側の断面形状がコの字であることを特徴とする請 求項 6乃至 9のいずれ力 1項に記載のロボットハンド部材。
[11] 前記ロボットノ、ンド部材は、炭素繊維として引張弾性率 490— 950GPaの高弾性炭 素繊維をロボットハンド部材の長手方向に 0± 5° の一方向に配向したプリプレダシ ートを含む積層構造を熱硬化させたものである請求項 6乃至 10のいずれか 1項に記 載のロボットハンド部材。
[12] 前記ロボットハンド部材は、引張弹性率4900?&未満の炭素繊維を90± 5° の一 方向に配向したプリプレダシートの外層に引張弾性率 490— 950GPaの高弾性炭素 繊維をロボットハンド部材の長手方向に 0± 5° の一方向に配向したプリプレダシート を積層し、最外層に強化繊維を含んで構成されるクロスプリプレダシートを巻き掛け て被覆した積層構造を熱硬化したものである請求項 11に記載のロボットハンド部材。
[13] 予め中空パイプ状に成形された炭素繊維強化樹脂の中空構造体の所定範囲にお ける断面要素の一部を取り除き、前記所定範囲を開断面とすることを特徴とする請求 項 6乃至 12のいずれか 1項に記載のロボットハンド部材の製造方法。
[14] 所定温度以下では加熱非変形性を有する材料を用いて所定の断面形状とされた 芯材の外周に、炭素繊維強化榭脂プリプレダシートを積層し、加熱、又は加熱及び 加圧して前記プリプレダシートを硬化させる工程、
前記工程で得られた硬化物より芯材を抜き取り、炭素繊維強化樹脂の中空構造体 を得る工程、
前記中空構造体の所定範囲における断面要素の一部を取り除き、前記所定範囲 を開断面とする工程、
とを含む請求項 6乃至 12のいずれか 1項に記載のロボットノヽンド部材の製造方法。 産業用ロボットのアーム先端に取り付けられるロボットハンドであって、ワークを保持 するロボットハンド部材と、該ロボットハンド部材をアーム先端に保持固定するための 取付部とを有し、前記ロボットハンド部材が請求項 1乃至 12のいずれか 1項に記載の 部材であることを特徴とするロボットノヽンド。
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