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公開番号2025102009
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-08
出願番号2023219155
出願日2023-12-26
発明の名称積層造形樹脂部品嵌合接合体
出願人国立大学法人東京科学大学,技術研究組合産業用ロボット次世代基礎技術研究機構,国立大学法人広島大学
代理人個人
主分類B29C 65/56 20060101AFI20250701BHJP(プラスチックの加工;可塑状態の物質の加工一般)
要約【課題】曲げ荷重に強く大型化可能な積層造形樹脂部品嵌合接合体を提供する。
【解決手段】積層造形樹脂部品嵌合接合体10は、端面が正方形の直方体であって、逆円錐型接合面11aを有する積層造形樹脂部品11と、円錐型接合面12aを有する積層造形樹脂部品12と、積層造形樹脂部品11の逆円錐型接合面11aと積層造形樹脂部品12の円錐型接合面12aとを嵌合接合させる接着層13とによって構成されている。積層造形樹脂部品11の積層方向Yに垂直な長手方向Xと、積層造形樹脂部品12の積層方向Yに垂直な長手方向Xとは連続するようにする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
錐型接合面を有する第１の積層造形樹脂部品と、
逆錐型接合面を有する第２の積層造形樹脂部品と、
前記第１の積層造形樹脂部品の錐型接合面と前記第２の積層造形樹脂部品の逆錐型接合面とを嵌合接合させる嵌合接合手段と
を具備する積層造形樹脂部品嵌合接合体。
続きを表示（約 810 文字）【請求項２】
前記第１の積層造形樹脂部品の積層方向に垂直な長手方向と前記第２の積層造形樹脂部品の積層方向に垂直な長手方向とを連続するようにした請求項１に記載の積層造形樹脂部品嵌合接合体。
【請求項３】
前記嵌合接合手段は接着層である請求項１に記載の積層造形樹脂部品嵌合接合体。
【請求項４】
前記嵌合接合手段は前記第１の積層造形樹脂部品の錐型接合面と前記第２の積層造形樹脂部品の逆錐型接合面との溶融接合部である請求項１に記載の積層造形樹脂部品嵌合接合体。
【請求項５】
前記錐型接合面は円錐型接合面であり、
前記逆錐型接合面は逆円錐型接合面である請求項１に記載の積層造形樹脂部品嵌合接合体。
【請求項６】
前記円錐型接合面の先端部はめねじ構造又はおねじ構造を有し、
前記逆円錐型接合面の先端部は前記めねじ構造又は前記おねじ構造に嵌合するおねじ構造又はめねじ構造を有する請求項５に記載の積層造形樹脂部品嵌合接合体。
【請求項７】
前記錐型接合面は楕円錐型接合面であり、
前記逆錐型接合面は逆楕円錐型接合面である請求項１に記載の積層造形樹脂部品嵌合接合体。
【請求項８】
前記錐型接合面は多角錐型接合面であり、
前記逆錐型接合面は逆多角錐型接合面である請求項１に記載の積層造形樹脂部品嵌合接合体。
【請求項９】
前記多角錐型接合面は四角錐接合面であり、
前記逆多角錐型接合面は逆四角錐接合面である請求項８に記載の積層造形樹脂部品嵌合接合体。
【請求項１０】
前記錐型接合面と前記逆錐型接合面との間又は前記錐型接合面及び／あるいは前記逆錐型接合面にセンサを具備する請求項１に記載の積層造形樹脂部品嵌合接合体。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は積層造形樹脂部品嵌合接合体に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
過酷事故後の原子力発電所において溶融した核燃料の観察をするためのカメラ駆動装置として、多関節マニピュレータ（ロボットアーム）が必要である。
【０００３】
たとえば、図９に示す第１の従来の多関節マニピュレータにおいては、多数のリンク１０１－１、１０１－２、…（３つのみ図示）は基台１０３から導かれて水平方向の関節１０２－１、１０２－２、…によってシリアルに連結されている。各関節１０２－１、１０２－２、…にはプーリ１０４－１、１０４－２、…が固定的に軸着されている。各リンク１０１－１、１０１－２、…はプーリ１０４－１、１０４－２、…に巻き架けたワイヤ１０５－１、１０５－２、…を基台１０３及び各関節１０２－１、１０２－２、…内に設けられたアクチュエータ（モータ）（図示せず）を駆動することによって駆動される（参照：非特許文献１のＦｉｇ．１（ａ））。
【０００４】
また、図１０に示す多関節マニピュレータは、多数のリンク２０１－１、２０１－２、…（３つのみ図示）は基台２０３から導かれて水平方向の関節２０２－１、２０２－２、…によってシリアルに連結されている。各関節２０２－１、２０２－２、…にはプーリ（図示せず）が固定的に軸着されている。各リンク２０１－１、２０１－２、…はこれらプーリに巻き架けたワイヤ（図示せず）を関節２０２－１、２０２－２、…内に設けられたアクチュエータ（モータ）（図示せず）によって駆動される。多数のリンク２０１－１、２０１－２、…の自重を補償するために、各関節２０２－１、２０２－２、…に自重補償用プーリ２０４－１、２０４－２、…を摺動自在に軸着し、１本の自重補償用ワイヤ２０５を先端のリンクに固定し各自重補償用プーリ２０４－１、２０４－２、…に１回転して巻き架け、その自重補償用ワイヤ２０５の端部をカウンタウェイト２０６で引っ張ることにより自重トルクを相殺している（参照：非特許文献２）。
【０００５】
図９、図１０の多関節マニピュレータ（ロボットアーム）のリンクの軽量化、高性能化のために、材料としてフィラメント溶解法（ＦＦＦ）を用いた熱溶解積層方式３Ｄプリンタによって積層造形された樹脂部品が注目されている。特に、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）は比剛性、比強度、大型化の点で金属に比較して優れている。しかし、３Ｄプリンタによる積層造形樹脂部品は熱溶解積層方式３Ｄプリンタのプリントヘッド（造形ステージ）で定められたサイズの制限より大きくできず、また、プリントヘッド（造形ステージ）が大きくなると、得られた積層造形樹脂部品は熱収縮による造形の不安定を招く。他方、多関節マニピュレータ（ロボットアーム）のリンクはプリントヘッド（造形ステージ）より大きいことが多い。この場合、２つ以上の積層造形樹脂部品を積層方向に垂直な長手方向に接合することが提案される。
【０００６】
図１１は通常提案される第１の積層造形樹脂部品嵌合接合体を示し、（Ａ）は一部透視全体斜視図、（Ｂ）は全体断面図である。
【０００７】
図１１において、積層造形樹脂部品嵌合接合体３００は積層方向Ｙに平行に沿った垂直接合面３０１ａ、３０２ａを有した長手方向Ｘの長さＬ１、Ｌ２の積層造形樹脂部品３０１、３０２を積層方向Ｙに平行な接着層３０３によって接合する。この結果、積層造形樹脂部品嵌合接合体３００の長手方向Ｘの長さＬは
Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２
と大きくできる。
【０００８】
しかしながら、図１１の積層造形樹脂部品嵌合接合体３００においては、接着層３０３の垂直接合面３０１ａ、３０２ａの面積が小さいので、曲げ荷重に弱い。また、垂直の接着層３０３にはき裂が入り易く、また、き裂が入ると、き裂は曲げ荷重によって垂直に伸展し易いので、剥離損壊し易い。
【０００９】
図１２は通常提案される第２の積層造形樹脂部品嵌合接合体を示し、（Ａ）は一部透視全体斜視図、（Ｂ）は全体断面図である。
【００１０】
図１２において、積層造形樹脂部品嵌合接合体４００は積層方向Ｙに斜めの斜め接合面４０１ａ、４０２ａを有した長手方向Ｘの長さＬ１、Ｌ２の積層造形樹脂部品４０１、４０２を積層方向Ｙに斜めの接着層４０３によって接合する。
（【００１１】以降は省略されています）

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