(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形の平面形状を有する外枠と、
前記外枠の内側に斜め格子状に配置された複数の斜め補強部材と、
を備え；
前記斜め補強部材は、前記外枠の一対の対角線上に連続して配置されていると共に、平面視した場合に前記外枠に内接する１つ又は複数の四角形が形成されるように配置されており、
前記各斜め補強部材は、互いに交差する箇所で接合されており、
前記外枠及び前記斜め補強部材は、その長さ方向に直交する断面を視た場合に、２つ以上の屈曲箇所が存在する開断面を有する開断面部材として、その長さ方向に直交する断面がＣ形の開断面部材からなり、
前記外枠に用いられる前記Ｃ形の開断面部材の開口部は、前記外枠の内側を向いており、
前記斜め補強部材に用いられる前記Ｃ形の開断面部材の開口部は、それぞれ前記外枠の面内方向を向いており、
さらに前記外枠の短辺の長さに対する外枠の高さの比率が、５〜１８％の範囲内であることを特徴とするフレーム構造体。
【請求項２】
前記斜め補強部材によって形成される前記四角形が菱形であり；
前記Ｃ形の開断面部材の板厚を前記外枠の短辺の長さで割って得られる比率Ｒが、０＜Ｒ≦４／１８０に設定されている；
ことを特徴とする請求項１に記載のフレーム構造体。
【請求項３】
所定の設置面に設置される箱状構造体であって、
箱形状を形成する複数の面の少なくとも一つの面に、請求項１、請求項２のいずれか一項に記載のフレーム構造体が装着されていることを特徴とする箱状構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば重量物を支持する底板等として用いられるフレーム構造体及びこれを備えた箱状構造体に関する。
本願は、２０１１年１２月０５日に、日本に出願された特願２０１１−２６５９８０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
この種のフレーム構造体として、荷物を輸送或いは保管するために用いられる輸送用パレットが知られている。この輸送用パレットは、矩形の平面形状を有する外枠の内側に、複数の補強部材を直角格子状に配置するという構成を採用することで、荷物の荷重等の外力に対する強度を確保することが一般的である（例えば下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本国特開２００５−３５６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、精密機械装置の設置面に底板を敷設し、その底板の上に精密機械装置を設置する場合、設置面に存在する歪みや突起物が原因で、底板にねじれ変形が生じると、精密機械装置が不安定な状態で設置されてしまい、その結果、精密機械装置の性能が低下する虞がある。
それ故、精密機械装置用の底板として、上記のような、矩形の平面形状を有する外枠の内側に、複数の補強部材を直角格子状に配置するという構成を採用した、高剛性のフレーム構造体を用いる場合が多い。
しかしながら、このような構成のフレーム構造体は、その構成部材として、ねじれに弱い開断面部材ではなく、ねじれ剛性の高い角形鋼等の閉断面部材を用いることが一般的であるため、重量及び部材コストの増大が問題となる。【０００５】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、要求される剛性を確保しながら、軽量化及び低コスト化を実現可能なフレーム構造体及びこれを備えた箱状構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決して係る目的を達成するために以下の手段を採用する。
すなわち、
（１）本発明の一態様に係るフレーム構造体は、矩形の平面形状を有する外枠と、前記外枠の内側に斜め格子状に配置された複数の斜め補強部材と、を備え；前記斜め補強部材は、前記外枠の一対の対角線上に連続して配置されていると共に、平面視した場合に前記外枠に内接する１つ又は複数の四角形が形成されるように配置されており、前記各斜め補強部材は、互いに交差する箇所で接合されており、前記外枠及び前記斜め補強部材の全部または一部は、その長さ方向に直交する断面を視た場合に、２つ以上の屈曲箇所が存在する開断面を有する開断面部材として、その長さ方向に直交する断面がＣ形の開断面部材からなり、前記外枠に用いられる前記Ｃ形の開断面部材の開口部は、前記外枠の内側を向いており、前記斜め補強部材に用いられる前記Ｃ形の開断面部材の開口部は、それぞれ前記外枠の面内方向を向いており、さらに前記外枠の短辺の長さに対する外枠の高さの比率が、５〜１８％の範囲内である。
【００１２】
（２）上記（１）に記載のフレーム構造体において、前記斜め補強部材によって形成される前記四角形が菱形であり；前記Ｃ形の開断面部材の板厚を前記外枠の短辺の長さで割って得られる比率Ｒが、０＜Ｒ≦４／１８０に設定されていても良い。
【００１４】
また、
（３）本発明の一態様に係る箱状構造体は、所定の設置面に設置される箱状構造体であって、箱形状を形成する複数の面の少なくとも一つの面に、上記（１）、（２）のいずれか一つに記載のフレーム構造体が装着されている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の上記態様に係るフレーム構造体によれば、フレーム構造体の全体に作用するねじれ荷重に対して、斜め補強部材が曲げで対抗するので、ねじれで対抗する従来構成（矩形の平面形状を有する外枠の内側に、複数の補強部材が直角格子状に配置されている構成）のフレーム構造体と比較して、ねじれ剛性を高めることができる。
つまり、同一材料を使用する場合、外枠の内側に斜め補強部材を斜め格子状に配置するという簡単な構成によって、ねじれ剛性の高いフレーム構造体を実現することができ、構成部材（外枠及び斜め補強部材）の板厚寸法を大きくしたり、別の部材で補強することが不要となる。
従って、本発明の上記態様に係るフレーム構造体によれば、要求される剛性を確保しながら、軽量化及び低コスト化を実現できる。【００１６】
本発明の上記態様に係る箱状構造体によれば、箱形状を形成する複数の面の少なくとも一つの面に、本発明の上記態様に係る高剛性のフレーム構造体が装着されているので、不安定な状態で箱状構造体が設置されることを防止することができる。その結果、例えば箱状構造体が精密機械装置である場合には、その設置面の状態（設置面に歪や突起物が存在する等）に起因する性能低下を回避することが可能となる。また、箱状構造体自体の剛性も高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態におけるフレーム構造体１の斜視図である。
【図２】本実施形態におけるフレーム構造体１の平面図である。
【図３】外枠１１及び斜め補強部材１２に用いられるＣ形部材の断面図である。
【図４Ａ】Ｃ形部材同士の接合例（Ｃ形部材ＣａをＣ形部材Ｃｂの内部に接合する場合）を示す模式図である。
【図４Ｂ】Ｃ形部材同士の接合例（Ｃ形部材ＣａとＣ形部材Ｃｂの突縁部同士を接合する場合）を示す模式図である。
【図４Ｃ】Ｃ形部材同士の接合例（Ｃ形部材Ｃａの突縁部１０１ａ及び１０２ａの一端部分を切り欠き、これにより突出した連結部１０３ａをＣ形部材Ｃｂの内部に挿入して接合する場合）を示す模式図である。
【図４Ｄ】Ｃ形部材同士の接合例（Ｃ形部材Ｃｂの連結部１０３ｂの外側の面にＣ形部材Ｃａを接合する場合）を示す模式図である。
【図４Ｅ】Ｃ形部材同士の接合例（Ｃ形部材Ｃａの突縁部１０１ａ及び１０２ａの一端部分を切り欠いた後に、これにより突出した連結部１０３ａを外側に折り曲げた状態で、Ｃ形部材ＣａをＣ形部材Ｃｂの内部或いは外側に接合する場合）を示す模式図である。
【図５】実施例による実施モデルを示す斜視図である。
【図６】比較例による比較モデルを示す斜視図である。
【図７】外枠１１の板厚と短辺長さとの比率Ｒを横軸とし、比較モデルＢに対する実施モデルＡの剛性比率（性能比）を縦軸としたグラフである。
【図８】部材断面形状と剛性比率との関係を示す図である。
【図９】リップ付Ｃ形部材の断面図である。
【図１０】角形部材の外枠１１Ａ及び斜め補強部材１２Ａを備えるフレーム構造体１Ａの斜視図である。
【図１１】本実施形態の第１変形例によるフレーム構造体を示す斜視図である。
【図１２Ａ】本実施形態の第２変形例によるフレーム構造体の実施モデルＣを示す斜視図である。
【図１２Ｂ】本実施形態の第２変形例によるフレーム構造体の実施モデルＤを示す斜視図である。
【図１２Ｃ】本実施形態の第２変形例によるフレーム構造体の実施モデルＥを示す斜視図である。
【図１２Ｄ】本実施形態の第２変形例によるフレーム構造体の実施モデルＦを示す斜視図である。
【図１３】本実施形態の第３変形例による解析結果を示す図である。
【図１４】本実施形態におけるフレーム構造体１を下面に備えた箱状構造体２００の透過斜視図である。
【図１５】本実施形態におけるフレーム構造体１を側面に備えた箱状構造体２００を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
〔フレーム構造体〕
まず、本実施形態のフレーム構造体１について説明する。図１は、フレーム構造体１の斜視図であり、図２は、フレーム構造体１の平面図である。これらの図に示すように、フレーム構造体１は、矩形（本実施形態では一例として長方形）の平面形状を有する外枠１１と、外枠１１で囲まれた領域（つまり外枠１１の内側）に斜め格子状に配置された複数の斜め補強部材１２とを備える。
【００１９】
外枠１１は、２本の長辺部材１１ａ及び１１ｂと、２本の短辺部材１１ｃ及び１１ｄとが、平面視した場合に長方形となるように接続されたものである。以下では、外枠１１の長辺方向をＸ軸方向とし、外枠１１の短辺方向をＹ軸方向とする。従って、以下の記述において、外枠１１の面内方向とは、ＸＹ平面内の方向を意味し、外枠１１の面外方向とは、ＸＹ平面に直交する方向を意味する。また、ＸＹ平面に直交する方向をＺ軸方向とする。
【００２０】
斜め補強部材１２の一部（図中の符号１２ａ、１２ｂ）は、外枠１１の一対の対角線上に配置されている。詳細には、斜め補強部材１２ａは、外枠１１の内側４隅の内、一方の対角線上に位置する２隅の間に接続されている。斜め補強部材１２ｂは、外枠１１の内側４隅の内、他方の対角線上に位置する２隅の間に接続されている。
【００２１】
また、他の斜め補強部材１２（図中の符号１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ）は、平面視した場合に外枠１１に内接する１つの四角形を形成するように配置されている。これら斜め補強部材１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ及び１２ｆで形成される四角形の４つの頂点は、それぞれ外枠１１の各辺部材（長辺部材１１ａ、１１ｂ及び短辺部材１１ｃ、１１ｄ）の中心位置に接続されている。従って、斜め補強部材１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ及び１２ｆで形成される四角形は、４辺の長さが等しい四角形、つまり菱形となる。
【００２２】
外枠１１及び斜め補強部材１２は、その長さ方向に直交する断面を視た場合に、２つ以上の屈曲箇所が存在する開断面を有する開断面部材として、後述のＣ形部材（リップ付Ｃ形部材を含む）である。
外枠１１及び斜め補強部材１２の材質に特に限定はなく、鋼、プラスチック、或いはアルミニウムなどのいずれか一つ、或いはそれらの組合せを用いても良い。
【００２３】
図１及び図２に示すように、本実施形態では、外枠１１及び斜め補強部材１２は、全て、その長さ方向に直交する断面の形状がＣ形の部材（Ｃ形部材）で構成されている。図３に示すように、Ｃ形部材は、その長さ方向に直交する断面で視た場合に、互いに平行対峙する一対の板状の突縁部１０１及び１０２と、これら突縁部１０１と１０２との一端同士を連結する板状の連結部１０３とを有する。突縁部１０１と１０２は、ともに幅寸法が等しく、連結部１０３は、突縁部１０１及び１０２より幅寸法が大きい。なお、図３において、符号ｔは、Ｃ形部材の板厚を示している。
【００２４】
外枠１１に用いられるＣ形部材は、その開口部（一対の突縁部１０１と１０２で挟まれた領域）を、外枠１１の内側に向けた状態（言い換えれば、連結部１０３の幅方向と外枠１１の面外方向とが平行になる状態）で配置されている。斜め補強部材１２に用いられるＣ形部材は、それぞれの開口部を、外枠１１の面内方向における任意の方向に向けた状態で配置されている。なお、外枠１１に用いられるＣ形部材は、その開口部が外枠１１の外側に向けた状態で配置されていても良い。
【００２５】
互いに交差する斜め補強部材１２同士は、その交差する箇所で接合されている。詳細には、斜め補強部材１２ａと１２ｂ、斜め補強部材１２ａと１２ｃ、斜め補強部材１２ｂと１２ｄ、斜め補強部材１２ａと１２ｅ、斜め補強部材１２ｂと１２ｆ、斜め補強部材１２ｃと１２ｄ、斜め補強部材１２ｄと１２ｅ、斜め補強部材１２ｅと１２ｆ、斜め補強部材１２ｆと１２ｃが、それぞれの交差箇所で接合されている。また、外枠１１と各斜め補強部材１２も、それぞれの接続部で接合されている。各部材の接合方法としては、溶接、接着、ボルト接合、ネジ接合などが挙げられる。外枠１１及び斜め補強部材１２として樹脂製部材を用いる場合、一体成形によって、斜め補強部材１２同士の交差箇所や、外枠１１と各斜め補強部材１２との接続部を形成しても良い。
【００２６】
図４Ａ〜図４Ｅは、Ｃ形部材同士の接合例を示す模式図である。
図４Ａは、Ｃ形部材ＣａをＣ形部材Ｃｂの内部（Ｃ形部材Ｃｂの突縁部１０１ｂ及び１０２ｂと連結部１０３ｂとで囲まれた部分）に接合する場合を例示している。この場合、Ｃ形部材Ｃａの突縁部１０１ａ及び１０２ａと、Ｃ形部材Ｃｂの突縁部１０１ｂ及び１０２ｂとが、互いに重なる部分が生じるので、この部分でボルト接合、或いはネジ接合などを行うことができる。勿論、この場合でも、溶接或いは接着等の接合方法によって、Ｃ形部材ＣａとＣ形部材Ｃｂとを接合しても良い。
【００２７】
図４Ｂは、Ｃ形部材ＣａとＣ形部材Ｃｂの突縁部同士を接合する場合を例示している。つまりＣ形部材Ｃａの突縁部１０１ａとＣ形部材Ｃｂの突縁部１０１ｂとが接合され、Ｃ形部材Ｃａの突縁部１０２ａとＣ形部材Ｃｂの突縁部１０２ｂとが接合される。この場合、溶接或いは接着等の接合方法を用いれば良い。
【００２８】
図４Ｃは、Ｃ形部材Ｃａの突縁部１０１ａ及び１０２ａの一端部分を切り欠き、これにより突出した連結部１０３ａをＣ形部材Ｃｂの内部に挿入して接合する場合を例示している。この場合も、溶接或いは接着等の接合方法を用いれば良い。
【００２９】
図４Ｄは、Ｃ形部材Ｃｂの連結部１０３ｂの外側の面にＣ形部材Ｃａを接合する場合を例示している。この場合も、溶接或いは接着等の接合方法を用いれば良い。
【００３０】
図４Ｅは、Ｃ形部材Ｃａの突縁部１０１ａ及び１０２ａの一端部分を切り欠いた後に、これにより突出した連結部１０３ａを外側に折り曲げた状態で、Ｃ形部材ＣａをＣ形部材Ｃｂの内部或いは外側（連結部１０３ｂの外側の面）に接合する場合を例示している。この場合も、Ｃ形部材ＣａとＣ形部材Ｃｂとが一部重なるので、ボルト接合、或いはネジ接合などの接合方法を用いることができる。勿論、この場合でも、溶接或いは接着等の接合方法によって、Ｃ形部材ＣａとＣ形部材Ｃｂとを接合しても良い。
【００３１】
以上のような構成を採用した本実施形態のフレーム構造体１によれば、フレーム構造体１の全体に作用するねじれ荷重に対して、斜め補強部材１２が曲げで対抗するので、ねじれで対抗する従来構成（矩形の平面形状を有する外枠の内側に、複数の補強部材が直角格子状に配置されている構成）のフレーム構造体と比較して、ねじれ剛性を高めることができる。
つまり、同一材料を使用する場合、外枠１１の内側に斜め補強部材１２を斜め格子状に配置するという簡単な構成によって、ねじれ剛性の高いフレーム構造体１を実現することができ、構成部材（Ｃ形部材）の板厚寸法を大きくしたり、別の部材で補強することが不要となり、軽量化及び低コスト化を実現できる。
なお、さらに剛性を高めるために、外枠１１の上面及び下面の少なくとも一方の面の全部或いは一部に板材を接合しても良い。この板材の材質は、鋼、プラスチック、或いはアルミニウムなどが挙げられるが、これらに限定されない。板材の接合方法は、溶接、接着、ボルト接合、ネジ接合などが挙げられるが、これらに限定されない。
【００３２】
次に、本実施形態のフレーム構造体１の効果を裏付けるために行った解析例（実施例）について以下説明する。
【００３３】
（実施例１）
本実施例１では、図５に示す本実施形態のフレーム構造体１である実施モデルＡと、図６に示すような従来構成（長方形の平面形状を有する外枠５１の内側に、Ｃ形部材である補強部材５２が直角格子状に配置されている構成）のフレーム構造体である比較モデルＢと、のそれぞれの解析モデルを作成し、ＦＥＭ弾性解析を行って載荷点鉛直方向変位δ（ｍｍ）を算出し、本実施形態のフレーム構造体１の有効性について確認した。
なお、実施モデルＡ及び比較モデルＢにおいて、外枠１１及び５１の長辺の長さを２８０ｍｍ、短辺の長さを１８０ｍｍに設定し、Ｃ形部材の連結部１０３の幅（高さ）を１０ｍｍ、突縁部１０１及び１０２の幅を５ｍｍに設定している。
【００３４】
ここで、図５及び図６において、実施モデルＡ及び比較モデルＢの外枠１１及び５１の１つの角部を載荷点Ｐ０とし、その載荷点Ｐ０の対角に位置する角部を第１固定点Ｐ１、残りの２つの角部をそれぞれ第２固定点Ｐ２、第３固定点Ｐ３とする。第１固定点Ｐ１は、ＸＹＺの３軸方向の変位δｘ、δｙ、δｚと、Ｚ軸まわりの回転角θｚとが固定された点を示している。第２固定点Ｐ２及び第３固定点Ｐ３は、それぞれＺ軸方向（鉛直方向）の変位δｚのみが固定された点を示している。
【００３５】
そして、本解析では、実施モデルＡ及び比較モデルＢのそれぞれにおいて、５種類（０．５ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、４ｍｍ、８ｍｍ）のＣ形部材の板厚寸法ｔ（図３参照）毎に、載荷点Ｐ０に１０Ｎの荷重が与えられたときの鉛直方向変位δと、比較モデルＢに対する実施モデルＡの剛性比率（＝実施モデルＡの剛性／比較モデルＢの剛性）を算出する。
【００３６】
表１は、本実施例１による解析結果を示している。なお、表１において、板厚倍率とは、０．５ｍｍの板厚寸法を標準（＝１）としたときの板厚の比率である。表１の中に示す解析モデル重量とは、それぞれのモデルのＦＥＭ解析モデルにおける重量をキログラムで示した値である。同じく単位重量当たりの剛性とは、載荷点Ｐ０の鉛直方向変位δ（ｍｍ）の逆数を、解析モデル重量（ｋｇ）で除した値である。さらに比較モデルＢに対する実施モデルＡの性能比とは、上述した比較モデルＢに対する実施モデルＡの剛性比率であり、この値が大きいほど、実施モデルＡの剛性（ねじれ剛性）が大きいことを示している。
【００３７】
【表１】
0005532184.tif 000002
【００３８】
表１に示すように、Ｃ形部材の板厚寸法が０．５ｍｍの場合、載荷点Ｐ０に所定荷重１０Ｎを加えたとき、比較モデルＢの鉛直方向変位δは１８．０ｍｍ、実施モデルＡの鉛直方向変位δは０．７２ｍｍとなり、実施モデルＡの鉛直方向変位δは、比較モデルＢの１／２５となる。
また、Ｃ形部材の板厚寸法が０．５ｍｍの場合、比較モデルＢの重量は０．１９ｋｇ、実施モデルＡの重量は０．１７ｋｇとなり、単位重量当たりの剛性は、比較モデルＢが０．３０、実施モデルＡが８．２２となり、その結果、重量低減効果を加味した比較モデルＢに対する実施モデルＡの性能比は２７．５となる。
【００３９】
また、Ｃ形部材の板厚寸法を０．５ｍｍ（標準）から８ｍｍ（標準の１６倍）へ増大していくと、比較モデルＢに対する実施モデルＡの性能比は、２７．５から２．９６まで低下する。すなわち、比較モデルＢに対する実施モデルＡの性能比は、Ｃ形部材の板厚が薄いほど大きくなっており、本実施形態の構成を採用したこと（外枠１１の内側に斜め補強部材１２を斜め格子状に配置したこと）による効果が大きくなることがわかる。
このように板厚が薄い方が実施モデルＡの効果が大きくなるが、板厚倍率が４倍の時でも、比較モデルＢに対する実施モデルＡの性能比は１０倍以上となり、また、板厚倍率が１６倍のときでも、同じく性能比は３倍程度となるので、本実施形態の構成を採用したことによる効果が得られていることがわかる。
また、板厚４．０ｍｍのときの比較モデルＢの鉛直方向変位δが０．３２ｍｍであるのに対し、板厚２．０ｍｍのときの実施モデルＡの鉛直方向変位δは０．１７ｍｍであることが確認できる。この結果は、実施モデルＡの板厚を、比較モデルＢの板厚の半分にしても、荷重が与えられたことに起因するねじれ変形を約半分に改善できるということを示すものである。
以上の結果より、実施モデルＡ（つまり本実施形態のフレーム構造体１）は、比較モデルＢ（つまり従来構成のフレーム構造体）に対してねじれ剛性が優れていることが確認できる。
また、本願発明者の試算によると、実施モデルＡと比較モデルＢとの剛性を同一にした場合、比較モデルＢの板厚は２．８ｍｍにもなることがわかった。つまり、板厚が０．５ｍｍの実施モデルＡに対して、板厚が２．８ｍｍの比較モデルＢは、重量が５．６倍になることがわかった。従って、同一の剛性で比較した場合、本実施形態のフレーム構造体１は、従来構成のフレーム構造体に対して、大幅な軽量化を実現できる。
【００４０】
また、図７は、表１を基に作成した、Ｃ形部材の板厚と外枠１１の短辺長さ（１８０ｍｍ）との比率Ｒを横軸、比較モデルＢに対する実施モデルＡの性能比（剛性比率）を縦軸としたグラフである。この図７から、実際に製造可能なＣ形部材の板厚と必要な剛性を考慮すると、Ｃ形部材の板厚を外枠１１の短辺長さで割って得られる比率Ｒを、０＜Ｒ≦４／１８０に設定することが好ましい。
【００４１】
（実施例２）
本実施例２では、上述した実施例１の実施モデルＡと比較モデルＢにおいて、Ｃ形の開断面形状を有するＣ形部材に代えて、矩形の閉断面形状（ボックス断面）を有する角形部材を構成部材として使用した場合の剛性比率（比較モデルＢに対する実施モデルＡの性能比）を比較し、構成部材として開断面部材を使用することの有効性について確認した。なお、角形部材は、その長さ方向に直交する断面で視た場合に、外枠１１の面外方向に平行な一対の側壁部と、各側壁部の両端同士を連結して矩形断面を形成する一対の連結部とを有している。
【００４２】
表２は、本実施例２による解析結果を示している。表２の構成は表１とほぼ同じであるが、板厚はいずれも０．５ｍｍであるため板厚倍率については表示していない。表２において、角形部材の交差箇所ボックス断面の各側壁部を接続していない場合をボックス断面１とし、角形部材の交差箇所で断面全周を接続した場合（ボックス断面の側壁部及び連結部の全てを接続した場合）をボックス断面２としている。ボックス断面１に比べて、ボックス断面２の方が、僅かに変形が小さくなる傾向（鉛直方向変位δが小さくなる傾向）があるが、その差は小さく、断面の接続の度合いによる影響は殆ど無いことが確認できる。すなわち、側壁部を接合せずに連結部のみを接合した場合（ボックス断面１）でも、断面全周を接続した場合（ボックス断面２）でも、ほぼ同様の剛性が得られることがわかる。このことから、フレーム構造体における部材同士（外枠同士、外枠と斜め補強部材、斜め補強部材同士）の接合箇所における接合の程度が、フレーム構造体の剛性に及ぼす影響は限定的であるといえる。すなわち、接合仕様の違いは、本発明の効果に大きな影響を及ぼすものではなく、様々な接合方法や接合ディテールを活用できるといえる。
【００４３】
【表２】
0005532184.tif 000003
【００４４】
表２及び図８に示すように、Ｃ形部材を用いた場合の比較モデルＢに対する実施モデルＡの性能比が２７．５であるのに対して、角形部材を用いた場合の比較モデルＢに対する実施モデルＡの性能比は２程度となる。つまり、実施モデルＡにおいて、構成部材をＣ形部材から角形部材に替えても、Ｃ形部材ほどのねじれ剛性の改善効果は得られないことがわかる。従って、本実施形態のフレーム構造体１の構成部材としては、角形部材等の閉断面部材よりも、Ｃ形部材等の開断面部材を使用する方が好適であることが確認できる。
【００４５】
以上、本実施形態のフレーム構造体１について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００４７】
また、Ｃ形部材としては、リップを設けたリップ付きＣ形部材を使用することも可能である。
【００４８】
図９に示すように、リップ付きＣ形部材は、その長さ方向に直交する断面で視た場合に、通常のＣ形部材と同じく、連結部１０３と一対の突縁部１０１及び１０２とを有すると共に、突縁部１０１の先端から、連結部１０３と平行して突縁部１０２へ向かって突出するリップ１０４と、突縁部１０２の先端から、連結部１０３と平行して突縁部１０１へ向かって突出するリップ１０５とをさらに有している。
【００５３】
表３は、Ｃ形部材、及びボックス形部材（矩形断面の角形部材）のそれぞれについて、実施モデルＡ及び比較モデルＢの鉛直方向変位、解析モデル重量、単位重量当たりの剛性、及び比較モデルＢに対する実施モデルＡの性能比を解析した結果である。なお、表３は、各部材の板厚を０．５ｍｍに設定した場合の解析結果である。
【００５４】
表３において、ボックス形部材の実施モデルＡとは、図１０に示すように、ボックス形部材（角形部材）の外枠１１Ａ及び斜め補強部材１２Ａを備えるフレーム構造体１Ａの解析モデルである。ボックス形部材の比較モデルＢとは、ボックス形部材を用いた従来構成のフレーム構造体のモデルである（図示省略）。
【００５９】
この表３に示すように、本実施形態の構成を採用することで、従来構成よりも剛性が向上することが確認された。なお、表３には記していないが、リップ付の部材を用いる場合の剛性は、リップ無しの部材を用いる場合の剛性と比較して高くなることがわかった。
【００６０】
【表３】
0005532184.tif 000004
【００６１】
また、本実施形態では、斜め補強部材１２の一部（符号１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ）が、平面視した場合に外枠１１に内接する１つの四角形（菱形）を形成するように配置されている場合を例示したが、これに限らず、斜め補強部材１２の一部が、平面視した場合に外枠１１に内接する複数の四角形を形成するように配置されていても良い。
例えば、図１１に示すように、斜め補強部材１２ｇ、１２ｈ、１２ｉ、１２ｊが、平面視した場合に外枠１１に内接する第１の四角形を形成するように配置され、斜め補強部材１２ｋ、１２ｍ、１２ｎ、１２ｐが、平面視した場合に外枠１１に内接する第２の四角形を形成するように配置された構成を採用することができる。この場合、第１及び第２の四角形は、共に平行四辺形となる。
【００６２】
また、本実施形態では、斜め補強部材１２の一部（符号１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ）が、平面視した場合に外枠１１に内接する菱形を形成するように配置されている場合を例示したが、このような菱形に限らず、平面視した場合に外枠１１に内接する四角形であれば、どのような形状の四角形でも良い。
このことは、表４及び図１２Ａ〜図１２Ｄにおいて確認することができる。ここで、図１２Ａに示す実施モデルＣは、斜め補強部材１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ及び１２ｆで形成される四角形の４つの頂点の内、外枠１１の短辺部材１１ｃの中心位置Ｏ１に接続されていた頂点（以下、第１の頂点と称す）を、短辺部材１１ｃの中心位置Ｏ１から短辺部材１１ｃの長さの１／４に相当する分（図中Ｄ１）だけ離れた位置に接続したモデルである。
図１２Ｂに示す実施モデルＤは、上記の第１の頂点を、短辺部材１１ｃの中心位置Ｏ１から短辺部材１１ｃの長さの１／３に相当する分（図中Ｄ２）だけ離れた位置に接続したモデルである。
図１２Ｃに示す実施モデルＥは、斜め補強部材１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ及び１２ｆで形成される四角形の４つの頂点の内、外枠１１の長辺部材１１ａの中心位置Ｏ２に接続されていた頂点（以下、第２の頂点と称す）を、長辺部材１１ａの中心位置Ｏ２から長辺部材１１ａの長さの１／４に相当する分（図中Ｄ３）だけ離れた位置に接続したモデルである。
図１２Ｄに示す実施モデルＦは、上記の第２の頂点を、長辺部材１１ａの中心位置Ｏ２から長辺部材１１ａの長さの１／３に相当する分（図中Ｄ４）だけ離れた位置に接続したモデルである。
これらの図１２Ａ〜図１２Ｄにおいて、白抜き矢印は荷重を示しており、同矢印の先の角が載荷点Ｐ０となる（図６参照）。
表４に示すように、実施モデルＡに対する各実施モデルＣ〜Ｆの性能比は、それぞれ実施モデルＡと比較して、やや低下する傾向（実施モデルＡに対して１〜２割程度の性能低下）があるが、斜め補強部材１２による剛性向上効果が十分に得られていることが確認できる。すなわち、斜め補強部材１２によって形成される四角形がどのような形状であっても、剛性向上効果を得ることが可能である。
【００６３】
【表４】
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【００６４】
また、外枠１１の縦横比について、特に制限はないが、長辺の長さ（長辺部材１１ａ及び１１ｂの長さ）が短辺の長さ（短辺部材１１ｃ及び１１ｄの長さ）の２倍以下であることが好ましい。
このことは表５において確認することができる。表５は、実施モデルＡ（板厚０．５ｍｍのＣ形部材を使用）を基本にして、その長辺を２８０ｍｍから１８０ｍｍに短縮した実施モデルＳと、長辺を３６０ｍｍに延長した実施モデルＬの性能を比較したものである。
比較モデルＢは、実施モデルＡと同じ平面寸法を有する従来構成のフレーム構造体のモデル（板厚０．５ｍｍのＣ形部材を使用）である。比較モデルＴは、実施モデルＳと同じ平面寸法を有する従来構成のフレーム構造体のモデル（板厚０．５ｍｍのＣ形部材を使用）である。また、比較モデルＭは、実施モデルＬと同じ平面寸法を有する従来構成のフレーム構造体のモデル（板厚０．５ｍｍのＣ形部材を使用）である。
この表５に示すように、比較モデルＴに対する実施モデルＳの性能比は１７．５であり、また、比較モデルＭに対する実施モデルＬの性能比は１７．７である。これらの値は、比較モデルＢに対する実施モデルＡの性能比２７．５より小さいが、性能（ねじれ剛性）は十分に大きく、斜め補強部材１２による剛性向上効果が十分に得られていることがわかる。
【００６５】
【表５】
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【００６６】
また、外枠１１の高さ（Ｃ形部材の連結部１０３の高さ）と、外枠１１の他の寸法との比率については、外枠１１の短辺の長さに対する外枠１１の高さＨｗの比率（＝１００×短辺長さ／Ｈｗ）は、５〜１８％の範囲内とする。これは、比較モデルに対する実施モデルの性能差が２７倍以上となる範囲である。
これによる効果は表６および図１３において確認することができる。なお、図１３のグラフは、表６をグラフ化したものであり、横軸が外枠１１の短辺の長さに対する外枠１１の高さＨｗの比率（横軸は３０％までを表示）、縦軸がそれぞれの比較モデルに対する実施モデルの性能比を表している。また、図１３における４点のプロットは解析結果を示しており、それら４点を結ぶ実線は三次関数による回帰曲線を示している。図１３に基づいて、外枠１１の高さＨｗの好ましい範囲を定めることができる。
【００６７】
【表６】
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【００６８】
〔箱状構造体〕
次に、本実施形態の箱状構造体２００について説明する。図１４は、箱状構造体２００の透過斜視図である。この図１４に示すように、箱状構造体２００は、所定の設置面に設置される箱形状の構造体であって、箱形状を形成する複数の面（この場合、６面）のうち、設置面に接する下面に、上述したフレーム構造体１が装着されている。
【００６９】
このような箱状構造体２００によれば、設置面に接する下面に、上述したように高剛性のフレーム構造体１が装着されているので、不安定な状態で箱状構造体２００が設置されることを防止することができる。その結果、例えば箱状構造体２００が精密機械装置である場合には、その設置面の状態（設置面に歪や突起物が存在する等）に起因する性能低下を回避することが可能となる。また、箱状構造体２００自体の剛性も高めることができる。なお、図１５に示すように、箱状構造体２００の下面以外の表面（例えば側面）にフレーム構造体１を装着しても良い。
【００７０】
フレーム構造体１を備えた箱型構造体２００としては、例えば複写機、印刷機、断裁機、製本機、工作機器、Ｘ線照射装置をはじめとする医療機器、写真現像機、テレビ、放送用機器、冷蔵庫、洗濯機、乾燥機、金属製家具、自動販売機、建設機器、エレベータ、車両などを適用対象とすることができる。
【００７１】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明によれば、要求される剛性を確保しながら軽量化及び低コスト化を実現可能なフレーム構造体及びこれを備えた箱状構造体を提供できるので、本発明を実施することにより、大きな産業上の効果を期待できる。
【符号の説明】
【００７３】
１                フレーム構造体
１１              外枠
１１ａ、１１ｂ    長辺部材
１１ｃ、１１ｄ    短辺部材
１２              斜め補強部材
１２ａ〜１２ｐ    斜め補強部材
２００            箱状構造体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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