(57)【要約】【課題】応力集中の度合いを低減でき、且つ、形成に多大な時間を要しない台座の補強構造及び台座の補強構造の形成方法を提供する。【解決手段】溝面３上に突出して形成される台座１０の基部５を補強する構造であって、台座１０の側面と溝面３とを結ぶ所定の仮想円弧形状４０が設定される補強部１５を有し、補強部１５の断面輪郭形状には、仮想円弧形状４０より小径の円弧断面輪郭形状を有して、仮想円弧形状４０と円弧断面輪郭形状とが接するように形成された第１凹部１３及び第２凹部１４が、円弧断面輪郭形状の中心位置が互いに異なって形成されているという構成を採用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース面上に突出して形成される台座の基部を補強する構造であって、
前記台座の側面とベース面とを結ぶ所定の仮想円弧形状が設定される補強部を有し、
前記補強部の断面輪郭形状には、前記仮想円弧形状より小径の円弧断面輪郭形状を有して、前記仮想円弧形状と前記円弧断面輪郭形状とが接するように形成された凹部が、前記円弧断面輪郭形状の中心位置が異なって少なくとも２つ形成されていることを特徴とする台座の補強構造。
【請求項２】
ベース面上に突出して形成される台座の基部を補強する補強方法であって、
前記台座の側面とベース面とを結ぶ所定の仮想円弧形状が設定される補強部を有し、
前記補強部を、前記仮想円弧形状より小径の円弧断面輪郭形状を有する凹部を前記仮想円弧形状と前記円弧断面輪郭形状とが接するように形成する切削工程を、前記円弧断面輪郭形状の中心位置を異ならせて少なくとも２回行って形成することを特徴とする台座の補強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、台座の応力集中を低減する補強構造及びその形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
部材に、溝、穴、段差等が形成されていると、負荷を受けた際にそれらが形成された部位に局部的に高い応力が加わり、応力集中が起こる。従来、このような応力集中による部材の折損や破壊等を防止するために、応力が集中する部位を、丸みを帯びた円弧形状に形成し、応力集中の度合いを部材の所定の設計値以下に低減させることが行われている。
【０００３】
このように応力集中を低減させる目的で特許文献１には、円筒状外周面における接続部との隣接部分に、縦断面視で滑らかな曲線形状で形成された曲線部を有する応力集中緩和構造を有する段付きロッドの構造が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２９４０１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、応力集中の度合いを低減させるためには、当該応力の大きさに応じた大きさの円弧形状を形成する必要がある。しかし、応力集中の度合いによっては、一般の切削用工具が有する円弧形状（例えば、２０ｍｍの半径を有する円弧形状）より大きな円弧形状が必要となり、１回の切削で円弧形状を形成できない場合がある。例えば、上部に重量物が軸受やスライド等を介して回転可能に固定される台座では、当該重量物の回転・移動等によって台座の基部に多大な応力が加わるため、基部に２０ｍｍより大きな半径を有する円弧形状を形成する必要がある場合が多く存在する。
【０００５】
この場合、ＮＣ機械を用いて少しずつ切削し、基部に滑らかで大きな円弧形状を形成することがなされているが、当該円弧形状を形成するのに多大な時間と手間とが必要となり、生産性が悪いという問題がある。特に、大きさ等の問題で鋳造等によって成型が困難な上記台座のような部材に対しては問題となる。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、応力集中の度合いを低減でき、且つ、形成に多大な時間を要しない台座の補強構造及び台座の補強構造の形成方法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】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、ベース面上に突出して形成される台座の基部を補強する構造であって、上記台座の側面とベース面とを結ぶ所定の仮想円弧形状が設定される補強部を有し、上記補強部の断面輪郭形状には、上記仮想円弧形状より小径の円弧断面輪郭形状を有して、上記仮想円弧形状と上記円弧断面輪郭形状とが接するように形成された凹部が、上記円弧断面輪郭形状の中心位置が異なって少なくとも２つ形成されているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、仮想円弧形状より小径の断面輪郭形状を有する少なくとも二つの凹部で、基部に加わる応力集中の度合いを低減させる円弧形状を簡易且つ擬似的に形成することができる。
【０００８】
また、本発明では、ベース面上に突出して形成される台座の基部を補強する補強方法であって、上記台座の側面とベース面とを結ぶ所定の仮想円弧形状が設定される補強部を有し、上記補強部を、上記仮想円弧形状より小径の円弧断面輪郭形状を有する凹部を上記仮想円弧形状と上記円弧断面輪郭形状とが接するように形成する切削工程を、上記円弧断面輪郭形状の中心位置を異ならせて少なくとも２回行って形成するという形成方法を採用する。
このような形成方法を採用することによって、本発明では、仮想円弧形状より小径の断面輪郭形状を有する凹部を形成する切削工程を、中心位置を異ならせて少なくとも２回行うことにより、基部に加わる応力集中の度合い低減させる円弧形状を簡易且つ擬似的に形成することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ベース面上に突出して形成される台座の基部を補強する構造であって、上記台座の側面とベース面とを結ぶ所定の仮想円弧形状が設定される補強部を有し、上記補強部の断面輪郭形状には、上記仮想円弧形状より小径の円弧断面輪郭形状を有して、上記仮想円弧形状と上記円弧断面輪郭形状とが接するように形成された凹部が、上記円弧断面輪郭形状の中心位置が異なって少なくとも２つ形成されているという構成を採用することによって、仮想円弧形状より小径の断面輪郭形状を有する少なくとも二つの凹部で、応力集中の度合いを低減する円弧形状を簡易且つ擬似的に形成することができる。
したがって、本発明では、応力集中を低減でき、且つ、形成に多大な時間を要しない台座の補強構造を提供できる効果がある。
【００１０】
また、本発明では、ベース面上に突出して形成される台座の基部を補強する補強方法であって、上記台座の側面とベース面とを結ぶ所定の仮想円弧形状が設定される補強部を有し、上記補強部を、上記仮想円弧形状より小径の円弧断面輪郭形状を有する凹部を上記仮想円弧形状と上記円弧断面輪郭形状とが接するように形成する切削工程を、上記円弧断面輪郭形状の中心位置を異ならせて少なくとも２回行って形成するという構成を採用することによって、本発明では、仮想円弧形状より小径の断面輪郭形状を有する少なくとも二つの凹部で仮想円弧形状を簡易且つ擬似的に形成することができる。
したがって、本発明では、応力集中を低減でき、且つ、形成に多大な時間を要しない台座の補強構造の形成方法を提供できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態における台座１０を示す断面図である。
図１に示すように、台座１０は、テーブル３０が備え付けられた軸受２０を支持するものであり、ベース板材１と一体となって形成されている。台座１０は、略円柱形状を有しており、天部１１の縁に沿って設けられた軸受接続部１２に、軸受２０の内輪がネジ部材２１を介して螺着される構成となっている。また、軸受２０の外輪には、その上に所定の装置が設置されるテーブル３０が固定される構成となっている。このように固定されたテーブル３０は、台座１０の中心軸回りに回転自在に支持される構成となっている。
【００１２】
台座１０は、ベース板材１の基準面２より低位置に形成された溝面（ベース面）３上に突出して形成されており、台座１０の基部５には、補強部１５が形成されている。
補強部１５は、テーブル３０の回転等に伴って基部５に生ずる応力集中を低減させるために設けられたものであり、台座１０の側面（より詳しくは、軸受接続部１２の端部１２ａにあたる側面）と溝面３とを結ぶように、台座１０の全周に亘って形成されている。また、補強部１５には、台座１０の側面とベース面３とを結ぶように仮想円弧形状４０が設定されている。さらに、補強部１５は、仮想円弧形状４０と接するように形成された円弧断面輪郭形状を有する第１凹部（凹部）１３及び第２凹部（凹部）１４で構成されており、断面視で２段の段差形状となっている。
【００１３】
仮想円弧形状４０は、第１凹部１３及び第２凹部１４を削り出す際に基準として設定される円弧形状であり、且つ、基部５に加わる応力集中の度合いを所定の設計値以下に低減させるために必要な目標値として設定される円弧形状である。例えば、本実施形態のように基部５に加わる応力集中を低減させるため４０ｍｍの半径を有する円弧形状の形成が必要な場合には、その円弧形状が仮想円弧形状４０として設定される。
【００１４】
このような仮想円弧形状４０は、断面視で台座１０の側面（より詳しくは、軸受接続部１２の端部１２ａにあたる側面）と一端が接し、他端が溝面３と接するように設定されている。仮想円弧形状４０の半径Ｒ４０（図２（ｃ）参照）は、一般の切削用工具が有する円弧形状の半径（例えば、２０ｍｍ）より大きく設定されており、本実施形態では、仮想円弧形状４０の半径Ｒ４０が４０ｍｍに設定されている。
一方、第１凹部１３及び第２凹部１４の円弧断面輪郭形状の半径Ｒ２０は、仮想円弧形状４０の半径Ｒより小径で形成されており、本実施形態では、一般の切削用工具が有する円弧形状の最大半径２０ｍｍで形成されている。
【００１５】
図１に示すように、第１凹部１３及び第２凹部１４の円弧断面輪郭形状は、第１凹部１３が端部１２ａにて仮想円弧形状４０と接し、第２凹部１４が溝面３にて仮想円弧形状４０と接するように、互いに円弧断面輪郭形状の中心位置が異なって形成されている。より詳しくは、断面視で第１凹部１３の中心位置は、軸受接続部１２の水平面と同一の高さであって、軸受接続部１２の端部１２ａから半径Ｒ２０だけ離間した位置に設けられている。また、断面視で第２凹部１４の中心位置は、第１凹部１３の中心位置より半径Ｒ２０だけ下方に設けられると共に、端部１２ａに対して第１凹部１３の中心位置よりさらに半径Ｒ２０だけ離間して設けられる。
【００１６】
続いて、上記構成の補強部１５の形成方法について図２を参照して説明する。
図２は、補強部１５を形成する工程を説明する図である。
なお、図２においては、右側のベース板材１の様子を示している。
また、本実施形態では、半径Ｒ２０の第１凹部１３及び第２凹部１４を形成するため、半径Ｒ２０と同一の半径の円弧形状を先端部に有する切削工具（本実施形態ではボールエンドミル１００）を用いて切削加工する。
【００１７】
先ず、図２（ａ）に示す天部１１が形成された状態のベース板材１を切削加工し第１凹部１３を形成する（切削工程：１回目）。
１回目の切削工程では、図２（ｂ）に示すように、始め、天部１１が形成された位置から所定距離だけ離間した切削開始位置において、ボールエンドミル１００で基準面２に対して深さ方向に半径Ｒ２０だけ削り込む。次に、切削開始位置から、台座１０の中心軸回りにボールエンドミル１００を水平移動させつつ、徐々に天部１１に向かって切削して行く。そして、仮想円弧形状４０が設定されている位置（図２（ｂ）において不図示、図２（ｃ）参照）にボールエンドミル１００の先端部が接するまで切削加工を行ったら、１回目の切削工程を終了させる。
１回目の切削工程により、半径Ｒ２０の円弧断面輪郭形状を有する第１凹部１３を形成すると共に、軸受接続部１２及び溝面３より半径Ｒ２０だけ高い面の溝面３´が形成される。
【００１８】
次に、図２（ｂ）に示す第１凹部１３が形成された状態のベース板材１を切削加工し第２凹部１４を形成する（切削工程：２回目）。
２回目の切削工程では、図２（ｃ）に示すように、切削開始位置において、ボールエンドミル１００で溝面３´に対して深さ方向に半径Ｒ２０だけ削り込む。次に、切削開始位置から、台座１０の中心軸回りにボールエンドミル１００を水平移動させつつ、徐々に天部１１に向かって切削して行く。そして、仮想円弧形状４０が設定されている位置（断面視で１回目の切削工程の終点の位置から半径Ｒ２０だけ手前の位置）にボールエンドミル１００の先端部が接するまで切削加工を行ったら、２回目の切削工程を終了させる。
２回目の切削工程により、半径Ｒ２０の円弧断面輪郭形状を有する第２凹部１４を形成すると共に、溝面３が形成される。
【００１９】
そして、以上の２回の切削工程により、互いに中心位置が異なった第１凹部１３及び第２凹部１４を備える補強部１５が形成される。このように形成された補強部１５は、図２（ｃ）に示すように、仮想円弧形状４０に接するように２段の段差形状となって形成され、応力集中の度合いを低減する円弧形状を擬似的に形成することとなる。
【００２０】
続いて、上記のように形成された補強部１５の応力集中の低減の効果について、図３〜５に示す、コンピュータシミュレーション解析の結果に基づいて説明する。
図３は、半径４０ｍｍの円弧形状を有する段差が形成された試験体Ｓの応力試験結果を示す図である。図４は、半径２０ｍｍの円弧形状を有する段差が形成された試験体Ｓの応力試験結果を示す図である。図５は、補強部１５を有する段差が形成された試験体Ｓの応力試験結果を示す図である。
なお、図３及び図４は、図５に示す補強部１５の効果の比較のための例として挙げたものであり、図３は、応力集中を低減する半径４０ｍｍの円弧形状を理想的に形成した例で、図４は、一般の切削工具で従来通りに２０ｍｍの円弧形状を形成した例である。
【００２１】
また、図３〜図５に示す応力試験は、試験体Ｓの奥側を固定とし、手前側を−Ｙ方向に一定の荷重を加えたときの、応力分布を示すコンピュータシミュレーション解析結果であり、応力の大きさに応じて５つのグラデーションで表示している。なお、図３〜図５に示す応力試験では、各試験体Ｓの物性パラメータの各値は、同一の条件で設定してある。
【００２２】
図３に示すように、半径４０ｍｍの円弧形状を有する段差が形成された試験体Ｓは、段差が形成されている部位において、６１．９３１メガパスカル（ＭＰａ）の応力を受けている。
また、図４に示すように、半径２０ｍｍの円弧形状を有する段差が形成された試験体Ｓは、段差が形成されている部位において、６７．５３４ＭＰａの応力を受けている。
また、図５に示すように、補強部１５（２０ｍｍの円弧形状と２０ｍｍの円弧形状とが連なって形成された段差）を有する段差が形成された試験体Ｓは、段差が形成されている部位において、６５．０９６ＭＰａの応力を受けている。
【００２３】
したがって、応力集中の度合いを低減する効果は、図３に示す半径４０ｍｍの理想的な円弧形状を有した段差が当然に最も高く、次いで、図５に示す補強部１５を有した段差が高く、図４に示す半径２０ｍｍの円弧形状を有した段差が最も低い。
以上のコンピュータシミュレーション解析結果で、図５における補強部１５は、図３に及ばないにしろ、図４の１つの円弧形状で段差が形成されている場合より、応力集中の度合いを低減する効果があることが示された。具体的に数値として、図５に示す段差の値は、図４に示す段差の値に対して、図３に示す理想的な段差に約４割程度も近しい値を示している。この数値は、本発明の有効性を示すものである。
【００２４】
したがって、上述の本実施形態によれば、溝面３上に突出して形成される台座１０の基部５を補強する構造であって、台座１０の側面と溝面３とを結ぶ所定の仮想円弧形状４０が設定される補強部１５を有し、補強部１５の断面輪郭形状には、仮想円弧形状４０より小径の円弧断面輪郭形状を有して、仮想円弧形状４０と円弧断面輪郭形状とが接するように形成された第１凹部１３及び第２凹部１４が、円弧断面輪郭形状の中心位置が互いに異なって形成されているという構成を採用することによって、仮想円弧形状４０より小径の断面輪郭形状を有する第１凹部１３及び第２凹部１４で、応力集中を低減する円弧形状を擬似的に形成することができる。つまり、簡易的に基部５における応力集中の度合いを低減させたい場合には、滑らかで大きな円弧形状を形成するよりも、一般的な切削工具を用いた２回の切削工程で補強部１５を形成するほうが時間的に優位であり、且つ、所望の効果が得られる。
したがって、本実施形態では、応力集中を低減でき、且つ、形成に多大な時間を要しない台座１０の補強構造を提供できる効果がある。
【００２５】
また、本実施形態では、溝面３上に突出して形成される台座１０の基部５を補強する補強方法であって、台座１０の側面と溝面３とを結ぶ所定の仮想円弧形状４０が設定される補強部１５を有し、補強部１５を、仮想円弧形状４０より小径の円弧断面輪郭形状を有する凹部を仮想円弧形状４０と円弧断面輪郭形状とが接するように形成する切削工程を、円弧断面輪郭形状の中心位置を異ならせて２回行って形成するという構成を採用することによって、仮想円弧形状４０より小径の断面輪郭形状を有する第１凹部１３及び第２凹部１４で、応力集中を低減する円弧形状を擬似的に形成することができる。つまり、簡易的に基部５における応力集中の度合いを低減させたい場合には、滑らかで大きな円弧形状を形成するよりも、一般的な切削工具を用いた２回の切削工程で補強部１５を形成するほうが時間的に優位であり、且つ、所望の効果が得られる。
したがって、本実施形態では、応力集中を低減でき、且つ、形成に多大な時間を要しない台座１０の補強構造の形成方法を提供できる効果がある。
できる効果がある。
【００２６】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００２７】
例えば、本実施形態では、第１凹部１３及び第２凹部１４の円弧断面輪郭形状は、同一の半径Ｒ２０を有すると説明したが、本発明は、上記構成に限定されるものでは無く、例えば、第１凹部１３及び第２凹部１４の円弧断面輪郭形状は、互いに径の異なる構成であっても良い。
なお、第１凹部１３及び第２凹部１４の円弧断面輪郭形状が同一の半径Ｒ２０を有する場合の方が、径の異なる場合と比べて、切削工具を取り替える必要が無いため形成に関して時間的に優位ではある。
【００２８】
また、本実施形態では、第１凹部１３及び第２凹部１４の２段で補強部１５を形成すると説明したが、２段よりも多い３段、４段等の多段で形成されていても良い。
【００２９】
また、本実施形態では、第１凹部１３の円弧断面輪郭形状の中心位置と、第２凹部１４の円弧断面輪郭形状の中心位置は、断面視で水平方向に半径Ｒ２０及び高さ方向に半径Ｒ２０だけ離間して設定されると説明したが、上記位置関係に限定されるものでは無い。
なお、凹部の円弧断面輪郭形状の中心位置は、補強部１５の形成を短い時間で形成させるため、連続的ではなく、所定距離離間するよう離散的に互いの位置を異ならせることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態における台座を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態における補強部を形成する工程を説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態における半径４０ｍｍの円弧形状を有する段差が形成された試験体の応力試験結果を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における半径２０ｍｍの円弧形状を有する段差が形成された試験体の応力試験結果を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態における補強部を有する段差が形成された試験体の応力試験結果を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
３…溝面（ベース面）、５…基部、１０…台座、１３…第１凹部（凹部）、１４…第２凹部（凹部）、１５…補強部、４０…仮想円弧形状
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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