横 河 ブリッジ

アド バ ン スト エ ン ジ ニ アリン グ 事 業 部
Yokogawa Bridge Corp. Advanced Engineering

技 術 紹 介お客様の技術をささえるために -いずみ 工 場〒5 9 4 - 1 1 4 4 大 阪 府 和 泉 市テクノステージ 3 - 6 - 1 5
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アドバンストエンジニアリング事業部

横 河 ブリッジ のト ー タ ル サ ポ ート

設 計 提 案 力・一 貫 生 産 体 制

1

設 計 製 造 の ポ イ ント 紹 介

溶接の強度
大 型 構 造 体 の 設 計 着 目 ポ イ ント

豊 富な設計スタッフと、自社 の 充 実した製 造 設備により、お客様のフレーム調達をトータルにサポートします。
設 計

Before製 缶

大 型 構 造 体の設 計において、既 存の小 型 構 造 体をスケールアップする手 法を用いることがあります。
この場 合 、溶 接 部の設 計に注 意しないと溶 接 部が必 要 以 上に大きなサイズになっていることが(a=s/√2)
a : のど厚多く見 受けられます。必 要 以 上の大きな溶 接はその溶 接 工 数が増 大するのみでなく、橋 梁 設 計で培ったノウハウをもとに、図 面 通りの 製 造はもちろん、お 客 様 のニーズ に 応じて最 適 に 設 計された構 造 体をご提 案します 。

加 工

確かな溶 接 技 術と充 実した設 備で、溶 接 構 造 体を高 品 質 に製 缶します 。

溶 接 熱 変 形の増 大 、矯 正 作 業の発 生などの弊 害を生じさせます。

s : す み 肉 サイズ

品 質保 証After
通 常の溶 接 構 造 体の場 合 、主 要 部 材 同 士の溶 接はすみ肉 6 m m 程 度とするのが適 切です。
例えば、鋼 構 造 設 計 基 準（日本 建 築 学 会 ）では、SS4 0 0 材に対 応したすみ肉 溶 接 部の大 型 / 精 密５面 加 工 機を複 数 台 配 置し、２３℃±１℃の 環 境 下で精 密 加 工（ 平 面 度 / 平 行 度１０μm レベル ）をします 。

超 精 密 三 次 元 測 定 機により、精 密 空 調( 2 3 ℃±0 . 3 ℃) の 環 境 下で測 定をします。

大型製品対応許 容せん断 応力は 9 0 N / ㎟とされているので、溶 接サイズ 6 m m× 長さ10 0 m m の片側すみ肉 溶 接での設 計 耐力はのど厚 × 溶接長さ × 許容せん断応力= (6/√2)mm×100mm ×90(N/ ㎟ ) = 38.1(kN)となり、３トン以 上の耐 荷 重が期 待できます。作 用する荷 重に適した必 要 最 小 限の溶 接 設 計を行うことが製 造コストダウンの大きなポイントとなります。

P O I N T！
大型 5 面加 工 機（テーブルサイズ 3,500×8 , 0 0 0 mm ）1

超 大 型 三 次 元測定機（ミツトヨ社製）
超大型精密製缶定盤（自社製）（ 測 定 範 囲 3,000×6,000×2,000m m ）（1,500×5,600m m 、平面度 10μm）

溶 接 サ イ ズ に も 最 適 設 計 が 必 要 で す。
例 え ば 、溶 接 サ イ ズ 6 m m×長 さ10 0 m m の
片 側 す み 肉 溶 接 の 設 計 耐 力 は３ト ン を 上 回りま す。
2

設計製造のポイント紹介

2

3

詳細設計時の着目ポイント
大型構造体の設計着目ポイント

設計製造のポイント紹介

装置メーカ、製造メーカの連携による設計期間の短縮
装置メーカ、製造メーカの連携による設計期間の短縮

BeforeBefore構想設計

製 品サイズが大きくなると、製品自体の重量も増加します。
また、荷重による変形や振動が大きく

詳細設計作

図造製VEなります。
しかし、製品としては軽量化や高剛性化（変形や振動が小さいこと）が求められます。
装 置 メー カ
評価装置メーカで構想設計から作図まですべて行う製 造 メー カ

After

発注

納品

提案

装置メーカにて構想設計〜作図まですべて行うと、装置メーカの設計負荷が大きく、設計期間が長くなりがちです。

バランスの良い断面○

バランスの悪い断面△
図心開断面△
図心
ねじれ

After
構想設計

詳細設計

作

図

製造

VE

装 置 メー カ

3Dモデルの受け渡しする必 要があります。同じ量の材 料を使っても、バランスの取れた断面にすれば
構 造体の変 形 量を抑えることが可能です。
また、右上図のような箱型となっていない

評価

両者間で設計を進める

製 品の軽 量 化 ／高剛性化を目指すには、構造体断面を力学的にバランスの取れたものと発注

納品

提案

設計時間短縮製 造 メー カ開 断 面では、ねじれに対する剛性が低いという特徴があります。
そのため、主 要な部 材に用いるのはできるだけ避けることが望ましいです。

P O I N T！
構 造 体 断 面 を 上 下 左 右 対 称 に 設 計 し 、力 学 的 に バ ラ ン ス の取 れ た も の と す る こと が ポ イ ント で す 。
3装置メーカと、設計が出来るフレーム製造メーカが早い段階で連携することにより、設計期間が短縮されます。

P O I N T！

構 想 設 計 段 階 から フ レ ー ム 製 造 メ ー カと 連 携 す る ことに より、設 計 期 間 が 短 縮 さ れ ま す 。更 に 、設 計 段 階 から の製 造 ノ ウ ハ ウ の 活 用 に より、コ スト ダ ウ ン に も つ な がりま す 。
44

設計製造のポイント紹介

タップ穴径の変更によるコストダウン

タップ穴径の変更によるコストダウン（その１）5設計製造のポイント紹介

公差の目安
製缶、機械加工の適切な公差設定による過剰品質防止Before
M5以下

Before
1回毎に切り屑の除去作業が必要となることがある

製缶や機械加工において、公差設定を厳しくすると品質は向上します。
しかし、過剰品質となる可能性もあり、過剰品質は製造コストアップとなってしまいます。

有効深さが 2.5D 以上だと工具が折損しやすい

M3 や M4 といった小径のタップ穴加工は、切り屑の巻き込みによるドリル折損のリスクが高いため、頻繁に切り屑の除去作業が必要となり、生産性の低い加工です。
また、
タップ穴深さが深い加工（2.5D 以上、D＝タップ径）は、より工具折損リスクが高くなり、生産性の低い加工となります。

After
表に示す公差を目安とすれば、製造コストをAfter不要にアップさせることなく製造可能です。
M6以上

切り屑の除去はほぼ不要

切削加工の公差の目安（単位：mm）
要求精度

有効深さが 1.5D 程度なら工具は折れにくい

タップ径：M6 以上、タップ深さ：1.5D とすれば折損リスクは大幅に改善されます。
一例を挙げると、『M4 深さ 10』は『M6 深さ 9』に変更できれば、加工時間の削減につながります。

P O I N T！

高平行度（）

0.03 以上

0.02

平面度（）

0.03 以上

0.02

直角度（）

0.1 以上0.02

製品高さ±0.2 以上

高さ相互差

0.2 以上製缶寸法

公差

0mm 超〜1000mm 以下±3mm

1000mm 超〜2000mm 以下±4mm

1000mm 超〜4000mm 以下±6mm

4000mm 超〜6000mm 以下±8mm

6000mm 超〜8000mm 以下±9mm

穴明け加工の寸法公差の目安（単位：mm）
要求精度
低通常

高ピン穴

JIS粗級

±0.1〜±0.2

±0.05

±0.1

タップ穴

JIS粗級

±0.3〜±0.5

±0.2

0.03

キリ穴

JIS粗級

±0.3〜±0.5------P O I N T！
Ｍ６以上のタップ穴径、１.5D 以下の有効深さに設計することで、製造コストを削減できます。

5

通常製缶の寸法公差の目安

製缶寸法、穴位置寸法、切削の幾何寸法の公差を適切に設定することにより、過剰品質の防止となります。
6

1

技術情報の紹介

設計工程におけるポイント

加工工程におけるポイント(1) 溶接の強度・・・・・・2頁目参照(2) 詳細設計時の着目ポイント・・・・・・3頁目参照(3) 板組構造、形鋼構造の選定（その１）(4) 板組構造、形鋼構造の選定（その２）(5) 大型構造体の表面処理方法のポイント(6) 大型構造体フレームの設計のポイント(7) 大型定盤の設計のポイント（その１）(8) 大型定盤の設計のポイント（その２）(1) タップ加工下穴の貫通可によるコストダウン(2) 穴位置を考慮した部材配置によるコストダウン(3) タップ穴径の変更によるコストダウン（その１）・・・・・・5頁目参照(4) タップ穴径の変更によるコストダウン（その２）(5) 穴径の変更によるコストダウン(6) 穴深さの変更によるコストダウン(7) クランプ代の設置によるコストダウン(8) 加工機スペックを考慮した設計によるコストダウン

構造詳細

切削加工

(1) 構造体設計における材質の選定（鋳物⇒SS400 溶接）(2) 構造体設計における材質の選定（アルミ⇒SS400 溶接）(3) 構造体設計における材質の選定（石定盤⇒SS400 溶接）(4) 鋳物⇒溶接構造への変更によるメリット（その１）(5) 鋳物⇒溶接構造への変更によるメリット（その２）(6) 鋳物⇒溶接構造への変更によるメリット（その３）(7) 削出し⇒溶接構造への変更によるメリット

基本事項(1) 装置メーカ、製造メーカの連携による設計期間の短縮・・・4頁目参照(2) 3DCADの利用による 設計業務効率化(3) 市場品として入手しやすい鋼板（SS400）
サイズ(4) 市場品として入手しやすい形鋼(5) ボルトナットの活用によるコストダウン(6) 製品サイズの制限による輸送コストダウン(7) 傾斜台付きトレーラの活用による輸送コストダウン

7的

溶接構造体の経年変化量の確認

測定方法

同一条件での三次元測定機による測定

精度面（切削加工面）測定期間3年間測定ワークおよび測定対象面
精度面

E1B1A1D1B2

測定ワーク(1) 部材交差部の構造詳細変更によるコストダウン(2) ポケット形状変更によるコストダウン（その１）(3) ポケット形状変更によるコストダウン（その２）(4) 精度面形状の変更によるコストダウン（その１）(5) 精度面形状の変更によるコストダウン（その２）(6) 精度範囲変更によるコストダウン(7) 隅部ぬすみ加工によるコストダウン(8) １次加工省略によるコストダウン

支持ブロック

品質工程におけるポイント(1) 恒温環境下での加工による品質向上(2) 切削範囲の明確化による品質向上(3) 焼鈍工程の変更による品質向上(4) ピン穴位置の必要精度の明確化による過剰品質防止(5) ピッチ寸法公差の見直しによる過剰品質防止(6) 通り合せ基準変更による測定精度の向上(7) 公差の目安・・・6頁目参照(8) 精度緩和による研削工程の省略(9) 表面粗さの緩和による加工工数削減

D2B3

F1 A2F21064mm

測定結果

支持ブロック152mm※測定は第三者所有の三次元測定機（MMZ-G30/60/20、カールツァイス社製）にて実施。

3025

要求精度：平面度 20μm20
測定値
（μm）

15

要求精度：平面度 10μm1050

製缶工程におけるポイント(1) 溶接代の確保によるコストダウン(2) 溶接代の確保による溶接品質確保(3) すみ肉溶接サイズ低減によるコストダウン(4) 溶接量低減によるコストダウン(5) 内面溶接省略によるコストダウン(6) 片面溶接の採用によるコストダウン(7) 断続溶接から連続溶接への変更によるコストダウン

目

測定ワーク

穴加工

材料選定

溶接構造体の経年変化

測定箇所

大型構造体

(1) 複数部品の一体化によるコストダウン(2) 部材省略によるコストダウン（その１）(3) 部材省略によるコストダウン（その２）(4) 形鋼サイズ変更によるコストダウン(5) ステンレス構造のコストダウンポイント(6) 構造詳細のポイント（張出し部の変形抑制）(7) 構造詳細のポイント（部材吊上げ用タップの配置）

技術紹介

1636mm6設計製造のポイント紹介

初回測定（μm）
10 か月経過後測定（μm）

本ページ記載項目の詳細を知りたい方は、

3 年経過後測定（μm）

A1
4.8
4.4
6.5

A2
5.1
4.4
3.8

B1
6.6
6.2
5.6

B2
4.9
6.1
3.4

B3
4.3
4.7
2.6

D1
6.4
7.3
7.2

D2
6.9
5.9
7.6

E1
7.5
5.8
6.1

F1
2.8
2.6
2.8

F2
2.8
3.0
2.4

以下のWebサイトにアクセスしてください。
横 河ブリッジ A E
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検索

す べ て の 精 度 面 に お い て 、3 年 経 過 後 も 精 度 に ほ ぼ 変 化 が な い（ 変 化 量 2μm 以 下＝測 定 誤 差 の 範 囲 内 ）ことを 確 認 。
8

技術紹介

2

技術紹介

3

高減衰構造体の開発

高減 衰 構 造 体

鋳物・石・高減衰構造体との減衰性能比較

比較用試験体 概要

実製 品では 、装 置 内 のモータや外部の振動源などに起因する様々な振動が、構造体も含めた装置全体に発生 し ま す 。

材

精密 装置に お い て は これらの振動が、精度やスループットに悪影響をおよぼすことがあります。

サイズ

こう した振 動 問 題 を 解決する方策として、構造体の減衰性能を高めた高減衰構造体を開発しました。
横河 ブリッ ジ の 高 減 衰構造体を用いることにより、装置の高精度化・高スループット化・高速化が可能に な り ま す 。

対 象 振 動 モード質種類

振動数

減衰比

ノーマル比

ノーマル構造128Hz

0.020%ー

Super高減衰138Hz

7.500%

375 倍

質量構

造

鋳物 構造体

石 構造体

高減衰構造体

FC250

グラナイト

SS400

110 × 220 × 1500

100 × 400 × 1675

90 × 220 × 1500

92 kg

194 kg

84 kg

2500

172
500

[ サイズ ] 幅 500mm × 長 2,500mm × 高 172mm

時間波形（断続加振）[ 重量 ]448kg(ノーマル構造 402kg )ノーマル構造『Super』高減衰

減衰比

375倍

減衰性能比較
構

時間波形（連 続加振）ノーマル構造『Super』高減衰造

材

質

固有振動数

減衰比

鋳物 構造体FC250

174 Hz

0.05%

石 構造体

グラナイト

212 Hz0.06%

高減衰構造体SS400

255 Hz

2.41%

1/65

40倍

以上の減衰効果!!

振動振幅(128Hz 加振時 )鋳物 構造体横 河 ブ リ ッジの高減衰構 造 体 は 、独 自 の 高 減 衰 構造を構造体に組み込むことで、構造体の減衰性能を高め ています。
高 減 衰 構 造の一つとして 、「 動 吸 振 器 」の 原 理 を 応用しています。

土木・建築分野での実用例

動吸 振 器 と は加速度（m/s²）

石 構造体

鋳物 構造体

高減衰構造体石 構造体

動 吸 振 器（ 子 分 ）巨 大 な 重り

（ 重 量 6 8 0ト ン ）高減衰構造体【比較振動モード】

時間（sec）
機 械（ 親 分 ）※引用 ウィキペディア、台北 101https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8F%B0%E5%8C%97101

9親分が振動 す る 代 わ りに 子 分 が 振 動 す る こ と で 、高層ビルの最上部に設置された巨大な重りが親分の振動 を 抑 制 す る機 構 で す 。

ビ ル の 代 わ り に 揺 れ る こ と で ビ ル の 風 振 動 を 抑 えています。

横河ブリッジの高減衰構造体は、軽量・高剛性・高減衰化を実現。
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