JP5240133B2 - フレーム - Google Patents

Description

本発明は、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、電子部品が内臓された筐体（これらを総称して電子機器とよぶ）を支持するフレームに関する。

一般に、複写機等の電子機器は、例えば作像エンジン等の各種部品を筐体の内部に配置した構成であり、筐体の底部には、剛性を確保するためのフレームが取り付けられている。このフレームは、通常、キャスターなどの移動用回転体が装着されており、電子機器を床面上で移動しやすくなっている。

また、上記フレームには相当の剛性が必要とされ、特に底部に配置されるフレームは、電子機器等の全体の荷重がかかるため、その剛性の向上が求められる。そこで、特許文献１には、角型中空材を溶接によって接合して基本骨格構造を構成し、該基本骨格構造を２枚以上の板材で溶接によって挟み込んだ、画像形成装置のフレームが提案されている。

特開２００５−３５４８５６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のフレームにおいては、多数の角型中空材を組み合わせることによって構成される基本骨格構造や、該基本骨格構造に溶接によって接合する２枚の板材や、たわみ補強部材としての複数の補強用角型中空材等を用いているため、各部材同士の接合や溶接が多く、重量が大きくなってしまうという問題点があった。さらに、構成部材が多いために、接合工程が煩雑化してしまう懸念があった。

そこで、上記問題点に鑑み、本発明の目的は、溶接等の接合工程等の製作工程が簡略化されると共に、十分な剛性が得られ、軽量化された、電子機器を保持するためのフレームを提供することにある。

本発明によれば、電子機器を保持するフレームであって、連続的または断続的なループ形状であり、閉鎖断面を有する中空の金属からなる内側部材と、角形断面形状、溝形断面形状、Ｈ形断面形状、Ｚ形断面形状のいずれかの断面形状を有する形金属からなる、前記内側部材の外側を囲む四角形状の外側部材とを備え、前記内側部材は、略惰円形状である、フレームが提供される。なお、略惰円形状とは、完全な楕円でなくても良く、直線部分と曲線部分との組み合わせ、多角形等、四角形状の外側部材の内側に配置可能なループ形状であればよい。

前記略惰円形状の内側部材は、例えば略Ｕ字型形状の２つの金属管の端部同士を固着することによって構成される。この場合、前記２つの金属管の端部同士は、一方の金属管の端部を他方の金属管の端部に挿入することによって固着されていても良い。また、前記２つの金属管は、それぞれ一体成形されていても良い。この場合、前記一体成形は、例えばハイドロフォームによって行われる。

また、前記内側部材の断面形状は、例えば扁平形状である。

また、前記外側部材の四隅には、前記内側部材の外側に空間部が形成され、前記空間部には、前記内側部材と前記外側部材を接続する補強部材が配置されていても良い。この場合、前記補強部材は、例えば金属管またはカップ形金属である。また、前記補強部材の内部にキャスターなどの移動用回転体が収納されていても良い。更に、前記外側部材の四隅には、前記内側部材と前記外側部材を接続する板部材が配置されていても良い。また、本発明のフレームは片面全面または両面全面に金属板部材が配置されていてもよい。

なお、本発明のフレームは、例えば複写機の底部に配置されるフレームである。

本発明によれば、接合工程等の製作工程が簡略化されると共に、十分な剛性が得られ、軽量化された、電子機器を保持するためのフレームが提供される。

フレーム１が形成される過程の説明図である。 図１（d）のｘ−ｘ断面図である。 捻れ、面内せん断、面外曲げ、面内曲げについての説明図である。 外側部材１２（形鋼１１）の断面形状についての説明図である。 フレーム１の内側部材として扁平形状の略Ｕ字型鋼管を用いた場合の断面図である。 補強部材２６として薄鋼板３０を用いた場合のフレーム１の隅部を上から見た図である。 補強部材２６としてフランジ付カップ４０を設置した場合のフレーム１の隅部の様子を上から見た図である。 フランジ付カップ４０の斜視図である。 フレーム１に内側部材１０と外側部材１２の間隙部より大きいカップ部４１を有するフランジ付カップ４０を設けた場合の説明図である。 内側部材１０の一箇所が曲がっている様子を示す説明図である。 内側部材１０の形状が、一部が広幅化されたループ形状である場合の説明図である。 内側部材１０が断続的なループ形状をとる場合の説明図である。 断続部５０に、内側部材１０と異なる素材である挿入部材５１が挿入された場合の説明図である。 挿入部材５１が２箇所の断続部５０を連結する一体化された部材からなる場合の説明図である。 外側部材１２が断続的な四角形状をとる場合の説明図である。 フレーム１の片面もしくは両面に金属板６０を設置する場合の説明図である。 内側部材１０を金属管９同士の勘合によって構成する場合の概略図である。

以下、本発明の実施の形態の一例を、図面を参照にして説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は本実施の形態にかかるフレーム１が製造される過程の説明図である。以下、図１を参照してフレーム１の形成過程を説明する。図１（a）に示されるように、略Ｕ字型形状に成形された閉断面を有する金属管である略Ｕ字型形状の金属管９が二本用意され、これら金属管９の端部９’同士を突き合わせて、溶接によって接合される。なお、略Ｕ字型形状の金属管９は、中空の鋼管をたとえばハイドロフォームによって一体成形することにより製造される。

こうして２つの略Ｕ字型形状の金属管９の端部９’同士を接合することにより、図１（b）に示すように、略惰円形状をしたループ形状の内側部材１０が形成される。そして、図１（c）に示すように、内側部材１０の外側に形鋼１１を配置し、各形鋼１１の端部１１’同士を直角にして付き合わせた状態で溶接によって接合することにより、外側部材１２が形成される。また、各形鋼１１の内面を内側部材１０の外面に溶接によって接合することにより、内側部材１０と形鋼１１を一体化させる。

こうして、図１（d）に示すように、略惰円形状をしたループ形状の内側部材１０の外側に四角形状の外側部材１２が配置されたフレーム１が得られる。かかるフレーム１にあっては、内側部材１０の外側に四角形状の外側部材１２が一体化して取り付けられたことにより、強固なフレーム１が構成されることとなる。

図２は、図１（d）のｘ−ｘ断面である内側部材１０と外側部材１２との接合部の断面図である。この例では、内側部材１０（金属管９）は、中空の円管であり、外側部材１２（形鋼１１）は、溝形鋼であり、外側部材１２の内側（溝開口部）を内側部材１０の外側に固着させた構成である。なお、内側部材１０としてはＪＩＳ規格ＳＴＫＭ１１〜１３等が例示され、外側部材１２としてはＪＩＳ規格ＳＰＣ２７０〜４４０等が例示される。

ここで、図３を参照して、本実施にかかるフレーム１の剛性について説明する。図３は、捻れ（ａ）、面内せん断（ｂ）、面外曲げ（ｃ）、面内曲げ（ｄ）についての説明図である。捻れに対する剛性とは、図３（a）に示すように、フレーム１の一辺１ａを固定した状態において、一辺１ａと対向する辺１ｂに回転モーメント（偶力Ｆ）を作用させた場合のフレーム１の剛性を示す。上述したように、図１に示したフレーム１においては、内側部材１０は閉鎖断面を有する金属管からなる。中空で閉鎖断面を有している金属管は、棒鋼等の鋼材と比較して、捻れに対する剛性が高い。従って、フレーム１全体としての捻れに対する剛性は、内側部材１０があることによって高くなる。また、内側部材１０と外側部材１２とが固着されることにより、捻れに対する剛性はより高まる。またこの場合に、内側部材１０と外側部材１２の間隙部において双方に固着される補強部材２６が設けられることによって、フレーム１の角部における局所的な捻れ変形が拘束されるため、フレーム１の捻れに対する剛性は更に高まる。

また、図３（b）に示すように、面内せん断に対する剛性とは、フレーム１の一辺１ａを固定した状態において、一辺１ａと対向する辺１ｂに水平方向の力Ｆを辺１ｂと平行に作用させた場合に対する剛性である。本実施の形態にかかるフレーム１においては、外側部材１２の内側に配置された内側部材１０が筋交いとしての役割を果たすため、フレーム１の面内せん断に対する剛性は高くなる。またこの場合に、内側部材１０と外側部材１２の間隙部において双方に固着される補強部材２６が設けられると、補強部材２６がフレーム１の角部における部分的な筋交いの働きをなすことになり、内側部材１０による筋交い効果との組み合わせにより、更に面内せん断に対する剛性は高くなる。

また、図３（c）に示すように、フレーム１の面外曲げに対する剛性とは、フレーム１の任意の位置にフレーム１の表面に垂直な方向に力Ｆを加えた場合に対する剛性である。本実施の形態にかかるフレーム１においては、外側部材１２を四角形状に構成し、ループ状の内側部材１０と外側部材１２とが固着されることによって面外曲げに対する剛性は高いものとなる。

また、図３（ｄ）に示すように、面内曲げに対する剛性とは、フレーム１の辺１ａと辺１ｂが固定された状態で、フレーム１の中間部の任意の位置に、水平方向の力Ｆを加えた場合に対する剛性である。本実施の形態にかかるフレーム１においては、外側部材１２の内側に配置された内側部材１０が、１つの辺に作用する力Ｆを、対向する辺に効率よく伝達するように働くため、フレーム１の面内曲げ剛性は高くなる。また、内側部材１０と外側部材１２の間隙部において双方に固着される補強部材２６が設けられることによって、フレーム１の角部における局所的な面内変形が拘束されるため、フレーム１の面内曲げに対する剛性は更に高まる。

なお、内側部材１０を構成する略Ｕ字型形状の内側部材１０は、ハイドロフォームによって一体的に成形されることが好ましい。それにより、少ない部材数でフレーム１を製造でき、接合工程が簡略化されると共に、フレーム１の軽量化が図れることとなる。

以上説明したように、本実施の形態にかかるフレーム１は内側部材１０、外側部材１２および補強部材２６から構成される。内側部材１０として閉鎖断面を有する金属管を用いたことや、その内側部材１０をループ形状として外側部材１２と一体化させたこと、さらに、内側部材１０と外側部材１２の間隙部において双方に固着される補強部材２６を設けたことにより、フレーム１の剛性は、上記捻れ、面内せん断、面外曲げ、面内曲げに対して極めて高いものとなる。また、ハイドロフォーム成形によって一体的に成形した内側部材１０を用いることで、フレーム１に用いる部材数が少なく抑えられ、その結果、接合工程等フレーム１の製作工程が簡略化される。さらには、中空である内側部材１０を用いたことで軽量化が図られた電子機器保持用のフレーム１が得られることとなる。

以上、本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は図示の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

ここで、外側部材１２（形鋼１１）の断面形状を図４に例示する。図４（a）に示す外側部材１２（形鋼１１）は、内側端部にリップ１５を有するＣ形鋼である。図４（b）に示す外側部材１２（形鋼１１）は、ウェブの中間に折り曲げ加工部１６を設けた溝形鋼である。図４（c）に示す外側部材１２（形鋼１１）は、ウェブの中間に突起１７を有する溝形鋼である。また、図４（d）に示す外側部材１２（形鋼１１）は、ウェブを二重にするように板１８を加え、断面に閉ループを有する溝形鋼である。図４（ｅ）に示す外側部材１２（形鋼１１）は、Ｈ形鋼であり、図４（ｆ）に示す外側部材１２（形鋼１１）は、Ｚ形鋼である。
以上、外側部材１２（形鋼１１）の断面形状の例を示したが、本発明におけるに示す外側部材１２（形鋼１１）の断面形状はこれらに限るものではない。

また、上記実施の形態では内側部材１０（金属管９）として円管を用いたが、内側部材１０（金属管９）として用いる部材は閉鎖断面を有するものであればよく、円管に限られない。そこで、以下に図面を参照して内側部材１０（金属管９）として用いられる部材の形状および外側部材１２（形鋼１１）との接続の態様について説明する。

図５（ａ）は、内側部材１０（金属管９）として扁平形状の鋼管を用いた場合の断面図（図１ｘ−ｘ断面）である。なお、扁平形状の鋼管からなる内側部材１０（金属管９）も、ハイドロフォームによって略Ｕ字型形状に一体成形することができる。

図５（a）に示す内側部材１０（金属管９）は、円管に比べて幅広であるため、図４（a）で説明した捻れに対する剛性がより高くなる。さらに、円管を用いた場合に比べてフレーム１全体の厚さが小さく、フレーム１によって電子機器を保持した際の電子機器の床板の厚さを小さくさせることが可能となる。

また、図５（b）に示すように、内側部材１０（金属管９）の端部２１を外側部材１２（形鋼１１）の内部に挿入し、さらに、外側部材１２（形鋼１１）と内側部材１０（金属管９）を、ネジ２２を用いて接合しても良い。かかる構成によれば、内側部材１０（金属管９）の端部２１を外側部材１２（形鋼１１）の内部に挿入することにより、両者をしっかりと接合させ、剛性がより高くなる。また、ネジ２２で接合すれば接合が容易になり、分解も可能となる。

なお、図１（d）に示すように、四角形状の外側部材１２の内部に略惰円形状の内側部材１０が配置されていることにより、外側部材１２の四隅には、内側部材の外側１０に空間部２５が形成されることとなる。そこで、必要に応じ、この空間部２５に、内側部材１０と外側部材１２を接続する補強部材２６を配置しても良い。補強部材２６には、例えば鋼管が用いられる。また、補強部材２６と内側部材１０との接続、補強部材２６と外側部材１２との接続は、例えば溶接、ネジ・ボルト止め、リベット、接着、クリンチ、カシメ、勘合などによって好適に行うことができる。

このように空間部２５に補強部材２６を配置することにより、外側部材１２と内側部材１０との間の接続箇所を増やすことができ、フレーム１全体として剛性が、さらに高くなる。

なお、補強部材２６は、鋼管に限られるものではない。以下に図面を参照して補強部材２６として用いられる部材の形状を例示し、その作用効果について説明する。

図６は補強部材として薄鋼板３０を用いた場合のフレーム１の隅部を上から見た図である。図６に示すようにフレーム１の隅部に補強部材として三角形状の薄鋼板３０が設けられる。この時、薄鋼板３０は内側部材１０および外側部材１２の両者に接合される。補強部材として薄鋼板３０を設けることにより、鋼管を用いた場合同様、捻れ、面内せん断、面外曲げ、面内曲げそれぞれに対するフレーム１の剛性が高まることとなる。なお、薄鋼板３０はフレーム１の四隅の４箇所と、その裏に対応する部分の計８箇所に設けられることが望ましい。

図７は補強部材としてフランジ付カップ４０を設置した場合のフレーム１の隅部の様子を上から見た図である。また、図８はフランジ付カップ４０の斜視図であり、天井部４４、即部（カップ部）４１及びフランジ部４２からなる。図７に示すようにフランジ付カップ４０のカップ部４１は上記実施の形態の金属管（補強部材２６）の場合と同様に、内側部材１０と外側部材１２の間隙部において両者に接合するように固着され、フランジ部４２は上記図６に示した薄鋼板３０と同様にフレーム１の隅部に固着される。

図７に示すようにフレーム１においてフランジ付カップ４０を補強部材として設けた場合に、フレーム１の構造性能は、上述したような金属管（補強部材２６）または薄鋼板３０を補強部材として設けた場合に比べてさらに高まる。さらに、図８に示すようにフランジ付カップ４０のカップ部４１内には、フレーム１が電子機器を保持した場合の移動機構として用いられるキャスター等の移動用回転体４３を設けることができる。そのため、フランジ付カップ４０はフレーム１の構造性能を高める補強部材としての役割と同時に、移動用回転体４３を支持する支持部材および移動用回転体４３の格納部としての役割を果たし、更に有用性が高まる。

なお、移動用回転体４３が大型の場合、図９に示すように、例えば内側部材１０に、フランジ付カップ４０のカップ部４１を収納させる凹部４５を設けることも可能である。これにより、カップ部４１には、より大きな移動用回転体４３を収納することが可能となり、フレーム１に支持される電子機器等の移動性能の安定性が向上する。

また、本発明においては、図１０に示すように、ループ形状の内側部材１０の一部が曲がっている構成をとってもよい。ここで、図１０には、内側部材１０の一箇所が曲がっている様子を示したが、内側部材１０の複数箇所が曲がっていることとしてもよい。

また、本発明において、ループ形状の内側部材１０の断面形状は、閉鎖断面であれば全ての部分で同じでなくてもよく、例えば、図１１に示すように、内側部材１０の形状は、一部１０’が広幅化されたループ形状であってもよい。

さらにまた、本発明においては、図１２に示すように、内側部材１０は断続的なループ形状をとることとしてもよい。図１２においては、内側部材１０の断続部５０は、対向する内側部材１０の直線形状部に設けられることとしているが、これに限られることはなく、半円形状部に設けられてもよい。また、必ずしも２箇所である必要もない。但し、内側部材１０の断続部５０は外側部材１１と接合されている必要があり、互いの部材（内側部材１０と外側部材１２）同士の間で、力が伝達されることが必要である。

また、断続部５０には、内側部材１０と異なる素材である樹脂等からなる挿入部材５１が挿入されていてもよい。なお、その様子を図１３に示す。さらに、図１４に示すように、挿入部材５１は、例えば２箇所の断続部５０を連結する一体化された部材からなることとしてもよい。

また、本発明においては、図１５に示すように、外側部材１２は断続的な四角形状をとることとしてもよい。ここで、図１５では外側部材１２の対向する長辺部にそれぞれ途切れ部５２を設けることとしているが、これに限られることはなく、短辺部に設けられてもよい。また、必ずしも２箇所である必要もない。但し、上記内側部材１０が断続的である場合同様、外側部材１２の途切れ部５２は内側部材１０と接合されている必要があり、互いの部材（内側部材１０と外側部材１２）同士の間で、力が伝達されることが必要である。

また、本実施の形態およびその変形例において、フレーム１において、外側部材１２は四角形状に一体化されるとしたが、必ずしも正確な四角形状でなくてもよく、支持する電子機器の形状に応じて、適宜変化させてもよい。また、外側部材１２の断面形状は、外側部材１２の材長方向において一定でなくても良く、支持する電子機器に応じて、材長方向に断面形状が変化することとしてもよい。

さらにまた、上述してきた本実施の形態およびその変形例にかかる、内側部材１０、外側部材１２および補強部材２６等によって構成されるフレーム１において、例えば、図１６に示すように、その片面または両面に金属板６０を固着することによって、フレーム１の構造体としての剛性をより高めることが可能となる。

上述してきた本発明の実施の形態およびその変形例において、内側部材１０を構成する金属管９同士を接合・固着させる場合や、内側部材１０および外側部材１２と補強部材２６の固着においては、溶接を用いることを前提として説明してきたが、本発明はこれに限るものではなく、ネジ、ボルト、リベット、接着、クリント、カシメ、接着、勘合などの接合方法を用いることができる。例えば、図１７に示すように、金属管９同士の接合は、一方の金属管９の端部９’を他方の金属管９の端部９’に挿入することで、２つの金属管同士を接合して内側部材１０を構成することとしてもよい。かかる構成により、フレーム作製時の溶接工程を減少させ、より効率的にフレーム１が作製される。なお、一方の金属管９の端部９’を他方の金属管９の端部９’に挿入後、ネジ・ボルト等を用いて固着することにより、接合がより確実となる。

また、以上述べた本発明にかかる実施の形態およびその変形例では、内側部材１０、外側部材１２、補強部材２６等の材質は鋼材であるとして説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えばアルミによって形成されることとしてもよい。

さらにまた、本発明に示すフレームによる電子機器を保持する方法として、電子機器の底面に配置することの他、電子機器筐体の中段や上面に設置してもよく、また、鉛直面や、斜め補強面に設置しても良い。

本発明は、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、電子部品が内臓された筐体（これらを総称して電子機器とよぶ）を支持するフレームに適用できる。

１…フレーム
９…略Ｕ字型部材（金属管）
１０…内側部材
１１…形鋼（形金属）
１２…外側部材
２６…補強部材
３０…薄鋼板（板部材）
４０…フランジ付カップ
４１…側部（カップ部）
４２…フランジ部
４３…移動用回転体
４４…天井部
４５…凹部
５０…断続部
５１…挿入部材
５２…途切れ部
６０…金属板

Claims (12)

1. 電子機器を保持するフレームであって、
   連続的または断続的なループ形状であり、閉鎖断面を有する中空の金属からなる内側部材と、
   角形断面形状、溝形断面形状、Ｈ形断面形状、Ｚ形断面形状のいずれかの断面形状を有する形金属からなる、前記内側部材の外側を囲む四角形状の外側部材とを備え、
   前記内側部材は、略惰円形状である、フレーム。
2. 前記内側部材は、略Ｕ字型形状の２つの金属管の端部同士が固着されることにより構成される、請求項１に記載のフレーム。
3. 前記２つの金属管の端部同士は、一方の金属管の端部を他方の金属管の端部に挿入することによって固着されている、請求項２に記載のフレーム。
4. 前記２つの金属管は、それぞれ一体成形されている、請求項２または３に記載のフレーム。
5. 前記一体成形は、ハイドロフォームによって行われた、請求項４に記載のフレーム。
6. 前記内側部材の断面形状は、扁平形状である、請求項１〜５のいずれかに記載のフレーム。
7. 前記外側部材の四隅には、前記内側部材の外側に空間部が形成され、
   前記空間部には、前記内側部材と前記外側部材を接続する補強部材が配置されている、請求項１〜６のいずれかに記載のフレーム。
8. 前記補強部材は、金属管またはカップ形金属である、請求項７に記載のフレーム。
9. 前記補強部材の内部に移動用回転体が収納されている、請求項８に記載のフレーム。
10. 前記外側部材の四隅には、前記内側部材と前記外側部材を接続する板部材が配置されている、請求項１〜９のいずれかに記載のフレーム。
11. 片面全面または両面全面に金属板部材が配置される、請求項１〜９のいずれかに記載のフレーム。
12. 複写機の底部に配置されるフレームである、請求項１〜１１のいずれかに記載のフレーム。
    

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