JPH0468099B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、工作機械コラムの摺動部分等で荷重
受部を母材と別個に形成し、両者を固定する際の
荷重受部の接着構造に関し、特に、接着剤を使用
する接着構造に関する。

〔従来の技術〕

工作機械のコラムでクロスレール上に重量物を
摺動させるなど荷重による消耗が予想される場所
では、荷重受部と母材とを別個に形成し、両者を
何らかの手段で固着させて使用することがある。
例えば、第４図ａに示すように、コラム４１に取
り付けられたクロスレール４２上に刃物台支持部
４３を摺動させる場合など、刃物台の荷重が大き
く、直接接面させたのでは円滑に摺動せず、摩耗
も激しい。そこで、第４図ｂに第４図ａの部分Ａ
を拡大して示すように、刃物台等の荷重体４４に
ベアリング４５を配設し、クロスレール等の母材
４６にも荷重受部４７を設置する。これは母材４
６が一般に鋳鉄材料で形成され、摩耗し易いの
で、スチールウエイによる荷重受部４７で強化す
るという意味も含んでいる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

スチールウエイを鋳鉄母材に固定する方法とし
ては、第５図ａに示す如く、ベアリング５１をボ
ルト５２によつて移動荷重体５３に固定し、スチ
ールウエイ即ち荷重受部５４は鋳鉄製の母材５５
にボルト５６で締結されるものや、第５図ｂに示
す如く、荷重受部５４は台形断面に形成され、鋳
鉄製の母材５５に埋め込まれたうえ、くさび材５
７をあてがわれて締結され、そのくさび材５７が
ボルト５６で固定されるものがある。

しかし、これらの方法では、ボルトを締結する
ための空間が必要で、構造が大きくなりがちであ
り、製造上の手間も大変なもので、堅固な締結の
ためにはボルトの本数も多数を要し、時間経過に
よるボルトの緩みに起因する形状変化の不安も残
つた。

そこで、ボルト締結に代わり、スチールウエイ
即ち荷重受部を接着剤により母材へ接合すること
が工夫され、第５図ｃに示す如く、母材５５に掘
設された溝に荷重受部５４に埋め込み、母材５５
と荷重受部５４との間隙には、接着剤５８を充填
して、両者を固着させるものが考えられた。第５
図ｄは第５図ｃの部分Ｂを拡大した図であるが、
母材５５と荷重受部５４との間隙中でも、母材５
５の表層に接する部分Ｃには他の部分よりも極め
て大きな応力集中が発生することが一般に知られ
ていて、実際にも接着剤の剥離が頻繁に生じてい
る。

第６図は、前記第５図ｄの部分Ｃの近傍を小さ
な有限の要素に分割して示した図で、第６図ａは
スチール材６１に荷重がかかる前、即ち変形前の
状態を示し、Ｚ軸方向に平行な母材６２及びスチ
ール材６１の接触面の全域にわたつて、その接触
面に垂直なＸ軸方向の間隔lxは等しく、接着剤層
６３を形成している。第６図ｂは、スチール材６
１に荷重がかかつた変形後の状態を示し、有限要
素法による解析結果を「Ｘ−Ｙ」式プロツタで作
図したものである。同図において、接触面に平行
なＺ軸方向沿いにスチール材６１に荷重Ｆがかか
ると、スチール材６１は図中下方に沈下かつ変形
し、その沈下と変形により接着剤層６３の上部は
角度θで開口するような変形を生じ、接着剤層６
３の各要素に発生する局部的な応力が接着剤の許
容値を越えたとき剥離が発生し、この剥離は表層
から内部へと進行して、母材６２及びスチール材
６１間の接着構造を全面的に破壊してしまう虞れ
がある。

本発明は、このような問題点に鑑みて創案され
たもので、構造が簡単で、製造上の手間も少ない
接着剤方式を採用し、しかも母材と荷重受部との
接着面から内部へと進行するような剥離の原因と
なる応力集中を低減させる荷重受部の接着構造を
提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明において、上記の問題点を解決するため
に講じられた手段、第１図に基本的構造を示すよ
うに、荷重受部１を母材２に接着剤３で接着させ
る際の荷重受部の接着構造において、荷重受部１
と母材２との対接面に沿う方向に荷重Ｆの作用成
分が存在する接着領域では、その対接面上の各位
置における荷重受部１と母材２の間隔lx（ｚ）の
その位置に充填される接着剤３の応力特性に対応
させて不等に形成する荷重受部の接着構造とする
ものである。

〔作用〕

弾性構造体に外部から力が作用した際の、内部
発生応力と変形量との間には、例えば第６図に示
す接着剤を弾性構造体として考えると、Ｘ方向の
接着剤厚みlxを材料寸法、その変形量をΔlx、材
料即ち接着剤固有の弾性係数数値をＥ、内部発生
応力をσxとして、次式の関係があることが工学
的に確認されている。

σx＝１／Ｅ・Δlx／lx 従つて、変形量Δlxは同一であつても、材料寸
法lxを大きくすれば、内部発生応力σxを小さく
できることが判る。

接着剤層内部に発生する応力は、例えば第２図
に示す如く、表層より0.1〜0.2mm程度ピークに達
する傾向を示すので、この特性に対応させて、第
１図に示すように、対接面の各位置における荷重
受部と母材との間隔を形成すれば、応力を表層部
分に集中させなくても済む。

〔実施例〕

第３図ａ〜ｆは、本発明の各実施例を示す部分
断面図である。これらの実施例で明らかなよう
に、本発明は必ずしも第１図に示すように厳密に
特性曲線を膜写しなくてもよい。第３図ａは、応
力特性が増大し始める位置Ｐから直線的に荷重受
部３１側を削り取る形状であり、第３図ｂは応力
特性が増大し始める位置Ｐから荷重受部３１側を
凹面的に削り取る形状であり、同図ｃは、応力特
性が増大し始める位置Ｐから荷重受部３１側を凸
面的に削り取る形状である。その他、同図ｄに示
す如く、荷重受部３１側の表層部分位置（トバ
口）のみを切り込み溝断面３１ａに形成するだけ
でも剥離を防止する効果を有し、さらにこの溝３
１ａを同図ｅに示すように方形断面３１ｂで応力
特性が最大に達する深さ0.1〜0.2mmの位置まで届
かせれば、その効果は一層増大する。また、同図
ｆに示す如く、この不等間隔接着剤層３２を母材
３３側の削面により形成しても、もちろん差し支
えない。

なお、上記の接着剤層３２の拡大を、荷重受部
３１又は母材３３の形状変更により行つても、接
着剤層３２以外の構造全体に与える影響は極めて
小さく、無視できる。

〔発明の効果〕

以上説明したとおり、本発明によれば、構造が
簡単で、製造上の手間も少ない接着剤方式を採用
し、しかも母材と荷重受部との接着面から内部へ
と進行するような剥離の原因となる応力集中を低
減させる荷重受部の接着構造を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構造の縦断面図、第２
図は接着剤層の内部応力の特性図、第３図は本発
明の各実施例の部分断面図、第４図及び第５図は
母材と荷重受部の説明図、第６図は荷重による変
形の説明図である。 １，３１，４７，５４，６１……荷重受部、
２，３３，４６，５５，６２……母材、３，３
２，５８，６３……接着剤層、４４，５３……荷
重体、４５，５１……ベアリング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 荷重受部を接着剤により母材に接着させる際
   の荷重受部の接着構造において、荷重受部と母材
   との対接面に沿う方向に荷重の作用成分が存在す
   る接着領域では、該対接面上の各位置における荷
   重受部と母材との間隔をその位置に充填される接
   着剤の応力特性に対応させて不等に形成すること
   を特徴とする荷重受部の接着構造。