第20回　架台のトラブルと原因分析

国立大学法人　九州工業大学
支援研究員・客員教授
堀田　源治

九州工業大学、有明工業高等学校で教鞭をとる他に、堀田技術士事務所（ETC）の代表として企業向けコンサルタント活動（保全・安全・人材育成など）や学協会の委員・役員活動（日本技術士会、日本材料学会、日本設計工学会）を実施中。

資格：職業訓練指導員
　　　１級技能士
　　　技術士（機械部門）
　　　博士（工学）

鋼製構造物のトラブル

　設備保全の対象として意外に厄介であるのが、鋼材を組み合わせて製作された構造物の異常対処であろう。生産設備としての構造物には図表－1（a）のような搬送用架台や（b）のような支持ブラケット、（c）のようなフレームなど用途に合わせてさまざまな種類がある。特徴は自社内で要求仕様に基づいて製作されることも多く、等辺山形鋼（アングル）や帯鋼（フラットバー）を組み合わせた溶接あるいはボルト締結構造物が一般的である。
　機械装置と異なり、経年によるある程度の腐食や全体的なゆがみ、鋼材の曲がりなどは許容されがちで、定期点検の対象になるのはボルト類のゆるみ位であろう。

図表－1　鋼材を組み合わせて制作された構造物

　しかし、これらは生産のインフラとなっているため、ひとたび破壊や破損など対象物の支持ができなくなると、生産計画にも支障をもたらす。以下に事例を示す。

【A社の事例】
　車載製品を製造しているA社においては、機種変更や新機種対応ごとに多くの種類の架台が必要になることから、架台の製作にかなりの費用と工数を割いていた。そこで、改善策として分解・組立式の架台を採用した。架台の形状と鋼材の長さを標準化しておき、複数の機種にも対応できるようにするとともに、溶接構造からボルト締結構造に変更することで、不必要になった架台を分解して新しい架台に組み直しを行った。
　あるとき、製品（製缶品の重量物）を載せた架台が崩落し、製缶品が落下して破損。そばに居た従業員が巻き込まれて負傷した。災害調査を行ったところ、鋼材の変形は殆どなく、24本のM6のボルトのうち6本がせん断破壊をしていた。
　原因分析の結果、鋼材が荷重に耐えきれずに一時的な弾性変形が生じ、そのために鋼材同士を締結していたボルトにせん断力が作用したためと判断された。そこで、対処として厚みの太い鋼材に変更した。

　この事例の対処は適切であろうか。
　今回は、鋼製構造物のトラブル原因を探る剛体の釣合いについて考えてみる。