アルミフレームの作業台をCADで組む、12本の切断長さと組立の順番

作業台の寸法を決める前に、載せるワークや治具の大きさと質量、作業する高さを客先に確認します。この記事では例として幅600・奥行400・高さ700mmとし、30mm角のアルミフレーム12本で組みました。切断長さは690mmが4本、540mmが4本、340mmが4本です。総延長は6,280mmで、フレームだけなら約5.8kgです。

計算は引き算だけで済みます。ただ、脚と横桟のどちらを上まで通すかで切断表は変わりますし、組立の順番を誤るとTナットが溝に入らなくなります。

下の3Dは、CADの上で組み上げたモデルで、実物はまだ組み立てていません。再生すると部品が組立の順に入ってきて、チェックボックスで部品を隠すとブラケットの裏側まで見えます。

たわみでは鉄パイプに負ける

同じ外形なら、たわみにくいのは鉄のほうです。30mm角で肉厚2mmの鋼の角パイプと比べると、断面二次モーメントは2.94×10⁴mm⁴で、フレームの2.87×10⁴mm⁴とほぼ同じです。そこに約3倍の縦弾性係数¹が乗るので、同じ荷重でたわみは約3分の1に収まります。かわりに質量は1mあたり1.76kgで、フレームの0.93kgの約1.9倍です。

では、なぜアルミフレームで作るのか。決め手は、組んだあとに形を変えられることです。溶接がないのでボルトを緩めれば横桟の高さを変えられますし、溝にTナットを入れれば棚板やセンサーの台を好きな位置に追加できます。材に穴を追加工する必要もありません²。

検査台や治具の台のように、使いながら形を変える台なら、この利点が生きます。逆に、形が決まっていて重いものを載せ続ける架台なら、溶接の鉄フレームのほうが向いているでしょう。

切断長さは外形からの引き算

部材	本数	長さ
脚	4本	690mm
幅方向の横桟（上下）	4本	540mm
奥行方向の横桟（上下）	4本	340mm

脚は全高700mmから天板の厚さ10mmを引いた長さです。横桟は脚と脚のあいだに入るので、外形から脚2本分の60mmを引きます。幅方向は600−60で540mm、奥行方向は400−60で340mmです。

切断表は部品表の一部で、角の納まりや天板の厚さが変わるたびに作り直す表です。提供前の装置設計の支援アプリ MEKARIQ は、ワーク仕様などの装置の条件から3D・組立図・部品図・部品表を生成し、生成のたびに検図して結果を○▲×で示します。（MEKARIQ は、株式会社Anamorphosis Networks が開発している装置設計の支援アプリです。MANUFAC を制作する株式会社Game は、その開発を受託しています。この段落はその紹介です。）

質量は断面積から求めました。自分で描いた断面は344mm²で、図はアルミフレームの選び方に載せています。アルミの密度2.70g/cm³を掛けると1mあたり0.93kg、6,280mmで5.84kgです。カタログにある同じ大きさの標準品は0.90kg/m³なので、こちらで計算すると5.65kgです。差は3%ほどでした。

注意が必要なのは天板です。厚さ10mmのアルミ板（A5052）は1枚で6.42kgあり、フレーム12本より重くなりました。

部品	質量
天板（A5052、厚さ10mm）	6.42kg
フレーム12本	5.84kg
ボルトとナット	0.46kg
ブラケット16個	0.32kg
合計	13.04kg

全体の約半分が天板です。持ち運ぶ台を軽くしたいなら、フレームを細くするより天板を薄くするほうが効果があります。

材料を4,000mmの定尺で買うなら2本で足ります。切りしろを3mmとして、1本目から690mmを4本と540mmを2本、2本目から540mmを2本と340mmを4本です。

脚を通すか、横桟を通すか

切断表は、角の納まりを決めてから作ります。次の図で見比べたいのは、色を付けた上の横桟の長さです。

右の形にすると、脚は30mm短い660mmになり、幅方向の上の横桟は脚の外まで伸びて600mmになります。総延長は同じですが、切断長さは660・600・540・340mmの4種類に増えます。

違いが出るのは荷重の伝わり方です。左の形では、横桟が受けた荷重はブラケットとボルトを介して脚へ伝わります。右の形なら横桟が脚の端面に載っているので、下向きの荷重をボルトだけで受けずに済みます。

今回は左を選びました。切断長さが3種類で間違えにくいうえ、天板が脚の端面にも直接載るからです。重いものを載せる台なら、右の形を検討する価値があります。

横桟そのものには余裕があります。幅方向の上の横桟540mmは、中央に100Nをかけても0.16mmしかたわみません。長さの1/1000を上限とすると、1本あたり約330Nが目安です。この計算は横桟1本のたわみだけで、人が乗る使い方や横からの力は見ていません。載せるワークや治具の質量と載せ方は、客先に確認する項目です。ブラケットの許容荷重と合わせて、最終の判断はメーカーの資料と設計基準によります。

Tナットは枠を閉じる前に入れる

この作業台で使うTナットは38個です。ブラケット16個に2個ずつで32個、天板を固定する分が6個です。

つまずきやすいのは天板の6個でしょう。上の横桟の上面の溝に入れるのですが、横桟の両端を脚に突き当てると溝の端がふさがります。今回描いたナットは幅15.5mmで、開口8mmからは入りません。だから上の横桟を脚に付ける前に、天板の分まで先入れしておきます。ミスミの組立手順にも、天板を付けるときは先入れナットを別に用意するよう書かれています⁴。入れ忘れたときに使う後入れナットとの使い分けは、アルミフレームの選び方を見てください。

脚の溝では別の問題が起きます。立てた脚の溝に入れたナットは、下へ落下してしまいます。枠を寝かせて組むか、溝の中で仮止めできるナットを選ぶと防げます⁵。

ボルトの長さは溝の深さで決まります。今回の断面の溝は深さ9mmで、ブラケットの板厚4mmを足すと13mmです⁶。これより長いボルトは溝の底に干渉して締まりません。そこでM6×12を選びました。溝の底とのクリアランスは13 − 12 = 1mmです。天板の皿ボルトは頭が板に沈むのでM6×16で、溝に入るのは6mmです。

組立の順番

動画では枠を立てたまま見せていますが、実際には平らな床に寝かせて組むと作業しやすくなります。メーカーの組立手順も、平らで広い場所を用意し、ゴムシートなどの下敷きを敷くよう勧めています⁴。ここからの順番は、編集部がモデルを見ながら考えたものです。

1. 部材を長さごとに分け、本数を数える。
2. 脚と横桟の溝にTナットを入れる。上の横桟には天板の分も入れる。
3. 脚2本と奥行方向の横桟2本を床に寝かせ、左右の枠を2組作る。
4. 枠を立て、幅方向の下の横桟でつなぐ。
5. 幅方向の上の横桟でつなぐ。
6. 直角を確認して本締めする。
7. 天板を載せ、皿ボルトで固定する。

下の横桟を先につなぐのは、枠が自立して上の作業がしやすくなるからです。ただ、枠を立てると脚の溝のナットは落下するので、幅方向を受けるブラケットは、寝かせているうちに脚へ仮止めしておきます。ここまでのボルトは、手で動かせる程度の仮締めです。

本締めは1か所ずつ、脚の側のボルトから締めます。ブラケットが脚に固定されたところで横桟を脚へ押し当て、そのまま横桟の側を締めると、突き当ての面にすき間が残りにくくなります。

直角はブラケットに頼らない

押出型ブラケットの直角度は±1度の公差で作られていて⁶、フレームの切断面も基準面にはなりません⁵。1度は小さく見えますが、長さ690mmの脚の上端では約12mmの倒れになります。

そこで対角線を測定します。次の図の破線が測定する線で、左右の枠は797.6mm、上の枠は721.1mmが狙いの値です。

手順は単純で、外側から当て板をあてがい⁵、対角線を2本測定し、差が縮むように枠を押してから締めるだけです。左右の枠で1度ずれると差は約12mmあるので、コンベックスでも十分に見分けられます。差が1mmなら、ずれは約0.08度です。ただし、締めると枠は動きます。だから本締めのあとにもう一度測定します。

締付トルクはブラケットごとに違います。たとえば溝幅8mm用のあるブラケットの参考値は、M6で10.5N・mです⁷。使う品のメーカー資料に合わせ、全部締めたら締め忘れがないかを確認します⁵。トルクと軸力の関係はボルトの強度区分の記事で計算しました。

部品をそろえるときも、メーカーの資料が頼りです。溝の形はメーカーや型式で違い、エヌアイシ・オートテックのカタログは、フレーム型式ごとにT溝の形が異なるとして、使えるナットを分けて載せています⁸。

切断表を発注に回す前に、もう一度見直したいのは天板の厚さです。5mmの板に変えると天板は3.2kg軽くなりますが、脚は695mmに変わります。12本のうち4本の長さに関わる話なので、切断してからでは直せません。

2026年11月9日 更新：載せるワークと治具の条件、ボルトと溝の底のクリアランス、組立の順番を中心に、業界の用語で構成と表現を書き直しました。

注

1. 鋼は日本製鉄「パイプの荷重とたわみ量」の弾性係数2.1×10⁴kgf/mm²（約206,000N/mm²）、アルミは70,000N/mm²で計算しました。鋼の角パイプの断面二次モーメントは、角のRを無視して(30⁴−26⁴)/12で計算しました。2026年10月30日に確認。 ↩

2. ミスミ「アルミフレームユニット設計手順」。ブラケット接続はフレームへの追加工が不要で、任意の位置に取り付けられると説明しています。2026年10月30日に確認。 ↩

3. ミスミのカタログ「6シリーズアルミフレーム」。HFS6-3030の質量は0.90kg/m、断面積は333mm²です。2026年10月30日に確認。 ↩

4. ミスミ「アルミフレーム組立方法」。2026年10月30日に確認。 ↩ ↩

5. ミスミ「よくある質問」。立てたときのナットの落下、切断面の直角度、当て板、締め忘れの確認について書かれています。2026年10月30日に確認。 ↩ ↩ ↩ ↩

6. ミスミ「商品特長・選び方（ジョイント・ブラケット・ナット）」。ボルト長さの計算例と、押出型ブラケットの直角度の項を参照しました。2026年10月30日に確認。 ↩ ↩

7. ミスミのカタログ「後入れ簡単ブラケット」（HABL6）の参考締付トルク。ほかのブラケットに当てはまる値ではありません。2026年10月30日に確認。 ↩

8. エヌアイシ・オートテック「アルファフレームシステム総合カタログ」の「アルファT溝について」。2026年10月30日に確認。 ↩