機械設計 #95：樹脂のリブとボス — ひけを作らずに剛性を上げる

樹脂リブとボスは境界が変わっても機能、製造、検査、費用、保全を守らなければならない。

数値より先に機能

肉厚、公差、基準、穴群を決める前に、入力、期待結果、合否限界、故障症状、測定方法を書く。全ての値と変更に担当を付ける。

基本チェック

機能上必要な剛性と、力の伝わり方： 値、出典、方法、担当、合否の証拠を記録する。
壁の厚さに対するリブまたはボスの厚さ： 値、出典、方法、担当、合否の証拠を記録する。
抜き勾配、丸み、離型： 値、出典、方法、担当、合否の証拠を記録する。
ひけ、反り、冷却、外観面： 値、出典、方法、担当、合否の証拠を記録する。
ねじ、インサート、締結の荷重： 値、出典、方法、担当、合否の証拠を記録する。
型の試作、測定、合否基準： 値、出典、方法、担当、合否の証拠を記録する。

故障モード	症状	確認
機能が未定義	過剰公差または機能不足	機能スタックを再構築
基準が実在しない	検査と組立が不一致	実治具で試す
文書が不一致	数値は正しいが改訂違い	全資料を基準化

リブとボス：すべては壁の厚さとの比率で決まります

リブもボスも、樹脂が局部的に厚くなる場所です。つまりどちらもひけとボイドの出る恐れがある場所です。どちらも使ってよいのですが、取り付く壁の厚さと釣り合わせる必要があります。

部位	壁との関係	理由
リブ付け根の厚さ	壁よりはっきり薄くする	壁と同じ厚さなら、反対側の面はほぼ確実にひける
リブの高さ	充填のしやすさで上限が決まる	高すぎると充填しにくく、離型もしにくい
リブ付け根の丸み	丸みを付ける。直角にしない	直角は応力集中部であり、流れも妨げる
リブの抜き勾配	両側面に必須	リブは型開き方向で最も深い部位だから
リブどうしの間隔	間に型のコアを作れるだけ空ける	近すぎると薄い鋼の板が残り、折れやすい

覚えておきたい逆説があります。リブを厚くしてもほとんど硬くならず、ひけだけがはっきり増えます。硬くしたいならリブを高くするか本数を増やします。厚くするのではありません。

付け根の丸み：二方向のせめぎ合い

リブ付け根の丸みは二つの働きをします。応力集中を減らすことと、樹脂がリブへ流れ込みやすくすることです。しかし丸みが大きすぎると、接合部にちょうど材料を足すことになり、避けようとしていた厚い部分を自分で作ってしまいます。

したがって付け根の丸みはせめぎ合いです。割れず充填できるだけ大きく、厚い部分を作らないだけ小さくします。感覚で決めず、型メーカーに相談すべき箇所です。

ボス：単独で立たせないこと

ボスはねじや位置決めピンのための樹脂の柱であり、これも厚い部分です。原則が三つあります。

中実ではなく中空にする。 中実のボスは典型的な厚い部分です。ボスの壁もリブと同じ比率の原則に従い

ます。

平面の真ん中にボスを単独で立たせない。 単独のボスは弱く、反対側の面がひけやすくもあります。補強

リブで最も近い壁につなぐか、壁に寄せて配置します。

リブと同様に、付け根に丸みを付け、抜き勾配を与えます。

ねじ用のボスでは、壁の厚さがねじの締付力と、ねじが入るときの周方向の応力にも耐える必要があります。ねじの種類と想定する締付トルクと一緒に決め、切り離して考えないでください。

形状を固める前の手早い確認

リブとボスそれぞれの反対側の面を見ます。そこは外観面ですか。外観面なら、ひけの危険は理屈ではなく実際

の問題です。

局部的に厚くなっている箇所を数えます。厚い箇所が散らばって多いなら、個別に手直しするのではなく構造を

組み直す合図です。

近すぎるリブの対がないか確認します。型の側から考えます。二つのリブの間には、射出圧を受ける薄い鋼の板

が立っています。

リブとボスの具体的な数値

前の節では、リブとボスは壁の厚さとの比率で判断すると述べました。この節では、図面に載せる数値を示します。

寸法	よく使う目安	理由
根元のリブ厚さ	壁厚の0.5〜0.6倍	これより厚いと根元が反対面にひける
リブ高さ	壁厚の3倍以下	高すぎると充填しにくく反りやすい
リブ間の間隔	壁厚の2倍以上	近すぎると局所的に発熱し、型の冷却が難しい
リブの抜き勾配	片面0.5度以上	リブが擦れずに型から抜けるように
リブ根元のR	壁厚の0.25〜0.5倍	応力を下げるが、大きすぎると厚肉の塊になる

ボス：壁につなぎ、ひけと戦う

ボス（ねじやピンのための柱）は局所的な厚肉の塊なので、中実のまま残すとほぼ必ず反対面にひけます。扱い方は三つあります。

ボスを補強リブで壁につなぐ：単独で立たせるより剛性が高く、樹脂の流路にもなります。
ボス周りの肉厚を比率で保つ：ボスの壁は主壁のおよそ0.6倍、リブと同じにして、厚肉の塊に

しません。

穴とボス根元にRを付ける：鋭い根元はねじ締め時に応力を集中させるので、根元に小さなRを

付けます。

インサートやタッピンねじを受けるボスでは、外径とボス壁が締付荷重にも耐えなければなりません。樹脂へのインサートの記事も参照してください。

MINATA発行チェック

[ ] 機能、境界、故障症状を記載した。
[ ] 基準、責任、工程、誤操作防止が明確である。
[ ] 六項目に証拠と合否限界がある。
[ ] 製造、組立、検査、保全を実機で試した。
[ ] 改訂、サプライヤー、材料、構成記録が一致する。

良い設計は、製造、運転、保全、変更を通過する前提の連鎖である。樹脂リブとボスでは、機能とばらつきが信頼できる証拠を残すことがMINATAの基準である。

よくある質問

リブは壁と同じ厚さでよいですか

いけません。リブの付け根は壁よりはっきり薄くします。そうでなければ反対側の面はほぼ確実にひけます。厚いリブはほとんど硬くもならないので、硬さが要るなら高さを増やすか本数を増やします。

付け根の丸みは大きいほどよいですか

そうではありません。丸みは応力集中を減らし、樹脂がリブへ流れ込むのを助けますが、大きすぎると接合部に材料を足すことになり、避けようとしていた厚い部分を作ります。せめぎ合いなので型メーカーに相談します。

ねじ用のボスは中実と中空のどちらですか

中空にし、壁の厚さはリブと同じ比率の原則に従います。中実のボスは典型的な厚い部分で、反対側の面のひけと内部のボイドを生みます。ボスの壁はねじの締付力にも耐える必要があるため、ねじの種類とトルクと一緒に決めます。

平面の真ん中に立つボスは問題ですか

弱く、ひけやすくもあります。補強リブで最も近い壁につなぐか、壁に寄せて配置し直します。単独のボスは締付力と横方向の力に対してはっきり弱くなります。

リブどうしを近づけて配置してよいですか

型の側から考えます。二つのリブの間には射出圧を受ける薄い鋼の板が立っており、近すぎれば折れやすく、型の製作も難しくなります。最小の間隔は、リブの高さと型の材料に応じて型メーカーに確認します。

よくある質問（続き）

リブを壁と同じ厚さにしてよいですか。

やめたほうがよいです。壁と同じ厚さのリブは根元に塊を作り、ゆっくり冷えて反対面にひけます。リブ厚は壁厚のおよそ0.5〜0.6倍に保ちます。

リブの高さはどこまで許されますか。

壁厚のおよそ3倍までです。それより高いとリブ先端まで充填しにくく反りやすいので、剛性が要るなら一本の高いリブより、低いリブを複数入れます。

ボスがひけやすいのですが、どう減らしますか。

ボス壁を主壁のおよそ0.6倍に保ち（中実でなくくり抜く）、ボスを補強リブで壁につなぎ、ボス根元に Rを付けます。単独で立つ中実のボスは、典型的なひけの原因です。

まとめ

樹脂のリブとボスは、書類を整えるための手続きではない。設計意図を、繰り返し製作でき、組み立てられ、測定できる結果へ変えるための手段である。良い図面は、設計者がそばで説明しなくても伝わる。情報の構成そのものがその役割を果たさなければならない。

現場のための早見表

リブとボスは、状況・作り方・目的を対応づけると崩れません。

状況	作り方・制御の仕方	目的
リブ	主壁より薄く、根元に丸みを付ける	剛性を上げ、ひけを減らす
ねじボス	中空にしてリブで支える	厚い肉のかたまりを避ける
間隔	一点にリブを集めない	不均一な収縮を減らす

実際の場面

単独で立つボスは締めると割れやすく、厚すぎるボスは反対面にひけを作ります。ボスを壁へ二、三本の細いリブでつなぐほうが安定しますが、流れとウェルドラインの位置を確認します。

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