JP5393387B2 - 車輪及び搬送台車 - Google Patents

Description

本発明は、車輪及び搬送台車に係り、特に、重量物搬送用の極低床搬送台車に用いられる車輪に関する。

従来、比較的重量の大きな搬送対象物（例えば、数１０トン）を搬送する装置として、特許文献１に記載される搬送台車が知られている。この搬送台車は、台車の上に搬送対象物が載置される台座を支持して構成される。台車は、２つの駆動輪と補助輪を備えており、２つの駆動輪は、それぞれモータで別個に回転制御されている。台座は、回転自在に台車に支持された下板と、下板の上に載置され、空気の出入口が設けられた袋体と、袋体の上に載置されて搬送対象物が載置される上板を備えて構成される。袋体は、内部に空気を出し入れして膨張又は収縮させることにより上板を昇降させるエアジャッキとなっている。

このような搬送台車を用いて搬送対象物を搬送する方法として、特許文献１には、複数台の搬送台車を連携させて１つの搬送対象物を搬送する方法が記載されている。具体的には、まず、床面と床面上に載置された搬送対象物との間に複数の搬送台車を配置させ、袋体に空気を入れて各搬送台車の上板を上昇させることにより、上板の上に載置された搬送対象物を持ち上げる。そして、各搬送台車の移動速度と移動方向を同調制御して各搬送台車の相対位置を一定に保持したまま運行させることにより、搬送対象物を据付け位置まで搬送する。

特開平６−２０６６１３号公報

ところで、この種の搬送台車の車輪は、荷重に対する耐久性や設置面との摩擦などを確保するため、車輪表面が合成樹脂製の樹脂部材で形成されている。しかし、特許文献１の搬送台車は、比較的小型でありながら、主として重量物を搬送するものであるため、走行中の車輪には大きな荷重が作用する。そのため、例えば、搬送台車が路面の段差などに乗り上げた場合、樹脂部材が段差に衝突したときの衝撃で、樹脂部材の表面に凹みや変形などが生じることがある。このように車輪が損傷を受けた状態で走行が継続されると、走行性能が低下するばかりでなく、例えば、その損傷を受けた部分からき裂が広がり、車輪全体が破損するおそれがあることから、損傷が発見されたときは早めの対応が求められる。

しかしながら、従来の車輪は、車輪表面の樹脂部材が周方向、つまり全周にわたって一体的に形成された構造であるため、車輪表面の一部だけが損傷した場合でも、車輪ごと交換するしかなく、結果として修理費用が高価になるという問題がある。

本発明の課題は、搬送台車の車輪の表面が損傷したときの修理を、簡単かつ低コストで行うことが可能な車輪を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するため、搬送対象物を積載して搬送する搬送台車の車輪において、搬送台車に支持される回転軸に固定され、回転軸と直交する断面が多角形の金属製のハブと、車輪表面の周方向に分割してハブの多角形の各平面部に取り外し自在に装着される表面部材とを有し、各平面部は、凹部が形成され、各表面部材は、平面部と対向する面に、凹部に嵌合される凸部が設けられるとともに、車輪表面の回転軸と直交する断面が円弧状に形成され、周方向に隣り合う各表面部材は、互いに間隔をあけて設けられ、この間隔は、表面部材の周方向の変形量を吸収する大きさに設定されてなることを特徴とする。

このように表面部材を分割した構造とすることにより、損傷を受けた部分の表面部材だけを取り外して新しい表面部材と交換することができるため、車輪ごと交換する場合と比べて修理費用を大幅に低減することができ、経済性を高めることができる。また、一部の表面部材を交換するだけでよいため、車輪ごと交換する場合よりも作業を簡単化することができ、作業時間の短縮を図ることができる。また、ハブの平面部に凹部を形成し、これと噛み合う凸部を表面部材のハブと対向する面に形成することで、表面部材の位置決め精度と固定力を高めることができる。

この場合において、各表面部材は、ハブに穿設されたボルト孔にボルトで取り付けられてなるものとする。この場合、例えば、表面部材を６個で構成したときには、ハブは、回転軸に直交する断面を正６角形の形状とすることができる。

ところで、表面部材を比較的柔らかい材質で形成すると、荷重の影響を受けることにより、表面部材が車輪の周方向に広がるように変形する場合がある。このように表面部材が変形すると、隣り合う表面部材との境界部分で表面部材が互いに押し付け合い、樹脂部材の一部が車輪の表面から盛り上がるように変形し始める。そして、この盛り上がり始めた部分に走行中の荷重が作用すると、応力の集中によりき裂が生じ、車輪の破損を招くおそれがある。

そこで、表面部材は、隣り合う表面部材との間に隙間を設けて配置されるものとする。このように表面部材間にはじめから隙間を設けておくことにより、車輪の周方向の変形を隙間で吸収することができるため、表面部材の盛り上がりを抑制することができる。これにより走行中の応力集中を防ぐことができるため、き裂の発生を抑えて車輪の寿命を向上させることができる。

本発明によれば、搬送台車の車輪の表面が損傷したときの修理を簡単かつ低コストで行うことができる。

本発明の第１の実施形態における車輪の構成を説明する図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢示断面図である。 図１（ａ）の右上部分を拡大して示す図である。 本発明の第１の実施形態の車輪を用いた搬送台車の正面図である。 本発明の第１の実施形態の車輪を用いた搬送台車の側面図である。 本発明の第２の実施形態における車輪の側面図である。 本発明の第２の実施形態における車輪の正面図である。 本発明の第２の実施形態における車輪に装着される樹脂部材の上面図及び側面図である。

以下、本発明の車輪の一実施形態について説明する。本実施形態では、まず、本発明の理解を容易にするために、本発明の車輪を備えた搬送台車の一例を説明する。

図３、４に示すように、本実施形態の搬送台車１は、走行台車３と台座５を備えて構成される。走行台車３は、駆動輪７と補助輪９を有しており、駆動輪７の回転を制御することにより、走行台車３の直進、操蛇、旋回の各動作が可能になっている。台座５は、走行台車３の上に回動可能に支持されており、図示しない搬送対象物を載置して昇降させるジャッキ機能を有している。なお、補助輪９は、走行面を摺動する補助足に代えることも可能である。

走行台車３は、フレーム１１と、２つの駆動輪７と、４つの補助輪９と、各駆動輪７を駆動させるモータ（図示せず）と、モータの回転を制御する制御装置（図示せず）を備えている。２つの駆動輪７は、走行台車３の進行方向の略中央の位置に配置され（図４）、それぞれの駆動輪７の回転中心となる回転軸が互いに同軸となるようにフレーム１１に支持されている。駆動輪７は、それぞれ別個のモータで、別々に回転が制御されるようになっている。

補助輪９は、走行台車３の進行方向に対して駆動輪７の前後にそれぞれ２つずつ設けられ（図４）、この前後の補助輪９は、フレーム１１から垂下する支持部材１３に支持された水平方向に延在する回転軸の両側に回動自在に支持されている。また、補助輪９は、支持部材１３を中心に矢印１３ａ（図３）の方向で回動可能になっている。

モータと、このモータの回転を駆動輪７に伝える伝達機構及び制御装置は、いずれもフレーム１１に支持されており、例えば、外側からフレーム１１に取り付けられたカバー１５の内側に収納されている。制御装置は、外部のコントローラなどから無線又は有線により入力された指令に基づいて、モータなどに制御信号を出力するようになっている。

図４に示すように、本実施の形態の走行台車３は、２つの駆動輪７に対して進行方向の前方及び後方に向かって、それぞれフレーム１１の底面を上方向に傾斜させた構造となっている。このように傾斜構造を採用することにより、搬送台車１がうねりや段差のある路面を走行する際に、段差などが底面に接触するのを防ぎ、走行性を確保するようにしている。

次に、走行台車３に支持される台座５の構成を説明する。台座５は、フレーム１１に軸受１７を介して回動自在に支持される下板１９と、この下板１９に載置されて空気出入口を備えた袋状のエアバッグ２１と、搬送対象物が載置されてエアバッグ２１の上に載置される上板２３と、下板１９と上板２３とを連結させる連結部材（図示せず）を備えて構成される。

エアバッグ２１は、下板１９と上板２３にそれぞれ粘着シート（例えば、両面テープ）などで貼り付けられ、内部に空気を出し入れすることにより膨張又は収縮して上板を昇降させるようになっている。エアバッグ２１に空気を送るポンプ（図示せず）は、走行台車３に搭載され、制御装置からの制御信号により動作が制御されるようになっている。

下板１９の互いに対向する端部（少なくとも２箇所）と、この下板１９の複数の端部と対向する上板２３の端部とは、それぞれ図示しない連結部材で連結されている。具体的には、下板１９と上板２３の各辺の中央付近の４箇所がそれぞれ連結部材で連結されている。この連結部材は、例えば、下板１９と上板２３との間に油圧シリンダを介在させて構成することができる。エアバッグ２１が膨張又は収縮するときに、エアバッグ２１の破損や急激な空気もれなどが発生すると、搬送対象物の水平を保持することが困難になるが、このとき、油圧シリンダの油圧回路を閉じることで、上板２３の傾きを抑制し、上板２３が大きく傾いて搬送対象物がずり落ちるのを防ぐことができる。なお、連結部材は、上板２３の傾きを抑制するものであれば、油圧式以外の他の機構を適用することもできる。

このようにして構成される搬送台車１は、２つの駆動輪７の回転数をモータで別個に制御することにより、直進、操舵、旋回の各動作を行うことができる。すなわち、直進動作のときは２つの駆動輪７を同回転数で駆動させ、操舵動作のときは一方の駆動輪７を停止又は他方の駆動輪７よりも減速させ、旋回動作のときは２つの駆動輪７を逆方向に回転させる。

次に、搬送台車１を操作して搬送対象物を搬送する手順を簡単に説明する。まず、床面と床面上に載置された搬送対象物との間に搬送台車１を移動させ、エアバッグ２１を膨張させて上板２３を上昇させることで、上板２３の上に載置された搬送対象物を持ち上げる。次に、例えば、外部コントローラから搬送台車１の制御装置に動作指令を出力し、各駆動輪７のモータの回転数を制御することにより、搬送台車１を所望のルートにしたがって据付け位置まで走行させる。その後、搬送台車１が据付け位置に到着したら、再びエアバッグ２１を収縮させて上板２３を降ろし、搬送対象物を所定位置に載置する。

本実施形態の搬送台車１は、補助輪９を備えているため、１台でも搬送対象物を搬送することができるが、例えば、搬送対象物が大きいため１台では安定した搬送が困難な場合には、複数の搬送台車１を一組の搬送装置として、１つの搬送対象物を搬送させることができる。この場合、各搬送台車１は必ずしも補助輪９を必要としない。このような複数の搬送台車１を用いるときは、外部のコントローラから各搬送台車１に動作指令を出し、各搬送台車の移動速度と移動方向を同調制御して、各搬送台車１の相対位置を一定に保持したまま走行させることにより、所望のルートにしたがって搬送対象物を据付け位置まで搬送させることができる。この例によれば、搬送対象物の大型化や重量の増加にも対応することができ、例えば、４台の搬送台車１で最大１００トンの搬送対象物を搬送させることが可能となる。

ところで、本実施形態の搬送台車１は、エアバッグ２１の空気を完全に抜き出して上板２３を最も低い位置まで降ろした状態で設置面からの総高さが例えば約３００ｍｍとなる極低床の重量物搬送用台車をセールスポイントの１つに挙げている。しかし、このような搬送台車の駆動輪７は、例えば、直径が約２００ｍｍ〜２５０ｍｍの小径となるため、例えば、搬送台車１台当り数１０トンの重量を搬送する場合、各車輪には非常に大きな荷重が作用する。

一方、この種の搬送台車の車輪は、荷重に対する耐久性や設置面との摩擦などを確保するため、車輪の表面が金属よりも柔らかい合成樹脂製の樹脂部材などで形成されていた。そのため、例えば、搬送台車１がうねりや段差のある路面を走行中、車輪が段差などに乗り上げると、樹脂部材が段差に衝突したときの衝撃で、樹脂部材の表面に凹みや変形などが生じる場合がある。このように車輪の表面が凹みなどで損傷すると、その部分に応力が集中するなどして、車輪が破損するおそれがあることから、車輪表面の破損が確認されたときには、早期の対処が求められる。しかし、従来の車輪は、樹脂部材が周方向に一体的に形成されているため、車輪表面の一部が損傷した場合でも、車輪ごと交換しなければならず、交換費用が大きくなり、利用者の負担となっていた。本発明者らはこのような問題点に鑑み、車輪の構造を改良工夫することにより、本発明に至ったのである。

以下、本実施形態の特徴技術となる車輪の構成について、図１、２を参照して説明する。なお、車輪とは、駆動輪７と補助輪９を区別するものではないが、説明の便宜上、これらを車輪と称して説明する。

本実施形態の車輪は、該車輪の回転軸２５（図３）が固定される金属製のハブ２７と、ハブ２７に取り付けられる６つの合成樹脂製（例えばナイロン樹脂）の樹脂部材２９から構成される。ハブ２７は、回転軸２５と直交する方向、つまりＹ方向（図１（ｂ））の断面が略正６角形に形成され、回転軸２５が挿通される貫通孔３１が中央に設けられている。貫通孔３１には、回転軸２５とハブ２７との相対的な回転を防止するキー（図示せず）が嵌合されるキー溝３３が設けられている。なお、ハブ２７は、周知の抜け止め構造を組み付けることで、軸方向の動きが規制されるようになっている。

ハブ２７は、周方向に連なる面が６つの平面部３５で形成され、各平面部３５にはＹ方向の断面が矩形の溝３７が形成され、この溝３７の底面には、それぞれ２つのボルト孔３９が形成されている。

樹脂部材２９は、車輪の周方向で６つに分割されて形成され、材質、形状ともすべて同じものとなっている。これらの樹脂部材２９は、それぞれハブ２７の平面部３５に装着され、ハブ２７と対向する面にはそれぞれ突起部４１が設けられている。すなわち、樹脂部材２９がハブ２７に装着されたときには、突起部４１が溝３７に嵌合された状態となっている。また、樹脂部材２９の突起部４１の端面と、その反対側の面、つまり車輪の表面となる円弧状の面との間には、これらの面を貫通する２つの段付孔４５が形成されている。

図１（ｂ）に示すように、ハブ２７と樹脂部材２９は、Ｘ方向の両端面が面一となったときに、２つのボルト孔３９と２つの段付孔４５の孔位置が、それぞれ一致するようになっている。段付孔４５の開口（車輪表面側）から挿入されたボルト４７が、ボルト孔３９に螺合されることで、樹脂部材２９がハブ２７に固定された状態となる。このようにして６つの樹脂部材２９のすべてがハブ２７に固定されると、図１（ａ）に示すように、車輪は、円弧状の外周面４３が連なって円となる。

図２に示すように、ハブ２７に固定された６つの樹脂部材２９は、それぞれ隣り合う樹脂部材２９との間で、設定された大きさの隙間４９が設けられている。また、各樹脂部材２９には、隙間４９を挟んで対向する側面と円弧状の外周面４３との交わる部分に、面取り５１が形成されている。さらに、樹脂部材２９のＸ方向の両端面と円弧状の外周面４３との交わる部分には、面取り５３が全周に渡って形成されている（図１（ｂ））。

このように本実施形態では、車輪の表面を形成する樹脂部材２９を、車輪の周方向で６つに分割し、ボルトでハブ２７に組み付けるようにしているため、例えば、６つの樹脂部材２９のうちどれか１つの樹脂部材２９の外周面４３が損傷を受けた場合、その樹脂部材２９だけを取り外し、新しい樹脂部材２９との交換が可能になっている。このため、従来のように車輪ごと交換する場合と比べて、修理費用を大幅に低減することができる。また、従来のように車輪ごと交換する場合には、回転軸２５からハブ２７を取り外す作業に多くの時間を要するが、本実施形態によれば、ハブ２７の取り外し作業が不要となるため、車輪の修理時間を大幅に短縮することができる。

また、本実施形態では、隣り合う樹脂部材２９の間に隙間４９を設けるようにしている。これは、合成樹脂のような比較的柔らかい材質で形成される樹脂部材２９が、荷重の影響を受けて車輪の周方向に広がるように変形した場合、隣り合う樹脂部材２９の境界部分で樹脂部材２９同士が押し合うことにより、車輪表面が盛り上がるのを防ぐ狙いがある。本実施形態のように、樹脂部材２９の間に隙間４９を設けておくことで、樹脂部材２９の周方向の変形が隙間４９に吸収されるため、樹脂部材２９の車輪表面からの盛り上がりを防ぐことができる。これにより、車輪表面の盛り上がり部分への応力集中を防ぐことができるため、き裂などの発生を抑えて車輪の寿命を向上させることができる。ここで、隙間４９は、樹脂部材２９の変形量を見込んで算出された大きさに設定することが望ましい。

また、本実施形態では、隙間４９を挟んで対向する樹脂部材２９の側面と外周面４３との交わる部分に面取り５１を形成し、さらに、樹脂部材２９の両端面と外周面４３との交わる部分に面取り５３を形成している。これにより、車輪表面の欠けなどの損傷を防ぐことができるため、車輪の寿命を向上させることができる。

また、本実施形態では、樹脂部材２９を６分割にしているが、分割の数はこれに限られるものではなく、車輪の大きさや仕様に応じて適宜設定することができる。但し、例えば、４分割などのように分割する数を減らした場合、樹脂部材２９の総体積が増加することから、コスト増となり、８分割などのように分割する数を増やした場合、部品数が多くなり取り付け作業が煩雑になる。そのため、本実施形態のように６分割とすることが好適である。なお、ハブ２７は、樹脂部材２９の分割の数に合わせて平面部３５の数を設定することができる。

また、本実施形態では、ハブ２７の６角形の各平面部３５に溝３７を形成し、この溝３７に嵌合する突起部４１を樹脂部材２９に形成している。このようなインロー構造を採用することにより、ハブ２７に対する樹脂部材２９の位置決め精度と固定力を高めることができる。ここで、溝３７と突起部４１の形状は、本実施形態の凹凸形状に限られるものではない。例えば、ハブ２７の平面部３５に、Ｙ方向の断面が逆三角形の末広がり形状となる突起部を形成するとともに、その突起部に対応する断面形状の溝を樹脂部材２９に形成し、突起部を横方向からスライドさせて溝に嵌め込む構造とすることもできる。

また、本実施形態では、樹脂部材２９を車輪表面の周方向に等間隔で分割する構造を説明したが、樹脂部材２９を分割する構造として、例えば、周方向に分割することに加えて、周方向と直交するＸ方向に分割させるようにしてもよい。このように分割すれば、部品数は増加するが、交換する樹脂部材２９は、より損傷を受けた部分に限定することができるため、交換する部材の量を減らし、交換量を最小限化することができる。その結果、表面部材の材料費を削減することができ、交換費用をより低減することが可能となる。

また、本実施形態では、樹脂部材２９をナイロンの合成樹脂で形成する例を説明したが、材質はナイロン以外の合成樹脂を用いてもよい。さらに、路面状態や搬送台車の用途などに応じて、合成樹脂以外の材質、例えば金属などで形成することもできる。

本実施形態の車輪の構造は、搬送台車１の駆動輪７だけでなく、補助輪９についても適用することができ、さらに、車輪を駆動させて搬送対象物を搬送する搬送台車であれば、どのような構成の搬送台車についても適用できる。

次に、本発明の車輪の参考例について説明する。本参考例では、上記の実施形態と同一の構成については、同一の符号を図面に付して説明を省略し、上記の実施形態と異なる構成や特徴部について説明する。

図７に示すように、本参考例の樹脂部材６１は、断面がＴ字型に形成されており、Ｔ字の頭部である板状の基端部６３と、Ｔ字の脚部である棒状の突起部６５を有して構成される。基端部６３は正６角形の平面をなして形成され、その平面の中央部から突起部６５が垂直に延出している。この樹脂部材６１は、第１の実施形態と同様にナイロンなどの合成樹脂で形成されており、成形などにより一体的に形成することができる。

図５、図６に示すように、本参考例のハブ６７は、回転軸２５と直交する方向、つまりＹ方向（図６（ｂ））の断面が円形に形成され、その外周面６９には、周方向とその直交方向（Ｘ方向）にそれぞれ複数の孔６１が所定の間隔を開けて形成されている。この取付孔７１の孔径は、樹脂部材６１の突起部６５が圧入可能な大きさに設定されている。

本参考例では、ハブ６７の孔６１に突起部６５を差し込むことで、樹脂部材６１をハブ６７に装着させることができる。ここで、樹脂部材６１の基端部６３は正６角形の平面をなしているため、その周囲を取り囲む樹脂部材６１によって基端部６３の各辺がハニカム状に隙間なく密着された状態となる。つまり、樹脂部材６１は周囲の樹脂部材６１に支持されるために、横ずれが抑制されて寿命を向上させることができる。

本参考例によれば、搬送台車１が走行中に車輪表面の一部、つまり樹脂部材６１の基端部６３が損傷した場合、その損傷した樹脂部材６１だけを抜き出して新しい樹脂部材と容易に交換することができるため、従来のように車輪ごと交換する場合と比べて修理費用を大幅に低減することができる。また、本参考例では、上記の実施形態と比べて、交換する樹脂部材６１をより損傷を受けた部分に限定することができ、さらに１個当りの樹脂体積を小さくすることができるため、修費費用を一層低減することができる。また、本参考例では、樹脂部材６１の交換時において、樹脂部材６１の突起部６５を取付孔７１から抜き出し、差し込むだけの簡単な作業で済むため、ボルトを用いた上記の実施形態と比べて、作業時間を短縮させることができる。

本参考例では、樹脂部材６１の基端部６３を正６角形の平面状に形成する例を説明したが、この基端部６３は、他の形状、例えば、正３角形や正方形などで形成してもよい。ただし、樹脂部材６１の保持力は正６角形が最も高いため、正６角形が最も好適な形状といえる。また、基端部６３は、ハブ６７の外周面６９との密着性を高めるため、外周面６９の曲率と同じ曲率で形成されていることが好ましい。ハブ６７との密着性を高めることにより、樹脂部材６１の保持力を高めることができるため、樹脂部材６１の寿命を向上させることができる。

以上、本発明の車輪及びその車輪を備えた搬送台車の実施形態について図面を用いて詳述してきたが、上記実施形態は本発明の例示に過ぎないものであり、本発明は上記実施形態の構成にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更などがあっても、本発明に含まれるのは勿論である。

１ 搬送台車
３ 走行台車
５ 台座
７ 駆動輪
９ 補助輪
２５ 回転軸
２７ ハブ
２９ 樹脂部材
３１ 貫通孔
３５ 平面部
３７ 溝
３９ ボルト孔
４１ 突起部
４９ 隙間
５１，５３ 面取り
６７ ハブ
７１ 取付孔

Claims (3)

1. 搬送対象物を積載して搬送する搬送台車の車輪において、
   前記搬送台車に支持される回転軸に固定され、前記回転軸と直交する断面が多角形の金属製のハブと、車輪表面の周方向に分割して前記ハブの多角形の各平面部に取り外し自在に装着される表面部材とを有し、
   前記各平面部は、凹部が形成され、
   前記各表面部材は、前記平面部と対向する面に、前記凹部に嵌合される凸部が設けられるとともに、前記車輪表面の前記回転軸と直交する断面が円弧状に形成され、周方向に隣り合う前記各表面部材は、互いに間隔をあけて設けられ、該間隔は、前記表面部材の周方向の変形量を吸収する大きさに設定されてなることを特徴とする車輪。
2. 前記各表面部材は、前記ハブに穿設されたボルト孔にボルトで取り付けられてなることを特徴とする請求項１に記載の車輪。
3. 搬送対象物が載置される台座と、この台座を支持する走行台車とを備えた搬送台車において、
   前記走行台車の車輪が請求項１又は２に記載された車輪であることを特徴とする搬送台車。

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