JPH1136203A - 走行用ラック・ピニオン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特に水平方向や垂直方向の曲線部の走行経路
で安定した走行が可能な走行用ラック・ピニオン装置を
提供する。 【解決手段】 走行用ピニオン２５を標準平歯車により
形成し、走行経路２の少なくとも曲線部２ｂに配置され
るラックユニット８２のラック歯８５を、ラック中心Ｃ
を含む垂直面上の断面が基準ラックに形成され、ラック
中心Ｃの両側の歯末面および歯元面８５ｂを、ラック中
心Ｃを含む垂直面上の点を中心とし基準ラックを頂部と
して膨出する円弧面に形成した。水平面上での傾きを許
容できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえばダム堤監
査廊やトンネル等などの走行経路を走行する搬送装置に
おいて、走行用駆動装置として使用されるラック・ピニ
オン装置の、特に曲線部をスムーズに走行するための走
行用ラック・ピニオン装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、たとえば作業員や荷を載せてダム
堤監査廊などを搬送走行する搬送台車装置は、天井に沿
って配設された走行レールに走行駆動装置を設け、この
走行駆動装置に荷台を吊り下げて支持するものや、監査
廊の側壁に沿って配設された走行レールに走行駆動装置
を設け、この走行駆動装置に荷台を取付けて支持するも
のがあり、その走行装置として走行車輪を回転駆動する
形式の他に、走行経路に沿って配置した走行用ラックと
これに噛み合うピニオンからなるものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記走行装置にラック
・ピニオン機構を採用したものでは、特に走行経路が水
平方向（歯幅方向）に湾曲する場合には、ラック歯に対
して走行用ピニオンガ少し捩じれて噛み合うため、ピニ
オンの歯が隣のラック歯に接触し、歯幅が広いほど、ま
た曲線部の曲率半径が小さいほど、歯の干渉が大きくな
るという問題があった。

【０００４】本発明のうち請求項１記載の発明は、上記
問題点を解決して、走行経路の曲線部での走行用ラック
と走行用ピニオンとの噛み合いを干渉することなく行え
てスムーズに走行できる走行用ラック・ピニオン装置を
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項１記載の発明は、走行経路に沿って配
設された走行用ラックと、このラックに噛合される走行
用ピニオンを回転駆動して走行経路に沿って走行する走
行手段とを具備した走行用ラックピニオン装置であっ
て、前記走行用ピニオンを標準平歯車により形成し、走
行経路の少なくとも曲線部に配置される走行用ラックの
ラック歯を、ラック中心を含む垂直面上の断面が基準ラ
ックに形成され、ラック中心両側の歯末面および歯元面
が、ラック中心を含む垂直面上の点を中心とし基準ラッ
クを頂部として膨出する円弧面に形成されたものであ
る。

【０００６】上記構成によれば、走行手段の曲線部の走
行により、走行用ピニオンが揺動することがあっても、
歯末面および歯元面が円弧状に湾曲されているので、ピ
ニオンの歯の傾きを許容して噛み合うラック歯および隣
接するラック歯に干渉することが無く、スムーズに走行
することができる。

【０００７】また請求項２記載の発明は、上記構成にお
いて、２ピッチから５ピッチの範囲でラック歯が形成さ
れたラックユニットを、走行経路の曲線部に沿って配設
したものである。

【０００８】上記構成によれば、曲線部に沿って形成さ
れたラック設置台上に、傾斜に合わせてラックユニット
を並べ固定することにより、湾曲部の走行用ラックを形
成することができ、また湾曲半径の異なる曲線部にも容
易に対応することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】ここで、本発明に係る走行用ラッ
ク・ピニオン装置を具備した搬送台車装置の実施の形態
を図１〜図９に基づいて説明する。

【００１０】この搬送台車装置は、図４に示すように、
たとえば高さが低いダム監査廊１に、垂直方向および水
平方向の立体的な曲がりのある走行経路２に配設される
ものである。このダム監査廊１の床面３には、走行レー
ル４が走行経路２に沿って敷設されている。走行レール
４には、走行手段である駆動台車６と、駆動台車６に連
結部材である連結ロッド７を介して連結された走行手段
である従動台車８が走行自在に配設されている。

【００１１】前記走行レール５はフランジ天板４ａとフ
ランジ底板４ｂと連結板４ｃからなる横置きＨ形断面に
形成されているが、フランジ天板があるＴ形断面の走行
レールであってもよい。そして、フランジ天板４ａの中
央に本発明に係る走行用ラック９が長さ方向にわたって
配設されている。

【００１２】駆動台車６には、走行レール４に案内され
て移動自在な走行装置１１と、姿勢制御機構１２により
正立姿勢に制御される乗車台１３とが設けられている。
従動台車８には、走行レール４に案内される走行ガイド
装置１４と、姿勢制御機構１５により正立姿勢に制御さ
れる乗車台１６とが設けられている。

【００１３】この走行装置１１は、走行駆動力を走行用
ラック９に伝達して駆動台車６および従動台車８を走行
させる走行駆動部２１と、この走行駆動部２１の反力を
受けて転倒を防止する走行支持部２２から構成されてい
る。

【００１４】すなわち、図５〜図７に示すように、駆動
走行部２２は、走行駆動部フレーム２３の走行レール４
の上方で幅方向（走行方向に直交する水平方向）に駆動
軸２４が回転自在に支持され、この駆動軸２４に、走行
用ラック９に噛合する走行用ピニオン２５が固定され、
走行用ピニオン２５の両側にフランジ天板４ａ上を転動
する上部ガイドローラ２６，２６が回転自在に配設され
ている。また、この駆動軸２４は、一端部に取付けられ
たの受動スプロケット２７と、減速機付走行用モータ２
８の出力軸に取付けられた駆動スプロケット２９とがチ
ェーン３０を介して連結連動され、走行用モータ２８に
より回転駆動される。走行駆動部フレーム２３の前後位
置には、フランジ天板４ａの端面を転動する左右一対の
揺れ防止ガイドローラ３１，３１がそれぞれローラサポ
ート３２ａ，３２ａを介して配設され、これらローラサ
ポート３２ａ，３２ａはそれぞれ垂直軸３２ｂ，３２ｂ
を介して回動自在に支持されてばね３２ｃにより揺れ防
止ガイドローラ３１，３１をフランジ天板４ａを幅方向
に挟み込むように付勢する揺れ防止機構３２が構成され
ている。さらに、走行駆動部フレーム２３の下部には、
フランジ天板４ａの底面を転動する左右一対の浮上防止
ガイドローラ３３，３３がそれぞれ前後に配設され、ば
ね３４ａ上方に付勢されるローラサポート３４ｂによ
り、上部ガイドローラ２６，２６と浮上防止ガイドロー
ラ３３，３３とでフランジ天板４ａ垂直方向に挟み付け
る浮上防止機構３４が構成されている。

【００１５】したがって、走行駆動部２１において、浮
上防止機構３４により２個の上部ガイドローラ２６，２
６と前後に配置された４個の浮上防止ガイドローラ３
３，３３との間でフランジ天板４ａを上下に挟み付けて
浮き上がりを防止し、また揺れ防止機構３２により４個
の揺れ防止ガイドローラ３１，３１でフランジ天板４ａ
を幅方向に挟み付けて横揺れを防止し、走行用ピニオン
２５により走行用ラック９に走行駆動力が伝達され走行
駆動される。

【００１６】また走行駆動部２１には、連結支持部材４
１を介して走行支持部２２が連結されている。この連結
支持部材４１は、基端部が垂直ピン４２を介して走行駆
動部フレーム２３に回動自在に連結された連結アーム４
３と、連結アーム４３の先端部に球面軸受４４を介して
支持された水平軸４５とで構成され、水平軸４５の両端
部に走行支持部フレーム４６，４６が取付けられてい
る。

【００１７】この走行支持部フレーム４６，４６には、
図８，図９に示すように、フランジ天板４ａ上を走行す
る前後一対の上部ガイドローラ４７，４７がそれぞれ回
転自在に支持されるとともに、前後位置に、フランジ天
板４ａの端面を転動する左右一対の揺れ防止ガイドロー
ラ４８，４８がそれぞれローラサポート４９ａ，４９ａ
を介して配設されている。そしてこれらローラサポート
４９ａ，４９ａは、それぞれ垂直軸４９ｂ，４９ｂを介
して回動自在に支持され、ばね４９ｃによりローラサポ
ート４９ａ，４９ａが走行レール４側に回動付勢されて
揺れ防止ガイドローラ４８，４８によりフランジ天板４
ａを挟み込むように構成された揺れ防止機構４９が設け
られている。さらに、走行支持部フレーム４６の下部に
は、フランジ天板４ａの底面を転動する左右一対で前後
に２組配置された浮上防止ガイドローラ５０，５０がそ
れぞれ前後に配設され、浮上防止ガイドローラ５０，５
０を支持するローラサポート５１ｂをばね５１ａにより
上方に付勢する浮上防止機構５１が設けられて、上部ガ
イドローラ４７，４７と浮上防止ガイドローラ５０，５
０とでフランジ天板４ａを垂直方向に挟み付けている。

【００１８】したがって、この走行支持部２２と走行駆
動部２１とにより、共同して走行駆動部フレーム２３を
走行レール４に沿って移動自在に保持して駆動台車６の
姿勢を安定させることができる。また、走行駆動部２１
の走行用ピニオン２５が回転駆動された時に生じる駆動
軸２４を中心とする回転モーメントを、走行支持部２２
の浮上防止機構５１により保持して、駆動台車６の回動
傾斜を防止できる。また走行支持部２２と走行駆動部２
１とにおいて、走行レール４の垂直方向の曲がりは、水
平軸４５を中心とする回動により吸収され、さらに走行
レール４の水平方向の曲がりは、垂直ピン４２を中心と
する連結アーム４３の傾動と、揺れ防止機構４９とによ
り吸収され、曲率半径の小さい急なカーブでも安定した
走行が可能となる。

【００１９】駆動台車６の乗車台１３は、図４に示すよ
うに、走行駆動部フレーム２３のブラケット６１に走行
方向と直交する水平支軸６２を介して傾動自在に取付け
られている。また、この水平支軸６２に取付けられた扇
形ギヤ１２ａと、扇形ギヤ１２ａに噛合する制御ピニオ
ン１２ｂと、この制御ピニオン１２ｂを駆動する姿勢制
御用モータ１２ｃと、図示しない傾斜計の検出値により
姿勢制御用モータ１２ｃを駆動して乗車台１３を正立姿
勢に制御する姿勢制御装置（図示せず）により構成され
る姿勢制御機構１２が設けられている。

【００２０】前記従動台車８には、図４に示すように、
走行ガイド装置１４に走行制動部７１とその後方に走行
支持部７２が設けられている。この走行制動部７１は、
スプロケット２９，２９およびチェーン３０ならびに走
行用モータ２８に替えて、駆動軸２４に非常ブレーキ装
置７３が設けられる他は、同一構成であり、走行支持部
７２と走行支持部２２も同一構成であるため、同一符号
を付して説明は省略する。

【００２１】従動台車８の乗車台１６は、走行制動部フ
レーム７４のブラケット７５に走行方向と直交する水平
支軸７６を介して傾動自在に取付けられている。また、
この水平支軸７６に取付けられた扇形ギヤ１５ａと、扇
形ギヤ１５ａに噛合する制御ピニオン１５ｂと、この制
御ピニオン１５ｂを駆動する姿勢制御用モータ１５ｃ
と、図示しない傾斜計の検出値により姿勢制御用モータ
１５ｃを駆動して乗車台１６を正立姿勢に制御する姿勢
制御装置（図示せず）により構成される姿勢制御機構１
５が設けられている。

【００２２】駆動台車６と従動台車８とを連結する連結
ロッド７は、走行駆動部フレーム２３と走行制動部フレ
ーム７４との間に連結されて、両連結部近傍に自在継手
７ａ，７ｂが介在され、駆動台車６と従動台車８の位置
ずれを所定範囲で許容することができる。

【００２３】次に本発明に係る走行用ラック９について
図１〜図３を参照して説明する。走行用ピニオン２５が
標準平歯車であり、直線部２ａの標準ラックからなる走
行用ラック９に噛み合う場合には問題がない。しかし、
湾曲する曲線部２ｂの場合には、ピニオン歯がラック歯
に接触して干渉しスムーズな噛み合いができない恐れが
ある。

【００２４】このため、この実施の形態では、曲線部２
ｂにおける走行用ラック９の歯の形状とは背位置とを変
更している。すなわち、走行用ラック９は、一体成形さ
れて走行経路２の直線部２ａに配置された直線部ラック
８１と、たとえば２〜６ピッチ（図面では３ピッチ）の
ラック歯８５を有するラックユニット８２を曲線部２ｂ
に沿って配置した曲線部ラック８３とで構成されてい
る。曲線部ラック８３のラックユニット８２は、歯幅が
直線部ラック８１よく狭く、かつピッチ円が無限大のラ
ック部８２ａと基台部８２ｂからなり、基台部８２ｂが
フランジ天板４ａに４本の取付ボルト８４により四隅位
置で固定され、基台部８２ｂとフランジ天板４ａの間に
介在されるシム８６により高さ調整されている。

【００２５】走行用ピニオン２５は標準平歯車に形成さ
れている。また、ラックユニット８２のラック部８２ａ
に形成される複数のラック歯８５は、ラック中心Ｃを含
む垂直面上の断面が標準ラック形に形成されている。そ
して、水平面における走行ピニオンの揺動（捩じれ）を
許容するために、歯末面および歯元面８５ｂが、ラック
中心Ｃを含む垂直面上でかつ標準ラック歯の法線上の点
Ｐを中心として、半径ｒで標準ラック歯が頂部となり膨
出する円弧面に形成されている。なおここで、歯末面お
よび歯元面８５ｂの半径ｒの設定値は一定でもよいが、
歯の噛み込みを考慮して、歯底から歯先にかけて半径ｒ
を小さくなるように設定してもよい。これにより、基準
形で矩形となる歯先面８５ａが太鼓形に形成され、また
基準形で矩形となる歯谷面８５ｂが鼓形となる。たとえ
ば走行経路２の湾曲半径が１．５ｍで、モジュール１６
の走行用ピニオン２５の場合には、前記湾曲半径ｒは３
０ｍｍとなり、歯幅が２８ｍｍに設定される。

【００２６】また、通常のラック・ピニオン機構におけ
る噛み合いでは、ラックの基準ピッチ線とピニオンのピ
ッチ円は接しており、バックラッシュも小さくする傾向
にあるが、この実施の形態の場合には、この基準ピッチ
線とピッチ円のずれと、バックラッシュの増減を利用し
て垂直方向の曲線部２ｂの噛み合いを許容している。す
なわち、各ラックユニット８２は直線であるため、ラッ
クユニット８２を並べた曲線部２ｂでは、その基準ピッ
チ線が多角形となり、走行用ピニオン２５が噛み合うラ
ック歯８５の位置で基準ピッチ線とピッチ円とにずれを
生じさせ、このときの歯の隙間、バックラッシュを増減
させることで、垂直方向の曲線部２ｂのラックユニット
８２と走行用ピニオン２５との噛み合いを許容して、ス
ムーズに走行させることができる。

【００２７】なお、図示しないが、監査廊１の側壁に
は、走行経路２に沿って給電レールおよび制御レールが
配設され、駆動台車６には集電装置が設けられている。
上記構成において、乗車台１３，１６に乗り込んだ作業
員の操作、または外部からの遠隔操作により、台車装置
が駆動される。まず、走行用モータ２８が起動されて走
行用ピニオン２５が回転駆動され、走行用ラック９を反
力受けとして駆動台車６を走行レール４に沿って走行駆
動される。この駆動時に駆動軸２４を中心として、駆動
台車６に回転モーメントが働くが、垂直方向に変位しな
い走行支持部２３により保持され、正常姿勢に維持され
る。そして駆動台車６に連結ロッド７を介して従動台車
８が移動される。

【００２８】駆動台車６が水平方向の曲線部２ｂに差し
掛かると、走行レール４のフランジ天板４ａの変位に従
って、揺れ防止機構３３が働き、揺れ防止ガイドローラ
３３が追従する。そして、垂直ピン４２を中心に連結ア
ーム４３が揺動し、さらに球面軸受４４を介して水平軸
４５が揺動することにより、フランジ天板４ａの変位に
従って走行支持部２２が追従する。この時走行用ピニオ
ン２５は、走行用ラック９のラックユニット８２に噛合
されることから良好に噛み合い、スムーズに走行するこ
とができる。また従動台車８についても同様である。

【００２９】また駆動台車６が垂直方向の曲線部２ｂに
差し掛かると、走行駆動部フレーム２３が駆動軸２４を
中心に揺動するとともに、走行支持部フレーム４６が水
平軸４５を中心に揺動し、走行ガイドレール４のフラン
ジ天板４ａの変位を吸収することができる。また従動台
車８についても同様である。

【００３０】さらに、走行経路の上下および水平方向の
立体的な湾曲部では、上記の相乗作用により駆動台車６
がスムーズに走行される。また、小さい湾曲半径の走行
では、駆動台車６と従動台車８とが連結ロッド７により
互いに連結されているため、安定した走行が可能とな
る。

【００３１】上記実施の形態によれば、駆動台車６の走
行装置１１に、走行駆動部２１と走行支持部２２，７２
とをそれぞれ設けて連結支持部材４１により連結したの
で、走行用ピニオン２５の駆動時に発生する回転モーメ
ントを効果的に支持できて乗車台１３の傾きを防止する
ことができる。また従動台車８の走行装置７０に、走行
制動部７１と走行支持部７２とを設けて連結支持部材４
１により連結したので、曲率半径の小さい曲線部２ｂで
あっても安定して乗車台１３を支持することができる。

【００３２】また、自在継手７ａ，７ｂを有する連結ロ
ッド７を介して駆動台車６と従動台車８とを連結したの
で、互いに支え合うことができ、湾曲半径の狭いカーブ
であっても、さらに安定して走行することができる。

【００３３】さらに、走行経路２の曲線部２ｂでは、３
ピッチ（２〜５ピッチ）のラックユニット８２を並べて
曲線部ラック８３を形成し、水平方向に湾曲する曲線部
２ｂに対しては、ラック歯８２の歯末および歯元面８２
ｂの湾曲により走行用ピニオン２５の歯との接触を回避
してスムーズな走行移動を実現できる。また垂直方向に
湾曲する曲線部２ｂでは、ピッチ線およびピッチ円のず
れとバックラッシュの増減とにより、噛み合いを良好に
保ってスムーズに走行することができる。さらに立体的
な曲線部でも、上記の組み合わせにより、歯当たりが生
じることなく、スムーズに走行駆動することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上に述べたごとく本発明の請求項１記
載の発明によれば、走行手段の曲線部の走行により、走
行用ピニオンが揺動することがあっても、歯末面および
歯元面が円弧状に湾曲されているので、ピニオンの歯が
噛み合うラック歯および隣接するラック歯に干渉するこ
とが無く、スムーズに走行することができる。

【００３５】また請求項２記載の発明によれば、曲線部
に沿って形成されたラック設置台上に、傾斜に合わせて
ラックユニットを並べ固定することにより、湾曲部の走
行用ラックを形成することができ、また湾曲半径の異な
る曲線部にも容易に対応することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る走行用ラックの実施の形態を示す
斜視図である。

【図２】同走行用ラックのラックユニットを示す平面図
である。

【図３】同走行用ラックのラックユニットを示す側面図
である。

【図４】同走行用ラックを使用する搬送台車装置を示す
側面図である。

【図５】同駆動台車の走行装置を示す拡大側面図であ
る。

【図６】同駆動台車の走行装置を示す正面断面図であ
る。

【図７】同駆動台車の走行装置を示す平面部分断面図で
ある。

【図８】同従動台車の走行装置を示す正面断面図であ
る。

【図９】同従動台車の走行装置を示す拡大側面断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 監査廊 ２ 走行経路 ２ａ 直線部 ２ｂ 曲線部 ３ 床面 ４ 走行レール ４ａ フランジ天板 ６ 駆動台車 ７ 連結ロッド ７ａ，７ｂ 自在継手 ８ 従動台車 ９ 走行用ラック ２１ 走行駆動部 ２５ 走行用ピニオン ２８ 走行用モータ ８１ 直線部ラック ８２ ラックユニット ８３ 曲線部ラック ８５ ラック歯 ８５ａ 歯先面 ８５ｂ 歯末面および歯元面 ８５ｃ 歯底面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】走行経路に沿って配設された走行用ラック
   と、このラックに噛合される走行用ピニオンを回転駆動
   して走行経路に沿って走行する走行手段とを具備した走
   行用ラックピニオン装置であって、 前記走行用ピニオンを標準平歯車により形成し、 走行経路の少なくとも曲線部に配置される走行用ラック
   のラック歯を、ラック中心を含む垂直面上の断面が基準
   ラックに形成され、ラック中心両側の歯末面および歯元
   面が、ラック中心を含む垂直面上の点を中心とし基準ラ
   ックを頂部として膨出する円弧面に形成されたことを特
   徴とする走行用ラック・ピニオン装置。
2. 【請求項２】２ピッチから６ピッチの範囲でラック歯が
   形成されたラックユニットを、走行経路の曲線部に沿っ
   て配設したことを特徴とする請求項１記載の走行用ラッ
   ク・ピニオン装置。