JP2008074381A - キャスターおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高強度を保ちつつ軽量化でき、長寿命化できるキャスターおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】 キャスターは、台車本体の底面に取り付けられたトップ・プレートと、トップ・プレートの下面に接した上皿と、上皿の下面に接した下皿と、上皿と下皿との間に介在され、平板から屈曲成形され、車輪をシャフトを介して取り付ける脚部と、２本の脚部の上端に位置する連結部とを有するフォークとを含む。前記の４部材が複数の鋼球を介在させて、各部材の中心孔に頭付センターピンを上から挿入し、ピンの下部にワッシャーを嵌合し、かしめ加工により一体化される。トップ・プレート，上皿，下皿およびフォークは、焼き入れ硬化性を有する鋼板を屈曲成形し、硬度をＨＲＣ３５〜４５に焼き入れ、あるいは焼き入れ・焼き戻し熱処理し、その後、前記部材をカシメ加工により結合する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、キャスターおよびその製造方法に関するものである。

従来のキャスターは、台車への取付部と車輪を持つ本体部との間隙に鋼球を挿入して、本体部を旋回できるようにしていた。そして、取付部および本体部には普通鋼板が使用されており、積載荷重に対する強度維持のため肉厚を増加させていた。なお、参考文献として、「スクロール型圧縮機及びその製造方法」がある。
特許第３６８４２４７号

しかしながら、前記従来技術の自在キャスターは次のような欠点があった。即ち、普通鋼板を使用するので、特に大荷重を扱う台車用のキャスターでは、強度を確保するため、鋼板の肉厚を厚くして対応していた。このため、勢いキャスター重量の増大を招き、通常は台車に４個取り付けられるので、台車の取り扱いは大重量化による操作性と、安全性の劣悪化を招来していた。しかも、大重量化により、キャスター部分品の変形量と摩耗が大きく、鋼球脱落等が生じ寿命の短縮につながっていた。

本発明は上記課題を解決し、高強度を保ちつつ軽量化でき、長寿命化できるキャスターおよびその製造方法を提供することを目的とする。

取付部と本体部に使用する鋼板に焼入性を有する鋼板を採用し、金型成型後に焼き入れ工程を付加したことにより、従来の普通鋼板の肉厚より大幅な肉薄化が、積載荷重を減らすことなく可能となり、同時に長寿命化が実現した。しかも、キャスターの生命線である旋回性能を飛躍的に向上させることに成功したのである。

即ち、本発明の第１課題解決手段のキャスターは、台車本体の底面に取り付けられ、平板から屈曲成形され、中心にピン円孔が空けられ、その半径方向外側に同心に順に、平面円環部上広テーパー部および平面部を持つトップ・プレートと、前記トップ・プレートの下面に接し、円板から屈曲成形され、中心にピン円孔が空けられ、その半径方向外側に同心に順に、平面円環部、上広テーパー部、下に凹の円周溝、平面円環部および下方屈曲部を持つ上皿と、前記上皿の下面に接し、円板から屈曲成形され、中心にピン円孔が空けられ、その半径方向外側に同心に順に、平面円環部、下広テーパー部、上に凹の円周溝および平面円環部を持つ下皿と、前記上皿と下皿との間に介在され、平板から屈曲成形され、車輪をシャフトを介して取り付ける脚部と、２本の脚部の上端に位置する連結部とを有し、該連結部の中心に旋回円孔が設けられ、その半径方向外側に同心に順に、下に凹の円周溝および上に凹の円周溝を持つフォークとを含み、前記の４部材がそれらの中心円孔を同心で、かつ、前記上皿の下に凹の円周溝と前記連結部の上に凹の円周溝との間の空間および前記連結部の下に凹の円周溝と前記下皿の上に凹の円周溝との間の空間に、各々複数の鋼球を介在させ、前記各部材の中心孔に頭付センターピンを上から挿入し、該ピンの下部にワッシャーを嵌合し、かしめ加工により一体化され、前記トップ・プレート，上皿，下皿およびフォークは、硬度がＨＲＣ３５〜４５の鋼材からなることである。

本発明の第２課題解決手段のキャスターは、第１課題解決手段に加え、前記鋼材は、低合金鋼材または低炭素鋼材であることである。

本発明の第３課題解決手段のキャスター製造方法は、第１課題解決手段の前記トップ・プレート，上皿，下皿およびフォークを各々鋼板から、プレス手段により成形し、その後、これらの部品を焼き入れ熱処理し、その後、前記部材をカシメ加工により結合することである。

本発明の第４課題解決手段はのキャスター製造方法は、第３課題解決手段に加え、前記部品を焼き入れし、その後に焼き戻し熱処理することである。

本発明の第５課題解決手段のキャスター製造方法は、第２課題解決手段の前記トップ・プレート，上皿，下皿およびフォークを各々鋼板から、プレス手段により成形し、その後、これらの部品を焼き入れ熱処理し、その後、前記部材をカシメ加工により結合することである。

本発明の第６課題解決手段のキャスター製造方法は、第５課題解決手段の前記部品を焼き入れし、その後に焼き戻し熱処理することである。

本発明により、従来の普通鋼板使用の同型のものより、自重の大幅な軽量化が実現した。また、取付部・本体部および上皿・下皿の硬度がＨＲＣ値３５〜４５に焼き入れ、あるいは焼き入れ後に焼き戻しされているので、自在キャスターの心臓部である旋回部の耐摩耗性が著しく向上し、長寿命化が実現した。

しかも前記に加え、本発明の技術思想をキャスターに適用したため、次のような予期せぬ顕著な効果も発揮することとなった。即ち、取付部（トップ・プレート）および本体部（フォーク）の構造精度の向上が可能となり、結合部のガタつきが軽減され、金属摺動音が抑制され、騒音の発生が減少した。また、本体部のもつ靭性により凹凸面の走行時においても、タイヤ本体からの振動や衝撃を特殊鋼板の焼き入れ後の靭性効果により、振動音が吸収され、騒音が大幅に軽減した。また、取付部・本体部および上皿・下皿の硬度がＨＲＣ値３５〜４５に焼き入れ、あるいは焼き入れ後に焼き戻しされているので、挿入されている鋼球との転がり摩擦係数の軽減が可能となり、旋回始動抵抗値の大幅な改善が図られた。

そのうえ、キャスターの使用場所や目的に応じて、熱処理条件により硬度のＨＲＣ値を３５〜４５の任意の範囲で選択でき、ユーザーの要請に即した対応が可能となった。更に、キャスター性能を向上させる手段として取付部の上皿と本体部の下皿の鋼球が挿入される個所の精密研磨を施すことにより、静粛性と製品品質の一層の向上が可能となる。

以下に本発明の実施態様を図面に示す一実施例に基づき説明する。図１〜４は本発明に係るキャスターの全体図を示す。
トップ・プレート１は、台車本体の底面に取り付けられ、平板から屈曲成形される。中心にピン円孔１ａが空けられ、その半径方向外側に同心に順に、平面円環部１ｂ、上広テーパー部１ｃおよび平面部１ｄを持つ。また、この平面部１ｄには隅角部と前記上広テーパー部１ｃとの間に環状溝１ｅが設けられる。そして、前記隅角部には台車への取付孔１ｆが空けられている。

上皿２は、前記トップ・プレートの下面に接し、円板から屈曲成形される。中心にピン円孔２ａが空けられ、その半径方向外側に同心に順に、平面円環部２ｂ、上広テーパー部２ｃ、下に凹の円周溝２ｄ、平面円環部２ｅおよび下方屈曲部２ｆを持つ。

下皿３は、前記上皿の下面に接し、円板から屈曲成形される。中心にピン円孔３ａが空けられ、その半径方向外側に同心に順に、平面円環部３ｂ、下広テーパー部３ｃ、上に凹の円周溝３ｄおよび平面円環部３ｅを持つ。

フォーク４は、前記上皿と下皿との間に介在され、平板から屈曲成形される。車輪ＷをシャフトＳを介して取り付ける脚部４１と、２本の脚部の上端に位置する連結部４２とを有する。該連結部の中心に旋回円孔４２ａが設けられ、その半径方向外側に同心に順に、下に凹の第１円周溝４２ｂおよび上に凹の第２円周溝を持つ。

前記の４部材１，２，３，４がそれらの中心円孔を同心で、かつ、前記上皿２の下に凹の円周溝２ｄと前記連結部４２の上に凹の円周溝４２ｃとの間の空間、および前記連結部の下に凹の円周溝４２ｂと前記下皿３の上に凹の円周溝３ｄとの間の空間に、各々複数の鋼球５を介在させ、前記各部材の中心孔に頭付センターピン６を上から挿入し、該ピンの下部にワッシャー７を嵌合し、かしめ加工により一体化される。その後、フォーク４に車輪ＷをシャフトＳを取り付ける。

ここで、前記トップ・プレート１，上皿２，下皿３、フォーク４およびワッシャー７は、焼き入れ、あるいは焼き入れ・焼き戻し熱処理して硬度をＨＲＣ３５〜４５にする。

次に、キャスターの製造方法を説明する。前記トップ・プレート１、上皿２、下皿３、フォーク４およびワッシャー７を各々、特殊鋼板からプレス手段により成形する。その後、これらの部品を焼き入れ、あるいは焼き入れ・焼き戻し熱処理する。

その後、前記の４部材１，２，３，４がそれらの中心円孔を同心で、かつ、前記上皿２の下に凹の円周溝２ｄと前記連結部４２の上に凹の円周溝４２ｃとの間の空間、および前記連結部の下に凹の円周溝４２ｂと前記下皿３の上に凹の円周溝３ｄとの間の空間に、各々複数の鋼球５を介在させる。次に、前記各部材の中心孔に頭付センターピン６を上から挿入し、該ピンの下部にワッシャー７を嵌合し、かしめ加工により一体化する。その後、フォーク４に車輪ＷをシャフトＳを取り付ける。

・鋼板
鋼種：低合金鋼材、引張強さ：５３０（Ｎ／ｍｍ2）、厚さ：２.４ｍｍ
〔日新製鋼株式会社：住所；東京都千代田区丸の内３丁目４番１号の製品。同社の含Ｂ低合金肌焼鋼(Ｎ２２ＣＢ)であり、焼き入性向上元素としてＭｎ，Ｃｒ，Ｂを含有する。〕・熱処理
焼き入れ条件 ９００℃，１０分間
焼き戻し条件 ２００℃，３０分間
硬度 ＨＲＣ ４３〜４５
・鋼球 材質：浸炭焼き入れ炭素鋼球 硬度：ＨＲＣ ５８

試験結果を次の表１に表す。

このように本発明の実施態様（実施例）では、次のような勝れた効果を発揮することとなった。軽量化として、普通鋼板使用の同型のもの（鋼板厚さ：３.２ｍｍ）より、自重の３０％軽量化が実現した。静粛化として、取付部（トップ・プレート）および本体部（フォーク）の構造精度の向上が可能となり、結合部のガタつきが軽減され、金属摺動音が抑制され、騒音の発生が減少した。また、本体部のもつ靭性により凹凸面の走行時においても、タイヤ本体からの振動や衝撃を特殊鋼板の焼き入れ後の靭性効果により、振動音が吸収され、騒音が５デシベル軽減した。

また、取付部・本体部および上皿・下皿の硬度がＨＲＣ値４３〜４５に熱処理されているので、自在キャスターの心臓部である旋回部の耐摩耗性が著しく向上し、長寿命化が実現した。そして、取付部・本体部および上皿・下皿の硬度がＨＲＣ値４３〜４５に熱処理されているので、挿入されている鋼球との転がり摩擦係数の軽減が可能となり、旋回始動抵抗値の１４％の改善が図られた。

硬度の設定は、キャスターの使用場所や目的に応じて、熱処理条件によりＨＲＣ値を３５〜４５の任意の範囲で選択でき、ユーザーニーズに即した対応が可能となった。更に、キャスター性能を向上させる手段として取付部の上皿と本体部の下皿の鋼球が挿入される個所の精密研磨を施すことにより、静粛性と製品品質の一層の向上が可能となる。

前記焼き入れ硬化性を有する鋼材は、前記低合金鋼材や、低炭素鋼材として、例えば、Ｓ３５Ｃ相当以下の機械構造用炭素鋼材などである。

本発明は前記した実施例や実施態様に限定されず、特許請求の範囲および範囲を逸脱せずに種々の変形を含む。

本発明はキャスターおよびその製造方法の分野に利用できる。

本発明キャスターの正面図である。 図１のＹ−Ｙ断面図である 本発明キャスターの平面図である。 本発明キャスターの背面図である。

符号の説明

１ トップ・プレート
１ａ ピン円孔
１ｂ 平面部
１ｃ テーパー部
１ｄ 平面部
１ｅ 環状溝
１ｆ 取付孔
２ 上皿
２ａ ピン円孔
２ｂ 平面部
２ｃ テーパー部
２ｄ 円周溝
２ｅ 平板円環部
２ｆ 下方屈曲部
３ 下皿
３ａ ピン円孔
３ｂ 平面部
３ｃ テーパー部
３ｄ 円周溝
３ｅ 平面円環部
４ フォーク
４１ 脚部
４２ 連結部
４２ａ 旋回円孔
４２ｂ 第１円周溝
４２ｃ 第２円周溝
５ 鋼球
６ センターピン
７ ワッシャー
Ｗ 車輪
Ｓ シャフト

Claims (6)

1. 台車本体の底面に取り付けられ、平板から屈曲成形され、中心にピン円孔が空けられ、その半径方向外側に同心に順に、平面円環部上広テーパー部および平面部を持つトップ・プレートと、
   前記トップ・プレートの下面に接し、円板から屈曲成形され、中心にピン円孔が空けられ、その半径方向外側に同心に順に、平面円環部、上広テーパー部、下に凹の円周溝、平面円環部および下方屈曲部を持つ上皿と、
   前記上皿の下面に接し、円板から屈曲成形され、中心にピン円孔が空けられ、その半径方向外側に同心に順に、平面円環部、下広テーパー部、上に凹の円周溝および平面円環部を持つ下皿と、
   前記上皿と下皿との間に介在され、平板から屈曲成形され、
   車輪をシャフトを介して取り付ける脚部と、２本の脚部の上端に位置する連結部とを有し、該連結部の中心に旋回円孔が設けられ、その半径方向外側に同心に順に、下に凹の円周溝および上に凹の円周溝を持つフォークとを含み、
   前記の４部材がそれらの中心円孔を同心で、かつ、前記上皿の下に凹の円周溝と前記連結部の上に凹の円周溝との間の空間および前記連結部の下に凹の円周溝と前記下皿の上に凹の円周溝との間の空間に、各々複数の鋼球を介在させ、前記各部材の中心孔に頭付センターピンを上から挿入し、該ピンの下部にワッシャーを嵌合し、かしめ加工により一体化され、
   前記トップ・プレート，上皿，下皿およびフォークは、硬度がＨＲＣ３５〜４５の鋼材からなることを特徴とするキャスター。
2. 前記鋼材は、低合金鋼材または低炭素鋼材であることを特徴とする請求項１記載のキャスター。
3. 請求項１の前記トップ・プレート，上皿，下皿およびフォークを各々鋼板から、プレス手段により成形し、その後、これらの部品を焼き入れ熱処理し、その後、前記部材をカシメ加工により結合することを特徴とするキャスターの製造方法。
4. 前記部品を焼き入れし、その後に焼き戻し熱処理することを特徴とする請求項３記載のキャスターの製造方法。
5. 請求項２の前記トップ・プレート，上皿，下皿およびフォークを各々鋼板から、プレス手段により成形し、その後、これらの部品を焼き入れ熱処理し、その後、前記部材をカシメ加工により結合することを特徴とするキャスターの製造方法。
6. 前記部品を焼き入れし、その後に焼き戻し熱処理することを特徴とする請求項５記載のキャスターの製造方法。

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