JP2014156292A - 自走式台車 - Google Patents

Abstract

【課題】作業効率を向上させ、コストを抑えた自走式台車を提供する。
【解決手段】車体フレーム（２）と、前記車体フレーム（２）に回転可能に支持された車軸と、前記車軸の両端に外嵌固定した一対の車輪（４ａ）と、前記車体フレーム（２）に支持された軸部材と、前記軸部材に回転可能に外嵌した回転ドラムと、前記軸部材に外嵌し、内径側端部を前記軸部材に固定され、外径側端部が前記回転ドラムと一体的に固定されているぜんまいばねと、前記回転ドラムの周囲に巻き付き、先端が前記車軸と一体的に固定された線状部材（８）と、を有し、前記車輪（４ａ）の回転に伴い前記線状部材（８）が前記車軸の周囲に巻き取られることにより、前記ぜんまいばねの付勢力によって前記線状部材（８）に張力が生じ、前記車軸と前記車輪（４ａ）とを回転させて自走するものとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の組み立てを行う工場や食品を加工する工場等において用いられる自走式台車に関するものである。

従来、例えば、自動車の組み立てラインにおいては、工具や部品を載せた台車を自動車のボディを搬送するラインコンベアと同期併走させることで、作業者が作業をしている場所の近くに工具や部品を配置しておくことを可能とする同期台車が用いられている。

このような同期台車は、所定の作業が終了すると、次のボディの作業に移るために、使用者の手押しによって作業開始位置に戻されたり（特許文献１）、電動機を用いて作業開始位置に戻るように構成されている（特許文献２）。

特開平１１−１７１０６６号公報 特開２００２−１１４１７９号公報

しかしながら、使用者の手押しによって同期台車を作業開始位置に戻すのは使用者の手間となり作業効率が低下する。また、電動機を用いて同期台車を作業開始位置に戻すためには、電力を供給する設備と電動機を用意しなければならず、また、電力を用いる必要があり、コストがかかるといった問題がある。

このような問題に鑑みて、本発明は、作業効率を向上させ、コストを抑えた自走式台車を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、車体フレームと、
前記車体フレームに回転可能に支持された車軸と、
前記車軸の両端に外嵌固定した一対の車輪と、
前記車体フレームに支持された軸部材と、
前記軸部材に回転可能に外嵌した回転ドラムと、
前記軸部材に外嵌し、内径側端部を前記軸部材に固定され、外径側端部が前記回転ドラムと一体的に固定されているぜんまいばねと、
前記回転ドラムの周囲に巻き付き、先端が前記車軸と一体的に固定された線状部材と、を有し、
前記車輪の回転に伴い前記線状部材が前記車軸の周囲に巻き取られることにより、前記ぜんまいばねの付勢力によって前記線状部材に張力が生じ、前記車軸と前記車輪とを回転させて自走することを特徴とする自走式台車を提供する。

好ましくは、前記回転ドラムは、前記線状部材の長さ方向の部分によって巻き取り位置が異なり、前記先端側を巻き取る部分から他端側を巻き取る部分に向かうにつれて外径寸法が大きくなっている。

また、好ましくは、前記張力は前記線状部材の巻き出し量に関わらず略一定である。

また、好ましくは、前記回転ドラム及び前記ぜんまいばねは、前記車体フレームに固定されたケースに収容されている。

また、好ましくは、前記軸部材に外嵌したウォームホイールと、
前記ウォームホイールと噛み合うウォームと、を有し、
前記ウォームホイール及び前記ウォームにより前記軸部材を回転させて前記ぜんまいばねを弾性変形させることにより前記張力を調整することができる。

また、好ましくは、前記車体フレームに他の同期台車と結合するための結合部が設けられている。

本発明によれば、作業効率を向上させ、コストを抑えた自走式台車を提供することができる。

本願の実施形態に係る自走式台車の側面図である。 本願の実施形態に係る自走式台車の平面図である。 本願の実施形態に係る自走式台車の図２に示すＡ−Ａ断面図である。 本願の実施形態に係る自走式台車の張力発生装置の図２に示すＢ−Ｂ断面図である。 本願の実施形態に係る自走式台車の駆動方法を示す概念図である。 本願の実施形態に係る自走式台車の使用例を示す斜視図である。

本願の実施形態に係る自走式台車について図１ないし図６を参照しつつ説明する。

図１は、本実施形態に係る自走式台車の側面図である。本実施形態に係る自走式台車は、主として、車体フレーム２、前輪３、後輪４ａ、４ｂ（図１において４ｂは不図示）、及び張力発生装置５から構成されている。

車体フレーム２は、主として、アルミフレーム、アルミフレーム用ブラケット、及びアルミフレーム用ナット、ボルト等を用いて構成されている。

前輪３は、台車前方側（図１に向かって左側）の下部中央に配置され、車体フレーム２に取り付けられている。前輪３は、自走式台車１の進行方向を変更するために水平方向に回転可能に取り付けられている。

後輪４ａ、４ｂは、台車後方側（図１に向かって右側）の下部両側にそれぞれ配置され、後述する車軸１０及び車軸受１２ａ、１２ｂ（図１において不図示）を介して車体フレーム２に回転可能に取り付けられている。後輪４ａ、４ｂの床面に接する周辺部にはゴムを用いることが好ましいが、ウレタンを用いることもできる。

張力発生装置５は、台車前方側に配置された前方固定部６と台車後方側に配置された後方固定部７によって、車体フレーム２の内部に固定されており、張力発生装置５の台車後方側からは張力発生装置５の内部に巻き取ったワイヤロープ８の先端側の一部が延びている。

車体フレーム２には、自走式台車１に後述する同期台車２４を取り付けるためのシャフト取付部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを備えている（図１において９ｃ、９ｄは不図示）。シャフト取付部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄには上下方向に貫通した孔が形成されており、シャフト取付部９ａと９ｂ、９ｃと９ｄは、それぞれ垂直方向に並べて配置されている。

図２は、本実施形態に係る自走式台車１の平面図である。上述のワイヤロープ８は、張力発生装置５の開口部５ａから引き出され、先端が車軸１０に外嵌した円筒状の巻取部材１１に固定され、巻取部材１１によって巻き取られている。

張力発生装置５の開口部５ａは、車両後方側（図２に向かって右側）に向けて開口しており、該開口は長円形状をして台車右側（図２の上側）下方へ傾斜して延びている。開口部５ａと巻取部材１１の台車左右方向（図２の上下方向）の位置は対応している。

図３は、図２に示すＡ−Ａ切断面における断面図を示している。後輪４ａ、４ｂ及びワイヤ巻取部材１１は、車軸１０に外嵌し、車軸１０と相対回転不能に固定されている。車軸１０は、車体フレーム２に固定された車軸受１２ａ、１２ｂによって回転可能に支持されている。

図４は、図２に示すＢ−Ｂ切断面における張力発生装置５の断面図を示している。張力発生装置５は、主として、上述のワイヤロープ８と、ワイヤロープ８が巻き付けられる略円錐台形状の回転ドラム１３と、回転ドラム１３の回転中心となるスピンドル１５と、回転ドラム１３をスピンドル１５に回転可能に支持する２つのドラム軸受１４ａ、１４ｂと、回転ドラム１３に隣接してブッシュ１６を介してスピンドル１５に中心側端部が固定されたぜんまいばね１７と、ぜんまいばね１７が収容されたぜんまいばねケース１８と、ぜんまいばね１７側を覆うばね側カバー１９と、回転ドラム１３を覆うドラム側カバー２０と、スピンドル１５に外嵌したウォームホイール２１と、ウォームホイール２１と噛み合うウォーム２２とから構成されている。

ワイヤロープ８は、一方の端部が取り外し可能に回転ドラム１３の大径側に固定され、大径側から小径側に向かって巻きつけられ、他方の端部は上述の開口部５ａから張力発生装置５の外部へ引き出されている。ワイヤロープ８としては、ヘルクレスワイヤロープ等、周知のワイヤロープを用いることができるが、多層ストランドから成る柔軟性の高いものを用いることが好ましい。ワイヤロープ８が回転ドラム１３に取り外し可能に固定されているのは、ワイヤロープ８が劣化した場合に交換することができるようにするためである。

回転ドラム１３は、円錐台形状の中心線に沿ってスピンドル１５を挿通する孔が形成され、外周面には径方向内方へ向かって凹んだ溝が螺旋状に形成されている。回転ドラム１３は、ドラム軸受１４ａ、１４ｂによってスピンドル１５に回転可能に支持されている。

スピンドル１５は、円柱状をしており、両端部がそれぞればね側カバー１９とドラム側カバー２０に回転可能に支持されている。

ぜんまいばね１７は、ぜんまいばねケース１８に収容されており、ぜんまいばね１７の外径側端部はぜんまいばねケース１８に結合されている。また、ぜんまいばね１７の内径側端部はスピンドル１５に相対回転不能に外嵌したブッシュ１６に固定されている。

ぜんまいばねケース１８は、回転ドラム１３の大径側端面に取り外し可能に固定されている。ぜんまいばねケース１８の中央には貫通孔が形成されており、ぜんまいばねケース１８と相対回転可能にスピンドル１５が挿通している。これにより、ぜんまいばねケース１８は回転ドラム１３の回転と共に回転し、当該回転に伴ってぜんまいばね１７は弾性変形する。ぜんまいばねケース１８を回転ドラム１３に取り外し可能に固定しているのは、ぜんまいばね１７が劣化した場合にぜんまいばねケース１８ごと交換できるようにするためである。

ばね側カバー１９及びドラム側カバー２０は、スピンドル１５を車体フレーム２に支持し、カバー内部に配置された部材を保護する。ドラム側カバー２０は、ワイヤロープ８が適切な位置に巻き取られ、回転ドラム１３の外周面に形成された溝から外れないように、ワイヤロープ８のガイドの役割も果たす。上述の開口部５ａ（図４において不図示）はドラム側カバー２０に形成されている。開口部５ａは、回転ドラム１３の小径側に巻かれたワイヤロープ８の部分が巻き出される際にも、回転ドラム１３の大径側に巻かれたワイヤロープ８の部分が巻き出される際にもワイヤロープ８と接触しないように、回転ドラム１３の外周面の傾斜に合わせて傾斜して長円状に形成されている。

ぜんまいばね１７とは反対側のスピンドル１５の端部付近には、ウォームホイール２１がスピンドル１５と相対回転不能に外嵌されている。ウォームホイール２１の下部にはウォームホイール２１と噛み合い、ウォームホイール２１を回転させるウォーム２２がドラム側カバー２０に回転可能に支持されている。ウォーム２２は、使用者がドラム側カバー２０の外部からウォーム２２を操作することができるように、操作部がドラム側カバー２０の外に配置されている。使用者が操作部を操作してウォーム２２を回転させると、ウォームホイール２１と共にスピンドル１５が回転し、スピンドル１５に外嵌したブッシュ１６が回転してぜんまいばね１７を弾性変形させる。これにより、使用者はぜんまいばね１７による付勢力を調整し、ワイヤロープ８にかかる張力を調整することができる。ワイヤロープ８にかかる張力は、自走式台車１に搭載される部品、工具等の重さや、走行する床面の状況、もとの位置へ戻る速度などに応じて使用者が調整する。

図５は、本願の実施形態に係る自走式台車１の駆動方法を示す概念図である。図５においては図面に向かって右側が台車前方側、左側が台車後方側であり、台車右側から見た様子を示している。ワイヤロープ８は、張力発生装置５の回転ドラム１３から延び、先端が車軸１０に外嵌した円筒状の巻取部材１１に取り外し可能に固定されている。取り外し可能に固定されているのは、ワイヤロープ８が劣化した際に交換できるようにするためである。

使用者等の操作によって自走式台車１が台車後方（図５に向かって左側）へ走行すると、巻取部材１１がワイヤロープ８を巻取り、ワイヤロープ８にかかる張力を受けた回転ドラム１３は、当該張力によって回転してワイヤロープ８を巻き出す。その際、ぜんまいばね１７（図５において不図示）が弾性変形してエネルギーを蓄積する。使用者等が台車を解放すると、ぜんまいばね１７が回転ドラム１３を台車前方側へ（図５に向かって時計回りに）回転するように付勢する。回転ドラム１３は、当該回転によってワイヤロープ８を巻取り、ワイヤロープ８は、巻取部材１１、車軸１０、及び後輪４ａ、４ｂを台車前方側へ回転させる。これにより、自走式台車１は、台車後方へ向けて走行した距離とほぼ同じ距離を自走によって戻ることができる。

自走式台車１が後方へ走行すると、ワイヤロープ８が張力発生装置５から巻き出されるに従い、フックの法則（弾性の法則）によってワイヤロープ８を巻き取る向き（図５に向かって時計回り）に回転させるぜんまいばね１７の付勢力は強くなる。しかし、ワイヤロープ８を巻き付ける回転ドラム１３の外周面が円錐面状をしているため、ワイヤロープ８の巻き出しに伴ってワイヤロープ８の張力が徐々に回転ドラム１３の径方向外側にかかるようになる。これにより、張力発生装置５は、自走式台車１の後方への移動距離に関わらず、一定の張力を発生させることが可能であり、移動距離が長くなるほど自走式台車１を移動させるのに必要な力が大きくなるといったことはない。また、張力発生装置５は、自走式台車１がもとの位置へ戻る際にも、一定の張力を発生させることから、ぜんまいばね１７の付勢力の大きい戻り始めに急加速したり、戻る途中でぜんまいばね１７の付勢力が弱まることにより負荷に耐え切れなくなって止まってしまうといったこともない。

本実施形態に係る自走式台車１においては、後輪４ａ、４ｂの外径寸法よりも巻取部材１１の外径寸法を小さくしていることから、ワイヤロープ８の巻取り長さよりも長い距離を移動し、戻ることができる。例えば、回転ドラム１３に巻き取られているワイヤロープ８の長さを２．０ｍとし、巻取部材１１の外径寸法を後輪４ａ、４ｂの外径寸法の３分の１とすれば、自走式台車１は約６．０ｍ移動し、戻ることが可能となる。ただし、巻取部材１１の外径寸法が後輪４ａ、４ｂの外径寸法の３分の１となれば、巻取部材１１の外径寸法と後輪４ａ、４ｂの外径寸法とが同じ場合と比較して、ワイヤロープ８の巻取りによって車軸１０に生じるトルクが３分の１となる。したがって、巻取部材１１と後輪４ａ、４ｂの外径寸法や、ワイヤロープ８の巻取り長さ、ぜんまいばね１７の種類、回転ドラム１３の外径寸法等は、自走式台車１にかかる負荷の大きさや走行距離に応じて設定する。また、巻取部材１１の外周面には、ワイヤロープ８の巻取り位置を規定する螺旋状の溝を形成してもよい。

本実施形態に係る自走式台車１は、上部に作業道具や部品を入れる容器を載せて使用することができる。例えば、自動車の組み立てラインにおいて、自動車のボディを搬送するラインコンベアにハンガーを設け、所定の場所でハンガーが自走式台車１を引っ掛け、ラインコンベアと併走させ、使用者が作業を終了した時点でハンガーを解除することで、自走式台車１を自走させて元の位置に戻し、再びラインコンベアのハンガーによって移動させるということを繰り返すことができる。

また、床に自走式台車１を案内するレールを設置することで、自走式台車１を当該レールに沿って走行させることができ、方向を変化させながら走行することもできる。左右に角度を付けて前輪３を固定すれば、レール等を用いなくても自走式台車１を円弧状に走行させることもできる。

図６は、本願の実施形態に係る自走式台車１の別の使用例を示す斜視図である。図６に示す自走式台車１は、台車カバー２３によって上部と側部が覆われている。台車カバー２３を取り付けることにより、自走式台車１を保護すると共に、使用者の安全を確保することができる。台車カバー２３は、透明素材を用いることで、ワイヤロープ８の損傷等の内部の状況を外部から視認することができるようになる。

図６においては自走式台車１に同期台車２４を装着し、部品や工具を載せる部分を自走式台車１よりも広く高い位置に配置した例を示している。同期台車２４は、直方体状に組まれたフレーム２５と、フレーム２５の下部に取り付けられたキャスター２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ（２６ｄは不図示）とを有しており、前方（図６に向かって左手前）及び後方（図６に向かって右奥）に走行可能に構成されている。フレーム２５の上部前方側には取っ手２７が設けられており、フレーム２５の上部には天板２８が載置されている。同期台車２４の前後方向の中央で左右に配置された垂直方向のフレームの内側には、垂直方向に長い取付シャフト２９ａ、２９ｂがそれぞれ固定されている。取付シャフト２９ａ、２９ｂは、フレーム２５との間に若干の距離を置いて配置されており、上下方向の中央と上部との２箇所でフレーム２５に固定されている。

自走式台車１への同期台車２４の装着は、同期台車２４を自走式台車１の上から被せるようにして、シャフト取付部９ａ、９ｂに取付シャフト２９ａを挿入し、シャフト取付部９ｃ、９ｄに取付シャフト２９ｂを挿入（隙間嵌め）するだけで簡単に行うことができる。このように構成することで、同期台車２４と自走式台車１とは上下方向に相対移動することができるため、例えば、同期台車２４が床面よりも高いレール上を走行しながら自走式台車１が床面を走行することも可能となる。

同期台車２４を取り付けた自走式台車１の使用法としては、例えば、自動車の組み立てラインにおいて、自動車のボディを搬送するラインコンベアにハンガーを設け、所定の場所でハンガーが同期台車２４を引っ掛け、同期台車２４と自走式台車１をラインコンベアと併走させ、使用者が作業を終了した時点でハンガーを解除することで、同期台車２４と自走式台車１を自走させて元の位置に戻し、再びラインコンベアのハンガーによって移動させるということを繰り返すことができる。

なお、以上の説明は具体的な実施形態を示して行ったが、本願発明は上記実施形態に関わらず種々の変更・改良を行うことができる。

例えば、同期台車２４のように車体フレーム２を大きく構成してもよい。ただし、上述のように自走式台車１の車体フレーム２を小さく設定しておくことで、必要に応じて同期台車２４の種類を取り替える等して１つの自走式台車１を種々の同期台車に用いることができるようになる。

また、後輪４ａ、４ｂ及び車軸１０を前方側に配置し、張力発生装置５を後方側に配置して、ワイヤロープ８が巻取部材１１の下側から巻き付くように構成してもよい。車輪の数も３つに限られず、４つ以上であっても良く、車輪の径も変更しても良い。

張力発生装置５は、周知のスプリングバランサーを用いてもよい。これにより製造コストを安く抑えることができる。

ワイヤロープ８の代わりとして、適当な強度と柔軟性を有する線状部材を用いることができる。例えば、釣り糸等の合成樹脂からなるものを用いることもできる。

自走式台車１を単独で使用する場合には、シャフト取付部９ａ、９ｂ、９ｃ、及び９ｄを取付けなくても良い。

回転ドラム１３の外周面は、径の変化率が上記実施形態よりも小さいものであってもよく、径の変化がない円柱面状をしていても良い。この場合、ワイヤロープ８の巻き出し量に応じてワイヤロープ８の張力は大きくなるが、用途によっては、このような構成としてもよい。

ばね側カバー１９及びドラム側カバー２０を設けずに、スピンドル１５を直接車体フレーム２に支持させても良い。その場合、ワイヤロープ８が回転ドラム１３の外周面に形成された溝の所定の位置から外れるのを防ぐため、ワイヤロープ８が回転ドラム１３から離れる周方向の位置付近に回転ドラム１３の外周面に沿って棒状のガイドを設けても良い。

ばねの調整が必要にならない場合には、ウォームホイール２１及びウォーム２２を設けなくても良い。

自走式台車１にブレーキ機構を設けることで、自走式台車１の移動先でブレーキを作動して、その場で止まらせ、ブレーキを解除することでもとの位置へ戻るようにしてもよい。

ばね側カバー１９とドラム側カバー２０は、互いに組み合わせた時に外形が直方体状となるように構成してもよい。これにより、張力発生装置５を車体フレーム２へ取り付け易くなる。

自走式台車１の前方又は後方に同期台車２４と連結させる連結部を設けて、自走式台車１と同期台車２４が連結して走行するように構成してもよい。

以上のように、本発明によれば、作業効率を向上させ、コストを抑えた自走式台車を提供することができる。

１ 自走式台車
２ 車体フレーム
３ 前輪
４ａ、４ｂ 後輪
５ 張力発生装置
６ 前方固定部
７ 後方固定部
８ ワイヤロープ
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ シャフト取付部
１０ 車軸
１１ 巻取部材
１２ａ、１２ｂ 車軸受
１３ 回転ドラム
１４ａ、１４ｂ ドラム軸受
１５ スピンドル
１６ ブッシュ
１７ ぜんまいばね
１８ ぜんまいばねケース
１９ ばね側カバー
２０ ドラム側カバー
２１ ウォームホイール
２２ ウォーム
２３ 台車カバー
２４ 同期台車
２５ フレーム
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ キャスター
２７ 取っ手
２８ 天板
２９ａ、２９ｂ 取付シャフト

Claims (6)

1. 車体フレームと、
   前記車体フレームに回転可能に支持された車軸と、
   前記車軸の両端に外嵌固定した一対の車輪と、
   前記車体フレームに支持された軸部材と、
   前記軸部材に回転可能に外嵌した回転ドラムと、
   前記軸部材に外嵌し、内径側端部を前記軸部材に固定され、外径側端部が前記回転ドラムと一体的に固定されているぜんまいばねと、
   前記回転ドラムの周囲に巻き付き、先端が前記車軸と一体的に固定された線状部材と、を有し、
   前記車輪の回転に伴い前記線状部材が前記車軸の周囲に巻き取られることにより、前記ぜんまいばねの付勢力によって前記線状部材に張力が生じ、前記車軸と前記車輪とを回転させて自走することを特徴とする自走式台車。
2. 前記回転ドラムは、前記線状部材の長さ方向の部分によって巻き取り位置が異なり、前記先端側を巻き取る部分から他端側を巻き取る部分に向かうにつれて外径寸法が大きくなっていることを特徴とする請求項１に記載の自走式台車。
3. 前記張力は前記線状部材の巻き出し量に関わらず略一定であることを特徴とする請求項１又は２に記載の自走式台車。
4. 前記回転ドラム及び前記ぜんまいばねは、前記車体フレームに固定されたケースに収容されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の自走式台車。
5. 前記軸部材に外嵌したウォームホイールと、
   前記ウォームホイールと噛み合うウォームと、を有し、
   前記ウォームホイール及び前記ウォームにより前記軸部材を回転させて前記ぜんまいばねを弾性変形させることにより前記張力を調整することができることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の自走式台車。
6. 前記車体フレームに同期台車と結合するための結合部が設けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の自走式台車。

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