JP3224150U - トロリーホイル - Google Patents

Abstract

【課題】劣化しにくく、作製が容易でコストが安価であり、かつ、取替時期の判断が明確なトロリーホイルを提供する。【解決手段】トロリー線を介してクレーンに給電するトロリーホイルであって、軸方向の両端にフランジが形成されるように導電性部材で円柱の形状に一体形成されたトロリーホイル本体１と、トロリーホイル本体の円柱の中心軸上に一定の径で貫通するように穿設され、トロリーホイル本体を軸支する支持棒を挿通させる軸孔３と、を備え、軸孔の内側面は支持棒の外側面に接する。また、トロリーホイル本体に１つ以上の軽量孔５が穿設され、円柱の両端面の軸孔と軸孔の最も近くに穿設された軽量孔との間であって、かつ軸孔の同心円上に、摩耗限界値を示す目安線７が設けられている。【選択図】図３

Description

本考案は、トロリー線を介してクレーンへ給電するトロリーホイルに関する。

セメント製造工程において、セメント原料は原料屋内置場に貯蔵されており、そのセメント原料を原料屋内置場から搬出するために、従来から、天井走行クレーンが使用されている。天井クレーンに給電する仕組みのひとつにトロリー方式がある。トロリーホイルは、パンタグラフ装置の上端部に設けられており、パンタグラフ装置に設置された支持棒を軸として自転する構造を有している。また、トロリーホイルは、クレーン走行方向と平行に設置した電圧印加した裸架空線（以下、「トロリー線」という）と常に接触し、トロリー線とクレーン本体を電気的に接続し、クレーンの横行、走行および巻上、巻下を行うための電気供給部品として使用されている。

このトロリーホイルは、一般的にパンタグラフ装置で押し上げて、トロリー線に接触させて使用するため、軽量であることが望ましく、重量軽減のため、トロリーホイルの内部を中空にした構造（中空構造）を有する。

図５は、従来から使用されているトロリーホイルの構成を示す断面図および側面図である。図５に示すように、従来から使用されているトロリーホイルは、トロリー線と接触する最大の部位となるトロリーホイル本体１０１が１個と、支持棒と接触しトロリーホイル本体１０１を安定して自転させるブッシュ構造を有するトロリーホイル支持部（以下、ブッシュ部１０３という）が２個の合計３個の部品をセットネジ１０５が２個による回り止め防止構造にて組み立てることにより、形成されている。

例えば、特許文献１には、内側面に少し突出するようにして取り付けボス部１１が一体形成され、中央に軸孔（１Ｈ、２Ｈ）を穿設された２つのフランジ（１、２）が、導電性金属のホイル本体３に圧入嵌合固定されたトロリーホイルが開示されている。

特開平５−４９１０２号公報

しかしながら、図５に示すように、従来から使用されているトロリーホイルは、トロリーホイル本体１０１とトロリー線１１３との摩擦や、ブッシュ部１０３と支持棒１１１との摩擦が生じるため、トロリーホイル本体１０１とトロリー線１１３またはブッシュ部１０３と支持棒１１１との間で、お互いの隙間が大きくなり、その結果、接触不良が生じる。最終的には、クレーン本体への給電不良、稼働停止に至る。

また、ブッシュ部１０３の長さ（厚さ）ｈは、トロリーホイル本体１０１の円柱軸方向の長さに比べ、短く（薄く）加工しているため、支持棒１１１との接触面積が狭く、摩擦応力が集中し、摩耗速度が大きい。ブッシュ部１０３のみの摩耗であれば、トロリーホイル全体を交換せず、ブッシュ部１０３のみを交換するだけでよいという利点はあるものの、取り換え頻度が著しいため、結果的に経済性に劣る。

また、図５の構造では、トロリーホイル本体１０１、ブッシュ部１０３、セットネジ１０５をそれぞれ別々に加工し、組み立てる複雑な構造であるため製造単価が高価となってしまう。特許文献１のトロリーホイルも、フランジとホイル本体が一体形成されていないため、各部品を別々に加工し組み立てる必要があり、製造単価が高価となってしまう。

さらに、トロリーホイルは、クレーンのパンタグラフ装置の上端部に設けられているため、点検時にトロリーホイルの摩耗量を視認することが難しい。そのため、適正な取り換え時期の判断が困難であり、給電不良を起因とした動作不良が発生した後に、取り替えを行うＢＭ（Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ：事後保全）対応や、経験的なＴＢＭ（Ｔｉｍｅ Ｂａｓｅｄ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ：時間基準保全）対応によりトロリーホイルの取り替えを行うのが通例であり、より効率的な管理が望まれていた。

本考案は、このような事情に鑑みてなされたものであり、製造が容易で、劣化しにくく、取り替えコストが安価であり、かつ、取り替え時期の判断が容易なトロリーホイルを提供することを目的とする。なお、取り替えコストとは、交換用トロリーホイルの製造単価と取り替えに必要な人件費の合計を指す。

（１）上記目的を達成するために、本考案は、以下のような手段を講じた。すなわち、トロリー線を介してクレーンに給電するトロリーホイルであって、軸方向の両端にフランジが形成されるように導電性部材で円柱の形状に一体形成されたトロリーホイル本体と、前記トロリーホイル本体の円柱の中心軸上に一定の径で貫通するように穿設され、前記トロリーホイル本体を軸支する支持棒を挿通させる軸孔と、を備え、前記軸孔の内側面は支持棒の外側面に接することを特徴とする。

これにより、軸孔と支持棒との接触面積が大きくなり、摩擦応力が分散されるため、軸孔の摩耗を抑制することができ、トロリーホイルの耐久性が向上する。その結果、トロリーホイルの取替周期を長くすることができる。

（２）また、本考案のトロリーホイルにおいて、前記トロリーホイル本体に穿設された１つ以上の軽量孔を備えることを特徴とする。このように、１つ以上の軽量孔を設けることにより、トロリーホイルの軽量化を図ることができる。

（３）また、本考案のトロリーホイルにおいて、前記トロリーホイル本体には、複数の軽量孔を有し、前記複数の軽量孔は、前記軸孔の中心軸を中心に回転対称となる位置に、回転対称となる軽量孔同士が同じ大きさで穿設されていることを特徴とする。これにより、トロリーホイルの回転軸が偏心することなく自転することができる。

（４）また、本考案のトロリーホイルにおいて、前記軽量孔は、前記軸孔と直交する平面上で、前記軸孔と平行かつ一定の径で貫通するように前記トロリーホイルに穿設されることを特徴とする。これにより、さらにトロリーホイルの軽量化を図ることができる。

（５）また、本考案のトロリーホイルにおいて、前記円柱の両端面の前記軸孔と前記軸孔の最も近くに穿設された軽量孔との間であって、かつ前記軸孔の同心円上に、摩耗限界値を示す目安線が設けられていることを特徴とする。

このように、摩耗限界値を示す目安線を設けることにより、軸孔の減肉摩耗の限界値を目視することができる。軸孔が摩耗限界値よりも大きくなった場合、トロリーホイルが交換時期であることを容易に判断することができ、交換時期超過による通電不良等を抑制することができる。

（６）また、本考案のトロリーホイルにおいて、前記軽量孔は６つ設けられていることを特徴とする。これにより、トロリーホイルの回転軸が偏心することなく自転することができる。

本考案によれば、劣化しにくく、製造が容易でコストが安価であり、かつ、取替時期の判断が明確なトロリーホイルを提供することができる。

本実施形態に係るトロリーホイルを用いた天井クレーン設備（全体）の概略構成を示す図である。 クレーンへの給電の仕組みを示す概略図である。 本実施形態に係るトロリーホイルの概略構成を示す図である。 従来のトロリーホイル取替理由を集計したグラフである。 従来のトロリーホイルの概略構成を示す図である。

本考案者らは、トロリーホイルを１つの材料から切削、穴あけ加工等をすることで、取換時期の交換判断が安全かつ容易となり、その結果、点検作業員の経験によらない適正管理が可能であり、かつ取り替えコストが安価となることを見出し、本考案をするに至った。

すなわち、本考案のトロリーホイルは、軸方向の両端にフランジが形成されるように導電性部材で円柱の形状に一体形成されたトロリーホイル本体と、前記トロリーホイル本体の円柱の中心軸上に一定の径で貫通するように穿設され、前記トロリーホイル本体を軸支する支持棒を挿通させる軸孔と、を備え、前記軸孔の内側面は支持棒の外側面に接することを特徴とすることを特徴とする。

これにより、軸孔と支持棒との接触面積が大きくなり、摩擦応力が分散されるため、軸孔の摩耗を抑制することができ、トロリーホイルの耐久性を向上する。その結果、トロリーホイルの取替周期を長くすることが可能となる。また、１つの材料から切削、穴あけ加工等を行うため、トロリーホイルの製造が容易となる。その結果、製造単価を抑えることが可能となる。以下、図面を参照しながら、詳細を説明する。

（トロリーホイルの構成）
図１は、本実施形態に係るトロリーホイルＡを用いた天井クレーン設備（全体）の概略構成を示す図である。また、図２は、クレーンへの給電の仕組みを示す概略図である。なお、図２（ｂ）は、図２（ａ）のトロリーホイルＡを２ｂからみた図である。天井クレーンは、台車５３を支持し車輪を有する構造物であるクレーン本体５５が、クレーン本体５５の両端に設けられた走行レール５７上を走行し、クレーン本体５５上を台車５３が横行している。

そして、台車５３上のパンタグラフ装置５９の上端部にトロリーホイルＡが設けられており、パンタグラフ装置５９に設置した支持棒１１を、トロリーホイルＡのトロリーホイル穴（軸孔３）に挿通させ、支持棒１１を軸として自転する構造（図２（ｂ））を有している。

図２（ａ）に示すように、トロリーホイルＡは、クレーン走行方向と平行設置され電圧印加した裸架空線（以下「トロリー線１３」という）と常に接触し、トロリー線１３とクレーンを電気的に接続する部位にあり、クレーンの横行、走行および巻上・巻下を行うための電力供給部位として使用されている。

図３は、本実施形態に係るトロリーホイルＡの概略構成を示す図である。図３（ａ）は本実施形態に係るトロリーホイルＡの正面図であり、図３（ｂ）は本実施形態に係るトロリーホイルＡの側面図であり、図３（ｃ）は図３（ａ）の３ｃ−３ｃにおける断面図である。本実施形態に係るトロリーホイルＡは、軸方向の両端にフランジが形成されるように導電性部材で円柱の形状に一体形成されたトロリーホイル本体１と、トロリーホイル本体１の円柱の中心軸上に一定の径で貫通するように穿設され、トロリーホイル本体１を軸支する支持棒１１を挿通させる軸孔３と、を備える。軸孔３は、軸孔３の内側面が支持棒１１の外側面に接するように設けられている。また、本実施形態では、トロリーホイル本体１を形成する材料には、銅を使用しているが、導電性部材であればよく、銅に限定されない。

このように、本実施形態に係るトロリーホイルＡは、ブッシュ構造を有していないため、支持棒１１と軸孔３との接触面積が大きくなり摩擦応力が一部に集中することがなく分散される。その結果、軸孔３の摩耗を抑制することができ、トロリーホイルＡの耐久性が向上する。その結果、トロリーホイルＡの取替周期を長くすることができる。

また、図３（ｂ）および図３（ｃ）に示すように、本実施形態に係るトロリーホイルＡは、複数の軽量孔５が、軸孔３と直交する平面上で軸孔３と平行かつ一定の径で貫通するようにトロリーホイル本体１に穿設されている。

このように、複数の軽量孔５を設けることにより、トロリーホイル本体１の軽量化を図ることができる。軽量孔は、トロリーホイルの軽量化を目的としているため、本実施形態のトロリーホイルＡのように、軸孔３と直交する平面上で軸孔３と平行かつ一定の径で貫通するようにトロリーホイル本体１に穿設されている必要はなく、トロリーホイル本体１の一部が穿設されていてもよい。

また、本実施形態では、６つの軽量孔５が設けられているが、１つ以上有していればよく、軽量孔５の数は６つに限定されない。軽量孔５は、回転軸が偏心しないように、軸孔の中心軸を中心に回転対称となるように、かつ、回転対称となる軽量孔同士が同じ大きさで設けられていることがより好ましい。

また、図３（ｂ）に示すように、本実施形態に係るトロリーホイルＡのトロリーホイル本体１には、円柱の両端面の軸孔３と各軽量孔５との間であって、かつ軸孔３の同心円上に、摩耗限界値を示す目安線７が設けられている。このように、目視確認できる程度に狭く浅い溝を施した目安線７を設けることにより、軸孔３の減肉摩耗の限界範囲を目視することができる。その結果、軸孔３の径が、この目安線７で示された範囲よりも拡大すると交換時期であると容易に判断することができる。

（トロリーホイルの製造方法）
本実施形態に係るトロリーホイルの製造方法について説明する。まず、所要の長さの円柱状の導電性金属を、軸方向の両端にフランジが形成されるように円柱の側面を切削する。次に、円柱の中心軸上に一定の径で貫通するように軸孔を穿設する。次に、軸孔と直交する平面上で軸孔と平行かつ一定の径で貫通するように、複数の軽量孔を穿設する。なお、軸孔と軽量孔は、同時に穿設してもよい。次に、円柱の両端面の軸孔と各軽量孔との間であって、かつ軸孔の同心円上に、摩耗限界値を示す目安線を形成する。このようにして、トロリーホイルが得られる。

（実施例）
本実施形態に係るトロリーホイルの効果を検証するため、従来のトロリーホイルと本実施形態に係るトロリーホイルの比較を行った。まず、従来のトロリーホイルの使用状況等の現状について、以下にまとめる。

［現状把握］
（１）従来のトロリーホイルの取替理由
図４は、クレーンのトロリーホイル取替理由を集計したグラフである。図４から、取替理由は、ホイル穴（軸孔）の摩耗であることが全体６５％を占めていることがわかった。

（２）トロリーホイルの点検作業
複数の作業員がトロリーホイルの点検作業を行った結果、取替基準や点検時間に個人差があることがわかった。

また、上記（１）（２）の他、従来のトロリーホイルの構造は、図５に示すように、トロリーホイル本体１０１、ブッシュ部１０３、セットネジ１０５をそれぞれ別々に加工し、トロリーホイル本体１０１にブッシュ部１０３をはめ込み、トロリーホイル本体１０１にブッシュ部１０３を固定するために、トロリーホイル本体１０１にブッシュ部１０３にネジ穴を開け、そのネジ穴に固定用のセットネジ１０５をねじ込むことで、組み立てる複雑な構造であるため、製造単価が高価となってしまっている。

［検証］
上述した状況を改善するため、図２に示す形状を有するトロリーホイルを作製した。トロリーホイルには６つの軽量孔を設けた。さらに、トロリーホイルの軸孔の周りの位置に取替基準として、摩耗限界値を示す目安線を設けた。このように作製したトロリーホイルを用いて、以下効果を検証した。

（１）摩擦負荷均一化、ホイル軽量化
上記作製したトロリーホイルを、通電不良や回転不良に注意しながら、１年間、クレーンで使用した。摩擦軽減のため、グリスなどの潤滑油を定期的に塗布した。その結果、従来のトロリーホイルと比べて約４倍の期間使用可能であり、摩耗負荷の軽減、ホイルの軽量化によって、トロリーホイルの寿命が長くなる効果がみられた。

（２）加工方法簡略化
従来のブッシュ構造を有するトロリーホイルは、ブッシュ部の交換自体に加工等の製造費用がかかる。また、トロリー線との接触面（外面）も経時的に荒れてくるため、面加工しても短期間での交換が必要となる。一方、本実施形態にかかるトロリーホイルは、ホイル本体に軸孔、軽量孔を穿設するだけであるため、加工等の製造費用を抑えることができる。その結果、従来のトロリーホイルと本実施形態にかかるトロリーホイルとを比較すると、トロリーホイル１個当たり約１７％、製造費用（材料費＋加工費）を削減することができた。

（３）取替基準の明確化
トロリーホイルの取替基準の明確化により、点検作業時間が１２％短縮された。このように、トロリーホイルの取替基準を明確化することで、取替判断に迷うこともなくなり、トロリーホイルの適正な交換ができるようになった。さらに、作業員の技能の標準化と明確な教育が可能となった。

また、トロリーホイルの寿命が長くなったことによりトロリーホイルの年間使用数量を、７４％削減することができた。その結果、トロリーホイルに年間使用していた金額も、７８％削減することができた。さらに、使用数量を削減できたことから、取換作業の頻度も少なくなった。つまり、作業の回数が少なくなり、高所作業の安全性を高めることができた。

以上説明したように、本実施形態によれば、劣化しにくく、製造が容易でコストが安価であり、寿命が長く、かつ、取替時期の判断が明確なトロリーホイルを提供することができる。

Ａ トロリーホイル
１ トロリーホイル本体
３ 軸孔
５ 軽量孔
７ 目安線
１１ 支持棒
１３ トロリー線
５３ 台車
５５ クレーン本体
５７ 走行レール
５９ パンタグラフ装置
１０１ トロリーホイル本体
１０３ ブッシュ部
１０５ セットネジ
１１１ 支持棒
１１３ トロリー線

Claims (6)

1. トロリー線を介してクレーンに給電するトロリーホイルであって、
   軸方向の両端にフランジが形成されるように導電性部材で円柱の形状に一体形成されたトロリーホイル本体と、
   前記トロリーホイル本体の円柱の中心軸上に一定の径で貫通するように穿設され、前記トロリーホイル本体を軸支する支持棒を挿通させる軸孔と、を備え、
   前記軸孔の内側面は支持棒の外側面に接することを特徴とするトロリーホイル。
2. 前記トロリーホイル本体に穿設された１つ以上の軽量孔を備えることを特徴とする請求項１記載のトロリーホイル。
3. 前記トロリーホイル本体には、複数の軽量孔を有し、
   前記複数の軽量孔は、前記軸孔の中心軸を中心に回転対称となる位置に、回転対称となる軽量孔同士が同じ大きさで穿設されていることを特徴とする請求項２記載のトロリーホイル。
4. 前記軽量孔は、前記軸孔と直交する平面上で、前記軸孔と平行かつ一定の径で貫通するように前記トロリーホイルに穿設されることを特徴とする請求項２または請求項３記載のトロリーホイル。
5. 前記円柱の両端面の前記軸孔と前記軸孔の最も近くに穿設された軽量孔との間であって、かつ前記軸孔の同心円上に、摩耗限界値を示す目安線が設けられていることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載のトロリーホイル。
6. 前記軽量孔は６つ設けられていることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれかに記載のトロリーホイル。