JP5127219B2 - 搬送車両の車輪装置 - Google Patents

Description

本発明は、荷を搬送する搬送車両に設けられる荷重支持車輪を、複数のキャスターにより構成した搬送車両の車輪装置に関する。

従来、搬送車両に、荷重支持用として複数のキャスターを有する多輪走行部を設けたものが特許文献１に開示されている。上記特許文献１の多輪走行部は、図８に示すように、支軸１を介して旋回フレーム２が旋回自在に支持され、この旋回フレーム２には、支軸１を中心として１２０°ごとで、旋回半径Ｒの円弧Ｃ上に左右キャスター３Ｒ，３Ｌと後キャスター３Ｂとがそれぞれ設けられている。これらキャスター３Ｒ，３Ｌ，３Ｂは、旋回フレーム２に旋回軸４Ｒ，４Ｌ，４Ｂを中心にフォーク状支持部材５Ｒ，５Ｌ，５Ｂがそれぞれ旋回自在に設けられ、旋回軸４Ｒ，４Ｌ，４Ｂからそれぞれ旋回半径Ａだけ離れたフォーク状支持部材５Ｒ，５Ｌ，５Ｂの遊端部に遊転輪６Ｒ，６Ｌ，６Ｂが回転自在に支持されている。

そして、この多輪走行部では、遊転輪６Ｒ，６Ｌ，６Ｂの接地抵抗および旋回抵抗により、台車フレーム２の操舵に追従して旋回フレーム２が支軸１を中心に旋回されると同時に、フォーク状支持部材５Ｒ，５Ｌ，５Ｂがそれぞれ旋回軸４Ｒ，４Ｌ，４Ｂを中心に旋回されて追従し、左右キャスター３Ｒ，３Ｌが走行方向の前部両側に位置するとともに，後キャスター３Ｂが後方に位置することにより、各キャスター３Ｒ，３Ｌ，３Ｂの回転モーメントがつり合う一定の走行姿勢を保持するように構成されている。
特開２００３−３１２４８０

上記従来例では、キャスター３Ｒ，３Ｌ，３Ｂの遊転輪６Ｒ，６Ｌ，６Ｂが少しの操舵力や外力、障害物の影響を受けて旋回フレーム２が容易に旋回しやすく、不安定で無駄な動きが多いため、遊転輪６Ｒ，６Ｌ，６Ｂにかかる荷重の変動が大きく、またキャスター部品に磨耗が発生しやすいという問題があった。このため、許容荷重が大きい余裕のあるキャスターを使用する必要があり、製造コストが高いという問題があった。

さらに、走行開始前に操舵輪を大きくたとえば９０°以上転舵して発進した場合、３個のキャスター３Ｒ，３Ｌ，３Ｂと旋回フレーム２とがそれぞれ同時に旋回されるので、旋回フレーム２の旋回が不規則で不安定になりやすいという問題があった。

本発明は上記問題点を解決して、キャスター部品の磨耗を低減できるとともに、製造コストを削減でき、転舵動作を安定させることができる搬送車両の車輪装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、
台車フレームの底部に、走行駆動と操舵とを兼用、または単独で行う走行車輪と、荷重支持車輪とを具備した搬送車両の車輪装置であって、
荷重支持車輪を、上下方向の支軸に回転自在に支持された旋回フレームと、この旋回フレームに前記支軸の走行方向後方に配置されて遊転輪の転動方向が前後方向に固定された固定式で単数の後キャスターと、当該後キャスターより走行方向前方に配置されて遊転輪が上下方向の旋回軸を中心に旋回自在に支持された旋回式で複数の前方側キャスターとで構成し、
前記各前方側キャスターと前記後キャスターとを前記支軸を中心として等角度ごとにそれぞれ配置するとともに、前記前方側キャスターを前記支軸を中心とする同一旋回半径の円弧上にそれぞれ配置し、
前記支軸から前記後キャスターの遊転輪までの旋回半径を、前記前方キャスターの旋回半径の１．２倍以上で、２．０倍以下としたものである。

請求項２記載の発明は、
台車フレームの底部に、走行駆動と操舵とを兼用、または単独で行う走行車輪と、荷重支持車輪とを具備した搬送車両の車輪装置であって、
荷重支持車輪を、上下方向の支軸に回転自在に支持された旋回フレームと、この旋回フレームに前記支軸の走行方向後方に配置されて遊転輪の転動方向が前後方向に固定された固定式で左右一対の後キャスターと、当該後キャスターより走行方向前方に配置されて遊転輪が上下方向の旋回軸を中心に旋回自在に支持された旋回式で複数の前方側キャスターとで構成し、
前記各前方側キャスターを前記支軸を中心として等角度ごとにそれぞれ配置するとともに、前記支軸を中心とする同一旋回半径の円弧上にそれぞれ配置し、
前記支軸から前記後キャスターの遊転輪までの旋回半径を、前記前方キャスターの旋回半径の１．２倍以上で、２．０倍以下としたものである。

請求項１または２記載の発明によれば、旋回フレームに、支軸を中心に等角度ごとに配置される複数のキャスターのうち、支軸の走行方向後方で支軸を中心とする旋回半径が長く形成された後キャスターを、遊転輪の転動方向が前後方向に固定された固定式とし、残りの前方側キャスターを旋回式としたので、転舵状態の走行時や転舵状態からの発進時に旋回フレームの旋回をスムーズに行うことができて安定した操舵が可能となり、キャスターへの偏荷重を軽減できてキャスター部品の磨耗を減少させることができる。また許容荷重の大きい高価な旋回式キャスターを使用しなくて済み、また高価な旋回式キャスターの数を削減することができて製造コストを低減することができる。

また支軸から後キャスターの遊転輪までの旋回半径を、前方キャスターの旋回半径の１．２倍以上とすることにより、荷重支持車輪の直進安定性をより向上させることができるとともに、転舵状態からの発進時に、後キャスターの旋回抵抗を軽減することができ、転舵状態からの発進時の駆動力を小さくすることができる。また前方キャスターの旋回半径の２．０倍以下とすることにより、荷重支持車輪の直進性が強くなりすぎるのを防止して、後キャスターの負担を軽減でき、さらに荷重支持車輪の小型化が可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［実施の形態１］
本発明に係る搬送車両の車輪装置の実施の形態１を、図１〜図４を参照して説明する。

図３，図４に示すように、搬送車両の台車フレーム１１の底部には、走行駆動と操舵兼用の２個の駆動操舵輪（走行車輪）１２，１３が走行方向の右側で前後位置に所定間隔をあけて配置されるとともに、２個の荷重支持車輪１４，１４が走行方向の左側で前後位置に所定間隔をあけて配置されている。

この搬送車両は、台車フレーム１１上に荷（図示せず）を直接、あるいはリフト装置（図示せず）を介して搭載し、無線誘導信号等に基づいて、図示しない駆動装置および操舵装置により駆動操舵輪１２，１３をそれぞれ操作し、たとえば走行面１６に表示された所定の誘導ライン１５をセンシングしつつ誘導ライン１５に沿って走行移動し、目的地まで荷を搬送するものである。

本発明に係る荷重支持車輪１４は、図１，図２に示すように、台車フレーム１１に旋回フレーム２１を介して複数のキャスター２２Ｒ，２２Ｌ，２２Ｂを設けたものである。
前記旋回フレーム２１は、上面中央部に立設された上下方向の支軸２３が、台車フレーム１１に形成された支持用穴部１７に回転自在でかつ所定範囲で揺動自在に嵌合され、台車フレーム１１と支軸２３との間に、支軸２３の前後左右側への揺動を許容する球面軸受（スラストブッシュともいう）２４が介装されるとともに、支軸２３の上端部と台車フレーム１１との間に支軸２３の上下動と揺動とを許容する緩衝付勢具２５が設けられている。

旋回フレーム２１の底部には、支軸２３を中心として等角度（１２０°）ごとに、支軸２３を中心とする旋回半径Ｒの同一円弧Ｃ上に配置されて走行方向前方で左右両側に位置する旋回式の左右キャスター（前方側キャスター）２２Ｒ，２２Ｌと、走行方向の後方に位置する固定式の後キャスター２２Ｂにより構成されている。

旋回式の左右キャスター２２Ｒ，２２Ｌはそれぞれ、旋回フレーム２１の底部に取り付けられた取付座３１に、上下方向の旋回軸３２を介してフォーク状支持部材３３が旋回自在に支持され、旋回軸３２から旋回半径Ａだけ離れたフォーク状支持部材３３の遊端部に、遊転輪３４が水平方向の車輪軸３５を介して回転自在に支持されている。

固定式の後キャスター２２Ｂは、旋回フレーム２１の底部に取り付けられた取付座４１に固定式のフォーク状支持部材４３が固定され、フォーク状支持部材４３の下部で円弧Ｃ上に遊転輪４４が水平方向の車輪軸４５を介して回転自在に支持されて、遊転輪４４の転動方向が前後方向に固定されている。

上記構成において、前方に向かって直線走行している時には、左右キャスター２２Ｒ，２２Ｌの遊転輪３４，３４が支軸２３を通る走行軸Ｍの対称位置に位置するとともに、後キャスター２２Ｂの遊転輪４４が支軸２３の後方の走行軸Ｍ上に位置し、各キャスター２２Ｒ，２２Ｌ，２２Ｂにより発生する支軸２３を中心とする旋回フレーム２１の回転モーメントがつり合い、旋回フレーム２１が前方に向く直進姿勢に保持されて安定走行される。

走行中に、駆動操舵輪１２，１３の一方または両方が転舵されて走行方向が変向される転舵状態の走行時には、支軸２３の進行方向が変化されることにより、旋回フレーム２１の回転モーメントのバランスが崩れ、回転モーメントが均等となるように旋回フレーム２１が旋回されると同時に、左右キャスター２２Ｒ，２２Ｌのフォーク状支持部材３３が旋回される。転舵姿勢から直進姿勢に至るまでの間、本発明では、後キャスター２２Ｂの転動方向が前後方向に固定されているため、遊転輪４４の摩擦抵抗が旋回フレーム２１の旋回抵抗となって旋回フレーム２１の旋回を抑制し、旋回フレーム２１の無駄で不安定な旋回が防止され、これにより、転舵姿勢から直進姿勢に至るまで旋回フレーム２１が安定して旋回される。

また停止中に、駆動操舵輪１２，１３の一方または両方をたとえば９０°か、またはそれ以上の転舵角で大きく転舵し、この状態で発進する時、各遊転輪３４，４４にそれぞれ大きい摩擦抵抗が発生するため、大きい起動力が必要となる。ここで、左右キャスター２２Ｒ，２２Ｌの遊転輪３４の抵抗に比較して、後キャスター２２Ｂの遊転輪４４が旋回されない分、摩擦抵抗が大きく、これにより旋回フレーム２１には、後キャスター２２Ｂの抵抗×旋回半径Ｒの回転抵抗モーメントが加わって旋回される。したがって、転舵状態の発進時に、旋回フレーム２１が一定方向に安定して旋回されて左右キャスター２２Ｒ，２２Ｌのフラツキが軽減され、安定して発進させることができる。

上記実施の形態１によれば、旋回フレーム２１に１２０°ごとに配置されるキャスター２２Ｒ，２２Ｌ，２２Ｂのうち、支軸２３の走行方向後方に位置する後キャスター２２Ｂを、遊転輪４４の転動方向が前後方向となるように固定した固定式としたので、駆動操舵輪１２，１３を転舵する転舵状態の走行時や発進時に、後キャスター２２Ｂが旋回フレーム２１の旋回抵抗となって旋回フレーム２１の旋回を抑制することができる。これにより、外力や障害物、転舵による旋回フレーム２１の不規則な旋回が防止されて、安定した走行が可能となり、各キャスター２２Ｒ，２２Ｌ，２２Ｂへの偏荷重とを防止できてキャスター部品の磨耗を減少させることができる。したがって、許容荷重の大きい高価なキャスターが不要になるとともに、高価な旋回式キャスターを１個減らすことができて製造コストを削減することができる。

図６は実施の形態１の変形例で、荷重支持車輪１４の耐荷重性能を向上させるために、前方側キャスターである左右キャスター２２Ｒ，２２Ｌおよび後キャスター２２Ｂをそれぞれ複輪（２輪）型キャスターとしたものである。

また実施の形態１では、荷重支持車輪１４を３個のキャスターで構成したが、図７（ａ）に示すように、旋回式の前方側キャスターである前キャスター２２Ｆ，右キャスター２２Ｒ，左キャスター２２Ｌと、固定式の後キャスター２２Ｂの合計４個で構成したり、また図７（ｂ）に示すように、旋回式の前方側キャスターである前右キャスター２２ＦＲ，前左キャスター２２ＦＬ，右キャスター２２Ｒ，左キャスター２２Ｌと、固定式の後キャスター２２Ｂの合計５個で構成したり、さらに図７（ｃ）に示すように、旋回式の前方側キャスターである前右キャスター２２ＦＲ，前左キャスター２２ＦＬ，右キャスター２２Ｒ，左キャスター２２Ｌと、固定式の右後キャスター２２ＢＲ，左後キャスター２２ＢＬの合計６個で構成してもよい。このように固定式の後キャスターを複数個とすることもできる。もちろん、全てのキャスターをそれぞれ複輪型キャスターとすることもできる。

［実施の形態２］
次に実施の形態２を図５を参照して説明する。なお、実施の形態１と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。

この荷重支持車輪１４は、旋回フレーム２１に設けられた後キャスター５２Ｂを後方に位置ずれして配置したものである。
すなわち、旋回式の左右キャスター２２Ｒ，２２Ｌは、支軸２３から１２０°隔てて支軸２３を中心とする旋回半径Ｒが同一となるように円弧Ｃ上それぞれ配置されている。一方、後キャスター５２Ｂは、左右キャスター２２Ｒ，２２Ｌに対して支軸２３からそれぞれ１２０°隔てて配置されるとともに、支軸２３からの旋回半径ＲＢが右キャスター２２Ｒ，２２Ｌの旋回半径Ｒより長く設定されている。

ここで、後キャスター５２Ｂの支軸２３からの旋回半径ＲＢは、１．２〜２．０×Ｒの範囲が適正となる。これは、旋回半径ＲＢが１．２×Ｒ未満では、後述する効果（直進安定性の向上と転舵発進力の軽減）が十分に得られないためであり、旋回半径ＢＲが２．０×Ｒを越えると、荷重支持車輪１４の直進性が強くなり過ぎ、後キャスター５２Ｂに負担がかかり過ぎるとともに、荷重支持車輪１４が大型化するからである。

上記構成において、走行時には、後キャスター５２Ｂの旋回半径ＲＢを左右キャスター２２Ｒ，２２Ｌの旋回半径Ｒより長く設定したので、後キャスター５２Ｂの直進姿勢に戻ろうとする支軸２３に対する回転モーメントを大きくすることができて短時間で直進姿勢に復帰でき、荷重支持車輪１４の直進安定性を向上させることができ、障害物などによる旋回フレーム２１の不規則な旋回が少なくなる。

また転舵状態の発進時において、後キャスター５２Ｂを旋回させる腕の長さ（旋回半径ＲＢ）が大きいので、小さい力で固定式の後キャスター５２Ｂの遊転輪４４を旋回させることができる。したがって、転舵角を９０°以上に大きくした転舵状態の発進時であっても、小さい起動力で発進させることができる。

実施の形態２によれば、支軸２３から後キャスター５２Ｂまでの旋回半径ＲＢを、支軸２３から左右キャスター２２Ｒ，２２Ｌまでの旋回半径Ｒより長くすることにより、荷重支持車輪１４の直進安定性を向上させることができ、転舵時に短時間で直進姿勢に復帰させることができ、走行安定性を向上させることができる。また大きく転舵した転舵状態の発進時において、長い旋回半径ＲＢにより、後キャスター５２Ｂの遊転輪４４を大きいトルクで旋回させることができ、起動時の駆動力を小さくすることができる。

なお、前方側キャスターである左右キャスター２２Ｒ，２２Ｌおよび後キャスター５２Ｂをそれぞれ複輪（２輪）型キャスターとしてもよい。
また実施の形態２では、荷重支持車輪１４を３個のキャスターで構成したが、図７（ｄ）に示すように、旋回式の前方側キャスターである前キャスター２２Ｆ，右キャスター２２Ｒ，左キャスター２２Ｌと、固定式の後キャスター５２Ｂの合計４個で構成したり、また図７（ｅ）に示すように、旋回式の前方側キャスターである前右キャスター２２ＦＲ，前左キャスター２２ＦＬ，右キャスター２２Ｒ，左キャスター２２Ｌと、固定式の後キャスター５２Ｂの合計５個で構成したり、さらに図７（ｆ）に示すように、旋回式の前方側キャスターである前右キャスター２２ＦＲ，前左キャスター２２ＦＬ，右キャスター２２Ｒ，左キャスター２２Ｌと、固定式の右後キャスター５２ＢＲ，左後キャスター５２ＢＬの合計６個で構成してもよい。このように固定式の後キャスターを複数個とすることもできる。もちろん、全てのキャスターをそれぞれ複輪型キャスターとすることもできる。

さらにまた、実施の形態１，２において、駆動操舵輪１２，１３をそれぞれ右側の前後位置に設けたが、このような配置に限られるものではない。また走行駆動と操舵とを兼用して行う駆動操舵輪１２，１３を設けたが、駆動輪と操舵輪とを別々に分けて配置してもよい。

本発明に係る搬送車両の実施の形態１を示す底面図である。 同搬送車両の側面図である。 荷重支持車輪を示す側面図である。 荷重支持車輪を示す底面図である。 本発明に係る搬送車両の実施の形態２を示す荷重支持車輪の底面図である。 実施の形態１の変形例を示す荷重支持車輪の底面図である。 （ａ）〜（ｆ）は荷重支持車輪の他の形態を示す底面図で、（ａ）は実施の形態１の他の形態で４個のキャスターを有するもの、（ｂ）は実施の形態１の他の形態で５個のキャスターを有するもの、（ｃ）は実施の形態１の他の形態で６個のキャスターを有するもの、（ｄ）は実施の形態２の他の形態で４個のキャスターを有するもの、（ｅ）は実施の形態２の他の形態で５個のキャスターを有するもの、（ｆ）は実施の形態２の他の形態で６個のキャスターを有するものである。 従来の荷重支持車輪を示す底面図である。

符号の説明

１１ 台車フレーム
１２，１３ 駆動操舵輪
１４ 荷重支持車輪
２１ 旋回フレーム
２２Ｌ，２２Ｒ 左右キャスター
２２Ｂ 後キャスター
２２Ｆ 前キャスター
２２ＦＬ，２２ＦＲ 前左右キャスター
２２ＢＬ，２２ＢＲ 後左右キャスター
２３ 支軸
３２ 旋回軸
３４ 遊転輪
３５ 車輪軸
４３ フォーク状支持部材
４４ 遊転輪
４５ 車輪軸
５２Ｂ 後キャスター
５２ＢＬ，５２ＢＲ 後左右キャスター

Claims (2)

1. 台車フレームの底部に、走行駆動と操舵とを兼用、または単独で行う走行車輪と、荷重支持車輪とを具備した搬送車両の車輪装置であって、
   荷重支持車輪を、上下方向の支軸に回転自在に支持された旋回フレームと、この旋回フレームに前記支軸の走行方向後方に配置されて遊転輪の転動方向が前後方向に固定された固定式で単数の後キャスターと、当該後キャスターより走行方向前方に配置されて遊転輪が上下方向の旋回軸を中心に旋回自在に支持された旋回式で複数の前方側キャスターとで構成し、
   前記各前方側キャスターと前記後キャスターとを前記支軸を中心として等角度ごとにそれぞれ配置するとともに、前記前方側キャスターを前記支軸を中心とする同一旋回半径の円弧上にそれぞれ配置し、
   前記支軸から前記後キャスターの遊転輪までの旋回半径を、前記前方キャスターの旋回半径の１．２倍以上で、２．０倍以下とした
   搬送車両の車輪装置。
2. 台車フレームの底部に、走行駆動と操舵とを兼用、または単独で行う走行車輪と、荷重支持車輪とを具備した搬送車両の車輪装置であって、
   荷重支持車輪を、上下方向の支軸に回転自在に支持された旋回フレームと、この旋回フレームに前記支軸の走行方向後方に配置されて遊転輪の転動方向が前後方向に固定された固定式で左右一対の後キャスターと、当該後キャスターより走行方向前方に配置されて遊転輪が上下方向の旋回軸を中心に旋回自在に支持された旋回式で複数の前方側キャスターとで構成し、
   前記各前方側キャスターを前記支軸を中心として等角度ごとにそれぞれ配置するとともに、前記支軸を中心とする同一旋回半径の円弧上にそれぞれ配置し、
   前記支軸から前記後キャスターの遊転輪までの旋回半径を、前記前方キャスターの旋回半径の１．２倍以上で、２．０倍以下とした
   搬送車両の車輪装置。

Images